JP2002517103A - 電気回路配線パッケージにおけるマイクロビアホールを穿孔するための方法並びにその装置 - Google Patents

電気回路配線パッケージにおけるマイクロビアホールを穿孔するための方法並びにその装置

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エクシテック リミテッド
エクセロン オートメーション カンパニー
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、プリント回路（配線）基板ならびにその他の電気回路パッケージに高質のマイクロビア配線ホールを穿孔するために、中赤外線の高出力パルスレーザ光源を用いることに関する。

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は電気回路パッケージにおけるマイクロビアホールを穿孔するための方
法並びにその装置に係り、特に中赤外線パルスレーザ光源の使用に関する。
【０００１】 本発明の目的のために、分光波長領域に対して次の定義が適用される： 紫外線：１９０−４００ｎｍ、可視光線：４００−７００ｎｍ、近赤外線：７
００−１．５オｍ、中赤外線：１．５オｍ−８オｍ、遠赤外線：８オｍ−１００オｍ 。
【０００２】 １９８１年以来、パルスレーザは、プリント回路基板やプリント配線基板（Ｐ
ＣＢあるいはＰＷＢ）、マルチチップモジュール（ＭＣＭ）、ボールグリッドア
レイ（ＢＧＡ）、テープオートメイティッドボンド（ＴＡＢ）などのような回路
配線パッケージにおける小さな配線（マイクロビア）ホールを穿孔する目的のた
めに研究されてきた。４レベル基板に穿孔された、メッキされているものメッキ
されていないもの、貫かれているものいないもののマイクロビアホールが図１に
概略的にあらわされている。９−１１オｍの波長のパルス遠赤外線ＣＯ2レーザが
、これらパッケージをなす多層複合構造の電気的に絶縁する誘電物質内に、貫か
れていないビアホールを穿孔するために現在使用されている。同様に、１．０６
オｍ波長の近赤外線固体Ｎｄレーザが、誘電層だけではなくパッケージの表面伝
導銅層にビアホールを穿孔するのに用いられ、ある程度成功している。同じよう
に、これらレーザから３及び４倍された周波数の３５５ｎｍと２６６ｎｍ光線も
この適用のために使用されている。１９８７年からは、２４８ｎｍと３０８ｎｍ
波長の紫外線エキシマレーザが高価値のＭＣＭ及びＢＧＡ配線パッケージのビア
ホールを製造するのに使用されたが、それらの高投資と高ランニングコストに加
えて相対的に遅い穿孔速度のために、これらレーザはＰＣＢ及びＰＷＢのような
低コスト素子においてビア穿孔には適切ではなかった。
【０００３】 それぞれのパルスレーザはマイクロビアを穿孔するのに相異なる長所、短所を
持っている。低出力利用（＜４Ｗ）、高運転費（＞＄２／ｈｒ、これは高調波転
換結晶の交替コストによって左右される）そして低溶発率（ａｂｌａｔｉｏｎ
ｒａｔｅ）（＜１オｍ／パルス）のために、マイクロビア穿孔のための１．０６オ ｍＮｄレーザからの高調波生成紫外線の使用は、相対的に遅速で高価な工程にな
る傾向がある。一方、誘電体として使用される大部分の有機物質の近赤外線に対
する相対的に高い透過度のゆえに、誘電層を穿孔する時にこの分光領域のパルス
レーザ光源の作り出す孔の質は劣悪であり、表面銅層を穿孔する時に下部の誘電
物質が損傷を受けやすい。遠赤外線レーザは、比較的長い波長の光線に見られる
プラズマスクリーニング効果のために、金属製の銅を効果的に穿孔できず、誘電
物質にあけられた穴は、カップリング効率を高めるために金属を酸化させるとい
うような余分の段階を取らない限り、後続のメッキ工程をし難くする形と質のも
のになる。
【０００４】 本発明の第一の態様によれば、中赤外線領域の波長を持つ光線を放出するパル
スレーザ光源を使用してプリント回路基板やプリント配線基板やその他の電気回
路配線パッケージにてマイクロビアホールを穿孔する方法が提供される。
【０００５】 この方法は、２．１オｍ波長の光線を生じるホルミウムレーザからなるパルス
レーザ光源を使用してなされうる。 この方法は、２．９４オｍ波長の光線を生じるエルビウムレーザからなるパル
スレーザ光源を使用してなされうる。
【０００６】 この方法は、５−６オｍ波長の光線を生じる一酸化炭素ガス（ＣＯ）レーザか
らなるパルスレーザ光源を使用してなされうる。 この方法は、レーザと光学パラメータ発振器（ＯＰＯ）あるいは光学パラメー
