JP2001024338A - 多層板の貫通穴の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】内層銅箔を有する多層板のレーザー穴明け。 【解決手段】内層銅箔の貫通穴７を形成しようとする所
定の場所に、レーザービーム径の１／４〜２／３の微細
孔を予め設けておき、プリプレグと穴の無い銅箔を最上
層と最下層に載せてプレス成形し、内層銅箔の穴に位置
あわせして、レーザを照射して貫通孔を形成する。内層
の微細穴はプレス成形の際、プリプレグの樹脂で埋めら
れており、この樹脂がレーザーにより、一緒に溶出され
て、内部の銅層の残留突出、樹脂層の窪みの殆んどな
い、均一で平滑な貫通孔が形成され、貫通孔が銅メッキ
されたスルーホールを形成しても、内壁のメッキ不良、
接続不良の発生は、殆ど起こらない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプリント回路板の製
造方法に関する。詳しくは、多層板に貫通穴を形成した
り、貫通穴にメッキを施して導電できる貫通穴を有する
多層板の形成に関する。

【０００２】

【従来の技術】両面銅層基板のレーザーによる貫通穴を
形成する方法として、穴を開ける銅層の部分をエッチン
グ除去してレーザー照射する方法（特開昭６１−７４７
９１）や両面銅層を黒化処理してレーザー照射する方法
（特開昭６１−９９５９６）が知られている。また、多
層板の場合には、予めドリルで内層銅箔に穴を開けてお
いて、レーザーで穴を拡大する方法（特開昭５８−６４
０９７）も知られている。これらの方法は、一般に使用
されている銅層多層板を前処理して後、レーザーで貫通
穴を形成する方法である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】多層板をレーザーで貫
通穴を形成する場合、銅層が存在すると貫通穴が開かな
いあるいは開いても銅箔の残留などにより、貫通穴の形
状が均一でない，或いは、内壁が平滑でないと言う問題
がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、多層基板のレ
ーザーによる貫通穴を形成するに際し、内層銅箔に貫通
穴を形成しようとする銅箔の所定の場所に予め微細孔を
設けておき、プリプレーグと穴の無い銅箔を最上層と最
下層に載せてプレス成形して出来た多層基板を使用す
る。この多層基板の予め開けられた細孔の穴は、プレス
成形時、プリプレーグの樹脂で全て封止された多層板で
ある。この多層板に、レーザーを照射して貫通穴を形成
する方法である。

【０００５】この方法で形成した貫通穴の形状は、予め
銅箔に微細穴があるために、内層の微細穴のある銅層と
それを埋めている樹脂が、レーザーにより一緒に熔出さ
れて、内部の銅層の残留突出、樹脂層の窪みの殆どな
い、所謂均一で平滑な貫通穴が形成される。それ故に、
貫通穴が銅メッキされたスルーホールを形成しても、内
壁のメッキ不良、接続不良の発生は起こらない。

【０００６】本発明は、レーザーによる多層板の貫通穴
の形成において、内層銅箔の貫通穴を形成する場所に、
予め細孔を設けておき、プリプレーグと穴の無い銅箔を
最上層と最下層に載せてプレス成形して製作した多層基
板を使用して貫通穴を形成することを特徴とする多層板
の貫通穴の形成方法である。

【０００７】本発明の細孔の大きさは、使用するレーザ
ービーム径の１／４〜２／３であることを特徴とする多
層板の貫通穴の形成方法である。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について以下詳
しく説明する。本発明は、レーザービーム径より小さい
微細孔を予め開けた内層銅箔を用いて作成した多層板を
使用する。それ故に、従来法にはない貫通穴の形成方法
である。本発明で形成された貫通穴はスルーホールとし
て使用される。特に、貫通穴を多数開けることにより、
ＢＧＡ基板、ＣＳＰ基板、ＭＣＭ基板を作成することが
出来る。

【０００９】本発明の多層板は、予め微細孔を有する内
層銅箔を使用したコア材に、最上層、最下層には普通の
銅箔を使用して、銅箔の間にプリプレーグを挟み込んで
プレス成形して作った多層板である。本発明の多層板の
銅箔は５〜４０μｍ、好ましくは９〜１８μｍ（更に好
ましくは、内層銅箔：１８μｍ；外層銅箔：１２μｍ）
の銅箔を使用する。

【００１０】本発明の絶縁層のプリプレーグ材料として
は、エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂，ビスマレイミドト
リアジン（ＢＴ）樹脂などの熱硬化性樹脂、或いは、こ
れらの樹脂を、ガラスクロス，ガラス不織布，紙などの
基材に含浸させたものが用いられる。

