◎熱膨張係数や弾性率の異なる材料を一体化するポイントとは？

◎高熱密度環境、複合パッケージに求められる熱応力対策を一挙掲載

半導体パッケージの低ＣＴＥ化と反り対策
〜チップレット、2.5D/3D高密度実装に応える〜

◇第１章　半導体パッケージの微細化、集積化に向けた要素技術の開発動向◇

第1節 先端半導体パッケージングにおける材料・界面技術の現状と課題
―チップレット・3D実装時代における複合材料設計―
１．はじめに
２．先端パッケージ構造の進展
３．材料物性ミスマッチと熱応力
４．高密度接続と界面制御
５．熱問題と熱伝導材料
６．電源供給と材料課題
７．信頼性と故障物理
８．結論

第2節 チップレット集積、AIデータセンタ/EV電源向け先端パネルレベルパッケージの実現に向けた技術開発
１．FOLP(R)について
２．PSB技術の特徴について
　2.1 プロセスフロー
　2.2 プロトタイプ作製
　2.3 信頼性試験結果
３．電源・パワー向けパネルレベルパッケージ技術
　3.1 市場動向
　3.2 当社のSubアセンブリパッケージの特徴
　3.3 プロトタイプと信頼性試験結果

第3節 チップレット間を接続するTSV／RDL技術の開発動向と低温実装の展望
１．チップレット時代の実装技術変革
　1.1 チップレット化が進む背景
　1.2 ２．５D／３D実装におけるTSV／RDL技術の重要性
　1.3 本節の狙いと構成
２．チップ間接続技術の発展
　2.1 チップ間接続距離とチップ間信号遅延
　2.2 TSV／RDL技術の進展
３．CTEミスマッチとチップの反り
　3.1 TSV／RDL構造が引き起こす熱応力
４．チップ低温実装技術
　4.1 低温化が求められる理由
　4.2 導電性ペーストによる低温実装技術
　　4.2.1 プロセスフロー
　　4.2.2チップレット実装への適用
５．将来展望
　5.1 チップ接合技術概観
　5.2 インプリントの微細バンプ形成応用

第4節 有機インターポーザに向けたメッシュグラウンド構造による反り制御の解析技術
１．メッシュグラウンド構造による反り低減効果
　1.1 基本原理
　1.2 メッシュグラウンド構造の解析方法
　1.3 メッシュグラウンド構造の解析結果
　1.4 メッシュ形状と厚みの反り比較
　1.5 メッシュレイアウントの最適化
　1.6 メッシュ配置位置の効果
　1.7 メッシュグラウンド構造のスケーラビリティ

第5節 半導体パッケージ製造プロセス向けテープ材料の開発とハイブリッド・ボンディングへの対応
１．DBGを用いたチップ薄化とチップ反り対策
２．ダイレクト・トランスファ・ボンディングを用いたハイブリッド・ボンディングへの対応

第6節 ハイブリッド接合におけるバンプレス接続を可能にする高耐熱性樹脂の開発動向
１．ハイブリッド接合における樹脂の役割
２．ハイブリッド接合に求められる樹脂の設計
３．高耐熱性樹脂のハイブリッド接合への応用

第7節 三次元実装や貫通電極に用いられる電解銅めっき技術
１． 最近登場の主な先端半導体パッケージ
　1.1 CoWoSの概要と銅めっき技術
　1.2 CoWoSの大型化、パネルレベル化
２．三次元実装や貫通電極に用いられる電解銅めっき技術
　2.1 めっきプロセス
　　2.1.1 セミアディティブ
　　2.1.2 ダマシン
　　2.1.3 ビアフィリング
　2.2 電解銅めっきの基本的概念
　　2.2.1 電解銅めっき設備
　　2.2.2 めっき液と添加剤
　　2.2.3 電流分布
　2.3 ビアフィリングのメカニズム
３．おわりに

◇第２章　熱伝導性向上、低熱膨張性付与を可能にするフィラー材料の開発動向◇

第1節　熱伝導性を向上させる凝集状窒化ホウ素フィラー
１．凝集状窒化ホウ素の主な特徴
　1.1 凝集状粉末の製造方法
　1.2 凝集状粉末の形態的特徴
２．放熱用フィラーとしての使用例

