JP2001253012A

JP2001253012A - レーザ穴あけ加工用銅箔及びそれを用いてなる樹脂付き銅箔、ならびにそれらの製造方法

Info

Publication number: JP2001253012A
Application number: JP2000384591A
Authority: JP
Inventors: Yoji Mine; 洋二峯; Kentaro Yano; 健太郎矢野; Koji Sato; 光司佐藤; Susumu Okikawa; 進沖川; Akishi Nakaso; 昭士中祖
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd; Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd; Proterial Ltd
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 2000-12-19
Publication date: 2001-09-18

Abstract

(57)【要約】【課題】これまでの設備及び技術をそのまま使用で
き、且つ工程削減によりコストダウンが図れる銅ダイレ
クト法の採用を可能にするため、樹脂と一括してレーザ
穴あけ加工が可能なレーザ穴あけ加工用銅箔及びそれを
用いてなる樹脂付き銅箔、ならびにそれらの製造方法を
提供する。【解決手段】銅箔のレーザ照射側の表面に、室温での
電気抵抗率が50n Ωm 以上であって、融点が2855K 以下
であり、且つ沸点が2855K 以上である金属または合金の
何れか若しくは両方からなる表面層が形成されているこ
とを特徴とするレーザ穴あけ加工用銅箔である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ穴あけ加工用
銅箔及びそれを用いてなる樹脂付き銅箔、ならびにそれ
らの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯電話等の情報関連電子機器が急速に
普及している。特に、携帯電話の小型・軽量化、多機能
化が進むに伴い、それに使われるプリント配線板におい
ても高密度化が求められている。また、効率よく配線の
高密度化を行なうには、ビルドアップ基板が必須となっ
ている。

【０００３】ビルドアップ基板の製造方法の一つとし
て、従来の積層プレス型のサブトラクティブ法を用いて
製造できる樹脂付き銅箔法がある。このビルドアップ基
板の製造方法としては、両面銅張積層板等を用いて、導
体層に配線パターンを形成し、内層とするか、複数枚を
絶縁層を挟んで積み重ね、内層とし、樹脂付き銅箔の銅
箔側が最表面になるように挟み、積層プレスを行なう。
または、内層には予め積層プレスされ、スルーホールメ
ッキを設けたものを樹脂付き銅箔で挟んで積層プレスす
る。積層された基板は内層への信号取り込みのためのス
ルーホール及びビアホールを形成して、電気的な接続が
行われる。このときのビアホール形成には樹脂が形成さ
れた銅箔部分のレーザ加工が適用されており、設備価格
が低く、加工速度の速い炭酸ガスレーザが主流となって
いる。

【０００４】上述の炭酸ガスレーザを用いる工法として
は、大別してコンフォーマルマスク法と銅ダイレクト法
に分類できる。コンフォーマルマスク法は、ビア形成部
分の銅箔を予めエッチングにて除去し、残った銅箔部分
をマスクとし、レーザ加工を行なうもので、レーザ径を
大きくすることで、エネルギーの強いところで使用でき
るため、一般的に採用されている。しかしながら、銅箔
開口部周辺の樹脂部には熱がかかり、銅箔部分がオーバ
ーハングになって、穴断面が樽形となる傾向にあるた
め、その後工程の銅メッキ処理でメッキが均一に回ら
ず、導通不良を起こしたり、位置ずれを起こしたりする
という問題がある。それに加えて、エッチングによる開
口部の検査等が困難であり、エッチングによる銅箔開口
工程はコストアップ要因の一つである。

【０００５】一方、銅ダイレクト法は銅箔と樹脂を一括
してレーザ穴あけするもので、銅箔開口の工程を削減で
き、プロセスの簡略化が図れる。この方法では、銅箔上
に炭酸ガスレーザを直接照射し、穴あけ加工を行なわな
ければならないが、銅の炭酸ガスレーザ波長域(10.6 μ
ｍ) での吸収率は極めて低く、穴あけ加工が困難であ
る。そこで、例えば、特開平10-190236 号にはレーザ吸
収率を高める処理として、レーザ感度の高い材料層の形
成や着色を考慮した結果、銅箔表面に金属酸化物を形成
するのが好ましく、特にCuO _Xを形成するのが好適であ
ることが開示されている。しかしながら、酸化物層が表
面にあるとメッキののりが悪かったり、絶縁層を形成す
ることになるため、実用的ではない。

