この記事で分かること

半導体パッケージ基板：アクセラレータ

　パッケージ基板とは、半導体チップ（ダイ）を載せ、マザーボードなどのメイン基板に接続するための中継基板のことです。半導体チップは非常に微細な端子を持ち、そのまま一般的なプリント基板（PCB）に直接実装することは極めて困難です。半導体パッケージ基板：ABFの特性

　そこでチップとマザーボードの間に介在し、電気信号を橋渡しする役割を持つのがパッケージ基板です。

　従来の半導体の微細化による性能向上が限界に近づく中、半導体の先端パッケージング技術であるビルドアップ多層構造による高密度・微細配線が求められ、半導体性能向上の新たな競争軸となっています。

　前回はダイレクトナノ粒子型触媒に関する記事でしたが、今回はアクセラレータに関する記事となります。

無電解銅めっきのアクセラレータとは何か　

　アクセラレータ（Accelerator：活性化剤）とは、めっきの前処理工程において、基板表面に付与した触媒を化学的に活性化させるための処理液（またはその工程）を指します。

アクセラレータの役割とメカニズム

　無電解銅めっきを析出させるためには、絶縁体である基板表面に触媒を吸着させる必要があります。通常、この触媒にはPd-Sn（パラジウム-スズ）コロイドが用いられますが、付与直後の状態では触媒の主役であるパラジウム（Pd）の周囲が、保護膜であるスズ（Sn）の化合物で覆われています。

　アクセラレータは、この余分なスズを取り除くことでパラジウムの活性サイトを表面に露出させる役割を担います。

• スズの除去: 酸性またはアルカリ性のアクセラレータ液を用いて、表面を覆うスズ化合物（Sn²⁺やSn⁴⁺）を選択的に溶解・除去します。
• 触媒の活性化: むき出しになった純粋なパラジウム金属粒子が、無電解銅めっき液中の還元剤（ホルムアルデヒドやグリオキシル酸など）と銅イオンの酸化還元反応を引き起こす「起点（活性点）」として機能するようになります。

半導体パッケージ基板における重要性

　近年の先端半導体パッケージ（CoWoSなどの高密度実装や、微細化が進むABF基板など）では、L/S（ライン・アンド・スペース）の極小化や高アスペクト比の微細ビアの埋め込みが求められます。アクセラレータによる前処理の精度は、基板の品質に直結します。

• 均一な析出性の確保: 触媒が完全に活性化していないと、銅が部分的にしかつかなくなり（つきまわり不良）、ビア内部のボイド（空洞）や断線の原因になります。
• 密着性の向上: 樹脂表面やデスミア処理後の粗化面に対して、銅めっき膜が強固に密着するための界面結合をサポートします。
• 薄膜シード層の形成: 均一な触媒活性化により、エッチング時の回路細りを防ぐための「極薄かつ均質な無電解銅シード層」の形成が可能になります。

どのようにスズを除去するのか

　アクセラレータによるスズの除去は、主に酸性の処理液（硫酸やフッ化物系など）を用いて、化学的にスズを選択溶解させることで行われます。

• スズ化合物の選択的溶解:基板表面に吸着したPd-Sn（パラジウム-スズ）コロイドは、パラジウムのまわりを保護膜であるスズ化合物（Sn²⁺やSn⁴⁺）が覆う構造をしています。アクセラレータ液がこのスズ成分と反応し、水に溶けやすい形に変えて液中へ溶出させます。
• パラジウム（Pd）の露出:外側のスズが取り除かれることで、内部の純粋なパラジウム金属粒子が表面にむき出しになります。
• 選択性の維持:アクセラレータの液性や成分は、触媒の本体であるパラジウムを傷つけず、不要なスズの殻だけをピンポイントで除去できるように精密に調整されています。

　この工程を経ることで、次の無電解銅めっき工程において、むき出しになったパラジウムが銅イオンを還元・析出させる「確実な起点（活性点）」として機能するようになります。

どのような物質が使用されるのか

　パラジウム-スズ（Pd-Sn）コロイド触媒を用いる無電解めっきのアクセラレータ（活性化剤・アクセレレーター）には、主に各種の酸やフッ化物を含む水溶液が使用されます。

具体的な成分や薬品としては、以下のような物質が主成分として配合されています。

主に使用される具体的な物質

• 硫酸
  • 最も一般的な酸性ベース成分として使用され、スズ化合物を溶解するための安定した酸性環境を維持します。
• フッ化物系化合物（フッ酸、ホウフッ酸、フッ化アンモニウムなど）
  • スズの溶解を促進するとともに、基板に含まれるガラスクロス（二酸化ケイ素）の表面状態などを考慮して、スズ残渣を効率よく除去するために配合されます。
• 塩酸
  • 一部のプロセスでは、金属イオンの溶解度や安定性を高めるために用いられることがあります。

　これらの酸やフッ化物イオンの働きにより、コロイド粒子の外側を覆っている不導体のスズ化合物（水酸化スズや酸化スズなど）が選択的に溶解され、内部に閉じ込められていた純粋な金属パラジウム粒子が表面に露出します。これにより、次の無電解銅めっきの確実な析出起点（活性点）が形成されます。