(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁性ポリマーフィルムと金属層とからなる金属張積層体の電気絶縁性ポリマーフィルム内にバイアホールを形成する方法において、電気絶縁性ポリマーフィルムとして光学的に異方性の溶融相を形成し得る熱可塑性ポリマーからなるフィルム（以下、これを熱可塑性液晶ポリマーフィルムと称する）を使用し、金属張積層体の熱可塑性液晶ポリマーフィルムに、パルス周波数１５０Ｈｚ、熱量０．１Ｗとし、パルス幅として０．１〜０．５μ秒の範囲でレーザを照射することにより、熱可塑性液晶ポリマーフィルム内にバイアホールを形成する第１工程と、
薬品によって前記熱可塑性液晶ポリマーフィルム内のバイアホールのヒゲ状の残存クズを除去する第２工程とを備え、
第１工程で前記バイアホールのヒゲ状の残存クズの発生が抑制されて、第２工程で前記バイアホールが滑らかな形状にされ、バイアホールの孔径比率（入射径／出射径）が１．２〜１．４となることを特徴とする金属張積層体にバイアホールを形成する方法。
【請求項２】
請求項１において、前記熱可塑性液晶ポリマーフィルムに照射するレーザが、炭酸ガスレーザであることを特徴とする金属張積層体にバイアホールを形成する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気絶縁性ポリマーフィルムと金属層とからなる金属張積層体にバイアホールを形成する方法に関する。さらに詳しくは電気絶縁性ポリマーフィルムとして、光学的に異方性の溶融相を形成し得る熱可塑性ポリマー（以下、これを熱可塑性液晶ポリマーと称する）からなるフィルム（以下、これを熱可塑性液晶ポリマーフィルムと称することがある）を使用し、金属張積層体の熱可塑性液晶ポリマーフィルム内にバイアホール（層間接続孔）を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、マイクロエレクトロニクス分野の技術の進歩は目ざましいものがあり、移動体通信を始め、携帯用電子機器の小型・軽量化の要求が強くなり、高密度実装に対する期待が一段と強まっている。これに伴い、配線板の多層化、配線ピッチの狭幅化、バイアホールの微細化など、より集積化に耐える材料が要求されている。現在、電子回路基板、とりわけフレキシブルプリント配線基板のような金属張積層体の材料として、ポリイミドフィルムが多く用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のポリイミドフィルムは、電子回路基板としての重要な加工方法の一つである、レーザ照射によるバイアホール加工（レーザドリリング加工）において、バイアホールを形成する時間が長くなったり、バイアホールにヒゲ状の残存クズ（以下、これをスミアと称することがある）を発生させるなど、バイアホール加工性が悪いという欠点がある。かかる欠点が量産化における大きな問題となっており、電子回路基板の高密度実装技術が求められる中、そのバイアホール形成プロセスには迅速さと緻密さが要求されている。
【０００４】
本発明者等は、電気絶縁性ポリマーフィルムと金属層とからなる金属張積層体の電気絶縁性ポリマーフィルム内にバイアホールを形成する方法において、電気絶縁性ポリマーとして、寸法安定性に優れた液晶ポリマー、とりわけ熱加工が容易な熱可塑性液晶ポリマーを使用することがバイアホール加工に有用であることを見出し、本発明を完成するに至った。而して、本発明の目的は、金属張積層体の電気絶縁性ポリマーフィルム内にバイアホールを短時間でかつ滑らかな形状に形成する方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、電気絶縁性ポリマーフィルムと金属層とからなる金属張積層体の電気絶縁性ポリマーフィルム内にバイアホールを形成する方法において、電気絶縁性ポリマーフィルムとして熱可塑性液晶ポリマーフィルムを使用し、金属張積層体の熱可塑性液晶ポリマーフィルムにパルス周波数１５０Ｈｚ、熱量０．１Ｗとし、パルス幅として０．１〜０．５μ秒の範囲でレーザを照射することにより、熱可塑性液晶ポリマーフィルム内にバイアホールを形成する第１工程と、
薬品によって前記熱可塑性液晶ポリマーフィルム内のバイアホールのヒゲ状の残存クズを除去する第２工程とを備え、
