JP2008016536A

JP2008016536A - プリント基板の穴あけ方法

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Publication number: JP2008016536A
Application number: JP2006184322A
Authority: JP
Inventors: Naoto Sakashita; 直人阪下; Takahiko Yanokuchi; 孝彦矢ノ口
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2006-07-04
Filing date: 2006-07-04
Publication date: 2008-01-24

Abstract

【課題】炭酸ガスレーザで従来不可能であった小さい穴（例えば、直径 50 μm 以下）をあける。
【解決手段】内層材料の上に内層銅箔を積層し、積層された内層銅箔の上に絶縁層を積層し、積層された絶縁層上にコンフォーマルマスクを形成し、コンフォーマルマスクにレーザ光を照射することによって絶縁層に穴あけを行うプリント基板の穴あけ方法において、レーザ光は絶縁層を貫通し、更に、内層銅箔を飛散または昇華させて、内層材料に穴をあける。
【選択図】図１０

Description

本発明はプリント基板の炭酸ガスレーザ光による穴あけ方法に関わり、特に小径穴あけの方法に関するものである。

図１〜図５を用いて一般的なプリント基板のレーザ穴あけ法（コンフォーマル法）を説明する。図１〜図５は、プリント基板の一部分の断面を示す図で、プリント基板の製作の途中の段階を示している。

内層材料 11 に任意の厚さ（例えば、18 μm ）の内層銅箔 12 を積層し、パターニングを行い、必要な電気回路配線パターンを形成した基板材料 13 とする。
この基板材料 13 に対し、表層絶縁層 14 と表層銅箔 15 からなる層を積層する（図１参照）。表層絶縁層 14 は、小径穴を開けたい層である。

次に、小径穴を開けたい位置（穴あけをしたい位置）の表層絶縁層 14 の直上の銅箔（図１の表層銅箔 15 の一部分）を除去した除去部分 26 を作り、コンフォーマルマスク 25 を作成する（図２参照）。除去する方法としては、例えば、エッチング法を使用する。

コンフォーマルマスク 25 の銅箔除去部分 26 の位置に対し、照射位置のずれを考慮して、十分に広い範囲に対して炭酸ガスレーザのレーザ光 37 を所定の条件にて照射する（図３参照）。また、炭酸ガスレーザのレーザ光37 の照射方向は、プリント基板に垂直である。

コンフォーマルマスク 25 の銅箔除去部分 26 に照射された炭酸ガスレーザのレーザ光 37-1 のみ内層銅箔 12 まで達して反射され、表層絶縁層 14 の樹脂を飛散もしくは昇華させる。また、銅箔除去部分 26 以外に照射された炭酸ガスレーザのレーザ光 37-2 は、表層銅箔にて反射される（図４参照）。

コンフォーマルマスク 25 の銅箔除去部分 26 直下の表層絶縁層 14 にブラインドビア穴 58 が形成された、表層絶縁層 54 が作成される（図５参照）。

上述した積層方法、コンフォーマルマスク 25 の作成方法、レーザ穴あけ方法及び条件は、例えば、特許文献１に記載がある。
また、コンフォーマルマスクを使用せず、例えば表層銅箔の状態をレーザが反射しにくいように変化させ、表層銅箔と表層絶縁層を同時に穴あけする方法も一般的に知られている。

特開２００３−１７９３５１号公報

しかし、いずれの方法においても、炭酸ガスレーザでの小さい穴径（例えば、穴径 50 μm 以下の）の穴あけは困難である。
それは UV-YAG レーザに比較して炭酸ガスレーザはレーザ振幅が大きく、穴品質の調整がしにくいためである。
また、UV-YAG レーザやエキシマレーザは、加工速度が炭酸ガスレーザより遅いので、大きな穴径（例えば、直径100 μm 以上）の汎用性のあるプリント基板において併用は採算上難しく、一般的に使用されていない。

本発明の目的は、上記の問題を解決し、従来のプリント基板炭酸ガスレーザによる穴あけでは難しかった小さい穴径の穴あけ方法を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明のプリント基板の穴あけ方法は、内層材料の上に内層銅箔を積層し、積層された内層銅箔の上に絶縁層を積層し、積層された絶縁層上にコンフォーマルマスクを形成し、コンフォーマルマスクにレーザ光を照射することによって絶縁層に穴あけを行うプリント基板の穴あけ方法において、レーザ光は絶縁層を貫通し、更に、内層銅箔を飛散または昇華させて、内層材料に穴をあけることを特徴とする。
また、好ましくは、本発明のプリント基板の穴あけ方法は、レーザ光が炭酸ガスレーザのレーザ光であるものである。
また、好ましくは、本発明のプリント基板の穴あけ方法は、内層銅箔のレーザ光が照射される面に黒色酸化処理もしくは黒色酸化還元処理を施したものである。

