JP3667706B2

JP3667706B2 - レーザ加工方法

Info

Publication number: JP3667706B2
Application number: JP2002085436A
Authority: JP
Inventors: 圭二礒
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-03-26
Filing date: 2002-03-26
Publication date: 2005-07-06
Anticipated expiration: 2022-03-26
Also published as: JP2003285176A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ加工方法に関し、特に支持基板上に形成された金属パターンを覆う樹脂製の絶縁膜に穴を形成するレーザ加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント配線板の最上層の樹脂層にレーザビームを入射させて樹脂層を貫通する穴を形成し、穴の底面に、銅の内層配線パターンを露出させることができる。従来、樹脂層の穴あけ用に赤外域の炭酸ガスレーザが使用されていた。赤外域における銅の反射率が非常に高いため、穴の底面に露出した内層配線パターンはほとんど損傷を受けず、清浄な銅表面を露出させることができる。
【０００３】
樹脂層を貫通する穴を形成した後、樹脂層上に上層配線パターンを形成する。上層配線パターンと内層配線パターンとは、穴の底面を介して相互に電気的に接続される。
【０００４】
穴径が５０μｍ以下の小さな穴を形成するために、赤外域のパルスレーザビームに代わって、波長の短い紫外域のパルスレーザビームが使用され始めている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
紫外域のパルスレーザビームを使用して穴を形成すると、上層配線パターンと内層配線パターンとの間で導通不良が発生しやすいことがわかった。
【０００６】
本発明の目的は、紫外域のパルスレーザビームを用いても、金属製の内層パターンと、その上に形成される上層配線パターンとの導通不良の発生しにくいレーザ加工方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によると、（ａ）絶縁性の下地部材、該下地部材の表面上に形成された金属製の内層パターン、及び該内層パターンを覆うように、前記下地部材の上に形成された樹脂製の絶縁膜を有する加工対象物を準備する工程と、（ｂ）前記絶縁膜の、前記内層パターンと重なる位置に、該絶縁膜の表面におけるパルスエネルギ密度が第１のパルスエネルギ密度になるように紫外域のパルスレーザビームを入射させて、該絶縁膜を貫通する穴を形成する工程と、（ｃ）前記穴の底面に露出した前記内層パターンの表面におけるパルスエネルギ密度が、前記第１のパルスエネルギ密度よりも大きな第２のパルスエネルギ密度になるように、該内層パターンに紫外域のパルスレーザビームを入射させて、該内層パターンの表層部をエッチングする工程とを有するレーザ加工方法が提供される。
【０００８】
工程（ｃ）で内層パターンの表面を清浄化することができる。これにより、内層パターンと、絶縁膜の上に形成される上層配線パターンとの接触部の導通不良を防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を説明する前に、紫外域のパルスレーザビームを使用して樹脂層に穴を形成したときに、銅からなる内層パターンと上層配線パターンとの間で導通不良が発生しやすい理由について説明する。
【００１０】
内層パターンの表面に、上層配線パターンとの密着性を向上させるためにアンカー処理（粗化処理）がなされている。樹脂層を貫通する穴が形成されると、アンカー処理された内層パターンの表面が露出する。赤外域のパルスレーザビームを使用して穴あけを行う場合には、銅表面の反射率が高いため、アンカー処理された内層パターンの表面の凹凸はくずれない。
【００１１】
ところが、アンカー処理された銅表面の紫外域における反射率は約４０％であり、パルスレーザビームのエネルギの約６０％が吸収される。内層パターンがレーザビームを吸収することによって発熱し、表面の凹凸が崩れる。このとき、溶融した樹脂が内層パターン表面に巻き込まれる場合がある。樹脂中に無機材料からなるフィラーが埋め込まれている場合には、フィラーも一緒に巻き込まれてしまう。また、フィラーが内層パターンの表面に付着してしまう場合もある。実際に、紫外パルスレーザビームを用いて形成した穴の底面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、穴の底面に付着したフィラーが観察された。
【００１２】
通常、レーザビームで樹脂層に穴を形成した後、樹脂層の表面に付着した飛散物を除去するために、プリント配線板を過マンガン酸液に浸漬するデスミア処理を行う。ところが、内層パターンの表層部に巻き込まれた樹脂やフィラー、及び内層パターンの方面に付着したフィラーは、デスミア処理を行っても取り除かれない。
【００１３】
内層パターンの表層部に巻き込まれた樹脂やフィラー、及びその表面に付着したフィラーが、上層配線パターンと内層パターンとの導通不良を引き起こすことがわかった。以下に説明する実施例では、導通不良の原因になる樹脂やフィラーを除去することができる。
【００１４】
図１に、本発明の実施例で使用されるレーザ加工装置の概略図を示す。レーザ光源１が、加工用のパルスレーザビームを出射する。レーザ光源１は、イオンを含む固体誘電体をレーザ媒質として用いた固体レーザ及び波長変換素子を含んで構成され、レーザ媒質の発振波長の第３高調波を出射する。
【００１５】
