IC Alttrate - RF modülü paketleme teknolojisi hakkında tartışın

Kablosuz iletişim alanında, çip toplama teknolojisi, paket üzerindeki paket, paket ve diğer uygulama sistemi integral paketleme (SiP) türlerinde farklı paket integrasyon çözümleri geliştirildi. Bu teknolojiler flaş hafıza ürünlerinde, grafik işlemcilerinde ve dijital sinyal işlemcilerinde başarıyla uygulandı. Radyo frekansı alanında uygulamaları da daha fazla araştırma yapıyor. voltaj düzenleyicileri, kristaller, vb. pasif aygıtlarla karşılaştırıldı, RFIC/ASIC/BB/MAC gibi aktif aygıtlar relativ küçük. Bu yüzden pasif komponentlerin (RCL, filtr, balun, eşleştirici etc.) integrasyonu tüm modul ya da paketin boyutuna önemli bir etkisi var.

Şu anda, RF modüllerinde kullanılan genellikle üç tür paketleme taşıyıcısı var. İlk türü laminatlı substratlardır. Bunlar, düşük fiyatları, yetişkin üretim süreci ve iyi termal ve elektrik özellikleri yüzünden temel güç amplifikatörü aygıtlarında kullanılır. Laminatlı substratlar farklı modüller ve paketler içinde en geniş kullanılmış.

İkincisi, küçük sıcaklığı birlikte ateş edilen keramik (LTCC) teknolojidir. Bu keramik bir substrat/taşıyıcı olarak kullanır. Çok katı yapısı yüzünden kalın metal ve yüksek dielektrik sabit, yüksek kalite faktör (Q) induktans ve yeterince büyük kapasitet LTCC'de dahil edilebilir.

Üçüncü türü silikon veya galyum arsenide üzerinde oluşturulan, bilinen yarı yönetici süreç kullanarak yapılan ince film (TF) pasif bir cihazdır. Bu aygıtlar bazen integral pasif aygıtlar (IPD) olarak adlandırılır. Sadece küçük parazitik etkileri ve elektrik performansı değişiklikleri yok, ama daha yüksek kapasiteleri de var. Bu özellik, uygulaması için daha küçük modül paketlerinde yolu koydu.

Orijinal RF modülü tek bir çip bağlantısını ana bağlantı metodu olarak kullandı. Bugün, kablo bağlaması, dönüştürme ve çoklu çip toplaması aynı zamanda RF modüllerinde kullanılır. Yukarıdaki modullardan her biri birçok bağlantı metodlarını kullanır ve her çözümün avantajları ve sıkıntıları vardır. Bu makale farklı paketleme çözümlerini ayrı olarak tanıştıracak.

Laminated substrate paketi “ Laminates” genelde yazılmış devre tahtaları (PCB) olarak adlandırılır, paket taşıyıcılarında geniş kullanılmış ve hala paketli ürünlerin büyük bir payı alırlar. Genelde konuşurken, RF modülü paketlemesi için sadece 2-4 katı yeterli. Şekil 1'de gösterildiği gibi, sıkıştırılmış modül ürünü, iki çip dört katı laminat substrasında dönüştürülmüş. Aynı zamanda 0201 yüzeysel dağıtım (SMT) aygıtları da SiP uygulamalarında bağlanıyor ve ikinci seviye devre masası bağlantısı BGA ayarlamasını kullanıyor.

Chip stack paketi flaş hafızası, fotoğraf ve dijital IC ürünlerinde çok başarılı olarak kullanıldı. Flash hafıza pazarında altın tel bağlantısıyla bağlanmış bir dikey katı çipleri (7 ile 8) gördük. Bu paketleme teknolojisi modulun büyüklüğünü çok azaltır, bu yüzden uygulama ürünün maliyetini azaltır.

Ancak RF paketleme sürecinde, RF performansının azalmasını engellemek gerekiyor, özellikle paketlemekten sebep olan parazitik etkileri, tele bağlamasının kendi induksiyonu ve çep ve devre kurulu arasında tersi çözümleme yönteminde araştırmaları gibi. Bu düşük frekans ve dijital ürünler için paketler sorun olmayabilir, ama RFIC çipinin RF performansını etkiler ve paket tasarımında düşünmeli. Bu etki genellikle RCL devreleri ve pasif komponentleri kullanarak modellenir. Paketin üç boyutlu özellikleri için bu modelleri geliştirmek için elektromagnetik (EM) simülasyon araçları kullanılabilir.

