【着眼于日益普及的光子学-电子学融合领域】面向下一代高密度封装的新思路，开启“黄金”封装的可能性

作为异质芯片和基板之间的中介

在半导体后处理技术应用发展趋势的背景下，田中贵金属工业工业株式会社开发了一种名为“AuRoFUSE Preform”的新型封装解决方案，可实现高可靠性、高密度的倒装芯片封装，目前正准备进行量产和供应。该技术利用微米大小金颗粒的低温烧结特性，制造出各种尺寸和形状的金凸块（图1）。

参与研发的牧田雄一表示：“用于将芯片连接到基板材料不仅需要有效地传输电信号和热量，还需要起到‘调节器’的作用，以协调芯片和基板在状态和物理特性上的差异。AuRoFUSE预成型件继承了引线键合的功能，兼具这两种特性，我们正在将其开发为一种满足时代需求的新型连接技术。”

采用 AuRoFUSE 预成型件形成的凸块可以在约 200°C 的相对较低的温度下进行热压键合。虽然其连接密度略低于混合键合，但由于工艺更简单，减轻了安装过程的负担，因此可以说它是一种极其有用的高密度连接技术。

凸块在形成后具有多孔性（多孔）结构，由约 0.4 微米的金颗粒组成，这意味着在连接过程中，宽度方向上的尺寸和形状不太可能被压力破坏（图 2）。电极之间不易发生短路，从而实现了高密度和可靠的连接。出于同样的原因，即使需要粘合的基板较大，粘合表面不平整，也可以灵活地吸收翘曲、不平整和台阶，从而实现高成品率的安装。

采用 AuRoFUSE 工艺形成的凸块可以像海绵一样，在高度方向上被压缩，而宽度方向上的尺寸变化很小。这使得压缩凸块之间出现短路等缺陷的可能性大大降低。

此外，由于主要成分是金，因此电阻低(4.5μΩ·cm,可通过加压改善)，热传导率极高，为200 W/mK。“它也非常适合安装处理大电流和发热量的设备，例如功率半导体。此外，由于金具有稳定的物理性质，不易发生氧化和迁移，因此可以实现长期可靠的连接。” Makita说。

提出发挥新材料力量的新工序

AuRoFUSE是一种由金颗粒和有机溶剂组成的浆料材料。通常，可以通过点胶机挤出形成凸块。然而，这种方法仅限于形成约600微米的凸块。

因此，该公司开发了一种利用AuRoFUSE技术优势的新工艺，能够形成最小尺寸为5 μm、间距为5 μm的微小高密度金凸块（图3）。该公司开发的金凸块形成工艺结合了光刻工艺和浆料印刷工艺，并且与现有工艺高度兼容。

首先，在基板上沉积一层金属薄膜（Au/Pt/Ti）作为连接的基底，然后在其上涂抹光刻胶，并通过曝光工艺形成凸块图案。然后，通过印刷嵌入浆料，去除抗蚀剂并烘干，形成预型件。

除了提供原材料外，该公司还在努力建立一套支持体系，帮助用户企业将黄金凸块成型工艺实现量产。由于该技术采用黄金这种功能卓越的贵金属，该公司正在建立一套废旧材料回收系统，从而实现可持续利用并降低用户成本。

致力于应用市场开发的渡边尚登表示:“我们很自豪AuRoFUSE Preform是一项可以实现的技术，因为我们公司已经完善并积累了140年的贵金属技术。目前，我们正在研究进一步提高性能和扩大应用范围，特别是有望应用于热控制重要的领域，例如微型LED和光电融合芯片的光源安装。”。

利用AuRoFUSE预制件等新时代的实现解决方案，半导体芯片将进一步发展。

相关信息

最新动力半导体封装技术趋势，高散热和高耐热性的尖端材料
电力半导体技术的发展，如智能手机和电子设备的节能、电动汽车、基站等下一代出行技术，以及可再生能源的电力控制，将带来更高的产能和更高的效率。
我们将引入尖端材料和封装技术趋势，以应对高散热性、高耐热性以及粘结可靠性和微型化等问题。

详细查看