JP4078713B2 - レーザーによる貫通孔あけ用バックアップシート - Google Patents
レーザーによる貫通孔あけ用バックアップシート Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高出力の炭酸ガスレーザー、ＵＶレーザーにて貫通孔あけする際に、プリント配線板を製造する銅張板の裏面で使用される特殊バックアップシートに関する。貫通孔は主として小型プリント配線板のスルーホール用であり、得られた小径スルーホールを有するプリント配線板は半導体プラスチックパッケージ用等として主に使用される。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体プラスチックパッケージ等に用いられる高密度のプリント配線板は、スルーホール用の貫通孔をドリルであけていた。近年、ますますドリルの径は小径となり、孔径は0.15mm以下となってきており、このような小径の孔をあける場合、ドリル径が細いため、孔あけ時にドリルが曲がる、折れが多い、加工速度が遅い等の欠点があり、作業性、生産性、信頼性等に問題のあるものであった。
また、高密度のプリント配線板の回路の幅とスペースとはますます狭くなり、ライン/スペースが100μm/100μm以下となるものも作成されており、この場合もパターン切れ、或いはショート不良が多く、歩留りの悪いものであった。
さらに、上下の銅箔にあらかじめネガフィルムを使用して所定の方法で同じ大きさの孔をあけておき、炭酸ガスレーザーで上下を導通するスルーホールを形成しようとすると、上下の孔の位置にズレを生じ、ランドが形成しにくい、製造工程が増える等の欠点があった。さらには、炭酸ガスレーザーを照射して裏側の銅箔を貫通するためには高出力のエネルギーを必要とするために、裏側に厚い金属板を置き、レーザーを金属板にあてて止めるようにしている。この場合でも、金属板に光沢があると、レーザー光が反射して銅張板の裏側にあたり、不良の原因となっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の問題点を解決した、主として小径のスルーホール用貫通孔を、高出力の炭酸ガスレーザーを銅張板に照射して形成する際に使用されるレーザー用バックアップシートを提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、銅箔を炭酸ガスレーザーで除去できるに十分な20〜60mJ/パルスから選ばれたエネルギーを用いて、高出力の炭酸ガスレーザーのパルス発振により、直接炭酸ガスレーザーを照射し、少なくとも１層以上、好ましくは２層以上の銅の層を有する熱硬化性樹脂銅張積層板、耐熱性フィルム銅張板等、その他の一般に公知の銅張板の銅箔を加工して貫通孔をあける孔あけにおいて、炭酸ガスレーザーが照射される銅張板の銅箔表面を予めエッチング除去しておき、銅箔表面に酸化金属処理を施すか、レーザー孔あけ補助材料を配置し、直接炭酸ガスレーザーを照射してスルーホール用貫通孔を形成する際に、炭酸ガスレーザーを照射する面とは反対側の面に、厚さ20〜200μmの水溶性樹脂組成物からなる樹脂層が付着した、金属板をバックアップシートとして置いて孔あけすることにより、貫通した高出力の炭酸ガスレーザーを止めることが可能となり、高速で貫通孔を形成することができた。貫通孔あけ後、孔壁面を必要によりデスミア処理、プラズマ処理、近紫外線処理して孔壁面と銅メッキの密着性を向上させる。
