JP3259156B2 - Circuit board surface treatment method - Google Patents
Circuit board surface treatment methodInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、回路基板の表面処理方
法、特に、有機材料製の基板と基板上に金属材料を積層
して形成された導体部とを有する回路基板にレーザ光を
照射して導体部を処理する回路基板の表面処理方法に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for treating a surface of a circuit board, and more particularly, to irradiating a circuit board having a substrate made of an organic material and a conductor formed by laminating a metal material on the substrate with laser light. The present invention relates to a method for treating a surface of a circuit board, which treats a conductor portion.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、ＰＧＡ（Pin Grid Array）、ＱＦ
Ｐ（Quard Flat Pakage ）、ＣＯＢ（Chip On Board ）
等と呼ばれる各種の半導体パッケージ製品においては、
合成樹脂などからなる回路基板に、銅や金などの金属材
料層からなる導体部を形成しておき、この導体部に半導
体チップなどの各種電子部品を電気的に接合して、電子
部品同士あるいは電子部品と外部回路との接続を果して
いる。このような半導体パッケージ用の回路基板に形成
される導体部は、半導体チップなどに合わせて極めて微
細な加工が必要であるとともに、微弱な電流や高い周波
数の電流が流されるため、その電気的特性には極めて高
い性能が要求される。2. Description of the Related Art Conventionally, PGA (Pin Grid Array), QF
P (Quard Flat Pakage), COB (Chip On Board)
In various semiconductor package products called
A conductor portion made of a metal material layer such as copper or gold is formed on a circuit board made of a synthetic resin or the like, and various electronic components such as a semiconductor chip are electrically joined to the conductor portion so that the electronic components or The connection between electronic components and external circuits is achieved. The conductor formed on such a circuit board for a semiconductor package requires extremely fine processing in accordance with a semiconductor chip and the like, and a weak current or a high-frequency current is applied to the conductor. Requires extremely high performance.
【０００３】ところが、回路基板を製造する雰囲気の影
響や、その他の製造工程上の種々の影響のために、回路
基板上の導体部表面が汚染されたり、導体部表面が金属
的に不活性になってしまったりして、導体部表面の絶縁
抵抗値が増大したり、電気的接合の信頼性が低下したり
する。このような導体部表面の性能信頼性低下は、回路
基板全体の特性に致命的なダメージを与えることにな
る。However, due to the influence of the atmosphere in which the circuit board is manufactured and various other effects on the manufacturing process, the surface of the conductor on the circuit board becomes contaminated or the surface of the conductor becomes metallically inactive. As a result, the insulation resistance value on the surface of the conductor part increases, or the reliability of the electrical connection decreases. Such a decrease in the reliability of the performance of the conductor portion surface will cause fatal damage to the characteristics of the entire circuit board.
【０００４】そこで、回路基板を洗浄したり、導体部の
表面改質等を行ったりして、導体部表面の性能信頼性を
向上させる方法が種々提案されている。従来における導
体部の洗浄方法としては、一般的には、フロン等の化学
薬品を用いた湿式化学的方法が多く採用されている。し
かし、近年、地球環境問題等により、フロンを使用する
洗浄方法が問題とされ、フロンを使用しない方法が求め
られている。そこで、フロンによる洗浄の代わりに、純
水を用いて洗浄する方法や、表面活性剤を用いる洗浄方
法が提案されている。Accordingly, various methods have been proposed for improving the reliability of the performance of the conductor surface by cleaning the circuit board or modifying the surface of the conductor. As a conventional method for cleaning a conductor, a wet chemical method using a chemical such as chlorofluorocarbon is generally used in many cases. However, in recent years, a cleaning method using chlorofluorocarbon has become a problem due to global environmental problems and the like, and a method not using chlorofluorocarbon has been demanded. Therefore, instead of cleaning with chlorofluorocarbon, a cleaning method using pure water and a cleaning method using a surfactant have been proposed.
【０００５】しかし、これらの洗浄方法では、導体表面
に存在する汚染物質を完全に除去することができない。
また、洗浄剤が導体部表面に残留して、却って導体部の
特性を損なったりする問題がある。さらに、これらの方
法は、導体部表面に汚染物質が付着した程度であれば対
応できるが、導体部表面が金属的に不活性になってしま
ったものに対しては、前記のような洗浄方法では、電気
的接合の信頼性を回復させることができない。However, these cleaning methods cannot completely remove contaminants present on the conductor surface.
In addition, there is a problem that the cleaning agent remains on the surface of the conductor portion and rather deteriorates the characteristics of the conductor portion. Further, these methods can be used as long as contaminants adhere to the surface of the conductor portion. However, the cleaning method as described above can be applied to the case where the surface of the conductor portion has become metallically inactive. Cannot recover the reliability of the electrical connection.
【０００６】そこで、上記のような湿式洗浄方法に代わ
る乾式表面処理方法として、近年、レーザ光を導体部表
面に照射して、有機汚染物質を除去して性能信頼性を向
上させ、かつ導体部表面の金属的活性を回復させて電気
的接合信頼性を向上させる方法が提案されている。その
一例として、複数の金属材料層からなる導体部に、パル
ス幅１μｓｅｃのレーザ光を照射して、ハンダ濡れ性な
どが良い合金層を表面に形成させる方法が、特開平２−
２５６２４９号公報に開示されている。この従来の回路
基板の表面処理方法では、高密度なレーザ光により導体
部の表面を瞬間的に溶解し、凝固することにより均質な
濡れ性の良い合金層を形成するとともに、有機物等の異
物を蒸発させ、清浄な金属層が得られる。Therefore, as a dry surface treatment method which replaces the wet cleaning method as described above, in recent years, the surface of the conductor has been irradiated with a laser beam to remove organic contaminants and improve the performance reliability. There has been proposed a method of restoring the metallic activity of the surface to improve the reliability of the electrical connection. As one example, a method of irradiating a laser beam having a pulse width of 1 μsec to a conductor portion composed of a plurality of metal material layers to form an alloy layer having good solder wettability on the surface is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei.
No. 256249. In this conventional circuit board surface treatment method, a high-density laser beam instantaneously melts and solidifies the surface of the conductor to form a uniform alloy layer with good wettability, and also removes foreign substances such as organic substances. Evaporate to obtain a clean metal layer.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な従来におけるレーザ光を用いた乾式表面処理方法で
は、導体部表面の電気的接合信頼性が十分に向上しない
という問題がある。具体的には、パルス幅が長いレーザ
光を使用しているので、複数の金属材料層の間で金属間
化合物が形成されて、導体部全体の抵抗値が増大すると
いう問題が生じる。また、合金層を形成するには十分な
エネルギーのレーザ入熱量が必要になり、その影響で回
路基板の導体部以外の領域、たとえば樹脂部分等に熱影
響を与えて、樹脂部分等の特性を変化させるという問題
も生じる。However, the conventional dry surface treatment method using a laser beam as described above has a problem that the reliability of the electrical connection of the conductor surface is not sufficiently improved. Specifically, since laser light having a long pulse width is used, an intermetallic compound is formed between a plurality of metal material layers, which causes a problem that the resistance value of the entire conductor portion increases. In addition, the formation of an alloy layer requires a sufficient amount of laser heat input with sufficient energy, which affects the area of the circuit board other than the conductor section, for example, the resin section, etc., thereby affecting the properties of the resin section and the like. There is also the problem of changing.
【０００８】また、導体部表面は通常メッキにより形成
されており、その表面形状は凹凸を有し、個々に変化し
ているため、表面の汚れ除去のみでは電気的接合信頼性
が十分でない場合が多い。そこで、極表面層のみを平滑
化すれば電気的接合信頼性を向上させることができるこ
とを知見した。この発明の目的は、回路基板上の導体部
に対して、導体部以外の領域に熱影響を与えることな
く、表面の電気的接合信頼性を向上させることができる
回路基板の表面処理方法を提供することにある。Further, since the surface of the conductor portion is usually formed by plating, and the surface shape has irregularities and changes individually, there is a case where the electrical connection reliability is not sufficient only by removing the dirt on the surface. Many. Therefore, it has been found that if only the very surface layer is smoothed, the electrical bonding reliability can be improved. An object of the present invention is to provide a surface treatment method for a circuit board that can improve the reliability of electrical connection of the surface without affecting a region other than the conductor on the conductor on the circuit board. Is to do.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】この発明に係る回路基板
の表面処理方法は、有機材料製の基板と基板上に金属材
料を積層して形成された導体部とを有する回路基板にレ
ーザ光を照射して導体部を処理する方法において、回路
基板に対して光源から短パルスのレーザ光を照射して前
記導体部の表面の凹凸を平滑化するレーザ照射工程(a)
を含んでいる。上記の方法において、導体部の最表面は
厚みが０．２μｍ以上の金からなり、レーザ照射工程
(a) でのレーザ光の照射エネルギー密度は０．６〜３．
０Ｊ／ｃｍ2 、レーザ光の照射回数は１〜５０回であ
る。According to a method of treating a surface of a circuit board according to the present invention, a laser beam is applied to a circuit board having a substrate made of an organic material and a conductor formed by laminating a metal material on the substrate. In the method of irradiating the conductor portion by irradiating, a laser irradiation step of irradiating the circuit board with a short pulse laser beam from a light source to smooth the surface irregularities of the conductor portion (a)
Contains. In the above method, the outermost surface of the conductor portion is made of gold having a thickness of 0.2 μm or more,
The irradiation energy density of the laser beam in (a) is 0.6 to 3.
0 J / cm 2 , and the number of laser beam irradiations is 1 to 50 times.
【００１０】上記方法において、回路基板に対して第１
のレーザ光を照射して導体部に付着した異物を除去する
第１レーザ照射工程(b) と、第１レーザ照射工程後に、
回路基板に対して第１のレーザ光以上の強度の第２のレ
ーザ光を照射して導体部を表面処理する前記の第２レー
ザ照射工程(a) とを含むことができる。上記方法におい
て、第１のレーザ光は照射エネルギー密度が０．２〜
０．６Ｊ／ｃｍ2 のエキシマレーザ光であり、第２のレ
ーザ光は照射エネルギー密度が０．６〜３．０Ｊ／ｃｍ
2 のエキシマレーザ光であることができる。[0010] In the above method, the first with respect to the circuit board.
A first laser irradiation step (b) of irradiating the laser beam to remove foreign matter adhering to the conductor portion; and after the first laser irradiation step,
The second laser irradiation step (a) of irradiating the circuit board with a second laser light having an intensity equal to or higher than the first laser light to surface-treat the conductor portion. In the above method, the first laser beam has an irradiation energy density of 0.2 to
An excimer laser beam of 0.6 J / cm 2 , and the second laser beam has an irradiation energy density of 0.6 to 3.0 J / cm 2.
2. Excimer laser light.
【００１１】上記方法において、回路基板を減圧雰囲気
下に配置する工程をさらに含み、各レーザ照射工程で
は、減圧雰囲気下に配置された回路基板に光学窓を介し
てレーザ光を照射することができる。In the above method, the method further includes the step of placing the circuit board under a reduced pressure atmosphere, and in each laser irradiation step, the circuit board placed under the reduced pressure atmosphere can be irradiated with laser light through an optical window. .
【００１２】上記方法において、減圧雰囲気下でプラズ
マを発生させるプラズマ発生工程をさらに含んでいるこ
とができる。上記方法において、プラズマ発生工程で発
生させるプラズマのパワーを制御するプラズマ制御工程
をさらに含んでいることができる。The above method may further include a plasma generating step of generating plasma under a reduced pressure atmosphere. The above method may further include a plasma control step of controlling the power of the plasma generated in the plasma generation step.