第１工程で前記バイアホールのヒゲ状の残存クズの発生が抑制されて、第２工程で前記バイアホールが滑らかな形状にされ、バイアホールの孔径比率（入射径／出射径）が１．２〜１．４となることを特徴とする。
【０００６】
上記構成によれば、金属張積層体の電気絶縁性ポリマーフィルムとして使用される熱可塑性液晶ポリマーフィルムは寸法安定性に優れ、熱加工が容易なことから、レーザ照射によるバイアホール加工において、従来のポリイミドフィルムと比較して、バイアホールを形成する時間を短くできるとともに、バイアホールのヒゲ状の残存クズ（スミア）の発生が抑制されて内表面をきれいに形成できるという、バイアホール加工性に優れているので、薬品によるスミア除去処理（デスミア処理）後、短時間で滑らかな形状のバイアホールを形成することができる。
【０００７】
本発明に使用される熱可塑性液晶ポリマーフィルムの原料は特に限定されるものではないが、その具体例として、以下に例示する（１）から（４）に分類される化合物およびその誘導体から導かれる公知のサーモトロピック液晶ポリエステルおよびサーモトロピック液晶ポリエステルアミドを挙げることができる。但し、光学的に異方性の溶融相を形成し得るポリマーを得るためには、各々の原料化合物の組み合わせには適当な範囲があることは言うまでもない。
【０００８】
（１）芳香族または脂肪族ジヒドロキシ化合物（代表例は表１参照）
【０００９】
【表１】
0004651771.tif 000002
【００１０】
(２）芳香族または脂肪族ジカルボン酸（代表例は表２参照）
【００１１】
【表２】
0004651771.tif 000003
【００１２】
（３）芳香族ヒドロキシカルボン酸（代表例は表３参照）
【００１３】
【表３】
0004651771.tif 000004
【００１４】
（４）芳香族ジアミン、芳香族ヒドロキシアミンまたは芳香族アミノカルボン酸（代表例は表４参照）
【００１５】
【表４】
0004651771.tif 000005
【００１６】
これらの原料化合物から得られる熱可塑性液晶ポリマーの代表例として表５に示す構造単位を有する共重合体（ａ）〜（ｅ）を挙げることができる。
【００１７】
【表５】
0004651771.tif 000006
【００１８】
また、本発明に使用される熱可塑性液晶ポリマーとしては、フィルムの所望の耐熱性および加工性を得る目的においては、約２００〜約４００℃の範囲内、とりわけ約２５０〜約３５０℃の範囲内に融点を有するものが好ましいが、フィルム製造の点からは、比較的低い融点を有するものが好ましい。したがって、より高い耐熱性や融点が必要な場合には、一旦得られたフィルムを加熱処理することによって、所望の耐熱性や融点にまで高めることができる。加熱処理の条件の一例を説明すれば、一旦得られたフィルムの融点が２８３℃の場合でも、２６０℃で５時間加熱すれば、融点は３２０℃になる。
【００１９】
本発明に使用される熱可塑性液晶ポリマーフィルムは、熱可塑性液晶ポリマーを押出成形して得られる。任意の押出成形法がこの目的のために使用されるが、周知のＴダイ製膜延伸法、ラミネート体延伸法、インフレーション法等が工業的に有利である。特にインフレーション法では、フィルムの機械軸方向（以下、ＭＤ方向と略す）だけでなく、これと直交する方向（以下、ＴＤ方向と略す）にも応力が加えられるため、ＭＤ方向とＴＤ方向との間における機械的性質および熱的性質のバランスのとれたフィルムを得ることができる。
【００２０】
上記熱可塑性液晶ポリマーフィルムは、分子配向度ＳＯＲを１．３以下とすることが好ましい。該液晶ポリマーフィルムは、上記のＭＤ方向とＴＤ方向との間における機械的性質および熱的性質のバランスが良好であるので、より実用性が高い。
【００２１】
ここで、分子配向度ＳＯＲ（Segment  Orientation  Ratio ）とは、分子配向の度合いを与える指標をいい、従来のＭＯＲ（Molecular  Orientation   Ratio）とは異なり、物体の厚さを考慮した値である。この分子配向度ＳＯＲは、以下のように算出される。
【００２２】
まず、周知のマイクロ波分子配向度測定機において、熱可塑性液晶ポリマーフィルムを、マイクロ波の進行方向にフィルム面が垂直になるように、マイクロ波共振導波管中に挿入し、該フィルムを透過したマイクロ波の電場強度（マイクロ波透過強度）が測定される。
そして、この測定値に基づいて、次式により、ｍ値（屈折率と称する）が算出される。
