(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のシートに対して、略格子状に配列した複数の穿孔ポイントに順次レーザー光を照射していくことによって、貫通孔を形成する穿孔方法において、
一の穿孔ポイントにレーザー光を照射した後、次にレーザー光を照射する他の穿孔ポイントとして、前記複数の穿孔ポイントのうち前記一の穿孔ポイントに最も近接する穿孔ポイントを選択する回数が、総選択数の５０％以下であることを特徴とする穿孔方法。
【請求項２】
一の穿孔ポイントにレーザー光を照射した後、次にレーザー光を照射する他の穿孔ポイントとして、前記一の穿孔ポイントに最も近接しない穿孔ポイントを選択する場合において、少なくとも１回は、前記一の穿孔ポイントから前記略格子を斜めに横切って配された穿孔ポイントを選択することを特徴とする請求項１記載の穿孔方法。
【請求項３】
前記一の穿孔ポイントにレーザー光を照射した後、次にレーザー光を照射する他の穿孔ポイントとして、前記一の穿孔ポイントから前記略格子を斜めに横切って配された穿孔ポイントを選択した場合において、少なくとも１回は、前記他の穿孔ポイントの次にレーザー光を照射する穿孔ポイントとして、前記一の穿孔ポイントおよび前記他の穿孔ポイントと直線状に配列された穿孔ポイントを選択することを特徴とする請求項２記載の穿孔方法。
【請求項４】
一の穿孔ポイントにレーザー光を照射した後、次にレーザー光を照射する他の穿孔ポイントとして、前記一の穿孔ポイントに最も近接しない穿孔ポイントを選択する場合において、少なくとも１回は、前記一の穿孔ポイントから少なくとも１つの穿孔ポイントを介して離間した穿孔ポイントを選択することを特徴とする請求項１記載の穿孔方法。
【請求項５】
一の穿孔ポイントにレーザー光を照射した後、次にレーザー光を照射する他の穿孔ポイントとして、前記複数の穿孔ポイントのうち、前記一の穿孔ポイントとの距離が、前記一の穿孔ポイントと該一の穿孔ポイントに最も近接する穿孔ポイントとの距離の２倍以下である、穿孔ポイントを選択する回数が、総選択数の５０〜９９％であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか記載の穿孔方法。
【請求項６】
前記シートが有機樹脂を含有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか記載の穿孔方法。
【請求項７】
前記貫通孔を最短ピッチ３００μｍ以下の間隔で略格子状に穿孔することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか記載の穿孔方法。
【請求項８】
前記有機樹脂が、エポキシ樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、イミド樹脂群の中から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項６項記載の穿孔方法。
【請求項９】
前記シート中に、ガラス繊維又はアラミド繊維の織布又は不織布からなる耐熱性繊維が含まれることを特徴とする請求項６項記載の穿孔方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、多層配線基板及び半導体素子収納用パッケージなどに適した多層配線基板などに用いられるプリプレグに対して、配線層間を接続するための貫通導体を形成するために格子状に配列した貫通孔を穿孔するための製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
近年、半導体素子は処理する情報量の増大につれ、情報（信号）の出し入れを行なう端子数が飛躍的に増大している。このため、シリコンチップに形成されるパッド数（Ｉ／Ｏパッド）は増大し、シリコンチップ下面に多数のパッドを形成する必要が生じている。このため、シリコンチップのＩ／Ｏパッドの密度は増加し、これを受ける配線基板に格子状に配列される垂直導体間の距離（ピッチ）も３００μｍ以下のものが必要になっている。