Bu modeller tüm elektrik performansını test etmek için çip modelleriyle kullanılabilir. RF paketi genellikle tek bir uygulama için bağlı. Bu yüzden sistem seviyesi tasarımı doğrulaması yeni bir paket için gerekli, kendi IC modeli ve parazit paket modeli de dahil.

Düşük sıcaklık kopya ateş edilmiş keramik modül paketi

LTCC teknolojisi, RCL ya da corresponding functional blocks gibi pasif komponentleri uygulamak için çoktan katı yapısını kullanır. Her katının dielektrik katının kalınlığı 20'den 100'a kadar uzanır ve toplam 10-20 katın kalınlığı 0,5 mm'den 1 mm'e kadar uzanır. Her katmanın dielektrik konstantı genellikle 7,0 ile 11,0. İhtiyarlık genelde tasarlama kurallarına izin verilen bir spiral aracılığıyla anlaşılır. Induksyonun büyüklüğüyle bazen birçok kattan geçebilir. Kapacitörler de çoklu katlarda yapılır ve daha büyük kapasitet değerleri olabilir. Karşı karşılaştırmak için keramik katlar arasında da karşılaştırılabilir.

Çok katı yapısında spiral ve kalın metal katlardan yapılan induktorlar daha yüksek bir Q değeri alabilir. Operasyon frekansı 1,0 GHz ile 6,0 GHz olduğunda, LTCC paketi genellikle 30,0～50.0'ya kolay ulaşabilir, bu da LTCC subtratında düşük kayıp RF filtrelerini ulaştırmak kolay olabilir. LTCC çok katı yapısı tarafından fark edilen sandviç kapasitörü RF sistemi için yeterli kapasite sağlayabilir. Daha yüksek patlama voltajı ve daha iyi ESD performansı vardır.

LTCC'yi altyapı paketi olarak kullanabilecek birçok uygulama var. LTCC aygıtları SiP uygulamalarında yüzey bağlama aygıtları (SMT) gibi yalnız yalnız özel komponentler olarak kullanılabilir. Büyük LTCC substratları da taşıyıcı substratları olarak kullanılabilir, pasif aygıtlar içeri alınabilir ve LGA veya QFN şeklinde giriş ve çıkış bağlantıları sağlanabilir. Güzel sıcak hareketi yüzünden güç amplifikatör aygıtları sık sık LTCC'yi substrat olarak kullanır.

Tümleşik pasif aygıt paketlerini kullan

a. SiP'deki bir aygıt olarak Integrated passive device (IPD)

İki paketleme şemalarında, üstünde laminatlı substrat ve LTCC altyapısında, eskisinin büyüklüğü relativiyle büyükdür çünkü substrata, özellikle büyük kapasitet kapasitelerinde birçok pasif komponenti içermek imkansız. Sonuncusu, yüksek kalite faktörü ile yeterince etkileyici ve kapasitet konuşuyor.

Şimdiki trende daha küçük ve daha küçük pasif aygıtlar yapmak ve modul veya paketlerin bütün boyutlarını azaltmaya devam etmek. Şimdiye kadar, az film cihazı teknolojisi, silikon altrasında ya da galyum arsenik altrasında hâlâ en yüksek kapasite yoğunluğu olan teknolojidir. Tablo 1, üç teknolojinin kapasitet yoğunluğunu karşılaştırır.

56pF kapasitörü için, pinler, boyutlar ve kalınlık olarak, ince filmli cihazlar diskret cihazlardan daha rekabetlidir. Küçük forma faktörü, RF modülleri ve SiP uygulamaları için daha uygun düzenlenmiş pasif aygıtlar yapar. Büyük kapasitet kapasiteleri için (örneğin, 100pF'den daha büyük), diskrete aygıtlar hala büyük avantajlar vardır ve büyük kapasitet kapasiteleri da devre tahtasında SMT formu olarak yüklenecek. 01005 SMT aygıtları pazarda ortaya çıktı. Bu küçük aygıtlar paket boyutunu küçültürler, fakat fiyatları oldukça yüksek, bu yüzden paketin maliyetini arttırır.