本発明によれば、通常は UV-YAG レーザまたはエキシマレーザを使って加工する、小径（例えば、直径 50 μm 以下）の穴が、（１）一般的な炭酸ガスレーザ加工機で形成できる。（２）加工速度がUV-YAG レーザまたはエキシマレーザと比較して速い。（３）スタックビア形成時に内層銅箔のコンフォーマルマスク形成を必要としない。

本発明のプリント基板製造方法を、図６〜図１０を用いて説明する。図６〜図１０は、本発明のプリント基板の穴あけ方法の一実施例を説明するための図で、プリント基板の一部分の断面によって、プリント基板の製作の途中の段階を示している。

内層材料 11 に所定の厚さ（例えば、12 μm ± 1 μm ）の内層銅箔 62 を積層し、パターニングを行い、必要な電気回路配線パターンを形成して、基板材料 63 とする（図６参照）。
なお、このとき、厚さが大きな銅箔（例えば、厚さが 18 μm の銅箔）で積層し、その後エッチングして、所定の厚さ（例えば、12 μm ± 1 μm ）の厚さに加工しても良い。
また、内層銅箔 62 のレーザ光が照射される面にレーザ光が反射しにくいように、表面処理するのが良い。表面処理としては、例えば、黒化還元処理がある。

この基板材料 63 に対し、表層絶縁層 14 と表層銅箔 15 からなる層を積層する。表層絶縁層 14 は、小径穴を開けたい層である（図７参照）。

次に、小径穴を開けたい位置（穴あけをしたい位置）の表層絶縁層 14 の直上の銅箔（図７の表層銅箔 15 の一部分）を除去した除去部分 86 を作り、コンフォーマルマスク 85 を作成する（図８参照）。除去する方法としては、例えば、エッチング法を使用する。

コンフォーマルマスク 85 の銅箔除去部分 86 の位置に対し、照射位置のずれを考慮して、十分に広い範囲に対して炭酸ガスレーザのレーザ光97 を所定の条件にて照射する（図９参照）。また、炭酸ガスレーザのレーザ光97 の照射方向は、プリント基板に垂直である。

コンフォーマルマスク 85 の銅箔除去部分 86 に照射された炭酸ガスレーザのレーザ光 107-1 と 107-1′のみ内層銅箔 12 まで達して反射され、表層絶縁層 14 の樹脂を飛散もしくは昇華させる。また、銅箔除去部分 86 以外に照射された炭酸ガスレーザのレーザ光 107-2 は、表層銅箔にて反射される（図１０参照）。
更に、コンフォーマルマスク 85 の銅箔除去部分 86 の中央部分では、レーザ光107-1′の出力が大きいために、内層銅箔62 を貫通し、内層材料 11 の部分の樹脂まで飛散もしくは昇華させる（図１０参照）。

コンフォーマルマスク 85 の銅箔除去部分 86 の表層絶縁層 114 部に、ブラインドビア穴 118 ができ、内層銅箔 112 と内層材料 111 に二次的なビア穴 119 ができる（図１１参照）。なお、120 は、ビア穴 119 の開口部を示す。

このとき、内層材料 111 部分のブラインドビア穴 119 の穴径は、炭酸ガスレーザ 107-1′の出力条件（例えば、ショット数、マスク径、等）に左右され、コンフォーマルマスク 85 の直径に対し、二次的なビアの直径 110 は小さくなる（例えば、コンフォーマルマスク 85 の直径 150 μm に対し、二次的なビアの直径110 は、100 μm 〜 30 μm となる）。

上記実施例の説明において、レーザ光が反射しにくくなり、銅箔の厚さが 12 μm 以下で、かつ、銅箔厚さが±1 μm 以内のばらつきで均一にエッチングされた内層銅箔 62 を作成する方法としては、例えば、硫酸過酸化水素系エッチング液による化学的表面処理が知られている。
また、すでに特殊加工がされた極薄銅箔を内層銅箔 112 として使用した場合も同様の効果が得られることは既に述べた。
更に、内層銅箔 112 を更に薄く（例えば、12 μm 以下）して、その上面にレーザ吸収シートをのせた場合も、同様に小径（例えば、穴径 50 μm 以）下の穴あけが可能になる。

