パッケージング（封止）

この工程の要点

チップを樹脂などで封止し、守って取り扱える形にする工程。

段階：後工程

解説

パッケージング（封止）は、半導体チップを外部の環境から守り、基板や配線と電気的につなぐ後工程である。前工程でシリコンウェーハの上に回路を作り、多くの場合は検査を経てチップに切り分けた後に行う。この工程を終えると、電子機器の基板に実装できる部品の形になる。

封止とは、チップとその接続部分を樹脂やセラミックなどで覆うことをいう。目的は、湿気、ほこり、衝撃、光などから回路を守ることである。あわせて、動作時に出る熱を外へ逃がす経路と、外部端子への電気の通り道を確保する役割もある。

流れの概略は次のとおりである。まず、必要に応じてウェーハの裏面を削って薄くする。この作業がバックグラインドである。次に、ダイシングでウェーハをチップに切り分ける。切り分けたチップは、リードフレームや配線基板の上に載せて固定する。

チップの電極と外部端子は、細い金属線で結ぶ。これがワイヤボンディング（金属細線による接続）である。その後、全体を樹脂で覆って固める。続いて外部端子の形を整え、最後に電気的な特性を確かめる試験を行う。

使う装置は、ウェーハを切るダイシング装置、チップを載せるダイボンダ、金属線をつなぐワイヤボンダ、樹脂で覆うモールド装置などである。試験には半導体テスタを用いる。材料は、ダイシングブレード、リードフレーム、配線基板、接着材、金属細線、モールド樹脂などがある。

複数のチップを一つのパッケージにまとめる構成もある。チップレットは、機能ごとに分けた小さなチップを組み合わせて一つの製品にする考え方である。この場合、パッケージングは単なる保護にとどまらず、チップ同士をつなぐ役割も担う。

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関係する用語

• バックグラインド：回路形成を終えたシリコンウェーハの裏面を削り、厚みを薄くする加工。裏面研削とも呼ばれる。
• バーンイン：製品に高温や電圧などの負荷をかけて動作させ、初期に故障しやすいものを出荷前に取り除く試験。
• チップレット：機能ごとに分けて作った小さなチップを、一つのパッケージ内で組み合わせて一つの製品として動かす方式。
• ダイシングブレード：ウェーハを個々のチップに切り分けるダイシング工程で使う、高速で回転する薄い円盤状の刃。
• ファブレス：自社で半導体の製造工場を持たず、設計と販売に特化して製造を外部に委託する事業形態。
• HBM：DRAMチップを縦に積み重ね、プロセッサの近くに搭載する高帯域幅のメモリ。
• IDM(垂直統合型)：設計、製造、組立、検査などを自社内で一貫して行う半導体メーカーの形態。
• モールド樹脂：半導体チップを湿気や衝撃などから守るため、チップを包んで固める封止用の樹脂材料。
• OSAT：半導体の組み立て（パッケージング）と最終検査を、他社から請け負う企業。
• パワー半導体：電力の変換や制御に使う半導体素子の総称。大きな電圧や電流を扱い、スイッチ動作で電力の形を変える。
• シリコンウェーハ：高純度のシリコン単結晶を薄い円板状に切り出し、表面を鏡のように磨いた基板。半導体チップの回路を作り込む土台となる。
• ワイヤボンディング：半導体チップの電極パッドと、基板やリードフレームの端子を、細い金属線でつなぐ接続方法。

前後の工程

• 前の工程：ボンディング（ダイボンド、ワイヤボンド）
• 次の工程：最終検査（テスト）