半導体の実装には前工程・後工程とあり、ミスのない効率的な製造を行うための技術で成り立っています。また、電極と繋げるボンディングでは従来の技術だけでなく新しい技術も取り入れられてきています。ここでは、半導体実装で知っておきたい知識について紹介しています。
半導体実装の工程では、ウェハーや基板がわずかに反ってしまう現象が接合不良の原因となることがあります。反りは、主にウェハーや基板を構成する複数の材料間で熱膨張係数（CTE）が異なることによって生じ、薄型化が進んだウェハーほど反りやすくなります。反りが生じた状態でバンプ接合を行うと、接触不良やブリッジ（短絡）の原因となるため、CTEマッチングによる材料選定、温度プロファイルの最適化、キャリア基板・補強構造の活用といった対策技術が用いられています。
フリップチップボンディングのように接合部が外部から目視できない構造では、接合品質を確認するための専用の検査工程が欠かせません。X線検査（内部のバンプ形状やボイドの確認）、超音波探傷検査（SAT）（剥離やクラックの検出）、外観検査（AOIによる自動化を含む）、電気的特性検査（導通・絶縁・動作特性の確認）を組み合わせることで、半導体実装の品質が担保されています。
半導体実装の検査方法（X線検査・超音波探傷など） について詳しく見る
チップレットとは、CPUやGPUといった大規模な半導体を1つの巨大なチップとして製造するのではなく、機能ごとに複数の小さなチップへ分割し、それらを1つのパッケージ内で組み合わせる設計手法です。半導体の微細化が難しくなる中、歩留まり向上や設計の柔軟性を両立させる手段として広がっており、実現には2.5D／3D実装やハイブリッドボンディングといった高度な実装技術が欠かせません。
2.5D実装では、複数の半導体チップを「インターポーザ」と呼ばれる中間基板の上に配置し、高密度に接続する構造が用いられます。インターポーザにはシリコン・有機・ガラスの3種類があり、それぞれ加工精度・コスト・信号損失の面で特徴が異なります。関連技術として、チップの表と裏を電気的に接続するTSV（シリコン貫通電極）や、配線密度を高めるRDL（再配線層）が用いられています。
フリップチップ実装で使用されるはんだバンプには、従来型の「C4バンプ」と、半導体の微細化とともに普及してきた「マイクロバンプ」があります。両者はサイズ・ピッチ、材料構成（はんだ主体か銅ピラー主体か）、適用用途（量産性重視か高密度先端パッケージ向けか）で使い分けられており、委託先選定では対応可能なバンプピッチの確認が重要になります。
フリップチップ実装では、バンプ接合後にチップと基板の隙間へ樹脂を充填する「アンダーフィル」という工程が行われます。バンプにかかる応力を樹脂全体に分散させることで、熱サイクルによるクラックや、落下・振動による破損を防ぐ役割を担っています。材料にはキャピラリーフロー型とノンフロー型があり、ボイド（気泡）の少ない充填技術や硬化条件の管理が品質を左右します。
近年、AIのデータ処理や高速通信などに用いる半導体の基板として注目されているのが、ガラス基板です。生成AIやHPCの高性能化、チップレット構造の普及を背景に需要が増加しており、通信速度の速さ・耐熱性の高さ・剛性の高さがメリットです。一方で、割れやすさや微細加工のコストが課題であり、量産技術の確立が今後の普及を左右します。
半導体パッケージのアセンブリとは、半導体チップをパッケージに組み込む工程のことです。ウェハから切り出したチップをダイボンディングで基板に固定し、実用的な部品に仕上げます。製品の信頼性・寿命を左右する重要な工程であるため、専門業者に委託することで品質向上、効率的な生産、改善提案といったメリットが期待できます。
半導体の3D実装は、複数のチップを垂直方向に積層し、シリコン貫通電極（TSV）を用いて直接接続する技術です。配線距離の短縮による高速化・省電力化、小型化を実現できる点がメリットで、金属・絶縁膜同士を直接接合するハイブリッドボンディングと組み合わせることで、さらなる高密度接合が可能になります。
