2009年に発行した「高機能デバイス封止技術と最先端材料」から10年以上が経ち、エレクトロニクスデバイスは飛躍的な高機能化・多用化が進んでいる。第4次産業革命の中核を形成しつつある通信規格5GそしてIoT、ビッグデータ、AI、ロボットそして自動運転を現実化しているのは、高周波デバイスが駆使されるスモールセル基地局そして5G対応のスマートフォン、ドローン等のエッジデバイスである。そして、データセンターで使用されるメインフレーム、ミニコンピュータ、サーバー等の各種コンピュータや端末機器の飛躍的な高機能化と高性能化である。これらの技術革新は、3～5nmの超微細配線ルールが可能となった半導体素子、従来のシリコン(Si)の3倍以上のバンドギャップを有するシリコンカーバイト(SiC)、ガリウムナイトライド(GaN)等の新しい化合物半導体による極めてオン抵抗の小さい省エネパワーデバイスの出現、そしてディスプレイの極薄化と省エネを可能にした有機EL等の高機能、高性能素子によるところは誰もが認めるところである。
本書は、材料技術編と応用編の2部構成になっている。材料技術編では、高機能デバイスの封止・バリア技術の最先端材料を担っている高分子材料の情報を纏めている。具体的には、最新のエポキシ樹脂、ポリイミド、機能性フェノール樹脂技術をはじめ、ビスマレイミド樹脂、シリコーン樹脂、シルセスキオキサン等の最新情報である。そして応用編では、半導体封止技術、パワーモジュールへの展開、先端ディスプレイ、太陽電池と広範囲に及ぶ封止・バリア技術を取り上げている。各論の詳細は、ご担当いただいた先生方に委ねるとして、本書は、先端デバイスの封止・バリア技術として広範囲にわたる製品の封止・バリア形成技術とその材料を横断的にまとめた大変に貴重なものに仕上がりました。ご多忙のところ、ご執筆いただいた先生方に改めて感謝いたします。
目次
【材料技術編】
第1章 封止材料の基礎と開発状況
1 封止材料の役割
2 半導体パッケージと封止材料の変遷
3 パワーモジュール用封止材料
第2章 エポキシ樹脂の高機能化
1 はじめに
2 分子設計指針と課題
2.1 エポキシ樹脂の高耐熱化に関する分子設計指針
2.2 高耐熱化の課題(相反する諸特性の紹介)
3 開発事例
3.1 ナフタレン型2官能エポキシ樹脂[耐熱性×流動性,密着性]
3.2 ナフタレン型4官能エポキシ樹脂[耐熱性×流動性]
3.3 ジシクロペンタジエン結節型エポキシ樹脂[耐熱性×吸湿性,誘電特性]
3.4 ナフチレンエーテルオリゴマー型エポキシ樹脂(E-NEO)[耐熱性×耐熱分解性,難燃性,密着性]
3.5 ター(Ter)フェニル骨格含有多官能エポキシ樹脂(E-MT)[耐熱性×難燃性,熱伝導性]
3.6 活性エステル型エポキシ樹脂硬化剤(MFAE)[耐熱性×吸湿性,誘電特性]
4 まとめ
第3章 クレイナノプレートを用いたバリアフィルム
1 はじめに
2 ガスバリア膜
2.1 膨潤性粘土と粘土膜の製法
2.2 製膜メカニズム
2.3 ガスバリア性
2.4 水蒸気バリア性
3 耐熱絶縁膜
3.1 非膨潤性粘土を用いた耐熱絶縁膜
3.2 耐熱絶縁膜の製法
3.3 耐熱絶縁膜の特徴と用途
4 標準化サービス
5 おわりに
第4章 液状エポキシ封止材
1 パワーデバイス向け封止材
1.1 パワーデバイス向け封止材の設計
2 ICパッケージ向け封止材の設計
第5章 シート状エポキシ封止材
1 異方導電性フィルム(Anisotropic Conductive Film)
2 半導体封止シート
3 中空封止シート
第6章 ポリイミドのバリア性
1 はじめに
2 高分子フィルムのガス透過性
3 ポリイミドの構造とバリア性
4 おわりに
第7章 封止材原料としての機能性フェノール樹脂の特性
1 はじめに
2 トリスフェノールメタン樹脂
3 ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂
4 トリシクロペンタジエン型フェノール樹脂(開発品)
5 ジシクロペンタジエン・パラクレゾール樹脂(開発品)
6 オキシジアニリン型ベンゾオキサジン
7 おわりに
第8章 靭性に優れたビスマレイミド樹脂の開発
1 はじめに
2 チオール変性ビスマレイミド樹脂
3 封止材料への応用
第9章 シリコーン系封止材料
1 まえがき
2 先端デバイスにおけるシリコーンの役割
3 シリコーンとは
3.1 シリコーンの誕生
3.2 シリコーンの化学構造とその性質
