TECHNOLOGY EXPLAINER
アンダーフィルと封止材
― 隙間を埋める樹脂が、寿命を決めている
チップと基板のあいだには、数十マイクロメートルの隙間があります。 そこを埋めるのがアンダーフィル、全体を覆うのが封止材。 どちらもエポキシ樹脂とシリカ粉の混合物です。 地味に見えて、パッケージが何回の温度変化に耐えるかは、この樹脂が決めています。
- アンダーフィルと封止材とは何か（3行でつかむ）
- なぜ隙間を埋めるのか ― CTE差という宿命
- 埋め方は4通りある
- 素材技術者の視点①：フィラーの粒径が、埋められる隙間を決める
- 素材技術者の視点②：Tgを超えると、材料は別物になる
- 素材技術者の視点③：同じ材料を、硬くと柔らかくの両方向へ
- 課題
- 用語集／参考資料／出典対応表
事実＝各社の公表資料に記載のある内容（出典リンクあり）
本稿の計算＝明示した前提をもとに本記事が算出した値
未確定／将来＝開発中であり、量産実績が確認できていない事項
このほか、材料設計上の読み取りは「解説」として区別しています。
1. アンダーフィルと封止材とは何か（3行でつかむ）
この記事で扱うのは、後工程で使われる2種類の樹脂です。
- アンダーフィル：チップと基板のあいだの隙間を埋める樹脂
- 封止材（EMC）：チップとその周囲をまるごと覆う樹脂
レゾナックは、アンダーフィルを 「チップと基板の間隙を封止・補強することで、温度サイクルなどによるはんだバンプへの応力を緩和するポリマー材料」と説明しています事実。
封止材については、住友ベークライトが4つの役割を挙げています。 「チップ保護」「外部環境からの絶縁性確保」「チップからの熱拡散性の確保」「実装時のハンドリング性の確保」事実。
2. なぜ隙間を埋めるのか ― CTE差という宿命
そもそも、なぜ隙間を埋める必要があるのでしょうか。 空気のままではいけないのか。——いけません。理由は熱膨張です。
レゾナックは、CUF（キャピラリーアンダーフィル）が 「チップ、インターポーザー、パッケージ基板という、CTE差の大きい部材間の隙間に充填される」ものであり、 「応力を面全体に分散させることで、剥離や断線を防ぐ役割を担」うと説明しています事実。
アンダーフィルを「隙間を埋める接着剤」と考えると、設計を間違えます。 レゾナックの説明にあるとおり、役目は応力の分散です事実。
つまりこの樹脂は、チップと基板のあいだで力を受け持つ構造部材です。 だから要求されるのは接着力だけではありません。
- CTE：周りと大きく違えば、それ自体が新しい応力源になる
- 弾性率：硬ければ力を受け止め、柔らかければ変形で逃がす。どちらが正解かは壊れ方による
- Tg：温度が上がって軟らかくなれば、受け持てる力が変わる
以降の3つの章は、この3つの物性をめぐる話になります（本記事による解説）。
3. 埋め方は4通りある
「隙間を埋める」という同じ目的に対して、入れ方は複数あります。 そして入れ方が違えば、材料の形も要求も変わります。
住友ベークライトは、顆粒材を開発した理由として、液状樹脂が 「狭ギャップへの充填性が良好である一方で、パッケージ反りが大きい傾向や、生産性、コストが高いなど課題がありました」と述べています事実。 流れやすさと、反りの小ささと、安さ。この3つが同時には手に入らない——それが方式が分かれている理由です（本記事による解説）。
4. 素材技術者の視点①：フィラーの粒径が、埋められる隙間を決める
封止材もアンダーフィルも、エポキシ樹脂にシリカの粉（フィラー）を大量に混ぜたものです。 フィラーを入れるのは、CTEを下げ、熱を逃がし、強度を上げるためです。
ところがフィラーには、はっきりした副作用があります。粒が隙間より大きければ、入れません。
住友ベークライトは、3DS-TSV（シリコンビア接続3次元積層DRAM）向けの顆粒材について 「5umカットフィラーを適用した圧縮成形用封止樹脂（顆粒材）」により 「3DS-TSVの狭部充填が可能に」なったとし、 現在3μmカット顆粒材も開発中だと述べています事実未確定／将来。
ここで「平均粒径5μm」ではなく「5μmカット」と書かれている点が重要です。 隙間を塞ぐのは平均的な粒ではなく、分布の端にいる一番大きな粒だからです。 1万個に1個の粗大粒子でも、そこで流れが止まれば充填は失敗します。
