(57)【要約】【課題】良質な小径穴を加工することが可能なレーザー穴あけ方法を提供する。【解決手段】厚みが０．１５ｍｍ以下のプリント配線板用積層板のレーザー穴あけ方法であって、レーザーの総エネルギー量が１０００μＪ以上２０００μＪ以下であり、レーザーのパルス幅が５０ｐｓｅｃ以下である、レーザー穴あけ方法。レーザーの波長が、４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下であることが好ましい。更に、レーザーのパルス幅が５ｐｓｅｃ以下であることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚みが０．１５ｍｍ以下のプリント配線板用積層板のレーザー穴あけ方法であって、
レーザーの総エネルギー量が１０００μＪ以上２０００μＪ以下であり、前記レーザーのパルス幅が５０ｐｓｅｃ以下である、レーザー穴あけ方法。
【請求項２】
厚みが０．１５ｍｍ以下のプリント配線板用積層板のレーザー穴あけ方法であって、
レーザーの総エネルギー量が８００μＪ以上２０００μＪ以下であり、前記レーザーのパルス幅が５ｐｓｅｃ以下である、レーザー穴あけ方法。
【請求項３】
前記レーザーの波長が、４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザー穴あけ方法。
【請求項４】
前記レーザーのパルス幅が５ｐｓｅｃ以下であることを特徴とする請求項１に記載のレーザー穴あけ方法。
【請求項５】
前記プリント配線板用積層板は、樹脂と、無機充填材と、ガラスクロスとを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載のレーザー穴あけ方法。
【請求項６】
前記プリント配線板用積層板は、少なくとも片面に、金属または樹脂シートを含む保護層が設けられた前記プリント配線板用積層板であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載のレーザー穴あけ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー穴あけ方法に関し、特に、厚みが０．１５ｍｍ以下のプリント配線板用積層板のレーザー穴あけ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の情報通信分野において用いられる電子機器において、データ通信の高速化及び大容量化が急激に進められている。したがって、そのような電子機器において、高性能データ処理を実現するための高い周波数特性（高性能化）を実現するための配線多層化を両立したプリント配線基板が要求されている。
【０００３】
プリント配線板の穴あけに用いられるレーザーとして、特に炭酸ガスレーザー（ＣＯ２レーザー）及び紫外レーザー（ＵＶレーザー）が知られている。一般には、加工コストの観点からＣＯ２レーザーが多く用いられる。しかしながら、小径穴の加工を実施する際、ＣＯ２レーザーによる加工では、穴径が５０μｍ程度以下になると加工が困難である。
【０００４】
このような課題に対し、特許文献１では、絶縁層と導体層とが交互に積層された多層プリント配線基板の穴形成箇所に対して、所定の大きさに集光した紫外線レーザを所定の繰り返し周波数で照射して所定の直径の穴をあけることを特徴とする多層プリント配線基板の穴あけ加工方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−０３１５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＵＶレーザーによってガラスクロス繊維入り材料を加工しようとすると、ガラスクロスと樹脂の吸収性の差から穴側壁の樹脂がえぐられて樽形状になったり、ガラスクロス繊維が穴内部に残存し、穴内部に突き出したような形状（以下、ガラスクロス繊維の突き出しと呼ぶ。）に仕上がったりするなど、穴の品質が低下してしまう。このような影響を抑えようとすると、加工速度が低下し、生産性が悪くなる。
【０００７】
更に、ＵＶレーザーはレーザー発振器自体の光学系にも影響を及ぼし、レンズ等の保守部品の劣化を促進する傾向がある。それにより生産性が低下しまう。
【０００８】
