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マイクロ接合・配線技術の最新動向


 電子機器の高速通信化、大容量処理化、多機能化、携帯化が進む中、半導体デバイスの高速化と大集積化はプロセスの微細化により推進されてきました。さらに、半導体集積回路用パッケージの表面実装、3次元実装技術の進展により、多ピン化、高密度実装化、高速化、携帯化が実現されてきました。半導体パッケージ基板やこのパッケージを搭載したプリント配線板に対して、より一層の軽薄化や高密度化が求められています。プリント配線の微細化や多層化技術が革新され、配線板製造技術は半導体パッケージおよびその実装技術とのかかわり合いを一層深めています。この様な進展を支えるために配線技術も大きな変革をとげています。
 本調査レポートはこれらの事柄を踏まえ、以下の点を特徴としてまとめたものです。

○接合信頼性と環境への負荷を低減する接合技術や材料の動向について調査!
○半導体パッケージの多様化、高密度化に伴う微細配線技術について詳述!
○BGA/CSP、3次元実装技術にも言及!
○2005年までに代替が期待される鉛フリーはんだ技術の動向について調査!
○各機関・企業における開発事例を多数掲載!

   □体裁 A4判 429ページ
   □価格 本体68,000円+消費税
   □送料 弊社負担
   □発行 2003年11月

章 目 次


第1章 エレクトロニクス分野における接合・配線技術の動向
第2章 接合・配線材料および部材の市場動向
第3章 マイクロ配線技術の動向
第4章 マイクロ接合技術の動向
第5章 マイクロ接合・配線技術を支える要素技術

詳 細 目 次

 
第1章 エレクトロニクス分野における接合・配線技術の動向 1
 1.1 エレクトロニクス分野における接合・配線技術の担う役割 1
  1.1.1 接合技術の担う役割 1
   (1) 接合方法 1
   (2) パッケージ接合技術 2
   (3) SIPにおける接合の重要性 4
  1.1.2 配線技術の担う役割 4
 1.2 益々微細化するエレクトロニクス分野における接合・配線技術 6
  1.2.1 微細接合技術 11
  1.2.2 微細配線技術 13
 1.3 各種ロードマップに見る微細化の動向 15
 1.4 エレクトロニクス分野が要求する接合・配線技術の要件と課題 21
  1.4.1 半導体類似技術(SLT)によるスーパコネクト領域 22
  1.4.2 マイクロ接合・配線技術の要件と課題 27
   (1) 低温実装材料 27
   (2) 鉛フリーはんだ 28
   (3) 実装技術 29
   (4) 熱応力対策 29
   (5) LSI配線技術 31
   (6) 露光・現像・エッチング・めっき関連プロセス 32
   (7) プリント配線板 32
  1.4.3 マイクロ接合・配線を支える材料技術への要件と課題 33
   (1) 接合材料への要件と課題 33
   (2) 配線材料への要件と課題 35
引用文献 39

第2章 接合・配線材料および部材の市場動向
40
 2.1 半導体関連市場 40
  2.1.1 電子工業の市場規模 41
  2.1.2 ディジタル民生機器 42
  2.1.3 システムLSIの市場 45
  2.1.4 パッケージの市場 47
  2.1.5 プリント配線板の市場 51
 2.2 接合材料の市場 56
  2.2.1 導電性接着剤 58
 引用文献  

