JP4835067B2 - 回路基板の製造方法、プリント回路板の製造方法およびプリント回路板 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器の部品として用いられる、回路基板の製造方法、プリント回路板の製造方法およびプリント回路板に関する。

近年の電子機器の高機能化に伴い、プリント回路板の配線密度や実装密度の向上が求められている。このような中で、単位面積当りの配線密度や実装密度を向上するためには、３次元的な配線を形成していることが必要であり、片面プリント回路板よりも両面プリント回路板が多用されるようになっている。また、さらなる高密度配線化、高密度実装化のため、従来の両面プリント回路板の導電体箔間の相互接続構造として用いられてきた、貫通穴による接続の問題が指摘されている。

従来の両面プリント回路板では、ドリルにより貫通穴を形成し、貫通穴内壁の導通処理を行った後、電解めっきにより貫通穴内壁及び基板表面にめっきを施し、その後エッチングによる回路形成を行う工程が一般的である。しかし、貫通穴による導体層の接続では、貫通穴形成部分への実装が不可能であるため、実装パッドから外れた部位に貫通穴を設ける必要があり、実装密度を向上させることが困難である。また、貫通穴であっても実装密度を向上させるための手段として、貫通穴の小径化や狭ピッチ化が進められてきたが、実装密度を大きく向上させるには至っていない。

そこで、近年では貫通穴に代わり、有底穴を用いた導体層間の接続が注目されている。有底穴を用いた場合、実装パッドの直下への導通穴の形成（パッドオンビア構造）が可能であり、実装密度を大きく向上させることが可能である。また、有底穴を用いることにより、設計の自由度も向上するという利点がある。一方、有底穴形成時の品質が接続信頼性へ大きく影響し、形成方法及び条件の選択が非常に重要となる。

有底穴の形成方法としては、ドリルや赤外線レーザ、もしくは紫外線レーザを用いる方法、基材をエッチングにより除去する方法などがある。

ドリルによる有底穴の形成は、有底穴開口側導電体箔と基材を貫通し、有底穴底面側導電体箔の途中まで穴を形成する方法や、もしくは多層プリント回路板では有底穴開口側導電体箔と基材と有底穴底面側導電体箔を貫通し、基材途中まで穴を形成する方法がある。しかしこの方法では、有底穴底面にバリが発生しやすく、接続信頼性に問題がある。また、特殊なドリル装置が必要であり、且つ穴深さを高精度で制御することが困難であるという問題がある。さらに、ドリル径は機械的強度から限界があるため、小径化が困難である。

赤外線レーザを用いる方法では、導電体には一般に銅を代表とする金属が用いられるため赤外線の吸収率が低く、導電体箔の除去が困難である。この問題を解決する手段として、開口側導電体箔表面に黒化処理を行うことで赤外線吸収率を高めた後、レーザ加工を行う方法や（例えば特許文献１）、赤外線吸収率の高い物質を含む層を開口側導電体箔表面に形成した後、レーザ加工を行う方法（例えば特許文献２）、導電体を予め除去しておき導電体開口部にレーザを照射することで基材を除去する方法などが挙げられる（例えば特許文献３）。しかし、いずれの方法でも工程数及びコストが増加するという問題がある。また、赤外線レーザでは小径化が難しいという問題もある。

基材をエッチングにより除去する方法では（例えば特許文献４）、基材のエッチング前に、回路作成時のエッチングと同様の工程を行うか、ドリルや紫外線レーザ等で導電体箔を予め除去する必要がある。この方法でも、赤外線レーザを用いた場合と同様、工程数及びコストの増加が問題となるほか、基材のエッチングには強アルカリ性の薬液を用いるのが一般的であるため、排水処理の問題も発生する。

前記の問題により、紫外線レーザを用いる方法が多く考案されている。紫外線レーザは、導電体に用いられる金属の吸収率が高いため、赤外線レーザのような処理を必要とせず、また高エネルギーのレーザを得やすいため導電体の除去が容易である。また、小径化にも適しているという利点がある。

紫外線レーザを使用した有底穴の形成方法は、導電体箔と基材で加工を２段階に分け、各段階でエネルギー密度を変化させる方法が知られている。具体的には、第一段階の導電体箔加工時のエネルギー密度を、第二段階の基材加工時のエネルギー密度よりも高くするという方法がある（例えば特許文献５）。この方法は、導電体箔と基材それぞれに適したエネルギー密度とすることにより、バリや隆起、熱による基材への熱ダメージを抑え、品質の向上を狙うものであるが、二段階のエネルギー密度の制御のみで、バリや隆起、熱による基材へのダメージ、有底穴底部への基材の残渣の発生、底部形状のばらつきなどを安定化せせるには限界があった。