第2節　アンダーフィル材の充填隙間の狭小化に対応したシリカフィラーの開発
１．半導体パッケージの機能向上とアンダーフィルの関係
２．2.5D/3D パッケージの進展によるアンダーフィル材への技術的要求
３．サブミクロンシリカフィラーの合成方法
４．サブミクロンシリカフィラーの表面処理技術
５．サブミクロンシリカフィラーの粗大粒子カット技術
６．今後の展望

第3節 酸化亜鉛の開発と放熱材料への展開
１．酸化亜鉛
　1.1 一般製品
　1.2 微粒子酸化亜鉛
　1.3 特殊形状品
　　1.3.1 六角板状酸化亜鉛XZ
２．酸化亜鉛の製法と粒子径
３．放熱フィラー用酸化亜鉛
　3.1 粒子径とラインナップ
　3.2 放熱性能・アルミナとの比較
　3.3 単独／混合配合系の比較
　3.4 フィラー充填率と各種性能
４．酸化亜鉛の絶縁化

第4節 チタン酸アルミニウムフィラーの開発と低熱膨張性フィラーへの応用
１．先端半導体パッケージの技術動向
２．チタン酸アルミニウムとは
３．チタン酸アルミニウムフィラー

第5節 シランを用いた半導体パッケージの低CTE化、低反り化へのアプローチ
１．導入
２．パッケージ基板自体のトレンド
３．課題の定義
４．シラン(Dynasylan(R))の構造
５．シランの加水分解条件
６．シラン選定のポイント
７．Dynasylan(R) 6490（ビニルシランオリゴマー）
８．Dynasylan(R) 9116（C 16長鎖アルキルシラン）
９．Dynasylan(R) 4148
１０．VPS 4721（エポキシシランオリゴマー)

◇第３章　負熱膨張材料の開発動向◇

第2節 広い温度域でゼロ膨張を実現できる負熱膨張粉末の特徴と展望
１．負の熱膨張材料について
２．低CTE化に向けた技術課題と解決アプローチ
３．負熱膨張材料 CZVPO
４．負熱膨張材料 ZMP
５．期待される展開

第3節 負熱膨張材Zr2(WO4)(PO4)2の適用による熱膨張抑制
１．負熱膨張材について
２．Zr2(WO4)(PO4)2の概要と特徴
３．実験
　3.1 ZWPセラミック成型体の線膨張評価
　3.2 エポキシ樹脂複合品の線膨張評価
４．結果及び考察

第4節 次世代半導体パッケージ向け負膨張フィラーの紹介と今後の展望
１．負熱膨張材料とゼオライトの特徴
　1.1 負熱膨張材料の概要
　1.2 ゼオライトの構造と負熱膨張発現機構
２．負熱膨張性を有するゼオライトの評価
　2.1 評価方法
　2.2 結晶構造・形態評価
　2.3 樹脂複合化と物性評価
３．結果および考察
　3.1 合成ゼオライトの結晶構造
　3.2 粒子形態・粒度分布
　3.3 エポキシ複合材料の粘度特性
　3.4 熱膨張特性

第5節 集積回路の三次元実装における負熱膨張材料を用いた応力制御技術
１．金属マイクロバンプとアンダーフィル間の熱膨張係数差による熱応力
　1.1 熱応力の評価
　1.2 半導体素子への熱応力の影響
　1.3 負熱膨張微粒子によるアンダーフィルの熱膨張係数低減
２．TSV形成プロセスに起因した熱応力
　2.1 TSV形成プロセス起因の熱応力が半導体素子へ与える影響
　2.2 負熱膨張材料によるTSV起因熱応力の抑制手法の検討

◇第４章　フィラーの表面処理、分散、充填技術◇

第1節　カップリング剤によるフィラーの表面処理と樹脂への複合化
１．はじめに
　1.1　カップリング剤の作用機構
　　1.1.1 無機物との作用機構
　　1.1.2 樹脂との作用機構
　　1.1.3 フィラー表面の水の影響
２．表面処理の具体的手法
　2.1 湿式加熱法
　2.2 湿式濾過法
　2.3 乾式攪拌法
　2.4 インテグレルブレンド法
　2.5 造粒法
　2.6 気相法
３．樹脂とフィラーの混合方法
　3.1 樹脂とフィラーの混練性
　3.2 微粒子のカップリング処理
　3.3 カップリング剤の混合順序
４．無機物のカップリング処理における留意点
５.　樹脂のカップリング処理における留意点
６．分散性評価

