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PCBボード技術の開発に対する集積受動部品の影響
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PCBボード技術の開発に対する集積受動部品の影響

PCBボード技術の開発に対する集積受動部品の影響

2022-02-22
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Author:pcb

集積化受動部品技術 PCBボード 技術は様々な電子機能を統合できる, そして、大きなディスクリート受動部品を置き換えるための小型化とシステム性能の改善の利点がある. 集積受動部品技術の開発を中心に, コンデンサの加工を実現するためのIPDフィルム技術の使用, 抵抗とインダクタ, そして、IPDの発展に対する影響を論じます PCBボード テクノロジー.

1. Introduction
With the development of electronic テクノロジー, マイクロ電子プロセスからナノメータまで半導体が作られた後に、能動電子部品の集積化は大幅に改善された, また、能動部品による受動部品の需要が大幅に増加している. 電子製品の市場開発動向は明るい, 薄くて短い. したがって, 半導体プロセス能力の向上は、同じ体積内の活性成分の数を大きく増加させた. 支持受動部品の数の実質的増加に加えて, より多くのスペースは、これらの受動部品を配置するために必要です. したがって, パッケージ全体のサイズは必然的に増加する, 市場の発展傾向とは非常に異なる. コストの観点から, 総費用は受動部品の数に比例する. したがって, 多くの受動部品が使用されるという前提で, 受動部品のコストとスペースを減らす方法, または受動部品の性能を向上させる, 現在重要な問題です. 話題の一つ. IPD (Integrated Passive Devices) テクノロジー can integrate a variety of electronic functions, センサーのような, RFトランシーバ, MEMS, パワーアンプ, 電力管理装置とディジタルプロセッサ, etc., コンパクトな集積パッシブデバイスIPD製品を提供するために、小型化とシステム性能の向上の利点がある. したがって, それが全体の製品のサイズと重さを減らしているかどうか, または既存の製品のボリューム内の機能を追加, 集積受動部品技術は大きな役割を果たす. ここ数年で, IPD technology has become an important implementation of system-in-package (SiP), そして、IPD技術は、「ムーアの法則を越えて」統合多機能化のために道を開きます;同時に, の処理 PCBボードSは、IPD技術を導入することができます, IPD技術の統合的利点を通じて, パッケージング技術とのギャップを広げることができる PCBボード technology. ipd集積受動素子技術は,最初の商用技術から現在まで,離散的受動部品を置き換えるために開発された, そして、ESDのような産業によって着実に推進された/恵美.RF, 高輝度LED, デジタルハイブリッド回路.

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2. Introduction of thin film IPD technology
IPD technology can be divided into thick film process and thin film process according to the process technology. その中で, the thick film process technology includes low temperature co-fired ceramic LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics) technology using ceramic as substrate and PCB based on HDI high density interconnection プリント回路基板 embedded passive components (Embedded Passives) technology; and thin film IPD technology, 回路とコンデンサを作るために一般的に使用される半導体技術の使用, 抵抗とインダクタ. LTCC技術はセラミック材料を基板として用いる, セラミック基板内のコンデンサおよび抵抗器のような受動部品を埋め込む, 焼結によって一体化したセラミック部品を形成する, コンポーネントのスペースを大幅に減らすことができます. しかし, 層数が増えるにつれて, 製造増加の難しさとコスト. したがって, LTCCコンポーネントは、主に特定の機能を有する回路に使用されるthe PCBボード HDI埋込みコンポーネントの技術は、通常デジタルシステムで使用される, これは、分散溶接コンデンサと媒体と低精度に適している. 抵抗器, コンポーネントのサイズが縮小するにつれて, SMT機器は小さすぎる部品の扱いが容易ではない. 埋め込みプリント回路基板技術は成熟しているが, 製品特性不良, そして寛容は正確に把握できない, コンポーネントが多層ボードに埋め込まれるので, そして、問題が発生した後に取り替えるか、修理して、調整するのは難しいです. LTCC技術とPCBボード組込み部品技術との比較, 集積回路の薄膜IPD技術, 高精度で再現性が高い. 小さいサイズの利点, 将来のIPDの主流になるには高い信頼性と低コストが必須である. 本稿では主に薄膜IPD技術を紹介します.

