(57)【要約】【課題】  正確に且つ低エネルギにて銅箔に穴あけ加工することができるプリント配線板の製造方法を提供する。【解決手段】  基材樹脂に銅箔を張り合わせた積層板にレーザを用いて外層の銅箔と樹脂とに同時に穴形成する工程を含むプリント配線板の製造方法において、レーザ加工に先立って、外層に位置する銅箔表面には、表面反射率が波長9.3〜10.6μmの範囲において30〜80%であり、且つ、厚さが1.0〜2.0μmである銅酸化物を形成する。この銅酸化物は少なくとも、亜塩素酸ナトリウム濃度が100〜160(g/l)であり、水酸化ナトリウム濃度が60〜100(g/l)である処理液で形成する。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材樹脂に銅箔を張り合わせた積層板の外層の銅箔とその下の樹脂にレーザ加工により穴を形成する工程を含むプリント配線板の製造方法において、レーザ加工による穴あけに先立って、外層の銅箔の表面に、波長9.3〜10.6μmの範囲の赤外光に対する表面反射率が30〜80%であり、且つ、厚さが1.0〜2.0μmである銅酸化物を形成する銅箔表面処理を行うことを特徴とするプリント配線板の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載のプリント配線板の製造方法において、上記銅箔表面処理によって形成された銅酸化物の表面反射率は30〜55%であることを特徴とするプリント配線板の製造方法。
【請求項３】
請求項１記載のプリント配線板の製造方法において、上記銅箔表面処理は、外層の銅箔の表面に、濃度が100〜160(g/l)の亜塩素酸ナトリウムと濃度が60〜100(g/l)の水酸化ナトリウムを含む表面処理液で処理を行うことを特徴とするプリント配線板の製造方法。
【請求項４】
請求項３記載のプリント配線板の製造方法において、上記銅箔表面処理によって形成された銅酸化物の表面反射率は30〜55%であることを特徴とするプリント配線板の製造方法。
【請求項５】
請求項３載のプリント配線板の製造方法において、上記銅箔表面処理は、液温70〜90℃にて行うことを特徴とするプリント配線板の製造方法。
【請求項６】
基材樹脂に銅箔を張り合わせたプリント配線板製造用の積層板において、波長9.3〜10.6μmの範囲のレーザ光を用いて穴を形成するレーザ加工に先立って、外層の銅箔の表面に、波長9.3〜10.6μmの範囲の赤外光に対する表面反射率が30〜80%であり、且つ、厚さが1.0〜2.0μmである銅酸化物を形成する銅箔表面処理が行われたことを特徴とするプリント配線板製造用の積層板。
【請求項７】
請求項６記載のプリント配線板製造用の積層板において、上記銅箔表面処理によって形成された銅酸化物の表面反射率は30〜55%であることを特徴とするプリント配線板製造用の積層板。
【請求項８】
請求項６記載のプリント配線板製造用の積層板において、上記銅箔表面処理は、外層の銅箔の表面に、濃度が100〜160(g/l)の亜塩素酸ナトリウムと濃度が60〜100(g/l)の水酸化ナトリウムを含む表面処理液で処理を行うことを特徴とするプリント配線板製造用の積層板。
【請求項９】
請求項８記載のプリント配線板製造用の積層板において、上記銅箔表面処理によって形成された銅酸化物の表面反射率は30〜55%であることを特徴とするプリント配線板製造用の積層板。
【請求項１０】
基材樹脂に銅箔を張り合わせた積層板の外層の銅箔とその下の樹脂にレーザ加工により穴を形成する工程に先立って行う表面処理に使用する表面処理液において、濃度が100〜160(g/l)の亜塩素酸ナトリウムと濃度が60〜100(g/l)の水酸化ナトリウムを含むことを特徴とする表面処理液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線板及び製造方法に関し、特に、レーザ光によって銅箔に穴あけ加工する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型軽量化に伴い、プリント配線板の配線の高密度化が要求されている。そのために、複数の絶縁層と配線層を有する多層プリント配線板の技術が進んでいる。多層プリント配線基板の製造技術では、配線層の間を電気的に接続する層間接続が重要な要素となっている。
