JPS624885A - Method and device for local etching of cu circuit pattern on printed circuit board - Google Patents

Method and device for local etching of cu circuit pattern on printed circuit board

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JPS624885A
JPS624885A JP14189785A JP14189785A JPS624885A JP S624885 A JPS624885 A JP S624885A JP 14189785 A JP14189785 A JP 14189785A JP 14189785 A JP14189785 A JP 14189785A JP S624885 A JPS624885 A JP S624885A
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Japan
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etching
laser beam
circuit board
printed circuit
circuit pattern
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JP14189785A
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Japanese (ja)
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Noriharu Sasaki
佐々木 典令
Fumitaka Hayata
早田 文隆
Toshio Yamadera
山寺 利夫
Shinichi Wai
伸一 和井
Hiroyuki Ogino
博之 荻野
Hideaki Sasaki
秀昭 佐々木
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Hitachi Ltd
Hitachi Plant Technologies Ltd
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Hitachi Ltd
Hitachi Plant Technologies Ltd
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/22Secondary treatment of printed circuits
    • H05K3/225Correcting or repairing of printed circuits

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Circuit Boards (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)

Abstract

PURPOSE:To correct the defect of Cu circuit pattern on a printed circuit board by bringing the surface of a workpiece contg. a part to be etched into contact with an etching liquid so that only the part irradiated with a laser beam has the etching capacity and irradiating the laser beam on the part to be etched. CONSTITUTION:The defect part 9 of a Cu pattern on the printed circuit board 4 is projected on the cathode-ray tube 13 of a TV video monitor 12 with a TV camera 11 via a half mirror 10 set on the same axis as a laser beam and displayed in the intersection of the lines 14, 15. While watching the TV video monitor 12, an operator operates an X-Y mobile table 1 mounted with the printed circuit board 4 immersed in an etching liquid 2 stored in a tank 3 so that only the part irradiated with the laser beam has the etching capacity and positions it. Then the laser beam is irradiated from a laser beam generator 5.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はエツチング方法及び装置に係り、特にプリン
ト基板のCu回路パターンの局所的エツチング方法及び
装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an etching method and apparatus, and more particularly to a method and apparatus for locally etching a Cu circuit pattern on a printed circuit board.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

マスクを用いずプリント基板上に微細なCu回路パター
ンをエツチングにより形成する方法としてエツチング液
(例えば、  CuCla + FeCt3溶液)にプ
リント基板を浸漬し、同時にエツチングすべき部分に、
上記エツチング液にエネルギ吸収されない波長のレーザ
ビームを照射し、照射部分のみ選択的にエツチングを行
う技術が公表されている。
As a method of forming a fine Cu circuit pattern on a printed circuit board by etching without using a mask, the printed circuit board is immersed in an etching solution (for example, CuCla + FeCt3 solution), and at the same time, the parts to be etched are etched.
A technique has been published in which the etching solution is irradiated with a laser beam having a wavelength that does not absorb energy, and selectively etches only the irradiated area.

これは、レーザビームによる被エツチング部分の加熱に
よる反応速度増大と9局所加熱によるCuイオンの拡散
層低下による反応加速現象を利用したものである。
This utilizes the reaction acceleration phenomenon caused by an increase in reaction rate due to heating of the portion to be etched by a laser beam and a reduction in the diffusion layer of Cu ions due to local heating.

しかし、この従来方法では、レーザビーム照射により、
照射部分のエツチング速度が加速されレーザ非照射部分
に比べ高いエツチングレートが観測されるが、もともと
Cuパターンに対してエツチング能力のあるエツチング
液を用いている為。
However, in this conventional method, laser beam irradiation
The etching rate of the irradiated area is accelerated and a higher etching rate is observed than that of the non-laser irradiated area, but this is because an etching solution that originally has the ability to etch the Cu pattern is used.

