基板材料のおべんきょう日記その1

基板業界の下請けの新入社員だけど、用語が多くて難しいねん。
しかも断片的に教わるから用語が頭ん中でとっ散らかっている。
だからか先輩社員が100Pくらいの薄いプリント基板の教科書をくれた。
それでも全然分からないけど、とりあえず終業後に読むよ。
ただ読んでも目が滑るから、おべんきょう日記を投げるよ。
多分身バレしないと信じるし、情報漏洩にもならないと信じているよ。

あと自分用の日記だから分かりやすく書こうとしていないし、ぽんこつ新入社員なので間違っているかもしれないよ（エクスキューズ）

プリント基板での用語と、半導体での用語が頭の中でごちゃごちゃになっているよ。
ベース基板むけの商品も半導体向けの商品もどっちの部署もあって、今どっちの話をしている？とこんがらがるよ。

正直基板と半導体の違いもあんまよくわかっていないよね。
ベース基板の上に半導体パッケージが置いてある？

半導体はシリコンウエハの上に銅配線を敷いている。
ベース基板は樹脂板の上に銅配線を敷く。樹脂板は例えば紙フェノール樹脂、ガラスエポキシ、BTレジン、セラミックなどお値段によっていろいろある。これらのリジッド基板用の樹脂板のほかに、フレキシブル基板用のポリイミドもある。フレキシブル基板というのは、文字通り曲がる基板で、例えばリジッド基板を小型化するために90度折り曲げたりしたときに、その基板同士の配線をつなぐために使ったりする。

ソルダレジストはネガ型が主流。
銅配線パターン用のフォトレジストはポジ型が主流なのか？

露光、現像でパターンを形成する一連の流れをリソグラフィ（リソ）という。

銅パターンの形成法には、銅張積層板の上にエッチングレジストパターンを形成し、レジストで守られていない部分の銅を酸で溶かして銅のパターンを残す方法（サブトラ法）と、
銅のない積層板にめっきレジストを形成し、そこに銅を付加する方法（アディティブ法）がある。
うーん今はどちらがメジャーなのだ？
先輩の口から半導体材料の文脈でSAPプロセスとかダマシンプロセスとか聞いたが、これは関係があるか？
駄目だ分からん。飛ばそう。

・ビア
ビアにもいろいろあるらしい。全部突き抜けているのをスルーホールと言うよね。
ビアの周りはランドで囲う。上層と下層の位置が多少ずれても接続が損なわれないようにするためらしい。

多層基板とビルドアップ基板の違いって、多層基板の中でも全部積み上げて最後にスルーホールを開けるものを（普通の）多層板、一層一層レーザービアとかで穴をあけていくものをビルドアップ基板だと思っていたけど、もしかして違う？
ググったけど多分その理解で合っているのかな…？

ビアの導通は、銅めっきして穴埋めインキで埋めるものと理解していたけれど、導電銀ペーストで埋めてしまうという方法もあるらしい。前者の方が主流（だと思う）のはコストの都合かしら？

・プリプレグ
プリプレグとは？ググる。プリプレグとは多層基板に用いられる層間絶縁材。
ABF（商品名）とは何が違うんだ？要はABFのことか？
あ、ABFは半導体での層間絶縁材じゃなかったっけ？
先輩からの講義を漁ったら書いてあった。層間絶縁材にはプリプレグ（ガラスクロス入り）とガラスクロスのないもの（ABF一商品のみなのでABFと呼ばれる）がある。
プリプレグは高靭性でベース基板によく使われる。ABFはガラスクロスがないためレーザー加工ができ、そのため微細加工できる。そのため半導体によく使われる。しかし両者とも必ずそういった住み分けがあるわけではない。

多層基板は両面に1層ずつ重ねていくから、真ん中にはコア材がある。コア材を中心に両面へ、銅配線、層間絶縁材、銅配線、層間絶縁材、、、と繰り返していき、一番外側の銅配線の後はソルダレジストで覆う。

・エポキシ樹脂
プリプレグはエポキシ樹脂だって。
エポキシ樹脂って熱硬化性樹脂だよね？どうやって硬化するんだ？
ちょっと脱線して高分子化学の教科書を開く（ベーシックマスター高分子化学、第一版、P109）。高分子化学は素人なのでこれも勉強しなければならないのだ。

熱硬化性樹脂として有名なのはフェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂など。いずれも付加縮合反応によって生成する。まず加工しやすい低分子量のプレポリマーを生成し、プレポリマーのみ、もしくは硬化剤を加えて加熱することで、3次元構造を形成し、硬化する。

たとえば酸触媒下でのフェノールノボラック樹脂の合成は、まず（プロトン化された）ホルムアルデヒドとフェノールとの付加反応が起こり、メチロール基が導入される。
このメチロール基はプロトンと反応して脱水してカルボカチオンが生成する。このカルボカチオンがフェノールと反応してo-あるいはp-位にメチレン結合が生成する（脱水縮合反応）。
付加反応よりも縮合反応の方が早いため直鎖上の高分子が生成する。巻き矢印書いたら理解した。
続いて硬化反応では、硬化剤としてアミンを加えて加熱することで架橋される。この反応機構はよくわからなかったから時間があったら調べる。

エポキシ樹脂は、ビスフェノールA（ビスA、BPA）とエピクロロヒドリン（ECH）を塩基性触媒下でエーテル合成することで合成される。ビスAの代わりにクレゾールノボラックを用いたものもある。これはフェノール樹脂構造を持つことで耐熱性に優れ、電子部品材料分野で多く用いられる。
エポキシ樹脂は様々な硬化剤と反応する。多官能アミン類、カルボン酸無水物、多官能フェノール類（フェノール樹脂を含む）、多官能チオール類など。なるほど。

だいぶ脱線したので戻ろう。

・ソルダレジスト
求められる特性
①はんだ耐熱性、耐熱衝撃性、密着性
②耐湿性、耐溶剤性、耐酸・アルカリ性
③絶縁性、耐マイグレーション性。
マイグレーションがよく分からんが飛ばす。

・めっき
電解銅めっきと無電解銅めっき

とりあえず今日はここまで。21時くらいから約2.5時間ぶっ通しでお勉強して疲れた。

おふろ入って寝よう。