(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｂステージ状態の基板用基材の片面あるいは両面にフィルム状材料を張り付けてフィルム付き基板材料とする張り付け工程と、
前記フィルム付き基板材料にレーザーを照射し穴を形成する穴形成工程と、
前記穴形成工程のレーザーが照射された時に発生した前記穴の内壁に形成され前記フィルム付き板材料に付着した変質部または変質物質を、前記フィルム状材料が前記フィルム付き基板材料から剥がれることなく、選択的に除去する工程と、
前記穴に導電粒子を含有するペーストを充填する工程と、
前記フィルム付き基板材料から前記フィルムを剥離する工程と
を備え、
選択的に除去する工程は、超音波振動子を備え洗浄水を充たした水槽中において、前記超音波振動子と前記フィルム付き基板材料の間に水中ポンプによって水流を発生させ、前記フィルム付き基板材料に水流をあてながら超音波洗浄することを特徴とする回路形成基板の製造方法。
【請求項２】
前記超音波振動子と前記フィルム付き基板材料の間の板材を配置することで振動を制御することを特徴とする請求項１に記載の回路形成基板の製造方法。
【請求項３】
前記フィルム付き基板材料を板材で挟持もしくは前記基板材料の片側に板材を張り付けた状態で超音波洗浄することを特徴とする請求項１に記載の回路形成基板の製造方法。
【請求項４】
板材が波板である請求項２に記載の回路形成基板の製造方法。
【請求項５】
板材は定在波の１／４波長以下の径の穴を１つ以上有したものである請求項２または４に記載の回路形成基板の製造方法。
【請求項６】
基板材料を板材で挟持する前に前記基板材料を濡らす工程を備えたことを特徴とする請求項３に記載の回路形成基板の製造方法。
【請求項７】
超音波振動子から発せられる音圧を９．５５×１０10μＰａ以上とし、板材を設置することにより音圧を４．７８×１０10μＰａ以上９．５５×１０10μＰａ以下に制御することを特徴とする請求項２に記載の回路形成基板の製造方法。
【請求項８】
洗浄液は６０℃に保たれていることを特徴とする請求項１に記載の回路形成基板の製造方法。
【請求項９】
超音波振動子を槽中に備えた水槽と、基板材料を搬送部材に載せて前記超音波振動子から一定距離上方を通過して搬送する搬送手段と、前記水槽中に水流発生装置とを備え、前記水流発生装置は搬送手段と超音波振動子の間に水流を発生させるものであり、前記搬送部材は共振抑制板を兼ねたものであることを特徴とする回路形成基板の製造装置。
【請求項１０】
搬送手段は、搬送部材上の基板材料を前記搬送部材とで挟持する板材を備え、搬送部材とで板材とで基板材料を挟持しながら搬送すること機構を備えたことを特徴とする請求項９に記載の回路形成基板の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回路形成基板の製造方法およびその製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の小型化・高密度化に伴って、電子部品を搭載する回路形成基板も従来の片面基板から両面、多層基板の採用が進み、より多くの回路を基板上に集積可能な高密度回路形成基板の開発が行われている。
【０００３】
高密度回路形成基板においては、従来広く用いられてきたドリル加工による基板への穴（スルーホール）加工に代わって、より高速で微細な加工が可能なレーザー加工法の採用が検討されている（たとえば、Y.Yamanaka  et al.,ExcimerLaser Processing In The Micro electronics  Fields等）。また、レーザーによる微細な穴加工と導電性ペースト等の接続手段を用いて層間接続を行う回路形成基板も提案されている（特開平６−２６８３４５号公報等）。
【０００４】
微細な穴を形成し導電ペーストを用いて層間を接続する技術においては、わずかな異物が接続不良の原因となる。本技術においては基板材料に張り付けたフィルムごと穴加工を行いフィルムは導電ペーストを微細穴に充填するためのマスクとして用いられる。従って、フィルムを含めて全てを清浄に保つ必要がある。
【０００５】