【０００６】また、銅箔表面に黒化処理等の、適当な表
面粗さを付与する処理を施し、銅箔表面で多重反射を起
こさせ、吸収率を高める策が採られているが、銅箔を貫
通させるまでの熱を吸収する前に、表面の凹凸層が溶
融、消滅してしまい、吸収率向上の効果も期待できな
い。本発明者等の検討によれば、上述の表面粗さを付与
する黒化処理等の方法では、銅箔表面でレーザを吸収
し、表面の凹凸層が溶融した段階で、その効果はなくな
ってしまい、貫通できる銅箔の厚さが制限されてしまう
ことを認識した。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者等
は、従来用いられている設備や技術をそのまま利用で
き、且つ炭酸ガスレーザによって銅箔と樹脂を一括して
直接穴あけ加工が可能となるような処理について鋭意検
討を行なった結果、銅箔のレーザ照射側の表面に本質的
に銅よりもレーザ吸収率の高い金属や合金からなる特別
な層を形成させることで、貫通できる銅箔の厚さを実用
的なレベルにまですることができることが判明した。本
発明の目的は、これまでの設備や技術をそのまま使用で
き、且つ工程削減によりコストダウンが図れる銅ダイレ
クト法の採用を可能にするため、樹脂と一括してレーザ
穴あけ加工が可能なレーザ穴あけ加工用銅箔及びそれを
用いてなる樹脂付き銅箔、ならびにそれらの製造方法を
提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上述した問題に
鑑みてなされたものであって、本発明の重要な特徴は銅
箔表面に室温での電気抵抗率が50n Ωm 以上であって、
融点が銅の沸点よりも低く、且つ沸点が銅の沸点よりも
高い金属または合金の何れか若しくは両方からなる表面
層を形成させたことにある。即ち本発明は、銅箔のレー
ザ照射側の表面に、室温での電気抵抗率が50n Ωm以上
であって、融点が2855K 以下であり、且つ沸点が2855K
以上である金属または合金の何れか若しくは両方からな
る表面層が形成されているレーザ穴あけ加工用銅箔であ
る。

【０００９】好ましくは、表面層を形成している金属が
チタンであるレーザ穴あけ加工用銅箔であって、より好
ましくは表面層の厚さが0.05μｍ〜3.0 μｍであるレー
ザ穴あけ加工用銅箔である。また、上記レーザ穴あけ加
工用銅箔のレーザ照射側の表面とは反対の面側には樹脂
が形成されているレーザ穴あけ加工用樹脂付き銅箔であ
る。本発明の製造方法は、銅箔の表面に蒸着法により室
温での電気抵抗率が50n Ωm 以上であって、融点が2855
K 以下であり、且つ沸点が2855K 以上である金属層また
は合金層を形成させる工程を有するレーザ穴あけ加工用
樹脂付き銅箔の製造方法である。さらに、上記レーザ穴
あけ加工用銅箔の製造方法で得られたレーザ穴あけ加工
用銅箔のレーザ照射側の表面とは反対の面側に樹脂を形
成する工程を有するレーザ穴あけ加工用樹脂付き銅箔の
製造方法である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に詳しく本発明を説明する。
図１は本発明のレーザ穴あけ加工用銅箔１の一例を示す
断面模式図である。上述のように本発明の重要な特徴
は、銅箔２表面に室温での電気抵抗率が50nΩm 以上で
あって、融点が銅の沸点よりも低く、且つ沸点が銅の沸
点よりも高い金属または合金の何れか若しくは両方から
なる表面層３を形成していることにある。電気抵抗率が
高い金属または合金の何れか若しくは両方からなる表面
層はレーザの吸収率が高く、室温での電気抵抗率が50n
Ωm 以上の金属または合金の何れか若しくは両方からな
る表面層を形成していることで、表面層でレーザを吸収
し、熱伝導によって直下の銅を溶融・蒸発させることが
できる。好ましくは、室温での電気抵抗率が100nΩm 以
上の金属または合金であり、更に好ましくは、400nΩm
以上である。ここで、室温における電気抵抗率を規定し
たのは、銅箔のレーザ穴あけ加工は一般に室温で行わ
れ、レーザ吸収率は温度上昇に伴い、増加するためであ
る。