特開２００１−２３０５１６号公報 特開２００１−３０８５４４号公報 特開２００１−１７９４７５号公報 特開５−２１８６５１号公報 特開２００３−１０１１８８号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、回路基板に有底孔をレーザ光を用いて形成する際、バリや隆起、熱による基材へのダメージが少なく、且つ有底孔底部への基材の残渣が少ない回路基板の製造方法およびプリント回路板を提供するものである。

本発明によれば、基材と、前記基材の一方の面側に設けられた第一の金属層と、前記基材の他方の面側に設けられた第二の金属層とを含む基板を用意する工程と、
前記第一の金属層および前記基材を選択的に除去し、前記第二の金属層に達する有底孔をレーザ光処理により形成する工程と、を含む回路基板の製造方法であって、
前記有底孔形成工程は、円軌道または螺旋軌道のトレパニング加工を行う第一の加工工程と、前記有底孔のほぼ中心へのパンチング加工を行う第二の加工工程と、前記第一の加工工程と略同一軌道とする円軌道または螺旋軌道のトレパニング加工を行う第三の加工工程と、を含む複数の加工工程からなることを特徴とする回路基板の製造方法が提供される。

本発明に係る回路基板の製造方法では、有底孔をレーザ光によって形成する際、トレパニング加工とパンチング加工を含む複数の加工工程でレーザ光処理を行うことにより、有底孔底面に残渣の少ない、また、バリや隆起、そして熱による基材の熱劣化の少ない回路基板が得られる。

ここで、前記第二の加工工程でのレーザ光の照射面積は、第一の加工工程での前記レーザ光の照射面積の０．３〜２倍とすることができる。また、第三の加工工程でのレーザ光の照射面積は、第一の加工工程での前記レーザ光の照射面積の１〜５倍としてもよい。こうすることによって、まず第二の加工工程では有底穴内に加工エネルギーを集中し、効率良く加工を行うことができる。また、第三の加工工程では有底穴の開口径よりも大きくレーザを照射することで、穴底縁の基材の加工が進行し、穴底径を大きくすることができるため、信頼性を向上させることができる。

また、前記有底孔形成工程は、円軌道または螺旋軌道のトレパニング加工を行う第一の加工工程と、前記第一の加工工程の略同一軌道とする円軌道または螺旋軌道のトレパニング加工を行う第二の加工工程と、前記有底孔のほぼ中心へのパンチング加工を行う第三の加工工程と、を含むものとすることができる。これにより、基板へのダメージをより一層低減できる。

また、前記第二の加工工程での前記レーザ光の照射面積は、前記第一の加工工程での前記レーザ光の照射面積の１〜５倍であり、前記第三の加工工程での前記レーザ光の照射面積は、前記第一の加工工程での前記レーザ光の照射面積の０．３〜２倍としてもよい。

また、本発明によれば、上記の方法により得られた回路基板を用意する工程と、前記回路基板の金属層をエッチング加工して導体回路を形成する工程と、を含むプリント回路板の製造方法が提供される。さらに、上記の方法によって、有底孔底面に残渣の少ない、また、バリや隆起、そして熱による基材の熱劣化の少ないプリント回路板を提供することができる。

回路基板に有底孔をレーザ光を用いて形成する際、バリや隆起、熱による基材へのダメージが少なく、且つ有底孔底部への基材の残渣の少ない、品質良好な回路基板の製造方法およびプリント回路基板を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、共通する構成要素には同一符号を付し、以下の説明において詳細な説明を適宜省略する。

図１ないし図４は、本発明による回路基板の製造方法の一実施形態を示す断面図と、レーザ光の加工軌道、エネルギー分布及び加工直径の模式図である。

図1ないし図４に示すように、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、液晶ポリマーなどの樹脂を硬化させた絶縁材からなる基材１０１の両面に第一の金属層１０２と第二の金属層１０３が付いた両面の回路基板１００を準備する。金属層としては、鉄、ニッケル、アルミ、ステンレス、銅などが用いられ、これらのなかで、銅を用いることがより好ましい。
次にレーザを用いて、第一の金属層１０２側からレーザ加工を行う。本発明のレーザ加工による有底穴形成工程は、トレパニング加工とパンチング加工と、を含む複数の加工工程からなる。

第一の実施形態として、有底孔形成工程で、第一の加工工程が円軌道３０２または螺旋軌道４０２のトレパニング加工を行い有底穴開口側の第一の金属層１０２の除去を行う第一の加工工程（図１（ｂ−１）、（ｂ−２）、図２（ｂ−１）、（ｂ−２））と、開口部分１０４、２０４のほぼ中心へのパンチング加工を行い基材１０１の除去を行う第二の加工工程（図１（ｃ−１）、（ｃ−２）、図２（ｃ−１）、（ｃ−２））と、第一の加工工程と略同一軌道とする円軌道３２３または螺旋軌道４２３のトレパニング加工を行い第二の金属層１０３の底部上に残る基材１０５、２０５を除去する第三の加工工程（図１（ｄ−１）、（ｄ−２）、図２（ｄ−１）、（ｄ−２））と、を含む回路基板の製造方法について説明する。

