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Semiconductor Packaging

さらに薄くなる積層型パッケージ

[2007年01月号]

By John Baliga
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図1 パッケージ・オン・パッケージスタックとボード接続のためのマイクロコンタクト
(出典:米Tessera Technology社)

 モバイルアプリケーションではとくに、小型化の名のもとでこれまで数多くのダイ積層法が使われてきた。積層型パッケージ構成は、パッケージデバイスとして試験されバーンインされたダイを組み立てる利点を与える。米Tessera Technologies社は、その積層型パッケージの高さを抑えるため新しいコンタクト技術を開発している。このマイクロコンタクトアレイ技術の詳細については、今年のSMTAで発表された論文で部分的に公表されている。マイクロコンタクトそのものは高さが150μm以下で、円錐形の断面を持つ。幅は底辺が最大100μm、先端が80μmで、首のところで若干狭くなっている。小さい直径により、同一エリアにより多くコンタクトできる。所定のピッチで2コンタクト間により多くのワイヤーを配線できる点も長所として強調されている。同社はメモリースタック(図1)用途に加え、システム・イン・パッケージ(SiP)アプリケーションでの使用を検討している。

 2つの基本的プロセスフローがあるが、いずれも厚さ120μmまでのCuフォイルのシートからスタートする。一番上には薄い(1μm)Ni層をめっきし、その後に9~18μmのCuが続く。薄いCu層からは基板トレースをエッチングし、さらに厚いCu層からはマイクロコンタクトをエッチングする。

 「コンタクトイン」プロセスの場合はまず、2段階サブトラクティブアプローチを用いてマイクロコンタクトを形成する。エッチングにより材料のほとんどを取り除き、さらにそれより控えめなエッチングにより最終的なコンタクトを作る。穿孔装置かレーザー切除工程で穴を設けた25μmの厚い絶縁シートを加える。


図2 マイクロコンタクトを使用すれば、全高1mmに満たないパッケージスタックの作成が可能になる
(出典:米Tessera Technologies社)

 絶縁を接合した後には両サイドにフォトレジストを塗布する。これは、反対側から回路造作がエッチングされているときにコンタクトを保護する。回路トレースがエッチングされた後には、回路側で絶縁膜が露出する。絶縁膜と回路トレースの両方を保護するため回路側にはオーバーコートを塗装し、第1レベル接合のためコンタクト穴は残す。フォトレジストがすべて取り除かれた後には、マイクロコンタクトの上にAu・オン・Niバリアがめっきされる。「コンタクトアウト」プロセスも同様だが、最初に回路トレースをエッチングし、Ni層はエッチストップとして働く。絶縁膜は、コンタクトを形成する前に回路側に取り付ける必要がある。この絶縁膜を回路側に用意することにより、次のデバイスを上に接合するための「ボード」として回路側を使用することができる。

 パッケージデバイスの取り付け工程では、ボードへの取り付けであれ別のパッケージデバイスへの取り付けであれ、プリントされたはんだの上にマイクロコンタクトが置かれる。取り付けとリフローは同時に行われる。パッケージが積層されるときには取り付けがワンステップで行われる。このプロセスは、はんだとはんだの取り付けより効果的なセンタリングを有する。はんだはピンをとりまき、それをその中央へ引くから、マイクロコンタクトの形状はアラインメントの維持を助長する。フレアされた末端上ではんだが溶けたら、実際にコンタクトを適所に固定するためはんだを役立てることができる。

 このコンタクト技術は、回路トレースのための余地をより多く残すことに加え、パッケージ全体の高さを大幅に抑える。同社μZパッケージを使用した場合の典型的な4層パッケージスタックの高さは全部で2.3mmになるが、マイクロコンタクトを使用すると、その高さは600μmと小さくなる(図2)。



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