パッケージの多端子化と小型化、薄型化、低コスト化が進む：福田昭のデバイス通信（213） 2019年度版実装技術ロードマップ（24）（2/2 ページ）

WL-CSPとFO-WLPが適用範囲を拡大

　半導体パッケージの歴史とは、多端子化と小型化、薄型化、低コスト化の歴史だとも言える。多端子化では、BGAを高密度化した「FBGA（Fine-pitch BGA）」が1000端子（ピン）を超える入出力端子を表面実装型で実現した。それまでの主流であったQFPの端子数は、最大で300ピン前後だった。さらにQFPでは長いリードによる寄生素子とインピーダンス不整合が、高速化を妨げていた。FBGAはパッケージ基板が配線基板なのでインピーダンスの制御が容易であり、配線長が短い。高速動作に適している。

　小型化では、ウエハーレベルでシリコンダイに近い寸法のパッケージを製造する「WL-CSP（Wafer Level-Chip Scale Package）」が開発され、100ピン前後では主流となっている。WL-CSPはウエハーレベルで一括製造することから、パッケージのコストを大きく下げることにも成功した。

　WL-CSPの弱点は端子ピッチの狭さにある。これはプリント配線基板の製造を難しくする。さらに、シリコンダイの寸法に対して入出力端子数が多くなると、全ての端子を収容できなくなるという問題が生じる。

　そこで開発されたのが、シリコンダイの入出力パッドから端子を外側に引き出す「FO-WLP（Fan Out-Wafer Level Package）」である。今後はFO-WLPが、400ピンを超えるような多端子の領域で普及していく。

代表的な半導体パッケージのサイズと端子数の動向（2016年と2026年）。QFPの適用領域が縮小し、FO-WLPの適用領域が拡大する。出典：JEITA（クリックで拡大）

　また最近の重要なトレンドに、複数のシリコンダイを1個のパッケージにまとめる「SiP（System in Package）」がある。SiPは、1枚のシリコンダイに複数の機能を内蔵するSoC（System on a Chip）と比較されることが多い。SiPは機能別、あるいは製造技術別に異なるシリコンダイを組み合わせるので、SoCに比べると開発期間が大幅に短く、製造コストでも有利になることが少なくない。一方で一定数量を超える生産が見込め、製造プロセスがあまり複雑にならない場合は、SoCが製造コストで有利になる。また小型化と薄型化では、当然ながらSoCが優位に立つ。

　SiPには数多くの実現技術が存在する。PoP（Package on Package）、FO-WLP、FBGA、3次元（3D）積層、2.X次元（2.XD）積層などである。

（次回に続く）

⇒「福田昭」連載バックナンバー一覧