日本初創企業CONNECTEC JAPAN開發出了一項名為「MONSTER PAC」的技術,該技術是在半導體後程序中,通過印刷在封裝基板側形成凸點,以低負荷、低溫實現倒裝晶片封裝的技術。該公司將在SEMICON Japan 2016(12月14~16日,東京有明國際會展中心)上展示將全部3道程序收放在0.8m×2.5m的桌上尺寸中的「MONSTER DTF(桌上工廠)」開發1號機。該裝置需要在該公司自主開發的100級的潔凈室中使用,電源採用100V交流電。這項技術採用低負荷處理,因此裝置容易實現小型化。另外,因為是低溫處理,所以也不易受封裝基板材料熱膨脹的影響,容易提高安裝精度。各裝置均配備隔震機構,也可設置在普通的工作臺上。

 

「MONSTER DTF」開發1號機與CONNECTEC JAPAN代表董事平田勝則。左起依次為工件風淋室、凸點印刷機、NCP塗佈機、晶片安裝機、下料室。膠帶指示的紅框是通常的倒裝焊接機的尺寸,全部程序(熱硬化處理除外)裝進了比以往的1道程序1台裝置更小的尺寸中。開發機的搬送等環節採用手工作業,支援的封裝基板尺寸為500mm×300mm。今後將會根據客戶需求增加種類。 (點擊放大)

 

MONSTER PAC使用以銀為主體的膏狀油墨,通過凹版印刷的方式在封裝基板上形成凸點,與晶片側端子接觸通電,借助非導電性樹脂(NCP)硬化產生的收縮應力來進行固定,從而安裝晶片(參閱本站報導)。通過在封裝基板上印刷凸點、塗佈NCP、晶片安裝3道程序和NCP硬化所需的低溫加熱程序,實現倒裝晶片封裝。利用鍍錫等在晶片上形成凸點,與在260℃的高溫環境下形成2.4g/凸點等載荷的傳統方法相比,這項技術的特點是,安裝時的載荷只有0.12g/凸點,NCP的硬化溫度也僅為170℃。適合用來安裝強度低的low-k材料製成的晶片。另外,該公司表示,不適合電鍍程序的MEMS晶片也可進行倒裝晶片封裝,現已投入實用。因為可實現低溫安裝,在柔性基板和較薄的有機基板上安裝也比較容易,所以在醫療器械等領域也已投入實用。

 

現有倒裝晶片與MONSTER PAC的比較。 (點擊放大)
MONSTER PAC的接合工藝。 (點擊放大)

 

使用該技術封裝倒裝晶片的前置期為2天,但凸點印刷、NCP塗佈和晶片安裝3道程序的實際作業時間僅為2分鐘多。加上低溫加熱程序的1個小時,只需約2小時即可完成。DTF開發機的倒裝晶片月產能為30萬個(安裝)。雖然月產能低於通常倒裝焊接機的40萬個,但該裝置體積小,可並行設置。DTF整機的價格預計為通常裝置的1/40左右。按照過去的倒裝晶片封裝裝置的全套價格約為40億日元計算,價格相當於1億~幾億日元。

對於這項技術,該公司正在以處理溫度(NCP硬化溫度)的低溫化和微細化為目標推進開發。處理溫度方面,現在投入實用的裝置為170℃,該公司表示,通過開發NCP,還開發出了120℃的裝置。今後將著眼於在PET薄膜上進行封裝的需求,目標是開發80℃的裝置。將與開展資本合作的材料廠商聯手開發材料。另外,端子間距方面,現有裝置為80μm,今後的目標為10μm。為實現微細化,該公司正在開發利用凸版方式形成凸點的方法,在此次展會上將同場展出間距為30μm的試製品。

這項技術是通過與銀奈米膏接觸實現通電,間距為80μm時的電阻值為20mΩ/端子,並不算小。該公司代表董事平田勝則說:「雖然大約是焊錫的10倍,但考慮到有機基板的佈線電阻,影響可以忽略不計。今後如果有低電阻的需求,我們會通過組合其他技術等方式進行開發。」安裝強度方面,經大型半導體廠商等檢測,沒有發現問題。

該公司現在的主要業務是以MONSTER PAC技術為中心的後程序委託開發生產(OSRDA)。該公司計劃在2018年度第三季度~第四季度成為上市企業,之後還將把業務範圍擴大到MONSTER DTF等裝置和工藝的銷售。(記者:宇野麻由子)

【日經BP社報導】

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