JP2006140531A - 基板用材料の乾燥方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は高品質な微細穴を有した基板用材料を実現し、低コストで信頼性の高い回路基板を実現するために、それに用いる基板用材料の乾燥方法を提供することを目的とするものである。
【解決手段】水洗によって吸湿した基板用材料１を積み重ねた状態で真空乾燥槽１１内に投入し、前記基板用材料１を加熱しながら減圧と昇圧を繰り返しながら乾燥を行うことで、基板用材料１に熱的ダメージを与えず大量に処理することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板用材料の乾燥方法に関するものである。

近年の電子機器の小型化・高密度化に伴って電子部品を搭載する回路形成基板も従来の片面基板から両面基板や多層基板の採用が進み、より多くの回路を基板上に集積することが可能な高密度回路形成基板の開発が行われている。

高密度回路形成基板においては、従来広く用いられてきたドリル加工による基板への孔（スルーホール）加工に代わって、より高速で微細な加工が可能なレーザー加工法の採用が検討されている（たとえばY.Yamanaka et al.,ExcimerLaser Processing In The Microelectronics Fields等）。またレーザーによる微細な穴加工と導電性ペースト等の接続手段を用いて層間接続を行う回路形成基板も提案されている（特許文献１等）。

微細な穴を形成し導電ペーストを用いて層間を接続する技術においては、わずかな異物が接続不良の原因となる。

本技術においては基板用基材に貼り付けたフィルムごと穴開け加工を行いフィルムは導電ペーストを微細穴に充填するためのマスクとして用いられる。従ってフィルムを含めて基板用基材の全てを清浄に保つ必要がある。

しかしながらドリル加工、レーザー加工ともに大量の加工屑が発生し、基板用材料に付着して電気的接続用の穴を塞ぐ恐れがある。また空気中のわずかな塵埃も微細な穴を塞ぐおそれがある。そのため、導電ペースト充填前に基板用材料の洗浄を行っているが、穴の中を完全に洗浄するためには乾式では非常に困難であるため新たに超音波水洗などの湿式の洗浄方法が利用されており、したがって加工された穴の周囲や基板用材料の外端部より吸湿された水分を除去するため洗浄後の乾燥が必要となる。

図４（ａ）に示すように基板用材料４１にはマスクフィルム４２ａ，４２ｂが貼り付けられている。また基板用材料４１の端部には導電ペースト充填後にマスクフィルム４２ａ，４２ｂを剥がすための予めマスクフィルム４２ａ，４２ｂの一部を剥がした剥離きっかけ部４３ａ，４３ｂが設けられている。

このため、図４（ｂ）に示すように基板用材料４１を積み重ねて状態４０で従来の温風循環方式で加熱乾燥を行うと、図４（ｃ）に示すように基板用材料のＢステージエポキシ樹脂が溶融し、剥離きっかけ部４３ａ，４３ｂと基板用材料４１が再溶着するため多数枚処理が困難であり十分な乾燥を行うことができなかった。

また真空乾燥器においても少量の処理であれば対処できるが大量処理となると、真空になることで材料に十分な潜熱を与えることができず、水分を除去するだけのカロリーが得られないので乾燥に時間が長くかかっていた。

回路基板の接続信頼性を向上させるためには、乾式洗浄よりも湿式洗浄の方が有効であるが洗浄後の乾燥が十分でなければ接続信頼性や絶縁信頼性に重大な影響を与える。
特開平６−２６８３４５号公報

そのため水分を完全に除去する必要があるが、従来の方法では効率的でなく基板用材料に与えるダメージが多くなるなどの問題が生じる。

本発明は高品質な微細穴を有した基板用材料を実現し、低コストで信頼性の高い回路基板を実現するために、それに用いる基板用材料の乾燥方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の基板用材料の乾燥方法は、基板用材料を大気圧状態の真空槽内に入れ、前記真空槽内の空気を排気して第１の到達真空圧まで減圧させる動作と、前記真空槽内に空気を供給して再度大気圧に戻す動作と、前記真空槽内へ空気を供給しながら減圧を行うことで一定時間空気を循環する動作と、前記真空槽内への空気の供給を停止し第２の到達真空圧まで減圧する動作とからなる工程であり、前記工程を一回以上行うことにより基板用材料を乾燥させることを特徴とする基板用材料の乾燥方法というものであり、基板用材料が吸湿した水分を効率的にかつ基板用材料にダメージを与えることなく乾燥することで清浄な信頼性の高い基板用材料を得るものである。

