JP3991254B2

JP3991254B2 - プリント配線板の製造方法

Info

Publication number: JP3991254B2
Application number: JP01847899A
Authority: JP
Inventors: 武馬足立; 昌留高田; 博之小林
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1999-01-27
Filing date: 1999-01-27
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2019-01-27
Also published as: JP2000223808A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント配線板に関し、特に、レーザー光等の照射による穿設がなされても、そのプリント配線板に配設されている導体パターンが熱衝撃により損傷してしまうことを防止することができるプリント配線板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリント配線板は、電子部品や配線コードなどが取着される基板であり、通常、電気回路を構成するための導体パターンと、その導体パターンを表面または内層に配設する絶縁基材とを備えている。この導体パターンの中には、亜鉛メッキが施されているものがある。即ち、導体パターンの表面に亜鉛層が形成されているものがある。この亜鉛層によって、導体パターンを保護することができるのである。具体的には、導体パターンに、クラックが発生してしまったり、汚れてしまったり、更には、酸化してしまったりすることを防止することができるのである。
【０００３】
また、かかるプリント配線板には、通常、ビアーホール（ブラインドスルーホール）やキャビティなどを形成するための穿設がなされる。穿設する方式には種々の方式があるが、近年においては、レーザー光を照射する方式を用いるのが一般的である。レーザー光は、非金属材には吸収されやすいが、金属材では反射されてしまい吸収されにくいという特性がある。このため、レーザー光を照射する方式を用いると、レーザー光が導体パターンに到達した場合に、導体パターンの表面に形成された亜鉛層および導体パターンによってレーザー光が反射されるので、スルーホールやキャビティを形成する際に導体パターンをも穿設してしまうことを容易に防止することができるのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる導体パターンの表面に形成された亜鉛層の反射率は、金属材の中では低い。このため、レーザー光を十分に反射することができず、導体パターンが熱衝撃により損傷してしまうという問題点があった。
【０００５】
また、かかる導体パターンとしては、一般的に、１２μｍ、１８μｍ、３５μｍおよび７０μｍの４種類の厚みのものが用いられている。通常、厚みが３５μｍ以上ある導体パターンにおいては、その表面粗度（Ｒ_Z（以下、表面粗度は、「Ｒ_Z」を表す。））が７μｍ以上になっている。しかしながら、表面粗度が７μｍ以上であると、レーザー光が導体パターンに到達した際にレーザー光が乱発射してしまうため、導体パターンが熱衝撃により損傷してしまうという問題点があった。
【０００６】
そこで、案出されたのが本発明であって、レーザー光等の照射による穿設がなされても、本プリント配線板に配設されている導体パターンが熱衝撃により損傷してしまうことを防止することができるプリント配線板の製造方法を提供することを主目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために請求項１記載のプリント配線板の製造方法は、電気回路を構成するための導体パターンと、その導体パターンを表面または内層に配設する絶縁基材とを備えたプリント配線板の製造方法において、
レーザー光照射によって前記絶縁基材に形成される開口に露出する前記導体パターンの表面に、予めレーザー光反射層である銅−亜鉛合金から成る金属層を配設する工程と、前記絶縁基材にレーザー光を照射して前記金属層に達する開口を穿設する工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
