ICサブストレートPCB

ICサブストレートは、BGA（ボールグリッドアレイ）やCSP（チップスケールパッケージ）といった新しいタイプのICの急速な発展に伴い、パッケージ用の新たなキャリアが求められる中で発展してきました。最先端のPCB（プリント配線板）の一種として、ICサブストレートPCBは、任意層技術とともに、その人気と用途の両面で急速に拡大しています。HDI基板そしてフレックスリジッドPCB、現在では通信および電子機器の更新に広く応用されている。

IC基板とは何ですか？

ICサブストレートは、ベアIC（集積回路）チップをパッケージングするために使用される一種の基板です。チップと回路基板を接続するICサブストレートは、次のような機能を持つ中間製品に分類されます。
・半導体ICチップを取り込みます。
・チップとPCBを接続するための内部配線がある。
・ICチップを保護・補強・支持し、放熱用の経路を提供します。

IC基板の分類

a. パッケージの種類による分類

・BGA ICサブストレート。この種のICサブストレートは、放熱性および電気的特性に優れており、チップのピン数を大幅に増やすことができます。そのため、ピン数が300を超えるICパッケージに適しています。
・CSP ICサブストレート。CSPは、ICとほぼ同じサイズで、軽量かつ小型化された単一チップパッケージの一種です。CSP ICサブストレートは、主にメモリ製品、通信製品、およびピン数の少ない電子製品に使用されます。
・FC IC基板。FC（フリップチップ）は、チップを反転実装するタイプのパッケージであり、低い信号干渉、低い回路損失、優れた性能および効率的な放熱を特徴とします。
・MCM IC基板。MCMはマルチチップモジュール（multi-chip module）の略称です。この種のIC基板は、異なる機能を持つチップを1つのパッケージに取り込むものです。その結果、軽量・薄型・短小・小型化といった特性により、製品は最適なソリューションとなり得ます。当然ながら、複数のチップを1つのパッケージに封入するため、この種の基板は信号干渉、放熱、微細配線などの面ではそれほど優れた性能を発揮しません。

b. 材質属性による分類

・リジッドIC基板。主にエポキシ樹脂、BT樹脂、またはABF樹脂で構成されている。そのCTE（熱膨張係数）はおよそ13～17ppm/°Cである。
・フレックスIC基板。主にPIまたはPE樹脂で構成され、CTEは13～27ppm/°Cである
・セラミックIC基板。主に酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化ケイ素などのセラミック材料で構成されている。CTE（熱膨張係数）が比較的低く、およそ6～8ppm/°Cであることを特徴とする。

c. 接合技術による分類

・ワイヤボンディング
・TAB（テープ自動ボンディング）
・FCボンディング

ICサブストレートPCBの応用

ICサブストレートPCBは、スマートフォン、ノートパソコン、タブレットPCおよびネットワーク機器などの軽量・薄型で高機能な電子製品に主に使用されており、通信、医療、産業用制御、航空宇宙、軍事といった分野で広く応用されています。

リジッドPCBは、多層PCB、従来型HDI PCB、SLP（基板様PCB）、そしてIC基板PCBへと、一連の技術革新を経て発展してきました。SLPは、半導体レベルに近い製造プロセスを用いる、リジッドPCBの一種にすぎません。

ICサブストレートPCBの製造上の課題

と比較して標準PCBIC基板は、高性能および先進機能を実現するために、製造上の困難を克服しなければならない。

a. ICサブストレート製造

IC基板は薄く変形しやすく、特に基板の厚さが0.2mm未満の場合にその傾向が顕著です。この困難を克服するためには、基板の収縮、積層パラメータ、および層位置決めシステムの面でブレークスルーを実現し、基板の反りと積層厚さを効果的に制御できるようにする必要があります。

b. マイクロビア製造技術

マイクロビア技術は、コンフォーマルマスク、レーザー加工によるマイクロブラインドビア技術、および銅めっき充填技術の各要素から構成されている。
・コンフォーマルマスクは、レーザードリルによるブラインドビアの開口部およびブラインドビアのアパーチャを論理的に補正することを目的としており、その位置は銅の開口部を通じて直接定義することができます。
・レーザードリルによるマイクロビアの製造は、ビア形状、アスペクト比、サイドエッチング、ビア下に残るレジストなど、以下の技術的側面と相関している。
・ブラインドビアの銅めっきは、ビア充填能力、ブラインドビア開口性、沈み込み、銅めっきの信頼性など、以下の技術的側面と相関している。

c. パターニングおよび銅めっき技術

パターニングおよび銅めっき技術は、以下の技術的側面と相関している：回路補償技術およびその制御、微細配線形成技術、銅めっき膜厚の均一性制御。

d.ソルダーマスク

IC基板PCBのソルダーレジスト製造には、ビアフィリング技術、ソルダーレジスト印刷技術などが含まれます。現在までのところ、IC基板PCBでは表面高さの差は10µm未満であることが求められ、ソルダーレジストとパッド間の表面高さの差は15µmを超えてはなりません。

e表面仕上げ

IC基板用PCBの表面処理は、膜厚の均一性を重視すべきであり、現在までにIC基板用PCBで受け入れ可能な表面処理にはENIG/ENEPIG。

f. 検査能力および製品信頼性試験技術

IC基板用PCBには、従来のPCBとは異なる検査装置が求められます。さらに、特殊な装置での検査スキルを習得できるエンジニアを確保する必要があります。

総じて、IC基板用PCBは標準的なPCBよりも多くの要件を必要とし、PCBメーカーは高度な製造能力を備え、それらを習熟して使いこなせなければなりません。

ICサブストレートPCBは、スマートフォンやタブレットにおけるハイエンドICパッケージングの基盤となる、現代電子機器の重要なコンポーネントです。軽量・薄型化と高機能化を実現します。タイプ、材料、接合技術ごとにパッケージ化されたサブストレートは、通信から航空宇宙まで、さまざまな用途のニーズに対応します。しかし、その製造には、薄い基板の取り扱い、マイクロビアの形成、高精度なソルダーレジストの適用といった要件が伴うため、複雑さを増しています。これらの課題は、先進技術と高度な専門知識を用いることで克服され、さまざまな先端アプリケーションにおいて性能、信頼性、および柔軟性を維持しています。

PCBCart は、最先端の技術と豊富な経験を活かして高度な要件に対応する、IC サブストレート PCB のトップメーカーです。私たちの強みは、複雑な PCB の製造における高い精度を実現し、主要な製造上の課題を解決するとともに、厳格な業界規格を順守することにあります。私たちと提携することで、電子部品においてより高い品質と革新性を享受していただけます。

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