JP2005101304A - 配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】貫通導体がビアホールから剥離することを抑制し、配線基板の信頼性を向上させることが可能な配線基板の製造方法を提供する。
【解決手段】金属箔９と、樹脂を含有する絶縁層１とを積層した絶縁樹脂板１５をレーザ加工して、前記金属箔９及び前記絶縁層１を貫通する貫通孔３を穿孔する工程と、前記貫通孔３の軸長方向に液体１９を流通させ、レーザ加工した際に発生した前記貫通孔３の内壁の炭化層１７を除去する工程を具備することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機材料系の配線基板の製造方法に関し、特に、レーザー光を用いて貫通孔を形成する工程を具備するものに関するものである。

従来、半導体素子等の電子部品を搭載するための有機材料系の配線基板として、例えば、ガラス−エポキシ板から成る絶縁層の上下両面に銅箔が被着された両面銅張板を準備するとともに、この両面銅張板を上下に貫通する貫通孔をドリル加工により穿孔し、次に前記上下両面の銅箔上および貫通孔内面に銅から成るめっき層を無電解めっき法および電解めっき法により析出させて前記上下両面の銅箔の上にめっき層を被着するとともに貫通孔の内面にめっき層から成る貫通導体を形成し、次に、前記絶縁層の上下両面に被着された銅箔およびその銅箔に被着しためっき層をフォトリソグラフィー技術を採用して部分的にエッチングして配線導体を形成することによって製作されている。

また、この配線基板の両面にビルドアップ樹脂層およびビルドアップ配線層を形成することによりビルドアップ配線基板が製作される。なお、このような配線基板においては、貫通導体が被着された貫通孔は通常、エポキシ樹脂等の穴埋め樹脂により充填されている。

ところで、このような有機材料系の配線基板においては、電子装置の小型・薄型化の要求に対応してその配線密度を高めるために、例えば絶縁樹脂板の厚みを０．２〜１ｍｍ程度、貫通孔の直径を７５〜１３０μｍ程度の小さなものとする試みがなされている。また、このような直径が７５〜１３０μｍ程度の小さな貫通孔を形成するためには、例えば炭酸ガスレーザによる穿孔方法が採用される（特許文献１参照）。
特開２０００−９１７５０号公報

しかしながら、炭酸ガスレーザで穿孔した場合には貫通孔の内面に絶縁層を構成する有機材料のもろい炭化層が形成され、貫通孔の内壁に銅めっき層からなる貫通導体を被着させた後、貫通孔の壁面の炭化層を起点にして貫通導体が剥離してしまい、それにより貫通導体と配線導体との間にクラックが発生して導通不良を起こしてしまうという問題があった。

また、貫通導体と穴埋め樹脂との間で剥離が生じ、この配線基板を用いてビルドアップ配線基板を製作した場合、この剥離が起点となりビルドアップ樹脂層にクラックが生じビルドアップ配線層が断線してしまうという問題点も有していた。

また、従来行われている一般的な水洗工程は水槽中に浸漬するもの、あるいは対象物全体に水圧が０．１ＭＰａ程度のシャワーによる噴きつけを行うものであり、基板の表面に付着した異物を除去することが目的であった。そのため貫通孔内壁にレーザ加工により形成された炭化層を除去することはできなかった。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、レーザー光を用いて穿孔された貫通孔から炭化層を容易に除去することのできる配線基板の製造方法を提供することにある。

本発明の配線基板の製造方法は、金属箔と、樹脂を含有する絶縁層とを積層した絶縁樹脂板をレーザ加工して、前記金属箔及び前記絶縁層とを貫通する貫通孔を穿孔する工程と、前記貫通孔の軸長方向に液体を流通させ、レーザ加工した際に発生した前記貫通孔の内壁の炭化層を除去する工程とを具備することを特徴とする。

また、本発明の配線基板の製造方法では、貫通孔の軸長方向に５〜６０ＭＰａの圧力で液体を流通させることが望ましい。

また、本発明の配線基板の製造方法では、貫通孔の軸長方向に交互に異なる方向から液体を流通させることが望ましい。

また、本発明の配線基板の製造方法では、貫通孔の軸長方向に断続的に液体を流通させることが望ましい。

また、本発明の配線基板の製造方法では、貫通孔の軸長方向に圧力を変化させて液体を流通させることが望ましい。

また、本発明の配線基板の製造方法では、貫通孔の軸長方向に気泡を含有させた液体を流通させることが望ましい。

また、本発明の配線基板の製造方法では、液体を超音波振動させながら貫通孔の軸長方向に流通させることが望ましい。

また、本発明の配線基板の製造方法では、貫通孔の軸長方向に砥粒を含有する液体を流通させることが望ましい。

また、本発明の配線基板の製造方法では、砥粒が無機フィラーであることが望ましい。

また、本発明の配線基板の製造方法では、砥粒が有機フィラーであることが望ましい。

また、本発明の配線基板の製造方法では、砥粒として無機フィラーと有機フィラーとを用いることが望ましい。

また、本発明の配線基板の製造方法では、液体が水を主成分とすることが望ましい。

また、本発明の配線基板の製造方法では、液体が防錆剤を含有することが望ましい。

このような配線基板の製造方法を用いることで、貫通孔に形成された炭化層を容易に除去することができる。また、炭化層のみならず、貫通孔内に付着した塵なども併せて除去することができる。

