(57)【要約】【課題】エッチング処理のような複雑な加工プロセスを使用することなく、ドロスやスミアの発生を伴わないサブμｍ精度の安定した孔の加工方法を得る。【解決手段】本発明の超短パルスレーザーによる材料加工方法においては、金属層２ａ、２ｂと有機材料層１とが積層されかつ複数層に亘って電子回路が形成された回路基板３に対してフェムト秒レーザー１１を照射して、各層の電子回路を互いに接続する導体を配線するための孔５を形成する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機材料に無機材料が混合された複合材料に対してフェムト秒レーザーを照射して、この複合材料に孔を形成することを特徴とする超短パルスレーザーによる材料加工方法。
【請求項２】
有機材料に無機材料が混合された複合材料層と金属層とが積層された積層材料に対してフェムト秒レーザーを照射して、この積層材料に孔を形成することを特徴とする超短パルスレーザーによる材料加工方法。
【請求項３】
金属層と有機材料層とが積層されかつ複数層に亘って電子回路が形成された回路基板に対してフェムト秒レーザーを照射して、前記各層の電子回路を互いに接続する導体を配線するための孔を形成することを特徴とする超短パルスレーザーによる材料加工方法。
【請求項４】
有機材料に無機材料が混合された複合材料層と金属層とが積層されかつ複数層に亘って電子回路が形成された回路基板に対してフェムト秒レーザーを照射して、前記各層の電子回路を互いに接続する導体を配線するための孔を形成することを特徴とする超短パルスレーザーによる材料加工方法。
【請求項５】
前記孔は回路基板を貫通しない非貫通孔であることを特徴とする請求項３又は４記載の超短パルスレーザーによる材料加工方法。
【請求項６】
前記孔は回路基板を貫通する貫通孔であることを特徴とする請求項３又は４記載の超短パルスレーザーによる材料加工方法。
【請求項７】
前記フェムト秒レーザーにおけるレーザー照射強度分布は、前記形成すべき孔の領域に対しては少なくともアブレーションしきい値以上のレーザー照射強度の範囲を含み、前記形成すべき孔の周囲の領域に対してはアブレーションしきい値未満の範囲のみを含み、前記形成すべき孔の周囲の領域の表面に付着した加工滓や汚染物質を除去することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の超短パルスレーザーによる材料加工方法。
【請求項８】
前記フェムト秒レーザーは前記形成すべき孔の領域の面積より少ないスポット面積を有し、前記フェムト秒レーザーの照射位置を前記孔の領域内を順次移動させて前記孔を形成すると共に、レーザー照射位置の移動に伴い、連続してレーザーパルス照射せず、各照射位置に一旦停止して、１乃至数回レーザーパルス照射した後、レーザーパルス照射しない状態で次の照射位置に移動することを繰り返して加工を行うこと特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の超短パルスレーザーによる材料加工方法。
【請求項９】
有機材料層の両面に電子回路が形成された金属層を設けた回路基板を作成し、
フェムト秒レーザーを前記回路基板の一方面に照射して、前記回路基板の一方面に形成された一方の金属層から前記回路基板の他方面に形成された他方に金属層に達する孔を形成し、
この形成された孔内に前記一方の金属層と前記他方の金属層とを接続する導体を配線する
ことを特徴とするプリント配線板の製造方法。
【請求項１０】
前記請求項９記載のプリント配線板の製造方法で製造されたことを特徴とするプリント配線板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザーを用いて各種材料に対して孔を形成するレーザー加工技術に係わり、特に、フェムト秒レーザーを用いた超短パルスレーザーによる材料加工方法、この超短パルスレーザーによる材料加工方法を用いたプリント配線板の製造方法、及びこのプリント配線板の製造方法で製造されたプリント配線板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子回路の伝送信号の高周波化、部品の小型化の進展により、電子部品は、その大部分が表面実装され、高密度化が進んできた。一方、大規模集積回路は、大型化、多機能化が進められ、ＩＣパッケージの入出力端子が膨大になり、大規模集積回路とこの大規模集積回路を実装する基板との間にインターポーザーを設けるようになってきた。
