JPH11277003A - 電子回路基板のビアホールのデスミア方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 レーザ加工によって電子回路基板に形成され
たビアホールのスミアを、乾式プロセスで取り除くこ
と。 【解決手段】 液化不活性ガスの少なくとも一部が固化
した微粒子Ａｒ４になるように液化不活性ガスを含む流
体Ａｒ３を減圧下で噴霧して、レーザビームによりビア
ホールが形成された電子回路基板１上に微粒子Ａｒ４を
吹付け、ビアホール形成の際付着したスミアを除去す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】本発明は、電子回路基板の
ビアホールのデスミア方法及び装置に係り、より詳しく
は、レーザビームによる穴明加工によって電子回路基板
にビアホールを形成する際生じたスミアを取り除く（デ
スミアする）方法及び装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】多層プリント配線板のような電子回路基
板にビアホールを形成するに際して、乾式プロセスであ
り且つ機械式ドリルでは量産ベースでは難しい０．２ｍ
ｍ以下の径の穴を明け得ることから、レーザビームの利
用は拡大してきている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レーザ
ビームによって形成されたビアホールでも、炭化物のよ
うな熱分解生成物などからなるスミアができてビアホー
ルの底部に残るのを避け難い。ビアホールは、通常、絶
縁層の両面に配される導体層間の電気接続のためのコン
タクトホールとして形成されるものであるから、所定の
電気的接続を行い得るようにするためにはビアホールの
底部に残るスミアを取り除く（デスミアする）必要があ
る。

【０００４】従来用いられている典型的なデスミア方法
は、スミア物質を酸化しその後アルカリ処理して溶かし
去るべく酸化剤及びアルカリの水溶液を用いて化学的に
処理するものであるが、この方法は、湿式であり、レー
ザビームによる穴明が乾式であることの利点が損なわれ
る。

【０００５】なお、一般的なデスミア方法としては、高
圧エアーのような流体の高速吹付けも用いられるけれど
も、レーザ加工により形成される電子回路基板のビアホ
ールは径が０．１ｍｍ程度と小さく且つアスペクト比
（穴の深さ／直径）が０．５程度と高いことが多いの
で、高圧高速の流体を用いる方法では、流体媒質の粘性
などが問題となってスミアを除去し難い。

【０００６】一方、表面洗浄技術として、アルゴン液を
含む液体を減圧雰囲気中に噴出させて膨張させアルゴン
液の少なくとも一部を固化させてアルゴン微粒子とし、
このアルゴン微粒子を含む流体を吹付けて表面を洗浄す
ること等は、提案されている（特開平６−２９５８９５
号）。

【０００７】本発明は前記諸点に鑑みなされたものであ
って、その目的とするところは、レーザ加工によって電
子回路基板に形成されたビアホールのスミアを、乾式プ
ロセスで取り除き得る電子回路基板のビアホールのデス
ミア（スミア除去）方法及び装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による電子回路基
板のビアホールのデスミア方法は、前記した目的を達成
すべく、液化不活性ガスの少なくとも一部が固化した微
粒子になるように液化不活性ガスを含む流体を減圧下で
噴霧して、レーザビームによる穴明加工でビアホールが
形成されている電子回路基板上に前記微粒子を吹付け
て、ビアホール内のスミアを除去することからなる。

【０００９】本発明のデスミア方法では、液化不活性ガ
スが少なくとも表面の固化した微粒子の形態で電子回路
基板に吹付けられるから、該微粒子は、粘性などによっ
て妨げられることなく径が小さくアスペクト比の比較的
高いビアホール内に飛び込んで該ビアホールの内表面に
ぶつかり得る。しかも、本発明のデスミア方法では、微
粒子は液化不活性ガスが減圧下で噴霧されることにより
形成されるものであって、減圧雰囲気中に噴霧された微
少液滴表面の断熱的な膨張等に伴う液滴表面の急激な温
度低下により少なくとも表面部分が凝固したもので、ビ
アホールの内壁に衝突した際該内壁からの入熱によって
急激に気化され得る。この急激な気化の際の熱衝撃に加
えて、ビアホール内での急激な気化に伴う急激な圧力変
動によって穴の底などに付着しているスミア物質を穴
（ビアホール）の内壁から剥がして穴の外に放出し得る
から、スミアの除去が行われ得る。なお、微粒子が比較
的アスペクト比の高いビアホール内に入ると、該微粒子
はビアホールの開口部を除く全方位（６方向のうちの５
方向）においてビアホールの壁によって囲まれるから、
微粒子に対する入熱が行われやすく、且つ気化の際の圧
力変動がビアホールの外部に逃げにくいので、微粒子の
気化及び気化に伴うビアホール内壁のスミアへの熱的及
び力学的衝撃付与が効果的に行われ得る。その結果、実
質上乾式プロセスでデスミア処理が行われ得る。

