(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
未硬化の熱硬化性樹脂および耐熱性繊維から成るプリプレグシートに対しレーザ光の照射により貫通孔群を形成する貫通孔を穿孔するプリプレグシートのレーザによる穿孔方法において、
前記貫通孔が互いに離間するとともに３００μｍ以下の配置間隔である前記貫通孔群に対し、その中心部に位置する前記貫通孔の穿孔位置を前記レーザ光の照射位置の始点とし、この始点から外側へ向かって略同心円状もしくは略渦巻き状に照射位置を移動させつつ３００μｍを超える間隔であって隣接しない穿孔位置を選択して前記貫通孔の穿孔を順次行なうことを特徴とするプリプレグシートのレーザによる穿孔方法。
【請求項２】
前記プリプレグシートの前記穿孔位置の全てに１回ずつ前記レーザ光を照射する工程を複数回繰り返すことを特徴とする請求項１記載のプリプレグシートのレーザによる穿孔方法。
【請求項３】
前記プリプレグシートの上下面に保護フィルムを被着させてから前記レーザ光の照射を行なうことを特徴とする請求項１または請求項２記載のプリプレグシートのレーザによる穿孔方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多層配線基板および半導体素子収納用パッケージなどに適したプリント配線基板などに用いられるプリプレグシートに対して、上下に位置する配線回路層間を接続するための貫通導体を形成するための貫通孔群を穿孔する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント配線基板の高密度化に伴い、プリプレグシートへの微細な貫通孔の加工方法としてレーザ照射による穿孔方法が用いられてきている。レーザ照射により複数の貫通孔を穿孔する場合、各貫通孔に対してあらかじめ設定した数のパルスを連続的に照射する方法（パターンＡ）と、ガルバノミラーのスキャンエリア内におけるすべての貫通孔に1パルスずつレーザ光を照射し、エリア内の全貫通孔に1パルスずつ照射した後に再び最初の貫通孔から1パルスずつ照射して、設定数までこれを繰り返し行う方法（パターンＢ）とがある。
【０００３】
しかしながら、プリント配線基板に用いられるプリプレグは、一般に、ガラスクロス等の耐熱性繊維に熱硬化性樹脂を含浸させて成ることから、パターンＡの方法では、プリプレグに連続的にレーザを照射するので、貫通孔周辺の熱硬化性樹脂がレーザの熱により加熱されて高温となり熱的変質（熱劣化）するとともに、貫通孔の縁にガラスクロスのガラスが球形化して付着することがある。この場合、パターンＢの方法を適用することで、1貫通孔に照射されるレーザ光のパルスの時間間隔が長くなり、その分プリプレグがレーザの熱により加熱されて高温となり難く、熱的変質が軽減されることが分かっている。
【０００４】
また、レーザ光を照射するにあたり、形成する貫通孔群の中心部を始点として外側へ向かって同心円上あるいは渦巻き上に穿孔ポイントを移動させつつ貫通孔の形成を行うことにより、プリプレグシートの熱放散性を高め熱的変質を軽減させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、多層配線基板および半導体素子収納用パッケージの小型化にともない貫通孔の配置間隔も狭くなるにしたがい、レーザ光照射時の加工熱の放散が困難となり、加工熱により貫通孔が変形し、それによりこの貫通孔に導電性ペーストを充填した際、導体ペーストの充填不良により、隣接の貫通導体と部分的に接続してしまい、隣接する貫通導体間で短絡が発生してしまうなどの問題点を誘発していた。
【０００６】
また、貫通孔に連続的にレーザを照射すると、放散されずに蓄積した加工熱によって貫通孔周辺の熱硬化性樹脂が劣化し、熱硬化性樹脂の絶縁信頼性が低下して、その結果、温度サイクル等の長期信頼性試験において配置間隔の狭い貫通導体間で電気的に短絡してしまうという問題点を有していた。
【０００７】
さらに、貫通孔を形成する際に、プリプレグシートを貫通したレーザ光が、プリプレグシートを載置した載物台上で反射し、その反射光によりプリプレグシートのレーザ光を照射する面と反対側の面の熱硬化性樹脂が変形してしまい、この貫通孔にペーストを充填した際、導体ペーストの充填不良により、隣接の貫通孔と部分的につながり、電気的に短絡してしまうという問題も有していた。
