JP2003110218A - プリプレグシートのレーザによる穿孔方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリプレグシートにレーザ光の照射により配
置間隔の狭い貫通孔群を形成する穿孔方法において、加
工熱の熱放散不良に伴うプリプレグシートの変形、変質
や貫通孔の変形を軽減し、精度の高い貫通孔群を穿孔す
る方法を提供すること。 【解決手段】 熱硬化性樹脂および耐熱性繊維から成る
プリプレグシート１に対しレーザ光４の照射により貫通
孔群を形成する貫通孔５を穿孔するプリプレグシート１
のレーザによる穿孔方法において、貫通孔５が300μｍ
以下の配置間隔である貫通孔群に対し、その中心部に位
置する貫通孔５の穿孔位置をレーザ光４の照射位置の始
点とし、この始点から外側へ向かって略同心円状もしく
は略渦巻き状に照射位置を移動させつつ300μｍを超え
る間隔で貫通孔４の穿孔を順次行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は多層配線基板および
半導体素子収納用パッケージなどに適したプリント配線
基板などに用いられるプリプレグシートに対して、上下
に位置する配線回路層間を接続するための貫通導体を形
成するための貫通孔群を穿孔する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント配線基板の高密度化に伴い、プ
リプレグシートへの微細な貫通孔の加工方法としてレー
ザ照射による穿孔方法が用いられてきている。レーザ照
射により複数の貫通孔を穿孔する場合、各貫通孔に対し
てあらかじめ設定した数のパルスを連続的に照射する方
法（パターンＡ）と、ガルバノミラーのスキャンエリア
内におけるすべての貫通孔に1パルスずつレーザ光を照
射し、エリア内の全貫通孔に1パルスずつ照射した後に
再び最初の貫通孔から1パルスずつ照射して、設定数ま
でこれを繰り返し行う方法（パターンＢ）とがある。

【０００３】しかしながら、プリント配線基板に用いら
れるプリプレグは、一般に、ガラスクロス等の耐熱性繊
維に熱硬化性樹脂を含浸させて成ることから、パターン
Ａの方法では、プリプレグに連続的にレーザを照射する
ので、貫通孔周辺の熱硬化性樹脂がレーザの熱により加
熱されて高温となり熱的変質（熱劣化）するとともに、
貫通孔の縁にガラスクロスのガラスが球形化して付着す
ることがある。この場合、パターンＢの方法を適用する
ことで、1貫通孔に照射されるレーザ光のパルスの時間
間隔が長くなり、その分プリプレグがレーザの熱により
加熱されて高温となり難く、熱的変質が軽減されること
が分かっている。

【０００４】また、レーザ光を照射するにあたり、形成
する貫通孔群の中心部を始点として外側へ向かって同心
円上あるいは渦巻き上に穿孔ポイントを移動させつつ貫
通孔の形成を行うことにより、プリプレグシートの熱放
散性を高め熱的変質を軽減させている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
多層配線基板および半導体素子収納用パッケージの小型
化にともない貫通孔の配置間隔も狭くなるにしたがい、
レーザ光照射時の加工熱の放散が困難となり、加工熱に
より貫通孔が変形し、それによりこの貫通孔に導電性ペ
ーストを充填した際、導体ペーストの充填不良により、
隣接の貫通導体と部分的に接続してしまい、隣接する貫
通導体間で短絡が発生してしまうなどの問題点を誘発し
ていた。

【０００６】また、貫通孔に連続的にレーザを照射する
と、放散されずに蓄積した加工熱によって貫通孔周辺の
熱硬化性樹脂が劣化し、熱硬化性樹脂の絶縁信頼性が低
下して、その結果、温度サイクル等の長期信頼性試験に
おいて配置間隔の狭い貫通導体間で電気的に短絡してし
まうという問題点を有していた。