【０００３】
これらの高密度の大規模集積回路が搭載されるプリント配線板においても電子回路が複数層に亘って形成されている。またインターポーザーにおいても両面に電子回路が形成されている。複数層に亘って形成されている電子回路相互間の配線を効率的に行うためには、複数層に亘って電子回路が形成されている回路基板に対して各電子回路を連通する多数の孔を形成し、この孔内に電子回路相互を接続する導体を配線する必要がある。この導体が配線された孔をビアホール（Ｖｉａ  Ｈｏｌｅ）と称する。
【０００４】
これらのビアホールの加工には、従来、高調波のＹＡＧレーザーや炭酸ガスレーザーが利用されてきた。
【０００５】
図９に、ビアホールを有するプリント配線板の従来の製造方法を示す。
【０００６】
先ず、ガラスエポキシやポリイミドなど有機材料あるいは複合材料からなる０．０５ｍｍから数ｍｍ前後の厚さの基材１の両面に１０μｍ程度の厚さの電子回路が形成された銅箔２ａ、２ｂが形成された回路基板３を作成する（図９（ａ））。
【０００７】
この回路基板３の一方の銅箔２ａの表面からＹＡＧまたは炭酸ガスのレーザービーム４を加工すべき孔５の中心位置にパルス照射する。または、レーザービーム４を、加工すべき孔５の径よりも小さなビームスポットでレーザートレパニング手法を用いて円形にパルス照射する。そして、下層の銅箔２ｂ表面まで直径４０μｍから２００μｍ程度の円柱状の孔５を形成する（図９（ｂ））。
【０００８】
この際、加工時の熱影響により孔５の周辺部に厚さ数μｍから１０μｍ弱の溶融した銅がクレーター状に残る。これをドロス６と呼ぶ。また、孔５内の底には加工して除去しきれなかった基材１の滓が付着している。これをスミア７と呼ぶ（図９（ｃ））。
【０００９】
次に、エッチング処理によってドロス６を除去する（図９（ｄ））。さらに、溶剤処理でスミア７を除去する（図９（ｅ））。その後、回路基板３全体を水洗し（図９（ｆ））、最後に上側の銅箔２ａと下側の銅箔２ｂとを導通させるために孔５の内周面に銅メッキ８を施してビアホール９を形成する（図９（ｇ））。このようにして、ビアホール９を有するプリント配線板が製造される。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−２３９３７９号公報
【００１１】
【特許文献２】
特開２００１−２１２７９６号公報
【００１２】
【特許文献３】
特開２０００−２６３２６３号公報
【００１３】
【非特許文献１】
緑川克美、「フェムト秒レーザーと物質の相互作用」、レーザー加工学会誌    Ｖｏｌ．８，Ｎｏ．３（２００１）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＹＡＧレーザー又は炭酸ガスレーザーを用いて回路基板３に孔５を形成する手法においては、形成された孔５の周辺部にドロス６が形成され、孔５の底にスミア７が付着する。
したがって、孔５の形成後に、煩雑な湿式工程であるエッチング処理等のドロス除去と洗浄によるデスミア処理を必ず行わなければならず、製造コストの高騰を招いている。
【００１５】
また、ドロス６は一定の高さに形成されるものではなく、量も厚さも不均一であるので、エッチング処理によって完全にドロス６を除去すると、孔５の周囲の銅箔２ａも同時に除去してしまい、銅箔２ａに形成された電子回路に損傷を与える懸念がある。
【００１６】
また、特許文献１に記載されているように、図１０（ａ）に示す、従来のＹＡＧレーザー又は炭酸ガスレーザーを用いて、加工すべき孔５の径よりも小さなビームスポット１０で円形にパルス照射するレーザートレパニング手法においては、図１０（ｂ）における深さばらつきヒストグラムに示すにように、孔５内の各位置において、加工深さに変動が生じて、孔５の十分な加工精度を得ることが困難である。
【００１７】
さらに、従来のＹＡＧレーザー又は炭酸ガスレーザーにおいては、図１１に示すように、一回のレーザー照射（一回のレーザーパルス）で加工される材料の加工体積は、一回のレーザー照射の照射エネルギーに比例するので、レーザー照射の照射エネルギーを高い精度で制御しなければ、孔５の十分な加工精度を得ることが困難である。
【００１８】