【０００３】
層間接続方法としては、貫通穴であるスルーホールや非貫通穴のブラインドビアホールを使用する方法、インタースティシャルビアホールを使用する方法等がある。
【０００４】
穴の形成方法には、ドリル加工法、レーザ加工法などがあるが、加工穴の小径化、高加工速度などの面からレーザ加工法が主流となっている。その中でも高レーザエネルギを有するCO2レーザが最も普及している。
【０００５】
CO2レーザの波長領域では銅箔表面でレーザ光が反射するため、CO2レーザによる加工が困難である。そこで、予め穴形成周辺部の銅箔のみをエッチング除去してからレーザ加工を行うコンフォーマルマスク法が採用されている。
【０００６】
しかし、コンフォーマルマスク法では、銅箔のパターニング工程が必要とされることや穴の位置ずれの修正も困難であることから、直接、レーザで銅箔を加工するための銅箔表面処理技術が検討されている。
【０００７】
銅箔表面のレーザ光の吸収率を高くする方法としては、銅箔表面にレーザ光吸収率の高い金属層または有機皮膜を設ける方法と直接銅箔表面を粗化する黒化処理方法がある。
【０００８】
【特許文献１】特開2004−6611号公報
【非特許文献１】広垣俊樹、他4名著  「炭酸ガスレーザによるCuダイレクト加工における穴品質の改善」第14回マイクロエレクトロニクスシンポジウム2004年10月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
銅箔表面に金属層又は有機皮膜などの異種層を設ける方法は、異種層の積層および穴加工後の剥離が必要であり、工程数の大幅な増加が必要である。また、銅箔表面を粗化する黒化処理方法は、本来、内層配線と絶縁層の密着化のための銅箔表面処理であるため、レーザ光反射率は約90%以上と高い。従って、黒化処理した銅箔に穴あけ加工するには、高いレーザエネルギが必要である。そのため、穴加工時にオーバーハングが発生し、穴径寸法精度が低下する。
【００１０】
本発明の目的は、正確に且つ低エネルギにて銅箔に穴あけ加工することができるプリント配線板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によると、基材樹脂に銅箔を張り合わせた積層板にレーザを用いて外層の銅箔と樹脂とに同時に穴形成する工程を含むプリント配線板の製造方法において、レーザ加工に
先立って、外層に位置する銅箔表面には、表面反射率が波長9.3〜10.6μmの範囲において30〜80%であり、且つ、厚さが1.0〜2.0μmである銅酸化物を形成する。この銅酸化物は少なくとも、亜塩素酸ナトリウム濃度が100〜160(g/l)であり、水酸化ナトリウム濃度が60〜100(g/l)である処理液で形成する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、正確に且つ低エネルギにて銅箔に穴あけ加工することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明のプリント配線板は、特に限定はなく樹脂またはガラス布を含む樹脂の両面または片面に銅箔を有するリジットもしくはフレキシブルな一般に公知のプリント配線板であってよい。
【００１４】
本発明のプリント配線板の製造方法に使用するレーザ装置は、CO2レーザであり、波長が9.3〜10.6μmの赤外光であることが望ましい。
【００１５】
［実施例１〜１２］
