RF设计与应用(5)射频集成电路封装

在行动通讯质量要求的提高，通讯带宽的需求量大增，因应而生的各项新的通讯规范如GPRS、W-CDMA、CDMA-2000、Bluetooth、 802.11b纷纷出笼，其规格不外乎：更高的数据传输速率、更有效的调变方式、更严谨的噪声规格限定、通讯功能的增强及扩充，另外再加上消费者对终端产品“轻、薄、短、小、久（包括产品的使用寿命、维护保固，甚至是手机的待机时间）”的诉求成了必要条件；于是乎，为了达成这些目的，各家厂商无不使出混身解数，在产品射频(Radio Frequency)、中频(Intermediate Frequency)与基频(Base Band)电路的整合设计、主动组件的选择应用、被动组件数目的减少、多层电路板内线路善加运用等，投注相当的心血及努力，以求获得产品的小型化与轻量化。

针对这些无线通信产品业者所面临的课题，我们试着从封装技术在射频集成电路上应用的角度，来介绍射频集成电路封装技术的现况、现今封装技术对射频集成电路效能的影响，以及射频集成电路封装的未来发展和面临的挑战。
　  
射频集成电路封装技术的现况

就单芯片封装(Single Chip Package)的材质而言， 使用塑料封装( P l a s t i c  Package)的方式，是一般市面上常见到的高频组件封装类型，低于3GHz工作频率的射频集成电路及组件，在不严格考虑封装金属导线架(Metal Lead Frame)和打线(Wire Bond)的寄生电感(Parasitic Inductance)效应下，是一种低成本且可薄型化的选择。由于陶瓷材料防水气的渗透性特佳及满足高可靠度的需求，故也有采用陶瓷封装技术；对于加强金属屏蔽作用及散热效果的金属封装，可常在大功率组件或子系统电路封装看到它的踪迹。

图一 常见的封装型态 (a)四支引脚的圆形封装；(b)SOP； (c)金属封装；(d)J型引脚的QFP；(e)L型引脚的QFP

若以引脚排列方式区分，双边引脚的SOP(Small Outline Package)、四边引脚的四边平面构装(Quad Flat Pack, QFP)和底部引脚的金属罐式构装(Transistor Outline Package, TO)最为常见（图一），其引脚与构装基板的黏着设计，为能有高密度薄型化的最佳表现，又以表面黏着技术(Surface Mount Technology)为最大宗，而各家组件厂商会因应不同的组件如放大器( A m p l i f i e r ) 、振荡器(Oscillator)、混频器(Mixer).等，选取优化的封装方式以符合客户的需求而多芯片封装(Multi-chip Package)技术，同时也包括了多芯片模块封装(Multi-chip Module)，为一种缩小电路体积、减短各集成电路互连( I n t e r -connection)线路距离、降低噪声干扰的封装技术。由于此封装方式将至少两片以上的芯片整合起来，并依承载基板材质的不同，而有MCM-C(Ceramic)、MCMD(Deposited Thin Film)、MCM-S(Silicon)、MCM-L (Laminate)之分（其中MCM-L主要以PC板做构装底材，成本最低），且配合减少打线影响的覆晶接合技 术（Flip-chip Bonding，图二）和缩小封装面积的芯片尺寸封装（ Chip Scale Package，图三），甚而利用LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic)制程技术结合内藏式被动组件的设计（图四），所制成的前端(Front End)区块电路模块，更为广泛地应用在无线通信电路中，以减少独立式被动组件的使用数目，进而满足小型化、轻量化的要求。

图二 覆晶接合间图

图三 CSP类别示意图

图四 多层陶瓷模块剖面示意图