レーザ非照射部分もバックエツチングされてしまい、ま
た、サイドエツチングの発生により微細なパターニング
が困難であった。これを防ぐ手段として、エツチング液
を1/10倍程度の濃度に希釈し使用する方法が検討さ
れたが、この方法ではレーザビームの非照射部分のバッ
クエツチング量は低下するが、レーザビーム照射部分の
エツチング速度も著しく低下する為、レーザビーム照射
によるエツチング速度増加の効果がほとんど期待できな
くなる欠点があった。また一方、エツチング反応がアレ
ニウムの式で近似できる環境温度律速である事に着目し
、エツチング液全体の温度をエツチングが不活性になる
程の低温に保ち、レーザビーム照射部分のみ選択的に加
熱する方法も検討されているが、レーザビームの局所加
熱による強制的な乱流対流が起り9局所加熱エネルギの
分散によりレーザビームのエネルギが有効に作用しなく
なる他、上記乱流対流により熱エネルギが周辺に分散さ
れるため、バックエツチング、サイドエツチング量とも
期待した程減少しないと言う欠点があった。
Parts that were not irradiated with the laser were also back etched, and side etching also occurred, making it difficult to perform fine patterning. As a means to prevent this, a method was considered in which the etching solution was diluted to about 1/10 times the concentration. However, although this method reduces the amount of back-etching in the areas not irradiated with the laser beam, it Since the etching speed of the laser beam also decreases significantly, there is a drawback that the effect of increasing the etching speed by laser beam irradiation can hardly be expected. On the other hand, focusing on the fact that the etching reaction is rate-determined by environmental temperature, which can be approximated by the arenium equation, the temperature of the entire etching solution is kept low enough to inactivate the etching, and only the portion irradiated with the laser beam is selectively heated. Methods have also been considered, but forced turbulent convection occurs due to local heating of the laser beam, and the laser beam energy does not work effectively due to dispersion of local heating energy. Therefore, there was a drawback that the back etching and side etching amounts were not reduced as much as expected.

以上述べた様な欠点のため、レーザビーム照射をベース
とした上記エツチング方法及び装置は実用化の段階に至
っていない現状であった。
Due to the drawbacks mentioned above, the etching method and apparatus based on laser beam irradiation have not yet reached the stage of practical use.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

この発明の目的は、前記従来技術の欠点を解消し、レー
ザビーム照射部分以外のバックエツチングやレーザビー
ム照射部分でのサイドエツチングがほとんどなく、シか
もレーザ照射部分では従来のCuCl2+ FeC43
+等と言ったCu のエッチング液に比べて1桁以上も
優れた局所エツチング特性を有するレーザビーム利用の
マスク不要9開所エツチング方法及び装置、好適にはプ
リント基板のCu 回路パターンの局所エツチング方法
及び装置を提供するにある。
An object of the present invention is to eliminate the drawbacks of the prior art as described above, to eliminate almost no back etching in areas other than the laser beam irradiation area, and to cause almost no side etching in the laser beam irradiation area, and to eliminate the problem of conventional CuCl2+ FeC43 in the laser beam irradiation area.
A method and apparatus for etching a Cu circuit pattern on a printed circuit board, preferably a method and apparatus for etching a Cu circuit pattern on a printed circuit board, using a laser beam and having a local etching property that is one order of magnitude better than that of a Cu etching solution. We are in the process of providing equipment.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明は9本来それ自体はCu に対して全くあるい
はほとんどエツチング特性を示さない溶液であって、し
かも、適当な波長のレーザビームエネルギが照射される
と、その部分だけが光化学反応あるいは加熱分解反応に
より選択的にエツチング能力を持つようになり、更にレ
ーザビームの照射によるエネルギ加速により、レーザビ
ームの照射部分のみが選択的かつ、高速にエツチングさ
れ。
This invention is originally a solution that shows no or almost no etching properties for Cu, and moreover, when irradiated with laser beam energy of an appropriate wavelength, only that part undergoes a photochemical reaction or thermal decomposition reaction. It has a selective etching ability, and furthermore, by energy acceleration caused by laser beam irradiation, only the portion irradiated by the laser beam can be etched selectively and at high speed.

エツチングが達成されると同時に即座にエツチング能力
が失われて1周辺のバックエツチング並びにエツチング
部分のサイドエツチングを生じないような特性の溶液を
用いることを特徴として構成したプリント基板のCu回
路パターンの局所選択的エツチング方法及び装置に関す
る。
The local area of the Cu circuit pattern on the printed circuit board is characterized by using a solution having characteristics such that the etching ability is immediately lost as soon as the etching is completed, and no back etching in one periphery or side etching in the etched area occurs. The present invention relates to a selective etching method and apparatus.

〔実施 例〕〔Example〕

この発明を達成できるエツチング液の実施方法として2
通りの方法がある。
As a method of implementing an etching solution that can achieve this invention, 2
There is a way.

即ち、レーザビームのエネルギを吸収して光化学反応に
よりCu  のエツチングに有効す(lu”  全生成
せしめ、 Cu”+によるCuのエツチング反応終了後
はCu2+がCu+に還元される為、エツチング能力を
失うが、このCu+が再びレーザ光反応によりCu”+
 に再生されると言う再生光化学反応ループをもつエツ
チング液を使用する方法と、他の1つは、Cu  に対
して通常の状態でもエツチング能力を持つエツチング液
(例えば、  CuCl2)に、Cu表面に対しては親
水性の吸着基(例えば、  NH2)を持ち、一方の側
には親油性の反応基(例えば。
That is, it absorbs the energy of the laser beam and is effective in etching Cu through a photochemical reaction (all lu" is generated. After the etching reaction of Cu by Cu"+ is completed, Cu2+ is reduced to Cu+, so the etching ability is lost. However, this Cu+ becomes Cu”+ again due to laser light reaction.
One method uses an etching solution that has a regenerating photochemical reaction loop that regenerates the Cu surface. One side has a hydrophilic adsorption group (e.g. NH2) and one side has a lipophilic reactive group (e.g.