さらに、一般に、加工対象の材料毎に光吸収特性が異なるので、従来のＹＡＧレーザー又は炭酸ガスレーザーレーザーで加工を行うためには、材料の光吸収特性に合わせてレーザー波長を選定しなければならないという問題がある。さらに、加工対象の材料として、異なる材料を混合した複合材料を採用したり、異なる材料を積層した積層材料を採用した場合には、例えば、レーザー波長を変更して複数回レーザー照射を実施する等の複雑な工程を実施する必要がある。
【００１９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、熱によるドロスやスミアの発生が無く、孔の形成工程を簡略化でき、形成される孔の寸法精度を大幅に向上でき、さらに、複数種類の材料が混合又は積層されていたとしても、孔を簡単にかつ高い精度で形成できる超短パルスレーザーによる材料加工方法、この超短パルスレーザーによる材料加工方法を用いたプリント配線板の製造方法、及びこのプリント配線板の製造方法で製造されたプリント配線板を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解消するために、請求項１の発明は、有機材料に無機材料が混合された複合材料に対してフェムト秒レーザーを照射して、この複合材料に孔を形成することを特徴とする超短パルスレーザーによる材料加工方法である。
【００２１】
請求項２の発明は、有機材料に無機材料が混合された複合材料層と金属層とが積層された積層材料に対してフェムト秒レーザーを照射して、この積層材料に孔を形成することを特徴とする超短パルスレーザーによる材料加工方法である。
【００２２】
この請求項１、２によって、レーザー照射方向と垂直な方向への加工幅の変動が極めて少なく、加工深さのみが変化するので、均一な径の孔の加工を行うことができる。また、従来行われてきた材料の光吸収特性に合わせたレーザー光源（波長）の選択が不要となる。
【００２３】
請求項３の発明は、金属層と有機材料層とが積層されかつ複数層に亘って電子回路が形成された回路基板に対してフェムト秒レーザーを照射して、各層の電子回路を互いに接続する導体を配線するための孔を形成することを特徴とする超短パルスレーザーによる材料加工方法である。
【００２４】
請求項４の発明は、有機材料に無機材料が混合された複合材料層と金属層とが積層されかつ複数層に亘って電子回路が形成された回路基板に対してフェムト秒レーザーを照射して、各層の電子回路を互いに接続する導体を配線するための孔を形成することを特徴とする超短パルスレーザーによる材料加工方法である。
【００２５】
この請求項３、４によって、請求項１、２で説明した、優れた加工特性を有する孔を、種々の材料で形成された回路基板に対して形成可能となる。
【００２６】
請求項５の発明は、請求項３又は４記載の超短パルスレーザーによる材料加工方法において、孔は回路基板を貫通しない非貫通孔である。
【００２７】
請求項６の発明は、請求項３又は４記載の超短パルスレーザーによる材料加工方法において、孔は回路基板を貫通する貫通孔である。
【００２８】
請求項７の発明は、請求項１から６のいずれか１項記載の超短パルスレーザーによる材料加工方法において、フェムト秒レーザーにおけるレーザー照射強度分布は、形成すべき孔の領域に対しては少なくともアブレーションしきい値以上のレーザー照射強度の範囲を含み、形成すべき孔の周囲の領域に対してはアブレーションしきい値未満の範囲のみを含み、形成すべき孔の周囲の領域の表面に付着した加工滓や汚染物質を除去する。
このような請求項７においては、従来の表面処理方法を行うことなく加工表面を清浄にすることができる。
【００２９】
請求項８の発明は、請求項１から７のいずれか１項記載の超短パルスレーザーによる材料加工方法において、フェムト秒レーザーは形成すべき孔の領域の面積より少ないスポット面積を有し、フェムト秒レーザーの照射位置を孔の領域内を順次移動させて前記孔を形成すると共に、レーザー照射位置の移動に伴い、連続してレーザーパルス照射せず、各照射位置に一旦停止して、１乃至数回レーザーパルス照射した後、レーザーパルス照射しない状態で次の照射位置に移動することを繰り返して加工を行う。
【００３０】
これによって、従来のレーザーは図１１に示す加工特性を有するため精密に照射エネルギー分布の調整が必要であったが、フェムト秒レーザーでは図７示すように加工の進行しにくいエネルギー領域が存在するために、たとえ比較的荒い照射エネルギー分布であっても、孔の加工深さの変動を抑制することができる。