【０００７】さらに、貫通孔を形成する際に、プリプレ
グシートを貫通したレーザ光が、プリプレグシートを載
置した載物台上で反射し、その反射光によりプリプレグ
シートのレーザ光を照射する面と反対側の面の熱硬化性
樹脂が変形してしまい、この貫通孔にペーストを充填し
た際、導体ペーストの充填不良により、隣接の貫通孔と
部分的につながり、電気的に短絡してしまうという問題
も有していた。

【０００８】本発明はかかる従来技術の問題点に鑑み完
成されたものであり、その目的は、多層配線基板および
半導体素子収納用パッケージなどに適したプリント配線
基板などに用いられるプリプレグシートにレーザ光の照
射により配置間隔の狭い貫通孔群を形成する穿孔方法に
おいて、加工熱の熱放散不良に伴うプリプレグシートの
変質や貫通孔の変形を軽減し、精度の高い貫通孔群を穿
孔する方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のプリプレグシー
トのレーザによる穿孔方法は、熱硬化性樹脂および耐熱
性繊維から成るプリプレグシートに対しレーザ光の照射
により貫通孔群を形成する貫通孔を穿孔するプリプレグ
シートのレーザによる穿孔方法において、貫通孔が300
μｍ以下の配置間隔である貫通孔群に対し、その中心部
に位置する貫通孔の穿孔位置をレーザ光の照射位置の始
点とし、この始点から外側へ向かって略同心円状もしく
は略渦巻き状に照射位置を移動させつつ300μｍを超え
る間隔で貫通孔の穿孔を順次行なうことを特徴とするも
のである。

【００１０】また、本発明のプリプレグシートのレーザ
による穿孔方法は、上記方法において、プリプレグシー
トの穿孔位置の全てに１回ずつレーザ光を照射する工程
を複数回繰り返すことを特徴とするものである。

【００１１】さらに、本発明のプリプレグシートのレー
ザによる穿孔方法は、上記方法において、プリプレグシ
ートの上下面に保護フィルムを被着させてからレーザ光
の照射を行なうことを特徴とするものである。

【００１２】本発明のプリプレグシートのレーザによる
穿孔方法によれば、貫通孔が300μｍ以下の配置間隔で
ある貫通孔群に対し、その中心部に位置する貫通孔の穿
孔位置をレーザ光の照射位置の始点とし、この始点から
外側へ向かって略同心円状もしくは略渦巻き状に照射位
置を移動させつつ300μｍを超える間隔で貫通孔の穿孔
を順次行なうことから、貫通孔を穿孔するために照射し
たレーザ光の加工熱を良好に放散でき、その結果、レー
ザ光の加工熱により貫通孔が変形することはなく、貫通
孔に導電性ペーストを充填した際に、導体ペーストの充
填不良により隣接する貫通導体間で短絡が発生してしま
うことはない。

【００１３】また、本発明のプリプレグシートのレーザ
による穿孔方法によれば、上記方法において、プリプレ
グシートの穿孔位置の全てに１回ずつレーザ光を照射す
る工程を複数回繰り返すことから、プリプレグシートに
レーザ光の加工熱が蓄積することはなく、貫通孔周辺の
熱硬化性樹脂の劣化を軽減できるとともに絶縁性を保持
でき、その結果、温度サイクル等の長期信頼性試験にお
いても貫通導体間で短絡が発生してしまうこともない。

【００１４】さらに、本発明のプリプレグシートのレー
ザによる穿孔方法によれば、上記方法において、プリプ
レグシートの上下面に保護フィルムを被着させてからレ
ーザ光の照射を行なうことから、保護フィルムがプリプ
レグシートを載置した載物台上で反射したレーザ光の加
工熱を吸収し、その結果、プリプレグシートのレーザ光
を照射する面と反対側の面の熱硬化性樹脂が変形するこ
とはなく、貫通孔に導電性ペーストを充填した際に、導
体ペーストの充填不良により隣接する貫通導体間で短絡
が発生してしまうこともない。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、本発明のプリプレグシート
のレーザによる穿孔方法について、添付の図面に基づい
て詳細に説明する。図１はレーザ光を用いてプリプレグ
シートに貫通孔を形成する工程の概略図であり、１はプ
リプレグシート、２はレーザ光源、３はミラー、４はレ
ーザ光、５はプリプレグシート１に形成された貫通孔、
６は保護フィルムである。また、図２（ａ−１）〜（ｄ
−２）は、本発明の穿孔方法におけるレーザ光の移動方
向を説明するためのパターン図である。

