5G mmWave天线封装AiP的应用趋势

2021-05-19 12:24:49 来源: ASE日月光

点击

ICEP 2021日本规模最大的电子封装国际线上会议中，矽品王愉博博士分享系统级封装SiP在5G mmWave毫米波的应用，详解全球5G市场趋势，探讨天线封装(AiP)特性以及如何设计性能良好的AiP封装。

5G包含Sub-6Ghz和mmWave两大频段，具有带宽更高、连接更广以及延迟性更低等特性。其中mmWave主要运用于大带宽移动数据(如高清视频、云游戏)，特定领域(如体育场馆、展馆等)大带宽数据传输以及专网垂直应用(如智能汽车与智能工厂)等。

系统级封装SiP打破传统封装领域的界限，重组产业生态链，而5G是系统级封装SiP迅速发展的主推动力。在Sub-6Ghz频段，系统级封装SiP可节省大量空间；在mmWave频段，系统级封装SiP可整合所有的元件，使传输距离变短，减少路径损耗。王博士指出，在通讯上，手机和车用雷达领域，基板尺寸小于30mm×30mm，基板上的线宽和线距小于20μm，可采用天线封装(AiP)达到缩小尺寸、性能最优化的效果；在高速计算上，AI、机器智能(MI)和云端等领域，基板尺寸可达90mm×90mm，更适合运用2.5/3D封装和扇出型封装(Fan Out)、BGA封装及大尺寸的倒装芯片封装(Flip Chip)等封装技术。

— 天线封装AiP —

图片天线封装AiP技术是通过材料与工艺将天线集成在带有芯片的封装内，同时通过系统级封装SiP技术予以实现。天线的大小受波长与频率的影响，波长越短，频率越高则天线就越小。天线封装AiP为5G mmWave提供良好的天线解决方案，使天线集成在基板上，尺寸小于2mm，充分发挥天线的性能好、小型化和性价比高等优势。王博士以智能手机为例，分析智能手机用到多个天线封装AiP模块，其中射频前端模块(RF FEM)、WiFi 6E、蓝牙、电源管理集成电路(PMIC)及AP/BB等都可运用系统级封装SiP技术使尺寸缩小30-50%，系统设计更轻薄短小，大幅缩小系统模块的体积，使讯号更稳定，功能更强。

天线板主要有两种设计，一种是上下多层贴片天线，一种是单层贴片天线，多层贴片天线具有更好的频率带宽和增益带宽，效率更高，被广泛地应用在5G和无线千兆比特(WiGig)的天线封装AiP，而单层贴片天线主要应用于传感器和雷达等。

影响天线性能的主要因素是基板的材料和厚度、介电常数(DK)和介质损耗(DF)。当使用的基板越厚，天线封装AiP性能越出色。此外，介电常数是随着频率变化的，频率上升则介电常数值会降的更低，利用低介电常数(DK)可以提高天线性能，同时可以利用低介质损耗(DF)来增加天线效率。

日月光毫米波天线量测实验室

目前全球5G mmWave仍面临诸多挑战，例如信号损耗高、应用需求不足等，因此未来5G mmWave对系统级封装SiP技术的需求将持续扩大，对天线封装AiP等高频部分的结构、材料、电性能和散热等要求不断提高，同时成本也将逐步降低。

日月光集团研发于2018年建置5G mmWave高频天线、射频元件特性封测的整体量测环境室(Chamber)，提供从模块设计、材料使用、模拟及量测的一元化服务。同時整合旗下不同工厂在基板、材料、封装与测试等方面的实力，进一步强化日月光在产业链的深度布局与全面积累，全方位满足客户需求，保持全球前瞻性创新发展。

关于ICEP

ICEP是日本规模最大的电子封装国际会议，自2001年成立以来，每年举办35场技术论坛，吸引来自全球约400名参会者。ICEP由JIEP、IEEE EPS日本分会和iMAPS联合举办，技术论坛涵盖先进封装、设计、建模与可靠性、新兴技术、无线与组件、材料与工艺、光电、电力电子集成及热管理等，在日本享有盛誉。

责任编辑：sophie

ASE日月光