JP5794502B2 - 印刷配線板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂層ビルドアップ印刷配線板にレーザー穴明け装置でブラインドバイアホール用の穴を穴明けして製造する印刷配線板の製造方法に関するものである。

ビルドアップ多層配線板は、絶縁樹脂層と導体回路層とを交互にビルドアップして製造し、樹脂層ビルドアップ印刷配線板の絶縁樹脂層にブラインドバイアホール用の穴を設け、この穴に金属めっきを充填することで導体層間を電気接続している。ここで、ブラインドバイアホール用の穴は、例えば、特許文献１のように、内層配線板にビルドアップして外層に形成した絶縁樹脂層に、レーザー穴明け装置が出射するレーザー光線を照射して、外層の絶縁樹脂層にブラインドバイアホール用の穴を形成している。

特開２００８−０７８４６４号公報

ビルドアップ多層配線板は、ブラインドバイアホールの数が１層で数百から数千個にもなる上、ブラインドバイアホールが内層のバイアホール用ランドと電気的に接続しなければならず、高い位置精度のレーザー穴明けが要求される。そのため、ビルドアップ多層配線板を量産するために、高い精度でレーザー光線の照射位置を位置決めすることが求められる。そのため、内層配線板のバイアホール用ランドの位置を正確に測定して穴明け用のレーザー光線の照射位置を正確に合わせる必要がある。このために内層配線板のバイアホール用ランドの位置を測定する方法としては、樹脂層ビルドアップ印刷配線板の内層に設けられた位置決めマークをカメラで読み取り、位置を測定している。

しかし、ビルドアップ多層配線板が、絶縁樹脂層をビルドアップした表層に薄銅箔を形成し、その薄銅箔の上から穴明け用のレーザー光線を照射して薄銅箔と絶縁樹脂層とを一括して除去してブラインドバイアホール用の穴を形成する銅ダイレクト工法では、内層のバイアホール用ランドに位置を合わせるための加工位置を薄銅箔の外側から確認できるマーク等が露出していない。

そのため、レーザ加工の直後でも、レーザの加工位置と内層のバイアホール用ランドの位置を正確に確認できない問題があった。そして、そのまま、次工程の製造へ進めるしかなく、内層ランドに対するレーザの加工位置ズレによる欠陥部分を持っている不良品の基板を最終工程に近く製造した後に電気検査で不良品を発見せざるを得ない。そのように、製造に無駄が多く、製造コストを上げる問題があった。

本発明の目的は、上記の問題を解決して、ビルドアップ多層配線板のレーザー穴明けの不具合を製造工程の早期に発見して製造の無駄の少ない印刷配線板の製造方法を得ることにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、内層配線板に絶縁樹脂層を形成し最表面に薄銅箔を形成する工程と、ザグリ用レーザー光線を照射することで前記薄銅箔と前記絶縁樹脂層を除去してアライメントマーク用ランド領域に達して内層アライメントマークを露出
するザグリ穴を形成する工程と、前記ザグリ穴の底面に露出した前記アライメントマーク用ランド領域の前記内層アライメントマークと位置を合わせてリング状レーザービームを照射することでリング状溝を形成する工程と、前記内層アライメントマークと前記リング状溝との位置合わせのずれ量を確認する工程と、穴明け用レーザー光線を照射することで前記薄銅箔と前記絶縁樹脂層を除去して内層のバイアホール用ランドに達するブランドバイアホール用の穴を形成する工程とを有することを特徴とする印刷配線板の製造方法である。

また、本発明は、上記の印刷配線板の製造方法であって、前記内層アライメントマークが前記アライメントマーク用ランド領域に形成された空孔パターンであることを特徴とする印刷配線板の製造方法である。

また、本発明は、上記の印刷配線板の製造方法であって、前記ザグリ用レーザー光線とリング状レーザービームと穴明け用レーザー光線が炭酸ガスレーザーであることを特徴とする印刷配線板の製造方法である。

また、本発明は、上記の印刷配線板の製造方法であって、前記リング状レーザービームの加工条件を切り替えて該リング状に前記アライメントマーク領域に照射することで前記リング状溝を形成することを特徴とする印刷配線板の製造方法である。

本発明によると、製品内の加工位置と同じアライメント認識にてリング状溝を形成するので、レーザー穴明けの位置合せの精度を確認する基準とするリング状溝３ｃを高い位置精度で形成できる効果がある。これにより、本発明は、レーザー穴明けの位置合わせの精度が、リング状溝の位置とアライメント用空孔パターンの位置とを観測することで保証できる効果がある。

