6.4 パッケージ工程：実装と信頼性確保
6.4 Package Process: Assembly and Reliability Assurance
ウエハテストを通過した良品チップは、物理的・電気的に保護されたパッケージへと実装される。
Good dies that pass wafer testing are physically and electrically packaged to ensure functionality and protection.
パッケージ工程では、製品の実装信頼性と長期耐久性を確保することが最大の目的である。
The primary goal is to ensure long-term mechanical and electrical reliability.
🎯 パッケージ工程の目的｜Purpose of Package Assembly
| 項目 | 目的（日本語） | Purpose (English) |
|---|---|---|
| 電気的接続 | 外部とのI/O接続 | Establish external I/O interface |
| 機械的保護 | 衝撃・環境耐性 | Mechanical protection (impact, environment) |
| 放熱 | 熱拡散構造の設計 | Heat dissipation (thermal paths) |
| 隔離 | 湿度・振動などからの保護 | Isolation from moisture, vibration, etc. |
📦 主なパッケージ方式｜Package Types Overview
| 種類 / Type | 特徴 / Features | 用途 / Applications |
|---|---|---|
| ワイヤボンディング（WB） Wire Bonding |
Al/金ワイヤでI/O接続 成熟・安価 |
標準デバイス全般 |
| フリップチップ（FC） Flip Chip |
バンプで裏面接続 高周波・高放熱 |
CPU, GPU, RF |
| COF（Chip On Film） | フレキ上に直接実装 薄型対応 |
ディスプレイICなど |
| CSP（Chip Scale Package） | チップサイズに近い 超小型 |
モバイル、ウェアラブル |
🧰 実装ステップの例（WB型）
Example: Wire Bonding Package Flow
1. ダイシング（Dicing）
→ ウエハを個々のチップに切り出す
2. ピックアップ・マウンティング（Pick & Place）
→ ダイを基板またはリードフレームに配置
3. ワイヤボンディング（Wire Bonding）
→ パッドと外部端子をAlワイヤで接続
4. モールド（Encapsulation）
→ エポキシ樹脂等で封止し物理保護
5. 切断・成形（Singulation & Forming）
→ パッケージ分離とリード形状加工
⚠️ 工程上の注意点｜Critical Risks and Controls
| リスク / Risk | 対策例 / Countermeasures |
|---|---|
| ワイヤ断線・剥離 | 超音波出力/位置制御・高さ検査 |
| 気泡・異物混入 | モールド条件の最適化・清浄化 |
| 熱膨張差（CTE）によるストレス | 基板/封止材の選定・熱解析実施 |
| 湿気／残渣によるクラック | ベーキング・清浄度管理・ラミネート対策 |
| パッケージ剥離 | 断面FIB/SEMによる構造再評価 |
📚 教材的意義｜Educational Perspective
- パッケージは単なる“外装”ではなく、品質・信頼性を保証する最終防壁である
Not just a container—it’s the final guard for quality and reliability.
- 実装工程の失敗は、後工程や出荷後の不良を引き起こすリスクが高い
Assembly failure can result in post-shipment field failures.
- 「どこでも・いつまでも・確実に動く」製品にするための、熱・応力・環境を考慮した統合設計が求められる
Requires integrated design for thermal, stress, and environmental performance.
💡 ChatGPT活用プロンプト｜Prompt for Learners
「フリップチップとワイヤボンディングの信頼性差を、熱ストレスと実装密度の観点から比較せよ」