−R−)を持つ様な有機酸を数ppm〜数%添加し。-R-) is added in several ppm to several percent.

この有機酸がCu 表面をコーティングし、バックエツ
チングを防ぐ一方、この有機酸がレーザビームのエネル
ギが供給する熱で局所的に分解し、レーザビーム照射部
分のみ局所的にエツチングされ。
While this organic acid coats the Cu surface and prevents back etching, this organic acid is locally decomposed by the heat supplied by the laser beam energy, and only the laser beam irradiated area is locally etched.

エツチング後は、エツチング部分に再び急速に有機酸が
被覆されるので、サイドエツチング等モ発生しないと言
う機構を持つ添加剤を用いる方法である。
After etching, the etched area is quickly coated with organic acid again, so this method uses an additive that has a mechanism that prevents side etching from occurring.

上記エツチング液へのレーザビームの照射方法として、
レーザビームのビーム径の数倍から数百倍の内径を持ち
、加工液に反応しない組成のチューブを、被加工部分に
、これと接触しないように微小ギャップを設け垂直に浸
漬配置し、このチューブの中心にレーザビームを通して
、被加工部分にレーザビームを照射しながら加工を行う
と、チューブ中でレーザの加熱作用により、エツチング
液が熱対流により乱流攪拌されチューブ下端よりエツチ
ング液が急速に噴射される。このため、レーザビームに
より励起あるいは反応された加工液のみが、被加工部分
に供給されるので、極めて効率の良いエツチング加工が
達成される。
As a method of irradiating the etching solution with a laser beam,
A tube with an inner diameter several times to several hundred times the beam diameter of the laser beam and a composition that does not react with the machining fluid is immersed vertically into the workpiece with a small gap so as not to come into contact with the workpiece. When processing is performed by passing a laser beam through the center of the tube and irradiating the laser beam onto the part to be processed, the heating effect of the laser causes the etching liquid to be stirred turbulently by thermal convection in the tube, and the etching liquid is rapidly jetted from the bottom end of the tube. be done. Therefore, only the processing liquid excited or reacted by the laser beam is supplied to the part to be processed, so that extremely efficient etching processing can be achieved.

第1図および第2図はこの発明に係るプリント基板のC
u  回路パターンの局所的エツチング装置の実施例の
構成図を示す。プリント基板のCu 回路パターンの湿
式エツチング後に生じたCu  回路パターンの欠陥(
残銅)修正にこの発明に係るエツチング液を用いる場合
の局所選択的エツチング装置の1実施例で、第1図は点
状のパターン欠陥をエツチングにより除去する場合を、
第2図は。
FIGS. 1 and 2 show C of the printed circuit board according to the present invention.
FIG. 6 shows a block diagram of an embodiment of a circuit pattern local etching apparatus. Defects in the Cu circuit pattern that occurred after wet etching of the Cu circuit pattern on the printed circuit board (
Fig. 1 shows an embodiment of a locally selective etching apparatus in which the etching liquid according to the present invention is used to correct (remaining copper), and Fig. 1 shows a case in which point-like pattern defects are removed by etching.
Figure 2 is.

線状ツバターン欠陥をエツチングにより除去する場合を
示している。
This figure shows the case where a linear tube-turn defect is removed by etching.

第1図において、X−Y方向に移動可能なX−Y移動テ
ーブル1の上にエツチング液2を収めた槽3をのせ、プ
リント基板4を液中に浸漬する。
In FIG. 1, a tank 3 containing an etching solution 2 is placed on an X-Y movable table 1 that is movable in the X-Y direction, and a printed circuit board 4 is immersed in the solution.

レーザビーム発生装置5より発生したレーザビームは光
変調器6により光加熱反応および蒸発反応に有効な周波
数に変調され、集光レンズ7およびビームスリット8に
より点状欠陥部9の形状に集光される。
The laser beam generated by the laser beam generator 5 is modulated by an optical modulator 6 to a frequency effective for optical heating reactions and evaporation reactions, and is focused into the shape of a point defect 9 by a condensing lens 7 and a beam slit 8. Ru.

修正すべきCuハターンの欠陥部7はレーザビームと同
一軸上のハーフミラ−10を通してテレビカメラ11に
よってテレビ画像モニタ12のブラウン管13に映され
る。修正位置は線14と15との交点で表示する。
The defective portion 7 of the Cu pattern to be corrected is projected onto a cathode ray tube 13 of a television image monitor 12 by a television camera 11 through a half mirror 10 coaxial with the laser beam. The correction position is indicated by the intersection of lines 14 and 15.