【０００８】
本発明はかかる従来技術の問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、多層配線基板および半導体素子収納用パッケージなどに適したプリント配線基板などに用いられるプリプレグシートにレーザ光の照射により配置間隔の狭い貫通孔群を形成する穿孔方法において、加工熱の熱放散不良に伴うプリプレグシートの変質や貫通孔の変形を軽減し、精度の高い貫通孔群を穿孔する方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のプリプレグシートのレーザによる穿孔方法は、未硬化の熱硬化性樹脂および耐熱性繊維から成るプリプレグシートに対しレーザ光の照射により貫通孔群を形成する貫通孔を穿孔するプリプレグシートのレーザによる穿孔方法において、前記貫通孔が互いに離間するとともに３００μｍ以下の配置間隔である前記貫通孔群に対し、その中心部に位置する前記貫通孔の穿孔位置を前記レーザ光の照射位置の始点とし、この始点から外側へ向かって略同心円状もしくは略渦巻き状に照射位置を移動させつつ３００μｍを超える間隔であって隣接しない穿孔位置を選択して前記貫通孔の穿孔を順次行なうことを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明のプリプレグシートのレーザによる穿孔方法は、上記方法において、プリプレグシートの穿孔位置の全てに１回ずつレーザ光を照射する工程を複数回繰り返すことを特徴とするものである。
【００１１】
さらに、本発明のプリプレグシートのレーザによる穿孔方法は、上記方法において、プリプレグシートの上下面に保護フィルムを被着させてからレーザ光の照射を行なうことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明のプリプレグシートのレーザによる穿孔方法によれば、貫通孔が300μｍ以下の配置間隔である貫通孔群に対し、その中心部に位置する貫通孔の穿孔位置をレーザ光の照射位置の始点とし、この始点から外側へ向かって略同心円状もしくは略渦巻き状に照射位置を移動させつつ300μｍを超える間隔で貫通孔の穿孔を順次行なうことから、貫通孔を穿孔するために照射したレーザ光の加工熱を良好に放散でき、その結果、レーザ光の加工熱により貫通孔が変形することはなく、貫通孔に導電性ペーストを充填した際に、導体ペーストの充填不良により隣接する貫通導体間で短絡が発生してしまうことはない。
【００１３】
また、本発明のプリプレグシートのレーザによる穿孔方法によれば、上記方法において、プリプレグシートの穿孔位置の全てに１回ずつレーザ光を照射する工程を複数回繰り返すことから、プリプレグシートにレーザ光の加工熱が蓄積することはなく、貫通孔周辺の熱硬化性樹脂の劣化を軽減できるとともに絶縁性を保持でき、その結果、温度サイクル等の長期信頼性試験においても貫通導体間で短絡が発生してしまうこともない。
【００１４】
さらに、本発明のプリプレグシートのレーザによる穿孔方法によれば、上記方法において、プリプレグシートの上下面に保護フィルムを被着させてからレーザ光の照射を行なうことから、保護フィルムがプリプレグシートを載置した載物台上で反射したレーザ光の加工熱を吸収し、その結果、プリプレグシートのレーザ光を照射する面と反対側の面の熱硬化性樹脂が変形することはなく、貫通孔に導電性ペーストを充填した際に、導体ペーストの充填不良により隣接する貫通導体間で短絡が発生してしまうこともない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のプリプレグシートのレーザによる穿孔方法について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１はレーザ光を用いてプリプレグシートに貫通孔を形成する工程の概略図であり、１はプリプレグシート、２はレーザ光源、３はミラー、４はレーザ光、５はプリプレグシート１に形成された貫通孔、６は保護フィルムである。また、図２（ａ−１）〜（ｄ−２）は、本発明の穿孔方法におけるレーザ光の移動方向を説明するためのパターン図である。
【００１６】