【００３１】
請求項９の発明は、有機材料層の両面に電子回路が形成された金属層を設けた回路基板を作成し、フェムト秒レーザーを回路基板の一方面に照射して、回路基板の一方面に形成された一方の金属層から回路基板の他方面に形成された他方に金属層に達する孔を形成し、この形成された孔内に一方の金属層と前記他方の金属層とを接続する導体を配線することを特徴とするプリント配線板の製造方法である。
【００３２】
この請求項９においては、フェムト秒レーザーを孔の加工に用いているので、熱によるドロスやスミアが発生しなく、発生したドロスやスミアを煩雑な湿式工程であるエッチング処理等を実施する必要がないので、製造工程を大幅に簡素化できる。
【００３３】
請求項１０の発明は、請求項９記載のプリント配線板の製造方法で製造されたことを特徴とするプリント配線板である。
【００３４】
【発明の実施の形態】
先ず、複数種類の材料が混合又は積層されている加工対象に孔をフェムト秒レーザーを用いて形成することに対する特徴について述べる。
【００３５】
なお、本明細書で述べる孔とは、プリント配線板やインターポーザーに形成されたものであり、これらプリント配線板等の複数層にわたって形成されている電子回路相互間を連通して設けられた孔に導体を配し、導通を図ったものビアホールと称する。これらビアホールとなる孔は直径に対して深さが大きく、通常直径は２０〜１００μｍの範囲である。
【００３６】
さらに、本明細書で述べる有機材料とは、エポキシ、ポリイミド、液晶ポリマー等の樹脂をいい、無機材料とはガラスやフィラーとなるシリカ等をいう。また、複合材料とはシリカフィラーを加えた樹脂のように有機材料に無機材料を混合したものや、ガラスエポキシ等のように無機材料を有機材料に含浸したものをいう。
【００３７】
フェムト秒レーザーとは、図６に示すにように、オン時間（パルス幅）が、熱緩和時間より短い１０−１２秒（１ピコ秒）以下に設定された超短パルスレーザーである。ちなみに、通常のＹＡＧレーザー（基準波ＹＡＧレーザー）のパルス幅は１０−３秒程度であり、高周波ＹＡＧレーザーのパルス幅は１０−６秒程度である。
【００３８】
本発明によるパルス幅が１ピコ秒以下のフェムト秒レーザーを有機化合物に対して高い深さ精度を要求される加工などに用いることが近年になって提唱されるようになった。図６はレーザーパルス幅とレーザー照射に起因する加工材料内の熱拡散長との関係を示す特性図である。この特性図で理解できるように、フェムト秒レーザーにおいては、多光子吸収や熱緩和時間よりも短時間の現象であることなどにより非熱加工が可能である。さらに、非線形応答のため加工分解能は光の回折限界以下であり、高い精度の加工が可能である。このようなフェムト秒レーザーが有する基本特性は既に非特許文献１に報告されている。
非熱加工が可能であることは、ドロスやスミアの発生が抑制される。
【００３９】
先に図１１を用いて説明したように、パルス幅がナノ秒以上の従来のＹＡＧレーザー又は炭酸ガスレーザーでは、照射エネルギー量（レーザーフルエンス）と加工体積（寸法）はほぼ線形比例関係にある。しかし、パルス幅が１ピコ秒以下のフェムト秒レーザーでは、照射エネルギー量（レーザーフルエンス）と加工寸法は非線形関係にある。特に、ビーム方向と垂直の方向、つまり幅方向にはサブμｍの広がりを持つのみであり、深さ方向への加工進行が主体的である。
【００４０】
発明者は、電子回路素子と配線幅の精密加工を鋭意研究の途上、材料によらず、１ピコ秒以下のフェムト秒レーザーを用いて加工を行った場合、図７に示すように、照射エネルギー量に比例した加工深さが得られないこと、つまり、あるエネルギー範囲では加工深さがナノメートル（ｎｍ）の勾配でほぼ一定となり、あるしきい値で桁違いに加工が進むことを確認した。
【００４１】
照射エネルギー量０から徐々に照射エネルギー量を上げていくとある照射エネルギー量までは加工（加工深さ）がナノメートル（ｎｍ）オーダーで進む。その後、サブμｍオーダーで一気に加工（加工深さ）が進行する。このときの最初のサブμｍ（マイクロメータ）オーダーの加工が開始される照射エネルギー量（値）をアブレーションしきい値と呼ぶ。
【００４２】
照射エネルギー量を更に上げて行くと、第２、第３のしきい値が現れることも確認した。つまり、パルス幅が１ピコ秒以下のフェムト秒レーザーを用いることで、照射エネルギー量に変動がある場合でも、加工が停滞する照射エネルギー値の範囲内であれば、安定した寸法（加工深さ）の加工が可能であることが見出された。