本発明は、そのような課題に鑑みてなされたものであり、良質な小径穴を加工することが可能なレーザー穴あけ方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態に係るレーザー穴あけ方法は、厚みが０．１５ｍｍ以下のプリント配線板用積層板のレーザー穴あけ方法であって、レーザーの総エネルギー量が１０００μＪ以上２０００μＪ以下であり、レーザーのパルス幅が５０ｐｓｅｃ以下である。
【００１０】
レーザーの波長は、４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１１】
レーザーのパルス幅は、５ｐｓｅｃ以下であることが好ましい。
【００１２】
本発明の一実施形態に係るレーザー穴あけ方法に適用されるプリント配線板用積層板は、樹脂と、無機充填材と、ガラスクロスとを含むことが好ましい。
【００１３】
プリント配線板用積層板は、少なくとも片面に、金属または樹脂シートを含む保護層が設けられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、プリント配線板用積層板に良質な小径穴を加工することが可能なレーザー穴あけ方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明によるレーザー穴あけ方に適用されるプリント配線板用積層板の断面図である。
【図２】本発明によるレーザー穴あけ方法を用いた実施例及び比較例についてまとめた図である。
【図３】単一のパルスレーザーについて、横軸を時間、縦軸を光の出力とした模式図である。
【図４】実施例１の穴あけ条件によって得られた穴を示す図面代用写真である。
【図５】実施例２の穴あけ条件によって得られた穴を示す図面代用写真である。
【図６】比較例１の穴あけ条件によって得られた穴を示す図面代用写真である。
【図７】比較例２の穴あけ条件によって得られた穴を示す図面代用写真である。
【図８】比較例６の穴あけ条件によって得られた穴を示す図面代用写真である。
【図９】ガラス及び樹脂に関するレーザーの吸収率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明によるレーザー穴あけ方法について説明する。先ず、本発明によるレーザー穴あけ方法に適用可能なプリント配線板用積層板の構成について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明によるプリント配線板用積層板の穴あけ加工方法に適用可能なプリント配線板用積層板１００を説明する断面図である。図１（ａ）は、穴あけ加工前のプリント配線板用積層板であり、図１（ｂ）は、本発明によるレーザー穴あけ方法によって穴あけ加工を行った後のプリント配線板用積層板である。
【００１７】
プリント配線板用積層板１００は、少なくともコア基板１０２を含む。コア基板１０２は、絶縁基板１０４及び導電層１０６を有しており、絶縁基板１０４の表裏両面にはそれぞれ導電層１０６が配置されている。
【００１８】
プリント配線板用積層板１００が有するコア基板１０２の表裏面には、樹脂及び導電層を有する配線層が複数積層された多層配線層が設けられてもよい。
【００１９】
また、プリント配線板用積層板は、少なくとも片面に、金属または樹脂シートを含む保護層が設けられてもよい。
【００２０】
本実施形態において用いる絶縁基板１０４は、熱硬化性樹脂と、無機充填材と、ガラスクロスとを含む。
【００２１】
本発明に用いられる熱硬化性樹脂は、プリント配線板材料に使用される熱硬化性樹脂の非ハロゲン化合物であれば特に限定されない。具体例としては、シアン酸エステル化合物、エポキシ樹脂、マレイミド化合物、ポリイミド樹脂、２重結合付加ポリフェニレンエーテル樹脂などの非ハロゲン化合物が挙げられ、１種もしくは２種以上を組み合わせて使用することも可能である。好ましい熱硬化性樹脂としては、シアン酸エステル化合物（ａ）、エポキシ樹脂（ｂ）が挙げられる。
【００２２】
本発明で好適に使用されるシアン酸エステル化合物（ａ）は、１分子中に２個以上のシアネート基を有する非ハロゲン化合物であれば特に限定されない。具体例としては、ビスフェノールＡ型シアン酸エステル化合物、フェノールノボラック型シアン酸エステル化合物、ビスフェノールＥ型シアン酸エステル化合物、ナフタレン骨格含有シアン酸エステル化合物、ビフェニル骨格含有シアン酸エステル化合物など挙げられ、１種もしくは２種以上を組み合わせて使用することも可能である。より好適なものとしては、2, 2-ビス（4-シアナトフェニル）プロパン、ビス(3, 5-ジメチル-4-シアナトフェニル)メタン、フェノールノボラック型のシアン酸エステル化合物、ナフトールアラルキル型のシアン酸エステル化合物が挙げられる。