本発明の配線基板の製造方法によれば、絶縁樹脂板にレーザ加工を施すことにより、金属箔および絶縁樹脂板を貫通する貫通孔を設けることができるが、熱により絶縁樹脂板の樹脂が変質して、貫通孔の内壁には炭化層が形成される。この炭化層は絶縁樹脂板のレーザ加工に伴う熱変質層であり、機械強度が絶縁樹脂板の樹脂部に比較して極端に弱く、信頼性テストでクラックの起点となる可能性が高いため、除去する必要がある。

本発明では貫通孔の軸長方向に液体を流通させることにより、より確実に、貫通孔の内壁に形成された炭化層を除去することができる。

また、液体を貫通孔に流通させる際の圧力を５〜６０ＭＰａとすることでレーザ加工に伴う熱変質層である炭化層を確実に除去でき、また、液圧が強すぎて配線基板の銅箔がはがれてしまうなどして歩留まりを低下させることもない。

また、液体を貫通孔に交互に流通させることにより、炭化層に異なる方向から力が加えられるために、炭化層があたかも振動するかのような挙動を示すため、低い液圧で炭化層を除去することが可能となる。また、同じ液圧の場合には、処理時間を短縮することができる。

また、貫通孔に液体を断続的に流通させることにより、最も衝撃の強い液体が炭化層にぶつかる瞬間が繰り返されるため、低い液圧で炭化層を除去することが可能となる。また、同じ液圧の場合には、処理時間を短縮することができる。

また、液体を貫通孔に流通させる際の圧力を変化させ、脈動するように強弱をつけることで処理時間を短縮することができる。

また、気泡を含有する液体を用いることで、気泡が目標物にぶつかった際に気泡がはじけるバブリング効果により、炭化層の除去効果を増大させることができる。

また、液体を貫通孔に流通させる際に超音波振動させながら洗浄を行うことにより物理的な除去効果がさらに向上する。

また、液体に砥粒を含有させることで液体の衝撃力、摩擦力が向上するため液体の炭化層除去能力をあげることができ、処理時間を短縮することができる。

また、液体を貫通孔に流通させる液体に一般的に液体よりも比重が重く、硬い無機フィラーを含有させることにより、無機フィラーを含む液体が目標物に衝突した際の衝撃が大きくなり、処理時間を短縮することができる。

また、有機フィラーは柔軟性を有するため、有機フィラーが対象に衝突する際の衝撃は比較的小さいため、炭化層の除去効果を向上させるとともに、絶縁樹脂板へのダメージを緩和することができる。

また、洗浄に使用する液体に無機フィラーと有機フィラーの双方を含有させることにより炭化層に十分な衝撃をあたえることができるとともに、絶縁樹脂板へのダメージを低減することが可能となる。

また、液体の主成分を水とすることで絶縁樹脂板に不必要な成分を残存させることなく、また、原料コスト面でも有利であり、装置の価格も安価なものとすることができる。

また、液体に防錆剤を添加することで、貫通孔に液体を流通させた後に絶縁樹脂板表面の銅の酸化を防止することができる。

本発明の製造方法によって製造される配線基板は、例えば、図１に示すように絶縁層１に貫通孔３が設けられており、この貫通孔３には、絶縁層１の両面を電気的に接続する貫通導体５が設けられている。そして、貫通導体５が取り囲んで形成する空間には埋め込み樹脂７が充填されている。また、絶縁層１の両面には、金属箔９とめっき層１１とからなる配線導体１３が形成されている。

絶縁層１は、例えば、ガラスクロスにエポキシ樹脂や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の樹脂を含浸させた厚みが０．２〜０．８ｍｍの平板である。

この絶縁層１は、その厚みを０．２ｍｍ以上とすることで、絶縁層１および金属箔９を貫通して複数の貫通孔３を形成したり、あるいは絶縁層１の上下両面に配線導体１３を形成したり、さらには穴埋め樹脂７を形成する際等に印加される熱や外力等の影響により、発生する配線基板の反り、変形を抑制することができ、配線基板に要求される平坦度を確保することができる。また、絶縁基板１の厚みを０．８ｍｍ以下とすることで、貫通孔３の内部に貫通導体５を形成するときに、貫通孔３の内壁にめっき液を浸入させやすくなり、貫通導体５を良好に形成することできる。したがって、絶縁層１の厚みは０．２〜０．８ｍｍの範囲が好ましい。

なお、絶縁層１は、ガラスクロスに含浸させるエポキシ樹脂や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の樹脂中にシリカやアルミナあるいはアラミド樹脂等から成るフィラーをガラスクロス部分と樹脂部分とでレーザ光の透過度が略同等となる程度に含有させておけば、絶縁層１と金属箔９との積層体である絶縁樹脂板にレーザ光で貫通孔３を穿孔する際に、貫通孔３を略均一な大きさで良好に形成することが可能となる。したがって、絶縁層１のガラスクロスに含浸させるエポキシ樹脂や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の樹脂中にはシリカやアルミナあるいはアラミド樹脂等から成るフィラーをガラスクロス部分と樹脂部分とでレーザ光の透過度が略同等となるように含有させておくことが好ましい。

また、ガラスクロスを含まない絶縁層１であってもよく、また、液晶ポリマーからなる絶縁層１を用いて熱膨張係数を適宜調整することもできる。また、あるいは、これらの絶縁層１を複数の種類用いて、熱膨張係数や強度などの特性を調整することも可能である。

また、絶縁層１の上下両面に被着された配線導体１３は、例えば、厚みが３〜１８μｍの銅箔９に銅めっき等のめっき層１１を被着させてなり、配線基板に搭載される電子部品（図示せず）の電極を外部電気回路基板の配線導体（図示せず）に電気的に接続するための導電路の一部として機能し、上面側の配線導体層１３には、電子部品の電極が半田等の導電性接合部材を介して接続される電子部品接続パッドおよびこの電子部品接続パッドから引き回される配線パターン等が形成されており、下面側の配線導体層１３には、外部電気回路基板の配線導体に半田等の導電性接合部材を介して接続される外部接続パッド等が形成されている。

