射频封装技术：层压基板和无源器件集成
IPD与SMD和LTCC分立器件电路的对比
IPD与SMD和LTCC分立器件电路的对比射频和无线产品领域可以使用非常广泛的封装载体技术，它们包括引线框架、层压基板、低温共烧陶瓷（LTCC）和硅底板载体（Si Backplane）。
由于不断增加的功能对集成度有了更高要求，市场对系统级封装方法（SiP）也提出了更多需求。
引线框架基板封装技术在过去的几年中得到了巨大的发展，包括刻蚀电感、引脚上无源器件、芯片堆叠技术等等。
框架基板是成本最低的选择，但是更高的功能性要求更多的布线和更多的垂直空间利用，因而，框架封装很少用在RF集成解决方案中。
LTCC因其具有多层结构、高介电常数和高品质因子电感，已经被证明是一种能提供高集成度的高性能基板材料。
LTCC方案中实现了无源器件的嵌入，如独立RCL或包含RCL 的功能块，使SMT器件所需平面空间最小，同时提高电性能。
集成度是LTCC的优点，然而翘曲、裂纹、基板的二级可靠性、以及整个供应链结构（基板在封装过程中的传送）等等对LTCC的局限，使之无法成为流行的载体基板选择。
硅底板载体，如STATS ChipPAC的芯片级模块封装（CSMP：Chip Scale Module Package），已经广泛地使用于需要高集成度、卓越电性能和小外形系数的无线解决方案中。
CSMP是一种全集成解决方案的理想封装形式，可以包括RFIC和基带IC。
然而，这样的集成度并不是成本最低的，而且也不是所有的射频和无线设备都需要的。
这些原因将我们引向层压基板，一种在射频模块封装中应用最广泛的载体。
该方法结合了传统的层压基板技术与无源器件集成技术（IPD：Integrated Passive Device），成为一种在成本、尺寸、性能与灵活性诸方面能达到最佳平衡的双赢解决方案。
本文对带IPD器件的层压基板的应用进行讨论，同时通过两个例子来进一步阐述研究。
IPD与SMD 和LTCC分立器件电路的对比射频模块需要用到独立的RCL或组合的RCL，来实现诸如滤波器、天线分离滤波器（diplexer）、不平衡变压器（balun）等的功能块，这些RCL通常为SMD（Surface Mount Devices表面贴装器件）形式或IPD形式。
射频器件的先进三维封装技术
射频器件的先进三维封装技术射频器件是指在射频电路中起到放大、滤波、混频、调制、解调等功能的电子器件。
随着无线通信技术的飞速发展，射频器件的设计和制造技术也在不断创新和进步。
其中，三维封装技术被广泛应用于射频器件的制造中，为其提供了更高的性能和更小的尺寸。
先进的三维封装技术是指将多个功能不同的射频器件集成在一个封装中，通过垂直堆叠或层叠的方式实现射频器件的紧凑布局。
相比传统的二维封装技术，三维封装技术具有更高的集成度和更小的尺寸，能够在有限的空间内实现更多的射频功能。
三维封装技术的应用使得射频器件在体积和功耗上都得到了明显的改善。
通过将不同功能的射频器件堆叠在一起，可以实现更紧凑的布局，减小射频电路的大小和重量。
这对于无线通信设备来说尤为重要，因为它们需要尽可能小巧轻便，以适应移动通信的需求。
三维封装技术还能够降低射频器件的功耗。
由于射频器件在工作时会产生大量的热量，而热量会降低器件的性能和寿命，因此降低功耗是射频器件设计的一个重要目标。
通过三维封装技术，可以将功耗较高的器件放置在较低功耗的器件上方，利用热传导的原理将热量有效地散发出去，从而降低整个射频电路的温度，提高器件的性能和可靠性。
除了体积和功耗的改善，三维封装技术还能够提高射频器件的工作频率和带宽。
在传统的二维封装中，由于器件之间的相互干扰和耦合效应，会限制射频电路的工作频率和带宽。
而通过三维封装技术，可以将功耗较高的器件放置在较低功耗的器件上方，并通过优化布局和设计，减少器件之间的干扰和耦合效应，从而提高射频器件的工作频率和带宽。
在实际应用中，三维封装技术还面临一些挑战和难题。
首先，由于射频器件工作频率的提高，对封装材料和工艺的要求也越来越高。
射频器件通常需要在高频段工作，因此封装材料和工艺必须具有良好的高频特性，以保证射频信号的传输和损耗。
其次，三维封装技术需要进行精密的堆叠和连接，要求封装工艺具有高精度和高可靠性。
最后，三维封装技术还需要解决封装过程中的热管理和散热问题，以确保器件的稳定性和可靠性。
