マイクロバンプとは
マイクロバンプとは、ICデバイスどうしを接合するための、狭い間隔で並ぶバンプ電極です。 パッケージと基板をつなぐ端子より、1桁以上細い間隔になります。
間隔を詰めるほど、同じ面積へ通せる線が増えてチップどうしの帯域が上がります。そのかわり1本あたりが運べる電流が減り、位置合わせと平坦さへの要求も上がります。
チップどうしをつなぐぶん、間隔はパッケージ端子より細い
Section titled “チップどうしをつなぐぶん、間隔はパッケージ端子より細い”はんだボールは、パッケージのベース面に配置される金属ボール1として別の語です。つなぐ相手がパッケージと基板か、チップとチップかで語が異なります。
間隔が細くなるほど、同じ面積へ通せる線の数が増えます。チップどうしをつなぐ帯域は、この本数でほぼ決まります。間隔をさらに詰める道として、はんだを介さずに銅どうしを直に接合するハイブリッドボンディングが続きます。
接合部では、Cuの柱とはんだが電気を、NCFが支えと絶縁を受け持つ
Section titled “接合部では、Cuの柱とはんだが電気を、NCFが支えと絶縁を受け持つ”カッパーピラーバンプは、ウェーハパッド上にCuの柱を形成するものです1。柱が高さを受け持ち、はんだは先端だけに留まります。
NCFは、半導体チップの電極面と基板の回路面の三次元実装に用いられ1、アンダーフィルの機能を兼ねる、接着と絶縁の機能を同時に持つフィルム状の材料です。電気をつなぐのはCuとはんだ、機械的に支えて絶縁するのがNCFで、3つの材料が同じ数十マイクロメートルの層に同居します。
細くするほど、1本の電流と位置合わせの余裕が減る
Section titled “細くするほど、1本の電流と位置合わせの余裕が減る”1本が細くなるほど、その1本が運べる電流は小さくなります。電源はバンプの本数で分担するため、信号だけでなく電源の設計も本数の話になります。
位置合わせの許される幅も、間隔に比例して狭まります。チップの反りと熱による伸びがそのまま歩留まりを左右するため、その管理が厳しくなります。
TCBは、搭載と同時に熱及び圧力を加え、はんだを溶かしながら端子に押し付ける方法です1。狭くなるほど、力をかけながら接合する価値が上がります。
1個の不良が下の層を道連れにするので、積む前の保証が費用を決める
Section titled “1個の不良が下の層を道連れにするので、積む前の保証が費用を決める”既知良品ダイは、信頼性も含めて品質保証されている半導体チップです2。チップが積層される前の状態をプリ・ボンド、積層された後の状態をポスト・ボンドと呼び、その状態でのテストをそれぞれPre-Bond TEST／Post-Bond TESTと呼びます。
マイクロバンプで積む構造では、1個の不良が下の層まで道連れにします。積む前にどこまで保証できるかが、費用の大半を左右します。積む前のテストを厚くすれば道連れの損失は減るものの、テストの時間と費用が前倒しで乗ります。
よくある質問（FAQ）
Section titled “よくある質問（FAQ）”マイクロバンプとは何ですか？
ICデバイスとICデバイスを接合させる事を目的とした狭ピッチのバンプ電極です。
はんだボールとは何が異なりますか？
相手です。はんだボールはパッケージと基板をつなぎ、マイクロバンプはチップとチップをつなぎます。
どのくらい狭いのですか？
製品で異なりますが、パッケージ端子より1桁から2桁細い間隔です。
何で隙間を埋めますか？
NCFです。三次元実装に用いられ、アンダーフィルの機能を兼ねるフィルム状の材料です。
どう接合しますか？
TCBです。搭載と同時に熱及び圧力を加え、はんだを溶かしながら端子へ押し付けます。
この先はどうなりますか？
はんだを介さずに銅どうしを直に接合する方式が続きます。間隔をさらに詰める道です。
積む前のテストは要りますか？
要ります。積む前には、信頼性も含めて品質保証されている既知良品ダイが必要です。
比較・違いを学ぶ
Section titled “比較・違いを学ぶ”- カッパーピラーバンプとは── 高さを受け持つ柱
- 熱圧着（TCB）とは── 接合のやり方
- ハイブリッドボンディングとは── 銅どうしを直に接ぐ手
- 既知良品ダイとは── 積む前に要る保証
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- 2日本半導体製造装置協会（SEAJ）：半導体製造装置用語集（検査：Test）seaj.or.jp ↩