第2節 フィラー／母相界面の相互作用を利用した親水性シリカ微粒子充填エポキシ樹脂系ナノコンポジットの調製と熱物性
１．シリカ充填エポキシ樹脂系ナノコンポジットの設計方針
２．（親水性シリカ）／エポキシ樹脂系ナノコンポジットの調製法
　2.1 本調製法における親水性ナノフィラーの分散戦略
　2.2（親水性シリカ）／エポキシ樹脂系ナノコンポジット調製法の概略
　2.3 シリカ微粒子弱凝集粉体のエポキシ樹脂中での解凝集性
３．（親水性シリカ）／エポキシ樹脂系ナノコンポジットの線熱膨張係数とガラス転移温度（熱物性）
　3.1 本系ナノコンポジットの熱分析測定例
　3.2 （200 nm親水性シリカ）／エポキシ樹脂系ナノコンポジットの線熱膨張
　3.3 ナノコンポジット母相を形成する架橋エポキシ分子ネットワークにおける側鎖水酸基の有無がコンポジットの熱膨張およびガラス転移挙動に及ぼす影響
　3.4 エポキシ樹脂系ナノコンポジット中で孤立分散した親水性シリカの一次粒子径がコンポジットの熱物性に及ぼす影響
４. 電子基板実装部材としての適合性を左右する（親水性シリカ）／エポキシ樹脂系ナノコンポジットのその他特性
　4.1 親水性シリカ微粒子が懸濁した未硬化液状エポキシ樹脂の粘性
　4.2（200 nm径親水性シリカ）／エポキシ樹脂系ナノコンポジットの熱伝導性

第3節 半導体パッケージの低CTE化・反り対策を支えるフィラーのポリマーへの高分散充填技術―シリカフィラーを例に―
１．シリカ（SiO2）の種類と特性
２．シリカの高充填 分散 技術
　2.1 高充填化について
　2.2 粒子特性が高充填化に与える影響
　　2.2.1 粒子形状の影響
　　2.2.2 粒径の影響
　　2.2.3 マルチモーダル粒度分布の影響
　　2.2.4 マルチモーダル設計における粒径選択
　2.3　シリカ粒子の高分散化技術
　　2.3.1 シリカの凝集性と分散の課題
　　2.3.2 分散技術の種類と特徴
　2.4 高充填化における限界とその対策
　　2.4.1 充填限界と粘度急上昇
　　2.4.2 ボイド・充填不良の発生と対策
３．シリカの表面修飾
　3.1 シリカ表面 の シランカップリング処理
　　3.1.1 シリカ表面処理の必要性
　　3.1.2 シランカップリング剤の作用機構
　3.2 溶融シリカ のシランカップリング処理
　　3.2.1 溶融シリカ表面のシラノール基の特徴
　　3.2.2 Si-OH 密度不足が引き起こす問題
　3.3 溶融シリカ表面のSi-OH密度低下対策
　　3.3.1 表面活性化処理（Si-OH を増やす根本的対策）
　　3.3.2 カップリング剤の処理条件最適化
　　（1）シランカップリング剤処理法の選択
　　（2）湿式処理法におけるpH ・水分量・温度のコントロール-
　　3.3.3　カップリング剤の分子設計による補 完
　　（1）凝集リスクとその抑制
　　（2）長鎖スペーサーと官能基配置の最適化
　　3.3.4　シランカップリング剤以外の表面修飾技術
　3.4　 溶融シリカ表面修飾の最適化
４．シリカ高充填に有効なポリマー（樹脂）
　4.1 ポリマーに求められる特性の全体像
　4.2 界面密着性を高めるポリマー設計
　　4.2.1 ポリマー末端・側鎖への反応性官能基の導入
　　4.2.2 シリカ親和性の高いポリマーセグメントの導入（ポリシロキサン変性）
　　4.2.3 水素結合形成能の活用
　4.3　分散性を高めるポリマー設計
　　4.3.1 高分子分散剤（ポリマー分散剤）の設計
　　4.3.2 反応性高分子分散剤
　　4.3.3 末端官能基密度の制御（分子量設計）
　4.4　加工性（流動性）を高めるポリマー設計
　　4.4.1 反応性希釈剤の分子設計
　　4.4.2 ポリマー骨格の剛直化による低粘度・低CTE両立
　　4.4.3 液晶性エポキシ（LCE：Liquid Crystalline Epoxy）の活用
　4.5　注目すべき ポリマー設計アプローチ 例
　　4.5.1 POSS（多面体オリゴマーシルセスキオキサン）の応用
　　4.5.2 デンドリマー・ハイパーブランチポリマーの活用
　　4.5.3 有機溶媒不使用の水系エポキシ系への転換
　4.6　ポリマー設計の まとめ