【００１０】この明細書において、「液化不活性ガス」
としては、アルゴンのような不活性ガスが好ましいが、
基板材料に対して実質上不活性である場合には、窒素や
炭酸ガスでもよい。なお、不活性ガスは、工業的利用が
可能な程度に入手容易で、大気中に放出しても環境破壊
につながらないものが好ましい。また、「液化不活性ガ
スを含む流体」とは、実質的に当該不活性ガスのみから
なり該不活性ガスの全部若しくは一部が液体状態のもの
でも、当該不活性ガス（例えばアルゴン）の全部若しく
は一部が液体状態であって別の気体状態の不活性ガス
（例えば窒素）をキャリアガス等として含むものでもよ
い。従って、液化不活性ガスを含む流体が減圧状態の基
板収容室内に噴霧される際には、当該不活性ガスの少な
くとも一部は、微少液滴の状態で基板を含む減圧雰囲気
中に噴出される。

【００１１】レーザ加工により形成される電子回路基板
のビアホールは、穴径が通常約０．１ｍｍ程度であるけ
れども、穴径が、これよりも大きくても（例えば０．２
ｍｍ程度又は０．５ｍｍ程度でも）小さくても（例えば
０．０５ｍｍ程度又はそれ以下でも）よい。また、この
ビアホールは、通常５０μ程度の深さを有するけれど
も、深さがこれよりも深くても（例えば１００μ程度又
はそれ以上）浅くてもよい。また、このビアホールのア
スペクト比は通常０．５程度であるけれども、アスペク
ト比がこれよりも大きくても（例えば１又はそれ以上）
小さくてもよい。但し、この発明のデスミア方法は、他
の従来の方法と比較した場合、特に、径が小さくて深く
アスペクト比の高い穴に対して特に効果が高いことが期
待される。

【００１２】ビアホールとしては、穴の上下の層間の電
気的接続を行わせるコンタクトホールのようにスミアの
除去が望まれる穴であれば、他の目的のために形成した
穴でもよい。

【００１３】電子回路基板のビアホールが形成される材
料としては、レーザ加工による穴明の際スミアが付着し
デスミア処理が必要になるような材料であれば、エポキ
シ系樹脂でもポリイミド系樹脂でも他の絶縁材料等でも
よい。

【００１４】レーザ加工によって形成された穴にスミア
が少しでも付着又は残留してその除去が望まれる限り、
電子回路基板に対して穴明加工するレーザビームの種類
や照射条件はどのようなものでもよい。例えば、レーザ
ビームとしては、ＣＷ型又はＴＥＡ型の炭酸ガスレーザ
やＹＡＧレーザのような赤外域のビームであっても、エ
キシマレーザやＹＡＧレーザの高調波のような可視又は
紫外域のビームであってもよく、特願平７−１４３７１
９号において提案されているように赤外域レーザ光を照
射した後で紫外又は可視域レーザ光を照射して形成した
穴でもよい。

【００１５】ビアホールが表面に形成された基板上に吹
付けられる微粒子は、特開平６−２９５８９５号公報に
記載のように、液体状態の内部部分を有することが好ま
しい。この場合、ビアホール内での入熱により表層の固
化部が液化ないし気化された際、内部の液体部分が流出
してビアホール内壁に拡がり該内壁からの熱により急激
に気化し得るから、ビアホール内で急激な衝撃をスミア
部に与え得る。なお、ビアホール内に入って該ビアホー
ルの内壁に衝突した微粒子は、平坦な表面に衝突する場
合と異なり、周囲をビアホール内壁によって取り囲まれ
ることになるから、周囲からの入熱を受け易く圧力変動
が外部に漏れにくいので、液体状態の内部部分が少なく
てもよく、場合によっては実際上全体が固化していても
よい。微粒子のサイズ（粒径）は、小さすぎると、スミ
ア物質に付与し得る衝撃力及びエネルギが小さくなり過
ぎる虞があり、大きすぎると、ビアホール内壁との熱交
換が十分な速さで行われ難かったり微粒子がビアホール
内に入り難くなる虞がある。従って、例えば、穴径の数
％−数１０％程度の粒径の微粒子が多数含まれることが
好ましい。