【００１６】本発明に用いられるプリプレグシート１
は、ガラスクロスやアラミド繊維等の耐熱繊維にエポキ
シ樹脂・ビスマレイミドトリアジン樹脂・ポリフェニレ
ンエーテル樹脂等を含浸させ成り、厚みが50〜200μｍ
であり、積層・熱硬化して配線基板の絶縁層となる。ま
た、保護フィルム６は、プリプレグシート１の上下面に
被着され、ポリエチレン・ポリエチレンテレフタレート
・ポリカーボネート等から成り、厚みが10〜50μｍであ
り、異物の付着や取扱いによる傷を防止する機能があ
る。

【００１７】本発明の穿孔方法は、図1に示すように、
所定のプリプレグシート２に対してレーザ光源２からミ
ラー３等を経由してプリプレグシート１表面にレーザ光
４を誘導し、プリプレグシート1に貫通孔５を形成する
方法である。なお、レーザ光４は、ミラー３等の角度調
整によって、プリプレグシート１の任意の箇所にレーザ
光４を誘導できるように構成されている。そして、レー
ザ光４のエネルギーによってプリプレグシート１に貫通
孔５を形成するものである。

【００１８】本発明の穿孔方法は、プリプレグシート１
に対して、図２（ａ−１）〜（ｄ−２）に示すように、
例えば縦ｍ個×横ｎ個の貫通孔５群を300μｍ以下の配
置間隔で配列する方法であり、本発明の穿孔方法によれ
ば、貫通孔５を形成するにあたり、図２（ａ−１）〜
（ｄ−２）に示すように貫通孔５群のほぼ中心部に位置
する穿孔ポイントｐ１を始点とし、この始点から外側へ
向かって略同心円状もしくは略渦巻き状にレーザ光４の
照射位置を移動させつつ、かつ300μｍを超える間隔で
穿孔ポイントにレーザ光４を照射し穿孔するものであ
る。

【００１９】より具体的に説明すると、図２（ａ−１）
に示すように、穿孔ポイントｐ１から外側に向かって格
子の対角線に平行に、同心円状もしくは渦巻き状にレー
ザ光４の照射位置を順次移動させる、あるいは、図２
（ｂ−１）に示すように、図２（ａ−１）と同様に渦巻
き状であるが、格子の対角線に平行に、隣接する貫通孔
５の穿孔ポイントにレーザ光４の照射位置を移動させて
も良い。さらに図２（ｃ−１）および（ｄ−１）に示す
ように、途中に折り返し部を有しつつ、略同心円状に照
射位置を移動させることもできる。しかし、上記のどの
場合においても、レーザ光４の照射間隔は300μｍを超
えるような照射順番とすることが重要である。例えば、
貫通孔５群の配置間隔が250μｍの場合、図２のレーザ
光４の照射順番はそれぞれ（ａ-１）から（ａ-２）や
（ｂ-１）から（ｂ-２）、（ｃ-１）から（ｃ-２）、
（ｄ-１）から（ｄ-２）のような順番が考えられる。

【００２０】本発明のプリプレグシート１のレーザ２に
よる穿孔方法によれば、貫通孔５が300μｍ以下の配置
間隔である貫通孔５群に対し、その中心部に位置する貫
通孔５の穿孔位置をレーザ光４の照射位置の始点とし、
この始点から外側へ向かって略同心円状もしくは略渦巻
き状に照射位置を移動させつつ300μｍを超える間隔で
貫通孔５の穿孔を順次行なうことから、貫通孔５を穿孔
するために照射したレーザ光４の加工熱を良好に放散で
き、その結果、レーザ光４の加工熱により貫通孔５が変
形することはなく、貫通孔５に導電性ペーストを充填し
た際に、導体ペーストの充填不良により隣接する貫通導
体間で短絡が発生してしまうことはない。

