接合・溶接技術Q&A / Q07-01-10

Q微小な点接合が必要なエレクトロニクス分野における接合法を教えて下さい。

エレクトロニクスにおける微細接合は,チップ周辺の接合と,プリント基板との接合に大別でき,マイクロソルダリング(微細はんだ付)が主要かつ重要接合法である。チップ周辺の微細点接合は,従来からのワイアボンディングに代表される。しかし,ワイヤの引き回し面積および高さが最近の高密度実装に合わなくなってきたこと,また,配線が長くなることによる信号遅延が問題となるので,最近はフリップチップタイプの微細バンプ接合が増えてきている。それらの概念図を図1および図2に示す。

ボンディングワイヤは,通常Auであり,大気中でアークにより丸いボールを形成してチップ上の電極に押し付けるボールボンディングと,リードフレーム上で線を押しつぶすスティッチボンディングとがある(図1)。どちらも超音波を利用することが多い。

Al線は,セラミックパッケージなど大電流,高信頼性IC用に利用される。チップ電極がAlのためにAu線で問題となるAu-Al金属間化合物の形成,成長が起こらないので界面での劣化が起こらない。樹脂封止を用いると樹脂中の塩素に起因したAl線の腐食による断線が問題となる。

チップサイズパッケージ(CSP),マルチチップモジュール(MCM)などにおいては,ワイヤボンディングに変わって微細バンプを用いたフリップチップ接合が用いられる(図2)。フリップチップバンプははんだまたはAuである。類似の接合はBGA(Ball Grid Array)に採用されるが,はんだバンプサイズが大きい。

このようなバンプ接合構造の採用により,ワイヤボンディングに比べてパッケージ体積が極めて縮小できるとともに信号遅延も少なくなる。

基板との接合では,点接合よりは面積が大きくなるが,微細リードと基板上のランドを接合するいわゆるマイクロソルダリングが電子機器微細実装のキーテクノロジーとなっている。

〈竹本  正〉

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