魔法の「ABFフイルム」
味の素 ABFフイルム
味の素、半導体材料でもう一つの「金メダル」 日経ビジネス 2021年9月7日 2:00
国内外で食品事業を展開する世界最大のアミノ酸メーカー、味の素は100年以上前に世界で初めてうま味調味料を商品化した。
甘味、酸味、塩味、苦味に次ぐ日本発の「うま味」は、今や「UMAMI」として世界で通用する。ギョーザブームは「おいしさの伝道師」である味の素の面目躍如となった。
ABF、高性能パソコン向けでは世界シェアほぼ100%
そのギョーザに勝るとも劣らない存在感を放っているのが、味の素の半導体材料だ。リモートワークで世界的に需要が爆発的に伸びたノートパソコンやスマートフォンの頭脳にあたるMPU。その絶縁材に味の素の子会社、味の素ファインテクノ（川崎市）が手掛ける層間絶縁材料「味の素ビルドアップフィルム（ABF）」が使われている。
「ABFはしっかり調達できていますか」。コロナ禍で製造業のサプライチェーンが混乱する中、ある半導体基板メーカーはABFの調達状況について顧客から確認されることが増えた。現在、供給に支障はないが、「ABFがなければ高性能電子機器の製造が難しくなるほどの重要材料」（基板メーカー）という。ABFは、MPUとマザーボードとをつないで信号を伝えるための半導体パッケージ基板に絶縁材として使われる。絶縁性能と接続信頼性の高さ、配線微細化のしやすさが特徴で、幾層にも積み上がった電子回路間に電子を精緻に流すために必須の材料だ。正確なシェアは不明だが、高性能パソコン向けの世界シェアはほぼ100%に達するという。
業績貢献度も高い。21年3月期は味の素の事業利益1131億円のうち、調味料・食品が867億円と全体の77%を稼いだが、ABFが主軸の電子材料を含むヘルスケア等が262億円と23%を占めた。中核の調味料・食品、冷凍食品の好調さに加えてABFという成長事業を持つバランスの良さが評価され、味の素の株価は約3300円、予想PER（株価収益率）は約30倍で推移し、9月2日には過去10年での高値を付けた。
アミノ酸技術の応用から電子材料事業が生まれた
味の素ファインテクノが手掛ける層間絶縁材料「味の素ビルドアップフィルム（ABF）」
では、どうして食品メーカーが半導体材料を手掛けているのか。うま味調味料味の主成分であるグルタミン酸ナトリウムは現在、さとうきびなどを使った発酵法によって製造しているが、1960年代には合成法によって製造していた時期があった。その中間体の有効利用のためエポキシ樹脂の硬化剤を開発するなど、副生成物や技術を活用しようとして味の素の電子材料事業は始まった経緯がある。エポキシ樹脂の技術を発展させて1999年にパソコン用半導体パッケージ基板の絶縁材料として誕生したのがABFだ。
パソコンやサーバーの高性能半導体向け絶縁材に使われるABF。門外不出の原材料の配合技術が「おいしさ」の決め手だ。
1990年代、パソコンの普及のため半導体関連の様々な部材にも性能向上が求められるようになった。絶縁層上に微細な銅回路形成が求められる中、それまで絶縁材料に用いられてきたインキは数多くの課題を抱えていた。インキは印刷と乾燥を繰り返すため工程数が多い。表面の平滑性が悪いためでこぼこになりやすく、配線間に気泡も残りやすかった。付着ゴミ、溶剤の臭気も製造現場で問題になっていた。当時、こうした課題解消のためフィルム化に様々な素材メーカーが挑んだが、実現は困難とみなされていた。そこに後発メーカーの味の素が開発に乗り出し、卓越した樹脂配合技術によって実現にこぎ着けた。
フィルム化の効果は抜群で、液状樹脂よりも取り扱いが驚くほど容易になった。基板を上下のフィルムで真空ラミネート方式によって挟み込む。つまりフィルムを貼り付けるだけなので工程数が減る。表面も平滑になり、上部に配線の積み上げがしやすくなった。ABFの導入で、表面への銅メッキとレーザーの穴開け加工によって多層に電子回路が接続する構造のプリント基板を作成できるようになった。そこから四半世紀、絶縁材料の技術革新によって、MPUの高性能化を「土台」から支えてきた。
