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智能手机中的4G LTE为前端模组以及滤波器组和分集接收模块使用了多芯片SiP。SiP提供了所需要的小尺寸、更短的信号路径和更低的损耗。4G LTE前端模组目前包括10-15颗芯片,利用倒装芯片球焊或铜柱连接到有机基板(最多8个有机层或18个陶瓷层),一些功率放大器仍然使用引线键合。5G Sub-6GHz产品预计将利用改良的现有倒装芯片SiP(如双面FC封装基板),采用相近的物料清单,实现渐进式创新。随着新架构的引入,5G毫米波频率带来了突破性的封装:扇出型晶圆级封装(WLP)和玻璃基板中介层,与具有低损耗电介质的先进有机基板倒装芯片封装竞争。

天线技术和布局是5G半导体系统最关键的挑战之一。在毫米波频率,从半导体封装到天线的长路径代表着高损耗,因此希望将天线集成到SiP中。更高的频率需要更小的天线(mm而不是cm),从占位面积来看,这样更容易集成到SiP中。不过,目前单个天线必须与多个频带一起工作,使得天线和附加电路变得更加复杂。

为将天线元件与射频组件集成用于5G移动通信,提出了具有不同架构的多种封装解决方案。由于成本和成熟的供应链,基于层压基板的倒装芯片率先被用于封装天线(antenna-in-package, AiP)。扇出型WLP/PLP封装得益于较高的信号性能、低损耗和缩小的外形尺寸,是一种很有前景的AiP集成解决方案,但它需要双面重布线层(RDL)。除少数厂商,大部分OSAT尚未准备好利用该技术大规模制造。

此外,电路需要屏蔽免受天线辐射,同时还要确保天线不被阻挡,并且可以实现清晰的接收/传输。与层压基板一样,陶瓷和玻璃也成为封装基板材料的新选择。对于5G毫米波封装基板材料的选择,必须在电气特性、成本、可加工性和供应链准备状况等多方面做权衡。由于成本和材料/组件供应链的就绪状况,有机层压基板将率先应用(伴随有限的陶瓷应用),随后是陶瓷和玻璃。

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