能夠批次印刷形成可在200℃下接合且可耐熱至300℃的接合材料的微細(xì)復(fù)合圖案，利用結(jié)合了絲網(wǎng)印刷的新技術(shù)，一舉解決MEMS、LED等低耐熱性裝置的問題。

 

田中貴金屬工業(yè)株式會社（※1）（總公司：東京都千代田區(qū)、執(zhí)行總裁：岡本英彌）、NEWLONG精密工業(yè)株式會社（總公司：東京都品川區(qū)、執(zhí)行總裁：板垣昌幸）、太陽化學(xué)工業(yè)株式會社（總公司：群馬縣高崎市、執(zhí)行總裁：小川等）三家公司，將自2013年12月4日（周三）起開始提供新技術(shù)（以下簡稱本技術(shù)），其可借由高精密絲網(wǎng)印刷，在基板上批次形成使用次微米大小（萬分之一厘米）金粒子的低溫接合材料“AuRoFUSE(TM)”的微細(xì)復(fù)合圖案。除給客戶提供“AuRoFUSE(TM)”、印刷裝置、網(wǎng)板技術(shù)外，也提供技術(shù)導(dǎo)入相關(guān)的咨詢和樣品試制支持。

制造LED（發(fā)光二極管）芯片、MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）裝置等的廠商通過導(dǎo)入本技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)以下成效：

-- 在硅晶圓、基板的金（Au）配線上可印刷形成有利于吸收接合面高低差的高耐熱性且低電阻的微細(xì)復(fù)合圖案，適用于電極接合、密封外框用途。
-- 印刷后的密封外框可借由200℃的熱壓焊接使組織精密，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)氣密封裝。
-- 可借由高精密絲網(wǎng)印刷形成圖案，無需按照傳統(tǒng)方式結(jié)合電鍍、蒸鍍、濺鍍等多個工序，因而可減少加工處理步驟。
-- 可形成8寸晶圓尺寸的圖案。
-- 由于“AuRoFUSE(TM)”可承受反復(fù)印刷，所以可用較低限度的材料損耗來完成作業(yè)。由此可見，借此應(yīng)可以實(shí)際性地降低主要工序成本。

- 開發(fā)出可以以“薄、小、細(xì)”方式形成“AuRoFUSE(TM)”的微細(xì)復(fù)合圖案的印刷技術(shù)

“AuRoFUSE(TM)”是在將粒徑控制至次微米大小的金粒子中混合了有機(jī)溶劑的膠狀接合材料。一般而言，微細(xì)粒子具有在低于熔點(diǎn)的溫度下加熱，粒子互相結(jié)合的“燒結(jié)”特性。“AuRoFUSE(TM)”一旦被加熱至200℃時溶劑會先蒸發(fā)，即便不施重，金粒子也可實(shí)現(xiàn)燒結(jié)結(jié)合，并在300℃的溫度下維持約30兆帕（MPa）的充足接合強(qiáng)度。在接合時無需對構(gòu)成零件施予按壓，即可達(dá)成高溫時的接合強(qiáng)度。

為了讓客戶使用“AuRoFUSE(TM)”更加輕易的在基板上形成微細(xì)復(fù)合圖案，田中貴金屬工業(yè)針對其工序技術(shù)進(jìn)行了深入研討。研討時，為了有效使用昂貴的金材料，本公司認(rèn)為必須以“薄、小、細(xì)”的方式形成圖案，著眼于搭配可對應(yīng)批量生產(chǎn)的高精密絲網(wǎng)印刷，并與NEWLONG精密工業(yè)、太陽化學(xué)工業(yè)共同研發(fā)。田中貴金屬工業(yè)負(fù)責(zé)“AuRoFUSE(TM)”的印刷穩(wěn)定性；NEWLONG精密工業(yè)負(fù)責(zé)評估能用絲網(wǎng)印刷機(jī)充分發(fā)揮“AuRoFUSE(TM)”功能的技術(shù)；太陽化學(xué)工業(yè)負(fù)責(zé)與印刷網(wǎng)板的校正。

- 對MEMS等氣密封裝有效

在裝置的高機(jī)能化發(fā)展過程中，晶圓級封裝（WLP）的安裝成本的提高成為MEMS裝置制造廠商的新課題。例如，傳統(tǒng)的密封法是在密封外框上實(shí)施金-銦多層電鍍并以200℃使其熔融接合，其缺點(diǎn)是必須降低電鍍成本以及提高接合的成品率。

將“AuRoFUSE(TM)”進(jìn)行絲網(wǎng)印刷所形成的密封外框，經(jīng)熱壓（200℃、100MPa）使金粒子燒結(jié)體變形后，可實(shí)現(xiàn)精密化、高真空氣密封裝（※2）。金粒子燒結(jié)體具有吸收基板表面凹凸的壓縮變形性，不僅可簡化傳統(tǒng)所必須的接合前表面平滑化處理（CMP），也可提高產(chǎn)品的成品率。因為印刷寬度的縮減，可應(yīng)對封裝的小型化，所以其在未來的通用性可以說非常高。

- 解決用于高輸出LED等功率裝置的接合材料的“熱”問題

目前，主要用作固晶黏著材料（※3）的錫類與金類焊錫雖具有可承受至熔點(diǎn)溫度的耐熱性，但要用于未來具有更高性能的第二代功率裝置上，仍面臨許多課題。例如，在高輸出LED領(lǐng)域中，雖可使用鍵合線將芯片表面與基板進(jìn)行電氣接續(xù)，但卻存在因鍵合線遮蔽發(fā)光面而導(dǎo)致亮度下降的問題。因此，覆晶接合法頗受矚目，其不使用鍵合線，改用突出狀端子（凸塊）來接續(xù)電極，借此達(dá)成更高的發(fā)光效率。此方法將使接合面積變小，又因焊錫合金本身的高熱電阻，從而降低組件的放熱性，結(jié)果組件的溫度上升且發(fā)光能力下降。從高放熱性的觀點(diǎn)而言，金-金接合的“AuRoFUSE(TM)”可解決組件受損的問題。

另外，使用了碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）的次世代功率半導(dǎo)體，操作溫度也有超過300℃的情形。因此，如用金-錫類焊錫接合，材料將會熔融，不過，如用“AuRoFUSE(TM)”接合，即使在300℃也可實(shí)現(xiàn)充分的高放熱性和高接合強(qiáng)度。

田中貴金屬工業(yè)自2009年12月起開始提供“AuRoFUSE(TM)”的樣品，并于本技術(shù)開始提供之際，建立了一年可制造200公斤的批量生產(chǎn)體制。今后，將僅提供材料，或通過套裝技術(shù)（如本技術(shù)）提供“AuRoFUSE(TM)”，計劃到2020年將“AuRoFUSE(TM)”的目標(biāo)營業(yè)額提高至每年20億日圓。

此外，自2014年1月15日（周三）至17日（周五），田中貴金屬工業(yè)將參展在東京Big Sight（東京都江東區(qū)有明）舉辦的“第15屆半導(dǎo)體封裝技術(shù)展”。屆時不僅會在展示攤位上（東43-001）展出使用本技術(shù)形成圖案的晶圓樣品，同時也將派駐技術(shù)負(fù)責(zé)人員，歡迎蒞臨采訪。