しかしながらドリル加工、レーザー加工ともに大量の加工屑が発生するので基板材料に付着することで接続用の穴を塞ぐ事がある。その他、空気中のわずかな塵埃が微細な穴を塞ぐ恐れがある。そのため、導電ペースト充填前に基板材料の洗浄を行っているが基板材料に張り付けたフィルムは導電ペーストの充填用マスクとして使用した後には剥がすので非常に弱い強度でしか張り付いていないため剥がれやすい。
【０００６】
図７に示すように基板材料１と接着強度の特に弱い部分で張り付けたＰＥＴシート４ａ，４ｂが洗浄中に剥がれる場合がある。このような剥がれが貫通穴の周囲に発生すると接続用の導電ペースト３１が剥離部３３内に滲み、３２に示されるような隣接する貫通穴とショートする恐れがある。
【０００７】
従って基板材料に大きなストレスを与えずフィルムが剥がれないように洗浄を行う必要がある。そのため、基板材料の洗浄が十分に行えていない場合も発生しうる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、基板材料１に穴加工を行う目的は前述したように、基板の表裏あるいは内層に形成された回路を相互に接続するためであり、穴加工を行った後にめっき、導電ペーストの充填などの接続手段の形成が行われる。
【０００９】
高密度回路形成基板では穴および接続手段のサイズは非常に微小なものであるため、細かな異物でも接続手段の信頼性に重大な影響を与える。そのため、確実に異物を除去する必要がある。しかしながら現行の方法では大きなストレスを基板材料に与えるとマスクとなるフィルムが剥がれ、マスクとしての機能を失ったりして導電ペーストが基板材料に滲み絶縁信頼性が悪化するなどの問題が発生する。
【００１０】
本発明は高品質な微細穴を有した基板材料を実現し、低コストで信頼性の高い回路形成基板の製造方法およびその製造装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の回路形成基板の製造方法は、Ｂステージ状態の基板用基材の片面あるいは両面にフィルム状材料を張り付けてフィルム付き基板材料とする張り付け工程と、前記フィルム付き基板材料にレーザーを照射し穴を形成する穴形成工程と、前記穴形成工程のレーザーが照射された時に発生した前記穴の内壁に形成され前記フィルム付き板材料に付着した変質部または変質物質を、前記フィルム状材料が前記フィルム付き基板材料から剥がれることなく、選択的に除去する工程と、前記穴に導電粒子を含有するペーストを充填する工程と、前記フィルム付き基板材料から前記フィルムを剥離する工程とを備え、選択的に除去する工程は、超音波振動子を備え洗浄水を充たした水槽中において、前記超音波振動子と前記フィルム付き基板材料の間に水中ポンプによって水流を発生させ、前記フィルム付き基板材料に水流をあてながら超音波洗浄するものであり、これにより、基板材料表面および貫通あるいは非貫通の穴形状内壁に形成された変質部や前記工程中あるいは工程後に基板材料より遊離した後に前記基板材料に再付着した粉状ないし塊状の変質物質の少なくとも一方あるいは両方を前記基板材料から張り付けたフィルムを剥がすことなく前記基板材料より選択的に除去し、所望の貫通あるいは非貫通の穴形状と清浄な基板材料を得るものである。
【００１２】
この方法によれば、高品質の穴加工をレーザー加工の高速性を失うことなく実現し、低コストで信頼性の高い回路形成基板を提供できるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、Ｂステージ状態の基板用基材の片面あるいは両面にフィルム状材料を張り付けてフィルム付き基板材料とする張り付け工程と、前記フィルム付き基板材料にレーザーを照射し穴を形成する穴形成工程と、前記穴形成工程のレーザーが照射された時に発生した前記穴の内壁に形成され前記フィルム付き板材料に付着した変質部または変質物質を、前記フィルム状材料が前記フィルム付き基板材料から剥がれることなく、選択的に除去する工程と、前記穴に導電粒子を含有するペーストを充填する工程と、前記フィルム付き基板材料から前記フィルムを剥離する工程とを備え、選択的に除去する工程は、超音波振動子を備え洗浄水を充たした水槽中において、前記超音波振動子と前記フィルム付き基板材料の間に水中ポンプによって水流を発生させ、前記フィルム付き基板材料に水流をあてながら超音波洗浄することを特徴とする回路形成基板の製造方法というもので、振動の音場を拡散させることでフィルム付き基板用基材へのダメージを抑制しフィルムを剥がすことなく粉状ないし塊状の変質物質の少なくとも一方あるいは両方を前記基板材料により選択的に除去し、所望の貫通あるいは非貫通の穴形状を得、さらに前記基板材料表面を清浄にする作用を有する。
