JP2002324963A

JP2002324963A - プリント配線板の非貫通孔加工方法

Info

Publication number: JP2002324963A
Application number: JP2001129438A
Authority: JP
Inventors: Isato Abe; 勇人安部
Original assignee: Nippon CMK Corp; CMK Corp
Current assignee: Nippon CMK Corp; CMK Corp
Priority date: 2001-04-26
Filing date: 2001-04-26
Publication date: 2002-11-08
Anticipated expiration: 2021-04-26
Also published as: JP4791648B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】素材銅箔を予め薄層化する工程を追加するこ
となく、微細で、且つ信頼性の高い非貫通孔を安定して
加工できるプリント配線板の非貫通孔加工方法の提供。【解決手段】銅箔４表面を粗化した後、炭酸ガスレー
ザ７を照射することによって非貫通孔９を形成するに際
し、１ショット目のレーザ照射をプラズマが発生する条
件で行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント配線板の
非貫通孔加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、プリント配線板は小型・高密度化
が益々要求され、従来各層間での電気的接続手段として
利用されていた外層導体間を貫通して設けられる貫通め
っきスルーホールに代わって、上下方向に隣接する層間
の配線回路同士を接続させるブラインドバイアホール
が、上記小型・高密度化の観点から一般的に利用される
に至っている。

【０００３】ブラインドバイアホールを形成するための
非貫通孔加工方法としては、配線回路が形成された導体
層上に、感光性の層間樹脂絶縁層を積層し、露光・現像
を行うことによって、フォトビアホールを得る方法、あ
るいは層間樹脂絶縁層上に導体箔を積層し、ブラインド
バイアホール形成予定部の導体箔をエッチングによって
除去した後、前記エッチングされた導体箔をマスクとし
て、露出した層間樹脂絶縁層をレーザにて除去する、コ
ンフォーマルビアを得る方法などがある。しかし、両工
法とも露光・現像の精度がそのまま孔径に依存するた
め、微細孔加工が難しく、前記した小型・高密度化の要
求に対応しきれなくなってきている。

【０００４】そこで、最近ではこれら要求に応えるべ
く、導体箔上に直接レーザを照射することによって、プ
リント配線板に微細な非貫通孔を穿設する方法が採用さ
れ始めている。このような非貫通孔加工方法として、特
開２０００−４９４６４号公報などに開示されている例
がある。図３はその例を示したものであるが、まず図３
（ａ）のように、底部ランド２が形成された内層導体層
上に層間樹脂絶縁層３を介して銅箔４を積層したビルド
アップ基板５に、金属粉を含んだ有機物の塗膜あるいは
シート状の孔明け補助材料１３を配置したものを用意す
る。次いで、図３（ｂ）に示したように、非貫通孔９の
穿設予定部に位置する孔明け補助材料１３上から炭酸ガ
スレーザ７を照射し、前記炭酸ガスレーザ７の吸収率を
上げることによって、非貫通孔９を穿設するというもの
である。

【０００５】しかし、この方法では前記した孔明け補助
材料１３の膜厚均一性に問題があり、孔径や孔形状にバ
ラツキが発生するとともに、前記した孔明け補助材料１
３を使用するため、その形成及び図３（ｃ）のような剥
離作業が追加され、孔明け加工に余分な時間及びコスト
を要するという不具合があった。

【０００６】この解決策として、特開２０００−１５３
３８４号公報に開示された例が挙げられる。図４はその
例を示したものであるが、まず図４（ａ）に示したよう
に、前記図３（ａ）の例と同様のビルドアップ基板５を
用意する。次いで図４（ｂ）に示したように、銅箔４を
薄層化した後、図４（ｃ）のように前記薄層化された銅
箔４表面を粗化処理して凹凸６を形成する。次いで図４
（ｄ）に示したように、非貫通孔９の穿設予定部に位置
する銅箔４上に炭酸ガスレーザ７を照射し、前記凹凸６
部でレーザ光を複数回反射させ、前記銅箔４にレーザエ
ネルギーを蓄積することによって当該銅箔４を除去し、
次いでレーザエネルギーを底部ランド２に達した際に反
射するように調整したレーザ７を照射し、外層の銅箔４
下の層間樹脂絶縁層３を除去することによって非貫通孔
９を穿設するというものである。