ｍ＝（Ｚｏ／△ｚ）×［１−νmax ／νｏ］
ただし、Ｚｏは装置定数、△ｚは物体の平均厚、νmax はマイクロ波の振動数を変化させたとき、最大のマイクロ波透過強度を与える振動数、νｏは平均厚ゼロのとき（すなわち物体がないとき）の最大マイクロ波透過強度を与える振動数である。
【００２３】
次に、マイクロ波の振動方向に対する物体の回転角が０°のとき、つまり、マイクロ波の振動方向と、物体の分子が最もよく配向されている方向であって、最小マイクロ波透過強度を与える方向とが合致しているときのｍ値をｍ0 、回転角が９０°のときのｍ値をｍ90として、分子配向度ＳＯＲがｍ0 ／ｍ90により算出される。
【００２４】
本発明の熱可塑性液晶ポリマーフィルムの適用分野によって、必要とされる分子配向度ＳＯＲは当然異なるが、ＳＯＲ≧１．５あるいはＳＯＲ≦０．６の場合は液晶ポリマー分子の配向の偏りが著しいために配向方向に裂け易い。加熱時の反りがないなどの形態安定性が必要とされる用途分野の場合には、０．８≦ＳＯＲ≦１．３であることが望ましい。特に加熱時の反りをほとんど無くす必要がある用途分野の場合には、０．９７≦ＳＯＲ≦１．０３であることが望ましい。
【００２５】
本発明において使用される熱可塑性液晶ポリマーフィルムは導電性材料として銅箔のような金属箔と、熱接着あるいは熱硬化性接着剤によって接着させて積層体とすることができる。作成した積層体の片方の金属箔に配線回路を形成させて配線回路基板とすることもできる。さらに、多層基板に形成してもよい。このような形態の積層体あるいは配線回路基板においては、そのフィルムの膜厚は、２０〜１５０μｍの範囲内にあることが好ましく、２０〜５０μｍの範囲内がより好ましい。フィルムの厚さが薄過ぎる場合には、フィルムの剛性や強度が小さくなるため、得られる配線回路基板に電子部品を実装する際に加圧により変形して、配線の位置精度が悪化して不良の原因となる。
【００２６】
また、熱可塑性液晶ポリマーフィルムには、他の電気絶縁性材料、例えば、酸化アルミニウムなどセラミックス粉体との複合体や、複数種類の熱可塑性液晶ポリマーや、ポリアリレート、ポリエーテルケトン、ポリアミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ三フッ化塩化エチレン等との複合体あるいはポリマーアロイを用いることもできる。なお、原材料フィルムには、滑剤、酸化防止剤などの添加剤が配合されていてもよい。
【００２７】
また、上記の配線回路基板の接続信頼性をみるヒートサイクル試験における電気抵抗の安定性をより高めるためには、熱可塑性液晶ポリマーフィルム上に形成する導電体の熱膨張係数をＰ×１０-6ｃｍ／ｃｍ／℃としたときに、熱可塑性液晶ポリマーフィルムの熱膨張係数が、（Ｐ−１０）×１０-6ｃｍ／ｃｍ／℃から（Ｐ＋１０）×１０-6ｃｍ／ｃｍ／℃の範囲内になるように調節することが好ましい。この範囲から外れると、導電体と熱可塑性液晶ポリマーフィルムとの間の界面剥離の発生が多くなる。ここで、銅、アルミニウムなどの代表的な導電体のＰ値は１１〜３０である。
【００２８】
本発明における金属張積層体にバイアホールを形成する方法は、近年普及しつつあるレーザドリリング加工を適用したものである。このレーザドリリング加工は、配線回路基板のバイアホール形成に、従来の機械工作用ドリルを使用した孔加工に代わって急速に応用されてきたものである。レーザドリリング加工は、高性能発振器、高速ガルバノスキャンシステムの開発によりフォトバイア法と並ぶ微細孔形成の重要な技術となっている。
【００２９】
本発明に使用されるレーザの種類は、バイアホールの孔径によって選択して使用することができる。レーザの種類は、ＵＶ（紫外線）レーザ、ＹＡＧ／ＹＬＦレーザ、炭酸ガスレーザなどを個々にあるいは組み合せて使用することができる。
【００３０】
しかしながら、ＵＶレーザは、出力が低く、ビーム径が小さいため、加工孔径が５０μｍ以下のものに向いているが、１００μｍ以上の孔径に対しては数１００ショット打たないと１孔の形成ができないため加工能率が悪い。ＹＡＧ／ＹＬＦレーザは、ある程度の出力は容易に出るが、絶縁層ではほとんど吸収されないため、加工条件の少しの違いにより内壁の樹脂えぐれが発生し易く、孔形成の加工条件のコントロールが大変微妙である。
このような観点から、炭酸ガスレーザを使用することが好ましい。また、炭酸ガスレーザは、設備維持のための費用も安価であるという利点もある。