【００４３】
従来のＹＡＧレーザー又は炭酸ガスレーザーを用いた穴開け加工では、特許文献３の公報に示されているように、レーザーの照射パターン及び照射エネルギーを精密に制御しないと、図１０に示すように、深さばらつきが発生し、深さが安定しなかった。しかし、フェムト秒レーザーの図７に示す非線形加工特性を利用することによって、照射パターン及び照射エネルギーの設定が簡略化される。
【００４４】
これが発明者の実験の誤りではなく、原理的に正しいことが特許文献１に示されている。この特許文献１によれば、個体状低分子有機化合物の加工では、７００ｎｍ加工の間に３つのステップ（ほぼ一定値）が存在するという実験結果を報告している。
【００４５】
発明者は、厚さ１２μｍの銅箔を試料として実験した。この実験結果によると、加工深さが５μｍ、９μｍ、１１μｍと３段階で進行し、４段階目で銅箔を貫通し、下層の支持基材に達した。しかしながら、銅箔表面位置での加工幅には変化が起こらない。このことは、照射エネルギー量をパラメーターとして複数の溝加工を実施したが、その全てで加工幅に有意差は見られなかったことにより確認されている。
【００４６】
また、今回使用したフェムト秒レーザーの発振波長は、図８に示すように、ほぼ７８０ｎｍであり、銅の光エネルギー吸収帯域（ほぼ４００ｎｍ以下）から外れているが、十分な加工ができたことで、材料の光吸収波長に依存しない加工が可能であることを確認した。例示した特許文献１に示されているように、銅やガラス等の材料の光吸収帯域は４００ｎｍ以下の波長域である。それにもかかわらず、約２倍の波長を持つフェムト秒レーザーの使用が可能である。
【００４７】
さらに、レーザー光の波長吸収率が異なる多層構造の被加工物に１ピコ秒以下のパルス放射時間で空間的時間的エネルギー密度の大きいパルスを連続放射するレーザー発振器からのレーザー光を所定パターン、所定エネルギー密度にて照射し、被加工物を加工する報告が特許文献２に示されている。
【００４８】
以上のように、本発明では、フェムト秒レーザーが有する図７に示す階段状加工進行原理と、図８、図６に示す材料選択性の少ない非熱加工特性を応用し、複数種類の材料が混合又は積層されている加工対象に対して、サブμｍオーダーの３次元微細構造を安定して加工可能となる。
【００４９】
以下、本発明の具体的実施形態を図面を用いて説明する。
図１は本発明の一実施形態に係わる超短パルスレーザーによる材料加工方法を用いたプリント配線板の製造方法を示す製造工程図である。図９に示したＹＡＧレーザー又は炭酸ガスレーザーを用いた従来のプリント配線板の製造方法を示す製造工程図と同一部分には同一符号を付して、重複する部分の詳細説明は省略する。
【００５０】
先ず、ガラスエポキシやポリイミドなど有機材料あるいは複合材料からなる０．０５ｍｍから数ｍｍ前後の厚さの基材１の両面に１０μｍ程度の厚さの電子回路が形成された銅箔２ａ、２ｂが形成された回路基板３を作成する（図１（ａ））。
【００５１】
次に、発振波長７８０ｎｍ、ピークパワー８００ｍＷ、パルスエネルギー８００μＪ／パルス、パルス幅１５０フェムト秒、パルス繰り返し周波数１ｋＨｚ、ビームスポット１２の径１０μｍの特性値を有するフェムト秒レーザー１１を、回路基板３の一方の銅箔２ａの表面から加工すべき孔５（仕上り孔径４０μｍ）の領域に照射する（図１（ｂ）（ｃ）（ｄ））。
【００５２】
加工深さが回路基板３の一方の銅箔２ａの厚みに達していないレーザー加工の初期段階では、銅箔２ａの銅が非熱アブレーション加工される。レーザーエネルギー照射された銅は、短時間、且つ、高エネルギー密度の照射により、熱による銅の溶融を伴うことなく、銅は分子状になって周囲の雰囲気中に飛散する。結果として、加工された孔５の周囲にドロスと呼ばれる銅の溶融によるクレーター状の盛り上がりは発生しない。
【００５３】
次に孔５の加工描画動作を図２、図３、図４を用いて説明する。
【００５４】
図２、図３に示すように、加工すべき孔５の径４０μｍよりも小さなフェムト秒レーザー１１の１０μｍのビームスポット１２で孔５の円形領域の一部をパルス照射した後、フェムト秒レーザー１１のビームスポット１２の照射位置を孔５の円形領域内を順次移動させて孔５を形成する。さらに、図４に示すように、レーザー照射位置の移動に伴い、連続してレーザーパルス照射せず、各照射位置に一旦停止して、１乃至数回レーザーパルス照射した後、レーザーパルス照射しない状態で次の照射位置に移動することを繰り返して加工を行う。