【００２１】なお、レーザ光４の照射間隔が300μｍ以
下となると、例えば図３に、従来の、レーザ光４を用い
てプリプレグシート１に貫通孔５を形成する方法におけ
るレーザ光４の移動方向を説明するためのパターン図に
示すように、ａの貫通孔５にレーザ光４を照射した際に
発生した加工熱が、プリプレグシート１のｂの貫通孔５
穿孔部へ伝わり、その熱が冷却されないうちに、次の照
射位置であるｂの貫通孔５穿孔部へレーザ光４が照射さ
れるため、余剰な熱によるプリプレグシート１の変質や
貫通孔５の変形が発生してしまう傾向がある。したがっ
て、レーザ光４の照射間隔を300μｍを超える間隔とす
ることが好ましい。

【００２２】なお、上述の穿孔方法によれば、１つの貫
通孔５に対し複数パルスのレーザ光４を照射して貫通孔
５を形成する場合、１つの貫通孔５に対し複数のパルス
を連続的に照射すると局所的に大量の加工熱が発生し、
この加工熱によってプリプレグシート１の変質や貫通孔
５の変形が発生してしまう傾向がある。

【００２３】このため、貫通孔５の穿孔ポイントに1パ
ルスのレーザ光を照射しながら、上述したようなレーザ
光４の照射位置の移動方法によって、貫通孔５群の穿孔
ポイントのすべてにレーザ光４を照射した後、これを１
サイクルとして、再度始点となる穿孔ポイントｐ１に戻
り同じ方法で穿孔を行い、これを複数サイクル繰り返す
ことによって、すべての穿孔ポイントに貫通孔５を形成
することが好ましい。このようにすることによって、プ
リプレグシート１にレーザ光４の加工熱が蓄積すること
はなく、貫通孔５周辺の熱硬化性樹脂の劣化を軽減でき
るとともに絶縁性を保持でき、その結果、温度サイクル
等の長期信頼性試験においても貫通導体間で短絡が発生
してしまうこともない。

【００２４】また、本発明のプリプレグシートのレーザ
による穿孔方法においては、プリプレグシート１の上下
面に保護フィルム６を被着させてからレーザ光４の照射
を行なうことが好ましい。

【００２５】本発明のプリプレグシート１のレーザ２に
よる穿孔方法によれば、プリプレグシート１の上下面に
保護フィルム６を被着させてからレーザ光４の照射を行
なうことから、保護フィルム６がプリプレグシート１を
載置した載物台上で反射したレーザ光４の加工熱を吸収
し、その結果、プリプレグシート１のレーザ光４を照射
する面と反対側の面の熱硬化性樹脂が変形することはな
く、貫通孔５に導電性ペーストを充填した際に、導体ペ
ーストの充填不良により隣接する貫通導体間で短絡が発
生してしまうこともない。

【００２６】なお、本発明の穿孔方法に用いられるプリ
プレグシート１は、厚さが20〜200μｍであり、熱硬化
性樹脂を耐熱性繊維に含浸させて成る。また、熱硬化性
樹脂としては、エポキシ樹脂や熱硬化性ポリフェニレン
エーテル樹脂、イミド樹脂等が好適である。さらに耐熱
性繊維としては、ガラス繊維やアラミド繊維が好適であ
る。

【００２７】また、情報（信号）の出し入れを行う端子
数が飛躍的に増大する中で、半導体素子を実装する配線
基板として適用させる場合、配線基板において配置間隔
が300μｍ以下の高密度の貫通孔５を穿孔することが必
要である。それと同時に、貫通孔５の直径は300μｍ以
下であることがのぞまれる。これは貫通孔５の直径が30
0μｍを超えると、レーザ光４による貫通孔５加工時の
加工熱の影響が大きくなるため、加工速度を速くできな
くなるためである。