以下、図１２〜図１４を用いて説明する。図１２〜図１４は、本発明の本発明のプリント基板の穴あけ方法の一実施例を説明するための図で、プリント基板の一部分の断面によって、プリント基板の製作の途中の段階を示している。
なお、図１２は、図１１と同じ図だが、図面の比較上別番号で再掲載した。

表層絶縁層 114 を内層銅箔 112 の上にのせて炭酸ガスレーザのレーザ更で穴あけを行う（図１２参照）。
次に、表層絶縁層 114 と表層銅箔（コンフォーマルマスク）85 を取り除くと、小径（例えば、直径 50 μm 以下）ビア穴 119 の形成された内層材料が作成できる（図１３参照）。
そして、ビア穴 119 側面に導電性の物質を付けることによって層間接続用ビアが完成する。
導電性物質の付着は、例えば、ビア穴 119 に対し、例えば、銅めっきすることにより層間接続用ビアを形成する。また例えば、導電性材料（導電性ペースト、導電性インク、等）を充填し、必要なら紫外線や熱を加えて硬化させることにより層間接続用ビアを形成する。

図１２におけるブラインドビア 118 の下部にある内層銅箔のみに、図１４に示すように、例えば、パターンめっきを施し、通常の内層銅箔と同程度の厚さの内層銅箔 142 とすることで、ブラインドビア穴148 とスタックビア穴 119 が同条件でレーザ加工できる。

また、通常のスタックビア 119 を形成する場合、内層銅箔 112 部分と外層銅箔 114 の両方にコンフォーマルマスク形成が必要となるが、本発明では内層銅箔 112 部分のコンフォーマルマスク形成は不要となる。

以上のように、上記実施例によれば、通常 UV-YAG レーザまたはエキシマレーザで加工する小径（例えば、直径 50 μm 以下）の穴が、
・一般的な炭酸ガスレーザ加工機で形成できる。
・加工速度が UV-YAG レーザまたはエキシマレーザと比較して速い。
・スタックビア形成時に内層銅箔のコンフォーマルマスク形成を必要としない。
という利点がある。

従来の一般的なプリント基板のレーザ穴あけ方法を説明するための図。従来の一般的なプリント基板のレーザ穴あけ方法を説明するための図。従来の一般的なプリント基板のレーザ穴あけ方法を説明するための図。従来の一般的なプリント基板のレーザ穴あけ方法を説明するための図。従来の一般的なプリント基板のレーザ穴あけ方法を説明するための図。本発明のプリント基板の穴あけ方法の一実施例を説明するための図。本発明のプリント基板の穴あけ方法の一実施例を説明するための図。本発明のプリント基板の穴あけ方法の一実施例を説明するための図。本発明のプリント基板の穴あけ方法の一実施例を説明するための図。本発明のプリント基板の穴あけ方法の一実施例を説明するための図。本発明のプリント基板の穴あけ方法の一実施例を説明するための図。本発明のプリント基板の穴あけ方法の一実施例を説明するための図。本発明のプリント基板の穴あけ方法の一実施例を説明するための図。本発明のプリント基板の穴あけ方法の一実施例を説明するための図。

符号の説明

11：内層材料、 12：内層銅箔、 13：基板材料、 14：表層絶縁層、 15：表層銅箔、 25：コンフォーマルマスク、 26：除去部分、 37，37-1，37-2：レーザ光、 54：表層絶縁層、 58：ブラインドビア穴、 62：内層銅箔、 63：基板材料、 85：コンフォーマルマスク、除去部分、 97，107-1，107-1′，107-2：レーザ光。

Claims

内層材料の上に内層銅箔を積層し、該積層された内層銅箔の上に絶縁層を積層し、該積層された絶縁層上にコンフォーマルマスクを形成し、該コンフォーマルマスクにレーザ光を照射することによって上記絶縁層に穴あけを行うプリント基板の穴あけ方法において、上記レーザ光は上記絶縁層を貫通し、更に、上記内層銅箔を飛散または昇華させて、上記内層材料に穴をあけることを特徴とするプリント基板の穴あけ方法。
請求項１に記載のプリント基板の穴あけ方法において、上記レーザ光が炭酸ガスレーザのレーザ光であることを特徴とするプリント基板の穴あけ方法。
請求項１または請求項２のいずれかに記載のプリント基板の穴あけ方法において、上記内層銅箔のレーザ光が照射される面に黒化還元処理を施したものである。