強みは「高速開発」による顧客との緊密な連携にあり
グローバルニッチトップとして世界にその名をとどろかすABFだが、半導体業界では技術世代が変わる度に陳腐化するリスクを抱える。同社は足をすくわれないように、1999年から培った10種類以上の原料を配合する技術とソリューション提案力の高さを参入障壁とし、競争力確保に努めている。ABFのうち「秘伝のタレ」に相当する樹脂組成物のワニスは味の素ファインテクノの群馬工場（群馬県利根郡）で生産し、フィルムに塗工する工程や低温物流は工場近隣の外部企業に委託している。こうした体制もひとえに開発力に磨きをかけるためだ。
「（強みは）お客様のニーズを先読みした高速開発。言われてから作るのではなく、こうなると先読みしていくつかの処方をある程度のレベルに仕上げて、お客様のニーズが来た時点で人数をかけて一気に開発をする」。21年6月の機関投資家・アナリスト向け事業説明会で味の素ファインテクノ幹部は自らの強みをこう分析した。高速開発とは実験室での開発、試作、客先評価を短いサイクルで繰り返し、製品化スピードを速める取り組みのことだ。
エコシステムという取引先とのつながりも開発力の鮮度を保つには欠かせない。直接の顧客である基板メーカーだけでなく、その先の半導体メーカー、原材料を購入するメーカー、基板製造プロセスに関わる薬液や装置メーカーなど、バリューチェーンに関わる会社と密接に連携している。取引先を引き付けるには研究開発力引き上げも不可欠だ。24時間稼働可能なロボット導入による短時間でのサンプル計測、大量のデータを統計分析する「マテリアルズ・インフォマティクス」を駆使した配合条件の検討など、最新技術導入にも余念がない。
パソコン向けやデータセンターのサーバー向けに高性能MPUの需要が伸びるのに合わせて、ABFの出荷量は2024年度には20年度比で約7割増に大幅に伸びる見通し。事業拡張に備え、22年6月完工を目指して新研究開発（R&D）棟を建設する。狙いは実験スペースを大幅に広げるためだ。顧客との連携を深めて先端技術の先行きを捉え、ディスラプション（創造的破壊）をもたらす技術が出るような環境変化にも対応して「キーマテリアルを提供し続ける」（味の素）という。
同社は絶縁材単品だけではなく、デジタル社会において高性能半導体の小型化や高集積化にいかに貢献するかという大きな視点で捉えて製品開発に取り組んできた。であるからこそ、技術革新の波に淘汰されず、業界標準の椅子を死守し続けている。そこには、うま味の発見から受け継がれるイノベーターとしての一貫した姿勢がある。
（日経ビジネス 岡田達也）［日経ビジネス電子版2021年9月3日の記事を再構成］
画像 味の素ファインテクノが手掛ける層間絶縁材料「味の素ビルドアップフィルム（ABF）」images (2)
ABFフィルム 味の素 研究開発
味の素グループの技術がパソコンに採用されていることはあまり知られていません。その心臓部である高性能半導体(CPU）の絶縁材には「味の素ビルドアップフィルム(ABF）」という層間絶縁材が使われており、現在では全世界の主要なパソコンのほぼ100%のシェアに達しています。
1990年代、パソコンはMS-DOSからWindowsの時代へと移行し、CPUは高集積化されてきました。たとえば初期のCPUでは、その端子はわずか40本だったものが、やがて千本以上にもなりました。
それに伴いCPUを接続する方法も、リードフレームと呼ばれる金属の端子を使うものに代わって、配線が複雑に積層された回路基板に実装する方法が採用されるようになりました。そしてこのような特殊な回路基板を製造するために、新たな絶縁材料のニーズが高まっていったのです。
従来の液体絶縁材料をフィルムへ 基礎となったのはアミノ酸の技術