【００２８】さらに、プリプレグシート１に貫通孔５を
穿孔する場合、レーザ光４の１パルス当りの照射量が少
な過ぎると、貫通孔５を形成するのに多くの照射が必要
となる。また、逆に多過ぎると加工熱が大きくなり、熱
の淀みが発生しやすく、プリプレグシート１の変質や貫
通孔５の変形が生じ易くなる。したがって、レーザ光の
１パルス当りの照射量を２〜20ｍＪ、特に３〜10ｍＪと
することが好ましい。

【００２９】なお、本発明の穿孔方法は、炭酸ガスレー
ザやエキシマレーザ等の、一般にプリプレグシートに貫
通孔を穿孔するために使用されるレーザ全てに適用でき
ることは言うまでもない次に、上述の穿孔方法を用いた
多層プリント配線基板の製造方法の一例について説明す
る。まず図４（ａ）に断面図で示すように、ガラス繊維
あるいはアラミド繊維に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸さ
せた未硬化のプリプレグシート１を用意する。

【００３０】次に、図４（ｂ）に断面図で示すように、
未硬化状態のプリプレグシート１の両面に保護フィルム
６を被着させたプリプレグシート１を載物台上に載置す
る。

【００３１】そして、図４（ｃ）に断面図で示すよう
に、このプリプレグシート１に対して、形成する貫通孔
５群の中心部に位置する貫通孔５の穿孔位置をレーザ光
の照射位置の始点とし、この始点から外側へ向かって、
上述したように略渦巻き状に照射位置を300μｍを超え
る間隔で移動させながら、レーザ光４の照射を順次行な
う。さらにこのとき、１パルス当り５ｍＪのレーザ光４
を、プリプレグシート１の穿孔位置の全てに１回ずつ照
射する工程を５回繰り返すことにより貫通孔５を穿孔す
る。

【００３２】そして、図４（ｄ）に断面図で示すよう
に、貫通孔５に、銅などの金属粉末と樹脂との混合物か
ら成る導電性ペーストを従来周知スクリーン印刷法を採
用して充填し貫通導体８を形成し、しかる後、保護フィ
ルム６を剥離する。

【００３３】次に、図４（ｅ）、（ｆ）に断面図で示す
ように、プリプレグシート１の表面および／または裏面
に配線回路層９を形成する。このような配線回路層９
は、例えば、絶縁フィルム10上に銅箔を貼り、エッチン
グして鏡像の配線回路層９を形成し、しかる後、貫通導
体８を形成したプリプレグ１表面に転写して配線回路層
９を形成し、その後、絶縁フィルム10を剥離する。な
お、絶縁フィルム10は、例えばポリエチレンテレフタレ
ート（ＰＥＴ）等のフィルムから成る。

【００３４】さらに、図４（ｇ）に断面図で示すよう
に、上記と同様にして製作した複数のプリプレグシート
１を上下の配線回路層９が電気的に接続するように位置
合せして積層した後に、プリプレグシート１中の熱硬化
性樹脂が完全に硬化する温度に加熱することによって多
層プリント配線基板を製作される。

【００３５】かくして、本発明のプリプレグシート１の
レーザによる穿孔方法によれば、貫通孔５が300μｍ以
下の配置間隔である貫通孔５群に対し、その中心部に位
置する貫通孔５の穿孔位置をレーザ光の照射位置の始点
とし、この始点から外側へ向かって略同心円状もしくは
略渦巻き状に照射位置を移動させつつ300μｍを超える
間隔で貫通孔５の穿孔を順次行なうことから、隣接する
貫通孔５間のレーザによる加工熱が相互に影響し合わ
ず、熱放散性が良く、貫通孔５の変形を少なくすること
ができ、その結果、貫通導体10間の絶縁性の高いプリプ
レグシート１を提供することができる。

【００３６】なお、本発明は上述の実施例に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば
種々の変更は可能であり、例えば上述の実施例では耐熱
性繊維に熱硬化性樹脂を含浸させて成るプリプレグシー
ト１を用いているが、薄型のプリント基板の剛性を向上
するために、熱硬化性樹脂に対して、シリカやアルミ
ナ、ムライト、ジルコニアなどの無機粉末を５〜70体積
％の割合で添加したプリプレグシート１を用いてもかま
わない。

