JP2001053450A - Method for forming blind via hole - Google Patents
Method for forming blind via holeInfo
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- B23K26/36—Removing material
- B23K26/38—Removing material by boring or cutting
- B23K26/382—Removing material by boring or cutting by boring
- B23K26/389—Removing material by boring or cutting by boring of fluid openings, e.g. nozzles, jets
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ブラインドビアホ
ールの形成方法に関し、特に、プリント基板として一般
的に用いられる、2層又はそれ以上の多層から成る多層
基板の絶縁層にブラインドビアホールを形成する、ブラ
インドビアホールの形成方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a blind via hole, and more particularly, to a method for forming a blind via hole in an insulating layer of a multi-layer substrate generally used as a printed circuit board and having two or more layers. The present invention relates to a method for forming a blind via hole.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、電子機器及び通信分野でICの小
型化の技術開発が急激に進められてきている。それに伴
って、高密度実装を目指し、層間結合を利用した小型多
層基板の高品質、高精度の穴あけ工法が必要となってき
ている。2. Description of the Related Art In recent years, technical development for downsizing ICs in the field of electronic equipment and communication has been rapidly advanced. Along with this, a high-quality, high-precision drilling method for a small multilayer substrate utilizing interlayer bonding has been required for high-density mounting.
【0003】図5に多層基板の一例である2層基板を示
す。2層基板は、表面には電気絶縁層であるポリイミド
層10が、下層には導電層である銅層11が夫々形成さ
れ、更に、これら双方を張り合わせる接着層12がその
間に配設されるという構成を有する。2層基板には、図
示のように、銅層11に配線を接続するためのブライン
ドビアホール17が、ポリイミド層10及び接着層12
を貫通し、銅層11の表面に達するように形成される。FIG. 5 shows a two-layer substrate which is an example of a multilayer substrate. In the two-layer substrate, a polyimide layer 10 as an electrical insulating layer is formed on the surface, and a copper layer 11 as a conductive layer is formed on the lower layer, respectively, and further, an adhesive layer 12 for bonding these two layers is provided therebetween. It has the structure of. In the two-layer substrate, as shown, a blind via hole 17 for connecting a wiring to the copper layer 11 is provided with the polyimide layer 10 and the adhesive layer 12.
Is formed to reach the surface of the copper layer 11.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】従来は、ブラインドビ
アホールの形成には、感光性ポリイミドに選択露光を行
った後にエッチングを行ってパターン形成を行う方法
や、溶剤を用いてウエットエッチングによって形成する
方法等が用いられていた。しかし、これらの方法による
と、ブラインドビアホールを精度良く垂直(円柱状)に
加工し、且つ、下層の銅層に加工影響が出ないように形
成することが困難であった。Conventionally, blind via holes are formed by selectively exposing photosensitive polyimide to light and then etching to form a pattern, or by wet etching using a solvent. Etc. were used. However, according to these methods, it was difficult to accurately process the blind via hole vertically (columnar) and to form the lower copper layer without affecting the processing.
【0005】上記に鑑み、本発明は、2層以上の多層を
有する多層基板の絶縁層内に、より寸法精度が高く、且
つ、その下の金属層に影響を与えないでブラインドビア
ホールを形成できる、ブラインドビアホールの形成方法
を提供することを目的とする。In view of the above, according to the present invention, a blind via hole can be formed in an insulating layer of a multi-layer substrate having two or more layers with higher dimensional accuracy and without affecting a metal layer therebelow. And a method of forming a blind via hole.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のブラインドビアホールの形成方法は、相互
に隣接する金属層及び絶縁層を少なくとも有する配線基
板にビームを照射して、絶縁層にブラインドビアホール
を形成する、ブラインドビアホールの形成方法であっ
て、ブラインドビアホールを形成する絶縁層から焦点位
置をずらしたビームによって前記絶縁層を選択的に除去
して第1のホールを形成する第1工程を有することを特
徴とする。In order to achieve the above object, a method of forming a blind via hole according to the present invention comprises irradiating a beam onto a wiring substrate having at least a metal layer and an insulating layer adjacent to each other, thereby forming an insulating layer. Forming a first via hole by selectively removing the insulating layer with a beam shifted in focus from the insulating layer forming the blind via hole. It is characterized by having a process.
