(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも表裏に１２乃至１８μmの厚さの銅箔を備えた絶縁基板の当該銅箔を薄層化することなく、その表面を粗化した後、当該粗化された銅箔に直接炭酸ガスレーザを照射することによって非貫通孔を形成するプリント配線板の非貫通孔加工方法において、１ショット目のレーザ照射として、エネルギー密度が１０乃至３８０ｊ／cm2の炭酸ガスレーザを、６乃至１０μsのパルス幅で照射することを特徴とするプリント配線板の非貫通孔加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント配線板の非貫通孔加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プリント配線板は小型・高密度化が益々要求され、従来各層間での電気的接続手段として利用されていた外層導体間を貫通して設けられる貫通めっきスルーホールに代わって、上下方向に隣接する層間の配線回路同士を接続させるブラインドバイアホールが、上記小型・高密度化の観点から一般的に利用されるに至っている。
【０００３】
ブラインドバイアホールを形成するための非貫通孔加工方法としては、配線回路が形成された導体層上に、感光性の層間樹脂絶縁層を積層し、露光・現像を行うことによって、フォトビアホールを得る方法、あるいは層間樹脂絶縁層上に導体箔を積層し、ブラインドバイアホール形成予定部の導体箔をエッチングによって除去した後、前記エッチングされた導体箔をマスクとして、露出した層間樹脂絶縁層をレーザにて除去する、コンフォーマルビアを得る方法などがある。しかし、両工法とも露光・現像の精度がそのまま孔径に依存するため、微細孔加工が難しく、前記した小型・高密度化の要求に対応しきれなくなってきている。
【０００４】
そこで、最近ではこれら要求に応えるべく、導体箔上に直接レーザを照射することによって、プリント配線板に微細な非貫通孔を穿設する方法が採用され始めている。
このような非貫通孔加工方法として、特開２０００−４９４６４号公報などに開示されている例がある。図３はその例を示したものであるが、まず図３（ａ）のように、底部ランド２が形成された内層導体層上に層間樹脂絶縁層３を介して銅箔４を積層したビルドアップ基板５に、金属粉を含んだ有機物の塗膜あるいはシート状の孔明け補助材料１３を配置したものを用意する。次いで、図３（ｂ）に示したように、非貫通孔９の穿設予定部に位置する孔明け補助材料１３上から炭酸ガスレーザ７を照射し、前記炭酸ガスレーザ７の吸収率を上げることによって、非貫通孔９を穿設するというものである。
【０００５】
しかし、この方法では前記した孔明け補助材料１３の膜厚均一性に問題があり、孔径や孔形状にバラツキが発生するとともに、前記した孔明け補助材料１３を使用するため、その形成及び図３（ｃ）のような剥離作業が追加され、孔明け加工に余分な時間及びコストを要するという不具合があった。
【０００６】
この解決策として、特開２０００−１５３３８４号公報に開示された例が挙げられる。図４はその例を示したものであるが、まず図４（ａ）に示したように、前記図３（ａ）の例と同様のビルドアップ基板５を用意する。次いで図４（ｂ）に示したように、銅箔４を薄層化した後、図４（ｃ）のように前記薄層化された銅箔４表面を粗化処理して凹凸６を形成する。次いで図４（ｄ）に示したように、非貫通孔９の穿設予定部に位置する銅箔４上に炭酸ガスレーザ７を照射し、前記凹凸６部でレーザ光を複数回反射させ、前記銅箔４にレーザエネルギーを蓄積することによって当該銅箔４を除去し、次いでレーザエネルギーを底部ランド２に達した際に反射するように調整したレーザ７を照射し、外層の銅箔４下の層間樹脂絶縁層３を除去することによって非貫通孔９を穿設するというものである。
【０００７】
しかしこの工法では以下のような不具合があった。即ち、銅箔４に孔を明けるレーザ加工条件として、レーザエネルギー密度を４８ｊ／cm2とし、パルス幅を１２μsで１ショットする、というように発明の実施の形態に記載されているのであるが、この場合、同じく発明の実施の形態に記載されているように、通常使用されている１２μm及び１８μm等の銅箔４を、エッチングによって８μm以下まで薄くしなければ、安定して貫通させることができない。例えば、絶縁基材３ａの両面に、厚さ１２μmの銅箔４、４ａを備えた両面銅張り積層板５ａの前記銅箔４に、前記した条件でレーザ照射を行うと、図５（ａ）のように銅箔４が未貫通１４となるか、又は図５（ｂ）のように銅箔４に孔が明いた場合には、非貫通孔９に内壁荒れ９ａや下層銅箔４ａに貫通１５等が発生したり、また、絶縁基材３ａが繊維基材３ｂを有している場合には、非貫通孔９に繊維基材３ｂの突出繊維３ｃが発生してしまうというものであった。