半導体の2.5D実装は、複数のチップをインターポーザと呼ばれる中間基板上に配置し、高密度に接続する技術です。2D実装と3D実装の中間に位置する技術であり、高速通信と低消費電力を両立できる点、異なる機能のチップを組み合わせやすい点がメリットです。TSVによる接続技術やチップレット集積技術によって実現されています。
半導体の製造過程は、設計を担う前工程と実装を担う後工程とに分けられます。後工程では、ダイシング（ウェーハの切断・チップ化）、ボンディング（フリップチップ・ワイヤーなど）、モールディング（樹脂によるチップの保護）、最終検査（DCテスト・機能テスト・寿命テストなど）という流れで、製品の品質や性能に直結する作業が行われています。
半導体製造での複雑な工程において、前工程で形成されたパターンと次工程の形成すべきパターンがズレないように正確な計測を行うアライメント。接触アライメント、レーザーアライメント、電子ビームアライメントなどの方法で、生産工程の効率化と不具合やリスクの少ない製品製造を可能にします。
バンプとは、半導体チップと基板を接続するための突起状電極を形成する接続技術です。金や銅などの導電性材料を材料とし、スクリーン印刷方式・めっきバンプ方式・ボール搭載方式の3種類の方法から適切な形に加工されます。使用する素材、加工方法、バンプの形状と多数の種類があるため、仕様に合わせて適切に選ぶ必要があります。
半導体チップと外部電極を接続するボンディング技術。古くから用いられている主流ともいえるのがワイヤーボンディングですが、近年ではフリップチップボンディングをはじめさまざまな手法が開発され、製品仕様やコストに合わせた選択が行われています。コストと量産性を重視するならワイヤーボンディング、高速性・小型化を求めるならフリップチップボンディングが有効です。
半導体チップを保護しながら外部回路と接続するための半導体パッケージ。単なる入れ物ではなく、電気的な接続や放熱など、電子機器としての動作を支える重要な役割を担っています。基本構造はチップ（ダイ）・接続部・基板・封止材から成り、リードフレーム系（DIP・QFP）、BGA、CSPといった種類があります。
高密度実装は、限られたスペースの中に多くの回路や部品を配置するための技術です。電子機器の小型化や高性能化が進む中で配線や接続を含めた実装全体の高密度化が重要になっています。配線の高密度化（微細配線）、構造の高度化（多層化・積層構造）、接続の高密度化（フリップチップボンディングなど）の3要素によって実現されています。
フリップチップボンディングを含めた半導体製造後工程を委託することができる企業の中で、高度な技術による「小型化・高速化」、複数製造会社での分散対応による「短納期」、部品調達による「低コスト」と、それぞれの特長を持つおすすめの企業を紹介します。ぜひ委託先を選定する際の参考にしてください。
端子ピッチ30μmの実装や6Gなど次世代通信の200GHzクラスの実装が可能な技術力を持つ企業。他社では対応が難しい微細接合にも対応できます。
小型化・高速化に向けた高精度な実装が求められるイメージセンサのパッケージングやカメラモジュール、次世代通信などへの対応に適しています。
高い技術を持つ製造会社を委託先に持つ、自社工場を持たないファブレス企業。1案件を複数の企業で分散対応できるため短納期が実現可能です。
スマートデバイスやPC関連機器、IoTデバイスなど製品のライフサイクルが短く、迅速な製品投入が必要な場合に適しています。
部品調達において国内外に50を超える多様なネットワークを構築（※）しており、低価格での仕入れが可能。低コストでの量産を実現できます。
家庭用電子製品やオーディオ機器製品など、売れ行きが予測できる製品のシェア拡大を狙った量産が求められる場合などに適しています。
※2024年10月確認時点：参照元：ピーダブルビー公式HP（https://pwb.co.jp/service/assembly/）