【００１１】この金属または合金の何れか若しくは両方
からなる表面層の融点が銅の沸点である2855K よりも高
い場合、銅の沸点に達しても、表面層は固相のままで、
銅の蒸発が上手くいかず、銅箔を貫通できなかったり、
穴形状が歪になったりする。そのため、金属または合金
の何れか若しくは両方からなる表面層にはその融点が銅
の沸点である2855K 以下のものを選択する必要がある。
好ましくは、表面層の融点は銅の融点より高い方が望ま
しく、1356K 以上が良い。また、表面層の沸点が銅の沸
点（2855K ）よりも低いと、銅に熱伝導し銅が蒸発する
前に、金属または合金の何れか若しくは両方からなる表
面層が蒸発してしまうので、黒化処理等のような表面に
凹凸をつける表面処理と同様に銅箔を貫通させる前にレ
ーザ吸収率向上の効果が損なわれてしまう。そのため、
表面層の沸点は銅の沸点2855K 以上でなければならな
い。好ましくは、3000K 〜4700K であり、更に好ましく
は3200K 〜3700K である。

【００１２】銅箔の表面に室温の電気抵抗率が50n Ωm
以上で、融点が2855K 以下、沸点が2855K 以上の金属ま
たは合金の何れか若しくは両方からなる表面層を形成し
ていることで、表面層でのレーザ吸収率を向上させ、熱
伝導により直下の銅を溶融・蒸発させて銅箔を貫通させ
ることができるため、オーバーハングによる穴断面が樽
形となるのを抑制し、その後工程の銅メッキ処理でメッ
キが均一に回らなかったり、導通不良を起こしたり、位
置ずれを起こしたりするという問題を抑制できる。

【００１３】上述の金属には、例えばチタン、ジルコニ
ウム、バナジウム、白金、鉄、パラジウム、ニッケル、
クロムなどが含まれる。また、合金は前述金属を主体と
するものや銅を主体とするものがある。なかでもチタン
は比較的安価であることや、加工性に優れているだけで
なく、室温での電気抵抗率が高く、レーザ吸収率が高
い。また、チタンの沸点は3535K で銅の沸点2855K より
高いため銅箔を貫通するまでチタンが残留することがで
きる。更に、チタンの融点は1953K で銅の沸点2855K よ
り低く、また銅の融点1356K より高いため、表面層の方
の温度が高くなるが、銅の方がチタンよりも先に溶融す
る。また、銅が蒸発するとき、チタンは液相として存在
するため、特に好適である。

【００１４】また本発明では上述の表面層の厚さが薄す
ぎると、表面層がレーザを吸収し、銅箔へ熱拡散する前
に表面層が溶融・蒸発を起こし、銅箔を貫通するだけ十
分な温度上昇がないまま、表面層がなくなってしまい、
本発明の効果が失われる。このため表面層の厚さは、0.
05μｍ以上が望ましい。一方、表面層の厚さが厚すぎる
と、後工程の処理や電気伝導性に悪影響を及ぼす。銅箔
は穴あけ加工を施し、ビアとした後、配線パターンをエ
ッチングにより形成するが、この際、表面層が厚すぎる
と、表面層と銅のエッチング速度の差により精密なパタ
ーニングができなくなる。表面層の厚さが3.0 μｍより
大きいと、エッチング精度が著しく悪くなる。また、穴
あけ加工の後、予め表面層を選択エッチングにより除去
し、配線パターンを形成しても良いが、選択エッチング
を行なうにしても除去する表面層の厚みは薄いほうが好
ましい。従って、表面層の厚さは0.05μｍ〜3.0 μｍが
望ましく、更に好ましくは、0.1 μｍ〜1.5 μｍが好適
である。