【００２３】
本発明において好適に使用されるエポキシ樹脂（ｂ）は、１分子中に２個以上のエポキシ基を有する非ハロゲン化合物であれば特に限定されない。具体例としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、多官能フェノール型エポキシ樹脂、ナフタレン骨格含有エポキシ樹脂、ビフェニル骨格含有エポキシ樹脂、リン含有エポキシ樹脂など挙げられ、１種もしくは２種以上を組み合わせて使用することも可能である。より好適なものとしては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、３官能フェノール型エポキシ樹脂が挙げられる。
【００２４】
無機充填材としては、シリカ、窒化ホウ素、ワラストナイト、タルク、カオリン、クレー、マイカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、酸化マグネシウム等の金属酸化物、窒化物、珪化物、硼化物等を用いることができる。絶縁基板１０４に無機充填材を添加することで、プリント配線板用積層板の熱膨張係数の低減や剛性を向上させることができる。特に、シリカや窒化ホウ素のような低誘電率の無機充填材を添加することで、絶縁基板１０４を低誘電率化させることができる。
【００２５】
以下で説明する実施例及び比較例においては、絶縁基板１０４は三菱ガス化学株式会社製ＣＣＬ−ＨＬ８３２ＮＳＦを用いた。
【００２６】
以下で説明する実施例及び比較例においては、絶縁基板１０４の厚さは０．１ｍｍとした。
【００２７】
以下で説明する実施例及び比較例においては、絶縁基板の両面に配置された導電層は銅（Ｃｕ）であり、Ｃｕの厚さは３μｍとした。
【００２８】
本発明においては、レーザーのパルス幅、波長、及び総エネルギー量を規定することによって、厚みが０．１５ｍｍ以下のプリント配線板用積層板のレーザー穴あけ方法を提供する。詳細は後述するが、レーザーの総エネルギー量とは、一回のレーザー穴あけにおいて、プリント配線板用積層板に投入される総エネルギー量に相当する。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明によるレーザー穴あけ方法を用いた実施例及び比較例について図２を用いて詳細に説明する。図２は、本発明によるレーザー穴あけ方法を用いた実施例及び比較例の結果についてまとめた図である。
【００３０】
以下で説明する実施例及び比較例においては、ＣＯ２レーザー又はＮｄ：ＹＡＧ（Ｎｅｏｄｙｍｉｕｍ：Ｙｔｔｒｉｕｍ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ｇａｒｎｅｔ）レーザーを用いた。ＣＯ２レーザーの波長は１０．６μｍである。Ｎｄ：ＹＡＧレーザーについては、第２高調波及び第３高調波を用いた。Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの第２高調波の波長は５３２ｎｍ、第３高調波の波長は３５５ｎｍである。
【００３１】
以下で説明する実施例及び比較例においては、上記レーザーのパルス幅等について条件を振った。ここで、図２の表中に示した「パルス幅」、「パルスエネルギー」、「パルス周波数」、及び「総エネルギー量」について、図３を参照して説明する。図３は、単一のパルスレーザーについて、横軸を時間、縦軸を光の出力とした模式図である。本明細書におけるパルス幅とは、単一のパルスレーザーについて、図３に示した曲線の半値幅と定義する。つまり、パルス幅は時間の次元を有し、どの程度の時間だけ光を出すかを意味する時間的な幅である。
【００３２】
パルス周波数とは、単一のパルスレーザーが単位時間あたりに発せられる回数である。
【００３３】
パルスエネルギーとは、単一のパルスレーザーが有するエネルギーである。パルスエネルギーは、単一のパルスレーザーについて、光の出力を時間について積分した値に相当する。つまり、パルスエネルギーが同じであれば、パルス幅が短いほど光のピーク出力が高いため、深い穴を加工し易くなる。
【００３４】
以下で説明する実施例及び比較例においては、レーザー穴あけの加工方法として、トレパニング又はパンチングを用いた。総エネルギー量の説明をする前に、これらの加工方法について説明する。
【００３５】
