日 時 平成13年 7月 5日 (金) 10:30〜17:00
場 所 自動車会館 (東京 市ヶ谷)
【主題 ソルダバンピングテクノロジ】
○ MJS-182-2001 「フリップチップにおけるスクリーン印刷技術」
日本アイ・ビー・エム（株）
鳥山和重，橋本敦司
現在電子機器の軽薄短小化・高機能化に伴い最も高密度実装が可能となるフリップチップ実装が注目されている。しかしこの実装には、基板側に予備半田を供給する必要があり、この方法に特殊な工法が必須となるため、実装コストの観点から使用用途が限定されていた。この問題を解決する手段として現在最も注目を集めているのがスクリーン印刷法によるバンプ形成技術である。スクリーン印刷法は長年SMT実装に利用されており、実装コストが安価であることが特徴の１つである。本講演ではこのスクリーン印刷法を用いた究極とも言える新しいフリップチップ実装方法
”Chip on Paste法
”(チップ・オン・ペースト法)の紹介、この方法を確立するために最も重要となるバンプ印刷品質の安定化のために実施した様々な技術報告が行なわれた。また今後のスクリーン印刷法によるバンプ形成技術の可能性についても報告がなされた。
○ MJS-183-2001 「微細なはんだ被覆銅コアマイクロボール」
（株）アライドマテリアル
市田晃，水上正彦，吉田泰
年、急速に進む高密度実装化に対応するため、Ｉ／Ｏを面で配置できる、インナーバンプが注目されている。本開発ではインナーバンプとして、市場にも殆ど無い、銅コアボールがφ４０〜１００μｍで、片側めっき厚を２０μｍ以上有するはんだ複合銅コアマイクロボールを実用化に近いレベルで作製した。また、要求の高まっている鉛フリーについても開発中である。当マイクロボールはインナーバンプであるが故、その直径において高精度化が要求される。本開発では回転傾斜選別による異形、潰れ及び複数個付着したボールの除去や精密篩による分級に加え、隙間を精密に制御したスリットを通す新規な方法を組み合わせることで、実用的に十分な直径精度が±２．５μｍ（９７％）、さらに形状精度（ダブル・トリプルボール混入率ゼロ）を有するコアボールが得られた。また、鉛フリーを含めたはんだめっきにおいては、光沢剤の量、電流密度、通電のあり方及びダミーの投入量等の制御により、片側２０μｍ以上の均一めっきができ、外径１００μｍ以下のはんだ被覆銅コアマイクロボールを得た。但し、鉛フリーにおいてはその外観精度や組成の安定性が十分ではなく、３元系への開発も今後の課題である。さらに、当マイクロボールの評価として、リフロー後のセルフアライメントが確認でき、１５０℃・大気中・５００時間の高温保管後の特性としてのシェア強度では、銅と錫の脆化防止層であるＮｉ下地を積層させたものは通常のはんだボールと同等以上の結果が得られ、濡れ性・高温保管での安定性が確認された。マウント法を含めた実装評価へのトライアルも今後の課題であるが、本開発で３次元実装或いはそれに近いコンセプトのＰＫＧのインナーバンプとして有用である事を得たことの報告がなされた。
○ MJS-184-2001 「Sn-Ag-Cu系はんだを用いたBGA接合」
千住金属工業(株)
加藤力弥,岡田弘史
バンプ材としてのSnAgCu系合金について１次的な調査を行った。内容はボール表面、断面形態、サイクル、恒温放置後のシェア、プル接続強度、接続組織観察である。ボール形態はＡｇ１〜７．７、Ｃｕ０〜１．７においてＡｇ１ｗｔ％とＡｇ５．５Ｃｕ１．５前後が良好で、その他は凝固の凹凸や割れが顕著であった。シェア、プル強度は初期Ａｇ３，５％程度で飽和状態で推移する。試験によって低下するが傾向は同じである。Ｃｕ添加は初期強度に大きく影響するが試験時間経過とともに収束する傾向に有る。接続組織はＵＢＭがＮｉ−Ａｕの影響もあり、はんだのＣｕの有無に拘束されておりＣｕ０％は界面は主たる構成物はＳｎＮｉであり、Ｃｕ添加によってこれがＳｎＣｕ化合物になっている。両者は試験によってより厚く成長し又層状に構成される傾向にありそれによって、界面破断を起こしやすくなっている。ＢＧＡ搭載による寿命試験も遂行中であり、別途結果を報告したいとの報告がなされた。
○ MJS-185-2001 「スズ合金の融点の予測と鉛フリーはんだの設計への応用」
鈴鹿工業高等専門学校
江崎尚和
三井金属工業（株） 二宮隆二,名古屋大学,森永正彦
