田中贵金属工业株式会社(1)(总公司:东京千代田区丸之内;执行总裁:冈本英弥) 和休斯微技术公司(总公司:神奈川县横滨;执行总裁:Raymond Lau) 将合作共同开发使用次微米级(1/10,000毫米)金粒子的图案转印及接合技术。
这次的共同开发,是发展在150°C低温下次微米级金粒子转印图形至矽晶圆上的相关技术。利用金粒子的图案转印技术,让以往很困难的200°C 低温下进行晶圆级金属-金属接合变成可能,吸收接合面的高低差,而让优越的高耐热性、高可靠度的气密封装与电路接合变成可能。
两家公司透过共同开发,可望在2012年3月开始销售转印基板及设备。在MEMS(微机电系统) 装置、半导体(发光二极体)程里及小型电子零件等等的制造商,若是在封装与组装等制程中导入本技术之后,可让高价的金材料毫无浪费的有100%的使用效率(材料可封装在产品上的比例),让密封外框与电极等的微细图案可以一次就在矽晶圆形成。由此可期待来减低主要制程的成本。
目前现有的技术
现在最尖端的装置(Device)业界,从小型化开始、往高机能化、高性能化、无铅焊锡封装对应
的技术开发与实用化加速发展。在这些业界里,组合使用电镀、网印、溅镀成膜等复数的制程,在晶圆上使用金、或金锡等金属接合材料,形成如气密封装与电极等等不同的复合图案。这不但会导至生产速度降低以外,更会因经由复数不同的制程导至材料使用效率的低下,也因此有着要抑制材料成本的需求。
此外,现在在电路连结的制电源,虽然使用电镀法来形成金凸块与焊锡凸块等微凸块接合技术,由于金凸块较硬无法得到完整的接合安定性,而焊锡凸块在溶融时造成短路都是目前的问题点。其它,在气密封装的制程中,以往的阳极接合是使用玻璃胶接合、或是最近新开发的成膜技术,或是利用电镀形成金属与金属间的接合等等方法,但现在有高温中进行接合的需求,以及因表面凹凸造成良率不佳等问题产生。
因此对要求在高温中能安定作动如高亮度LED等等的最先进的装置(Device)封装来说,现行的接合技术要完全满足如高热传导性、高耐热性、窄线宽?窄间距等等所有性能要求是相当困难的。
采用次微米级金粒子的图案转印及接合技术的开发
为了解决以上的问题,在这一次的共同开发中,贵金属材料制造商田中贵金属工业,依这个尺寸效果在低温下可以接合,开发出比既有的图案接合相比,有更高耐热性与低应力的次微米级金粒子图案转印基板制造制程。同时,在全球进行销售晶圆接合设备的休斯微技术公司,利用转印基板开发出晶圆级的转印、接合设备。此外,本技术开发也经由早稻田大学奈米技术研究所的庄子习一教授和水野润副教授的协助得以进行。
本图案转印与接合技术,不仅实现在如电路连接和气密封装时有效率的仅使用必要部份的金材料,解决现有技术所带来的问题上,非常适合应用如下列的制程。
- 先进MEMS(微机电系统)的气密封装
- 先进MEMS(微机电系统)的气密封装和电路连结的连续制程
- 小型电子装置零件的精细块电极形成
- 晶圆的3D堆叠