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JCUテクニカルレポート バックナンバー一覧

ボトムクリーナーBCシリーズ

総合研究所
エレクトロニクス技術開発1部
PWBめっき技術課
小田 晃弘Akihiro ODA

はじめに

スマートフォンに代表される電子機器の小型・高性能化要求により、内蔵されるプリント基板においては高密度配線・実装面積の確保可能なビルドアップ工法による多層化が必須となっている。
BGA(Ball Gride Alley)ビルドアッププロセスとしては、内層接続工程として、デスミア(膨潤・過マンガン酸エッチング・中和/還元 処理)、無電解銅めっき(クリーナーコンディショナー・ソフトエッチング・触媒付与・化学銅めっき)、電解銅めっきの各工程を経る。尚、無電解銅めっき工程内のソフトエッチング処理を施す目的は、銅表面の不純物除去=ビアの接続性向上である。
しかし、エッチングが過剰になると、等方性エッチングの為、ビア底部の銅と樹脂間にエッチング液が浸透し、同箇所に隙間が発生する場合があり、その発生した隙間により、無電解銅めっきの析出低下が生じ、その後の電解銅めっきの接続不良や熱衝撃による剥がれが生じてしまう。
前記のとおり、従来のソフトエッチング処理では、ビア底部と樹脂の隙間が生じてしまうので、それを抑制するエッチング処理が必要である。
この様な背景のもと、ビア底部と樹脂の隙間を抑制するソフトエッチング処理「ボトムクリーナーBCシリーズ」を開発したので紹介する。

特長

1) 異方性エッチング機構により、縦方向への優先エッチングなので、ビア底部と樹脂の隙間を抑制する。
2) 過酸化水素/硫酸系の銅エッチング液である。
3) 無電解銅プロセス内の浸漬タイプのソフトエッチングとしても適用可能である。

1) 異方性エッチング機構により、縦方向への優先エッチングなので、ビア底部と樹脂の隙間を抑制する。
2) 過酸化水素/硫酸系の銅エッチング液である。
3) 無電解銅プロセス内の浸漬タイプのソフトエッチングとしても適用可能である。

BC処理品のVIA底部のエッチング性能

従来のエッチング液と『BCプロセス』処理のビアホール(以下、VIA)イメージ図を図1に、実際の処理品断面観察図を表2に示す。

図1 従来技術と開発品比較イメージ図

エッチング後VIA底部の形状について、従来品(過硫酸ナトリウム)と本開発品を比較した場合、開発品はサイドエッチを抑制している事が判る。(表1)これは異方性機構により銅と樹脂の隙間腐食を抑制している事を示しており、この事により無電解銅めっきの付き回り性が向上し、それに伴い電解銅めっき接続不良の低減や熱衝撃に伴う剥がれが発生し難くなると考えられる。

表1 エッチング後VIA断面状態

従来のエッチング液と『BCプロセス』処理のビアホール(以下、VIA)イメージ図を図1に、実際の処理品断面観察図を表2に示す。

図1 従来技術と開発品比較イメージ図

エッチング後VIA底部の形状について、従来品(過硫酸ナトリウム)と本開発品を比較した場合、開発品はサイドエッチを抑制している事が判る。(表1)これは異方性機構により銅と樹脂の隙間腐食を抑制している事を示しており、この事により無電解銅めっきの付き回り性が向上し、それに伴い電解銅めっき接続不良の低減や熱衝撃に伴う剥がれが発生し難くなると考えられる。

表1 エッチング後VIA断面状態

BCシリーズのオーバーエッチング時のVIA底部状態

本開発品は、オーバーエッチングの状態においてもVIA底部と樹脂の隙間腐食を抑制している事が判る。(表2)

表2 エッチング後VIA断面状態

これは、VIA内部に一旦薬液が入り込む事によって液流動差が生じている為に液流動性が速い(打力が強い)箇所=VIA底中心付近では、エッチングが進むが、液流動性が遅い(打力が弱い)箇所=VIA底周囲では、銅のエッチングスピードが遅くなる為と考えられる。

本開発品は、オーバーエッチングの状態においてもVIA底部と樹脂の隙間腐食を抑制している事が判る。(表2)

表2 エッチング後VIA断面状態

これは、VIA内部に一旦薬液が入り込む事によって液流動差が生じている為に液流動性が速い(打力が強い)箇所=VIA底中心付近では、エッチングが進むが、液流動性が遅い(打力が弱い)箇所=VIA底周囲では、銅のエッチングスピードが遅くなる為と考えられる。

おわりに

今回紹介した『ボトムクリーナーBCシリーズ』は、無電解銅めっき工程内のソフトエッチング代替として浸漬処理を想定した結果を報告したが、特徴は「異方性エッチング機構」である為、本来はスプレー等の液流動の高い水平搬送処理が最も有効である。今後のVIA小径化に伴う、VIA底部の液流動低下によるめっき接続性低下が懸念されるので、本開発品によってそれら懸念事項に貢献出来ればと考える。

その他記事

JCUテクニカルレポート 91号 2012年1月