【００１３】上記方法において、減圧雰囲気下で光学窓
の近傍にガス流を形成するガス流形成工程をさらに含ん
でいることができる。上記方法において、レーザ照射前
に、回路基板の導体部が１回のレーザ照射領域より大き
いか否かを判断する工程をさらに含み、レーザ照射工程
では、導体部がレーザ照射領域より大きいと判断したと
き、導体部のうち回路基板上に非導体部と混在する混在
部にレーザ光を照射し、その後、混在部を除く導体部に
レーザ光を照射することができる。The above method may further include a gas flow forming step of forming a gas flow near the optical window under a reduced pressure atmosphere. In the above method, before the laser irradiation, the method further includes a step of determining whether or not the conductor portion of the circuit board is larger than one laser irradiation region. In the laser irradiation step, it is determined that the conductor portion is larger than the laser irradiation region. At this time, it is possible to irradiate the laser beam to the mixed portion of the conductor portion that is mixed with the non-conductor portion on the circuit board, and then to irradiate the laser beam to the conductor portion excluding the mixed portion.
【００１４】上記方法において、レーザ照射工程では、
光源から照射されたレーザ光を２枚のミラーを駆動して
偏向したレーザ光を回路基板上で走査することができ
る。上記方法において、レーザ照射工程では、光源とミ
ラーとの間に配置され、照射位置を限定するマスクと、
マスクの画像を回路基板上で結像するためのレンズとを
ミラーに同期して光軸方向に移動させることができる。In the above method, in the laser irradiation step,
The laser beam emitted from the light source is driven by driving two mirrors, and the laser beam deflected can be scanned on the circuit board. In the above method, in the laser irradiation step, disposed between the light source and the mirror, a mask to limit the irradiation position,
A lens for forming an image of the mask on the circuit board can be moved in the optical axis direction in synchronization with the mirror.
【００１５】上記方法において、レーザ照射工程では、
光源と回路基板との間に、それらの焦点距離の和だけ離
れて配置された２枚のレンズを介してレーザ光を照射す
ることができる。上記方法において、レーザ照射工程で
回路基板に照射されたレーザ光の照射位置を検出する照
射位置検出工程と、検出照射位置に応じて、レーザ光の
照射位置を補正する補正工程とをさらに含んでいること
ができる。In the above method, in the laser irradiation step,
Laser light can be emitted between the light source and the circuit board via two lenses disposed at a distance of the sum of their focal lengths. In the above method, the method further includes an irradiation position detecting step of detecting an irradiation position of the laser light irradiated on the circuit board in the laser irradiation step, and a correcting step of correcting the irradiation position of the laser light according to the detected irradiation position. Can be.
【００１６】上記方法において、照射位置検出工程で
は、検出光源から照射された検出レーザ光を光源から照
射されたレーザ光と同一位置に照射し、照射された検出
レーザ光の照射位置を検出することができる。上記方法
において、回路基板の導体部は複数のメッキ層から構成
され、レーザ照射工程で導体部にレーザ光を照射された
後の導体部の状態により、メッキ密着性を評価する評価
工程をさらに含んでいることができる。In the above method, in the irradiation position detecting step, the detection laser light irradiated from the detection light source is irradiated to the same position as the laser light irradiated from the light source, and the irradiation position of the irradiated detection laser light is detected. Can be. In the above method, the conductor portion of the circuit board is composed of a plurality of plating layers, and further includes an evaluation step of evaluating plating adhesion by a state of the conductor portion after the conductor portion is irradiated with laser light in the laser irradiation step. You can be in.
【００１７】[0017]
【作用】この発明に係る回路基板の表面処理方法では、
レーザ照射工程において、回路基板に対して光源から短
パルスのレーザ光が照射される。ここでは、短パルスの
レーザ光を回路基板に照射することで、導体部表面にの
みレーザ光のエネルギーを作用させることができるの
で、導体部以外の領域に熱影響を与えることなく、導体
部表面の異物を除去できるとともに、複数の金属材料層
の間に金属間化合物を形成することなく導体部極表面だ
けを溶融してピンホールや凹凸をなくし、表面を平滑に
でき、導体部表面の電気的接合信頼性を向上できる。In the method for treating a surface of a circuit board according to the present invention,
In the laser irradiation step, the circuit substrate is irradiated with short-pulse laser light from a light source. Here, by irradiating a short-pulse laser beam onto the circuit board, the energy of the laser beam can be applied only to the surface of the conductor portion, so that the surface of the conductor portion can be heated without affecting the area other than the conductor portion. Foreign matter can be removed, and the surface of the conductor can be smoothened without melting any pinholes or irregularities by melting only the surface of the conductor without forming intermetallic compounds between multiple metal material layers. Mechanical joining reliability can be improved.
【００１８】導体部の最表面は厚みが０．２μｍ以上の
金からなり、レーザ照射工程でのレーザ光の照射エネル
ギー密度は０．６〜３．０Ｊ／ｃｍ2 、レーザ光の照射
回数は１〜５０回であれば、複数の金属材料を積層して
も金の下に積層された金属材料に熱影響を与えることな
く、導体部表面の異物を除去できかつ導体部表面を平滑
にできる。The outermost surface of the conductor portion is made of gold having a thickness of 0.2 μm or more, the laser beam irradiation energy density in the laser irradiation step is 0.6 to 3.0 J / cm 2 , and the number of laser beam irradiations is 1 If the number of times is up to 50 times, even if a plurality of metal materials are stacked, foreign matter on the surface of the conductor portion can be removed and the surface of the conductor portion can be smoothed without affecting the metal material stacked under the gold.
【００１９】回路基板に対して第１のレーザ光を照射し
て導体部に付着した異物を除去し、続いて、回路基板に
対して第２のレーザ光を照射して導体部を表面処理すれ
ば、第１のレーザ光で導体部表面の有機物による汚れ等
の異物を除去した後に、第２のレーザ光で導体部表面を
溶融しているので、電気的接合信頼性をより向上でき
る。The circuit board is irradiated with a first laser beam to remove foreign matter adhering to the conductor, and subsequently, the circuit board is irradiated with a second laser beam to surface-treat the conductor. For example, since the first laser beam is used to remove foreign matter such as dirt from the organic substance on the surface of the conductor portion, and then the second laser beam is used to melt the surface of the conductor portion, the electrical connection reliability can be further improved.
【００２０】第１のレーザ光は照射エネルギー密度が
０．２〜０．６Ｊ／ｃｍ2 のエキシマレーザ光であり、
第２のレーザ光は照射エネルギー密度が０．６〜３．０
Ｊ／ｃｍ2 のエキシマレーザ光であれば、強度が弱いエ
キシマレーザ光で回路基板に熱影響を与えることなく異
物を除去でき、続いて強度の強いエキシマレーザ光で導
体部表面を溶融でき、電気的接合信頼性をより向上でき
る。The first laser beam is an excimer laser beam having an irradiation energy density of 0.2 to 0.6 J / cm 2 ,
The second laser beam has an irradiation energy density of 0.6 to 3.0.
In the case of excimer laser light of J / cm 2 , foreign matter can be removed without exerting thermal influence on the circuit board with the weak excimer laser light, and then the surface of the conductor can be melted with the strong excimer laser light. Mechanical joining reliability can be further improved.
【００２１】減圧雰囲気下に配置された回路基板に光学
窓を介して短パルスのレーザ光が照射されれば、減圧雰
囲気下でレーザ光の照射が行われるので、導体部以外の
領域への照射により飛散した粒子と雰囲気ガスとの衝突
が減少し、導体部への飛散粒子の付着を抑制できる。こ
のため、導体部とそれ以外の領域とにレーザ光を大面積
で照射しても電気的接合信頼性を確保できる。When a short-pulse laser beam is applied to a circuit board placed under a reduced-pressure atmosphere through an optical window, the laser beam is applied under a reduced-pressure atmosphere. Thereby, the collision between the scattered particles and the atmospheric gas is reduced, and the adhesion of the scattered particles to the conductor can be suppressed. For this reason, even if the conductor portion and the other region are irradiated with the laser beam over a large area, the electrical connection reliability can be secured.
【００２２】減圧雰囲気下でプラズマを発生させるた状
態で、回路基板に短パルスのレーザ光が照射されれば、
プラズマ雰囲気中でレーザ光が照射されるので、プラズ
マによってイオン化したガスの衝突によって光学窓に付
着した異物が除去されるとともに、飛散した粒子がガス
化して排気されることで光学窓への付着量が減少し、光
学窓のレーザ透過率劣化が抑制される。また、イオン化
したガスの衝突によって導体部表面に僅かに付着した飛
散物を除去でき、より電気的接合信頼性を向上できる。In a state where plasma is generated under a reduced pressure atmosphere, if a short pulse laser beam is irradiated to the circuit board,
The laser light is irradiated in the plasma atmosphere, so that the foreign matter attached to the optical window is removed by the collision of the gas ionized by the plasma, and the scattered particles are gasified and exhausted, so that the amount adhered to the optical window And the deterioration of the laser transmittance of the optical window is suppressed. In addition, the scattered matter slightly attached to the conductor surface due to the collision of the ionized gas can be removed, and the electrical connection reliability can be further improved.
【００２３】発生されるプラズマ量が制御されれば、光
学窓のレーザ透過率劣化防止と回路基板の表面に付着し
た微量の飛散物の除去とを確実にでき、より電気的接合
信頼性を向上できる。減圧雰囲気下で光学窓の近傍にガ
ス流を形成すれば、飛散物が光学窓に付着しにくくな
り、光学窓のレーザ透過率が劣化しにくい。従って、常
に均一なエネルギー密度のレーザ光が回路基板に照射さ
れて、高品質の表面処理を行える。If the amount of generated plasma is controlled, it is possible to reliably prevent the laser transmittance of the optical window from deteriorating and to remove a small amount of scattered matter adhering to the surface of the circuit board, thereby further improving the electrical connection reliability. it can. If a gas flow is formed in the vicinity of the optical window under a reduced-pressure atmosphere, scattered substances are less likely to adhere to the optical window, and the laser transmittance of the optical window is less likely to deteriorate. Therefore, a laser beam having a uniform energy density is always applied to the circuit board, and high quality surface treatment can be performed.
【００２４】レーザ照射前に、回路基板の導体部が１回
のレーザ照射領域より大きいか否かを判断し、導体部が
レーザ照射領域より大きいと判断したとき、導体部のう
ち回路基板上に非導体部と混在する混在部にレーザ光を
照射し、その後、混在部を除く導体部にレーザ光を照射
すれば、導体部が照射領域より大きい場合に、混在部か
ら先にレーザ光を照射するので、混在部において導体部
以外の領域から飛散した粒子が混在部を除く導体部に付
着しても付着した飛散粒子を確実に除去でき、電気的接
合信頼性を向上できる。Before the laser irradiation, it is determined whether or not the conductor portion of the circuit board is larger than a single laser irradiation area. By irradiating the laser light to the mixed part mixed with the non-conductor part and then irradiating the laser light to the conductor part except the mixed part, if the conductor part is larger than the irradiation area, the laser light is irradiated first from the mixed part Therefore, even if particles scattered from a region other than the conductor portion in the mixed portion adhere to the conductor portion excluding the mixed portion, the scattered particles adhered to the mixed portion can be reliably removed, and the electrical connection reliability can be improved.