この請求項１記載のプリント配線板の製造方法によれば、絶縁基材に向かってレーザー光が照射されると、そのレーザー光の照射部分が加熱され、絶縁樹脂等が蒸発させられ、除去される。導電層と絶縁基材との間に配設されたレーザー光反射層は反射率が高いという特性を持つ銅−亜鉛合金（いわゆる「真鍮材」）から成るので、このレーザー光反射層によって、レーザー光が導体パターンに到達したときに、そのレーザー光が十分に反射される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の１実施例であるプリント配線板１の部分断面図である。図１に示すように、プリント配線板１には、主に、絶縁基材２と、第１導体パターン３と、第２導体パターン４とが設けられている。
【００１４】
絶縁基材２は、プリント配線板１の土台となる部分であり、その厚みは１００μｍである。この絶縁基材２内には、繊維層２ａと、第１樹脂層２ｂと、第２樹脂層２ｃとが形成されている。繊維層２ａは、図１中の一点鎖線で挟まれた部分であって、プリント配線板１の剛性を高めるための層であり、その厚みは８０μｍである。この繊維層２ａには平織りされてクロス状態にされた多数の繊維束（ストランド）２ａ１が含有されており、この繊維束２ａ１は、直径が７μｍのガラス材から成る繊維２ａ２（一部のみを図示）が約４００本集まって構成されている。
【００１５】
なお、繊維束２ａ１は、必ずしも、ガラス材により構成されるものに限られる必要はなく、例えば、Ａｌ₂Ｏ₃またはＡｌＮその他のセラミック繊維材により構成されるようにしても良いし、いわゆるウイスカーにより構成されるようにしても良い。更に、繊維層２ａに含有される繊維束２ａ１は、必ずしも、クロス状態にする必要はなく、フェルト状態にしても良い。
【００１６】
また、繊維束２ａ１断面の短径／長径の比は、０．０９にされている。ここで、短径／長径の比とは、繊維束２ａ１断面の縦１１と横１２との比率を示すものであり、具体的には、繊維束２ａ１断面の縦１１の長さ（プリント配線板１の短手（厚み）方向に対する長さ）を、繊維束２ａ１断面の横１２の長さ（プリント配線板１の長手（平面）方向に対する長さ）で割った値である。
【００１７】
従来のプリント配線板においては、そのプリント配線板に含有される繊維束断面の短径／長径の比が０．１４よりも大きくされていた。しかしながら、本プリント配線板１においては、そのプリント配線板１を開繊することによって、繊維束２ａ１断面の短径／長径の比を０．０９としているのである。ここで、開繊とは、繊維束をほぐしたり又は処理剤の量を調節したりして、その繊維束を構成する各繊維を動きやすくすることにより又は各繊維の径や物性を調節することにより、かかる繊維束を長手方向に潰して、その断面の短径／長径の比を小さくすることである。
【００１８】
なお、繊維束２ａ１断面の短径／長径の比は、必ずしも、０．０９に限られるものではなく、０．０１以上０．１３以下の範囲にされていれば良い。これは、繊維束２ａ１断面の短径／長径の比を０．０１以下にするとプリント配線板全体の剛性が低下してしまう一方、かかる短径／長径の比を０．１３よりも大きくすると熱衝撃による導体パターンの損傷が急増してしまうという２つの事項に起因している。
【００１９】
繊維層２ａの上側には第１樹脂層２ｂが、繊維層２ａの下側には第２樹脂層２ｃがそれぞれ形成されている。これら第１樹脂層２ｂおよび第２樹脂層２ｃは、本プリント配線板１へのＣＯ₂レーザー光２１（図３参照）の照射によって繊維束２ａ１自体から高熱が発生した場合に、その高熱が第１導体パターン３及び第２導体パターン４に伝達してしまうことを防止するものであり、融点および沸点の低い樹脂材で形成され、その厚みはそれぞれ１０μｍにされている。なお、第１樹脂層２ｂおよび第２樹脂層２ｃの層厚は、当然に、１０μｍに限られるものではなく、所望の層厚にしても良い。しかしながら、本プリント配線板１を多層プリント配線板に用いる場合には、第１樹脂層２ｂおよび第２樹脂層２ｃの層厚を１μｍ以上５０μｍ以下の範囲にすることが望ましい。
【００２０】
第１樹脂層２ｂの上側には第１導体パターン３が、第２樹脂層２ｃの下側には第２導体パターン４がそれぞれ形成されている。これら第１導体パターン３および第２導体パターン４は、銅箔から成り、本プリント配線板１に電気回路を構成するためのものである。即ち、本プリント配線板１上に配設される１の電気素子と他の電気素子との間に流れる電流は、かかる第１導体パターン３および第２導体パターン４を介して流れるのである。なお、第１導体パターン３および第２導体パターン４は、必ずしも、銅箔から成るものに限られるものではなく、例えば、アルミ箔や銀箔などにより成るものであっても良い。
【００２１】