【０００３】
このような高密度配線の要求に対応するため、ビルドアツプ法と呼ばれる製造方法が用いられている。ビルドアップ法の基本構造としては、ＪＰＣＡ規格では（１）ベース＋ビルドアップ法、（２）全層ビルドアップ法の２種類に分類されている。
（１）ベース＋ビルドアップの製造方法は、ベース基盤の表面及び裏面に感光性樹脂塗布−露光−現像レジスト形成−エッチング−レジストを除去を１サイクルとして、これを工程を繰り返して順次配線層を形成するものである。
【０００４】
従来のベース基板となるプリント配線板は、ガラス繊維で補強したエポキシ樹脂の絶縁基板にドリルで加工し、その孔の内壁に銅メッキを行なって基板の表裏の電気的接続を行なっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年、ベース＋ビルドアップ法でもベース基板自体の配線密度、特に貫通導体の形成密度が低く、ベース基板の表面と裏面との必要な数の電気接続ができないという問題が新たに発生している。
【０００６】
ところが、従来のドリル加工時にはミクロに観察すると高い応力と熱が発生するため、加工後の内壁には加工変質層と呼ばれるガラス繊維と樹脂が剥離した部分が生じており、銅メッキの工程でこの剥離部に活性なメッキ液が侵入し、マイグレーションと呼ばれる絶縁不良を発生していた。このため、従来のドリルなどを用いた方法ではビアとビアの間隔を狭くしてビアホール密度を上げることはできなかった。
【０００７】
また、ドリルの代わりに高エネルギーのレーザー光を照射して貫通孔を形成し、その内壁にメッキを行なったり、あるいは貫通孔に導電性ペーストを充填して電気的接続を行なうことも試みられている。しかし、レーザーでも熱による加工変質層が生じており、メッキの場合はドリルと同様にこの部分にメッキ液が侵入し絶縁信頼性を低下させていた。また、導電性ペーストを充填する場合には、加工変質層に沿って導電性金属が拡散し、満足な絶縁信頼性は得られなかった。
一方、（２）全層ビルドアップ法の１つである、ビアホール導体を、導電性ペースト突き当てによって形成する方法ではビアピッチを狭くし、ビアを密集させると、突起の突き当てが難しく、ビア間の絶縁信頼性が低下するためあまり高密度化できないという問題があった。また、アラミド不織布―エポキシ樹脂系の絶縁材料を用いる方法では、レーザーによるビア加工は容易であるが、アラミド樹脂の吸湿性が高いためにエポキシ樹脂も吸湿が進み、吸湿が原因の信頼性低下が生じるため、この方法でも、ビア密度の改善はできていなかった。
【０００８】
また、従来、レーザー光の照射によって貫通孔を略格子状に形成する場合、図４に示すように、例えば、格子配列の上段から下段に向かって順次レーザー光を照射して穿孔していた。ところが、かかる方法では、貫通孔のピッチ間隔が狭くなるに従い、レーザー光の照射時の加工熱の放散が困難となり貫通孔が変形し、それによってこの貫通孔に導体ペーストを充填した際に、隣接する貫通導体間でリークが発生するなどの問題があった。
【０００９】
特に、ガラス繊維の織布中に熱硬化性樹脂を含浸した、いわゆるプリプレグに対して貫通孔を形成する場合、レーザーの照射、特に炭酸ガスレーザーの照射によって形成することは困難であった。なぜならば、貫通孔密集部に加工熱が蓄積され、付近の温度が上昇するために樹脂が炭化したり、部分的に熱膨張が生じて変形し、必要な精度で貫通孔の加工を行なうことができなかった。また、レーザー光の加工熱により貫通孔内壁付近のガラス繊維と樹脂の界面に剥離が生じ、絶縁信頼性が低下するなどの問題もあった。
【００１０】