なお、配線導体１３を構成する銅箔９は、その厚みを５μｍ以上とすることで、配線導体１３に貫通孔３を形成した後に無電解銅めっきの前処理として行なわれるマイクロエッチング時に銅箔９がエッチングされて銅箔９のピンホールまたは銅箔９の欠損を生じず、銅箔９への銅めっき１１の付き周り性や密着力が十分確保できる。他方、２０μｍ以下とすることで、銅箔９に銅めっき等のめっき層１１を良好に形成することができる。したがって配線導体１３を構成する銅箔９の厚みは５〜２０μｍ、最適には１０〜１５μｍの範囲とすることが望ましい。

また、配線導体１３は、これらを構成する銅箔９とそれに被着しためっき層１１との合計の厚みが８μｍ未満であると、配線導体１３の電気抵抗が高いものとなり、他方、３０μｍを超えると、配線導体１３を高密度の配線パターンに形成することが困難となる。したがって、配線導体１３を構成する銅箔９とこの銅箔９に被着しためっき層１１との合計の厚みは、８〜３０μｍの範囲が好ましい。

また、絶縁樹脂板を貫通して直径が７５〜１３０μｍの貫通孔３が形成されることが望ましく、この貫通孔３の内壁に金属メッキを施すことにより貫通導体５が形成される。貫通孔３は、貫通導体５を絶縁層１の上面から下面にかけて導出させるための導出路を提供するためのものであり、レーザ加工により穿孔されている。

この貫通孔３は、その直径が絶縁層１の断面の略中央部においては７５〜１１５μｍで略同じ大きさであり、絶縁層１の開口部で９０〜１３０μｍとなるように外側に向かって拡径させておくことが好ましい。

そして、このように貫通孔３の孔径を７５〜１３０μｍと微細にした場合には、貫通孔３の大きさが小さくなるため、貫通導体５を高密度で配置することができ、極めて高密度な配線を有する配線基板を得ることができる。

また、貫通孔３は、その直径が外側に向かって広がっていることにより、貫通孔３の内部にめっき金属を被着させて貫通導体５を形成する際に、貫通導体５を形成するためのめっき液が貫通孔３の内部に良好に入り込み、その結果、貫通孔３内に貫通導体５を良好に被着・形成することができる。なお、貫通孔３の直径が７５μｍ以上の場合、貫通孔３の内部にめっき金属を充填して貫通導体５を形成する際に、貫通導体５を形成するためのめっき液が貫通孔３の内部に良好に入り込み貫通孔３の内部にめっき金属を被着させて貫通導体５を良好に形成することが可能となり、他方、１３０μｍ以下の場合、貫通導体５および配線導体１３を高密度で配置することが可能となる。したがって、貫通孔３の直径は、７５〜１３０μｍの範囲が好ましい。

さらに、貫通孔３の開口部における直径が絶縁層１の厚み方向の略中央部における直径よりも１０μｍ以上大きい場合には、貫通孔３の内部にめっき金属を充填して貫通導体５を形成する際に、貫通導体５を形成するためのめっき液が貫通孔３の内部に良好に入り込み、貫通孔３内に貫通導体５を良好に被着・形成することが可能となり、また、貫通孔３の開口部における直径が絶縁樹脂板の厚み方向の略中央部における直径よりも大きく、その差が５０μｍ以下の場合には、そのような形状を有する貫通孔３を安定して形成することが可能となる。したがって、貫通孔３の開口部における直径は、絶縁層１の厚み方向の略中央部における直径よりも１０〜５０μｍ大きいことが好ましい。

また、貫通孔３内に被着・形成された貫通導体５は銅めっき等のめっき金属から成り、絶縁層１を挟んで上下に位置する配線導体１３同士を互いに電気的に接続する接続導体として機能する。そして、貫通孔３が上述したように外側に向けて拡径する形状となっていることから、貫通孔３内にめっき層５を被着させることにより良好に被着・形成されている。

次に、図１に示した配線基板を製造する本発明の配線基板の製造方法について、図２（ａ）〜図５（ｇ）を用いて詳細に説明する。なお、本実施例においても、直径が７５〜１３０μｍと微細な貫通孔３を有するとともに、厚みが０．２〜０．８ｍｍの薄型の配線基板を製造する場合の例を示している。

まず、図２（ａ）に示すように、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂や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の樹脂を含浸させた厚みが０．２〜０．８ｍｍの絶縁層１の両面に厚みが５〜２０μｍの金属箔９である銅箔９が被着形成された両面銅張板である絶縁樹脂板１５を準備する。

なお、絶縁層１は、その厚みを０．２ｍｍ以上とすることで、絶縁層１および銅箔９を貫通して複数の貫通孔３を形成したり、さらには穴埋め樹脂７を形成する際等に印加される熱や外力等の影響で配線基板に反りや変形が発生して配線基板に要求される平坦度を確保できなくなってしまう危険性を小さくすることができ、また、その厚みを０．８ｍｍ以下とすることで、後述するように貫通孔３の内壁にめっきを被着して貫通導体５を形成するとき、貫通孔３内にめっき液が浸入しにくくなり、貫通導体５に断線が発生しやすくなるということがない。したがって、厚みが０．２〜０．８ｍｍの絶縁樹脂板１５を用いることが好ましい。