本発明に用いるレーザ光は、波長が２００〜５００ｎｍ、好ましくは２４０〜３６０ｎｍの紫外レーザを用いる。このような紫外レーザは公知であり、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザの第三高調波（波長３５５ｎｍ）やＮｄ：ＹＶＯ_４の第三高調波（波長３５５ｎｍ）、エキシマレーザ（ＸｒＦ、波長２４９ｎｍ）などがある。

最初に、第一の加工工程（図１（ｂ−１）、（ｂ−２）、図２（ｂ−１）、（ｂ−２））について説明する。
初めに、有底穴開口側の第一の金属層１０２の除去を行う。第一の加工工程で用いるレーザ光のエネルギー分布は、ガウシアン分布で、金属層の溶融限界エネルギーよりも高エネルギーのレーザ光を用いる。また、レーザ光の焦点は、第一の金属層１０２の表面に合せ、１パルスで加工される穴の加工直径３０３、４０３は、有底穴の直径３０１よりも加工直径の小さなレーザ光を用いる。１パルスで加工される穴の加工直径３０３、４０３は、有底穴の直径３０１に対して０．０５倍以上、１倍以下であり、０．１倍以上、１倍以下の範囲がより好ましい。これらの範囲内で行うことにより生産性良く加工を行うことが可能となる。さらに、加工方法及び加工軌道は、円軌道３０２もしくは螺旋軌道４０２のトレパニング加工とし、第一の加工工程での開口径が目的とする有底穴直径となるように加工軌道を設定する。トレパニング加工では、各パルスでのレーザ光は、それぞれの一部が重なるように加工する。

第一の加工工程におけるエネルギー密度は、５Ｊ／ｃｍ^２以上、５０Ｊ／ｃｍ^２以下であり、好ましくは１５Ｊ／ｃｍ^２以上、４０Ｊ／ｃｍ^２以下の範囲である。このエネルギー密度の範囲内で加工することにより、金属箔を高速に加工でき、かつ過剰なエネルギー印加が無いため金属層と基材の熱剥離やバリなどの穴品質の低下を防ぐことができる。

第一の加工工程における、螺旋軌道と円軌道の選択は、有底穴の直径に対し、１パルスで加工される穴の加工直径が０．５倍以上、１倍以下である場合には円軌道を用い、０．０５倍以上０．５倍以下である場合には螺旋軌道を用いることが好ましい。この範囲で加工軌道を選択することにより、第一の加工工程にて金属箔が有底穴中心部に未加工で残ることを防ぎ、第二の加工工程での基材の加工を容易にすることができる。

第一の加工工程での加工後の状態は、第一の金属層１０２が、目的とする有底穴加工径に開口されており、かつ開口部分１０４、２０４の金属層が完全に除去されている状態が好ましい。また、円軌道３０２もしくは螺旋軌道４０２のトレパニング加工では、開口穴円周部に比べ、中心部の加工が遅くなり、図１（ｂ−１）、（ｂ−２）、図２（ｂ−１）、（ｂ−２）に示すように開口穴中心部の基材が円周部に比べて厚く残った状態となる。

次に、第二の加工工程（図１（ｃ−１）、（ｃ−２）、図２（ｃ−１）、（ｃ−２））について説明する。
第二の加工工程として、開口部の基材を概ね除去する加工を行うが、第一の加工軌道中心３０４と同一点へのパンチング加工を行う方法か、もしくは第一の加工軌道中心と同一点を中心とする円軌道もしくは螺旋軌道のトレパニング加工を行う方法がある。まずは第二の加工工程として、第一の加工軌道中心と同一点へのパンチング加工を行う方法について説明を行う（図１（ｃ−１）、（ｃ−２）、図２（ｃ−１）、（ｃ−２））。