図２は、丸Ｂで囲んだ部分、即ち、第２導体パターン４と絶縁基材２との当接面近傍の拡大図である。図２に示すように、第２導体パターン４には、導電層４ａと、レーザー光反射層４ｂと、酸化防止層４ｃとが配設されている。導電層４ａは、銅材から成り、他の層に比べて、電流を多量に通電する層である。この導電層４ａの厚みは３５μｍであり、その表面粗度（Ｒ_Z（以下、表面粗度は、「Ｒ_Z」を表す。））４ａ１は５μｍにされている。従来のプリント配線板においては、導電層の厚みが３５μｍ以上ある場合には、その表面粗度が７μｍ以上になっていた。このため、その導電層の表面に形成されるレーザー光反射層の表面粗度も粗くなってしまっていた。しかしながら、かかる導電層４ａの表面粗度４ａ１は５μｍにされているので、その表面に形成されるレーザー光反射層４ｂの表面粗度４ｂ１を７μｍ未満にすることができるのである。なお、導電層４ａの表面粗度４ａ１は、必ずしも、５μｍに限られるものではなく、７μｍ未満にされていれば良いが、好ましくは５μｍ未満にすると良い。
【００２２】
レーザー光反射層４ｂは、銅−亜鉛合金から成り、第２導体パターン４に到達したＣＯ₂レーザー光２１を反射するための層である。このレーザー光反射層４ｂは、導電層４ａの表面に銅−亜鉛メッキが施されることによって形成され、その層厚は０．５μｍにされている。銅−亜鉛合金の反射率は高いので、かかるレーザー光反射層４ｂによって、ＣＯ₂レーザー光２１を十分に反射することができるのである。よって、第２導体パターン４全体が熱衝撃により損傷してしまうことを防止することができるのである。
【００２３】
また、前記したように、レーザー光反射層４ｂの表面粗度４ｂ１は、７μｍ未満にされている。このため、ＣＯ₂レーザー光２１がレーザー光反射層４ｂに到達した際に乱反射してしまうことを抑制することができる。よって、第２導体パターン４全体が熱衝撃により損傷してしまうことを防止することができるのである。なお、本実施例においては、レーザー光反射層４ｂと絶縁基材２との間に酸化防止層４ｃが設けられている。この酸化防止層４ｃは、クロム−亜鉛合金から成る層であり、導電層４ａおよびレーザー光反射層４ｂが酸化してしまうことを防止するための層である。この酸化防止層４ｃは、いわゆるクロメート処理が施されることによって形成され、その層厚は０．０５μｍにされている。
【００２４】
次に、図３から図８までを参照して、上記のように構成されたプリント配線板１の使用方法について説明する。具体的には、プリント配線板１にビアーホールを形成するための穿設方法について説明する。
【００２５】
図３は、プリント配線板１の穿設に使用されるＣＯ₂レーザー光２１の波形の概略図である。なお、図３は、多数のレーザー光照射箇所の内、１のレーザー光照射箇所に係るものだけを抜粋して図示している。図３に示すように、ＣＯ₂レーザー光２１の照射エネルギー２１ａは方形パルスで与えられる。本プリント配線板１には、所定のスポット径を持ったＣＯ₂レーザー光２１が、一定の周期２１ｃで、数回照射される。ここで、ＣＯ₂レーザー光２１の周期２１ｃが該パルス幅２１ｂに比べて極めて大きくされるが、これは、本プリント配線板１に多数の穿設がなされるために、１の箇所にＣＯ₂レーザー光２１を照射した後に、再度該１の箇所にＣＯ₂レーザー光２１を照射するまでに時間がかかることによるものである。
【００２６】
図４（ａ）は、ＣＯ₂レーザー光２１が照射される場合における本プリント配線板１の部分断面図である。図４（ａ）に示すようにプリント配線板１にＣＯ₂レーザー光２１が矢印Ａ方向へ照射されると、そのＣＯ₂レーザー光２１の照射エネルギーによって、その照射部分が加熱され、蒸発させられ、除去される。即ち、図４（ａ）の１点鎖線で挟まれた部分が除去されて、図４（ｂ）に示すように、本プリント配線板１に穿設がなされるのである。
【００２７】
以下、図５から図８を参照して、詳細に説明する。なお、本プリント配線板１を穿設するために照射するレーザー光は、必ずしも、ＣＯ₂レーザー光２１に限られるものではなく、例えば、ＹＡＧレーザー光やエキシマレーザー光などの別のレーザー光であっても良い。
【００２８】
図５は、ＣＯ₂レーザー光２１の照射により第１樹脂層２ｂが除去される状態を示した図である。第１樹脂層２ｂは、樹脂材から成るので、その融点及び沸点が低い。このため、第１樹脂層２ｂの蒸発時に該第１樹脂層２ｂ自体から発生する熱は、問題となるほど高くない。即ち、この第１樹脂層２ｂ自体から発生する熱が、第１樹脂層２ｂの上側に配設されている第１導体パターン３に及ぼす影響は小さい。
【００２９】
図６は、ＣＯ₂レーザー光２１の照射により繊維層２ａが除去される状態を示した図である。繊維層２ａ内には融点および沸点の高いガラス材から成る繊維束２ａ１が含有されているために、ＣＯ₂レーザー光２１の照射による繊維束２ａ１の蒸発時に、この繊維束２ａ１自体から高熱が発生してしまう。しかしながら、この繊維束２ａ１断面の短径／長径の比が０．０９にされているので、ＣＯ₂レーザー光２１の照射部分に含まれる繊維束２ａ１の量が少なくて済み、その繊維束２ａ１自体から発生する熱量が低減される。即ち、第１導体パターン３および第２導体パターン４に伝達される熱量が低減されるのである。
