ガラス基板の開発動向と表面処理、破壊の抑制

第1部 めっきプライマーのガラス貫通基板への適用

(2025年4月15日 10:00〜11:10)

　半導体基板のサブストレート、インターポーザーとしてガラスへの代替が有望視されている。ガラスへの導電化方法が各種提案されており、現行技術の課題とめっきプライマーの優位性について紹介する。

1. めっきプライマーについて
   1. めっきプライマーの利点
   2. 無電解めっき工程を短縮
   3. 様々な材料に高密着
   4. 部分めっきが容易
   5. 基材の表面平滑性を損なわない
2. ガラスコアについて
   1. なぜガラス基板か?
   2. 国内のガラスコア開発動向
   3. 国外のガラスコア開発動向
   4. 各メーカーの開発進捗度と課題
   5. 課題解決に求められる特性
3. めっきプライマーのガラスへの適用
   1. めっきプライマーガラスへの密着メカニズム
   2. アニールレスめっきを実現するハイブリッド型プライマー
   3. 密着性、信頼性、各種物性
   4. ガラス貫通基板への適用
4. ガラス周辺技術への応用
   1. 高速伝送、beyond5G
   2. 部品内蔵基板
   3. ハイブリッドボンディング
   4. 光電融合

第2部 次世代半導体パッケージ/B5G向けプラズマ表面改質による樹脂フイルム、ガラスへの直接銅めっき、接着剤レス接着技術

(2025年4月15日 11:20〜12:50)

　次世代半導体パッケージでは、ガラス基板が検討されているが、ガラスへの直接銅めっき、フイルムとの直接接着技術が、B5G/6Gでは、低誘電樹脂への投錨効果や接着剤に用いず銅めっきや銅箔との密着性を確保する技術が、確立できていない。電子技研では、減圧プラズマを用いた表面改質により基材表面に強固に結合した官能基 (-NH基) を形成することにより、ガラス及び低誘電樹脂への直接銅めっき、および樹脂とを直接接着する技術を開発した。 　本講演では、本表面改質の原理から実例及び信頼性までを解説するとともに、ガラス基板に関しては、熱膨張係数差に起因するCu/ガラス基板の信頼性低下防止のための無機バッファを用いた取り組みを紹介する。

1. 株式会社 電子技研の会社紹介
2. 技術課題
3. プラズマを用いた表面改質による接着原理および状態評価
4. 表面改質を用いた直接めっき、直接接着技術原理
5. 表面改質を用いた直接めっき
   1. 低誘電率樹脂への直接銅めっき
      • フッ素
      • LCP
      • PPE
   2. ビア、スルーホールへの高密着直接銅めっき
6. 表面改質を用いた接着剤レス直接接着技術
   1. 低誘電率樹脂と金属 (Cu) 、低誘電率樹脂との直接接着
   2. 直接接着の応用
   3. コア材 (PI、LCP) を用いた多層膜の直接接着
7. ガラス基板への展開 (パッケージ基板対応)
   1. ガラスへの直接銅めっき
   2. ガラスと樹脂の直接接着
8. 封止樹脂・接着剤の接着強度改善技術
   1. 接着剤の接着強度改善 (Cu/エポキシ系接着剤)
   2. 異種材料の密着 (金、セラミックスとシリコーン接着剤の密着強度up)
   3. 高耐熱封止樹脂の密着性改善
9. 応用技術 (粉体材料への応用)
• 質疑応答

第3部 ガラス基板上Pdフリー化学的Cu層形成とその特性

(2025年4月15日 13:40〜15:10)

　ガラス基板上へのCu層形成は無電解Cuめっきにより行われているが、Pd触媒や複数回の加熱処理が必要である。 　本講義では、化学溶液析出 ( Chemical Bath Deposition, CBD) 法を用いたCu-OH系層の形成技術と水溶液化学還元プロセスからなる加熱フリー・Pdフリー溶液化学プロセスによってガラス基板上に密着性Cu層を形成する。化合物太陽電池のバッファ層形成技術として工業化されている化学溶液析出法の概要と熱力学に基づく理解と展開、ガラス基板とCu層間に密着性を得るための設計と必要な要件、ならびにCu層形成における還元過程と電気的性質・密着性などの性質などについて概説するとともに、ガラス基板との密着力発現機構について講述する。

1. ガラス基板の構造と表面状態制御
   1. ガラス基板の構造と表面状態
   2. 前処理と表面シラノール増強
2. Pdフリー化学プロセスによるガラス基板上 Cu層形成
   1. 熱力学に立脚した前駆体設計
   2. 化学還元反応とモニタリング
   3. Cu層の特性
   4. Cu層からCu粒子層へ
3. 化学溶液析出 (CBD) 法によるCu-OH, Zn-OH層形成機構
   1. CBD法の工業的活用
   2. 熱力学に立脚した水溶液反応プロセス理解
   3. CBD法によるCu-OH,Zn-OH層形成
   4. 沈殿フリーへの考え方
• 質疑応答

第4部 ガラスの熱膨張係数と半導体パッケージング用基板への応用展望

(2025年4月15日 15:20〜16:50)

　ガラスは、剛性や耐熱性、絶縁性などの利点により、Fan-outウエハ/パネルレベルパッケージングやガラスコアなど、半導体パッケージングプロセスへの活用が期待されている。一方、パッケージングに不可避なガラスとその他の材料間の接合において、熱膨張係数のミスマッチがあると、反りや破壊等の不具合の要因となる。 　本講演では、これらの不具合の低減のキーとなるガラスの熱膨張係数について解説する。

1. ガラスの基礎
   1. ガラスとは・ガラスの利点
   2. 典型的なガラスの種類
   3. 主なガラスの物性
2. 半導体パッケージングプロセスとガラス
   1. パッケージングプロセスに用いられるガラス
   2. パッケージ基板として用いられるガラス
3. ガラスの熱膨張係数
   1. ガラスの熱膨張の起源
   2. 様々な熱膨張係数のガラス
   3. 熱膨張係数を制御する因子1 組成
   4. 熱膨張係数を成業する因子2 熱履歴
4. 半導体パッケージングにおけるガラス熱膨張係数の重要性
   1. 反りの防止
   2. 破壊の抑制
5. まとめ
• 質疑応答