オペレータはテレビ画像モニタ12を見ながらX−Y移
動テーブル1を操作して位置決めする。
The operator positions the X-Y moving table 1 while viewing the television image monitor 12.

レーザビームは本実施例では、ガウス分布のビーム強度
を有するTEMoo  モードで径50μmに収束され
ているが、Cu  パターン欠陥部7がレーザビーム径
よりも小さい場合には、ビームスリット8により整形さ
れたレーザビームを点照射する。
In this example, the laser beam is focused to a diameter of 50 μm in TEMoo mode with a beam intensity of Gaussian distribution, but if the Cu pattern defect 7 is smaller than the laser beam diameter, it is shaped by the beam slit 8. Point irradiation with laser beam.

第2図はパターン欠陥部が線状の場合を示し。FIG. 2 shows a case where the pattern defect portion is linear.

Cuハターン欠陥部16がレーザビーム径よリモ大きい
場合には、ハーフミラ−10を光学的に振動させて(ガ
ルバノミラ−)、線状欠陥部16を連続的に精査しなが
らエツチングを行う。
If the Cu pattern defect 16 is larger than the laser beam diameter, etching is performed by optically vibrating the half mirror 10 (galvano mirror) and continuously examining the linear defect 16.

レーザビーム発生装置8より発生したレーザビームは光
変調器6により、前出の光化学反応並びに熱分解反応に
有効な周波数に変調され、集光レンズ7及びビームスリ
ットにより点状欠陥及び線状欠陥の形状に集光される。
The laser beam generated by the laser beam generator 8 is modulated by the optical modulator 6 to a frequency effective for the above-mentioned photochemical reaction and thermal decomposition reaction. The light is focused on the shape.

この場合、レーザビームの波長は、この発明に係るエツ
チング液の光化学反応あるいは熱分解反応を達成するの
に必要な、o、に対する10%以上の吸収と、エツチン
グすべきCu  パターンの局所部分を加熱し、Cuイ
オンの拡散層除去に十分な特性を持つ波長を選択する必
要がある。後述するが、この波長としては。
In this case, the wavelength of the laser beam is such that it has an absorption of 10% or more for o, which is necessary to achieve the photochemical reaction or thermal decomposition reaction of the etching solution according to the present invention, and heats the local portion of the Cu pattern to be etched. However, it is necessary to select a wavelength that has sufficient characteristics to remove the Cu ion diffusion layer. This wavelength will be explained later.

光化学反応を利用する第1の方法では紫外域の波長が有
効で9本実施例ではAr  イオンレーザの倍高長波2
44 nm を、第2の方法は赤外域の波長が有効でN
d : YAGレーザの基本波長1.06μmを用いた
。また、この場合のエネルギレベルとしては1両方法の
場合とも102W/crn2から105−2の範囲が望
ましい。これ以下のエネルギレベルでは反応の進行が遅
く、レーザエネルギを有効に利用できないし、また、こ
れ以上のエネルギレベルではプリント基板自体(ガラス
エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等)を損傷してしまう。
In the first method, which uses photochemical reactions, wavelengths in the ultraviolet region are effective.
44 nm, the second method is effective for wavelengths in the infrared region and N
d: The fundamental wavelength of YAG laser was 1.06 μm. Further, the energy level in this case is preferably in the range of 102 W/crn2 to 105-2 for both methods. At an energy level lower than this, the reaction progresses slowly and the laser energy cannot be used effectively, and at an energy level higher than this, the printed circuit board itself (glass epoxy resin, polyimide resin, etc.) will be damaged.

このようにして形成されたレーザビームは、この発明に
係るエツチング液を収容する槽の内に浸漬されたプリン
ト基板上のCu 回路パターンの修正すべき欠陥部に加
工液中に浸漬したチューブ17を通して照射される。こ
のチューブ17の中心にレーザビームを通しながら、被
加工部分にレーザビームを照射しながら加工を行うと、
チューブ中でレーザの加熱作用により、エツチング液が
熱対流により乱流攪拌されチューブ下端よりエツチング
液が急速に噴射される。このため、レーザビームにより
励起あるいは反応された加工液のみが、被加工部分に供
給されるので、極めて効率の良いエツチング加工が達成
される。
The laser beam thus formed is passed through the tube 17 immersed in the etching solution to the defective part of the Cu circuit pattern to be repaired on the printed circuit board immersed in the tank containing the etching solution according to the present invention. irradiated. When processing is performed while passing a laser beam through the center of this tube 17 and irradiating the laser beam to the part to be processed,
Due to the heating effect of the laser in the tube, the etching liquid is turbulently stirred by thermal convection, and the etching liquid is rapidly injected from the lower end of the tube. Therefore, only the processing liquid excited or reacted by the laser beam is supplied to the part to be processed, so that extremely efficient etching processing can be achieved.

