2015 Fiscal Year Annual Research Report
多層金属薄膜を用いたマルチフェイズ接合法による3次元ウェハレベル実装
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25289242
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
藤本 公三 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70135664)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福本 信次 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60275310)
松嶋 道也 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90403154)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 低融点金属薄膜 / 固液共存 / ダイボンド / サイズ効果 / 有限要素法 / 熱応力 / 割れ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までにSiチップ同士およびCu同士をCu/Sn多層膜，Ag/Sn多層膜をインサート層として利用して接合することに成功した．接合層はCu3SnあるいはAg4Snといった汎用のはんだよりも融点の高い金属間化合物で構成されており，高い耐熱性と強度を有していた．一方で，固液反応を利用したマルチフェイズ接合においては，接合温度保持中に接合層が等温凝固するためにSiチップとCuを接合した場合は，室温への冷却過程において比較的大きな熱応力が発生する．これがチップの割れを引き起こすことが課題であった．熱応力は接合温度の他に被接合材の寸法に対しても大きく影響を受ける．そこで本年度は種々のサイズのSi/Cu異材接合に対してマルチフェイズ接合を適応した場合の熱応力と接合性の関係について調べた．
Sn薄膜をインサートとしてSiとCu板を接合した場合，材料の寸法次第でSiチップに割れが生じる場合があった．割れはSiチップ上部中央付近から縦方向に入るものと，チップ/Cuの接合界面端部からSi内部に向けて45度方向に入るものがあった．前者は熱応力によって生じる反りに起因し，後者はそれに加えてチップ/Cu接合端部での応力集中に起因していることを有限要素法解析で明らかにした．熱応力は被接合材の厚さに対して敏感で，Siチップが薄く，Cu板が厚い方が接合時の割れが軽減されることが実験および解析によって明らかになった．また，熱応力軽減のためCu板の代わりにCu/Si3N4/Cuクラッド板を用いてSiと接合した結果，割れは生じなかった．マルチフェイズ接合法を用いて接合したSi/クラッド板接合体は45-175℃の冷熱サイクル試験において，高温はんだ接合体よりも高い信頼性を示した．
本研究によってマルチフェイズ接合法が3次元ウェハレベル実装からパワー半導体のダイボンディングまで幅広く適用可能であることが示された．
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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