【００１４】
本発明の請求項２に記載の発明は、前記超音波振動子と前記フィルム付き基板材料の間の板材を配置することで振動を制御することを特徴とする請求項１に記載の回路形成基板の製造方法というもので、振動のエネルギーを制御して振動の音場を抑制させることでフィルム付き基板用基材からフィルムを剥がすことなく粉状ないし塊状の変質物質の少なくとも一方あるいは両方を前記基板材料により選択的に除去し、所望の貫通あるいは非貫通の穴形状を得、さらに前記基板材料表面を清浄にする作用を有する。
【００１５】
本発明の請求項３に記載の発明は、前記フィルム付き基板材料を板材で挟持もしくは前記基板材料の片側に板材を張り付けた状態で超音波洗浄することを特徴とする請求項１に記載の回路形成基板の製造方法というもので、前記基板材料を板材で挟持して前記基板材料の共振を抑制することで前記基板材料とフィルム状材料の接着強度の弱い部分から剥がれるのを防止することでフィルム付き基板用基材からフィルムを剥がすことなく粉状ないし塊状の変質物質の少なくとも一方あるいは両方を前記基板材料により選択的に除去し、所望の貫通あるいは非貫通の穴形状を得、さらに前記基板材料表面を清浄にする作用を有する。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、板材が波板である請求項２に記載の回路形成基板の製造方法というもので、これにより、超音波振動エネルギーを広範囲に拡散することができる作用を有する。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、板材は定在波の１／４波長以下の径の穴を１つ以上有したものである請求項２または４に記載の回路形成基板の製造方法というもので、これにより、
キャビテーションの影響を抑制し衝撃波を有効に得ることができる作用を有する。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、基板材料を板材で挟持する前に前記基板材料を濡らす工程を備えたことを特徴とする請求項３に記載の回路形成基板の製造方法というもので、これにより、前記基板材料と板がリンキングでより強く密着するためさらに共振が抑制され、また、穴に入った洗浄液が穴内のクリーニングをする作用を有する。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、超音波振動子から発せられる音圧を９．５５×１０10μＰａ以上とし、板材を設置することにより音圧を４．７８×１０10μＰａ以上９．５５×１０10μＰａ以下に制御することを特徴とする請求項２に記載の回路形成基板の製造方法というもので、音圧が９．５５×１０10μＰａ以上ある超音波振動子を用いた場合、基板材料と超音波振動子の間に板材を設置し音圧を抑制すると良好な穴形状が得られる条件の適性化がしやすくなる。また、板を設置することにより音圧を４．７８×１０10μＰａ以上９．５５×１０10μＰａ以下にすることにより基板材料からフィルム状材料を剥がすことなく良好な穴形状が得られる作用を有する。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、洗浄液は６０℃に保たれていることを特徴とする請求項１に記載の回路形成基板の製造方法というものであり、洗浄中にフィルム付き基板材料からのフィルムの剥がれを防止する作用を有する。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、超音波振動子を槽中に備えた水槽と、基板材料を搬送部材に載せて前記超音波振動子から一定距離上方を通過して搬送する搬送手段と、前記水槽中に水流発生装置とを備え、前記水流発生装置は搬送手段と超音波振動子の間に水流を発生させるものであり、前記搬送部材は共振抑制板を兼ねたものであることを特徴とする回路形成基板の製造装置というもので、基板材料の共振を抑制して連続的に洗浄でき、また、超音波振動子と搬送された基板材料間に水流を流すことで基板材料付近に滞留している音場を確実に拡散できるという作用を有する。
【００２２】