孔あけされた銅張板は、銅箔のバリが発生するため、機械的研磨や薬液による銅箔表層の除去を行う。機械的研磨は、板の寸法変化率が大きくなる等の問題が生じることがある。好適には薬液での後処理を行い、銅箔の両表面を平面的にエッチングし、もとの銅箔の表層の一部の厚さをエッチング除去することにより、同時に孔部に張り出した銅箔バリをエッチング除去してスルーホール用貫通孔を形成することによって、スルーホールの金属メッキのバリによるメッキ異常等がなく、且つ、銅箔が薄くなるために、その後の金属メッキでメッキアップして得られた表裏銅箔の回路形成において、ショートやパターン切れ等の不良の発生もなく、高密度のプリント配線板を作成することができた。また、加工速度はドリルであける場合に比べて格段に速く、生産性も良好で、経済性にも優れているものが得られる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明は、高出力の炭酸ガスレーザーを用いて銅張板にスルーホール用貫通孔、特に小径の孔をあけるために使用される特殊なバックアップシートである。特殊なバックアップシートを使用して孔あけされたプリント配線板は、半導体チップの搭載用等として使用される。銅張板の炭酸ガスレーザーによる孔あけにおいて、レーザーを照射する銅箔面に、酸化金属処理を施すか、融点900℃以上で、且つ結合エネルギー300kJ/mol以上の金属化合物粉、カーボン粉、金属粉の１種或いは２種以上を3〜97容積％含む有機物塗膜又はシートを配置して、この上から炭酸ガスレーザーを直接銅箔表面に照射し、スルーホール用貫通孔を形成する方法、或いは、まず表面の銅箔を所定の大きさに予めエッチング除去し、次いで低出力で樹脂等の絶縁層を加工除去し、最後に出力を上げて裏面の銅箔を加工除去して貫通孔を形成する方法において、炭酸ガスレーザーを照射する面とは反対側の銅箔面に、厚さ20〜200μmの水溶性樹脂組成物からなる樹脂層を配置し、その樹脂層に接するように金属板、好適には表面光沢のある金属板を配置し、樹脂面が銅箔側になるように配置して、貫通孔をあけた炭酸ガスレーザーを止めることにより、貫通孔を形成する。本発明のバックアップシートは、ＵＶレーザー、ＹＡＧレーザーの貫通孔あけにもバックアップシートとして使用できる。
【０００６】
本発明で使用する銅張板は、１層以上、好適には２層以上の銅の層を有する銅張板であり、熱硬化性樹脂銅張積層板としては、無機、有機基材の熱硬化性樹脂銅張積層板、その銅張積層板を内層に使用し、その外側に樹脂付き銅箔、或いは無機、有機基材補強熱硬化性樹脂層を配置し、更にその外側に、必要により銅箔を配置して、積層成形して得られる多層板等、一般に公知の構成の銅張板を含むものである。また、ポリイミドフィルム、ポリエステルフィルム、ポリパラバン酸フィルム等の耐熱性フィルムに銅箔を接着させた銅張板、多層板等、一般に公知のものも使用できる。
【０００７】
基材としては、一般に公知の無機、有機の繊維の織布、不織布が使用できる。具体的には、無機繊維としては、Ｅ、Ｃ、Ｌ、Ｍ、Ｓ、Ｄ、Ｎ、Ｃ、クオーツガラス等が挙げられ、単独或いは、混抄で用いられる。有機繊維としては、全芳香族ポリアミド、液晶ポリエステル等が挙げられる。
【０００８】
本発明で使用される熱硬化性樹脂組成物の樹脂としては、一般に公知の熱硬化性樹脂が使用される。具体的には、エポキシ樹脂、多官能性シアン酸エステル樹脂、 多官能性マレイミドーシアン酸エステル樹脂、多官能性マレイミド樹脂、不飽和基含有ポリフェニレンエーテル樹脂等が挙げられ、1種或いは2種類以上が組み合わせて使用される。炭酸ガスレーザーでの孔形状の点からは、耐熱性の高い、ガラス転移温度150℃以上の樹脂組成物が好ましい。耐熱性、耐湿性、耐マイグレーション性、吸湿後の電気的特性等の点から多官能性シアン酸エステル樹脂組成物が好適である。
【０００９】