【０００７】しかしこの工法では以下のような不具合が
あった。即ち、銅箔４に孔を明けるレーザ加工条件とし
て、レーザエネルギー密度を４８ｊ／cm²とし、パルス
幅を１２μsで１ショットする、というように発明の実
施の形態に記載されているのであるが、この場合、同じ
く発明の実施の形態に記載されているように、通常使用
されている１２μm及び１８μm等の銅箔４を、エッチン
グによって８μm以下まで薄くしなければ、安定して貫
通させることができない。例えば、絶縁基材３ａの両面
に、厚さ１２μmの銅箔４、４ａを備えた両面銅張り積
層板５ａの前記銅箔４に、前記した条件でレーザ照射を
行うと、図５（ａ）のように銅箔４が未貫通１４となる
か、又は図５（ｂ）のように銅箔４に孔が明いた場合に
は、非貫通孔９に内壁荒れ９ａや下層銅箔４ａに貫通１
５等が発生したり、また、絶縁基材３ａが繊維基材３ｂ
を有している場合には、非貫通孔９に繊維基材３ｂの突
出繊維３ｃが発生してしまうというものであった。

【０００８】これは、１ショット目の炭酸ガスレーザ７
の照射時間が長いために、レーザエネルギーが銅箔４を
伝って逃げてしまい、前記銅箔４を昇華させる温度まで
上がらない結果、未貫通１４が発生し、また、この条件
で銅箔４が貫通した場合には、長時間レーザを照射して
いるため、絶縁基材３ａが過剰なレーザエネルギーで加
工される結果、非貫通孔９に内壁荒れ９ａや突出繊維３
ｃ等が発生し、更に、下層銅箔４ａまで前記レーザエネ
ルギーが到達することによって、貫通１５等のダメージ
が発生するものと考えられる。

【０００９】従って、１２μm等の通常使用される銅箔
４を良好に貫通するには、前記銅箔４表面の凹凸６の形
成前に、前記銅箔４の薄層化のためのエッチング工程が
必須条件となるため、前記した孔明け補助材料１３を用
いた工法と同様、加工工程が長くなるとともにコストが
高くなるというものであった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、表面
に凹凸が形成された銅箔上に直接炭酸ガスレーザを照射
することによって、プリント配線板に小径の非貫通孔を
形成する場合に、１２μm及び１８μm等の素材銅箔を予
め薄層化するといった工程を追加することなく、微細
で、且つ信頼性の高い非貫通孔を安定して加工できるプ
リント配線板の非貫通孔加工方法を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
請求項１にかかる本発明プリント配線板の非貫通孔加工
方法は、少なくとも表裏に銅箔を備えた絶縁基板の当該
銅箔表面を粗化した後、当該粗化された銅箔に直接炭酸
ガスレーザを照射することによって非貫通孔を形成する
プリント配線板の非貫通孔加工方法において、１ショッ
ト目のレーザ照射として、プラズマが発生する条件にて
照射することを特徴とする。

【００１２】これにより、銅箔を８μm以下に薄層化す
ることなく、精度の高い非貫通孔の加工が可能となる。

【００１３】また、請求項２にかかる本発明プリント配
線板の非貫通孔加工方法は、前記プラズマが発生する条
件として、エネルギー密度が１０乃至３８０ｊ／cm²の
炭酸ガスレーザを、６乃至１０μsのパルス幅で照射す
ることを特徴とする。

【００１４】これにより、プラズマを有効に発生させる
ことができ、且つ、８乃至１８μmの銅箔を備えたプリ
ント配線板に対して、精度の高い非貫通孔の加工が可能
となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態を図１
を用いて説明する。図１は本発明の非貫通孔加工方法を
説明するための断面工程図で、まず図１（ａ）に示した
ように、底部ランド２が形成されたコア材１上に層間樹
脂絶縁層３を介して８乃至１８μmの銅箔４を積層した
ビルドアップ基板５を用意する。次いで銅箔４表面に、
エッチング等の粗化処理を行うことによって、図１
（ｂ）に示したように凹凸６を形成する。次いで非貫通
孔９の加工予定部に位置する銅箔４に炭酸ガスレーザ７
を照射して、非貫通孔９を穿設するのであるが、この
際、１ショット目のレーザ照射として、プラズマが発生
する条件、即ち短時間で高エネルギーのレーザを照射す
ることによって、図１（ｃ）のように銅箔４と層間樹脂
絶縁層３の一部を除去する。次いで図１（ｄ）に示した
ように、底部ランド２上の残留樹脂８を、前記底部ラン
ド２がダメージを受けないエネルギーに調整された炭酸
ガスレーザ７にて除去し、次いで非貫通孔９内をデスミ
ア処理した後、ビルドアップ基板５全体にハーフエッチ
ング処理を行い、レーザ加工によってできた銅箔傘部１
０、及び銅箔４表面の凹凸６とを除去するとともに、露
出している底部ランド２表面を表面処理することによっ
て、図１（ｅ）に示した非貫通孔９を有するプリント配
線板１１を得る。