本発明は、上記のようなシリコンチップのＩ／Ｏパッドの増加に対しても対応可能な、ピッチ間隔の狭い略格子状に配列した貫通孔をレーザー光の照射によって形成するに当たり、加工熱の放散不良に伴うシート材の変形、変質や、貫通孔の変形を防止し、精度の高い貫通孔を形成できる穿孔方法を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の穿孔方法は、所定のシートに対して、略格子状に配列した複数の穿孔ポイントに順次レーザー光を照射していくことによって、貫通孔を形成する穿孔方法において、一の穿孔ポイントにレーザー光を照射した後、次にレーザー光を照射する他の穿孔ポイントとして、前記複数の穿孔ポイントのうち前記一の穿孔ポイントに最も近接する穿孔ポイントを選択する回数が、総選択数の５０％以下である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の穿孔方法について具体的に図面をもとに説明する。本発明の穿孔方法は、図１に示すように所定のシート１に対してレーザー光源２からミラー３などを経由してシート１表面にレーザー光４を誘導し、シート１の表面に貫通孔５を形成するものである。また、このレーザー光４は、ミラー３などの角度調整によってシート１の任意の場所にレーザー光４を誘導できるように構成されている。そして、レーザー光４のエネルギーによってシート１に貫通孔５を形成するものである。
【００１５】
本発明は、シート１に対して図２に示すように例えば縦ｍ個×横ｎ個の貫通孔５を略格子状に配列形成するのに適している。
【００１６】
本発明によれば、上記のような貫通孔５を形成するにあたり、レーザー光の照射によって、略格子状に配列した貫通孔を形成するにあたり、穿孔ポイントから次に穿孔ポイントに移動しながら穿孔を行うものであるが、例えば、図２（ａ）のｘ軸にａ１〜ａ５，ｙ軸方向にｂ１〜ｂ５の格子配列の穿孔ポイントを穿孔する場合、点（ａ１，ｂ１）を始点とし、レーザー光を移動する際に、点（ａ１，ｂ１）から最短となる穿孔ポイントは、点（ａ２、ｂ１）または（ａ１，ｂ２）である。同様に、点（ａ３，ｂ２）から最短となる穿孔ポイントは（ａ３，ｂ１）、（ａ２，ｂ２）、（ａ４，ｂ２）、（ａ３，ｂ３）である。本発明は、穿孔ポイントから次の穿孔ポイントに移動する場合に、このような最短距離で移動する比率が総移動数の５０％以下、特に４０％以下であることが大きな特徴である。また、前記始点から最短距離の２倍以下の距離への穿孔ポイントの移動の比率が、総移動数の５０〜９９％であることが望ましい。
【００１７】
穿孔ポイント間の移動が、上記を満足する移動方法について、略格子配列の端部に位置する穿孔ポイントｐ１を始点とする場合について図２（ａ）〜（ｄ）に示した。図２（ａ）に示すように穿孔ポイントｐ１から略格子を斜めに横切るようにレーザー光の照射位置を順次移動させる。また、図２（ｂ）、（ｃ）のように斜めの列間の移動を１行以上飛ばして後で飛ばした列を加工するようにレーザー照射位置を移動させても良い。更に、図２（ｄ）のように隣り合う２列間でジグザグにレーザー照射位置を移動させたり、図２（ｅ）のように隣り合う穿孔ポイントを１つ以上飛ばすようにレーザー光を照射するように穿孔ポイントを移動させることもできる。
【００１８】
これらの移動方法による貫通孔を穿孔する方法によれば、図４の従来のレーザー光の照射位置の移動方法に比べて後述する実施例から明らかなように、貫通孔の変形を防止することができる。これは、本発明の方法によれば、レーザー光の照射に伴う加工熱が穿孔過程において均等に拡散し熱のよどみ等を効果的に除去することができるためと考えられる。
（穿孔方法−サイクルショット）
なお、本発明の穿孔方法によれば１パルスのレーザー光の照射によって貫通孔を形成する場合、その穿孔ポイントに大量の加工熱が付与される結果、貫通孔の変形を招くおそれがある。
【００１９】
そこで、１パルスあたりのレーザー光のエネルギーを２パルス以上の照射によって貫通孔が形成する程度の低いエネルギーに設定することが望ましい。これによって、２パルス以上照射することで、１パルスごとの加工熱を放散させながら徐々に加工するために、貫通孔の変形などを防止することができる。
【００２０】
