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IC封装基板

IC封装基板

基于PCB线路板的射频声表滤波器封装技术研讨
2021-01-15
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提要:到现在为止主流的终端用射频声外表波(RF-SAW)滤波器均认为合适而使用基于低温共烧瓷陶(LTCC)基板的倒装烧焊技术,标准尺寸为单滤波器1.4mm×1.1mm,封装方式为芯片尺寸级封装(CSP)。绍介了一种基于印刷电路板(PCB)的CSP封装声外表波滤波器,其尺寸达到达1.4mm×1.1mm。运用该基板后,单个部件的材料成本将减低30%以上。经过优化基板的结构,可以达到与LiTaO3般配的热体胀系数(CTE)和较低的吸湿性。经后期的靠得住性试证验实,该结构的射频滤波器可绝对满意工程应用的需要。

CPS封装基板

引言
随着各种新的封装技术的使用,声外表波(SAW)滤波器的封装尺寸不断减小;同时,因为智强手机的井喷式进展,射频声外表波(RF-SAW)部件的尺寸也不断由大变小,到现在为止的主小产品已达到单滤波器1.4mm×1.1mm,双职工器2.0mm×1.6mm。尤其是倒装烧焊技术的引入,摒弃了传统的点焊线工艺,因此减低了部件的总厚度,也使整个儿封装从SMD级别进入芯片尺寸封装(CSP)级别。不一样厂家对于成本、工艺困难程度和靠得住性等方面的扼制水准高低不一样,也使不一样厂家认为合适而使用不一样的工艺路线。
随着移动终端市场的不断扩张,对于RF-SAW滤波器的需要也不断扩张,很大的市场带来的紧张竞争使RF-SAW 滤波器的成本压力陡增。到现在为止CSP封装的单滤波器售价已低于8美分,这也使减低成本变成RF-SAW滤波器批量出产的关紧标题。

印刷电路板(PCB)基板的材料特别的性质及结构

减低成本需从原材料想到工艺困难程度等方面思索问题。认为合适而使用一种基于双马来酰胺三嗪天然树脂[1]的印刷电路板施行RF-SAW部件的出产,具备以下长处:
1)PCB板的价钱低于瓷陶基板。瓷陶基板需求施行生产模型的预设和制造,且混料,流延,叠片及冲孔等工艺困难程度较大,瓷陶又具备收缩性,成品率低,造成瓷陶基板的价钱高。PCB板的价钱仅为瓷陶基板的1/3,且其工艺成熟,应用广,是优秀的基板
材料。
2)PCB板的开发成本远低于瓷陶基板[1]。因为1)中提到的各种端由,瓷陶基板很难施行优化改动,一次定型则没有办法更改。而PCB板因其灵活的布线有经验,外表尽力照顾层的图形可定制性,要得针对PCB板的预设具备相当的灵活性,优化改动可很快
成功实现。生产模型花销仅为瓷陶基板的1/20。
3)PCB板在工艺上也有众多优势。因其不易碎裂,整个儿工艺流程中成品率高于瓷陶基板。如割切工序中,瓷陶因为易碎,易发生整片基板的裂片,严重影响成品率。
因为这个,运用PCB板接替瓷陶基板,是减低成本,迅速适合市场需要的挑选。
对于以钽酸锂(LiTaO3)等压电材料为衬底的SAW 部件,要运用CSP封装流程,务必思索问题的一个素是热体胀系数,这也是大部分数CSP封装的RF-SAW滤波器运用瓷陶基板的端由。表1为LiTaO3及瓷陶基板的热体胀系数。

陶瓷及LT的热膨胀系数

由表1可见,在基板料料与LiTaO3的热体胀系数相差半大时,经过焊球在一定程度向上行柔性连署,可解决因热体胀系数区别过大而造成的热失配事情状况,减低失去效力率。
沿着这一思考的线索,在挑选PCB板时,我们加意在通用的基板料料中挑选热体胀系数与LiTaO3靠近或与瓷陶靠近的品种,这么就可在热匹根据处方配药面做到代替。图1为CSP封装用PCB板周密结构。

PCB基板的基本结构

图1 PCB基板的基本结构
随着有机材料工业的不断进展,使我们在热体胀系数方面有了众多挑选。依据LiTaO3的特别的性质,参照瓷陶材料的热体胀系数[1],如表2所示。
表2有机基板料料挑选

有机基板料料挑选

2、应用PCB板的射频声表滤波器CSP封装

部件的群体结构与到现在为止主流的CSP结构绝对完全一样,如图2所示。 

 

 

运用倒装烧焊工艺的SAW 滤波器标准结构

 