タ増幅器（ＯＰＡ）からなるパルスレーザ光源を使用し、それぞれ１．５−４．
８オｍの間で調整できる。
【０００７】 これらレーザ光源は本発明に適切であり、高い信頼性と管理の容易さならびに
低投資と低運転費であって、製造工程に適正な手段を提供する。 望ましくは、この方法は２Ｗを超える平均レーザ放射出力を生じさせられるパ
ルスレーザ光源を使用してなされ、望ましくは、＄１／ｈｒ以下の運転費を持つ
。
【０００８】 望ましくは、この方法は１秒当たり２００ホールを超える速度でマイクロビア
ホールを穿孔してなされる。穿孔速度は、使用される装備の構造、物質のタイプ
、厚さならびにホールの密度によって決まるであろう。
【０００９】 この方法のために中赤外線レーザを使用することにより、他の波長のパルスレ
ーザ光源を使用する時に生じる多くの困難なことが解決される。中赤外線レーザ
により、相対的に低運転費と高い信頼性をもって高速穿孔速度で高質のマイクロ
ビアホールを穿孔できるレーザ放射源が提供される。
【００１０】 ＰＣＢにて生じたような多層サンドイッチ物質にレーザでマイクロビアを穿孔
することと関連した問題はいくつかの下位問題に分類される。本発明は、中赤外
線分光領域にて光線を放出する一つかそれ以上の適切に選択されたパルスレーザ
光源を適宜に使用することによって、これら諸問題を解決することと係っている
。
【００１１】 有機物質と比較する時、大部分の金属の反射率と吸収特性は、可視光線から遠
赤外線分光領域に至るまでの波長（）に対して相対的に敏感でない。たとえば、
図２に示したように、ＰＣＢの構成に使用される最も一般的な金属導体物質であ
る銅について言えば、反射率Ｒは、＝０．６−１０ｍである時、９０％以上で、
＝０．２５−１０ｍである時、光子吸収深さ（-1）は１２−１６ｎｍの間である
。一方、９−１１ｍの間の遠赤外線波長の光線を放出するパルスＣＯ2レーザは
、銅がまず吸収性のコーティングを施されていないならば、１００Ｊ／ｃｍ2を
遥かに超える非実用的な高い単一パルスレーザの入射流束量でのみ銅を穿孔でき
る。この非効率性は、レーザパルスの先位相で溶発位置の上にプラズマが形成さ
れて、パルスの後方で表面に入射するレーザ光線を遮蔽するからである。プラズ
マ内の電子は、波長の自乗に反比例して計算される強度を持って「逆制動輻射吸
収（ｉｎｖｅｒｓｅ ｂｒｅｍｓｓｔｒａｈｌｕｎｇ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）」
と呼ばれる過程においてレーザ光を吸収できる。３ｍ以下の波長においてはこの
吸収は無視できるので、レーザパルスの大部分のエネルギは基板表面に到達し、
物質の効果的な溶発除去に用いられる。
【００１２】 電気回路配線パッケージにおいて銅のような導電金属層をきれいに穿孔するた
めには、除去される物質に合うように選択されたレーザ光源によって、二つの主
な基準が充足されなければならない。
【００１３】 （i）レーザ光線の波長（λ）は、前述のプラズマ遮蔽効果を避けるために十
分に短くなければならない。典型として、λは３μｍ以下として選択される。 （ii）レーザ光線パルスの継続時間τは、熱伝導金属における「熱影響地域」
（ＨＡＺ）を最小化させるのに十分なだけ短くなければならない。理論的に予見
されるＨＡＺの大きさは２√χτであり、χは物質の熱拡散率である。χの大き
な値を持つ金属に対して、τは典型として１μｓｅｃ以下になるよう選択されな
ければならない。
【００１４】 ＰＣＢの製造において、１．０６μｍ、５３３ｎｍ、３５５ｎｍ及び２６６ｎ
ｍという基本波及び高調波の波長のＮｄレーザのみで、表面金属伝導層を貫きマ
イクロビアホールを効果的にレーザ穿孔した。
【００１５】 中赤外線レーザは、より高い物質溶発率（＞１μｍ／ｐｕｌｓｅ）とともに、
平均出力がより高くて運転費用がより少ないために、プリント回路基板の表面金
属層を穿孔するにあたりよく適合したものとなっている。いくつかの中赤外線レ
ーザにより生じる波長は十分に短いので、より長い波長の遠赤外線光線をもって
銅のような金属を穿孔しようとする時に起きてはならないのに起きてしまうプラ
ズマ遮蔽効果を避けられる。
【００１６】 この方法は、１．５−５μｍ間の波長を持つ光線を放出するパルスレーザ光源
を用いることによりプリント回路基板の銅層にマイクロビアホールを穿孔するこ
とからなりうる。 このパルスレーザ光源は、Ｈｏレーザ、あるいはＥｒレーザ、あるいはレーザ及
