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Semiconductor Packaging

低コストのイノベーションであふれたIMAPS

[2007年02月号]

By John Baliga
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 2006年のIMAPS(International Microelectronics And Packaging Society)では、半導体パッケージングの分野でいくつかの顕著なトレンドが見られた。それらに共通した特徴は低コストのイノベーションを指向していることであり、この点は国際半導体技術ロードマップ(ITRS:International Technology Roadmap for Semiconductors)やInternational Electronics Manufacturing Initiative(iNEMI)などの目指すところと一致している。

 米Citadel社と米GeoMat Insights社の研究者は共振をコントロールすることによってバイパスコンデンサを廃止できる可能性を検討した。基板またはパッケージ内に大きなパワー面と接地面を密に詰めて配置すること自体は新しい技術ではないが、それらのプレーンの周囲に抵抗性材料でできたリングを配置するのは新しい技術である。この抵抗性材料は平行面構造の共振の原因となる電磁波を減衰させるのが狙いだ。これによってバイパスコンデンサを不要にできるのであれば、基板は随分とシンプルなものにできるはずである。

 米Bridgewave Communications社と米Kulicke & Soffa社の研究者は同軸ワイヤーボンドの製法について報告している。具体的には、ワイヤーボンディング後に絶縁物を溶着し、パッケージ内のボンドワイヤーとその他のコンポーネントを全てコーティングする。そして、リソグラフィックパターニング後に金属溶着によってワイヤーの外部導体コーティングを作り、そして、そのコーティング(シース)をパッケージ内及びダイ上の接地端子に接続するというものである。この製法は100 GHzまでの周波数に対応できることが実証済であるという。

 ハイピンカウントICおよびSystem in Package(SiP)の場合、基板のワイヤリング密度は基板のコアによって制限される。コア内のめっきスルーホールは通常、ビルドアップ層内のマイクロビアよりも粗いピッチで作られるので、これによって基板の大きさが決まる。マイクロビアはスルーホール上に重ねて配置することが許容されない場合が多く、このために基板のサイズが大きくなってしまう。コアレスの基板を使用することで、この制限を緩和することができる。

 米Cisco Systems社はコアレス有機基板が有望であることを示した。コアレス有機基板を採用した場合、接続密度を改善できると同時に、はんだリフロー時とアンダーフィル時の反りを制御することが可能になる。「フリップチップ」ステップの場合では、基板の反りは普通であったが、ダイエリア内でのコプラナリティは許容範囲内に収まっている。

 韓国Samsung Electro-Machanics社は薄型コア基板の実験を行った。厚いコアは剛性が高いために基板ビルドアップ時のオーバーレイの誤差を最小限に抑えることができるが、一方で、ダイとの熱膨張係数(CTE)のミスマッチによる反りの問題がある。そこで、CTE値が僅かに小さく、そして、SiのCTE値に近い材料であるガラス転移温度が高い材料で作った薄型コアを採用した。その結果、ランドのコプラナリティを30%まで改善できたとしている。

 米Air Products社の研究者はエレクトロンアタッチメント(Electron Attachment)を使用した経済的な金属表面酸化物の除去方法を開発した。10eV未満の低エネルギーの電子をHとNの混合物中に注入すると、電子はH分子によって捉えられて原子水素アニオンとなり、これが酸化物を減少させる。この方法ではプラズマプロセスのような真空は不要であり、そのために低コストを実現できる。100℃という低温で成功しており、このため、絶縁物や有機物にも対応可能である。

 米Hyperflo社とロードアイランド大学はメガソニッククリーニングと同様なコンセプトによる材料損傷の少ないサブミクロンクリーニングプロセスを研究している。真空キャビテーションストリーミングと呼ばれるプロセスにより、真空チャンバ内での圧力変調を利用して洗浄液内に気泡を発生させ、キャビテーションを起させるものである。洗浄液は、圧力が低くなってそれに打ち勝って狭い空間に入っていけるようになると供給される。その後、圧力を下げて気泡を発生させる。この場合、気泡はほとんどがエッジ部分、および、不純物のところに発生する。この状態で圧力を上げると気泡が潰れ、それによって生じるマイクロストリーミングによって不純物が除去される。有孔面からのフラックス残留物の除去、および、マイクロビアからの不純物の除去操作に適用して成功を収めている。

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