本発明の熱硬化性樹脂分である多官能性シアン酸エステル化合物とは、分子内に２個以上のシアナト基を有する化合物である。具体的に例示すると、1,3-又は1,4-ジシアナトベンゼン、1,3,5-トリシアナトベンゼン、1,3-、1,4-、1,6-、1,8-、2,6-又は2,7-ジシアナトナフタレン、1,3,6-トリシアナトナフタレン、4,4-ジシアナトビフェニル、ビス(4-ジシアナトフェニル)メタン、2,2-ビス(4-シアナトフェニル)プロパン、2,2-ビス(3,5-ジブロモー4-シアナトフェニル)プロパン、ビス(4-シアナトフェニル)エーテル、ビス(4-シアナトフェニル)チオエーテル、ビス(4-シアナトフェニル)スルホン、トリス(4-シアナトフェニル)ホスファイト、トリス(4-シアナトフェニル)ホスフェート、およびノボラックとハロゲン化シアンとの反応により得られるシアネート類などである。
【００１０】
これらのほかに特公昭41-1928、同43-18468、同44-4791、同45-11712、同46-41112、同47-26853及び特開昭51-63149号公報等に記載の多官能性シアン酸エステル化合物類も用いられ得る。また、これら多官能性シアン酸エステル化合物のシアナト基の三量化によって形成されるトリアジン環を有する分子量400〜6,000 のプレポリマーが使用される。このプレポリマーは、上記の多官能性シアン酸エステルモノマーを、例えば鉱酸、ルイス酸等の酸類;ナトリウムアルコラート等、第三級アミン類等の塩基;炭酸ナトリウム等の塩類等を触媒として重合させることにより得られる。このプレポリマー中には一部未反応のモノマーも含まれており、モノマーとプレポリマーとの混合物の形態をしており、このような原料は本発明の用途に好適に使用される。一般には可溶な有機溶剤に溶解させて使用する。
【００１１】
エポキシ樹脂としては、一般に公知のものが使用できる。具体的には、液状或いは固形のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂;ブタジエン、ペンタジエン、ビニルシクロヘキセン、ジシクロペンチルエーテル等の二重結合をエポキシ化したポリエポキシ化合物類;ポリオール、水酸基含有シリコン樹脂類とエポハロヒドリンとの反応によって得られるポリグリシジル化合物類等が挙げられる。これらは１種或いは２種類以上が組み合わせて使用され得る。
【００１２】
ポリイミド樹脂としては、一般に公知のものが使用され得る。具体的には、多官能性マレイミド類とポリアミン類との反応物、特公昭57-005406 に記載の末端三重結合のポリイミド類が挙げられる。
【００１３】
これらの熱硬化性樹脂は、単独でも使用されるが、特性のバランスを考え、適宜組み合わせて使用するのが良い。
【００１４】
本発明の熱硬化性樹脂組成物には、組成物本来の特性が損なわれない範囲で、所望に応じて種々の添加物を配合することができる。これらの添加物としては、不飽和ポリエステル等の重合性二重結合含有モノマー類及びそのプレポリマー類;ポリブタジエン、エポキシ化ブタジエン、マレイン化ブタジエン、ブタジエン-アクリロニトリル共重合体、ポリクロロプレン、ブタジエン-スチレン共重合体、ポリイソプレン、ブチルゴム、フッ素ゴム、天然ゴム等の低分子量液状〜高分子量のelasticなゴム類;ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ-4-メチルペンテン、ポリスチレン、AS樹脂、ABS樹脂、MBS樹脂、スチレン-イソプレンゴム、ポリエチレン-プロピレン共重合体、4-フッ化エチレン-6-フッ化エチレン共重合体類;ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド等の高分子量プレポリマー若しくはオリゴマー;ポリウレタン等が例示され、適宜使用される。また、その他、公知の有機の充填剤、染料、顔料、増粘剤、滑剤、消泡剤、分散剤、レベリング剤、光増感剤、難燃剤、光沢剤、重合禁止剤、チキソ性付与剤等の各種添加剤が、所望に応じて適宜組み合わせて用いられる。必要により、反応基を有する化合物は硬化剤、触媒が適宜配合される。