びＯＰＯあるいはＯＰＡからなりうる。望ましくは、パルスレーザ光源は１０Ｊ
／ｃｍ2以上の照射流束量を持つ。このような流束量において、この波長の光線
は、より長い波長において銅のような金属を穿孔することを非効果的にする有害
なプラズマ遮蔽効果を招来せずに、金属銅の穿孔において効果的でありうる。
【００１７】 電気回路配線パッケージの誘電性絶縁層をなす物質は、通常、樹脂、エポキシ
樹脂、フェノリックス、ポリイミド及びポリテトラフルオエチレンのようなポリ
マに基づいた材質から構成され、時には補強された強度を提供するアラミド、ガ
ラス、 シリカあるいはカーボンの内装繊維を含む。ポリマに基づく有機物質の
パルスレーザによる溶発が、周囲の物質に誘起できる熱効果（チャーリング、メ
ルティング、燃焼など）をほとんど無視できる水準で、１−１００μｍの大きさ
の範囲にあるマイクロフィーチャを生じることはよく知られている。「冷溶発」
のこの過程において、そのようなきれいな除去がなされ付加的な損傷が発生しな
いようにするためには、二つの主な基準が溶発される物質に適合するように選択
されるレーザ光源により充足されなければならない。
【００１８】 （i）レーザ光線は物質の表面にて強力に吸収されなければならない。誘電物
質の光子浸透深さ（α-1）が典型として＜１０μｍとなるように、その波長（λ
）が選択されなければならない。
【００１９】 （ii）レーザ光線パルスの継続時間は、熱絶縁誘電物質においてＨＡＺを最小
化すべく短くなければならない。χの小さな値を持つ熱絶縁体において、τは典
型として＜１００μｓｅｃに選択されなければならない。
【００２０】 ＰＣＢの誘電層にマイクロビアを穿孔することに関して、今まで、通常９．３
μｍ近傍の波長である、誘電媒体において振動吸収帯に合わせた短パルスのＣＯ 2 レーザか、または３５５ｎｍあるいは２６６ｎｍ波長の紫外線の周波数転換さ
れた第３ならびに第４高調波Ｎｄレーザを用いることによって、基準（i）は満
足された。１０μｍ近傍の遠赤外線波長において、構成要素である炭素に基づい
た分子結合の振動励起により、適切に波長の合わされたＣＯ2レーザは冷溶発の
ための基準（i）を満足させるようになる。また、ほとんどのポリマ物質はこの
分光領域―３５０ｎｍ以下の波長ーで強力に光を吸収するので、基準（i）は紫
外線波長において十分に満足されるというのも、合成分子の電子遷移と解離過程
という強力な励起により、ほとんどの物質においてα-1＜＜１μｍの値が達成さ
れるのである。大気圧で横波励起（ＴＥＡ）タイプまたは無線周波数励起タイプ
のＣＯ2レーザあるいはＱ―スイッチＮｄレーザが基準（ii）の短パルス継続時
間の要件を提供するために用いられる。４００ｎｍ−１．５μｍ間の可視光線な
らびに近赤外線分光領域では、多くのポリマ物質は透過的であり、効果的な冷溶
発過程を触発する光の吸収が不十分である。一方、ほとんどのポリマ物質は、中
赤外線分光領域において十分な振動吸収スペクトルをあらわす。
【００２１】 ＰＣＢの製造において、ＣＯ2レーザならびにＮｄレーザの３５５ｎｍならび
に２６６ｎｍの高調波波長のみで、絶縁誘電層に貫通しない（ｂｌｉｎｄ）マイ
クロビアホールを効果的にレーザ穿孔した。
【００２２】 この方法は、１．５−８μｍ間の波長を持つ光線を放出するパルスレーザ光源
を用いることにより、プリント回路基板の誘電層にマイクロビアホールを穿孔す
ることからなりうる。
【００２３】 パルスレーザ光源はＨｏレーザ、あるいはＥｒレーザ、あるいはＣＯレーザ、
あるいはレーザならびにＯＰＯあるいはＯＰＡからなりうる。 誘電層は、樹脂、エポキシ樹脂、フェノリックス、ポリイミドあるいはポリテ
トラフルオエチレンのようなポリマに基づいた物質からなりえて、光源からのパ
ルスレーザ光線の波長は、望ましくはその物質内における強力な吸収に合わせて
選択される。たとえば、ＣＯレーザは、Ｃ−Ｏ、Ｃ−Ｈ、Ｃ−Ｎ結合の励起に相
応する、多くのポリマ物質における強力な吸収に合う波長を持つ光線を放出する
。Ｅｒレーザは、ＰＣＢの誘電層として広く利用される樹脂物質における強力な
吸収に合う波長を持つ光線を放出する。
【００２４】 図３は、この物質に関する吸収スペクトルを測定したものを示す。２．９μｍ
と３７０ｎｍの中赤外線と紫外線の波長にて同様な吸収率の生じることが分かり
、前記の基準（i）が、マイクロビア穿孔のために２．９μｍの光線を生じるパ
