スペシャルティバンプサービス:金バンプ & 熱圧着仕上げ

金バンプサービス
蒸着・電解めっき Auバンプ

株式会社ナノシステムズJPでは、2つの補完的ルートによるウェーハレベル金バンプを製造します:高さ1〜5 µmの金バンプ向けの蒸着 + リフトオフと、背の高い2〜20µmバンプ向けのレジストモールドAu電解めっき。純度99.99%のAuを使用し、Au特有の自然酸化膜を形成しない表面特性を活かして、熱圧着・サーモソニック接合・ACF実装に対応します。適切な梱包・保管条件により、安定した接合性を維持しやすいこともAuバンプの特長です。4〜12インチ、1枚から対応します。

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蒸着 + リフトオフAu電解めっき 純度99.99%Au-Au熱圧着 自然酸化膜なしACF / COG対応 ソフト金対応1枚から対応
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自然酸化膜なし:保管後も接合性を管理しやすいAu表面
1〜20µm
両ルート合計のバンプ高さレンジ
4〜12インチ
対応ウェーハサイズ(Si・化合物半導体)
±0.5µm
リフトオフ位置合わせ精度(ステッパー)
なぜ金バンプか

酸化膜の影響を受けにくく、固相接合にも対応できる金バンプ

お客様のウェーハに金バンプを製造し、お客様の施設または指定の組立サイトでのボンディングに向けて納品します(同じプログラム内でのフリップチップ実装も可能)。はんだが不適切な場面で金が選ばれ続ける理由は3つの特性にあります。

自然酸化膜が一切ない

金は一般的なバンプ金属の中で唯一、自然酸化膜を形成しません。フラックスは通常不要で、強い酸化除去化学なしでAu-Au接合できる場合が多くあります。酸化膜を作るバンプ金属と異なり、金は保管中に自然酸化膜を形成しないため、適切に梱包・保管すれば実用的な接合ウィンドウが長く保てます。多拠点実装や少量プログラムのロジスティクスが大幅に簡素化されます。

フラックス不要長い接合可能期間保管・取扱条件は適用ロジスティクス簡素化

単一金属の完全な再現性

金バンプは純度99.99%の単一元素です。管理すべき合金組成も、検証すべき金属間化合物相比率も、ロット間で追いかける融点シフトもありません。ロットごとの挙動は、バンプ形状、材料の状態、接合条件によって決まります。研究プログラムにも、安定した再現性の高いボンディングを求める量産ラインにも、金がリファレンスプロセスである理由です。また金は不活性・生体適合性であり、はんだには閉ざされた埋め込みデバイス・センサー用途が開けます。

99.99%単一元素組成管理不要ロット間再現性不活性 · 生体適合

固相接合:何も溶けない

金バンプは熱圧着またはサーモソニックボンディング、すなわち溶融ではなく変形と拡散で接合します。何も流れず、何も濡れ広がらず、設計した接合形状がそのまま得られます。完成したAu-Au接合は、通常のはんだ接合が耐えられない高温域での使用に適しています(使用温度と信頼性は案件条件に応じて確認)。ACF/ACP実装では、バンプはメタラジーなしの加圧コンタクトとして機能します。

熱圧着サーモソニック溶融・流動なし極低温から高温まで
2つの製造ルート

蒸着の微細ピッチと電解めっきの高さ

両ルートとも同じ純度99.99%の金を成膜します。違いは形状と経済性です。ピッチ・高さ・ボンディング方式からエンジニアが最適ルートをご提案します。

ルート A

蒸着 + リフトオフ

Eビーム / 抵抗加熱 · 1〜5µm · 微細ピッチ

TiまたはCr密着層の上に、リフトオフレジストプロファイルを通して金を蒸着し、レジストを溶解すると定義した開口部にのみバンプが残ります。フットプリントは±0.5µmの位置合わせ精度でレジストにより決まり、アンダーカットはありません。微細ピッチアレイ、フォトニクス・MEMSデバイスの熱圧着パッド、極低温ハイブリッド実装面の標準ルートです。金の経済性は蒸着の得意領域と重なります:薄い層と少ないウェーハ数です。

