半導体パッケージ紹介 第7弾『高放熱パッケージ』
2019年11月19日
皆さん、初めまして! 東京事業所パッケージ設計課の秋元です。
前回の半導体パッケージ紹介 第6弾のブログでは、車載マイコン用半導体パッケージの特徴を紹介しましたが、今回は半導体パッケージの放熱対策について紹介します。
皆さん、初めまして! 東京事業所パッケージ設計課の秋元です。
前回の半導体パッケージ紹介 第6弾のブログでは、車載マイコン用半導体パッケージの特徴を紹介しましたが、今回は半導体パッケージの放熱対策について紹介します。
こんにちは。初めまして。Wave Technology(WTI)の田川です。
今春新たに電源設計課の所属となりました。
電源設計課のNew Faceとはいえ、弊社WTI入社以来”電源“と呼ばれる製品の開発設計にも携わってきました。
(WTIの電源設計サービスはこちらをご参照ください)
技適(技術基準適合証明)について、お困りではありませんか?
Wave Technology(WTI)では、Bluetooth(BLE)、ZigBee またはLPWA(LoRa、Sigfox、Wi-SUN)、特定小電力(特小) 対応無線機器/無線設備や独自規格の無線機器/無線設備の技適について、TELEC(テレック)などの登録証明機関への申請代行をさせていただきます。
※よくあるご質問はこちら
技適とは「技術基準適合証明」の略であり、日本の電波法に基づく認証制度です。
総務省のページには、以下のような記載があります。
簡単に説明すると、『“無線局として免許取得”or“技適マークを取得”しないと電波を出せません』ということです。認証を受けずに電波を出したら、電波法違反となってしまいます。
技適マークとは?表示義務はある?技適マークとは、技適を受けたものに付与されるマークです。技適マークは、技適を取得した際に付与される「技適番号」とともに、無線機に表示する義務があります。
また、無線機が製品に内蔵されており、技適マークおよび技適番号が外から見えない場合は、筐体または取扱説明書等に印字する必要があります。
日本では、「技適(技術基準適合証明)」と「工事設計認証」という2段階の認証があります。
実はこの2段階の認証制度は日本独自の制度です。
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技適(:技術基準適合証明)
工事設計認証
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どちらも基本的に認証手順は同じですが、工事設計認証では、量産工場について資料の提出が必要になる点で異なります。
ご依頼から証明書発行まで最短で1ヵ月となります。
申請に際しては、通信方式や電波の型式、定格出力等を記載する申請書を提出します。また、認証試験ではテストモードで動作させることが必要となります。対象の無線機器/無線設備についての以下の情報、書類、物品をお客様よりご提供いただく必要がございます。
なお、申請する通信規格によって準備していただく内容が異なる場合がありますので、詳細はご依頼時にご確認ください。
- 対象の無線機器/無線設備
基本的には試験用の1台と当社での確認評価用の1台の計2台で可ですが、各試験モード(連続送信、連続受信、一般動作など)で供試体が異なる場合は各試験モードの台数、及び当社での確認評価用の1台が必要となります。- テストモードで制御するためのソフトウェアまたはファームウェアおよびテストモードの操作手順書
- 無線機器/無線設備に関する情報
- 電波型式、空中線電力の仕様、およびアンテナの本数
- 無線設備全体のブロック図(電源電圧含む)および無線部のブロック図
- 部品配置図(主要部品の配置が分かるもの)
- 使用する全てのアンテナのデータシート(アンテナ仕様、アンテナ利得、放射パターンがわかるもの)
※アンテナのデータシートを準備できない場合は、当社で測定も可能です。
(当社の無線通信モジュール用アンテナ設計・評価受託サービスはコチラ)- 主要部品(RFIC、MCU、XTALなど)のデータシート
- 無線部の回路図および電源システムの回路図
- 無線機器/無線設備の外形図(寸法がわかること)
- ラベル図(ラベル寸法がわかること)、およびラベル貼付け位置図 (※1)
- 容易に開けられない構造の根拠 (※2)
- ISO9001認証書(申込者、製造工場のISO9001認証書の写し)(※1)
※1 これらは工事設計認証では必須ですが、技適では不要です。
※2 こちらは無線設備の種別によって要否が異なりますので、個別にお問い合わせください。
実際の申請はどのようにするのでしょうか?
無線機器/無線設備の種類によって、内容が異なるので、ここでは市販の通信ICを使って、BLEやLPWAなどの通信ボードを製作した場合を例に説明します。まず、製作した無線機器/無線設備をTELEC(テレック)などの登録証明機関で審査してもらいます。
TELECなどの国内の認証機関であれば、認証機関で立ち合い評価を行うことが一般的です。
試験項目としては次のようなものがあります。
★試験項目(送信)
- 占有帯域幅
- 周波数精度
- 送信スプリアス
- 副次発射
- 空中線電力
- 拡散帯域幅
例えば、送信スプリアスという項目では帯域外で不要な信号が出ていないかを確認します。
認証機関の審査では、送信スプリアスを含めすべての試験項目で規格を満足できないと不合格となってしまい認証を受けることが出来ません。
そのようなことにならないように、認証機関の試験の前に事前評価を行い、問題点がないことを確認しておきます。
Wave Technologyでは、お客様のご依頼に基づいて、この事前評価から認証機関の立ち合い評価までの業務を行っています。また、必要な調整評価も行いますので、認証機関の審査合格までを支援することが出来ます。
Wave Technologyに技適申請を依頼するメリットは「回路設計から技適申請までのご依頼に幅広く対応できる」ことです。
Wave Technologyでは、「デバイス開発」と「応用製品開発」分野に経験豊かなエンジニアが在籍しています。そしてデバイス開発エンジニアは通信モジュールの開発経験があり、応用開発エンジニアは各種無線機から携帯電話などの開発経験があります。これらの経験から、各種無線規格を理解し、高周波(RF)の知見がありますので、単なる技適申請の支援だけでなく回路の設計や調整の段階から技適合格までをサポートします。
※技適関連のご要望例
1. 技適の書類作成から事前評価、認証試験まですべてを依頼したい。
2. アンテナを新規に製作して、技適取得済みのモジュールで使用したい。
3. 独自規格の通信プロトコルを使った通信ボートの技適申請を行いたい。
その他、様々なご要望にも対応させていただきますので、お気軽にご相談ください。
<関連リンク>
■高周波・無線関連その他サービス紹介
■参考資料
■高周波・無線関連ブログ
- 高周波・無線関連ブログ
- 「高周波」ってなんだろう?
