半導体高密度接続めっきバンプの加工技術

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650773
• 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、携帯電話、パーソナルコンピュータ等の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。その実装方式は、バンプと言うマイクロコネクタを用いた接続へと移行する。次世代表面実装材料としての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を検討した。
1. バンプ形状とレジスト側壁角度:ベクレー数が1.31で拡散が物質移動を支配する場合、物質移動がカソードコーナー部分に集中する。負のレジスト側壁角度与θではこの物質移動を速蔽し、カソード端部での電流密度を減少させる。ベクレー数が1407の対流が物質移動を支配する場合、上・下端部のレジストコーナー部分に剥離渦が発生する。θが負で剥離渦が増大し、カソード端部での電流密度を減少させる。
2. 高ベ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、ベ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、ベクレー数が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。さらにベクレー数が44500となると、融合して大きな単一の剥離渦となる。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。
3. 高アスペクトバンプの形成条件:高アスペクト比のキヤビテイへのバンプ形成に関し、数値流体解析で拡散律速下の電流密度分布を改正した。アスペクト比が大きくなると、電流密度分布は頂点が鋭く対称となる。キヤビテイ外部での対流はその内部を有効に攪拌しなくなる。
4. CSP実装に用いる高アスペクトバンプ:CSPとフリップチップをめざしたアスペクト比の大きいキヤビテイへのバンプ形成に関し、バンプ形成実験を行った。アスペクト比が1.0のキヤビテイでは、カソードの設置角度の増大に伴いバンプの下端が盛り上がった。カソード上の密度差対流のため、キャビテイ外で大きな渦を発生する。この渦が再びキャビテイ内へと流入し、バンプ下端に衝突しバンプ下端部が盛り上がる。
5. バンプ形状制御と添加剤-その実用特性:Chip on Glass(COG)では、周辺の盛り上がったバンプ形状が異方性導電膜中の導電粒子をより多く捕獲し接続特性を向上させる。セレン酸の添加が効果があり、形状変化はWa定数と二次電流密度分布とで説明出来る。

Research Products

• [Publications] Kazuo Kondo Keisuke Fukui: "Shape Evolution of Electorodeposited Copper bumps with High Peclet Numbers" Journal of the Electrochemical Society. 144. 466-450 (1997)
• [Publications] 近藤和夫、横山光紀、福井啓介: "半導体高密度接続バンプの形状制御" 化学工学論文集. 23. 780-785 (1997)
• [Publications] Kazuo Kondo Keisuke Fukai: "Shape Evolution of Electrodeposited Bumps-Optimum Resist Angle to Prevent Side Bumping" IMC Proceedings. 209-214 (1997)
• [Publications] Kondo Kazuo 外1名 Zennosuke Tanaka: "Shape Evolution of Electrodeposited Copper Bumps with Photo Resist Angle" Proc,ECS. PV-97-27. 346-351 (1997)
• [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. CPM97-145 ICD97-182. 49-53 (1997)
• [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. 187-191 (1997)
• [Publications] Kazuo Kondo Keisuke Fukui: "Current Evolution of Electrodeposited Copper Bumps with Photoresist Angle" Journal of the Electrochemical Society. 145. 840-845 (1998)
• [Publications] 近藤和夫: "表面実装と微細電気化学工学" ケミカルエンジニアリング. 1. 30-35 (1998)
• [Publications] Kazuo Kondo Keisuke Fukui: "Shape Evolution of Electrodeposited Bumps with Deep Cavity" Journal of the Electrochemical Society. 145. 3007-3011 (1998)
• [Publications] 近藤和夫 田中善之助 外4名: "CSP実装に用いる高アスペクトバンプめっき" エレクトロニクス実装学会誌. Vol.2,NO1. 35-41 (1999)