ルスレーザ光源を選択することにより、満足される。適合する光源は、Ｅｒレー
ザあるいは２．９４μｍの光線を生じる適切に波長の合わされたＯＰＯ、ＯＰＡ
である。
【００２５】 誘電層は、補強された強度を提供するアラミド、ガラス、シリカ、セラミック
、あるいは炭素のような物質のファイバあるいは分散粒子を含むこともあり、光
源からのパルスレーザ光線の波長は、望ましくはこれらの物質における強力な吸
収に合わせて選択される。
【００２６】 かかる補強物質は中赤外線に対して高い吸収力を持つが、たとえば図４を参照
すれば、ガラス及びシリカ物質の吸収スペクトルを示す。従って、中赤外線領域
にある波長を持つ光線を放出するレーザ光源は、誘電物質を補強するために用い
られるいかなるファイバや分散粒子でもきれいに切断するのに効果的である。
【００２７】 この誘電層は、誘電物質内にヒドロキシルＯ−Ｈ結合を持つ水分含有を備えう
り、パルスレーザ光源は、望ましくはＯ−Ｈ結合の強力な励起に重畳する２．９
４μｍの波長を持つ光線を照射するＥｒレーザである。有機誘電物質におけるこ
の波長での吸収は、紫外線波長におけるのと同じくらいの水準になりえる。
【００２８】 中赤外線光源を用いて誘電層において穿孔されたマイクロビアホールは、高質
であり、きれいで、高速穿孔が可能である。 図１に図示したような配線パッケージは、金属導電体とポリマ絶縁体の数層の
積層からなっているので、一つの層を穿孔する時に、他の層の電気機械的特性に
逆らう影響を与えないように細心の注意と配慮が必要である。たとえば、表面の
銅層を穿孔するためにパルスレーザを用いる時、下の誘電質に伝えられた波長で
変異性ストレスに起因した亀裂及び層間剥離がある物質組合において生じること
もある。かかるストレスは、誘電物質を通過し下の銅から反射するレーザ光によ
って多分に作り出される。組み立ての後で、そのような欠陥は回路短絡に至るこ
とがある。この問題は、銅層を穿孔するとき下の誘電物質においても強力に吸収
される波長を用いることにより避けられる。これはさらに、銅層を穿孔するため
に用いられる波長を制限する。ある物質組合せにおいては、下の誘電層に全く損
傷を引き起こさずにレーザで穿孔された銅層を組み込むＰＣＢの成功的な製造は
、紫外線を生じるレーザを使用することにのみより達成された。
【００２９】 望ましくは、周囲の基層となる誘電絶縁物質に付加的な損傷を引き起こさずに
、光線がプリント回路基板の表面銅層にマイクロビアホールを穿孔するように、
光源からのパルスレーザ光の波長が選択される。たとえば、パルスレーザ光源は
、２．９４μｍの波長を持つ光線を放出するＥｒレーザでありうる。これは、基
層となる誘電層に損傷を引き起こさずに、プリント回路基板の銅層を穿孔するの
に用いられる。
【００３０】 ＣＯ2レーザでもって大部分の誘電物質の中間層を穿孔するならば，下の銅層
に損傷を与える危険を犯さずに貫通しないマイクロビアホールが穿孔される。穿
孔は下の銅レベルで自動的に(自己限定で)止まる。対照的に、ＵＶや近赤外線レ
ーザでもって誘電物質を穿孔する時、下の基層となる銅層に起きるそのような損
傷を避けるために、ホールを下降通過する光線の照射流束量と照射量（パルス数
）は厳しく制御されなければならない。損傷リスクをゼロ近く減らすのに必要な
制御の度合いは達成が困難であり、ＵＶあるいは近赤外線レーザに基づいた穿孔
器によりなされる最大穿孔速度を落とす。
【００３１】 本発明の方法は、中赤外線の分光領域に波長を持つ光線を放出するパルスレー
ザ光源を用いることによりプリント回路基板の誘電層に貫通しないマイクロビア
ホールを穿孔することからさらになるが、この穿孔は誘電層より下の銅層にて自
己限定する。
【００３２】 望ましくは、これは穿孔流束量にほんのわずかな動的調整を加えることによっ
て達成される。 望ましくは、穿孔流束量に対する調整は、実質的に最大穿孔速度を落とさない
。
【００３３】 望ましくは、レーザ光源は、その波長が誘電層物質の吸収特性に合うように選
択される。 遠赤外線ＣＯ2レーザからの光線でもって貫通しないマイクロビアホールを穿
孔する時、誘電物質内にできるホールは、しばしばティーカップあるいはベルの
形をした負の非線型テイパを持ったアンダーカットをあらわす。かかる形は、後
続の電気めっき工程に困難な問題を起こし、かかる場合は望ましくないのである
。ベルの形になるのは、誘電物質を通過した光線が基層の銅物質から反射されて
起こるものと見られる。逆行する光線は、それからアンダーカット領域の物質の