【００２５】光源から照射されたレーザ光を２枚のミラ
ーを駆動してレーザ光を回路基板上で走査すれば、レー
ザ光を走査しているので、回路基板を移動させることな
く高速で大面積を処理できるとともに、走査領域を限定
することで回路基板の任意の場所のみを表面処理でき
る。By driving the two mirrors with the laser light emitted from the light source and scanning the laser light on the circuit board, the laser light is scanned. Can be processed, and by limiting the scanning area, only an arbitrary portion of the circuit board can be surface-treated.
【００２６】マスクとレンズとがミラーの移動に同期し
て光軸方向に移動すれば、マスクを配置しているので、
導体部以外にレーザ光が照射されず、飛散粒子の発生を
抑制できるとともに、マスクとレンズとをミラーに同期
して移動させることで、ミラーの駆動による光路長の変
化に応じて変化する結像位置を常に基板上に設定でき、
高精度な表面処理を行える。If the mask and the lens move in the direction of the optical axis in synchronization with the movement of the mirror, since the mask is arranged,
Laser light is not irradiated to the part other than the conductor part, so that the generation of scattered particles can be suppressed, and the mask and lens are moved in synchronization with the mirror, so that the image changes according to the change in the optical path length due to the driving of the mirror The position can always be set on the board,
High-precision surface treatment can be performed.
【００２７】２枚のレンズを焦点距離の和だけ離れて配
置していれば、レーザ光を回路基板に対して垂直に入射
でき、マスクを配置してもその結像ボケが小さくなり、
回路基板に段差があっても精度良く表面処理できる。回
路基板に照射されたレーザ光の照射位置が検出され、検
出された照射位置に応じて、レーザ光の照射位置が補正
されれば、照射位置を検出し、それに応じて照射位置を
補正しているので、つねに精度のよい表面処理を行え
る。If the two lenses are arranged apart from each other by the sum of the focal lengths, the laser beam can be made incident perpendicularly on the circuit board, and even if a mask is arranged, the image blur will be small,
Even if there is a step on the circuit board, surface treatment can be performed with high accuracy. The irradiation position of the laser light applied to the circuit board is detected, and according to the detected irradiation position, if the irradiation position of the laser light is corrected, the irradiation position is detected, and the irradiation position is corrected accordingly. Therefore, accurate surface treatment can be always performed.
【００２８】検出光源から照射された検出レーザ光を光
源から照射されたレーザ光と同一位置に照射し、照射さ
れた検出レーザ光の照射位置を検出すれば、検出レーザ
光としてたとえば可視光を用いれば、ＣＣＤカメラ等の
安価な検出手段で照射位置を検出できるので、照射位置
を安価かつ容易に検出できる。When the detection laser light emitted from the detection light source is irradiated to the same position as the laser light emitted from the light source and the irradiation position of the emitted detection laser light is detected, for example, visible light is used as the detection laser light. For example, since the irradiation position can be detected by an inexpensive detection means such as a CCD camera, the irradiation position can be easily detected at low cost.
【００２９】導体部にレーザ光を照射された後の導体部
の状態により、メッキ密着性を評価すれば、表面処理と
同時に品質検査を行えるので生産性を向上できかつ回路
基板の信頼性を向上できる。If the plating adhesion is evaluated based on the state of the conductor after the conductor is irradiated with the laser beam, the quality can be inspected simultaneously with the surface treatment, thereby improving the productivity and improving the reliability of the circuit board. it can.
【００３０】[0030]
【実施例】ついで、この発明の実施例について、図面を
参照しながら以下に説明する。図２及び図３は、回路基
板の具体例として、ＰＧＡ基板を表している。回路基板
１０は、変性ポリイミド樹脂からなる矩形板状の樹脂基
材１１上に導体金属からなる２種の導体部を積層した構
造である。樹脂基材１１の上面には矩形状に凹入された
第１の導体部であるキャビティ１２が、たとえば等間隔
に縦横４か所形成されている。このキャビティ１２に、
集積回路が形成された半導体チップ（図示せず）が収容
される。キャビィティ１２の四方周辺には、小さな短冊
状をなす第２の導体部であるインナーリード１３が多数
並んで形成されている。このインナーリード１３は、図
示しない端子ピンに接続された導体回路につながってい
る。また、キャビィティ１２に収容された半導体チップ
の各端子がインナーリード１３にボンディングワイヤに
よって接続される。なお、このインナーリード１３は、
図２に示すように、たとえば１ｍｍ×１５ｍｍの領域に
樹脂基材１１に混在しており、樹脂基材１１中に導体部
が混在する混在領域となっている。また、キャビティ１
２は、たとえば１５ｍｍ×１５ｍｍの領域となってお
り、導体部のみが存在する領域になっている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 2 and 3 show a PGA substrate as a specific example of the circuit substrate. The circuit board 10 has a structure in which two types of conductive portions made of conductive metal are laminated on a rectangular plate-shaped resin base material 11 made of a modified polyimide resin. On the upper surface of the resin base material 11, cavities 12, which are first conductor portions, which are recessed in a rectangular shape, are formed at equal intervals, for example, at four locations in the vertical and horizontal directions. In this cavity 12,
A semiconductor chip (not shown) on which an integrated circuit is formed is accommodated. Around the four sides of the cavity 12, a large number of inner leads 13, which are small conductive strips, are formed. The inner lead 13 is connected to a conductor circuit connected to a terminal pin (not shown). Each terminal of the semiconductor chip housed in the cavity 12 is connected to the inner lead 13 by a bonding wire. The inner lead 13 is
As shown in FIG. 2, for example, the resin base material 11 is mixed in an area of 1 mm × 15 mm, and a mixed area in which a conductor portion is mixed in the resin base material 11. Also, cavity 1
2 is, for example, an area of 15 mm × 15 mm, which is an area where only the conductor portion exists.
【００３１】導体部であるキャビティ１２やインナーリ
ード１３は、図３に模式的に示すように、樹脂基材１１
の上面に貼られた銅箔層１４に、電解銅メッキ層１５と
ニッケルメッキ層１６と金メッキ層１７とをこの順に積
層した構造である。金メッキ層１７は、たとえば厚みが
０．２μｍ以上の金メッキにより形成されており、好ま
しくは０．５μｍ以上の金メッキにより形成されてい
る。ここで、金メッキ層１７の厚みを０．２μｍ以上に
したのは、０．２μｍ以下では、後述するエネルギー密
度でレーザ光を照射すると下地のニッケルメッキ層１６
に熱的影響が及ぶおそれがあるからである。As schematically shown in FIG. 3, the cavities 12 and the inner leads 13 as the conductors are formed on the resin base material 11.
Has a structure in which an electrolytic copper plating layer 15, a nickel plating layer 16, and a gold plating layer 17 are laminated in this order on a copper foil layer 14 adhered to the upper surface of the substrate. The gold plating layer 17 is formed, for example, by gold plating having a thickness of 0.2 μm or more, and preferably by gold plating having a thickness of 0.5 μm or more. Here, the reason why the thickness of the gold plating layer 17 is set to 0.2 μm or more is that the thickness of the gold plating layer 17 is set to 0.2 μm or less.
This is because there is a possibility that the thermal effect may occur.
【００３２】図１は、本発明の一実施例の実施に用いる
表面処理装置の全体構造を表している。表面処理装置
は、エキシマレーザ照射装置３０とＸＹテーブル６０と
を備えている。ＸＹテーブル６０の上には、多数の回路
基板１０が装着されている。この回路基板１０に、エキ
シマレーザ照射装置３０から、短パルスのエキシマレー
ザ光Ｒを照射する。レーザ光Ｒは、ミラー３２、結像用
のレンズ３４を経て、回路基板１０に照射される。レー
ザ光Ｒは、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光で
あり、図４に示すように、パルス幅は３０ｎｓｅｃ程度
であり、複数のパルス数で回路基板１０を処理する場合
の繰り返し周波数は１〜２００Ｈｚ（周期は、１ｓｅｃ
〜５ｍｓｅｃ）である。また、照射エネルギー密度は、
０．６〜３．０Ｊ／ｃｍ2 程度に設定されており、その
照射面積は、たとえば３ｍｍ□である。FIG. 1 shows the entire structure of a surface treatment apparatus used for carrying out one embodiment of the present invention. The surface treatment device includes an excimer laser irradiation device 30 and an XY table 60. Many circuit boards 10 are mounted on the XY table 60. The circuit board 10 is irradiated with a short pulse excimer laser beam R from an excimer laser irradiation device 30. The laser light R is applied to the circuit board 10 via the mirror 32 and the imaging lens 34. The laser light R is a KrF excimer laser light having a wavelength of 248 nm. As shown in FIG. 4, the pulse width is about 30 nsec, and the repetition frequency when processing the circuit board 10 with a plurality of pulses is 1 to 200 Hz ( The cycle is 1 sec
５5 msec). The irradiation energy density is
It is set to about 0.6 to 3.0 J / cm 2 , and the irradiation area is, for example, 3 mm □.
【００３３】このように、短パルスのレーザ光を導体部
に照射すると、短時間照射で熱容量が小さいため、導体
部極表面にのみレーザ光のエネルギーが作用する。この
結果、導体部の奥深くまで熱が伝達されず、導体部が複
数の金属層により構成されている場合であっても、層間
に金属間化合物が形成されにくくなり、導体部全体の抵
抗値が増大することが少なくなり、導体部の電気的接合
信頼性が向上する。また、図３（ｂ）に示すように、導
体部表面に付着した有機物が蒸発して除去されるととも
に、導体部表面の金属付着物が導体部内部に拡散され
て、表面の不純物量を低減できる。さらに、導体部の極
表面だけを溶融させることができるので、表面を平滑に
できるとともに表面のピンホールの数を低減しかつ表面
を軟化できる。さらにまた、導体部のみが加熱されるの
で、樹脂基材１１に熱影響が及びにくくなり、樹脂基材
１１の特性変化しにくい。As described above, when a short-pulse laser beam is applied to a conductor, the heat capacity is small due to short-time irradiation, so that the energy of the laser beam acts only on the pole surface of the conductor. As a result, heat is not transferred deep into the conductor, and even when the conductor is formed of a plurality of metal layers, an intermetallic compound is less likely to be formed between the layers, and the resistance of the entire conductor is reduced. The increase is not increased, and the reliability of the electrical connection of the conductor is improved. Further, as shown in FIG. 3 (b), the organic substances adhering to the surface of the conductor are evaporated and removed, and the metal adhering substances on the surface of the conductor are diffused into the conductor to reduce the amount of impurities on the surface. it can. Furthermore, since only the polar surface of the conductor can be melted, the surface can be smoothed, the number of pinholes on the surface can be reduced, and the surface can be softened. Furthermore, since only the conductor is heated, the resin base 11 is less likely to be affected by heat, and the characteristics of the resin base 11 are not easily changed.
【００３４】このように、短パルスレーザ光によって、
導体部表面の汚染物除去及び導体部極表面の溶融させ
て、極表面を平滑化させたり、金属の活性化を果たした
りする、表面の改質作用が行われる。レーザービームＲ
の照射方法として、つぎの方法が採用される。レーザ照
射装置３０で短パルスレーザの発振を一定間隔（たとえ
ば１〜２００Ｈｚ）で連続的に繰り返す（たとえば１〜
５０回）とともに回路基板１０を移動させる。このよう
な発振を行いつつ回路基板１０も連続的に移動させて、
回路基板１０の照射パターン全域にレーザ光Ｒを照射す
る。このような方法を採用すれば、レーザ光Ｒの照射を
中断することなく、能率的に作業が行える。As described above, the short pulse laser beam causes
The contaminant removal on the conductor part surface and the melting of the conductor part pole surface are performed to perform a surface modification action to smooth the pole surface and activate the metal. Laser beam R
The following method is employed as the irradiation method. Oscillation of the short pulse laser is continuously repeated at a constant interval (for example, 1 to 200 Hz) by the laser irradiation device 30 (for example, 1 to 200 Hz).