【００１５】
本発明の熱硬化性樹脂組成物は、それ自体は加熱により硬化するが硬化速度が遅く、作業性、経済性等に劣るため使用した熱硬化性樹脂に対して公知の熱硬化触媒を用い得る。使用量は、熱硬化性樹脂100重量部に対して0.005〜10重量部、好ましくは0.01〜5重量部である。
【００１６】
炭酸ガスレーザーの照射で、孔形状を良好にするには、種々の添加剤を入れるのが好ましい。無機充填剤としては、一般に公知のものが使用できる。具体的には、天然シリカ、焼成シリカ、アモルファスシリカ等のシリカ類；ホワイトカーボン、チタンホワイト、アエロジル、クレー、タルク、ウォラストナイト、天然マイカ、合成マイカ、カオリン、マグネシア、アルミナ、パーライト等が挙げられる。添加量は、10〜60重要％、好適には15〜50重量％である。
また、炭酸ガスレーザーの照射で、光が分散しないように樹脂に黒色の染料、或いは顔料を添加することが好ましい。染料、顔料の種類は、一般に公知のものが使用され得る。添加量は、0.1〜10重量％が好適である。さらには、繊維の表面を黒色に染める方法、有機繊維の中に黒色の染料等を配合する方法等も使用し得る。
【００１７】
最外層の金属箔は、一般に公知のものが使用できる。好適には厚さ3〜18μmの銅箔、銅合金箔等が使用される。
【００１８】
基材補強銅張積層板は、まず上記基材に熱硬化性樹脂組成物を含浸、乾燥させてBステージとし、プリプレグを作成する。次に、このプリプレグを所定枚数用い、上下に銅箔を配置して、加熱、加圧下に積層成形し、両面銅張積層板とする。
【００１９】
基材補強のないポリイミドフィルム等の銅張板は、ポリイミドフィルム等の少なくとも片面に接着剤を使用して銅箔を接着するか、或いは直接銅層を付着させる方法で作成される。
【００２０】
銅張板の、炭酸ガスレーザーを照射する面の孔形成位置の銅箔表面に、酸化金属処理を施すか、融点900℃以上で、且つ結合エネルギーが300kJ/mol 以上の金属化合物粉、カーボン粉、又は金属粉の１種或いは２種以上を組み合わせたものを3〜97vol%含む塗膜、又はシートを、好適にはレーザー光の反射を少なくするために微細な凹凸を付けて形成し、直接目的とする径まで絞った炭酸ガスーレーザーを照射することにより孔あけを行なう。
【００２１】
本発明で使用する、銅箔表面に使用する孔あけ補助材料の中の１つである、融点900℃以上で、且つ、結合エネルギーが300kJ/mol 以上の金属化合物粉とは、一般に公知のものが使用できる。例えば、酸化物としてのチタニア類；マグネシア類；鉄酸化物；亜鉛酸化物；コバルト酸化物；スズ酸化物類等が挙げられ、非酸化物としては、炭化ケイ素、炭化タングステン、窒化硼素、窒化ケイ素、窒化チタン、硫酸バリウム等が挙げられる。その他、カーボンも使用できる。
更には、一般に公知の金属粉が使用される。しかしながら、水、溶剤に溶解した場合、発熱、発火するようなものは使用しない。
これらは、平均粒子径５μm以下、好ましくは１μm以下である。
更には、銅箔表面を処理する酸化金属処理としては、黒色酸化銅処理、褐色酸化銅処理等、一般に公知の処理が用いられる。
【００２２】
補助材料の有機物としては、特に制限はないが、混練して銅箔表面、フィルム表面に塗布、乾燥した場合、剥離、欠落しないものを選択する。好ましくは、樹脂が使用される。特に、環境、或いは加工後の銅箔表面の洗浄除去の点からも、水溶性の樹脂、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコールケン化物、ポリエステル、澱粉等の、一般に公知の樹脂が使用される。更に、必要により、前述の各種樹脂、添加剤等が適宜選択して使用され得る。