【００１１】予め開けられた銅箔の微細孔は、スルーホ
ールとして使用するためのもので、ドリル法、エッチン
グ法、レーザー法などの穴あけ法で開けられる（穴の数
は、たとえば、５ｃｍ四角形で１０００〜３０００
個）。本発明で使用するレーザーは炭酸ガスレーザー，
エキシマレーザー，ＹＡＧレーザーが単独あるいは組み
合わせて用いられる。均一な貫通穴を開けるのに所定の
位置にレーザー用のシートや物質を使用しても良い。銅
箔に予め開けてある細孔の穴の大きさは、後に開けるの
に使用するレーザーのレーザービーム径の１／４〜２／
３に相当する細孔（例えば、レーザービーム径が１００
μｍであれば、予め開けた細孔は、２５〜７０μｍ）で
ある。その穴の開いた銅箔のコア材にプリプレーグ（例
えば、プリプレーグ厚：０．０６ｍｍ）と穴のない銅箔
を最上層と最下層に重ね合せ、プレス法で多層板を作成
する。本発明に使用できる多層板の厚さは、０．２〜
１．０ｍｍ（好ましくは、０．３〜０．６ｍｍ）であ
る。好ましい多層板は、四層板である。この方法によ
り、予め設けられた微細穴がプリプレーグの樹脂で埋ま
り、しかも、銅箔に予め穴が開いているのでレーザーの
反射も極めて少なくなり短時間で均一性の良い平滑性の
良い貫通穴が形成できる。予め開けられた細孔が、レー
ザービーム径の２／３より大きい場合は、銅箔面の穴と
貫通穴の位置ずれが発生しやすくなり、内層銅箔が突起
して残ったり、あるいは、その反対側は樹脂層部分が窪
み、貫通穴内を銅メッキすると、銅メッキされてない個
所が発生し、導通不良となり好ましくない。１／４より
小さい穴の場合は、レーザーにより除くべき銅層量が多
いため、銅箔層に穴が開けにくく、銅箔が残り均一な貫
通穴が出来ないと言うことが起こり好ましくない。

【００１２】本発明の方法において、貫通穴の所定の位
置、所定の大きさにするには、Ｘ線穴あけ機にて内層パ
ターンに位置合わせしたアライメント用の穴をあける。
続いて、貫通穴の形成は、内層銅箔の予め開けてある微
細孔に位置合わせをして、レーザー照射により穴あけを
行い、レーザーによる分解物の一部が、内層銅箔と接触
して、微細孔の穴を徐々に拡大しながら最下層の銅箔に
穴あけを行う。その結果、予め銅箔に穴が開けられてい
るので、レーザー照射により比較的均等な速度で、均一
で平滑な貫通穴を形成することができる。本発明の穴開
け操作で、レーザーによる穴あけを促進するための物
質、例えば、最上層にレーザー用シートや黒化物質を載
せ、最下層にはアルミシート貼るなど、適宜選択する。

【００１３】予め開けてある細孔の上の銅層にレーザー
を照射して貫通穴を形成する。照射するレーザーとして
は、炭酸ガスレーザー，エキシマレーザー，ＹＡＧレー
ザーが好ましい。穴の大きさや基板の銅箔層の数により
適宜最適な条件を選択する必要がある。一般に、レーザ
ービーム径は５０〜１５０μｍ（好ましくは、レーザー
ビーム径：１００μｍ）、そのエネルギーは１０〜３５
ｍＪである。レーザーは、適宜絞りながら，ショット数
は４〜１０回（好ましくは、ショット数：６〜９回）で
行う。貫通穴の大きさは、８０〜２００μｍである。そ
の結果、内層銅箔には予め微細孔が開けてあるので、貫
通穴が開け易いし、レーザー光に対して穴の位置が多少
ずれても穴を介して銅箔を除去する効果があり、均一な
貫通穴が形成できる。次いで、貫通穴の中で熔出あるい
は排出できなかった残留物質やバリ、排出された分解物
質の基板上へ再付着した汚染物質を、デスミア剤（例え
ば、過マンガン酸カリウム）及び／或はソフトエッチン
グ剤（例えば、過酸化水素−硫酸）にて除去する。更
に、多層板の銅面を薄化する効果もある。この方法によ
り、均一で平滑な貫通穴を形成するのに更に好ましい。
本発明で作成した基板を用いて、貫通穴を無電解メッ
キ，電解メッキを施して銅メッキされた貫通穴（スルー
ホール）を形成する。続いて、ドライフイルムを貼って
露光現像後エッチングにより回路パターンを形成する。
本発明で形成された多層板の貫通穴の内壁の銅層での接
着性、穴の均一性や平滑性も非常に優れていることが確
認できる。

【００１４】

【実施例１】銅厚（１８μｍ）のＢＴ樹脂（ガラス入
り；厚さ：０．２ｍｍ）銅張積層板にて、内層コア材を
作成し

【図１】、写真法によりパターン形成を行った。その
際、貫通スルーホール穴があるべき位置のランドセンタ
ーの位置に径５０μｍのピンホール状のマーク（５ｃｍ
四角形に２５００個）を付けた露光用フイルムを使用し
て露光を行い，続けて、現像，エッチング，剥離の各工
程を経て、内層銅箔の貫通穴を形成する場所に、予め細
孔を設けた。パターン形成した基材を黒化処理（過硫酸
カリウム処理）して表面を粗化して、内層コア材を作成
した。ピンホールのエッチング径は、径５０μｍ程度の
穴に全て仕上がっていた