50 times) and the circuit board 10 is moved. The circuit board 10 is also continuously moved while performing such oscillation,
The entire area of the irradiation pattern of the circuit board 10 is irradiated with the laser beam R. By employing such a method, the work can be performed efficiently without interrupting the irradiation of the laser beam R.
【００３５】図５は、レーザ光を２回に分けて照射する
実施例を示す模式図である。回路基板では、工程上どう
しても導体部１２（１３）表面に有機物の汚れ２０が付
着する。このため、まず第１のレーザ光を照射して有機
物の汚れ２０を除去する。これにより、ワイヤーボンデ
ィングの接続信頼性が向上する。この第１のレーザ光は
エネルギー密度が小さいので導体部に対する影響が小さ
い。このため、有機物を完全に除去するまでレーザ光を
照射する。ここで、第１のレーザ光の照射エネルギー密
度は，０．２〜０．６Ｊ／ｃｍ2 であり、照射回数は１
〜５００回である。また、照射間隔は前述と同じであり
１〜２００Ｈｚである。FIG. 5 is a schematic view showing an embodiment in which the laser beam is irradiated in two divided steps. In the circuit board, organic dirt 20 adheres to the surface of the conductor portion 12 (13) in any process. Therefore, first, the first laser light is irradiated to remove the organic dirt 20. Thereby, connection reliability of wire bonding is improved. Since the first laser beam has a low energy density, the influence on the conductor is small. Therefore, laser light irradiation is performed until organic substances are completely removed. Here, the irradiation energy density of the first laser light is 0.2 to 0.6 J / cm 2 , and the number of irradiations is 1
５００500 times. The irradiation interval is the same as described above and is 1 to 200 Hz.
【００３６】導体部の表面には、通常、図３に示すよう
に、メッキ層が形成されており、その表面状態（メッキ
の結晶粒径、表面凹凸、メッキ中の不純物量）がロット
によりバラツキが大きいので、第２のレーザ光を照射し
て導体部極表面を溶融させて、表面状態のバラツキを小
さくし、ワイヤーボンディング特性（電気的接合信頼
性）を向上させる。即ち、汚れを除去した後、高密度の
第２のレーザ光で極短時間で導体部の極表面を溶融さ
せ、有機物等の不純物が内部に拡散することなく、表面
を平滑にし、軟化してピンホールが少ない表面を形成す
る。ここで、第２のレーザ光の照射エネルギー密度は，
０．６〜３．０Ｊ／ｃｍ2 であり、照射回数は１〜５０
回である。As shown in FIG. 3, a plating layer is usually formed on the surface of the conductor portion, and the surface condition (crystal grain size of the plating, surface irregularities, amount of impurities in the plating) varies from lot to lot. Therefore, by irradiating the second laser beam to melt the surface of the conductor portion, the variation in the surface state is reduced, and the wire bonding characteristics (electrical bonding reliability) are improved. That is, after removing the dirt, the very surface of the conductor portion is melted in a very short time with the high-density second laser light, and the surface is smoothed and softened without impurities such as organic substances diffusing inside. Form a surface with few pinholes. Here, the irradiation energy density of the second laser light is
0.6 to 3.0 J / cm 2 , and the number of irradiations is 1 to 50
Times.
【００３７】なお、第２のレーザ光で有機物の汚れを除
去することも可能であるが、汚れ２０の厚みが厚い場合
には、レーザ照射回数が少ないと汚れを完全に除去でき
ない。また、レーザ照射回数を多くすると回路基板に熱
的影響が生じ、回路の電気特性が劣化する。したがっ
て、有機物の汚れ２０は、弱いエネルギー密度のレーザ
光でレーザ照射回数を多くして除去し、表面状態の改善
は強いエネルギー密度のレーザでレーザ照射回数を少な
くして行えば、回路基板電気特性を劣化させることな
く、電気的接合信頼性を向上できる。また、上記２つの
実施例において、ミラー３２とレーザ照射装置３０との
間に照射パターンを導体部に限定するマスクを配置し、
マスクをＸＹテーブル６０と同期して移動させてもよ
い。Although it is possible to remove organic dirt with the second laser beam, when the thickness of the dirt 20 is large, the dirt cannot be completely removed if the number of laser irradiations is small. In addition, when the number of laser irradiations is increased, a thermal effect occurs on the circuit board, and the electrical characteristics of the circuit deteriorate. Therefore, the organic contaminants 20 can be removed by increasing the number of laser irradiations with a laser beam having a low energy density and improving the surface state by reducing the number of laser irradiations with a laser having a high energy density. Without deteriorating the electrical connection reliability. Further, in the above two embodiments, a mask for limiting the irradiation pattern to the conductor portion is arranged between the mirror 32 and the laser irradiation device 30,
The mask may be moved in synchronization with the XY table 60.
【００３８】図６は、真空チャンバー内に配置された回
路基板に短パルスレーザ光を照射する実施例を示してい
る。通常、回路基板１０には樹脂基材１１の上の必要な
部分にだけ導体部が形成されているため、導体部と樹脂
基材１１とが混在している。このため、レーザ光を導体
部のみに照射しようとすると、レーザ光の照射系の制御
が複雑になる。また、導体部のみを照射すると、一度に
照射できる面積が小さくなり、生産性の観点からも問題
がある。そこで、この実施例では、一度に照射できる範
囲を３ｍｍ□とし、導体部と樹脂基材１１とをまとめて
照射し、大面積を一度に処理できるようにする。FIG. 6 shows an embodiment in which a circuit board arranged in a vacuum chamber is irradiated with short pulse laser light. Usually, since the conductor is formed only on a necessary portion of the resin substrate 11 on the circuit board 10, the conductor and the resin substrate 11 are mixed. For this reason, when trying to irradiate only the conductor with the laser light, the control of the laser light irradiation system becomes complicated. In addition, when only the conductor is irradiated, the area that can be irradiated at a time becomes small, and there is a problem from the viewpoint of productivity. Therefore, in this embodiment, the range that can be irradiated at a time is 3 mm square, and the conductor portion and the resin base material 11 are collectively irradiated so that a large area can be processed at a time.
【００３９】この実施例の実施に用いる表面処理装置
は、上部外壁に光学窓４が配置された箱状の真空チャン
バー１を備えている。真空チャンバー１には、真空ポン
プ２が接続されており、その内部は真空ポンプ２により
０．１〜０．０１Ｔｏｒｒ程度の真空度に保持されてい
る。光学窓の上方にはレーザ照射装置３０が配置されて
いる。なお、ここではミラー３２や結像用のレンズ３４
は図示を省略している。真空チャンバー１の内部には、
回路基板１０を保持するための基板保持部５が光学窓４
に対向して配置されている。The surface treatment apparatus used for carrying out this embodiment has a box-shaped vacuum chamber 1 in which an optical window 4 is arranged on the upper outer wall. A vacuum pump 2 is connected to the vacuum chamber 1, and the inside thereof is maintained at a degree of vacuum of about 0.1 to 0.01 Torr by the vacuum pump 2. A laser irradiation device 30 is arranged above the optical window. Here, the mirror 32 and the imaging lens 34 are used.
Is not shown. Inside the vacuum chamber 1,
The substrate holding part 5 for holding the circuit board 10 is an optical window 4.
Are arranged to face each other.
【００４０】レーザ光Ｒを導体部と樹脂基材１１とにま
とめて照射すると、樹脂基材１１から発生する飛散物が
雰囲気ガスと衝突して導体部表面に付着する。これを防
止するために、回路基板１０を真空チャンバー１内で減
圧雰囲気下に配置した状態で、照射範囲が広い短パルス
のレーザ光をまとめて回路基板１０に照射する。なお、
雰囲気ガスとしては空気でよいが、Ｈｅ，Ａｒ，Ｎガス
でもよい。このように減圧雰囲気に回路基板１０を配置
すると、樹脂基材１１からの飛散物が高速で基板１０か
ら飛び出しても雰囲気ガスと衝突しにくくなり、導体部
への付着量が減少する。When the conductor R and the resin base 11 are collectively irradiated with the laser beam R, the scattered matter generated from the resin base 11 collides with the atmospheric gas and adheres to the surface of the conductor. In order to prevent this, in a state where the circuit board 10 is placed in a reduced-pressure atmosphere in the vacuum chamber 1, short-pulse laser beams having a wide irradiation range are collectively irradiated onto the circuit board 10. In addition,
The atmosphere gas may be air, but may be He, Ar, or N gas. When the circuit board 10 is placed in a reduced-pressure atmosphere in this way, even if the scattered matter from the resin base material 11 jumps out of the board 10 at high speed, it is difficult to collide with the atmospheric gas, and the amount of adhesion to the conductor is reduced.
【００４１】図７は、減圧雰囲気下でプラズマを発生さ
せつつ回路基板に短パルスレーザ光を照射する実施例を
示している。減圧雰囲気中でレーザ光を照射すると、光
学窓４に樹脂基材１１からの飛散物が付着して、光学窓
４のレーザ透過率が低下するという問題が生じる。そこ
で、この実施例では、減圧雰囲気下でプラズマを発生さ
せ、化学的作用及び物理的作用によって光学窓４への飛
散物の付着を低減する。FIG. 7 shows an embodiment in which a circuit board is irradiated with short-pulse laser light while generating plasma in a reduced-pressure atmosphere. Irradiation with laser light in a reduced-pressure atmosphere causes a problem that scattered matter from the resin substrate 11 adheres to the optical window 4 and the laser transmittance of the optical window 4 decreases. Therefore, in this embodiment, plasma is generated under a reduced-pressure atmosphere, and the adhesion of flying matter to the optical window 4 is reduced by chemical action and physical action.
【００４２】表面処理装置は、図６に示す装置に加え
て、光学窓４と基板保持部５との間に配置されたプラズ
マ電極７を備えている。プラズマ電極７は、真空チャン
バー１外に配置された高周波プラズマ電源９に接続され
ている。プラズマ電極７は、ステンレス製であり、１０
０〜２５０ｍｍの巻き径で長さが５０ｍｍのコイル状の
電極である。高周波プラズマ電源９はプラズマ電極に高
周波電圧を印加してプラズマ電極７から２０〜５００Ｗ
のプラズマを発生させる。The surface treatment apparatus includes a plasma electrode 7 disposed between the optical window 4 and the substrate holder 5 in addition to the apparatus shown in FIG. The plasma electrode 7 is connected to a high-frequency plasma power supply 9 arranged outside the vacuum chamber 1. The plasma electrode 7 is made of stainless steel.
It is a coil-shaped electrode having a winding diameter of 0 to 250 mm and a length of 50 mm. The high-frequency plasma power supply 9 applies a high-frequency voltage to the plasma electrode and outputs 20 to 500 W from the plasma electrode 7.
To generate plasma.
【００４３】この実施例では、レーザ光Ｒを回路基板１
０に照射すると樹脂基材１１から飛散物が発生し、光学
窓や導体部に付着する。この飛散物が光学窓４に付着し
てもイオン化された雰囲気ガスとの衝突によってエッチ
ングにより物理的に除去される。また、プラズマ中に飛
散した飛散物はガス化して排気されることで光学窓４へ
の付着量も減少する。この結果、光学窓４のレーザ透過
率が低下しにくくなり、均一なエネルギーのレーザ光Ｒ
が長期に渡り安定して回路基板１０に到達し、安定した
表面処理が可能になる。In this embodiment, the laser light R is applied to the circuit board 1
When illuminated to 0, scattered matter is generated from the resin substrate 11 and adheres to the optical window and the conductor. Even if this scattered matter adheres to the optical window 4, it is physically removed by etching by collision with the ionized atmospheric gas. Further, the scattered matter scattered in the plasma is gasified and exhausted, so that the amount attached to the optical window 4 is reduced. As a result, the laser transmittance of the optical window 4 hardly decreases, and the laser light R
Reaches the circuit board 10 stably over a long period of time, and a stable surface treatment becomes possible.