実施例１〜１２では、日立化成株式会社製のガラス布含有エポキシ樹脂に銅箔を積層した銅張積層板MCL-E679を使用した。銅箔の厚さは18μmである。この銅張積層板に、先ず、銅箔表面処理を行った。
【００１６】
図１に銅箔表面処理の工程を示す。先ず、ステップＳ１にて、銅張積層板の銅箔表面の洗浄として水酸化ナトリウム溶液による脱脂処理を液温度50℃、処理時間3分で行い、その後、水洗を行った。次に、ステップＳ２にて、界面活性剤溶液によるコンディショナー処理を液温度40℃、処理時間3分で行い、その後、水洗を行った。ステップＳ３にて、過硫酸アンモニウム系のCuエッチング液にて液温度30℃、処理時間1分で処理を行い、その後、水洗を行った。ステップＳ４にて、濃度5%の希硫酸液にて液温25℃、処理時間1分で処理を行い、その後、水洗を行った。最後に、ステップＳ５にて、亜塩素酸ナトリウム濃度100〜160g/l、水酸化ナトリウム濃度60〜100g/lの銅箔表面処理液にて、液温70℃、処理時間7分にて処理を行い、水洗後、乾燥させた。なお、実施例１〜１２では銅箔表面処理液の液温を70℃としたが、液温60℃〜90℃の範囲で銅箔表面処理を行うことにより所定の表面形状、膜厚を確保することが可能である。
【００１７】
図２は、ステップＳ５の銅箔表面処理液の濃度の例を示す。亜塩素酸ナトリウム濃度は100〜160g/l、水酸化ナトリウム濃度は60〜100g/lである。
【００１８】
銅箔表面処理を行った銅張積層板を用いて、CO2レーザによる穴明け加工を行い、加工性の評価を行った。目標の穴径は50μmと80μｍである。結果を図３に示す。加工性の評価は、穴加工に必要なエネルギを測定することにより行う。加工条件として、1ショット加工にてレーザエネルギを1.1mJ〜25.2mJと変化させた。厚さ18μmの銅箔が目標穴径に達した時のレーザエネルギを計測した。この値は、穴加工に必要なレーザエネルギを示している。
【００１９】
尚、図３に示すように、銅箔表面処理により形成された銅酸化物の表面の反射率、及び、銅箔表面処理により形成された銅酸化物の膜厚を測定した。
【００２０】
銅酸化物の表面反射率の測定は、赤外吸収分光法の高感度反射法により、入射角80度で行った。測定波長はＣＯ2レーザ光と同様の9.3〜10.6μmの範囲とした。銅酸化物の膜厚測定は、電気化学的還元電位法を用いた。電極面積は4.5×10-2cm2、電解液は0.1mol/lNaOH水溶液、参照極は飽和KCl銀/塩化銀電極、電流値は1mAで行った。
【００２１】
本発明によると、銅箔表面処理を行った銅箔に直接レーザ穴明け加工を行うため、銅箔層よりその下の絶縁層の除去量が大きい。従って、絶縁層の穴径が外層銅箔の穴径より大きくなる、所謂、オーバーハングが発生する。このオーバーハングを評価するために、レーザ加工後の銅張積層板を断面研磨し、絶縁層の穴径に対する外層銅箔の穴径の比を断面観察により測定した。結果を図４に示す。
【００２２】
［比較例１］
比較例１では、実施例１〜１２と同様な銅張積層板MCL-E679を使用して、従来技術である黒化処理を行った。黒化処理と本実施例の銅箔表面処理を比較すると、黒化処理は、図１のステップＳ１〜Ｓ４までは本実施例の銅箔表面処理と同一であるが、ステップＳ５では、図２に示すように、亜塩素酸ナトリウム濃度は90g/l、水酸化ナトリウム濃度は15g/lである。こうして、黒化処理を行ったのち、実施例１〜１２と同様に、レーザ穴明け加工性評価、銅酸化物の反射率測定、膜厚測定、及び、オーバーハング評価を行った。レーザ穴明け加工性評価結果と銅酸化物の反射率測定および膜厚測定の結果を図３に示し、オーバーハング評価結果を図４に示す。
【００２３】
［比較例２］