【００３７】

【発明の効果】本発明のプリプレグシートのレーザによ
る穿孔方法によれば、貫通孔が300μｍ以下の配置間隔
である貫通孔群に対し、その中心部に位置する貫通孔の
穿孔位置をレーザ光の照射位置の始点とし、この始点か
ら外側へ向かって略同心円状もしくは略渦巻き状に照射
位置を移動させつつ300μｍを超える間隔で貫通孔の穿
孔を順次行なうことから、貫通孔を穿孔するために照射
したレーザ光の加工熱を良好に放散でき、その結果、レ
ーザ光の加工熱により貫通孔が変形することはなく、貫
通孔に導電性ペーストを充填した際に、導体ペーストの
充填不良により隣接する貫通導体間で短絡が発生してし
まうこともない。

【００３８】また、本発明のプリプレグシートのレーザ
による穿孔方法によれば、プリプレグシートの穿孔位置
の全てに１回ずつレーザ光を照射する工程を複数回繰り
返すことから、プリプレグシートにレーザ光の加工熱が
蓄積することはなく、貫通孔周辺の熱硬化性樹脂の劣化
を軽減できるとともに絶縁性を保持でき、その結果、温
度サイクル等の長期信頼性試験においても貫通導体間で
短絡が発生してしまうこともない。

【００３９】さらに、本発明のプリプレグシートのレー
ザによる穿孔方法によれば、プリプレグシートの上下面
に保護フィルムを被着させてからレーザ光の照射を行な
うことから、保護フィルムがプリプレグシートを載置し
た載物台上で反射したレーザ光の加工熱を吸収し、その
結果、プリプレグシートのレーザ光を照射する面と反対
側の面の熱硬化性樹脂が変形することはなく、貫通孔に
導電性ペーストを充填した際に、導体ペーストの充填不
良により隣接する貫通導体間で短絡が発生してしまうこ
ともない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザ光を用いてプリプレグシートに
貫通孔を形成する工程の概略図である。

【図２】（ａ−１）〜（ｄ−２）は、本発明の穿孔方法
におけるレーザ光の移動方向を説明するためのパターン
図である。

【図３】従来のレーザ光を用いてプリプレグシートに貫
通孔を形成する方法におけるレーザ光の移動方向を説明
するためのパターン図である。

【図４】（ａ）〜（ｇ）は、プリント配線基板の製造方
法を説明するための各工程毎のプリプレグシートの断面
図である。

【符号の説明】

１・・・・・・プリプレグシート ２・・・・・・レーザ光源 ３・・・・・・ミラー ４・・・・・・レーザ光 ５・・・・・・貫通孔 ６・・・・・・保護フィルム ８・・・・・・貫通導体 ９・・・・・・配線回路層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱硬化性樹脂および耐熱性繊維から成る
   プリプレグシートに対しレーザ光の照射により貫通孔群
   を形成する貫通孔を穿孔するプリプレグシートのレーザ
   による穿孔方法において、前記貫通孔が３００μｍ以下
   の配置間隔である前記貫通孔群に対し、その中心部に位
   置する前記貫通孔の穿孔位置を前記レーザ光の照射位置
   の始点とし、この始点から外側へ向かって略同心円状も
   しくは略渦巻き状に照射位置を移動させつつ３００μｍ
   を超える間隔で前記貫通孔の穿孔を順次行なうことを特
   徴とするプリプレグシートのレーザによる穿孔方法。
2. 【請求項２】 前記プリプレグシートの前記穿孔位置の
   全てに１回ずつ前記レーザ光を照射する工程を複数回繰
   り返すことを特徴とする請求項１記載のプリプレグシー
   トのレーザによる穿孔方法。
3. 【請求項３】 前記プリプレグシートの上下面に保護フ
   ィルムを被着させてから前記レーザ光の照射を行なうこ
   とを特徴とする請求項１または請求項２記載のプリプレ
   グシートのレーザによる穿孔方法。