【００４４】また、導体部に僅かに付着した飛散物もエ
ッチング作用により除去できる。この導体部への飛散物
の僅かな付着は、ワイヤーボンディングにはあまり影響
を及ぼさない。しかし、図８に示すように、キャビティ
１２に半導体チップ２２をダイボンドするとき、ダイボ
ンドの溶剤２１に付着物が溶けて、溶剤２１の粘度を下
げて流れやすくすることがある。溶剤２１がインナーリ
ード１３まで流れると、短絡等の問題が生じるので、こ
のような僅かな付着物も除去することで、電気的接合信
頼性をより向上できる。Further, the scattered matter slightly attached to the conductor can be removed by the etching action. The slight adhesion of the scattered matter to the conductor has little effect on the wire bonding. However, as shown in FIG. 8, when the semiconductor chip 22 is die-bonded to the cavity 12, the attached matter may be dissolved in the solvent 21 of the die bond, and the viscosity of the solvent 21 may be reduced to facilitate the flow. When the solvent 21 flows to the inner lead 13, a problem such as a short circuit occurs. Therefore, by removing such a small attached matter, the electrical bonding reliability can be further improved.
【００４５】図９は、プラズマを制御しつつ短パルスレ
ーザ光を照射する実施例を示している。この実施例によ
る表面処理装置には、図７に示す実施例の装置に加え
て、プラズマ電極７を上下に移動させる移動機構７ａが
設けられている。移動機構７ａは、たとえばモータ等の
駆動機構を用いればよい。このようにプラズマ電極７を
上下させることで、光学窓４と回路基板１０との双方に
適切なプラズマパワーを到達させることができる。な
お、プラズマ電極位置を変更することによりプラズマを
制御するほかに、回路基板にバイアス電圧を印加した
り、プラズマに磁場をかけることによりプラズマを制御
してもよい。FIG. 9 shows an embodiment in which a short pulse laser beam is irradiated while controlling the plasma. The surface treatment apparatus according to this embodiment is provided with a moving mechanism 7a for moving the plasma electrode 7 up and down in addition to the apparatus of the embodiment shown in FIG. As the moving mechanism 7a, for example, a driving mechanism such as a motor may be used. By raising and lowering the plasma electrode 7 in this manner, appropriate plasma power can reach both the optical window 4 and the circuit board 10. In addition to controlling the plasma by changing the position of the plasma electrode, the plasma may be controlled by applying a bias voltage to the circuit board or applying a magnetic field to the plasma.
【００４６】この実施例では、図７に示す実施例より適
切にプラズマを制御できるので、より光学窓４及び導体
部に付着した飛散物を除去でき、電気的接合信頼性をよ
り向上できる。図１０は、光学窓の近傍にガス流を形成
しながらレーザ光を照射する実施例を示している。In this embodiment, since the plasma can be controlled more appropriately than the embodiment shown in FIG. 7, the scattered matter adhering to the optical window 4 and the conductor can be further removed, and the electrical connection reliability can be further improved. FIG. 10 shows an embodiment in which laser light is irradiated while forming a gas flow near the optical window.
【００４７】この実施例による表面処理装置には、図７
に示す実施例の装置に加えて、光学窓４の周辺にノズル
１８が配置されている。ノズル１８には、雰囲気ガス
（例えば清浄な空気）を充填したガスボンベ１９が接続
されている。この実施例では、光学窓４の近傍にガスを
流し、光学窓４への飛散物の付着を抑制している。この
とき、常時真空ポンプ２で真空チャバー１内を排気し、
ガスの流入により雰囲気圧力が増加しないようにしてお
く。また、このときのガス流量は、真空チャンバー１内
の真空度（雰囲気圧力）に影響がない程度でよい。具体
的には、排気容量との関連があるが１リットル／分程度
が望ましい。また、真空チャンバー１内の真空度は０．
０５Ｔｏｒｒでよい。なお、ガスの種類はどのようなも
のでも、飛散物の付着防止に関しての効果がある。しか
し、反応性ガスであると、回路基板１０と反応して回路
基板１０を腐食するおそれがあるので、雰囲気ガス（空
気）や不活性ガスが望ましい。FIG. 7 shows a surface treatment apparatus according to this embodiment.
A nozzle 18 is arranged around the optical window 4 in addition to the apparatus of the embodiment shown in FIG. A gas cylinder 19 filled with an atmospheric gas (for example, clean air) is connected to the nozzle 18. In this embodiment, a gas is caused to flow in the vicinity of the optical window 4 to suppress the attachment of flying substances to the optical window 4. At this time, the inside of the vacuum chamber 1 is constantly evacuated by the vacuum pump 2,
Atmospheric pressure should not be increased by gas inflow. At this time, the gas flow rate may be such that the degree of vacuum (atmospheric pressure) in the vacuum chamber 1 is not affected. Specifically, it is desirable to be about 1 liter / minute, though it is related to the exhaust capacity. Further, the degree of vacuum in the vacuum chamber 1 is set to 0.
05 Torr may be used. It should be noted that any type of gas is effective in preventing the attachment of flying matter. However, a reactive gas may react with the circuit board 10 and corrode the circuit board 10. Therefore, an atmosphere gas (air) or an inert gas is desirable.
【００４８】この実施例では、ガス流によって飛散物の
光学窓４への付着を抑制しているので、レーザ透過率が
低下しにくくなり、回路基板１０に常に均一なエネルギ
ー密度のレーザ光が照射されて高品質の表面処理を行え
る。図１１は、図１に示した表面処理装置でインナーリ
ード１３とキャビティ１２とで別に照射を行う実施例を
示している。インナーリード１３が形成された領域は、
図２に示すように、導体部と樹脂基材１１とが混在した
領域である。このインナーリード１３を照射する際には
レーザ光により両者を同時に照射することになる。しか
し、キャビティ１２は導体部のみが存在するので、キャ
ビティ１２の照射の際には樹脂基材１１を照射すること
はない。In this embodiment, the adhesion of the scattered matter to the optical window 4 by the gas flow is suppressed, so that the laser transmittance does not easily decrease, and the circuit board 10 is always irradiated with the laser light having a uniform energy density. To provide high quality surface treatment. FIG. 11 shows an embodiment in which the inner lead 13 and the cavity 12 are separately irradiated by the surface treatment apparatus shown in FIG. The area where the inner leads 13 are formed is
As shown in FIG. 2, it is a region where the conductor portion and the resin base material 11 are mixed. When irradiating the inner lead 13, both are illuminated simultaneously by laser light. However, since the cavity 12 has only the conductor, the resin substrate 11 is not irradiated when the cavity 12 is irradiated.
【００４９】したがって、図１１に示すように、まず、
ステップＳ１で導体部がレーザ光の照射領域（１回の照
射面積）がより大きいか否かを判断する。導体部が大き
いと判断した場合には、ステップＳ２に移行し、まず、
インナーリード１３が形成された混在領域だけを照射す
るようにＸＹテーブル６０を制御する。これにより、混
在領域の樹脂基材１１から樹脂分が飛散する。飛散した
樹脂分は、キャビティ１２に付着する。ステップＳ３で
は、キャビティ１２にレーザ光を照射するようにＸＹテ
ーブル６０を制御する。これにより、キャビティ１２に
付着した樹脂飛散物が除去されるとともに、金属表面層
が溶融されて改質される。また、導体部が照射領域より
小さいと判断したときはステップＳ１からステップＳ４
１移行し、全体を照射する。なお、ガルバノ走査機構に
よりレーザ光を走査する場合には、ステップＳ２及びス
テップＳ３にてガルバノ走査機構を制御すればよい。Therefore, as shown in FIG.
In step S1, it is determined whether or not the conductor portion has a larger laser beam irradiation area (one irradiation area). If it is determined that the conductor is large, the process proceeds to step S2,
The XY table 60 is controlled so as to irradiate only the mixed area where the inner leads 13 are formed. Thereby, the resin component is scattered from the resin base material 11 in the mixed area. The scattered resin adheres to the cavity 12. In step S3, the XY table 60 is controlled so that the cavity 12 is irradiated with laser light. Thereby, the resin scattered matter attached to the cavity 12 is removed, and the metal surface layer is melted and reformed. On the other hand, if it is determined that the conductor is smaller than the irradiation area, the process proceeds from step S1 to step S4.
1 and the whole is irradiated. When the laser beam is scanned by the galvano scanning mechanism, the galvano scanning mechanism may be controlled in steps S2 and S3.
【００５０】このような手順でレーザ光を照射すること
により、図８で説明したような、ダイボンドの溶剤に樹
脂分が溶けることがなくなり、溶剤による短絡を防止で
きる。図１２は、レーザ光を走査する実施例を示してい
る。この実施例の表面処理装置は、上部外壁に光学窓４
を有する真空チャンバー１と、真空チャンバー１の上方
に配置されたレーザ照射装置３０とを有している。真空
チャンバー１とレーザ照射装置３０との間には、レーザ
走査機構３１が配置されている。レーザ走査機構３１
は、レーザ照射装置３０の下方に配置された集光レンズ
３４と、集光されたレーザ光を走査する回転可能な２枚
のガルバノミラー３６，３７とを有している。ガルバノ
ミラー３６，３７は、サーボ機構（図示せず）により回
転角度を制御されて、各ミラー３６，３７に対するレー
ザ光の出射角度から回路基板１０の照射角度を任意に設
定できる。ここでは、回路基板１０を移動させることな
く、高速で大面積を処理することができるとともに、ミ
ラー３６，３７を制御することで任意の場所のみを表面
処理することができる。By irradiating a laser beam in such a procedure, the resin component does not dissolve in the solvent for die bonding as described with reference to FIG. 8, and a short circuit due to the solvent can be prevented. FIG. 12 shows an embodiment in which a laser beam is scanned. The surface treatment apparatus of this embodiment has an optical window 4 on the upper outer wall.
And a laser irradiation device 30 disposed above the vacuum chamber 1. A laser scanning mechanism 31 is arranged between the vacuum chamber 1 and the laser irradiation device 30. Laser scanning mechanism 31
Has a condenser lens 34 disposed below the laser irradiation device 30 and two rotatable galvanometer mirrors 36 and 37 for scanning the collected laser light. The rotation angles of the galvanometer mirrors 36 and 37 are controlled by a servo mechanism (not shown), so that the irradiation angle of the circuit board 10 can be set arbitrarily based on the laser light emission angle with respect to each of the mirrors 36 and 37. Here, a large area can be processed at high speed without moving the circuit board 10, and surface control can be performed only at an arbitrary place by controlling the mirrors 36 and 37.
【００５１】図１３は、レーザ照射装置と回路基板との
間にマスクを配置し、導体部を精度良く表面処理する実
施例を示している。この表面処理装置のレーザ走査機構
３１は、レーザ照射装置３０に対向して配置されたマス
ク３８と、マスク３８に面して配置されたレンズ３４
と、回転する２枚のガルバノミラー３６，３７とを有し
ている。マスク３８とレンズ３４とは、ガルバノミラー
３６，３７と同期して光軸方向に移動する移動機構３８
ａ，３４ａをそれぞれ有している。FIG. 13 shows an embodiment in which a mask is arranged between the laser irradiation device and the circuit board, and the conductor is accurately surface-treated. A laser scanning mechanism 31 of the surface treatment apparatus includes a mask 38 arranged opposite to the laser irradiation apparatus 30 and a lens 34 arranged facing the mask 38.
