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半導体封止材料 総論
〜基本組成から製造・評価・配合設計技術・今後の先端開発指針まで〜
［コードNo.19STM059］
| ■体裁／ |
Ｂ５判並製本 ２７４ページ |
| ■発行／ |
２０１９年１１月２８日 サイエンス＆テクノロジー(株) |
| ■定価／ |
５５，０００円（税・送料込価格） |
| ■ＩＳＢＮコード／ |
978-4-86428-208-6 |
封止材料・原料メーカ、封止材料製造装置・封止プロセス装置メーカ
封止材料ユーザー企業、新規参入検討企業の開発・製造技術担当の方へ―
具体的・実務的な技術情報とともに、封止材料のこれまでとこれからを詳述したバイブルです
■新規材料・技術への期待が高まる半導体封止、変革の時代へ
〜EMC（固形材料・打錠品）からインク・フィルム・粉体材料等の新たな材料へ〜
・FO型パッケージ(PKG)や3次元型モジュール等、新規PKGの登場で封止対象が変化。
・従来のチップだけでなく接続回路（子基板・再配線）の封止へと重心が移る。
・複合型（2.X次元型）PKG vs FO型PKGの今後の行方。
・FOWLP封止の課題解決に有望な圧着封止技術とシート状材料。
・複合型（2.X次元型）PKGの全体封止”で注目される粉体塗料材料。
・FO型PKGの市場拡大にはFOPLPの実用化がキー。実現の課題とは。
・接続回路の薄層化へ、再配線 or 子基板型の半導体メーカの採用方針
・薄層接続回路に既存封止・回路・保護膜材料が使えないワケ。
・薄層接続回路用材料に必要な新規技術（微細分散、樹脂設計、触媒活性制御）
・自動車ECU等の小型化に向けて、混載PKGで求められる“全体封止と材料” など
■封止材料をとことん理解！封止材料の開発〜製造にかかわる実務的・具体的な技術情報
〜著者の経験談、実験ノートや実際の工程図なども交えて詳説〜
・PKGの形状・実装方式、封止方法の進化に合わせた封止材料の開発経緯。
・各種成形法、注型、浸漬・滴下・浸入法等の樹脂封止方法と封止材料への要求。
・半導体の種類・封止方法・封止容積ごとの封止材料組成。
・構成原料（エポキシ、シリカ、硬化剤・触媒、添加剤など）の基本情報と
種類や製造方法による特性の違い選定指針など詳説。
・試作〜量産・スケールアップ工程、設備、工程管理、検査・品質保証の実務要点
・試験・評価法（流動性、耐湿性、耐冷熱衝撃性、温度・熱応力特性等）の実務
・性能・品質不良に繋がる配合・製法、過去にあった不良の事例
・樹脂システム、シリカ表面処理、硬化触媒の活性制御、添加剤配合などの設計技術 など
このほか、「コラム」では半導体業界、封止材料業界の商習慣や企業情報、開発経験談などを掲載。
著者
目次
| |
| 第1部 | 半導体封止方法および封止材料の基本情報 |
|
| 第1章 | 樹脂封止および封止材料概論 |
| 1. | 半導体樹脂封止技術の概要 |
| 1.1 | PLPの封止 |
| 1.1.1 | 封止方法 |
| 1.1.2 | 樹脂封止法 |
| 1.1.2.1 | 固形材料・打錠品の封止方法 |
| 1.1.2.2 | 液状材料の封止方法 |
| 1.1.2.3 | 圧着封止法（圧縮成形法） |
| 1.1.2.4 | 粉体塗料の硬化方法 |
| 1.2 | 接続回路 |
| 1.3 | WLPの封止 |
| 1.3.1 | FIWLPの封止 |
| 1.3.2 | FOWLPの封止 |
| 1.3.3 | TSVPの封止 |
