ウェアラブル機器・センサーネットワークの台頭に向けた小型低コストパッケージング技術 2014年3月7日 WG7リーダー：杉崎吉昭 (株)東芝 Work in Progress - Do not publish STRJ WS: March 7, 2014, WG7 Assembly & Packaging 半導体パッケージのロードマップ活動 STRJ WG7(実装)は、電子機器セットのニーズと半導体技術のシーズの両面からロードマップを検討している Work in Progress - Do not publish STRJ WS: March 7, 2014, WG7 Assembly & Packaging 半導体パッケージのロードマップ活動 STRJ-WG7 杉崎吉昭（東芝）リーダー尾崎裕司（ソニー）サブリーダー今村和之（富士通セミコンダクタ）サブリーダー萩原靖久（ルネサスエレクトロニクス）委員奥村弘守（ローム）委員濱崎浩史（東芝）委員藤木達広（ナミックス）特別委員久田隆史（日本IBM）特別委員竹内之治（新光電気工業）特別委員若林猛（HTL）特別委員高橋守（旭硝子）オブザーバー Work in Progress - Do not publish JJTR-WG3 主査副主査副主査委員委員委員委員委員特別委員特別委員オブザーバー STRJ WS: March 7, 2014, WG7 Assembly & Packaging 半導体パッケージ動向の変化小チップサイズ安、さく例えば150mm2のCPU に量大く、チップサイズ例えば6mm2のMEMSセンサー今後 zﾌｨｼﾞｶﾙ領域へ分散して情報ﾈｯﾄﾜｰｸを形成 z多様化(More than Moore) z小型化 1964 メインフレームこれまでの半導体/PKGの進化 z微細化・スケーリング(More Moore) z機能集積・高密度実装 1990年代パーソナルコンピュータ 2007 スマートフォン Work in Progress - Do not publish STRJ WS: March 7, 2014, WG7 Assembly & Packaging 半導体パッケージの外部端子ピッチの動向 0.6 端子ピッチ [mm] 0.5 STRJ予測 0.4 FBGA (Fine Pitch Ball Grid Array) 0.3 0.2 0.1 0 WL-CSP (Wafer Level Chip Scale Package) WL-CSP ITRS予測 WL-CSPがFine Pitch化を牽引年 Work in Progress - Do not publish STRJ WS: March 7, 2014, WG7 Assembly & Packaging WL-CSPとは従来パッケージ(FBGA) ●半導体ウエーハ WL-CSP ●個片化 ●下地絶縁膜・Cu再配線 ●ダイボンディング ●封止絶縁膜・電極形成 ●ワイヤーボンディング ●ボール搭載 ●モールド ●ボール搭載 Work in Progress - Do not publish ●個片化 STRJ WS: March 7, 2014, WG7 Assembly & Packaging パッケージコスト [ ‐ ] チップサイズとコストの関係(イメージ) 0 WL-CSP 150mmφ WL-CSP 200mmφ WL-CSP 300mmφ FBGA 2 4 6 チップサイズ [mm□] 8 10 ５ｍｍ□チップで200mmφWL-CSPがFBGAと同額になるという前提で試算 Work in Progress - Do not publish STRJ WS: March 7, 2014, WG7 Assembly & Packaging WL-CSPの構造とその比較 *UBM：Under Bump Metallurgyの略で、はんだボールの台座構造により強度を向上 Work in Progress - Do not publish STRJ WS: March 7, 2014, WG7 Assembly & Packaging WL-CSPのプロセスフロー ●下地絶縁膜形成、パッド開孔、シードメタル成膜タイプⅠ ●メッキレジストパターニング、Cu再配線電界メッキタイプⅡ ●レジスト剥離、シードメタル剥離 ●メッキレジストパターニング、Cuピラー電解メッキ ●第二絶縁膜形成、端子開孔 ●レジスト剥離、シードメタル剥離 ●UBM成膜、レジストパターニング ●封止樹脂成膜 ●UBMエッチング、レジスト剥離 ●封止樹脂研磨(端子露出) ●ボール搭載、個片化 ●ボール搭載、個片化 Work in Progress - Do not publish STRJ WS: March 7, 2014, WG7 Assembly & Packaging WL-CSP適用領域の拡大 Work in Progress - Do not publish STRJ WS: March 7, 2014, WG7 Assembly & Packaging WL-CSPのロードマップ Work in Progress - Do not publish STRJ WS: March 7, 2014, WG7 Assembly & Packaging MEMSのパッケージ技術 9 可動部分を持つMEMSウエーハから製品にするためには特殊なパッケージ製造ラインが必要 9 MEMS製品コストの80%はパッケージコストである、という悪評 WLP(ウエーハレベルで可動部分を封止)が必要 Work in Progress - Do not publish STRJ WS: March 7, 2014, WG7 Assembly & Packaging Si Capウエーハを用いたWLP Work in Progress - Do not publish STRJ WS: March 7, 2014, WG7 Assembly & Packaging 薄膜ドームプロセスを用いたWLP ● MEMS素子/犠牲層形成 MEMS素子犠牲層 ● 犠牲層除去孔封止、パッド開孔パッド MEMS Wafer ● 薄膜ドーム1層目形成 Cap-1 犠牲層除去孔 ● はんだバンプ/ダイシング ● 犠牲層除去 Bump 薄膜ドーム MEMS CMOS MEMS素子 Work in Progress - Do not publish （出典：東芝） STRJ WS: March 7, 2014, WG7 Assembly & Packaging まとめと今後の活動方針ウェアラブル機器・センサーネットワークに必要とされる小型パッケージとして、WL-CSPが需要が増大センサーとして用いられるMEMSのパッケージには、WLPによる可動部分の保護が重要困難な課題項目困難な課題実装信頼性向上 WL-CSP FO-WLPの競争力向上 MEMS 低コストMEMSパッケージング技術潜在的解決策ストレスバッファー層を導入表面の保護層を厚くするパネル化によるコスト低減マルチチップ化による付加価値増ウエーハレベル気密封止技術解決策に必要な条件 Siウエーハ用設備からパネル設備への切り換えデバイスとのプロセス親和性 2014年度の活動予定 FO-WLP/パネルパッケージの検討日本実装技術ロードマップ市場調査WGへの参画 Work in Progress - Do not publish STRJ WS: March 7, 2014, WG7 Assembly & Packaging 用語 FBGA FO-WLP MEMS PBO SMT TSV UBM WL-CSP WLP ：Fine Pitch Ball Grid Array ：Fan-out Wafer Level Package ：Micro Electro Mechanical System ：Poly-Benzo-Oxazole ：Surface Mount ：Through Si Via ：Under Bump Metallurgy ：Wafer Level Chip Scale Package ：Wafer Level Packaging Work in Progress - Do not publish STRJ WS: March 7, 2014, WG7 Assembly & Packaging