3.3 シリコーンの骨格構成単位とその特性
4 シリコーンの架橋,硬化反応およびその反応を用いた応用例
4.1 付加型液状シリコーンゴムの硬化機構とパワーセミコンダクターへの応用例
4.2 縮合型液状シリコーンゴムの硬化機構とパワーセミコンダクターへの応用例
5 おわりに
第10章 低圧封止成形用熱硬化性樹脂成形材料 バイログラスTM
1 はじめに
2 バイログラスTMの特徴
3 バイログラスTMを用いた電子基板の一括封止
4 バイログラスTMの保存安定性
5 バイログラスTMの長期信頼性
6 今後の展望
第11章 シルセスキオキサン系透明封止材料
1 はじめに
2 シルセスキオキサンを骨格とするエポキシ樹脂の合成
3 シルセスキオキサン骨格エポキシ樹脂の硬化物
4 シルセスキオキサン骨格エポキシ樹脂の改良
5 SQ-OSi-EPの硬化物
6 異なる置換基の導入
7 硫黄バリア性
8 おわりに
【応用編】
第12章 半導体パッケージング技術の最新動向
1 半導体パッケージング技術の開発経緯
1.1 半導体
1.2 パッケージング技術
1.3 半導体PKG
2 半導体パッケージングの開発動向
2.1 FOPKGsの課題
2.2 FOPKGsパッケージングの対策
第13章 パワーデバイスの封止技術動向
1 パワーデバイス
1.1 機能
1.2 種類
1.3 用途
1.4 開発動向
1.5 注目分野
2 高速通信用途
2.1 高速通信
2.2 高速通信用パワーデバイス
3 パワー半導体の封止技術
3.1 封止方法
3.2 封止材料
4 パワー半導体用封止材料の課題
4.1 発熱対策
5 パワーモジュール用回路材料の課題
6 新規パワーデバイス用材料の開発
6.1 パワー半導体用封止材料
6.2 パワーモジュール用回路材料
7 おわりに
第14章 高熱伝導樹脂複合材料の開発とパワーモジュールへの応用
1 はじめに
2 樹脂複合材料の放熱性の付与
3 鱗片形状BNフィラー配合による高熱伝導化
4 窒化アルミニウム(AlN)フィラー配合による高熱伝導化
5 凝集BNフィラー配合によるBN粒子の配向制御での高熱伝導化
6 パワーモジュールへの応用
7 おわりに
第15章 先端ディスプレイにおける封止・バリア技術動向
1 はじめに
2 先端ディスプレイ
2.1 ディスプレイの分類
2.2 先端ディスプレイ
2.3 ディスプレイデバイスの収益
3 封止・バリア技術
3.1 バリア膜,封止材料の要求事項
3.2 封止技術
4 部分最適から全体最適
4.1 OLEDデバイス構造と材料開発
4.2 量子ドット(QD:Quantum Dot)とディスプレイ
4.3 TFT-LCDとAMOLEDのプロセス技術の変遷
5 おわりに
第16章 フレキシブル有機ELに用いるバリアフィルム
1 はじめに
2 ALDを用いて作製したバリアフィルム
3 無機/有機交互積層膜を用いて作製したバリアフィルム
4 ロールtoロール(R2R)法を用いて作製したバリアフィルム
第17章 ガラス封止材料とその応用
1 はじめに
2 低融点ガラス
2.1 低融点ガラスの種類と特徴
2.2 低融点ガラス接着剤の製造方法
3 ガラス封止技術の応用
3.1 ディスプレイ
3.2 断熱ガラス
3.3 ミラー
3.4 高耐熱用途
4 おわりに
第18章 半導体封止材における高周波対応
1 高周波による伝送損失
2 化学構造と誘電特性
3 低誘電エポキシ樹脂のための材料技術
3.1 活性エステル
3.2 ポリフェニレンエーテル(PPE)の硬化剤としての可能性
3.3 低誘電エポキシモノマー
3.4 低誘電酸無水物
4 低誘電半導体封止材の開発
4.1 低誘電NCF
4.2 低誘電封止材
第19章 柔らかい生体組織に馴染む「ナノ薄膜エレクトロニクス」の創製と応用
1 はじめに
2 高分子ナノ薄膜の力学・接着特性とナノ薄膜エレクトロニクスの創製
3 皮膚に貼り付けるだけで筋肉の動きを計測可能な電子ナノ絆創膏の開発
3.1 導電性高分子PEDOT:PSS からなるナノ薄膜「電子ナノ絆創膏」
3.2 「切り紙」から着想を得たアスリート用ウェアラブル筋電計測デバイス
4 インクジェット印刷によるナノ薄膜上への配線形成と生体計測への応用
4.1 皮膚の僅かな変形を検出するナノ薄膜型歪みセンサの開発
4.2 脳深部の活動電位を計測可能なナノ薄膜型神経電極の開発
5 無線給電用ナノ薄膜型アンテナの開発
6 まとめと今後の展開
第20章 太陽電池用封止材の要求特性と技術動向