また、この際のエツチング液のプリント基板に対する液
深け、5I+I+I+以下が望ましい。これは、エツチ
ング液の光化学反応あるいは熱分解反応に必要なエネル
ギをレーザビームから吸収する必要上。
Further, the depth of the etching solution to the printed circuit board at this time is preferably 5I+I+I+ or less. This is because the energy required for the photochemical reaction or thermal decomposition reaction of the etching solution must be absorbed from the laser beam.

エツチング液はレーザビームに対し、約10%以上吸光
特性のあるものを用いている為、これ以上液深が深いと
、レーザビームが全部エツチング液に吸収されてしまい
、 Cu 回路パターンの修正すべき部位に到達せず、
レーザビーム利用のエツチングの効果が失われる。以上
の構成のエツチング装置を用いると、第1法、第2法に
より多少のエツチング速度の差はあるが、従来のレーザ
を用いないエツチング装置に比ベエッチング速度が1桁
早い最大10μm/minのエツチング速度が得られる
他、高速化にもかかわらず従来の1/1o以下のバック
エツチング並びにサイドエツチング量に収めることがで
きる。
Since the etching liquid used has a property of absorbing at least 10% of the laser beam, if the depth of the liquid is deeper than this, the entire laser beam will be absorbed by the etching liquid, making it necessary to modify the Cu circuit pattern. without reaching the site,
The effect of etching using a laser beam is lost. When using the etching apparatus with the above configuration, although there is a slight difference in etching speed between the first method and the second method, the etching speed is an order of magnitude faster than the conventional etching apparatus that does not use a laser, at a maximum of 10 μm/min. In addition to being able to obtain a high etching speed, the amount of back etching and side etching can be kept to 1/10 or less of the conventional etching rate despite the increased speed.

以下に示すのは、この発明の特定のエツチング液による
実施例が詳細に述べられるが、これは。
Below, specific etching solution embodiments of the present invention are discussed in detail.

より詳細にこの発明を明確化する為の例示であり。This is an illustration for clarifying this invention in more detail.

特にこの発明を限定するものではない。This invention is not particularly limited.

(例1) 厚さ0.1閣のガラスエポキシ樹脂上に形成されりCu
 回路パターンの内1−OX 1−OX 0.035t
trnのCuハツト部分の中心に径50μm深さ35μ
mのスルーホールを形成する。
(Example 1) Cu is formed on glass epoxy resin with a thickness of 0.1 mm.
1-OX 1-OX 0.035t of circuit pattern
50μ in diameter and 35μ in depth at the center of Cu hat part of trn
Form a through hole of m.

溶液としては、 CuC4(S)の懸濁水溶液にI M
ozのHClO4とCt濃度としてO−25Motl 
Cu”+濃度として25 m Motを加えたものをエ
ツチング液として用いた。本液の常温(20℃)におけ
るエツチング速度(レーザ照射をしない場合)は。
As a solution, I M is added to an aqueous suspension of CuC4(S).
O-25Motl as HClO4 and Ct concentration in oz
An etching solution with Cu"+ concentration of 25 m Mot was used. What is the etching rate of this solution at room temperature (20°C) (without laser irradiation)?

0.001μm/secで浸漬のままではほとんどバッ
クエツチング並びにサイドエツチングを生じない液であ
る。これは、  Cu  のエツチングに必要なCu2
+ がほとんど存在しないためである。
This solution hardly causes back etching or side etching when immersed at 0.001 μm/sec. This is due to the Cu2 required for Cu etching.
This is because there is almost no +.

この溶液は、Nd : YAGレーザ倍長波長波244
nの波長の光を光変調器でI KHzのパルス状にした
もので平均エネルギ600W/LM2の光により。
This solution is Nd: YAG laser double wavelength wave 244
Light with a wavelength of n is pulsed at I KHz using an optical modulator and has an average energy of 600 W/LM2.

下部反応を起し、  Cu  のエツチングに有効なC
uCl2をレーザビームの照射部分にのみ生じさせ。
C that causes a lower reaction and is effective for etching Cu.
uCl2 is generated only in the area irradiated by the laser beam.

以下の反応でエツチングが進行する。Etching progresses through the following reactions.