【００５５】
こうすることで、孔５の加工表面と孔５の底での加工円寸法比が１に近い立ち上がりの良い孔５が形成される。
【００５６】
図３に示すパルス照射間の移動量は孔５の加工領域域全体の照射エネルギー量（レーザーフルエンス）が平均になるように設定されている。照射エネルギー量（レーザーフルエンス）は、加工面の銅箔２と基材１をアブレーション飛散させ、下層の銅箔２ｂの表面に達したところまで加工できるエネルギー量に設定されている。
【００５７】
高密度のエネルギーで、図６に示した、熱緩和時間よりも短い時間（パルス幅）で加工を行うために、基材１の有機材料は溶融や再付着を伴うことなく分子レベルで、加工部の遠方に飛散する。よって、図７に示した加工特性も相俟って加工深さが均一で、スミアのない孔５の３次元加工ができる。
【００５８】
飛散した分子状のエポキシやポリイミドの有機物、ガラス繊維、銅などの無機物は、図示しない気体、粉塵吸引機によって吸い取られる。これによって、加工部や回路基板３の上層の銅箔２ａ表面と加工された孔５の底部への飛散物の再付着防止効果を高めている。
【００５９】
上記の一連の動作を繰り返し、最終的に円を描くことで下層の銅箔２ｂの表面が完全に露出した丸い孔５を形成する（図１（ｂ）、（ｃ）、（ｄ））。
【００６０】
この孔５を加工する過程で、回路基板に照射されるフェムト秒レーザー１１の照射エネルギー量の分布特性１３は、図２に示すように、ほぼ正規分布を有する。フェムト秒レーザー１１のビームスポット１２に相当する範囲においていは、照射エネルギー量は図７に示すアプレーションしきい値以上を示すが、ビームスポット１２に相当する範囲以外においては、照射エネルギー量はアプレーションしきい値未満となる。
【００６１】
その結果、孔５の周辺部は、アプレーションしきい値未満の照射エネルギー量のフェムト秒レーザー１１が照射されることになる。これによって、孔５の周辺部は加工されることなく、表面に付着した加工滓や汚染物質が除去されることになる。
【００６２】
レーザー加工の終了後、回路基板３全体を水洗し（図（ｅ））、最後に上の銅箔２ａと下の銅箔２ｂとを導通させるために孔５の内周面に銅メッキ８を施してビアホール９を形成する（図１（ｆ））。
このようにして、ビアホール９を有するプリント配線板が製造される。
【００６３】
このように構成された超短パルスレーザーによる材料加工方法、プリント配線板、及びプリント配線板の製造方法においては、フェムト秒レーザー１１を採用している。
【００６４】
したがって、図７を用いて説明したように、レーザー照射方向と垂直な方向への加工幅の変動が極めて少なく、孔５の加工深さのみが変化するので、均一な径の孔の加工を行うことができる。また、加工深が照射エネルギー量に対して段階的に変化するので、加工深が照射エネルギー量の変動に影響されることが抑制される。その結果、孔５の加工精度として、サブμｍオーダーを確保できた。
【００６５】
図６を用いて説明したように、パルス幅が熱緩和時間より短いフェムト秒レーザー１１で加工を行うので、熱影響のない加工が可能であり、ドロス６を発生させることが無く、後処理工程を伴わず１μｍ以下の表面荒さに押さえることが可能である。さらに、短時間に高エネルギー照射を行うために基材１を構成する有機、無機材料は発生したプラズマによって分子レベルで飛散してしまうのでスミア７の発生を抑制できる。
【００６６】
従来行われてきた図８に示す材料の光吸収特性に合わせたレーザー光源の選択が不要となり、１つのレーザー加工システムで、ガラス等の無機材料、樹脂等の有機材料、銅等の金属材料、有機材料に無機材料が混合された複合材料、有機材料に無機材料が混合された複合材料と金属材料とが積層された積層材料等のあらゆる材料を使用する回路基板３のビアホール９の形成を行うことができる。
【００６７】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
実施形態においては、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、回路基板３にフェムト秒レーザー１１で加工される孔５は、非貫通孔（ビアホール）としたが、図５（ｃ）に示すように、貫通孔（スルーホール）であってもよい。
