JP4899265B2 - MULTILAYER WIRING BOARD, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND LASER DRILL DEVICE - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属配線層の層間接続用に形成されるビアホール形成のための孔部開口端に発生するドロス除去方法およびこれを用いた多層配線基板に関するものである。さらに詳しくは、多層配線基板、プリント配線板、高密度実装用の印刷回路の層間絶縁層に形成される層間接続用のビアホールを用いた多層配線基板及びその製造方法、並びにレーザードリル装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体の性能が飛躍的に進歩し半導体が多端子化してきている。しかしながらコンピューターのハードディスク内のプリント配線板(マザーボード)や携帯端末機および携帯電話におけるプリント配線板は面積が限られているため、半導体を実装する配線基板(半導体パッケージ)のサイズには制限がある。
【0003】
多端子化した半導体を実装するため、配線基板にも配線の細線化(高密度化)が要求されるが、製造方法が困難なことから配線基板を多層化することにより配線の細線化を緩和する対策がとられている。多層化に際し、孔部を形成し導通可能な金属材料を孔部内に皮膜することで樹脂絶縁層を挟んだ上下の金属配線層間の層間接続がとられる。
【0004】
従来、層間接続のための孔部を形成する場合には金属ドリルによる機械加工が主流だった。しかし孔部が微細になれば当然加工するドリルも小さくなるが、微小ドリルは作製にコストが掛かり、加工時の摩耗も激しい消耗品であった。そこで近年、微小孔部の形成には金属ドリルの機械加工に代わり、高エネルギーのレーザー光を照射し、加工対象物に吸収させ熱加工するレーザー加工(それに用いる装置をレーザードリル装置という)が近年用いられるようになってきた。
【0005】
レーザー加工に用いるレーザー光は赤外線領域のCO2レーザー(波長9.3〜10.6μm)、YAG レーザー(基本波の波長1.06μm)、紫外線領域のYAG 、YLF 、YAP 、YVO4レーザー(第3高調波の波長355nm、第4高調波の波長266nm)およびエキシマレーザー(XeClの波長308nm、KrF の波長248nm、ArF の波長193nm)が現在、加工機のレーザー光として利用されている。赤外線領域の波長を利用したレーザー加工は金属ドリルにおける機械加工に対し熱加工や熱分解加工であり、紫外線領域の波長を利用したレーザー加工は光化学反応を利用した光分解加工と呼ばれている。
【0006】
金属ドリルによる機械加工は貫通孔部の形成が主流であるが、レーザー加工はパルス発振であるので絶縁層のみの加工(穴止め加工;図1)が可能である。そのためレーザー加工は配線基板のブラインドホール加工を主に使用されている。現在、実用化されている孔部径の各種レーザー光による棲み分けは、CO2レーザーがφ50〜150μm、紫外線レーザーがφ30〜80μmである。エキシマレーザーはφ20μmのようなより微小径も加工可能であるが、高反射性の金属酸化膜マスクやレーザー媒体ガスの維持等の消耗品が高価なため量産には向かない。しかしながら前記棲み分けも、配線基板の高密度化に伴い紫外線レーザーによる孔部形成が有望視されている。
【0007】
また配線層の形成には、例えば金属配線層の材質が銅である場合、全面銅箔層から配線化する製造方法(サブトラクティブ法)と配線の逆パターンを中間樹脂絶縁層上に形成し、電気化学的法により銅配線を析出させる製造方法(セミアディティブ法)が有望視されている。一般的に微小配線化にはセミアディティブ法が優位であると言われているが、配線の形成には無電解めっきと電解めっきを併用しなければならず、銅箔のエッチングのみで配線の形成が可能なサブトラクティブ法は製造方法の工程数が少なく、量産に向いている。また近年、サブトラクティブ法の技術の向上により、セミアディティブ法の微細配線に迫る細線化が可能との報告もある。
【0008】
レーザードリル加工による孔部形成とサブトラクティブ法による配線形成により多層配線基板が形つくられる。加工順序は全面銅箔層に対しレーザードリル加工を施し、孔部の形成後に孔部内壁を例えば電気化学的手法により金属物質で被覆した後に、エッチングレジストをパターニングし塩化第二鉄液等のエッチング液により銅配線を形成する。
【0009】
ここでレーザードリル加工の対象が樹脂絶縁層のみの場合は、CO2および紫外線レーザーで孔部形成が可能であるが、金属配線層と樹脂絶縁層を同時に加工する(ダイレクト加工)必要性がある。しかしながら、CO2レーザーであると金属配線層の吸収波長域でないためレーザー光が銅箔に吸収されず反射してしまう。
【0010】
前記問題を解消するために、金属配線層を黒化処理してCO2レーザー光を吸収させる方法や、公知のフォトリソグラフィー(フォトプロセス)によって金属配線層を穴状にパターニングした後にレーザーによるビア加工を行う方法(コンフォーマル加工)が実施されている。しかしながらこれらの方法は配線基板の製造工程が増えるため、製造コスト面で問題がある。
【0011】
紫外線レーザーの波長は金属の吸収波長と重なるためにダイレクト加工が可能である。またエネルギー密度が高いため微小径でもレーザー加工可能である。しかしながら金属の吸収波長であるとはいえ、金属に対しては熱加工的な要素が強く銅箔が溶解することで、孔部が図1のように形成される。ここでレーザー光の高エネルギーにより溶解した銅は図1に示す形状6となる。1つの孔部を形成するために数パルス〜数十パルス照射するので、孔部開口端に溶解した銅が盛り上がる形でドロスとなる。図1はレーザードリル加工後の孔部の上面図と断面図を示す。
【0012】
ドロス6が残存したまま、例えば電解めっき等で孔部内を銅で充填しようとすると、局部的に凹凸のあるドロスの部分に電界が集中し上面銅層での電解銅の成長が早くなり、孔部内に電解銅が充填する前に上面銅層で空間が閉じてしまう。結果的に空隙が孔部内に残ってしまうことになる。このために孔部をレーザードリル加工した後には必ずドロスを除去しなければならない。
【0013】
従来のドロス除去には、研磨シートや研磨剤混練バフ等を用いた物理研磨により平滑にするかもしくは孔開口部の凸部を選択的に除去する化学研磨等が用いられる。しかしながら、物理研磨は孔開口部の形状を変形させてしまうことや化学研磨ではドロス以外の配線箇所の銅も研磨してしまうことや、薬液による表面改質が起こる可能性がある。さらにはいずれのドロス除去方法も工程ラインが1つ以上増えるため、製品信頼性および生産性の面で問題があった。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、複数の樹脂絶縁層と金属配線層からなる多層配線基板に対し、上下の金属配線層を接続させるための孔部形成に際し、ビアホール形成用の孔開口端に発生するドロスの除去を物理研磨や化学研磨等の専用工程を用いることなくレーザードリル加工で行う多層配線基板及びその製造方法、並びにレーザードリル装置を提供することを目的とする。
【0015】
本発明において上記課題を達成するために、まず請求項1の発明では、樹脂絶縁膜よりなる絶縁層と導体膜よりなる配線層とが交互に積層されてなる多層配線基板の製造方法において、多層配線基板の配線層側からビヤホール形成のための孔部をレーザードリル加工を用いて形成後に、前記レーザードリルを用いて孔部開口端に発生するドロスを除去し、孔部開口端ドロスを加工すると同時に上面配線層にテーパ角度をつけることを特徴とする多層配線基板の製造方法である。
【0016】
また請求項2の発明では、レーザードリルが355nm以下の単一波長を用いた紫外線レーザードリルであることを特徴とする請求項1記載の多層配線基板の製造方法。
【0017】
また請求項3の発明では、樹脂絶縁膜よりなる絶縁層と導体膜よりなる配線層とが交互に積層されてなる多層配線基板をレーザードリル加工する順序が、上面配線層、中間樹脂絶縁層、孔部開口端ドロスであることを特徴とする請求項1又は2記載の多層配線基板の製造方法である。
【0018】
また請求項4の発明では、孔部を形成する際のレーザー加工直径よりも、孔部開口端に発生するドロス除去をする際に孔部加工径より0.1〜50μm大きいレーザー加工径を用いることを特徴とする請求項1〜3記載の多層配線基板の製造方法である。
【0019】
また請求項5の発明では、樹脂絶縁膜よりなる絶縁層と導体膜よりなる配線層とが交互に積層されてなる多層配線基板における同一面内の個々の孔部形成後に開口端のドロスを除去するバースト加工、もしくは多層配線基板における同一面内のすべての孔部形成後にそのすべての孔部開口端のドロスを再度同じ軌跡にて除去するサイクル加工の少なくともどちらか一方を行うことを特徴とする請求項1〜4記載の多層配線基板の製造方法である。
【0020】
また請求項6の発明では、前記ビアホール形成のための孔部において、上面配線層でのテーパ角度と中間樹脂絶縁層のテーパ角度の比(中間樹脂絶縁層/上面配線層)が0.40〜1.00であることを特徴とした請求項1〜5の何れかに記載の多層配線基板の製造方法である。
【0021】
また請求項7の発明では、前記請求項1〜の何れかに記載の多層配線基板の製造方法により、樹脂絶縁膜よりなる絶縁層と導体膜よりなる配線層とが交互に積層されてなる多層配線基板において貫通孔部および止まり穴加工の少なくともどちらか一方、あるいは両方が形成されていることを特徴とする多層配線基板である。
【0022】
また請求項8の発明では、前記請求項1〜の何れかに記載の多層配線基板の製造方法により、樹脂絶縁膜よりなる絶縁層と導体膜よりなる配線層とが交互に積層されてなるリジットおよびフレキシブル回路基板の少なくともどちらか一方において、上下の金属配線層の導通をとるための孔部が形成されていることを特徴とする多層配線基板である。
【0023】
また請求項9の発明では、樹脂絶縁膜よりなる絶縁層と導体膜よりなる配線層とが交互に積層されてなる多層配線基板の製造に用いるレーザードリル装置において、多層配線基板の配線層側からビヤホール形成のための孔部を355nm以下の単一波長を用いた紫外線レーザードリル手段を用いて形成後に、前記レーザードリル手段を用いて孔部開口端に発生するドロスを、レーザー光を螺旋運動させることにより除去し、孔部開口端ドロスを加工すると同時に上面配線層にテーパ角度をつけることを特徴とするレーザードリル装置である。
【0024】
また請求項10の発明では、樹脂絶縁膜よりなる絶縁層と導体膜よりなる配線層とが交互に積層されてなる多層配線基板を、上面配線層、中間樹脂絶縁層、孔部開口端ドロスの順でレーザードリル加工を行なうことを特徴とする請求項記載のレーザードリル装置である。
【0025】
また請求項11の発明では、孔部を形成する際のレーザー加工直径よりも、孔部開口端に発生するドロス除去をする際に孔部加工径より0.1〜100μm大きいレーザー加工径を用いることを特徴とする請求項9又は10記載のレーザードリル装置である。
【0026】
また請求項12の発明においては、樹脂絶縁膜よりなる絶縁層と導体膜よりなる配線層とが交互に積層されてなる多層配線基板における同一面内の個々の孔部形成後に開口端のドロスを除去するバースト加工、もしくは多層配線基板における同一面内のすべての孔部形成後にそのすべての孔部開口端のドロスを再度同じ軌跡にて除去するサイクル加工の少なくともどちらか一方を行うことを特徴とする請求項9〜11の何れかに記載のレーザードリル装置であることを特徴とする。
