陶瓷在5G通訊基地台RF IC封裝導熱的應用

5G通訊基地台用的RF模組晶片目前多以Si CMOS和GaAs為主,低功耗的GaN也逐漸被使用。但無論使用哪種晶片,因處理器運算能力提升所造成的功耗增加,讓晶片散熱設計變得格外重要。

過去IC封裝多採用QFN等塑封料技術,雖然塑封料可填充SiO2/Al2O3等陶瓷材料來提升塑膠的導熱,但導熱值仍嫌不足。最近RF IC封裝開始採用WLCSP或SiP技術,希望藉由縮小封裝體積,來降低導熱路徑,以提高散熱效率。

5G基地台依功率大小可分成以下幾種:

1.家庭基站 (Femto Site):家庭基站功率約在100mW以下,是功率最小和覆蓋面積最小的基地台,多被家庭使用,是裝置在室內的基地台。

2.皮基站(Pico Site):皮基站功率約在500mW以下,是用來補強建築物內部的訊號,為裝置在室內的基地台。

3.微基站(Micro Site)::微基站功率約在10W以下,是用來補強宏基站的訊號,多裝置在人口密集區的戶外。

4.宏基站(Macro Site)::宏基站功率在10W以上,是主要發射訊號的基地台,多裝置在空曠的戶外。

如上述,陶瓷材料的填充可以有效提高RF IC封裝材散熱效率。而陶瓷材料的選擇要點是,依功率與基地台種類,挑選合適的成分、粒徑、形狀等。