JP2002019018A - レーザ穴あけ加工用樹脂付き銅箔及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 これまでのインフラ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Cuダイレクト法
の採用を可能にするため、レーザ穴あけ加工が可能な樹
脂付き銅箔及びそ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、ZnとCuを
主体とする合金からなる表面層が形成されているレーザ
穴あけ加工用樹脂付き銅箔。

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
樹脂付き銅箔及びそ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付き銅箔
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Cu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Cu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、Cu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、Cu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、Cuの炭酸ガスレーザ波長域(10.6μｍ)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、金属酸化物が好ましく、特にCuO_X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
ことを確認した。

【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インフラをそのまま利用でき、
且つ樹脂付き銅箔の炭酸ガスレーザによる直接穴あけ加
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Cuよりもレ
ーザ吸収率の高い合金で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までするこ
とができることを知見した。本発明の目的は、これまで
のインフラ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Cuダイレクト法の採用を可能にする
ため、レーザ穴あけ加工が可能な樹脂付き銅箔及びその
製造方法を提供することにある。

【０００８】

【問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ZnとCuを主体とする合金でなる表面層を形成さ
せることにある。即ち本発明は、銅箔のレーザ照射側の
表面に、ZnとCuを主体とする合金からなる表面層が形成
されているレーザ穴あけ加工用樹脂付き銅箔である。ま
た、本発明でZnとCuを主体とする合金はCuZn₅、Cu₅Zn₈
の何れか若しくは両方を含むレーザ穴あけ加工用樹脂付
き銅箔であり、好ましくは表面層の厚さが0.1μｍ〜5.0
μｍであるレーザ穴あけ加工用樹脂付き銅箔である。

【０００９】また本発明の製造方法としては、銅箔の表
面に蒸着またはメッキによりZn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。好ましくは、銅箔の表面にZn層を形成させた後、拡
散処理を行ないZnとCuを主体とする合金でなる表面層を
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
箔の製造方法であり、ZnとCuを主体とする合金はCuZ
n₅、Cu₅Zn₈の何れか若しくは両方を含むレーザ穴あけ加
工用樹脂付き銅箔の製造方法である。好ましくは、上述
の拡散処理をビルドアップ基板の積層ホットプレス工程
で兼ね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。
上述のように本発明の重要な特徴は、銅箔表面にZnとCu
を主体とする合金からなる表面層を形成させることにあ
る。ZnとCuを主体とする合金は、室温において同じ表面
粗さ状態で比較するとCuのレーザ吸収率より二倍以上高
く、銅箔の表面層をZnとCuを主体とする合金で形成させ
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Cu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を抑制できる。

【００１１】このとき、黒化処理等のような表面に凹凸
をつける表面処理とは異なり、ZnとCuを主体とする合金
は溶融してもレーザ吸収の効果を失わない。逆に温度上
昇に伴い、吸収率は向上する。それに加えて、Znは溶融
すると吸収率は飛躍的に向上するため有効である。ま
た、ZnとCuを主体とする合金の融点は比較的低く、効果
的である。

【００１２】上述の表面層の厚さは薄すぎると、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、銅箔を貫通するに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
われる場合がある。このため表面層の厚さは、0.1μｍ
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、表面層の厚さが厚いと、
表面層とCuのエッチング速度の差により精密なパターン
ニングができ難い。具体的には、表面層の厚さが5.0μ
ｍより大きいと、エッチング精度が著しく悪くなる場合
がある。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.
1μｍ〜5.0μｍが望ましく、更に好ましくは、0.5μｍ
〜3.0μｍが好適である。

【００１３】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、銅箔のキャリアー
なしのハンドリングを考えると、9μｍ以上が好ましい
が、キャリアー付き銅箔として、キャリアーとの間にZn
とCuを主体とする合金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ZnとCuを主体とする合
金からな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0.6μｍ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Cuの炭酸ガ
スレーザ吸収率は極めて低いため有効である。