【００２３】
上記粉体と有機物からなる組成物を作成する方法は、特に限定しないが、例えばニーダー等で無溶剤にて高温で練り、シート状に押し出す方法、溶剤或いは水に溶解する樹脂組成物を用い、これに粉体を加え、均一に撹拌混合し、塗料として銅箔表面に塗布、乾燥して皮膜とする方法、スプレーで銅箔面に直接吹きかける方法、フィルムに塗布、乾燥してシート状にする方法、有機、無機基材に含浸、乾燥して基材入りシートとする方法等、一般に公知の方法が使用し得る。総厚みは、好適には30〜200μmとなるようにする。塗布するフィルムは、特に限定しないが、例えばポリエチレンテレフタレート等のフィルムが好適に使用され得る。フィルムの厚さは、好適には 25〜200μmである。
【００２４】
炭酸ガスレーザーを照射する銅箔面とは、反対側の面には、貫通した高出力の炭酸ガスレーザーを吸収するバックアップシートが必要であり、これは突き抜けた炭酸ガスレーザーが跳ね返って孔あけした銅張板に当たらないで、且つ突き抜けないで止まる素材であることが要求される。そのために本発明では、銅張板の、炭酸ガスレーザーを照射する面とは反対面の、銅箔と接する側に厚さ20〜200μmの水溶性樹脂組成物からなる樹脂層を配置し、これと接するようにして金属板、好ましくは樹脂層と金属板が少なくとも部分的に付着した、好適には、厚さ30〜200μmの光沢のある金属板を置き、炭酸ガスレーザーの出力20〜60mJ/パルスから選ばれたエネルギーを、補助材料を配置した銅箔面に直接照射して貫通孔をあけることにより、突き抜けた炭酸ガスレーザーエネルギーが樹脂層に吸収され、残りのエネルギーは、その下の光沢金属板の表面でエネルギーの一部を反射して、金属に孔をあけることもなく、且つ跳ね返ったエネルギーも樹脂層で吸収されて止まるため、銅張板の裏面の銅箔をキズ付けずに貫通孔をあけることができた。又、光沢のない金属板でも使用可能である。バックアップシートは、好適には加熱ロールを通して貼り付けて使用する。
銅箔面に加熱、加圧下にラミネートする場合、塗布樹脂層を銅箔面に向け、ロールにて、温度は一般に40〜150℃、好ましくは60〜120℃で、線圧は一般に5〜30ｋｇ，好ましくは10〜20ｋｇの圧力でラミネートし、樹脂層を溶融させて銅箔面と密着させる。温度の選択は使用する水溶性樹脂の融点で異なり、又、線圧、ラミネート速度によっても異なるが、一般には、水溶性樹脂の融点よりも5〜20℃高い温度でラミネートする。
又、室温で密着させる場合、塗布樹脂層表面３μｍ以下を、ラミネート前に水分で湿らせて、水溶性樹脂を少し溶解させ、同様の圧力でラミネートすることも可能である。水分で湿らせる方法は特に限定しないが、例えば、ロールで水分を塗膜樹脂面に連続的に塗布するようにし、その後、連続して銅張板の表面にラミネートする方法、水分をスプレー式に連続して塗膜表面に吹き付け、その後、連続して銅張板の表面ラミネートする方法等が使用し得る。加温してラミネートする方が、孔あけ後の剥離が良好で好ましい。
銅張板としては、一番上にレーザー孔あけエントリーシート、塗膜を配置し、一番下にバックアップシートを置き、上から高出力の炭酸ガスレーザーを照射する。バックアップシートが銅張板と密着していないと、孔の周辺にカーボンが付着するため、その後の工程汚染が問題となる場合がある。
バックアップシートに使用する樹脂層の厚み、金属板の厚みは上記厚みに限定されるものではなく、厚い場合は使用可能である。経済性の点からも上記厚みが好適である。
