Advanced RF packaging technologies

Abstract

Passive Integration, Integrated Passive ComponentsRadio frequency part takes about half of the total printed circuit board area of wireless phone. Moreover, the area required for passive components is more than half of the radio frequency part. The importance of the passive devices makes the radio frequency part hard to miniaturize.The architecture is the key for shrinking the size of the radio frequency part. The less functionality are needed outside the integrated circuits the fewer external components are needed and therefore also the size will be smaller.Area array packages are considered as an easy way to miniaturization. The advantages of the area array packages are good board level reliability, easy handling in manufacturing, good electrical performance and most of all, extremely small size.Traditionally passive components are used as a discrete devices. As the integration level in general is getting higher, the passive components have just been getting smaller. A demand for integrated passives is driving the development to the direction of on-chip passives and inside the package substrate. The theory of the passive integration was described and suitable substrates such as thin film on silicon were introduced.Area array package and passive integration were compared to the original design. It was found that simply using a BGA package instead of a QFP, reduction of the size was considerable without having any problems in production. By integrating passive components inside the integrated circuit package using MCM-D/Si technology, the size reduction was even-more significant than by using BGA package.

AB3: Langattomien matkaviestimien piirilevypinta-alasta yleensä noin puolet onradiotaajuusosan käytössä. Passiivikomponenttien käyttämä pinta-ala on yleensä yli puolet koko radiotaajuusosan käyttämästä piirilevypinta-alasta. Passiivikomponenttien tärkeys radiotaajuusalueen toimintojen toteutuksessa vaikeuttaa koon pienentämistä.Tässä diplomityössä tutkittiin uusien elektroniikan pakkausteknologioiden, erityisesti matriisiliitoksisten puolijohdepakkauksien ja passiivikomponenttien integroinnin vaikutusta radiotaajuusosan koon pienennyksessä.Radiotaajuusosan arkkitehtuuri vaikuttaa merkittävästi komponenttien kokonaislukumäärään. Lähetin- ja vastaanotinosan arkkitehtuurin valinta onkin ratkaisevassa osassa piirilevyn pinta-alaa pienennettäessä. Mitä vähemmän tarvitaan integroitujen piirien lisäksi ulkoisia komponentteja, sitä pienemmäksi on radiotaajuusosa mahdollista tehdä.Matriisiliitoksisia puolijohdekoteloita pidetään helppona tapana toteuttaa piirilevypinta-alan kutistaminen. Matriisiliitoksisien koteloiden juotosliitosluotettavuus piirilevyllä on hyvä, komponenttien käsittely on helpompaa ja sähköinen suorituskyky on parempi kuin perinteisten jalallisten komponenttien ja komponenttien koko on pieni.