この記事で分かること

パナソニックインダストリー半導体向け材料強化

　パナソニックインダストリーは、三重県四日市市において半導体関連の電子材料分野における研究・開発体制の強化を進めています。

　同拠点では、スマートフォンや次世代デバイス向けの高密度実装基板用材料、半導体封止材、液状樹脂材料（CUF材など）といった先端半導体・電子回路基板向け材料の開発・製造が行われており、事業拡大に伴う研究事務所棟の新築など、開発環境の整備が進められています。

どんな半導体向け材料を扱うのか

　パナソニックインダストリーの四日市拠点（四日市工場・四日市南工場など）では、主に先端半導体パッケージ向けの電子材料や高密度実装用樹脂材料の開発・製造を行っています。具体的には、以下のような材料を取り扱っています。

1. 半導体封止材（アンダーフィル・モールド材）

• CUF（キャピラリーアンダーフィル）材・NCP：フリップチップ接続などの狭ピッチ化・高密度化が進む半導体チップと基板の隙間を埋める液状封止・アンダーフィル材料。次世代デバイス向けの開発が強化されています。
• 薄型表面実装封止材（PoP、MUFなど）：スマートフォンやモバイル向けメモリ・プロセッサの薄型化・積層化に対応する封止材。
• パワーデバイス・車載向け封止材：SiC（炭化ケイ素）パワーモジュールやインバータ向けの高耐熱半導体封止材や、発熱を効率よく逃がす高熱伝導封止材。

2. 半導体パッケージ基板材料（シート用材料）

• FC-BGA・CSP・BGA用基板材料：ハイパフォーマンス・コンピューティング（HPC）やアプリケーションプロセッサ、メモリ向けの高弾性・低熱膨張特性を持つ半導体パッケージ基板用シート材料。チップの反り抑制や信頼性向上に寄与します。

3. 2次実装補強用の液状樹脂材料・接着材

• サイドフィル・アンダーフィル材：基板に実装された半導体パッケージの落下衝撃耐性や熱サイクル耐性を高めるための、高耐熱性・低温硬化性などの特性を持つ補強用液状樹脂。
• 低反り液状封止材：SMD（表面実装部品）モジュールなどの大面積封止において、硬化時の反りを抑えるための材料。

　近年の半導体の高集積化、チップレットや3D積層といった先端パッケージング技術、および車載・EV分野での高信頼性化の要請に深く結びついている主要な製品群です。

キャピラリーアンダーフィルとは何か

　キャピラリーアンダーフィル（CUF：Capillary Underfill）は、フリップチップ実装において、半導体チップと基板の間隙を埋めるために使用される液状の封止樹脂（アンダーフィル材）です。

主な特徴と役割

• 毛細管現象による充填半導体チップを基板上のハンダバンプで接続した後、チップの側面に液状の樹脂をディスペンス（塗布）すると、毛細管現象（Capillary action）によってチップと基板のわずかな隙間に樹脂が素早く自発的に行き渡ります。その後、加熱硬化させます。
• 熱応力の緩和（信頼性の向上）シリコンチップと有機基板（パッケージ基板）の間には、熱膨張係数（CTE）に差があります。温度変化によって生じる歪み（熱応力）がハンダ接合部に集中すると亀裂が入る原因になりますが、アンダーフィルが全体で応力を分散・吸収し、接続信頼性（熱サイクル耐性や落下衝撃耐性）を飛躍的に向上させます。
• 環境からの保護ハンダ接合部やチップの回路面を湿気、水分、イオン性不純物などの外部環境から密閉し、腐食やショートを防ぎます。

先端半導体における位置づけ

　近年の半導体高集積化やチップレット、3D積層技術の進展に伴い、ハンダバンプの間隔（ピッチ）はますます狭くなっています。

　そのため、キャピラリーアンダーフィルには、より狭い隙間へ高速かつ均一に流れ込む低粘度化や、微細なシリカフィラーを高充填する技術などが求められており、パナソニック インダストリーなどの材料メーカーが開発を競う重要な先端材料となっています。

どのような物質がアンダーフィル材に使用されるのか

　アンダーフィル材（キャピラリーアンダーフィルなど）は、一般的に熱硬化性樹脂をベースとしたコンパウンド（複合材料）であり、主に以下の物質や成分で構成されています。

1. ベース樹脂（主成分）

• エポキシ樹脂
  • アンダーフィル材の骨格となるメインの樹脂です。
  • 特徴: 優れた耐熱性、電気絶縁性、接着性、機械的強度を兼ね備えており、半導体パッケージの長期信頼性を支えます。液状タイプでは、狭い隙間に素早く流れ込むための低粘度特性が求められます。

2. 無機フィラー（充填材）

• 球状シリカ（SiO2）など
  • エポキシ樹脂の中に、微細な粉末状の無機フィラーが高密度で混ぜられます。
  • 役割:
    • 半導体チップ（シリコン）と基板の熱膨張係数（CTE）の差を縮め、温度変化による熱応力や反りを抑える。
    • 樹脂全体の強度（弾性率）を高め、吸水率を低減する。
    • キャピラリーアンダーフィルの毛細管現象による流動性を損なわないよう、粒子の形状が工夫された「球状溶融シリカ」が多く使われます。

3. 硬化剤・硬化促進剤

• 酸無水物系、フェノール系、アミン系などの化合物
  • エポキシ樹脂の分子同士を網状に架橋させ、熱硬化させるための化学物質です。硬化速度や耐熱性のバランスを調整するために選定されます。

4. 機能性添加剤

• シランカップリング剤
  • 無機フィラー（シリカ）の表面や、チップ・基板の金属・樹脂界面とエポキシ樹脂を化学的に結びつけ、界面の密着性や耐湿信頼性を飛躍的に高めるために微量添加されます。
• その他
  • 粘度や塗布性を調整する流動性調整剤（レオロジーコントロール剤）、気泡の混入を防ぐ消泡剤などが含まれます。

　アンダーフィル材は「エポキシ樹脂」を主軸に、「シリカフィラー」を大量に高充填し、さまざまな化学的添加物を加えることで、過酷な温度変化や衝撃に耐える性能を持たせています。