第3章 マイクロ配線技術の動向
59
 3.1 プリント配線板の材料による分類 59
  3.1.1 有機リジッド配線板 59
  3.1.2 有機フレキシブル配線板 59
  3.1.3 無機配線板 60
 3.2 プリント配線板の工法による分類と特徴 60
  3.2.1 片面プリント配線板 60
  3.2.2 両面プリント配線板 61
  3.2.3 多層プリント配線板 62
  3.2.4 フレキシブルプリント配線板 63
  3.2.5 ビルドアッププリント配線板 63
 3.3 プリント配線板におけるマイクロ配線技術 69
  3.3.1 サブトラクティブ法 70
  3.3.2 フルアディティブ法 72
  3.3.3 セミアディティブ法 73
  3.3.4 メカニカルドリリング 73
  3.3.5 めっきスルーホール技術 75
 3.4 ビルドアッププリント配線板の配線技術 77
  3.4.1 フォトビア法 81
  3.4.2 レーザビア法 83
  3.4.3 プラズマビア法 85
  3.4.4 ペーストバンプビア法 86
 3.5 ビルドアッププリント配線板のマイクロ配線構造を支える技術 86
  3.5.1 ビルドアッププリント配線板のビア形成技術 86
  3.5.2 マイクロ配線におけるビアの必要性とビアの種類 88
   (1) ビア形成技術 90
    A.フォトビア法 90
    B.レーザビア法 91
     イ.ダイレクトイメージ法 93
     ロ.コンフォーマルマスク法 94
     ハ.ラージウィンドウ法 95
    C.レーザの種類と特徴 95
     イ.炭酸ガスレーザ 97
     ロ.YAGレーザ 99
    D.プラズマビア法 99
   (2) ビアのデスミア法 99
   (3) ビア導通技術 100
    イ.めっき法 101
    ロ.導電性ペーストによる方法 101
   (4) めっき法によるビアフィリング 105
 3.6 ビルドアッププリント配線板のマイクロ配線形成技術 107
  3.6.1 サブトラクティブ法 107
  3.6.2 セミアディティブ法 107
  3.6.3 フルアディティブ法 108
  3.6.4 配線転写法 109
  3.6.5 薄膜法 110
 3.7 ビルドアッププリント配線板における絶縁層形成技術 111
  3.7.1 絶縁材料 111
   (1) 樹脂付き銅箔 114
   (2) 熱硬化性樹脂 114
   (3) 感光性樹脂 116
  3.7.2 絶縁材塗布方法 118
 3.8 ビルドアッププリント配線板におけるフォトレジスト 120
  3.8.1 フォトレジスト材料 120
   (1) 液状フォトレジスト 121
   (2) ドライフィルムレジスト 123
  3.8.2 塗布方法 125
   (1) 液状フォトレジストの塗布方法 126
   (2) ドライフィルムレジストの塗布方法 126
   (3) 電着レジストの塗布方法 127
  3.8.3 露光方法 128
   (1) 分割投影露光 129
   (2) マスクレス露光 130
   (3) 球状マスクレス露光 130
   (4) レーザダイレクトイメージング 132
 3.9 ビルドアッププリント配線板における銅箔技術 135
 3.10 ビルドアッププリント配線板におけるソルダーレジスト技術 137
 3.11 ビルドアッププリント配線板への各社の取り組み 142
  3.11.1 ALIVH+VIL基板 松下電子部品 日本ビクター 142
  3.11.2 ALIVH-FB基板 松下電器産業 144
  3.11.3 基板面積を従来比1/16に小型化できる「MOSAIC-R」基板
      ソニー根上 ソニーケミカル
146
  3.11.4 SSP工法 イビデン 147
  3.11.5 熱可塑性樹脂を用いた一括多層工法「PALAP」 デンソー 148
  3.11.6 回路形成転写テープを利用した一括積層基板 積水化学工業 150
  3.11.7 導電性ペーストを改良した一括多層配線板 京セラ 151
  3.11.8 薄板3次元実装モジュール 東芝セミコンダクター社 イビデン 152
 3.12 フレキシブルプリント配線板の種類と特徴 153
  3.12.1 キャスト法 157
  3.12.2 メタライズ法 158
  3.12.3 ラミネーション法 159
 3.13 フレキシブルプリント配線板の配線技術 161
  3.13.1 サブトラクティブ法 161
  3.13.2 セミアディティブ法(パターン銅めっき法) 161
  3.13.3 銅箔材料 162
 3.14 フレキシブルプリント配線板への各社の取り組み 163
  3.14.1 高密度フレキシブル回路基板 東レ 163
  3.14.2 両面配線テープの製造法 日立電線 164
  3.14.3 能動素子内蔵フィルムモジュール 松下電器産業 165
 引用文献 166