この方法では、開口部に残っている基材の加工を進めるとともに、第一の加工工程で厚く残っている開口穴中心部の基材を優先的に除去することを目的とする。

第二の加工工程で用いるレーザ光のエネルギー分布は、ガウシアン分布で、金属層の溶融限界エネルギーよりも低エネルギーのレーザ光を用いる。また、レーザ光の焦点は、有底穴第一の金属層１０２の表面から厚み方向へ±５ｍｍ移動し、さらに、１パルスで加工される穴の加工直径４０１が第一の加工工程での１パルスで加工される穴の直径と等しいか５倍以下となるように移動量を調節する。この際、好ましくは第一の加工工程の１パルスで加工される穴の直径に対し、第二の加工工程の加工直径が２〜４倍の範囲が良く、焦点の移動方向は有底穴第一の金属層１０２から離れる方向が良い。
加工方法及び加工軌道は、第一の加工軌道の中心３０４と同一点へのパンチング加工とし、レーザ光の照射面積が第一の加工工程の照射面積の０．３倍以上、２倍以下、好ましくは０．６倍以上１倍以下の範囲が良い。１パルスで加工される加工直径がこの範囲内にあれば、一般に基材として用いられるポリイミドやエポキシ系樹脂の加工に最適なエネルギー密度を得ることができる。また、照射面積をこの範囲内とすることにより、開口穴内にエネルギーを集中し、効率よく、高速に基材の除去を行うことができる。また、エネルギー密度は、０．１Ｊ／ｃｍ^２以上、２０Ｊ／ｃｍ^２以下であり、好ましくは０．５Ｊ／ｃｍ^２以上、５Ｊ／ｃｍ^２以下の範囲が良い。この範囲内のエネルギー密度とすることにより、高速に基材の除去が可能であり、かつ基材への熱ダメージがなく、過剰なスミアの発生を防ぎ、穴品質を向上させることができる。

この方法による第二の加工工程での加工後の状態は、第一の加工工程で残っていた基材の厚みを全体に薄くするとともに、中心部に厚く残っていた部分を優先的に除去し底面を平滑にする、もしくは中心部の基材厚みの方が円周部に比べて薄くなった状態か、開口穴中心部の底面金属層が見えた状態となった段階で第三の加工工程に移る。

次に第三の加工工程（図１（ｄ−１）、（ｄ−２）、図２（ｄ−１）、（ｄ−２））について説明する。 第三の加工工程で用いるレーザ光のエネルギー分布は、ガウシアン分布で、金属層の溶融限界エネルギーよりも低エネルギーのレーザ光を用いる。また、レーザ光の焦点は、有底穴第一の金属層１０２の表面から厚み方向へ±５ｍｍ移動し、さらに、１パルスで加工される穴の加工直径３２１、４２１が第一の加工工程での１パルスで加工される穴の加工直径と等しいか５倍以下となるように移動量を調節する。この際、好ましくは第一の加工工程の１パルスで加工される穴の直径に対し、第三の加工工程の直径が１〜５倍の範囲が良く、焦点の移動方向は有底穴第一の金属層１０２から離れる方向が良い。前記第二の加工工程と同様に、１パルスで加工される加工直径がこの範囲内にあれば、一般に基材として用いられるポリイミドやエポキシ系樹脂の加工に最適なエネルギー密度を得ることができる。また、照射面積をこの範囲内とすることにより、有底穴底部の縁に残る基材の加工を確実に行うことができ有底穴底径を大きくすることができるため、第二の金属層１０３との接続面積を大きくでき、接続信頼性を向上させることができる。

加工方法及び加工軌道は、第一の加工工程における軌道の中心３０４と同一点を中心とする円軌道３２３もしくは螺旋軌道４２３のトレパニング加工とし、レーザ光の照射面積が第一の加工工程の照射面積の１〜５倍、好ましくは１．６〜４倍の範囲が良い。これよりも小さい照射面積では、有底穴底面円周部に基材が残りやすく底面面積が小さくなり、これより大きい場合には加工速度が著しく低下する。また、エネルギー密度は、０．１Ｊ／ｃｍ^２以上、２０Ｊ／ｃｍ^２以下であり、好ましくは０．５Ｊ／ｃｍ^２以上、１０Ｊ／ｃｍ^２以下の範囲が良い。この範囲内のエネルギー密度とすることにより、高速に基材の除去が可能であり、かつ過剰なエネルギー印加を防ぐことで基材と金属層の剥離やスミアの発生を防止でき、穴品質を向上させることができる。

以上により、バリや隆起、熱による基材へのダメージが少なく、且つ有底孔底部への基材の残渣が少ない有底孔１０６、２０６を有する回路基板１１０、２１０が得られる。

第二の実施形態として、有底孔形成工程が、円軌道３０２または螺旋軌道４０２のトレパニング加工を行い有底穴開口側の第一の金属層１０２の除去を行う第一の加工工程（図３（ｂ−１）、（ｂ−２）、図４（ｂ−１）、（ｂ−２））と、第一の加工工程と略同一軌道とする円軌道３２３または螺旋軌道４２３のトレパニング加工を行い第二の金属層１０３の底部上に残る基材を除去する第二の加工工程（図３（ｃ−１）、（ｃ−２）、図４（ｃ−１）、（ｃ−２））と、有底孔３０７、４０７のほぼ中心へのパンチング加工を行い基材１０１の除去を行う第三の加工工程（図３（ｄ−１）、（ｄ−２）、図４（ｄ−１）、（ｄ−２））と、を含む回路基板の製造方法について説明する。

