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伝送線路の反射特性が規格外れ! ~注意すべきインターポーザ基板のめっき線~

こんにちは。テクノシェルパ技術コンサルタントの今村です。

半導体ICのパッケージには、インターポーザ基板を用いたBGA(Ball Grid Array)パッケージというものがあります。このインターポーザ基板と半導体素子(チップ)を電気的に接続する一般的な方法として、ワイヤボンディング方式、フリップチップボンディング方式の2種類があります。今回は、ワイヤボンディング方式でのインターポーザ基板設計の注意点を紹介します。

半導体素子(チップ)とインターポーザ基板を電気的に接続するために、金や銅、またはアルミにてワイヤボンディングを行います。インターポーザ基板の配線は銅箔のため、安定した接合強度を確保するため軟質金を使用したボンディング用金めっきを行います。

銅材に金めっきする場合は、金の拡散を防ぐため下地にニッケルめっきが必要です。めっきの工法としては、用途によって無電解めっきと電解めっきがあり、ボンディング用金めっきには厚くめっきできる電解めっきがよく用いられます。

このときにインターポーザ基板設計で忘れてはいけないのが、めっきしたい部分に電気を流すめっき線を引き出すことです。低速信号の伝送線路においては、電気特性的な問題が発生する可能性は低いですが、メモリやUSB(Universal Serial Bus)など信号が高速化している伝送線路では、インピーダンスが変化する場所で信号が反射するため、めっき線へのケアが必要になってきます。

 

 

めっき線への具体的なケアとしては、めっき線の周囲にガードパターンを配置する手法をとる場合が多いですが、反射特性が規格を外れるなど伝送線路が思い通りの振る舞いをしてくれないことがあります。また、ガードパターンといっても細いパターンや浮いたパターンでは逆効果になってしまいます。さらには、反射特性を改善させるためのインピーダンスの整合が必要となる場合もあります。逆にガードパターンを配置せずに配線間隔を広げて配線間やプレーンとの結合を少なくする手法が効果的な場合もあります。

このように回路や基板製造仕様によって、最適解を考慮したインターポーザ基板の設計が欠かせません。

 

当社では、豊富なインターポーザ基板設計経験から様々なお困りごとに対応する半導体パッケージ開発コンサルサービスを提供しておりますので、最適な半導体パッケージ設計を提案することができます。いつでもご相談ください。

 

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