揭开5G毫米波天线的神秘面纱( 二 )

图2a：打开AiP外壳后的照片。2b：AiP正面3D X-ray照片。2c：AiP截面3D X-ray照片，绿色虚线方框标示其中一组mmWave天线结构的位置，载板厚度由右侧蓝色双箭号标示。
仔细观察载板内部结构，可以清楚看到有四个由绿色虚线方框标示的大区块，这些就是5G mmWave天线结构，由X-ray断层扫描分析（图3），可以清楚获得天线区块在载板中的分布位置，提供进一步分析需要的截面试片制备关键信息。

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图3
图3：AiP X-ray断层扫描照片， mmWave天线位置较偏向于载板正面，载板背面接PMIC、Tx/Rx芯片以及被动元件。图中绿色虚线方框标示四个mmWave天线结构在载板底部的位置。
尽管由图2与图3的 X-ray 分析已能观察到天线结构，但为了解析更细致的内部结构，必须仰赖扫描式电子显微镜（SEM）。图4大图是mmWave天线截面扫描式电子显微镜影像，影像涵盖面积大致与上方小图（截面X-ray照片）绿色虚线方框相同， mmWave天线主结构则位于M1-M2之间，该天线是属于偶极子天线（Dipole antenna），主结构由上下两片近乎正方形的平行金属板（A1 & A2）构成，其边长大约为1.7mm （A1）与1.6mm （A2）。

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图4
图4：上图为AiP截面3D X-ray照片，绿色虚线方框标示扫描式电子显微镜分析面积。下图为扫描式电子显微镜照片，偶极子天线位于载板最下方（载板正面， M1–D1–M2），红色双箭号标示为垂直传输线，载板各层位置由下图左侧黑线与红线标示， M代表金属层， D代表介电层， M8–D8–M9为核心层。
仔细观察图4 ，此载板为16层的BT树脂载板，第8层（M8）与第9层（M9）金属层之间为核心层，往上（载板背面）与往下（载板正面）各增层7层，分别是M1到M7与M10到M16 ，各金属层厚度与之间的介电层（由D表示）厚度相对关系整理于图5中，由图中相关尺寸资讯来看，我们发现此载板增层并非是对称性的，往背面增层的介电层厚度较小，尤其越接近背面（D13-D15），厚度甚至只有第一介电层（D1）的1/5 ，至于金属层厚度则介于13-17微米之间，所以整体来看，正面厚度大约是背面厚度的1.9倍。为何载板是采用非对称式的增层，这很可能是为了与mmWave波长匹配才有如此的设计考量。
载板主要是由平面金属层、链接上下金属层的通孔（Via）以及介电层胶体所构成的。平面金属层包含铜箔（Cu foil）与电镀铜（Electroplated Cu），通孔则是经由定位激光钻出孔洞后，再利用电镀方式将孔洞填满。在此的观察重点为：电镀铜的质量、电镀铜/铜箔界面、铜箔/介电层胶体接口，以及通孔偏移量。