【0027】
また請求項13の発明においては、樹脂絶縁膜よりなる絶縁層と導体膜よりなる配線層とが交互に積層されてなる多層配線基板の製造方法において、前記絶縁層は、両面銅箔付きポリイミドテープ(銅/ポリイミド/銅→9/30/9μmの膜厚)を使用し、穴止め加工(ブラインドビア加工)を波長355nmの紫外線レーザーを使用し、1000穴が400μmピッチの格子状になるパターンに加工する工程と、孔部1つについて、上面銅箔層の加工にエネルギー密度10J/cm2のレーザー光を8ショット、ポリイミド層の加工に2J/cm2のレーザー光を30ショットの加工条件においてバーストモードで照射し、孔部開口径1がφ50μm、孔底部径2はφ30μmのブラインドビアホール形成用孔部を形成する工程と、加工条件を加工径φ70μmに変えエネルギー密度10J/cm2のレーザー光に戻し、2ショット照射し、上面銅箔層におけるテーパ角度と中間樹脂絶縁層であるポリイミド層でのテーパ角度の比(θ2/θ1)が0.55〜0.60のブラインドビアホール形成用孔部を形成する工程と、を具備することを特徴とする多層配線基板の製造方法である。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の多層配線基板の製造方法(特にドロス除去)について説明する。微細配線を形成する際にはサブトラクティブ法とセミアディティブ法が現在有望視されている。サブトラクティブ法は銅箔上にレジストコート−露光−現像−エッチング工程により銅配線が完成する。一方、セミアディティブ法は樹脂上に無電解めっき−レジストコート−露光−現像−電解めっき−ソフトエッチングすることで銅配線が完成する。無電解めっきにより全面に析出した銅はソフトエッチングにより独立パターンの銅配線となる。さらにセミアディティブ法による銅配線形成時のめっきは工程時間が非常にかかり、生産性向上の障害となる。
【0030】
配線形成にサブトラクティブ法を採用するにあたり、レーザードリル加工には銅箔直接加工(ダイレクト加工)が求められる。CO2レーザーでは金属における吸収波長ではないため、銅箔表面に黒化処理等を施して加工する必要がある。その点、紫外線レーザーであれば金属における吸収波長であるため、黒化処理等の特殊な処理を施さずにレーザードリル加工を行うことができる。
【0031】
紫外線レーザー加工機はパルス発振であるので、単位面積あたりのレーザー光のパルスエネルギーを銅箔層と樹脂層との間で変えることによって、図1のような穴止め加工(ブラインドビア)を行うことができる。例えば、YAG の第3高調波(波長355nm)を利用した銅箔層加工には10J/m2以上、樹脂加工には1〜3J/m2程度のエネルギーが必要である。このエネルギー差を利用して、上面銅箔層には10J/m2、その後樹脂層に3J/m2のエネルギーを加工可能な程度のパルスショット数を照射することによってブラインドビアを形成することができる。またレーザー光の強度分布は孔部の中心部ほど強く、孔部端になるほど弱くなる。すなわちレーザー強度の弱い部分では加工が進行しないため、孔部はテーパ形状となる。
【0032】
金属層ダイレクト加工を行った後の孔部の開口端には図1の6ように盛り上がった形状のドロスが発生する。この盛り上がりの膜厚は1〜3μm程度である。このドロスをレーザードリルで除去するためには、ドロスが広がっている範囲に適合した径のレーザー光を数パルス照射することが考えられる。すなわち孔部形成の加工において、第1に銅箔加工を10J/m2、第2に樹脂層加工を1〜3J/m2程度、第3にドロス除去として10J/m2のエネルギーを照射することによって孔部を形成し、かつドロス除去をもレーザードリル加工で行うことができる(図2参照)。これには銅の吸収波長を考慮すると355nm以下の紫外線波長のレーザー光を用いることが効果的である。CO2レーザーでは吸収波長でないために、ドロスに対し再度黒化処理等を施す必要があり、結果的に工程数が増える。ドロスを直接レーザードリル加工で除去する過程で留意しなければならないことは、ドロス除去時のパルス数を過剰に増やすと孔底部の銅箔がドロスと同時に加工されてしまい、ブラインドビアが貫通してしまうことが考えられる。レーザードリル加工における1パルス当たりの加工レートはレーザー発振条件にも依るが、1μmに満たない加工レートも容易である。このためドロス除去のパルス数の適正値としては、ドロスの膜厚を正確に把握した上で決定することが望ましい。また第1の銅箔加工時のパルスエネルギーより低いパルスエネルギーをドロス除去のパルスエネルギーとして照射しても構わない。例えば第1の銅箔加工時に10J/m2であれば、ドロス除去時には8〜9J/m2のパルスエネルギーを照射することである。
【0033】
またドロス発生範囲以上の径のレーザードリル加工を行うと、以降の配線形成工程において配線となるべき銅箔の膜厚を減少させてしまう可能性があるため、ドロス除去を行うレーザー光の径はドロス発生の径そのものであった方(図1の7)が望ましい。一方で、銅配線層の初期の膜厚がドロス除去時の加工膜厚に比べ問題にならない程度であれば、ドロス除去のレーザー光の径が決定される必要はない。
【0034】
またある単位径のレーザー光を螺旋運動させ、所望の孔部径まで広げる加工方式(トレパニング法)である場合、第2の樹脂加工まで行ったら単位径をドロス上のみ同様に螺旋運動させることでドロス除去は行うことができる。この場合、ドロスのみ加工されるので孔底部が加工されることはない。
【0035】
ドロス除去をレーザードリル手段で行うことににより、3段階のレーザー光照射が必要になる。すなわち加工スループットの低下が考えられるが、ドロス除去のための照射パルス数はドロスの膜厚にも依存するが、数パルスであるので金属層および樹脂層加工時のパルス数に比べ相対的に少ないパルス数で済む。金属層+樹脂加工のみによるブラインドビア加工時に対し、金属層+樹脂層+ドロス除去によるブラインドビア加工での加工スループットは90〜99%程度である。
【0036】
また金属層+樹脂層+ドロス除去加工の加工順序は、1つの孔部を形成後に次孔部を加工するバーストモードおよび金属層の加工条件のまますべての孔部座標位置を加工後に、同じ軌跡にて樹脂用加工条件にて樹脂層を加工し、再度金属層加工条件に戻り再度孔部座標位置を加工するサイクルモードが考えられる。バーストモードである場合、加工位置精度の問題は払拭されるが、孔部1つ1つに対し3段階に加工条件を切り替えるための時間遅延の可能性がある。またサイクルモードである場合、各加工条件にて金属層→樹脂層→ドロス除去の加工を行うため、条件の切り替えによる加工時間ロスは低減されるが、同じ孔部のパターンを3度同じ軌跡にて加工しなければならないために加工位置精度が問題になる。現在のレーザードリル加工(手段)の加工条件(加工径、加工エネルギー、レーザー発振周波数、パルス数等)はコンピューター上のソフトウェアで制御されているため、加工条件切り替え時に生じる加工時間のロスはほとんどない。バーストモードによる孔部のレーザードリル加工が望ましい。
【0037】
またドロス除去工程を含むレーザードリル加工方法は上記になんら限定されることはない。
【0038】
またレーザードリル加工(手段)の加工条件(加工径、加工エネルギー、レーザー発振周波数、パルス数等)によっては上面配線層にテーパ角度をつけることができる。上面配線層+中間樹脂絶縁層をブラインドビア加工した場合には、上面配線層に形成された穴をマスク転写して中間樹脂絶縁層が加工される。さらに中間樹脂絶縁層加工時のほうが上面配線層加工時よりレーザー光のエネルギー密度が低いために中間樹脂絶縁層はテーパ形状になる。(図3においてθ1<θ2)さらにこのテーパ角度の関係はレーザー加工の条件にもよるがθ2/θ1=0.40〜1.00である。
【0039】
従来のビアホールの製造方法は、ビアホール用の孔部を形成した後に電気化学的手法(主にめっき技術)を用いて孔内を金属で被覆していた。薬液中での金属の析出を用いる方法であるために孔内への薬液流れが重要になる。微小ビアホール用の孔部ではアスペクト比が高くなり、孔内底部付近(図4)に薬液流れのないよどみ点が発生する可能性が高い。よどみ点では新液の供給がなされず、金属の析出の大きな妨げになる。
【0040】
ここで、上面配線層にテーパ角度をつけることでアスペクト比の低減をはかることができる。すなわち薬液処理による液流れを改善することで製品の歩留まりの向上につながる。
【0041】
以下、本発明のドロス除去方法を用いた多層配線基板について説明する。金属層(銅)に第1のレーザードリル加工、次に絶縁層に第2のレーザードリル加工、最後にドロス部に第3のレーザードリル加工を適正なレーザー照射量およびショット数により加工することで、ドロスの除去された孔部形成をレーザードリル手段のみにより行うことができる。レーザードリル加工(手段)でドロスが除去されることによって、レーザードリル加工後の物理研磨や化学研磨等の専用ドロス除去工程が省略され、製品の生産性が向上する。またドロス除去工程が省略されることにより、ドロス除去工程を経ることで発生する製品基板への損傷(物理研磨による基板の収縮、化学研磨による配線部への過腐食、表面改質および樹脂層の吸湿)を回避できる。すなわち製品の製造安定性につながることになる。
【0042】
またブラインドビア形成時よりもドロス除去時の処理径が大きいため、上面銅箔層にテーパ角度を備えることができる。上面銅箔層にテーパ角度がつくことで形成したブラインドビアのアスペクト比が上面銅箔層の厚み分低減されるので、後工程のめっき行程による薬液処理の新液供給が容易となる。
【0043】
孔部の形成に際し、ブラインドビア加工(止まり穴加工)およびスルーホール加工(貫通穴加工)が現在主流になっているが、レーザードリル手段(工程)におけるドロス除去方法はどちらの孔形成にも対応可能である。またリジットの多層配線基板もしくはフレキシブルの多層配線基板のどちらに対しても有効な工法である。
【0044】
【実施例】
両面銅箔付きポリイミドテープ(銅/ポリイミド/銅→9/30/9μmの膜厚・三井化学社製のネオフレックス)を使用し、図1のような穴止め加工(ブラインドビア加工)を波長355nmの紫外線レーザーを使用し、1000穴が400μmピッチの格子状になるパターンに加工した。孔部1つについて、上面銅箔層の加工にエネルギー密度10J/ cm2 のレーザー光を8ショット、ポリイミド層の加工に2J/ cm2 のレーザー光を30ショットの加工条件においてバーストモードで照射した。エネルギー密度を変えて加工したため下面銅箔は加工されずにブラインドビアホール形成用孔部が形成された。孔部開口径1はφ50μm 、孔底部径2はφ30μm であった。この時点で任意の箇所の孔部開口端に発生したドロスの膜厚を走査型電子顕微鏡およびレーザー顕微鏡にて測定したところ1.2〜2.2μm であった。またドロスの発生範囲7はφ70μm程度であった。
【0045】
次に加工条件を加工径φ70μm に変えエネルギー密度10J/ cm2 のレーザー光に戻し、2ショット照射した(図2参照)。パンチング加工であるため孔底部の銅箔を再度加工した形になったが、めっきにて孔内部を銅で充填しても問題ない程度であった。またこのときの上面銅箔層におけるテーパ角度と中間樹脂絶縁層であるポリイミド層でのテーパ角度の比(θ2/θ1)は0.55〜0.60であった。
【0046】