本発明に用いられるプリプレグシート１は、ガラスクロスやアラミド繊維等の耐熱繊維にエポキシ樹脂・ビスマレイミドトリアジン樹脂・ポリフェニレンエーテル樹脂等を含浸させ成り、厚みが50〜200μｍであり、積層・熱硬化して配線基板の絶縁層となる。また、保護フィルム６は、プリプレグシート１の上下面に被着され、ポリエチレン・ポリエチレンテレフタレート・ポリカーボネート等から成り、厚みが10〜50μｍであり、異物の付着や取扱いによる傷を防止する機能がある。
【００１７】
本発明の穿孔方法は、図1に示すように、所定のプリプレグシート２に対してレーザ光源２からミラー３等を経由してプリプレグシート１表面にレーザ光４を誘導し、プリプレグシート1に貫通孔５を形成する方法である。なお、レーザ光４は、ミラー３等の角度調整によって、プリプレグシート１の任意の箇所にレーザ光４を誘導できるように構成されている。そして、レーザ光４のエネルギーによってプリプレグシート１に貫通孔５を形成するものである。
【００１８】
本発明の穿孔方法は、プリプレグシート１に対して、図２（ａ−１）〜（ｄ−２）に示すように、例えば縦ｍ個×横ｎ個の貫通孔５群を300μｍ以下の配置間隔で配列する方法であり、本発明の穿孔方法によれば、貫通孔５を形成するにあたり、図２（ａ−１）〜（ｄ−２）に示すように貫通孔５群のほぼ中心部に位置する穿孔ポイントｐ１を始点とし、この始点から外側へ向かって略同心円状もしくは略渦巻き状にレーザ光４の照射位置を移動させつつ、かつ300μｍを超える間隔で穿孔ポイントにレーザ光４を照射し穿孔するものである。
【００１９】
より具体的に説明すると、図２（ａ−１）に示すように、穿孔ポイントｐ１から外側に向かって格子の対角線に平行に、同心円状もしくは渦巻き状にレーザ光４の照射位置を順次移動させる、あるいは、図２（ｂ−１）に示すように、図２（ａ−１）と同様に渦巻き状であるが、格子の対角線に平行に、隣接する貫通孔５の穿孔ポイントにレーザ光４の照射位置を移動させても良い。さらに図２（ｃ−１）および（ｄ−１）に示すように、途中に折り返し部を有しつつ、略同心円状に照射位置を移動させることもできる。しかし、上記のどの場合においても、レーザ光４の照射間隔は300μｍを超えるような照射順番とすることが重要である。例えば、貫通孔５群の配置間隔が250μｍの場合、図２のレーザ光４の照射順番はそれぞれ（ａ-１）から（ａ-２）や（ｂ-１）から（ｂ-２）、（ｃ-１）から（ｃ-２）、（ｄ-１）から（ｄ-２）のような順番が考えられる。
【００２０】
本発明のプリプレグシート１のレーザ２による穿孔方法によれば、貫通孔５が300μｍ以下の配置間隔である貫通孔５群に対し、その中心部に位置する貫通孔５の穿孔位置をレーザ光４の照射位置の始点とし、この始点から外側へ向かって略同心円状もしくは略渦巻き状に照射位置を移動させつつ300μｍを超える間隔で貫通孔５の穿孔を順次行なうことから、貫通孔５を穿孔するために照射したレーザ光４の加工熱を良好に放散でき、その結果、レーザ光４の加工熱により貫通孔５が変形することはなく、貫通孔５に導電性ペーストを充填した際に、導体ペーストの充填不良により隣接する貫通導体間で短絡が発生してしまうことはない。
【００２１】
なお、レーザ光４の照射間隔が300μｍ以下となると、例えば図３に、従来の、レーザ光４を用いてプリプレグシート１に貫通孔５を形成する方法におけるレーザ光４の移動方向を説明するためのパターン図に示すように、ａの貫通孔５にレーザ光４を照射した際に発生した加工熱が、プリプレグシート１のｂの貫通孔５穿孔部へ伝わり、その熱が冷却されないうちに、次の照射位置であるｂの貫通孔５穿孔部へレーザ光４が照射されるため、余剰な熱によるプリプレグシート１の変質や貫通孔５の変形が発生してしまう傾向がある。したがって、レーザ光４の照射間隔を300μｍを超える間隔とすることが好ましい。
【００２２】
なお、上述の穿孔方法によれば、１つの貫通孔５に対し複数パルスのレーザ光４を照射して貫通孔５を形成する場合、１つの貫通孔５に対し複数のパルスを連続的に照射すると局所的に大量の加工熱が発生し、この加工熱によってプリプレグシート１の変質や貫通孔５の変形が発生してしまう傾向がある。
【００２３】
このため、貫通孔５の穿孔ポイントに1パルスのレーザ光を照射しながら、上述したようなレーザ光４の照射位置の移動方法によって、貫通孔５群の穿孔ポイントのすべてにレーザ光４を照射した後、これを１サイクルとして、再度始点となる穿孔ポイントｐ１に戻り同じ方法で穿孔を行い、これを複数サイクル繰り返すことによって、すべての穿孔ポイントに貫通孔５を形成することが好ましい。このようにすることによって、プリプレグシート１にレーザ光４の加工熱が蓄積することはなく、貫通孔５周辺の熱硬化性樹脂の劣化を軽減できるとともに絶縁性を保持でき、その結果、温度サイクル等の長期信頼性試験においても貫通導体間で短絡が発生してしまうこともない。