味の素グループでは、1970年代にアミノ酸に関するノウハウを応用した絶縁性をもつエポキシ樹脂に注目し、基礎研究を続けてきました。
そして1990年代、その技術をパソコン用半導体基板の絶縁材料に応用することを選択しました。さらに、後発メーカーとして他社とは異なることに挑戦するべく、それまではインク形式であった絶縁材料のフィルム化という困難な課題の研究開発に着手したのです。
インクからフィルム状の絶縁材料とすることは、高性能CPUのさまざまな課題を克服するためだけでなく、なによりも世界が必要とする技術でもありました。
有機物と無機物をミクロのフィルムに一体化
味の素グループが取り組んだのは、絶縁素材の性能を決定する樹脂組成物の研究開発でした。この組成物は電子材料としての様々な機能と容易にフィルム化できる加工性を備えていなくてはなりません。そのために有機物のエポキシ樹脂や硬化材、無機フィラーという微粒子を独自のノウハウで組み合わせた処方を開発しました。またお互いに混ざりにくい有機物と無機物を均一に分散させて、絶縁性と優れた加工性を持たせるこということも技術的なハードルでした。
やがて研究開発チームは、これらをクリアした熱硬化性のフィルム開発に成功しました。耐久性や熱膨張性、加工性など、高い機能をもつ「ABF」は、1999年に大手半導体メーカーに採用されて以来、絶え間ない回路の高集積化に対応して進化を続け、現在もメインとなる高性能CPUに採用され続けています。
ナノサイズからミリサイズへビルドアップによる精緻な回路
現在のCPUは高度に小型集積化が進んだ結果、内部の電子回路はナノメートルのサイズになっています。
電子機器の中ではこれをミリメートル単位の他の電子部品に接続しなくてはなりません。そのために微細な電子回路を何層にも積み上げたビルドアップ基板と呼ばれる部材がCPUの土台として使われています。ABFはレーザ加工と表面への直接銅めっきによって、マイクロメートル単位の電子回路を形成できます。
つまりABFとは、CPUのナノサイズの膨大な端子からプリント基板へのミリサイズの端子へと電子の流れを導く電子回路を生成するために無くてはならない役割を果たしているのです。
フィルムに込められた加工技術 最適化情報をセットしたシステム
「ABF」は、高性能CPUのダイナミックな進化やアップデートに応えるために、さまざまな特性をもつワニスの研究開発を進めるだけでなく、ユーザーが要求する製品の条件や加工技術に合わせて、検証実験を繰り返しています。
CPUの発熱に適応する耐熱性、回路形成のカギとなるメッキ工程の最適化やレーザによる穴あけの加工性など、材料としての供給だけではなく、回路基板を製造するために最適な加工方法に関する情報などと合わせて、システムとしてお客様に提供することで、CPUの進化や多様化に応えることが可能となっています。
モバイルへ、クルマへ、家庭へ ABFは社会の基盤となっていく
現在、半導体技術はパソコンの普及とともに発達し、いまや社会のあらゆる場面でICTのインフラをささえる基盤となっています。
たとえばスマートフォンの高機能化は、メインとなる半導体にさらなる微細化、高性能化を求めています。また、クルマにおいても電子制御技術の進化や安全機能やコミュニケーション機能など、ますます半導体の多機能化が求められ、家庭においてもさまざまな機器で高性能半導体が必要となってくる日が近づいています。
味の素グループは「ABF」の開発にあたり、高性能半導体に特化した開発を進め、いずれすべての半導体が小型化・高集積化していくという未来を描きました。
いまでは「ABF」は人々の生活に欠かせないものとなり、その進化は、より良い社会の発展に貢献できると考えています。
味の素ファインテクノ株式会社
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