上記レーザードリルによってドロス除去された基板とのめっきツキ廻り性を比較するため上面銅箔層の加工にエネルギー密度10J/ m2 のレーザー光を8ショット、ポリイミド層の加工に2J/ m2 のレーザー光を30ショットの加工条件において、バーストモードで照射した基板の全面に対し#1000の物理研磨を施した。砥粒がドロス研磨後に孔内に入らないことを考慮した研磨剤混練バフを用いた。まためっきツキ廻り性を比較評価するためにドロス除去を施さないサンプル基板も作製した。
【0047】
前記2種類のサンプル基板における孔内を同様に過マンガン酸水溶液によりデスミア処理を施した。その後、上下金属層の層間導通をとるために電解銅めっきを行った。めっき液の組成は硫酸銅225g/L、硫酸55g/L、塩素イオン60mg/L、添加剤20mLであり浴温を25℃とし、攪拌を行いながら陰極電流密度を1.0A/dm2 で60分電解めっきを行った。電解めっき後に90℃で10分間、サンプルを乾燥させた。
【0048】
前記2種類のサンプルを樹脂に充填し50℃で1時間加熱硬化させ、グラインダーによって研磨し、孔部内の銅充填不良率を調べた。レーザードリル加工によりドロスが除去された基板と物理研磨によりドロスが除去された基板の銅充填不良率は0.5〜3%であった。しかしドロスの除去されていない基板の銅充填不良率は50〜60%であった。これは電解めっき工程においてドロスの凸部では電界集中が起こり、孔開口部での電解銅の成長が孔底部での電解銅成長よりも早く、孔内部に空隙が残されたためと考えられる。
【0049】
さらに1000穴格子状のパターンを、上下の配線層を交互に結線する鎖状のパターンに回路を形成しテスターによる導通試験を行った。完全導通したサンプルのみ合格品とし、断線があるのものは不良とした。レーザードリル加工によってドロスの除去され、かつテーパ角度を備えたサンプルは95%の歩留まりだったのに対し、ドロスの除去しないサンプルは67%の歩留まりだった。
【0050】
またレーザードリル加工によりドロスを除去しているため、ドロス除去専用工程である物理研磨工程が省略され、製造工程を短縮化できた。レーザー加工工程から電解めっき工程までのサンプル基板を作製するに要した時間は15%短縮した。
【0051】
基板信頼性評価試験としてヒートサイクル試験と絶縁信頼性試験を行った。ヒートサイクル試験は−65℃×30min 〜165℃×30min で行い、絶縁信頼性試験は上下層間のL/S=50μm/50μmのくし型パターンにて、80℃/85%/50V、1000時間後の値を測定した。試験結果を表1に示す。
【0052】
【表1】

Figure 0004899265
【0053】
【発明の効果】
本発明の多層配線基板の製造方法及びレーザードリル装置によれば、レーザードリル加工後のドロス除去専用工程(例えば物理研磨や化学研磨)を省略することができ、金属配線層と樹脂絶縁層とが交互に積層してなる多層配線基板において基板製造の短縮化でき、また孔部形成後の薬液処理による液流れを改善できるため歩留まり向上になる。また基板製造の短縮化によって、基板への負荷(基板の収縮および表面改質、樹脂絶縁層への吸湿)を回避することができる。
【0054】
【図面の簡単な説明】
【図1】両面銅箔付き樹脂フレキシブル基板における穴止め(ブラインドビア)加工の上面図および断面図である。
【図2】レーザードリル加工によるドロス除去を示す説明図である。
【図3】レーザードリル加工後における上面配線層のテーパ角度(θ2)および中間樹脂絶縁層におけるテーパ角度(θ1)を示す説明図である。
【図4】テーパ角度を備えた孔部へのめっき処理時における薬液流れを示す説明図である。
【符号の簡単な説明】
1 孔部開口径
2 孔部底部径
3 上面金属配線層
4 絶縁樹脂層
5 下面金属配線層
6 ドロス
7 ドロス径
8 上面金属配線層加工用レーザーパルス光
9 絶縁樹脂層加工用レーザーパルス光
10 ドロス除去用レーザーパルス光[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for removing dross generated at a hole opening end for forming a via hole formed for interlayer connection of a metal wiring layer, and a multilayer wiring board using the same. More specifically, the present invention relates to a multilayer wiring board, a printed wiring board, a multilayer wiring board using via holes for interlayer connection formed in an interlayer insulating layer of a printed circuit for high-density mounting, a manufacturing method thereof, and a laser drill apparatus. is there.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the performance of semiconductors has dramatically improved, and semiconductors have become multiterminal. However, since the printed wiring board (mother board) in the hard disk of the computer and the printed wiring board in the portable terminal and the mobile phone have a limited area, the size of the wiring board (semiconductor package) on which the semiconductor is mounted is limited.
[0003]
In order to mount a multi-terminal semiconductor, it is necessary to make the wiring board thinner (high density), but since the manufacturing method is difficult, multilayer wiring of the wiring board reduces the thinning of the wiring. Measures to take are taken. In multilayering, a hole is formed and a conductive metal material is coated in the hole so that an interlayer connection between the upper and lower metal wiring layers sandwiching the resin insulating layer is established.
[0004]
Conventionally, machining with a metal drill has been the mainstream when forming holes for interlayer connection. However, if the hole becomes finer, the drill to be processed naturally becomes smaller, but the micro drill is a consumable product that is expensive to manufacture and wears during processing. Therefore, in recent years, instead of machining a metal drill, laser processing (the apparatus used therefor is called a laser drill apparatus) that irradiates a workpiece with high-energy laser light and absorbs it by thermal processing is used instead of metal drill machining. It has come to be used.
[0005]
The laser beam used for laser processing is CO in the infrared region. 2 Laser (wavelength 9.3 to 10.6 μm), YAG laser (fundamental wavelength 1.06 μm), YAG, YLF, YAP, YVO in the ultraviolet region Four Lasers (third harmonic wavelength 355 nm, fourth harmonic wavelength 266 nm) and excimer lasers (XeCl wavelength 308 nm, KrF wavelength 248 nm, ArF wavelength 193 nm) are currently used as laser light for processing machines. . Laser processing using wavelengths in the infrared region is thermal processing or pyrolytic processing compared to machining in metal drills, and laser processing using wavelengths in the ultraviolet region is called photolytic processing using photochemical reactions.
[0006]
In the machining with a metal drill, the formation of the through hole is the mainstream, but since the laser machining is a pulse oscillation, only the insulating layer can be machined (hole stopper machining; FIG. 1). Therefore, the laser processing is mainly used for the blind hole processing of the wiring board. The separation of the hole diameters that are currently in practical use with various laser beams is CO. 2 The laser has a diameter of 50 to 150 μm, and the ultraviolet laser has a diameter of 30 to 80 μm. Excimer lasers can be processed to a smaller diameter, such as φ20 μm, but are not suitable for mass production due to expensive consumables such as a highly reflective metal oxide mask and laser medium gas maintenance. However, in the above-described segregation, the formation of holes by ultraviolet lasers is promising as the density of wiring boards increases.