したがって本発明によれば、高品質の穴開け加工をレーザー加工の高速性を失うことなく実現し、低コストで信頼性の高い回路基板を提供することができる。

上記したように本発明の基板用材料の乾燥方法は、レーザーを基板用材料に照射し貫通あるいは非貫通の穴形状を形成する工程と、その基板用材料の表面および貫通あるいは非貫通の穴形状内壁に形成された変質部やレーザー照射工程中あるいは工程後に基板用材料より飛散して基板用材料に付着した粉状または塊状の変質物質を水洗により除去し、所望の貫通あるいは非貫通の穴形状を得る工程と、水洗工程において基板用材料表面に付着した水滴を除去する工程と、水洗工程で基板用材料内部に入り込んだ水分を基板用材料を加熱しながら減圧と昇圧を繰り返すことで、基板用材料に熱的ダメージを与えず大量に乾燥処理する工程とから構成されているため、高品質の穴加工をレーザー加工の高速性を失うことなく実現でき、低コストで信頼性の高い回路基板を得ることができる。

以下、本発明の一実施の形態について図１から図３を用いて説明する。

図１（ａ）〜（ｈ）は本実施の形態における多層回路基板の製造方法を示す工程断面図である。

図１において、１は２５０ｍｍ角、厚さ約１５０μｍの絶縁基材としての基板用基材であり、例えば芳香族ポリアミド繊維（以下アラミド繊維と称する）で構成された不織布に熱硬化性エポキシ樹脂（以下エポキシ樹脂と称する）を含浸させた複合材からなる樹脂含浸基材が用いられる。本実施の形態におけるエポキシ樹脂は完全に硬化したものではなく、プリプレグと呼ばれる未硬化分を含むいわゆるＢステージ状態のエポキシ樹脂を使用している。

２ａ，２ｂは基板用基材１との接着面に約１μｍの熱硬化性エポキシ樹脂層（図示せず）が塗布された厚さ約２０μｍの剥離可能なマスクフィルム用の樹脂製フィルムであり、例えばポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴシートと称する）が用いられていてこのＰＥＴシート２ａ，２ｂを基板用基材１に貼り合わせて基板用材料１ａが形成される。

基板用材料１ａの一端には基板用基材１とＰＥＴシート２ａ，２ｂとの間に後工程でＰＥＴシート２ａ，２ｂを剥離するための基板用基材１より剥がした部分すなわち剥離きっかけ部３ａ，３ｂが予め設けられている。

次に図１（ｂ）に示すようにレーザー４を基板用材料１ａ上に照射して貫通穴５を形成する。その際に基板用材料１ａ中の熱硬化性エポキシ樹脂およびアラミド繊維の一部は熱により昇華して周囲に飛散する。しかし穴壁面には昇華しきれなかった熱硬化性エポキシ樹脂あるいはアラミド繊維が硬く脆い変質部６として残る。

また熱硬化性エポキシ樹脂と比較してアラミド繊維は耐熱性が高く、レーザーによる加工レートが低いため昇華しきれずに残りやすく、穴内壁は図に示すような凹凸形状となる。

一方、周囲に飛散した熱硬化性エポキシ樹脂あるいはアラミド繊維の一部は加工粉７となって基板用材料１ａの表面あるいは貫通穴５の内部に付着する。

次に図１（ｃ）に示すように、超音波水洗槽８の水中で超音波振動子９に基板用材料１ａを近づけて振動させる。超音波振動子９から放射される音波エネルギーによって基板用材料１ａは振動し、変質部６および加工粉７は基板用材料１ａより脱落、剥離して除去されることにより図１（ｄ）に示すような良好な穴形状を持つ基板用材料１ｂを得ることができ、さらにエアーブローなどで基板用材料１ｂの表面に付着した水滴が除去される。

しかしながら、基板用材料１ｂの端部および貫通穴５および剥離きっかけ部３ａ，３ｂには吸湿された幾分かの水分が残っている。

次に図１（ｅ）に示すように、基板用材料１ｂをそれぞれ１８０枚積み重ねた状態の物１０を２組準備し、真空乾燥槽１１に投入して基板用材料１ｂの乾燥を行う。

図２は本発明における乾燥装置の概略を示しており、真空乾燥槽１１の周囲には予熱ヒーター３１が取り付けられ、そして減圧装置を構成する真空ポンプ３２と真空ポンプ３２を保護するための異物除去フィルター３５が接続されている。

