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田中貴金屬工業(yè)確立了使用“預(yù)成型AuRoFUSE(TM)”的半導(dǎo)體高密度封裝用接合技術(shù)

03/11 14:48
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解決要求半導(dǎo)體進(jìn)一步微細(xì)化和高密度化的問(wèn)題,為光學(xué)器件和數(shù)字設(shè)備的技術(shù)創(chuàng)新做出貢獻(xiàn)

開(kāi)展工業(yè)用貴金屬業(yè)務(wù)的田中貴金屬集團(tuán)核心企業(yè)——田中貴金屬工業(yè)株式會(huì)社(總公司:東京都 千代田區(qū),執(zhí)行總裁:田中浩一朗)宣布,確立了使用金-金接合用低溫?zé)Y(jié)金AuRoFUSE?的高密度封裝用金(Au)粒子接合技術(shù)。

AuRoFUSE?是僅由次微米大小的金粒子和溶劑所構(gòu)成的,在較低電阻和較高熱傳導(dǎo)率以及較低溫度下實(shí)現(xiàn)金屬接合的接合材料。通過(guò)本技術(shù)可使用預(yù)成型AuRoFUSE?(干燥體)實(shí)現(xiàn)20μm大小4μm間隙的窄間距封裝。此外,AuRoFUSE?在200℃、20MPa(兆帕)、10秒的熱壓后,雖然在壓縮方向上顯示出約10%的收縮率,但在水平方向上較少變形,可用作接合強(qiáng)度※1足以承受實(shí)際應(yīng)用的Au凸點(diǎn)※2。而且,由于以化學(xué)穩(wěn)定性較優(yōu)異的Au為主要成分,封裝后兼具較高的可靠性。

本技術(shù)是一種能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體配線微細(xì)化和多種芯片集成(高密度化)的技術(shù),預(yù)計(jì)將為L(zhǎng)ED(發(fā)光二極管)和LD(半導(dǎo)體激光器)等光學(xué)器件,在個(gè)人電腦和智能手機(jī)等數(shù)字設(shè)備上的應(yīng)用,以及車載零部件等需要高度技術(shù)創(chuàng)新的先進(jìn)技術(shù)做出貢獻(xiàn)。

今后,我們將積極提供樣品,以擴(kuò)大該技術(shù)的市場(chǎng)認(rèn)知。

另外,本技術(shù)將于2024年3月13日至15日在東京理科大學(xué)舉行的“第38屆電子封裝學(xué)會(huì)春季演講大會(huì)”上發(fā)表。

AuRoFUSE?預(yù)制件制作方法

(1)對(duì)接合對(duì)象基板作為底層,通過(guò)Au/Pt/Ti進(jìn)行金屬化處理

(2)將光刻膠涂布在金屬化處理后的接合對(duì)象的基板上

(3)將符合預(yù)制件形狀的光掩模版放在接合對(duì)象的基板上,進(jìn)行曝光和顯影,制作光刻膠框架

(4)將AuRoFUSE?倒入制作好的光刻膠框架中

(5)在室溫下真空干燥,干燥后用刮板※3刮取多余的Au漿料

(6)通過(guò)加熱臨時(shí)燒結(jié)后,剝離并清除光刻膠框架

通過(guò)AuRoFUSE?預(yù)成型實(shí)現(xiàn)較高密度封裝

在封裝半導(dǎo)體器件方面有很多種接合方法,包括使用焊料和電鍍的方法等,會(huì)根據(jù)目的采用各種方法。使用焊料的方法可以以較低成本快速形成焊點(diǎn),但由于隨著焊點(diǎn)間距變得微細(xì),焊料在熔化時(shí)會(huì)橫向擴(kuò)展,因此存在電極之間接觸引起短路的問(wèn)題。此外,采用在實(shí)現(xiàn)較高密度封裝的技術(shù)開(kāi)發(fā)中作為主流的通過(guò)無(wú)電解電鍍※4形成銅(Cu)和Au鍍層凸塊的方法雖然可實(shí)現(xiàn)窄間距,但由于接合時(shí)需要相對(duì)較高的壓力,因此存在造成芯片損壞的問(wèn)題。

田中金屬工業(yè)作為貴金屬專家為了實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體的較高密度封裝,一直在進(jìn)行利用AuRoFUSE?具有多孔質(zhì)產(chǎn)生的凹凸追隨性以及在較低溫度和較低壓力下可接合特性的研發(fā)。最初,我們的目標(biāo)是通過(guò)作為主流使用方法的點(diǎn)膠法※5,針式轉(zhuǎn)印法※6和絲網(wǎng)印刷法※7來(lái)予以實(shí)現(xiàn),但由于膏材的流動(dòng)性,不適合較高密度封裝。利用本次確立的本技術(shù),通過(guò)在接合之前將膏材進(jìn)行干燥來(lái)消除流動(dòng)性,可抑制橫向擴(kuò)展,從而實(shí)現(xiàn)較高密度封裝(圖1)。此外,由于多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)容易變形,即使在電極之間存在高低差異,以及基板翹曲和厚度不一致的情況下,也可以進(jìn)行接合(圖2)。

圖1. 預(yù)成型的AuRoFUSE?與其他材料的比較圖1. 預(yù)成型的AuRoFUSE?與其他材料的比較

圖2. 吸收接合時(shí)出現(xiàn)段差的AuRoFUSE?預(yù)制件SEM圖像圖2. 吸收接合時(shí)出現(xiàn)段差的AuRoFUSE?預(yù)制件SEM圖像

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C0603C105K8PACTU 1 KEMET Corporation Capacitor, Ceramic, Chip, General Purpose, 1uF, 6.3V, ±10%, X5R, 0603 (1608 mm), -55o ~ +85oC, 7" Reel/Unmarked

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