JP2013247118A

JP2013247118A - ビアホール形成方法及びビアホール形成装置

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Publication number: JP2013247118A
Application number: JP2012117213A
Authority: JP
Inventors: Masaru Imanishi; 賢今西
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2012-05-23
Filing date: 2012-05-23
Publication date: 2013-12-09
Anticipated expiration: 2032-05-23
Also published as: JP6106868B2

Abstract

【課題】レーザによるビアホールの形成時間を短縮し、生産性を向上させる。
【解決手段】ビアホール形成装置１００は、加工基材１０が載置されるステージ１９と、レーザ光Ｌ１，Ｌ２を加工基材に向けて照射するレーザ照射装置と、加工基材１０の上方に配置された集塵機２０とを備える。加工基材１０は、絶縁層１１と、この絶縁層１１の両面に形成された導体層１２，１３とを備える。ビアホール形成装置１００は、ビアホール形成領域３０の外周対応箇所に集光されたレーザ光Ｌ１を照射し、加工基材１０の表層の導体層１２をビアホール形成領域を囲むように除去し、ビアホール形成領域３０の径と同径かそれよりも僅かに大きなビームスポット径となるように拡散されたレーザ光Ｌ２をビアホール形成領域３０に照射して、ビアホール形成領域３０内に残存する導体層１２及び絶縁層１１を除去し、ビアホールを形成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、プリント基板等の基材にブラインドビアホール（ＢＶＨ）を形成する際のビアホール形成方法及びビアホール形成装置に関する。

従来より、例えばＵＶレーザを用いてプリント基板の絶縁層上に形成された銅箔等の導体層を、絶縁層と共に除去してプリント基板にビアホールを形成する方法が知られている（特許文献１参照）。この方法では、レーザにより円状の複数の孔を連結するように形成して、扁平形状、楕円形状又は矩形状となる全体として孔径の大きなビアホールを形成することが行われる。

このようにレーザを用いてビアホールを形成する場合、２０μｍ〜３０μｍ程度のスポットサイズまでレーザ光を集光してビームエネルギーを高めた上で導体層を除去する必要があるので、孔径の大きなビアホールを形成するためには形成範囲にわたって複数回レーザ光を照射することを繰り返し行っている。

特開２００２−６４２７４号公報

上述した従来技術の形成方法では、集光したスポット径の小さなレーザ光を導体層に複数回照射することにより、孔径の大きなビアホールを形成している。このため、全体としてビアホールの形成時間が長くなり、生産性の低下を招くことがあるという問題がある。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消し、レーザによるビアホールの形成時間を短縮し、生産性を向上させることができるビアホール形成方法及びビアホール形成装置を提供することを目的とする。

本発明に係るビアホール形成方法は、絶縁層の一方の面に第１導体層が形成されると共に前記絶縁層の他方の面に第２導体層が形成された基材に、前記第１導体層及び絶縁層を、前記第２導体層を貫通しないように除去してビアホールを形成するビアホール形成方法において、前記第１導体層におけるビアホール形成領域の外周対応箇所を、集光された第１レーザ光の照射によって除去する工程と、前記ビアホール形成領域内に残存する前記第１導体層及び絶縁層を、前記第１レーザ光よりも拡散された第２レーザ光を照射して除去する工程とを備えたことを特徴とする。

本発明に係るビアホール形成方法によれば、大きなビームエネルギーを必要とする導体層の除去をビアホール形成領域の外周対応箇所のみに第１レーザ光を集光して行い、より小さなビームエネルギーの拡散された第２レーザ光でビアホール形成領域内に残存する導体層及び絶縁層を除去するので、集光された第１レーザ光は、ビアホール形成領域の外周対応箇所しかスキャンする必要がなく、ビアホールの形成時間を短縮することができる。また、これに伴い生産性を向上させることができる。

本発明の一実施形態においては、前記第２レーザ光を照射するのに伴って、前記基材が載置されたステージから５ｍｍ〜１５ｍｍ上方に配置された集塵手段を動作させ、除去された前記第１導体層及び絶縁層を集塵する工程を備える。

本発明に係るビアホール形成装置は、絶縁層の一方の面に第１導体層が形成されると共に前記絶縁層の他方の面に第２導体層が形成された基材に、前記第１導体層及び絶縁層を、前記第２導体層を貫通しないように除去してビアホールを形成するビアホール形成装置において、前記第１導体層におけるビアホール形成領域の外周対応箇所を、集光された第１レーザ光の照射によって除去すると共に、前記ビアホール形成領域内に残存する前記第１導体層及び絶縁層を、前記第１レーザ光よりも拡散された第２レーザ光を照射して除去するレーザ光照射手段と、前記基材が載置されたステージから５ｍｍ〜１５ｍｍ上方に配置され、前記レーザ光照射手段により除去された前記第１導体層及び絶縁層を集塵する集塵手段とを備えたことを特徴とする。