3. Development status of thin film integrated passive component technology
Thin-film IPD technology uses thin-film processes such as exposure-development-coating-diffusion-etching. このプロセスは様々な抵抗器を製造できる, コンデンサ, インダクタンス成分, 受動素子を接続する低インダクタンス接地面と伝送線路. 薄膜構造は、同じキャリア基板材料上で製造するのに適している, プロセスは、必要なコンポーネントの性能と精度インジケータを満たす必要があります, しかし、複雑ではない, and the number of masks (usually 6 to 10) is required. 各受動部品は、面積及びコストに関して表面実装技術の個別部品と競合することができるように、通常1 mm 2未満の領域を占める. 既存のIPD構造によると, the development manufacturers are introduced as follows:
(1) Telephus
The IPD developed by Telephus uses a thick copper process, パッシブコンポーネントのみの行のパフォーマンスを向上させることができます. コスト削減とサイズ削減, フィルタと除算器のような, thick copper metal layers (10 mm) and silicon insulating surfaces enable wireless Communication systems and integrated RF modules have high performance, 低k材料は金属層間の寄生容量を低減するのに適している.
(2) IMEC
IMEC's thin film technology also uses electroplated copper as the connection line, 誘電体層としてのBCB, そして、ni/最後の接続面のための金属としてのAuレイヤー, 最大4つの金属層を使用する.
(3) Dai Nippon
The IPD resistors developed by Dai Nippon are mainly Ti/CR, そして、コンデンサは陽極酸化により形成されてTa 2 O 5を形成する. インダクタはマイクロストリップ線路とスパイラルインダクタで設計されている.
(4) SyChip
The IPD developed by SyChip uses TaSi as the resistance material, コンデンサの誘電体材料はSi 3 N 4である, 上部電極はAlである, 下部電極はTasiである, インダクタおよび回路材料はすべてアルミニウム製である. いくつかの企業は、MEMSプロセスを使用してIPDを開発している.

4. Structure and process of thin film integrated passive component technology
The difference between the thin film process and the thick film process lies in the thickness of the resulting film. 一般に, いわゆる厚膜の膜厚は、5×1,000 m〜10, 薄膜プロセスの厚さは約0である.- 01 - 1 / 4 - 1. 薄膜プロセスが抵抗器を形成するのに用いられるならば, コンデンサとインダクタ, 異なるプロセスと材料がそれらを作るために必要です. 薄膜技術は半導体集積回路製造プロセスに適用される, そして、技術開発はかなり成熟している. したがって, プロセスを統合するとき, 異なるコンポーネント間の材料の互換性に注意を払う必要があるだけである, そして、プロセス設計を達成できる. 一般に, 薄膜IPD集積受動部品は異なる製品応用により異なる基板上に作製できる. 基板はシリコンウェハから選択可能である, アルミナセラミック基板, ガラス基板. 薄膜IPD集積受動素子技術は薄膜抵抗器を集積できる,コンデンサとインダクタ, プロセス技術開発, リソグラフィー加工技術, 薄膜堆積プロセス技術, エッチング加工技術, 電気めっき加工技術, 無電解めっき加工技術. 受動部品の統合に加えて, 能動部品のプロセスは、多機能要件を達成するために受動部品を能動構成要素回路と一体化するためにシリコンウェハ上に結合することもできる.
(1) Thin film resistor processing
Thin film resistors are usually fabricated by スパッタリング process, 抵抗材料は絶縁基板12上に電気メッキされる, それから、フォトレジストおよびエッチング技術は、設計された抵抗値を得るために抵抗パターンを処理するために用いる. 材料の用途で, 抵抗材料のTCRを考慮する必要がある, それで, 異なる温度での抵抗変化率. 薄膜抵抗器の形成方法は真空蒸着を含む, sputtering, 熱分解と電気めっき, そして、一般に使用される抵抗材料は、3つのタイプの単一成分金属を含む, 合金とサーメット.
(2) Film capacitor processing
Because MIS (メタル-Insulator-Semiconductor metal-insulator-semiconductor structure) film capacitors use semiconductors as the bottom electrode, コンデンサ自体は寄生抵抗を有する, これは、素子の共振周波数を減少させ、200 MHz以上の周波数には適用できない, so high-frequency Applications must choose MIM (Metal-Insulator-Metal metal-insulator-semiconductor structure) film capacitors. MIMキャパシタは寄生抵抗値を低減できる, これにより、構成要素の共振周波数を増加させる, そして、共振周波数は、誘電材料の固有周波数に依存する. 薄膜抵抗器, 薄膜コンデンサは容量変化率を説明する必要がある, そして、誘電率. 加えて, it is necessary to pay attention to the surface roughness Ra<0.基板の3×1/4 m. 粗さRa値が指定範囲を超えるなら, 誘電体層は底部電極の丘ロックによって容易に浸透する, 短絡をもたらす.
(3) Thin-film inductor processing
The thin-film inductor process is similar to the resistor process, but the main design consideration is how to reduce its parasitic capacitance and improve the quality factor (Q) of the component. インダクタンス特性比, Q値を改善するための直流インピーダンスを低減する必要性を考慮する, インダクタの厚さは、フィルムの厚さは、5, したがって、インダクタンスワイヤは、通常、要件を満たすために電気メッキによって形成される. 基板の表面粗さは薄膜インダクタの特性に影響する, 特に高周波で, あまりに高い表面粗さは、ノイズの増加および高周波特性の低下を容易に導く, それで、選択, 基板の製造及び加工は、薄膜素子全体の効率に影響する.