さらに乾燥装置は温風発生器３４、異物除去フィルター３５、空気乾燥機３６で構成される昇圧のための温風供給装置３３を備えている。

真空乾燥槽１１に投入された基板用材料１ｂは予熱ヒーター３１より放射される輻射熱により加熱されながら減圧され、乾燥される。

なお予熱ヒーターの代わりにマイクロ波を用いて乾燥することも可能である。

つぎに真空乾燥の動作システムについて図３を用いて説明する。

（１）基板用材料投入後真空ポンプを作動させ約１００Ｐａまで減圧を行う。

（２）次に減圧動作を止める。

（３）温風供給装置３３により空気清浄機を通過させた約６０℃の乾燥空気を真空乾燥槽１１に供給し、大気圧まで昇圧する。

（４）昇圧後も乾燥空気を供給し真空乾燥槽１１内の空気を循環させる。この時、同時に真空ポンプ３２による減圧を行うことで空気循環の効率化を図る。

（５）昇圧後、約１分間乾燥空気を循環させた後に乾燥空気の供給を止め約７０Ｐａまで減圧する。

（６）上記した（２），（３），（４）の動作を繰り返す。

（７）昇圧後、約１分間乾燥空気を循環させた後に乾燥空気の供給を止め約４０Ｐａまで減圧する。

（８）次に減圧動作を止める。

（９）温風供給装置３３により空気清浄機を通過させた約６０℃の乾燥空気を真空乾燥槽１１に供給し、大気圧まで昇圧した後、真空乾燥槽１１より基板用材料１ｂを取り出す。

この動作をさらに回数を繰り返せば真空度が高まり、乾燥度合が良くなるのは言うまでもなく、乾燥の必要度に応じて繰り返し回数、到達真空度、乾燥空気温度など材料に応じて適正化すればよい。

ここに適正化した条件の１例とその乾燥結果を示す。

第１回減圧真空度：５００Ｐａ→到達後乾燥空気導入昇圧（大気圧１分保持）
第２回減圧真空度：３００Ｐａ→到達後乾燥空気導入昇圧（大気圧１分保持）
第３回減圧真空度：１５０Ｐａ→到達後乾燥空気導入昇圧（大気圧１分保持）
第４回減圧真空度：１５０Ｐａ→到達後乾燥空気導入昇圧（大気圧１分保持）
・
・
・ 同じ条件を繰り返し行う。

第１９回減圧真空度：１５０Ｐａ→到達後乾燥空気導入昇圧（大気圧１分保持）
第２０回減圧真空度：１５０Ｐａ→到達後乾燥空気導入昇圧→完了
乾燥空気温度：６０℃
所要時間：約４０分

槽内の左右のパレットの上中下段それぞれに測定用サンプルを入れ、水洗前、水洗後、乾燥後の材料重量を測定した。その結果、真空乾燥後では水洗前より軽くなっており、水分が十分に除去されていることが判る。

次に図１（ｆ）に示すように印刷等の手段を用いて導電ペースト１４を貫通穴５に充填する。貫通穴５は良好な形状であるために導電ペースト１４の充填は全く妨げられることなく、貫通穴５の内部に完全に充填することができる。充填後マスクフィルムであるＰＥＴシート２ａ，２ｂを剥離する。

次に図１（ｇ）に示すように金属箔１５で基板用材料１ｂを挟み込み、熱プレス装置（図示せず）を用いて加熱加圧することによりプリプレグ状態であった基板用材料１ｂは完全硬化されると同時に基板用材料１ｂの両面に貼着された金属箔１５は導電ペースト１４によって電気的に接続される。

次に金属箔１５を所望の形状にパターニングすることにより図１（ｈ）に示すような回路パターン１６を有する両面回路形成基板が得られる。

なお、本実施の形態における乾燥方法はパターニングした後の両面回路形成基板の洗浄後の乾燥方法として用いることもできる。

なお、本実施の形態では両面回路形成基板について説明したが、本発明に係わる工程を複数回繰り返すことにより多層回路形成基板に応用することも可能であることはいうまでもない。

