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探析5G时代的技术革新挑战

射频半导体 2018-12-04 16:30 次阅读

3G提高了通信速度,4G改变了我们的生活,5G时代则因为技术的革命性,整个社会形态与商业形态都被深刻影响,对于芯片封装测试领域同样也带来了许多新的技术革新......

11月上旬,2018中国集成电路产业促进大会的5G通信芯片主题论坛上,Qorvo亚太区客户质量工程总监周寅便用示例详细介绍了传统的芯片封装测试工艺流程与5G芯片封装技术演进路线。

Qorvo是全球少数能够整合所有射频全方位解决方案的公司,主要业务领域包括移动终端、基站芯片和航空航天等。工欲善其事,必先利其器,两年前新投入运营的德州工厂是Qorvo全球范围内最大的组装、封装和测试运营中心,补充了Qorvo现有的北京制造业务, 并与Qorvo北京工厂组成Qorvo中国制造中心,共同合力支撑全球的生产运营。

这一种很典型的十几年前一种基于基板(Substrate)的层压封装结构模型(Laminate Module Package),它大致上可分为几个步骤:首先在基板表面贴装SMT的被动元件,也就是我们平时常用到的电容电感等。第二步贴主动元件,就是中间部分的晶圆,它实现芯片的大部分电路功能。这两步做完之后,需要连接电路,以前一般用金线、铜线、铝线进行连接,以实现芯片的电路功能。做完这三步后,芯片的功能便基本实现了,接下来还要用一些材料,比如陶瓷或聚脂,对芯片塑封以确保可靠性。这就是封装最基本、最简单的一套流程。

1晶圆研磨和切割工艺

2倒装芯片贴装工艺

在芯片里贴被动元件与在电路板上贴元件类似,刷上焊锡膏,把被动元件焊接到基板上面,实现它的连接功能,唯一的区别只是它用到的SMD元件会更小。今后的趋势是分立元件会更多地集成在芯片里,外围不会有太多元件。

作为功率放大的器件,需要高功率的、高带宽的材料,比如砷化镓、氮化镓,也需要一些低频的功率器件,共同做在晶圆上。每一片晶圆,可能包含许多直径大概0.1到0.5毫米的小晶片,我们称之为die。对晶圆的专用机器会使用环氧树脂将晶圆粘接到目标表面,令目标与晶圆进行导电导热的连接。环氧树脂材料对die和die之间的距离有一定限制,随着晶圆越做越小,也可能用到一些其它新材料,例如导电薄膜,从而使芯片的集成度提高。

3引线键合工艺

焊线(Wire Bond)将芯片上的电路连接起来。现在焊线的方式会用到一个mil(千分之一英寸,约0.0254mm)的金线,随着成本控制和其它一些生产考量,也会用到合金、铝线或其它一些焊线材料。不同的die之间互相用这种线进行连接。

虽然采用焊线的芯片,基板设计灵活度较高,但焊线制约了封装的尺寸。随着频段越来越宽、频谱越来越复杂,焊线技术已不太适用消费电子产品,尤其是可穿戴设备。现在常用铜柱凸点倒装的方式实现芯片内的连接。

4塑封成型工艺

塑封前

塑封后

最终我们利用环氧树脂、二氧化硅或其它材料对芯片进行塑封,以实现产品的可靠性,比如防潮、防震这些功能。塑封完成后会在芯片上面激光打码,留下一些基本信息,通过这些信息就可以追溯芯片的生产记录。打码后会将整版芯片切割成单个芯片包装。

5切割工艺

6检验

包括磁阻检测、整板测试、干式烘焙测试、晶圆探测等。

//射频芯片封装模式的不断演进//

纵观芯片封装模式的演进,5-10年前器件的封装更多的是用Wire Bond间隔的模式,通过晶片贴到类似于传统意义的PCB的基板上,达到厚度更薄密度更高。又或者是Wire Bond间隔的多个晶片及表面贴装元件的混装方式,能够把wafer的其它一些功能,比如控制模块、电源管理模块、filter,包括开关,全部封装在里边。

5年前的封装模式现在很多主流的手机和基站产品仍在使用,更多用的是倒贴的方式。接下来的封装,集成度会越来越高。系统级封装(System In a Package)可将多种功能芯片,包括处理器、存储器等功能芯片集成在一个封装内,从而实现一个基本完整的功能。

