身近な化学物質(日用品に使用される化学物質その8 PC及び電子部品その1)

今回から、この身近な化学物質はしばらくの間、日用品としてPC(一部、スマホやタブレットも含みます)を題材として、電子部品とその材料について見ていきたいと思います。前回の身近な化学物質(日用品に使用される化学物質その7)でやるって書いちゃったしなあ。
現在ちょっと後悔しています。

まあ、簡単に言っちゃうと管理人がそういうメーカー出身で普通の人よりはちょっと知ってるかもしれないと安易に思ったからなんですけどね。

PCとかスマホって半導体チップであるIC(集積回路)の塊?

さて、PCとかスマホの頭脳に当たる部分も、絵を描く手の部分も半導体チップ(集積回路)でできています。
そして、大部分の集積回路はシリコンの結晶の上にパターン(回路)を形成することによって作られます。もちろん、他の工程も沢山あるのですが、一応回路形成技術ということで。

そのやり方は、基本的にはあんまり変わっていないようです。そんなことを言うと現場で必死に頑張って開発している人に怒られてしまいそうですが、リソグラフィー(フォトリソグラフィー)であることには違いないです。
もちろんその他の製造方法も検討されていると思いますが、未だにこの方法が主流です。

リソグラフィーって何?という人は、このあたりの説明を見てください(日立ハイテクさんのページを引用させていただきました)。

でも、PCとかスマホが、全部半導体チップでできていないのは、皆さんご存じのとおりです。絵を描くための紙に当たるものや音を出すための口や声帯に当たる部分、頭に指示を出す入力部分なども必要です。

IC(集積回路)のパターンの大きさ

今回は、一応IC(集積回路)のお話なので、ICに形成されるパターン(回路)の大きさについても見ていきましょう。
管理人は半導体はほとんどど素人なのでよくわかりませんが、要はICの集積度が上がるほど、回路としては微細にしなければならなくなり(そうしないととんでもなく大きい半導体素子になってしまう)、微細な回路を作ろうとすると、より短い光でリソグラフィーを行わなければならなくなります。現在使用されている光は、ArFエキシマレーザー(波長 193nm)で、ほぼ実用化されつつあるのが、次の世代の極端紫外線(EUV)露光(波長13.5nm)ということがネット検索からわかったことです。

ArFエキシマレーザー(波長 193nm)でもいろんな技法を使って回路の基本となる線幅は50nmで作れるそうですから、原子の大きさがコンマ数nmであることを考えると原子数百個分くらいの線幅ということになります。イメージできないほど小さいな。

IC(集積回路)のパッケージ

でも普通の人がICとして実際に見るのは、

こんなやつで、ゲジゲジみたいなのとか四角の全方向に脚みたいなのが沢山出てるやつとかだと思います。
ICの回路が作られているシリコンは、薄くてもろいので、保護する必要がありますし、電気回路基板の上にのせて電解が流れるようにつないであげる必要があります。また発熱するので、それを逃がしてあげるような対策も必要です。

中の構造は、説明するととんでもないので今回は書きませんが、それら全体を写真で見るような黒い樹脂で固めてあるのが普通です。お高いものになるとこの保護するための材料もセラミックになったりします。
この黒い樹脂は、通常エポキシ樹脂で大量のシリカのビーズのような無機のフィラーが含まれています。また、難燃性が必要なため難燃剤も含まれていますが、最近では環境規制の影響でハロゲン系ではない難燃剤が使われることも多いようです。

得意分野じゃないところの記事はやるもんじゃないな

今回、半導体のIC(集積回路)についてちょっと書いてみましたが、専門じゃない分野はやるもんじゃないですね。何せ奥が深くてどこまで書いていいかわからなくなってしまいます。
ICは特に複雑なのかもしれませんが、これから先が思いやられます。

ですが、後数回は、数か月に1度程度のぼちぼちしたペースでやろうと思います。まあ、息抜き程度だし。