采用PCTF技术降低微波/射频器件成本的封装方案

射频/微波器件的封装设计非常重要，封装可以保护器件，同时也会影响器件的性能。因此封装一定要能提供优 异的电学性能、器件的保护功能和屏蔽作用等等。高性能射频微波器件通常采用陶瓷封装材料，陶瓷材料的介电性能在较宽的温度和频率范围之内都很稳定，能承受很高的加工和工作温度，机械性能优异，能提供较好的防潮湿功能和优异的气密性。对于高频器件，陶瓷材料的热膨胀系数和半导体芯片材料的膨胀系数相近，并能支持较高的集成度和复杂的I/O管脚分布。

常见的陶瓷封装制作方法有：共烧陶瓷工艺，厚膜、薄膜工艺。共烧陶瓷工艺适合大规模生产；对于中小批量生产，以及一些客户定制的产品，通常采用厚膜、薄膜工艺。尽管上述的几种工艺都很成熟可靠，但是其成本、工艺难以控制，而且对表面贴装技术有所限制。Remtec公司发明的镀铜厚膜 PCTF（Plated Copper on Thick Film）技术可以解决上述问题，可以生产高性能SMT器件，并且经济、可靠，适用于中小批量生产（每年几千----每月十万左右的产能）

PCTF技术是一种可行的、经济的射频器件封装方案，可以降低生产成本，并可有效加快投入市场的速度。该技术具有稳定的电学特性、良好的散热性能以及很高的可靠性。PCTF技术允许直接将大块的陶瓷封装或衬底固定在微波PCB板上，符合RoHS标准的焊接，还可支持大面板、多阵列的封装形式。基于PCTF技术的封装或衬底适用的频率范围是100MHz至24GHz，该技术特别适合需要低热阻（1到2°C/W 或更低）的应用。

采用无引脚的陶瓷SMT技术的优点很多，采用PCTB技术制造陶瓷SMT封装，陶瓷衬底始终是无引脚SMT封装的基底，上面覆盖一层环氧材料的覆盖层，或者使用金属环型框架/盖板形成气密的腔体（图1），。采用在种子层（seed layer）上镀铜，最后镀镍-金层，实现衬底的金属化。因此该封装可以承受多次焊接以及+400°C的高温。该方案还支持标准装配技术，例如高温合金芯片粘合、环氧材料粘合、BGA（ball-grid-array）封装、倒扣封装以及ribbon键合技术。PCTF封装还可以采用无磁性材料，适用于核磁共振成像MRI（magnetic-resonance-imaging）系统等无磁应用。

PCTF表面贴装器件具有三项显著特点：铜金属化、镀铜实心插入式通孔、PCTF保护层。铜金属化适合射频信号传输，同时还有较好的散热效果。实心通孔和保护层可以提供多种功能：可以降低陶瓷衬底的热阻，为封装提供接地，还可提供低电感互联（寄生电感对高频性能影响较大）；插入式通孔的直流电阻小于1mOhm，在4GHz时，其损耗小于0.1dB；实心通孔的热导率大于200 W/m-°C，对应其热阻小于1°C/W，提供很好的功率控制特性。通孔的气密性（1×10–8 cm2/s）保证了芯片与外间的完全隔绝。

PCTF工艺还可增强器件的可靠性，由于采用了铜镀层的覆盖物，大型的无引脚SMT器件，通过可靠的焊接可以直接装在PCB板上。典型的封装尺寸为0.16平方英寸到1.00平方英寸。器件通常采用4.5×4.5英寸的多组包装。其元件组装、芯片粘合、键合甚至测试、包装等流程可以实现全自动化。

陶瓷的衬底阵列具有切割孔（激光切割），可以简化分割过程。如有需要还可以使用切割机替代激光。能在较大的面板上处理并提供封装，是PCTF能降低成本的一个主要原因。能在PCB板上直接焊接大型（大于0.5英寸）无引脚陶瓷封装器件，是PCTF的另一项独有特点，并且经过长时间的考验。该技术可以在PCB板上安装大型的SMT射频器件（甚至是气密型的）。另一项优势时，该技术具有很好的可焊接性，可以承受满足RoHS要求的、多次、长时间的焊接操作，并且保证封装的完整性和可靠性。

全气密以及不气密SMT器件在客户提出的各项认证测试中，表现出高度的可靠性，并通过各项测试。在这些测试中，PCTF器件经受了机械冲击、极度高低温环境、以解其他各项严格的考验。测试结果表明该封装技术可以保证客户产品在各种热学、机械冲击下，都能正常工作。上述测试都是在高频PCB板上直接安装SMT器件的条件下完成的。测试的结果在表1中。

由于有效的热学设计，该陶瓷封装技术可以支持多种有源或无源器件。例如采用单芯片的功放模块以及四边扁平无引脚（QFN，Quad Flat No Lead）封装。另外，PCTF技术还可以用于SMT磁头，或者嵌入式无源器件（如衰减器、滤波器）的封装。该技术也可以用于大型无引脚SMT模块，如多芯片模块MCM（multi-chip modules），这些模块含有多块集成电路以及一些电阻、电容和微带线，用于射频功放、低噪声放大器、发射机以及其他多功能模块。