JP2004337901A

JP2004337901A - グリーンシートの孔加工方法およびグリーンシート載置用定盤

Info

Publication number: JP2004337901A
Application number: JP2003136098A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Yamaguchi; 友之山口
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2003-05-14
Filing date: 2003-05-14
Publication date: 2004-12-02

Abstract

【課題】グリーンシートに形成する貫通孔に残留物が残ることのないグリーンシートの孔加工方法およびグリーンシート載置用定盤を提供する。
【解決手段】定盤１０は、レーザ光を反射する材料で形成され、所定のピッチで孔１２ａ、１２ｂが形成される。孔１２ａは、グリーンシートＷに形成する貫通孔１８の周辺部に対応する位置に、定盤１０の部分１０ａを残して環状に形成される。孔１２ｂは貫通孔１８以外の部分に対応して形成される。孔１２ａ、１２ｂは吸引源に接続され、吸引源を付勢することにより、定盤１０に配置されたグリーンシートＷが定盤１０に吸着され、固定される。照射されたレーザ光は、形成した貫通孔１８を通過して定盤１０の部分１０ａに当たって反射し、反射レーザ光が貫通孔１８に再び入射される。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、グリーンシートの孔加工方法およびグリーンシート載置用定盤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
未焼成のセラミックからなるシートは、一般にグリーンシートと呼ばれている。
【０００３】
このグリーンシートの表面に導体パターン等を形成したものを複数枚積層した後、焼成して得られる積層セラミックス（以下、これを焼成グリーンシート積層品と呼んで、上記グリーンシートと区別することがある。）は、チップインコンダクタやＬＣフィルタ等の高密度積層部品やセラミック配線基板に広く用いられている。
【０００４】
焼成グリーンシート積層品は、その最上層の表面（表層）と最下層の下面とを電気的に接続するために、グリーンシートに貫通孔（ビアホール）を形成する孔加工が行われる。そして、形成された孔に導体材料を充填（ビア充填）し積層して焼成することにより、焼成グリーンシート積層品は上下面間で電気的に接続される。さらに、このビアの上下端部に導体パターン、電気部品等が接続される。一方、各グリーンシートの層間に設けられた各導体パターン等は、各層それぞれに設けられる引き出し電極を介して外部の電気部品等に電気的に接続される。
【０００５】
上記の孔加工は、従来、パンチングによる孔あけ等の方法が用いられていたが、近年の電気部品の高密度化に伴う貫通孔の微細化や、少量多品種化に伴う加工パターンの頻繁な変更の要求に対応するために、レーザ光を用いた孔加工方法も広く採用されつつある。
【０００６】
レーザ光を用いて孔加工を行う場合、ＰＥＴフィルム等に保持されたグリーンシートを金属定盤に載置し、固定治具（ｊｉｇ）や吸着機構等の適宜の手段を用いてグリーンシートの周縁部を金属定盤に固定した状態で孔加工が行われる。
【０００７】
ところで、シリコンウエハ等を基板として用い、この基板を用いた配線基板について、あるいはまた基板上に絶縁層と金属層を交互に積層した積層配線基板についても、上記の未焼成グリーンシート積層品の場合と同様にレーザ光を用いた孔加工が行われている。
【０００８】
前者の１枚の基板に貫通孔を形成する場合において、通常、形成される貫通孔がレーザ光の入射側に対してレーザ光の出射側の径が小さな、テーパ孔となる傾向にある。このため、この不具合を解消すべく、基板のレーザ光の出射側（裏面）に反射材を設け、レーザの反射光によりストレートな形状の貫通孔を形成する方法が提案されている。この場合、両面あるいは片面に金属箔が張りつけられ基板に孔加工を行うときは、これらの金属箔を予め剥離し、あるいは、貫通孔を形成する部分の金属箔を予めエッチング等により除去するものとされている（特許文献１参照）。