射频封装与微电子封装技术
射频封装与微电子封装技术随着科技的不断进步和电子产品的不断更新换代，射频（Radio Frequency，简称RF）封装和微电子封装技术成为电子与电气工程领域中备受关注的研究方向。
射频封装技术主要应用于无线通信领域，而微电子封装技术则广泛应用于集成电路、传感器和微电子器件等领域。
本文将从射频封装和微电子封装两个方面来探讨相关技术的发展和应用。
一、射频封装技术射频封装技术是指将射频电路组件封装在特定的封装材料中，以实现对射频信号的传输和处理。
射频电路通常工作在高频段，对于封装材料的电磁性能和封装结构的电学特性有着较高的要求。
传统的射频封装技术主要包括无源封装和有源封装两种。
无源封装是指在射频电路中不包含主动器件（如晶体管、集成电路等），主要采用微带线、波导等结构进行传输和耦合。
无源封装技术具有尺寸小、重量轻、频率范围广等优点，广泛应用于微波通信、雷达、卫星通信等领域。
有源封装是指在射频电路中包含主动器件，通过封装和射频电路的结合实现信号放大、调制解调、频率变换等功能。
有源封装技术的发展主要集中在射频集成电路（RFIC）和射频微系统（RF-MEMS）方面。
射频集成电路通过将射频电路和数字电路、模拟电路等集成在一起，实现了射频信号的处理和控制。
射频微系统则是将微机电系统（MEMS）技术与射频电路相结合，实现了射频信号的传感和控制。
二、微电子封装技术微电子封装技术是指将微电子器件封装在特定的封装材料中，以实现对器件的保护和连接。
微电子器件通常具有微小尺寸、高集成度和高可靠性的特点，封装技术对于器件性能和可靠性的影响至关重要。
常见的微电子封装技术包括芯片封装、球栅阵列封装（BGA）、无引线封装（CSP）等。
芯片封装是指将芯片封装在封装基板上，并通过焊接、导线等方式与外部电路连接。
BGA封装则是将芯片封装在球栅阵列上，通过焊球与封装基板连接。
CSP封装是一种无引线封装技术，将芯片封装在特殊的封装材料中，通过金线、导电胶等方式与外部电路连接。
RF 设计与应用----射频集成电路封装
RF设计与应用----射频集成电路封装关键词：射频，多层电路板，电路封装摘要：针对无线通信产品业者所面临的课题，本文试着从封装技术在射频集成电路上应用的角度，来介绍射频集成电路封装技术的现况、现今封装技术对射频集成电路效能的影响，以及射频集成电路封装的未来发展和面临的挑战。
在行动通讯质量要求的提高，通讯带宽的需求量大增，因应而生的各项新的通讯规范如GPRS、W-CDMA、CDMA-2000、Bluetooth、 802.11b纷纷出笼，其规格不外乎：更高的数据传输速率、更有效的调变方式、更严谨的噪声规格限定、通讯功能的增强及扩充，另外再加上消费者对终端产品“轻、薄、短、小、久（包括产品的使用寿命、维护保固，甚至是手机的待机时间）”的诉求成了必要条件；于是乎，为了达成这些目的，各家厂商无不使出混身解数，在产品射频(Radio Frequency)、中频(Intermediate Frequency)与基频(Base Band)电路的整合设计、主动组件的选择应用、被动组件数目的减少、多层电路板内线路善加运用等，投注相当的心血及努力，以求获得产品的小型化与轻量化。
针对这些无线通信产品业者所面临的课题，我们试着从封装技术在射频集成电路上应用的角度，来介绍射频集成电路封装技术的现况、现今封装技术对射频集成电路效能的影响，以及射频集成电路封装的未来发展和面临的挑战。
射频集成电路封装技术的现况就单芯片封装(Single Chip Package)的材质而言，使用塑料封装( P l a s t i c Pac kage)的方式，是一般市面上常见到的高频组件封装类型，低于3GHz工作频率的射频集成电路及组件，在不严格考虑封装金属导线架(Metal Lead Frame)和打线(Wire Bond)的寄生电感(Parasitic Inductance)效应下，是一种低成本且可薄型化的选择。
由于陶瓷材料防水气的渗透性特佳及满足高可靠度的需求，故也有采用陶瓷封装技术；对于加强金属屏蔽作用及散热效果的金属封装，可常在大功率组件或子系统电路封装看到它的踪迹。
射频系统级封装技术-essun
Maximum stress curve
互连建模与仿真
Up to 110GHz!
