直径13μm、ピッチ30μmのハンダボール形成\術を菱/ルネサスのチームが開発
菱電機とルネサステクノロジは、直径13μmと小さなlフリーはんだボールをインクジェットのような擬阿如基屬坊狙する\術を共同で開発し、東Bkツ橋講堂で開かれた2008Q国際3次元システム集積会議(International 3D System Integration Conference 2008)で発表した。マスクを使わずに直径13μmのハンダボールを実現できるため、狭ピッチのHピンパッケージの試作に使うことができる。
直径13μmのハンダボールだと、ボールのピッチとしては30μmが可Δ澄T菱とルネサスは、この30μmのピッチの例をした(図1)。来は100μm未満のボールピッチを実現することは極めてMしかった。これまでの桔,任蓮▲魯鵐瀬棔璽襪猟招造鮟jきくできなかったため、基C積をjきくせずHピン化に官することはできなかった。
ここまで小さなハンダボールを実現できたのは、わずか1pl(ピコリットル)とインクジェットプリンタのインク並みの小さな]Xのハンダボールのを作するヘッドを開発したことによる。Sn-Agのハンダボールは、ピエゾ素子のダイヤフラムを~動することで溶融ハンダを吐出することで形成する。インクジェットプリンタの原理と同じである。
ただし、1plとわずかな量を吐出させるため、ノズルを工夫した。来のノズルは平C屬坊蠅魍けたものだが、今vのでは下にの形に加工し、さらにドライN2を吹きける向きも変え、溶融ハンダが基の屬僕遒舛妓と同じ妓に吹きけるようにドライN2の吹き出し口も工夫した。N2の吹きつけはハンダの┣修鯔匹阿燭瓩柾Lかせない。
ハンダボールを形成するSiなどの基屬砲Cuなどのパッドを形成しておく。ヘッドから吐出する溶融ボールはCuパッド屬砲燭箸┐困譴萄椶辰燭箸靴討皀札襯侫▲薀ぅ鵐瓮鵐箸砲茲蝓O動的にCuバンプの屬坊狙される。
この桔,蓮▲泪好でk括形成する桔,箸楼磴ぁ‰H数のボールを@度よく形成するのに時間がかかることが予[される。このため、1plという微量の溶融ハンダを供給するための圧電ダイヤフラムの~動パルスの幅に関しても調べた。吐出させる~動パルスの時間を、3.3ms、5ms、10msと変えていくと、300r/秒、200r/秒、100r/秒とスループットが変わっていく。同時に吐出位@度は1.60μm、1.59μm、0.81μmと高くなってくる。位@度を考慮すると、10msで吐出し1秒間に100rの溶融ハンダを出するときの@度が0.81μmと最も良い。
形成するハンダボールのjきさは13μmだけではない。ノズルの直径を変えるともっとjきな直径のボールもできる。実xでは吐出させる溶融ハンダの量を48nl(ナノリットル)とHくすると直径450μmのボールが形成できた。
実際に、2の3mm角のシリコンチップの表Cに50μmピッチのハンダボールを形成し、それらをフェースツーフェースで接する実xも行っている。
さらに、シリコン基にTSVの楉鵡Δ魍け、その穴に向けてハンダボールを]ち込み楉鵡Δ鳬mめるという\術にも適できることがわかった。直径100μm、深さ300μmの楉鵡Δ膨招40μmの溶融ハンダをmめ込むには70rの溶融ハンダが要だったとしている。
ただし、微細ピッチのハンダがマスク\術で可Δ砲覆譴弌△△襪いCuバンプによる桔,犯罎攵掚(スループット)が劣るため、は試作ラインに向くといえよう。