本発明が用いるレーザー穴明け装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態の印刷配線板の製造方法を説明する断面図である。 本発明の第１の実施形態の印刷配線板の製造方法を説明する断面図である。 （ｇ）本発明の第１の実施形態の印刷配線板の製造方法を説明する断面図である。（ｈ）ザグリ穴３ｂの部分の断面拡大図である。（ｉ）ザグリ穴３ｂの部分の平面図である。 本発明の第１の実施形態の印刷配線板の製造方法を説明する断面図である。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明の実施形態について、図１から図５を参照して、本発明の第１の実施形態を説明する。

（レーザー穴明け装置）
図１に、本実施形態で用いるレーザー穴明け装置１０の構成を示す。レーザー穴明け装置１０は、樹脂層ビルドアップ印刷配線板３０を設置しＸＹ方向に移動させるＸＹテーブル１１と、ガルバノスキャナユニット１２と、ＣＣＤカメラやＸ線観察手段などによるアライメントカメラ１３と、レーザー発振器１４と、そのレーザー光線を収束する光学系１５と、レーザー光線をガルバノスキャナユニット１２へ導く反射ミラー１６を有する。ガルバノスキャナユニット１２は、レーザー光線を収束し樹脂層ビルドアップ印刷配線板３０に投影し穴明けする位置をガルバノミラーにより走査する。

レーザー穴明け装置１０は、アライメントカメラ１３により、樹脂層ビルドアップ印刷配線板３０のアライメントマークを観察する。また、レーザー穴明け装置１０は、アライメントカメラ１３の読み取った画像を処理しアライメントターゲットの位置を測定する画像処理手段１７と、アライメントターゲットの位置により、穴明け位置補正量を計算し、穴明け位置を補正してＸＹテーブル１１の移動距離を制御して穴明けを制御する制御手段１８を有する。

（多層印刷配線板の製造方法）
以下、図２から図５を参照して、本発明の実施形態の、多層印刷配線板の製造方法を説明する。

（工程１）
図２（ａ）のように、内層配線板１ａを準備する。その内層配線板１ａは、両面に銅箔２ａを有する、ガラスエポキシやポリイミドなどの有機樹脂の絶縁基板１で構成する。

（工程２）
次に、図２（ｂ）のように、内層配線板１ａの両面の銅箔２ａ上にエッチングレジストパターンを形成した上で銅箔２ａをエッチングすることで、銅箔２ａから配線パターン２を形成する。内層配線板１ａの両面、すなわち、上面と下面の配線パターン２には、アライメントマーク用ランド領域３内に直径が０．１ｍｍから１ｍｍの空孔パターンなどの銅箔パターンで形成した内層アライメントマーク３ａを形成する。内層アライメントマーク３ａとしては、例えば直径が０．５ｍｍ程度の円形の空孔パターンを銅箔２ａに形成することが好ましい。内層アライメントマーク３ａはこの形状に限定されず三角形の空孔パターンで形成しても良く、十文字に空孔パターンで形成しても良い。

また、銅箔２ａの配線パターン２には、後に形成するブラインドバイアホール２４の位置に、そのブラインドバイアホール２４の直径より大きいバイアホール用ランド２ｂの領域を確保する。

（工程３）
次に、内層配線板１ａの両面の銅の配線パターン２の表面を黒化処理等のレーザ光を吸収しやすくする表面処理を実施する。たとえば、黒化処理の場合、配線パターン２の表面を酸化処理して０．８μｍ程度の厚さの銅酸化物膜を形成しつつ、配線パターン２の表面を粗面化する。この粗面化処理の結果、配線パターン２の表面が黒色に変色する。

（工程３の変形例１）
工程３の変形例として、ソフトエッチング等により、配線パターン２の表面を粗化することで、レーザ光を吸収しやすくする表面処理を行うことも可能である。

（工程４）
次に、図２（ｃ）のように、銅箔２０と、ポリイミドフィルムやガラスエポキシなどの絶縁樹脂のプリプレグの層２１を、内層配線板１ａの両面に重ねて加熱・加圧して積層する。この積層処理により、図３（ｅ）のように、内層配線板１ａの両面に、絶縁樹脂のプリプレグの層２１を硬化して絶縁樹脂層が形成されたビルドアップ層を形成した樹脂層ビルドアップ印刷配線板３０を製造する。