本発明では基板用材料１ｂの貫通穴５内に導電ペースト１４を充填した場合について説明したが、貫通穴５内にメッキ導体を形成した場合でも同様の効果を得ることが可能である。

上記したように本発明の基板用材料の乾燥方法は、レーザーを基板用材料に照射し貫通あるいは非貫通の穴形状を形成する工程と、その基板用材料の表面および貫通あるいは非貫通の穴形状内壁に形成された変質部やレーザー照射工程中あるいは工程後に基板用材料より飛散して基板用材料に付着した粉状または塊状の変質物質を水洗により除去し、所望の貫通あるいは非貫通の穴形状を得る工程と、水洗工程において基板用材料表面に付着した水滴を除去する工程と、水洗工程で基板用材料内部に入り込んだ水分を基板用材料を加熱しながら減圧と昇圧を繰り返すことで、基板用材料に熱的ダメージを与えず大量に乾燥処理する工程とから構成されているため、高品質の穴加工をレーザー加工の高速性を失うことなく実現でき、低コストで信頼性の高い回路基板を得ることができる。

本発明の一実施の形態における回路基板の製造方法の工程断面図 同実施の形態における回路基板製造装置の概略構成図 本発明の材料乾燥方法に用いる真空槽内の圧力プロファイルを示す図 従来の回路形成基板の製造方法の工程断面図

符号の説明

１ 基板用基板（プリプレグ）
１ａ，１ｂ 基板用材料
２ａ，２ｂ ＰＥＴシート
３ａ，３ｂ 剥離きっかけ部
４ レーザ
５ 貫通穴
６ 変質部
７ 加工粉
８ 超音波水洗槽
９ 超音波振動子
１０ 基板用材料を１８０枚積み重ねた状態のもの
１１ 真空乾燥槽
１４ 導電ペースト
１５ 金属箔
１６ 回路パターン
３１ 予備ヒータ
３２ 真空ポンプ
３３ 温風供給装置
３４ 温風発生器
３５ 異物除去フィルタ
３６ 空気乾燥機

Claims (11)

1. 基板用材料を大気圧状態の真空槽内に入れ、前記真空槽内の空気を排気して第１の到達真空圧まで減圧させる動作と、前記真空槽内に空気を供給して再度大気圧に戻す動作と、前記真空槽内へ空気を供給しながら減圧を行うことで一定時間空気を循環する動作と、前記真空槽内への空気の供給を停止し第２の到達真空圧まで減圧する動作とからなる工程であり、前記工程を一回以上行うことにより基板用材料を乾燥させることを特徴とする基板用材料の乾燥方法。
2. 第２の到達真空圧は第１の到達真空圧よりも低いことを特徴とする請求項１に記載の基板用材料の乾燥方法。
3. 真空槽内へ供給される空気は、乾燥空気であることを特徴とする請求項１に記載の基板用材料の乾燥方法。
4. 真空槽内に入れられた基板用材料は、基板用材料を複数枚重ねた状態であることを特徴とする請求項１に記載の基板用材料の乾燥方法。
5. 基板用材料は、Ｂステージ状態のプリプレグにフィルム状材料が貼り付けられ、前記プリプレグと前記フィルム状材料との間に剥離きっかけ部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の基板用材料の乾燥方法。
6. 基板用材料は、前記貫通あるいは非貫通の穴が設けられた後、水洗工程を経たものであることを特徴とする請求項５に記載の基板用材料の乾燥方法。
7. 一定経過時間が１秒以上であることを特徴とする請求項１に記載の基板用材料の乾燥方法。
8. 真空槽内の基板用材料を加熱しながら動作を行うことを特徴とする請求項１に記載の基板用材料の乾燥方法。
9. 乾燥空気は、６０℃の温度に加熱されていることを特徴とする請求項３に記載の基板用材料の乾燥方法。
10. プリプレグは、ガラス繊維織布またはガラス繊維不織布または芳香族ポリアミド繊維織布または芳香族ポリアミド繊維不織布の補強材に熱硬化性樹脂を含浸してＢステージ化したものであることを特徴とする請求項５に記載の基板用材料の乾燥方法。
11. フィルム状材料は、その表面に熱硬化性エポキシ樹脂をコートしたものであることを特徴とする請求項５に記載の基板用材料の乾燥方法。

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