CuC1(B)+CC1−CuC121o、 K= −
0,31CuC1z+Ct  CuCl3”  # =
 −0,292CuC7(8)  Cu +Cu(s)
l−2Cz  ’ = −0,75Cu   +C6−
−ΔCuC1’   =   0−36CuC6+ C
1CuCta     ’  = −0,14(K:反
応平衡定取) CuO+Cu”+6C22Cu(:t3”また以上の反
応式でわかるように、一旦Cu2+がCuパターンをエ
ツチングすると、上記の反応によりエツチングに有効な
Cu”+はCu+に還元されるため、エツチング能力を
失ない、レーザ照射部分以下はエツチングされなくなり
、バックエツチングやサイドエツチングを生じさせない
。この場合のレーザ照射エネルギとレーザビーム照射部
分の基板並びに液の温度を第3図に、この場合のエツチ
ング速度を第4図および第5図に示した。本実施例では
、光反応の進行によりmaxlOμm/minのエツチ
ング速度が得られる。この場合のバックエツチング、サ
イドエツチング量はmaxQ、1μm/minであった
CuC1(B)+CC1-CuC121o, K=-
0,31CuC1z+Ct CuCl3” # =
−0,292CuC7(8) Cu +Cu(s)
l-2Cz' = -0,75Cu +C6-
-ΔCuC1' = 0-36CuC6+ C
1CuCta' = -0,14 (K: reaction equilibrium determination) CuO+Cu"+6C22Cu(:t3"Also, as can be seen from the above reaction formula, once Cu2+ etches the Cu pattern, the above reaction produces Cu effective for etching. "+" is reduced to Cu+, so the etching ability is not lost, and the area below the laser irradiation area is not etched, and back etching and side etching do not occur. The temperature is shown in FIG. 3, and the etching rate in this case is shown in FIGS. The side etching amount was maxQ, 1 μm/min.

(例2) 例1と同一の対象、すなわち厚さ0.1 rtrmのガ
ラスエポキシ樹脂上に形成されたCu回路パターンの内
1.OX 1.OX O,35咽のCu パッドの中心
に径50μm、深さ35μmのスルーホールを形成する
(Example 2) The same object as in Example 1, that is, 1. of the Cu circuit patterns formed on glass epoxy resin with a thickness of 0.1 rtrm. OX 1. A through hole with a diameter of 50 μm and a depth of 35 μm is formed at the center of the Cu pad at OX O, 35.

溶液としては、濃度30%のCuCl2溶液を用いた。As the solution, a CuCl2 solution with a concentration of 30% was used.

これは本来Cu  のエツチング液であり、常温でモ1
.0μm/minのバックエッチ特性をもつ。しかし、
これにアミン酸アミドを前出の親水基(Cuパターンと
の吸着基)として持つ腐食抑制剤(インヒビター)を1
.0%程度添加すると第3図に示した様に、そのバック
エッチ量を、0・1μm/min以下に低下させること
ができる。
This is originally a Cu etching solution, and it is movable at room temperature.
.. It has a back etch characteristic of 0 μm/min. but,
To this, a corrosion inhibitor having amine acid amide as the aforementioned hydrophilic group (an adsorption group with the Cu pattern) was added.
.. When approximately 0% is added, the amount of back etching can be reduced to 0.1 μm/min or less, as shown in FIG.

この溶液にNd:YAG レーザの基本波1.06μm
をQスイッチでパルス変調してパルスm 90 n8周
波数I KHzのパルスレーザを照射すると、レーザエ
ネルギを吸収してアミン酸アミドの親水基がレーザ照射
部分だけ切断されるため、この部分のみが選択的に高速
エツチングされる。
In this solution, the fundamental wave of the Nd:YAG laser is 1.06 μm.
When pulse modulated with a Q switch and irradiated with a pulsed laser with a pulse m90n8 frequency I KHz, the laser energy is absorbed and the hydrophilic group of the amino acid amide is cut only in the laser irradiated part, so only this part is selectively cut. is etched at high speed.

このアミン酸アミドの熱分解は、約80℃以上で達成さ
れるが、この場合のレーザ照射平均エネルギは約4 X
 10’ W/cm2に相当し、このエネルギ以上で極
めて高速な(約10μm/m1n)エツチングが選択的
に達成される。
This thermal decomposition of the amino acid amide is achieved at a temperature of about 80°C or higher, but the average laser irradiation energy in this case is about 4
This corresponds to 10' W/cm2, and above this energy very fast etching (approximately 10 μm/m1n) is selectively achieved.

またインヒビターが破壊されたエツチング後のパターン
周辺は、パルスレーザ発振の間隙に急速に新たなインヒ
ビターで保護される為、バックエツチングあるいは、サ
イドエツチング量はインヒビターの局所レーザ破壊によ
り増加することはない。
Furthermore, since the area around the pattern after etching where the inhibitor has been destroyed is rapidly protected by new inhibitor in the gap between pulsed laser oscillations, the amount of back etching or side etching does not increase due to local laser destruction of the inhibitor.

