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半導体封止材(EMC)とは|エポキシモールド、MUF、低反りと信頼性

半導体封止材とは、die、wire、bump、lead frame、package substrateの周囲へ配置し、外力、湿気、汚染、電気的短絡から回路を守る熱硬化性compositeです。代表的なsolid epoxy molding compound(EMC)はtransfer moldingやcompression moldingで成形します。先端packageではmolded underfill(MUF)も使われ、そのうち液状材料をcompression moldingし、chip周辺とbump下を一工程で充填する方式がliquid compression mold underfill(LCMUF)です。

同じepoxyでも材料の配置と成形法の違いを混同すると、EMC、capillary underfill、non-conductive film/paste、die attach、temporary adhesiveの試験条件が崩れます。本稿はsolid EMCとMUFを中心に、材料位置、流動・硬化工程、測定sample、failureを同じpackage IDでつなぎます。材料設計担当は組成とlot、成形担当は温度・圧力・位置、信頼性試験担当はsample IDとfailure modeを記録します。

封止材、MUF、underfill、接着材を位置で分ける

Section titled “封止材、MUF、underfill、接着材を位置で分ける”

住友ベークライトのSUMIKON EMEは、半導体素子を保護、防湿、絶縁し、熱を拡散する封止材料としてtransfer moldとcompression moldへの対応を示します。NAMICSがJIEP技術賞を受けたLCMUFでは、interposerとchipのgap、およびchip周辺部を、compression molding装置で一工程に封止する材料としています。両者は「epoxy」という組成名に加え、供給形態、充填位置、成形法で区別します。

材料カテゴリ配置領域代表的な供給形態主工程主に守る対象比較範囲
solid EMCpackage外周、die/wire/lead frame周囲pellet、tablet、granule、powdertransfer/compression moldingdie、wire、lead、package全体中心
liquid molding compoundwafer/panel上のdie周辺liquidcompression moldingreconstituted wafer/panel、large package中心
molded underfill(MUF)bump gapとdie周辺を同時充填liquidまたはmold対応compoundcompression mold/mold flowbump、die周辺、overmold部中心
capillary underfill(CUF)組立後のdie-substrate gaplow-viscosity liquidcapillary flow、curesolder bump/Cu pillar隣接材料として比較
NCP/NCFchip接合前のbump周辺paste/filmdispense/laminate、bond、curefine-pitch interconnect接合前材料として比較
die attachdie裏面とdie pad/substrate間paste/film/sinter materialattach、cure/sinterdie固定、熱・電気経路別材料
temporary bonddevice waferとcarrierの間adhesive/filmbond、thin、debond薄化中のwafer別記事

NAMICSのflip-chip underfillは、IC chipのbumpと実装基板の間のgapへ毛細管力で流し込む材料として掲載されるCUFです。一方LCMUFはmold内でgap fillと外周封止を同時に進めます。NAMICSのpackage材料一覧は、flip chip underfill、chip-on-film underfill、dam-and-fill encapsulant、board level underfill、高熱伝導underfillを投入対象ごとに分けています。Henkelのunderfill解説は、同じcapillary適用でもinterconnect array全面、edge、cornerのどこへ入れるかで適用範囲を分けています。名称にunderfillが含まれても、材料投入時点とflow front、必要装置、voidの観察位置が異なります。

EMCはresinだけでなく高充填compositeである

Section titled “EMCはresinだけでなく高充填compositeである”

EMCは、epoxy resin、hardener、silica fillerを中心に、catalyst、coupling agent、release agent、着色材などを組み合わせた熱硬化性compositeです。個々の配合はgrade固有ですが、組成要素を機能へ分けると、flow、gel、cure shrinkage、CTE、modulus、吸湿、密着の競合を追えます。

組成要素成形前に動かす量硬化後に動かす量過不足で観察する現象
epoxy resinmelt viscosity、wetting、flownetwork、Tg、吸湿、adhesionshort fill、bleed、crack、moisture uptake
hardenerreaction onset、pot lifeconversion、crosslink densityunder-cure、脆化、残留反応
silica fillerviscosity、flow-front、abrasionCTE、modulus、熱伝導、収縮filler segregation、void、wire sweep、interface stress
catalyst/acceleratorgel time、cure rateconversion分布premature gel、未硬化、局所発熱
coupling agentfiller/resin wettingfiller界面密着、moisture pathinterface debond、強度低下
release agentmold release、surface transfer表面energy、後工程密着mold stain、package sticking、mark/plating密着低下
pigment/flame-retardant設計optical/mold挙動識別、難燃、電気特性ion impurity、corrosion、laser-mark contrast