[0007]
In addition, in the formation of the wiring layer, for example, when the material of the metal wiring layer is copper, a manufacturing method (subtractive method) for forming wiring from the entire copper foil layer and a reverse pattern of the wiring are formed on the intermediate resin insulating layer, A manufacturing method (semi-additive method) in which copper wiring is deposited by an electrochemical method is considered promising. In general, it is said that the semi-additive method is superior for miniaturization of wiring. However, in order to form wiring, it is necessary to use both electroless plating and electrolytic plating. Wiring is formed only by etching copper foil. However, the subtractive method capable of producing a small number of manufacturing methods is suitable for mass production. In recent years, it has been reported that the thinning approaching the fine wiring of the semi-additive method is possible by improving the technology of the subtractive method.
[0008]
A multilayer wiring board is formed by hole formation by laser drilling and wiring formation by a subtractive method. The processing order is that the entire copper foil layer is subjected to laser drilling, and after the hole is formed, the inner wall of the hole is coated with a metal material by, for example, an electrochemical technique, and then the etching resist is patterned to etch ferric chloride solution or the like. Copper wiring is formed with a liquid.
[0009]
If the target of laser drilling is only a resin insulation layer, CO 2 Although the hole can be formed with an ultraviolet laser, it is necessary to process the metal wiring layer and the resin insulating layer simultaneously (direct processing). However, CO 2 If it is a laser, the laser beam is not absorbed by the copper foil and is reflected because it is not in the absorption wavelength range of the metal wiring layer.
[0010]
In order to solve the above problem, the metal wiring layer is blackened and CO 2 A method of absorbing laser light or a method of performing via processing using a laser (conformal processing) after patterning a metal wiring layer into a hole shape by known photolithography (photo process) has been implemented. However, these methods have a problem in terms of manufacturing cost because the manufacturing process of the wiring board increases.
[0011]
Since the wavelength of the ultraviolet laser overlaps with the absorption wavelength of the metal, direct processing is possible. In addition, since the energy density is high, laser processing is possible even with a minute diameter. However, although it is the absorption wavelength of the metal, the hole is formed as shown in FIG. 1 because the heat processing element is strong for the metal and the copper foil is dissolved. Here, the copper melted by the high energy of the laser light becomes the shape 6 shown in FIG. Since several pulses to several tens of pulses are irradiated to form one hole, dross is formed in a form in which the copper dissolved at the opening end of the hole rises. FIG. 1 shows a top view and a cross-sectional view of a hole after laser drilling.
[0012]
If an attempt is made to fill the inside of the hole with copper, for example, by electrolytic plating while the dross 6 remains, the electric field concentrates on the locally uneven dross portion, and the growth of electrolytic copper on the upper surface copper layer is accelerated. The space is closed by the upper surface copper layer before the electrolytic copper is filled in the portion. As a result, voids remain in the holes. For this reason, dross must be removed after laser drilling the hole.
[0013]
For the conventional dross removal, chemical polishing or the like that is smoothed by physical polishing using a polishing sheet, an abrasive kneading buff, or the like, or selectively removes the convex portion of the hole opening is used. However, physical polishing may change the shape of the hole opening, chemical polishing may also polish copper at wiring locations other than dross, and surface modification by chemicals may occur. Furthermore, each dross removal method has one or more process lines, and thus has a problem in terms of product reliability and productivity.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and the formation of holes for connecting the upper and lower metal wiring layers to a multilayer wiring board composed of a plurality of resin insulation layers and metal wiring layers. Provided are a multilayer wiring board, a manufacturing method thereof, and a laser drill apparatus, which perform laser drilling to remove dross generated at the hole opening end for forming a via hole without using a dedicated process such as physical polishing or chemical polishing. With the goal.