つまりフィラーの管理は、「どれくらいの大きさか」ではなく「どれだけ大きいものを取り除けたか」の勝負になります。 分級の精度と、凝集させない分散技術。粉体をつくる技術が、そのままパッケージの限界を決めています（本記事による解説）。
そしてここにトレードオフがあります。 フィラーを細かくすると、同じ量を入れても粘度が上がります。 表面積が増えるからです。流れにくくなれば、狭い隙間に入れるという目的自体が遠ざかる。 住友ベークライトがPLP用の顆粒材について 「封止材のフィラーサイズ及び樹脂粘度を最適化することにより」と書いているのは、 この2つを同時に調整しているという意味です事実（本記事による解説）。
5. 素材技術者の視点②：Tgを超えると、材料は別物になる
封止材のカタログには、熱膨張係数が2つ書かれています。 レゾナックの有機基板用エポキシ樹脂封止材（CELシリーズ）では、次のとおりです事実。
| 項目 | 値 | 意味 |
|---|---|---|
| 熱膨張係数 α1 | 6〜12 ppm/℃ | ガラス転移温度より低い温度での熱膨張 |
| 熱膨張係数 α2 | 27〜45 ppm/℃ | ガラス転移温度より高い温度での熱膨張 |
| ガラス転移温度 Tg | 120〜155 ℃ | 樹脂が硬い状態から軟らかい状態へ移る温度 |
| 曲げ弾性率 | 16〜27 GPa | どれだけ硬いか |
| 成形収縮率 | 0.08〜0.35 % | 固まるときにどれだけ縮むか |
※ レゾナック「エポキシ樹脂封止材 有機基板用」の製品特性表による［参考資料4］。右列の「意味」は本記事による説明です。
α2はα1の3〜4倍あります。つまりTgを境に、同じ材料が別の膨張のしかたをするということです。
25℃からリフローの260℃まで加熱したときの、封止材の累積膨張を計算します本稿の計算。
- 25℃ → 140℃（Tgまで）：115℃ × 9 ppm/℃ ＝ 1,035 ppm
- 140℃ → 260℃（Tgを超えてから）：120℃ × 36 ppm/℃ ＝ 4,320 ppm
- 合計 ＝ 5,355 ppm ＝ 0.54 %
もし全区間がα1のままだったら、235℃ × 9 ppm/℃ ＝ 2,115 ppm ＝ 0.21 %。 その差は約2.5倍です。
一辺50 mmのパッケージなら、0.54 % は 約270 μm。α1だけなら約106 μm。 差は160 μm以上になります本稿の計算。 「バンプ」編で扱った30 μmピッチの接合部から見れば、これは無視できる量ではありません。
前提：α1・α2・Tgはレゾナックの公表範囲から代表値を選んだもので、特定製品の値ではありません。 到達温度260℃は本稿の仮定です。実際の部材は拘束された状態にあるため、自由膨張のとおりには伸びません。
この計算からは、Tgをリフロー温度より上に持っていければ、膨張量は半分以下になるという結論が出ます。 では、なぜ有機基板用の封止材のTgは120〜155℃にとどまっているのか事実。
理由はTgと弾性率が連動するからです。 Tgを上げるには架橋密度を上げる。架橋が増えれば硬くなる。 硬い材料は、変形で応力を逃がせません。膨張量は減っても、発生する応力は大きくなりうる。
レゾナックが顆粒状EMC「CEL-400ZHF40」について 「10 ppm/℃以下の低熱膨張と20 GPa以下の低弾性率を両立」と書いているのは、 まさにこの「膨張は小さく、しかし硬すぎず」という両立を売り文句にしているということです事実。 片方だけなら難しくない。両立が難しい——材料の常です（本記事による解説）。
6. 素材技術者の視点③：同じ材料を、硬くと柔らかくの両方向へ
ここまで「硬いほうがよいのか、柔らかいほうがよいのか」という問いを保留してきました。 実は、材料メーカー自身が答えを1つに絞っていません。
レゾナックは、CUFを置き場所によって2種類に分けて開発しています事実。
CUF for Bottom について、レゾナックはこう書いています事実。
「次世代品においてはさらなる低CTE化を目指しつつ、保護力を高めるための高弾性率化と、 反りに追従する柔軟性を付与する低弾性率化の両面で開発に取り組み、 多様なニーズに応えるCUFを提供できる体制の構築を進めています」