【００６８】
また、実施形態においては、ビームスポット１２の径１０μｍのフェムト秒レーザー１１を孔５の円形領域内を円形に描画動作することで直径４０μｍの孔５を形成したが、加工時間を短縮するために、フェムト秒レーザー１１のビームスポット１２の径を約４０μｍとして、一点照射で直径４０μｍの孔５を形成することも可能である。
【００６９】
また、図１（ｅ）の工程において、レーザー加工後に水洗のみとしたが、種類は特定しないが何らかの薬液を用いて表面を平滑化、又は逆に次工程の銅メッキ時の銅付着強度を高めるために粗化を行ってもよい。
【００７０】
さらに、実施形態においては、図２に示すように、孔５を加工するためのフェムト秒レーザー１１のアプレーションしきい値未満の照射エネルギーを用いて、孔５の周辺部の表面に付着した加工滓や汚染物質を除去するようにした。しかし、孔５の加工に用いたフェムト秒レーザー１１とは別のエネルギー強度が低く、ビーム径の大きなフェムト秒レーザーで加工部とその近傍を走査することで、加工部とその周辺をクリーニングすることも可能である。
【００７１】
さらに、回路基板３は３層以上の積層回路基板であってもよい。この回路基板３の材料構成として、前述したように、有機材料に無機材料が混合された複合材料、有機材料に無機材料が混合された複合材料と金属材料とが積層された積層材料等が有効である。
【００７２】
また、両面に電子回路が形成されたインターポーザーに対して、フェムト秒レーザーを用いて孔を形成することも可能である。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の超短パルスレーザーによる材料加工方法、プリント配線板及びプリント配線板の製造方法においては、複数種類の材料が混合又は積層されている加工対象にフェムト秒レーザーを照射して非貫通又は貫通の孔を形成している。
【００７４】
したがって、熱によるドロスやスミアの発生が無く、孔の形成工程を簡略化でき、形成される孔の寸法精度を大幅に向上でき、さらに、複数種類の材料が混合又は積層されていたとしても、孔を簡単にかつ高い精度で形成できる。
【００７５】
さらに、プリント配線板の製造方法においては、上述した効果に加えて、熱によるドロスやスミアの発生が無いので、発生したドロスやスミアを煩雑な湿式工程であるエッチング処理等を実施する必要がなく、製造工程を大幅に簡素化できる。また、煩雑な湿式工程であるエッチング処理等を実施しないので、樹脂等で形成された回路基板が変形することはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係わる超短パルスレーザーによる材料加工方法を用いたプリント配線板の製造方法を示す製造工程図
【図２】同実施形態の超短パルスレーザーによる材料加工方法におけるフェムト秒レーザーの照射エネルギー量の分布特性図
【図３】同実施形態の超短パルスレーザーによる材料加工方法におけるフェムト秒レーザーの孔に対する加工手順を示す図
【図４】同実施形態の超短パルスレーザーによる材料加工方法におけるフェムト秒レーザーの照射パターンを示す図
【図５】同実施形態の超短パルスレーザーによる材料加工方法で形成された非貫通孔及び貫通孔を示す図
【図６】レーザーパルス幅とレーザー照射に起因する加工材料内の熱拡散長との関係を示す特性図
【図７】フェムト秒レーザーの照射エネルギーと加工深さとの関係を示す図
【図８】各材料における光エネルギー吸収特性を示す図
【図９】従来のパルスレーザーによる材料加工方法を用いたプリント配線板の製造方法を示す製造工程図
【図１０】従来のパルスレーザーを用いた孔の加工手順と加工結果を示す図
【図１１】従来のレーザーの照射エネルギー量と加工体積との関係を示す図
【符号の説明】
１…基材、２ａ，２ｂ…銅箔、３…回路基板、５…孔、６…ドロス、７…スミア、８…銅メッキ、９…ビアホール、１０、１２…ビームスポット、１１…フェムト秒レーザー、１３…照射エネルギー量の分布特性
【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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【図１１】
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