【０００８】
これは、１ショット目の炭酸ガスレーザ７の照射時間が長いために、レーザエネルギーが銅箔４を伝って逃げてしまい、前記銅箔４を昇華させる温度まで上がらない結果、未貫通１４が発生し、また、この条件で銅箔４が貫通した場合には、長時間レーザを照射しているため、絶縁基材３ａが過剰なレーザエネルギーで加工される結果、非貫通孔９に内壁荒れ９ａや突出繊維３ｃ等が発生し、更に、下層銅箔４ａまで前記レーザエネルギーが到達することによって、貫通１５等のダメージが発生するものと考えられる。
【０００９】
従って、１２μm等の通常使用される銅箔４を良好に貫通するには、前記銅箔４表面の凹凸６の形成前に、前記銅箔４の薄層化のためのエッチング工程が必須条件となるため、前記した孔明け補助材料１３を用いた工法と同様、加工工程が長くなるとともにコストが高くなるというものであった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、表面に凹凸が形成された銅箔上に直接炭酸ガスレーザを照射することによって、プリント配線板に小径の非貫通孔を形成する場合に、１２μm及び１８μm等の素材銅箔を予め薄層化するといった工程を追加することなく、微細で、且つ信頼性の高い非貫通孔を安定して加工できるプリント配線板の非貫通孔加工方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、請求項１にかかる本発明プリント配線板の非貫通孔加工方法は、少なくとも表裏に１２乃至１８μmの厚さの銅箔を備えた絶縁基板の当該銅箔を薄層化することなく、その表面を粗化した後、当該粗化された銅箔に直接炭酸ガスレーザを照射することによって非貫通孔を形成するプリント配線板の非貫通孔加工方法において、１ショット目のレーザ照射として、エネルギー密度が１０乃至３８０ｊ／cm2の炭酸ガスレーザを、６乃至１０μsのパルス幅で照射することを特徴とする。
【００１２】
これにより、銅箔を８μm以下に薄層化することなく、精度の高い非貫通孔の加工が可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態を図１を用いて説明する。
図１は本発明の非貫通孔加工方法を説明するための断面工程図で、まず図１（ａ）に示したように、底部ランド２が形成されたコア材１上に層間樹脂絶縁層３を介して８乃至１８μmの銅箔４を積層したビルドアップ基板５を用意する。次いで銅箔４表面に、エッチング等の粗化処理を行うことによって、図１（ｂ）に示したように凹凸６を形成する。次いで非貫通孔９の加工予定部に位置する銅箔４に炭酸ガスレーザ７を照射して、非貫通孔９を穿設するのであるが、この際、１ショット目のレーザ照射として、プラズマが発生する条件、即ち短時間で高エネルギーのレーザを照射することによって、図１（ｃ）のように銅箔４と層間樹脂絶縁層３の一部を除去する。次いで図１（ｄ）に示したように、底部ランド２上の残留樹脂８を、前記底部ランド２がダメージを受けないエネルギーに調整された炭酸ガスレーザ７にて除去し、次いで非貫通孔９内をデスミア処理した後、ビルドアップ基板５全体にハーフエッチング処理を行い、レーザ加工によってできた銅箔傘部１０、及び銅箔４表面の凹凸６とを除去するとともに、露出している底部ランド２表面を表面処理することによって、図１（ｅ）に示した非貫通孔９を有するプリント配線板１１を得る。
【００１６】
本発明の実施の形態における最も注目すべき点は、銅箔４を除去するための１ショット目のレーザ照射として、プラズマが発生する条件でレーザ照射を行う点にある。具体的な照射条件として、エネルギー密度が１０乃至３８０ｊ／cm2の炭酸ガスレーザを、６乃至１０μsのパルス幅で照射するのが好ましい。プラズマ状態での加工が有利な理由として、前記した従来技術の加工条件では、銅箔４や絶縁基材３ａ（図５（ｂ）参照）の樹脂がプラズマ状態にならないため、つまり、状態変化でいうと、銅（固体）→液体→気体までしか変化しないため、過剰なエネルギーが前記樹脂に伝わり、図５（ｂ）に示した非貫通孔９の内壁荒れ９ａが生じたり、更には下層銅箔４ａに貫通１５等のダメージを与えたりするものであったのに対し、前記過剰なエネルギーが、銅箔４や樹脂をプラズマにするために使われるため、つまり、状態変化でいうと、銅（固体）→液体→気体→原子→プラズマまでの変化のうち、前記過剰なエネルギーを気体からプラズマまでの変化に当てているため、レーザエネルギーが層間樹脂絶縁層３の樹脂や底部ランド２まで効率良く伝わることがない。従って、図１（ｃ）に示したように、非貫通孔９に内壁荒れ９ａや底部ランド２に貫通１５が発生する等の不具合がなく、また、層間樹脂絶縁層３がガラス繊維等の繊維基材３ｂを有している場合においても、非貫通孔９内への前記繊維基材３ｂの張り出しも抑制できるため、精度の高い孔明け加工が可能となるからである。
