JPH11186739A

JPH11186739A - プリント配線板のビアホール形成方法

Info

Publication number: JPH11186739A
Application number: JP10430098A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Kishimoto; 圭一岸本; Masaki Uemae; 昌己上前
Original assignee: Nippon Carbide Industries Co Inc
Current assignee: Nippon Carbide Industries Co Inc
Priority date: 1997-10-17
Filing date: 1998-04-15
Publication date: 1999-07-09

Abstract

(57)【要約】【目的】プリント配線板のビアホール形成方法を提供
する。【構成】金属箔及び絶縁樹脂層を積層して成るプリン
ト配線板の上層金属箔に窓を形成する工程、該窓よりも
小径であるレーザを該窓に照射して該絶縁樹脂層に下層
導体層に達する孔を形成する工程及び該孔を介して該上
層金属箔及び該下層導体層を電気接続する行程より成る
プリント配線板のビアホール形成方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリント配線板のビア
ホール形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の小型化に伴い、プリン
ト配線板の小型化、高密度化、軽量化、高信頼性などが
求められている。これらの要求のためにプリント配線板
素材そのもの以外に導体幅、導体間隙、スルホール、ビ
アホールなどの微細化、小型化、信頼性などが求められ
ている。なかでもビアホールは、インナービアホール、
ブラインドビアホールとして微細化、小型化、電気接続
の信頼性等が求められている。従来ビアホールの形成方
法としてドリルによる孔加工、レーザによる孔加工が提
案されている。例えば、レーザによる孔加工として特開
昭５８−６４０９７，特開昭６１−９５７９２などの公
報である。

【０００３】特開昭５８−６４０９７号公報には、概ね
電気的接続すべき導体層のうちの最下層より上の導体層
に予め孔（レーザのビーム径より少し小さな孔をエッチ
ングにより形成しておく）を明けておき、上から前記孔
を介してレーザを照射し（基板表面を走査し）、最上層
から前記最下層までの導体層間の樹脂層を除去する多層
印刷回路基板の製造方法が開示されている。

【０００４】特開昭６１−９５７９２号公報には、概ね
金属箔除去部分を覆う光照射面積をもつレーザ光によっ
て孔開けする（レーザ光の照射面積を金属箔除去部分よ
り大きくする）印刷配線板の製造方法が開示されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記公報などに記載の
ように予め導体層に孔を明けておき、該孔よりも広い面
積にレーザを照射する又は該孔より広範囲にレーザを走
査して照射する方法においては、導体層の該孔がレーザ
光の照射のマスクとなり樹脂層を除去する効果がある。
しかしながら、照射したレーザが下層の導体層で反射し
て樹脂層を更に除去して樹脂層における穴をより大きく
する。更に、下層の導体層で反射したレーザが上層の導
体層の裏面で反射して樹脂層を除去して上層の導体層の
裏面の近傍の樹脂層における穴をより大きく、広くす
る。上層の導体層の裏面の近傍の樹脂層における穴が上
層の導体層の孔よりも大きくなり、ビアホールの電気接
続のメッキ工程において空気溜まり、異常析出などによ
る電気接続不良となる重大な問題がある。また、厚い上
層の導体層にビアホールの電気接続のメッキ工程を施す
ためにビアホール表面エッジ部分のメッキ導体層に大き
な段差が生じて回路パターン形成工程でのエッチング不
良が生ずる問題がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、金属箔及び絶
縁樹脂層を積層して成るプリント配線板の上層金属箔に
窓を形成する工程、該窓よりも小径であるレーザを該窓
に照射して該絶縁樹脂層に下層導体層に達する孔を形成
する工程及び該孔を介して該上層金属箔及び該下層導体
層を電気接続する工程より成ることであり、上層金属箔
の裏面の近傍の孔が上層金属箔の該窓より大きくなるこ
となく電気接続良好で高信頼性の回路パターンを形成す
るプリント配線板のビアホール形成方法を提供すること
である。

【０００７】以下、本発明に係るプリント配線板のビア
ホール形成方法について詳細を記述する。

【０００８】図１（ａ）、図１（ｂ）は、本発明に係る
プリント配線板のビアホール形成方法を示す一実施態様
断面図である。また、図３は、本発明に係るプリント配
線板のビアホール形成方法を示す色々な実施態様図であ
る。図２は、従来のビアホール形成方法を示す断面図で
ある。図４は、薄層化工程による本発明に係るプリント
配線板のビアホール形成方法を示す一実施態様断面図で
ある。図１、図２、図３、図４に共通する記号は同一表
示とする。