最初に、第一の加工工程（図３（ｂ−１）、（ｂ−２）、図４（ｂ−１）、（ｂ−２））について説明する。
この工程では、第一の実施形態の図１（ｂ−１）、（ｂ−２）、図２（ｂ−１）、（ｂ−２）で説明したのと同様の手順により加工する。

次に、第二の加工工程（図３（ｃ−１）、（ｃ−２）、図４（ｃ−１）、（ｃ−２））について説明する。
第二の加工工程（図３（ｃ−１）、（ｃ−２）、図４（ｃ−１）、（ｃ−２））は、第一の加工軌道中心と同一点を中心とする円軌道３２３もしくは螺旋軌道４２３のトレパニング加工を行う。この方法では、開口部に残っている基材の加工を進め、有底穴底面円周部の金属層を露出することを目的とする。

第二の加工工程で用いるレーザ光のエネルギー分布は、ガウシアン分布で、金属層の溶融限界エネルギーよりも低エネルギーのレーザ光を用いる。また、レーザ光の焦点は、有底穴第一の金属層１０２の表面から厚み方向へ±５ｍｍ移動し、１パルスで加工される穴の加工直径３２１、４２１が第一の加工工程での１パルスで加工される穴の直径と等しいか５倍以下となるように移動量を調節する。この際、好ましくは第一の加工工程の１パルスで加工される穴の直径に対し、第二の加工工程の直径が２〜４倍の範囲が良く、焦点の移動方向は有底穴第一の金属層１０２から離れる方向が良い。前記と同様に、１パルスで加工される加工直径がこの範囲内にあれば、一般に基材として用いられるポリイミドやエポキシ系樹脂の加工に最適なエネルギー密度を得ることができる。加工方法及び加工軌道は、第一の加工軌道の中心３０４と同一点を中心とする円軌道３２３もしくは螺旋軌道４２３のトレパニング加工とし、レーザ光の照射面積が手順１の照射面積の１〜５倍、好ましくは１．６〜４倍の範囲が良い。照射面積をこの範囲内とすることにより、有底穴底部の縁に残る基材の加工を確実に行うことができ有底穴底径を大きくすることができるため、第二の金属層との接続面積を大きくでき、接続信頼性を向上させることができる。有底穴中心部に未加工の基材残りが発生するが、第三の加工工程で除去を行うため問題ない。また、エネルギー密度は、０．１Ｊ／ｃｍ^２以上、２０Ｊ／ｃｍ^２以下であり、好ましくは０．５Ｊ／ｃｍ^２以上、１０Ｊ／ｃｍ^２以下の範囲が良い。前記と同様に、この範囲内のエネルギー密度とすることにより、高速に基材の除去が可能であり、かつ過剰なエネルギー印加を防ぐことで基材と金属層の剥離やスミアの発生を防止でき、穴品質を向上させることができる。

この方法による第二の加工工程での加工後の状態は、第一の加工工程で残っていた基材厚みを全体に薄くするとともに、有底穴円周部の基材を優先的に除去し、有底穴底面円周部の金属層が露出した状態３０５、４０５で第三の加工工程に移る。有底穴底面中心部に基材の残渣３０６、４０６があっても構わない。

次に、第三の加工工程（図３（ｄ−１）、（ｄ−２）、図４（ｄ−１）、（ｄ−２））について説明する。
第三の加工工程で用いるレーザ光のエネルギー分布は、ガウシアン分布で、金属層の溶融限界エネルギーよりも低エネルギーのレーザ光を用いる。また、レーザ光の焦点は、有底穴第一の金属層１０２の表面から厚み方向へ±５ｍｍ移動し、１パルスで加工される穴の加工直径４０１が第一の加工工程での１パルスで加工される穴の直径と等しいか５倍以下となるように移動量を調節する。この際、好ましくは第一の加工工程の１パルスで加工される穴の加工直径に対し、第三の加工工程の加工直径が２〜４倍の範囲が良く、焦点の移動方向は有底穴第一の金属層から離れる方向が良い。前記と同様に、１パルスで加工される加工直径がこの範囲内にあれば、一般に基材として用いられるポリイミドやエポキシ系樹脂の加工に最適なエネルギー密度を得ることができる。

加工方法及び加工軌道は、第一の加工軌道の中心３０４と同一点へのパンチング加工とし、レーザ光の照射面積が手順１の照射面積の０．３〜２倍、好ましくは０．６〜１倍の範囲が良い。これよりも小さい照射面積では、開口穴中心部に厚く残った基材を均一に除去する事が困難であり、これより大きい場合には加工速度が著しく低下する。また、エネルギー密度は、０．１Ｊ／ｃｍ^２以上２０Ｊ／ｃｍ^２以下であり、好ましくは０．５Ｊ／ｃｍ^２以上５Ｊ／ｃｍ^２以下の範囲が良い。この範囲内のエネルギー密度とすることにより、高速に基材の除去が可能であり、かつ過剰なエネルギー印加を防ぐことで基材と金属層の剥離やスミアの発生を防止でき、穴品質を向上させることができる。