[0015]
In order to achieve the above object in the present invention, first, in the invention of claim 1, in a method for manufacturing a multilayer wiring board in which insulating layers made of a resin insulating film and wiring layers made of a conductor film are alternately laminated, After forming the hole for forming the via hole from the wiring layer side of the wiring board using laser drilling, remove the dross generated at the opening end of the hole using the laser drill. Then, the taper angle is added to the upper wiring layer at the same time as the hole opening end dross is processed. This is a method for manufacturing a multilayer wiring board.
[0016]
In the invention of claim 2, the method of manufacturing a multilayer wiring board according to claim 1, wherein the laser drill is an ultraviolet laser drill using a single wavelength of 355 nm or less.
[0017]
In the invention of claim 3, the order of laser drilling the multilayer wiring board in which the insulating layers made of the resin insulating film and the wiring layers made of the conductor film are alternately laminated is the top surface wiring layer, the intermediate resin insulating layer, 3. The method of manufacturing a multilayer wiring board according to claim 1, wherein the hole opening end dross.
[0018]
In the invention of claim 4, a laser processing diameter larger by 0.1 to 50 μm than the hole processing diameter is used when removing dross generated at the opening end of the hole than the laser processing diameter at the time of forming the hole. The method for producing a multilayer wiring board according to claim 1, wherein:
[0019]
According to the invention of claim 5, the dross at the opening end is removed after the formation of individual holes in the same plane in the multilayer wiring board in which the insulating layers made of the resin insulating film and the wiring layers made of the conductor film are alternately laminated. At least one of burst processing to be performed or cycle processing to remove dross at the opening ends of all the holes in the same locus after forming all the holes in the same plane in the multilayer wiring board. It is a manufacturing method of the multilayer wiring board of Claims 1-4.
[0020]
In the invention of claim 6, In the hole for forming the via hole, the ratio of the taper angle of the upper surface wiring layer to the taper angle of the intermediate resin insulating layer (intermediate resin insulating layer / upper surface wiring layer) is 0.40 to 1.00. A method for producing a multilayer wiring board according to any one of claims 1 to 5 It is.
[0021]
Further, in the invention of claim 7, the claims 1 to 6 In the multilayer wiring board in which the insulating layer made of the resin insulating film and the wiring layer made of the conductor film are alternately laminated by the method for manufacturing a multilayer wiring board according to any one of the above, at least one of the through hole portion and the blind hole processing One or both of them are formed.
[0022]
Moreover, in invention of Claim 8, said Claims 1-. 6 In the multilayer wiring board manufacturing method according to any one of the above, in at least one of a rigid and a flexible circuit board in which insulating layers made of a resin insulating film and wiring layers made of a conductor film are alternately laminated, A multilayer wiring board having a hole for conducting a metal wiring layer.
[0023]
According to a ninth aspect of the present invention, in a laser drill apparatus for use in manufacturing a multilayer wiring board in which insulating layers made of a resin insulating film and wiring layers made of a conductor film are alternately laminated, from the wiring layer side of the multilayer wiring board. After forming a hole for forming a via hole by using an ultraviolet laser drill means using a single wavelength of 355 nm or less, the laser beam is spirally moved with a dross generated at the opening end of the hole by using the laser drill means. Removed by At the same time that the hole end dross is processed, the upper wiring layer is tapered. This is a laser drill device characterized by the above.
[0024]
In the invention of claim 10, a multilayer wiring board in which insulating layers made of a resin insulating film and wiring layers made of a conductor film are alternately laminated is formed on an upper surface wiring layer, an intermediate resin insulating layer, and a hole opening end dross. The laser drilling is performed in order. 9 It is a laser drill apparatus of description.
[0025]
In the invention of claim 11, a laser processing diameter larger by 0.1 to 100 μm than the hole processing diameter is used when removing dross generated at the opening end of the hole than the laser processing diameter when forming the hole. Claims 9 or 10 It is a laser drill apparatus of description.
[0026]
According to a twelfth aspect of the present invention, the dross at the opening end is formed after the formation of the individual holes in the same plane in the multilayer wiring board in which the insulating layers made of the resin insulating film and the wiring layers made of the conductor film are alternately laminated. It is characterized by performing at least one of burst processing to be removed or cycle processing to remove dross at all opening ends of the holes again in the same locus after forming all the holes in the same plane in the multilayer wiring board. Claims 9-11 The laser drill apparatus according to any one of the above.
[0027]
In the invention of claim 13, In the method of manufacturing a multilayer wiring board in which insulating layers made of a resin insulating film and wiring layers made of a conductor film are alternately laminated, the insulating layer is made of polyimide tape with a double-sided copper foil (copper / polyimide / copper → 9 / 30/9 μm film thickness), hole-stopping processing (blind via processing) using an ultraviolet laser with a wavelength of 355 nm, and processing 1000 holes into a pattern with a 400 μm pitch grid, and one hole In the processing of the upper surface copper foil layer, a laser beam having an energy density of 10 J / cm 2 is irradiated in a burst mode under a processing condition of 8 shots, and a laser beam of 2 J / cm 2 is processed in a processing of a polyimide layer in a burst mode. Is a process for forming a hole for forming a blind via hole having a diameter of φ50 μm and a hole bottom diameter of 2 is φ30 μm. The laser beam is returned to a density of 10 J / cm 2 and irradiated by two shots, and the ratio (θ2 / θ1) of the taper angle in the upper copper foil layer to the taper angle in the polyimide layer as the intermediate resin insulation layer is 0.55 to 0.60. Forming a hole for forming a blind via hole in a multilayer wiring board, comprising: It is.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the manufacturing method (especially dross removal) of the multilayer wiring board of this invention is demonstrated. Subtractive and semi-additive methods are currently promising when forming fine wiring. In the subtractive method, copper wiring is completed on a copper foil by a resist coating-exposure-development-etching process. On the other hand, in the semi-additive method, copper wiring is completed by electroless plating-resist coating-exposure-development-electrolytic plating-soft etching on a resin. Copper deposited on the entire surface by electroless plating becomes a copper wiring having an independent pattern by soft etching. Furthermore, the plating when forming the copper wiring by the semi-additive method takes a very long process time and becomes an obstacle to improving the productivity.
[0030]
In adopting the subtractive method for wiring formation, direct processing of copper foil is required for laser drilling. CO 2 Since the laser does not have an absorption wavelength in a metal, it is necessary to process the surface of the copper foil by performing a blackening treatment or the like. In this respect, since an ultraviolet laser has an absorption wavelength in a metal, laser drilling can be performed without performing a special treatment such as a blackening treatment.
[0031]
Since the ultraviolet laser beam machine uses pulse oscillation, the hole stop processing (blind via) as shown in FIG. 1 is performed by changing the pulse energy of the laser beam per unit area between the copper foil layer and the resin layer. Can do. For example, an energy of about 10 J / m 2 or more is required for copper foil layer processing using the third harmonic (wavelength 355 nm) of YAG, and about 1-3 J / m 2 is required for resin processing. Using this energy difference, a blind via can be formed by irradiating the upper copper foil layer with a pulse shot number that can process an energy of 10 J / m 2 and then a resin layer of 3 J / m 2. Further, the intensity distribution of the laser beam is stronger at the center of the hole and becomes weaker toward the end of the hole. That is, since the processing does not proceed in the portion where the laser intensity is weak, the hole portion has a tapered shape.
