超模壓(Over-Molded)塑膠封裝技術的演進，現在讓高功率射頻電晶體的研發業者，能將其元件封包在可靠的封裝材料中，這些材料的性能可媲美陶瓷品...
超模壓(Over-Molded)塑膠封裝技術的演進，現在讓高功率射頻電晶體的研發業者，能將其元件封包在可靠的封裝材料中，這些材料的性能可媲美陶瓷品。封裝對於射頻功率電晶體而言，可說是能否達到最高效能的關鍵因素。
由於射頻功率電晶體是功率放大器(PA)中成本最高的元件，而PA又是行動電話基地台中最昂貴的元件，因此業者必須致力降低電晶體的成本且不犧牲其效能。解決方案就是超模壓塑膠封裝技術。
超模壓塑膠封裝技術早已被其它功率積體電路(IC)應用所採納，直到最近經過改良後才足以滿足射頻功率電晶體研發業者的需求。此項技術可確保PA的效能，且成本比現有的技術方案更少一個層級。
能推動射頻功率半導體價格/效能比的創新設計，對於未來2.5G與3G無線網路的發展有極大助力。高功率射頻電晶以往都是裝在鉛質陶瓷封裝。在基地台方面，功率電晶體裝上印刷電路板(Printed-Circuit Boards, PCB)，而電路板再裝入基地台，其模式類似電信中央機房設備中的線路卡(Line Cards)。典型的行動電話/無線基地台中約有8至10組功率放大器。功率電晶體是功率放大器中佔最大成本比例的元件，因此在基地台的總成本中也佔有相當高的比例。此外，基地台發生的問題中約有30%與功率放大器有關，因此其可靠度對於無線網路的正常運作有關鍵性之影響。
由於射頻功率電晶體要求相當高的效能與可靠度，因此以往都是採用具備高導熱與導電性的金屬封裝材料，並使用陶瓷環來隔離輸入與輸出引腳。封裝基板由銅鎢合金製成，上面覆有金屬，可透過高溫硬焊(Brazing)製程來連結陶瓷環。由於採用陶瓷環零件，故第一代的解決方案被稱為陶瓷封裝(Ceramic Package)。此外，封裝基板經過鍍金處理，讓晶粒能透過第二次高溫製程連結至基板上。為達到環保的效果，此套封裝上覆有陶瓷外殼，並黏上陶瓷環以及輸入與輸出引腳。
在使用陶瓷封裝時，封裝成本約佔最終功率電晶體產品成本的一半(圖1)。當然，對於射頻電晶體而言，封裝不僅能保護晶粒，更提供電子線路連結以及排散熱量的管道。事實上，許多微電子與電腦系統在達到高效能與成本目標方面，封裝會是一個關鍵的影響因素。射頻封裝必須能提供：
其中一項降低成本的解決方案，就是不用高成本的陶瓷環，及累贅又昂貴的硬焊製程。幸運的是，聚合物材料(塑膠)上的創新研發創造出可行之方案(圖2)。合成聚合物有兩個類型：熱塑性(Thermoplastic)與熱固性(Thermoset)材料。熱塑性材料是僅採用加熱與加壓等方法進行處理，過程中沒有涉及化學反應。在冷卻後，熱塑性材料會結晶或轉化為玻璃狀態。熱固性聚合物(環氧、電木、酚醛等塑膠)在加熱後會產生化學反應，造成分子重量增加。化學效應造成所有反應群進行全面的轉變後，形成高硬性、耐高溫、且抗化學與物理侵蝕的聚合物。
在將半導體晶片裝入聚合物時，晶片通常透過打線連結至封裝的引線架，之後再裝入聚合物的絕緣體，這個絕緣體作為介電質的絕緣層，讓訊號免於受環境干擾。圖3是影響陶瓷與超模壓塑膠封裝的各方面因素。
超模壓封裝會影響射頻的效能。在陶瓷封裝中，晶片與打線置於一個凹槽中。在塑膠封裝中，週圍有聚合物材料，這些材料與元件和打線相互接觸。由於聚合物的介電系數高於空氣，因此在塑膠封裝中寄生效應會較高，造成輸出功率與增益比低於使用陶瓷封裝的相同元件。然而，若運用適當的元件設計、配線、以及打線技術，塑膠封裝的寄生效應就可降低至0.5 dB以下(圖4)。
儘管初期的塑膠封裝解決方案所能節省之成本幅度更大，但運用內部組裝流程會阻礙成本降低的腳步。另一種更具吸引力的方法，就是運用量產封裝的生產環境，讓多組生產線共同享用資金成本、專業知識、以及創新技術。許多IC設計廠商過去就有這類大幅降低成本的經驗，且使用許多世界級代工廠商所提供的服務。
體積小、厚度薄的封裝能在嚴苛的環境下可靠地運作。業者特別注意材料及組裝製程，來解決包括像平坦性、共面、導線短路(Wire Sweep)、分層、可焊性、以及成本等方案的問題。運用超模壓塑膠技術的射頻功率電晶體，帶來另一項重要的技術與商業優勢：將此種封裝應用在RF功率電晶體上，已被電子與通訊業界接納為主流的製程技術。
經過長時間的發展，超模壓塑膠RF功率電晶體，將協助無線基地台設備研發業者，以及網路服務商大幅降低成本。新技術將降低耗電與空間需求，俾使服務業者能以各種全新的模式來建置基地台。封裝技術的創新必將激發其它封裝科技的演進。例如，Agere已開發一套凹槽解決方案，支援輸入功率更高的元件。此外，這些封裝概念可延伸至各種整合型模組，在不須犧牲效能的前提下降低更多的成本。