この記事で分かること

半導体パッケージ基板：ラミネート

　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。

　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UVレーザーの一種であるDeep UVレーザーに関する記事でしたが、今回はビルドアップ層の絶縁樹脂のラミネートに関する記事となります。

ラミネートとは何か

　半導体パッケージ基板のビルドアップ層における絶縁樹脂のラミネートとは、コア基板や下層回路の上にフィルム状の絶縁樹脂を重ね、加熱・加圧によって隙間なく密着・貼り合わせる工程を指します。

　ビルドアップ工法では、絶縁層と導体回路層を交互に積み重ねて多層配線構造を構築します。その際、回路同士がショートしないように分ける層間絶縁膜を形成する工程がラミネートです。

ラミネート工程の主な役割とメリット

• 配線隙間のボイド（気泡）フリー充填
  微細な銅配線の凹凸がある表面に樹脂を貼る際、通常の気圧下では微細な隙間に空気が残ってしまいます。そのため、減圧した真空ラミネータを用いて空気を抜きながら加熱加圧し、隙間なく樹脂を流し込みます。
• 高精度の膜厚均一性と表面平坦化
  液状塗料と異なり、あらかじめ厚みが均一に管理されたフィルムを貼り付けるため、基板全体の絶縁層の厚みを均一に保ち、表面を平滑に仕上げることができます。
• 微細配線（RDL）形成の土台化
  平坦かつ密着性の高い絶縁層を作ることで、その上にレーザーで微細な貫通穴（ビア）を開けたり、数微米レベルの微細配線を再形成したりすることが可能になります。

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ラミネートを含むビルドアップ層の形成流れ

1. 真空ラミネート
   基板の両面または片面にフィルム状の絶縁樹脂を重ね、真空容器内で熱ロールや真空プレスを用いて貼り付けます。
2. 熱硬化（キュア）
   加熱処理を行い、熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂など）の架橋反応を進めて膜を完全に固めます。
3. ビア形成（レーザー加工）
   上下の配線層を導通させるため、CO₂レーザーやUVレーザーで絶縁樹脂層に微細な穴（ビアホール）を開けます。
4. デスミア処理・めっき
   穴底に残った樹脂のカス（スミア）を薬液で除去した後、無電解銅めっき・電気銅めっきを施して新しい回路パターンを形成します。

　この「ラミネート → 熱硬化 → ビア開口 → 配線形成」の一連の流れを何度も繰り返すことで、高密度な半導体パッケージ基板が作られます。

真空ラミネートにはどんな装置が使用されるのか

　真空ラミネート工程には、主にダイアフラム式真空ラミネータと平坦化熱プレス機を一体化した全自動ラミネーション装置が使用されます。

　ビルドアップ基板加工では、微細な配線構造のスキマへ樹脂を充填する工程と、表面を真っ直ぐに伸ばす工程分けた「2段階（2ステージ）構造」の装置が主流です。

主要な構成装置とメカニズム

• ダイアフラム式真空室（一次プレス部）
  真空チャンバー内で空気を極限まで抜いた後、「ダイアフラム」と呼ばれるゴム状の弾性膜に気圧差をかけ、基板にフィルムを均一に押し付けます。立体的な銅配線の凹凸の隙間まで、気泡（ボイド）を残さず樹脂を流し込みます。
• 平坦化プレス装置／フラットプレス（二次プレス部）
  真空下で密着させた後、超高精度に温度・圧力が管理された金属プレートで上下から挟み込みます。樹脂の表面を微細レベルで平坦に押し均し、膜厚のばらつきを防ぎます。
• フィルム自動供給・全自動搬送ユニット
  ロール状の絶縁フィルム（ABF等）を基板サイズに合わせて切断するカット機構、保護フィルム（PET）の剥離機構、基板を高精度で位置決め（アライメント）してチャンバー内へ投入する自動ロボットアームなどが組み込まれています。

代表的な方式と装置メーカー

項目	内容
主流の装置方式	全自動枚葉（マイヨウ）式真空ラミネータ（1枚ずつインラインで連続処理）
主な代表メーカー	名機製作所（MEIKI）、ニッコー・マテリアルズ、ハクト、ファステック 等

　従来の「熱ロールで貼り合わせる方式」では微細配線の隙間に空気が残る（ボイドが発生する）ため、現在の高密度パッケージ基板ではこの「真空＋ダイアフラム＋平坦化プレス」方式の装置が業界標準となっています。

真空ラミネーターの有力メーカーはどこか

　半導体パッケージ基板（FC-BGAやビルドアップ基板）の層間絶縁樹脂（ABF等）を貼り合わせる真空ラミネーター領域では、日本およびアジアの特定メーカーが高い技術力とシェアを誇っています。

主要有力メーカーとそれぞれの特徴

メーカー名	主要領域・特徴	主な強み・技術的ポイント
ニッコー・マテリアルズ	世界トップシェア	・ABFなどのビルドアップ層間絶縁材貼り合わせ装置で世界大手の半導体・基板メーカーに圧倒的な採用実績 ・真空下でのダイアフラム密着（一次）と熱プレス平坦化（二次）を組み合わせた2ステージ式ラミネータ（CVPシリーズなど）の先駆 ・ボイドフリー充填と高精度な膜厚均一化技術に強い
日本製鋼所（JSW）	高剛性プレス技術と先進制御	・長年の樹脂加工機械・高精度プレス技術を応用したダイヤフラム式真空ラミネータを展開 ・1ステージからハイエンドパッケージ基板用の3ステージ式まで幅広いラインナップを保持 ・基板全体に均一な荷重と温度をかける精密制御技術に優れる
タカトリ（Takatori）	先端パッケージング（PLP／チップレット）に特化	・FOPLP（ファンアウト・パネルレベルパッケージ）や大型基板（700mm×700mm対応など）向けの真空貼合装置に強み ・ダイヤフラム、ローラー、テーブルプレスのハイブリッド方式を採用 ・フィルムの捨てしろを抑える独自の切断・供給機構と高精度アライメント機能
志聖工業（CSun Industrial）	台湾大手の基板・半導体設備メーカー	・台湾・中国をはじめとするアジア圏の主要OSAT（後工程受託企業）や基板メーカーに広く導入 ・ラミネート工程から前後の加熱・キュア炉（乾燥炉）までを含めた全自動ライン構築に強み
ハクト（Hakuto）	ドライフィルム貼合の老舗	・回路形成用の感光性ドライフィルムラミネーターで長年の実績 ・真空搬送や高精度ロールラミネート技術を軸に、各種絶縁膜・保護フィルムの貼合工程に対応

各装置の使い分け

基板サイズと形態（ウエハ／パネル）

　次世代のパネルレベル（PLP）やチップレット対応などの大面積基板に対しては、大型化に対応した専用機構を持つタカトリなどの装置が選定されます。

基板の用途（FC-BGA / Chiplet / PLP）

　サーバーやAI向けのハイエンドFC-BGA基板では、微細凹凸への密着性と表面平坦性が最重要視されるため、ニッコー・マテリアルズやJSWなどの「ダイアフラム＋平坦化プレス」を備えた複数ステージ装置が主流です。