また、上記の場合には、穿孔ポイントに１パルス又は２パルス以上のレーザー光を照射しながら前述したようなレーザー光の照射位置の移動方法によって略格子状に配列した穿孔ポイントのすべてに少なくとも１パルスずつレーザー光を照射した後、これを１サイクルとして再度始点となる穿孔ポイントに戻り同じ方法で穿孔を行なって、複数サイクル繰り返すことにより、すべての穿孔ポイントに貫通孔を形成する。これによって、熱の拡散をより均等にでき、貫通孔の変形なく格子状に貫通孔を形成することができる。
【００２１】
本発明の穿孔方法は、所定のシートに貫通孔を形成する場合に用いられるものであって、シートとしては特に少なくとも熱硬化性樹脂を含有する厚さが２０〜２００μｍのシートが好適である。このようなシートとしては、有機樹脂、あるいは有機樹脂と無機粉末や、無機あるいは有機繊維体との複合体などがあげられる。
【００２２】
本発明の穿孔方法は、特にプリント配線板を作製する場合に最も好適である。具体的には、穿孔するシート中にエポキシ樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、イミド樹脂群の中から選ばれる少なくとも１種の未硬化の熱硬化性樹脂が含まれ、更には一般にプリプレグと呼ばれるガラス繊維又はアラミド繊維の織布又は不織布からなる耐熱性繊維に上記の熱硬化性樹脂が含浸されたシートに対して貫通孔を形成する場合に好適である。
【００２３】
とりわけ情報（信号）の出し入れを行な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、配線基板においてピッチ間隔が３００μｍ以下の高密度の貫通孔を穿孔することが必要である。それと同時に貫通孔の直径は１００μｍ以下であることが望まれる。これは、貫通孔の直径が１００μｍを超えると、レーザー光による貫通孔加工時の熱の影響が大きくなるため、加工速度を大きくできなくなる傾向がある。
【００２４】
本発明の穿孔方法によれば、上記のような貫通孔のピッチ間隔（貫通孔の中心と最近接する貫通孔中心との間隔）が３００μｍ以下、特に２５０μｍ以下の場合であっても、加工熱によって樹脂を含有するシートが変形又は変質や貫通孔の変形を防止しつつ貫通孔を形成することができる。
【００２５】
また、上記のプリプレグに穿孔する場合、レーザー光の１パルスあたりの照射量は小さすぎると貫通孔を形成するのに多くの照射が必要となり、逆に大きすぎると加工熱が大きくなり熱のよどみが発生しやすくなり、プリプレグの変形、変質や貫通孔の変形が生じやすくなる。従って、レーザー光の１パルスあたりの照射量は２〜２０ｍＪ、特に３〜１０ｍＪが適当である。
【００２６】
次に上記の穿孔方法を用いた多層プリント配線板の製造方法の一例について説明する。まず、図３（ａ）に示すように、未硬化樹脂とガラス繊維を含有するプリプレグ１１を用意する。このプリプレグ１０に含まれる未硬化樹脂としては、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、ＢＴレジン（ビスマレイミドトリアジン）、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドビスマレイミド樹脂の群から選ばれる少なくとも１種の樹脂が望ましい。
【００２７】
次に、図３（ｂ）に示すように未硬化状態のプリプレグ１１に、前述したような穿孔方法に基づいて、貫通孔１２を穿孔する。このときのレーザーのエネルギーは１パルス当たり２〜２０ｍＪ、特に３〜１０ｍＪが適当である。
【００２８】
次に、図３（ｃ）に示すように、貫通孔１２に銅などの金属粉末と樹脂との混合物からなる導電性ペーストを充填して貫通導体１３を形成する。
【００２９】
次に、このプリプレグ１１の表面及び／又は裏面に配線回路層を形成する。例えば、図３（ｄ）に示すようにフィルム１４上に銅箔を貼り、エッチングして配線回路層１５を形成し、貫通導体１３を形成したプリプレグ１１表面に転写して図３（ｅ）に示すような１層の配線層１６を形成する。
【００３０】