また、銅箔９は、その厚みを５μｍ以上とすることで、貫通孔３形成後のめっきの前処理として行なわれるマイクロエッチング時に銅箔９がエッチングされて銅箔９にピンホールまたは欠損を生じず、銅箔９へのめっきの付き周り性や密着力を強くすることができる。

また、銅箔９の厚みを２０μｍ以下とすることで、貫通孔３をレーザ加工により穿孔する場合に、直径が７５〜１３０μｍの貫通孔３を安定して形成することが可能となる。したがって、５〜２０μｍの厚みの銅箔９を用いることが望ましい。

このような銅箔９は、例えば、絶縁層１の上下全面に厚みが８〜４０μｍ程度の銅箔９を貼着するとともに、この銅箔９を硫酸−過酸化水素水などの銅エッチング液で膜厚が均一となるようにエッチングし、厚みが５〜２０μｍとなるように加工して形成される。

次に、図２（ｂ）に示すように、レーザ加工により絶縁樹脂板１５を貫通する直径が７５〜１３０μｍで、絶縁層１の表層において外側に向けて拡径する貫通孔３を穿孔する。

なお、この場合、貫通孔３の内壁にはレーザ加工に伴なって厚みが数μｍ以下程度の炭化層１７が形成される。

このように、貫通孔３の直径を７５〜１３０μｍと微細とした場合には、貫通導体５および配線導体１３を形成する際に貫通導体５および配線導体１３を高密度で配置することができ、それにより高密度な配線基板を得ることができる。また、貫通孔３の孔径が外側に向かって広がっていることから、貫通孔３の内部にめっき金属を充填して貫通導体５を形成する際に、貫通導体５を形成するためのめっき液が貫通孔３の内部に良好に入り込み、その結果、貫通孔３内に貫通導体５を良好に形成することができる。

なお、貫通孔３の孔径が７５μｍ以上の場合、貫通孔３の内層にめっき金属を被着して貫通導体５を形成する際に、貫通導体５を形成するためのめっき液が貫通孔３の内部に良好に入り込み、貫通孔３の内部に貫通導体５を良好に形成することが可能となり、他方、１３０μｍ以下では、貫通導体５および配線導体１３を高密度で配置することが可能となる。したがって、貫通孔３の直径は、７５〜１３０μｍの範囲が好ましい。

また、貫通孔３の開口部における直径が、絶縁層１の厚み方向の略中央部における直径よりも１０μｍ以上大きい場合には、貫通孔３の内層にめっき金属を被着して貫通導体５を形成する際に、貫通導体５を形成するためのめっき液が貫通孔３の内部に良好に入り込み貫通孔３の内部に貫通導体５を良好に形成することが可能となり、また、貫通孔３の開口部における直径が絶縁層１の厚み方向の略中央部における直径よりも５０μｍを超えない範囲で大きい場合には、そのような形状を有する貫通孔３を安定して形成することが可能となる。したがって、貫通孔３の開口部における直径は、絶縁層１の略中央部における直径よりも１０〜５０μｍ程度大きくしておくことが好ましい。

なお、絶縁層１および銅箔９に貫通孔３を形成するには、銅箔９上に例えばレーザ光のエネルギーを良好に吸収する黒色もしくは黒色に近い色を有する樹脂から成るレーザ加工用シートを貼着し、このレーザ加工用シートの上から炭酸ガスレーザ光を照射する方法、もしくは銅箔９の表面を算術平均粗さＲａで０．２〜２μｍの範囲で表面を粗化した後、その銅箔９に酸化雰囲気１５０℃で３０分程度の熱処理を施し、その表面をレーザ光のエネルギーを良好に吸収する黒色もしくは黒色に近い色を有する色として炭酸ガスレーザ光を照射する方法のどちらかの方法を使用し、８〜３０ｍＪの出力の炭酸ガスレーザ光を４０〜２４０μ秒のパルス幅で所定の位置に照射して貫通孔３を穿孔する方法が採用される。

このとき、炭酸ガスレーザ光の出力を８ｍＪ以上とすることで、貫通孔３を十分な大きさに穿孔することが可能となる。また、３０ｍＪ以下とすることで絶縁層１における貫通孔３の孔径を精度よく形成することができる。したがって、照射する炭酸ガスレーザ光は、その出力が８〜３０ｍＪでパルス幅が４０〜２４０μ秒の範囲ですることが好ましい。

なお、貫通孔３を上下両面側に向けて拡径する形状とするには、レーザ加工により穿孔する場合、レーザ光の１パルス当たりのエネルギーやショット数を調整すればよい。

例えば、まず、図６（ａ）に要部拡大断面図で示すように、出力が８〜３０ｍＪでパルス幅が４０〜５００μ秒の数パルスのレーザ光を照射して銅箔９および絶縁層１を貫通し、絶縁層１の上面側で上下両面側に向けて拡径する形状の貫通孔３を形成する。このとき絶縁層１の上面側ではレーザ光のエネルギーが下面側より多く印加されるので、貫通孔３は絶縁層１の上面側で外側に向けて拡径する形状となる。また、銅箔９は絶縁層１よりも穿孔されにくいので、貫通孔３はその直径が銅箔９の部位において絶縁層１の部位よりも小さく、銅箔９が貫通孔３の内側に突き出た形状となる。

次に、図６（ｂ）に要部拡大断面図に示すように、さらに数パルスのレーザ光を照射する。それにより照射されたレーザ光の一部が絶縁層１の下面側において貫通孔３の内側に突き出た銅箔９で反射されて絶縁層１の下面側をえぐるので、貫通孔３は絶縁層１の上下で上下両面側に向けて拡径する形状となる。