トレパニングとは、ある形状を有する穴の輪郭に沿ってエネルギーを投入することによって穴あけを行う加工法である。つまり、ある形状を有する穴の輪郭を切断して加工する。トレパニングは、ビーム径より大きな穴を加工する際に好適に用いられる。
【００３６】
トレパニングにおいて、一周あたりのショット数とは、トレパニングによる単一の穴の加工において、一周のスキャンの間にプリント配線板用積層板に単一のパルスレーザーが照射される回数である。
【００３７】
トレパニングにおいて、周回数とは、トレパニングによる単一の穴の加工において、穴の輪郭に沿ってスキャンする周回数である。
【００３８】
パンチングとは、同一箇所にパルスレーザーを複数回重ねて照射する加工法である。特に、深い穴を加工する際に好適に用いられる。
【００３９】
パンチングにおいて、ショット数とは、パンチングによる単一の穴の加工において、プリント配線板用積層板に照射されるパルスレーザーの回数である。
【００４０】
総エネルギー量とは、一回のレーザー穴あけにおいて、プリント配線板用積層板に投入された総エネルギー量に相当する。
【００４１】
トレパニングを用いた加工における総エネルギー量は、上記の条件から、以下の式を用いて算出することができる。
総エネルギー量＝パルスエネルギー×周回数×一周あたりのショット数
【００４２】
パンチングを用いた加工における総エネルギー量は、上記の条件から、以下の式を用いて算出することができる。
総エネルギー量＝パルスエネルギー×ショット数
【００４３】
尚、以下で説明する実施例及び比較例においては、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーを用いる場合はトレパニングを用い、ＣＯ２レーザーを用いる場合はパンチングを用いて加工を行った。
【００４４】
以下、本発明によるレーザー穴あけ方法を用いた実施例及び比較例について図２を用いて詳細に説明する。但し、本発明のレーザー穴あけ方法は、以下に示す実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００４５】
［パルス幅］
実施例１、実施例２及び比較例２〜４に着目し、レーザーの好ましいパルス幅について説明する。実施例１及び実施例２は、比較例２〜４に比べてパルス幅が短い。実施例１及び実施例２でのパルス幅はそれぞれ、３５ｐｓｅｃ及び１ｐｓｅｃである。比較例２〜４では、全て４０ｎｓｅｃである。
【００４６】
図４は、実施例１の穴あけ条件によって得られた穴を示す図面代用写真、図５は、実施例２の穴あけ条件によって得られた穴を示す図面代用写真、図６は、比較例１の穴あけ条件によって得られた穴を示す図面代用写真、図７は、比較例２の穴あけ条件によって得られた穴を示す図面代用写真、図８は、比較例６の穴あけ条件によって得られた穴を示す図面代用写真である。実施例１と実施例２を比較すると、パルス幅が短い実施例２の方が、より良質な穴が得られている。一方、比較例１では貫通する穴が得られたものの、仕上がりの穴径は６２μｍであった。比較例１では、波長が１０６４μｍ程度であるＣＯ２レーザーを用いており、穴径が５０μｍ程度以下の穴を加工することは困難である。比較例２は貫通する穴が得られたものの、良質な穴は得られなかった。具体的には、比較例２では、穴の側壁が凹凸形状を有していたり、ガラスクロス繊維が穴内部に残存し、穴内部に突き出したような形状（以下、ガラスクロス繊維の突き出しと呼ぶ。）が確認された。比較例３及び４においては、貫通する穴を得られなかった。
【００４７】
レーザーのパルス幅が、熱が拡散する時間に比べて短いほど、熱影響が広がる前に加工を終えることができる。つまり、パルス幅がｐｓｅｃオーダーのレーザーによる加工は、ｎｓｅｃオーダーのような比較的長いパルス幅を持つレーザーに比べ、材料を瞬時に蒸発させることにより材料の溶融領域が拡大することを抑制し、精密な加工が可能となる。
【００４８】
レーザーのパルス幅がｎｓｅｃオーダーかそれよりも長い場合、レーザーのパルス幅が、熱が拡散する時間に比べて長いために、加工中に穴の周辺に熱影響が広がってしまう。その結果、穴側壁の樹脂がえぐられて樽形状になったり、ガラスクロス繊維の突き出しが顕著になったりするなど、穴品質が低下してしまう。
【００４９】
以上を考慮すると、厚みが０．１５ｍｍ以下のプリント配線板用積層板のレーザー穴あけ方法においては、レーザーのパルス幅が５０ｐｓｅｃ以下であることが好ましい。レーザーのパルス幅は５ｐｓｅｃ以下であれば更に良質な穴を加工することができるため、更に好ましい。
【００５０】
［総エネルギー量］
