3Dパッケージングのボンディング技術

電子デバイスの発展に於いては、高速化、高密度化、デバイスサイズと機能複合の最適化が常に求められています。 近年の技術動向では、3D 積層構造をマイクロプロセッサ、メモリ、イメージセンサー、IR センサーの実装に取り入れる事が重要課題になっています。

ピッチサイズの減少、デバイスの小型化への要求、熱及び電気的機械的安定性の追求など、様々な要求に応じて、内部配線の最適化が求められています。増大するバンプ数、ピッチサイズの微小化、デバイス高さの低減要求に対応する為に、大きなボンディング荷重と広範囲に渡っての平坦度が保証された、高精度ダイボンダ、フリップチップボンダが求められています。

参考事例: 関連技術文章 – 高精度ダイボンディング装置 FINEPLACER® sigma を用いた 3D パッケージング技術の評価報告書


    • 実装後のボンディング位置精度で 1~3 ミクロンを確実にする
    • 1000 N までの高い値のボンディング荷重を提供する
    • 球状構造が存在する表面(バンプ-バンプ間接合)に於いても平坦性を確保する
    • 電気的コンタクト(数百から数千のI/Oに対して)を確実に達成する
    • ピッチサイズの狭小化、バンプ径の微小化、高さの低減要求に追随すること
    • プリ・アンダーフィル使用のダイボンディング
Bonding Technologies for 3D Packaging

3D 積層構造の構築技術

プリ・アンダーフィルを使っての熱圧着ボンディング

アンダーフィルが非常に薄くなり (< 100 µm) 、ダイチップの積層化が普遍的になってきた事により、プリ・アンダーフィルやNCFを、ダイシング前のウェーハーに使用する機会が増加しています。即ちボンディングプロセスでは、適格なボンディング荷重制御と温度制御によるアンダーフィル材料の液化と活性化が不可欠になっています。


液化固化拡散ボンディング方法 Solid Liquid Interdiffusion Bonding (SLID)

TLPB (Transient Liquid Phase Bonding) と同様に、SLID ボンディング技術がマルチチップ実装に於いて、近年特に注目されています。2層の高温融合した金属材料の間にある低温融合のハンダ層が加熱処理され、融点より高い温度で中間金属状態が形成されます。 高温環境下でのマルチステージプロセス,又は新しいアプリケーション技術を可能にします。


熱圧着ボンディング (金属-金属間)

金属間ボンディングはチップパッケージングに於いて有効な方法であり、特に銅材質を使用したイメージセンサーでは“主要な”ボンディング方法になっています。高い電気導電性と、熱伝搬性がこの材質の優位性を保ちます。チップと基板間での層間接続に於いて、熱圧着ボンディング方法 (Cu-Cu) が最適な方法を提供します。


共晶ボンディング

共晶ボンディングは最も多く採用されている基本のボンディング技術です。リフロー処理又は基板下からの加熱処理により単一のデバイス、チップはハンダ接合され一括実装が完了します。 共晶合金層は多くの場合で接合材料として使われます。


関連技術文章

高精度ダイボンディング装置 FINEPLACER® sigma を用いた 3D パッケージング技術の評価報告書

IC のパッケージング技術では、小型化、軽量化、複合機能化の要求が高まっています。今まで以上に複雑化した回路構造、狭小ピッチ、微小バンプなどの設計と、ダイ、チップの積層構造化が多くのアプリケーションで必須技術となりつつあります。

3D パッケージング技術に最適なプロセスを確立する為の技術的課題は大きく、この技術文章では現在の 3D パッケージング技術の様々な接続方法を主としてご紹介しています。

各種のダイ、チップの特性を評価し、広範囲な試作研究の結果として、多数個のバンプ数 (最大 143,000 個)、狭小ピッチ幅(25 ミクロン幅まで)、微小バンプ径(13 ミクロン径まで)で構成されるダイ、チップを高精度ダイボンディング装置 FINEPLACER® sigma を用いて、基板実装する事を達成しました。 この技術文章には各種の 3D 積層技術に関連する実験手法と、プロセスパラメータの最適化とその結果を記述されています。

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