【００１７】
ここで、パルス幅を６乃至１０μsとした理由は、パルス幅が６μsより短いと発振器の出力が安定しにくく、また、１０μsより長いとプラズマが発生し難く、精度の高い非貫通孔の加工がしにくくなるからである。また、エネルギー密度を１０乃至３８０ｊ／cm2とした理由は、該密度が１０ｊ／cm2未満の場合には、エネルギーが不足し、８乃至１８μmの銅箔４が未貫通となり易く、他方、３８０ｊ／cm2を越える場合には、エネルギーが過剰となり、銅箔４が層間樹脂絶縁層３から剥離し易くなるからである。また、前記加工条件における有効銅箔厚を８乃至１８μmとした理由は、８μmよりも薄い場合には、プラズマ状態にせずに、前記した従来のレーザ条件で加工すればよく（プラズマ状態にするには、従来の加工条件よりも熱エネルギーが必要であり、８μmよりも薄い銅箔に対してプラズマ状態で加工するのは却って非効率的となるため）、また、１８μmよりも厚い銅箔に関しては、近年の小型・高密度化の観点から、あまり重要ではないためである。
【００１８】
次に本発明の第２の実施の形態を図２を用いて説明する。
まず、繊維基材３ｂに樹脂を含浸した絶縁基材３ａの両面に銅箔４及び下層銅箔４ａをそれぞれ積層した図２（ａ）の両面銅張り積層板５ａを用意する。
次に第１の実施の形態と同様に、８乃至１８μmの銅箔４表面にエッチング等の粗化処理（この時両面とも処理して構わない）を行うことによって、図２（ｂ）のように凹凸６を形成し、次いで非貫通孔９の加工予定部に位置する銅箔４に、本発明のレーザ加工条件、即ち１ショット目の炭酸ガスレーザ７をプラズマが発生する条件にて照射して、図２（ｃ）のように銅箔４と絶縁基材３ａの一部を除去する。次いで図２（ｄ）に示したように、下層銅箔４ａ上の残留樹脂８等を、前記下層銅箔４ａがダメージを受けないエネルギーに調整された炭酸ガスレーザ７にて除去し、次いで非貫通孔９内をデスミア処理した後、両面銅張り積層板５ａ全体にハーフエッチング処理を行い、レーザ加工によってできた銅箔傘部１０、及び銅箔４表面の凹凸６とを除去するとともに、非貫通孔９から露出している下層銅箔４ａ表面を表面処理することによって、図２（ｅ）に示した非貫通孔９を有するプリント配線板１１を得る。
【００１９】
このように、絶縁基材３ａが繊維基材３ｂを有する両面銅箔張り積層板５ａにおいても、前記第１の実施の形態と同様のレーザ加工を施すことによって、精度の高い非貫通孔９が得られる。
【００２０】
また、両面銅張り積層板５ａに対して非貫通孔９を加工する場合、図２（ｆ）に示したように、下層銅箔４ａとレーザ加工機のテーブルとの間に、放熱手段１２を介在させて加工するのが好ましい。この理由は、本発明のレーザ加工方法を採用することによって、下層銅箔４ａへのダメージ、あるいは貫通といった不具合は十分防止できるものであるが、このように放熱手段１２を下層銅箔４ａの直下に配置することによって、２ショット目以降のレーザ照射による熱を効率よく放熱できるため、非貫通孔加工をより信頼性の高いものとすることができるからである。
【００２１】
前記第１、第２の発明の実施の形態における、層間樹脂絶縁層３及び絶縁基材３ａは、ガラス繊維等の繊維基材にエポキシ樹脂、ＢＴ樹脂、アラミド樹脂、ポリイミド樹脂等が含浸されたもの、又は前記繊維基材の無い樹脂、あるいは無機物のフィラーが含有された樹脂等、何れの場合においても良好に非貫通孔が加工できる。
また、前記放熱手段１２としては、強制水冷冷却板、あるいは簡単な手段として放熱性に優れる金属板、例えばアルミニウム、銅、ステンレス等を配置する等が挙げられる。
【００２２】
【実施例】
以下本発明の実施例を挙げて更に説明する。
【００２３】
実施例１