実施例１と比較例５〜６に着目して、好ましい総エネルギー量について説明する。実施例１と比較例５において単一のパルスレーザーに係る条件を比較すると、パルスエネルギーのみが異なっている。これに起因して総エネルギー量が異なっている。いずれもトレパニングによる加工であり、総エネルギー量を算出すると、実施例１では１２００μＪであり、比較例５では９６０μＪである。実施例１では良質な貫通する穴が得られているが、比較例５では貫通する穴が得られなかった。
【００５１】
以上を考慮すると、厚みが０．１５ｍｍ以下のプリント配線板用積層板のレーザー穴あけ方法においては、レーザーの総エネルギー量が１０００μＪ以上であり、レーザーのパルス幅が５０ｐｓｅｃ以下であることが望ましいと言える。
【００５２】
実施例１と比較例６においてはパルスエネルギーが異なっている。これに起因して総エネルギーが異なっている。いずれもトレパニングによる加工であり、総エネルギー量を算出すると、実施例１では１２００μＪであり、比較例６では２５００μＪである。実施例１では良質な貫通する穴が得られているが、比較例６では加工径が大きく、良質な加工穴が得られなかった。
【００５３】
以上を考慮すると厚みが０．１５ｍｍ以下のプリント配線板用積層板のレーザー穴あけ方法においては、レーザーの総エネルギー量は、２０００μＪ以下であることが好ましい。
【００５４】
一方、実施例２では、レーザーの総エネルギー量は９００μＪであり、１０００μＪ未満であっても、良質な孔が得られている。これは、レーザーのパルス幅が実施例１に比べて小さく、１ｐｓｅｃであることに起因している。
【００５５】
このことを考慮すると、厚みが０．１５ｍｍ以下のプリント配線板用積層板のレーザー穴あけ方法においては、レーザーの総エネルギー量が８００μＪ以上であり、レーザーのパルス幅が５ｐｓｅｃ以下であっても良質な孔を得ることができる。
【００５６】
［レーザー波長］
好ましいレーザー波長の範囲について、図９を参照しながら説明する。図９は、ガラス及び樹脂に関するレーザーの吸収率を示すグラフである。横軸をレーザー波長、縦軸を吸収率としている。
【００５７】
レーザーの波長が４００ｎｍよりも短くなると、ガラスに対する吸収が増大し良質な貫通穴が得られやすくなるが比較例２〜４において良質な貫通穴は得られなかった。
【００５８】
また、レーザーの波長が４００ｎｍよりも短くなると、レーザー発振器自体の光学系にも影響を及ぼし、レンズ等の保守部品の劣化を促進する傾向がある。それにより生産性が低下しまう。
【００５９】
一方、レーザーの波長が６００ｎｍよりも長くなると、ガラス及び金属箔に対する吸収が減少し、貫通する穴を得ることが困難になってしまう。
【００６０】
また、比較例１はＣＯ２レーザーを用いている点で他の実施例及び比較例と異なっている。比較例１は、穴の質としては良質なものが得られたが、仕上がりの穴径は６２μｍとなった。ＣＯ２レーザーを用いる場合、穴径が２０μｍ程度以下の小径の穴を加工することが困難である。そこで、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーを用いれば穴径が２０μｍ程度以下の穴を加工することができる。特に、パルス幅が５０ｐｓｅｃ以下で波長が５３２ｎｍであるＮｄ：ＹＡＧレーザーの第２高調波を用いれば良質な穴を加工することができる。
【００６１】
以上を考慮すると、厚みが０．１５ｍｍ以下のプリント配線板用積層板のレーザー穴あけ方法においては、好ましくはパルス幅が５０ｐｓｅｃ以下、更に好ましくは５ｐｓｅｃ以下で、レーザーの波長が４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下であることが好ましい。本実施例によれば、レーザーの波長がこの範囲内であっても、良質な穴を加工することができる。
【００６２】
以上、本発明によるレーザー穴あけ方法について説明した。本発明によると、良質な小径穴を加工することが可能なレーザー穴あけ方法を提供することができる。尚、本発明は上記の実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１００：プリント配線板用積層板
１０２：コア基板
１０４：絶縁基板
１０６：導電層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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