And two rotating galvanometer mirrors 36 and 37. The mask 38 and the lens 34 are moved by a moving mechanism 38 that moves in the optical axis direction in synchronization with the galvanometer mirrors 36 and 37.
a and 34a.
【００５２】通常、マスク３８のイメージを結像して表
面処理を行う場合、マスク３８からレンズ３４までの距
離ａと、レンズ３４から加工点（回路基板１０の表面）
までの距離ｂと、レンズ３４の焦点ｆとの間には、 １／ａ ＋ １／ｂ ＝ １／ｆ の関係式が成立する。Normally, when surface treatment is performed by forming an image of the mask 38, the distance a from the mask 38 to the lens 34 and the processing point (the surface of the circuit board 10) from the lens 34
Between the distance b and the focal point f of the lens 34, the following relational expression holds: 1 / a + 1 / b = 1 / f.
【００５３】ガルバノミラーを用いてレーザ走査を行う
場合、光路長ｂが回路基板１０上の中心部Ａと周辺部Ｂ
とで異なるため、マスク３８のパターン像がボケて、精
度のよい加工が行えないことがある。そこで、この実施
例では、マスク３８とレンズ３４とを光路長ｂの変化に
応じて移動させることで、マスク３８のパターン像の常
にボケないようにする。たとえば、中心部Ａと周辺部Ｂ
とで光路長が１０ｍｍ異なる場合には、マスク３８とレ
ンズ３４とをともに１０ｍｍだけミラー３６に対して移
動させればよい。When laser scanning is performed using a galvanomirror, the optical path length b is determined between the central portion A and the peripheral portion B on the circuit board 10.
Therefore, the pattern image of the mask 38 may be blurred and accurate processing may not be performed. Therefore, in this embodiment, the mask 38 and the lens 34 are moved according to the change in the optical path length b so that the pattern image of the mask 38 is not always blurred. For example, the central part A and the peripheral part B
If the optical path length differs by 10 mm, the mask 38 and the lens 34 may both be moved by 10 mm with respect to the mirror 36.
【００５４】図１４は、導体部に段差がある場合でも、
導体部を精度良く表面処理する実施例を示している。こ
の表面処理装置は、レーザ照射装置３０とミラー３６と
照射されたレーザ光を平行光にする２枚のレンズ３４，
３９とを有している。２枚のレンズ３４，３９は、ミラ
ー３６と回路基板１０との間に配置されている。この回
路基板１０には、キャビティ１２が凹入しており、イン
ナーリード１３とキャビティ１２との間に段差がある。FIG. 14 shows that even if the conductor has a step,
This shows an embodiment in which a conductor portion is surface-treated with high accuracy. This surface treatment device includes a laser irradiation device 30, a mirror 36, and two lenses 34, which convert the irradiated laser light into parallel light.
39. The two lenses 34 and 39 are arranged between the mirror 36 and the circuit board 10. A cavity 12 is recessed in the circuit board 10, and there is a step between the inner lead 13 and the cavity 12.
【００５５】一般に、回路基板１０の多層化に伴い、回
路基板１０の光路長に対する照射位置が変化するものが
あるため、レーザ光の１パルス内で段差が生じ、高精度
の表面処理が困難になる。そこで、この実施例では、レ
ーザ光が回路基板１０に対して垂直に入射するように２
枚のレンズを組み合わせ、回路基板１０の段差に対して
もエネルギー密度が一定になるように光学系を配置し
た。この２枚のレンズ３４，３９のそれぞれの焦点距離
をｆ１，ｆ２とし、距離をＬとすると、下記の関係にな
るように、２枚のレンズ３４，３９を配置する。In general, the irradiation position with respect to the optical path length of the circuit board 10 changes with the increase in the number of layers of the circuit board 10, so that a step is generated within one pulse of the laser light, and high-precision surface treatment becomes difficult. Become. Therefore, in this embodiment, the laser beam is set so that it enters the circuit board 10 vertically.
The optical system was arranged such that the lenses were combined and the energy density was constant even with respect to the steps of the circuit board 10. Assuming that the focal lengths of the two lenses 34 and 39 are f1 and f2 and the distance is L, the two lenses 34 and 39 are arranged so as to satisfy the following relationship.
【００５６】 ｆ１ ＋ ｆ２＝ Ｌ ここでは、レーザ光が回路基板１０に対して垂直に入射
するため、回路基板１０に段差があっても精度が良い表
面処理を行える。実際に、段差１ｍｍに対して焦点距離
ｆ１＝４００、ｆ２＝１００のレンズを使用したところ
段差２ｍｍまで精度がよい表面処理を行えた。F1 + f2 = L Here, since the laser beam is perpendicularly incident on the circuit board 10, even if the circuit board 10 has a step, a highly accurate surface treatment can be performed. Actually, when a lens having a focal length of f1 = 400 and f2 = 100 with respect to a step of 1 mm was used, a highly accurate surface treatment could be performed up to a step of 2 mm.
【００５７】図１５乃至図１７は、レーザ照射位置を検
出してその位置を補正する実施例を示している。レーザ
光学系は一般に、周辺温度の変化や経時変化によって光
路長が変化してレーザ照射位置が変化することがある。
また、レーザ発振器の放電状態や共振器の変化により、
レーザ出射位置が変化して加工位置が異なることがあ
る。そこで、これらの実施例では、レーザ照射位置を回
路基板１０上で直接観察して照射位置が変化すると照射
位置を変化させるよう補正する。FIGS. 15 to 17 show an embodiment in which the laser irradiation position is detected and the position is corrected. In general, in a laser optical system, an optical path length changes due to a change in ambient temperature or a change with time, and thus a laser irradiation position may change.
Also, depending on the discharge state of the laser oscillator and changes in the resonator,
The processing position may be different due to a change in the laser emission position. Therefore, in these embodiments, the laser irradiation position is directly observed on the circuit board 10 and correction is made so that the irradiation position changes when the irradiation position changes.
【００５８】図１５に示す実施例は、回路基板１０を移
動してレーザ光の照射位置を固定している場合を示して
いる。この表面処理装置は、マスク３８と、ＸＹテーブ
ル６０上に配置された、エキシマレーザ光の波長に対し
て感度特性を有する検出器５０とを備えている。なお、
レンズ３４は図１のレンズ３４（図１）と位置は異なる
が同一機能を有している。検出器５０は、照射位置を臨
み得るように配置されている。他の構成は、図１に示す
実施例と同様である。なお、この検出及び補正タイミン
グはたとえば１時間に１回の割合で行えばよい。The embodiment shown in FIG. 15 shows a case where the circuit board 10 is moved to fix the irradiation position of the laser beam. This surface treatment apparatus includes a mask 38 and a detector 50 disposed on an XY table 60 and having a sensitivity characteristic to the wavelength of excimer laser light. In addition,
The lens 34 has the same function as the lens 34 (FIG. 1) in FIG. The detector 50 is arranged so that the irradiation position can be seen. Other configurations are the same as those of the embodiment shown in FIG. The detection and correction timing may be performed, for example, once per hour.
【００５９】検出器５０及びその光学系は、ＫｒＦエキ
シマレーザが照射される場合には、紫外線対応のものを
用いるとよい。ここでは、検出器５０の視野内で照射位
置がずれたときに、ずれ量に応じてＸＹテーブル６０の
位置を補正すればよい。図１６に示す実施例は、レーザ
光を走査して、回路基板１０を固定している場合を示し
ている。この表面処理装置は、図１３に示す実施例の装
置に検出器５０を加えたものである。検出器５０は、ガ
ルバノミラー３６，３７を制御するスキャナー制御系５
１により同期して回転制御される。そして、照射位置が
変化するとそのずれ量を検出し、検出ずれ量に応じてス
キャナー制御系５１により照射位置を補正する。When the KrF excimer laser is irradiated, the detector 50 and its optical system should preferably be of an ultraviolet type. Here, when the irradiation position is shifted in the field of view of the detector 50, the position of the XY table 60 may be corrected according to the shift amount. The embodiment shown in FIG. 16 shows a case where the circuit board 10 is fixed by scanning with laser light. This surface treatment apparatus is obtained by adding a detector 50 to the apparatus of the embodiment shown in FIG. The detector 50 includes a scanner control system 5 that controls the galvanometer mirrors 36 and 37.
The rotation is controlled in synchronism with 1. When the irradiation position changes, the shift amount is detected, and the irradiation position is corrected by the scanner control system 51 according to the detected shift amount.
【００６０】図１７は、紫外線対応のような特別な検出
器ではなく、通常の可視光カメラを検出器として用いた
実施例を示している。この表面処理装置は、照射位置検
出用の可視光であるＨｅ−Ｎｅレーザ光（波長６３３ｎ
ｍ）を照射する検出レーザ照射装置５２とミラー５４と
ミラー５３と検出器５０とをさらに備えている。ミラー
５４は、検出レーザ照射装置５２に面して配置され、Ｈ
ｅ−Ｎｅレーザ光を透過し、ＫｒＦエキシマレーザ光を
反射する。ミラー５３は、レーザ照射装置３０に面して
配置され、エキシマレーザ光をミラー５４に向けて反射
する。検出器５０は、たはえばＣＣＤカメラからなり、
レーザ照射位置が視野内の中心となるように配置されて
いる。なお、レーザ照射装置３０の光軸と検出レーザ照
射装置５２の光軸とが一致するように２つの照射装置３
０，５２は配置されている。FIG. 17 shows an embodiment in which an ordinary visible light camera is used as a detector instead of a special detector such as an ultraviolet detector. This surface treatment apparatus uses He-Ne laser light (wavelength 633n), which is visible light for irradiation position detection.
m), and further includes a detection laser irradiation device 52 for irradiating m), a mirror 54, a mirror 53, and a detector 50. The mirror 54 is disposed so as to face the detection laser irradiation device 52,
It transmits e-Ne laser light and reflects KrF excimer laser light. The mirror 53 is arranged facing the laser irradiation device 30 and reflects the excimer laser light toward the mirror 54. The detector 50 comprises, for example, a CCD camera,
The laser irradiation position is arranged so as to be the center in the visual field. Note that the two irradiation devices 3 are set so that the optical axis of the laser irradiation device 30 and the optical axis of the detection laser irradiation device 52 match.
0 and 52 are arranged.
【００６１】ここでは、可視光がレーザ照射位置に照射
されるので、検出器のコストが安価になるとともに、照
射位置の検出が容易になる。また、処理用のレーザ光の
波長が変化しても照射位置を確実に検出できる。図１８
は、レーザ光により表面処理することでメッキ密着性の
評価も行える実施例を示している。Here, since the visible light is applied to the laser irradiation position, the cost of the detector is reduced and the irradiation position can be easily detected. Further, even if the wavelength of the processing laser light changes, the irradiation position can be detected reliably. FIG.
Shows an example in which plating adhesion can be evaluated by performing surface treatment with a laser beam.
