先進封裝技術(shù)5G手機中的應(yīng)用需要介紹

下面從技術(shù)層面看一下市場對先進封裝技術(shù)的需求，這里主要談一下5G。

隨著手機越來越輕薄，在有限的空間里要塞入更多組件，這就要求芯片的制造技術(shù)和封裝技術(shù)都要更先進才能滿足市場需求。特別是在5G領(lǐng)域，要用到MIMO技術(shù)，天線數(shù)量和射頻前端（RFFE）組件（PA、射頻開關(guān)、收發(fā)器等）的數(shù)量大增，而這正是先進封裝技術(shù)大顯身手的時候。

目前來看，SIP（系統(tǒng)級封裝）技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了一個較為成熟的階段，由于SoC良率提升難度較大。為了滿足多芯片互聯(lián)、低功耗、低成本、小尺寸的需求，SIP是一個不錯的選擇。SIP從封裝的角度出發(fā)，將多種功能芯片，如處理器、存儲器等集成在一個封裝模塊內(nèi)，成本相對于SoC大幅度降低。另外，晶圓制造工藝已經(jīng)來到7nm時代，后續(xù)還會往5nm、3nm挑戰(zhàn)，但伴隨而來的是工藝難度將會急劇上升，芯片級系統(tǒng)集成的難度越來越大。SIP給芯片集成提供了一個既滿足性能需求又能減少尺寸的解決方案。

而為了滿足5G的需求，在SIP的基礎(chǔ)上，封裝技術(shù)還在演進。通過更先進的封裝技術(shù)，可解決產(chǎn)品尺寸過大、耗電及散熱等問題，并利用封裝方式將天線埋入終端產(chǎn)品，以提升傳輸速度。

以5G手機為例，應(yīng)用講究輕薄短小、傳輸快速，且整體效能取決于核心的應(yīng)用處理器（AP）芯片，而隨著5G高頻波段的啟用，負責傳輸信號的射頻前端（RFFE）和天線設(shè)計也越來越復(fù)雜，需要先進封裝技術(shù)的支持。

下面就從AP、RFFE和天線這三方面看一下先進封裝技術(shù)是如何應(yīng)用的。

AP方面

要提升AP性能，除了晶圓制程微縮，還要依靠封裝技術(shù)協(xié)助，這里主要是以 POP（Package on package）封裝為主，通過POP堆疊DRAM，能有效提升芯片間的傳輸效率并減小體積。連接方式從傳統(tǒng)的打線（wire bonding）、覆晶（Filp chip）等，演進到目前的扇出型（Fan-out）封裝。扇出型封裝主要是利用RDL布線減少使用載板（substrate）。通過減少載板的使用，間接達到效能提升、改善散熱、減小產(chǎn)品尺寸，降低成本的目的。因此，AP多以扇出型POP封裝為主。

RFFE方面

Omdia分析了三星的5G手機Galaxy S20。該手機的RFFE不僅支持2G / 3G / 4G，還支持sub-6 GHz和毫米波5G。集成的PA是主要RFFE組件，其在很大程度上決定了該5G射頻前端的復(fù)雜性，要提升集成度，就必須采用更先進的封裝技術(shù)。

5G設(shè)備電子組件，制造焊接過程中，必然使用到錫膏和助焊劑進行工藝加工，在基板和組件上留下了焊劑或焊膏殘留物，如未經(jīng)處理，在使用環(huán)境中，由于溫度和濕度的聯(lián)合作用，非常有可能產(chǎn)生殘留物引起的電化學(xué)腐蝕或電化學(xué)遷移的現(xiàn)象，引起基板和組件電氣性能偏離、線路短路乃至完全失效，而造成5G設(shè)備功能破壞，形成可靠性風險。

5G信號高頻傳輸?shù)奶匦?，對信號傳輸?dǎo)體的材質(zhì)、表面狀態(tài)以及表面附著物都有嚴格的要求，以保障5G信號傳輸趨膚效應(yīng)的有效性，降低信號傳輸?shù)氖д婧驮鲆鎿p耗。目前還沒有一種助焊劑和錫膏的殘留能夠確保對5G信號趨膚效應(yīng)沒有影響或可以忽略。因此，必然必須將表面的附著物，特別是助焊劑和錫膏殘留物徹底清除干凈，才可保證趨膚效應(yīng)的有效性。

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