SUMIKON EMEの製品情報は、絶縁、耐薬品、耐湿、熱耐久、package保護、放熱を別機能として挙げています。datasheetの単一値に加え、樹脂lot、filler分布、保管履歴、preheat、mold位置、cure履歴を一つの比較単位にします。

Package断面で材料の担当領域を特定する

Section titled “Package断面で材料の担当領域を特定する”
01 / 封止材が占める断面領域
断面 材料が 流れる領域 先に測る failure wire-bond lead-frame solid EMC wire EMC die lead frame cavity全体 wire sweep short fill delamination package crack flip-chip+CUF capillary underfill die substrate CUF die下gapをedgeから充填 void fillet bump fatigue interface crack flip-chip+MUF molded underfill MUF die substrate bump gapとchip周辺 gap void die shift warpage delamination fan-out wafer/panel liquid molding compound mold die die RDL die間とdie上を一括mold decarrier warpage die shift mold void RDL crack
図1 同じepoxy系材料でも、solid EMCはpackage外周、CUFは組立後のbump gap、MUFはgapとchip周辺、fan-out moldは再構成wafer/panelを担当する。断面で占める領域ごとに、先に測るfailureを割り当てる。

図1の左から右へ、封止材が占める断面領域はpackage外周、die下のgap、gap+chip周辺、再構成wafer/panelへ移ります。次の表では同じ4 architectureのinterfaceと、先に測るfailureを比較します。

architecture封止前の構造材料が流れる領域重要なinterface先に測るfailure
wire-bond lead-framedie attach済みdie、wire、lead framecavity全体die pad/EMC、wire/EMC、lead/EMCwire sweep、short fill、delamination、package crack
flip-chip+CUFreflow済みbump、substratedie下gapをedgeから充填passivation/CUF、bump/CUF、solder resist/CUFvoid、fillet、bump fatigue、interface crack
flip-chip+MUFchip搭載済みinterposer/substratebump gapとchip周辺をmold内で同時充填fine gap、die edge、substrate表面gap void、die shift、warpage、delamination
fan-out wafer/panelcarrier上へ再配置したdiedie間とdie上を一括molddie sidewall、carrier側、RDL dielectricdecarrier warpage、die shift、mold void、RDL crack

Henkelのliquid compression molding解説は、wafer/panel level encapsulation、molded underfill、stacked memoryのgap fillingを用途として分けています。住友ベークライトの液状封止材EME-Lは、2.xD/3D構造とchiplet構成で大型化するpackage向けの液状封止材として、under-moldとover-mold(全面封止)を一工程へ統合できるgradeを含めています。solid encapsulantで積み上げた配合・混練技術を液状の供給形態へ移した材料であり、同発表時点では試作出荷の段階です。成形法まで含めた採否は、供給側の発表文が示す工程範囲の内側で判断します。後工程とパッケージングのdie attach、wire bond、flip chip、molding、singulationという順序に沿って、本稿ではmold材料が加わる区間を拡大します。

Transfer、compression、liquid compressionでflowを分ける

Section titled “Transfer、compression、liquid compressionでflowを分ける”

transfer moldingは、加熱して可塑化したcompoundをrunner/gateからcavityへ押し込みます。compression moldingは、cavityまたはwafer/panel上へ材料を供給し、型を閉じて広げます。liquid compression moldingは低粘度の液状材料を使い、fine gap充填とovermoldを両立させます。住友ベークライトのEMC FAQは、SUMIKON EMEの代表例として約175 °Cで約60秒の硬化条件と、約10 MPaのtransfer圧を挙げます。これはtransfer molding前提の代表値であり、量産窓はgrade、package、金型、充填距離ごとに決めます。

比較軸transfer moldingcompression moldingliquid compression/LCMUF
主な材料供給tablet/pellet化compoundpowder/granule/film/liquidliquid
flow originpot/runner/gatecavity内の供給点から面内へdispense点から面内・gapへ
主な利点多数個cavity、既存lead-frame工程large area一括、薄型化、runner低減fine gap、low-pressure化余地、gap+overmold統合
主なriskwire sweep、gate偏り、short fill、runner losscharge量、粒度、air entrapment、厚さ分布filler分離、bleed、die shift、gap void、cure勾配
観察位置gate→end-of-fill、wire/lead周囲panel中心/端、die間、mold端dispense点→最遠端、bump gap、die edge

