このシングルインラインパッケージには4つの抵抗器が入っています。各抵抗器はそれぞれ最初の4つのピンに接続され、最後のピンはすべての抵抗器に共通です。 集積受動デバイス （IPD ）は、集積受動部品 （IPC ）または埋め込み受動部品 （EPC ）とも呼ばれ、抵抗器 （R）、コンデンサ （C）、インダクタ （L）、マイクロストリップライン 、インピーダンス整合素子、バラン 、またはそれらの任意の組み合わせが同じパッケージ内または同じ基板上に集積された電子部品です。集積受動部品は、埋め込み受動部品と呼ばれることもありますが、[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 2 ]
IPD の最も初期の形態は、抵抗器、コンデンサ、抵抗器-コンデンサ (RC) または抵抗器-コンデンサ-コイル/インダクタ (RCL) ネットワークです。受動トランスも、薄い誘電体層で隔てられた 2 つのコイルを重ねるなどして、集積受動デバイスとして実現できます。基板がシリコンまたは ガリウムヒ素 (GaAs)などの他の半導体 である場合、ダイオード (PN、PIN、ツェナーなど) を集積受動デバイスと同じ基板上に集積できる場合があります。[ 4 ] [ 5 ]
説明 IPD（IPC）は、セラミック基板上にLC、RCなどの集積回路ネットワークをベースとした、バンドパス、ローパス、ハイパス、およびその他の組み合わせに対応する単一SMTチップソリューションです。 厚い二酸化ケイ素でコーティングされた高抵抗シリコン基板上に集積された受動部品（抵抗器とコンデンサ） アクティブICは、集積された受動基板上に下向きに配置され、2D集積化を可能にする。 ガラス基板上のRF IPDバランの例 集積受動デバイスは、パッケージ化 、ベアダイ/チップ、あるいは電子システムアセンブリ内のアクティブ集積回路や他のIPDとともに3次元（3D）に積み重ねる（他のベアダイ/チップの上に組み立てる）ことができます。集積受動デバイスの一般的なパッケージは、SIL（Standard In Line）、SIP、または電子パッケージングで使用されるその他のパッケージ（DIL、DIP、QFN 、チップスケールパッケージ /CSP、ウェーハレベルパッケージ/WLPなど）です。集積受動デバイスはモジュール基板としても機能し、 ハイブリッドモジュール 、マルチチップモジュール 、またはチップレットモジュール/実装の一部となることができます。[ 6 ]
IPD の基板は、セラミック (酸化アルミニウム/アルミナ)、積層セラミック (低温同時焼成セラミック / LTCC、高温同時焼成セラミック / HTCC) [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] のように剛性があり、二酸化ケイ素 などの誘電体層でコーティングされている。基板は、ラミネート (アクティブ インターポーザと呼ばれるパッケージ インターポーザ)、FR4 または類似のもの、カプトン 、またはその他の適切なポリイミド など、柔軟性もある。基板とパッケージが IPD の性能に及ぼす影響を無視できるか、または既知であれば、電子システム設計にとって有益である。
使用されるIPDの製造方法には、厚膜 [ 11 ] 薄膜 [ 12 ] [ 13 ]
アプリケーション 集積受動デバイスは主に標準部品またはカスタム設計として使用されます。