此外,5G推动芯片向更高集成度、更小尺寸和更高的性能发展,新的封装技术要求设计和制造能力的不断提升。周寅最后指出,Qorvo RF Fusion 射频前端模块,实现了功能集成上的突破,可将中频/高频模块整合到一起。通过采用 Qorvo 独有的内核功能组合,可提升性能,降低功耗和解决方案整体的尺寸大小,同时提供更高的载波聚合容量,满足5G时代智能手机制造商日益增长的全球覆盖需求。

原文标题:读懂了传统芯片封装测试工艺,5G时代又有哪些新的技术革新挑战?

文章出处:【微信号:RF_Semiconductor,微信公众号:射频半导体】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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BAR43S 肖特基二极管

BAL99L 70 V开关二极管

信息开关二极管专为高速开关应用而设计。该器件采用SOT-23表面贴装封装,非常适合自动插入。 无铅封装可用 电路图、引脚图和封装图
发表于 04-18 19:13 48次 阅读
BAL99L 70 V开关二极管

A5191HRT 工业HART协议调制解调器

信息 A5191HRT是一款单芯片CMOS调制解调器,适用于高速公路可寻址远程传感器(HART)现场仪表和主机。调制解调器和一些外部无源组件提供满足HART物理层要求所需的所有功能,包括调制,解调,接收滤波,载波检测和发送信号整形。 A5191HRT与SYM20C15引脚兼容。有关引脚与SYM20C15兼容性的详细信息,请参见引脚说明和功能描述部分。 A5191HRT使用每秒1200位的相位连续频移键控(FSK)。为了节省功率,接收电路在发送操作期间被禁用,反之亦然。这提供了HART通信中使用的半双工操作。 低功耗 Bell 202移位频率为1200 Hz和2200 Hz 单芯片,半 - 双工1200比特FSK调制解调器 发送信号波形整形 接收带通滤波器 满足HART物理层要求 CMOS兼容 电路图、引脚图和封装图...
发表于 04-18 19:13 38次 阅读
A5191HRT 工业HART协议调制解调器

CAT25128 128-kb SPI串行CMOS EEPROM存储器

信息 CAT25128是一个128 kb串行CMOS EEPROM器件,内部组织为16kx8位。它具有64字节页写缓冲区,并支持串行外设接口(SPI)协议。该器件通过片选()输入启用。此外,所需的总线信号是时钟输入(SCK),数据输入(SI)和数据输出(SO)线。 输入可用于暂停与CAT25128设备的任何串行通信。该器件具有软件和硬件写保护功能,包括部分和全部阵列保护。片上ECC(纠错码)使该器件适用于高可靠性应用。适用于新产品(Rev. E) ) 20 MHz SPI兼容 1.8 V至5.5 V操作 硬件和软件保护 低功耗CMOS技术 SPI模式(0,0和1,1) 工业和扩展温度范围 自定时写周期 64字节页写缓冲区 块写保护 - 保护1 / 4,1 / 2或全部EEPROM阵列 1,000,000编程/擦除周期 100年数据保留< / li> 8引脚PDIP,SOIC,TSSOP和8焊盘TDFN,UDFN封装 此器件无铅,无卤素/ BFR,符合RoHS标准 具有永久写保护的附加标识页...
发表于 04-18 19:13 40次 阅读
CAT25128 128-kb SPI串行CMOS EEPROM存储器

