面向6G的紧凑型高性能封装

在国际微波研讨会上，imec和AT&S向实现新型系统集成方法迈出了重要一步，D 波段芯片和波导被集成到低成本、可大规模制造的 PCB 中。这种新方法为开发紧凑、经济高效和高性能的 140 GHz（汽车）雷达和 6G 移动通信系统铺平了道路，与平面 PCB 线路或基板集成波导 (SIW) 相比，信号损耗显着降低 ) 在 PCB 和中介层中。

汽车雷达和即将推出的 6G 移动网络等应用对更高带宽的需求推动了对更高无线电频率的需求。 这就是从 110 到 170 GHz 的 D 波段备受关注的原因。但是利用这些频率会带来挑战，例如增加系统复杂性和信号衰减。与使用成排通孔的基板集成波导 (SIW) 和当前通信和雷达系统中使用的平面互连技术相比，具有全金属化侧壁的中空充气基板集成波导 (AFSIW) 技术可显着降低信号损失。 尽管有这种内在的好处，但目前还没有用于集成 AFSIW 波导的 PCB 的大规模生产方法。

世界上第一个在低成本、可大规模制造的 PCB 中实施 D 波段 AFSIW——损耗减少了五倍

imec 的项目经理 Ilja Ocket表示："为了促进下一代具有成本效益的高性能雷达和通信系统，可以在超过 100 GHz 的频率下运行的毫米波前端系统是必要的。然而，一个关键问题是如何以最佳方式连接这些天线和毫米波 IC。我们认为解决方案的关键部分是利用 AFSIW 技术。 不幸的是，这种波导很昂贵，而且很难集成到多层 PCB 或中介层中。 Imec 和 AT&S 合作应对这一挑战。我们一起展示了一个集成前端，将 imec 的 140 GHz 雷达 IC 与 AT&S 开发的新颖封装/模块概念相结合。 PCB 集成 AFSIW 的演示是实现这一最终目标的重要突破。"

作为先进系统模块概念的一部分，AT&S 和 imec 合作开发了 D 波段 AFSIW，其将实心铜侧壁集成到多层 PCB 中，以防止信号泄漏并形成任意形状的气腔。这是 AFSIW 在 100 GHz 以上运行并集成到低成本、可大规模制造的 PCB 中的首次成功演示。 通过消除介电损耗，只留下导体损耗，新方法在 115 至 155 GHz 频率范围内实现了 0.07 至 0.08dB/mm 的损耗，与报道的平面 PCB 线路或 SIW 相比，减少了五倍 PCB 和内插器。这些令人印象深刻的结果只是第一步，因为进一步的改进将在未来几年继续进一步降低损失。

AT&S 研发电子解决方案项目经理 Erich Schlaffer表示："Imec 的 140 GHz 雷达芯片和封装设计专业知识为我们提供了重要的领先优势。 我们相信，我们的新封装方法可用于为汽车应用创建高效、紧凑和高分辨率的 140 GHz 雷达模块，从而使车辆越来越'意识到'车内和周围正在发生的事情，此外，这项技术将在 6G 移动网络中发挥作用。"

先进封装设备类似前道晶圆制造设备，供应商受益先进封测产业增长。随着先进封装的发展，Bumping(凸块)、Flip(倒装) 、TSV 和 RDL(重布线)等新的连接形式所需要用到的设备也越先进。以长球凸点为例，主要的工艺流程为预清洗、UBM、淀积、光刻、焊料 电镀、去胶、刻蚀、清洗、检测等，因此所需要的设备包括清洗机、PVD 设备、光刻机、 刻蚀机、电镀设备、清洗机等，材料需要包括光刻胶、显影剂、刻蚀液、清洗液等。为促进行业发展，互通有无，欢迎芯片设计、晶圆制造、装备、材料等产业链上下游加入艾邦半导体先进封装产业链交流群。