- 意外と身近な無線通信
- 「IoT」のビッグウェーブが到来!
- 高周波電力増幅器とは?
- 高周波回路の設計 ~整合とは~
- Bluetooth関連、やってますよ!
- インピーダンスの持つ意味
- アンテナの設計・評価・認証申請(既存開発品の解析・改善もサポート)
- Sパラメータとは?
- アンテナを設計するときに注意すべきこと
- 高周波増幅回路設計の話
- 『高周波マッチング工房』はじめました! ~高周波の職人技を提供~
- 無線機の開発もお任せ下さい!
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- 高周波アンプ開発では発振対策も大事
- 高周波とは ~整合のイメージ~
- 特性インピーダンスと基板設計
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- 高周波回路シミュレータの活用
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今回は、引き続きインピーダンスのお話です。 前回ではCMOSドライバの出力インピーダンスを求めました。
みなさん、初めまして。
ソフトウェア設計課の宗平と申します。よろしくお願いいたします。
WTIブログにこれまで幾度となく登場してきたキーワードとして、「IoT」や「無線通信」がありますが、無線通信機能を有するIoT機器を一から製作するには、技術的に困難な課題がいくつか存在します。
- IoTデバイスなどの半導体パッケージ開発を目指す企業様
- 半導体パッケージに起因するトラブルの原因が推定できずお困りの企業様
- 短期間での半導体パッケージ開発を必要とされる企業様

WTIでは、半導体パッケージ設計・評価解析サービスをご提供しており、設計・評価解析受託に加えて技術コンサルティングも行っております。
【半導体パッケージ開発コンサル事例】
| ご依頼内容 | コンサルティング内容 | お客様が得られた効果 |
| 吸湿リフロー後にチップ表面とモールド樹脂界面に剥離があり、その解決のためコンサルティングをお願いしたい。 | お客様から状況のヒアリングや質問事項をディスカッションすることで、改善するための方向性や剥離の起点がどこにあるのか解析のアドバイスをご提案。 | 評価方法、手順見直しなど「やるべきこと」が明確になり解析の方向性が定まった。 |
高速信号伝送路の反射特性改善のため、スペックを満足するためのBGAパッケージ基板の配線修正案を提案してほしい。![]() |
反射特性の悪化はインピーダンスの不整合が要因と考え、差動信号TX/RXペア間のスタブ配線部分のシールド配線削除をご提案。今回のケースは差動信号のインピーダンスが高いため、配線容量を減らすことが効果的と推定。信号品質への影響が少ないスタブ配線部分のシールド配線を削除する手法でご提案。 | 提案したBGAパッケージ基板のパターン修正で高速信号伝送路の反射特性がスペックを満足し、パッケージ開発を進めることができた。 |
TEG基板の電気特性(TDR,Sパラメータ)が、実測とシミュレーションで合わない原因を調査したい。![]() |
シミュレーション面と実測面から要因を分析。シミュレーション面としては高速信号に適したモデル化方法(モデル形式、電磁界ソルバー)をご提案。実測面としては、実基板の断面、平面の寸法測定、誘電率の確認をご提案。 | 10%以内の誤差で実測とSimが一致し原因が把握でき、合わせ込みの手法が習得できた。 |
【半導体パッケージ不良解析コンサル事例】
| ご依頼内容 | コンサルティング内容 | お客様が得られた効果 |
| テスト工程や信頼性試験で半導体パッケージの組立に原因があると推定される不良が発生した。解析を行いたいが何をやったらよいか、どのような手順でやったらよいのか分からないので助けてほしい。 | お客様とのお打合せで不良内容を把握した上で、FTAから解析方法、実施手順をご提案し、解析結果から原因の推定と対策方法をご提案。 | ① 目的に合った解析方法を選択することで、希少サンプルを非破壊で原因の推定ができた。 ② 解析手順を整理することで、原因の推定を短期間で行うことができた。 ③ 原因を推定し、対策を盛り込むことで不良率の改善に繋がった。 |
| BGAパッケージ製品でお客様での実装不良が発生しており、対策を検討してほしい。 | BGAパッケージの封止レジン、搭載チップの材質や寸法は変更できない条件のため、BGAのはんだボール(ダミーボール)を追加する対策方法をご提案。 | はんだボール(ダミーボール)追加により、実装不良による品質トラブルを解決することができた。 |
温度サイクル試験で特定のピンにオープンが発生したので、原因を調査し対策を検討してほしい。![]() |
開封SEM観察でAuワイヤのボールネック部にクラックを発見。複数のオープン不良ピンで同様の現象が見られたためAuワイヤのループ形状によるストレスが原因と推定。対策として、Auワイヤのループ形状の変更をご提案。 | Auワイヤのループ形状変更により、オープン不良による品質トラブルを解決することができた。 |
半導体パッケージ開発で長年培ったノウハウで、お客様のお困りごとの解決はもちろん、半導体パッケージ開発そのものの促進もお手伝いさせていただきます。
【関連リンク】
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