[0032]
A dross having a raised shape as shown in FIG. 1 is generated at the opening end of the hole after the metal layer direct processing. The raised film thickness is about 1 to 3 μm. In order to remove this dross with a laser drill, it is conceivable to irradiate several pulses of laser light having a diameter suitable for the range in which the dross extends. That is, in the hole forming process, first, copper foil processing is irradiated with energy of 10 J / m 2, second resin layer processing is about 1-3 J / m 2, and third is dross removal to irradiate 10 J / m 2 of energy. The part can be formed and dross removal can also be performed by laser drilling (see FIG. 2). Considering the absorption wavelength of copper, it is effective to use a laser beam having an ultraviolet wavelength of 355 nm or less. CO 2 Since the laser does not have an absorption wavelength, it is necessary to blacken the dross again, resulting in an increase in the number of processes. It should be noted in the process of removing dross directly by laser drilling that if the number of pulses during dross removal is excessively increased, the copper foil at the bottom of the hole is processed simultaneously with the dross, and the blind via penetrates. It is possible to end up. The processing rate per pulse in laser drilling depends on the laser oscillation conditions, but processing rates less than 1 μm are easy. For this reason, it is desirable to determine the appropriate value of the number of pulses for dross removal after accurately grasping the film thickness of the dross. Moreover, you may irradiate the pulse energy lower than the pulse energy at the time of 1st copper foil processing as pulse energy of dross removal. For example, if it is 10 J / m 2 at the time of processing the first copper foil, it is to irradiate pulse energy of 8 to 9 J / m 2 at the time of dross removal.
[0033]
Also, if laser drilling with a diameter larger than the dross generation range is performed, there is a possibility that the film thickness of the copper foil that should be the wiring in the subsequent wiring forming process may be reduced. It is desirable that the diameter is the diameter of dross generation (7 in FIG. 1). On the other hand, if the initial film thickness of the copper wiring layer is not a problem compared to the processed film thickness at the time of dross removal, the diameter of the laser beam for dross removal need not be determined.
[0034]
In addition, in the case of a processing method (trepanning method) in which a laser beam of a certain unit diameter is spirally moved and expanded to a desired hole diameter (trepanning method), when the second resin processing is performed, the unit diameter is similarly spirally moved only on the dross. Dross removal can be performed. In this case, since only the dross is processed, the hole bottom is not processed.
[0035]
By performing dross removal with a laser drill means, three-stage laser light irradiation is required. In other words, the processing throughput may be reduced, but the number of irradiation pulses for dross removal depends on the film thickness of the dross, but is a few pulses, so it is relatively smaller than the number of pulses when processing the metal layer and the resin layer. Just the number of pulses. The processing throughput in the blind via processing by the metal layer + resin layer + dross removal is about 90 to 99%, compared to the blind via processing by only the metal layer + resin processing.
[0036]
Also, the processing sequence of metal layer + resin layer + dross removal processing is the same trajectory after processing all hole coordinate positions with the burst mode in which the next hole is processed after forming one hole and the processing conditions of the metal layer. A cycle mode is conceivable in which the resin layer is processed under the resin processing conditions, and the hole coordinate position is processed again by returning to the metal layer processing conditions again. In the burst mode, the problem of processing position accuracy is eliminated, but there is a possibility of time delay for switching processing conditions in three stages for each hole. In the cycle mode, metal layer → resin layer → dross removal is processed under each processing condition, so processing time loss due to switching of conditions is reduced, but the pattern of the same hole is made the same locus three times. Therefore, the processing position accuracy becomes a problem. The current laser drilling (means) processing conditions (processing diameter, processing energy, laser oscillation frequency, number of pulses, etc.) are controlled by software on the computer, so there is almost no loss of processing time when switching processing conditions. . Laser drilling of holes in burst mode is desirable.
[0037]
Further, the laser drilling method including the dross removing step is not limited to the above.
[0038]
Depending on the processing conditions (processing diameter, processing energy, laser oscillation frequency, number of pulses, etc.) of laser drilling (means), the upper wiring layer can be tapered. When the top wiring layer + intermediate resin insulating layer is subjected to blind via processing, the hole formed in the top wiring layer is mask-transferred to process the intermediate resin insulating layer. Further, since the energy density of the laser beam is lower when the intermediate resin insulating layer is processed than when the upper surface wiring layer is processed, the intermediate resin insulating layer is tapered. (In FIG. 12 ) Furthermore, this taper angle relationship depends on the laser processing conditions. 2 / Θ 1 = 0.40 to 1.00.
[0039]
In a conventional method for manufacturing a via hole, after forming a hole for the via hole, the inside of the hole is covered with a metal by using an electrochemical method (mainly, plating technique). Since the method uses metal deposition in the chemical solution, the flow of the chemical solution into the hole is important. The aspect ratio is high in the hole for the minute via hole, and there is a high possibility that a stagnation point having no chemical flow is generated near the bottom of the hole (FIG. 4). At the stagnation point, no new liquid is supplied, which greatly hinders metal deposition.
[0040]
Here, the aspect ratio can be reduced by providing the upper wiring layer with a taper angle. In other words, improving the liquid flow by chemical treatment leads to an improvement in product yield.
[0041]
Hereinafter, a multilayer wiring board using the dross removing method of the present invention will be described. By processing the first laser drill on the metal layer (copper), then the second laser drill on the insulating layer, and finally the third laser drill on the dross part with the appropriate laser dose and number of shots. The hole from which the dross is removed can be formed only by the laser drill means. By removing dross by laser drilling (means), a dedicated dross removal process such as physical polishing and chemical polishing after laser drilling is omitted, and the productivity of the product is improved. In addition, by omitting the dross removal step, damage to the product substrate that occurs through the dross removal step (substrate shrinkage due to physical polishing, over-corrosion to the wiring part due to chemical polishing, surface modification and resin layer removal) (Absorption of moisture) can be avoided. That is, it leads to the manufacturing stability of a product.
[0042]
Moreover, since the treatment diameter at the time of dross removal is larger than at the time of blind via formation, the upper surface copper foil layer can be provided with a taper angle. Since the aspect ratio of the blind via formed by forming the taper angle on the upper surface copper foil layer is reduced by the thickness of the upper surface copper foil layer, it becomes easy to supply a new solution for the chemical treatment by the plating process in the subsequent step.
[0043]
In forming holes, blind via processing (blind hole processing) and through hole processing (through hole processing) are currently mainstream, but the dross removal method in the laser drill means (process) is compatible with either hole formation. Is possible. Also, it is an effective method for both rigid multilayer wiring boards and flexible multilayer wiring boards.
[0044]
【Example】
Using polyimide tape with double-sided copper foil (copper / polyimide / copper → 9/30 / 9μm thickness, Mitsui Chemicals Neoprex), hole stop processing (blind via processing) as shown in FIG. 1 has a wavelength of 355 nm Were used to form a pattern in which 1000 holes had a lattice shape with a pitch of 400 μm. One hole was irradiated in a burst mode under the processing conditions of 8 shots of laser light with an energy density of 10 J / cm 2 for processing the upper copper foil layer and 30 shots of 2 J / cm 2 for processing the polyimide layer. Since the processing was performed while changing the energy density, the bottom copper foil was not processed, and a hole for forming a blind via hole was formed. The hole opening diameter 1 was φ50 μm, and the hole bottom diameter 2 was φ30 μm. At this time, the film thickness of the dross generated at the opening end of the hole at an arbitrary position was measured with a scanning electron microscope and a laser microscope, and found to be 1.2 to 2.2 μm. The dross generation range 7 was about φ70 μm.
[0045]
Next, the processing conditions were changed to a processing diameter of φ70 μm, the laser beam was returned to an energy density of 10 J / cm 2, and two shots were irradiated (see FIG. 2). Because of the punching process, the copper foil at the bottom of the hole was processed again, but there was no problem even if the inside of the hole was filled with copper by plating. Further, the ratio of the taper angle in the upper copper foil layer at this time and the taper angle in the polyimide layer as the intermediate resin insulation layer (θ 2 / Θ 1 ) Was 0.55 to 0.60.
[0046]
In order to compare the plating coverage with the substrate from which the dross has been removed by the laser drill, 8 shots of laser light with an energy density of 10 J / m2 are used to process the upper copper foil layer, and 2 J / m2 laser light is used to process the polyimide layer. Under the processing conditions of 30 shots, # 1000 physical polishing was performed on the entire surface of the substrate irradiated in the burst mode. An abrasive kneading buff was used considering that the abrasive grains do not enter the hole after dross polishing. In addition, a sample substrate without dross removal was also prepared for comparative evaluation of plating coverage.
[0047]
The inside of the holes in the two types of sample substrates was similarly subjected to desmear treatment with an aqueous permanganate solution. Thereafter, electrolytic copper plating was performed in order to establish interlayer conduction between the upper and lower metal layers. The composition of the plating solution is copper sulfate 225 g / L, sulfuric acid 55 g / L, chloride ion 60 mg / L, additive 20 mL, the bath temperature is 25 ° C., and the cathode current density is 1.0 A / dm 2 with stirring for 60 minutes. Electroplating was performed. The sample was dried at 90 ° C. for 10 minutes after the electroplating.
