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JCUテクニカルレポート バックナンバー一覧

SPDL

総合研究所
エレクトロニクス技術開発1部
エッチング技術課
安藤 裕久Hirohisa ANDO

はじめに

スマートフォンをはじめ多くの電子機器には、ビルドアップ多層基板が使用されている。ビルドアップ多層基板は、高密度配線が可能になる一方で、工程数の増加による基板のコストアップや生産性の低下・不良率の増加などが懸念されている。
そのため、ビルドアップの各製造工程は、工程短縮化や歩留まり向上が求められている。そのなかでBVH穴あけ工程では、従来のコンフォーマル・ラージウインド法から、工程が大幅に短縮できる「銅ダイレクト加工」への需要が高くなっている。
ただ、この加工法は銅箔上から直接レーザービア加工を行うため、銅箔と樹脂の物性の違いからオーバーハング(銅のひさし)が生じやすい。このオーバーハングが過剰な状態でビアフィリングめっきを行うとボイドが発生しやすくなるため、めっきを行う前にオーバーハング除去/バリ取りを行う必要がある。
バリ取りでは銅エッチング液が使用されるが、ビア加工時に飛び散った樹脂が銅表面を覆うため、銅エッチングが進行しにくい状態にある。そこでまず、この飛散樹脂を除去する必要があり、一般的には「デスミア処理→バリ取りエッチング」の順で処理を行う。
しかし、先にデスミア処理を行うと、表面に被覆した樹脂が除去されるのと合わせてビア底のスミアも除去される。その後に銅エッチング液でバリ取りを行うと、ビア底へのエッチングが進行し、内層銅-樹脂界面が大きく浸食される。そのため、浸食部での無電解銅めっきの付きまわりが懸念される。
そこで、ビア底浸食を小さくするオーバーハング除去プロセス(バリ取りエッチング)の検討を行った。レーザー穴あけ後、デスミア処理の有無で2タイプのバリ取りエッチング液『SPDL-D』、『SPDL-ND』を開発したのでご紹介する。(図1)

ビア底浸食抑制バリ取りエッチング液『SPDL-D』

デスミア処理後、異方性エッチング性能を有する銅エッチング液にてバリ取りを行うことにより、ビア底の横方向(内層銅-樹脂界面)の浸食を抑制しながら、縦方向でオーバーハング+ビア中心部を優先的にエッチングできる。(表1)


『SPDL-D』は、一般ソフトエッチとほぼ同等のバリ取りエッチング量である。ただし、『SPDL-D』はオーバーハング0um付近でのエッチング量に対する変化が小さい。そのため、運用時のエッチング量バラツキでの、ビア表面の銅開口径の変化が小さいのも特長として挙げられる。(図2)


また、ビア底の内層銅-樹脂界面の浸食量を比較すると、『SPDL-D』はデスミア処理後から変化が見られていない。これにより、バリ取りエッチングでのビア底への浸食がほとんどなく、ビア上部のオーバーハングを優先的に除去することが可能となる。(図3)

デスミア処理後、異方性エッチング性能を有する銅エッチング液にてバリ取りを行うことにより、ビア底の横方向(内層銅-樹脂界面)の浸食を抑制しながら、縦方向でオーバーハング+ビア中心部を優先的にエッチングできる。(表1)


『SPDL-D』は、一般ソフトエッチとほぼ同等のバリ取りエッチング量である。ただし、『SPDL-D』はオーバーハング0um付近でのエッチング量に対する変化が小さい。そのため、運用時のエッチング量バラツキでの、ビア表面の銅開口径の変化が小さいのも特長として挙げられる。(図2)


また、ビア底の内層銅-樹脂界面の浸食量を比較すると、『SPDL-D』はデスミア処理後から変化が見られていない。これにより、バリ取りエッチングでのビア底への浸食がほとんどなく、ビア上部のオーバーハングを優先的に除去することが可能となる。(図3)

樹脂除去+バリ取りエッチング『SPDL-ND』

もう一つのプロセスとして、デスミア処理前(ビア底のスミアを除去する前)に、銅エッチング液でオーバーハングを樹脂ごと除去する方法を検討しているメーカーも多い。
デスミア処理前に銅エッチングを施した場合、銅表面に樹脂が被覆しているため、エッチングを阻害してしまうことが予想される。その対策として、粒界腐食作用を有するエッチング液を用いることで、オーバーハング上の樹脂に対して銅-樹脂界面を選択的にエッチングする事が可能となる。その為、早い段階で樹脂が剥離し、オーバーハングを一般ソフトエッチよりも低いエッチング量で除去することができる。尚、デスミア処理を施 していないので、ビア底にスミアが残り、ビア底への薬液浸食はしにくい。(表2)


『SPDL-ND』は、レーザー穴あけ後(デスミア前)において、一般ソフトエッチよりも低いエッチング量でバリ取りが可能である。(図4)
ビア底にスミアが残るため、バリ取りエッチングでのビア底への浸食がほとんどなく、ビア上部のオーバーハングを優先的に除去することができる。


また、めっき後でのビア底浸食状態を確認したところ、バリ取りエッチング『SPDL-D』、『SPDL-ND』は、一般ソフトエッチと比較して、内層銅-樹脂界面の浸食が小さいことが確認できた。(表3)

もう一つのプロセスとして、デスミア処理前(ビア底のスミアを除去する前)に、銅エッチング液でオーバーハングを樹脂ごと除去する方法を検討しているメーカーも多い。
デスミア処理前に銅エッチングを施した場合、銅表面に樹脂が被覆しているため、エッチングを阻害してしまうことが予想される。その対策として、粒界腐食作用を有するエッチング液を用いることで、オーバーハング上の樹脂に対して銅-樹脂界面を選択的にエッチングする事が可能となる。その為、早い段階で樹脂が剥離し、オーバーハングを一般ソフトエッチよりも低いエッチング量で除去することができる。尚、デスミア処理を施 していないので、ビア底にスミアが残り、ビア底への薬液浸食はしにくい。(表2)


『SPDL-ND』は、レーザー穴あけ後(デスミア前)において、一般ソフトエッチよりも低いエッチング量でバリ取りが可能である。(図4)
ビア底にスミアが残るため、バリ取りエッチングでのビア底への浸食がほとんどなく、ビア上部のオーバーハングを優先的に除去することができる。


また、めっき後でのビア底浸食状態を確認したところ、バリ取りエッチング『SPDL-D』、『SPDL-ND』は、一般ソフトエッチと比較して、内層銅-樹脂界面の浸食が小さいことが確認できた。(表3)

まとめ

銅ダイレクトレーザー後処理プロセスでは、バリ取りエッチングでのビア底の界面浸食を小さくするため、デスミア後には『SPDL-D』、デスミア前には『SPDL-ND』が有効であり、無電解銅めっきの付き回り性の向上が期待される。
また、レーザー前処理では、CO2レーザー吸収を向上させる銅表面粗化『NBDL』をラインナップしており、「銅ダイレクトレーザー前・後処理」で工程短縮化や歩留まり向上に貢献していきたい。

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JCUテクニカルレポート 92号 2012年8月