また、上側の炭酸ガスレーザーを照射する面の銅箔を、所定の大きさで銅箔を予めエッチング除去しておき、まず、炭酸ガスレーザーの出力5〜19mJ/パルス にて、樹脂等の絶縁層を加工除去し、次いでエネルギーを20〜60mJ/パルス に上げて貫通孔をあける場合にも、バックアップシートとして使用できる。更には、金属板の厚みを厚くすると、ＹＡＧレーザー等でも使用可能である。
【００２５】
炭酸ガスレーザーを、出力20〜60mJ/パルスで照射して貫通孔を形成した場合、表裏の孔周辺はバリが発生する。そのため、炭酸ガスレーザー照射後、銅箔の両表面を平面的にエッチングし、もとの金属箔の一部の厚さをエッチング除去することにより、同時にバリもエッチング除去し、且つ、得られた銅箔は細密パターン形成に適しており、高密度のプリント配線板に適した孔周囲の両面の銅箔が残存したスルーホールメッキ用貫通孔を形成する。
【００２６】
本発明の孔部に発生した銅のバリをエッチング除去する方法としては、特に限定しないが、例えば、特開平02-22887、同02-22896、同02-25089、同02-25090、同02-59337、同02-60189、同02-166789、同03-25995、同03-60183、同03-94491、同04-199592、同04-263488号公報で開示された、薬品で金属表面を溶解除去する方法(ＳＵＥＰ法と呼ぶ）による。エッチング速度は、通常0.02〜1.0μm/秒 で行う。
銅箔のバリを機械研磨で削ることは可能であるが、銅張積層板が薄い場合、寸法変化が大きくなる等の問題点が生じ、又、バリを取るには数回研磨する必要がある。
【００２７】
炭酸ガスレーザーは、赤外線波長域にある9.3〜10.6μmの波長が一般に使用される。貫通させる場合、出力 は20〜60mJ/パルス、好適には22〜55mJ/パルス にて加工する。尚、出力がこれより若干低くても、ショット数を増やし、時間をかければ裏側の銅箔は加工可能であるが、形状が悪くなる、時間がかかるなどで好適でない。
【００２８】
【実施例】
以下に実施例、比較例で本発明を具体的に説明する。尚、特に断らない限り、『部』は重量部を表す。
【００２９】
実施例１
2,2-ビス(4-シアナトフェニル)プロパン900部、ビス(4-マレイミドフェニル)メタン100部を150℃に熔融させ、攪拌しながら4時間反応させ、プレポリマーを得た。これをメチルエチルケトンとジメチルホルムアミドの混合溶剤に溶解した。これにビスフェノールA型エポキシ樹脂(商品名:エピコート1001、油化シェルエポキシ＜株＞製)400部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(商品名:ESCN-220F、住友化学工業＜株＞製)600部を加え、均一に溶解混合した。更に触媒としてオクチル酸亜鉛0.4部を加え、溶解混合し、これに無機充填剤(商品名:焼成タルクBST-＃200、日本タルク＜株＞製)500部、及び黒色顔料8部を加え、均一攪拌混合してワニスＡを得た。このワニスを厚さ100μmのガラス織布に含浸し150℃で乾燥して、ゲル化時間(at170℃)120秒、ガラス布の含有量が57重量％のプリプレグ(プリプレグＢ)を作成した。厚さ12μmの電解銅箔を、上記プリプレグＢ4枚の上下に配置し、200℃、20kgf/cm2、30mmHg以下の真空下で2時間積層成形し、絶縁層厚み400μmの両面銅張積層板を得た。この表面に酸化銅粉（平均粒子径0.8μm）をポリビニルアルコール水溶液に添加した塗料を厚さ60μmとなるように塗布、乾燥して、酸化銅粉10容積％の膜を形成した両面銅張積層板Ｃを得た。