【００３１】
本発明におけるレーザの照射は、パルス方式、すなわち、間欠的な照射方式で行うのが好ましい。かかる方式にすれば、熱可塑性液晶ポリマーフィルム表面にレーザ照射によって発生した熱が放散することができるのでバイアホールの形状を容易に制御することができる。
上記パルスレーザのショット数は、加工能率面から、４回以下であることが好ましい。
【００３２】
本発明におけるレーザ加工条件としては、例えば、パルス周波数１５０Ｈｚ、熱量０．１Ｗとし、パルス幅として０．１〜０．５μ秒の範囲から選択される条件が好ましい。この時、金属張積層体を熱可塑性液晶ポリマーフィルムを上面にして台上に固定し、形成したバイアホールの形状を観察しながら、レーザ照射の焦点位置を１００μｍピッチ、次いで５０〜１０μｍピッチで変更する。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る金属張積層体にバイアホール部を形成する方法を示す構成図である。金属張積層体５は、熱可塑性液晶ポリマーフィルム１と銅箔のような金属層２とからなり、金属張積層体５の熱可塑性液晶ポリマーフィルム１内にバイアホール３を形成する。
【００３４】
本発明では、図１（Ａ）に示すように、第１工程は、台４上に置かれた金属張積層体５の熱可塑性液晶ポリマーフィルム１に、バイアホール３の孔径に応じてマスク１０のマスク径を適宜選択したうえで、例えば炭酸ガスパルスレーザ６でレーザショット回数を例えば４回、レーザ照射することにより、熱可塑性液晶ポリマーフィルム１内にバイアホール３を形成する。第１工程では、熱可塑性液晶ポリマーフィルムを使用しているので、従来、電気絶縁性ポリマーフィルムとして使用される熱可塑性ポリイミドフィルムに比較して、短時間でバイアホール３が形成されるとともに、そのバイアホール３のヒゲ状の残存クズ（スミア）の発生が抑制される。
【００３５】
第２工程は、例えば過マンガン酸カリウム、過マンガン酸ナトリウム、硫酸、クロム酸などの薬品を貯留した槽に第１工程で得られた金属張積層体５を浸漬した後、取り出して水洗いを行う作業を繰り返すことによって、熱可塑性液晶ポリマーフィルム１内のバイアホール３のスミアを除去する。この第２工程では、第１工程でバイアホール３のスミアの発生が少ないことから、バイアホール３が滑らかな形状にされる。その後、図１（Ｂ）に示すように、バイアホール３の内表面に例えば銅メッキによる導電体９が形成される。
【００３６】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら制限されるものではない。熱可塑性液晶ポリマーフィルムの膜厚は、デジタル厚み計（株式会社ミツトヨ製）を用い、得られたフィルムをＴＤ方向に１ｃｍ間隔で測定し、中心部および端部から任意に選んだ１０点の平均値を膜厚とした。
【００３７】
〔参考例１〕
ｐ−ヒドロキシ安息香酸と６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸の共重合物で、融点が２８３℃である熱可塑性液晶ポリマーを溶融押出し、インフレーション成形法により膜厚が５０μｍ、分子配向度ＳＯＲが１．０５のフィルムを得た。この熱可塑性液晶ポリマーフィルムをＡとする。
【００３８】
〔参考例２〕
５０μｍ厚みの市販の熱可塑性ポリイミドフィルム（ユーピレックス５０Ｓ、宇部興産株式会社製）をＢとする。
【００３９】
〔実施例１〕
参考例１で得られた熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡの片面にエポキシ系接着剤（アロンマイティＢＸ−６０、東亜合成化学工業株式会社製）を１０μｍの厚みで塗布し、さらに厚さ１８μｍの電解銅箔（ＪＴＣ１８、株式会社ジャパンエナージー製）の粗面と接合した組立体を、１５０℃で４０分間熱プレスし、硬化させることにより、金属張積層体を作成した。つぎに、レーザバイアドリルマシン（Impact LAVIA 150、住友重機械工業株式会社製）を使用し、図１に示すように、金属張積層体５を銅箔２を下面にし、熱可塑性液晶ポリマーフィルム１を上面にして、台４上に固定した。形成されるバイアホール３の形状を観察しながら、炭酸ガスパルスレーザ６のレーザ照射の焦点位置を、１００μｍピッチ、次いで５０〜１０μｍピッチで変更して、入射側のフィルム表面の孔径１００μｍを目標にバイアホール形成を行った。詳細な加工条件は以下のとおりである。