バンプ高さ1〜5µm 標準
最小ピッチ10µm 標準
高さ均一性±5% 面内
硬度成膜まま
最適用途微細ピッチ · 熱圧着パッド · 極低温
ルート B

Au電解めっき

レジストスルーめっき · 2〜20µm · ソフト金対応

スパッタシード上のレジストモールドを通して金を電解めっきし、レジスト除去とシードエッチングで独立バンプを形成します。ディスプレイドライバのCOG・COFバンプと、一定の接合高さを必要とする用途を支えてきた定番ルートです。めっきは蒸着よりはるかに高く、はるかに速く金を積み上げ、浴の選択で硬度制御も可能です:熱圧着の変形に適したソフト(低硬度)金、またはコンタクト・プローブ面向けの標準金。

バンプ高さ2〜20µm 標準
最小ピッチ~20µm 標準
高さ均一性±8% 面内
硬度ソフト金はリクエストで
最適用途COG/COF · 高スタンドオフ · 量産
ルート形状
蒸着 vs めっき バンププロファイル
蒸着 + リフトオフ 切頭円錐・レジスト定義エッジ 1-5µm ピッチ10µmまで・±0.5µm位置合わせ レジストスルーめっき 垂直側壁・モールド定義 2-20µm 高さとスループットで優位・ソフト金対応 実寸比ではありません・リフトオフの適用目安:約10µm未満は両ルート、それ以上はめっき
ボンディングモード

1つのバンプ:4つの使い方

バンプ製造は当社、ボンディングはお客様の施設または指定の組立サイトで、あるいは同じプログラム内のフリップチップ実装サービスで行えます。使用するモードに合わせてバンプ形状・硬度・表面を準備します。

熱圧着
Au-Au TC
標準 250〜350°C + 加圧

熱と圧力で2つの金表面を1つの固体接合に拡散接合。何も溶かせないフォトニクスダイ・MEMSキャップ・微細ピッチフリップチップの標準。ソフト金推奨。

TS
サーモソニック
低温 + 超音波

超音波エネルギーが接合を支援し、純粋なTCより温度と圧力を低減。温度制約のあるダイと高速な単一ダイアタッチに適します。

ACF
ACF / ACP コンタクト
接着剤硬化温度のみ

異方性導電フィルムまたはペーストを介した加圧コンタクトとしてのバンプ。冶金的接合は一切なし。COG / COFディスプレイの標準方式です。

下地
はんだ濡れ面として
AuSn · In · SnAgを上に

後からはんだを載せるための濡れ性下地としての金バンプ・パッド:当社のAuSn・インジウムフロー、またはお客様のラインのはんだに対応。

  • 両ルートとも純度99.99%の金が標準
  • 蒸着バンプ下にTiまたはCr密着層、めっきバンプ下にTiW/Auシード(フィールドエッチング込み)
  • 熱圧着向けソフト(低硬度)金はリクエストで対応
  • 合意した検査計画に基づき段差・表面形状測定高さマップを添付
  • 出荷前SEM形状確認が標準
  • バンプせん断試験はリクエストで対応
  • ACF実装向けコプラナリティデータはリクエストで対応
  • 1枚から対応:確立したベースラインレシピで継続製造
接合後の構造
Au-Au熱圧着:接合前後
接合前・搭載 ダイ Auバンプ 1〜5µm 基板・Auパッド 両面とも酸化膜なし・フラックス不要・保管と清浄度の条件あり → 熱 + 圧力 接合後 ダイ 基板・Auパッド 一体の Au接合 バンプが変形・拡散:溶融も濡れ広がりもなし 実寸比ではありません・熱圧着 標準250〜350°C+加圧・サーモソニックは超音波併用で低温化
プロセス仕様

代表的な金バンププロセス仕様

パラメータ蒸着 + リフトオフ電解めっき
ウェーハサイズ4〜12インチ(100〜300mm)
基板Si・InP・GaAs・ガラス・サファイア(その他はリクエストで)
材料金(Au)· 純度99.99%
下地TiまたはCr密着層スパッタTiW/Auシード(フィールドエッチング込み)
バンプ高さ1〜5µm 標準2〜20µm 標準
最小ピッチ10µm 標準(より微細はリクエストで)~20µm 標準
高さ均一性±5% 面内±8% 面内
硬度成膜まま熱圧着向けソフト金はリクエストで
パターニングリフトオフレジストスルーめっき + シードエッチング
アライメント精度±0.5µm(ステッパー)±1µm
ボンディング互換性Au-Au熱圧着 · サーモソニック · ACF/ACP · ワイヤボンド · はんだ下地
保管寿命酸化なし:適切な保管条件下でボンディング可能
検査段差・表面形状測定 + SEMが標準 · シア・コプラナリティはリクエストで
最低ロット1枚から:同一レシピで試作から量産まで
応用分野