さらに、絶縁層１の下面側の銅箔９をレーザーにより除去することで、図６（ｃ）に示すように絶縁樹脂板１５に絶縁層１の上下で上下両面側に向けて拡径し、上下の穴経が略同じとなる貫通孔３を形成することができる。

例えば、厚みが０．４ｍｍのガラス−エポキシ板から成る絶縁層１の上下面に厚みが１０μｍの銅箔９が被着された絶縁樹脂板１５に炭酸ガスレーザを用いて貫通孔３を形成する場合には、レーザの１パルス当たりのパルス幅を４０〜２４０μ秒、エネルギー値を８〜３０ｍＪ、ショット数３〜１０にすればよい。このとき、レーザ光照射のショット数が少なすぎると貫通孔３の下面側を外側に向けて良好に拡径することができなくなり、ショット数が多すぎると貫通孔３の下面側の径が大きくなりすぎてしまう。

また、このレーザ条件とすることで後述する貫通孔３に突出した金属箔９の突出幅を３０μｍ以内に抑えることができる。

また、炭酸ガスレーザを用いて、レーザ加工の条件をパルス幅４０〜２４０μｓ、出力８〜３０ｍＪ、ショット数３〜１０ショットとすることにより、貫通孔３に突出した金属箔９の突出幅を３０μｍ以内に抑えるとともに絶縁樹脂板１５に貫通孔３を安定して形成することが可能となる。

すなわち、パルス幅を２４０μｓ以下とすることで銅箔９を安定して開口できるのである。また、出力を８ｍＪ以上とすることで、絶縁樹脂板１５の裏面まで安定して穿孔することができる。また、ショット数を３ショット以上とすることで、レーザ光が絶縁樹脂板１５の裏面まで届くため、絶縁樹脂板１５の裏面まで安定して穿孔することができる。また、１０ショット以下の場合も同様に良好に開口でき、１０ショットを超える場合のようにエネルギーが大きすぎて絶縁樹脂板１５に形成した貫通孔３が大きくなりすぎてしまい微細な配線の形成ができないということがない。

なお、図６では、炭化層１７は省略した。

そして、図３（ｃ）に示すように、以上のようにして作製した貫通孔３を設けた絶縁樹脂板１５の、貫通孔３に突き出た銅箔９をマイクロエッチングして、その内側に突き出た部位を除去することにより、上下両面側に向けて拡径し、銅箔９の突出のない貫通孔３を形成することができる。なお、このマイクロエッチングには、硫酸と過酸化水素水との混合溶液または塩化第二銅水溶液または塩化第二鉄水溶液からなるエッチング液が好適に用いられる。

次に、貫通孔３の軸長方向に液体を流通させて貫通孔３の内壁に形成された炭化層１７を除去することにより、図３（ｄ）に示す炭化層１７が除去された絶縁樹脂板１５が得られる。

なお、具体的に貫通孔３に液体を流通させる方法としては、例えば、図７（ａ）に示すように、絶縁樹脂板１５の貫通孔３が略垂直となるように絶縁樹脂板１５を洗浄装置２０に固定し、絶縁樹脂板１５の上方に液体１９を供給して、貫通孔３に液体１９を流通させる方法を例示できる。

また、他の方法として、例えば、図７（ｂ）に示すように、洗浄装置２０内に固定した絶縁樹脂板１５に対して、液体１９を吐出する吐出口２１を有するノズル２３ａを配置し、絶縁樹脂板１５の貫通孔３に向けて液体１９を吐出して、貫通孔３に液体１９を流通させる方法を例示できる。なお、図７（ｂ）では液体１９は省略した。

また、図７（ａ）、（ｂ）では、液体１９の供給管、排出管、並びに循環装置については図示しなかったが、これらを適宜用いてもよいことは当然である。また、液体１９の循環流路にフィルターを配置し、炭化層１７に起因する塵を除去し、液体１９を浄化しながら処理を行うことが望ましい。

また、絶縁樹脂板１５を固定せず、洗浄装置２０内を連続して移動させることが、生産性、コストの面で望ましい。また、あるいはノズル２３を絶縁樹脂板１５に対して移動させるなどしてもよい。

また、液体１９を貫通孔３に流通させる際は、５〜６０ＭＰａの圧力とすることが望ましく、この範囲の圧力はレーザ加工に伴う熱変質層である炭化層１７を除去するのに十分な圧力であり、液圧が強すぎて絶縁樹脂板１５の銅箔９がはがれてしまうなどして絶縁樹脂板１５を破壊してしまうことがない。さらに圧力を２０〜４０ＭＰａの範囲とすることで、短時間で洗浄処理を行うことができる。

なお、このときの液圧はポンプ（図示せず）とノズル２３の間に設置された液圧計（図示せず）を用いて測定する。ポンプとノズル２３の間に設置された液圧計で測定することによりノズル２３より噴出する液体１９の圧力を測定することができ、液圧計の測定値をもとにポンプの設定値を調整することで液圧の調整を行う。

また、液体１９を貫通孔３に流通させる際は、図７（ｂ）に示すように絶縁樹脂板１５の両面に液体１９を供給可能なノズル２３ａ、２３ｂを配置するなどして、異なる方向から交互に液体１９を貫通孔３に流通させることが望ましい。このように交互に液体１９を流通させることにより、短時間で小さい液圧で炭化層１７をむら無く除去することが可能となる。また、液体１９を貫通孔３に交互に流通させる仕様としては１分以上の一定時間１方向から流通させて後、反対面側より流通させる方法のほか、所定の時間をおいて、例えば、１秒から１０秒の短時間の間隔で流通方向を変える方法がある。貫通孔３内のレーザ加工に伴う熱変質層である炭化層１７を除去するためには１秒から１０秒の短時間の間隔で流通させる方向を変える方法のほうがより短時間で炭化層１７を除去することができることから好ましい。