第三の加工工程での加工後の状態は、開口部の基材を完全に除去し、第二の金属層１０３を露出させる。また、露出した金属層は溶融していない方がスミア除去を容易に行えるため好ましい。

また、第一の金属層が厚い場合や、第一の金属層上に第一の金属層とは異なる材質からなる層が形成されている場合には、第一の加工工程にて有底穴中心部に第一の金属層が残り、第二および第三の加工を阻害する可能性がある。よって、前記第一および第二の実施形態の前に、螺旋軌道や円軌道、もしくはパンチング加工からなる加工工程を１工程追加し、第一の加工工程の前に有底穴中心部の除去を進めた後、前記第一および第二の実施形態のように加工を行うことで品質が良好な有底穴を得ることができる。

以上により、バリや隆起、熱による基材へのダメージが少なく、且つ有底孔底部への基材の残渣が少ない有底孔３０７、４０７を有する回路基板３１０、４１０が得られる。

図５、６は、従来行われている方法であり、金属層と基材で加工を２段階に分け、各段階でエネルギー密度を変化さて行う方法である。有底孔形成工程が、円軌道５０２のトレパニング加工を行い有底穴開口側の第一の金属層１０２の除去を行う第一の加工工程（図５（ｂ−１）、（ｂ−２）と、第一の加工工程で形成された穴５０４に残された基材１０１を除去するため、円軌道５２１のトレパニング加工を行い第二の金属層１０３の上部に残る基材１０１を除去する第二の加工工程（図５（ｃ−１）、（ｃ−２））から構成される方法である。また、有底孔形成工程が、有底孔５０５のほぼ中心へのパンチング加工を行い第一の金属層１０２と基材１０１の除去を行う工程（図６（ｂ−１）、（ｂ−２））から形成される方法である。

この方法では、第一の金属層１０２と基材１０１それぞれに適したエネルギー密度とすることにより、バリや隆起、熱による基材への熱ダメージを抑え、品質の向上を狙うものであるが、二段階のエネルギー密度の制御のみでは、バリや隆起、熱による基材へのダメージ、有底穴底部への基材の残渣５０７、６０７の除去等を安定して行うことが困難である。

上記の第一と第二の実施形態より得られた回路基板１１０、２１０、３１０、４１０を用意する工程と、回路基板１１０、２１０、３１０、４１０にめっきを行い第一の金属層と第二の金属層を導通させる工程と、金属層１０２、１０３およびめっき層をエッチング加工して導体回路を形成する工程と、を含むプリント回路板の製造方法とすることもできる。そうすることにより、有底孔周辺に、バリや隆起、熱による基材へのダメージが少なく、且つ有底孔底部への基材の残渣の少ない回路基板の製造方法とすることが出来る。

また、これらの方法で得られた回路基板をエッチング加工することにより有底孔周辺に、バリや隆起、熱による基材へのダメージが少なく、且つ有底孔底部への基材の残渣の少ないプリント回路板とすることができる。

本発明の具体例を挙げ、以下に実施例の説明を行うが、本発明は実施例のみに限定されるものではない。
実施例に使用するレーザはＮｄ：ＹＶＯ_４の第三高調波で波長３５５ｎｍ、パルス幅が２５ｎｍのパルスレーザを用いた。

（実施例１）
図１を用いて本発明による実施例を説明する。第一の金属層１０２、第二の金属層１０３として厚さが１２μｍの銅箔と、基材１０１がポリイミドフィルムで厚み２５μｍの２層両面板１００に、第一の加工工程として開口側銅箔表面に焦点を合せ、銅箔に対して１パルスで加工される穴の直径を２５μｍとし、パワー２．０Ｗ、周波数２４ｋＨｚ、螺旋軌道の旋回数４回、螺旋開始直径５０μｍ、開口径１００μｍ、加工軌道を描く速度１３５ｍｍ／秒、すなわちエネルギー密度１２．６Ｊ／ｃｍ^２となる螺旋軌道とし、第一の加工を行った後、第二の加工工程として焦点を開口側銅箔表面から離れる方向へ２ｍｍ移動し、ポリイミドフィルムに対して１パルスで加工される穴の直径を９０μｍとし、パワー１．２Ｗ、周波数４０ｋＨｚ、すなわちエネルギー密度１．１Ｊ／ｃｍ^２であるレーザ光にて照射回数３５回、第一の加工工程の螺旋軌道の中心と同一点へパンチング加工を行った。次いで、第三の加工工程として焦点を開口側銅箔表面から離れる方向へ２ｍｍ移動し、１パルスで加工される穴の直径を９０μｍとしたまま、パワー１．２Ｗ、周波数４０ｋＨｚ、螺旋軌道の旋回数３回、螺旋開始直径７０μｍ、レーザ光照射部直径１６０μｍ、加工軌道を描く速度２１０ｍｍ／秒、すなわちエネルギー密度１．０Ｊ／ｃｍ^２となる螺旋軌道として加工を行い、有底穴を形成した。

