书籍：《炬丰科技-半导体工艺》

文章：射频微电子封装工艺

编号：JFKJ-21-059

作者：炬丰科技

抽象的：

  对更高数据速率和更大带宽的渴望导致人们越来越关注毫米波系统作为本地和更广泛区域信息传输的手段。同时，确实需要更低成本和更紧凑的系统。这些要求导致了高度集成的毫米波系统级封装的开发，其运行频率超过 40 GHz。该解决方案使用低成本陶瓷封装以及优化的互连和转换，以实现宽带电气性能。本文将详细介绍用于实现此解决方案的功能、电气性能和封装。

  微波和毫米波频率的封装与较低频率的封装面临相同的挑战，只是有几个额外的复杂性。一个例子是分布式效应。这是高频下的一个问题，因为电路特征和组件的尺寸可能只是波长的一小部分。这导致电路元件具有随着频率增加而变化的电气特性。例如，引线键合是低频下的简单连接点。然而，在微波频率下，引线键合的性能更像是电感器，而在毫米波频率下，它的性能更像是谐振器或天线。分布式效应问题在高频封装的设计过程中占主导地位。

  将金属迹线视为传输线并将互连通孔视为信号转换的要求增加了另一层复杂性。例如，如果不仔细设计，像信号轨迹中的弯曲这样微小的特征会降低性能。将信号从一层传送到下一层的通孔会产生信号转换，从而限制电气带宽。很多时候，需要付出极大的努力来准确地建模和预测互连和转换的性能。有限元或有限差分法等三维数值模拟工具的使用是常见的。

  另一层复杂性是耦合和辐射。相邻的金属走线、靠近集成电路的走线和层间走线可以耦合能量。这可能是一个有用的效果，并且可以使用耦合创建诸如定向耦合器和巴伦之类的电路。然而，耦合往往是微波和毫米波封装设计者的隐藏敌人。耦合和辐射效应可能难以建模，并且通常仅在电气测试期间才会显现出来。即使在电气测试期间，精确确定耦合或辐射问题的位置和解决方法也可能是一项挑战。这种效应会导致谐振或放大器振荡。

  材料选择是高频封装过程的重要组成部分。原因之一是材料选择会影响传输线的线路阻抗和插入损耗。除了材料本身，介质层和金属层的厚度也会影响传输线的设计。此外，必须选择材料以尽量减少与集成电路的相互作用，如在顶部填充或底部填充应用的情况下。

  高频封装时的另一个主要问题是通常与高频组件相关的热功率密度。这对于 RF 功率放大器来说尤其是一个问题，它的功率密度可能达到每平方厘米数百或数千瓦。

  通常，这些要求是相互矛盾的。例如，设计分布式效应的要求与为高功率器件提供热路径的需要通常是相互冲突的。高功率封装的设计者经常花费大量精力来平衡这些通常相互冲突的要求。

“正常”包装问题：

• 选择兼容的材料以获得可靠性

• 芯片贴装方法和互连方法

• 金属系统，CTE匹配

• 密封和芯片封装

微波和毫米波频率的其他封装问题：            略

1.1波长 和频率   略

1.2集总元素   略

1.3传输线  略

1.4封装制造方法 略

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