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半導体パッケージの紹介 第6弾『発展途上のパッケージ新技術』

みなさん、こんにちは。東京事業所パッケージ設計課の矢野です。

これまでこのブログで私たちの部署のメンバーが、パッケージのいろんな形態をご紹介してきました。
今回は、今まさに発展途上の半導体パッケージの新技術をご紹介します。

その技術は、Fo-WLP(Fan-out Wafer Level Package)技術といいます。
この技術の特長は、なんといっても小型化(薄型化)です。従来と比較した構造の模式図をご覧ください。

どうですか、この違い!この差はパッケージ基板構造、というかパッケージ構造の違いによります。従来は、コア材と呼ばれる硬い材料を中間に挟んだ形の基板を使っていました。この硬さでパッケージ全体の構造をしっかりと支えているのです。そのためにこの材料はどうしても厚くなり、これがパッケージ基板の厚さのほとんどを占めていました。

ではFo-WLP技術ではどうやってこの薄さを実現しているのでしょうか?

その秘密はパッケージ構造の発想の転換にあります。

上図でFo-WLPのマイコンチップを覆っているのはモールド樹脂です。この樹脂がパッケージ構造の支えとなり、パッケージ配線層はこの樹脂を土台にして形成されます。この技術によって厚さがほとんどチップと同じくらいのパッケージが実現できたのです。

この小型化(薄型化)は製品を作る場合に大変魅力的です。特に体積に制限のあるモバイル機器では大きなメリットになります。実際にスマートフォンの大手メーカーがこの技術を採用して、そこから急速に普及したのです。

しかし・・・

Fo-WLP構造は私たちパッケージ設計者にとって厄介な問題を引き起こします。

従来の構造ではコア材の上下それぞれに3~5層の配線層を積層することが可能でしたから、全面ほぼグラウンドであるような層を1~2層作ることで信号に対するシールドの役目を与えることができました。

これに対して、Fo-WLP構造の配線層は3層程度しかないため、従来の手法では到底配線できません。信号の集積度を上げてできるだけ単一層で配線するとか、信号が交差しないようにBGA(Ball Grid Array)端子へのネット割り付け担当との連携をして設計する等これまでにない配慮・工夫が必要なんです。

Fo-WLP技術は歴史が浅いため、現在はまだ一部の産業用機器で使用されているだけですが、将来は広く普及する可能性を持った技術です。そうなったときに対応できるよう、私たちは日々経験・知識を蓄積しているところです。

次回も半導体パッケージを紹介していきますので、「第7弾」?をお楽しみに!

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