また、液体１９を貫通孔３に流通させる際は、断続的に液体１９を流通させることが望ましく、連続的に行うよりも炭化層１７をはく離除去しやすくなる。液体１９を貫通孔３に断続的に流通させる仕様としては、例えば、１秒から１０秒の一定の時間液体１９を流通させた後、０．１秒から２秒の液体１９の流通を止める期間を設け、その後に１秒から１０秒の一定の時間液体１９を流通させる仕様が例示できる。また、液体１９を流通させる方向を変更する方法を組み合わせることがより効果的である。

また、さらに液体１９を貫通孔３に流通させる際は、液圧を変化させることが望ましく、液圧を経時的に変化させ、強弱をつけることで炭化層１７のはく離除去性をあげることができる。液体１９を貫通孔３に流通させる際の液圧を変化させる仕様としては１秒から１０秒の一定の時間、液体１９を１〜４０ＭＰａの圧力で流通させたさせた後に０．１秒から２秒の間０．０５〜０．１ＭＰａの比較的弱い圧力で流通させる方法を例示できる。この時、比較的弱い液圧の流通時間を強い液圧の流通時間より短くしたり、強い液圧の値を２０〜４０ＭＰａの範囲とするとより効果的である。この時の液圧変化についてはポンプの制御システムのプログラミングを行うことにより設定する。なお、液圧を連続して変化させてもよいことはいうまでもない。また、この液圧は液体１９の流量と言い換えてもよく、液体１９の流量を変化させて洗浄を行っても同様の効果が得られることはいうまでもない。

また、液体１９を貫通孔３に流通させる際に液体１９に気泡を含有させることが望ましい。液体１９に気泡を含有させることで、液体１９中の気泡が貫通孔３の炭化層１７に接触する際に気泡がはじけるバブリング効果により、炭化層１７の除去効果がさらに高くなる。液体１９中に含有させる気泡の大きさは１２０μｍ以下にすることが望ましく、さらに７０μｍ以下であれば、効果的である。

また、液体１９を貫通孔３に流通させている間、液体１９に超音波振動をかけることが望ましく、さらに、炭化層１７の除去効果を向上させることができる。

また、液体１９に砥粒を含有させることが望ましく、砥粒を含有させることに液体１９の炭化層１７除去能力を向上させることができる。砥粒として無機フィラーを用いると、一般的に水などからなる液体１９よりも比重が大きいために、より強い衝撃を与えることができるため、洗浄時間を短縮できる。特に、アルミナやシリカは硬度が高いため、さらに効果的である。

また、無機フィラーと比較して柔らかな有機フィラーを砥粒として用いた場合には、目標物にぶつかった際の衝撃は与えるものの、その衝撃を有機フィラー自体が吸収するため、絶縁樹脂板１５への衝突の際のダメージを抑えることができる。

また、さらに、無機フィラーと有機フィラーの混合物を砥粒として用いることで、炭化層１７に十分な衝撃を与えることができるとともに、絶縁樹脂板１５へのダメージを低減することが可能となる。また、これらの配合比率を適宜調整することで、対象となる絶縁樹脂板１５の性質や貫通孔３の大きさに応じた液体１９を調製することができる。

なお、液体１９の流動性を維持するためにこれらの砥粒の配合比率は１０体積％以下とすることが望ましい。なお、所望により、界面活性剤などの砥粒の分散性を向上させるものを用いてもよい。

また、砥粒が小さすぎると２次凝集がおきやすく、大きすぎると、衝撃が大きくなりすぎたり、貫通孔３を塞ぐおそれがあるため、砥粒の大きさはその最大粒径が０．５〜５０μｍであることが望ましい。

また、液体１９は安価で取り扱いの容易な水を主成分とすることが望ましく、さらに、防錆剤を含有させて、絶縁樹脂板１５の金属の酸化を防止することが望ましい。この防錆剤としてはイミダゾール系化合物を用いた表面処理剤を使用することが望ましい。

以上説明した方法を適宜選択、組み合わせるなどして、絶縁樹脂板１５を洗浄した後、図４（ｅ）に示すように、炭化層１７が除去された貫通孔３の内部に無電解めっき銅めっき１１ａ（図示せず）および電解銅めっき１１ｂ（図示せず）を順次析出させて貫通孔３に貫通導体５を形成するとともに、銅箔９の表面に厚みが１〜３μｍの無電解銅めっき１１ａおよび厚みが２０〜３０μｍの電解銅めっき１１ｂを順次析出させて、めっき層１１を形成する。このとき、貫通孔３の内壁から炭化層１７が除去されていることから貫通孔３の内壁で炭化層１７を起点にして貫通導体５が剥離するようなことが無く、貫通孔３の内壁に対し、貫通導体５を強固に被着することができる。

なお、無電解銅めっき１１ａを析出させるには、例えば、塩化アンモニウム系酢酸パラジウムを含有するパラジウム活性液を使用して貫通孔３内面および銅箔９の表面にパラジウム触媒を付着させるとともに、その上に硫酸銅系の無電解銅めっき液を用いて無電解銅めっき１１ａを被着させればよい。このとき、貫通孔３は、絶縁樹脂板１５の開口部において外側に向けて拡径していることから、貫通孔３内に無電解銅めっき液が良好に浸入し、その結果、貫通孔３内面および銅箔９の表面に無電解銅めっきを略均一な厚みに良好に被着させることができる。