| 1.4 | 複合型PKGの封止 |
| 1.5 | FOPLP |
| 2. | 封止材料 |
| 2.1 | 封止材料の変化 |
| 2.1.1 | 封止方法による変化；気密封止から樹脂封止へ |
| 2.1.2 | PKG実装方法による変化；挿入方式から表面実装方式へ |
| 2.1.3 | 封止材料の開発経緯 |
| 2.2 | EMCの開発経緯 |
| 2.2.1 | DIPと耐湿性 |
| 2.2.2 | SOP・BGAと耐冷熱衝撃性 |
| 2.2.3 | MAPと耐成形収縮性 |
| 2.2.4 | 3DPと注入性 |
| 2.3 | 液状封止材料の開発経緯 |
| 3. | 封止材料の種類と用途 |
| 3.1 | チップの種類 |
| 3.2 | 封止容積 |
| 3.3 | 保護機能 |
| 【コラム】 |
| 1. | 封止材料＝EMC製造会社の変遷 |
| 2. | EMC開発に対する各国の状況 |
| 2.1 | 米国 |
| 2.2 | 日本 |
| 2.3 | 韓国 |
| 3. | EMC開発における各社の状況 |
| 3.1 | 日東電工社 |
| 3.2 | 住友ベークライト社 |
| 3.3 | 日立化成社（旧；日立化成工業社） |
| 3.4 | 他の日本企業 |
| 3.5 | 米国企業 |
| 3.6 | 韓国企業 |
|
| 第2章 | 封止材料の基本組成と製造諸元・特性評価方法 |
| 1. | 組成検討の経緯 |
| 2. | 封止材料の基本組成 |
| 2.1 | 半導体の種類と封止材料組成 |
| 2.1.1 | DISとIC |
| 2.1.1.1 | DIS用封止材料の基本組成 |
| ・充填剤 |
| ・充填技術に関する理論 |
| ・エポキシ樹脂 |
| ・硬化剤 |
| ・改質剤 |
| ・他の添加剤 |
| 2.1.1.2 | IC用封止材料の基本組成 |
| ・充填剤 |
| ・エポキシ樹脂および硬化剤 |
| ・触媒 |
| ・難燃剤および捕捉剤 |
| ・応力緩衝剤 |
| 2.2 | 封止容積と封止材料組成 |
| 2.2.1 | キャビティ型PKG |
| ・充填剤 |
| ・他の成分 |
| 2.2.2 | MAP型PKG |
| 2.2.2.1 | 子基板方式 |
| ・充填剤 |
| ・樹脂類 |
| ・その他の成分 |
| 2.2.2.2 | CoC型3DP |
| ・樹脂類 |
| ・難燃剤 |
| ・他の成分 |
| 2.3 | 保護箇所と封止材料組成 |
| 2.3.1 | 配線面 |
| ・充填剤 |
| ・樹脂類 |
| ・硬化触媒 |
| ・他の成分 |
| 2.3.2 | 接続面 |
| ・充填剤 |
| ・他の成分 |
| 2.3.3 | 外装部（チップ裏面） |
| ・充填剤 |
| ・他の成分 |
| 2.4 | 圧着封止用材料 |
| 2.4.1 | PKG品質の向上 |
| 2.4.2 | PKGコストの低減 |
| 2.5 | パワーデバイス用封止材料 |
| 2.5.1 | 発熱型パワーデバイス |
| 2.5.2 | 封止方法とPKG構造 |
| 2.5.3 | 封止材料 |
| ・充填剤 |
| ・樹脂類 |
| ・他の成分 |
| 3. | 封止材料の製造諸元 |
| 3.1 | 製造方法および製造設備 |
| 3.1.1 | 試作方法および試作設備 |
| ・試作実験における注意点 |
| 3.1.2 | 量産製法 |
| ・EMC |
| ・粉体EM |
| ・LE |
| 3.2 | 工程管理および環境管理 |