請求項１０に記載の発明は、搬送手段は、搬送部材上の基板材料を前記搬送部材とで挟持する板材を備え、搬送部材とで板材とで基板材料を挟持しながら搬送すること機構を備えたことを特徴とする請求項９に記載の回路形成基板の製造装置というもので、確実に基板材料の共振を抑制し搬送できるという作用を有する。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図４を用いて説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
図１（ａ）〜（ｇ）は、本発明の多層回路基板の製造方法の工程断面図である。図１（ａ）において、１は、２５０ｎｍ角、厚さ約１５０μｍの絶縁基材としての基板材料であり、例えば芳香族ポリアミド繊維２（以下アラミド繊維と称する）で構成された不織布に熱硬化性エポキシ樹脂３（以下エポキシ樹脂と称する）を含浸させた複合材からなる樹脂含浸基材が用いられる。エポキシ樹脂３は完全に硬化したものではなく、未硬化分を含むいわゆるＢステージ状態である。基板材料１は通常プリプレグと呼ばれるものである。
【００２５】
４ａ，４ｂは、基板用材料との接着面に約１μｍ厚の熱硬化性エポキシ樹脂層（図示せず）を備えた厚さ約１０μｍの剥離可能な樹脂製フィルムであり、例えばポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴシートと称する）が用いられる。マスクフィルムとして後工程で用いられた後に剥離し廃棄されるため非常に弱い強度（ピール強度：１ｇ／ｃｍ幅）でしか接着されていない。
【００２６】
次に図１（ｂ）に示すようにレーザー９を基板材料１上に照射して貫通穴１０を形成する。その際に基板材料１中の熱硬化性エポキシ樹脂およびアラミド繊維は熱により昇華して周囲に飛散する。しかし、穴壁面には昇華しきれなかった熱硬化性エポキシ樹脂あるいはアラミド繊維が硬く脆い変質部１１として残る。また、熱硬化性エポキシ樹脂と比較してアラミド繊維は耐熱性が高くレーザーによる加工レートが低いため、昇華しきれずに残りやすく穴内壁は図中に示すような凹凸形状となる。一方、周囲に飛散した熱硬化性エポキシ樹脂あるいはアラミド繊維の一部は加工粉１２となって基板材料１の表面あるいは貫通穴１０の内部に付着する。
【００２７】
次に図１（ｃ）に示すように水温６０℃に保たれ、水中ポンプ１８によって水流の発生した超音波水洗槽の超音波振動子１３に基板材料１を近づけて、水流を当てながら基板材料１を振動させる。超音波振動子１３から放射される音波エネルギーによって基板材料１は振動し、変質部１１および加工粉１２が基板材料１より脱落、剥離する除去が行われ、図１（ｄ）に示すような良好に穴形状を持つ基板材料１が得られる。また、基板材料１が水中を移動しながら、洗浄される場合は図１（ｈ）に示すように、複数の超音波振動子１３を配置、前記超音波振動子１３ごとに水流を発生させる吐出口２６を設けると連続処理においても効果が得られる。除去加工工程において、Ｂステージ状態の熱硬化性エポキシ樹脂を用いているため接着強度に図２に示す温度特性がありエポキシが硬化しない程度の熱を加えることで接着力が格段に増すため全体のピール強度が向上する。
【００２８】
また、水を基板材料１と超音波振動子１３の間に流すことにより剥離の原因となるキャビテーションの滞留を無くす効果があるため振動によってのダメージを受けることはなく、硬く脆い変質部１１および加工粉１２が選択的に除去される。超音波振動子が多連になった場合水流の吐出口を超音波振動子と同数にすることで弱い水流で剥離防止の効果が出る。
【００２９】
その他、図１（ｃ）の工程を次の二つの例の様にしても有効である。
【００３０】
図３に示すように超音波振動子１３から発振された音圧が９．５５×１０10μＰａ以上ある場合と超音波振動子１３と基板材料１の間に拡散板１７を設置して音圧を４．７８×１０10μＰａ以上９．５５×１０10μＰａ以下に制御することで基板材料からのフィルム剥離を防止しかつ硬く脆い変質部１１および加工粉１２が選択的に除去できる。
【００３１】
また、図４に示す様にシャワーなど予め水（洗浄液と同じ成分のもの、図示せず）で濡らした基板材料１を共振抑制板２０で挟み超音波洗浄することで基板材料１とＰＥＴシート４ａ，４ｂを剛体化させることで基板材料１とＰＥＴシート４ａ，４ｂの接着強度の弱い部分の共振を抑制し基板材料１からのＰＥＴシート浮きを防止する。このとき貫通穴１０内には予め濡らしたときに洗浄液１９が充満しているので超音波は到達するため硬く脆い変質部１１および加工粉１２が選択的に除去される。