(例3) 例1と同一の対象、すなわち厚さO−1mmのガラスエ
ポキシ樹脂上に形成されたCu回路パターンの内1−O
X 1−OX 0.035 amのCuパッド部分の中
心に径50μm深さ35μmのスルーホールを形成する
(Example 3) The same object as Example 1, that is, 1-O of the Cu circuit pattern formed on a glass epoxy resin with a thickness of O-1 mm.
A through hole with a diameter of 50 μm and a depth of 35 μm is formed at the center of the Cu pad portion of X 1−OX 0.035 am.

溶液としては、銅アンミン錯体である濃度5%の塩化テ
トラアンミン第二銅の水溶液を用いた。
As the solution, an aqueous solution of cupric tetraammine chloride, which is a copper ammine complex, at a concentration of 5% was used.

この溶液にN(1:YAGレーザの基本波1.06μm
をQスイッチでパルス変調してパルス幅9Qns周波数
I KH2のパルスレーザを平均エネルギで10”W/
cm2で、約60秒間照射する。この場合は第6図に示
したように、側面の垂直度が高く極めてパターン切れの
よい、パターンエツチングが達成される効果を奏する。
Add N to this solution (1: YAG laser fundamental wave 1.06 μm)
is pulse-modulated with a Q switch to generate a pulsed laser with a pulse width of 9Qns and a frequency of IKH2 at an average energy of 10”W/
cm2 for approximately 60 seconds. In this case, as shown in FIG. 6, the effect is that the verticality of the side surfaces is high and pattern etching with extremely good pattern cutting is achieved.

上記加工過程において、レーザが照射されている被加工
部分の表面輝度をTVモニターならびに輝度モニターに
よりモニタリングし、エンドエツチングの際、レーザビ
ームが基板に到達した際に。
In the above processing process, the surface brightness of the part to be processed that is irradiated with the laser is monitored using a TV monitor and a brightness monitor, and when the laser beam reaches the substrate during end etching.

基板が高輝度に発光する信号を感知してエツチング加工
を自動的に終了させる制御方法を採用している。
It uses a control method that automatically ends the etching process by sensing a signal emitted by the substrate at high brightness.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明により、マスクを用いる事な(、バックエツチ
ング及びサイドエツチングが少ない高分解能力微細パタ
ーニングが容易で、しかも、従来よりも1桁以上も高速
にCuパターンエツチングが達成できる技術を提供する
ことができる。
According to the present invention, it is possible to provide a technology that can easily perform fine patterning with high resolution without using a mask (with less back etching and side etching), and can also achieve Cu pattern etching more than an order of magnitude faster than conventional etching. can.