本発明に係るビアホール形成装置によれば、上記ビアホール形成方法と同様の作用効果を奏することができると共に、除去した第１導体層や絶縁層を基材上に残さずにビアホールを形成することができるので、除去された塵や屑が基材上に再付着することなく、精度良く形成を行うことができる。

本発明によれば、レーザによるビアホールの形成時間を短縮し、生産性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係るビアホール形成方法によるビアホール形成処理手順を示すフローチャートである。本発明の一実施形態に係るビアホール形成装置の構成の概要を示す断面図である。同ビアホール形成装置による形成時の基材表面を示す平面図である。同ビアホール形成装置の構成の概要を示す断面図である。同ビアホール形成装置による形成時の基材表面を示す平面図である。

以下、添付の図面を参照して、この発明の実施の形態に係るビアホール形成方法及びビアホール形成装置を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るビアホール形成方法によるビアホール形成処理手順を示すフローチャートである。また、図２及び図４は、本発明の一実施形態に係るビアホール形成装置の構成の概要を示す断面図である。更に、図３及び図５は、このビアホール形成装置による形成時の基材表面を示す平面図である。

図１を参照しながら、本実施形態に係るビアホール形成装置によるビアホール形成方法を説明する。まず、ビアホール形成装置１００を起動し、図２に示すように、形成処理を開始するまで待って（ステップＳ１００のＮ）、処理を開始したら（ステップＳ１００のＹ）、集塵機２０の動作を開始する（ステップＳ１０２）。

ここで、ビアホール形成装置１００は、加工基材１０が載置されるステージ１９と、レーザ光Ｌ１，Ｌ２を加工基材に向けて照射するレーザ照射装置（図示せず）と、加工基材１０の上方に配置された集塵機２０とを備え、各部の動作を制御する図示しない制御部を有して構成されている。

加工基材１０は、例えばポリイミド（ＰＩ）樹脂等の絶縁樹脂からなる絶縁層１１と、この絶縁層１１の両面に形成された銅箔等の導電部材からなる導体層１２，１３とを備えて構成されている。ビアホール形成装置１００は、この加工基材１０の一方の面の導体層１２及び絶縁層１１を導体層１３が露出するように除去して、いわゆるブラインドビアホール（ＢＶＨ）を形成するものである。

加工基材１０の絶縁層１１は、例えば厚さ１２μｍ程度の樹脂フィルムにより形成されている。樹脂フィルムとしては、上記ポリイミドの他、ポリオレフィン（ＰＯ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）などからなる樹脂フィルムや、熱硬化性のエポキシ樹脂（ＥＰ）からなる樹脂フィルム等を用いても良い。導体層１２，１３も、同様に厚さ１２μｍ程度に形成されており、従って、加工基材１０はいわゆる両面銅張積層板（両面ＣＣＬ）からなる。

集塵機２０は、加工基材１０と対向する側が開口された筐体部２１と、この筐体部２１と連通するダクト部２２と、ダクト部２２の後段に配置されたフィルタ、ファン、ファンモータ、制御装置等を含む駆動部（図示せず）とを備えて構成されている。また、集塵機２０の筐体部２０の開口側と反対側には、レーザ光Ｌ１，Ｌ２を透過可能な窓部２３が設けられている。集塵機２０は、加工基材１０から除去された導体層１２や絶縁層１３を集塵するものである。なお、集塵機２０は、加工基材１０に近すぎると、加工基材１０に接触したり、吸引力が強すぎることによる加工基材１０の浮き上がりが発生し、遠すぎると効果的な集塵が行われない。したがって集塵機２０の筐体部２１は、その開口端が、ステージ１９の上面からの距離Ｈが５ｍｍ〜１５ｍｍとなる位置に配置されている。

レーザ照射装置は、ＵＶ−ＹＡＧレーザ装置、炭酸ガスレーザ（ＣＯ_２レーザ）装置、エキシマレーザ装置等からなり、加工基材１０に対して集塵機２０の筐体部２１における窓部２３を通してレーザ光Ｌ１，Ｌ２を照射するものである。レーザ光Ｌ１は、ビームスポット径が２０μｍ〜３０μｍ程度で、エネルギー密度分布がガウシアン形状となるビームエネルギーの大きな集光されたレーザ光である。レーザ光Ｌ２は、レーザ光Ｌ１と比べてビームスポット径が１００μｍ〜１２０μｍ程度で、単位面積当たりのエネルギーが０．５〜１．５Ｊ／ｃｍ^２のビームエネルギーの小さな拡散されたレーザ光である。