【０００９】
一方、後者の積層配線基板に孔を形成する場合、絶縁層を貫通して層間に設けられた金属のランドに到達する孔を形成するものが主であるが、レーザ光のショットを重ねて導体パターンに孔を形成することにより層間に設けられた導体パターンを貫通して、全層を貫通する貫通孔を形成するものもある（特許文献２参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１１−５８０５１号公報
【００１１】
【特許文献２】
特開平１１−２７７２６１号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、レーザ光を用いてグリーンシートに貫通孔を形成する孔加工を行う場合において、グリーンシートの材料が、例えば珪酸塩（ガラス）を含むものであるとき、グリーンシートから溶出した材料成分が、完全に蒸発せずに球状等の形状の残留物となって貫通孔の内壁等に付着し、あるいは蒸発したものが冷却されて球状の固体となり再付着する等して孔加工の加工品質が低下することがある。
【００１３】
なお、前記した配線基板等の場合は、シリコンウエハで形成された基板に孔加工を行うものであるため、この基板材料の相違により当然に、また、基板材料の相違に伴うレーザ加工条件の相違により、上記したグリーンシートに貫通孔を形成するときの不具合は考慮する必要がない。
【００１４】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、グリーンシートに形成する貫通孔に残留物が残ることのないグリーンシートの孔加工方法およびその孔加工方法において用いるグリーンシート載置用定盤を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るグリーンシートの孔加工方法は、レーザ加工によりグリーンシートに貫通孔を形成するグリーンシートの孔加工方法において、該貫通孔を通過したレーザ光を反射させて、反射レーザ光を該貫通孔に再び入射させることを特徴とする。
【００１６】
ここで、貫通孔は、円形や楕円径等の開口断面をもつ孔のみでなく、スリット形状等の異形の孔も含む。
【００１７】
本発明の上記の構成により、孔加工時に貫通孔に生成され、残存されうる残留物を反射レーザ光によって除去することができ、良好な加工品質を得ることができる。
【００１８】
この場合、該グリーンシートを、レーザ光を反射する反射性表面を含む定盤に配置し、該貫通孔を通過した該レーザ光を該定盤により反射させて、反射レーザ光を該貫通孔に再び入射させてもよい。
【００１９】
また、この場合、少なくとも前記グリーンシートの前記貫通孔が形成される部位の周辺部を該定盤に吸着させた状態で孔加工を行うと、この周辺部に反射レーザ光が照射されることを略防止できるため、グリーンシートの周辺部が熱による損傷を受けるおそれが少ない。
【００２０】
また、グリーンシートが珪酸塩を含む材料により形成されている場合、従来の方法では孔の内壁等に残留物、特に球状の付着物が生じ易かったが、本発明によれば、貫通孔内、特に内壁に付着した残留物が生じることがなく、清浄な貫通孔を形成することができる。
【００２１】
また、上記本発明に係るグリーンシートの孔加工方法を好適に実現するために、本発明に係るグリーンシート載置用定盤は、レーザ加工によりグリーンシートに貫通孔を形成する際に該グリーンシートを載置するグリーンシート載置用定盤において、少なくとも表面を、レーザ光を反射する反射性材料を用いて形成してなることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明に係るグリーンシート載置用定盤は、前記グリーンシートの前記貫通孔が形成される部位の周辺部を吸着するための吸引孔を有することを特徴とする。
【００２３】
この場合、グリーンシート載置用定盤は、金属材料で形成されてなると、大きな反射率が得られるため、好適である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明に係るグリーンシートの孔加工方法およびグリーンシート載置用定盤の好適な実施の形態について、図１および図２を参照して、以下に説明する。
【００２５】