【００１６】本発明による電子回路基板のデスミア装置
は、前記した目的を達成すべく、内部が減圧下に保たれ
る真空容器と、表面にビアホールが形成された電子回路
基板を真空容器内において並進移動可能に支持する送り
テーブルと、不活性ガス源と、不活性ガス源からの不活
性ガスの少なくとも一部を液化する冷却器と、電子回路
基板のビアホール内のスミアを除去すべく冷却器からの
液化不活性ガスを含む流体を、液化不活性ガスの少なく
とも一部が固化した微粒子の形態でビアホールの内壁に
ぶつかるように、真空容器内で電子回路基板の表面に向
かって噴霧するノズルとを有する。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施の形態を添
付図面に示した好ましい実施例に基づいて説明する。

【００１８】

【実施例】図１の（ａ）及び（ｂ）は、電子回路基板１
にレーザ加工によって形成されたビアホール２の一例を
示す。電子回路基板１は、多層基板からなり、表面３側
に、表面絶縁層４、その下の導電層５、更に下層の絶縁
層６を有する。

【００１９】ビアホール２は、例えば、ＹＡＧレーザ又
はＴＥＡ型炭酸ガスレーザのようなレーザ発振器からの
ビームを絞って、穴明に必要な所定エネルギに相当する
１ショット又は複数ショットのレーザパルスを所定位置
に照射することによって形成される。なお、所望に応じ
て、例えば、ガルバノミラーを組合せた走査系などを利
用してレーザパルスの照射位置を変えたり基板１をＸ−
Ｙテーブル上で移動させたりすることにより、基板１上
には、図２の（ｂ）に示したように多数のビアホール２
が所定位置に形成される。これらのビアホール２の径及
び深さは異なっていても全て同一でもよい。

【００２０】レーザビームによるビアホール形成加工に
よって、ビアホール２の底７には、本来、導電層５の表
面８が露出すべきであるが、実際には、炭化物などのよ
うな熱分解生成物などからなるスミア９が付着残留する
ことが少なくない。ビアホール２を例えばコンタクトホ
ールとして用いる場合、絶縁層４の上側に位置する導電
層に対して電気的接続をとるべくコンタクトホール２に
配されるコンタクト形成用導体と導電層５との電気的接
触を、このスミア９が妨げることになるから除去される
べきである。

【００２１】次に、液化不活性ガスの吹付について、図
２の（ａ）及び（ｂ）に基づいて説明する。１１は、多
数のビアホール２の形成された基板１が収容された真空
容器であり、真空容器１１内の室１２は、液化不活性ガ
スがアルゴンガスである場合、例えば０．２−０．７気
圧程度の適当な圧力になるように、真空ポンプ１３によ
って減圧される。基板１は、容器１１に固定した三次元
直交座標系Ｘ，Ｙ，Ｚにおいて、水平面内でＸ，Ｙ方向
に並進移動可能な送りテーブル１４上に、表面３が上に
なるように載置固定されており、Ｘ−Ｙ並進機構１５に
よってＸ，Ｙ方向に並進移動され得る。なお、基板１
は、液化不活性ガスが吹付けられ得るように表面３が室
１２内の液化不活性ガス噴出ないし噴霧手段に面してい
る限り、水平に配置される代わりに、傾斜状態で配置さ
れても、表面３が鉛直面に沿うように立てて配置されて
も、表面３が下方に向くように配置されてもよい。

【００２２】１６は不活性ガス源としての高圧のアルゴ
ンガスボンベ、１７はアルゴンガスの少なくとも一部を
液化する冷却器、１８は少なくとも一部が液化されたア
ルゴンを室１２内に噴出するノズル装置であり、１９，
２０はこれらをつなぐ配管である。アルゴンガスボンベ
１６からの高圧のアルゴンガスＡｒ１は、配管１９を通
って冷却器１７に送られて該冷却器１７によって少なく
とも一部が液化された液化アルゴンガスＡｒ２になり、
この液化アルゴンガスＡｒ２は、ノズル装置１８に間隔
を置いて形成された多数の小孔２１からＢ方向に室１２
内に噴出される。なお、ノズル装置１８の小孔２１は、
単なる開口であっても、方向性のある小通路であっても
よく、後者の場合、各小孔２１を規定する小通路の向き
は同一（平行）であっても、異なっていてもよい。