（実施例２）
図２を用いて本発明による実施例を説明する。第一の金属層１０２、第二の金属層１０３として厚さが１２μｍの銅箔と、基材１０１がポリイミドフィルムで厚み２５μｍの２層両面板２００に、第一の加工工程として開口側銅箔表面に焦点を合せ、銅箔に対して１パルスで加工される穴の直径を２５μｍとし、パワー２．０Ｗ、周波数２４ｋＨｚ、螺旋軌道の旋回数４回、螺旋開始直径５０μｍ、開口径１００μｍ、加工軌道を描く速度１３５ｍｍ／秒、すなわちエネルギー密度１２．６Ｊ／ｃｍ^２となる螺旋軌道とし、第一の加工を行った後、第二の加工工程として焦点を開口側銅箔表面から離れる方向へ２ｍｍ移動し、ポリイミドフィルムに対して１パルスで加工される穴の直径を９０μｍとし、パワー１．４Ｗ、周波数４０ｋＨｚ、螺旋軌道の旋回数３回、螺旋開始直径７０μｍ、レーザ光照射部直径１６０μｍ、加工軌道を描く速度２１０ｍｍ／秒、すなわちエネルギー密度１．２Ｊ／ｃｍ^２となる螺旋軌道として加工を行った。次いで、第三の加工工程として焦点を開口側銅箔表面から離れる方向へ２ｍｍ移動し、１パルスで加工される穴の直径を９０μｍとしたまま、パワー１．４Ｗ、周波数４０ｋＨｚ、すなわちエネルギー密度１．３Ｊ／ｃｍ^２であるレーザ光にて照射回数３０回、第一の加工工程の螺旋軌道の中心と同一点へパンチングパンチング加工を行い、有底穴を形成した。

（比較例１）
図６に示す、１段階の加工工程のみの場合を例として挙げる。まず、第一の金属層１０２、第二の金属層１０３として厚さが１２μｍの銅箔と、基材１０１がポリイミドフィルムで厚み２５μｍの２層両面板１００に、第一の加工工程として開口側銅箔表面に焦点を合せ、銅箔に対し１パルスで加工される穴の直径を２５μｍとし、パワー２．０Ｗ、周波数２４ｋＨｚ、螺旋軌道の旋回数４回、螺旋開始直径５０μｍ、開口径１００μｍ、加工軌道を描く速度１３５ｍｍ／秒、すなわちエネルギー密度２３．６Ｊ／ｃｍ^２となる螺旋軌道の加工を行い、有底穴を形成した。

（比較例２）
図５に示す、２段階の加工工程からなり、且つ第一の加工工程と第二の加工工程の加工軌道を同じとした場合を例として挙げる。まず、第一の金属層１０２、第二の金属層１０３として厚さが１２μｍの銅箔と、基材１０１がポリイミドフィルムで厚み２５μｍの２層両面板１００に、第一の加工工程として開口側銅箔表面に焦点を合せ、銅箔に対し１パルスで加工される穴の直径を２５μｍとし、パワー２．０Ｗ、周波数２４ｋＨｚ、螺旋軌道の旋回数４回、螺旋開始直径５０μｍ、開口径１００μｍ、加工軌道を描く速度１３５ｍｍ／秒、すなわちエネルギー密度１２．６Ｊ／ｃｍ^２となる螺旋軌道とし、第一の加工を行った後、第二の加工工程として焦点を開口側銅箔表面へ合わせたまま、１パルスで加工される穴の直径も２５μｍのまま、パワー１．０Ｗ、周波数４０ｋＨｚ、螺旋軌道の旋回数３回、螺旋開始直径５０μｍ、レーザ光照射部直径１００μｍ、加工軌道を描く速度１３５ｍｍ／秒、すなわちエネルギー密度３．７Ｊ／ｃｍ^２となる螺旋軌道として加工を行い、有底穴を形成した。

有底穴形成後の状態を顕微鏡にて観察した結果、実施例１及び実施例２ではポリイミドが完全且つ均一に除去され、底面銅箔が露出していた。しかし、比較例１では有底穴底面円周部では銅箔が溶融した状態となり、且つ底面中心部にはまだポリイミドが残った状態であった。また、比較例２では、有底穴底面円周部は底面銅箔が溶融せず均一に除去することができたが、底面中心部にはポリイミドが残った状態となった。さらに、１段階のみ及び２段階の加工工程とした場合で、パワーや加工軌道の検討により改善を試みたが、実施例１や実施例２のような加工品質を実現することができなかった。