（工程４の変形例２）
また、この工程４の製造の変形例２として、図３（ｄ）のように、絶縁基板１の両面に、絶縁樹脂のプリプレグの層２１と薄銅箔２０ａを組み合わせた材料を重ね、加熱加圧して積層処理することもできる。

（工程５）
以上のようにして、図３（ｅ）のような樹脂層ビルドアップ印刷配線板３０を製造したら、次に、波長が９．３〜１０．６μｍのレーザー光線を出射する炭酸ガスレーザー穴あけ装置１０を用いて以下の様にして、樹脂層ビルドアップ印刷配線板３０に、内層アライメントマーク３ａを露出させるザグリ穴３ｂを形成する。

（工程５−１）
まず樹脂層ビルドアップ印刷配線板３０を真空吸着方式によりＸＹテーブル１７に固定する。そして、以下の処理のレーザー光線により直径３ｍｍ以上のザグリ加工を実施する準備をする。

（工程５−２）
次に、穴明け装置の制御手段２４が、予め記憶手段に記憶しているアライメントターゲットである内層アライメントマーク３ａの位置座標設計値を記憶手段から読み出し、ＸＹテーブル１７を駆動することで、樹脂層ビルドアップ印刷配線板３０にザグリ用レーザービームＬＺを照射する位置を内層アライメントマーク３ａの位置に合わせる。

（工程５−３）
次に、図３（ｆ）のように、樹脂層ビルドアップ印刷配線板３０の外側の面からザグリ用レーザービームＬＺを照射して、樹脂層ビルドアップ印刷配線板３０の銅箔２０及び絶縁樹脂層を貫通して、内層配線板１ａのアライメントマーク用ランド領域３に達して内層アライメントマーク３ａを露出させるザグリ穴３ｂを形成する。

（工程５−４）
この樹脂層ビルドアップ印刷配線板３０の下面へのザグリ穴３ｂの形成は、樹脂層ビルドアップ印刷配線板３０を裏返してＸＹテーブル１７に固定して、工程５−１から工程５−３の処理を同様に繰り返して行う。あるいは、樹脂層ビルドアップ印刷配線板３０の下面へのザグリ穴３ｂの形成は、以下で説明する工程１０でリング状溝３ｃを樹脂層ビルドアップ印刷配線板３０の下面へ形成する直前に行っても良い。

このレーザー穴明け装置１０により、ザグリ用レーザービームＬＺを用いてザグリ穴３ｂを形成すると、そのザグリ穴３ｂの底面に露出させた銅のアライメントマーク用ランド領域３の表面に僅かな樹脂層が残る。

（工程６）
次に、工程６では、先ず、炭酸ガスレーザー穴あけ装置の加工条件を変更して、レーザー光線をリング状レーザービームＬＭに加工する。

（工程６−１）
そして、穴明け装置の制御手段２４が、予め記憶手段に記憶しているアライメントターゲットである内層アライメントマーク３ａの位置座標設計値を記憶手段から読み出し、ＸＹテーブル１７を駆動することで、アライメントカメラ１３の位置を内層アライメントマーク３ａの位置に合わせる。

（工程６−１の変形例３）
工程６−１の変形例３として、レーザー穴明け装置１０の操作者が、目視で内層アライメントマーク３ａを観測して、その位置にアライメントカメラ１３の位置を合わせるようにしても良い。

（工程６−２）
次に、アライメントカメラ１３が内層アライメントマーク３ａを認識し、認識した位置座標を算出し、そして、画像処理手段２３が、その画像データを演算処理することで内層アライメントマーク３ａの位置座標を計算する。

（工程６−３）
そのようにして観測した内層アライメントマーク３ａの位置座標を位置合せの基準にしてレーザー光線の照射位置を合わせて、リング状レーザービームＬＭのレーザー光線を、図４（ｇ）のように、ザグリ穴３ｂの底面に露出しているアライメントマーク用ランド領域３の表面に、内層アライメントマーク３ａを囲む位置に１ショットで照射する。

これにより、図４（ｈ）の断面図と図４（ｉ）の平面図のように、アライメントマーク用ランド領域３の表面にリング状溝３ｃを形成する。このリング状溝３ｃは、例えば、直径０．５ｍｍの内層アライメントマーク３ａに対して、外径が０．７ｍｍで内径が０．６ｍｍのリング状溝３ｃを形成する。

