JP4071802B2 - 金属箔の熱量測定方法、表面特性の調整方法、レーザー穴開け方法又は熱量測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属箔に照射された微量のレーザー光の吸収熱量を測定する技術に関し、この測定された熱量を利用して、特にプリント回路基板の層間接続孔（スルーホール）を形成するために必要とされる金属箔の表面特性の調整及び金属箔のレーザー穴開け等を効率良く行なうことができる方法及びこのために使用する好適な金属箔の熱量測定装置に関する。
なお、本発明の金属箔は銅箔、アルミニウム箔等を対象とするが、これらの金属箔それ自体のみならず、金属箔の積層板あるいは積層板に直接金属をめっきした箔等の全てを含むものとする。

従来、プリント回路基板の層間に接続用の小径孔（スルーホール）を形成するのにドリルが使用されてきたが、ドリルによる加工（穴開け）ではバリが発生し易く、また微小径の開口には限界があるため、近年レーザーによる開口法が使用されるようになってきた。
しかしながら、従来のプリント回路基板に使用される銅箔等（以下については、主として銅箔について説明するが、銅箔に限定するものではない。）の表面は反射率が大きいため、レーザー光に対する加工性が悪いという欠点があり、このため所定の銅箔部をエッチング除去し、そこにレーザー光を照射して穴開けする方法を用いたり、銅箔を化学研磨等により薄層化した後にレーザー加工する方法が採用されている。
しかし、この場合、銅箔のエッチング除去又は化学研磨という工程が入るため能率が悪く、またこのような処理操作の厳密な管理が必要なため、生産性が悪くなりコスト高になるという欠点があった。

このようなことから、銅箔の表面にレーザー光が反射されずに吸収し易い材料をめっきしたり、あるいは銅箔又はめっき面の表面を粗面にして、レーザー光による銅箔の穴開け性を向上させることが行なわれている（特許文献１参照）。
しかし、銅箔の表面性状を決定するための適当な評価あるいは管理するための有効な方法がなく、すでに生産されている銅箔又はめっき面から、経験的にレーザーの穴開け性の良否を決め、それに対応した銅箔の製造又はめっき処理を行なっていた。
このような従来の方法は、求められる商品種類が変化した場合には、迅速な対応ができない。また、レーザー光による穴径が変化した場合等において、レーザー出力等を迅速に調整することができず、経験で行なわざるを得なかった。
以上から、従来は品質に優れ安定したプリント回路基板の層間に接続用の小径孔（スルーホール）を形成することができないと言う問題があった。

特許第３２５８３０８号公報

本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、金属箔に照射された微量のレーザー光の吸収熱量を測定する技術を提供し、この測定された熱量を利用して、特にプリント回路基板の層間接続孔（スルーホール）を形成するために必要とされる金属箔の表面特性の調整及び金属箔のレーザー穴開け等を効率良く行なうことができる方法及びこのために使用する好適な金属箔の熱量測定装置を提供するものである。

以上から、本発明は
１．金属箔に微量のレーザー光を照射し、金属箔の裏面に設けたセンサーにより、金属箔が吸収する熱量を測定することを特徴とする金属箔の熱量測定方法
２．金属箔に微量のレーザー光を照射し、金属箔が吸収する熱量を測定して、この熱量測定値により金属箔の光沢度、表面粗さ等の表面特性を調整することを特徴とする金属箔の表面特性の調整方法
３．金属箔に微量のレーザー光を照射し、金属箔が吸収する熱量を測定して、この熱量測定値によりレーザー穴開けの際の、金属箔の穴径を調節することを特徴とする金属箔のレーザー穴開け方法
４．金属箔が吸収する熱量と光沢度の相関から金属箔の光沢度を調整することを特徴とする上記２又は３に記載の金属箔の表面特性の調整方法又は金属箔のレーザー穴開け方法
５．金属箔が吸収する熱量と表面粗さの相関から金属箔の表面粗さを調整することを特徴とする上記２又は３に記載の金属箔の表面特性の調整方法又は金属箔のレーザー穴開け方法
６．金属箔が吸収する熱量とドリリングの穴径の相関から金属箔の穴径を調整することを特徴とする上記２又は３に記載の金属箔の表面特性の調整方法又は金属箔のレーザー穴開け方法
７．金属箔が銅箔であることを特徴とする上記１〜６のそれぞれに記載の金属箔の熱量測定方法、表面特性の調整方法又はレーザー穴開け方法
８．金属箔のレーザー光照射面にめっき層を備えることを特徴とする上記１〜７のそれぞれに記載の金属箔の熱量測定方法、表面特性の調整方法又はレーザー穴開け方法
９．内面に光反射面を持つレーザー光導入管、このレーザー光導入管の底部に、熱量を測定するための金属箔を設置するための装置及びこの金属箔の裏面に密着させて熱量を測定するセンサーを備えることを特徴とする金属箔の熱量測定装置
１０．熱量を測定する金属箔がレーザー穴開け用金属箔であることを特徴とする上記９記載の熱量測定装置
１１．内面に光反射面を持つレーザー光導入管、このレーザー光導入管の底部に、熱量を測定するための金属箔を設置するための装置及びこの金属箔の裏面に密着させて熱量を測定するセンサーを備えることを特徴とする上記１〜８のそれぞれに記載の金属箔の熱量測定方法、表面特性の調整方法、レーザー穴開け方法に用いる熱量測定装置
、を提供する。