【００１４】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Zn層を形成させる方法としては、
真空蒸着法、メッキ法、イオンプレーティング法、スパ
ッタ法、CVD法等が挙げられるが、特にメッキ法は室温
で成膜速度が速く、大量生産に向いている。

【００１５】表面に形成されたZn層を表面層の一部とし
て、そのまま用いてレーザ穴あけ加工を行なっても良い
が、Znの融点は420℃と比較的低温であるため、レーザ
穴あけ加工時にスプラッシュが発生し、好ましくない場
合がある。そのため、Zn単独の表面層とするよりも、後
述する拡散処理により、ZnとCuを主体とする合金層を形
成させると良い。特に、融点が比較的高いCuZn₅（融点5
98℃）またはCu₅Zn₈（融点835℃）を形成させることが
望ましい。なお、合金層を形成しても、最表面側にZn単
独の層が厚く残る場合があり、余りにもZn単独の層が厚
いとレーザ穴あけ加工の際にスプラッシュが発生する場
合があるので、表面層の一部を構成する最表面側のZn単
独の層を除去しても良く、Zn単独の層の除去は選択エッ
チングにより行なうことができる。

【００１６】上述したように、ZnとCuを主体とする合金
層の形成には、表面層を予めレーザ穴あけ加工前に適当
な拡散処理を施すことによってZnとCuを主体とする合金
層とすることができ、ZnとCuを主体とする合金層とすれ
ば、Zn単独層の除去の必要がなく、好ましい。なお、上
述の拡散処理はZnが溶融しない温度で行なうのが良い。
一方、拡散処理温度が低すぎると、拡散処理時間が長く
なり、生産性が劣る。そのため、拡散処理温度は100〜2
50℃が好ましい。さらに好ましくは150〜220℃である。

【００１７】更に、この拡散処理をビルドアップ基板の
積層プレス工程で兼ねることができれば、工程を短縮で
きて好ましい。上記拡散処理温度範囲でCu-Znで生成す
るZnとCuを主体とする合金はCu側よりCu固溶体、CuZn、
Cu₅Zn₈、CuZn₅、Zn固溶体であり、拡散処理条件によっ
てその比率は異なる。これらのZnとCuを主体とする合金
はレーザ吸収率が高く、しかも融点はCuZn₅が598℃、Cu
₅Zn₈が835℃と、Znよりも高いため、スプラッシュの発
生が少ない。

【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の電解銅箔のレーザ照射側の
表面となるシャイニー面側に、メッキにより3μｍのZn
層を形成し、樹脂付き銅箔の素材となるCuとZnの積層体
(A)を得た。この積層体(A)に予め、拡散処理を施し、Zn
自体も残留するZnとCuを主体とする合金からなる表面層
を有する積層体(B)を作製した。更にこの積層体(B)の表
面層の表面側に形成されたZn単独層を選択エッチングに
より除去してZnとCuの金属間化合物の表面層を有する積
層体(C)を作製した。これらの積層体のマット面側にエ
ポキシ系樹脂を付着させ、レーザ穴あけ加工用樹脂付き
銅箔とした。この時の断面模式図を図１として示し、こ
のレーザ穴あけ加工用樹脂付き銅箔(4)は、レーザ照射
側の表面から順に、表面層(2)、銅箔(1)、樹脂(3)の構
造を有するものである。次に、上述の樹脂付き銅箔を用
いて170℃×60min、30気圧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。

【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100μｍ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】

【表１】

【００２１】No.1は、200℃×30minの拡散処理を行った
積層体(B)からZnを選択エッチングにより除去した積層
体(C)を用いた試料であり、この表面層はCu₅Zn₈となっ
ている。この場合、レーザ穴断面形状は正常であり、レ
ーザ加工性は良好である。No.2は、積層体(A)を用いた
試料であり、ホットプレスの熱履歴で、Znの一部がCuZn
₅となって、表面層はZnとCuZn₅の二層構造となっている
ものに対して選択エッチングによりZnを除去し、表面層
をCuZn₅としたものである。この場合もレーザ加工性は
良好である。

