田中貴金屬工業確立了使用“預成型AuRoFUSE(TM)”的半導體高密度封裝用接合技術
解決要求半導體進一步微細化和高密度化的問題，為光學器件和數字設備的技術創新做出貢獻
東京, 2024年3月11日 – (亞太商訊) – 開展工業用貴金屬業務的田中貴金屬集團核心企業——田中貴金屬工業株式會社（總公司：東京都 千代田區，執行總裁：田中浩一朗）宣布，確立了使用金-金接合用低溫燒結金AuRoFUSE™的高密度封裝用金（Au）粒子接合技術。
AuRoFUSE™是僅由次微米大小的金粒子和溶劑所構成的，在較低電阻和較高熱傳導率以及較低溫度下實現金屬接合的接合材料。通過本技術可使用預成型AuRoFUSE™（乾燥體）實現20μm大小4μm間隙的窄間距封裝。此外，AuRoFUSE™在200℃、20MPa（兆帕）、10秒的熱壓後，雖然在壓縮方向上顯示出約10％的收縮率，但在水平方向上較少變形，可用作接合強度※1足以承受實際應用的Au凸點※2。而且，由於以化學穩定性較優異的Au為主要成分，封裝後兼具較高的可靠性。
本技術是一種能夠實現半導體配線微細化和多種芯片集成（高密度化）的技術，預計將為LED（發光二極管）和LD（半導體激光器）等光學器件，在個人電腦和智能手機等數字設備上的應用，以及車載零部件等需要高度技術創新的先進技術做出貢獻。
今後，我們將積極提供樣品，以擴大該技術的市場認知。
另外，本技術將於2024年3月13日至15日在東京理科大學舉行的“第38屆電子封裝學會春季演講大會”上發表。
AuRoFUSE™預製件製作方法
(1)對接合對象基板作為底層，通過Au/Pt/Ti進行金屬化處理
(2)將光刻膠塗布在金屬化處理後的接合對象的基板上
(3)將符合預製件形狀的光掩模版放在接合對象的基板上，進行曝光和顯影，製作光刻膠框架
(4)將AuRoFUSE™倒入製作好的光刻膠框架中
(5)在室溫下真空乾燥，乾燥後用刮板※3刮取多餘的Au漿料
(6)通過加熱臨時燒結後，剝離並清除光刻膠框架
通過AuRoFUSE™預成型實現較高密度封裝
在封裝半導體器件方面有很多種接合方法，包括使用焊料和電鍍的方法等，會根據目的採用各種方法。使用焊料的方法可以以較低成本快速形成焊點，但由於隨着焊點間距變得微細，焊料在熔化時會橫向擴展，因此存在電極之間接觸引起短路的問題。此外，採用在實現較高密度封裝的技術開發中作為主流的通過無電解電鍍※4形成銅（Cu）和Au鍍層凸塊的方法雖然可實現窄間距，但由於接合時需要相對較高的壓力，因此存在造成芯片損壞的問題。
田中金屬工業作為貴金屬專家為了實現半導體的較高密度封裝，一直在進行利用AuRoFUSE™具有多孔質產生的凹凸追隨性以及在較低溫度和較低壓力下可接合特性的研發。最初，我們的目標是通過作為主流使用方法的點膠法※5，針式轉印法※6和絲網印刷法※7來予以實現，但由於膏材的流動性，不適合較高密度封裝。利用本次確立的本技術，通過在接合之前將膏材進行乾燥來消除流動性，可抑制橫向擴展，從而實現較高密度封裝（圖1）。此外，由於多孔質結構容易變形，即使在電極之間存在高低差異，以及基板翹曲和厚度不一致的情況下，也可以進行接合（圖2）。
圖1. 預成型的AuRoFUSE™與其他材料的比較
圖2. 吸收接合時出現段差的AuRoFUSE™預製件SEM圖像
關於AuRoFUSE™
AuRoFUSETM是在粒徑控制至次微米大小的Au粒子中混合了有機溶劑的膠狀接合材料。一般而言，微細粒子具有“燒結”特性，被以低於熔點的溫度加熱，粒子會互相結合。AuRoFUSETM被加熱至 200°C時溶劑會先蒸發，即便不施壓，Au粒子也可實現燒結結合，從而獲得約30MPa的充分接合強度。
（※1）接合強度：指抗剪強度(橫向載荷測試中的強度)
（※2）凸塊：突起的電極
（※3）刮板：橡膠或聚氨酯樹脂制的用於刮取剩餘材料的工具
（※4）無電解電鍍：指在不流經電流通過化學反應實施的電鍍。可以用Cu、Au、鎳（Ni）、鈀（Pd）等特定金屬及貴金屬進行電鍍
（※5）點膠法：使用噴射一定量液體的點膠裝置（液體定量噴出裝置），塗布膏材的方法
（※6）針式轉印法：使用多個針腳像印章一樣塗布膏材的方法
（※7）絲網印刷法：在絲網掩模上形成任意印刷圖案後，塗布膏材，通過用刮板刮取，將膏材轉印到任意圖案部分的方法
關於田中貴金屬集團
田中貴金屬集團自1885 年（明治18年）創業以來，營業範圍以貴金屬為中心，並以此展開廣泛活動。公司在日本國內擁有非常可觀的貴金屬交易量, 長年以來不遺餘力地進行工業用貴金屬製品的製造和銷售，以及提供作為寶石飾品及資產的貴金屬商品。並且，作為貴金屬相關的專家集團，日本國內外的各集團公司進行製造、銷售以及技術一體化，攜手合作提供產品及服務。2022年度（截至2023年3月)集團總營業額為6,800億日元，擁有5,355名員工。