【００１５】ところで、レーザ穴あけ加工と上述の配線
パターンエッチングを考慮すると、本発明に用いる銅箔
はその厚さが、18μｍ以下のものが好ましく、更に好ま
しくは12μｍ以下が望ましい。また、銅箔のキャリアな
しのハンドリングを考えると、9 μｍ以上が好ましい
が、キャリア付き銅箔として、キャリアとの間に上述の
金属または合金を主体とする層を形成させても良い。こ
れを転写させることで、レーザ照射面側に上述の金属ま
たは合金を主体とする表面層を形成できる。なお、本発
明でいうレーザとは、その波長が0.6 μｍ以上のものが
良く、YAGレーザや炭酸ガスレーザ等が好適である。特
に銅の炭酸ガスレーザ吸収率は極めて低いため有効であ
る。また、上記のレーザ穴あけ加工用銅箔は積層させる
際に、レーザ照射側の表面とは反対の面側にプリプレグ
を配置させても良いが、図２の如く、予めレーザ穴あけ
加工用銅箔１のレーザ照射側の表面とは反対の面側に樹
脂４を形成してレーザ穴あけ加工用樹脂付き銅箔５とし
ておけば、ハンドリング等も容易であり、好ましい。

【００１６】次に、本発明の製造方法について説明す
る。先ず、銅箔表面に金属層または合金層を形成させる
方法としては、物理蒸着法や、化学蒸着法などの蒸着法
で形成すると良い。この蒸着法としては、例えば真空蒸
着法、メッキ法、イオンプレーティング法、スパッタリ
ング法、CVD 法等が挙げられるが、真空蒸着法、イオン
プレーティング法、スパッタリング法などの物理蒸着法
は薄膜の制御が容易で、銅箔温度を比較的低温に保つこ
とができるので適している。特に、真空蒸着法は成膜速
度が速く、大量生産に向いており、多くの金属の成膜に
適用できるため、好適である。

【００１７】レーザ穴あけ加工を行なった後、表面層を
残したまま配線パターン形成のエッチング工程を行なっ
ても良いが、表面層の金属または合金と銅とのエッチン
グ速度が大きく異なり、精細なパターニングができない
場合がある。そのため、表面の金属または合金層をレー
ザ穴あけ加工後、選択エッチングで除去し、配線パター
ニングのためのエッチング工程を行なうと良い。また、
上記レーザ穴あけ加工用銅箔のレーザ照射側の表面とは
反対の面側に樹脂を形成する方法としては、エアドクタ
ーコーティング、ブレードコーティング、ロッドコーテ
ィング、ナイフコーティングおよびキャストコーティン
グなどがあるが、特にナイフコーティングが好ましい。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を更に詳細に実施例を用いて説
明する。先ず、厚さ12μｍの電解銅箔のシャイニー面側
に、蒸着法として、スパッタリング法により室温の電気
抵抗率が540nΩm で、融点が1953K 、沸点が3535K のチ
タンを用いて表面層を形成し、レーザ穴あけ加工用銅箔
を得た。この銅箔のマット面側にナイフの形状として断
面形状がコンマ型を用いたナイフコータを用いる方法で
エポキシ系樹脂を塗布して、樹脂付き銅箔とした。次
に、上述の樹脂付き銅箔を用いて170 ℃×60min 、300M
Paの条件で積層ホットプレスを行いビルドアップ基板と
した。そして、これらの試料を用いて炭酸ガスレーザに
より穴あけ加工を行なった後、選択エッチングによりチ
タン層を除去した。