また、電解銅めっき１１ｂを被着させるための電解銅めっき液としては、例えば、硫酸銅系の電解銅めっき液を用いればよい。このとき、貫通孔３は、絶縁樹脂板１５の開口部において外側に向けて拡径していることから、貫通孔３内に電解銅めっき液が良好に浸入し、その結果、貫通孔３内を電解銅めっきで良好に充填することができる。

次に、図４（ｆ）に示すように貫通孔３の内部に穴埋め樹脂７を埋め込みし、硬化させた後に銅箔９および穴埋め樹脂７表面を研磨し平坦化する。

最後に、図５（ｇ）に示すように、従来周知のサブトラクト法、セミアディティブ法などにより配線導体１３を形成する。かくして、本発明の配線基板の製造方法によれば、貫通孔３内の炭化層１７を容易に除去することができるため、貫通導体５に断線が発生することなく、極めて高密度な配線が可能な配線基板を得ることができる。またその上にビルドアップ樹脂層およびビルドアップ配線層を積層してビルドアップ配線基板を製作したとしてもビルドアップ樹脂層に貫通孔３内からのクラックが発生することのない配線基板を得ることができる。

また、貫通孔３内の付着物や塵なども同様に除去できることは当然である。

なお、上述の実施例では貫通孔３の直径が７５〜１３０μｍ、厚みが０．２〜０．８ｍｍの配線基板を例にとって示したが、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、種々の変更が可能であることはいうまでもない。

本発明の配線基板の製造方法を評価するために、サンプルを作製し、次の評価を行なった。

主面に厚み１０μｍの銅箔９を具備する全体の厚みが０．４ｍｍの絶縁樹脂板１５に炭酸ガスレーザにより貫通孔３を形成した。なお、炭酸ガスレーザの穿孔条件はパルス幅が１６０μｓで出力が２０ｍＪでショット数を６ショットとした。

なお、作製した貫通孔３の直径は９０μｍとした。

このようにして作製した貫通孔３を有する絶縁樹脂板１５を、図５（ｂ）に示す洗浄装置２０にセットし、表１に示す条件で、液体１９の組成や、液圧、流通方向、気泡の有無などを変化させ、５分間洗浄した。

そして、液体１９流通後の外観確認、めっき前の銅箔９表面の酸化の状態およびめっき後の外観の状態を確認した。

なお、ここで記載した液圧とは、ポンプ（図示せず）とノズル２３との間に設置された液圧計により測定したものである。このようにポンプとノズルの間に設置された液圧計で液圧を測定することによりノズルより噴出する液体１９の圧力を測定することができ、液圧計の測定値をもとにポンプの設定値を調整することで液圧の調整を行うことができる。

表１に洗浄条件と上記した絶縁樹脂板１５の評価結果を示す。

本発明の範囲外である絶縁樹脂板１５の両面から同時に液体１９を吹き付けた従来の絶縁樹脂板１５の洗浄方法を用いた試料Ｎｏ．１、２では、液圧を０．１、１ＭＰａと変化させたが液圧にかかわらず、無電解めっき後の外観に、炭化層１７の残存に起因するめっき異常が認められた。

一方、本発明の試料Ｎｏ．３〜３７では、一部の試料にめっき後の外観検査において若干の銅粒が認められたものの、実用上問題のないレベルであり、配線基板の歩留まりを格段に向上させられることが判った。

以下に、本発明の製造方法で作製した試料について詳細に説明する。

メック社製の防錆剤ＣＡ−５３３０Ａを０．１質量％含有する液体１９を液圧を変化させて、一方向から流通させた試料Ｎｏ．３〜１０のうち、液圧が５ＭＰａ未満で、１、３ＭＰａの試料Ｎｏ．３、４では、実用上問題はないものの、無電解めっき後に貫通孔３に３μｍ以下の大きさの銅粒が確認された。

また、液圧が６０ＭＰａを超えて７０ＭＰａである試料Ｎｏ．１０では、実用上問題はないものの、一部の試料で若干の銅箔の剥離が発生した。

一方、液圧が５〜６０ＭＰａの範囲の試料Ｎｏ．５〜９では、全ての項目において全く異常が認められなかった。

また、液圧を１ＭＰａとし、一方向のみから液体１９を流通させた試料Ｎｏ．３では、微細ながら銅粒が確認されたのに対して、同じく液圧を１ＭＰａとし、液体１９の流通方向を交互に変化させた試料Ｎｏ．１１では、いずれの項目においても全く異常が認められず、液体１９の流通方向を交互に変化させることで、貫通孔３内の炭化層１７除去効果が高くなることが判った。

また、液圧を１ＭＰａとし、５秒の流通停止時間を設けて、断続的に一方向のみから液体１９を流通させた試料Ｎｏ．１２でも、いずれの項目においても全く異常が認められず、液体１９を断続的に流通させることで、貫通孔３内の炭化層１７除去効果が高くなることが判った。

また、５秒間で液圧を１から４０ＭＰａまで経時的に変化させ、さらに４０ＭＰａから１ＭＰａまで経時的に変化させるサイクルを繰り返して液体１９を流通させた試料Ｎｏ．１３でも、いずれの項目においても全く異常が認められず、液体１９の液圧を変化させて流通させることで、貫通孔３内の炭化層１７除去効果が高くなることが判った。

