自社内BGA組立による長期的な継続供給サポート
Semtechは、高度に差別化された革新的なアナログ＆ミ第1回目の”半導体製造のパズルを探求”では、半導体組立が従来のリードフレームを使う組立からどのように脱却したのか歴史を振り返りました。その理由は、PDIP、PLCC、PQUAD、PGAのようなパッケージタイプは高価なトリム＆フォームツールが必要であり、市場がBGA(Ball Grid Array)やQFN(Quad Flat No-lead Package)、およびDFN(Dual Flat No-lead Packages)タイプなどのパッケージに移行したからです。
第2回目では、QFNおよびDFN技術への移行と、これらの技術がピン数の少ない製品にもたらす利点について掘り下げました。リードフレーム・パッケージへのコスト投資と処理の複雑さが、業界をQFNとDFN技術へと導く要因となっています。
第3回目では、シリコン、製造プロセス、ウェハ保管を取り上げ、それらが製造中止を緩和するための製造パズルにどのように関わっているのかを説明しました。
第4回目の今回は、多ピン製品のBGAパッケージへの移行について説明します。
なぜBGAパッケージなのか？
格子状に端子を配置するアレイ・パッケージは、最初は PGA で導入、現在では BGA で一般的に実現されており、パッケージに多数の入出力信号線を必要とする製品を実現するために重要な要素です。 パッケージの各側面に沿った接続の列ではなく、パッケージ本体の下に入出力信号線を格子状に配列してプリント回路基板 (PCB))に接続すると、信号あたりのパッケージの面積が大幅に減少します。 アレイ・パッケージは、IC から PCB に数百もの信号の接続を可能にしました。
デュアル・インライン(DIP)やクアッド・フラットパック(QFP)に対するアレイ・パッケージの信号密度の利点を確認したところで、PGAからBGAの移行について触れてみます。機械的な主な違いは、BGAが表面実装技術でPCBに接続されるのに対して、PGAはスルーホール技術でPCBに接続されることです。自動化と高集積化による製造コストは、表面実装技術に有利に働きます。さらに、BGA製品の組立工程は簡素化され、コストの削減が可能となります。BGAは、ICダイが実装された基板をベースとしていて、ICのボンディングパッド信号をアレイ内のはんだボール接続に配線するように設計されています。BGAパッケージは、特定の製品ごとに必要に応じてワイヤボンディングまたはフリップチップダイのいずれかの方法で搭載することができます。フリップチップの場合、配線の多くはバンプへの再配線層を備えたダイ上で行われ、パッケージのはんだボールに到達するためにBGA基板内で必要な配線は最小限に抑えられます。これにより、パッケージ内のワイヤボンドがなくなり、より高い性能を実現することができます。これらの基板は、格子状の基板からなるパネル形式で製造されます。そうすることで、複数のユニットを並行して処理することができます。また、これらの作業が完了すると、パネルは最終的な部品に切断されます。パッケージの底部は、表面実装技術によってICをPCBに接続するはんだボールの配列があります。これらのはんだボールは、PGAの電気ピンの代わりとなります。
ロチェスターは、業界のニーズに対応するため、マサチューセッツ州ニューベリーポートの施設にBGA組立機能を投資しました。当社は、幅広いパッケージサイズとボール数のBGAパッケージをサポートできる体制を整えています。顧客のダイをBGAパッケージに組立し、これらの部品をテストすることで、従来のPGAまたはQFPパッケージ形式からBGAへの製品移行を希望する顧客をサポートします。このPGAやQFPからの移行は、ロチェスターのカスタムBGAで行うことができ、顧客は信号経路を同じに保つことで、より多くのボードレベルのシグナル・イングリティ解析を維持することができます。これは、顧客のシステムをハードウェアの変更やソフトウェアの変更を最小限に抑えて出荷し続けるためのもう1つの要素です。
パッケージ、基板、リードフレームの再生産
業界がリードフレーム組立から移行した主な理由は、技術性能からワイヤボンディング工程がゼロであることが求められ、その結果として、少量のリードフレーム組立を継続するコストが膨大になったためです。
ロチェスターエレクトロニクスは顧客からいただいた情報から、このような傾向となりそうだということを認識し、そのうえで今後のパッケージ市場の状況を予測し、リードフレーム組立と基板ベースのQFNおよびBGA組立の両方において同時に投資を行いました。何十億ものダイとウェハが保管され、そのほとんどがリードフレーム組立を必要とする中、投資を行うことは確かに論理的な決断でした。ロチェスターは、PLCCパッケージ用の高価なトリム＆フォーム・オプションに投資していますが、この背景としては、世界最大の組立企業からは入手ができず、他の多くの組立企業も急速に撤退している状況の中、当社は、存在するすべての組立タイプを長期的にサポートできる組立工場を実現するために投資を行いました。
ロチェスターのパッケージ、基板、リードフレームの再生産には以下が含まれます：
- 大部分のパッケージ技術を再導入する能力
- ROHS/SnPdリード仕上げが可能
- JEDECおよびカスタムパッケージのアウトライン
- 基板およびリードフレーム設計サービスが利用可能
- 認定サービス
第1回サプライチェーンのリスクを軽減するために：半導体製造のパズルを探求