【００１６】本発明の実施の形態における最も注目すべ
き点は、銅箔４を除去するための１ショット目のレーザ
照射として、プラズマが発生する条件でレーザ照射を行
う点にある。具体的な照射条件として、エネルギー密度
が１０乃至３８０ｊ／cm²の炭酸ガスレーザを、６乃至
１０μsのパルス幅で照射するのが好ましい。プラズマ
状態での加工が有利な理由として、前記した従来技術の
加工条件では、銅箔４や絶縁基材３ａ（図５（ｂ）参
照）の樹脂がプラズマ状態にならないため、つまり、状
態変化でいうと、銅（固体）→液体→気体までしか変化
しないため、過剰なエネルギーが前記樹脂に伝わり、図
５（ｂ）に示した非貫通孔９の内壁荒れ９ａが生じた
り、更には下層銅箔４ａに貫通１５等のダメージを与え
たりするものであったのに対し、前記過剰なエネルギー
が、銅箔４や樹脂をプラズマにするために使われるた
め、つまり、状態変化でいうと、銅（固体）→液体→気
体→原子→プラズマまでの変化のうち、前記過剰なエネ
ルギーを気体からプラズマまでの変化に当てているた
め、レーザエネルギーが層間樹脂絶縁層３の樹脂や底部
ランド２まで効率良く伝わることがない。従って、図１
（ｃ）に示したように、非貫通孔９に内壁荒れ９ａや底
部ランド２に貫通１５が発生する等の不具合がなく、ま
た、層間樹脂絶縁層３がガラス繊維等の繊維基材３ｂを
有している場合においても、非貫通孔９内への前記繊維
基材３ｂの張り出しも抑制できるため、精度の高い孔明
け加工が可能となるからである。

【００１７】ここで、パルス幅を６乃至１０μsとした
理由は、パルス幅が６μsより短いと発振器の出力が安
定しにくく、また、１０μsより長いとプラズマが発生
し難く、精度の高い非貫通孔の加工がしにくくなるから
である。また、エネルギー密度を１０乃至３８０ｊ／cm
²とした理由は、該密度が１０ｊ／cm²未満の場合には、
エネルギーが不足し、８乃至１８μmの銅箔４が未貫通
となり易く、他方、３８０ｊ／cm²を越える場合には、
エネルギーが過剰となり、銅箔４が層間樹脂絶縁層３か
ら剥離し易くなるからである。また、前記加工条件にお
ける有効銅箔厚を８乃至１８μmとした理由は、８μmよ
りも薄い場合には、プラズマ状態にせずに、前記した従
来のレーザ条件で加工すればよく（プラズマ状態にする
には、従来の加工条件よりも熱エネルギーが必要であ
り、８μmよりも薄い銅箔に対してプラズマ状態で加工
するのは却って非効率的となるため）、また、１８μm
よりも厚い銅箔に関しては、近年の小型・高密度化の観
点から、あまり重要ではないためである。