電子システムにおいて組み立てる部品点数を削減する必要があり、その結果、必要な物流が最小限に抑えられる。 医療機器（補聴器）、ウェアラブル機器（腕時計、スマートリング、ウェアラブル心拍数モニター）、携帯機器（携帯電話、タブレットなど）などの電子機器を小型化（面積と高さ）する必要がある。ストリップライン、バランなどは、特に薄膜技術を使用する場合、システムの無線周波数 （RF）[ 14 ] 例えば宇宙、航空宇宙、あるいは無人航空機 （ドローンなどのUAV）用途において、電子機器アセンブリの軽量化が求められている。 電子回路設計では、1ナノファラッド（1 nF）のコンデンサなど、同じ値の受動部品が多数必要となる場合があります。これは、入出力数の多い集積回路 （IC）が必要とされる実装で発生する可能性があります。多くの高速信号や電源ラインは、コンデンサによる安定化が必要となる場合があります。デジタル実装の出現により、デジタルパラレルライン（4ビット、8ビット、16ビット、32ビット、64ビットなど）が使用され、実装においてすべての信号ラインが安定化され、結果としてコンデンサアイランドが形成されます。これらの小型化により、集積コンデンサネットワークやコンデンサアレイが使用される場合があります。また、BGA やCSP（チップスケールパッケージ）などの集積回路パッケージの基板やインターポーザ の一部として（組み込みとして）実装される場合もあります。 多数の電磁干渉 （EMI）または静電放電 （ESD）抑制機能を必要とする電子設計、例えばインターフェースに多数の入出力ピンを持つコネクタを備えた設計などが挙げられます。EMIまたはESD抑制は、通常、RCまたはR(C)ダイオードネットワークによって実現されます。CMOSなどの集積回路技術において、能動素子（トランジスタなど）と一体的に集積された受動素子には、性能（コイルのQ値など）や値（大きな静電容量値など）の制限があります。電子機器アセンブリのサイズ（面積や厚さ）や重量を最小限に抑える必要があり、標準部品が入手できない場合は、部品点数、サイズ、重量を最小限に抑えるための唯一の選択肢として、カスタムIPDが考えられます。 異なる技術（モノリシック、パッケージング、エレクトロニクス、光学／フォトニクス、表面実装技術や集積回路などのアセンブリ）間のインターフェースを最小限に抑える必要がある場合、信頼性が向上します。 アプリケーションによっては、例えば高速かつ非常に高精度なフィルタリング（R(L)Cなど）が重要な場合、タイミングが重要になります。SMDディスクリート部品ベースのソリューションでは、速度 が十分でなかったり、予測性が不十分だったりします。 ただし、カスタム IPD の課題は、標準的な集積回路またはディスクリート受動部品と比較して、組み立てに要する時間と、場合によっては性能です。集積回路受動部品の製造技術によっては、必要な許容誤差で高い静電容量または抵抗値を満たすことが難しい場合があります。コイル/インダクタの Q 値は、実装に使用できる金属の厚さによって制限される場合もあります。しかし、原子層堆積 (ALD) などの新しい材料と改良された製造技術、および大きな基板上の厚い金属合金の製造と制御の理解により、コイル/インダクタの静電容量密度と Q 値が向上します。[ 15 ]
したがって、試作段階や小規模・中規模生産段階では、多くの場合、標準部品／受動部品が最も迅速な実現手段となります。カスタム設計の受動部品は、製品の市場投入までの時間とコスト目標が達成できる場合に限り、綿密な技術的・経済的分析を行った上で、量産段階での使用が検討されます。そのため、集積受動部品は、小型化、公差の改善、システムマザーボードの実装技術（SMT、表面実装技術 など）の精度向上、および個別／分離型受動部品のコスト削減といった技術的・経済的な課題に常に直面しています。今後、個別型受動部品と集積型受動部品は技術的に相互補完し合う関係になるでしょう。新しい材料と実装技術の開発と理解は、集積型および個別型受動部品の両方にとって重要な要素となります。
製造
シリコン基板上のIPD シリコン基板上のIPDは、一般的に薄膜やフォトリソグラフィ 処理などの標準的なウェハ製造技術を用いて製造されます。半導体シリコンによる寄生効果を避けるため、集積受動部品には通常、高抵抗シリコン基板が使用されます。シリコン上のIPDは 、フリップチップ 実装またはワイヤボンディング可能な 部品として設計できます。ただし、アクティブ集積回路 （IC）技術と技術的に区別するために、IPD技術では、一般的なIC技術よりも高い静電容量密度を実現するために、より厚い金属層（インダクタのQ値を高めるため）や異なる抵抗層（SiCrなど）、より薄いまたは異なる高誘電率（K値が高い）誘電体層（二酸化ケイ素や窒化ケイ素 の代わりにPZTなど）を使用する場合があります。