【００２４】
また、本発明のプリプレグシートのレーザによる穿孔方法においては、プリプレグシート１の上下面に保護フィルム６を被着させてからレーザ光４の照射を行なうことが好ましい。
【００２５】
本発明のプリプレグシート１のレーザ２による穿孔方法によれば、プリプレグシート１の上下面に保護フィルム６を被着させてからレーザ光４の照射を行なうことから、保護フィルム６がプリプレグシート１を載置した載物台上で反射したレーザ光４の加工熱を吸収し、その結果、プリプレグシート１のレーザ光４を照射する面と反対側の面の熱硬化性樹脂が変形することはなく、貫通孔５に導電性ペーストを充填した際に、導体ペーストの充填不良により隣接する貫通導体間で短絡が発生してしまうこともない。
【００２６】
なお、本発明の穿孔方法に用いられるプリプレグシート１は、厚さが20〜200μｍであり、熱硬化性樹脂を耐熱性繊維に含浸させて成る。また、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂や熱硬化性ポリフェニレンエーテル樹脂、イミド樹脂等が好適である。さらに耐熱性繊維としては、ガラス繊維やアラミド繊維が好適である。
【００２７】
また、情報（信号）の出し入れを行う端子数が飛躍的に増大する中で、半導体素子を実装する配線基板として適用させる場合、配線基板において配置間隔が300μｍ以下の高密度の貫通孔５を穿孔することが必要である。それと同時に、貫通孔５の直径は300μｍ以下であることがのぞまれる。これは貫通孔５の直径が300μｍを超えると、レーザ光４による貫通孔５加工時の加工熱の影響が大きくなるため、加工速度を速くできなくなるためである。
【００２８】
さらに、プリプレグシート１に貫通孔５を穿孔する場合、レーザ光４の１パルス当りの照射量が少な過ぎると、貫通孔５を形成するのに多くの照射が必要となる。また、逆に多過ぎると加工熱が大きくなり、熱の淀みが発生しやすく、プリプレグシート１の変質や貫通孔５の変形が生じ易くなる。したがって、レーザ光の１パルス当りの照射量を２〜20ｍＪ、特に３〜10ｍＪとすることが好ましい。
【００２９】
なお、本発明の穿孔方法は、炭酸ガスレーザやエキシマレーザ等の、一般にプリプレグシートに貫通孔を穿孔するために使用されるレーザ全てに適用できることは言うまでもない
次に、上述の穿孔方法を用いた多層プリント配線基板の製造方法の一例について説明する。まず図４（ａ）に断面図で示すように、ガラス繊維あるいはアラミド繊維に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させた未硬化のプリプレグシート１を用意する。
【００３０】
次に、図４（ｂ）に断面図で示すように、未硬化状態のプリプレグシート１の両面に保護フィルム６を被着させたプリプレグシート１を載物台上に載置する。
【００３１】
そして、図４（ｃ）に断面図で示すように、このプリプレグシート１に対して、形成する貫通孔５群の中心部に位置する貫通孔５の穿孔位置をレーザ光の照射位置の始点とし、この始点から外側へ向かって、上述したように略渦巻き状に照射位置を300μｍを超える間隔で移動させながら、レーザ光４の照射を順次行なう。さらにこのとき、１パルス当り５ｍＪのレーザ光４を、プリプレグシート１の穿孔位置の全てに１回ずつ照射する工程を５回繰り返すことにより貫通孔５を穿孔する。
【００３２】
そして、図４（ｄ）に断面図で示すように、貫通孔５に、銅などの金属粉末と樹脂との混合物から成る導電性ペーストを従来周知スクリーン印刷法を採用して充填し貫通導体８を形成し、しかる後、保護フィルム６を剥離する。
【００３３】
次に、図４（ｅ）、（ｆ）に断面図で示すように、プリプレグシート１の表面および／または裏面に配線回路層９を形成する。このような配線回路層９は、例えば、絶縁フィルム10上に銅箔を貼り、エッチングして鏡像の配線回路層９を形成し、しかる後、貫通導体８を形成したプリプレグ１表面に転写して配線回路層９を形成し、その後、絶縁フィルム10を剥離する。なお、絶縁フィルム10は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のフィルムから成る。