Resonacのgranule-type encapsulating compound報告は、compression moldingでは材料を金型cavityへ直接供給するため、装置汚染と供給重量のばらつきが樹脂厚みの変動へ直結すると述べ、granuleの粒度分布を0.4〜1.2 mmへ揃える製法と、decompressionで粒子間gasと揮発分が膨張して発泡しresinが漏れる経路への消泡技術を報告しています。粒径を揃えると封止厚の精度が上がり、微粉が減ると装置汚染も減るという因果です。

封止材料の総説は、compression moldingをchip上の封止厚が250 µm以下の場合やAu wireが細く長い場合に有効な方法として位置づけ、chip実装済み基板を上型へ吸着し、powderまたはsheet状のpre-mold品を下型へ入れて下型を10〜20秒で上昇させる手順を示します。同総説は、compression molding用gradeにはtransfer molding用より長いgel timeが求められるとも述べます。成形法の比較では、材料名だけでなくcharge形態、flow distance、cavity pressure履歴、package面積を記録します。

流動から硬化、信頼性までを一つの履歴にする

Section titled “流動から硬化、信頼性までを一つの履歴にする”
02 / failureから戻る工程区間
観察したfailure 前工程から引くrecord 戻る工程区間 end-of-fill void flow-front、vacuum dispense/gate、material age 4 Vacuum/mold close 5 Flow/fill・1 Incoming material wire sweep/short transfer pressure、viscosity gate、wire loop 5 Flow/fill(transfer molding) die-edge delamination plasma/clean後queue、surface energy cure(conversion分布) 2 Precondition/preheat 6 Gel/in-mold cure substrate-side delamination surface finish、precondition mold pressure(cavity圧力履歴) 2 Precondition/preheat 4 Vacuum/mold close package crack moisture、Tg、modulus singulation damage(界面damage差) 8 Finish(deflash〜singulation) 9 Precondition/reflow bump/RDL open bump gap fill、cure shrinkage decarrier shape(demold時形状) 6 Gel/in-mold cure 7 Demold/post mold cure material lot・cavity/panel位置・cure履歴・sampleを同じunit IDへ記録する
図2 reflow後に出たfailureは、前工程で残したrecordを経由して、最後に合格した工程区間へ戻る。material lot、mold位置、cure履歴、failureを同じunit IDで追い、次の9工程のどれを引き直すかへつなぐ。

reflow後に出たfailureは、前工程で残したrecordを経由して、次の9工程のどれかへ戻ります。

  1. Incoming material — grade、lot、供給形態、保管・解凍履歴、moisture、粒度/粘度を記録する。
  2. Precondition/preheat — materialとtoolの開始温度、package表面状態、vacuum前の待ち時間をrecipe欄へ記録する。
  3. Charge/dispense — 重量、位置、pattern、panel/cavity IDを記録する。
  4. Vacuum/mold close — vacuum assist工程ではair pathと圧力履歴を記録する。vent主体の工程ではventとcavity pressureを記録し、die shiftとtrapped voidを区別する。
  5. Flow/fill — gateまたはdispense起点からend-of-fillまで、pressure、temperature、flow-frontを同一時刻軸へ記録する。
  6. Gel/in-mold cure — gel前後の変形拘束とconversion分布を追う。
  7. Demold/post mold cure — demold時形状と追加cure後形状を別測定する。
  8. Finish — deflash、grind、mark、plating、singulationの前後で界面damage差を測る。
  9. Precondition/reflow/reliability — moisture、temperature、bias、cycleとfailure criterionをsampleへ結び付ける。

Cureは時間・温度・conversionの三つで測る

Section titled “Cureは時間・温度・conversionの三つで測る”

熱硬化では、粘度低下、flow、gel、network形成、収縮、modulus上昇が重なります。mold条件を同じにしても、開始温度、反応速度、filler熱伝導、package厚さでconversion分布が変わります。NISTのliquid encapsulant研究は、DSC、FTIR、rheo-Ramanで反応と力学特性を時間追跡し、指定cure schedule後も残留反応を示したsampleを報告しています。

