アンダーフィルとは、

フリップチップ実装後、チップと基板の隙間に充填する樹脂材料のこと。

主な役割は以下：

・はんだバンプへの応力分散

・熱サイクル耐性の向上

・落下・衝撃耐性の強化

・湿気・汚染からの保護

特にバンプ微細化が進むほど、アンダーフィルの有無で寿命が桁違いになる。

① CTEミスマッチの吸収

・Siチップ

・有機基板

・はんだ　は熱膨張率（CTE）が大きく異なる。

→ 温度変化のたびに、バンプが引っ張られ続ける。

アンダーフィルはこの応力を面で受け止める。

 

② バンプの微細・低背化

・バンプ径縮小

・ピッチ縮小

→ 機械的余裕がなくなる。

材料で守らないと成立しない構造になった。

要求は非常に多い。

代表例：

・低弾性率（応力緩和）

・適切なガラス転移温度（Tg）

・高接着性（Si / Cu / 基板）

・低吸湿性

・流動性（微細ギャップ充填）

これらはすべてトレードオフ関係。

● キャピラリーアンダーフィル（CUF）

・実装後に樹脂を流し込む

・低コスト

・充填時間が長い

 

● ノーフローアンダーフィル（NUF）

・実装前に塗布 → リフロー同時硬化

・工程短縮

・材料制御が難しい

 

● モールドアンダーフィル（MUF）

・モールディングと一体化

・Fan-outや先端パッケージで主流

・装置・材料依存が強い

モールディング材（封止樹脂）は、

・チップ全体の保護

・外部環境からの遮断

・機械強度の付与　を担う。

 

近年は、

・大型パッケージ

・薄型化

・高熱密度　により、材料要求が急激に厳しくなっている。

● クラック

・熱サイクル起因

・材料硬すぎ → 応力集中

 

● デラミネーション

・材料界面剥離

・吸湿＋加熱で顕著

 

● ボイド

・充填不良

・放熱・信頼性低下

 

● ポップコーン現象

・吸湿樹脂が加熱で膨張

・パッケージ破壊につながる

WLPやFan-outでは：

・チップが非常に薄い

・RDLが直接樹脂上に形成

そのため：

・超低弾性率材料

・低反り材料

・低吸湿・低応力材料　が不可欠。

材料選定＝構造設計の一部になっている。

・超低弾性率アンダーフィル

・高Tg × 低応力材料

・低吸湿モールディング材

・シミュレーション連携材料設計

・AIチップ向け高放熱樹脂

・アンダーフィルはバンプ寿命を左右

・CTE差吸収が最大の役割

・微細化で材料要求は激増

・モールディング材は保護＋構造材

・材料選定が信頼性を決める

１．アンダーフィルの主な役割は何か？

２．バンプ微細化が進むほどアンダーフィルが重要になる理由は？

３．モールディング材料で特に注意すべき信頼性課題は何か？

 

 

 

 

コラム監修：角本 康司 (オーティス株式会社)
語学留学や商社での企画開発を経て2011年にオーティス株式会社入社。経営企画部を中心に製造・技術部門も兼任し、2018年より代表取締役として事業成長と組織強化に努めている。

 

※本記事は教育・啓発を目的とした一般的な技術解説であり、特定企業・製品・技術を示すものではありません。