◇第５章　低熱膨張基板材、ガラス基板の開発動向 ◇

第1節 低熱膨張積層材料の開発と先端パッケージに向けた展望
１．低熱膨張積層材料の開発動向
　1.1 半導体パッケージ基板の大型化
　1.2 そり課題
　1.3 半導体パッケージ基板の低反り化
　1.4 銅張積層板(コア材)の低CTE化
　　1.4.1 Schaperyの式
　　1.4.2 コア材の低CTE化のための樹脂設計
　　1.4.3 低熱膨張ガラスクロスによるコア材の低CTE化
２． コア材の高剛性化による反り低減
　2.1 コア材の高板厚化による反り低減
　2.2 高ドリル加工性コア材料
３．電気特性向上に向けて
　3.1 電気特性に対する要求
　3.2 電源層の特性向上に向けた取り組み
　3.3 コア材の板厚平坦化
　3.4 埋め込み用プリプレグ

第2節 ガラスコアサブストレート・ガラスインターポーザの基礎と最新動向
１．半導体パッケージングにおけるガラス材料への期待
２．ガラスコアサブストレート、ガラスインターポーザー
　2.1 ガラスコアサブストレート、ガラスインターポーザーの構造と役割
　2.2 コアのガラス材料
　2.3 穴あけプロセス
　2.4 シード層プロセス
　2.5 電解めっきプロセス
　2.6 CMP（Chemical Mechanical Polishing）プロセス
　2.7 RDL(Redistribution Layer)プロセス
　2.8 課題と今後の展望
３．パネルパッケージの動向
　3.1 パネルパッケージングの概念
　3.2 ガラスパネルパッケージの台頭
　3.3 パネルパッケージのプロセス
　3.4 適用分野の拡大
　3.5 課題と今後の展望

第3節 ヘテロジニアスインテグレーションに向けたガラスサブストレートの開発動向
１．パッケージサイズと反り特性
２．電源供給とTGV設計
３．微細RDL構造
４．高速RDL構造（XPU-CPO接続）

第4節 半導体実装におけるガラス材料の現状と技術展望
１．薄型化プロセスにおけるガラスキャリアの技術動向
　1.1 薄型化工程とガラスキャリアの役割
　1.2 ガラスキャリアに求められる材料特性と技術要件
　1.3 パネルレベルパッケージ（PLP）展開における今後の課題と要求特性の高度化
２．パッケージ基板としてのガラス材料、技術革新と課題
　2.1 従来樹脂基板の限界とガラスへの期待
　2.2 ガラスコア基板の開発状況と課題
　2.3 ガラスコア基板の実用化における課題と今後の展望

◇第６章　半導体封止材の開発と低応力化◇

第1節 2.5Dパッケージングにおける反り抑制技術と材料課題
１．2.xDパッケージの反り発生要因
２．ウェハレベルプロセスに伴う反り挙動
３．インターポーザー実装に伴う反り挙動
４．基板実装に伴う反り挙動
５．高放熱化に伴う材料要求

第2節 半導体封止材における応力に関連したトラブルと対策としての設計
１．ポップコーン現象
　1.1 残留応力低減に対する対策
　　1.1.1 低熱膨張に対する封止材の設計
　　1.1.2 低弾性率に対応した封止材の設計

第3節 FO-WLP用封止材に向けたエポキシ樹脂の反り低減技術、耐熱性向上技術
１．半導体パッケージの種類と今後の市場動向およびFO-WLPの位置づけ
２．FO-WLP の製造プロセスとEMCに求められる特性
３．FO-WLP 用EMCの組成と硬化物特性