【0007】本発明のブラインドビアホールの形成方法
によると、焦点位置が絶縁層からずれたビームによる第
1のホールの形成によって、絶縁層に隣接する金属層に
はビームによる影響が低減され、金属層に生ずるダメー
ジが小さくなる。According to the method of forming a blind via hole of the present invention, the first hole is formed by a beam whose focal position is shifted from the insulating layer, so that the effect of the beam on the metal layer adjacent to the insulating layer is reduced. The damage that occurs on the surface is reduced.
【0008】ここで、前記焦点位置をずらしたビームを
略円形状に走査することが好ましい。この場合、特に金
属層に生ずるダメージが低減する。Here, it is preferable that the beam whose focal position is shifted is scanned in a substantially circular shape. In this case, damage caused particularly to the metal layer is reduced.
【0009】また、前記第1工程に後続し、絶縁層上に
焦点位置を合わせたビームによって前記第1のホールの
縁部を除去する第2工程を有することも本発明の好まし
い態様である。この場合、縁部の除去によって、第1の
ホールが、垂直形状を有する良好なブラインドビアホー
ルに加工される。In a preferred embodiment of the present invention, the method further comprises a second step of removing the edge of the first hole with a beam focused on an insulating layer, following the first step. In this case, the removal of the edge turns the first hole into a good blind via hole having a vertical shape.
【0010】更に、前記第2工程におけるビームの照射
エネルギーを前記第1工程におけるビームの照射エネル
ギーよりも低く設定することも本発明の好ましい態様で
ある。金属層に生ずるダメージが更に低減できるからで
ある。Further, it is a preferred embodiment of the present invention that the irradiation energy of the beam in the second step is set lower than the irradiation energy of the beam in the first step. This is because damage caused to the metal layer can be further reduced.
【0011】前記焦点位置を合わせたビームを略円形状
に走査することもでき、この場合、更に金属層に生じる
ダメージが低減できる。It is possible to scan the focused beam with a substantially circular shape, and in this case, it is possible to further reduce damage to the metal layer.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照し本発明の実施
形態例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。図1
(a)及び(b)は夫々、本発明の一実施形態例に係る
ブラインドビアホールの形成方法によってビアホールが
形成される多層基板(2層基板)の、各工程段階におけ
る断面図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings based on embodiments of the present invention. FIG.
1A and 1B are cross-sectional views of a multi-layer substrate (two-layer substrate) in which a via hole is formed by a method of forming a blind via hole according to an embodiment of the present invention, at each process step.
【0013】ブラインドビアホールの形成は、一般的に
は、ポリイミド等の絶縁層を貫通し、下層の金属層であ
る銅層までビアホールを形成して銅層を露出させること
であり、この際に重要な条件として、銅層には加工の影
響を与えてはならないことが要求される。また、確実に
絶縁層を取り除かなくてはならない。本実施形態例で
は、このために、加工工程を2回に分けて、高品質、高
精度の加工を行う。The formation of a blind via hole is generally to expose a copper layer by penetrating an insulating layer of polyimide or the like and forming a via hole up to a copper layer which is a lower metal layer. As an important condition, it is required that the copper layer is not affected by processing. In addition, the insulating layer must be surely removed. In the present embodiment, for this purpose, the processing steps are divided into two and high-quality, high-precision processing is performed.
【0014】まず、図1(a)に示すように、第1工程
にて表面の絶縁層であるポリイミド層10を選択的に除
去する加工を行う。この時に、銅層11に加工影響を与
えないように、レーザビーム14をビーム焦点位置13
にてデフォーカス(レーザビームをワークより上側の位
置で集光させる)させる。このデフォーカスさせたレー
ザビーム14を、図2に示すように、加工穴径の外周寸
法に合わせて、円周状に走査することによって、円周加
工を行う。First, as shown in FIG. 1A, a process for selectively removing the polyimide layer 10 which is an insulating layer on the surface is performed in a first step. At this time, the laser beam 14 is shifted to the beam focus position 13 so as not to affect the processing on the copper layer 11.