【００２３】なお、アルゴンガスを液化してノズル装置
１８に送るための種々の制御及び関連機器に関しては、
例えば特開平６−２９５８９５号の様々な開示を利用し
得る。例えば、ボンベ１６からのアルゴンガスＡｒ１の
流量を調整すべく流量調整弁を配管１９に設けたり、冷
却器１７によるアルゴンガスの液化の程度（アルゴンガ
スの一部を液化して残りを気体アルゴンの状態で送る場
合における液体アルゴンの割合）を調整すべく配管２０
内のアルゴンＡｒ２の圧力を検出して液化を制御して
も、アルゴンに例えば窒素を混ぜるべく、アルゴンボン
ベ１６に窒素ガスボンベを並設し、流量調整弁などによ
って夫々の供給量を調節して冷却器１７に送るようにし
てもよい。なお、場合によっては、アルゴンの全てを冷
却器で液化して、液体アルゴンをノズル装置１８の小孔
２１から噴出させるようにしてもよい。この場合、窒素
ガスのような不活性キャリアガスを用いても用いなくて
もよい。

【００２４】基板１のＹ方向に沿って分布しているビア
ホール２に対して一様に噴霧するためには、特開平６−
２９５８９５号に開示されているようにノズル装置１８
を隣接小孔２１間の距離程度の振幅でＹ方向に振動可能
に構成しても、並進機構１５によって基板１をＹ方向に
往復動させてもよい。また、基板１のＸ方向に沿って分
布しているビアホール２に対して一様に噴霧するために
は、並進機構１５によって基板１をＸ方向に移動させて
も、ノズル装置１８にＸ方向移動機構を設けてノズル装
置１８をＸ方向に移動させるようにしてもよい。

【００２５】例えば、ノズル装置１８の小孔２１から液
体アルゴンと気体アルゴンとを含む流体Ａｒ３がＢ方向
に噴出せしめられる場合、噴出流体Ａｒ３中の液体アル
ゴンが数１０ミクロン程度（例えば２０−３０ミクロン
程度）以下の微少液滴になって噴出されるように、ノズ
ル装置１８の小孔２１の大きさを設定しておく。この微
少液滴Ａｒ３は、室１２の減圧雰囲気中で、断熱的に表
面が冷却されて少なくとも表層部が固化したアルゴン微
粒子Ａｒ４になる。なお、アルゴン微粒子Ａｒ４は、ア
ルゴン液滴の表層部のみが固化したものの代わりに内部
までほぼ完全に固化していても又は該表面固化物と全体
が固化したものとが混ざっていてもよい。このようにし
て形成された粒径が数１０ミクロン以下のアルゴン微粒
子Ａｒ４は、ノズル装置１８の小孔２１が対面する基板
１の表面３に衝突する。ノズル装置１８の小孔２１と基
板１の表面３との距離は、アルゴン微粒子Ａｒ４の表面
の固化が適度に進行する程度に選ばれることが好まし
い。なお、アルゴン微粒子Ａｒ４の主として表層部のみ
が固化している場合には衝突の衝撃によって固化表層部
が壊れるようにアルゴン微粒子Ａｒ４は高速で基板１の
表面３に衝突することが好ましいけれども、アルゴン微
粒子Ａｒ４の比較的内部まで固化しているような場合に
は、アルゴン微粒子Ａｒ４の衝突中の時間が比較的長く
なるようにアルゴン微粒子Ａｒ４の速度を低下させるべ
く、ノズル１８と基板１の表面３との距離を大きくとっ
ておいてもよい。