【００３４】
さらに、図４（ｇ）に断面図で示すように、上記と同様にして製作した複数のプリプレグシート１を上下の配線回路層９が電気的に接続するように位置合せして積層した後に、プリプレグシート１中の熱硬化性樹脂が完全に硬化する温度に加熱することによって多層プリント配線基板を製作される。
【００３５】
かくして、本発明のプリプレグシート１のレーザによる穿孔方法によれば、貫通孔５が300μｍ以下の配置間隔である貫通孔５群に対し、その中心部に位置する貫通孔５の穿孔位置をレーザ光の照射位置の始点とし、この始点から外側へ向かって略同心円状もしくは略渦巻き状に照射位置を移動させつつ300μｍを超える間隔で貫通孔５の穿孔を順次行なうことから、隣接する貫通孔５間のレーザによる加工熱が相互に影響し合わず、熱放散性が良く、貫通孔５の変形を少なくすることができ、その結果、貫通導体10間の絶縁性の高いプリプレグシート１を提供することができる。
【００３６】
なお、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能であり、例えば上述の実施例では耐熱性繊維に熱硬化性樹脂を含浸させて成るプリプレグシート１を用いているが、薄型のプリント基板の剛性を向上するために、熱硬化性樹脂に対して、シリカやアルミナ、ムライト、ジルコニアなどの無機粉末を５〜70体積％の割合で添加したプリプレグシート１を用いてもかまわない。
【００３７】
【発明の効果】
本発明のプリプレグシートのレーザによる穿孔方法によれば、貫通孔が互いに離間するとともに300μｍ以下の配置間隔である貫通孔群に対し、その中心部に位置する貫通孔の穿孔位置をレーザ光の照射位置の始点とし、この始点から外側へ向かって略同心円状もしくは略渦巻き状に照射位置を移動させつつ300μｍを超える間隔であって隣接しない穿孔位置を選択して貫通孔の穿孔を順次行なうことから、貫通孔を穿孔するために照射したレーザ光の加工熱を良好に放散でき、その結果、レーザ光の加工熱により貫通孔が変形することはなく、貫通孔に導電性ペーストを充填した際に、導体ペーストの充填不良により隣接する貫通導体間で短絡が発生してしまうこともない。
【００３８】
また、本発明のプリプレグシートのレーザによる穿孔方法によれば、プリプレグシートの穿孔位置の全てに１回ずつレーザ光を照射する工程を複数回繰り返すことから、プリプレグシートにレーザ光の加工熱が蓄積することはなく、貫通孔周辺の熱硬化性樹脂の劣化を軽減できるとともに絶縁性を保持でき、その結果、温度サイクル等の長期信頼性試験においても貫通導体間で短絡が発生してしまうこともない。
【００３９】
さらに、本発明のプリプレグシートのレーザによる穿孔方法によれば、プリプレグシートの上下面に保護フィルムを被着させてからレーザ光の照射を行なうことから、保護フィルムがプリプレグシートを載置した載物台上で反射したレーザ光の加工熱を吸収し、その結果、プリプレグシートのレーザ光を照射する面と反対側の面の熱硬化性樹脂が変形することはなく、貫通孔に導電性ペーストを充填した際に、導体ペーストの充填不良により隣接する貫通導体間で短絡が発生してしまうこともない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のレーザ光を用いてプリプレグシートに貫通孔を形成する工程の概略図である。
【図２】（ａ−１）〜（ｄ−２）は、本発明の穿孔方法におけるレーザ光の移動方向を説明するためのパターン図である。
【図３】従来のレーザ光を用いてプリプレグシートに貫通孔を形成する方法におけるレーザ光の移動方向を説明するためのパターン図である。
【図４】（ａ）〜（ｇ）は、プリント配線基板の製造方法を説明するための各工程毎のプリプレグシートの断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・プリプレグシート
２・・・・・・レーザ光源
３・・・・・・ミラー
４・・・・・・レーザ光
５・・・・・・貫通孔
６・・・・・・保護フィルム
８・・・・・・貫通導体
９・・・・・・配線回路層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0004780881.tif 000005