To defocus (focus the laser beam at a position above the work). As shown in FIG. 2, the laser beam 14 thus defocused is circumferentially scanned in accordance with the outer peripheral dimension of the processing hole diameter, thereby performing circumferential processing.
【0015】第1工程では、このように、銅層11に加
工影響を与えないためにデフォーカスによる加工を行
う。しかし、このデフォーカスによる加工は、弱い加工
であるため、図2に示すように、加工後の穴形状として
テーパー部16を含むすり鉢状のホールが形成される。
このため、第2工程では、このテーパー部16を除去さ
せる加工を行い、高品質、高精度のホールを形成する。In the first step, processing by defocusing is performed so as not to affect the processing on the copper layer 11 as described above. However, since the processing by the defocus is weak processing, as shown in FIG. 2, a mortar-shaped hole including the tapered portion 16 is formed as the hole shape after the processing.
For this reason, in the second step, a process of removing the tapered portion 16 is performed to form a high-quality and high-precision hole.
【0016】第2工程における加工を行う前に、ビーム
焦点位置15にてジャストフォーカス(レーザビームが
ワーク面でビームが最小径となるように集光)させる。
また、LDに対して設定電流を調整させることにより、
レーザビームエネルギーを自動可変させ、出力を低下さ
せる。上記設定が行われた状態でテーパー部16を除去
するために、やはり図2に示すような、レーザ光を円周
状に走査する円周加工を行う。これにより、図5に示し
たような垂直円筒状の穴形状が得られ、高品質、高精度
の加工穴が形成される。特に、レーザ出力を低下させた
ことにより、銅層11に与える影響を最小限にする。Before performing the processing in the second step, the laser beam is just focused at the beam focal position 15 (the laser beam is focused so that the beam has the minimum diameter on the work surface).
Also, by adjusting the set current to the LD,
Automatically vary the laser beam energy to reduce the output. In order to remove the tapered portion 16 in the state where the above setting has been performed, circumferential processing for circumferentially scanning the laser beam as shown in FIG. 2 is performed. Thereby, a vertical cylindrical hole shape as shown in FIG. 5 is obtained, and a high-quality, high-precision machined hole is formed. In particular, the effect on the copper layer 11 by reducing the laser output is minimized.
【0017】図3は、上記実施形態例の加工方法を実施
するUV加工機の構成を示す。UV加工機は、レーザ光
の出力制御や、装置全体のシーケンス制御を行う制御部
31と、加工面に対してレーザ照射を行う加工光学系部
32とから構成される。図4を参照すると、加工光学系
部32は、レーザダイオード(以下LDと呼ぶ)励起固
体レーザ41と、この固体レーザ41からのレーザ光を
導く、第3高調波変換ユニット(以下THGユニットと
呼ぶ)42、アッテネータ43、ビームエキスパンダ4
4、ガルバノミラー45、fθレンズ46、及び、多数
の反射鏡17と、多層基板を搭載する加工台47とから
構成される。FIG. 3 shows a configuration of a UV processing machine for performing the processing method of the above embodiment. The UV processing machine includes a control unit 31 that controls output of a laser beam and sequence control of the entire apparatus, and a processing optical system unit 32 that irradiates a processing surface with a laser. Referring to FIG. 4, the processing optical system unit 32 includes a laser diode (hereinafter, referred to as LD) pumped solid-state laser 41 and a third harmonic conversion unit (hereinafter, referred to as a THG unit) that guides laser light from the solid-state laser 41. ) 42, attenuator 43, beam expander 4
4, a galvanomirror 45, an fθ lens 46, a large number of reflecting mirrors 17, and a processing table 47 on which a multilayer substrate is mounted.
【0018】LD励起固体レーザ41は、例えば発振波
長が1064nmである基本波をレーザ発振させる固体レーザ
装置である。この基本波は、THGユニット42によ
り、UV光(紫外光)である第3高調波(発振波長355n
m)に変換され、加工面47上に設置されたワークに照射
されてワークに対して加工を行う。The LD-pumped solid-state laser 41 is, for example, a solid-state laser device that oscillates a fundamental wave having an oscillation wavelength of 1064 nm. This fundamental wave is converted into a third harmonic (oscillation wavelength 355n), which is UV light (ultraviolet light), by the THG unit 42.
m), and irradiates the work set on the processing surface 47 to process the work.
