Boitier plastique hyperfréquence : du simple produit commercial au satellite P. SIN Microwave & RF -1er Avril 2015
Plan Principales applications de l électronique hyperfréquence Le boitier plastique: un boitier low cost polyvalent Exemples d applications commerciales Evolution du boitier plastique pour des applications de puissance 2
Les principales applications de l électronique hyperfréquence Telecom Automobile 77 & 79GHz 24GHz 24GHz Station de Base, Telephone, Radar automobile (24GHz, 77GHz, 79GHz), Badge telepéage, Defense Spatial Radar Sol ou air, Telecommunication, Telecommunication, geolocalisation, observation satellite, 3
Contraintes du packaging par secteur Telecom Automobile Défense Spatial Faible Coût ++++ ++++ ++ + Standard de production ++++ +++ + + Resistance au + +++ +++ ++++ stress environnemental Forte Puissance +++ ++ ++++ ++ Fréquence +++ ++++ + ++ + Faible contrainte, ++++ Forte contrainte 1405_UMS_Company Profile 4
Les tendances packaging en RF Telecom Boitiers plastiques Moyenne puissance CW Plus haut en fréquence (small cells E-Band: 71-86 GHz) Automobile Boitiers plastiques Fréquences millimétriques (24 GHz, 79 GHz) Defense Augmentation du nombre de composants par systèmes Diminution du coût du packaging (plastique) Diminution du poid et de encombrement Spatial Augmentation du nombre de constellations satellites Puces nues vers boitiers SMD Diminution du coût du packaging Diminution du poid et de encombrement 5
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Avantages/Inconvénients du boitier plastique + Faible Coût + Standard de production + Fort niveau d integration + Application Hyper fréquence + Faible résistance thermique + Compactible avec les normes Jedecs - Non hermétique - Limité en puissances dissipées (limité par les performances thermiques du PCB) 1405_UMS_Company Profile 7
Réalisation du boitier plastique standard UMS Fils Puce Colle Epoxy Leadframe Cu Finition 1405_UMS_Company Profile 8
Performances RF du boitier standard UMS Taille très compacte qui limite les inductions parasites. Applications RF allant au-delà de 40 GHz La puce et le boitier sont codesignés pour étendre les performances audelà de 40GHz. Modèle EM Paramètres S Simulation de la transition patte du QFN vers le plot de cablage de la puce 1405_UMS_Company Profile 9
Boitier adapté aux normes actuelles Boitiers plastiques conforment aux normes JEDEC de Packaging Qualification selon les contraintes Auto (AEC Q100), défense et telecom. MSL 1-3 THB: +85 C/85%RH, 1000 hours HTOL: Tj max, 1000 hours Flow de qualification Chocs thermiques Tests Environnementaux Environnement humide et chaud Contraintes mécaniques 1405_UMS_Company Profile 10
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Road Map UMS: Boitiers millimétriques low cost 12
Applications HF jusqu à 40 GHz CHA3694-QDG Boitier plastique QFN 4x4, VGA, 31-40 Ghz, 18 db de gain, MSL1 13
Application HPA fort gain CHA6252-QFG Boitier plastique QFN 6x6, HPA 3 étages, 5.8 8.5Ghz, 22 db de Gain linéaire Pout_sat > 36dBm UMS A6552 YYWW MSL3 14
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Road Map UMS des Boitiers de Puissance 16
Améliorer la boitier plastique pour les applications de puissance Hot Spot Colle Leadframe Brassage PCB Colle frittée Leadframe optimisé Brassage Low Void PCB Thermique Masse Thermique Heat PCB à Coins PCB à vias remplis - Colle frittée à forte conductivité thermique allant de 40 à 100 W/m.K - Le report du QFN et le PCB jouent un rôle majeur sur la transmission de la chaleur 17
CHZ050A: du boitier hermétique vers le boitier plastique CHZ050A-SEA CHZ050C-QYG Amplificateur 50W band C Amplificateur 50W band C En boitier Flange: CHZ050A-SEA En boitier plastique QFN: CHZ050C-QYG - Packaging hermétique - Packaging plastique - Brassage des puces GaN eutectique 0% void - Colle à faible résistance thermique: colle - Contrôle des longueurs de fils frittée - Contrôle des longueurs de fils 18
CHZ050C-QYG GH25/pré-adapté Quasi-Mmic Pout>50W de 5 à 6GHz avec une PAE>38% QFN 7x7 Tension d alimentation: 30V / Idq=1.6A Mode pulsé 25µs 10% Rth vs duty cycle (pulse width=10µs) PCB Thermique à vias pleins Très bonnes performances avec un fort duty cycle (50%) 19
Conclusion Le boitier plastique est déjà standard dans les applications commerciales hyperfréquences (Auto & Telecom) Bonne polyvalence pour les applications hyperfréquences Haute fréquence >40GHz Puissance, HPA GaN >90W RF Solution de réduction des coûts pour les applications les plus exigeantes Defense: UMS est qualifié en GaAs et GaN en QFN Spacial: oportunités? 20
Merci 21