なお、レーザ光Ｌ２は、本実施形態においては、加工基材１０に形成されるビアホールの径と同径かそれ以上の大きさの径となるようにビームスポット径が調整されるので、上記の場合は、例えばビアホールの径（すなわち、ビアホールが形成されるビアホール形成領域の直径）が１００μｍと設定されていることとなる。

集塵機２０の動作が開始したら、図２及び図３に示すように、ビアホール形成領域３０の外周対応箇所に導体層１２を加工可能なレベルにまで集光されたレーザ光Ｌ１を、図中円状の矢印で示すような軌跡となるようにレーザ照射装置を動かして照射し（ステップＳ１０４）、加工基材１０の表層の導体層１２をビアホール形成領域を囲むように除去する。

なお、このときのレーザ光Ｌ１のビームエネルギーは強いので、導体層１２と共にその下方の絶縁層１１も加工される。

ビアホール形成領域３０の外周対応箇所の導体層１２を除去したら、図４及び図５に示すように、ビアホール形成領域３０の径と同径かそれよりも僅かに大きなビームスポット径となるように、絶縁層１１を加工可能なレベルまで拡散されたレーザ光Ｌ２を、ビアホール形成領域３０に照射して（ステップＳ１０６）、ビアホール形成領域３０内に残存する導体層１２及び絶縁層１１を吹き飛ばして除去する。このとき、除去された導体層１２や絶縁層１１は、完全に溶解していないので、塵や屑になる。これらの塵や屑は、加工基材１０の上方に配置された集塵機２０の筐体部２１内に開口から吸い込まれ、ダクト部２２を通って集められる。

そして、形成処理を終了するか否かを判断し（ステップＳ１０８）、終了しないと判断した場合（ステップＳ１０８のＮ）は、上記ステップＳ１０４に移行して、他のビアホール形成領域に対して以降の処理を繰り返す。終了すると判断した場合（ステップＳ１０８のＹ）は、集塵機２０の動作を停止させ（ステップＳ１１０）、本フローチャートによる一連の処理を終了する。なお、形成したビアホールに対しては、図示しない次段以降の装置等において、デスミア処理やめっき処理等が施されてＢＶＨが形成される。

このように、本実施形態に係るビアホール形成方法及びビアホール形成装置１００によれば、レーザ光Ｌ１，Ｌ２の２回のレーザ光照射でビアホールを形成することができるので、ビアホールの形成時間を短縮し、生産性を向上させることができると共に、除去した導体層１２や絶縁層１１を加工基材１０上に残さないので、除去された部分の基材への再付着を防止し、精度良くビアホールを加工することができる。

１０加工基材
１１絶縁層
１２，１３導体層
２０集塵機
２１筐体部
２２ダクト部
２３窓部
３０ビアホール形成領域
１００ビアホール形成装置

Claims

絶縁層の一方の面に第１導体層が形成されると共に前記絶縁層の他方の面に第２導体層が形成された基材に、前記第１導体層及び絶縁層を、前記第２導体層を貫通しないように除去してビアホールを形成するビアホール形成方法において、
前記第１導体層におけるビアホール形成領域の外周対応箇所を、集光された第１レーザ光の照射によって除去する工程と、
前記ビアホール形成領域内に残存する前記第１導体層及び絶縁層を、前記第１レーザ光よりも拡散された第２レーザ光を照射して除去する工程とを備えた
ことを特徴とするビアホール形成方法。
前記第２レーザ光を照射するのに伴って、前記基材が載置されたステージから５ｍｍ〜１５ｍｍ上方に配置された集塵手段を動作させ、除去された前記第１導体層及び絶縁層を集塵する工程を備えた
ことを特徴とする請求項１記載のビアホール形成方法。
絶縁層の一方の面に第１導体層が形成されると共に前記絶縁層の他方の面に第２導体層が形成された基材に、前記第１導体層及び絶縁層を、前記第２導体層を貫通しないように除去してビアホールを形成するビアホール形成装置において、
前記第１導体層におけるビアホール形成領域の外周対応箇所を、集光された第１レーザ光の照射によって除去すると共に、前記ビアホール形成領域内に残存する前記第１導体層及び絶縁層を、前記第１レーザ光よりも拡散された第２レーザ光を照射して除去するレーザ光照射手段と、
前記基材が載置されたステージから５ｍｍ〜１５ｍｍ上方に配置され、前記レーザ光照射手段により除去された前記第１導体層及び絶縁層を集塵する集塵手段とを備えた
ことを特徴とするビアホール形成装置。