シリコン上のIPDは、必要に応じて厚さ100μm以下に研磨することができ 、マイクロバンプ、ワイヤボンディング、銅パッドなどの様々なパッケージングオプションや、ウェハ、ベアダイ、テープ＆リールなどの納品形態オプションが利用可能です。
集積型受動素子と個別表面実装素子 （SMD）の比較 シリコンにおける3D受動素子集積は、集積受動素子（IPD）の製造に使用される技術の一つであり、高密度トレンチコンデンサ、金属-絶縁体-金属（MIM）コンデンサ、抵抗器、高Qインダクタ、PINダイオード、ショットキーダイオード、ツェナーダイオードなどをシリコン上に実装することを可能にします。シリコン上のIPDの設計時間は設計の複雑さによって異なりますが、特定用途向け集積回路 （ASIC）や集積回路に使用されるものと同じ設計ツールと環境を使用して作成できます。一部のIPDサプライヤーは、システム・イン・パッケージ （SiP）モジュールメーカーやシステムハウスが、それぞれのアプリケーション要件を満たす独自のIPDを設計できるように、完全な設計キットサポートを提供しています。
歴史 初期の制御システム設計では、コンポーネントの値が同一であれば設計がより簡単かつ迅速になることが発見されました。[ 16 ]
初期の集積受動素子は、1960年代にVishay Intertechnology 社が4～8個の抵抗器をシングルインラインパッケージ（SIP）にまとめた抵抗ネットワークでした。集積回路のパッケージングに使用されるDIL、DIPなどの他の多くのタイプのパッケージ、さらにはカスタマイズされたパッケージも、集積受動素子に使用されています。モノリシック集積が進んだ現在でも、抵抗器、コンデンサ、および抵抗コンデンサネットワークはシステムで広く使用されています。
今日、携帯型電子システムには、およそ 2〜40 個の個別受動素子/集積回路またはモジュールが含まれています。[ 17 ]
IPD技術を用いることで、インピーダンス整合 回路、高調波フィルタ 、カプラ 、バラン 、電力合成器／分配器など、多くの機能ブロックを実現できる。
小型化、携帯性、無線接続性といった用途へのトレンドにより、受動部品を実現するための様々な実装技術が求められています。2021年には、世界中で25～30社が集積型受動部品（単純な受動ネットワークや、ガラス、シリコン、アルミナなどの様々な基板上の受動部品を含む）を供給していました。
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外部リンク 集積受動部品の概要 2017 集積型受動技術 SIPに組み込まれた受動部品 世界中の受動部品メーカーのデータベース。「ネットワーク」で検索すると受動部品ネットワークが見つかります。 FhGにおける薄膜多層膜への受動部品の統合 積層セラミックスへの受動素子の統合 集積受動デバイス、エレクトロニクス会議、2012年、HITEC STインテグレーテッド受動デバイスファウンドリ RFアプリケーション向け集積受動デバイス STATS chipPAC Ltd.のIPD技術 ASEグループのIPDテクノロジー（ 2020年8月15日にWayback Machine に アーカイブ済み） アナログ・デバイセズ社製IPD オン・セミコンダクターのIPD 村田製作所製シリコン基板上の集積受動部品（IPDIAを含む） TDK社製インターポーザラミネートに埋め込まれたコンデンサ Johanson Technology社製集積受動部品 集積型受動部品の費用対効果の評価 米国ジョージア工科大学における受動統合研究 集積型／組み込み型受動部品のコスト分析例 3D集積コンデンサの製造方法と性能の例 Smoltek社の高密度コンデンサ技術 