| 3.2.1 | 工程管理 |
| ・製造条件の検討 |
| 3.2.2 | 環境管理 |
| ・製造環境 |
| 3.3 | 工程検査および製品検査 |
| 3.3.1 | 工程検査 |
| 3.3.2 | 製品検査 |
| 3.4 | 取扱方法 |
| ・全社的品質管理（TQC：Total Quality Control） |
| 3.5 | 評価方法 |
| 3.5.1 | 評価項目 |
| 3.5.1.1 | 一般特性 |
| 3.5.1.2 | 流動特性 |
| 3.5.1.3 | 信頼性 |
| 3.5.2 | 試験方法 |
| 3.5.2.1 | 耐湿性 |
| 3.5.2.2 | 耐冷熱衝撃性 |
| 3.5.2.3 | 高温特性 |
| 3.5.2.4 | 熱応力特性 |
| 3.5.3 | マクロ計算 |
| 3.5.4 | 理論計算 |
| 3.5.5 | 観察 |
| 3.5.6 | 軟X線試験 |
| 3.5.7 | 超音波探傷試験 |
| 3.5.8 | その他の評価項目 |
| 3.5.8.1 | 難燃性 |
| 3.5.8.2 | ポットライフ（可使時間） |
| 3.5.8.3 | 表面状態 |
| 3.5.8.4 | 分散状態 |
| 【コラム】 |
| 1. | 開発 |
| 2. | 工場格差 |
| 3. | 製造工程 |
| 4. | 組成と製法 |
| 5. | 品質検査と品質保証 |
| 6. | 品質異常 |
| 7. | 信頼性評価用部材 |
| 8. | 理論解析 |
| 9. | 分散性 |
|
| 第3章 | 封止材料の構成原料 |
| 1. | 充填剤 |
| 1.1 | シリカ |
| 1.1.1 | 開発経緯 |
| 1.1.1.1 | DIP用 |
| 1.1.1.2 | SOP用 |
| 1.1.1.3 | BGA用 |
| 1.1.1.4 | MAP用 |
| 1.1.1.5 | 低α線シリカ |
| 1.1.2 | シリカ源 |
| 1.1.3 | 種類 |
| 1.1.3.1 | 天然シリカ |
| 1.1.3.2 | 精製シリカ |
| 1.1.3.3 | 合成シリカ |
| 1.1.3.4 | その他 |
| 1.1.4 | 特性 |
| 1.1.4.1 | 粉体特性 |
| ・粒度分布 |
| ・密度 |
| ・比表面積 |
| 1.1.4.2 | 不純物特性 |
| 1.1.5 | 製造諸元 |
| 1.1.5.1 | 汎用シリカ |
| ・結晶シリカ |
| ・熔融シリカ |
| ・熔射シリカ |
| ・燃焼シリカ |
| 1.1.5.2 | 微粒シリカ |
| ・爆燃シリカ |
| 1.1.6 | 製造会社 |
| 1.2 | 高熱伝導性充填剤 |
| 1.2.1 | アルミナ |
| 1.2.2 | 窒化ホウ素 |
| 1.2.3 | その他 |
| 2. | エポキシ樹脂 |
| 2.1 | 種類 |
| 2.1.1 | 汎用型 |
| ・汎用エポキシ樹脂 |
| ・汎用ノボラック型エポキシ樹脂 |
| 2.1.2 | 高機能型 |
| ・ビフェノール型エポキシ樹脂 |
| ・多官能型エポキシ樹脂 |
| ・多芳香環型エポキシ樹脂 |
| ・その他 |
| 2.2 | 開発経緯 |
| 2.2.1 | DIP用 |
| 2.2.2 | SOP用 |
| 2.2.3 | BGA用 |
| 2.2.4 | MAP用 |
| 2.3 | 特性 |
| 2.3.1 | 外観 |
| 2.3.2 | エポキシ当量 |
| 2.3.3 | 粘度 |
