天线封装技术演进，LCP成为AiP技术的关键材料

5G毫米波通讯市场发展，在天线封装技术(Antennas in Package，AiP)演进下，开启整合射频元件与天线的进程方向。其中，天线为收发射频讯号的被动元件，掌握通讯质量、讯号功率、频宽与速度等通讯指标，然而若想将天线整合在射频元件中，天线材料的介电常数与损耗正切将是关键。

依目前封装现况，可区分为传统软性印刷电路板FPC技术、新型天线封装AiP技术等2类。AiP技术根据使用材料不同，大致可分为陶瓷、有机材料及环氧模压树脂等，目前主流大多选择有机材料LCP(Liquid Crystal Polymer)，其原因为LCP拥有低介电常数值(2.9)及低损耗正切(0.003)等，这些特性使得天线拥有较小的讯号干扰和较佳的传输性。

手机天线由传统FPC，逐步分支成为整合一体的天线封装AiP技术

现行的智能型手机天线结构，多由铜箔制成的软性印刷电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)组成，其中，天线材料需考量介电常数、损耗正切等，但最重要的因素之一则为材料柔软性，而LCP的材料特性正好适用于FPC技术中。

由于手机发展，屏幕显示面积已有逐渐变大趋势(由80%上升至93.8%)，在留给天线的空间只剩3～5mm情形下，容易导致天线与屏幕间相互产生干扰，使得天线较难以透过FPC方式摆放于手机周边。

另一方面，5G毫米波技术逐渐发酵使得微缩天线成为可能，在此情势带动下，新型AiP技术的想法也渐渐受到重视。

借由新型AiP技术，将射频元件与天线整合于一体，再透过LCP材料加以封装，最终达到缩减PCB板面积、缩小天线尺寸、提升手机屏幕的使用面积。

LCP材料特性，成为AiP技术的发展关键

5G毫米波之天线封装AiP技术是为了避免讯号的流失与衰弱，将射频元件与毫米波阵列天线尽可能的接近摆放在一起，因而衍生出的新型态封装技术。然而为求设法将毫米波阵列天线与射频元件结合，除了必须使用先进的封装技术外(如覆晶、硅穿孔、系统级封装等)，还需填充LCP材料于内部层中，作为FPCB板(Flexible Printed Circuit Board)使用，以降低讯号干扰、提升讯号的传输能力。

▲AiP结构图；拓墣产业研究院整理

如同上述，LCP是一种热塑性有机材料，结构为刚性分子链组成的芳香烃聚酯类产品，由于它具备优异的材料特性，因此适合作为AiP技术的填充材料，其特性如下：

• 110GHz高频下使用，依然保有稳定的介电常数值2.9；

• 损耗正切小，即使在110GHz高频中，只有微幅增加到0.0045；

• 热膨胀系数小，适合用于高频封装中等；

来源：拓墣产业研究院

图片声明：封面图片来源于正版图片库，拍信网。

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