图2 运用倒装烧焊工艺的SAW 滤波器标准结构
整个儿CSP封装的RF-SAW 滤波器由以下几局部组成:
1)天然树脂膜。一种主要成分为环氧气天然树脂的膜,可起到包裹严密封闭的效用。
2)带球的声表芯片。芯片上的球可为锡球也可为金球,成球的工艺不一样,并对后期的工艺有一点影响。本文中,我们设定此球为金球,认为合适而使用热压超声的办法植球于芯片的外表。
3)基板。在整个儿结构中起到物理支撑和电路连署的效用。
RF-SAW 滤波器的CSP封装基本流程中,晶圆植球和割切不再详述,这处只针对倒装焊继续手的流程施行商议,如图3所示。
PCB基板倒装焊部件封装流程
图3PCB基板倒装焊部件封装流程
利用热压超声烧焊工艺将植好的金球且割切好的芯片倒装在有机基板上;天然树脂膜经过热压的形式压合在基板上,同时对部件施行包裹封装;最终在利用砂轮儿划片机将部件割切离合,形成最后的产品。经过上头的挑选,我们找到达对应的PCB板作为CSP封装的基板,在倒装烧焊工艺上,我们也做了倒装烧焊参变量周密的相比较(八焊球,每个焊球直径80μm),如表3所示。由表可见,瓷陶基板的烧焊参变量[2]绝对适合使用于PCB基板,即在烧焊工艺上两种基板的烧焊参变量无差别。图4为两种不一样基板间芯片剪切力的相比较。
倒装烧焊参变量相比较
表3 倒装烧焊参变量相比较
芯片剪切力测试数值图
图4 芯片剪切力测试数值图
依据计算,具备8颗焊球的倒装芯片,其剪切力超过300g(理论计算值),则可分辨断定为符合标准。所以,瓷陶基板与PCB基板间,在剪切力方面无不论什么差别,即PCB基板上的倒装芯片剪切力稍好。

3、PCB基板的CSP封装部件证验

我们运用同一晶圆上的芯片作别运用瓷陶基板和天然树脂基板施行相同的倒装烧焊和贴膜封装,而后进入了测试(见图5)。RF-SAW 样品部件核心频率为1842MHz,带宽为100MHz,芯片及部件尺寸作别为0.95mm×0.65mm和1.4mm×1.1mm,测试背景:无般配测试。

 

 

 

RF-SAW CSP瓷陶基板和天然树脂基板

图5 RF-SAW CSP瓷陶基板和天然树脂基板
经过相比较可明确承认,在晶圆完全一样的事情状况下,运用瓷陶基板和运用PCB基板的部件在性能上靠近。图6为部件测试相比较图。在全部的靠得住性测试中,关紧的是热冲击实验(即温度循环实验)[2]和稳态湿热尝试(即潮热尝试)[2]。

部件测试相比较图

图6 部件测试相比较图

热冲击实验是将考验部件在瞬息间内从极低温到高温或从高温到极低温时,热应力蓄积和开释的过程,假如在这些个尝试中显露出来了问题,则表冥器件中热应力蓄积过大,部件的机械牢稳性非常不好。思索问题部件结构,我们参考GJB548A-2006温度循环及鉴定
和品质完全一样性检查验看手续,挑选尝试办法1010A的条件B和200次循环。针对倒装烧焊的CSP部件来说,此实验主要考察其内里体腔的膨胀力与焊球张力的体积,假如部件失去效力,则表明内里体腔的膨胀力大于焊球的铅直张力,则部件判为不合适合标准[3]。
稳态湿热尝试主要考察天然树脂封装部件的耐湿性能,经过高温、高湿条件可构成水汽吸附、借鉴和廓张等效用,证验PCB基板及其材料在吸湿后膨胀性能满意度,参考GJB360-96稳态湿热尝试103办法的条件A。假如发生吸潮,部件的物理机械性能会有较大变动,部件的幅频特别的性质会发生很大变更[4]。
将运用PCB基板出产的RF-SAW部件共230只施行相同的尝试,瓷陶基板的部件均能经过靠得住性尝试,周密事情状况如表4所示。
表4 PCB基板CSP靠得住性尝试
PCB基板CSP靠得住性尝试
完成靠得住性实验后,我们对部件施行理解剖剖析和明确承认(见图7),天然树脂基板在整个儿过程中没有发生不论什么变动。最终,全部的部件都经过了测试。
两种封装外壳的解剖剖析
图7 两种封装外壳的解剖剖析

4、总结语

一种基于双马来酰胺三嗪天然树脂BT天然树脂的基板PCB板应用于SAW 滤波器的CSP封装中,因此代替瓷陶基板,在批量出产中将带来30%以上的成本减低。经过后期的性能测试和靠得住性尝试,证验了该基板能适合RF-SAW CSP封装的需求。在综合思索问题贴膜封装等其它工艺参变量的微调后,该多层PCB基板能运用在从今以后的SAW 批量出产中。

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