(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント配線基板用の絶縁シートに対してレーザー光を照射することによって、略格子状に配列した穿孔ポイントに貫通導体用の貫通孔を形成する穿孔方法において、略格子状配列のほぼ中心部に位置する前記穿孔ポイントを始点とし、この始点から外側に向かって略同心円状に前記穿孔ポイントを移動させつつ前記レーザー光を照射することを特徴とする穿孔方法。
【請求項２】
１つの前記穿孔ポイントに２パルス以上の前記レーザー光を照射して前記貫通孔を形成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】
略格子状に配列した前記穿孔ポイントのすべてに少なくとも１パルスずつ前記レーザー光を照射する工程を複数回繰り返すことによって、すべての前記穿孔ポイントに前記貫通孔を形成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】
前記始点から外側に向かって渦巻き状に前記穿孔ポイントを移動させつつ前記レーザー光を照射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】
前記プリント配線基板用の絶縁シートが、未硬化の熱硬化性樹脂を含有することを特徴とする請求項１記載の穿孔方法。
【請求項６】
前記貫通孔を３００μｍ以下のピッチ間隔で略格子状に穿孔することを特徴とする請求項１記載の穿孔方法。
【請求項７】
前記未硬化の熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂およびイミド樹脂の群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５記載の穿孔方法。
【請求項８】
前記プリント配線基板用の絶縁シート中に、ガラス繊維またはアラミド繊維の織布また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５または６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プリント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方法に関する。
【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、これまで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。
【０００４】
（１）ベース＋ビルドアップの製造方法は、ベース基板の表面および裏面に、感光性樹脂塗布−露光−現像−メッキ−レジスト形成−エッチング−レジスト除去を１サイクルとして、これを繰り返して順次配線層を形成する方法である。この方法によれば、ビルドアップ法によって形成した配線層を微細配線化できる点で有利である。（２）全層ビルドアップの製造方法は、例えば特許２５８７５９３号の様に、絶縁層にレーザーなどでビアホールを形成し、そのビアホール内に導電性ペーストを充填することにより絶縁層の表面に形成された配線回路層を電気的に接続して配線層を形成し、このように作製した配線層を多層化するものである。
【０００５】
従来のベース基板となるプリント配線基板は、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穴加工し、その孔の内壁に銅メッキを行って基板の表裏の電気的接続を行っていた。
【０００６】
【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。
【０００７】
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生じるため、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、基板完成後の信頼性試験で、この剥離部を伝って金属が拡散し、マイグレーションと呼ばれる絶縁不良を生じていた。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。
【０００８】
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ったり、あるいは貫通孔内に導電性ペーストを充填して電気的接続を行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、めっき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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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従来困難であった。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為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。
【００１２】
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あたり、加工熱の熱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。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の穿孔方法は、プリント配線基板用の絶縁シートに対してレーザー光を照射することによって、略格子状に配列した穿孔ポイントに貫通導体用の貫通孔を形成する穿孔方法において、略格子状配列のほぼ中心部に位置する前記穿孔ポイントを始点とし、この始点から外側に向かって略同心円状に前記穿孔ポイントを移動させつつ前記レーザー光を照射することによって上記目的を達成できることを見いだした。
【００１４】
さらに具体的には、１つの穿孔ポイントに複数回のレーザー光を照射して貫通孔を形成すること、特に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する工程を複数回繰り返すことによって、すべての穿孔ポイントに貫通孔を形成することが、変形を防止する上で望ましい。また、前記始点から外側に向かって渦巻き状に穿孔ポイントを移動させつつレーザー光を照射することが望ましい。
【００１５】
なお、本発明の方法は、前記シートは、未硬化の熱硬化性樹脂を含有する場合、また貫通孔を３００μｍ以下のピッチ間隔で略格子状に穿孔する場合、未硬化の熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、イミド樹脂の群から選ばれる少なくとも１種である場合、前記シート中に、ガラス繊維またはアラミド繊維の織布または不織布からなる耐熱性繊維が含まれる場合において特に有効である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（レーザー穿孔）
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の任意の箇所にレーザー光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。
（穿孔方法）
本発明は、シート１に対して、図２に示すように、貫通孔５を例えば縦ｍ個×横ｎ個の貫通孔５を略格子状に配列形成する方法である。
【００１７】
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、略格子配列のほぼ中心部に位置する穿孔ポイントｐ１を始点とし、この始点から外側に向かって略同心円状にレーザー光の照射位置を移動させつつ穿孔ポイントに穿孔するものである。
【００１８】
