半導体高密度接続めっきバンプの加工技術

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650773
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 近藤 和夫 岡山大学, 工学部, 助教授 (50250478)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 福井 啓介 姫路工業大学, 工学部, 助教授 (50047635)
• Keywords: 実装 / 電子材料 / 高密度接続 / 電流密度分布 / めっき / バンプ

Research Abstract

半導体の実装技術は、民生用途の電子機器を小型化するための主要技術である。その応用展開は携帯電話、ビデオ、パーソナルコンピュータ等に適用されている。特に、パーソナルコンピュータに搭載されるマイクロプロセッサの高集積化は著しく、それにともなってマイクロプロセッサから出る外部接続パッド数が著しく増大している。64ビットクラス以降では、従来の金線によるワイヤーボンデイング法からバンプと言うマイクロコネクタを用いた接続へと実装方式が移行すると言われている。このマイクロコネクタの高密度化には、その形状を制御、加工する事が急務となっている。本申請研究では、次世代表面実装材料の基礎研究としてバンプの形状を決める電気めっき時の電流密度分布に注目し、形状加工につき検討した。研究実績を以下に記す。
1.バンプ形状とレジスト側壁角度:
二次元のNavier-Stokes式、連続の式、物質移動方程式を、拡散律速の条件下で、S.V.Patankarの方法で数値解析した。レジスト側壁角度θが正の場合、側壁は開口する。θが負では、閉口する。
ペクレー数が1.31で拡散が物質移動を支配する場合、外部周辺部分からの拡散を生じ、物質移動がカソードコーナー部分に集中する。θが負で閉口する場合には、レジスト側壁はこの周辺からの拡散を遮蔽する。一方、θが正で開口する場合には、レジスト側壁はこの周辺からの拡散を助長する。従って負のレジスト側壁角度θは、カソード端部での電流密度を減少させる。
ペクレー数が1407で対流が物質移動を支配する場合、上・下流端のレジストコーナー部分に剥離渦が発生する。θが負で閉口する場合には、剥離渦は増大する。θが正で開口する場合には、剥離渦は減少する。剥離渦は外部からの物質移動の抵抗となり、θが負でカソード端部での電流密度を減少させる。
2.高ペクレー数でのバンプ形状
カソード長さが30ミクロンの場合、ペクレー数が数千では上・下流端に独立した2個の剥離渦を発生する。しかしながら、ペクレー数が7311では上・下流端の2個の剥離渦がカソード中央部分で融合し出す。さらにペクレー数が44500となると、融合して大きな単一の剥離渦となる。この大きな単一の剥離渦がカソード中央部での電流密度を増大させる。

Research Products

• [Publications] K.Kondo and K.Fukui: "Current Evolution of Electrodeposited Copper Bumps with Photoresist Angle" J.of Electrochem.Soc.145. 840-847 (1998)
• [Publications] 近藤和夫: "表面実装と微細電気化学工学" ケミカルエンジニヤリング. 1. 30-35 (1998)
• [Publications] 近藤和夫, 田中善之助, 福井啓介: "バンプめっきの形状制御レジスト角度の影響" 電子情報通信学会. 97-145. 49-55 (1998)
• [Publications] 近藤和夫, 田中善之助, 福井啓介: "半導体高密度接続バンプとその形状制御レジスト角度の影響" 溶融塩および高温化学. 40. 187-195 (1997)
• [Publications] 近藤和夫: "表面実装化学工学への展開" 化学工学会誌. 383. 6-12 (1997)
• [Publications] K.Kondo, K.Fukui, M.Yokoyama and K.Shinohara: "shape Evolution of Electrodeposited Copper Bumps with High Peclet Numbers" J.of Electrochem,Soc.144. 466-470 (1997)