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MSAPフラッシュエッチングプロセス POF

総合研究所 開発統括部 電子技術開発部  文蔵 隆志  Takashi FUMIKURA

営業本部 CS技術統括部 電子技術部     松山 哲大  Tetsuhiro MATSUYAMA

JCU(深圳)貿易有限公司 蘇州分公司     石川 久美子  Kumiko ISHIKAWA

はじめに

近年、電子機器に搭載されるプリント配線板は、小型化、薄型化、高密度化に向け、配線のさらなるファインピッチ化が要求されている。それに伴い、レジスト開口部をエッチング除去し配線形成するサブトラクティブ法に対し、必要な箇所にのみ電解銅めっきにて配線形成し、無電解銅シード層をエッチング除去するSemi-Additive Process(以下、SAP)がより微細な配線形成には有利である。その中でも近年は銅箔をベースとしたModified Semi-Additive Process (以下、MSAP)が注目されている。微細配線形成はSAPに劣るものの、サブトラクティブ法よりもファインピッチ化が可能な事より、スマートフォンに搭載されるマザーボードへの展開が進められている。

 

しかしながら、MSAPは銅箔をベースとするため、無電解銅をベースとするSAPと比較し銅シード層が厚く、この除去に多くエッチングが必要なことから、パターンめっきや前処理の状態によっては、シード層、パターンめっき間のくびれ(以下、アンダーカット)やパターンめっき上の孔食(以下、エッチングピット)が発生しやすい。これらの発生によって、パターンの剥離や断線等を引き起こすことが懸念される。改善対策としてアンダーカットについてはパターンめっき前処理において、デスカム処理を実施することで、大幅に低減できることを確認しており、当社ではプラズマ処理によりデスカムが可能な「TAIKAI」、ウェットプロセスによりデスカムが可能な「ウェットデスカム」を展開している。エッチングピットについてはフラッシュエッチング前に熱処理を実施することにより低減できることが確認されているが、不十分なケースもあり、さらなる低減が望まれている。

そこで当社ではエッチングピットを低減可能なフラッシュエッチング液「POF」を開発したので、本稿ではその性能を紹介する。

MSAPフラッシュエッチング液 POF

(1)POFプロセスについて

一般的に、MSAPのフラッシュエッチングでは過酸化水素/硫酸系のフラッシュエッチング液が使用される。これはMSAPの配線形成において、等方的にエッチングが進行する過酸化水素/硫酸系が適しているためである。しかしながら、この組成は、銅の粒界腐食性が高いため、アンダーカットやエッチングピットが発生しやすいという欠点もある。

POFは過酸化水素/硫酸系ではあるが、粒界腐食性を抑制することで、エッチングピットの発生を抑制することが可能である。

 

(2)フラッシュエッチング後パターン形状

図1にPOFを用いたフラッシュエッチング後のパターン形状を示す。パターンの極端な縮小や、アンダーカットの発生はみられず、従来品フラッシュエッチング処理と同等の仕上がりとなっている。

 

 

図1 フラッシュエッチング後形状比較

 

 

(3)エッチングピット抑制性能

従来品でのフラッシュエッチング後のエッチングピット発生時の写真を図2に示す。発生箇所は限られておらず、パターン箇所、ビア箇所、ベタいずれの箇所にも発生する可能性があり、深さ方向には、エッチング量の数倍に達することもある。

POFは、これらエッチングピットの発生量を低減することができる。めっき条件や前後処理条件によっても違いがあるが、従来品と比較し、概ね1/5~1/10程度まで抑制することが可能である(表1)。

 

 

図2 エッチングピット写真

 

 

表1 エッチングピット抑制性能比較

(1)POFプロセスについて

一般的に、MSAPのフラッシュエッチングでは過酸化水素/硫酸系のフラッシュエッチング液が使用される。これはMSAPの配線形成において、等方的にエッチングが進行する過酸化水素/硫酸系が適しているためである。しかしながら、この組成は、銅の粒界腐食性が高いため、アンダーカットやエッチングピットが発生しやすいという欠点もある。

POFは過酸化水素/硫酸系ではあるが、粒界腐食性を抑制することで、エッチングピットの発生を抑制することが可能である。

 

(2)フラッシュエッチング後パターン形状

図1にPOFを用いたフラッシュエッチング後のパターン形状を示す。パターンの極端な縮小や、アンダーカットの発生はみられず、従来品フラッシュエッチング処理と同等の仕上がりとなっている。

 

 

図1 フラッシュエッチング後形状比較

 

 

(3)エッチングピット抑制性能

従来品でのフラッシュエッチング後のエッチングピット発生時の写真を図2に示す。発生箇所は限られておらず、パターン箇所、ビア箇所、ベタいずれの箇所にも発生する可能性があり、深さ方向には、エッチング量の数倍に達することもある。

POFは、これらエッチングピットの発生量を低減することができる。めっき条件や前後処理条件によっても違いがあるが、従来品と比較し、概ね1/5~1/10程度まで抑制することが可能である(表1)。

 

 

図2 エッチングピット写真

 

 

表1 エッチングピット抑制性能比較

おわりに

今後もMSAPで対応する配線が更にファイン化すると予想される。ファイン化に伴いエッチングピットも相対的に大きくなるため、これまで問題とならなかったサイズのエッチングピットが許容できない可能性がある。その際にPOFが解決策のひとつとなればと考えている。

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JCUテクニカルレポート 103号 2018年1月