主要成果
TOWAは、次世代半導体パッケージング技術の共同創造プラットフォーム「US-JOINT」を活用し、顧客の革新的なコンセプト検証を加速させています。特に、急速に進化するAI向け半導体の熱管理という喫緊の課題に対し、同社はモールドアンダーフィル（MUF）技術を強力に推進しています。MUFは、真空条件下での圧縮成形により樹脂でパッケージ内の微細な隙間を埋め、効果的にシールする技術であり、これにより製造プロセスの簡素化、生産性の飛躍的な向上、そして最も重要な放熱性の改善を同時に達成し、高集積化が進むAI半導体の信頼性向上に大きく貢献します。
技術・臨床詳細
AI半導体は、その高性能化に伴い、従来の半導体をはるかに超える発熱量を伴います。この熱を効率的に管理できないと、チップの性能低下、寿命短縮、さらには故障につながります。従来のアンダーフィル材料は、微細な隙間に液状樹脂を毛細管現象で浸透させるキャピラリフローアンダーフィル（CUF）が主流でしたが、これは流動性に限界があり、またボイド（空隙）が発生しやすいという課題がありました。TOWAが提案するモールドアンダーフィル（MUF）は、この課題を根本的に解決します。MUFは、半導体チップと基板の間に樹脂を充填する際に、真空環境下で圧縮力を加えることで、微細な隙間にも樹脂を完全に充填し、ボイドの発生を極限まで抑えることができます。使用される樹脂は、高い熱伝導性と低い熱膨張係数を持つように特別に設計されており、チップから基板への熱伝達効率を最大化します。この技術により、パッケージ内部の熱抵抗が大幅に低減され、結果としてチップのジャンクション温度が低下し、デバイス全体の信頼性と性能が向上します。また、従来のCUFと比較して、プロセス時間が短縮され、製造歩留まりも改善されるため、生産性の大幅な向上が期待されます。
背景・業界文脈
AI半導体は、データセンター、エッジデバイス、自動運転車など、あらゆる分野でその重要性を増しており、その性能は日進月歩で進化しています。特に、HBM（High Bandwidth Memory）などの積層メモリとの異種統合パッケージングが一般化する中で、パッケージングにおける熱管理は、チップ設計そのものと同等かそれ以上に重要な要素となっています。従来のパッケージング技術では、この新たな熱課題に対応しきれなくなっており、新たな材料とプロセスの開発が急務でした。TOWAのMUF技術は、この技術的ギャップを埋めるものであり、半導体パッケージング業界における日本の高い技術力を改めて示すものです。これは、AI時代の半導体競争において、日本企業が優位性を確立するための重要な戦略的ステップとなります。
今後の展望
TOWAが推進するモールドアンダーフィル（MUF）技術は、AI半導体だけでなく、高性能サーバー、5G通信機器、グラフィック処理ユニット（GPU）など、発熱量の大きい全ての高性能半導体への応用が期待されます。今後、TOWAは「US-JOINT」プラットフォームを通じて、さらに広範な顧客との協業を進め、MUF技術の標準化と普及を推進するでしょう。また、MUF用樹脂材料のさらなる高性能化（例：超低CTE、超高熱伝導率）や、より微細なピッチへの対応技術の開発も進められると予想されます。この技術は、半導体パッケージングのボトルネックを解消し、次世代エレクトロニクスの発展を加速させる上で、中核的な役割を果たすことになるでしょう。
元記事: https://www.resonac.com/solution/column/013.html
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