【００２６】アルゴン微粒子Ａｒ４のうち、ビアホール
２内に飛び込んだアルゴン微粒子Ａｒ４は、例えば、ビ
アホール２の底壁７に衝突して、室温程度の該底壁７に
よって急激に加熱され、急激に気化する。なお、基板１
をほぼ室温又はそれ以上の所定温度範囲に保つべく、基
板１をヒータで加熱するようにしてもよい。この過程の
うち、衝突による機械的衝撃、底壁７を急冷する際の熱
衝撃、並びに急激な気化の際の熱衝撃及び圧力衝撃によ
って、底壁７おいて、導体層５の表面８に付着していた
スミア物９が導体層５の表面８から剥がされる。なお、
アルゴン微粒子Ａｒ４が底壁７に直接衝突しないでビア
ホール２の周壁２５に衝突するような場合にも、ビアホ
ール２内の狭い空間２６内において急激な気化が生じる
と、その熱衝撃及び急激な圧力変動による衝撃がビアホ
ール２の底部７にあるスミア物質９を導体表面８から剥
離させることが期待される。なお、一つのビアホール２
あたり一個のアルゴン微粒子Ａｒ４の衝突では、スミア
物質９を剥離ないし分離し難い場合であっても、複数個
のアルゴン微粒子Ａｒ４が順次ビアホール２の内壁と衝
突することによってスミア物質９の剥離が促進される。

【００２７】このようにして導体表面８から分離された
スミア物質９は、気化したアルゴンガスのビアホール２
外への激しい流れに随伴してビアホール２外に放出さ
れ、真空ポンプ１３によって室１２の外に吸い出され
る。なお、真空ポンプ１３の吸込側にフィルタを設けて
おいてもよい。

【００２８】以上のようにして、基板１の表面３側に形
成されたビアホール２内のスミア物質９のデスミア処理
を含む基板１の表面３の洗浄が乾式プロセスで行われ得
る。

【００２９】以上のようなデスミア処理に際して、アル
ゴン粒子Ａｒ４がビアホール２内で気化又は昇華される
割合（可能性）は、ビアホール２が深くなるほど高くな
る。従って、この方法によるデスミア処理は、ビアホー
ル２のアスペクト比が高い程有効になると考えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるデスミア方法が適用される基板の
ビアホールを示すもので、（ａ）は斜視説明図、（ｂ）
は縦断面説明図である。

【図２】本発明によるデスミア方法を実施する装置の好
ましい一例を示すもので、（ａ）は模式的正面図、
（ｂ）は真空容器内の基板部分の平面説明図である。

【符号の説明】

１ 電子回路基板 ２ ビアホール ３ 表面 ４，６ 絶縁層 ５ 導体層 ７ 底 ８ 導体表面 ９ スミア １１ 真空容器 １２ 室 １３ 真空ポンプ １４ 送りテーブル １５ 並進機構 １６ アルゴンガスボンベ １７ 冷却器 １８ ノズル装置 １９，２０ 配管 ２１ 小孔 Ａｒ１ アルゴンガス Ａｒ２ 少なくとも一部が液化されたアルゴン Ａｒ３ アルゴン液滴 Ａｒ４ アルゴン微粒子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０５Ｋ 3/38 Ｈ０５Ｋ 3/38 Ｂ 3/42 ６１０ 3/42 ６１０Ａ 3/46 3/46 Ｘ Ｎ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液化不活性ガスの少なくとも一部が固化
   した微粒子になるように液化不活性ガスを含む流体を減
   圧下で噴霧して、レーザビームによる穴明加工でビアホ
   ールが形成されている電子回路基板上に前記微粒子を吹
   付けて、ビアホール内のスミアを除去することからなる
   電子回路基板のビアホールのデスミア方法。
2. 【請求項２】 ビアホールがコンタクトホールからなる
   請求項１に記載のデスミア方法。
3. 【請求項３】 ビアホールの径が約０．５ｍｍ−０．０
   ５ｍｍである請求項１又は２に記載のデスミア方法。
4. 【請求項４】 ビアホールのアスペクト比が約０．５以
   上である請求項１から３までのいずれか一つの項に記載
   のデスミア方法。
5. 【請求項５】 液化不活性ガスがアルゴンからなる請求
   項１から４までのいずれか一つの項に記載のデスミア方
   法。
6. 【請求項６】 内部が減圧下に保たれる真空容器と、表
   面にビアホールが形成された電子回路基板を真空容器内
   において並進移動可能に支持する送りテーブルと、不活
   性ガス源と、不活性ガス源からの不活性ガスの少なくと
   も一部を液化する冷却器と、電子回路基板のビアホール
   内のスミアを除去すべく冷却器からの液化不活性ガスを
   含む流体を、液化不活性ガスの少なくとも一部が固化し
   た微粒子の形態でビアホールの内壁にぶつかるように、
   真空容器内で電子回路基板の表面に向かって噴霧するノ
   ズルとを有する電子回路基板のビアホールのデスミア装
   置。