測定直接測る量同時に必要な条件model・採否へ渡す値
DSC反応熱、残留反応、Tgheating rate、sample mass、前履歴conversion、residual cure
FTIR/Raman官能基反応optical path、temperature、baselinechemical conversion vs time
rheologyviscosity、gel、storage/loss modulusshear、frequency、temperatureflow window、gel point
DMAmodulus、tan deltafrequency、temperature、方向E’(T)、transition range
TMACTE、寸法変化temperature range、load、方向α1/α2、shrinkage
warpage metrologypackage/wafer面外形状temperature、support、scan directioncurvature、corner displacement、shape mode

NISTのcure・stress・warpage計測projectは、cure time、temperature、pressureに依存する物性とpackage warpageの予測を課題にします。advanced packaging材料の計測課題は、polymerのcure kinetics、stress、thermal/mechanical propertyをpackage設計に必要な測定項目としています。datasheetのTg、CTE、modulusは、使用したcure historyと測定法を揃えてmodelへ入れます。

反りはCTEだけでなくmodulus、収縮、stack非対称で決まる

Section titled “反りはCTEだけでなくmodulus、収縮、stack非対称で決まる”

warpageは、die、Cu、substrate、EMCの熱膨張差、cure shrinkage、温度依存modulus、厚さと配置の非対称から生じます。低CTE材ではinterface stressやflowが悪化する組合せもあります。room temperature、demold、post cure、decarrier、reflowの各温度でshapeを測り、同じpackage座標へ重ねます。

FOWLPのEMC物性研究は、物性を振った範囲でTg以下のYoung’s modulusとTg以下のCTE(α1)がdecarrier時のwafer warpageを左右する因子であり、両者のうちα1のほうが寄与が大きいと報告します。Tg以上のmodulus、α2、Tgそのもの、温度区間の影響は小さいという結果です。multi-die fan-out研究では、EMCとpolyimideのlinear viscoelasticityをDMAで取得し、弾性modelとviscoelastic modelのFEAを実測と比較して、viscoelasticのほうがwafer warpageを精度よく再現したとしています。同研究はEMC厚の低減、carrier厚の増加、EMCとcarrierのCTE整合をwarpage低減の方向として挙げます。適用範囲は各研究のpackage構造と物性範囲です。

封止厚は反りの大きさに加えて反りの向きも左右します。封止材料の総説は、PoP bottomのように封止厚が0.3 mm程度と薄い場合、厚いpackageとは反りの向きが逆になり、低反り化には高い成形収縮率の材料が必要になると述べます。同総説はwafer level packageについても、waferの線膨張係数が約3 ppm/°Cと小さいため片面封止では反りが大きくなり、低CTE・高Tgに加えて低弾性率が要る場合が多いとしています。反りの符号と対策の向きは、封止厚とstack構成を確定してから決めます。

変数設計上の方向同時に測る量failureへの経路
CTE below/above Tgpackage stackとの整合die/substrate CTE、Tg、temperature rangemismatch→curvature/interface stress
modulus vs temperature使用温度域ごとに設定stress relaxation、dielectric/bump剛性高剛性→変形抑制/局所stress増加
cure shrinkageconversionと残留応力を両立conversion、gel時拘束、thicknesschemical shrinkage→residual stress
mold thicknessneutral axisと反りから決定neutral axis、die配置、RDL stack非対称→bow/saddle shape
filler loadingpackageごとに最適化viscosity、CTE、thermal conductivityflow悪化/abrasion/interface stress
cure temperaturereactionとdegradationから上限設定reaction、degradation、tool/stackconversion勾配/残留応力

Void、delamination、crackを別のfailureとして切り分ける

Section titled “Void、delamination、crackを別のfailureとして切り分ける”

voidは未充填領域またはgasの取り込み、delaminationは二つの材料界面の剥離、crackは材料内部または界面端から進展する亀裂です。超音波像の暗部だけで名称を決めず、X-ray、C-SAM、断面、dye/電気、熱履歴を同一sampleへ集めます。

