IC 내장형 유리기판 RF 패키징 기술 동향 = Review of RF Packaging Technologies Using IC-Embedded Glass Substrates

국문 초록 (Abstract)

5G/6G 통신, 저궤도 위성 통신, 고해상도 레이더 및 sub-THz 센싱 시스템의 발전으로 무선 송수신 시스템의 동작 주파수는 mmWave 및 sub-THz 영역으로 확장되고 있다. 이러한 고주파 환경에서 패키지 내부 배선, 비아 및 범프 기반 인터커넥트(interconnect)는 단순한 전기적 연결 구조를 넘어신호 손실, 임피던스 응답, 전력 전달 및 열 특성을 결정하는 핵심 전자기 구조로 작동한다. 특히RF 능동회로(active circuit)와 패키지 인터커넥트 사이의 임피던스 불연속성은 반사 손실, 삽입 손실, 이득 저하 및 전력효율 저하를 유발할 수 있다. 최근 이를 해결하기 위해 집적회로(Integrated Circuit, IC) 칩을 유리기판 내부 cavity에 내장하는 패키징 구조가 주목받고 있다. 유리기판은 낮은 유전 손실과 미세 피치(fine pitch) 재배선층(Redistribution Layer, RDL) 형성이 가능하여 고주파 응용에 적합하며, 칩 내장을 통해 die-to-package 인터커넥트 길이와 신호 손실을 줄일 수 있다.
또한 안테나 및 방열 구조를 동일 패키지 내에 통합할 수 있어 차세대 RF 이종 집적 패키징의 유망한 구현 방식으로 평가된다. 본 논문에서는 IC 내장형 유리기판 RF 패키징 기술의 필요성, 구현 공정 및 최근 연구 동향을 정리한다. 특히 와이어본딩(wire bonding), 플립칩 본딩(flip-chip bonding) 및마이크로비아(micro-via) 인터커넥트의 RF 특성을 비교하고, cavity 구조, 안테나/방열 구조 배치, build-up 및 RDL film 형성과 같은 핵심 공정 요소를 분석한다. 또한 RF 능동회로 3차원 집적, 열 관리 및 mmWave/sub-THz 응용 사례를 종합적으로 논의한다.
Abstract

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The evolution of 5G/6G communications, low-Earth-orbit satellite systems, and high-resolution radar technologies is driving wireless transceivers toward mmWave and sub-THz frequency regimes. In this regime, package interconnects are no longer simple electrical links, as their impedance discontinuities can induce signal loss, gain degradation, and reduced power efficiency. To address these limitations, Integrated circuit (IC)-embedded glass-substrate packaging has recently emerged as a promising RF integration platform. Owing to their low dielectric loss and compatibility with high-density redistribution layers (RDLs), glass substrates are advantageous for mmWave and sub-THz applications. Embedding active chips inside glass cavities enables short die-to-package interconnects, reduced parasitic effects, and co-integration of antennas and thermal paths within a single package. This paper reviews recent advances in IC-embedded glass-substrate RF packaging technologies and discusses the requirements and fabrication approaches for embedding active RF chips. The RF characteristics of wire bonding, flip-chip, and embedded RDL interconnects are compared, and key fabrication processes, including cavity structures, antenna/thermal path placement, and RDL film integration, are analyzed. In addition, RF active chip 3D integration, thermal management, and mmWave/sub-THz application examples are comprehensively discussed.