| 2.3.4 | 不純物 |
| 2.4 | 含有塩素 |
| 2.4.1 | 抽出水塩素 |
| 2.4.2 | 加水分解性塩素 |
| 2.4.3 | 全塩素 |
| 2.5 | 製造諸元 |
| 2.5.1 | 製造方法 |
| 2.5.2 | 製造工程 |
| ・付加反応工程 |
| ・閉環反応工程 |
| ・水洗精製工程 |
| 2.6 | 製造会社 |
| 2.6.1 | EMC用 |
| 2.6.2 | LE用 |
| 3. | 硬化剤 |
| 3.1 | 開発経緯 |
| 3.2 | 種類・製造会社 |
| 3.2.1 | ノボラック系硬化剤 |
| 3.2.2 | 酸無水物系硬化剤 |
| 3.2.3 | アミン系硬化剤 |
| 3.3 | 製造方法 |
| 4. | 硬化触媒 |
| 4.1 | 開発経緯 |
| 4.2 | 種類・製造会社 |
| 4.2.1 | リン化合物 |
| 4.2.2 | アミン類 |
| 4.2.3 | イミダゾール類 |
| 4.3 | 潜在性触媒 |
| 4.3.1 | 分類 |
| ・物理的保護 |
| ・化学的保護 |
| 4.3.2 | 封止材料への適用 |
| 4.3.3 | 製造方法 |
| 5. | 他の原料 |
| 5.1 | 改質剤 |
| 5.2 | 難燃剤 |
| 5.2.1 | 難燃剤の種類 |
| ・ハロゲン系難燃剤 |
| ・ノンハロゲン系難燃剤 |
| ・難燃剤フリー |
| 5.2.2 | 難燃剤の問題 |
| ・ハロゲン系難燃剤 |
| ・ノンハロゲン系難燃剤 |
| ・水発生型難燃剤 |
| 5.3 | 顔料 |
| 5.4 | 離型剤 |
| 5.5 | 捕捉剤 |
| 5.6 | 機能剤 |
| ・応力緩和剤 |
| ・密着粘着剤 |
| 【コラム】 |
| 1. | 石英の品質と価格 |
| 2. | シリカ製品の粒度 |
| 3. | 低α線熔融シリカ |
| 4. | 熔射シリカの先駆者 |
| 5. | 韓国のシリカ製造会社 |
| 6. | エポキシ樹脂製造会社 |
| ・潜在性触媒（DBU/PN塩） |
| ・成形システム |
|
| 第2部 | 封止材料設計と今後の開発指針 |
|
| 第4章 | 封止材料の設計 |
| 1. | 基本事項 |
| 1.1 | 基本精神 |
| 1.2 | 開発手順 |
| 1.3 | 基本技術 |
| 1.4 | 基本確認 |
| 1.4.1 | 原料の確認 |
| 1.4.2 | 製法の確認 |
| 1.4.3 | 製品の確認 |
| 1.4.4 | 環境の確認 |
| 2. | 基幹技術 |
| 2.1 | 樹脂システム |
| 2.1.1 | エポキシ樹脂と硬化剤の配合 |
| 2.1.2 | 硬化触媒 |
| ・潜在性触媒 |
| 2.2 | 充填剤（シリカ） |
| 2.3 | 製法 |
| 3. | 個別技術 |
| 3.1 | シリカの表面状態 |
| 3.1.1 | 表面積・比表面積 |
| 3.1.2 | 含有水分 |
| 3.1.3 | シラノール基 |
| 3.2 | シリカの表面処理 |
| 3.2.1 | 目的の明確化 |
| ・シリカと樹脂の結合 |
| 3.2.2 | シリカの表面処理方法 |
| 3.2.3 | シリカ表面処理の検証 |
| 3.3 | シラン系処理剤 |
| 3.3.1 | 表面処理剤 |
| 3.3.2 | カップリング剤 |
| 3.4 | シランカップリング剤処理 |
| 3.5 | 硬化触媒の活性制御 |