より具体的には、図２（ａ）に示すように、穿孔ポイントｐ１から外側に向かって渦巻き状にレーザー光の照射位置を順次移動させる。また、図２（ｂ）のように、（ａ）と同様に渦巻き状であるが、格子の対角線に沿ってレーザー光の照射位置を移動させてもよい。さらに、図２（ｃ）（ｄ）のように、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。
【００１９】
このように、穿孔ポイントｐ１を始点とし、この始点から外側に向かって略同心円状にレーザー光の照射位置を移動させつつ穿孔ポイントに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、貫通孔の変形を効果的に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淀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。
【００２０】
そこで、１パルス当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。
【００２１】
また、上記の場合には、穿孔ポイントに１パルスまたは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って、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。
（プリント基板）
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、特に少なくとも有機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質粉末や、無機あるいは有機繊維体との複合体などが挙げられる。
【００２２】
本発明の穿孔方法は、特にプリント配線基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、イミド樹脂の群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、さらには、一般にプリプレグと呼ばれるガラス繊維またはアラミド繊維の織布また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、加工速度を速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または変質や、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パルス当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、熱の淀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パルス当たりの照射量は２〜２０ｍＪ、特に３〜１０ｍＪが適当である。
（プリント基板の製造方法）
次に、上記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１０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の群から選ばれる少なくとも１種の樹脂が望ましい。
【００２６】
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パルスあたり２〜２０ｍＪ、特に３〜１０ｍＪが適当である。
【００２７】
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。
【００２８】
次に、このプリプレグ１１の表面および／また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１５を貼り、エッチングして鏡像の配線回路層１６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１層の配線層１７を作製する。
【００２９】
その後、図３（ｅ）に示すように、上記と同様にして作製した複数の配線層１８，１９を配線層１７に位置合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ことによって多層プリント配線基板を作製することができる。
【００３０】
上記の製造方法においては、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、これに限られず、前記熱硬化性樹脂に対して、シリカ、アルミナ、ムライト、ジルコニアなどの無機粉末を５〜７０体積％の割合で添加したものであってもよく、上記プリプレグとの組み合わせで用いることもできる。
【００３１】
【実施例】
（１）コア基板として、ガラス繊維からなる織布にポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂を含浸したプリプレグを用意した。このプリプレグに、図２（ａ）〜（ｄ）および図４のいずれかの方法によって、ＣＯ2レーザーで１０ミリ角の正方形エリア内に直径１００μｍ、ピッチ間隔２５０μｍ、２００μｍ、１５０μｍで配列した貫通孔の加工を行なった。また、貫通孔の状態を観察した。
【００３２】
その後、この貫通孔内に、銅粉末と有機バインダ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て貫通導体を形成した。
【００３３】
一方、１２μｍの厚さの銅箔を接着したＰＥＴ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転写用配線回路層を形成した。次いで、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、樹脂フィルムを剥がすことで、配線回路層を転写させた。
【００３４】
そして、同様に貫通導体およ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２００℃で１時間加熱して基板を完全硬化させた。
【００３５】
得られた配線基板の貫通導体形成部を切断し断面の形状を観察した。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、その結果を表１に示した。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
表１の結果からな明らかなように、従来のレーザー光の移動方法で貫通孔の穿孔を行なった試料Ｎｏ．９〜１１では、貫通孔の周囲に変色およ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貫通導体間で絶縁不良が発生した。
【００３８】
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や貫通孔に変色や変形は見られず、信頼性試験においても良好な結果を示した。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、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。そのために、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ことができる。
【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におけるレーザー光の移動方向を説明するための図である。
【図３】多層プリント配線基板の製造方法を説明するための工程図である。
【図４】従来の穿孔方法におけるレーザー光の移動方法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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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