一方、厚さ150μmの金属光沢を有するアルミニウム箔の上に、部分ケン化した水溶性ポリビニルアルコールを水に溶解したものを、厚さ30μmとなるように塗布し、110℃で30分間乾燥してバックアップシートを作成し、これを上記表層樹脂付き両面銅張積層板Ｃの下に置き、上記部分ケン化水溶性ポリビニルアルコールの融点以上の温度の加熱ロールを通して銅箔面にはり付け、この上から、間隔300μmで、孔径100μmの孔を900個直接炭酸ガスレーザーで、出力40mJ/パルスで7パルス（ショツト）かけ、70ブロックのスルーホール用貫通孔をあけた。表面の樹脂層を60℃の温水で洗浄除去し、表面のバックアップシートを剥離し、プラスマ処理後、ＳＵＥＰ法にて、孔周辺の銅箔バリを溶解除去すると同時に、表面の銅箔も4μmになるまで溶解した。この板に公知の方法にて銅メッキを15μm(総厚み:19μm)施した。この表面に、常法にて回路(ライン/スペース＝50/50μmを200個)を、裏面にソルダーボール用ランド等を形成し、少なくとも半導体チップ部、ボンディング用パッド部、ハンダボールパッド部を除いてメッキレジストで被覆し、ニッケル、金メッキを施し、プリント配線板を作成した。このプリント配線板の評価結果を表１に示す。
【００３０】
実施例２
エポキシ樹脂(商品名:エピコート5045)700部、及びエポキシ樹脂(商品名:ESCN220F)300部、ジシアンジアミド35部、2-エチル-4-メチルイミダゾール1部をメチルエチルケトンとジメチルホルムアミドの混合溶剤に溶解し、さらに焼成タルク(商品名;BST-＃200)を800部加え、強制攪拌して均一分散した。これを厚さ100μmのガラス織布に含浸、乾燥して、ゲル化時間150秒、ガラス布含有量53重量%のプリプレグ(プリプレグＤ)を作成した。このプリプレグＤを2枚使用し、両面に18μmの電解銅箔を置き、190℃、20kgf/cm２、30mmHg以下の真空下で2時間積層成形して両面銅張積層板を作成した。絶縁層の厚みは200μmであった。この表裏に回路を形成して、黒色酸化銅処理を施し、内層板を作成した。
又、厚さ80μmの液晶ポリエステル繊維不織布に上記ワニスを含浸、乾燥してゲル化時間105秒のプリプレグを得た。このプリプレグを上記内層板の上下に配置し、その外側に12μmの電解銅箔を置き、同様に積層成形して４層板を得た。
一方、ポリビニルアルコールと澱粉よりなる樹脂水溶液の中に、酸化金属粉(MgO 43重量％, SiO２ 57重量％,平均粒子径0.4μm)を配合し、均一に撹拌混合した後、これを188μmのポリエチレンテレフタレートフィルムの片面に、厚さ25μmとなるように塗布し、110℃で25分間乾燥し、酸化金属粉含有量90容積％のフィルム状孔あけ補助材料Ｅを作成した。また、厚さ50μmの銅箔のマット面に、部分ケン化水溶性ポリビニルアルコールを水とメタノールとの混合溶液に溶解し、厚さ30μm塗布、乾燥して樹脂付き銅箔をバックアップシートとして作成した。これを上記４層銅張多層板の下に置き、上に補助材料Ｅを、酸化金属粉入り樹脂層が銅箔面に接触するように置き、上下樹脂の融点より高い温度で、線圧１５kgfにて多層板の表面にはり付け、この上から、炭酸ガスレーザーの出力28mJ/パルス にて９パルス(ショット)照射し、孔径80μmのスルーホール用貫通孔をあけた。後は同様にして加工し、プリント配線板を作成した。評価結果を表１に示す。
【００３１】
実施例３
ポリイミドフィルム（商品名：カプトンフィルム、厚さ125μm）の両面に銅を蒸着し、銅メッキで銅の厚さ12μmとしたものを２枚用い、実施例２のエントリーシート、及びバックアップシートを上下に配置し、炭酸ガスレーザー出力40mJ/パルスにて6ショットで貫通孔あけを行い、孔断面を観察した。
【００３２】
比較例１