観察結果起点候補前工程から引くrecord追加測定
end-of-fill voidgel先行、air escape不足、filler/粘度、charge不足flow-front、vacuum、dispense/gate、material ageX-ray/CT、断面、位置再現性
die-edge delaminationsurface contamination、密着不足、CTE stressplasma/clean後queue、surface energy、cureC-SAM温度差、断面、interface分析
substrate-side delaminationsolder resist/dielectricとのadhesion、moisturesurface finish、precondition、mold pressureC-SAM、peel/fracture surface
package crackcure stress、reflow蒸気圧、notchmoisture、Tg、modulus、singulation damagecrack path、moisture mass、reflow前後
wire sweep/shortflow drag、gel、wire geometrytransfer pressure、viscosity、gate、wire loopX-ray、electrical、mold position map
bump/RDL openlocal stress、void、warpagebump gap fill、cure shrinkage、decarrier shapecontinuity、cross-section、thermal cycle

MUFのvoidには、この材料形式に固有の起点があります。封止材料の総説は、flip chip packageではCUFで封止したうえでovermoldする方式が反り矯正とhandlingの容易さから主流であり、封止が二工程になるためmoldだけでchip-基板間gapを充填するmold underfillが開発されたと述べます。同総説はその課題として、従来の封止材より最大粒子径の小さい20〜30 µm級silica fillerを使う点、flip chip実装時のfluxなどの汚染で密着性が下がる点、chip下の未充填voidを挙げます。Cu pillar bumpではsolder bumpよりbump部の応力が大きく、bump周辺のcrackや封止材との剥離を低応力化と高密着化で抑えるとしています。MUFのvoidは、gel先行に加えてflux汚染とbump種別まで並べて疑います。

ResonacのHIMALは、chip/lead frameとEMCの密着を高め、high-Tg EMCやsintered metalを含むSiC power deviceでのdelaminationを抑え、低弾性率と高密着でstress concentrationによるcrackを抑えるcoating材料です。EMC gradeの比較では、封止材単体だけでなく、passivation、metal、lead frame plating、solder resist、surface treatmentの組合せを残します。

吸湿、reflow、ion impurityは電気と界面を同時に動かす

Section titled “吸湿、reflow、ion impurityは電気と界面を同時に動かす”

硬化resinへ入った水分は膨潤とreflow時の蒸気圧を増やし、modulus/Tg変化、界面adhesion低下、ion移動を促進します。採否条件には乾燥直後の絶縁抵抗、package handling、実装前preconditionを含めます。IPC/JEDEC J-STD-020Fは、非hermeticなsurface mount device(SMD)のmoisture/reflow sensitivity classificationを規定する現行版です。同規格は、旧版の手順・基準で分類済みのSMDについて、分類levelの変更またはより高いpeak classification温度を狙う場合に限って、現行版での再分類を求めると定めます。IPC/JEDEC J-STD-033Dは、moisture、reflow、process sensitive deviceのhandling、packing、shipping、useを規定する2018年4月発行の現行版です。sensitivity levelの分類と保管・実装管理は別々の規格にあるため、採否条件では両方を引きます。

stress材料側の応答packageで測る量failure criterionの例
moisture preconditiondiffusion、膨潤、adhesion、ionic mobilitymass、C-SAM、leakage、warpagenew delamination、crack、electrical drift
reflowTg跨ぎmodulus、蒸気圧、CTE mismatchpeak前後shape、C-SAM、continuitypackage crack、interface growth、open
temperature cyclingfatigue、interface stress、bump load transferdaisy-chain、C-SAM、断面resistance event、crack length
biased humiditywater+ion transportleakage、insulation resistance、corrosionthreshold crossing、metal migration
high-temperature storageoxidation、post-cure、degradationmass、Tg、modulus、adhesionproperty drift、crack、delamination

熱、電気、機械、加工性を同じ表で選ぶ

Section titled “熱、電気、機械、加工性を同じ表で選ぶ”

材料設計では高熱伝導、高Tg、低CTE、低modulus、低Df、低粘度の優先順位をpackageごとに設定します。fillerとresin networkを変えると、thermal conductivityに加えてflow、abrasion、adhesion、cure、dielectric lossが動きます。