スズに銀、亜鉛、インジウム、ビスマス、銅およびガリウムを添加した２〜５元系合金総計134種の融点（液相線温度）を実験的に検討した。これら実験データの評価から、スズ合金における融点と合金組成の間にある極めて単純な関係を発見した。すなわち、スズ合金の融点（LT）の低下には添加元素の種類による差異が無く、単に添加した元素の総量Ｘ（mol%）にのみ依存する。この場合、融点の組成依存性は、LT（K）＝499.79−1.799Ｘ、の一次式で表される。スズ−Ｍ（Ｍは合金元素）２元系状態図の検討から、共晶温度とmol%で表した共晶組成の間にも明瞭な相関関係が認められ、このようなスズ合金特有の性質が融点と合金組成の間にある極めて単純な関係の主な要因になっていることが示された。また、本研究で見出された融点と合金組成の間の関係式を、スズ−鉛はんだの融点456Ｋと同じ融点をもつスズ合金の設計に利用し、17種類の合金を試作したところ、任意の成分配合をしたにもかかわらず、それら設計合金の融点は456Ｋ付近にうまく制御することができ、上式を用いるスズ合金の融点予測法が、鉛フリーはんだの第一次設計に効果的に利用できることが示されたことが報告された。
○ MJS-186-2001 「マイクロボールを用いたAu/Su合金ＦＣ接合の接合性および長期信頼性」
新日本製鐵（株）
寺嶋晋一，宇野智裕,橋野英児，巽宏平
Siチップ上のAlに形成されたAuバンプと樹脂基板上に作製されたSnバンプとを用いた新しいフリップチップ接合に関する、接合技術とその支配要因ならびに接合不良の発生機構と長期信頼性の改善手法について検討した。本フリップチップでは、Au/Al接合界面およびAu/Sn接合界面の両者での接合強度を同時に確保することが重要であった。特に、Au/Sn接合界面での接合強度は金属間化合物の成長挙動に支配されていた。Au/Al接合界面での接合強度を低下させないためには、固相拡散法を用いてAu/Sn接合を行うことが有効であった。本フリップチップの長期信頼性はAu/Sn接合界面での拡散挙動と密接に関係していた。Au/Sn接合界面に形成されたKirkendall空隙は、クラックを誘発し、長期信頼性を低下せしめた。SnバンプへのAgの添加により長期信頼性は向上した。その理由は、SnへのAgの添加によりAuとSnの相互拡散が阻害され、さらにAu/Sn接合界面にAgの濃化層が形成されたことで、Au-Sn相互拡散の拡散係数がさらに小さくなったため、結果としてKirkendall空隙の形成が抑制されたためと予想される。本接合部を加熱すると、AuSn金属間化合物相が他のAu-Sn金属間化合物よりも優先的に成長した。その相成長での活性化エネルギーは、29.3kJ・mol-1であったことが報告された。
○ MJS-187-2001 「マイクロテストシステム試験機」
インストロンジャパン 森
淳
インストロンでは、材料試験機の技術を取り入れ、マイクロエレクトロニクスデバイス、あるいはその接合部について、より定量的な機械的評価を行うための装置を開発、販売している。本試験機は、mN、μmの計測制御を可能とし、微小な対象物のコンプライアンスを正確に求めようとするものであり、講演では、装置の概要と応用分野について報告がなされた。
○ MJS-188-2001 「半導体ウエハへの一括バンプ形成技術」
（株）富士通研究所
作山誠樹
LSIチップの電極端子にウエハレベルで一括にはんだバンプを形成するLaB（Lamination and Bumping）法を開発した。このLaB法は、ウエハに感光性レジストフィルムをラミネートし、露光・現像により電極上部のレジストを取り除き、レジストマスクを形成する。その後、はんだペーストを充填し、リフロー加熱を行った後にレジストマスクを剥離除去してバンプを形成する方法である。この方法は、従来のメタルマスク印刷法と同様に、ウエハレベルで処理が可能であり、はんだペーストを用いるためはんだ組成の制御が容易であるというメリットを持つ。さらに、本法によれば、（１）直接ウエハ表面に高精度なマスクを形成すること、（２）はんだペーストをいったん溶融させたのちに除去するため、マスクからのペースト版抜け性を一切考慮する必要がないことなどの利点があり、メタルマスク印刷法では困難と予想される２２０μｍピッチ以下の微細電極に対してσ:２μｍ以下の均一性に優れたバンプを形成できることが報告された。
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