ここで、このリング状溝３ｃは、レーザー光線をガルバノスキャナユニット１２で走査して形成し、そのリング状レーザービームＬＭを１ショットでアライメントマーク用ランド領域３の表面に照射することで形成する。

本実施形態は、アライメントマークを認識した座標系より算出した座標系にて加工を実施するため、製品内の孔加工と同じアライメント位置精度でリング状レーザービームＬＭを１ショットで照射することでリング状溝３ｃを形成するので、リング状溝３ｃを高い位置精度で形成できる効果がある。

（工程７）
次に、アライメントカメラ１３がこのリング状溝３ｃと内層アライメントマーク３ａを同時に観察して画像データを作成する。そして、画像処理手段２３が、その画像データを演算処理することで、リング状溝３ｃと内層アライメントマーク３ａの位置ずれ量を計算する。

（工程８）
その位置ずれ量が所定範囲内に収まらず位置ずれ量が多かった場合は、その位置ずれ量を補正した上で、再度、予備用のザグリ穴３ｂに対して工程６を繰り返して、予備用のザグリ穴３ｂの底面にリング状溝３ｃを形成する。そしてリング状溝３ｃと内層アライメントマーク３ａの位置ずれ量を計算する工程７を繰り返す。位置ずれ量が小さく所定範囲内に収まった場合は、次の工程９に進む。

（工程９）
リング状溝３ｃと内層アライメントマーク３ａとの位置合わせのずれ量が小さい場合は、図４（ｊ）のように、樹脂層ビルドアップ印刷配線板３０の外側の面から炭酸ガスレーザーの穴明け用レーザー光線Ｌを照射することで、銅箔２０と絶縁樹脂層２１とを貫通して、内層配線板１ａの配線パターン２のバイアホール用ランド２ｂに至るブラインドバイアホール用の穴２４ａを形成する。

本実施形態は、このように、ザグリ穴３ｂの底面に露出させた内層アライメントマーク３ａと、その底面に、内層アライメントマーク３ａに位置を合わせて形成したリング状溝３ｃを形成する。リング状溝３ｃの位置との相対位置が正確に合っている位置に、穴明け用レーザー光線Ｌを銅箔２０と絶縁樹脂層２１とを貫通して形成したブラインドバイアホール用の穴２４ａが形成される。

そのため、リング状溝３ｃの位置が内層アライメントマーク３ａの位置と良く合っていれば、樹脂層ビルドアップ印刷配線板３０の銅箔２０の上から直接に穴明け用レーザー光線Ｌを照射して形成するブラインドバイアホール用の穴２４ａの位置は、内層配線板１ａの配線パターン２のバイアホール用ランド２ｂの位置と良く合う。その位置合わせの精度が、リング状溝３ｃの位置と内層アライメントマーク３ａの位置とを観測することで保証される効果がある。

（工程７と８の変形例４）
本実施形態の変形例４として、上記の工程７と工程８の替わりに、レーザー穴明け装置１０の操作者がアライメントカメラ１３の画像を確認することで、リング状溝３ｃの位置と内層アライメントマーク３ａの位置が合っていることを確認する製造工程を実施しても良い。すなわち、工程７と工程８を自動で処理せず手動で行っても良い。この場合も、位置合わせの精度が、リング状溝３ｃの位置と内層アライメントマーク３ａの位置とを観測することで保証される効果がある。

（工程１０）
次に、工程６と同様にして、樹脂層ビルドアップ印刷配線板３０の下面のザグリ穴３ｂの底面に露出しているアライメントマーク用ランド領域３の表面にリング状レーザービームＬＭを照射し、図５（ｋ）の断面図のように、樹脂層ビルドアップ印刷配線板３０の下面のアライメントマーク用ランド領域３の表面にリング状溝３ｃを形成する。

（工程１１）
次に、工程７と同様にして、アライメントカメラ１３がこのリング状溝３ｃと内層アライメントマーク３ａを同時に観察して、画像処理手段２３が、その画像データを演算処理することで、リング状溝３ｃと内層アライメントマーク３ａの位置ずれ量を計算する。

（工程１２）
次に、工程８と同様にして、その位置ずれ量が所定範囲内に収まらず位置ずれ量が多かった場合は、その位置ずれ量を補正した上で、再度、レーザー穴明け装置１０が工程１０を予備用のザグリ穴３ｂに対して繰り返して、予備用のザグリ穴３ｂのアライメントマーク用ランド領域３の表面にリング状溝３ｃを形成する。そして工程１１を繰り返す。位置ずれ量が小さく所定範囲内に収まった場合は、次の工程１３に進む。

