パッケージ基板は、以下を同時に担う。

・チップと実装基板（PCB）の接続

・電源・信号の配線

・機械的支持

・熱拡散

特に先端SoCやAIチップでは、基板が性能・歩留まり・コストを決める 状況になっている。

現在の主流は ABF（Ajinomoto Build-up Film）基板。

特徴：

・高多層化が可能

・微細配線に対応

・高速信号向け誘電特性

用途：

・CPU

・GPU

・AIアクセラレータ

・ネットワークSoC

Fan-outや2.5Dパッケージでも、最終的にはABF基板が使われるケースが多い。

なぜ層数が増え続けるのか。

理由：

・I/O数の爆発的増加

・電源・GNDの分離強化

・高速信号のシールド確保

最近では：

・10層 → 15層 → 20層超という世界。

層数増加＝コスト・歩留まり・製造難易度が指数関数的に上昇。

基板の技術進化の核心は L/S微細化。

代表的な数値感：

・従来基板：20 / 20 µm

・先端ABF：10 / 10 µm

・さらに先：5 / 5 µm 以下を狙う

課題：

・銅配線の信頼性

・レジスト精度

・エッチングばらつき

・歩留まり低下

基板なのに半導体並みの難易度 になってきている。

高速I/Oでは基板の電気特性が致命的。

主な論点：

・誘電率（Dk）

・誘電正接（Df）

・表面粗さ（Skew / Loss）

要求：

・低Dk・低Df材料

・配線の表面平滑化

・SI/PI/EMIを考慮したレイヤ設計

→ 基板設計も SI/PI/EMI設計の一部。

● 熱膨張差（CTEミスマッチ）

・チップ

・バンプ

・基板

・PCB

すべてCTEが異なる。

→ 温度サイクルで応力集中

→ バンプ疲労・クラック。

 

● 反り（Warpage）

・大型パッケージで顕著

・実装不良・接続不良の原因

基板材料・層構成の最適化が必須。

先端ABF基板は：

・作れるメーカーが限られる

・設備投資が巨大

・立ち上げに時間がかかる

結果：

・基板不足＝製品が作れない

・ファウンドリより基板が律速になる例も発生

先端半導体は基板を確保できる企業が勝つ フェーズに入っている。

・超高多層ABF基板

・低Dk / 低Df新材料

・大型パッケージ対応基板

・基板 × パッケージのCo-design

・有機インターポーザ技術の研究

・パッケージ基板は性能・信頼性・コストを左右

・ABF基板が先端の主役

・高多層化・微細化で難易度急上昇

・電気・熱・機械の総合設計が必須

・サプライチェーン制約が競争力を決める

１．なぜ先端パッケージで基板がボトルネックになるのか？

２．高多層化が避けられない理由を説明してください。

３．基板のL/S微細化で特に難しい技術課題は何か？

 

 

 

 

コラム監修：角本 康司 (オーティス株式会社)
語学留学や商社での企画開発を経て2011年にオーティス株式会社入社。経営企画部を中心に製造・技術部門も兼任し、2018年より代表取締役として事業成長と組織強化に努めている。

 

※本記事は教育・啓発を目的とした一般的な技術解説であり、特定企業・製品・技術を示すものではありません。