高弾性率化と低弾性率化を、同じ文の中で並べている。 誤記ではありません。どちらが正解かは、そのパッケージの壊れ方で決まるからです。
- バンプが先に壊れる設計なら、樹脂でしっかり押さえたい（高弾性率）
- 反りが大きい設計なら、樹脂がついていけるほうがいい（低弾性率）
つまりこの材料には、唯一の最適解が存在しません。 だから材料メーカーは「最高の1品」ではなく「品揃え」で応えることになる—— 同社が「多様なニーズに応えるCUFを提供できる体制」という言い方をしているのは、そういう意味です事実。
これは「ボンディング」編で見たワイヤ材料（金・銀・銅・アルミの併存）や、 「テスト」編で見たソケット材料の作り分けと、まったく同じ構図です。 後工程の材料は、勝ち残った1つに収斂しません。用途ごとに分岐していきます（本記事による解説）。
7. 課題
(1) 求められる耐熱は、用途で大きく違う
同じ「エポキシ樹脂＋シリカ」でも、行き先によって必要なTgはまるで違います。
住友ベークライトは2026年6月1日、SiCパワーモジュール向けに 固形エポキシ樹脂で「Tg 230℃」を達成した封止材料「G785シリーズ」の量産開始を発表しました事実。 従来のG720／G780シリーズはいずれも195℃です事実。 背景には「SiC半導体は高温（200℃以上）での動作が可能」という事情があります事実。
SiCは200℃以上で動けます。しかし封止材のTgが195℃なら、そこから先は樹脂が軟らかくなってしまう。 デバイスの性能を使い切れません。
つまりこの場面では、半導体の限界ではなく、封止材の限界がシステムの上限を決めています。 Tgを195℃から230℃へ上げるという、見た目は地味な開発が、 パワーモジュールの小型化（高出力密度化）に直結する——同社がそう位置づけているのは、この理屈です事実（本記事による解説）。
(2) 大きくすると、反る
「PLP」編で扱ったとおり、生産性を上げるにはパネルを大きくするのが近道です。 住友ベークライトは、その理由を 「先端半導体ではチップの大型化が進んでおり、生産性を高めるためにチップの取り数ロスが多いウェハーレベルパッケージ（WLP）から、より収率の高いPLPに対するニーズが高まっています」と説明しています事実。
ところが面積が大きくなるほど、CTE差から生じる反りも大きくなります。 同社が顆粒材で 「封止材のフィラーサイズ及び樹脂粘度を最適化することにより、成形後のパネルの反りを低減」し、 「600×600mmサイズの大型パネルでも均一な成形が可能」としているのは、この問題への答えです事実。
(3) 液状にも固形にも、それぞれの弱点がある
同社は、液状樹脂について 「狭ギャップへの充填性が良好である一方で、パッケージ反りが大きい傾向や、生産性、コストが高いなど課題がありました」と述べています事実。
流れやすい材料は、固まるときの収縮や反りで不利になりやすい。 だから液状・フィルム状・顆粒状という形態の違いが残り続けます。 レゾナックがフィルム状EMC（EBシリーズ）について 「厚みムラに起因する局所的な歪みを排除できる」と書いているのも、形態そのものが性能である例です事実。
(4) 放射性不純物という、もうひとつの管理項目
「バンプ」編でα線とソフトエラーの話を扱いました。同じ要求が封止材にも及んでいます。 新光電気工業は、MUFパッケージについて「低アルファ線モールド樹脂をラインナップ」していると記しています事実。
封止材はチップを直接覆う材料です。 だからシリカフィラーに含まれる微量の放射性不純物まで、管理対象になります（本記事による解説）。
アンダーフィルと封止材は、後工程で最も「材料そのもの」に近い領域です。 そして扱う物性は、驚くほど少数に絞られます。
- 粒径：どこまで狭い隙間に入れるか（5μmカット、3μmカット開発中）
- CTE：周囲との差をどこまで詰めるか（α1とα2の2つがある）
- Tg：どの温度まで硬いままでいられるか（120〜155℃／195℃／230℃）
- 弾性率：押さえるか、ついていくか（16〜27 GPa／20 GPa以下）
この4つが互いに干渉します。粒を細かくすれば粘度が上がり、Tgを上げれば硬くなり、 CTEを下げようとフィラーを増やせばさらに流れにくくなる。 アンダーフィルと封止材の開発とは、この4つの綱引きに、用途ごとの答えを出し続ける仕事です（本記事による解説）。
