新製品紹介高速信号伝送用ltccインターポーザ - hitachi metals · 2017. 4. 1. ·...

新製品紹介 56 日立金属技報 Vol. 33（2017）高速信号伝送用 LTCC インターポーザ LTCC Interposer for High Speed Transmission LSB Series IoT（Internet of Things）の普及により，大量に生成されるデータをリアルタイム処理する必要性が高まっている。システムの処理能力を大幅に高める方法として，シリコンインターポーザ上に LSI （Large Scale Integrated circuit）と広帯域メモリを近接配置し，1,000 本 /mm 以上の高密度配線で結ぶ実装方式が注目されている。しかし，シリコンインターポーザは伝送損失が大きく，また有機基板を併用するため，実装回数が多くなり，普及の妨げとなっていた（表1）。これらの課題を解決するため，日立金属は日立製作所と共同で LTCC （Low Temperature Co-fired Ceramics）インターポーザを開発した（表1，図1）。高周波部品実装用インターポーザとして当社での量産実績が豊富な LTCC 基板をベースに，新たに独自開発した技術を組み合わせ，シンプルで低コストな構造と，良好な伝送特性の両立を実現した（図2，図3）。今回開発したLTCCインターポーザの最大の特長は，フォトリソグラフィ技術を適用して LTCC 基板上に幅 2 μ m の微細配線を形成したことにある（図1）。これを可能にするために，以下の技術を新たに開発した。・ LTCC基板の歪みを低減する高精度 LTCC 焼成技術（寸法精度± 0.05%）・ LTCC基板の反りや凹凸を低減する精密研磨技術（平坦度＜2 μm，面粗さ＜ 2 nm）・ LTCC 基板上に幅 2 μ m の多層配線を形成する技術（図2）今後，FPGA（Field Programmable Gate Array）やGPU（Graphic Processing Unit）などの高速信号処理分野への拡販と併せ，本技術を MEMS（Micro Mechanical Electrical Systems）センサー用途のほか，広範囲な用途への応用を進めていく。（磁性材料カンパニー）図2 LTCC インターポーザの概念図と微細配線層の断面 Fig. 2 Schematic of LTCC interposer and cross-sectional SEM image of fine line layer Fine line layer LTCC interposer L/S=2/2 μm Cu trace LTCC 10 μm LSI Die Motherboard 図3 LTCC インターポーザとシリコンインターポーザの電気的特性 Fig. 3 Electrical performance of LTCC and silicon interposers 図1 LTCC インターポーザと微細配線 Fig. 1 Appearance of LTCC interposer and fine lines -4 -3 -2 -1 0 0 5 10 15 20 Insertion loss (dB) Frequency (GHz) 0.6 dB/cm (12.5 GHz) LTCC interposer model Si interposer + organic sub. model LSI pad to motherboad pad 30 μm wide strip line 15 mm long measurement 30 μm 10 μm 25 μm dia. Cu via pad connected to memory L/S=2/2 μm Cu trace Memory part 表1 LTCC インターポーザとシリコンインターポーザの比較 Table 1 Comparison of LTCC and silicon interposers Units LTCC interposer Silicon interposer Structure － Substrate Line/space μm 2/2 (Fine line layer) 2/2 (Fine line layer) 30/30 (LTCC sub.) 30/30 (Organic sub.) Stacking levels － 1 2 Channel loss (12.5 GHz) dB/cm 0.93 1.55 LSI Memory LTCC interposer Fine line layer LSI Memory Organic sub. Silicon interposer Fine line layer

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新製品紹介

56 日立金属技報 Vol. 33（2017）

高速信号伝送用 LTCCインターポーザLTCC Interposer for High Speed Transmission

LSB Series

　IoT（Internet of Things）の普及により，大量に生成されるデータをリアルタイム処理する必要性が高まっている。　システムの処理能力を大幅に高める方法として，シリコンインターポーザ上に LSI（Large Scale Integrated circuit）と広帯域メモリを近接配置し，1,000 本 /mm以上の高密度配線で結ぶ実装方式が注目されている。　しかし，シリコンインターポーザは伝送損失が大きく，また有機基板を併用するため，実装回数が多くなり，普及の妨げとなっていた（表 1）。　これらの課題を解決するため，日立金属は日立製作所と共同でLTCC

（Low Tempera ture Co - f i r ed Ceramics）インターポーザを開発した（表 1，図 1）。高周波部品実装用インターポーザとして当社での量産実績が豊富な LTCC基板をベースに，新たに独自開発した技術を組み合わせ，シンプルで低コストな構造と，良好な伝送特性の両立を実現した（図 2，図 3）。　今回開発した LTCCインターポーザの最大の特長は，フォトリソグラフィ技術を適用して LTCC基板上に幅 2 μ mの微細配線を形成したことにある（図 1）。これを可能にするために，以下の技術を新たに開発した。・ LTCC基板の歪みを低減する高

精度 LTCC焼成技術（寸法精度±0.05%）

・ LTCC基板の反りや凹凸を低減する精密研磨技術（平坦度＜ 2 μm，面粗さ＜ 2 nm）

・ LTCC基板上に幅 2 μ mの多層配線を形成する技術（図 2）

　今後，FPGA（Field Programmable Ga t e Array）や GPU（Graph i c Processing Unit）などの高速信号処理分野への拡販と併せ，本技術をMEMS（M i c r o M e c h a n i c a l Electrical Systems）センサー用途のほか，広範囲な用途への応用を進めていく。

（磁性材料カンパニー）

図 2 LTCCインターポーザの概念図と微細配線層の断面Fig. 2 Schematic of LTCC interposer and cross-sectional SEM image of

fine line layer

Fine line layer

LTCC interposer

L/S=2/2 μmCu trace

LTCC10 μm

LSI Die

Motherboard

図 3 LTCCインターポーザとシリコンインターポーザの電気的特性

Fig. 3 Electrical performance of LTCC and sil icon interposers

図 1 LTCCインターポーザと微細配線Fig. 1 Appearance of LTCC interposer and fine lines