【0019】アッテネータ43は、レーザパワーを減衰
することにより、レーザパワーを可変させる機能を有す
る。ビームエキスパンダ44は、レーザ光の焦点位置を
可変させる機能を有する。ビームエキスパンダ44を採
用することにより、ブラインドビアホール加工を行う際
の加工面47上のワークに対し、デフォーカス及びジャ
ストフォーカスを任意に設定することが出来る。The attenuator 43 has a function of changing the laser power by attenuating the laser power. The beam expander 44 has a function of changing the focal position of the laser light. By using the beam expander 44, the defocus and the just focus can be arbitrarily set for the work on the processing surface 47 when performing the blind via hole processing.
【0020】ガルバノミラー45は、ワークに対し、X
軸及びY軸方向にレーザ照射位置を移動させる機能を有
する。加工の指令はガルバノミラー45のドライバに伝
達され、ガルバノミラー45によってレーザの照射位置
制御が行われる。The galvanomirror 45 moves the X
It has a function to move the laser irradiation position in the axial and Y-axis directions. The processing command is transmitted to the driver of the galvanomirror 45, and the galvanomirror 45 controls the laser irradiation position.
【0021】fθレンズ46は、ガルバノミラー45で
レーザ照射位置を移動させても、加工台47上のワーク
に対し、常に焦点位置が変化しないでレーザが照射でき
るように作用する。The fθ lens 46 operates so that the laser beam can be irradiated onto the work on the processing table 47 without changing the focal position, even when the laser irradiation position is moved by the galvanomirror 45.
【0022】上記UV加工機を採用し、本発明方法によ
ってブラインドビアホールを形成する際には、第2工程
による加工を行う前に、エキスパンダ44を電気制御に
て自動可変させる。これによって、加工ワーク上に、ビ
ーム焦点位置15をジャストフォーカス(レーザビーム
をワーク面で最小径になるように集光)させる。また、
LDに対しての設定電流を調整させることにより、レー
ザビームエネルギーを自動可変させ、これによってレー
ザパワーを低下させる。When a blind via hole is formed by the method of the present invention using the above-mentioned UV processing machine, the expander 44 is automatically changed by electric control before performing the processing in the second step. As a result, the beam focal position 15 is just-focused (the laser beam is focused so as to have a minimum diameter on the work surface) on the processing work. Also,
By adjusting the set current for the LD, the laser beam energy is automatically varied, thereby reducing the laser power.
【0023】加工制御方式としては、制御部31にてL
D電流、加工プログラム、焦点位置パラメータ等を設定
し、この制御部31から加工光学系部32に指令が与え
られ加工が行われる。The processing control method is as follows.
D current, a processing program, a focus position parameter, and the like are set, and a command is given from the control unit 31 to the processing optical system unit 32 to perform processing.
【0024】上記実施形態例では、第2工程でLD電流
を調整させてレーザビームエネルギーを低下させたが、
これに代えて、レーザ発振繰り返し周波数を可変させて
行うことも出来る。これは、設定周波数を可変させるこ
とにより、レーザパワーを制御するものである。この方
法によっても、テーパー部16を除去させるためだけに
必要な、小さなレーザパワーが得られる。In the above embodiment, the laser beam energy is reduced by adjusting the LD current in the second step.
Instead, the laser oscillation repetition frequency can be varied. This is to control the laser power by changing the set frequency. According to this method, a small laser power required only for removing the tapered portion 16 can be obtained.
【0025】以上、本発明をその好適な実施形態例に基
づいて説明したが、本発明のブラインドビアホールの形
成方法は、上記実施形態例の構成にのみ限定されるもの
ではなく、上記実施形態例の構成から種々の修正及び変
更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。Although the present invention has been described based on the preferred embodiment, the method of forming a blind via hole according to the present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment. Various modifications and changes from the configuration described above are also included in the scope of the present invention.