溶発を起こす。
【００３４】 ９−１１μｍの波長領域に比べて、２．９μｍ及び５−６μｍ間の中赤外線波
長において、ポリマ物質の吸収がより高くなり、この波長領域のパルスレーザ光
源でもって誘電体を穿孔する時、アンダーカットホールの作られることはより少
なくなる。
【００３５】 本発明の第２の態様によれば、中赤外線波長領域にある光線を放出するパルス
レーザ光源を組み込むレーザ穿孔装置を用いて、プリント回路基板あるいはプリ
ント配線基板あるいはその他の電気回路配線パッケージにマイクロビアホールを
穿孔する方法が提供される。
【００３６】 本発明の第３の態様によれば、１．５μｍ−８μｍ間の中赤外線の波長範囲に
ある光線を放出するパルスレーザ光源を組み込む、プリント回路基板にマイクロ
ビアホールを穿孔するためのレーザ穿孔装置が提供される。このレーザ穿孔装置
は、高速ならびに低ユニットコストでマイクロビアホールを穿孔すべく考案され
る。
【００３７】 パルスレーザ光源は、Ｈｏレーザからなりうる。パルスレーザ光源は、２ｋＨ
ｚを超える反復周波数にて継続時間が２００ｎｓｅｃ以下の２．９４μｍ波長の
光線パルスを生じる（フラッシュランプあるいはダイオードレーザによる）ＣＷ
ポンプされまたＱ−スイッチＥｒレーザからなりうる。
【００３８】 ＨｏならびにＥｒレーザは光学的にポンプされる。ＨｏならびにＥｒパルスレ
ーザは、それぞれ２．１μｍならびに２．９４μｍの波長の光を生じる。パルス
励起、Ｑ−スイッチならびにモードロッキング技術を用いることにより、これら
レーザは、ミリセカンドからピコセカンドの間続く放射パルスを生じるべく構成
されうる。２．９４μｍ波長のＥｒレーザでの放射は、たとえば物質中の水分含
量により試料の中に存在しうるヒドロキシルＯ−Ｈ結合の強力な励起と重畳する
。ＨｏならびにＥｒレーザは、フラッシュランプダイオードレーザのポンピング
の形で光学励起を用いることもある。これらレーザは、相対的に高価なレーザ技
術ではなく、運転コストも廉価である。
【００３９】 パルスレーザ光源は、レーザならびに光学パラメータ発振器（ＯＰＯ）あるい
は光学パラメータ増幅器（ＯＰＡ）からなりうる。ＯＰＯならびにＯＰＡは、一
つのレーザ光線の波長をその他のより長い波長に転換する装置である。非線形光
学媒体は、通常水晶であるが、ポンプレーザからの一つの高いエネルギー光子を
二つのより低いエネルギー光子（信号ならびにアイドラ）へ転換する。信号とア
イドラの正確な波長はポンプビームに対する水晶の角度にかかっているので、生
成される波長は水晶を回転させることによって調整できる。水晶は単純な増幅器
（ＯＰＡ）の形で用いられるか、生成された波長のフィードバック発振器を提供
するそれ自体の共振光学キャビティに含まれうる（ＯＰＯ）。１．０６μｍ波長
のＱ−スイッチＮｄレーザのポンプソースを用いれば、ＯＰＯならびにＯＰＡは
１．５−４．８μｍ間の分光領域において調整可能な放射を非常に効果的に生成
できる。５Ｗを超える平均出力が２００ｎｓｅｃ以下のパルス継続時間にて達成
される。
【００４０】 パルスレーザ光源は、一酸化炭素（ＣＯ）レーザからなりうる。ＣＯレーザは
、電気放電によりポンプされるガスレーザの一種である。ＣＯレーザは５−６μ
ｍ間の波長の範囲で放射を生じる。パルス励起、Ｑ−スイッチングそしてモード
ロッキングのような技術を用いることによって、これらのレーザはミリセカンド
からピコセカンドの間継続する放射パルスを生じるべく構成される。ＣＯレーザ
の放射波長は、ほとんどのポリマ物質における強力なＣ−Ｏ、Ｃ−ＨそしてＣ−
Ｎ結合の励起 と重畳する。ＣＯレーザは、ラジオ周波数（ｒｆ）、縦波の低圧
力あるいは横波励起（ＴＥ）の形で放電励起を用いることもある。
【００４１】 レーザ穿孔装置はコンピュータ制御のガルバノメターミラーのようなシステム
構造を組み入れることがあるが、これはパルスレーザ光源からの集束レーザ光線
を高速で正確にＰＣＢの表面に位置させる。
【００４２】 選択的に、ＰＣＢはパルスレーザ光源からの集束レーザ光線の下のモータライ
ズテーブル上で移動 されうる。 パルスレーザ光源はＰＣＢの誘電層に貫通しないマイクロビアホール及び貫通
のマイクロビアホールを穿孔するために用いられうる。誘電層は、エポキシ、フ
ェノリックス、ポリミド、ポリテトラフルオエチレン、ＦＲ−４のような物質か
らなりうる。パルスレーザ光源は、追加的にあるいは選択的にＰＣＢの表面伝導
層を貫通しないマイクロビアホールならびに貫通するマイクロビアホールを穿孔
