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)

解決要求半導(dǎo)體進(jìn)一步微細(xì)化和高密度化的問題，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)通過加熱臨時(shí)燒結(jié)后，剝離并清除光刻膠框架

通過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題。此外，采用在實(shí)現(xiàn)較高密度封裝的技術(shù)開發(fā)中作為主流的通過無電解電鍍※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)，通過在接合之前將膏材進(jìn)行干燥來消除流動(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