【図２】。内層コア材の上下両面に、夫々 ＢＴ樹脂プ
リプレーグ（厚さ：０．０６ｍｍ）と銅箔（厚さ：１２
μｍ）を重ね、プレス法で４層板を作成した。得られた
多層板の板厚は、０．３５ｍｍ±０．０４ｍｍであった

【図３】。最初に、Ｘ線穴あけ機にて内層のパターンに
合わせてアライメント用の穴をあけた。多層板の上面は
エントリー用のレーザー用シート、下面はバックアップ
用のレーザーシート（共に三菱瓦斯化学（株）の製品）
をラミネートする。続いて、内層パターンを基準にして
穴あけしたアライメント穴を基準にして所定の位置にレ
ーザー（炭酸ガスレーザー：９．４μｍ；レーザービー
ム径：１００μｍ；出力：２０ｍＪ；ショット数：８）
を用いて穴あけを行った。全ての５ｃｍ四角形に２５０
０個の均一な貫通穴が形成されていることを確認した

【図４】。続いて、エッチング設備に薬液（三菱瓦斯化
学（株）：クリーンエッチ ＳＥ−０７）にて、スプレ
ー方式でソフトエッチングして、バリや汚物を除去し
た。得られた銅層の厚みは４±０．５μｍに薄化され、
全ての穴径は９０〜１２０μｍの範囲に入っていた。ま
た、貫通穴の内部は均一な壁面になっていることを確認
することが出来た。得られた基板を用いて、貫通穴を無
電解メッキ、電解メッキを施した後、ドライフイルムを
貼りつけて、露光後エッチングにより回路パターン形成
を行った。得られたメッキされた貫通穴は、断面観察に
て穴の状態、銅メッキの状況、接続性の状態を検査し
た。全ての銅メッキされた貫通穴は、更に平滑な穴に仕
上がり、内壁にメッキ銅が全面に析出し、内装の銅層と
メッキ銅が密着していて接続信頼性が高いことが分かっ
た。

【比較例】実施例と同じ方法で内層コア材を作成し、細
孔のエッチングをしないで、直接、上下両面に夫々ＢＴ
樹脂プリプレーグと銅箔を重ねあわせて、プレス法で４
層板を作成した。レーザーシートを貼って炭酸ガスレー
ザー（実施例と同じ条件：炭酸ガスレーザー：９．４μ
ｍ；レーザービーム径：１００μｍ；出力：２０ｍＪ；
ショット数：８）で穴あけを行ったが貫通穴はできな
い、あるいは、出来ても穴の径が大きく違い上面（１５
０μｍ位）と内層（コア材部分）（８０μｍ位）とな
り、内壁の状態も、特に内層銅箔付近では、均一性、平
滑性は全く認められなかった。

【００１５】

【発明の効果】予め細孔のある内層銅箔のコア材を用い
て作成した多層板を用い、炭酸ガスレーザー、エキシマ
レーザー、或いは、ＹＡＧレーザーを照射して，均一性
の高い貫通穴を形成する。内層銅箔に予め細孔を開けて
いるので、レーザー照射により均等な速度で穴が開けら
れるので、得られた貫通穴は、短時間で多数の細孔が得
られ、穴の内壁が平滑な穴となり（内層銅層の突き出し
や、内部の窪みも殆ど無い平滑な円筒状の貫通穴）、そ
の結果、その後のメッキ処理で得られたスルーホールも
銅のメッキ不良も無く、また、銅の密着性も良好ある。
この処理は、スルーホールを多数有するＢＧＡ基板、Ｆ
／Ｃ−ＢＧＡ基板、ＣＳＰ基板、ＭＣＭ基板などの製造
に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】コア材

【図２】エッチング法により予め開けた微細孔をもつ内
層コア材

【図３】内層コア材に穴の無い銅箔とプリプレーグとで
プレス成形して製作した４層板

【図４】レーザーにより貫通穴を形状した多層板

【符号の説明】

１：ガラス繊維入りＢＴ樹脂層 ２：銅箔 ３：予め開けた細穴 ４：予め開けた細穴を有する内層銅箔のＢＴ樹脂コア材 ５：レーザービーム径 ６：多層板（４層板） ７：貫通穴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉岡 成康 愛知県豊田市神池町２丁目1236番地 日本 サーキット工業 株式会社内 Ｆターム(参考） 4E068 AF02 DA11 5E317 AA24 BB02 BB03 BB12 CC31 CD32 GG16 5E346 AA05 AA06 AA12 AA15 AA42 BB01 CC02 CC08 CC32 DD02 DD12 EE02 EE06 EE09 EE13 FF04 GG15 GG28 HH33

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザーによる多層板の貫通穴の形成にお
   いて、予め細孔を有する内層銅箔のコア材に、プリプレ
   ーグと穴の無い銅箔を最上層及び最下層に夫々載せて加
   圧成形して製作した多層基板を使用することを特徴とす
   る多層板の貫通穴の形成方法
2. 【請求項２】予め設けられた細孔の大きさは、使用する
   レーザービーム径の１／４〜２／３であることを特徴と
   する請求項１の多層板の貫通穴の形成方法