TANAKA、AuRoFUSE(TM)プリフォームを用いた高密度半導体実装接合技術を確立

東京、11年2024月XNUMX日 – (JCN Newswire) – 田中貴金属の中核会社の一つとして工業用貴金属製品の開発を行う田中貴金属工業株式会社（本社：東京都千代田区、代表取締役社長：田中耕一郎）は、本日、高純度の金粒子を接合する技術を確立したことを発表しました。 -金対金の接合にAuRoFUSE™低温焼成ペーストを使用した半導体の高密度実装。

AuRoFUSE™ は、サブミクロンサイズの金粒子と溶媒の組成物で、低い電気抵抗と高い熱伝導率を備えた接合材料を生成し、低温で金属接合を実現します。使用する AuRoFUSE™ プリフォーム（乾燥ペースト状）この技術により、4μmのバンプで20μmのファインピッチ実装が可能となります。熱圧着プロセス (20°C、200 MPa、10 秒間) で形成された AuRoFUSE™ プリフォームは、圧縮方向に約 10% の圧縮を示し、水平方向の変形は最小限です。これにより十分な接着強度が得られます¹ 実用化が可能であり、金バンプとしての使用に適しています。²。 AuRoFUSE™プリフォームは、化学的安定性の高い金を主成分とするため、実装後の信頼性にも優れています。

この技術により、半導体配線の微細化や各種チップの集積化（高密度化）が可能となります。発光ダイオード（LED）や半導体レーザー（LD）などの光デバイス、パソコンやスマートフォンなどのデジタル機器、家電製品などの先端技術に求められる高度な技術革新への貢献が期待されています。 -車両コンポーネント。

TANAKAは今後もこの技術のサンプル配布を積極的に行い、市場での認知度を高めていきます。

TANAKAは本技術を、38年13月15日から2024日まで東京理科大学で開催される第XNUMX回エレクトロニクス実装学会春季大会で発表します。

AuRoFUSE™プリフォームの製造

(1) ベース層を形成するための接合基板の Au/Pt/Ti メタライゼーション
(2) メタライゼーション後の接合基板にフォトレジストを塗布
(3) プリフォーム形状に応じたフォトマスクを貼り合わせ基板にかざして露光・現像し、レジストフレームを形成
(4) 形成したレジストフレームにAuRoFUSE™を流し込む
(5) 室温で真空乾燥後、余分な金粒子をスキージで削り取る³
(6) 加熱による仮焼成後、レジストフレームを剥離・除去

AuRoFUSE™プリフォームで高密度実装を実現

半導体デバイスの実装には、はんだ付けやめっきなど、目的に応じてさまざまな接合方法が用いられます。はんだ接合法は、低コストでスピーディにバンプを作製できる方法ですが、はんだが溶けたときに外側に広がりやすいため、バンプピッチが微細になると電極同士の接触によるショートが懸念されます。高密度実装、無電解めっき技術の開発において⁴ 銅・金メッキバンプの製造が主流になりつつあります。この方法はファインピッチ化が可能ですが、接合時に比較的高い圧力を必要とするため、チップ損傷が懸念されます。

田中貴金属工業では、貴金属のプロフェッショナルとして、多孔質性による凹凸への追従性と低温・低圧接合を可能にする「AuRoFUSE™」を活用し、半導体の高密度実装を実現する研究開発を行っています。同社は当初、主流の塗布方法を使用しようとしました。⁵、ピン転送⁶、スクリーン印刷⁷しかし、ペーストの流動性により、これらの方法は高密度実装には適していませんでした。この新技術により、接着前にペーストを乾燥させて流動性をなくすことで広がりを抑え、高密度実装が可能となります（図1）。また、ペーストは多孔質構造であるため成形が容易であり、電極間の高低差や基板の反りや厚みの違いがあっても接合が可能です（図2）。

図 2. 接合時の凹凸の吸収を示す AuRoFUSE™ プリフォームの SEM 画像

AuRoFUSE™について

AuRoFUSE™は、粒径をサブミクロン以下に制御した金粒子と有機溶剤を混合したペースト状の接合材です。一般に微細な粒子は、融点以下の温度に加熱すると粒子同士が結合する「焼結」と呼ばれる性質を持っています。 AuRoFUSE™を200℃に加熱すると溶媒が蒸発し、荷重をかけずに金粒子同士が焼結結合し、約30MPaという十分な結合強度が得られます。

注1）接着力：せん断強度（試験時に横荷重を加えて測定する強度）を指します。
[2]バンプ：突起電極
[3]スキージ：余分な材料を削り取るために使用されるゴムまたはポリウレタン樹脂製のツール
[4] 無電解メッキ：電気を使わずに化学反応によりメッキを施すこと。銅、金、ニッケル、パラジウムなどの特定の金属や貴金属のメッキが可能になります。
[5] ディスペンス：ディスペンサーを使用して一定量の液体を噴霧するペースト塗布方法
[6] ピン転写：複数のピンをスタンピングするようなペースト塗布方法
[7] スクリーン印刷：任意の印刷パターンをスクリーンマスクに形成し、ペーストを塗布し、スキージで掻き取ることでパターンを露出させるペースト転写法

TANAKA貴金属について

田中貴金属グループは、1885年の創業以来、貴金属を中心に多様なビジネス用途をサポートする製品ポートフォリオを構築してきました。 TANAKAは貴金属の取扱量においては国内トップクラスです。 TANAKAは長年にわたり、産業用貴金属製品の製造・販売だけでなく、宝飾品や資産などの貴金属を提供してきました。貴金属のスペシャリストとして、国内外のグループ会社が製造・販売・技術開発に連携・協力し、あらゆる製品・サービスを提供しています。従業員数は５３５５人で、２０２３年３月期のグループ連結売上高は６８００億円。

グローバル産業ビジネスのウェブサイト
https://tanaka-preciousmetals.com/en/

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田中貴金属工業株式会社
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プレスリリース： http://www.acnnewswire.com/docs/files/20240311EN.pdf