8. 用語集
- アンダーフィル
- チップと基板の隙間を埋め、バンプへの応力を緩和する樹脂。
- 封止材（EMC）
- Epoxy Molding Compound。チップと周囲をまとめて覆う樹脂。
- CUF
- Capillary Underfill。接合後に液を置き、毛細管現象で隙間に吸わせる方式。
- MUF
- Mold Under Fill。封止と隙間充填を1工程でまとめて行う方式。
- NCF
- Non-Conductive Film。接合前にあらかじめ置いておくフィルム状の樹脂。
- 顆粒材
- 粉・粒の形で供給する封止材。圧縮成形で大面積を均一に成形できる。
- 圧縮成形
- コンプレッションモールド。樹脂を撒いて型で押し固める成形方式。
- トランスファ成形
- 溶かした樹脂を金型へ流し込む成形方式。
- フィラー
- 樹脂に混ぜる無機の粉。主にシリカ。CTEを下げ、熱を逃がし、強度を上げる。
- カット粒径
- フィラーの最大粒径をある値で切ったという表現。「5μmカット」など。
- CTE
- Coefficient of Thermal Expansion。熱膨張係数。単位は ppm/℃。
- α1／α2
- Tgより低い温度のCTEがα1、高い温度のCTEがα2。α2のほうが大きい。
- Tg
- ガラス転移温度。樹脂が硬い状態から軟らかい状態へ移る温度。
- 弾性率
- 力をかけたときの変形しにくさ。高いほど硬い。
- 成形収縮率
- 成形して固まるときに縮む割合。反りの原因のひとつ。
- ボイド
- 充填した樹脂の中に残る空洞。
- 未充填
- 樹脂が隅まで届かず、隙間が埋まらないこと。
- 反り
- CTE差や成形収縮によってパッケージが変形すること。
- 低α線材料
- α線を出す放射性不純物を減らした材料。ソフトエラー対策に使われる。
- 3DS-TSV
- シリコンビア接続3次元積層DRAM。狭い隙間の充填が課題になる。
- UL-94 V-0
- 樹脂の難燃性に関する規格の等級のひとつ。
9. 参考資料（一次情報）
- レゾナック「先端半導体パッケージの製造プロセスと使用される材料」 — resonac.com
- レゾナック「先端半導体パッケージの反り抑制と応力緩和に貢献する材料②」 — resonac.com
- レゾナック「先端半導体パッケージの反り抑制と応力緩和に貢献する材料③」 — resonac.com
- レゾナック「エポキシ樹脂封止材 有機基板用」 — resonac.com
- レゾナック「液状封止材 フリップチップ用」 — resonac.com
- 新光電気工業「モールドアンダーフィルパッケージ」 — shinko.co.jp
- 住友ベークライト「半導体封止用エポキシ樹脂成形材料 スミコン® EME」 — sumibe.co.jp
- 住友ベークライト「3DS-TSV向け圧縮成形用封止樹脂（顆粒材料）を販売」2024年5月31日 — sumibe.co.jp
- 住友ベークライト「先端半導体向けPLPに対応した圧縮成形用封止樹脂（顆粒材料）を量産化」2024年11月19日 — sumibe.co.jp
- 住友ベークライト「業界初、固形エポキシ樹脂で世界最高クラスのTg230℃を実現したSiCパワーモジュール封止材料向け『G785シリーズ』量産開始」2026年6月1日 — sumibe.co.jp
10. 主張と出典の対応表（監査）
| 本文の主張 | 根拠 | 区分 |
|---|---|---|
| アンダーフィルが「チップと基板の間隙を封止・補強することで、温度サイクルなどによるはんだバンプへの応力を緩和するポリマー材料」であること | レゾナック 技術コラム003［参考資料 1］https://www.resonac.com/jp/solution/column/003.html | 事実 |
| 顆粒状EMC「CEL-400ZHF40」が「10 ppm/℃以下の低熱膨張と20 GPa以下の低弾性率を両立」すること。フィルム状EMC（EBシリーズ）が「厚みムラに起因する局所的な歪みを排除できる」「低温硬化が可能」であること | レゾナック 技術コラム008［参考資料 2］https://www.resonac.com/jp/solution/column/008.html | 事実 |