まず、本発明に係るグリーンシートの孔加工方法を好適に実現することができる、本実施の形態に係るグリーンシート載置用定盤（以下、単に定盤という。）について説明する。
【００２６】
定盤１０は、例えば銅材料で形成された金属定盤である。定盤１０の表面は、照射されるレーザ光の９９％以上を反射する、高い反射率を有することが好ましい。定盤１０は、それ自体ＸＹ方向に移動可能に設けられ、あるいは、定盤１０を支持するＸＹ移動テーブル（図示せず。）によってＸＹ方向に移動可能に設けられる。
【００２７】
定盤１０は、所定のピッチＰ１、Ｐ２で孔（吸引孔）１２ａ、１２ｂが千鳥状に多数形成される。なお、ピッチＰ１、Ｐ２は同一寸法であってもよく、異なる寸法であってもよい。また、ピッチＰ１、Ｐ２は、各孔間で必ずしも一定でなくてもよい。
【００２８】
孔１２ａは被加工物であるグリーンシートＷに形成する貫通孔１８の周辺のグリーンシートＷの部分を吸引して吸着するためのものであり、貫通孔１８と同心で環状に形成される。これにより、孔１２ａにより取り囲まれた定盤１０の部分１０ａが、貫通孔１８を通過したレーザ光を反射する反射面となる。
【００２９】
孔１２ａの環の内周側の径は、図１，図２に示すように、貫通孔１８の径より僅かに大きな寸法に形成すると、レーザ光を確実に反射することができる。なお、孔１２ａは、環状の形状に変えて、環状の線上に複数の微小な孔を配列したものでもよい。また、それ以外にも、設計事項として種々の形態をとることができる。
【００３０】
一方、孔１２ｂは貫通孔１８の周辺以外の部分で適宜グリーンシートＷを吸引して吸着し、グリーンシートＷを定盤１０に位置ずれしないように固定するためのものであり、円形等の適宜の開口断面を有する形状に形成される。
【００３１】
なお、グリーンシートＷの貫通孔１８のピッチＰ３が密（ピッチの寸法が微小）の場合、言い換えれば、孔１２ａのピッチＰ１が密な場合には、多数の孔１２ｂは必要に応じて一部省略することができ、例えば、グリーンシートＷの周縁部に対応する定盤１０の四隅にのみ孔１２ｂを形成して使用し、あるいは、定盤１０の四隅の孔１２ｂのみを使用すれば十分である。
【００３２】
孔１２ａは定盤１０の内部に形成される連通孔１４を介して、また、孔１２ｂは直接に、それぞれ共通孔１６に連通され、共通孔１６は図示しない吸引源に接続される。
【００３３】
上記のように構成される定盤１０は、ロットによってグリーンシートＷに形成する貫通孔１８のピッチＰ３が異なる場合、貫通孔１８のピッチＰ３に対応するピッチで孔１２ａが形成される複数のものを用意する。
【００３４】
なお、定盤１０は、上記の金属定盤に変えて、例えば適宜の材料で形成した定盤の表面に反射性を有する金属等の材料をコーティング等したものであってもよい。この場合、高い反射性を有する材料としては、ＣＯ_２ガスレーザの場合は、上記の銅以外に、金、アルミニウム等を用いることができる。
【００３５】
上記の定盤に載置して孔加工される被加工物であるグリーンシートＷは、セラミック材料、樹脂、分散剤などの添加剤よりなる。特にこのようなグリーンシートＷに珪酸塩を含むものが挙げられる。珪酸塩を含む材料としては、例えば、セラミック材料に結晶化ガラス、あるいは、ムライト（３Ａｌ_２Ｏ_３・ＳｉＯ_２）、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ_２）、ステアタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ_２）等が主成分として用いられるもの、あるいは他のセラミック材料、例えばアルミナに補助剤として含むものが挙げられる。また、珪酸塩を含む材料としては、添加物として用いられるＳｉＯ_２系の材料が挙げられる。このような珪酸塩がグリーンシートＷの材料に含まれている場合、孔加工により貫通孔１８の内壁に残留物が生じ易いが、本発明を適用することにより、かかる残留物の発生を防止することができる。
【００３６】
例えば結晶化ガラスをグリーンシートＷの材料として用いる場合、結晶化ガラスは仮焼された後、粉砕されて粉砕品とされ、この粉砕品に適量のバインダおよび溶剤を混ぜてペースト化される。そしてこのペースト状物をシート状に成形することでグリーンシートＷが得られる。
【００３７】
