天線封裝技術演進，LCP成為AiP技術的關鍵材料

5G毫米波通訊市場發展，在天線封裝技術(Antennas in Package，AiP)演進下，開啟整合射頻元件與天線的進程方向。其中，天線為收發射頻訊號的被動元件，掌握通訊質量、訊號功率、頻寬與速度等通訊指標，然而若想將天線整合在射頻元件中，天線材料的介電常數與損耗正切將是關鍵。

依目前封裝現況，可區分為傳統軟性印刷電路板FPC技術、新型天線封裝AiP技術等2類。AiP技術根據使用材料不同，大致可分為陶瓷、有機材料及環氧模壓樹脂等，目前主流大多選擇有機材料LCP(Liquid Crystal Polymer)，其原因為LCP擁有低介電常數值(2.9)及低損耗正切(0.003)等，這些特性使得天線擁有較小的訊號干擾和較佳的傳輸性。

手機天線由傳統FPC，逐步分支成為整合一體的天線封裝AiP技術

現行的智能型手機天線結構，多由銅箔製成的軟性印刷電路板(Flexible Printed Circuit，FPC)組成，其中，天線材料需考量介電常數、損耗正切等，但最重要的因素之一則為材料柔軟性，而LCP的材料特性正好適用於FPC技術中。

由於手機發展，屏幕顯示面積已有逐漸變大趨勢(由80%上升至93.8%)，在留給天線的空間只剩3～5mm情形下，容易導致天線與屏幕間相互產生干擾，使得天線較難以透過FPC方式擺放於手機周邊。

另一方面，5G毫米波技術逐漸發酵使得微縮天線成為可能，在此情勢帶動下，新型AiP技術的想法也漸漸受到重視。

藉由新型AiP技術，將射頻元件與天線整合於一體，再透過LCP材料加以封裝，最終達到縮減PCB板面積、縮小天線尺寸、提升手機屏幕的使用面積。

LCP材料特性，成為AiP技術的發展關鍵

5G毫米波之天線封裝AiP技術是為了避免訊號的流失與衰弱，將射頻元件與毫米波陣列天線儘可能的接近擺放在一起，因而衍生出的新型態封裝技術。然而為求設法將毫米波陣列天線與射頻元件結合，除了必須使用先進的封裝技術外(如覆晶、硅穿孔、系統級封裝等)，還需填充LCP材料於內部層中，作為FPCB板(Flexible Printed Circuit Board)使用，以降低訊號干擾、提升訊號的傳輸能力。

▲AiP結構圖；拓墣產業研究院整理

如同上述，LCP是一種熱塑性有機材料，結構為剛性分子鏈組成的芳香烴聚酯類產品，由於它具備優異的材料特性，因此適合作為AiP技術的填充材料，其特性如下：

• 110GHz高頻下使用，依然保有穩定的介電常數值2.9；
• 損耗正切小，即使在110GHz高頻中，只有微幅增加到0.0045；
• 熱膨脹係數小，適合用於高頻封裝中等；

文丨拓墣產業研究院 王尊民

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