CAT25256 256-kb SPI串行CMOS EEPROM存储器

信息 CAT25256是一个256 kb串行CMOS EEPROM器件,内部组织为32kx8位。它具有64字节页写缓冲区,并支持串行外设接口(SPI)协议。该器件通过片选()输入启用。此外,所需的总线信号是时钟输入(SCK),数据输入(SI)和数据输出(SO)线。输入可用于暂停与CAT25256设备的任何串行通信。该器件具有软件和硬件写保护功能,包括部分和全部阵列保护。片上ECC(纠错码)使该器件适用于高可靠性应用。适用于新产品(Rev. E) ) 20 MHz(5 V)SPI兼容 1.8 V至5.5 V电源电压范围 SPI模式(0,0)和(1,1) ) 64字节页面写缓冲区 具有永久写保护的附加标识页(新产品) 自定时写周期 硬件和软件保护 100年数据保留 1,000,000编程/擦除周期 低功耗CMOS技术 块写保护< / li> - 保护1 / 4,1 / 2或整个EEPROM阵列 工业和扩展温度范围 8引脚PDIP,SOIC,TSSOP和8焊盘UDFN和TDFN封装 此器件无铅,无卤素/ BFR,符合RoHS标准...
发表于 04-18 19:13 38次 阅读
CAT25256 256-kb SPI串行CMOS EEPROM存储器

CAT25040 4-kb SPI串行CMOS EEPROM存储器

信息 CAT25040是一个4-kb SPI串行CMOS EEPROM器件,内部组织为512x8位。安森美半导体先进的CMOS技术大大降低了器件的功耗要求。它具有16字节页写缓冲区,并支持串行外设接口(SPI)协议。该器件通过片选()启用。此外,所需的总线信号是时钟输入(SCK),数据输入(SI)和数据输出(SO)线。 输入可用于暂停与CAT25040设备的任何串行通信。该器件具有软件和硬件写保护功能,包括部分和全部阵列保护。 20 MHz(5 V)SPI兼容 1.8 V至5.5 V电源电压范围 SPI模式(0,0和1,1) 16字节页面写入缓冲区 自定时写入周期 硬件和软件保护 块写保护 - 保护1 / 4,1 / 2或整个EEPROM阵列 低功耗CMOS技术 1,000,000编程/擦除周期 100年数据保留 工业和扩展温度范围 PDIP,SOIC,TSSOP 8引脚和TDFN,UDFN 8焊盘封装 这些器件无铅,无卤素/ BFR,符合RoHS标准...
发表于 04-18 19:13 40次 阅读
CAT25040 4-kb SPI串行CMOS EEPROM存储器

CAT25160 16-kb SPI串行CMOS EEPROM存储器

信息 CAT25080 / 25160是8-kb / 16-kb串行CMOS EEPROM器件,内部组织为1024x8 / 2048x8位。它们具有32字节页写缓冲区,并支持串行外设接口(SPI)协议。该器件通过片选()输入启用。此外,所需的总线信号是时钟输入(SCK),数据输入(SI)和数据输出(SO)线。 输入可用于暂停与CAT25080 / 25160设备的任何串行通信。这些器件具有软件和硬件写保护功能,包括部分和全部阵列保护。 10 MHz SPI兼容 1.8 V至5.5 V电源电压范围 SPI模式(0,0和1,1) 32字节页写缓冲区 自定时写周期 硬件和软件保护 块写保护 - 保护1 / 4,1 / 2或全部EEPROM阵列 低功耗CMOS技术 1,000,000个编程/擦除周期 100年数据保留 工业和扩展温度范围 符合RoHS标准的8引脚PDIP,SOIC,TSSOP和8焊盘TDFN,UDFN封装...
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CAT25160 16-kb SPI串行CMOS EEPROM存储器

MC10EP32 3.3 V / 5.0 V ECL÷·2分频器

信息 MC10 / 100EP32是一个集成的2分频器,具有差分CLK输入。 V 引脚是内部产生的电源,仅适用于该器件。对于单端输入条件,未使用的差分输入连接到V 作为开关参考电压。 V 也可以重新连接AC耦合输入。使用时,通过0.01μF电容去耦V 和V ,并限制电流源或吸收至0.5mA。不使用时,V 应保持开路。复位引脚是异步的,并在上升沿置位。上电时,内部触发器将达到随机状态;复位允许在系统中同步多个EP32。 100系列包含温度补偿。 350ps典型传播延迟 最大频率> 4 GHz典型 PECL模式工作范围:V = 3.0 V至5.5 V V = 0 V NECL模式工作范围:V = 0 V ,其中V = -3.0 V至-5.5 V 打开输入默认状态< / li> 输入安全钳位 Q输出打开或V 无铅封装可用时默认为低电平 < / DIV>...
发表于 04-18 19:13 40次 阅读
MC10EP32 3.3 V / 5.0 V ECL÷·2分频器