| 3.5.1 | 潜在性触媒 |
| 3.5.2 | 触媒活性の制御 |
| 3.5.2.1 | 物理的保護 |
| ・高温溶融型硬化剤（HSHN：High Softening Hardener） |
| ・熱可塑性樹脂被覆 |
| ・無機被覆 |
| 3.5.2.2 | 化学的保護 |
| ・フェノール系硬化剤 |
| ・カルボン酸系硬化剤 |
| ・イミダゾール固定 |
| 3.6 | 機能剤 |
| 3.6.1 | 応力緩和剤および界面密着剤 |
| 3.6.2 | 表面被覆剤 |
| 3.6.3 | 粘着剤および流動性付与剤 |
| 4. | 封止材料の分析 |
| 4.1 | 充填剤 |
| ・充填剤量 |
| ・粒度 |
| ・種類 |
| 4.2 | 樹脂類 |
| 4.3 | 微量成分 |
| 4.3.1 | 硬化触媒 |
| 4.3.2 | 離型剤 |
| ・熱挙動分析 |
| ・外観観察 |
| 4.3.3 | その他 |
| 【コラム】 |
| 1. | 品質設計 |
| 2. | 品質管理 |
| 3. | 封止材料成分の分散 |
| 4. | カップリング剤処理 |
| 5. | 潜在性触媒 |
| 6. | 微量成分の重要性 |
| 7. | 技術開発 |
|
| 第5章 | 半導体封止材料における今後の開発指針 |
| 1. | 最先端半導体パッケージング |
| 2. | 半導体の高速化 |
| 2.1 | ノイズ対策 |
| 2.1.1 | 電磁波対策 |
| 2.1.1.1 | 電磁波遮蔽 |
| 2.1.1.2 | 電磁波吸収 |
| 2.1.2 | 誤信号対策 |
| 2.2 | 回路対策 |
| 2.2.1 | 誘電対策 |
| 2.2.2 | 距離対策 |
| 2.3 | 薄層PKG |
| 2.4 | 接続回路の薄層化 |
| 2.4.1 | 接続回路 |
| 2.4.2 | 薄層接続回路 |
| 2.5 | 薄層封止 |
| 2.6 | 接続回路用材料 |
| 2.6.1 | 既存封止材料 |
| 2.6.2 | 既存回路材料 |
| 2.6.2.1 | 回路基板用材料 |
| 2.6.2.2 | 保護膜用材料 |
| 2.7 | 薄層封止材料 |
| 2.7.1 | 微細分散技術 |
| 2.7.2 | 樹脂機能設計 |
| 2.7.2.1 | 熱硬化型樹脂 |
| 2.7.2.2 | 光硬化型樹脂 |
| 2.7.3 | 触媒活性制御 |
| 3. | 混載部品の小型PKG化 |
| 3.1 | 軽薄短小化および高速化 |
| 3.2 | 故障時の賠償対策 |
| 3.3 | 混載PKG |
| 3.4 | 混載封止 |
| 3.4.1 | 3D材料 |
| 3.4.2 | 4D加工 |
| 4. | 次世代パッケージングの要素技術 |
| 5. | パワーデバイス |
| 5.1 | 自動車用パワーデバイス |
| 5.1.1 | 新規基板 |
| 5.1.1.1 | 炭化硅素（SiC） |
| 5.1.1.2 | 窒化ガリウム（GaN） |
| 5.1.1.3 | その他 |
| 5.1.2 | 封止材料側からの放熱 |
| 【コラム】 |
| 1. | EMA材料フィルム |
| 2. | SAWフィルター用材料 |
| 3. | 製造会社における技術者 |
| 4. | 封止材料の採用および供給 |
| 5. | 封止材料の価格 |
| 6. | 封止材料の製造技術 |
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