田中贵金属工业、NEWLONG精密工业、太阳化学工业于12月4日起开始提供次微米级金粒子的微细复合图案印刷技术

2013年12月11日10:25:09 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

关键字：半导体

能够批次印刷形成可在200℃下接合且可耐热至300℃的接合材料的微细复合图案，利用结合了丝网印刷的新技术，一举解决MEMS、LED等低耐热性装置的问题。

田中贵金属工业株式会社（※1）（总公司：东京都千代田区、执行总裁：冈本英弥）、NEWLONG精密工业株式会社（总公司：东京都品川区、执行总裁：板垣昌幸）、太阳化学工业株式会社（总公司：群马县高崎市、执行总裁：小川等）三家公司，将自2013年12月4日（周三）起开始提供新技术（以下简称本技术），其可借由高精密丝网印刷，在基板上批次形成使用次微米大小（万分之一厘米）金粒子的低温接合材料“AuRoFUSE(TM)”的微细复合图案。除给客户提供“AuRoFUSE(TM)”、印刷装置、网板技术外，也提供技术导入相关的咨询和样品试制支持。

制造LED（发光二极管）芯片、MEMS（微机电系统）装置等的厂商通过导入本技术，可实现以下成效：

-- 在硅晶圆、基板的金（Au）配线上可印刷形成有利于吸收接合面高低差的高耐热性且低电阻的微细复合图案，适用于电极接合、密封外框用途。
-- 印刷后的密封外框可借由200℃的热压焊接使组织精密，进而实现气密封装。
-- 可借由高精密丝网印刷形成图案，无需按照传统方式结合电镀、蒸镀、溅镀等多个工序，因而可减少加工处理步骤。
-- 可形成8寸晶圆尺寸的图案。
-- 由于“AuRoFUSE(TM)”可承受反复印刷，所以可用较低限度的材料损耗来完成作业。由此可见，借此应可以实际性地降低主要工序成本。

- 开发出可以以“薄、小、细”方式形成“AuRoFUSE(TM)”的微细复合图案的印刷技术

“AuRoFUSE(TM)”是在将粒径控制至次微米大小的金粒子中混合了有机溶剂的胶状接合材料。一般而言，微细粒子具有在低于熔点的温度下加热，粒子互相结合的“烧结”特性。“AuRoFUSE(TM)”一旦被加热至200℃时溶剂会先蒸发，即便不施重，金粒子也可实现烧结结合，并在300℃的温度下维持约30兆帕（MPa）的充足接合强度。在接合时无需对构成零件施予按压，即可达成高温时的接合强度。

为了让客户使用“AuRoFUSE(TM)”更加轻易的在基板上形成微细复合图案，田中贵金属工业针对其工序技术进行了深入研讨。研讨时，为了有效使用昂贵的金材料，本公司认为必须以“薄、小、细”的方式形成图案，着眼于搭配可对应批量生产的高精密丝网印刷，并与NEWLONG精密工业、太阳化学工业共同研发。田中贵金属工业负责“AuRoFUSE(TM)”的印刷稳定性；NEWLONG精密工业负责评估能用丝网印刷机充分发挥“AuRoFUSE(TM)”功能的技术；太阳化学工业负责与印刷网板的校正。

- 对MEMS等气密封装有效

在装置的高机能化发展过程中，晶圆级封装（WLP）的安装成本的提高成为MEMS装置制造厂商的新课题。例如，传统的密封法是在密封外框上实施金-铟多层电镀并以200℃使其熔融接合，其缺点是必须降低电镀成本以及提高接合的成品率。

将“AuRoFUSE(TM)”进行丝网印刷所形成的密封外框，经热压（200℃、100MPa）使金粒子烧结体变形后，可实现精密化、高真空气密封装（※2）。金粒子烧结体具有吸收基板表面凹凸的压缩变形性，不仅可简化传统所必须的接合前表面平滑化处理（CMP），也可提高产品的成品率。因为印刷宽度的缩减，可应对封装的小型化，所以其在未来的通用性可以说非常高。

- 解决用于高输出LED等功率装置的接合材料的“热”问题

目前，主要用作固晶黏着材料（※3）的锡类与金类焊锡虽具有可承受至熔点温度的耐热性，但要用于未来具有更高性能的第二代功率装置上，仍面临许多课题。例如，在高输出LED领域中，虽可使用键合线将芯片表面与基板进行电气接续，但却存在因键合线遮蔽发光面而导致亮度下降的问题。因此，覆晶接合法颇受瞩目，其不使用键合线，改用突出状端子（凸块）来接续电极，借此达成更高的发光效率。此方法将使接合面积变小，又因焊锡合金本身的高热电阻，从而降低组件的放热性，结果组件的温度上升且发光能力下降。从高放热性的观点而言，金-金接合的“AuRoFUSE(TM)”可解决组件受损的问题。

另外，使用了碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）的次世代功率半导体，操作温度也有超过300℃的情形。因此，如用金-锡类焊锡接合，材料将会熔融，不过，如用“AuRoFUSE(TM)”接合，即使在300℃也可实现充分的高放热性和高接合强度。

田中贵金属工业自2009年12月起开始提供“AuRoFUSE(TM)”的样品，并于本技术开始提供之际，建立了一年可制造200公斤的批量生产体制。今后，将仅提供材料，或通过套装技术（如本技术）提供“AuRoFUSE(TM)”，计划到2020年将“AuRoFUSE(TM)”的目标营业额提高至每年20亿日圆。

此外，自2014年1月15日（周三）至17日（周五），田中贵金属工业将参展在东京Big Sight（东京都江东区有明）举办的“第15届半导体封装技术展”。届时不仅会在展示摊位上（东43-001）展出使用本技术形成图案的晶圆样品，同时也将派驻技术负责人员，欢迎莅临采访。

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