さらに、形成した各有底穴を過マンガン酸カリウム溶液を用いたデスミア処理を行った後、無電解銅めっき処理により導通を行い、次いで電解銅めっき処理によりめっき厚１０μｍを形成した試験片を作製した。この試験片を用い、オイルディップ試験（常温２０秒、２６０℃５秒、１００サイクル）を行った。

その結果、実施例１及び実施例２では試験前後の抵抗値変化率が±１０％以内であり、信頼性に問題なかった。しかし、比較例１では試験途中にて断線が発生し、また比較例２では試験前後の抵抗値変化率が±１０％より大きく、信頼性に問題ありとの結果が得られた。

本発明の第一の実施形態による有底孔の形成を示す概略図である。 本発明の第一の実施形態による有底孔の形成を示す概略図である。 本発明の第二の実施形態による有底孔の形成を示す概略図である。 本発明の第二の実施形態による有底孔の形成を示す概略図である。 従来の二段階の加工工程による有底孔の形成を示す概略図である。 従来の一段階の加工工程による有底孔の形成を示す概略図である。

符号の説明

１００：回路基板
１０１：基材
１０２：第一の金属層
１０３：第二の金属層
１０４、２０４、３１４、４０４、５０４：開口部分
１０５、２０５：底部上に残る基材
１０６、２０６、３０７、４０７、５０５、６０５：有底穴
１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０：有底穴付き両面プリント回路板
３０１：有底穴の直径
３０２：円軌道
３０３：１パルスで加工される穴の加工直径
３０４：加工軌道の中心（加工穴中心）
３０５、４０５：金属層が露出した状態
３０６、４０６：基材の残渣
３２３：円軌道
４０１：１パルスで加工される穴の加工直径
４０２：螺旋軌道
４０３、４２１：１パルスで加工される穴の加工直径
４２３：螺旋軌道
５０２：従来の円軌道
５０３：従来の１パルスで加工される穴の加工直径
５０７、６０７：残渣
５２１：従来の円軌道
５２３：従来の１パルスで加工される穴の加工直径
６０１：従来のパンチング加工

Claims (8)

1. 基材と、前記基材の一方の面側に設けられた第一の金属層と、前記基材の他方の面側に設けられた第二の金属層と、を含む基板を用意する工程と、
   前記第一の金属層および前記基材を選択的に除去し、前記第二の金属層に達する有底孔をレーザ光処理により形成する有底孔形成工程と、
   を含む回路基板の製造方法であって、
   前記有底孔形成工程は、
   円軌道または螺旋軌道のトレパニング加工を行う第一の加工工程と、
   前記有底孔のほぼ中心へのパンチング加工を行う第二の加工工程と、
   前記第一の加工工程と略同一軌道とする円軌道または螺旋軌道のトレパニング加工を行う第三の加工工程と、
   を含む複数の加工工程からなることを特徴とする回路基板の製造方法。
2. 前記第二の加工工程での前記レーザ光の照射面積は、前記第一の加工工程での前記レーザ光の照射面積の０．３〜２倍であり、前記第三の加工工程での前記レーザ光の照射面積は、前記第一の加工工程での前記レーザ光の照射面積の１〜５倍である請求項１に記載の回路基板の製造方法。
3. 基材と、前記基材の一方の面側に設けられた第一の金属層と、前記基材の他方の面側に設けられた第二の金属層と、を含む基板を用意する工程と、
   前記第一の金属層および前記基材を選択的に除去し、前記第二の金属層に達する有底孔をレーザ光処理により形成する有底孔形成工程と、
   を含む回路基板の製造方法であって、
   前記有底孔形成工程は、
   円軌道または螺旋軌道のトレパニング加工を行う第一の加工工程と、
   前記第一の加工工程の略同一軌道とする円軌道または螺旋軌道のトレパニング加工を行う第二の加工工程と、
   前記有底孔のほぼ中心へのパンチング加工を行う第三の加工工程と、
   を含む複数の加工工程からなることを特徴とする回路基板の製造方法。
4. 前記第二の加工工程での前記レーザ光の照射面積は、前記第一の加工工程での前記レーザ光の照射面積の１〜５倍であり、前記第三の加工工程での前記レーザ光の照射面積は、前記第一の加工工程での前記レーザ光の照射面積の０．３〜２倍である請求項３に記載の回路基板の製造方法。
5. 前記レーザ光処理は、紫外線レーザ光を用いる請求項１ないし４のいずれかに記載の回路基板の製造方法。
6. 前記トレパニング加工は、前記レーザ光の一部が重なるようにレーザ光照射位置をずらしながら加工するものである、請求項１ないし５のいずれかに記載の回路基板の製造方法。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の方法により得られた回路基板を用意する工程と、前記回路基板の金属層をエッチング加工して導体回路を形成する工程と、を含むことを特徴とするプリント回路板の製造方法。
8. 請求項７に記載の方法により得られるプリント回路板。

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