半導体の封止プロセスと封止材料の基本技術およびアドバンスドパッケージにおける封止技術の動向

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半導体は産業の米＝不可欠な存在であり封止材料で保護されている。汎用の半導体分野においては今後も既存の封止技術は続いていく。一方、先端半導体分野においては半導体配線の微細化の高難度化とともにチップの並列・積層実装といったアドバンスドパッケージの開発が進展しており、大面積化に対応する新たな封止技術の開発が始まっている。また、GPUチップ搭載などのAI機能対応も必須となっている。これらは、半導体のモジュール化に繋がり、封止技術の見直しが求められている。例えば、熱歪対策や保護方法の変革である。
今回、汎用半導体を支え続ける基本技術（封止プロセス、封止材料）および先端半導体で求められるパッケージング技術（狭間注入、モジュール保護など）について分かり易く解説する。

１．半導体樹脂封止技術の概要とプロセス
　　1.1 樹脂封止技術の開発経緯
　　1.2 固形材料・打錠品を用いた封止方法（移送成形/Transfer Mold）
　　1.3 液状材料を用いた封止方法（浸入/Side Fill、圧接/Under Fill 他）
　　1.4 粉体材料・液状材料を用いた封止方法（圧縮成形/Compression Mold）
　　1.5 粉体塗料の封止方法（流動浸漬/Dip Coating）
 
２．封止材料技術（打錠品・粉体品・液状品）
　　2.1 封止材料の組成
　　　　・開発経緯
　　　　・基本組成
　　2.2 封止材料の原料
　　　　・フィラー（シリカ）
　　　　・エポキシ樹脂
　　　　・硬化剤
　　　　・硬化触媒
　　　　・機能剤
　　　　・高熱伝性フィラー
　　2.3 封止材料の設計
　　　　・材料成分の確認
　　　　・材料成分の寸法
　　　　・材料成分の配置
　　　　・材料成分の管理
　　2.4 封止材料の製造法
　　　　・製法・設備
　　　　・管理方法
　　　　・検査方法
　　　　・取扱方法
　　2.5 封止材料の評価方法
　　　　・一般特性
　　　　・成形性
　　　　・信頼性
　　　　・その他
 
３．樹脂封止技術におけるキーポイント
　　3.1 封止工程における不良と対策；
　　　　・未充填、流動距離短縮など
　　　　・移送成形、浸入・圧接、圧縮成形の課題
　　3.2 基板搭載時の不良と対策；
　　　　・PKG表面実装法と直接液状封止法
　　　　・基板搭載後不良の影響と処置（不良品交換可否：リペア性）
　　3.3 狭間注入性；
　　　　・多数小型バンプ間隙の保護（２層/CoC～多層/TSV）
　　　　・電気接合部材狭間（金線・半田ボール）への注入対策
 
４．アドバンスドパッケージにおける封止技術の動向～既存技術の改良および新規技術の開発～
　　4.1 チップやパッケージ、基板等の大面積化への対応；
　　　　・モジュール封止のための技術（モジュールアレイパッケージ(MAP)技術の改良や積層など）
　　　　・封止材料は低熱膨張から応力緩和特性へ、液状封止の一部復活、粉体保護の検討など
　　4.2 AI機能搭載への対応；
　　　　・AI要求（GPU能力）とGPUの発熱対策・放熱技術
　　　　・Memoryの高速化とHBMの封止技術
　　4.3 高速大容量化への対応；
　　　　・モジュールの複合システム化
　　　　・CPU・GPUの統合・分割および半導体・モジュール接続距離短縮
　　4.4 異なる半導体チップ種類への対応；
　　　　・CPU・GPUチップレット、Memory積層・並列への対応
　　　　・CPU・GPU（Logic）と記憶メモリ（Memory）の開発方向
　　4.5 大型複合モジュールへの対応；
　　　　・部分保護・ハイブリッド保護など
　　　　・モジュール（CPU・GPU、Memory）の巨大一体化への準備

□ 質疑応答 □

(有)アイパック 代表取締役 越部 茂　氏

【略歴】
1974年 大阪大学工学部卒業
1976年 同大学院工学研究科 前期課程終了
1976年 住友ベークライト(株)入社
　　　　フェノール樹脂、半導体用封止材料等の開発に従事
1988年 東燃化学(株)入社
　　　　半導体用シリカ、民生用シリコーンゲル等の開発に従事
2001年 有限会社アイパック設立
　　　　技術指導業を担当、寄稿及びセミナー等で新旧技術を紹介
　　　　半導体および光学分野の素部材開発において国内外の複数メーカーと協力を行っている

定価：本体50,000円＋税5,000円

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