また、吐出口２１の形状を気泡が入るようにして、液体１９に気泡を導入し、液圧を１ＭＰａとし、一方向のみから液体１９を流通させた試料Ｎｏ．１４においても、いずれの項目においても全く異常が認められず、液体１９に気泡を導入して流通させることで、貫通孔３内の炭化層１７除去効果が高くなることが判った。

また、ノズル２３内に超音波振動子を装着し、超音波振動子を振動させながら、液圧を１ＭＰａとし、一方向のみから液体１９を流通させた試料Ｎｏ．１５においても、いずれの項目においても全く異常が認められず、液体１９に超音波振動を与えながら流通させることで、貫通孔３内の炭化層１７除去効果が高くなることが判った。

試料Ｎｏ．１６〜２２では、無機フィラーとして平均粒径５μｍ、最大粒径２０μｍのＡｌ_２Ｏ_３粉末を液体１９に１０体積％添加して作製した砥粒入り液体１９を、液圧を変化させて貫通孔３に一方向から流通させた。

液圧が５ＭＰａ未満の試料Ｎｏ．１６、１７においても、無機フィラーを液体１９に添加することで、炭化層１７の残存に起因するめっき異常の発生は無くなった。また、試料Ｎｏ．１６、１７に加えて、液圧が５〜３０ＭＰａの試料Ｎｏ．１８、１９においても、全ての評価項目において全く異常が認められなかった。

しかしながら、無機フィラー入りの液体１９では、洗浄効果が高くなった一方で、液圧が５０ＭＰａ以上の試料Ｎｏ．２０〜２２で、製品の品質に影響はない程度ではあるものの、一部の銅箔が剥離した。

また、エポキシを主成分とする有機フィラーを平均粒径５μｍの球状粒子に加工した有機フィラーを砥粒として１０体積％、液体１９に添加して、液圧を変化させて洗浄処理を行った試料Ｎｏ．２３〜２９では、液圧が７０ＭＰａの試料Ｎｏ．２９で、若干の銅箔剥離が確認されたものの、製品には影響がなかった。また、液圧が６０ＭＰａ以下の試料Ｎｏ．２３〜２８では、全ての評価項目において全く異常が認められず、有機フィラーを添加しなかった場合に比べ、良好な結果が得られる液圧の範囲が広くなった。

また、Ａｌ_２Ｏ_３粉末とエポキシを主成分とする有機フィラーをそれぞれ、５体積％、液体１９に添加して、液圧を変化させた試料Ｎｏ．３０〜３６でも、ほぼ、有機フィラーを用いた場合と同様の結果が得られ、砥粒を用いない場合よりも良好な結果が得られる液圧の範囲が広くなった。

以上、説明した試料では、液体として水を用い、防錆剤を添加して評価した。これに対して、防錆剤を添加せずに洗浄処理を行った試料Ｎｏ．３７では、めっき前の銅箔の表面が若干酸化することが判った。ただし、非常に薄い膜であるために、めっきは正常に形成された。

本発明の配線基板の製造方法によって製造される配線基板の断面図である。 本発明の配線基板の製造方法の工程を説明する工程図である。 本発明の配線基板の製造方法の工程を説明する工程図である。 本発明の配線基板の製造方法の工程を説明する工程図である。 本発明の配線基板の製造方法の工程を説明する工程図である。 本発明の配線基板の製造方法のうち、貫通孔を形成する穿孔工程を説明する工程図である。 本発明の配線基板の製造方法のうち、炭化層を除去する配線基板の洗浄工程を説明する概略図である。

符号の説明

１・・・絶縁層
３・・・貫通孔
５・・・貫通導体
７・・・埋め込み樹脂
９・・・金属箔
１１・・・めっき層
１５・・・絶縁樹脂板
１３・・・配線導体
１７・・・炭化層
１９・・・液体

Claims (13)

1. 金属箔と、樹脂を含有する絶縁層とを積層した絶縁樹脂板をレーザ加工して、前記金属箔及び前記絶縁層とを貫通する貫通孔を穿孔する工程と、前記貫通孔の軸長方向に液体を流通させ、レーザ加工した際に発生した前記貫通孔の内壁の炭化層を除去する工程とを具備することを特徴とする配線基板の製造方法。
2. 貫通孔の軸長方向に５〜６０ＭＰａの圧力で液体を流通させることを特徴する請求項１に記載の配線基板の製造方法。
3. 貫通孔の軸長方向に交互に異なる方向から液体を流通させることを特徴とする請求項１又は２に記載の配線基板の製造方法。
4. 貫通孔の軸長方向に断続的に液体を流通させることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれかに記載の配線基板の製造方法。
5. 貫通孔の軸長方向に圧力を変化させて液体を流通させることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれかに記載の配線基板の製造方法。
6. 貫通孔の軸長方向に気泡を含有させた液体を流通させることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれかに記載の配線基板の製造方法。
7. 貫通孔の軸長方向に超音波をかけながら液体を流通させることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれかに記載の配線基板の製造方法。
8. 貫通孔の軸長方向に砥粒を含有させた液体を流通させることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれかに記載の配線基板の製造方法。
9. 砥粒が無機フィラーであることを特徴とする請求項８に記載の配線基板の製造方法。
10. 砥粒が有機フィラーであることを特徴とする請求項８に記載の配線基板の製造方法。
11. 砥粒として無機フィラーと有機フィラーとを用いることを特徴とする請求項８に記載の配線基板の製造方法。
12. 液体が水を主成分とすることを特徴とする請求項１乃至１１に記載の配線基板の製造方法。
13. 液体が防錆剤を含有することを特徴とする請求項１２に記載の配線基板の製造方法。

Images