【００３２】
次に図１（ｅ）に示すように印刷等の手段を用いて導電性ペースト１４を貫通穴１０に充填する。貫通穴１０は良好な形状であるために導電性ペースト１４の充填は全く妨げられることなく、貫通穴１０の内部に完全に充填される。充填後マスクフィルムであるＰＥＴシートを剥離する。
【００３３】
次に図１（ｆ）に示すように金属箔１５で基板材料１を挟み込み、熱プレス装置（図示せず）を用いて加熱加圧することにより基板材料１は成形されると同時に導電性ペースト１４によって金属箔１５と金属箔１５は電気的に接続される。次に金属箔１５を所望の形状にパターンニングすることにより図１（ｇ）に示すような回路パターン１６を有する両面回路形成基板が得られる。
【００３４】
なお、本実施の形態では両面回路形成基板について説明したが、工程を複数回繰り返すことにより多層回路形成基板が得られることはいうまでもない。
【００３５】
（実施の形態２）
図５に示すように搬送板を兼ねた共振抑制板２１をベルトコンベアーに見立て、下側の搬送板上に投入装置２２で基板材料１を投入し順次超音波洗浄槽内に流れていくことで自動的に基板材料１の洗浄が実施され洗浄後取り出し装置２３で基板材料を取り出す構造にすることで効率的な回路基板製造装置が提供できる。
【００３６】
（実施の形態３）
図６は、水中に設置した水中ポンプ１８で発生させた水流によってキャビテーションを拡散させた超音波振動子上に基板材料１を搬送できるので基板材料１にキャビテーションが作用せずＰＥＴシートの剥離を防止しつつ硬く脆い変質部１１および加工粉１２が選択的に除去できるため高品質の回路基板を提供できる装置である。
【００３７】
本発明では導電ペースト充填での説明を行ったが、めっきを用いても同様の結果が得られる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように本発明の回路形成基板の製造方法および製造装置は、レーザーを前記基板材料に照射し第１段階の貫通あるいは非貫通の穴形状を形成する工程と、前記工程により前記基板材料の表面および前記第１段階の貫通あるいは非貫通の穴形状内壁に形成された変質部や前記工程中あるいは工程後に基板材料より遊離した後に前記基板材料に再付着した粉状ないし塊状の変質物質の少なくとも一方あるいは両方を除去する際に前記基板材料を振動させることにより前記基板材料より選択的に除去する工程で前記基板材料が振動しすぎて前記基板材料に張り付けたＰＥＴシートが剥離しないようにし、所望の貫通あるいは非貫通の穴形状を得る工程から構成されているため、高品質の穴加工をレーザー加工の高速性を失うことなく実現し、低コストで信頼性の高い回路形成基板の製造方法を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態における回路形成基板の製造方法の工程断面図
【図２】  同実施の形態における接着強度と水温との関係を示す特性図
【図３】  図１（ｃ）に代わる回路基板の製造方法の概略工程断面図
【図４】  図１（ｃ）に代わる回路基板の製造方法の概略工程断面図
【図５】  本発明の第２の実施の形態における回路形成基板の製造装置の概略断面図
【図６】  本発明の第３の実施の形態における回路形成基板の製造装置の概略断面図
【図７】  （ａ）従来の回路形成基板の製造方法における穴加工部平面図
（ｂ）同穴加工部断面図
【符号の説明】
１  基板材料
２  アラミド繊維
３  エポキシ樹脂
４ａ，４ｂ  ＰＥＴシート
９  レーザー
１０  貫通穴
１１  変質部
１２  加工粉
１３  超音波振動子
１４  導電性ペースト
１５  金属箔
１６  回路パターン
１７  拡散板
１８  ポンプ
１９  洗浄液
２０  共振抑制板
２１  搬送板を兼ねた共振抑制板
２２  投入装置
２３  取り出し装置
２６  吐出口
【図１】
0003678141.tif 000002
【図２】
0003678141.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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