[0048]
The two types of samples were filled in a resin, heated and cured at 50 ° C. for 1 hour, polished with a grinder, and the copper filling defect rate in the hole was examined. The copper filling defect rate of the substrate from which dross was removed by laser drilling and the substrate from which dross was removed by physical polishing was 0.5 to 3%. However, the copper filling defect rate of the substrate from which dross was not removed was 50 to 60%. This is presumably because the electric field concentration occurred in the convex part of the dross in the electrolytic plating process, and the growth of electrolytic copper at the hole opening was faster than the electrolytic copper growth at the hole bottom, leaving a void inside the hole.
[0049]
Further, a circuit was formed by forming a 1000-hole grid pattern into a chain pattern in which upper and lower wiring layers are alternately connected, and a continuity test was performed using a tester. Only samples that were completely conducted were accepted, and those that were disconnected were considered defective. Samples that had dross removed by laser drilling and had a taper angle had a yield of 95%, while samples that had no dross removed had a yield of 67%.
[0050]
In addition, since dross is removed by laser drilling, the physical polishing process, which is a dross removal dedicated process, is omitted, and the manufacturing process can be shortened. The time required for producing the sample substrate from the laser processing step to the electrolytic plating step was reduced by 15%.
[0051]
A heat cycle test and an insulation reliability test were performed as a substrate reliability evaluation test. The heat cycle test is performed at -65 ° C. × 30 min to 165 ° C. × 30 min, and the insulation reliability test is performed with a comb pattern of L / S = 50 μm / 50 μm between upper and lower layers at 80 ° C./85%/50 V after 1000 hours. The value of was measured. The test results are shown in Table 1.
[0052]
[Table 1]
Figure 0004899265
[0053]
【Effect of the invention】
According to the method for manufacturing a multilayer wiring board and the laser drill apparatus of the present invention, it is possible to omit a dross removal dedicated process (for example, physical polishing or chemical polishing) after laser drilling, and a metal wiring layer and a resin insulating layer are provided. In the multilayer wiring board formed by alternately laminating, the production of the substrate can be shortened, and the liquid flow by the chemical treatment after the formation of the hole can be improved, so that the yield is improved. Further, by shortening the substrate manufacturing, it is possible to avoid loads on the substrate (shrinkage and surface modification of the substrate, moisture absorption to the resin insulating layer).
[0054]
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are a top view and a cross-sectional view of hole stop (blind via) processing in a resin flexible substrate with a double-sided copper foil.
FIG. 2 is an explanatory view showing dross removal by laser drilling.
FIG. 3 shows the taper angle (θ of the upper wiring layer after laser drilling; 2 ) And taper angle (θ 1 FIG.
FIG. 4 is an explanatory view showing a chemical flow during the plating process on a hole having a taper angle.
[Brief description of symbols]
1 Hole opening diameter
2 Hole bottom diameter
3 Top metal wiring layer
4 Insulating resin layer
5 Bottom metal wiring layer
6 Dross
7 Dross diameter
8 Laser pulse light for upper surface metal wiring layer processing
9 Laser pulse light for insulating resin layer processing
10 Laser pulse light for dross removal

Claims (13)

樹脂絶縁膜よりなる絶縁層と導体膜よりなる配線層とが交互に積層されてなる多層配線基板の製造方法において、多層配線基板の配線層側からビヤホール形成のための孔部をレーザードリル加工を用いて形成後に、前記レーザードリルを用いて孔部開口端に発生するドロスを除去し、孔部開口端ドロスを加工すると同時に上面配線層にテーパ角度をつけることを特徴とする多層配線基板の製造方法。  In a method for manufacturing a multilayer wiring board in which insulating layers made of a resin insulating film and wiring layers made of a conductor film are alternately laminated, laser drilling is performed on a hole for forming a via hole from the wiring layer side of the multilayer wiring board. After the formation, the laser drill is used to remove the dross generated at the hole opening end, and the hole opening end dross is processed, and at the same time, a taper angle is formed on the upper wiring layer. Method. レーザードリルが355nm以下の単一波長を用いた紫外線レーザードリルであることを特徴とする請求項1記載の多層配線基板の製造方法。  2. The method of manufacturing a multilayer wiring board according to claim 1, wherein the laser drill is an ultraviolet laser drill using a single wavelength of 355 nm or less. 樹脂絶縁膜よりなる絶縁層と導体膜よりなる配線層とが交互に積層されてなる多層配線基板をレーザードリル加工する順序が、上面配線層、中間樹脂絶縁層、孔部開口端ドロスであることを特徴とする請求項1又は2記載の多層配線基板の製造方法。  The order in which laser drilling is performed on a multilayer wiring board in which insulating layers made of resin insulating films and wiring layers made of conductor films are alternately laminated is the upper surface wiring layer, the intermediate resin insulating layer, and the hole opening end dross. A method for manufacturing a multilayer wiring board according to claim 1 or 2. 孔部を形成する際のレーザー加工直径よりも、孔部開口端に発生するドロス除去をする際に孔部加工径より0.1〜100μm大きいレーザー加工径を用いることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の多層配線基板の製造方法。  The laser processing diameter larger by 0.1 to 100 µm than the hole processing diameter is used when removing dross generated at the opening end of the hole than the laser processing diameter at the time of forming the hole. The manufacturing method of the multilayer wiring board in any one of -3. 樹脂絶縁膜よりなる絶縁層と導体膜よりなる配線層とが交互に積層されてなる多層配線基板における同一面内の個々の孔部形成後に開口端のドロスを除去するバースト加工、もしくは多層配線基板における同一面内のすべての孔部形成後にそのすべての孔部開口端のドロスを再度同じ軌跡にて除去するサイクル加工の少なくともどちらか一方を行うことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の多層配線基板の製造方法。  Burst processing to remove dross at the open end after forming individual holes in the same plane in a multilayer wiring board in which insulating layers made of resin insulating films and wiring layers made of conductor films are alternately laminated, or multilayer wiring board 5. At least one of the cycle processing for removing dross at all the hole openings at the same locus after forming all the holes in the same plane is performed. The manufacturing method of the multilayer wiring board as described in any one of. 前記ビアホール形成のための孔部において、上面配線層でのテーパ角度と中間樹脂絶縁層のテーパ角度の比(中間樹脂絶縁層/上面配線層)が0.40〜1.00であることを特徴とした請求項1〜5の何れかに記載の多層配線基板の製造方法。  In the hole for forming the via hole, the ratio of the taper angle of the upper surface wiring layer to the taper angle of the intermediate resin insulating layer (intermediate resin insulating layer / upper surface wiring layer) is 0.40 to 1.00. The manufacturing method of the multilayer wiring board in any one of Claims 1-5. 前記請求項1〜6の何れかに記載の多層配線基板の製造方法により、樹脂絶縁膜よりなる絶縁層と導体膜よりなる配線層とが交互に積層されてなる多層配線基板において貫通孔部および止まり穴加工の少なくともどちらか一方、あるいは両方が形成されていることを特徴とする多層配線基板。  According to the method for manufacturing a multilayer wiring board according to any one of claims 1 to 6, in the multilayer wiring board in which insulating layers made of a resin insulating film and wiring layers made of a conductor film are alternately laminated, A multilayer wiring board in which at least one or both of blind hole processing are formed. 前記請求項1〜6の何れかに記載の多層配線基板の製造方法により、樹脂絶縁膜よりなる絶縁層と導体膜よりなる配線層とが交互に積層されてなるリジットおよびフレキシブル回路基板の少なくともどちらか一方において、上下の金属配線層の導通をとるための孔部が形成されていることを特徴とする多層配線基板。  