するのに用いられうる。
【００４３】 レーザ穿孔装置は、焦点のスポットサイズが穿孔されるホールの直径を決定す
る衝撃モード（ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ ｍｏｄｅ）にてホールを穿孔するのに用
いられうる。選択的に、レーザ穿孔装置は、焦点スポットが穿孔されるホールよ
り小さくされてからホール直径を限定する循環形、楕円形あるいは螺旋形の動作
で移動されるトレパンニングモード（ｔｒｅｐａｎｎｉｎｇ ｍｏｄｅ）でホー
ルを穿孔するのに用いられうる。
【００４４】 望ましくは、レーザ穿孔装置は２００ｈｏｌｅｓ／ｓｅｃを超過する比率で直
径１００μｍ以下のマイクロビアホールを穿孔する。これはＰＣＢの材質の厚さ
、ホールの大きさならびに密度による。
【００４５】 本発明の第３の態様の開示は、実施例だけによって説明される。 レーザ穿孔装置はＣＷポンプ、Ｑ−スイッチＥｒレーザからなる高出力のパル
スレーザ光源を組み込む。これは、１ｋＨｚを超過する反復周波数で２００ｎｓ
以下の継続時間の２．９４μｍ波長のパルス光線の集束レーザ光線を生じる。こ
のレーザ光線はＰＣＢ表面に集束され、ＰＣＢの誘電層ならびに／あるいは表面
伝導層に貫通しないマイクロビアホールならびに貫通のマイクロビアホールを穿
孔するのに用いられる。ホールは、衝撃モードあるいはトレパンニングモードを
用いて穿孔される。この装置は、２００ｈｏｌｅｓ／ｓｅｃを超える比率で１０
０μｍ以下の直径のマイクロビアホールを穿孔できる。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年７月６日（２０００．７．６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ (72)発明者 ガワー、マルコム チャールズ イギリス国 ＯＸ８ ８ＬＨ オックスフ ォード ロング ハンボロー ハンボロー パーク (72)発明者 ラムズビー、フィリップ トーマス イギリス国 ＯＸ８ ８ＬＨ オックスフ ォード ロング ハンボロー ハンボロー パーク (72)発明者 トーマス、ダフィッド ウィン イギリス国 ＯＸ８ ８ＬＨ オックスフ ォード ロング ハンボロー ハンボロー パーク Ｆターム(参考） 4E068 AF00 CA01 CA03 CA04 CA15 DA11

Claims (44)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プリント回路基板、あるいはプリント配線基板、あるいはそ
    の他の電気回路配線パッケージにマイクロビアホールを穿孔する方法において、 中赤外線範囲内の波長を持つ光線を放出するパルスレーザ光源を用いることを
    特徴とするマイクロビアホールを穿孔する方法。
  2. 【請求項２】 ホルミウムレーザからなり、２．１μｍ波長の光線を生じる
    前記パルスレーザ光源を用いることを特徴とする請求項１に記載のマイクロビア
    ホールを穿孔する方法。
  3. 【請求項３】 エルビウムレーザからなり、２．９４μｍ波長の光線を生じ
    る前記パルスレーザ光源を用いることを特徴とする請求項１に記載のマイクロビ
    アホールを穿孔する方法。
  4. 【請求項４】 一酸化炭素ガスレーザからなり、５−６μｍ間の範囲の波長
    の光線を生じる前記パルスレーザ光源を用いることを特徴とする請求項１に記載
    のマイクロビアホールを穿孔する方法。
  5. 【請求項５】 レーザならびに光学パラメータ発振器からなる前記パルスレ
    ーザ光源を用い、１．５−４．８μｍ間で調整可能なことを特徴とする請求項１
    に記載のマイクロビアホールを穿孔する方法。
  6. 【請求項６】 レーザならびに光学パラメータ増幅器からなる前記パルスレ
    ーザ光源を用い、１．５−４．８μｍ間で調整可能なことを特徴とする請求項１
    に記載のマイクロビアホールを穿孔する方法。
  7. 【請求項７】 前記パルスレーザ光源が、２ワットより大きい平均レーザ放
    射出力を生じることを特徴とする請求項１ないし６のいずれの１に記載のマイク
    ロビアホールを穿孔する方法。
  8. 【請求項８】 前記パルスレーザ光源が、１時間当たり１米国ドルより少な
    い運営費を持つことを特徴とする請求項１ないし７のいずれの１に記載のマイク