第4章 マイクロ接合技術の動向
170
 4.1 BGA/CSP実装技術の動向 170
  4.1.1 BGA実装技術の動向 172
   (1) P-BGA 174
   (2) T-BGA 175
  4.1.2 CSP実装技術の動向 176
   (1) 従来型CSP 176
    A.CSPの構造 177
    B.薄型CSP 178
    C.FBCA,FLGA,SON,QFNの動向 179
     イ.FBGAの将来動向 179
     ロ.FLGAの将来動向 179
     ハ.SONの将来動向 180
     ニ.QFNの将来動向 181
   (2) 高速・多機能化CSP 182
   (3) CSPへの各社の取り組み 187
    A.多ピン、高放熱性TBGA 日立電線 187
    B.高速対応インターポーザ 日立電線 189
    C.低コストFBGA 富士通 190
    D.SCSP(Sper CSP) 富士通 191
    E.CSP シャープ 194
    F.CSPTGA ソニー 194
    G.NT-CSP ソニー 196
    H.C-CSP 松下電子産業 197
    I.BGA/CSP用無電解金/ニッケルめっきテープキャリア 日立電線 197
    J.ウエハレベルCSPを搭載した腕時計「MTGシリーズ」
     ・「WQVシリーズ」 カシオ計算機
198
  4.1.3 SIPの技術動向 199
   (1) SIPへのアプローチ 199
   (2) チップスタックドCSP技術動向 200
    A.薄いチップ化 200
    B.同一チップの積層 201
   (3) MCP実装技術の動向 202
   (4) 高速対応SIP 202
    A.ワイヤボンディング 203
    B.COC構造 204
    C.超高密度3次元LSIチップ積層実装技術 205
  4.1.4 SIPへの各社の取り組み 206
   (1) パッケージ積層型新型SIP シャープ 206
   (2) パッケージ積層型SIP 富士通 207
   (3) 4チップ・スタックドCSPの開発 シャープ 207
   (4) CS Module 富士通 209
   (5) 3次元実装FFCSP NEC 211
   (6) 「ISB(Integrated System in Board)」 三洋電気 212
   (7) ギガヘルツ帯域に対応するシリコンインターポーザ基板 富士通研究所 富士通 213
   (8) プラズマ加工による三次元積層技術 米国Tru-Technologies社 215
 4.2 ベアチップ実装技術の動向 217
  4.2.1 TAB/TCP 218
   (1) TCP実装の構造と特徴 219
   (2) ACFによるTCP実装(入力接続、出力接続) 221
  4.2.2 フリップチップ実装の動向 222
   (1) C4工法  226
   (2) 改良C4工法 228
    A.Tin Capped C4 Solder Bump法 エス・シー・アイ・テクノロジーズ・ジャパン 228
    B.ローカルC4工法 九州松下電器 228
    C.無洗浄C4工法 九州松下電器 229
   (3) SS法、SJ法 229
   (4) ACF工法、ACP工法 233
   (5) 超音波実装工法 237
   (6) 金めっき樹脂ボール 239
   (7) SBB(Stud Bump Bonding) 240
   (8) GGI(Gold to Gold Interconnection) 242
   (9) B2it+FCA 243
   (10) バンプレス接合 244
   (11) ESC(Epoxy Encapsulated Solder Connection)工法 九州松下電器 247
  4.2.3 フリップチップ実装への各社の取り組み 248
   (1) ソルダーレスフリップチップ実装技術 富士通 248
   (2) 3秒で硬化するベアチップ実装用の速硬化型接着剤  富士通研究所          249
   (3) Cuの直接接合技術 ノース 251
 4.3 バンプ形成 252
  4.3.1 バンプの役割 254
  4.3.2 はんだバンプの形成技術 254
   (1) UBMの形成技術 256
   (2) マイクロバンプの形成技術 257
  4.3.3 Auバンプの形成技術 257
   (1) 電解めっき法 258
   (2) 無電解めっき法 258
   (3) ボールバンプ法 259
  4.3.4 電解めっき法 259
  4.3.5 蒸着法 260
  4.3.6 ワイヤバンプ法(スタッドバンプ) 261
  4.3.7 無電解めっき法 262
  4.3.8 クリームはんだ印刷法 265
  4.3.9 はんだボール形成技術 265
   (1) はんだボール搭載法 267
   (2) はんだボール転写法 269
  4.3.10 メタルジェット法 270
  4.3.11 バンプレスボンディング 271
  4.3.12 各社のバンプ形成への取り組み 271
   (1) 無電解めっき法による狭ピッチバンプの形成  ソニーセミコクダクタ九州 271
   (2) 独立分散銅超微粒子ペーストを使用したバンプ形成 UMAT(株) 筑波大学物理工学系  274
   (3) 2-ステップ電解めっき法によるSn-Agはんだバンプの形成  東芝セミコンダクター社 274
   (4) 低コストの微細鉛フリーはんだバンプ 富士通研究所、富士通  276
 4.4 ディスプレイにおける透明導電膜とベアチップ接合技術 278
  4.4.1 LCDドライバの技術動向 279
   (1) 大型TFT-LCD 280
   (2) 携帯用小型LCD 280
  4.4.2 COG 281
   (1) COG実装の特長 281
  4.4.3 TAB 282
  4.4.4 COF 284
   (1) COF化率の推移 284
   (2) COFテープの特長 285
   (3) COFテープに要求される特性 287
 引用文献 289