金属箔の光沢度と熱量とには相関があり、光沢度が大きくなるに従って金属箔が吸収する熱量は小さくなる。また、金属箔の表面粗さ（Ｒｚ）と熱量とにも相関があり、表面粗さを大きくすることによって、金属箔の吸収する熱量を上げることができるが、本発明の熱量測定装置により、簡便な方法で事前に知ることにより、レーザー光を照射してプリント回路基板の層間接続孔を形成する際の品質管理に大きな影響を与え、金属箔の表面特性（光沢度、表面粗さ）を的確に調整し、安定したレーザー穴開け用金属箔を製造できる。
また、レーザーによる金属箔の穴径と金属箔が吸収する熱量には同様に相関がある。すなわち、吸収する熱量が大きいと穴径を大きくすることができる。したがって、事前に金属箔のサンプルに微量のレーザー光を照射し、金属箔が吸収する熱量を測定して、この熱量測定値によりレーザーによる金属箔の穴径を調整することができる。
他方、金属箔のサンプルに微量のレーザー光を照射し、金属箔が吸収する熱量を測定して、この熱量測定値により、必要とする金属箔の穴径に対応する熱量を求め、この熱量から金属箔の表面特性を制御することもできる。また、事前に銅箔のサンプルに微量のレーザー光を照射し、金属箔が吸収する熱量を測定して、この熱量測定値によりレーザーによる銅箔箔の穴径を調整することができるので、最適なレーザー光出力を事前に知ることができる。

本発明は、金属箔例えば銅箔のサンプルを予め作製し、この銅箔を本発明のレーザー穴開け用金属箔の熱量測定装置内にセットする。
この銅箔の熱量測定装置は、図１に示すように、内面に光反射面を持つレーザー光導入管１、このレーザー光導入管１の低部に銅箔２を設置し、銅箔２の裏面に密着させて熱量を測定するセンサー３が設けられている。符号４は炭酸ガスレーザー光を示す。
銅箔２はセンサー３に密着させ、エアギャップがないようにする。エアギャップがあると熱量測定の精度は低下する。
また、レーザー光導入管１の内面を光反射面とすることにより、レーザー光導入管からの熱の逸散が防止できる。レーザー光導入管からの熱の逸散は、レーザー光導入管の内面に接触するエアの流動だけであり、その量は小さい。
また、銅箔２のエッジから流出する熱量は、銅箔が薄いので、その量は無視できるほど少ない。

このような装置を使用して、銅箔に微量のレーザー光を照射し、銅箔が吸収する熱量を測定する。
銅箔の光沢度と熱量の関係を図２に示す。図２に示すように、光沢度が大きくなるに従って、銅箔が吸収する熱量は小さくなる。
また、図３に示すように、銅箔の表面粗さ（Ｒｚ）と熱量とには相関があり、表面粗さを大きくすることによって、銅箔の吸収する熱量を上げることができる。したがって、これらの熱量測定値により銅箔の表面特性（光沢度、表面粗さ）を調整することができる。
一般に、銅箔の少なくともレーザー光を照射してプリント回路基板の層間接続孔を形成する位置に、インジウム、錫、コバルト、亜鉛、コバルト合金及びニッケル合金のいずれか一種以上を含有する層を形成し、めっき面を黒化することによって、レーザー光の反射率を下げ、銅箔が吸収する熱量を大きくすることができる。また、表面粗さも同様に調整できる。
したがって、銅箔のサンプルに、このようなめっき面を形成して熱量を測定し、生産工程における銅箔の表面特性の管理に利用することができる。

一方、レーザーによる銅箔の穴径と銅箔が吸収する熱量には、図４に示すように相関がある。吸収する熱量が大きいと穴径を大きくすることができる。
したがって、銅箔のサンプルに微量のレーザー光を照射し、金属箔が吸収する熱量を測定して、この熱量測定値によりレーザーによる銅箔箔の穴径を調節することができる。
他方、銅箔のサンプルに微量のレーザー光を照射し、金属箔が吸収する熱量を測定して、この熱量測定値により、必要とする金属箔の穴径に対応する熱量を求め、この熱量から金属箔の表面特性を調整することもできる。これによって、銅箔の穴開けの品質管理が容易にできるという大きな効果がある。