    ロビアホールを穿孔する方法。
  9. 【請求項９】 １秒当たり２００ホールを超える速度でマイクロビアホール
    を穿孔することを特徴とする請求項１ないし８のいずれの１に記載のマイクロビ
    アホールを穿孔する方法。
  10. 【請求項１０】 １．５−５．μｍ間の波長を持つ光線を放出する前記パル
    スレーザ光源を用い、プリント回路基板の銅層にマイクロビアホールを穿孔する
    ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロビアホールを穿孔する方法。
  11. 【請求項１１】 前記パルスレーザ光源は、ホルミウムレーザからなること
    を特徴とする請求項１０に記載の電気回路マイクロビアホールを穿孔する方法。
  12. 【請求項１２】 前記パルスレーザ光源は、エルビウムレーザからなること
    を特徴とする請求項１０に記載のマイクロビアホールを穿孔する方法。
  13. 【請求項１３】 前記パルスレーザ光源は、レーザならびに光学パラメータ
    発振器からなることを特徴とする請求項１０に記載のマイクロビアホールを穿孔
    する方法。
  14. 【請求項１４】 前記パルスレーザ光源は、レーザならびに光学パラメータ
    増幅器からなることを特徴とする請求項１０に記載のマイクロビアホールを穿孔
    する方法。
  15. 【請求項１５】 前記パルスレーザ光源は、１０Ｊ／ｃｍ2より大きい照射
    流束量を持つことを特徴とする請求項１０ないし１４のいずれの１に記載のマイ
    クロビアホールを穿孔する方法。
  16. 【請求項１６】 １．５−８μｍ間の波長を持つ光線を放出する前記パルス
    レーザ光源を用い、プリント回路基板の誘電層にマイクロビアホールを穿孔する
    ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロビアホールを穿孔する方法。
  17. 【請求項１７】 前記パルスレーザ光源は、ホルミウムレーザからなること
    を特徴とする請求項１６に記載のマイクロビアホールを穿孔する方法。
  18. 【請求項１８】 前記パルスレーザ光源は、エルビウムレーザからなること
    を特徴とする請求項１６に記載のマイクロビアホールを穿孔する方法。
  19. 【請求項１９】 前記パルスレーザ光源は、一酸化炭素レーザからなること
    を特徴とする請求項１６に記載のマイクロビアホールを穿孔する方法。
  20. 【請求項２０】 前記パルスレーザ光源は、レーザならびに光学パラメータ
    発振器からなることを特徴とする請求項１６に記載のマイクロビアホールを穿孔
    する方法。
  21. 【請求項２１】 前記パルスレーザ光源は、レーザならびに光学パラメータ
    増幅器からなることを特徴とする請求項１６に記載のマイクロビアホールを穿孔
    する方法。
  22. 【請求項２２】 前記誘電層はポリマに基づく物質であり、前記光源からの
    パルスレーザ光線の波長は前記物質内に強く吸収できる波長に選択されることを
    特徴とする請求項１６ないし２１のいずれの１に記載のマイクロビアホールを穿
    孔する方法。
  23. 【請求項２３】 前記パルスレーザ光源は、炭素−酸素、炭素−水素ならび
    に炭素−窒素結合の励起に相応する、ポリマ物質内に強く吸収できる波長を持つ
    光線を放出する一酸化炭素レーザからなることを特徴とする請求項２２に記載の
    マイクロビアホールを穿孔する方法。
  24. 【請求項２４】 前記パルスレーザ光源は、前記誘電層として用いられる樹
    脂物質内に強く吸収できる波長を持つ光線を放出するエルビウムレーザからなる
    ことを特徴とする請求項２２に記載のマイクロビアホールを穿孔する方法。
  25. 【請求項２５】 前記誘電層は、補強物質の分散粒子あるいはファイバから
    なり、前記光源からのパルスレーザ光線の波長が、前記補強物質内に強く吸収で
    きる波長に選択されることを特徴とする請求項２２ないし２４のいずれの１に記
    載のマイクロビアホールを穿孔する方法。
  26. 【請求項２６】 前記誘電層は水分含量を持つ誘電物質からなり、前記パル
    スレーザ光源は、水分中のヒドロキシル結合を強く励起する波長に重畳する２．
    ９μｍの波長を持つ光線を放出するエルビウムレーザであることを特徴とする請