【０００９】本発明に係るプリント配線板のビアホール
形成方法は、一般的に図１に示す如く下層導体層２、絶
縁樹脂層１、上層金属箔３を積層した基板において、該
上層金属箔３に窓７（開口Ｗ２）を形成し、該窓の開口
Ｗ２よりも小さい小径Ｗ１であるレーザ４を該窓に照射
して該絶縁樹脂層１を溶融・気化・分解などにより除去
して該下層導体層２に達する孔５を形成し、該孔５を介
して該上層金属箔３及び該下層導体層２を電気接続して
成るものである。尚、図１には３層の導体層による記述
であるがより多層の導体層のプリント配線板においても
同様に形成できることは言うまでもない。

【００１０】ここで従来技術を示す。従来技術のビアホ
ール形成方法は、一般的に図２に示す如く下層導体層
２、絶縁樹脂層１、上層金属箔３を積層した基板におい
て、該上層金属箔に窓７を形成し、該窓７よりも照射面
積を広くレーザを照射、走査して該絶縁樹脂層に孔開け
することである。下層導体層に到達したレーザは該下層
導体層で反射して該絶縁樹脂層を更に溶融・気化・分解
などして孔を大きくする。更に反射したレーザは上層金
属箔で反射して上層金属箔の近傍の絶縁樹脂層を更に溶
融・気化・分解などして孔を大きくする（図２の６のよ
うに）。この孔開け後の電気接続の方法としてのメッキ
工程において６の部分に空気溜まり、異常析出が起こり
電気接続の不良となる。

【００１１】本発明に係るプリント配線板のビアホール
形成方法の金属箔及び絶縁樹脂層の積層方法は、一般に
行われている積層方法で行えばよい。また、上層金属箔
３に窓７を形成する方法は、一般的に行われているドリ
ル、エッチング、などによる方法で行えばよい。また、
上層金属箔３に形成する窓７，１７の形状は、特に限定
されるものではないが好ましくは、円形、楕円形、多角
形、波状形、不定形などである。更に好ましくは、円形
以外の楕円形、多角形、波状形、不定形などである。

【００１２】本発明に係るプリント配線板のビアホール
形成方法に使用する材料、厚さを特に限定するものでな
い。金属箔としては、銅、ステンレス、ニクロム、タン
グステン、アルミニウムなでが好ましく、更に好ましく
は銅、ステンレスである。絶縁樹脂層としては、エポキ
シ、ポリイミド、ポリエステル、フェノール、ポリフェ
ニレンエーテル、ポリフェニレンオキシドおよび／また
はビスマレイミド・トリアジンを主成分とする樹脂であ
る。絶縁樹脂層は、ガラス、アラミド、紙、多孔質ポリ
テトラフルオロエチレンおよび／またはクォーツの織布
および／または不織布に前記樹脂群を含浸させたもので
もよい。絶縁樹脂層は、樹脂ビーズ、アルミナ粉、酸化
チタン粉、炭酸カルシュウム粉などの有機、無機の充填
材が充填されていてもよい。

【００１３】本発明に係るプリント配線板のビアホール
形成方法で使用するレーザは、特に限定するものでな
い。好ましくは、炭酸ガスレーザ、Ｘｅレーザ、エキシ
マレーザ、ＹＡＧレーザ、Ａｒレーザ、紫外線レーザな
どである。更に好ましくは、炭酸ガスレーザ、紫外線レ
ーザである。特に好ましくは、紫外線レーザである。レ
ーザのエネルギーにより絶縁樹脂層を溶融、気化、分解
して孔を形成するものであり、炭酸ガスレーザは孔の形
成加工条件の変更、設定が容易で高エネルギーであり、
紫外線レーザは樹脂を分解するために炭化現象がなく孔
の仕上がりが良好であり、また、小径の穴をあけるのに
よい。

【００１４】レーザを照射する径は、上層金属箔３に形
成した窓７の開口Ｗ２よりも小さい小径Ｗ１である。こ
のような小径Ｗ１で照射することにより絶縁樹脂層１に
孔が形成され下層導体層２で反射したレーザにより絶縁
樹脂層１が溶融、気化、分解されて孔がやや大きくなっ
たとしても上層金属箔３での再反射がなく図２の６に示
すような上層金属箔３の近傍での孔の広がりがない。
尚、小径Ｗ１はレーザの一点集光するスポット径（ビー
ム径）で照射してもよく、より小さいスポット径のレー
ザを可動走査照射して小径Ｗ１としてもよい。好ましく
は、小径Ｗ１が開口Ｗ２より０．０１ｍｍ以上小さいこ
とである。更に好ましくは、０．０２ｍｍ以上小さいこ
とである。また好ましくは、レーザが小径Ｗ１のスポッ
ト径であることである。一ビアホールの孔５，１５とし
て一窓７，１７に一個または複数個の該孔５，１５を形
成することである。好ましくは、一窓７，１７に複数個
の孔がレーザ照射により形成されることである。複数個
の該孔を形成して上層金属箔及び下層導体層を電気接続
することにより設計方法で側面接続面積を一個の場合よ
り広くすることができる（孔が３個以上の場合で、同一
レーザのスポット径、組み合わせレーザのスポット径に
より広くできる。）、また接続が複数点となり接続確率
が高くなるなどによりビアホールの信頼性が高くなる。