◇第７章　接合材料の開発◇

第1節 電気伝導性、熱応力緩和性が高い銀ミクロフィラー含有導電性接着剤の開発と焼結温度低減
１．ビスフェノールA型エポキシ樹脂主剤試料について
　1.1 電気伝導性のキュア温度依存性
　1.2 微細組織の変化と焼結挙動
２．可撓性エポキシ樹脂のバインダ主剤への適用
　2.1 電気伝導性のキュア温度依存性
　2.2 微細組織の変化と焼結挙動
　2.3 反応性希釈剤の種類が電気伝導性に及ぼす影響
　2.4 柔軟性の評価
　2.5 硬化剤の選択が電気抵抗率変化に及ぼす影響
　2.6 金属電極に対する接着界面の電気的接続特性

第2節 低温接合を実現する半導体実装用接着剤の開発〜低温接合材料の開発〜
１．日邦産業の低温・短時間硬化接着剤
　1.1 SnBi/樹脂複合接着剤
1.1.1 材料設計
1.1.2 部品実装評価
1.2 融点変化型はんだペースト
1.3 超短時間（３秒）硬化接着剤
1.3.1 硬化率
1.3.2 接合状態
　1.3.3 接合信頼性
　1.3.4 ロングライフ化
1.4 70℃/30分硬化一液接着剤
1.5 リペア対応接着剤
1.5.1 材料設計およびリペア手法
1.5.2 リペアプロセス
1.5.3 リペア時の接着剤の状態
1.5.4 接合信頼性およびリペア性
1.6 大面積チップ−樹脂基板接合用アンダーフィル
1.6.1 耐リフロー性
1.6.2 材料設計
1.6.3 開発したアンダーフィルを用いたFC-BGAの信頼性
1.7 超低温超短時間硬化接着剤
　1.7.1 材料設計
　1.7.2 接着剤特性

◇第８章　低CTE 樹脂材料の開発動向◇

第1節 低CTEで誘電特性、低吸湿性に優れたマレイミド樹脂の開発
１．誘電特性と低吸湿率を兼備するマレイミド樹脂
　1.1 分子設計
　1.2 開発事例　「アリールアルキル型ビスマレイミド樹脂」
２．低CTEで誘電特性、低吸湿性に優れたマレイミド樹脂
　2.1 分子設計
　2.2 開発事例「アリールアルキル型 多官能マレイミド樹脂」

第2節 低誘電特性を有するマレイミド樹脂の設計と応用
１．マレイミド樹脂とは
２．マレイミド樹脂の反応性
３．マレイミドの単独重合における硬化性　各種開始剤/硬化促進剤比較
４．マレイミド樹脂の硬化物性
５．マレイミド樹脂の構造と誘電特性　
６．マレイミド樹脂の高周波領域、および高温領域における誘電特性
７．マレイミド樹脂の難燃性
８．高機能化　各種の材料との配合
　8.1 エポキシ樹脂との配合
　8.2 ポリフェニレンエーテル類との配合
　8.3 炭化水素樹脂の配合
９．おわりに

第3節 エポキシ樹脂のフィラー界面設計による熱膨張係数、吸水率の低減
１．ICパッケージの内部応力発生
２．フィラーによるクラック進展の抑制
３．シリカ界面のCTE低減への効果
４．吸水率低減へのSCAの効果

◇第８章　半導体パッケージ材料における評価とシミュレーション技術◇

第1節 部品内蔵基板における熱応力の測定技術
１． 情報化社会の進展と部品内蔵基板技術の台頭
２．部品内蔵基板における熱応力の課題と測定の必要性
３．応力とひずみの基礎理論および金属ひずみゲージの原理と限界
４．ピエゾ抵抗効果の理論と半導体ひずみゲージの優位性
５．高精度応力センサーチップの詳細構造とケルビン接続法
６．外的要因を完全に排除した残留応力測定手順
７．車載環境を想定した温度領域における熱応力測定システム
８．温度依存性を考慮した熱応力算出方法