5. IPD技術の発展への影響 PCBボード technology
With the advancement of technology, PCB プリント回路基板 高精度・高密度化の方向性, そして徐々にICパッケージ分野と一体化している. 受動部品の集積は今日の電子システムの開発傾向に従う. IPD technology has become a An important implementation of System-in-Package (SiP). IPD集積受動素子技術は高い配線密度を有する, 小さいサイズ, 軽量;高集積, 受動素子および抵抗器等の能動チップを埋め込むことができる, インダクタ, コンデンサ良い高周波特性, マイクロ波やミリ波分野などで使用できます. 薄膜IPD集積化受動部品技術 PCBボード 包装領域の保存処理, 信号伝送性能を改善し,コストを低減する. 信頼性その他の目的を改善するために, IPD技術の統合利点を通じて, パッケージ技術とのギャップの拡大 PCBボード technology, それは効果的に電子完全なマシンとシステムのボリュームと重量を減らすことができます, 幅広い市場展望. IPD統合受動部品用, PCBボード 処理を使用できる. Metal, ダイヤモンド, セラミックまたはアルミニウム, 高い熱伝導率を有する炭化ケイ素複合材料は、高密度で高出力多層回路基板を製造するための基板として使用することができる. 同時に, IPD受動集積化PCBは強化されなければならない. 基板基板のプロセス改善. 材料特性の改善とコスト低減, マイクロ波通信分野における加速応用とともに, 高密度集積と高出力.

6. Conclusion
Thin-film IPD integrated passive component technology can integrate a variety of electronic functions, 小型化とシステム性能の向上の利点がある, そして、大きなディスクリート受動部品を置き換えることができます. 同時に, の処理 PCBボードSは、IPD技術を導入することができます. IPD技術の統合的利点を通じて, パッケージ技術とパッケージ技術のギャップ PCBボード 技術は橋渡しできる. 薄膜IPD集積受動素子技術の急速な発展は受動性集積技術を実用性と工業化の段階にもたらした. 新世代の受動部品と関連技術は航空宇宙で広く使われる, 医学, 産業管理と通信, etc. 様々な分野のエレクトロニクス産業, したがって, IPD技術の開発は、その発展に大きな意味を持つ PCBボード 企業そのものと国内産業競争力の強化.