要求主な材料レバー副作用として監視する量package実証
低反りCTE、modulus(T)、shrinkage、filler、stack symmetryflow、interface stress、decarrier形状temperature-warpage map
fine gap fillviscosity、filler粒径/分布、wetting、gel windowbleed、filler separation、voidbump-gap断面、X-ray/CT
高温信頼性Tg、network、oxidation resistance、adhesion脆性、stress、cure temperaturestorage/power/thermal cycle
放熱thermally conductive filler、contact、厚さviscosity、abrasion、絶縁、densityjunction-to-case thermal path
低伝送損失resin polarity、Df、filler、moistureadhesion、CTE、flow、frequency依存transmission structure/AiP coupon
高絶縁purity、moisture、filler interface、cureleakage、ion、void、interfacebiased humidity/insulation test

package損失はresin、filler、moisture、周波数、配線構造の測定結果から算出します。

要求の優先順位はpackage用途で変わります。住友ベークライトのhigh-Tg EMC発表は、次世代SiC power module向けのsolid epoxy molding compoundとしてSUMIKON EME-G785 seriesを示し、solid epoxy材料として同社が業界最高水準と位置づけるTg 230 °Cと、modulus上昇を抑える低応力技術の両立を掲げます。これはlogic/memory package向けの低損失要求とは別の軸で、同じ「高Tg」でも狙う温度域と応力設計が異なります。vendor発表の数値には、対象deviceとproduct/sample固有の結果として、測定法とpackage構造を併記します。

材料lot、位置、温度、sampleを一つのIDで追う

Section titled “材料lot、位置、温度、sampleを一つのIDで追う”

封止材のfailure解析は、supplier gradeだけでなく、mold chase、cavity、wafer/panel座標、die位置、flow distanceを記録します。同じ材料でもcenterとedge、gate近傍とend-of-fill、top dieとbottom dieで受ける履歴が変わります。

record群最低限残す項目防げる取り違え
material identitysupplier、grade、lot、供給形態、保管/解凍、moisture、粒度/粘度別状態の材料を同じgradeとして比較する
package stackdie、bump/wire、substrate/lead frame、surface、mold厚architecture差を材料差へ誤帰属する
mold processtool、chase/cavity、charge/dispense、vacuum、pressure、temperature、timerecipe変更を材料変更へ混ぜる
cure statein-mold、post cure、conversion、Tg、E’(T)、CTEnominal cure timeだけで硬化を同一視する
spatial mapwafer/panel、unit、die、gate/dispense距離、top/bottomcenter平均でedge failureを隠す
reliabilityprecondition、reflow、cycle、bias、sample count、criterionstress条件とsample数を揃えてpassを比較する
failure analysisbefore/after、C-SAM、X-ray、断面、電気、fracture surface別sampleの画像と電気不良を推測で結ぶ

flip-chip packageのunderfill研究では、material propertiesとencapsulation processの条件差がwarpageとreliabilityへ与える影響を比較しています。同じgradeでも、組み合わせる部材が違えば結論も違います。封止材料の総説は、Cu wire packageへ従来の封止材を使うとHASTでchipとの接合部の抵抗が上昇しopen不良に至る場合があると述べ、著者らの検討では腐食への影響が大きいとされてきた抽出水中のCl⁻濃度との相関は小さく、抽出水のpHが影響していたと報告します。pHを調整した材料をCu wire対応gradeとして実用化した、という順序です。wire材質やlead frame表面を変えたときは、材料側のrecordも作り直します。

代表企業は材料形式と試験範囲で比較する

Section titled “代表企業は材料形式と試験範囲で比較する”
企業掲載材料・技術比較時に揃える範囲企業研究
住友ベークライトsolid EMC、MUF、compression mold向け材料、liquid encapsulantproduct grade、solid/liquid、package用途住友ベークライト企業研究
ResonacEMC、liquid underfill、granule compound、interface coating、package試作・解析legacy製品名、mold/underfill、試験sampleレゾナック企業研究
NAMICSsemiconductor package材料、CUF、dam-and-fill、LCMUFcapillary/molded、gap、filler、量産化範囲NAMICS企業研究
HenkelCUF、NCP/NCF、MUF、liquid compression moldingproduct format、package architecture、vendor test条件公式advanced packaging資料
Ajinomoto Fine-Technosemiconductor encapsulants(liquid、film、granuleの3形態を掲載し、liquidをMUF適用可と記載)mold/gap fill、熱・機械特性、product format味の素企業研究

NAMICS CSR Report 2025は、resin、filler、additives、dispersion、formulation、analysis、CAEを同社の材料技術として示します。Resonacのback-end製品一覧は、organic substrate用とlead frame用のepoxy molding compound、flip chip用のliquid encapsulant(underfill)、package molding用のrelease film、die bonding filmを別々の製品として掲載します。同じ「封止まわり」でも品目が別立てになっている点が、比較単位を選ぶ手がかりです。advanced package Open Labは、back grind、dicing、die bond/stack、flip chip bond、reflow、underfill、wire bond、moldまでを自社設備で試作し測定できる体制と、材料databaseに基づく熱応力・warpage simulation、高精度解析装置による微小欠陥解析を挙げます。warpageがsimulation側の項目として示されている点も含め、比較単位は対象材料と工程位置です。

