日本電気硝子,ガラスセラミックスコア基板を開発

日本電気硝子は,次世代半導体パッケージに利用が期待されるガラスセラミックスコア基板(GC コア)を開発したと発表した(ニュースリリース)。

近年,データセンターの需要の増⼤や生成AIなどの普及によるデータ通信量の増⼤に伴い,これらを支えるインフラ等に使われる半導体にはさらなる高性能化や低消費電力化が求められている。

半導体の性能向上には回路の微細化やチップレット化,基板の⼤型化による対応が不可欠となる。しかし,従来の樹脂製のコア基板では微細化が困難であるとともに,複数の半導体チップを搭載した場合や基板を⼤きくした場合に基板が変形するという剛性上の課題がある。

このため,樹脂製のコア基板に替わる次世代の材料として,電気的特性,剛性,平坦性などに優れたガラスを用いたコア基板の開発が進められている。今回,同社が開発したこのコア基板は,ガラス粉末とセラミックス粉末の複合材を用いており,ガラスを用いたコア基板の特性に加え,微細貫通穴(ビア)の加工が容易という特⻑を持つ。

コア基板は,表裏に形成された微細な金属配線を電気的に接続するため,ビアを形成する必要があるが,一般的なガラス基板の場合,CO2レーザーにより穴を開けると,一定の割合でクラック(割れ目)が入り,基板の破損につながる恐れがある。

クラックを避けるためにはレーザー改質とエッチングを用いて穴加工する方法が一般的だが,この方法は技術的難易度が高く加工に時間が掛かるほか,設備投資が必要になる。

一方,このコア基板は,セラミックスの特性も有しているため,高速でクラックレスの穴開け加工が可能だという。一般に広く普及しているCO2レーザー加工機で穴加工ができるため経済的で,量産コストの低減が期待できるとしている。

また,ガラスセラミックス材には,同社が独自に開発したLTCC 材料(低温同時焼成セラミックス)を使用しており,誘電率・誘電正接が低く,信号の遅延や誘電損失の低減を実現している。

さらに,ガラス基板と比べて強度が高いため,基板を薄くすることができ,半導体の薄型化に貢献する。また,割れにくいため半導体パッケージの生産プロセスにおけるハンドリング性が向上するという。

このコア基板は,ガラスとセラミックスの組成や配合比を変えることにより,ニーズに合わせた特性を実現できる。誘電特性に優れた低誘電率タイプ以外にも,樹脂基板の熱膨張に合わせた高膨張タイプ,強度に優れた高強度タイプなど幅広い用途に対応できる基板の開発を可能にするとしている。

同社は,2024年内には515×510mmへの基板の⼤型化を目指し開発を進めていくという。

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