    求項２２ないし２５のいずれの１に記載のマイクロビアホールを穿孔する方法。
  27. 【請求項２７】 前記光源からの前記パルスレーザ光線の波長は、周囲の基
    層の誘電絶縁物質に付加的な損傷を生じることなく、前記光線がプリント回路基
    板の表面銅層にマイクロビアホールを穿孔するように選択されることを特徴とす
    る請求項１６ないし２６のいずれの１に記載のマイクロビアホールを穿孔する方
    法。
  28. 【請求項２８】 前記パルスレーザ光源は、２．９４μｍの波長を持つ光線
    を放出するエルビウムレーザからなることを特徴とする請求項２７に記載のマイ
    クロビアホールを穿孔する方法。
  29. 【請求項２９】 前記中赤外線分光領域に波長を持つ光線を放出する前記パ
    ルスレーザ光源を用い、プリント回路基板の誘電層に、前記誘電層の下の銅層で
    自己限定しつつ、貫通しないマイクロビアホールを穿孔することを特徴とする請
    求項１に記載のマイクロビアホールを穿孔する方法。
  30. 【請求項３０】 前記レーザ光源は、その波長が前記誘電層物質の吸収特性
    に合うように選択されることを特徴とする請求項２９に記載のマイクロビアホー
    ルを穿孔する方法。
  31. 【請求項３１】 プリント回路基板、あるいはその他の電気回路配線パッケ
    ージにマイクロビアホールを穿孔する方法において、 中赤外線波長の光線を放出するパルスレーザ光源を組み込むレーザ穿孔装置を用
    いることを特徴とするマイクロビアホールを穿孔する方法。
  32. 【請求項３２】 プリント回路基板にマイクロビアホールを穿孔するレーザ
    穿孔装置において、 前記装置が、１．５−８μｍの赤外線波長の範囲で光線を放出するパルスレーザ
    光源を組み込むことを特徴とするレーザ穿孔装置。
  33. 【請求項３３】 前記パルスレーザ光源は、ホルミウムレーザからなること
    を特徴とする請求項３２に記載のレーザ穿孔装置。
  34. 【請求項３４】 前記パルスレーザ光源は、エルビウムレーザからなること
    を特徴とする請求項３２に記載のレーザ穿孔装置。
  35. 【請求項３５】 前記パルスレーザ光源は、レーザならびに光学パラメータ
    発振器からなることを特徴とする請求項３２に記載のレーザ穿孔装置。
  36. 【請求項３６】 前記パルスレーザ光源は、レーザならびに光学パラメータ
    増幅器からなることを特徴とする請求項３２に記載のレーザ穿孔装置。
  37. 【請求項３７】 前記パルスレーザ光源は、一酸化炭素レーザからなること
    を特徴とする請求項３２に記載のレーザ穿孔装置。
  38. 【請求項３８】 前記装置は、前記レーザ光源からの集束レーザ光線を前記
    プリント回路基板の表面へ位置させていくシステム構造を組み込むことを特徴と
    する請求項３２ないし３７のいずれの１に記載のレーザ穿孔装置。
  39. 【請求項３９】 前記プリント回路基板は、前記パルスレーザ光源からの集
    束レーザ光線の下のモータライズテーブル上で移動されることを特徴とする請求
    項３２ないし３７のいずれの１に記載のレーザ穿孔装置。
  40. 【請求項４０】 前記パルスレーザ光源は、前記プリント回路基板の誘電層
    に貫通しないマイクロビアホールならびに貫通のマイクロビアホールを穿孔する
    ことを特徴とする請求項３２ないし３９のいずれの１に記載のレーザ穿孔装置。
  41. 【請求項４１】 前記パルスレーザ光源は、前記プリント回路基板の表面伝
    導層に貫通しないマイクロビアホールならびに貫通のマイクロビアホールを穿孔
    することを特徴とする請求項３２ないし４０のいずれの１に記載のレーザ穿孔装
    置。
  42. 【請求項４２】 前記装置は、衝撃モードで穿孔することを特徴とする請求
    項３２ないし４１のいずれの１に記載のレーザ穿孔装置。
  43. 【請求項４３】 前記装置は、トレパンニングモードで穿孔することを特徴
    とする請求項３２ないし４１のいずれの１に記載のレーザ穿孔装置。
  44. 【請求項４４】 前記装置は、１秒当たり２００ホールを超える比率で直径
    １００μｍ以下のマイクロビアホールを穿孔することを特徴とする請求項３２な
    いし４３のいずれの１に記載のレーザ穿孔装置。
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