半導体を製造する際のひとつの工程であるダイボンディング。しかし、具体的にどのような工程なのか、目的は何なのか分からない方は少なくないかと思います。本記事では、ダイボンディングとは何かについてくわしく紹介していきます。よく使用される接着剤・接合材の種類についても紹介しているので、ぜひ参考にしてください。
ダイボンディングとは？
ダイボンディングは、半導体を製造する際のひとつの工程です。ここでは、ダイボンディングの目的は何かや具体的な進行手順、電子デバイスの性能・信頼性に与える影響についてくわしく紹介していきます。ダイボンディングとは
ダイボンディングとは、ウエハーから切り出したチップ（ダイ）を銀ペーストや絶縁接着剤、ダイアタッチフィルムなどを使用してプリント基板やリードフレームなどの正確な位置に接着・固定する工程のことです。半導体製造の後半に行われる非常に重要なステップであり、チップの固定とチップの放熱性を高めること、チップの裏面から電位を取得することを目的としています。
ボンディングには接着や接合、結合といった意味があり、ダイ（チップ）を基板などに接着する工程だからダイボンディングといいます。
進行手順
ダイボンディングは、接着剤の塗布、チップの配置、接着剤の硬化の順番で進行します。チップを配置する位置や接着具合によっては、完成後にチップの剥がれやクラックが発生するリスクがあるので正確な作業が求められます。電子デバイスの性能・信頼性に与える影響
チップと基板の接合が不適切だと、完成後に接合したはずのチップが剥がれたりひび割れを起こしたりする恐れがあります。ダイボンディングは、接合強度や熱伝導性といった性能・信頼に大きな影響を及ぼす要素のため、正しい位置にしっかりと固定することが求められます。ダイボンディングで使用される接着剤・接合材の種類
次によく使用される接着剤・接合材の種類をまとめて紹介します。接着剤・接合材には、それぞれ熱伝導性や電気特性、接着強度、加工性などの違いがあり、製品の特性や用途に合ったものを使用します。銀ペースト
銀ペーストは、エポキシ樹脂に銀粉を混ぜて作られる導電性のある接着剤です。電気と熱をよく通し、半導体チップの接合や放熱が必要な部品の接合などによく利用されます。樹脂が混ぜられているためさまざまな素材に接着でき、接着後に再度加熱されても溶ける心配がありません。はんだ
はんだは、金属同士を接合させるために使われる低融点の合金です。材料としては、スズとカドミウムを混ぜ合わせたものが主流で、ダイボンディング以外にも幅広い用途で利用されています。義務教育課程で習う機械工作時に使用した、熱で溶かして使用する金属のような接着剤がはんだです。導電性接着剤
導電性接着剤とは、名前のとおり電気を通す接着剤のことです。電気を通す接着剤の総称であり、先述した銀ペーストも導電性接着剤に該当します。はんだの場合170～300度の高温で溶かす必要がありますが、導電性接着剤の場合は100度以下で硬化されるタイプも少なくありません。低温でも接合できることが特徴で、はんだでは対応できないような金属や樹脂にも接着が行えます。また、導電性接着剤はフラックスを用いなくても接合が行えるため、フラックス残渣が発生せず、フラックス残渣の洗浄工程をスキップできるというメリットもあります。
非導電性フィルム
非導電性フィルムとは、電気を通さない接着フィルムのことです。チップの固定や絶縁が必要な場面で使用されます。UV硬化型接着剤
UV硬化型接着剤は、UV（紫外線）の照射で硬化するタイプの接着剤のことです。熱を使わずに紫外線の照射で短時間で硬化することが特徴で、熱に弱い部分や微細構造の実装に適しています。幅広い用途で利用されており、熱によるダメージを回避できることや硬化速度が早く生産性が高いこと、正確な位置に接着できることなどのメリットがあります。
ダイボンディングを成功させるための装置と技術の進化
最後にダイボンディングを成功させるための装置と技術の進化をまとめて紹介します。ダイボンダーの基本構造から装置選定のポイントまでまとめて紹介するので、ぜひ参考にしてください。ダイボンダーの基本構造
ダイボンダーとは、ダイボンディング工程を自動化するための装置です。部品の配置図やパターン設計をあらかじめプログラムしておくことで、高速にダイボンディングを行うことが可能です。ダイボンダーを活用すれば、より制度を保ったまま生産性を高められます。主要メーカー
ダイボンダーの製造メーカーとしては、兼松PWS株式会社やキヤノンマシナリー株式会社、ファインテック日本株式会社、日精株式会社、渋谷工業株式会社などが有名です。それぞれのメーカーでは、異なるダイボンダーを製造しているので、使用用途や接着剤の種類に合わせて最適なダイボンダーを選択しましょう。装置の選定ポイント
ダイボンダーは、製品ごとにアライメント精度や1チップあたりの処理にかかる時間、対応できるダイのサイズ範囲、対応できる基板のサイズ範囲、接合方法などが異なります。導入するダイボンダーを決定する際は、必ず使用目的にあった装置を選定しましょう。初めての導入の場合は、メーカーに直接相談してみてもよいでしょう。