【００１５】本発明に係るプリント配線板のビアホール
の形成方法での金属箔を薄層化する工程は、特に限定す
るものではなく、機械的研削、エッチングなどで均一に
行うのがよい。好ましくは、エッチングによる方法であ
る。また、上層金属箔に窓を形成する工程の前でも後で
もよく、レーザによる穴を形成する工程の後でも良い。
好ましくは、小径の窓あけのアスペクト比の関係から窓
を形成する工程の前に薄層化することである。

【００１６】本発明に係るプリント配線板のビアホール
形成方法での電気接続方法は、上層金属箔３及び下層導
体層２を電気接続するものであればよく特に限定するも
のではない。メッキ方法、導電性物質の充填などが好ま
しい。特に好ましくは、メッキ方法である。

【００１７】このようなプリント配線板のビアホール形
成方法は、レーザにより小径の孔が形成され、上層金属
箔の近傍に異常な孔の形成がなくメッキ工程での空気溜
まり、異常析出などの電気接続不良を発生しない。ま
た、楕円形、多角形、波状形、不定形などの窓７，１７
に孔５，１５を形成した方法では、図３（ａ）〜（ｃ）
のＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’に対応した断面図
（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）に示す如く上層金属箔の窓と孔
の間には隙間が保たれ、また、他の部分での隙間が十分
に保たれる［（ｅ）、（ｆ）の比較において一方がより
十分な隙間とすることができる。］ため図２の６の如き
異常な大きい孔ができることがない。また、薄層化した
上層金属箔及び下層導体層を電気接続するためのビアホ
ール形成のためのメッキ方法などによるメッキ導体層に
段差が少なく、後工程での回路パターン形成、ビアホー
ル形成においてエッチング不良を起こすことがない。即
ち、段差が大きいとドライフィルム及び上層の導体層の
間に隙間が生じてエッチング液が入り込み回路パター
ン、ビアホールに不良が生ずる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明に係るプリント配線板のビアホ
ール形成方法の実施例を説明する。尚、本発明に係るプ
リント配線板のビアホール形成方法は以下の実施例に限
られるものではない。

【００１９】（実施例１）先ず、エポキシ樹脂の両面に
厚さ１８μｍの銅箔をラミネートした銅張両面版にサブ
トラクティブ方法にて回路パターンを形成し、銅箔に黒
化処理し、化学還元処理した。

【００２０】次に、銅箔付樹脂体（約５０μｍの絶縁樹
脂層１（エポキシ樹脂）を付着させた厚み約１２μｍの
金属箔３（銅箔））を前記の銅張両面版に配置・位置合
わせを行い積層した。（圧力２５Ｋｇ、温度１８０度、
時間１２０分）

【００２１】次に、積層した銅箔付樹脂体の上層銅箔３
（金属箔）にドライフィルムをラミネートし、窓７のパ
ターンを紫外線照射により露光し、現像し、エッチング
方法により該上層銅箔３に該窓７（直径約０．１５ｍｍ
の窓）を形成した。

【００２２】次に、紫外線レーザ装置の加工テーブルに
位置決めセットし、該窓７の開口Ｗ２（直径約０．１５
ｍｍの窓）よりも小径のスポットの紫外線レーザ（小径
Ｗ１、ビーム径約０．１ｍｍ；Ｎｄ：ＹＡＧの波長３５
５ｎｍを利用した個体ＵＶレーザ）を照射してエポキシ
樹脂を気化・分解して孔５を形成する孔加工（エポキシ
樹脂はほとんど炭化していなかった）をし、前記ドライ
フィルムの剥離を行った。この剥離処理は窓７を形成し
た後に行ってもよいが、孔５を形成して後に剥離処理を
行えばレーザ加工中における飛散物がドライフィルムの
上に乗り該ドライフィルムの剥離と共に除去できる。