採否は材料、成形、界面、信頼性を一組にする

Section titled “採否は材料、成形、界面、信頼性を一組にする”

選定順は、package architecture、封止範囲、material format、gap/flow distance、mold method、cure window、warpage、interface、moisture/reflow、電気・熱、量産再現性です。材料単価だけでなく、charge loss、mold cleaning、cure時間、void検査、warpage handling、rework不能率、reliability sampleまで含めます。

  • EMCはepoxy resin、filler、hardener、catalyst、interface設計を含むcompositeである。
  • MUFはmold工程でgapとchip周辺を同時に充填する。CUFは組立後のgapへ毛細管力で流す。
  • 反りはCTE、modulus(T)、cure shrinkage、厚さ、stack非対称を同時に測る。
  • 高温信頼性はTg、adhesion、stress relaxation、酸化、moistureを測る。
  • void、delamination、crack、wire sweepには別々のfailure codeと観察法を割り当てる。
  • supplierの代表値は、そのgrade、cure、測定法、sample構造の範囲で使う。
  • material lot、cavity/panel位置、cure、precondition、failure解析を同じunit IDへ記録する。

有機ICパッケージ基板材料ではEMCの下にあるBT core、build-up dielectric、Cu、solder resistを比較します。ガラスコア基板はorganic substrateと異なるcore材料を比較します。3Dパッケージ工程先端パッケージは、mold、underfill、temporary support、stackingの工程順を示します。Hybrid Bondingの歩留まり・信頼性は接合界面側、歩留まりと欠陥管理はlot/wafer/unit階層でfailureを追跡します。工程別の装置と材料ではmolding装置と封止材を工程matrixから引けます。

  1. Sumitomo Bakelite — SUMIKON EME
  2. Sumitomo Bakelite — FAQ about Epoxy Molding Compounds
  3. Sumitomo Bakelite — SUMIKON EME-G785 Series for Next-Generation SiC Power Modules(Tg 230 °C)
  4. Sumitomo Bakelite — EME-L Liquid Encapsulant
  5. NAMICS — JIEP Technology Award: Practical Application of Liquid Compression Mold Underfill
  6. NAMICS — Flip Chip Underfills
  7. NAMICS — Semiconductor Package Materials
  8. NAMICS — CSR Report 2025
  9. Resonac — Back-end Semiconductor Materials
  10. Resonac — Granule-Type Encapsulating Compound for Compression Molding(Hitachi Chemical Technical Report No.61, 2019)
  11. Resonac — Concept & Situation of Open Laboratory(Hitachi Chemical Technical Report No.57)
  12. Resonac — HIMAL High Heat Resistant Coating
  13. Henkel — Liquid Compression Molding Solutions
  14. Henkel — Underfills
  15. Henkel — Advanced Semiconductor Packaging
  16. NIST — Accurate Cure Kinetics, Stress, Mechanical Properties and Warpage
  17. NIST — Advanced Characterization of the Cure Kinetics of a Liquid Encapsulant
  18. NIST — Material Needs and Measurement Challenges for Advanced Semiconductor Packaging
  19. IPC/JEDEC J-STD-020F — Moisture/Reflow Sensitivity Classification for Non-hermetic Surface Mount Devices (SMDs)
  20. IPC/JEDEC J-STD-033D — Handling, Packing, Shipping and Use of Moisture, Reflow, and Process Sensitive Devices
  21. Exploring the Influence of Material Properties of Epoxy Molding Compound on Wafer Warpage in Fan-Out Wafer-Level Packaging(Materials, 2023)
  22. Investigation of Warpage for Multi-Die Fan-Out Wafer-Level Packaging Process(Materials, 2022)
  23. Katsurayama and Saka — Reliability Evaluation of Warpage of Flip Chip Package with Some Kinds of Underfill Material
  24. 中村(総説)— 先端半導体用封止材料の最近の動向/Trend of Epoxy Molding Compound for Advanced Semiconductor Package(日本接着学会誌 Vol.47 No.4, 2011)
  25. Ajinomoto Fine-Techno — Semiconductor Encapsulants
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