比較例２では、実施例１〜１２と同様な銅張積層板MCL-E679を使用した。但し、銅箔表面処理法が、実施例１〜１２の場合と異なる。比較例２では、銅張積層板MCL-E679を最初にクリーニング液（ＭＢ-115濃度100ml/l）で、液温度50℃、処理時間3分で処理した後、水洗を行った。次に、プレディップ液（ＭＢ-100Ｂ濃度20ml/l、ＭＢ-100Ｃ濃度29ml/l）で、液温度25℃、処理時間1分で処理後、マルチボンド液（ＭＢ-100Ａ濃度100ml/l、ＭＢ-100Ｂ濃度80ml/l、ＭＢ-100Ｃ濃度43ml/l、硫酸濃度50ml/l）で、液温度32℃、処理時間2分で処理後、水洗し、乾燥させた。マルチボンド液は、日本マクダーミッド社製の硫酸/過酸化水素系の銅粗化エッチング液である。
【００２４】
次に、図３及び図４を参照して、本実施例１〜１２と比較例１、２について、レーザ穴明け加工性評価の結果を検討する。穴明け加工性が良好であるとは、穴加工に必要なエネルギが少ないことである。表面反射率が低いのは、レーザ加工に利用されるエネルギの比率が高いことを意味する。従って、表面反射率が低いことも、穴明け加工性が良好であるといえる。
【００２５】
本実施例１〜１２と比較例１を比較すると、全ての実施例１〜１２について、比較例１よりレーザ加工エネルギが小さく、従って、穴あけ加工性が良いことが確認できる。
【００２６】
図５は、本実施例で用いた亜塩素酸ナトリウム濃度100〜160g/l、水酸化ナトリウム濃度60〜100g/lの範囲を図示したものである。本実施例１〜１２は破線で示す矩形の範囲にある。従って、破線の矩形の範囲では、比較例１よりレーザ加工エネルギが小さく、従って、穴あけ加工性が良い。この範囲では、表面反射率が約30〜80%である。即ち、実施例６、９を除いて、表面反射率は約30〜65%である。
【００２７】
本実施例のうち、特に加工性が良好であったのは、実施例1、実施例2、実施例3、実施例5、実施例8及び実施例10である。これらの実施例は、図５に示す点A〜Dによって囲まれた菱形の斜線の領域及び点E近傍の領域にある。この領域では、レーザ加工エネルギが小さく且つ表面反射率が約30〜55%となる。このなかで、最も良好な結果を得ることができたのは、実施例１である。
【００２８】
一方、比較例１について検討する。比較例１と実施例１を比較すると、目標穴径50μmでのレーザ穴明け加工性評価では、実施例1に比べ約4倍のレーザエネルギが必要であった。オーバーハング評価結果では、絶縁層の穴径に対して銅箔の穴径が二分の一となり、実施例1に比べオーバーハングが大きいことがわかった。これは、レーザエネルギが低減することによって、銅箔と絶縁層の除去量の差が小さくなるためであると考えられる。
【００２９】
比較例１の銅酸化物の反射率は、98％と高く、実施例1と比べ約3倍である。銅酸化物の膜厚は、0.5μｍであり、実施例1と比べ2.8倍薄い。形成された銅酸化物の結晶形状も比較例1は、微細な針状結晶であるのに対し、実施例1は、凹凸状結晶であり、一つの結晶の大きさも比較例1より大きい。これらの結果から、本発明の銅箔表面処理によって、レーザ加工エネルギを低減でき、更に、オーバーハングが減少することが確認できた。
【００３０】
次に、比較例２について検討する。比較例２の表面反射率は50％、銅酸化物の膜厚は0.02μｍである。比較例２の銅箔表面処理液の特徴は、銅箔表面に殆ど銅酸化物を形成しないことである。
【００３１】
比較例2と実施例2及び実施例10を比較する。両者の表面反射率は同程度であるが、銅酸化物膜厚は、実施例2及び実施例10のほうが比較例2より厚い。しかしながら、目標穴径50μｍのレーザ穴明け加工性評価では、比較例2の方がレーザエネルギは高い。この原因は、わからないが、実施例2及び実施例10では、銅酸化物が銅箔表面に形成されることによって、レーザの熱エネルギが大気中に拡散することが防止され、熱エネルギによる加工効率が向上するためであると推測される。銅の熱伝導率4.01gJ/cm・s・Kに対して酸化銅の熱伝導率0.003gJ/cm・s・Kであり100分の1も小さい。