レーザ媒質として、例えばＮｄ：ＹＡＧが用いられる。波長変換素子として、ＢＢＯやＫＤＰ光学結晶を用いることができる。このときに出射されるパルスレーザビームの波長は３５５ｎｍである。
【００１６】
レーザ光源１の代わりに、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第４高調波以上の紫外域の高調波を出射するレーザ光源を使用することもできる。さらに、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの代わりに、Ｎｄ：ＹＬＦレーザやＮｄ：ＹＶＯ₄レーザを使用することも可能である。
【００１７】
レーザ光源１から出射したレーザビームが、マスク２に入射する。マスク２に設けられた貫通孔を通過したレーザビームが、折り返しミラー３に入射する。
折り返しミラー３で反射されたレーザビームが、ガルバノスキャナ４に入射する。ガルバノスキャナ４は、一対の揺動可能な反射鏡を含んで構成され、レーザビームを２次元方向に走査する。ガルバノスキャナ４で走査されたレーザビームがｆθレンズ５で集束され、ＸＹステージ６に保持された加工対象物８に入射する。ｆθレンズ５は、マスク２の貫通孔を加工対象物８の表面上に結像させる。
【００１８】
制御装置２０が、レーザ光源１に契機信号Ｔｒｇを送出する。レーザ光源１は、契機信号Ｔｒｇを受信すると、１ショットのパルスレーザビームを出射する。さらに、制御装置２０は、ガルバノスキャナ４に走査指示信号Ｓｃｎを送出する。ガルバノスキャナ４は、走査指示信号Ｓｃｎを受信すると、走査指示信号Ｓｃｎの指示に基いて、レーザビームを走査する。
【００１９】
次に、図２を参照して、本発明の実施例によるレーザ加工方法について説明する。
図２（Ａ）に示すように、ガラスエポキシからなる支持基板５０の表面上に、銅または銅を主成分とする合金からなる内層パターン５１が形成されている。内層パターン５１を覆うように、エポキシからなる樹脂層５２が形成されている。樹脂層５２は、無機材料からなるフィラーを含有している。樹脂層５２の表面の、内層パターン５１と重なる位置に、波長３５５ｎｍのパルスレーザビームを入射させる。樹脂層５２の表面におけるパルスエネルギ密度が約１Ｊ／ｃｍ²になる条件の下で、４０〜６０ショットのパルスレーザビームを入射させることにより、厚さ約４０μｍの樹脂層５２を貫通する穴６０を形成することができる。
【００２０】
穴６０の底面に内層パターン５１の表面の一部が露出する。このとき、上述したように、露出した内層パターン５１の表層部に樹脂やフィラーが巻き込まれる場合がある。また、露出した内層パターン５１の表面にフィラーが付着する場合もある。
【００２１】
図２（Ｂ）に示すように、穴６０の底面に露出した内層パターン５１の表面にパルスレーザビームを入射させ、内層パターン５１の表層部を軽くエッチングする。このときの内層パターン５１の表面におけるパルスエネルギ密度は、樹脂層５２に穴６０を形成するときに入射したパルスレーザビームの樹脂層５２の表面におけるパルスエネルギ密度よりも高い。例えば、内層パターン５１の厚さが９〜１８μｍである場合、内層パターン５１の表面におけるパルスエネルギ密度を１０Ｊ／ｃｍ²にし、２ショットのパルスレーザビームを入射させることにより、内層パターン５１の表層部を２〜３μｍ程度エッチングすることができる。このエッチングにより、内層パターン５１の表層部に巻き込まれていた樹脂やフィラー、及び表面に付着していたフィラーを除去することができる。
【００２２】
図２（Ｃ）に示すように、樹脂層５２の表面上に、銅からなる上層配線パターン５３を形成する。上層配線パターン５３は、例えば、全面に銅めっきを施した後、めっき層をパターニングすることにより形成される。上層配線パターン５３は、穴６０の側面及び底面を覆い、内層パターン５１に接触する。内層パターン５１の表面の樹脂やフィラーが除去されているため、上層配線パターン５３と内層パターン５１との間の接触抵抗を低減することができる。
【００２３】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、樹脂層に形成された穴の底面に露出した内層金属パターンの表層部を除去するため、表層部に巻き込まれている樹脂等による導通不良の発生等を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例で使用されるレーザ加工装置の概略図である。
【図２】本発明の実施例によるレーザ加工方法を説明するための加工対象物の断面図である。
【符号の説明】
１レーザ光源
２マスク
３折り返しミラー
４ガルバノスキャナ
５ｆθレンズ
６ＸＹステージ
８加工対象物
２０制御装置
５０支持基板
５１内層パターン
５２樹脂層
５３上層配線パターン
６０穴

Claims

（ａ）絶縁性の下地部材、該下地部材の表面上に形成された金属製の内層パターン、及び該内層パターンを覆うように、前記下地部材の上に形成された樹脂製の絶縁膜を有する加工対象物を準備する工程と、
（ｂ）前記絶縁膜の、前記内層パターンと重なる位置に、該絶縁膜の表面におけるパルスエネルギ密度が第１のパルスエネルギ密度になるように紫外域のパルスレーザビームを入射させて、該絶縁膜を貫通する穴を形成する工程と、
（ｃ）前記穴の底面に露出した前記内層パターンの表面におけるパルスエネルギ密度が、前記第１のパルスエネルギ密度よりも大きな第２のパルスエネルギ密度になるように、該内層パターンに紫外域のパルスレーザビームを入射させて、該内層パターンの表層部をエッチングする工程と
を有するレーザ加工方法。
前記工程（ｂ）及び工程（ｃ）で用いられるパルスレーザビームが、イオンを含んだ固体誘電体をレーザ媒質として用いる固体レーザの高調波である請求項１に記載のレーザ加工方法。
前記内層パターンが銅または銅を主成分とする合金で形成されている請求項１または２に記載のレーザ加工方法。