第5章 マイクロ接合・配線技術を支える要素技術
 
 5.1 めっきによるマイクロ接合・配線技術 293
  5.1.1 めっき法の特徴と課題 294
  5.1.2 電解めっき 294
   (1) 電解めっき法の特徴と課題 296
   (2) 電解めっきの原理 296
   (3) 一般的な電解めっき浴組成と工程 299
   (4) 電解めっきを成功させるための重要ポイント 304
  5.1.3 無電解めっき 305
   (1) 無電解めっき法の特徴と課題 307
   (2) 無電解めっきの原理 308
   (3) 一般的な無電解めっき浴組成と工程 309
   (4) 無電解めっきを成功させるための重要ポイント 313
  5.1.4 ダイレクトプレーティングによる方法 314
  5.1.5 めっきによる配線形成技術 316
   (1) めっきによるマイクロ配線形成 316
   (2) めっきによるビアフィリング 319
   (3) ダマシンプロセス 322
  5.1.6 めっきへの各機関・企業の取り組み 327
   (1) グリオキシル酸を還元剤とした無電解銅めっき液 日立製作所 327
   (2) 電解銅めっきシミユレーション技術の開発 日立製作所日立研究所 328
   (3) 含浸めっき技術 荏原製作所 東芝 329
   (4) 銀多層配線としての無電解Ni-Bめっき 荏原製作所 329
   (5) 鎖状態ニッケルナノ粉末をポリマーに配合した導電ペースト
      住友電気工業
330
   (6) エポキシ系感光性樹脂のスルホン化を利用したダイレクト
      プレーティング 日本リーロナール 甲南大学 富士通 
331
 5.2 エッチング 331
  5.2.1 マイクロ接合・配線工程におけるエッチングの重要性 331
  5.2.2 エッチング液の種類と特徴 332
 5.3 スパッタによるマイクロ接合・配線技術 334
  5.3.1 スパッタ法の特徴と課題 334
  5.3.2 スパッタ装置の原理と工程 336
  5.3.3 マイクロ接合・配線に適するスパッタ法 337
  5.3.4 スパッタ製膜を成功させる重要ポイント 345
  5.3.5 スパッタ用金属ターゲット 346
 5.4 はんだを用いたマイクロ接合技術 348
  5.4.1 はんだを用いたマイクロ接合技術の特徴と課題 348
  5.4.2 はんだ接合の工程 349
  5.4.3 はんだによる接合技術 351
   (1) フローソルダリング技術 351
   (2) リフローソルダリング技術 352
    A.一括リフローソルダリングと局所リフローソルダリング 353
    B.リフローソルダリングにおけるはんだ供給方法 356
     イ.ペースト法 356
     ロ.めっき法 356
    C.リフローソルダリングにおける加熱方法 357
     イ.赤外線炉 358
     ロ.熱風炉 358
     ハ.赤外線併用熱風炉 359
     ニ.蒸気相式はんだ付け 359
   (3) マイクロソルダリング技術 360
    A.マイクロソルダリング技術におけるはんだ供給方法 360
     イ.スーパーソルダー法 361
     ロ.プリコートソルダリング法 362
    B.マイクロソルダリング技術における局所加熱方法 364
     イ.パルスヒート法 364
     ロ.局部加熱シングルポイント法 365
    C.マイクロソルダリング技術の課題 366
 5.5 鉛フリーはんだの最新技術動向 366