【００３０】
図７は、ＣＯ₂レーザー光２１の照射により第２樹脂層２ｃが除去される状態を示した図である。第２樹脂層２ｃは、第１樹脂層２ｂと同様に、樹脂材から成るので、その融点及び沸点が低い。このため、第２樹脂層２ｃの蒸発時に該第２樹脂層２ｃ自体から発生する熱は、問題となるほど高くない。即ち、第２樹脂層２ｃ自体から発生する熱が、第２樹脂層２ｃの下側に配設されている第２導体パターン４に及ぼす影響は小さい。また、樹脂材から成る第１樹脂層２ｂと第２樹脂層２ｃとが繊維層２ａの両側に形成されているので、ＣＯ₂レーザー光２１の照射による穿設がなされても、かかる第１樹脂層２ｂおよび第２樹脂層２ｃがクッションとなって、繊維層２ａ内に含有されている繊維束２ａ１自体から発生する高熱がそのまま第１導体パターン３および第２導体パターン４へ伝達されてしまうことが防止される。
【００３１】
図８は、ＣＯ₂レーザー光２１が第２導体パターン４に到達した状態を示した図である。図８に示すように、第２導体パターン４にＣＯ₂レーザー光２１が到達すると、酸化防止層４ｃが加熱され、蒸発させられ、除去される。これは、酸化防止層４ｃの層厚が０．０５と薄いためである。酸化防止層４ｃが除去されると、ＣＯ₂レーザー光２１は、レーザー光反射層４ｂに到達する。レーザー光反射層４ｂは反射率の高い銅−亜鉛合金から成るので、レーザー光反射層４ｂによって、レーザー光反射層４ｂが十分に反射される。更には、レーザー光反射層４ｂの表面粗度４ｂ１が７μｍ未満にされているので、反射したＣＯ₂レーザー光２２のうち乱反射するＣＯ₂レーザー光２２ａの割合が低減される。即ち、第２導体パターン４に到達したＣＯ₂レーザー光２１が乱反射してしまうことが抑制される。
【００３２】
このように、第２導体パターン４のレーザー光照射面に反射率の高い銅−亜鉛合金から成るレーザー光反射層４ｂが形成されているので、レーザー光反射層４ｂに到達したＣＯ₂レーザー光２１を十分に反射することができるのである。更には、レーザー光反射層４ｂの表面粗度４ｂ１が７μｍ未満にされているので、ＣＯ₂レーザー光２１が乱反射してしまうことが抑制することができるのである。従って、第２導体パターン４全体が熱衝撃により損傷してしまうことを防止することができるのである。
【００３３】
以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察することができるものである。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１記載のプリント配線板の製造方法によれば、導電層と絶縁基材との間に配設されたレーザー光反射層は反射率が高いという特性を持つ銅−亜鉛合金から成るので、レーザー光等が導電層に到達した際に、そのレーザー光等を十分に反射することができるという効果がある。よって、導電層が熱衝撃により損傷してしまうことを防止することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるプリント配線板の部分断面図である。
【図２】第２導体パターンと絶縁基材との当接面近傍の拡大図である。
【図３】上記プリント配線板の穿設に使用されるＣＯ₂レーザー光の波形の概略図である。
【図４】（ａ）は、ＣＯ₂レーザー光が照射される場合における本プリント配線板の部分断面図であり、（ｂ）は、ＣＯ₂レーザー光が照射された後における本プリント配線板の部分断面図である。
【図５】ＣＯ₂レーザー光の照射により第１樹脂層が除去される状態を示した図である。
【図６】ＣＯ₂レーザー光の照射により繊維層が除去される状態を示した図である。
【図７】ＣＯ₂レーザー光の照射により第２樹脂層が除去される状態を示した図である。
【図８】ＣＯ₂レーザー光が第２導体パターンに到達した状態を示した図である。
【符号の説明】
１プリント配線板
２絶縁基材
４第２導体パターン（導体パターン）
４ａ導電層（導体パターンの一部）
４ａ１表面粗度
４ｂレーザー光反射層（導体パターンの一部、金属層）
４ｂ１表面粗度（表面粗度（Ｒ_Z））

Claims

電気回路を構成するための導体パターンと、
その導体パターンを表面または内層に配設する絶縁基材とを備えたプリント配線板の製造方法において、
レーザー光照射によって前記絶縁基材に形成される開口に露出する前記導体パターンの表面に、レーザー光反射層である銅−亜鉛合金から成る金属層を配設する工程と、
レーザー光を照射して前記絶縁基材の開口に前記金属層を露出させる工程と、
を含むことを特徴とするプリント配線板の製造方法。