高周波対応基板のための樹脂/銅の開密着性向上技術

第1部 5G+/6G向けPTFE表面改質 高速高周波プリント基板の実現

(2022年1月12日 10:00〜11:30)

　高速高周波回路基板の基材として、従来のポリイミドに代わって、比誘電率が2.1、誘電正接が0.0002ともっとも優れた材料であるポリテトラフルオロエチレン (polytetrafluoroethylene:PTFE) などのフッ素樹脂が期待されている。しかし、PTFEは、配線材として使われる銅との密着性が悪いという問題がある。フッ素樹脂表面改質方法としては従来から化学エッチング法があった。接着効果に優れているが、金属ナトリウム-ナフタレン錯体は劇物であり、人体や環境への負荷が大きい。また、回路基板として実用するには、樹脂表面を著しく粗化しており、基板の高周波特性に課題があった。 　化学エッチングの解決する方法として、エキシマ光照射法、プラズマ処理法がある。その中で、真空中で良質なプラズマを発生させることで、銅との高い密着性と高周波特性を両立させた技術を紹介する。

1. 表面改質処理装置の概要
   1. 処理装置の概念について
   2. 独自のイオン源 (ファインプラズマガン) について
2. PTFEの低接触角の実現
   1. 表面改質したPTFEの表面について
   2. PTFE表面と銅との密着性と断面構造について
3. 高周波基板への適用
   1. ビアの表面改質について
   2. 伝送損失の評価について
   3. フレキシブル基板の試作について
4. 量産化に向けて
   1. 量産プロト機の開発
• 質疑応答

第2部 プラズマ表面改質による低誘電樹脂の前処理・接着剤フリー直接銅めっき及び直接接着技術

(2022年1月12日 12:20〜13:50)

　高周波帯域における電気信号の伝送損失を低減するためには、回路基板用絶縁材料として低誘電特性に優れる樹脂上に可能な限り平滑な界面で銅回路を形成する必要がある。これは、周波数の増大に伴い、電気信号が導体表面に集中して流れる表皮効果の影響が無視できなくなるためである。しかしながら、低誘電樹脂は異種材料との接着性に乏しく、投錨効果や接着剤に頼ることなく回路の密着信頼性を確保することは極めて困難な課題となっている。このような課題に対し、電子技研では、減圧プラズマ処理を用いた低誘電樹脂フィルムの表面改質により、薬液を用いた粗化処理等の前処理や接着剤を必要とせず、平滑界面のままのシード層も用いない直接銅メッキおよび銅箔と低誘電樹脂フィルムを直接接着する技術及び装置を開発しました。この技術を用いれば、100GHz帯までの高周波用途に活用できる低誘電樹脂 (ex.フッ素樹脂) 、低価格で数十GHz帯まで使用できる樹脂フイルム (ex.PET,PPS) を用いた単層、積層多層フレキシブル基板作成が可能になります。また、接着剤を用いる、熱圧着等他の接着方法の場合でも、薬剤による前処理を必要とせず、本手法での官能基付与により接着強度改善が可能になり、前処理薬材不使用での環境対応型の表面処理技術であり、SDGsへ貢献も可能となります。 　ここでは、本表面改質の原理から実例及び信頼性までを解説し、各企業の今後のビジネス戦略を立てて行く為の情報を提供致します。

1. プラズマを用いた表面改質による接着原理および装置
   1. プラズマを用いた表面改質による接着原理
   2. ロール to ロール表面改質装置での処理実例
2. 表面改質を用いた直接銅めっき技術
   1. プラズマを用いた表面改質の状態評価
   2. 低誘電率樹脂への直接銅めっき
      • フッ素
      • LCP
      • COP
   3. ポリイミド樹脂への直接銅めっき
   4. 各種難めっき樹脂への直接銅めっき
      • PET
      • PS
      • SPS
      • PPS等
   5. ガラス基板への直接銅めっき
   6. 低誘電率樹脂を含むビア・スルーホールへの高密着直接銅めっき
3. 表面改質を用いた低誘電率樹脂の接着剤レス直接接着技術
   1. 低誘電率樹脂と銅箔の直接接着
   2. 低誘電率樹脂と低誘電率樹脂の直接接着
   3. その他低誘電率樹脂の直接接着
      • PET
      • PPS
      • PEEK 等
   4. コア材にポリイミドを用いた低誘電率樹脂,銅箔の多層膜作製
4. 規制物質を使わない環境対応型の表面処理技術及び応用技術 (SDGs対応)
   1. プラズマを用いた表面改質による薬剤前処理レス接着技術
   2. 応用技術
      • 粉体材料
      • 医薬
      • 印刷
• 質疑応答

第3部 高周波対応配線形成用新シードフィルムを用いた平滑界面への銅配線形成技術

(2022年1月12日 14:00〜15:00)

　弊社では、低損失の高周波伝送配線や高品質アンテナに適用可能な銅配線形成用材料として、フィルム基材に金属ナノ粒子を塗工した新シードフィルムを提案している。本シードフィルムは、基材を粗化することなく、「平滑な界面」において、ニッケルのような磁性材料を用いずに、基材と銅めっき膜の密着を確保できる。そのため、高周波帯域で電流が配線の表層に集中する『表皮効果』による『導体損失』を低減することが可能である。さらに、独自に開発した、シード層のみを選択的にエッチングするSemi Additive Processを活用することで、基材と銅配線の界面だけでなく、銅配線の表面 (残り三面) も平滑になるため、Beyond5G、ミリ波帯での伝送に対応可能な銅配線形成が期待できる。 　本講演では、新シードフィルムを用いた銅配線の伝送特性評価結果や密着メカニズムについて紹介する。

1. 高周波対応の「高品質な配線」とは
2. 新シードフィルムの特徴
3. 新シードフィルムを用いた銅配線の高周波伝送特性評価
   1. サブトラクティブ法による伝送特性評価
   2. 新セミアディティブ法 (新SAP) の紹介
   3. 新SAPによる伝送特性評価
   4. 新シード+低誘電・低誘電正接フィルムの伝送特性評価
4. 銅配線の密着メカニズム
5. 新シードフィルムの基本性能について
• 質疑応答

第4部 光表面ナノコーティング技術による表面機能化・界面機能制御

(2022年1月12日 15:10〜16:40)

　近年、基材特性を維持しつつ、表面層に高機能特性を付与する表面改質技術が注目されている。 　本講演では、主に紫外光を利用した温和で簡便な表面化学修飾ナノコーティング技術を用いたポリマーおよびカーボン材料への各種官能基化技術による表面高機能化・界面制御技術について紹介するとともに、本技術を利用した5G用低損失基板に向けた高強度異種材料接合技術への応用展開についても紹介する。

1. 表面化学修飾技術の動向
2. フッ素官能基化技術
   1. ポリマー材料
      1. 汎用ポリマー
      2. エンジニアリングプラスチック
   2. カーボン材料
      1. ダイヤモンド
      2. DLC
      3. カーボンナノチューブ
   3. 表面特性
      1. 撥水撥油性
      2. 低摩擦性
3. 酸素官能基化技術
   1. カーボン材料
   2. 表面特性
      1. 親水性
      2. 低摩擦性
4. ヘテロ原子官能基化技術
   1. 硫黄官能基化
      1. ポリマー材料
      2. カーボン材料
   2. 窒素官能基化
      1. ポリマー材料
   3. 金属ナノ粒子固定
5. 表面化学修飾ナノコーティング技術の適用事例紹介
   1. 表面濡れ性制御技術
   2. 5G用低損失基板に向けた高強度異種材料接合技術
• 質疑応答