ディスプレイ・フォトニクス・極低温にわたる金バンプ

ディスプレイドライバ COG / COF

電解めっき金バンプは、チップオングラス・チップオンフレックスのディスプレイドライバICにおける業界標準インターコネクトです。ACFを介して微細ピッチ・高I/O数でボンディング。めっき金バンプの古典的な量産用途であり、当社めっきルートの設計基準です。

COG · COF · ACFディスプレイドライバ微細ピッチ · 高I/O

フォトニクス・MEMS熱圧着

Au-Au熱圧着は、溶融相を一切介さずにフォトニクスダイ・MEMSキャップ・ウェーハレベル実装を接合します。導波路ファセットは清浄なまま、リリース済み構造は動きません。蒸着微細ピッチバンプとソフトめっき金の両方が、お客様のボンダーに合わせて対応します。

Au-Au TCフォトニクスダイ · MEMSキャップウェーハレベル接合

極低温・量子実装

金表面は熱圧着で接合でき、ミリケルビンまで安定・導電性を保ちます。極低温検出器・量子プロセッサスタックにおけるTCハイブリッド実装パッドとして、またインジウムバンプの下地金属として機能します。

極低温TCInバンプの下地検出器 · 量子スタック

RF・MEMSコンタクト

酸化膜のない低く安定した接触抵抗により、金はRF MEMSスイッチ・リレーコンタクト・インターポーザコンタクトアレイの金属です。絶縁性の皮膜を決して形成しない接点、それ自体が要件のすべてです。

RF MEMSスイッチコンタクト安定した接触抵抗

生体適合デバイス

埋め込みエレクトロニクス・神経/バイオセンサー電極・ラボオンチップ実装向けの不活性・生体適合金バンプとパッド。はんだメタラジーが化学的または規制上除外される分野です。

埋め込みデバイスバイオセンサー電極アレイ

プローブパッド・R&Dラン

ウェーハプロービング・テストビークル・大学/企業R&Dロット向けの金バンプとパッド。1枚から、単一元素メタラジーならではの再現性とともに。

プローブ · テスト研究ロット1枚から対応
接合後の構造
ACFを介した金バンプ
ドライバIC ガラス / フレックス・ITOまたはCuパッド めっきAuバンプ 捕捉された粒子:バンプ直下のみ導通 分散状態:絶縁 実寸比ではありません・異方性導電フィルム:接着剤硬化のみ・冶金的接合なし・COG / COFの標準方式
なぜ株式会社ナノシステムズJPか

当社の金バンプ能力が異なる理由

01

両ルート対応:1つの推奨

蒸着リフトオフとめっき金が同じフローで利用可能。ルートはお客様のピッチ・高さ・ボンディング方式で選ばれます。

02

ボンダーに合わせた硬度

熱圧着の変形にはソフト金、コンタクト・プロービングには標準金。めっきの前に、どうボンディングするかを伺います。

03

リフトオフによる微細ピッチ

±0.5µmステッパー位置合わせとアンダーカットのないレジスト定義フットプリント。AuSn・インジウムの微細ピッチアレイと同じ規律です。

04

バンプファミリーの一員

金・AuSn・インジウム・UBMが共通のリソグラフィと成膜で走ります。金パッドとはんだバンプが混在するプログラムも、専任プロジェクトマネージャーのもとで1つのフローに収まります。

05

計画に基づきデータ添付

段差・表面形状測定高さマップとSEM検証がウェーハとともに出荷され、シア・コプラナリティデータはリクエストで。お客様のボンディングエンジニアは実測値からスタートします。

06

1枚から、最小ロット:1枚から

単一ウェーハで試作し、お客様のラインでボンディングを確認してから、同じレシピでスケール。試作データがそのまま量産のベースラインになります。

関連サービス:UBM成膜
これらのバンプの下にあるTi・Cr・TiW/Au層は、それ自体が独立したサービスです、お客様がめっきするはんだの下地として、または最終コンタクト金属として。

UBM成膜 →

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スムーズな審査のため、以下をご記入ください:
基板材料・サイズ  ·  対象プロセス  ·  数量  ·  スケジュール  ·  設計ファイル(初回は不要)

sales@nanosystemsjp.co.jp · +81-3-5288-5569 · NDA対応可

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