【００３２】
この結果から、銅酸化物の厚い方がレーザ穴明け加工性が向上することが確認できたが、穴加工後に銅酸化物を除去しなければならないことや銅箔が減厚する問題があるため、銅酸化物の厚さは1.0〜2.0μｍが望ましい。
【００３３】
図６〜図８を参照して、本発明によるプリント配線板の製造方法を説明する。ここでは、実施例1〜12の銅箔表面処理液を用いて多層プリント配線板を作製した。図６（ａ）に示すように、表面に銅箔３ａを有する内層基材１として銅張積層板MCL-E679を用意した。図６（ｂ）に示すように、銅箔３ａ上にレジスト２からなる内層回路パターンを形成する。エッチングにより、レジスト２に覆われた部分以外の銅箔３ａを除去し、次に、レジスト２を除去することにより、図６（ｃ）に示すように、内層基材１上に内層回路３を形成した。この内層基材の両面にガラスクロスを含まない樹脂付き銅箔をプレスにより積層し、4層の銅張積層板を作製した。この銅張積層板は、図７（ａ）に示すように、２つの外層銅箔５と２つの内層銅箔３からなる４層の銅箔を有する。外層銅箔５の厚さは9μmとした。
【００３４】
次に、この4層銅張積層板の外層銅箔５に図１に示した銅箔表面処理を行った。図７（ｂ）に示すように、外層銅箔５の表面に銅酸化物６が形成される。図７（ｃ）に示すように、CO2レーザによりレーザエネルギ8mJで穴径100μmのブラインドビアを形成した。図８（ａ）に示すように、銅エッチング液により銅酸化物膜６を除去し、ブラインドビアのデスミア処理を行い、層間導通形成のため、銅めっき膜７を15μm形成した。次に、図８（ｂ）に示すように、外層銅箔５上にレジスト２からなる内層回路パターンを形成する。エッチングにより、レジスト２に覆われた部分以外の外層銅箔５を除去し、次に、レジスト２を除去することにより、図８（ｃ）に示すように、絶縁層４上に外層回路７を形成した。
【００３５】
図９は、多層プリント配線板の構造を模式的に示した図である。こうして作製した多層プリント配線板の内層配線と穴の位置ズレを断面観察により測定した。測定方法は、各多層プリント配線板の穴を観察し、内層配線と穴の中心のズレの最大値を測定した。結果を図１０に示す。実施例1〜12の全てにおいて内層配線と穴の中心のズレの最大値は50μm以内であった。
【００３６】
以上、本発明の例を説明したが、本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明による銅箔表面処理工程を示す図である。
【図２】本発明の実施例及び比較例の銅箔表面処理液の組成条件を示す図である。
【図３】本発明の実施例及び比較例のレーザ穴明け加工性評価と反射率および銅酸化物膜厚の測定結果を示す図である。
【図４】本発明の実施例及び比較例のオーバーハング評価の結果を示す図である。
【図５】本発明による銅箔表面処理液の最適濃度範囲を示す図である。
【図６】多層プリント配線板の製造工程を表す概略図である。
【図７】多層プリント配線板の製造工程を表す概略図である。
【図８】多層プリント配線板の製造工程を表す概略図である。
【図９】多層プリント配線板の鳥瞰図である。
【図１０】本発明による内層配線と穴の位置ズレ測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…内層基材、２…レジスト、３…内層回路、４…絶縁層、５…外層銅箔、６…銅酸化物、７…銅めっき膜、８…ブラインドビア
【図１】
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【図２】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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