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スルーホールフィリング用硫酸銅めっき CU-BRITE TF4

総合研究所
エレクトロニクス技術開発1部 PWB1課
佐波 正浩  Masahiro SAWA / 石塚 博士  Hiroshi ISHIZUKA / 高谷 康子  Yasuko TAKAYA

はじめに

近年、スマートフォンやタブレットコンピュータに代表される高性能電子機器の市場拡大に伴い、プリント配線板や電子部品の小型化、薄型化が急速に進んでいる。100μmφ-200μmtに代表されるコア層のハイアスペクトスルーホールフィリングでは、1μm程度の極薄銅箔を用いたセミアディティブ工法(MSAP工法)が主流になりつつある。また、これらのプリント配線板においては微細回路を形成するためにレジストを薄くする必要がある。一方、ビアフィリングと比較して充填体積の大きいスルーホールフィリングでは銅皮膜を厚くしなければならず、配線の微細化が困難であった。微細回路形成の構想を図1に示す。

スルーホールフィリング法

従来のビルドアッププリント配線板における一般的な製造工程を図2に示す。この工法では、コア層のスルーホールに対してコンフォーマルめっきを行い、続いてインク材や導電性ペーストを充填した後、表面を平滑化するため研磨を行う。しかし、スルーホールの小径化に伴い、その充填が困難になってきている。また、充填~研磨工程は基板1枚にかかるコストが大きく、さらに、研磨時の基板変形などが課題となる。加えて、この工法ではコンフォーマルめっきの上にフタめっきを行うため、総膜厚が厚くなり、後工程であるサブトラティブ法で回路形成を行う際に、配線の微細化に制限を受けることになる。


しかし、スルーホールフィリング法を用いることにより、これらの課題を解決することが可能となる。スルーホールフィリング法の最大のメリットは、コア基板製造における大幅な工程短縮が可能になるという点である。すなわち、図2に示した「1.コンフォーマルめっき」~「4.フタめっき」までの工程を1段階で完了することが出来る。また、スルーホールフィリング法は従来の導電ペースト充填法と比較して、接続信頼性、放熱性、体積抵抗率も大幅に向上することが出来る。

従来のビルドアッププリント配線板における一般的な製造工程を図2に示す。この工法では、コア層のスルーホールに対してコンフォーマルめっきを行い、続いてインク材や導電性ペーストを充填した後、表面を平滑化するため研磨を行う。しかし、スルーホールの小径化に伴い、その充填が困難になってきている。また、充填~研磨工程は基板1枚にかかるコストが大きく、さらに、研磨時の基板変形などが課題となる。加えて、この工法ではコンフォーマルめっきの上にフタめっきを行うため、総膜厚が厚くなり、後工程であるサブトラティブ法で回路形成を行う際に、配線の微細化に制限を受けることになる。


しかし、スルーホールフィリング法を用いることにより、これらの課題を解決することが可能となる。スルーホールフィリング法の最大のメリットは、コア基板製造における大幅な工程短縮が可能になるという点である。すなわち、図2に示した「1.コンフォーマルめっき」~「4.フタめっき」までの工程を1段階で完了することが出来る。また、スルーホールフィリング法は従来の導電ペースト充填法と比較して、接続信頼性、放熱性、体積抵抗率も大幅に向上することが出来る。

特長

CU-BRITETF4は、従来のスルーホールフィリングプロセスと比較して、高いフィリング性能を有することにより、その銅皮膜厚を大幅に薄膜化することが可能となる。銅皮膜厚を薄く出来ることで、レジスト厚の薄膜化が可能となり、その結果、従来達成出来なかった微細回路形成を実現する。さらに、加工時間の短縮や金属銅皮膜の低減によるコスト削減にも寄与する。従来浴とのフィリング性の比較を図3に示す。

CU-BRITETF4は、従来のスルーホールフィリングプロセスと比較して、高いフィリング性能を有することにより、その銅皮膜厚を大幅に薄膜化することが可能となる。銅皮膜厚を薄く出来ることで、レジスト厚の薄膜化が可能となり、その結果、従来達成出来なかった微細回路形成を実現する。さらに、加工時間の短縮や金属銅皮膜の低減によるコスト削減にも寄与する。従来浴とのフィリング性の比較を図3に示す。

本プロセスはレベラー成分(TF4-A)、ブライトナー成分(TF4-B)、サプレッサー成分(TF4-C)の3成分で構成されており、添加剤の全成分濃度を数値管理することが可能である。さらに、長期稼動による液の劣化時においても、活性炭処理によって液を浄化することが出来る。なお、近年のスルーホールフィリングプロセスへの要求として、コア層の加工のみならず、積層後のビアフィリングへの応用が重要視されており、本プロセスではスルーホールフィリング性と同時に良好なビアフィリング性も有している。このようにCU-BRITETF4は高いパフォーマンスを安定して使用することが出来るプロセスとなっている。

本プロセスはレベラー成分(TF4-A)、ブライトナー成分(TF4-B)、サプレッサー成分(TF4-C)の3成分で構成されており、添加剤の全成分濃度を数値管理することが可能である。さらに、長期稼動による液の劣化時においても、活性炭処理によって液を浄化することが出来る。なお、近年のスルーホールフィリングプロセスへの要求として、コア層の加工のみならず、積層後のビアフィリングへの応用が重要視されており、本プロセスではスルーホールフィリング性と同時に良好なビアフィリング性も有している。このようにCU-BRITETF4は高いパフォーマンスを安定して使用することが出来るプロセスとなっている。

おわりに

スルーホールフィリング法を用いることで、コア基板製造における大幅な工程短縮が可能になるだけでなく、接続信頼性、放熱性、体積抵抗率も大幅に向上することが出来る。今回紹介したCU-BRITE TF4は、従来困難であったスルーホールフィリングの薄膜化を可能にすることで、さらなる配線の微細化に貢献することが出来るプロセスである。

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JCUテクニカルレポート 97号 2015年1月