【００２２】No.3、4は比較例であり、それぞれ表面処
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
ものを用いて作製したビルドアップ基板である。No.3で
は銅箔を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が著しく、レーザ加工
性は劣る。No.4は銅箔表面に粗化処理したものである
が、やはり、12μｍの銅箔を貫通させるには、大パワー
が必要となり、オーバーハングが大きくなる。

【００２３】以上のように、本発明の樹脂付き銅箔は、
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、Cuダイレクト法に好適であることを
確認した。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、レーザ穴あけ加工が可
能な樹脂付き銅箔とその製造方法を提供することによ
り、これまでのインフラ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Cu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．銅箔、２．表面層、３．樹脂、４．レーザ穴あけ加
工用樹脂付き銅箔

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年７月２４日（２０００．７．２
４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【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の電解銅箔のレーザ照射側の
表面となるシャイニー面側に、メッキにより3μｍのZn
層を形成し、樹脂付き銅箔の素材となるCuとZnの積層体
(A)を得た。この積層体(A)に予め、拡散処理を施し、Zn
自体も残留するZnとCuを主体とする合金からなる表面層
を有する積層体(B)を作製した。更にこの積層体(B)の表
面層のレーザ照射側に形成されたZn単独層を選択エッチ
ングにより除去してZnとCuの金属間化合物の表面層を有
する積層体(C)を作製した。これらの積層体のマット面
側にエポキシ系樹脂を付着させ、レーザ穴あけ加工用樹
脂付き銅箔とした。この時の断面模式図を図１として示
し、このレーザ穴あけ加工用樹脂付き銅箔(4)は、レー
ザ照射側の表面から順に、表面層(2)、銅箔(1)、樹脂
(3)の構造を有するものである。次に、上述の樹脂付き
銅箔を用いて170℃×60min、30気圧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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｋ 3/46 Ｈ０５Ｋ 3/46 Ｘ Ｂ Ｓ Ｆターム(参考） 4F100 AB17A AB17B AB18B AB18C AB31A AB33A AK01A BA02 BA03 BA07 BA10A BA10C CB00A EH66C EH71C EJ52A GB43 JM02B YY00A 4K029 AA02 AA25 BA18 BD00 GA01 4K030 BA21 CA02 CA12 DA09 LA11 5E346 AA42 AA43 CC32 EE13 EE32 GG08 GG15 GG17 GG28 HH25 HH31

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 銅箔のレーザ照射側の表面に、ZnとCuを
   主体とする合金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樹脂付き銅箔。
2. 【請求項２】 ZnとCuを主体とする合金はCuZn₅、Cu₅Zn
   ₈の何れか若しくは両方を含む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樹脂付き銅箔。
3. 【請求項３】 表面層の厚さが0.1μｍ〜5.0μｍ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
   け加工用樹脂付き銅箔。
4. 【請求項４】 銅箔の表面に蒸着またはメッキによりZn
   層を形成させる工程を有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。
5. 【請求項５】 銅箔の表面にZn層を形成させた後、拡散
   処理を行ないZnとCuを主体とする合金でなる表面層を形
   成させる工程を有することを特徴とする請求項４に記載
   のレーザ穴あけ加工用樹脂付き銅箔の製造方法。
6. 【請求項６】 ZnとCuを主体とする合金はCuZn₅、Cu₅Zn
   ₈の何れか若しくは両方を含むことを特徴とする請求項
   ５に記載のレーザ穴あけ加工用樹脂付き銅箔の製造方
   法。
7. 【請求項７】 拡散処理をビルドアップ基板の積層ホッ
   トプレス工程で兼ねることを特徴とする請求項５または
   ６に記載のレーザ穴あけ加工用樹脂付き銅箔の製造方
   法。