【0026】[0026]
【発明の効果】以上、説明したように、本発明のブライ
ンドビアホールの形成方法によると、レーザ光をデフォ
ーカスして絶縁層にビアホールを形成するので、隣接す
る金属層にダメージを与えることなく、良好なブライン
ドビアホールが形成できる効果がある。As described above, according to the method for forming a blind via hole of the present invention, a via hole is formed in an insulating layer by defocusing a laser beam, so that an adjacent metal layer is not damaged. There is an effect that a good blind via hole can be formed.
【図1】(a)及び(b)は夫々、本発明のブラインド
ビアホールの形成方法における工程を順次に示す配線基
板の断面図。FIGS. 1A and 1B are cross-sectional views of a wiring substrate sequentially showing steps in a method of forming a blind via hole according to the present invention.
【図2】図1の各工程におけるビームの走査を示す平面
図。FIG. 2 is a plan view showing beam scanning in each step of FIG. 1;
【図3】図1の方法を実施するUV加工機の構成を示す
ブロック図。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a UV processing machine that performs the method of FIG. 1;
【図4】図3の加工光学系部の構成を示す模式的ブロッ
ク図。FIG. 4 is a schematic block diagram illustrating a configuration of a processing optical system unit in FIG. 3;
【図5】従来のブラインドビアホールの形成方法を示す
二層基板の断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view of a two-layer substrate showing a conventional method of forming a blind via hole.
11:銅層(金属層) 12:ポリイミド層(絶縁層) 13:ビーム焦点位置(デフォーカス) 14:レーザビーム 15:ビーム焦点位置(ジャストフォーカス) 16:テーパー部 17:ブラインドビアホール。 31:制御部 32:加工光学系部 41:LD励起固体レーザ 42:THGユニット 43:アッテネータ 44:ビームエキスパンダ 45:ガルバノミラー 46:fθレンズ 47:加工台 48:反射鏡 11: Copper layer (metal layer) 12: Polyimide layer (insulating layer) 13: Beam focus position (defocus) 14: Laser beam 15: Beam focus position (just focus) 16: Tapered portion 17: Blind via hole. 31: Control unit 32: Processing optical system unit 41: LD pumped solid laser 42: THG unit 43: Attenuator 44: Beam expander 45: Galvanometer mirror 46: fθ lens 47: Processing table 48: Reflecting mirror
Claims (5)
くとも有する配線基板にビームを照射して、絶縁層にブ
ラインドビアホールを形成する、ブラインドビアホール
の形成方法であって、 ブラインドビアホールを形成する絶縁層から焦点位置を
ずらしたビームによって前記絶縁層を選択的に除去して
第1のホールを形成する第1工程を有することを特徴と
する、ブラインドビアホールの形成方法。1. A method for forming a blind via hole, comprising: irradiating a beam onto a wiring board having at least a metal layer and an insulating layer adjacent to each other to form a blind via hole in the insulating layer. A method for forming a blind via hole, comprising a first step of forming a first hole by selectively removing the insulating layer with a beam whose focal position is shifted from the layer.
状に走査する、請求項1に記載のブラインドビアホール
の形成方法。2. The method for forming a blind via hole according to claim 1, wherein the beam whose focal position is shifted is scanned in a substantially circular shape.
焦点位置を合わせたビームによって前記第1のホールの
縁部を除去する第2工程を有する、請求項1又は2に記
載のブラインドビアホールの形成方法。3. The method according to claim 1, further comprising a second step following the first step, wherein an edge of the first hole is removed by a beam focused on the insulating layer. A method of forming a blind via hole.
ルギーが前記第1工程におけるビームの照射エネルギー
よりも低い、請求項3に記載のブラインドビアホールの
形成方法。4. The method according to claim 3, wherein the irradiation energy of the beam in the second step is lower than the irradiation energy of the beam in the first step.
状に走査する、請求項2〜4の何れかに記載のブライン
ドビアホールの形成方法。5. The method of forming a blind via hole according to claim 2, wherein the focused beam is scanned in a substantially circular shape.
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