  5.5.1 はんだの鉛フリー化の必要性 366
   (1) 鉛フリー化の必要性 366
   (2) 規制の動向 367
  5.5.2 鉛フリーはんだ技術の現状と課題 369
   (1) 鉛フリー化により発生する課題 370
   (2) 鉛フリーはんだプロジェクトの概要 371
    A.NEDOにおける取り組み 373
    B.IMSにおける取り組み 376
    C.NCMSにおける取り組み 378
   (3) 鉛フリーはんだ材料 379
    A.Sn-Ag系はんだの現状と課題 382
     イ.Sn-Ag-Cu 383
     ロ.Sn-Ag-Bi(Bi少量) 386
     ハ.Sn-Ag-Bi(Bi多量) 387
    B.Sn-Zn系はんだの現状と課題 387
     イ.Sn-Zn-Bi 389
     ロ.Sn-Zn-In 389
    C.Sn-Bi系はんだの現状と課題 389
    D.Sn-Cuはんだの現状と課題 390
   (4) 鉛フリーはんだに関する開発事例 391
    A.Sn-Zn-Al組成の鉛フリーはんだ材料 富士通 391
   (5) 鉛フリーはんだ実用化動向 392
   (6) 鉛フリーソルダーペーストの開発状況 395
   (7) 鉛フリーめっきの開発状況 397
    A.Sn-Cu合金めっき 398
    B.Sn-Ag合金めっき 399
    C.無光沢Snめっき 399
    D.Sn-Agナノ粒子複合めっきの開発 大阪市立工業研究所 キザイ(株) (株)友電舎 400
 5.6 ボンディングワイヤを用いたマイクロ接合技術 402
  5.6.1 ボンディングワイヤ接合の特徴と課題 404
  5.6.2 ボンディングワイヤ接合の信頼性 405
  5.6.3 代表的なボンディングワイヤの金属組成 408
  5.6.4 ボンディングワイヤのループコントロール 408
  5.6.5 ワイヤボンディングへの各社の取り組み 410
   (1) Auワイヤによる可逆的インターコネクション 東京大学先端科学技術センター 410
   (2) 半導体デバイス用の超音波ボンディング技術 日立製作所 411
   (3) ラジカルによるプラズマ表面処理技術 サムコインターナショナル研究所 411
 5.7 異方性導電フィルム(ACF)を用いたマイクロ接合技術 412
  5.7.1 ACFによる接合の特徴と課題 413
  5.7.2 ACFが適する用途 415
  5.7.3 代表的なACF組成 417
  5.7.4 異方性導電材料への各社の取り組み 419
   (1) 金属ナノ粉末と有機材料を複合化した導電材料 住友電気工業 419
   (2) 異方性導電シート「Pari Poser」米パリコン社(理化電子) 420
   (3) 導電性粒子「ブライト」の微細ピッチ化、シャープ化 日本化学工業 421
   (4) 導電性微粒子「ミクロパールAU」 積水化学工業 421
   (5) ファインピッチを実現したACF 三重電子 ビアテック ユケン工業 422
   (6) 3秒で硬化する速硬化型ACF 富士通研究所 423
   (7) リペア可能なACF 日立化成工業 423
   (8) 出力接続用ACF「Three bond 3370K」スリーボンド 425
   (9) 入力接続用低温接続異方性導電フィルム「アニソルムAC-9000」 425
 引用文献 426

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