【００１８】次に本発明の第２の実施の形態を図２を用
いて説明する。まず、繊維基材３ｂに樹脂を含浸した絶
縁基材３ａの両面に銅箔４及び下層銅箔４ａをそれぞれ
積層した図２（ａ）の両面銅張り積層板５ａを用意す
る。次に第１の実施の形態と同様に、８乃至１８μmの
銅箔４表面にエッチング等の粗化処理（この時両面とも
処理して構わない）を行うことによって、図２（ｂ）の
ように凹凸６を形成し、次いで非貫通孔９の加工予定部
に位置する銅箔４に、本発明のレーザ加工条件、即ち１
ショット目の炭酸ガスレーザ７をプラズマが発生する条
件にて照射して、図２（ｃ）のように銅箔４と絶縁基材
３ａの一部を除去する。次いで図２（ｄ）に示したよう
に、下層銅箔４ａ上の残留樹脂８等を、前記下層銅箔４
ａがダメージを受けないエネルギーに調整された炭酸ガ
スレーザ７にて除去し、次いで非貫通孔９内をデスミア
処理した後、両面銅張り積層板５ａ全体にハーフエッチ
ング処理を行い、レーザ加工によってできた銅箔傘部１
０、及び銅箔４表面の凹凸６とを除去するとともに、非
貫通孔９から露出している下層銅箔４ａ表面を表面処理
することによって、図２（ｅ）に示した非貫通孔９を有
するプリント配線板１１を得る。

【００１９】このように、絶縁基材３ａが繊維基材３ｂ
を有する両面銅箔張り積層板５ａにおいても、前記第１
の実施の形態と同様のレーザ加工を施すことによって、
精度の高い非貫通孔９が得られる。

【００２０】また、両面銅張り積層板５ａに対して非貫
通孔９を加工する場合、図２（ｆ）に示したように、下
層銅箔４ａとレーザ加工機のテーブルとの間に、放熱手
段１２を介在させて加工するのが好ましい。この理由
は、本発明のレーザ加工方法を採用することによって、
下層銅箔４ａへのダメージ、あるいは貫通といった不具
合は十分防止できるものであるが、このように放熱手段
１２を下層銅箔４ａの直下に配置することによって、２
ショット目以降のレーザ照射による熱を効率よく放熱で
きるため、非貫通孔加工をより信頼性の高いものとする
ことができるからである。

【００２１】前記第１、第２の発明の実施の形態におけ
る、層間樹脂絶縁層３及び絶縁基材３ａは、ガラス繊維
等の繊維基材にエポキシ樹脂、ＢＴ樹脂、アラミド樹
脂、ポリイミド樹脂等が含浸されたもの、又は前記繊維
基材の無い樹脂、あるいは無機物のフィラーが含有され
た樹脂等、何れの場合においても良好に非貫通孔が加工
できる。また、前記放熱手段１２としては、強制水冷冷
却板、あるいは簡単な手段として放熱性に優れる金属
板、例えばアルミニウム、銅、ステンレス等を配置する
等が挙げられる。

【００２２】

【実施例】以下本発明の実施例を挙げて更に説明する。

【００２３】実施例１ガラスクロスにＢＴ樹脂を含浸した厚さ０．１mmのガス
ラＢＴ樹脂の両面に厚さ１２μmの銅箔を積層した両面
銅張り積層板を用意する。次に前記銅箔表面にエッチン
グ処理（メックエッチボンドＣＺ−８１００Ｂ：メック
製）を行い、０．５μm程度の凹凸を形成する。次い
で、非貫通孔加工予定部の銅箔上に、エネルギー密度が
４７．７ｊ／cm²の炭酸ガスレーザを、８μsのパルス幅
で１ショットすることによって、前記銅箔及び前記ガラ
スＢＴ樹脂の一部を除去し、次いで、エネルギー密度が
７．５０ｊ／cm²の炭酸ガスレーザを、８μsのパルス幅
で４ショットすることによって、残りのガラスＢＴ樹脂
を除去し、下層側の銅箔を露出させた。次に、前記レー
ザ加工によって穿孔された非貫通孔に過マンガン酸カリ
ウム系のデスミア処理を行い、孔内壁を整面するととも
に下層銅箔上の残留樹脂を除去した後、過水硫酸系のエ
ッチング液により、前記銅箔表面に形成した凹凸及びレ
ーザ照射によって非貫通孔開口部に突出した銅箔傘部を
除去するとともに、非貫通孔底部に露出した下層銅箔の
新鮮な面を露出させることによって、図２（ｅ）に示し
た非貫通孔を有するプリント配線板を得た。このように
して得られたプリント配線板の非貫通孔を、光学顕微鏡
により断面観察した結果、非貫通孔の内壁にはガラス繊
維の突き出し及び内壁荒れは殆ど無く、また、下層側銅
箔においてもダメージの痕跡は確認されなかった。