柔らかいグリーンシートＷの形状を保持して取り扱いの便宜を図るために、孔加工に供されるグリーンシートＷの下面（最下面）にはＰＥＴ等からなるキャリアフィルムが貼付される場合がある（図１、２ではキャリアフィルムは省略している。）。
【００３８】
例えば、グリーンシートＷの厚さは例えば１０〜２５０μｍ程度であり、このグリーンシートＷの下面に例えば４０〜７５μｍ程度の厚さのキャリアフィルムが貼付される。
【００３９】
定盤１０にグリーンシートＷを載置して行う、本実施の形態に係るグリーンシートの孔加工方法について、以下説明する。
【００４０】
まず、貫通孔１８の形成が予定されている部分と孔１２ａとの位置を一致させるように位置決めしながら、グリーンシートＷを定盤１０に配置する。
【００４１】
ついで、吸引源を付勢して、孔１２ａ、１２ｂ内を真空状態することで、グリーンシートＷを定盤１０に吸着し、固定する。これにより、固定治具等を用いることなく、簡易に、かつグリーンシートＷの全面を定盤１０に密着させることができる。特に、貫通孔１８の形成が予定されている部分の周辺部は孔１２ａから吸引することで確実に密着される。
【００４２】
ついで、貫通孔１８の形成が予定されている部分が所定のレーザ光照射位置にくるように定盤１０をＸＹ方向に移動させ、定盤１０を位置決めした後、図示しないレーザ装置を付勢し、貫通孔１８の形成が予定されている部分にレーザ光を照射する。
【００４３】
レーザ光は、マスク径が例えば２．７８ｍｍであり、パルス幅４０μｓｅｃ、パルスエネルギー１５．２ｍＪ／パルスであり、このパルスレーザを例えば３ショット照射する。レーザ光の熱によって、貫通孔１８の形成が予定されているグリーンシートＷの部分が溶融し、蒸発して除去され、直径が例えば１１０μｍの貫通孔１８がグリーンシートＷに形成される。
【００４４】
このとき、従来の方法では、グリーンシートＷから除去されたグリーンシートの成分は大半が蒸発して揮散してしまうものの、ガラス成分の一部が揮散しきれずに、あるいは揮散したものが再度凝縮して貫通孔１８の内壁面や貫通孔１８の上側あるいは下側開口付近にガラス玉状の残留物となって付着して残ることがある。このような残留物が残ると、所定の形状を有する、予定された貫通孔１８を得ることができず、加工品質が不良と判定される。
【００４５】
これに対して、本実施の形態に係る定盤１０にグリーンシートＷを載置して行う、本実施の形態に係るグリーンシートの孔加工方法によれば、貫通孔１８を通過したレーザ光が定盤１０の孔１２ａによって囲まれた部分１０ａ当たって反射し、反射レーザ光が貫通孔１８に再び入射されることにより、反射レーザ光によってガラス玉状の残留物が蒸発され、揮散される。この結果、残留物のない清浄な貫通孔１８を得ることができる。
【００４６】
そして、このとき、レーザ光が当たって反射する定盤１８の部分は貫通孔１８と略同一平面上にあり、また、貫通孔１８の周辺のグリーンシートＷの部分は定盤１８に密着しているため、反射レーザ光は、貫通孔１８の周辺のグリーンシートＷの部分に漏れ込むおそれが少ない。これにより、貫通孔１８の周辺のグリーンシートＷの部分が反射レーザ光によって熱的損傷を受けることが防止される。
【００４７】
貫通孔１８の形成が完了すると、つぎの貫通孔１８の形成が予定されている部分がレーザ光照射位置に来るように定盤１０を移動させた後、引き続き、孔あけ加工が行われる。この場合、定盤１０を所定の位置に固定したままでレーザ光の照射位置を移動させる構成としてもよい。
【００４８】
なお、本実施の形態に係るグリーンシートの孔加工方法において、レーザ光源は、ＣＯ_２レーザ、第２〜第４高調波を含むＹＡＧレーザやＹＬＦレーザ、エキシマレーザ等を用いることができる。
【００４９】
以下、本発明の実施例及び本発明によらない比較例を示す。
［実施例］
本実施例に係るグリーンシート載置用定盤として、定盤材料に銅を用いた。また、図１に示す吸引孔１２ａ、１２ｂのピッチＰ１、Ｐ２を１．０ｍｍとした。
【００５０】
被加工物であるグリーンシートとしてシリカ含み、厚さ１６５μｍ、大きさ１０ｃｍ×１０ｃｍ、厚さ７５μｍのＰＥＴフィルムに保持されたものを用いた。
【００５１】
ＣＯ_２ガスレーザを用いて、直径２．７８ｍｍのマスクにより整形し集光したレーザ光を１カ所当たり、パルスエネルギー１５．２ｍＪ／パルス、パルス幅４０μｓ、３パルスを照射して孔加工を行った。
【００５２】