| CUFが「チップ、インターポーザー、パッケージ基板という、CTE差の大きい部材間の隙間に充填される」もので「応力を面全体に分散させることで、剥離や断線を防ぐ役割を担」うこと。CUF for Topが「バンプが微細化し狭ギャップ化が進む隙間に充填されるため、硬化前の高い流動性と、隙間に詰まらない小粒径フィラーの適用が重視されます」であること。CUF for Bottomが「充填面積が広く、パッケージ基板側の大きな熱膨張の影響を直接受けます。そのため、次世代品においてはさらなる低CTE化を目指しつつ、保護力を高めるための高弾性率化と、反りに追従する柔軟性を付与する低弾性率化の両面で開発に取り組み、多様なニーズに応えるCUFを提供できる体制の構築を進めています」であること | レゾナック 技術コラム009［参考資料 3］https://www.resonac.com/jp/solution/column/009.html | 事実 |
| 有機基板用エポキシ樹脂封止材（CELシリーズ）の特性値：α1 6〜12 ppm/℃、α2 27〜45 ppm/℃、Tg 120〜155℃、曲げ弾性率 16〜27 GPa、成形収縮率 0.08〜0.35%。「弾性率や熱膨張率をコントロールし、パッケージの反りを抑制」すること | レゾナック「エポキシ樹脂封止材 有機基板用」［参考資料 4］https://www.resonac.com/jp/products/semi-backend-process/76/012.html | 事実 |
| MUFが「ICチップとパッケージ基板のギャップが45μm以下でも充填が可能」であること。「微細フィラーを採用」「低アルファ線モールド樹脂をラインナップ」していること。「液状アンダーフィルを用いた場合の樹脂塗布エリアが不要となるため、パッケージ面積の縮小が可能」であること。「フリップチップバンプは、はんだバンプ、Cuピラーいずれにも対応」すること | 新光電気工業「モールドアンダーフィルパッケージ」［参考資料 6］https://www.shinko.co.jp/product/package/assembly/muf.php | 事実 |
| 封止材の役割が「チップ保護」「外部環境からの絶縁性確保」「チップからの熱拡散性の確保」「実装時のハンドリング性の確保」であること。「トランスファーモールド・コンプレッションモールド対応」であること。難燃剤を使わずUL-94 V-0を達成していること | 住友ベークライト「スミコン® EME」［参考資料 7］https://www.sumibe.co.jp/product/it-materials/epoxy/sumikon-eme/ | 事実 |
| 2024年5月31日発表。3DS-TSVが「シリコンビア接続3次元積層DRAM」であること。「5umカットフィラーを適用した圧縮成形用封止樹脂（顆粒材）」により「3DS-TSVの狭部充填が可能に」なったこと。「低弾性レジンを採用」し「CTE（熱膨張率）のコントロールをおこない、反りの低減を実現」したこと。液状樹脂は「狭ギャップへの充填性が良好である一方で、パッケージ反りが大きい傾向や、生産性、コストが高いなど課題がありました」 | 住友ベークライト ニュースリリース（2024/5/31）［参考資料 8］https://www.sumibe.co.jp/topics/2024/it-materials/0522_02/index.html | 事実 |
| 3μmカット顆粒材が「開発中」であること（量産実績は確認していない） | 住友ベークライト ニュースリリース（2024/5/31）［参考資料 8］https://www.sumibe.co.jp/topics/2024/it-materials/0522_02/index.html | 未確定／将来 |
| 2024年11月19日発表。顆粒材が「封止材のフィラーサイズ及び樹脂粘度を最適化することにより、成形後のパネルの反りを低減した圧縮成形用封止樹脂（顆粒材）」であること。「600×600mmサイズの大型パネルでも均一な成形が可能」であること。「先端半導体ではチップの大型化が進んでおり、生産性を高めるためにチップの取り数ロスが多いウェハーレベルパッケージ（WLP）から、より収率の高いPLPに対するニーズが高まっています」 | 住友ベークライト ニュースリリース（2024/11/19）［参考資料 9］https://www.sumibe.co.jp/topics/2024/it-materials/1118_01/ | 事実 |