【００２４】実施例２〜９銅箔の厚さ及び１ショット目の炭酸ガスレーザの照射条
件を表１記載の条件に代えた以外は実施例１と同様にし
てそれぞれ非貫通孔を有するプリント配線板を得た。
尚、表１には実施例１の銅箔の厚さ及び１ショット目の
炭酸ガスレーザの照射条件を併せて記した。得られたプ
リント配線板の何れの非貫通孔にも、内壁荒れや下層側
銅箔のダメージ等は確認されなかった。

【００２５】

【表１】

【００２６】上記実施例から明らかなように、表面が粗
化された銅箔に直接炭酸ガスレーザを照射することによ
って非貫通孔を穿設する場合、銅箔の厚さが１２μm及
び１８μm等の素材銅箔であっても、銅箔を打ち抜くた
めの１ショット目のレーザ照射として、プラズマが発生
する条件にて照射すれば、前記銅箔下の樹脂及び下層側
の銅箔にダメージを与えることがない。而して、プラズ
マ状態で銅箔を打ち抜いた後は、前記下層側の銅箔にダ
メージを与えない条件のレーザで、残留樹脂あるいは残
留樹脂と繊維基材を除去するようにすればよいため、信
頼性の高い非貫通孔を容易に得ることができる。

【００２７】因に、上記実施例において、ガラスＢＴ樹
脂基板の両面に銅箔を備えた両面銅張り積層板を用い
て、非貫通孔の加工及び断面観察を行ったが、プリント
配線板の構成としてはこの限りでなく、繊維基材を有し
ない両面銅張り積層板、及び繊維基材を有する、又は有
しない層間樹脂絶縁層を介して銅箔を積層するビルドア
ップ構造のプリント配線板においても、本発明の非貫通
孔加工方法は有効に作用する。

【００２８】

【発明の効果】本発明方法によれば、表面に凹凸が形成
された素材銅箔上に直接炭酸ガスレーザを照射すること
によってプリント配線板に小径の非貫通孔を形成する場
合に、予め銅箔を薄層化するといった工程を追加するこ
となく、微細、且つ信頼性の高い非貫通孔を容易に形成
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を説明するための概
略断面工程説明図。

【図２】本発明の第２の実施の形態を説明するための概
略断面工程説明図。

【図３】孔明け補助材料を用いた従来の非貫通孔加工方
法を説明するための概略断面工程説明図。

【図４】銅箔表面に凹凸を形成する従来の非貫通孔加工
方法を説明するための概略断面工程説明図。

【図５】図４の銅箔を薄層化せずに１ショット目のレー
ザを従来の条件で照射した場合の概略断面説明図。

【符号の説明】

１：コア材２：底部ランド３：層間樹脂絶縁層３ａ：絶縁基材３ｂ：繊維基材３ｃ：突出繊維４：銅箔４ａ：下層銅箔５：ビルドアップ基板５ａ：両面銅張り積層板６：凹凸７：炭酸ガスレーザ８：残留樹脂９：非貫通孔９ａ：内壁荒れ１０：銅箔傘部１１：プリント配線板１２：放熱手段１３：孔明け補助材料１４：未貫通１５：貫通

───────────────────────────────────────────────────── 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） // Ｂ２３Ｋ 101:42 Ｂ２３Ｋ 101:42 Ｆターム(参考） 4E068 AF00 CA02 CA03 DA11 5E346 AA06 AA12 AA15 AA32 AA43 AA51 CC08 CC32 DD02 DD12 EE06 EE13 EE35 FF01 FF03 FF07 GG15 GG16 GG17 GG28 HH26 HH31

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも表裏に銅箔を備えた絶縁基板
の当該銅箔表面を粗化した後、当該粗化された銅箔に直
接炭酸ガスレーザを照射することによって非貫通孔を形
成するプリント配線板の非貫通孔加工方法において、１
ショット目のレーザ照射として、プラズマが発生する条
件で照射することを特徴とするプリント配線板の非貫通
孔加工方法。
【請求項２】前記プラズマが発生する条件として、エ
ネルギー密度が１０乃至３８０ｊ／cm²の炭酸ガスレー
ザを、６乃至１０μsのパルス幅で照射することを特徴
とする請求項１記載のプリント配線板の非貫通孔加工方
法。