図３は、本発明の実施例に係る孔加工方法を用いて形成した貫通孔のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真である。図３に示すように、本実施例の貫通孔をＳＥＭを用いて観察すると、貫通孔の内壁（図中、黒い部分が占める円の円周上の部分）には残留物が認められず清浄であり、深さ方向に一定の直径を有することが確認できた。
【００５３】
［比較例］
本比較例に係るグリーンシート載置用定盤として従来のハニカム定盤を用いた以外は、上記実施例と同様の条件によりグリーンシートに孔加工を行った。
【００５４】
図４は、比較例に係る孔加工方法を用いて形成した貫通孔のＳＥＭ写真である。
図４に示すように、本比較例の貫通孔をＳＥＭを用いて観察すると、貫通孔の内壁には球状及び不定形の残留物が認められ、このような状態でスルーホールを形成した場合は、電気的な切断などの問題が生じる状態であった。
【００５５】
以上説明した本実施の形態に関わらず、本発明は、その作用効果が得られる条件である限り、例えば、珪酸塩を含む材料より形成され、上記の不具合が起こり得る、グリーンシート以外の他の被加工物についても適用することができ、また、珪酸塩を含まない材料から形成される被加工物についても、通常のレーザ処理条件で残留物が残るものであって、かつその残留物を反射レーザ光により除去可能である限り、広く適用可能である。
【００５６】
【発明の効果】
本発明に係るグリーンシートの孔加工方法によれば、グリーンシートの貫通孔を通過したレーザ光を反射させて、反射レーザ光を貫通孔に再び入射させ、また、本発明に係るグリーンシート載置用定盤によれば、少なくとも表面を、レーザ光を反射する反射性材料を用いて形成してなるため、貫通孔に生成されうる残留物を反射レーザ光によって除去することができ、良好な加工品質を得ることができる。
【００５７】
また、本発明に係るグリーンシートの孔加工方法または本発明に係るグリーンシート載置用定盤によれば、少なくともグリーンシートの貫通孔が形成される部位の周辺部を定盤に吸着させた状態で孔加工を行うため、グリーンシートの貫通孔の周辺部が熱による損傷を受けることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る定盤にグリ−ンシートを載置した状態を示す平面図である。
【図２】本実施の形態に係る定盤にグリ−ンシートを載置した状態を示す、部分側断面図である。
【図３】本発明の実施例に係る孔加工方法を用いて形成した貫通孔のＳＥＭ写真である。
【図４】本発明によらない比較例に係る孔加工方法を用いて形成した貫通孔のＳＥＭ写真である。
【符号の説明】
１０定盤
１０ａ部分
１２ａ、１２ｂ孔
１４連通孔
１６共通孔
１８貫通孔
Ｗグリーンシート

Claims

レーザ加工によりグリーンシートに貫通孔を形成するグリーンシートの孔加工方法において、
該貫通孔を通過したレーザ光を反射させて、反射レーザ光を該貫通孔に再び入射させることを特徴とするグリーンシートの孔加工方法。
レーザ加工によりグリーンシートに貫通孔を形成するグリーンシートの孔加工方法において、
該グリーンシートを、レーザ光を反射する反射性表面を含む定盤に配置し、
該貫通孔を通過した該レーザ光を該定盤により反射させて、反射レーザ光を該貫通孔に再び入射させることを特徴とするグリーンシートの孔加工方法。
少なくとも前記グリーンシートの前記貫通孔が形成される部位の周辺部を該定盤に吸着させた状態で孔加工を行うことを特徴とする請求項２記載のグリーンシートの孔加工方法。
前記グリーンシートが珪酸塩を含む材料よりなることを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか一項記載のグリーンシートの孔加工方法。
レーザ加工によりグリーンシートに貫通孔を形成する際に該グリーンシートを載置するグリーンシート載置用定盤において、
少なくとも表面を、レーザ光を反射する反射性材料を用いて形成してなることを特徴とするグリーンシート載置用定盤。
前記グリーンシートの前記貫通孔が形成される部位の周辺部を吸着するための吸引孔を有することを特徴とする請求項５記載のグリーンシート載置用定盤。
金属材料で形成されてなることを特徴とする請求項５または６記載のグリーンシート載置用定盤。