7dB
at 10 GHz
at 40 GHz
eye diagram of data line in parallel
eye diagram of data line in series
混合网格划分电源噪声分析
triangle lumped model
LCP – High Frequency Material for RF Passives
系统协同设计理论与可测性原理
多物理域复杂耦合系统， 多物理域复杂耦合系统，性能往往顾此失彼 电特性 电磁兼容 温度特性 热应力 系统协同 设计理论 元件与天线 芯片
系统级封装
互连 混合工艺
系统可测 性原理 小型化三维多层复杂结构( 黑匣子) 小型化三维多层复杂结构 (黑匣子 )，测试困难
中国电子系统封装集成行业产值占微电子业50 中国电子系统封装集成行业产值占微电子业50% 50%， 但缺乏高端核心技术与大型电子系统集成能力! 但缺乏高端核心技术与大型电子系统集成能力!
二、科学问题
复杂封装结构电磁场与热场一体化分析
高频高速与混合工艺 引起信号完整性与电 磁兼容问题 电磁场分析
r r ∂ r ∇ × H ( x, y, z , t , T ) = σ (T ) E ( x, y, z , t , T ) + ε (T ) ∂t E ( x, y , z , t , T ) r ∂ r ∇ × E ( x, y, z , t , T ) = − µ (T ) H ( x, y, z , t , T ) ∂t r ρ ∇ ⋅ D ( x , y , z , t , T ) = ( x , y , z , t, T ) r ∇ ⋅ B ( x, y , z , t , T ) = 0
先进芯片封装知识介绍
先进芯片封装知识介绍芯片封装是将半导体芯片封装成具有特定功能和形状的封装组件的过程。
芯片封装在实际应用中起着至关重要的作用，它不仅保护芯片免受外部环境的干扰和损害，同时也为芯片提供了良好的导热特性和机械强度。
本文将介绍先进芯片封装的知识，包括封装技术、封装材料和封装工艺等方面。
一、芯片封装技术芯片封装技术主要包括无引线封装（Wafer-Level Package，简称WLP）、翻装封装（Flip-Chip Package，简称FCP）和探针封装（Probe Card Package，简称PCP）等。
1.无引线封装（WLP）：无引线封装是在芯片表面直接封装焊盘，实现对芯片进行封装和连接。
它可以使芯片的封装密度更高，并且具有优秀的热传导和电性能。
无引线封装技术广泛应用于移动设备和无线通信领域。
2.翻装封装（FCP）：翻装封装是将芯片颠倒翻转后通过导电焊球连接到基板上的封装技术。
它可以提供更好的电路性能和更高的封装密度，适用于高性能芯片的封装。
3.探针封装（PCP）：探针封装是通过探针头将芯片连接到测试设备进行测试和封装的技术。
它可以快速进行芯片测试和封装，适用于小批量和多品种的芯片生产。
二、芯片封装材料芯片封装材料是指用于封装过程中的材料，包括基板、封装胶料和焊盘等。
1.基板：基板是芯片封装的重要组成部分，主要用于支撑和连接芯片和其他封装组件。
常用的基板材料包括陶瓷基板、有机基板和金属基板等。
2.封装胶料：封装胶料用于固定和保护芯片，防止芯片受损。
常见的封装胶料包括环氧树脂、硅胶、聚酰亚胺等。
3.焊盘：焊盘是连接芯片和基板的关键部分，用于传递信号和电力。
常见的焊盘材料包括无铅焊料、焊接球和金属焊点等。
三、芯片封装工艺芯片封装工艺是指在封装过程中实施的一系列工艺步骤，主要包括胶黏、焊接和封装等。
1.胶黏：胶黏是将芯片和其他封装组件固定在基板上的工艺步骤。
它通常使用封装胶料将芯片和基板粘接在一起，并通过加热或压力处理来保证粘结的强度。
射频系统封装的发展现状和影响
射频系统封装的发展现状和影响龙乐【摘要】电子产品小型化将进一步依赖微电子封装技术的进步.SiP（系统封装）所强调的是将一个尽可能完整的电子系统或子系统高密度地集成于单个封装体内,随着其技术的研究不断深入,封装规模不断扩大,其作用不断提升,它在射频领域中的应用特性也日趋突出,成为实现视频系统小型化、轻量化、高性能和高可靠的有效方法.针对当前RF SiP（射频系统封装）发展中的热点问题,评述了近年来国内外其发展现状,剖析了所带来的影响,探讨了为改善RF SiP电学性能而进行的封装结构和工艺的改进,包括硅基基板、低温共烧陶瓷基板、多层有机基板等的RF SiP.该评述可为封装产业界正确应对RFSiP提供一定的参考.【期刊名称】《电子与封装》【年(卷),期】2011(000)007【总页数】6页(P9-13,43)【关键词】射频系统;系统封装;发展;影响【作者】龙乐【作者单位】龙泉天生路205号1栋208室,成都610100【正文语种】中文【中图分类】TN4;TN0141 引言在射频与微波工程中，广义地讲，RF（射频）就是无线电收/发所使用的频率，涵盖了从长波波段低频端（30kHz）以上到远红外波段低频端（400GHz）以下的宽阔的电磁波谱。
