5Gの移動通信システムを支えるミリ波のパッケージ技術：福田昭のデバイス通信（215） 2019年度版実装技術ロードマップ（26）（2/2 ページ）

今回は、第5世代（5G）の移動通信システムに向けたミリ波対応のSiP（System in Package）技術を紹介する。ミリ波帯向けでは、アンテナとFEM（Front End Module）を積層した「AiP（Antenna in Package）というSiPの実用化が始まっている。

[福田昭，EE Times Japan]

アンテナをフロントエンドに取り込んで損失を低減

　ミリ波帯域の28GHz帯では、従来の電子デバイスパッケージ技術とは異なる、独自のパッケージ技術が使われる。

　例えば28GHz帯の送受信を扱う「フロントエンドモジュール（FEM：Front End Module）」は、3次元構造の3D SiPとなる。モジュール基板の両面に送信用パワーアンプや受信用低雑音アンプ、集積化受動素子、スイッチ、位相シフタなどを搭載する。これらの部品は、はんだバンプでモジュール基板にフリップチップ接続される。既存のチップインダクターやチップコンデンサーなどの受動部品は、あまり搭載されない。モジュール基板の配線によって受動素子を形成する。モジュール基板の材料には、低温同時焼成セラミック（LTCC：Low Temperature Co-fired Ceramics）、ガラス、有機材料などがある。

　28GHz帯で重要なのは、絶縁材料の選択である。比誘電率は3.0以下、誘電正接は0.01以下、吸水率は0.1％以下であることが望ましい。厚みは10μm前後である。配線に対しては幅のばらつきに対する制限が厳しくなる。±3％〜±5％以内に抑えたい。

　さらに5Gでは、アンテナをFEMと一体化することが考えられている。4G／LTE移動通信システムではアンテナとFEMをフレキシブルプリント基板で接続していた。しかし28GHz帯の5Gではプリント基板の配線による電気的な損失が無視できない。また28GHz帯では波長が短くなるのでアンテナが小さくなることも、一体化には有利に働く。

　このため、アンテナとFEMを積層した「AiP（Antenna in Package）」と呼ばれるSiPが開発され、実用化が始まっている。

第5世代（5G）の移動通信システム用SiPの構造。上はFEM（フロントエンドモジュール）の例。モジュール基板の材料はガラス。下はFEMとアンテナを積層したAiP（Antenna in Package）の例。アンテナの基板材料はガラス。出典：JEITA（クリックで拡大）

（次回に続く）

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