第2節 加熱中における半導体パッケージの熱変形検査技術
１．装置概要
　1.1 装置仕様・構造
　1.2 動作概要
　1.3 データ解析
２．加熱炉
３．計測機構
　3.1 三次元計測器
　　3.1.1 共焦点法計測原理　
　　3.1.2 非走査共焦点方式（ＮＣＳ）
　　3.1.3 リニア走査共焦点方式（ＳＣＳ）
　3.2 断熱機構

第3節 半導体パッケージ材料におけるエポキシ樹脂の硬化収縮・残留応力評価技術
１．半導体パッケージ材料における課題
２．エポキシ樹脂の硬化収縮と応力発現メカニズム
３．従来評価手法の課題
４．連続測定による評価技術（CustronTM ）
　4.1 装置構成
　4.2 測定原理
　4.3　特徴
　4.4　測定例
５．半導体パッケージ材料への適用

第4節 エリアアレイ型LSIパッケージを簡易モデル化した積層モデルによる反り変形と熱応力の粘弾性解析
【１】粘弾性解析による樹脂製三層積層体の熱負荷時の反り変形挙
１．実験
　1.1 積層体の形状と寸法
　1.2 実験方法
２．粘弾性解析（VESAP解析）の基礎式導出と解析方法
　2.1 有限要素法解析（FEM解析）
　2.2 粘弾性解析（VESAP解析）
　　2.2.1 粘弾性基礎式の導出
　　2.2.2 解析モデルと物性値
３．結果と考察
　3.1 熱伝達率
　3.2 積層体の反り変形挙動
　3.3 残留反り変形量

【2】粘弾性解析によるCSP-μBGAの最適化設計
１．CSP-μBGAの基本構造とその積層体
　1.1 技術課題と着眼点
　1.2 CSP-μBGAの基本構造と簡易積層モデル
　1.3 VESAP解析に用いた材料物性値
　1.４ VESAP解析について
２．ＣＳＰ-μＢＧＡのVESAP解析結果
　2.1 積層体の反り変形挙動
　2.2 積層体内部の熱応力
４．結 言

第5節　半導体パッケージ基板の設計と信号品質の評価
１．半導体と階層構造
　1.1 半導体デバイスとチップレット
　1.2 半導体パッケージ基板とチップレット
２．信号品質の課題

第6節 先端パッケージ向けアンダーフィル材料のシミュレーションとその検証
１．アンダーフィル材料のシミュレーションを用いた最適化
　1.1 アンダーフィル工程
　　1.1.1 浸透性シミュレーション解析
　　1.1.2 材料比較
　　 (1)ロングポットライフ材料
　　 (2)樹脂粘度ごとの比較
　1.2 アンダーフィル材料のパッケージの最適化
　　1.2.1 反りシミュレーション解析
　　1.2.2 硬化収縮による低反り
　 　(1)硬化収縮の測定
　　（2)低硬化収縮材料での反り確認
２．モールドアンダーフィル材料のシミュレーションを用いた最適化
　2.1 モールドアンダーフィル工程
　　2.1.1 浸透性シミュレーション解析
　　2.1.2 樹脂塗布方法の違いによる比較
　　　(1) 基板中央塗布
　　　(2)基板全面ジグザグ塗布
　2.2 反り解析
　　2.2.1 ウエハー反りシミュレーション
　　2.2.2 シャドウモアレ解析

第7節 CFD シミュレーションを用いた封止材、アンダーフィル材料の流体挙動解析
１．フリップチップパッケージにおけるアンダーフィルプロセス
　1.1 アンダーフィル材料
　1.2 アンダーフィルプロセスの種類
２．CFDシミュレーション
　2.1 計算手法
　2.2 VOF法を用いた3次元非定常混相流解析
　2.3 表面張力と濡れ性
　　2.3.1 表面張力
　　2.3.2 濡れ性
３．ブリッジ構造を持つパッケージにおけるCUFの流動解析
　3.1 解析対象のパッケージ構造
　3.2 解析モデルと境界条件
　3.3 解析結果
　　3.3.1 シミュレーション結果と実測の比較
　　3.3.2 チップと基板間のギャップサイズの影響
　　3.3.3 アンダーフィルの材料特製の影響

第8節 ガラスコア基板におけるビア構造、Cu充填方式に対する熱応力シミュレーションと長期信頼性への影響