（イ）バイアホールの孔径の目標を１００μｍとして、レーザバイアドリルマシンのマスク径を適宜選択する。
（ロ）パルス周波数１５０Ｈｚ、熱量０．１Ｗ、パルス幅０．１μ秒とする。
（ハ）レーザショット回数を２、４、６、８、１０、１５回とする。
熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡはレーザショット回数１回でその表面から裏面まで貫通した孔が形成され、電子顕微鏡で観察したところ、孔部には大きなスミアはなかった。複数のレーザショット回数で熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡにバイアホール３を形成した後に、過マンガン酸カリウムの５０ｇ／ｌ水溶液と水酸化ナトリウムの５容量％水溶液の混合液を用いて、７０°Ｃで１０分間、デスミア処理を行った。
【００４０】
上記の熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡにおけるバイアホールの形成結果を各レーザショット回数毎に表６に示した。表６で、入射径とは、複数のレーザショットごとに形成されたバイアホールの入射側のフィルム表面における孔径の平均値をいい、出射径とは、その出射側のフィルム裏面における孔径の平均値をいう。出射せずとは貫通していないことを示す。表６の熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡにおいて、レーザショット回数が４回で、良好な孔径比率（入射径／出射径）で滑らかな形状のバイアホール３を形成することができた。
【００４１】
【表６】
0004651771.tif 000007
【００４２】
〔比較例〕
参考例２で得られた熱可塑性ポリイミドフィルムＢの片面にエポキシ系接着剤（アロンマイティＢＸ−６０、東亜合成化学工業株式会社製）を１０μｍの厚みで塗布し、さらに厚さ１８μｍの電解銅箔（ＪＴＣ１８、株式会社ジャパンエナージー製）の粗面と接合した組立体を、１５０℃で４０分間熱プレスし、硬化させることにより、金属張積層体を作成した。以下、実施例１と同様に、熱可塑性ポリイミドフィルムＢにバイアホールを形成したのちに、デスミア処理を行った。
【００４３】
上記の熱可塑性ポリイミドフィルムＢにおけるバイアホールの形成結果を各レーザショット回数毎に表６に示した。
表６の熱可塑性ポリイミドフィルムＢは、その表面から裏面まで貫通した孔が形成されるまでに、レーザショット回数が最低６回必要であった。さらに電子顕微鏡で観察したところ、孔部には多量のスミアが発生していた。このスミアは、デスミア処理で除去できるが、孔部には多くの微小孔が観察され粗さが目立った。
【００４４】
表６で示した結果から、熱可塑性ポリイミドフィルムＢに比べて熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡは、バイアホール形成において、レーザショット回数が少なくて済むことが明らかであり、バイアホール形成の時間短縮につながり、その量産化に寄与する。更にバイアホールの孔径比率（入射径／出射径）が１に近いことは孔形状制御が容易であることを意味する。さらに、熱可塑性液晶ポリマーフィルムＡにおいて得られた良好なバイアホール形状は、レーザドリリング加工の際に、ほとんどスミアが発生しなかったことに起因しており、スミアの減少は基板の高密度化、不良品の減少に寄与する。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、金属張積層体の電気絶縁性ポリマーフィルムとして、熱可塑性液晶ポリマーフィルムを使用することによって、レーザ照射により、熱可塑性液晶ポリマーフィルムにバイアホールを形成する時間が短くできるとともに、バイアホールのヒゲ状の残存クズ（スミア）の発生が抑制されるので、薬品によるスミア除去処理（デスミア処理）後、短時間で滑らかな形状のバイアホールを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる金属張積層体にバイアホールを形成する方法を示す構成図である。
【符号の説明】
１…熱可塑性液晶ポリマーフィルム、２…金属層、３…バイアホール、５…金属張積層体、６…レーザ。
【図１】
0004651771.tif 000008