Doğru bir substratı seçip, 8um gibi kalın metal katı kullanarak, yüksek Q induktorları IPD'lerde oluşturulabilir. Çoğu yarı yönetici üretim sürecinin IPD'nin üretimi sürecini anlıyor ve bu sürecin yüksek pahalı performansı vardır.

Radyo frekansları, küçük formlu faktörün avantajlarını kullanarak küçük ve kompleks RF modulu veya paketi üretimlerinde kullanılabilir. Tablo 1'de gösterilen kapasite yoğunluğu, silikon altyapısı ya da galyum arsenik altyapısı kullanıldığını gösteriyor. En küçük paket yapmak için integral pasif aygıtlar kullanılabilir.

b. Chip boyutlu modül paketi (CSMP)Paketleme teknolojisi modülü veya SiP'i daha küçük ve daha güçlü yapmaktır. IPD teknolojisi tarafından yapılmış pasif aygıtlar küçük formlu faktörleri yüzünden daha yüksek integrasyon adayları. Vafer seviyesi bütünleşmesi geleneksel taşıyıcı ilaçlarının ihtiyacını kaldırır ve bütünleşmiş RCL ve RF fonksiyonel blokları çipset'e yakın. Bu sadece paket boyutunu azaltmıyor, ama daha küçük parazit etkileri ve daha iyi elektrik performansı var.

STATS ChipPAC'de, büyük bir IPD/silikon taşıyıcı ile diğer integral devreler (RFIC ve/ya BBIC) ve yüzey dağıtma aygıtları taşımak için arka uçak yapısı olarak kullanan yeni bir teknoloji geliştirdik. Tüm devre bağlantıları, filtreler ve balunlar IPD/silikon taşıyıcısında yapılır. Modül altı tabak olarak büyük bir IPD çip (10mm* 10mm* 0. 25mm) ile oluşur ve RFIC ve BBIC altı tabakta karıştırılır. Solder topları ikisi tarafından ayarlanıyor ve topların yüksekliği IPD'deki sol çipleri için yeterince uzay bırakmak için yeterince büyük olmalı.

Modüller küçük olduğunda, komponentler ve devreler küçük bir bölgede sıkıştırılır. Diğer sözleriyle, cihaz devresinin boşluğu daha küçük. Bu integrasyon modunda sinyalin bütünlüğü bazen bir sorun olur. Elektromagnetik simülasyon araçları anahtar devrelerini analiz etmek ve araştırmalarını düzenlemek için kullanılabilir, böylece paketli ürünlerin elektrik performansını sonunda üretilmeden önce garanti edilebilir.

Örneğin, gönderilen (TX) ve (RX) kanalların arasındaki karşılaşma arayüzü ve alan (RX) kanalı ve ana grubu saat arasındaki karşılaşma arayüzü elektromagnyetik simülasyonuyla kontrol edilmeli. Son tarafından oluşturduğu araştırmaları azaltmak özellikle kritik, çünkü baz grubun ana frekans saati harmonik radyo frekans pasabandına düşebilir, bu yüzden şimdiden alınan zayıf sinyali kablosuz iletişimlerinde gizleyebilir.

Şarkılar sonrasında “ Stak paketi düşük mal, kolay üretim, iyi termal ve elektrik performansının avantajları var. Neredeyse tüm radyo frekans modülleri için uygun; LTCC paketi altrata inşa edilen pasif komponentler ve küçük bir büyüklüğü ve yüksek Q değeri induktans ve büyük kapasitörler de LTCC substratına inşa edilebilir. Ayrıca güç amplifikatör aygıtları paketlemesinde güzel termal özellikleri LTCC'yi geniş olarak kullanır; IPD'nin küçük bir formlu faktörü var ve RF modülü paketlemesi için çok uygun. IPD teknolojisinin taşıyıcısı olarak CSMP en bütün integral paketi sağlayabilir. Both RFIC and BBIC can be integrated in a small package using CSMP.