ガラスクロスにＢＴ樹脂を含浸した厚さ０．１mmのガスラＢＴ樹脂の両面に厚さ１２μmの銅箔を積層した両面銅張り積層板を用意する。次に前記銅箔表面にエッチング処理（メックエッチボンドＣＺ−８１００Ｂ：メック製）を行い、０．５μm程度の凹凸を形成する。次いで、非貫通孔加工予定部の銅箔上に、エネルギー密度が４７．７ｊ／cm2の炭酸ガスレーザを、８μsのパルス幅で１ショットすることによって、前記銅箔及び前記ガラスＢＴ樹脂の一部を除去し、次いで、エネルギー密度が７．５０ｊ／cm2の炭酸ガスレーザを、８μsのパルス幅で４ショットすることによって、残りのガラスＢＴ樹脂を除去し、下層側の銅箔を露出させた。次に、前記レーザ加工によって穿孔された非貫通孔に過マンガン酸カリウム系のデスミア処理を行い、孔内壁を整面するとともに下層銅箔上の残留樹脂を除去した後、過水硫酸系のエッチング液により、前記銅箔表面に形成した凹凸及びレーザ照射によって非貫通孔開口部に突出した銅箔傘部を除去するとともに、非貫通孔底部に露出した下層銅箔の新鮮な面を露出させることによって、図２（ｅ）に示した非貫通孔を有するプリント配線板を得た。
このようにして得られたプリント配線板の非貫通孔を、光学顕微鏡により断面観察した結果、非貫通孔の内壁にはガラス繊維の突き出し及び内壁荒れは殆ど無く、また、下層側銅箔においてもダメージの痕跡は確認されなかった。
【００２４】
実施例２〜９
銅箔の厚さ及び１ショット目の炭酸ガスレーザの照射条件を表１記載の条件に代えた以外は実施例１と同様にしてそれぞれ非貫通孔を有するプリント配線板を得た。尚、表１には実施例１の銅箔の厚さ及び１ショット目の炭酸ガスレーザの照射条件を併せて記した。
得られたプリント配線板の何れの非貫通孔にも、内壁荒れや下層側銅箔のダメージ等は確認されなかった。
【００２５】
【表１】
0004791648.tif 000002
【００２６】
上記実施例から明らかなように、表面が粗化された銅箔に直接炭酸ガスレーザを照射することによって非貫通孔を穿設する場合、銅箔の厚さが１２μm及び１８μm等の素材銅箔であっても、銅箔を打ち抜くための１ショット目のレーザ照射として、プラズマが発生する条件にて照射すれば、前記銅箔下の樹脂及び下層側の銅箔にダメージを与えることがない。而して、プラズマ状態で銅箔を打ち抜いた後は、前記下層側の銅箔にダメージを与えない条件のレーザで、残留樹脂あるいは残留樹脂と繊維基材を除去するようにすればよいため、信頼性の高い非貫通孔を容易に得ることができる。
【００２７】
因に、上記実施例において、ガラスＢＴ樹脂基板の両面に銅箔を備えた両面銅張り積層板を用いて、非貫通孔の加工及び断面観察を行ったが、プリント配線板の構成としてはこの限りでなく、繊維基材を有しない両面銅張り積層板、及び繊維基材を有する、又は有しない層間樹脂絶縁層を介して銅箔を積層するビルドアップ構造のプリント配線板においても、本発明の非貫通孔加工方法は有効に作用する。
【００２８】
【発明の効果】
本発明方法によれば、表面に凹凸が形成された素材銅箔上に直接炭酸ガスレーザを照射することによってプリント配線板に小径の非貫通孔を形成する場合に、予め銅箔を薄層化するといった工程を追加することなく、微細、且つ信頼性の高い非貫通孔を容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を説明するための概略断面工程説明図。
【図２】本発明の第２の実施の形態を説明するための概略断面工程説明図。
【図３】孔明け補助材料を用いた従来の非貫通孔加工方法を説明するための概略断面工程説明図。
【図４】銅箔表面に凹凸を形成する従来の非貫通孔加工方法を説明するための概略断面工程説明図。
【図５】図４の銅箔を薄層化せずに１ショット目のレーザを従来の条件で照射した場合の概略断面説明図。
【符号の説明】
１：コア材
２：底部ランド
３：層間樹脂絶縁層
３ａ：絶縁基材
３ｂ：繊維基材
３ｃ：突出繊維
４：銅箔
４ａ：下層銅箔
５：ビルドアップ基板
５ａ：両面銅張り積層板
６：凹凸
７：炭酸ガスレーザ
８：残留樹脂
９：非貫通孔
９ａ：内壁荒れ
１０：銅箔傘部
１１：プリント配線板
１２：放熱手段
１３：孔明け補助材料
１４：未貫通
１５：貫通
【図１】
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【図２】
0004791648.tif 000004
【図３】
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【図４】
0004791648.tif 000006
【図５】
0004791648.tif 000007