7. A method of manufacturing a multilayer wiring board according to claim 1, wherein at least one of a rigid and a flexible circuit board in which insulating layers made of a resin insulating film and wiring layers made of a conductor film are alternately laminated. On the other hand, a multilayer wiring board characterized in that a hole is formed for conducting the upper and lower metal wiring layers. 樹脂絶縁膜よりなる絶縁層と導体膜よりなる配線層とが交互に積層されてなる多層配線基板の製造に用いるレーザードリル装置において、多層配線基板の配線層側からビヤホール形成のための孔部を355nm以下の単一波長を用いた紫外線レーザードリル手段を用いて形成後に、前記レーザードリル手段を用いて孔部開口端に発生するドロスを、レーザー光を螺旋運動させることにより除去し、孔部開口端ドロスを加工すると同時に上面配線層にテーパ角度をつけることを特徴とするレーザードリル装置。In a laser drill apparatus used for manufacturing a multilayer wiring board in which an insulating layer made of a resin insulating film and a wiring layer made of a conductor film are alternately laminated, a hole for forming a via hole is formed from the wiring layer side of the multilayer wiring board. After forming using an ultraviolet laser drill means using a single wavelength of 355 nm or less, the laser drill means is used to remove the dross generated at the opening end of the hole by spirally moving the laser beam, thereby opening the hole. A laser drill device characterized in that a taper angle is given to an upper surface wiring layer simultaneously with processing an end dross . 樹脂絶縁膜よりなる絶縁層と導体膜よりなる配線層とが交互に積層されてなる多層配線基板を、上面配線層、中間樹脂絶縁層、孔部開口端ドロスの順でレーザードリル加工を行なうことを特徴とする請求項9記載のレーザードリル装置。  Laser drilling a multilayer wiring board in which insulating layers made of a resin insulating film and wiring layers made of a conductor film are alternately laminated in the order of the upper surface wiring layer, the intermediate resin insulating layer, and the hole opening end dross. The laser drill device according to claim 9. 孔部を形成する際のレーザー加工直径よりも、孔部開口端に発生するドロス除去をする際に孔部加工径より0.1〜100μm大きいレーザー加工径を用いることを特徴とする請求項9又は10記載のレーザードリル装置。  10. The laser processing diameter larger by 0.1 to 100 μm than the hole processing diameter is used when removing dross generated at the opening end of the hole than the laser processing diameter when forming the hole. Or the laser drill apparatus of 10. 樹脂絶縁膜よりなる絶縁層と導体膜よりなる配線層とが交互に積層されてなる多層配線基板における同一面内の個々の孔部形成後に開口端のドロスを除去するバースト加工、もしくは多層配線基板における同一面内のすべての孔部形成後にそのすべての孔部開口端のドロスを再度同じ軌跡にて除去するサイクル加工の少なくともどちらか一方を行うことを特徴とする請求項9〜11の何れかに記載のレーザードリル装置。  Burst processing to remove dross at the open end after forming individual holes in the same plane in a multilayer wiring board in which insulating layers made of resin insulating films and wiring layers made of conductor films are alternately laminated, or multilayer wiring board The cycle machining for removing all the hole-opening drosses again at the same locus after forming all the holes in the same plane is performed. The laser drill apparatus as described in. 樹脂絶縁膜よりなる絶縁層と導体膜よりなる配線層とが交互に積層されてなる多層配線基板の製造方法において、
前記絶縁層は、両面銅箔付きポリイミドテープ(銅/ポリイミド/銅→9/30/9μmの膜厚)を使用し、穴止め加工(ブラインドビア加工)を波長355nmの紫外線レーザーを使用し、1000穴が400μmピッチの格子状になるパターンに加工する工程と、
孔部1つについて、上面銅箔層の加工にエネルギー密度10J/cm2のレーザー光を8ショット、ポリイミド層の加工に2J/cm2のレーザー光を30ショットの加工条件においてバーストモードで照射し、孔部開口径1がφ50μm、孔底部径2はφ30μmのブラインドビアホール形成用孔部を形成する工程と、
加工条件を加工径φ70μmに変えエネルギー密度10J/cm2のレーザー光に戻し、2ショット照射し、上面銅箔層におけるテーパ角度と中間樹脂絶縁層であるポリイミド層でのテーパ角度の比(θ2/θ1)が0.55〜0.60のブラインドビアホール形成用孔部を形成する工程と、を具備することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
In the method of manufacturing a multilayer wiring board in which insulating layers made of resin insulating films and wiring layers made of conductive films are alternately laminated,
The insulating layer uses a double-sided copper foil-coated polyimide tape (copper / polyimide / copper → 9/30/9 μm film thickness), and uses a UV laser with a wavelength of 355 nm for hole-stopping (blind via processing), 1000 Processing the holes into a 400 μm pitch grid pattern;
For one hole, the upper surface copper foil layer was processed with 8 shots of laser light with an energy density of 10 J / cm2, and the polyimide layer was processed with 2 J / cm2 laser light in 30 shots in a burst mode. Forming a hole for forming a blind via hole having a part opening diameter 1 of φ50 μm and a hole bottom diameter 2 of φ30 μm;
The processing conditions were changed to a processing diameter of φ70 μm, the laser beam was returned to an energy density of 10 J / cm2, and irradiated with two shots. The ratio of the taper angle in the upper copper foil layer to the taper angle in the polyimide layer as the intermediate resin insulation layer (θ2 / θ1) Forming a hole for forming a blind via hole having a thickness of 0.55 to 0.60.
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002261422A (en) * 2001-03-01 2002-09-13 Cmk Corp Method of working non-through hole using pulsed laser
CN100563404C (en) * 2002-08-23 2009-11-25 日本瑞翁株式会社 Circuitry substrate, the electronic equipment that uses circuitry substrate and the manufacture method of circuitry substrate
KR100661108B1 (en) * 2003-03-17 2006-12-26 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 Laser beam machining method
CN100360918C (en) * 2003-08-20 2008-01-09 雷射科技股份有限公司 Method and device for correcting defect of image substrate, and manufacturing method of image substrates
TWI394504B (en) * 2005-05-31 2013-04-21 Hitachi Via Mechanics Ltd Manufacturing method of printed wiring board as well as copper-clad laminate and treatment solutions used therefor
JP4774928B2 (en) * 2005-11-07 2011-09-21 日亜化学工業株式会社 Manufacturing method of semiconductor device
JP2008068292A (en) * 2006-09-14 2008-03-27 Disco Abrasive Syst Ltd Method for machining via-hole
US8710402B2 (en) * 2007-06-01 2014-04-29 Electro Scientific Industries, Inc. Method of and apparatus for laser drilling holes with improved taper
JP2009049390A (en) * 2007-07-25 2009-03-05 Rohm Co Ltd Nitride semiconductor element and its manufacturing method
US8288682B2 (en) * 2007-09-28 2012-10-16 Intel Corporation Forming micro-vias using a two stage laser drilling process
US8581388B2 (en) 2009-12-28 2013-11-12 Ngk Spark Plug Co., Ltd Multilayered wiring substrate
JP5566720B2 (en) * 2010-02-16 2014-08-06 日本特殊陶業株式会社 Multilayer wiring board and manufacturing method thereof
CN104439721B (en) * 2013-09-18 2016-05-25 大族激光科技产业集团股份有限公司 Adopting the ultraviolet laser footpath of punching on film is the method in the hole of micron level
JP2015174103A (en) * 2014-03-14 2015-10-05 株式会社アマダミヤチ laser processing method
CN108568606A (en) * 2017-12-11 2018-09-25 武汉帝尔激光科技股份有限公司 A kind of MWT battery laser opening and deslagging method and equipment
CN113543477B (en) * 2020-04-17 2022-11-01 珠海方正科技高密电子有限公司 Method for processing laser hole of circuit board and circuit board with laser hole
CN117300394B (en) * 2023-11-28 2024-02-23 武汉铱科赛科技有限公司 Laser blind hole drilling method, device, apparatus and system

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0793499B2 (en) * 1989-01-10 1995-10-09 キヤノン株式会社 Hole drilling method using laser
JPH10341069A (en) * 1997-06-05 1998-12-22 Nec Corp Method of forming via-hole
JP4128649B2 (en) * 1998-03-26 2008-07-30 富士通株式会社 Method for manufacturing thin film multilayer circuit board
JP2000200975A (en) * 1998-04-10 2000-07-18 Shinko Electric Ind Co Ltd Manufacture of multilayer wiring substrate
GB9811328D0 (en) * 1998-05-27 1998-07-22 Exitech Ltd The use of mid-infrared lasers for drilling microvia holes in printed circuit (wiring) boards and other electrical circuit interconnection packages
GB9811557D0 (en) * 1998-05-29 1998-07-29 Exitech Ltd The use of beam shaping for improving the performance of machines used to laser drill microvia holes in printed circuit (wiring) and other packages
JP3491545B2 (en) * 1998-12-25 2004-01-26 松下電器産業株式会社 Laser processing apparatus and processing method

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