（工程１３）
リング状溝３ｃと内層アライメントマーク３ａとの位置合わせのずれ量が小さい場合は、工程９と同様にして、樹脂層ビルドアップ印刷配線板３０の下面に、銅箔２０と絶縁樹脂層とを穴明け用レーザー光線Ｌで貫通してブラインドバイアホール用の穴２４ａを形成する。

（工程１４）
次に、その樹脂層ビルドアップ印刷配線板３０をデスミア液に浸漬することで、ブラインドバイアホール用の穴２４ａのデスミア処理を行った上で、無電解銅めっき液に樹脂層ビルドアップ印刷配線板３０を浸漬することで、ブラインドバイアホール用の穴２４ａの壁面に無電解銅めっき皮膜を形成する。

（工程１５）
次に、図５（ｌ）のように、その樹脂層ビルドアップ印刷配線板３０の下地の銅箔２０に電解銅めっき装置の陰極を接続して、樹脂層ビルドアップ印刷配線板３０を、平滑剤を添加した電解銅めっき浴に浸漬し、樹脂層ビルドアップ印刷配線板３０の全面に電解銅め
っきするパネルめっき処理を行う。それにより、ブラインドバイアホール用の穴２４ａに電解銅めっきの層を埋め込んでブラインドバイアホール２４を形成する。

（工程１６）
次に、エッチングレジストパターンで樹脂層ビルドアップ印刷配線板３０の表面の銅めっき層を保護してエッチングし、エッチング後にエッチングレジストを剥離する。

その銅めっき層のエッチングにより、図５（ｍ）のように、絶縁樹脂２１の表面に配線パターンを形成する。

以降は、この工程３〜工程１６のビルドアップ処理を繰り返すことで、樹脂層ビルドアップ印刷配線板３０の両面の外層側に、順次にビルドアップ層を形成する。そして、その樹脂層ビルドアップ印刷配線板３０の最外層の表裏面にソルダーレジストを印刷する。

１・・・絶縁基板
１ａ・・・内層配線板
２・・・配線パターン
２ａ・・・銅箔
２ｂ・・・バイアホール用ランド
３・・・アライメントマーク用ランド領域
３ａ・・・内層アライメントマーク
３ｂ・・・ザグリ穴
３ｃ・・・リング状溝
１０・・・レーザー穴明け装置
１１・・・ＸＹテーブル
１２・・・ガルバノスキャナユニット
１３・・・アライメントカメラ
１４・・・レーザー発振器
１５・・・光学系
１６・・・反射ミラー
１７・・・画像処理手段
１８・・・制御手段
２０・・・銅箔
２０ａ・・・薄銅箔
２１・・・絶縁樹脂のプリプレグの層
２４・・・・ブラインドバイアホール
２４ａ・・・ブラインドバイアホール用の穴
３０・・・樹脂層ビルドアップ印刷配線板
Ｌ・・・穴明け用レーザー光線
ＬＭ・・・リング状レーザービーム
ＬＺ・・・ザグリ用レーザービーム

Claims (3)

1. 内層配線板に絶縁樹脂層を形成し最表面に薄銅箔を形成する工程と、
   ザグリ用レーザー光線を照射することで前記薄銅箔と前記絶縁樹脂層を除去してアライメントマーク用ランド領域に達して内層アライメントマークを露出するザグリ穴を形成する工程と、
   前記ザグリ穴の底面に露出した前記アライメントマーク用ランド領域の前記内層アライメントマークと位置を合わせてリング状にレーザービームを照射することでリング状溝を形成する工程と、
   前記内層アライメントマークと前記リング状溝との位置合わせのずれ量を確認する工程と、
   穴明け用レーザー光線を照射することで前記薄銅箔と前記絶縁樹脂層を除去して内層のバイアホール用ランドに達するブランドバイアホール用の穴を形成する工程とを有することを特徴とする印刷配線板の製造方法。
2. 請求項１記載の印刷配線板の製造方法であって、前記内層アライメントマークが前記アライメントマーク用ランド領域に形成された空孔パターンであることを特徴とする印刷配線板の製造方法。
3. 請求項１又は２に記載の印刷配線板の製造方法であって、前記ザグリ用レーザー光線とリング状レーザービームと穴明け用レーザー光線が炭酸ガスレーザーであることを特徴とする印刷配線板の製造方法。

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