【００２３】次に、過マンガン酸カリウム法により該孔
５の内部のスミア処理を行い、該孔５を介して該上層銅
箔３および下層銅層２（導体層２）を電気接続する銅メ
ッキ９（無電解メッキ＋電解メッキ）を施してビアホー
ル８を形成した。

【００２４】次に、ドライフィルムをラミネートしてフ
ォトエッチング方法により回路パターンを形成し、表面
の銅箔を保護するレジストを半田付け領域を除いて形成
し、ビアホール付きのプリント配線板を製作した。

【００２５】このように製作されたプリント配線板は孔
５が窓７より大きくなることがなく上層銅箔３および下
層銅層２がビアホールによる信頼性の高い電気接続がな
されていた。

【００２６】（実施例２）先ず、エポキシ樹脂の両面に
厚さ１８μｍの銅箔をラミネートした銅張両面版にサブ
トラクティブ方法にて回路パターンを形成し、銅箔に黒
化処理し、化学還元処理した。

【００２７】次に、銅箔付樹脂体（約５０μｍの絶縁樹
脂層１（エポキシ樹脂）を付着させた厚み約１２μｍの
金属箔３（銅箔））を前記の銅張両面版に配置・位置合
わせを行い積層した。（圧力２５Ｋｇ、温度１８０度、
時間１２０分）

【００２８】次に、積層した銅箔付樹脂体の上層銅箔３
（金属箔）にドライフィルムをラミネートし、窓７のパ
ターンおよび回路パターンを紫外線照射により露光し、
現像し、エッチング方法により該上層銅箔３に該窓７
（直径約０．２ｍｍの窓）および該回路パターンを形成
し、該ドライフィルムを剥離した。

【００２９】次に、紫外線レーザ装置の加工テーブルに
位置決めセットし、該窓７の開口Ｗ２（直径約０．２ｍ
ｍの窓）よりも小径のスポットの紫外線レーザ（小径Ｗ
１、ビーム径約０．１５ｍｍ）をビアホール形成用の該
窓に照射してエポキシ樹脂を気化、分解し、孔５を形成
する孔加工をした。

【００３０】次に、過マンガン酸カリウム法により該孔
５の内部のスミア処理を行い、該孔５を介して該上層銅
箔３および下層銅層２（導体層２）を電気接続する銀入
りエポキシ系導電接着剤を印刷方法により該孔５に充填
し、乾燥し、硬化してビアホールを形成した。

【００３１】次に、表面の銅箔を保護するレジストを半
田付け領域を除いて形成し、ビアホール付きのプリント
配線板を製作した。

【００３２】このように製作されたプリント配線板は窓
の形成と共に回路パターンの形成ができて工程が少なく
なり、また、孔５が窓７より大きくなることがなく上層
銅箔３および下層銅層２がビアホールによる信頼性の高
い電気接続されていた。

【００３３】（実施例３）上層銅箔３に楕円形の窓１７
（短径約０．１５ｍｍ長径約０．２ｍｍ）を形成し、ビ
ーム径が約０．１ｍｍの紫外線レーザを照射する以外は
略実施例１と同様にしてビアホール付きのプリント配線
板を製作した。

【００３４】このように製作されたプリント配線板は、
孔１５が窓１７の短径より大きくなることがなく、長径
方向に十分な隙間があり信頼性の高い電気接続が成され
ていた。

【００３５】（実施例４）上層銅箔３に六角形の窓１７
（直径０．２ｍｍの円に内接する六角形）を形成し、ビ
ーム径が約０．１ｍｍの紫外線レーザを照射する以外は
略実施例１と同様にしてビアホール付きのプリント配線
板を製作した。

【００３６】このように製作されたプリント配線板は、
孔１５が窓１７より大きくなることがなく、十分なクリ
アランスがあり信頼性の高い電気接続が成されていた。

【００３７】（実施例５）上層銅箔３に円形の窓１７
（直径約０．２ｍｍ）を形成し、ビーム径が約０．０５
ｍｍの紫外線レーザを照射して３個の孔１５を形成する
以外は略実施例１と同様にしてビアホール付きのプリン
ト配線板を製作した。

【００３８】このように製作されたプリント配線板は、
孔１５が窓１７より大きくなることがなく、十分なクリ
アランスがあり信頼性の高い電気接続が成されていた。

【００３９】（実施例６）エポキシ樹脂の両面に厚さ１
８μｍの銅箔をラミネートした銅張両面板にサブトラク
ティブ方法にて回路パターンを形成し、銅箔に黒化処理
し、化学還元処理し、銅箔付樹脂体（約５０μｍのエポ
キシ樹脂の絶縁樹脂層１を厚み約１８μｍの電解銅箔３
に付着させたもの）を銅箔面が外面となるように前記の
回路パターン形成の銅張両面板に配置・位置合わせを行
い積層した。（圧力約２５ｋｇ、温度約１８０度、時間
約１２０分で積層）