【００６２】複数のメッキ層によって導体部を形成した
回路基板１０では、メッキ層間に不純物２６が介在して
メッキ密着力が弱くなると、レーザ照射によってメッキ
が剥離する（図１８（ｂ））。また、剥離しなくてもメ
ッキ層間に不純物が介在していると、長期的にはメッキ
表面に拡散し、回路基板之電気的接合信頼性が低下す
る。そこで、照射エネルギー密度とレーザ照射回数とを
設定することで、レーザ光照射による回路基板のメッキ
密着性を評価することが可能になる。In the circuit board 10 in which the conductor portion is formed by a plurality of plating layers, when the adhesion between the plating layers is weakened by the impurities 26, the plating is peeled off by laser irradiation (FIG. 18B). Also, if impurities are present between the plating layers even if they are not peeled, they will diffuse to the plating surface in the long term, and the electrical bonding reliability of the circuit board will be reduced. Thus, by setting the irradiation energy density and the number of times of laser irradiation, it becomes possible to evaluate the plating adhesion of the circuit board by laser light irradiation.
【００６３】この実施例では、図１に示した装置で回路
基板１０の表面処理とメッキ密着性とを同時に評価する
ために、ＫｒＦエキシマレーザを用いて、照射エネルギ
ー密度１．０〜１．４Ｊ／ｃｍ2 ，レーザ照射回数１〜
５ショットの照射条件でメッキの密着性の評価を行っ
た。回路基板１０の構成は、図１８に示すように、ガラ
ス布基材変性ポリイミド樹脂製の樹脂基材１１上に銅箔
１４を貼り、その上に電解銅メッキ層１５，ニッケルメ
ッキ層１６，金メッキ層１７をそれぞれ積層した。各メ
ッキ層の厚みは銅メッキ層１５が１０μｍ，ニッケルメ
ッキ層１６が５μｍ，金メッキ層１７が１μｍである。
不純物２６が付着してメッキの剥離が生じた場所は、主
に金メッキ層１７とニッケルメッキ層１６との間であ
る。In this embodiment, in order to simultaneously evaluate the surface treatment and the plating adhesion of the circuit board 10 using the apparatus shown in FIG. 1, an irradiation energy density of 1.0 to 1.4 J using a KrF excimer laser. / Cm 2 , laser irradiation frequency 1
Evaluation of plating adhesion was performed under irradiation conditions of 5 shots. As shown in FIG. 18, the circuit board 10 has a structure in which a copper foil 14 is adhered on a resin substrate 11 made of a glass cloth substrate-modified polyimide resin, and an electrolytic copper plating layer 15, a nickel plating layer 16, and a gold plating Layers 17 were each laminated. The thickness of each plating layer is 10 μm for the copper plating layer 15, 5 μm for the nickel plating layer 16, and 1 μm for the gold plating layer 17.
The place where the impurities 26 are attached and the plating is peeled off is mainly between the gold plating layer 17 and the nickel plating layer 16.
【００６４】このような条件でレーザ照射を行うと、表
面の改質を行い、電気的接合信頼性を向上させることが
できるとともに、メッキ密着性を評価でき、メッキ剥離
が生じたものを直ちに不良品として選別できる。ここで
は、レーザ照射によって、従来検出が困難であったメッ
キ層間の不純物や欠陥が検出可能になり、長期的な品質
維持が困難な信頼性が低い回路基板を事前に検出可能に
なり、最終製品の信頼性を向上できる。また、表面改質
と同時に品質検査が行えるので、生産性も向上する。When laser irradiation is performed under such conditions, the surface can be modified to improve the electrical bonding reliability, and the plating adhesion can be evaluated. Can be sorted out as good products Here, laser irradiation makes it possible to detect impurities and defects between plating layers, which were difficult to detect in the past, and to detect in advance low-reliability circuit boards that are difficult to maintain for a long period of time. Reliability can be improved. Further, since the quality inspection can be performed simultaneously with the surface modification, the productivity is also improved.
【００６５】[0065]
【発明の効果】この発明に係る回路基板の表面処理方法
では、短パルスのレーザ光を回路基板に照射すること
で、導体部表面にのみレーザ光のエネルギーを作用させ
ることができるので、導体部以外の領域に熱影響を与え
ることなく、導体部表面の異物を除去できるとともに、
複数の金属材料層の間に金属間化合物を形成することな
く、導体部極表面だけを溶融してピンホールや凹凸をな
くして表面を平滑にでき、導体部表面の電気的接合信頼
性を向上できる。In the method for treating the surface of a circuit board according to the present invention, by irradiating the circuit board with a short-pulse laser beam, the energy of the laser beam can be applied only to the surface of the conductor section. It is possible to remove foreign substances on the conductor surface without affecting the area other than
Without forming intermetallic compounds between multiple metal material layers, only the surface of the conductor can be melted to eliminate pinholes and irregularities, making the surface smoother and improving the electrical connection reliability of the conductor surface. it can.
【００６６】導体部の最表面は厚みが０．２μｍ以上の
金からなり、レーザ照射工程でのレーザ光の照射エネル
ギー密度は０．６〜３．０Ｊ／ｃｍ2 、レーザ光の照射
回数は１〜５０回であれば、複数の金属材料を積層して
も金の下に積層された金属材料に熱影響を与えることな
く、導体部表面の異物を除去できかつ導体部表面を平滑
にできる。The outermost surface of the conductor is made of gold having a thickness of 0.2 μm or more, the laser beam irradiation energy density in the laser irradiation step is 0.6 to 3.0 J / cm 2 , and the number of laser beam irradiations is 1 If the number of times is up to 50 times, even if a plurality of metal materials are stacked, foreign matter on the surface of the conductor portion can be removed and the surface of the conductor portion can be smoothed without affecting the metal material stacked under the gold.
【００６７】第１のレーザ光で導体部表面の有機物によ
る汚れ等の異物を除去した後に、第２のレーザ光で導体
部表面を溶融すれば、電気的接合信頼性をより向上でき
る。第１のレーザ光は照射エネルギー密度が０．２〜
０．６Ｊ／ｃｍ2 のエキシマレーザ光であり、第２のレ
ーザ光は照射エネルギー密度が０．６〜３．０Ｊ／ｃｍ
2 のエキシマレーザ光であれば、強度が弱いエキシマレ
ーザ光で回路基板に熱影響を与えることなく異物を除去
でき、続いて強度の強いエキシマレーザ光で導体部表面
を溶融でき、電気的接合信頼性をより向上できる。If the surface of the conductor is melted with the second laser light after removing foreign matters such as stains by organic substances on the surface of the conductor with the first laser light, the electrical connection reliability can be further improved. The first laser beam has an irradiation energy density of 0.2 to
An excimer laser beam of 0.6 J / cm 2 , and the second laser beam has an irradiation energy density of 0.6 to 3.0 J / cm 2.
In the case of the excimer laser light of No. 2 , foreign substances can be removed by the excimer laser light having a low intensity without affecting the circuit board thermally, and then the surface of the conductor can be melted by the excimer laser light having a high intensity, and the electrical connection reliability can be improved. Performance can be further improved.
【００６８】減圧雰囲気下でレーザ光の照射が行われれ
ば、導体部以外の領域への照射により飛散した粒子と雰
囲気ガスとの衝突が減少し、導体部への飛散粒子の付着
を抑制できる。このため、導体部とそれ以外の領域とに
レーザ光を大面積で照射しても電気的接合信頼性を確保
できる。If laser light irradiation is performed in a reduced-pressure atmosphere, the collision between the particles scattered by the irradiation of the region other than the conductor and the ambient gas is reduced, and the adhesion of the scattered particles to the conductor can be suppressed. For this reason, even if the conductor portion and the other region are irradiated with the laser beam over a large area, the electrical connection reliability can be secured.
【００６９】プラズマ雰囲気中でレーザ光が照射されれ
ば、プラズマによってイオン化したガスの衝突によって
光学窓に付着した異物が除去されるとともに、飛散した
粒子がガス化して排気されることで光学窓への付着量が
減少し、光学窓のレーザ透過率劣化が抑制される。ま
た、イオン化したガスの衝突によって導体部表面に僅か
に付着した飛散物を除去でき、より電気的接合信頼性を
向上できる。When a laser beam is irradiated in a plasma atmosphere, foreign matter adhering to the optical window is removed by collision of gas ionized by the plasma, and scattered particles are gasified and exhausted to the optical window. Is reduced, and deterioration of the laser transmittance of the optical window is suppressed. In addition, the scattered matter slightly attached to the conductor surface due to the collision of the ionized gas can be removed, and the electrical connection reliability can be further improved.
【００７０】発生されるプラズマ量が制御されれば、回
路基板の表面に付着した微量の飛散物を確実に除去で
き、より電気的接合信頼性を向上できる。減圧雰囲気下
で光学窓の近傍にガス流を形成すれば、飛散物が光学窓
に付着しにくくなり、光学窓のレーザ透過率が劣化しに
くい。従って、常に均一なエネルギー密度のレーザ光が
回路基板に照射されて、高品質の表面処理を行える。If the amount of generated plasma is controlled, a small amount of scattered matter adhering to the surface of the circuit board can be reliably removed, and the reliability of electrical connection can be further improved. If a gas flow is formed in the vicinity of the optical window under a reduced-pressure atmosphere, scattered substances are less likely to adhere to the optical window, and the laser transmittance of the optical window is less likely to deteriorate. Therefore, a laser beam having a uniform energy density is always applied to the circuit board, and high quality surface treatment can be performed.
【００７１】導体部が照射領域より大きい場合に、混在
部から先にレーザ光を照射すれば、混在部において導体
部以外の領域から飛散した粒子が混在部を除く導体部に
付着しても付着した飛散粒子を確実に除去でき、電気的
接合信頼性を向上できる。レーザ光を走査すれば、回路
基板を移動させることなく高速で大面積を処理できると
ともに、走査領域を限定することで回路基板の任意の場
所のみを表面処理できる。If the conductor portion is larger than the irradiation area and the laser light is irradiated from the mixed portion first, particles scattered from the region other than the conductor portion in the mixed portion adhere to the conductor portion excluding the mixed portion even if they adhere. The scattered particles can be reliably removed, and the electrical connection reliability can be improved. By scanning with a laser beam, a large area can be processed at a high speed without moving the circuit board, and the surface can be processed only at an arbitrary position on the circuit board by limiting the scanning region.
【００７２】マスクを配置していれば、導体部以外にレ
ーザ光が照射されず、飛散粒子の発生を抑制できるとと
もに、マスクとレンズとをミラーに同期して移動させる
ことで、ミラーの駆動による光路長の変化に応じて変化
する結像位置を常に基板上に設定でき、高精度な表面処
理を行える。If a mask is arranged, laser light is not irradiated to portions other than the conductor portion, and the generation of scattered particles can be suppressed. In addition, by moving the mask and lens in synchronization with the mirror, the mirror can be driven. An imaging position that changes according to a change in the optical path length can always be set on the substrate, and highly accurate surface treatment can be performed.
【００７３】２枚のレンズを焦点距離の和だけ離れて配
置しておけば、レーザ光を回路基板に対して垂直に入射
でき、マスクを配置してもその結像ボケが小さくなり、
回路基板に段差があっても精度良く表面処理できる。照
射位置を検出し、それに応じて照射位置を補正していれ
ば、つねに精度のよい表面処理を行える。If the two lenses are arranged apart from each other by the sum of the focal lengths, the laser beam can be made incident perpendicularly on the circuit board, and even if a mask is arranged, the imaging blur will be small.
Even if there is a step on the circuit board, surface treatment can be performed with high accuracy. If the irradiation position is detected and the irradiation position is corrected accordingly, highly accurate surface treatment can always be performed.
【００７４】検出レーザ光としてたとえば可視光を用い
れば、ＣＣＤカメラ等の安価な検出手段で照射位置を検
出できるので、照射位置を安価かつ容易に検出できる。
表面処理と同時に品質検査を行えば、で生産性を向上で
きかつ回路基板の信頼性を向上できる。If, for example, visible light is used as the detection laser beam, the irradiation position can be detected by an inexpensive detection means such as a CCD camera, so that the irradiation position can be easily detected at low cost.