その後、図３（ｆ）に示すように上記と同様にして作製した複数の配線層１７、１８を配線層１６に位置あわせして積層した後に、プリプレグ中の熱硬化性樹脂が完全に硬化する温度に加熱する事によって多層プリント配線板を作製することができる。
【００３１】
上記方法においては、絶縁シートとしてプリプレグを採用しているが、絶縁シートはこれに限らず前記熱硬化性樹脂に対してシリカ、アルミナ、ムライト、ジルコニアなどを５〜７０体積％の割合で添加したものであっても良く、上記プリプレグとの組み合わせで用いることもできる。
【００３２】
【実施例】
コア基板としてポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）系プリプレグを用意した。このプリプレグに図２（ａ）〜（ｅ）のいずれかの方法でＣＯ2レーザーで１０ｍｍ角の正方形エリア内に直径１００μｍ、間隔２５０μｍ、２００μｍ、１５０μｍで配列した貫通孔加工を行った。また、貫通孔の状態を観察した。
【００３３】
その後、この貫通孔に銅粉末と有機バインダーを含有する導体ペーストをスクリーン印刷法によって充填し貫通導体を形成した。
【００３４】
一方、１２μｍの厚さの銅箔を接着したポリエチレンテレフタレートからなる樹脂フィルムの銅箔に対してフォトレジスト法によって表面用配線回路層および裏面用配線回路層を形成した。
【００３５】
次に、上記プリプレグに、上記の樹脂フィルムを位置あわせして積層し、１２０℃、３０ｋｇ／ｃｍ2で加熱加圧し、樹脂フィルムを剥し、絶縁層の表面に配線回路層が転写させた。
【００３６】
その後、同様に貫通導体及び配線回路層を形成したプリプレグを３層積層し、真空プレス装置用いて２０ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力を加えながら２４０℃で１時間加熱して絶縁層およびコア基板を完全硬化させた。
【００３７】
得られた配線基板に対して、貫通導体部を切断し断面形状の観察を行った。さらに、この配線基板を（ａ）１２１℃、２．１気圧、湿度１００％の雰囲気、（ｂ）１３０℃、湿度８５％、５．５Ｖ印加の条件でそれぞれ３００時間放置し、絶縁信頼性を評価した。その結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
0004683736.tif 000002
【００３９】
表１の結果から明らかなように、従来のレーザー光の移動方法で貫通孔の穿孔を行った試料Ｎｏ．１６〜１８では貫通孔の周囲に変色及び貫通孔の変形が認められ、貫通導体においても隣接する導体間で絶縁不良が発生した。
【００４０】
これに対して、本発明に基づき貫通孔を形成した試料は、いずれも貫通孔の周囲に変色及び貫通孔の変形が認められず、信頼性試験においても良好な結果を示した。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の穿孔方法によれば、ピッチ間隔の狭い略格子状に配列した貫通孔をレーザー光の照射によって形成するにあたり、加工熱の熱放散不良に伴うシート材の変質、変形や、貫通孔の変形を防止し、精度の高い貫通孔を形成できる。そのため、シリコンチップのＩ／Ｏパッドの増加に対しても対応可能な配線基板を作製する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における穿孔方法の概略を説明するための図である。
【図２】本発明における穿孔方法のレーザー光の移動方向を説明するための図である。
【図３】多層配プリント板の製造方法を説明するための工程図である。
【図４】従来の穿孔方法のレーザー光の移動方向を説明するための図である。
【符号の説明】
１  シート
２  レーザー光源
３  ミラー
４  レーザー光
５  貫通孔
１１  プリプレグ
１２  貫通孔
１３  導体ペースト
１４  フィルム
１５  配線回路層
【図１】
0004683736.tif 000003
【図２】
0004683736.tif 000004
【図３】
0004683736.tif 000005
【図４】
0004683736.tif 000006