📘 Appendix 2.2：先端パッケージを支える材料技術
Appendix 2.2: Materials Supporting Advanced Packaging
📌 概要 / Overview
本補足資料では、2.5Dおよび3Dパッケージングにおいて重要となる主要材料の用途と特徴を整理します。
This appendix outlines key materials used in 2.5D/3D packaging, highlighting their applications and characteristics.
材料の選択は、熱特性、信号品質、機械的信頼性に大きく影響します。
Material choices critically affect thermal behavior, signal integrity, and long-term reliability.
🧱 基板・インターポーザ材料
Substrate and Interposer Materials
| 🧩 材料 / Material | 🔧 用途 / Application | 📘 特徴 / Characteristics |
|---|---|---|
| Siインターポーザ Silicon Interposer |
高密度配線、中間層 High-density routing layer |
微細配線対応、CTE低、コスト高 Supports fine pitch, low CTE, high cost |
| 有機基板（ABF） Organic Substrate (ABF) |
パッケージ基板 Package substrate |
樹脂系、コスト低、大面積 Resin-based, cost-effective, large size |
| ガラス基板 Glass Substrate |
次世代基板候補 Next-gen package substrate |
平坦性良、RF特性良、脆性あり Flat, good RF, brittle nature |
⚙️ 配線・導体材料
Conductor and Metallization Materials
| 🧩 材料 / Material | 🔧 用途 / Application | 📘 特徴 / Characteristics |
|---|---|---|
| 銅（Cu） Copper |
配線、TSV、バンプ Wiring, TSVs, bumps |
高導電性、酸化防止要対策 Excellent conductivity, needs oxidation cap |
| 金（Au） Gold |
ワイヤ、バンプ Wires, bumps |
化学安定、高価 Chemically stable, expensive |
| アルミ（Al） Aluminum |
パッド、旧世代配線 Pads, legacy wiring |
酸化しやすい、旧プロセス向け Oxidizes easily, for older nodes |
| ニッケル（Ni） Nickel |
バリア、UBM層 Barrier, UBM layer |
拡散防止、高硬度、濡れ性良 Diffusion barrier, hard, solderable |
| SnAgはんだ SnAg Solder |
バンプ接続部 Bumps, joints |
Pbフリー、熱疲労に注意 Lead-free, fatigue-sensitive |
🧪 絶縁・封止材料
Insulating and Encapsulation Materials
| 🧩 材料 / Material | 🔧 用途 / Application | 📘 特徴 / Characteristics |
|---|---|---|
| SiO₂ | 配線・TSV絶縁 Dielectric for interconnects |
高絶縁性、熱伝導中程度 Good insulation, moderate thermal |
| SiN / SiCN | 拡散防止、保護膜 Barrier and cap layer |
密着性良、応力注意 Adhesive, stress-prone |
| ポリイミド（PI） Polyimide |
RDL絶縁膜 RDL dielectric layer |
低誘電率、柔軟、吸湿性あり Low-k, flexible, absorbs moisture |
| エポキシ樹脂 Epoxy Resin |
封止材（モールド） Molding encapsulant |
成形性良、熱伝導低 Moldable, low thermal conduction |
❄️ 熱対策材料
Thermal Management Materials
| 🧩 材料 / Material | 🔧 用途 / Application | 📘 特徴 / Characteristics |
|---|---|---|
| サーマルビア（Cu-TSV） Thermal Vias |
熱拡散 Heat conduction path |
高熱伝導、配置設計が重要 Highly conductive, layout-sensitive |
| TIM（Thermal Interface Material） | チップとヒートシンク間 Die-to-heatsink layer |
グリース・ゲル・硬化タイプなど Grease, gel, or curing types |
| ヒートスプレッダ Heat Spreader |
放熱・物理保護 Thermal and mechanical protection |
Al/Cu製、広範囲冷却 Al/Cu material, spreads heat evenly |
📌 まとめ / Summary
- 材料技術は先端パッケージの性能と信頼性の中核である。
Material technologies lie at the core of advanced packaging performance and reliability. - 異種材料界面での熱膨張差（CTE）や密着性に細心の注意が必要。
Special attention is required at material interfaces for CTE mismatch and adhesion challenges.