使用する金属箔は、例えば銅箔で言えば、電解銅箔又は圧延銅箔のいずれにも適用できる。また、銅箔の厚みは高密度配線として使用する１８μｍ以下のものにも適用できる。但し、本発明はこのような金属箔の厚さに制限されるわけではなく、これ以上の厚さにも当然適用できるものである。
これらの層はめっき処理することにより製造することができる。しかし、めっきに限定されるものではなく、蒸着やスパッタリング、その他の被覆方法を用いることもできる。
これらのめっき等により形成される層は、金属箔のレーザー光照射面へ部分的に又は銅箔全面に施すことができる。これらのめっき処理等は、回路基板に適用される銅箔としての特性を損なわないことが要求されるのは当然であり、本発明の処理はこれらの条件を十分に満たしている。

一般に、低い開口率の場合に、穴開けの際のレーザー出力（エネルギー）を高くすることにより開口率を上げることは可能である。しかし、このレーザーエネルギーを必要以上に上げると、基板（積層板）の樹脂部分へのダメージが大きくなり、銅箔（層）の穴の径よりも樹脂の穴の径が大きくなるといった現象が起きる。
このように樹脂の穴が大きくなると、穴の底部で樹脂と銅箔（層）の剥離が発生するなど、レーザー穴開けの品質が低下、またこのような品質低下を防止するために処理条件の厳密な管理が必要となり、工程や処理操作が複雑化するなどの大きな問題となる。
しかし、本発明のように、事前に銅箔のサンプルに微量のレーザー光を照射し、金属箔が吸収する熱量を測定して、この熱量測定値によりレーザーによる銅箔箔の穴径を調整することができるので、最適なレーザー光出力を事前に知ることができる。
したがって、より品質に優れたプリント回路基板の層間接続孔（スルーホール）を効率良く形成することができる特徴を有する。

金属箔の光沢度と熱量とには相関があり、光沢度が大きくなるに従って金属箔が吸収する熱量は小さくなる。また、金属箔の表面粗さ（Ｒｚ）と熱量とにも相関があり、表面粗さを大きくすることによって、金属箔の吸収する熱量を上げることができる。
これらを、本発明の熱量測定装置により、簡便な方法で事前に知ることにより、レーザー光を照射してプリント回路基板の層間接続孔を形成する際の品質管理に大きな影響を与え、金属箔の表面特性（光沢度、表面粗さ）を的確に調整し、安定したレーザー穴開け用金属箔を製造できる。
また、レーザーによる金属箔の穴径と金属箔が吸収する熱量には同様に相関がある。すなわち、吸収する熱量が大きいと穴径を大きくすることができる。
したがって、事前に金属箔のサンプルに微量のレーザー光を照射し、金属箔が吸収する熱量を測定して、この熱量測定値によりレーザーによる金属箔の穴径を調整することができる。
他方、金属箔のサンプルに微量のレーザー光を照射し、金属箔が吸収する熱量を測定して、この熱量測定値により、必要とする金属箔の穴径に対応する熱量を求め、この熱量から金属箔の表面特性を制御することもできる。
また、事前に銅箔のサンプルに微量のレーザー光を照射し、金属箔が吸収する熱量を測定して、この熱量測定値によりレーザーによる銅箔箔の穴径を調整することができるので、最適なレーザー光出力を事前に知ることができる。
以上から、本発明の金属箔の熱量測定方法、金属箔の表面特性の調整方法、金属箔のレーザー穴開け方法及びこのために使用する好適なレーザー穴開け用金属箔の熱量測定装置は、品質に優れたプリント回路基板の層間接続孔（スルーホール）を効率良く形成することができるという優れた特徴を有する。

本発明の熱量測定装置を示す断面説明図である。 銅箔の光沢度と熱量の相関を示す図である。 銅箔の表面粗さ（Ｒｚ）と熱量との相関を示す図である。 銅箔の穴径と銅箔が吸収する熱量の相関を示す図である。

符号の説明

１：内面に光反射面を持つレーザー光導入管
２：金属箔（銅箔）
３：熱量を測定するセンサー
４：レーザー光

Claims (6)

1. 金属箔に微量のレーザー光を照射し、金属箔が吸収する熱量を測定して、この熱量測定値によりレーザー穴開けの際のレーザー出力を調節し、金属箔の穴径を調節することを特徴とする金属箔のレーザー穴開け方法。
2. 金属箔のレーザー穴開けに際し、金属箔が吸収する熱量と光沢度の相関から金属箔の光沢度を調整することを特徴とする請求項１記載の金属箔のレーザー穴開け方法。
3. 金属箔のレーザー穴開けに際し、金属箔が吸収する熱量と表面粗さの相関から金属箔の表面粗さを調整することを特徴とする請求項１記載の金属箔のレーザー穴開け方法。
4. 金属箔が吸収する熱量とドリリングの穴径の相関から金属箔の穴径を調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の金属箔のレーザー穴開け方法。
5. 金属箔が銅箔であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の金属箔のレーザー穴開け方法。
6. 金属箔のレーザー光照射面にめっき層を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のレーザー穴開け方法。
   

Images