【００１９】表面層の膜厚は断面の走査電子顕微鏡観察
により測定し、物質の同定は微小部エックス線回折とED
S 定量分析により行なった。レーザ照射条件は炭酸ガス
レーザ( 波長10.6μｍ) を用いて、直径100 μｍの穴を
形成した。レーザ加工性は穴のあきかたを定性的に評価
し、黒化処理した銅箔のものを基準とした。穴の形状は
断面を走査電子顕微鏡で観察した。

【００２０】スパッタリング法により成膜速度0.5nm/se
c でチタン層を膜厚0.1 μｍ、0.5μｍ、1.0 μｍ、1.5
μｍとなるように各々成膜した。これらの表面層は積
層ホットプレスの温度履歴でも酸化せず、合金層も形成
されていなかった。レーザ加工性はすべての試料におい
てオーバーハングもなく、良好な穴形状を呈していた。
また、レーザ加工後、選択エッチングによりチタン層の
みを除去した。

【００２１】比較例として、表面処理をしていない樹脂
付き銅箔と表面に黒化処理を施したものを用いてビルド
アップ基板を作製した。表面処理をしていない樹脂付き
銅箔、表面に黒化処理を施した銅箔は、銅箔をレーザ加
工によって貫通させるためには、大パワーのレーザが必
要となり、その場合オーバーハングは大きく、レーザ加
工性は劣っていた。特に表面処理をしていないビルドア
ップ基板ではオーバーハングが著しく大きいものであっ
た。

【００２２】以上のように、本発明の銅箔ならびに樹脂
付き銅箔は、レーザ加工性に優れているので、レーザ照
射により直接レーザ穴あけする、銅ダイレクト法に好適
であることを確認した。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、樹脂と一括してレーザ
穴あけ加工が可能な銅箔及び樹脂付き銅箔、ならびにそ
れらの製造方法を提供することにより、これまでの設備
及び技術をそのまま使用でき、且つ工程削減によりコス
トダウンが図れる銅ダイレクト法の採用が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザ穴あけ加工用銅箔の一例を示す
断面模式図である。

【図２】本発明のレーザ穴あけ加工用樹脂付き銅箔の一
例を示す断面模式図である。

【符号の説明】１．レーザ穴あけ加工用銅箔、２．銅箔、３．表面層、
４．樹脂、５．レーザ穴あけ加工用樹脂付き銅箔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者矢野健太郎島根県安来市安来町2107番地２日立金属株式会社冶金研究所内 (72)発明者佐藤光司島根県安来市安来町2107番地２日立金属株式会社冶金研究所内 (72)発明者沖川進東京都港区芝浦一丁目２番１号日立金属株式会社内 (72)発明者中祖昭士茨城県下館市大字小川1500番地日立化成工業株式会社総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】銅箔のレーザ照射側の表面に、室温での
電気抵抗率が50n Ωm 以上であって、融点が2855K 以下
であり、且つ沸点が2855K 以上である金属または合金の
何れか若しくは両方からなる表面層が形成されているこ
とを特徴とするレーザ穴あけ加工用銅箔。
【請求項２】表面層を形成している金属がチタンであ
ることを特徴とする請求項１に記載のレーザ穴あけ加工
用銅箔。
【請求項３】表面層の厚さが0.05μｍ〜3.0 μｍであ
ることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ穴
あけ加工用銅箔。
【請求項４】請求項１乃至３の何れかに記載のレーザ
穴あけ加工用銅箔のレーザ照射側の表面とは反対の面側
には樹脂が形成されていることを特徴とするレーザ穴あ
け加工用樹脂付き銅箔。
【請求項５】銅箔の表面に蒸着法により室温での電気
抵抗率が50n Ωm 以上であって、融点が2855K 以下であ
り、且つ沸点が2855K 以上である金属層または合金層を
形成する工程を有することを特徴とするレーザ穴あけ加
工用銅箔の製造方法。
【請求項６】請求項５に記載のレーザ穴あけ加工用銅
箔の製造方法で得られたレーザ穴あけ加工用銅箔のレー
ザ照射側の表面とは反対の面側に樹脂を形成することを
特徴とするレーザ穴あけ加工用樹脂付き銅箔の製造方
法。