【００４０】次に、前記の積層された銅張両面板を硫酸
／過酸化水素系のエッチング液に浸漬し、表面の積層さ
れた銅箔を全面均一的にエッチングして約３μｍの厚さ
の薄層金属箔１０をとした。

【００４１】該薄層金属箔１０を覆うようにドライフィ
ルムをラミネートし、窓パターンを紫外線照射により露
光し、現像し、ドライフィルムが現像除去された窓パタ
ーン部分の該薄層金属箔１０をエッチングして直径０．
２ｍｍの円に内接する六角形の窓１７を形成した。

【００４２】次に、前記の銅張両面板を紫外線レーザ装
置の加工テーブルに位置決めセットし、ビーム径が約
０．１ｍｍの紫外線レーザ１４（Ｎｄ：ＹＡＧの３５５
ｎｍを利用した固体ＵＶレーザ）を該窓１７のほぼ中央
部に照射してエポキシ樹脂を気化・分解して孔１５を形
成する孔加工をした。この後、前記のドライフィルムを
全面剥離した。該孔１５を観察したところエポキシ樹脂
はほとんど炭化していなかった。

【００４３】次に、該孔１５を介して上層の該薄層金属
箔１０及び下層導体層２を電気接続するために銅の無電
解メッキ及び電解メッキ（メッキ層９、析出の厚み約１
５μｍ）を施してビアホール８を形成した。

【００４４】次に、ドライフィルムをラミネートし、フ
ォトエッチング方法により回路パターンを形成し、ソル
ダーレジスト層を形成し、ビアホール形成のプリント配
線板を製作した。

【００４５】この様なプリント配線板の製作において窓
１７より小径のビーム径のレーザを照射して孔１５を形
成することにより該孔１５が窓１７より大きくなること
がなくメッキによる電気接続の信頼性が高い。また、薄
層金属箔１０にビアホール形成のメッキと同時に該メッ
キ層９が形成されるが、上層金属箔の厚さを薄くして薄
層金属箔１０とすることにより該ビアホール表面角での
該メッキ層９の段差が極力少なくなり、ドライフィルム
のラミネート性がよく露光・現像後の該ビアホール表面
角での密着性に優れているためエッチング液の浸透がな
く信頼性の高い回路パターンが形成できた。特にビアホ
ールのオーバーエッチングのトラブルがなくなった。

【００４６】

【発明の効果】本発明に係るプリント配線板のビアホー
ル形成方法によれば、上層金属箔に形成した窓（開口Ｗ
２）よりも小さい径（小径Ｗ１）のレーザを照射するこ
とにより上層金属箔の近傍での孔の広がりがなく（孔が
該窓より大きくなることなく）、電気接続が良好で回路
パターン、ビアホールにおいても信頼性の高いプリント
配線板を提供することができる。

【００４７】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は、本発明に係るプリント配線板の
ビアホール形成方法を示す一実施態様断面図である。図
１（ｂ）は、ビアホール、回路パターンを形成した一実
施態様断面図である。

【図２】従来のビアホール形成方法を示す断面図であ
る。

【図３】本発明に係るプリント配線板のビアホール形成
方法を示す色々な実施態様図である。（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）は、上層金属箔に形成された窓１７の形状例、照
射されるレーザ１４を示す上面図であり、（ｄ）、
（ｅ）、（ｆ）は、Ａ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’に対
応し、レーザで形成された孔１５を示す断面図である。

【図４】本発明に係るプリント配線板のビアホール形成
方法において金属層の薄層化する工程を加えた一実施態
様断面図である。

【００４８】

【符号の説明】

１絶縁樹脂層２下層導体層３上層金属箔４、１４レーザ５、１５孔７、１７窓８ビアホール９メッキ層Ｗ１小径Ｗ１Ｗ２開口Ｗ２

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属箔及び絶縁樹脂層を積層して成るプ
リント配線板の上層金属箔に窓を形成する工程、該窓よ
りも小径であるレーザを該窓に照射して該絶縁樹脂層に
下層導体層に達する孔を形成する工程及び該孔を介して
該上層金属箔及び該下層導体層を電気接続する工程より
成ることを特徴とするプリント配線板のビアホール形成
方法。
【請求項２】上層金属箔に形成された窓が円形以外で
あることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板
のビアホール形成方法。
【請求項３】上層金属箔を薄層化する工程を有するこ
とを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のプ
リント配線板のビアホール形成方法。