この発明はエレクトロニクスの実装並びに関連技術にお
いて特に有用である。
The invention is particularly useful in electronics packaging and related technologies.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図どよび第2図はこの発明に係るプリント基板のC
u 回路パターンの局所的エツチング装置の実施例の構
成図、第3図はこの発明に係るエツチング液のレーザ照
射による昇温特性、第4図および第5図はこの発明に係
るエツチング液のレーザ照射によるエツチング特性、第
6図は銅アンミン錯体である塩化テトラアンミン第二銅
のエツチング特性を示す。 1・・・X−Y移動テーブル  2・・・エツチング液
4・・・プリント基板      5・・・レーザビー
ム発生装置6・・・光変調器。 第1図 第3図
Figures 1 and 2 show C of the printed circuit board according to the present invention.
u A block diagram of an embodiment of a circuit pattern local etching apparatus, FIG. 3 shows the temperature rise characteristics of the etching solution according to the present invention due to laser irradiation, and FIGS. 4 and 5 show the laser irradiation of the etching solution according to the present invention. Figure 6 shows the etching properties of cupric tetraammine chloride, which is a copper ammine complex. 1... X-Y moving table 2... Etching liquid 4... Printed circuit board 5... Laser beam generator 6... Optical modulator. Figure 1 Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、加工物のエッチングすべき部分を含む表面をエッチ
ング液に接触させ、同時にエッチングすべき部分にレー
ザビームを照射して、エッチングを行う方法において、
上記エッチング液として、レーザビームが照射された部
分のみに選択的にエッチング能力を持つようになるエッ
チング液で、しかもエッチング反応終了後はエッチング
能力を即座に失う特性のエッチング液を用いることを特
徴とするプリント基板のCu回路パターンの局所的エッ
チング方法。 2、上記エッチング液としては、照射すべきレーザビー
ムの波長に対して、10%以上のエネルギ吸収のある液
組成であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
のプリント基板のCu回路パターンの局所的エッチング
方法。 3、上記エッチング液として、銅アンミン錯体、好適に
は、塩化テトラアンミン第二銅を用いることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載のプリント基板のCu回路
パターンの局所的エッチング方法。 4、上記エッチング液と加工物のエッチングすべき部分
を含む表面との浸漬距離は、5mm以下であることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載のプリント基板のC
u回路パターンの局所的エッチング方法。 5、上記レーザビームの平均照射エネルギとして、10
^2W/cm^2から10^5W/cm^2の強度を有
するものを用いることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載のプリント基板のCu回路パターンの局所的エッ
チング方法。 6、上記レーザビームの照射方法として、レーザビーム
のビーム径の数倍から数百倍の内径を持ち、加工液に反
応しない組成のチューブを、被加工部分に、これと接触
しないように微小ギャップを設け垂直に浸漬配置し、こ
のチューブの中心にレーザビームを通して、被加工部分
にレーザビームを照射しながら加工を行うことを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載のプリント基板のCu回
路パターンの局所的エッチング方法。 7、上記加工過程において、レーザが照射されている被
加工部分の表面輝度をTVモニターならびに輝度モニタ
ーによりモニタリングし、エンドエッチングの際、レー
ザビームが基板に到達した際に、基板が高輝度に発光す
る信号を感知してエッチング加工を自動的に終了させる
制御方法を用いることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載のプリント基板のCu回路パターンの局所的エッ
チング方法。 8、X−Y方向に移動可能なX−Y移動テーブルと、こ
のX−Y移動テーブルの上に載せられた槽と、この槽に
収容されたエッチング液と、このエッチング液に浸漬さ
れたプリント基板と、このプリント基板に対向するレー
ザビーム発生装置と、このレーザビーム発生装置を制御
する光変調器とより成ることを特徴とするプリント基板
のCu回路パターンの局所的エッチング装置。 9、上記プリント基板の上方にレーザビームを貫通させ
るチューブを付設したことを特徴とする特許請求の範囲
第8項記載のプリント基板のCu回路パターンの局所的
エッチング装置。
[Claims] 1. A method of etching by bringing the surface of the workpiece including the part to be etched into contact with an etching solution and simultaneously irradiating the part to be etched with a laser beam,
The above-mentioned etching solution is characterized by using an etching solution that has the ability to selectively etch only the area irradiated with the laser beam, and which quickly loses its etching ability after the etching reaction is completed. A method for locally etching a Cu circuit pattern on a printed circuit board. 2. The Cu circuit of the printed circuit board according to claim 1, wherein the etching solution has a composition that absorbs 10% or more of energy with respect to the wavelength of the laser beam to be irradiated. A method of locally etching patterns. 3. The method for locally etching a Cu circuit pattern on a printed circuit board according to claim 1, wherein a copper ammine complex, preferably cupric tetraammine chloride, is used as the etching solution. 4. C of the printed circuit board according to claim 1, wherein the immersion distance between the etching solution and the surface of the workpiece including the portion to be etched is 5 mm or less.
U-circuit pattern local etching method. 5. As the average irradiation energy of the above laser beam, 10
Claim 1, characterized in that a material having an intensity of ^2W/cm^2 to 10^5W/cm^2 is used.
A method for locally etching a Cu circuit pattern on a printed circuit board as described in 1. 6. As for the above laser beam irradiation method, a tube with an inner diameter several times to several hundred times the beam diameter of the laser beam and a composition that does not react with the machining liquid is placed over the workpiece part with a small gap so as not to come into contact with it. A Cu circuit pattern of a printed circuit board according to claim 1, characterized in that a laser beam is passed through the center of the tube and the part to be processed is irradiated with the laser beam while being processed. Localized etching method. 7. In the above processing process, the surface brightness of the part to be processed that is irradiated with the laser is monitored using a TV monitor and a brightness monitor, and during end etching, when the laser beam reaches the substrate, the substrate emits high brightness. Claim 1 is characterized in that a control method is used to automatically terminate the etching process by sensing a signal that
A method for locally etching a Cu circuit pattern on a printed circuit board as described in 1. 8. An X-Y moving table movable in the X-Y direction, a tank placed on the X-Y moving table, an etching solution contained in this tank, and a print immersed in this etching solution. 1. An apparatus for locally etching a Cu circuit pattern on a printed circuit board, comprising a substrate, a laser beam generator facing the printed circuit board, and an optical modulator for controlling the laser beam generator. 9. An apparatus for locally etching a Cu circuit pattern on a printed circuit board according to claim 8, further comprising a tube provided above the printed circuit board through which a laser beam passes.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114554715A (en) * 2022-01-11 2022-05-27 福建闽威科技股份有限公司 Novel circuit board surface treatment method

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CN114554715A (en) * 2022-01-11 2022-05-27 福建闽威科技股份有限公司 Novel circuit board surface treatment method
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