MEMS技術を用い電子部品の薄型・小型化を実現：優れた高周波伝送特性も実現

新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）とアルファー精工、旭電化研究所および、シナプスは、MEMS技術を用い、薄型かつ小型で優れた伝送特性を備えた電子部品の開発に成功した。素材として金属と樹脂を用いるため、第6世代移動通信（6G）システム向けのコネクターやソケットなどに適用することができる。

[馬本隆綱，EE Times Japan]

部品の厚みを0.1〜0.5mmに、サイズは従来比3分の1以下に

　新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）とアルファー精工、旭電化研究所および、シナプスは2022年2月、MEMS技術を用い、薄型かつ小型で優れた伝送特性を備えた電子部品の開発に成功したと発表した。素材として金属と樹脂を用いるため、6G（第6世代移動通信）システム向けのコネクターやソケットなどに適用することができる。

　今回は、NEDOの「戦略的省エネルギー技術革新プログラム」に基づき、東京工業大学と産業技術総合研究所（産総研）の協力を得ながら研究を進めてきた。特に、次世代の通信機器に用いられる電子部品には、さらなる薄型化や小型化への対応に加え、優れた高周波伝送特性などが求められている。ところが、インサート成型など従来の製法では、電子部品の厚みを約0.8mm以下にすることが難しく、要求される伝送特性も実現できなかったという。

　こうした中で今回は、母材となる銅張フィルム上にMEMS技術で凹凸端子を付加して成形するという新たな製造方法を用い、小型で薄いコネクターやソケットの開発に成功した。例えば、従来製法で作製したコネクターは、幅が2.0mmで厚み1.0mmだったのが、開発した製造方法を用いると、幅が1.2mmで厚み0.25mmまで対応することが可能となった。

　部品の厚みを0.1〜0.5mmに、サイズを従来比3分の1以下にできるため、端子接続部の接続長を短くすることができる。この結果、電気インダクタンスが小さくなり、伝送特性も改善される。例えば、6G世代に用いられる1〜30GHzという高周波伝送帯域において、挿入損失は約−3dB、特性インピーダンスのミスマッチは5Ω以下の伝送特性を満たすことができるという。

　研究グループは、開発した製造手法を用い「MEMSコネクター」と「半導体ソケット」を試作した。開発したMEMSコネクターは、従来に比べ厚みが4分の1、損失も約4分の1になった。重さは6分の1以下である。スマートフォンなどに実装した場合、接触抵抗は4分の1以下と小さく、従来に比べエネルギー消費を55％も削減することが可能になる。

開発したMEMSコネクターと既存製品の比較［クリックで拡大］ 出所：NEDO

　試作した半導体ソケットは、1500〜2500端子で端子ピッチが0.3〜0.5mmのロジック系BGA半導体パッケージを対象とした。ソケット内にコンタクトデバイスを一括で作製しており、これまでのように高価なソケットを用いなくても、LSIの試験や実装を行うことができるという。

ロジック系半導体パッケージの外観［クリックで拡大］ 出所：NEDO

開発した半導体ソケットとコンタクトデバイスの拡大写真［クリックで拡大］ 出所：NEDO

　アルファー精工と旭電化研究所、シナプスの3社は引き続き、「量産化やコスト削減に向けた加工技術」や「歩留まり改善」「精度をさらに高める加工技術」などの開発に取り組む計画である。