| 2026年6月1日発表。G785シリーズが「Tg 230℃」を達成したこと。従来のG720／G780シリーズはいずれも195℃であること。「SiC半導体は高温 (200℃以上) での動作が可能」であること。「パワーモジュールの小型化 (高出力密度化) を実現」することに貢献する位置づけであること | 住友ベークライト ニュースリリース（2026/6/1）［参考資料 10］https://www.sumibe.co.jp/topics/2026/it-materials/0428_01/index.html | 事実 |
| 液状封止材（フリップチップ用）のCEL-C-3900シリーズが「含浸性、耐マイグレーション性に優れたノンフィラータイプ」で硬化条件が「120°C / 15 min + 150°C / 1 h」であること。CEL-C-3730シリーズが「耐湿接着性が良好」で硬化条件が「150°C / 2 h or 165°C / 2 h」であること | レゾナック「液状封止材 フリップチップ用」［参考資料 5］https://www.resonac.com/jp/products/semi-backend-process/76/015.html | 事実 |
| 図6：α1＝9 ppm/℃、α2＝36 ppm/℃、Tg＝140℃、到達温度260℃を仮定した25℃からの累積熱膨張（Tgまで1,035 ppm、Tg以降4,320 ppm、合計5,355 ppm＝0.54%）。全区間α1なら2,115 ppm＝0.21%で、差は約2.5倍。一辺50 mmなら約270 μm と約106 μm | 本稿の計算。α1・α2・Tgはレゾナックの公表範囲から代表値を選んだもので特定製品の値ではない。到達温度260℃は本稿の仮定。自由膨張としての計算であり、拘束された実際の部材の挙動ではない［参考資料 4］https://www.resonac.com/jp/products/semi-backend-process/76/012.html | 本稿の計算 |
| 図9で並べた3つは、上2行が封止材のガラス転移温度、最下行が半導体の動作可能温度であり、指標が異なること | 本記事による注記。数値自体の出典は参考資料4・10［参考資料 4］https://www.resonac.com/jp/products/semi-backend-process/76/012.html［参考資料 10］https://www.sumibe.co.jp/topics/2026/it-materials/0428_01/index.html | 解説 |
| アンダーフィルと封止材の「材料系が近い」という整理。この樹脂が「接着剤ではなく応力を分け合わせる構造部材」であるという読み取り。「5μmカット」が平均粒径ではなく最大粒径を切った値だという説明、および分級・分散の精度がパッケージの限界を決めるという指摘。フィラーを細かくすると表面積が増えて粘度が上がるという説明。Tgを上げると架橋密度が上がって硬くなり、応力を逃がせなくなるという説明。高弾性率化と低弾性率化の両立要求が「唯一の最適解が存在しない」ことの表れであるという読み取り。SiCでは封止材の限界がシステムの上限を決めているという指摘。粒径・CTE・Tg・弾性率の4つが互いに干渉するという整理 | 公表内容にもとづく本記事の整理・解説。各社が表明した見解ではない | 解説 |
| 図1・図2・図4・図5・図8の断面図が、実際の観察像ではなく説明のための作図であること | 本記事による注記 | 解説 |
最終更新：2026年9月20日／出典は一次情報（材料メーカー・パッケージメーカーの公式製品ページ、技術コラム、ニュースリリース）に限定しています。 材料設計上の読み取りを含むため、それらは「解説」として出典付きの事実と区別しています。 図はすべて説明用の概念図です。図1・図2・図4・図5・図6・図8・図9はベクター作図、それ以外はAI生成イメージであり、いずれも実際の断面写真・顕微鏡像・製品の実物を示すものではありません。