ガラスコア基板のTGV(ガラス貫通電極)に銅を詰める工程は、実は穴を開けるのと同じくらい、あるいはそれ以上に難しい技術です。
ガラスは**「絶縁体」であり、かつ「表面が極めて滑らか」**であるため、そのままでは電気が通らず、メッキ液も定着しません。これを解決するために、以下の4つのステップで銅を充填していきます。
1. TGVメッキの4ステップ
① 下地形成(シード層の形成)
まず、絶縁体であるガラスの表面と穴の内部に、電気を通すための極めて薄い金属膜(シード層)を作ります。
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スパッタ法: 真空中でチタン(Ti)や銅(Cu)の原子を叩きつけ、物理的に堆積させます。
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無電解銅メッキ: 化学反応を利用して、電気を使わずに薄い銅の膜を均一に形成します。ガラスとの密着性を高めるために、事前に表面をナノレベルで荒らす(エッチング)などの前処理が行われます。
② 電解銅メッキ(フィリング)
シード層を電極として、電気の力で銅を厚く盛り付けます。
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ボトムアップ成長: TGVのような深い穴の場合、入り口だけが塞がると内部に空洞(ボイド)が残ってしまいます。そのため、穴の底から優先的に銅を成長させる**「抑制剤(サプレッサー)」や「促進剤(アクセラレーター)」**といった特殊な添加剤をメッキ液に加えます。
③ 熱処理(アニール)
メッキ直後の銅は結晶が不安定なため、加熱して結晶を安定させます。ガラスと銅は熱膨張率が異なるため、ここで精密な温度管理を行わないと、ガラスにひびが入ったり銅が剥がれたりします。
④ 表面研磨(CMP)
穴からはみ出した余分な銅を、先ほど登場した**CMP(化学的機械研磨)**で削り取り、表面を真っ平らに仕上げます。
2. ガラス特有の課題と解決策
| 課題 | 内容 | 解決策 |
| 密着性 | ガラスと銅は本来仲が悪く、剥がれやすい。 | シビアな前処理や、チタンなどの「接着層」を挟む。 |
| 高いアスペクト比 | 穴が細くて深いため、奥まで液が届きにくい。 | 真空吸込や超音波振動を利用して液を循環させる。 |
| ガラスの破損 | メッキ時の応力でガラスが割れる。 | 低応力なメッキ液の開発と、ガラス組成の最適化。 |
3. 日本企業の強み(メッキ編)
この「穴を埋める」プロセスでも、日本企業の化学・材料技術が世界をリードしています。
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JCU / 奥野製薬工業: TGV専用のメッキ液(添加剤)で世界的なシェアを持っています。
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三井金属: 「マイクロ薄銅箔」や、ガラスに直接銅を密着させる特殊なプライマー技術を有しています。
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石原ケミカル: メッキ液の分析・管理装置で、微細加工の安定化を支えています。
4. TGVメッキの究極の形「コンフォーマル vs フィルド」
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コンフォーマル (Conformal): 穴の壁面だけに銅をつける(ストローのような筒状)。高周波信号には有利ですが、強度は弱くなります。
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フィルド (Filled): 穴を銅で完全に埋め尽くす。熱を逃がしやすく(放熱性)、電気抵抗も低いですが、加工難易度は非常に高いです。
Intelなどの次世代基板では、信頼性と放熱性の観点から「フィルド(完全充填)」が主流になると見られています。
出典:Google Gemini
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