4Gから5Gミリ波の移動体通信向けフロントエンドパッケージ（後編）：福田昭のデバイス通信（440） 2022年度版実装技術ロードマップ（64）

後編となる今回は、誘電体材料パターニング方法とAiP（Antenna in Package）の概要を紹介する。

[福田昭，EE Times Japan]

ご注意
　今回は前編の続きです。まず前編を読まれることを強く推奨します。

デュアルダマシン技術によって微細な配線パターンを形成

　前編（前回）では、第3章第3節第5項（3.3.5）「RFデバイスのパッケージ構造と高速・高周波向け配線材料」から、「3.3.5.1　フロントエンドモジュール（FEM）構造」と「3.3.5.2　配線材料」の概要をご報告した。具体的には、4Gおよび5Gサブ6（サブ6GHz帯）、5Gミリ波帯の移動体通信端末に載せるフロントエンドモジュール（FEM：Front End Module）と、モジュールの誘電体に要求される仕様を解説した。後編（今回）は、「3.3.5.3　誘電体材料パターニング方法」と「3.3.5.4　AiP」の概要をご説明する。

第3章第3節（3.3）「各種パッケージ技術動向」の主な目次。「2022年度版　実装技術ロードマップ」（書籍）から筆者がまとめたもの［クリックで拡大］

　5Gミリ波帯以降の移動体通信端末に載せるFEMでは、低誘電率かつ低誘電正接、低吸水率の誘電体材料とともに、幅/間隔が10μm/10μm以下の微細な配線が望まれる。このために非感光性の誘電体材料をレーザーで削ってビアホールや溝などを作り、その後にビアや溝などを銅（Cu）をめっきで埋めるデュアルダマシン技術が開発されている。幅と間隔がともに2μmの微細な配線を製造可能だとする。

レーザーの直接描画とデュアルダマシン技術によって微細な配線パターンを作り込む工程。はじめに誘電体層をレーザーによって削り、ビアホールと配線用溝を形成する。それから無電解めっきと電解めっきを組み合わせて銅（Cu）配線を成膜してビアホールと溝を埋める。最後に化学的機械的研磨（CMP）によって表面を平坦（平たん）化する。左図は配線と直交する方向の断面構造、右図は配線と平行な方向の断面構造（左図のA-A’面）［クリックで拡大］ 出所：JEITA　Jisso技術ロードマップ専門委員会（2022年7月7日に開催された完成報告会のスライド）

アンテナとFEMを一体化したAiP

　5Gミリ波帯以降の移動体通信端末では、アンテナとFEMを一体化した「アンテナインパッケージ（AiP：Antenna in Package）」が採用され始めた。5Gサブ6帯以下の周波数ではFEMとアンテナをフレキシブル配線基板（高周波損失の低いタイプ）で接続していた。周波数が大幅に高くなる5Gミリ波帯では、アンテナをFEMの付近にレイアウトすることで伝送損失の増加を抑えたい。

　AiPの開発事例を以下に示そう。一つは、アンテナ基板とFEMをはんだバンプを介してフリップチップ接続したタイプ、もう一つはFO-WLPタイプ（片面実装）のFEMに誘電体層を載せてアンテナ金属を形成したタイプである。

アンテナとFEMを一体化した5Gミリ波帯向け「アンテナインパッケージ（AiP：Antenna in Package）」の構造例（フリップチップ型）［クリックで拡大］ 出所：JEITA　Jisso技術ロードマップ専門委員会（2022年7月7日に開催された完成報告会のスライド）

アンテナとFEMを一体化した5Gミリ波帯向け「アンテナインパッケージ（AiP）」の構造例（FO-WLP型）［クリックで拡大］ 出所：JEITA　Jisso技術ロードマップ専門委員会（2022年7月7日に開催された完成報告会のスライド）

⇒（次回に続く）

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