By performing the quality inspection simultaneously with the surface treatment, the productivity can be improved and the reliability of the circuit board can be improved.
【図１】本発明方法の実施に用いる表面処理装置を示す
斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing a surface treatment apparatus used for carrying out a method of the present invention.
【図２】回路基板の一例を示す平面図。FIG. 2 is a plan view illustrating an example of a circuit board.
【図３】回路基板の断面拡大図。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a circuit board.
【図４】レーザ照射を短パルスで繰り返して行う実施例
の繰り返し周期及びパルス幅を示すグラフ。FIG. 4 is a graph showing a repetition period and a pulse width of an embodiment in which laser irradiation is repeated with short pulses.
【図５】レーザ照射を２回に分けて行う実施例の照射手
順を示す模式図。FIG. 5 is a schematic view showing an irradiation procedure of an embodiment in which laser irradiation is performed twice.
【図６】減圧雰囲気内でレーザ照射を行う実施例を示す
断面模式図。FIG. 6 is a schematic sectional view showing an embodiment in which laser irradiation is performed in a reduced-pressure atmosphere.
【図７】減圧雰囲気内でプラズマを発生しつつレーザ照
射を行う実施例を示す断面模式図。FIG. 7 is a schematic sectional view showing an embodiment in which laser irradiation is performed while generating plasma in a reduced-pressure atmosphere.
【図８】キャビティに飛散物が付着した場合の影響を示
す図。FIG. 8 is a diagram showing an influence when a flying matter adheres to a cavity.
【図９】減圧雰囲気内で制御されたプラズマを発生しつ
つレーザ照射を行う実施例を示す断面模式図。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment in which laser irradiation is performed while generating controlled plasma in a reduced-pressure atmosphere.
【図１０】減圧雰囲気内で光学窓の周辺にガス噴出しつ
つレーザ照射を行う実施例を示す断面模式図。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment in which laser irradiation is performed while blowing gas around an optical window in a reduced-pressure atmosphere.
【図１１】導体部において、インナーリードから先にレ
ーザ照射を行う実施例を説明するフローチャート。FIG. 11 is a flowchart illustrating an embodiment in which laser irradiation is performed first on an inner lead in a conductor portion.
【図１２】ガルバノスキャン光学系によりレーザ光を走
査する実施例を示す断面模式図。FIG. 12 is a schematic sectional view showing an embodiment in which a laser beam is scanned by a galvano scan optical system.
【図１３】マスク及びレンズを含む光学系を移動させて
レーザ光を走査する実施例を示す断面模式図。FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment in which an optical system including a mask and a lens is moved and laser light is scanned.
【図１４】導体部に段差がある場合でも精度良く表面処
理を行える実施例を示す断面模式図。FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment in which surface treatment can be performed accurately even when there is a step in the conductor portion.
【図１５】照射位置を検出して照射位置を補正する実施
例を示す模式図。FIG. 15 is a schematic view showing an embodiment for detecting an irradiation position and correcting the irradiation position.
【図１６】照射位置を検出して照射位置を補正する他の
実施例を示す模式図。FIG. 16 is a schematic view showing another embodiment for detecting an irradiation position and correcting the irradiation position.
【図１７】可視光により照射位置を検出して照射位置を
補正する実施例を示す模式図。FIG. 17 is a schematic diagram showing an embodiment in which an irradiation position is detected by visible light and the irradiation position is corrected.
【図１８】メッキ密着力を評価しつつ表面処理をおこな
う実施例を説明する断面図。FIG. 18 is a cross-sectional view for explaining an example in which surface treatment is performed while evaluating plating adhesion.
１ 真空チャンバー ２ 真空ポンプ ４ 光学窓 ７ プラズマ電極 １０ 回路基板 １１ 樹脂基材 １２ キャビティ １３ インナーリード １７ 金メッキ層 １８ ノズル １９ ガスボンベ ２０ 汚れ ３０ レーザ照射装置 ３１ レーザ走査機構 ３４，３９ レンズ ３６，３７ ガルバノミラー ３８ マスク ５０ 検出器 ５２ 検出レーザ照射装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum chamber 2 Vacuum pump 4 Optical window 7 Plasma electrode 10 Circuit board 11 Resin base material 12 Cavity 13 Inner lead 17 Gold plating layer 18 Nozzle 19 Gas cylinder 20 Dirt 30 Laser irradiation device 31 Laser scanning mechanism 34, 39 Lens 36, 37 Galvano mirror 38 mask 50 detector 52 detection laser irradiation device
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 良光 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電 工株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−136569（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−99292（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−266983（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−235520（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−170570（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−198950（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05K 3/00 - 3/26 B23K 26/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Yoshimitsu Nakamura 1048 Odomo Kadoma, Kadoma City, Osaka Inside Matsushita Electric Works, Ltd. (56) References JP-A-5-136569 (JP, A) JP-A-4-99292 (JP, A) JP-A-1-266983 (JP, A) JP-A-5-235520 (JP, A) JP-A-6-170570 (JP, A) JP-A-5-198950 (JP, A) ( 58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H05K 3/00-3/26 B23K 26/00
Claims (13)
を積層して形成された導体部とを有する回路基板にレー
ザ光を照射して前記導体部を処理する回路基板の表面処
理方法において、前記導体部の最表面は厚みが０．２μｍ以上の金からな
り、 前記回路基板に対して光源から短パルスのレーザ光を照
射エネルギー密度０．６〜３．０Ｊ／ｃｍ 2 、レーザ光
の照射回数１〜５０回で照射して前記導体部の表面の凹
凸を平滑化するレーザ照射工程(a)を含む回路基板の表
面処理方法。1. A method of treating a surface of a circuit board, comprising: irradiating a laser beam to a circuit board having a substrate made of an organic material and a conductor formed by laminating a metal material on the substrate to treat the conductor. Wherein the outermost surface of the conductor is made of gold having a thickness of 0.2 μm or more.
Ri, irradiation with laser light of a short pulse from the light source with respect to the circuit board
Radiation energy density 0.6-3.0 J / cm 2 , laser light
Concave and irradiation at times 1-50 times the surface of the conductor portion of the
A method for treating a surface of a circuit board, comprising a laser irradiation step (a) for smoothing convexities .
射エネルギー密度０．２〜０．６Ｊ／ｃｍ 2 で照射して
前記導体部の表面に付着した異物を除去するレーザ照射
工程(b) をさらに含む請求項１に記載の 回路基板の表面
処理方法。2. The method according to claim 1, further comprising : irradiating the circuit board with a short pulse laser beam from a light source before the laser irradiation step (a).
Irradiation at an irradiation energy density of 0.2 to 0.6 J / cm 2
Laser irradiation for removing foreign substances attached to the surface of the conductor portion
The method for treating a surface of a circuit board according to claim 1, further comprising a step (b) .
程をさらに含み、前記各レーザ照射工程では、減圧雰囲
気下に配置された回路基板に光学窓を介して前記レーザ
光を照射する、 請求項１または２に記載の回路基板の表面処理方法。3. The method according to claim 1, further comprising the step of placing the circuit board under a reduced pressure atmosphere, wherein in each of the laser irradiation steps, the circuit board placed under the reduced pressure atmosphere is irradiated with the laser light through an optical window. Item 3. The method for treating a surface of a circuit board according to item 1 or 2 .
プラズマ発生工程をさらに含む、請求項３記載の回路基
板の表面処理方法。4. The surface treatment method for a circuit board according to claim 3 , further comprising a plasma generating step of generating plasma under said reduced pressure atmosphere.
マのパワーを制御するプラズマ制御工程をさらに含む、 請求項４記載の回路基板の表面処理方法。5. The method for processing a surface of a circuit board according to claim 4 , further comprising a plasma control step of controlling power of plasma generated in said plasma generation step.
を形成するガス流形成工程をさらに含む、 請求項３から５のいずれかに記載の回路基板の表面処理
方法。Wherein said near the optical window in a reduced pressure atmosphere further comprising a gas flow formation step of forming a gas stream, the surface treatment method of a circuit board according to any of claims 3 to 5.
１回のレーザ照射領域より大きいか否かを判断する工程
をさらに含み、前記レーザ照射工程では、前記導体部が
前記レーザ照射領域より大きいと判断したとき、前記導
体部のうち前記回路基板上に非導体部と混在する混在部
にレーザ光を照射し、その後、前記混在部を除く導体部
にレーザ光を照射する、 請求項１記載の回路基板の表面処理方法。7. The method according to claim 1, further comprising, before the laser irradiation, determining whether or not the conductor portion of the circuit board is larger than a single laser irradiation area. When it is determined that the larger than the mixed portion, the mixed portion of the conductor portion mixed with the non-conductor portion on the circuit board is irradiated with laser light, and thereafter, the conductor portion excluding the mixed portion is irradiated with laser light. 2. The method for treating a surface of a circuit board according to claim 1.
射されたレーザ光を２枚のミラーを駆動しレーザ光を前
記回路基板上で走査する、 請求項１に記載の回路基板の表面処理方法。8. The surface treatment method for a circuit board according to claim 1, wherein in the laser irradiation step, two mirrors are driven by the laser light irradiated from the light source to scan the laser light on the circuit board. .
ーとの間に配置され、照射位置を限定するマスクと、前
記マスクの画像を前記回路基板上で結像するためのレン
ズとを前記ミラーに同期して光軸方向に移動させる、 請求項８記載の回路基板の表面処理方法。9. In the laser irradiation step, a mask disposed between the light source and the mirror and defining an irradiation position, and a lens for forming an image of the mask on the circuit board are formed by the mirror. The surface treatment method for a circuit board according to claim 8 , wherein the circuit board is moved in an optical axis direction in synchronization with the method.
記回路基板との間に、それらの焦点距離の和だけ離れて
配置された２枚のレンズを介してレーザ光を照射する、 請求項１記載の回路基板の表面処理方法。10. In the laser irradiation step, a laser beam is irradiated between the light source and the circuit board via two lenses arranged at a distance of a sum of their focal lengths. The surface treatment method for a circuit board according to the above.
れたレーザ光の照射位置を検出する照射位置検出工程
と、検出照射位置に応じて、レーザ光の照射位置を補正
する補正工程とをさらに含む、 請求項１記載の回路基板の表面処理方法。11. An irradiation position detecting step for detecting an irradiation position of the laser light irradiated on the circuit board in the laser irradiation step, and a correcting step for correcting the irradiation position of the laser light according to the detected irradiation position. The method for treating a surface of a circuit board according to claim 1.
板に向けて検出レーザ光を照射する検出光源から照射さ
れた検出レーザ光を前記光源から照射されたレーザ光と
同一位置に照射し、照射された検出レーザ光の照射位置
を検出する、 請求項１１記載の回路基板の表面処理方法。12. In the irradiation position detecting step, a detection laser beam emitted from a detection light source for irradiating the circuit substrate with the detection laser beam is irradiated to the same position as the laser beam emitted from the light source. by detecting the irradiation position of the detected laser light, the surface treatment method of a circuit board according to claim 1 1, wherein.
から構成され、前記レーザ照射工程で導体部にレーザ光
を照射された後の導体部の状態により、メッキ密着性を
評価する評価工程をさらに含む、 請求項１記載の回路基板の表面処理方法。13. An evaluation step of evaluating a plating adhesion based on a state of the conductor after the conductor is irradiated with the laser beam in the laser irradiation step, wherein the conductor of the circuit board is composed of a plurality of plating layers. The surface treatment method for a circuit board according to claim 1, further comprising:
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