RF系统主要包括接收/发射转换开关、低噪声放大器LNA、混频器、锁相环PLL（一般由鉴相器PD、滤波器和压控振荡器VCO组成）、功率放大器PA、滤波器和频率合成器等电路，负责完成信号的处理和传输功能，其优劣是直接影响整机性能优异的关键。
而且，射频与微波常互跨疆界，用作无线电系统设计和实现的频率，因其应用和发展充满活力而倍受关注。
随着通信、雷达、微波测量及各种便携式电子产品的高速发展，对产品微小型、高性能、低成本、高可靠和多功能提出了更高的要求，而随着工作频率的不断走高，对射频、微波信号的处理变得越来越重要和紧迫，原来基于单层电路板和器件的设计和工艺已不能满足发展的需要，系统芯片（SoC）目前在这一领域的局限性也逐步显现出来。
基于TGV的射频无源器件的三维集成
1.1 基于 TGV 的三维电感的设计 图 1、图 2 和图 3 所示为 3 种基于 TGV 的三维电
收稿日期：2019-01-08 稿件编号：201901042
感结构，电感结构包括 TGV 孔、顶层布线层、底层布
基金项目：电子基础产品预研资助项目（31513050102）
作者简介：郭燕慧（1994—），女，山西吕梁人，硕士研究生。研究方向：系统级封装的设计。
近年来，随着“超越摩尔”概念的提出，基于硅通 成本，基于玻璃通孔（Through Glass Via，TGV）的电感
孔（Through Silicon Via，TSV）的三维集成，通过垂直 具有更高的 Q 值，可以极大的提高滤波器的性能[9-13]。
维度大幅度提高了系统的集成度，被认为是超越摩尔
本文介绍了一种新型的超高 Q 值的 TGV 电感结
第 27 卷 第 18 期 Vol.27 No.18
电子设计工程 Electronic Design Engineering
2019 年 9 月 Sep. 2019
基于 TGV 的射频无源器件的三维集成
郭燕慧 1，张国华 1，2，王剑峰 2
（1.江南大学 物联网工程学院，江苏 无锡 214122；2.中国电子科技集团公司 第五十八研究所， 江苏 无锡 214035）
底的导电性与寄生电容导致了硅基电感 Q 值低，使 得 无 源 器 件 的 插 入 损 耗 增 大 ，限 制 了 硅 基 无 源 器 件
1 高 Q 值电感的设计
在射频系统中的应用 。 [7-8] 与此相比，玻璃具有绝缘 特 性 和 低 损 耗 性 质 ，具 有 优 良 的 电 学 性 能 和 较 低 的
2 dB，面积小，性能优良，进一步验证了电感性能的优良。
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射频封装技术：层压基板和无源器件集成
射频和无线产品领域可以使用非常广泛的封装载体技术，它们包括引线框架、层压基板、低温共烧陶瓷（LTCC）和硅底板载体（Si Backplane）。
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引线框架基板封装技术在过去的几年中得到了巨大的发展，包括刻蚀电感、引脚上无源器件、芯片堆叠技术等等。
框架基板是成本最低的选择，但是更高的功能性要求更多的布线和更多的垂直空间利用，因而，框架封装很少用在RF集成解决方案中。
LTCC因其具有多层结构、高介电常数和高品质因子电感，已经被证明是
一种能提供高集成度的高性能基板材料。
LTCC方案中实现了无源器件的嵌入，如独立RCL或包含RCL的功能块，使SMT器件所需平面空间最小，同时提高电性能。
集成度是LTCC的优点，然而翘曲、裂纹、基板的二级可靠性、以及整个供应链结构（基板在封装过程中的传送）等等对LTCC的局限，使之无法成为流行的载体基板选择。
硅底板载体，如STATS ChipPAC的芯片级模块封装（CSMP：Chip Scale Module Package），已经广泛地使用于需要高集成度、卓越电性能和小外形系数的无线解决方案中。
CSMP是一种全集成解决方案的理想封装形式，可以
包括RFIC和基带IC。
然而，这样的集成度并不是成本最低的，而且也不是所有的射频和无线设备都需要的。
这些原因将我们引向层压基板，一种在射频模块封装中应用最广泛的载体。
该方法结合了传统的层压基板技术与无源器件集成技术（IPD：Integrated Passive Device），成为一种在成本、尺寸、性能与灵活性诸方面能达到最佳平。