26GHz波段毫米波放大器空气腔型封装设计

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摘要: 针对毫米波频段放大器芯片，提出了一种基于有机封装基板和液晶聚合物盖帽的空气腔型封装结构，解决了塑封器件在毫米波频段阻抗失配、插入损耗大和热阻高等问题，且降低了封装成本。通过电磁场仿真，优化了封装管脚在毫米波频段的阻抗特性，降低了射频管脚的阻抗失配，优化了芯片焊盘与封装基板之间的键合方案，降低了封装整体的插入损耗。采用条状通孔和基板减薄方法，降低了封装结构的热阻。在 24 ～ 30 GHz，封装芯片小信号增益达到21 dB，饱和输出功率达到 26 dBm。与裸芯片相比，封装芯片的饱和输出功率仅损失了1 dB。芯片封装后的整体热阻为 28 ℃ /W，满足芯片可靠性应用的需求。
关键词: 毫米波芯片; 空气腔型封装; 低损耗封装; 低成本封装; 液晶聚合物

根据 IMT－ 2020 定义，5G 通信毫米波频段主要包括 26 GHz ( 24. 75 ～ 27. 50 GHz) 和 39 GHz ( 37. 00～42. 50 GHz) 等。毫米波频段射频前端芯片主要包括各类毫米波频段的功率放大器、低噪声放大器和开关等，能够发射毫米波频段的微波信号，同时可以对天线接收的信号进行放大，因此毫米波频段射频前端芯片在 5G 通信接收/发射系统中极为关键［1］。通常，毫米波频段芯片的封装主要采用陶瓷外壳封装，该工艺是在生瓷膜带上制作需要的金属图形，经过叠层工艺制作成陶瓷外壳，然后把芯片组装到管壳内部，通过金锡焊料熔封或者高温密封胶密封。其优点是损耗小、散热良好、耐高温和气密性良好，但是封装成本很高、封装尺寸较大，主要应用于对可靠性要求较高且对成本不敏感的系统［2］。
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2020-9-23 10:49 上传

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降低了射频管脚的阻抗失配，优化了芯片焊盘与封装基板之间的键合方案