実施例１の両面銅張積層板を用い、バックアップボードとして1.6mmの表面光沢のあるステンレス板を用い、炭酸ガスレーザーで同様に孔あけを行なったが、一部突き抜けた光線が反射して貫通孔中が削られていた。また孔周辺の銅箔が反射のために削られて形状が円形とならず、変形していた。また、銅箔表面に削られたステンレス粉が付着していた。
【００３３】
比較例２
実施例1の両面銅張積層板を用い、径100μmのメカニカルドリルにて、回転数10万rpm、送り速度１m/min,にて同様に300μ間隔で孔をあけた。同様に銅メッキを15μm施し、表裏に回路形成し、同様に加工してプリント配線板を作成した。途中でドリルの折れが2本発生した。評価結果を表１に示す。
【００３４】
比較例３
実施例１の両面銅張積層板の銅箔表面に間隔300μｍにて、孔径100μｍの孔を900個、銅箔をエッチングしてあけた。同様に裏面にも同じ位置に孔径100μｍの孔を900個あけ、１パターン900個を70ブロック、合計63,000の孔を、表面から炭酸ガスレーザーで、出力40mJ/パルス にて7パルス（ショット）かけ、スルーホール用貫通孔をあけた。後は比較例４と同様にして、デスミア処理を施し、銅メッキを15μｍ施し、表裏に回路を形成し、同様にプリント配線板を作成した。評価結果を表１に示す。
【００３５】
【００３６】
＜測定方法＞
1) 表裏孔位置のズレ及び孔あけ時間
ワークサイズ250mm角内に、孔径100μmの孔を、900孔/ブロック として70ブロック（孔計63,000孔）作成した。
炭酸ガスレーザー,メカニカルドリルで孔あけを行なった際に要した時間、及び表裏の孔位置のズレの最大値を示した。
2) 回路パターン切れ、及びショート
実施例、比較例で、孔のあいていない板を同様に作成し、ラーン/スペース＝50/50μm の櫛形パターンを作成した後、拡大鏡でエッチング後の200パターンを目視にて観察し、パターン切れ、及びショートしているパターンの合計を分子に示した。
3) ガラス転移温度
ＤＭＡ法にて測定した。
4) スルーホール・ヒートサイクル試験
各スルーホールにランド径200μmを作成し、900孔を表裏交互につなぎ、1サイクルが、260℃・ハンダ・浸せき30秒→室温・5分 で、200サイクル実施し、抵抗値の変化率の最大値を示した。
5)孔形状
上下、及び断面の観察を行なった。
【００３７】
【発明の効果】
銅箔を炭酸ガスレーザーで除去できるに十分な20〜60mJ/パルスから選ばれたエネルギーを用いて、炭酸ガスレーザーのパルス発振により、直接炭酸ガスレーザーを照射し、少なくとも１層以上、好ましくは２層以上の銅の層を有する銅張板の銅箔を加工してスルーホール用貫通孔をあける孔あけにおいて、バックアップシートとして、樹脂層、好適には水溶性樹脂層を20〜200μm配置し、更にこの樹脂層に接するように、好ましくは表面光沢を有する厚さ30〜200μｍの金属板を置き、好適には、水溶性樹脂の融点より高い温度で銅張板にラミネートして密着させてから、炭酸ガスレーザーで貫通孔あけを行うことにより、レーザーが貫通した後も、エネルギーを吸収して、炭酸ガスレーザーを止めることができ、更には銅箔の表面に熱溶融して接着した樹脂も、その後の銅箔表面の薬液によるエッチングで簡単に溶解除去でき、特別の工程を必要とせずにプリント配線板を作成することが可能となり、作業性、量産性等に優れていることが明らかになった。
また、もとの銅箔の一部の厚さをエッチング除去することにより、同時に孔部に発生した金属のバリをエッチング除去し、孔周囲の両面の銅箔が残存したスルーホールメッキ用孔を形成することにより、その後の銅メッキでメッキアップして得られた表裏銅箔の回路形成においても、ショートやパターン切れ等の不良発生もなく高密度のプリント配線板を作成できることができ、信頼性等に優れたものを得ることができた。また、加工速度はドリルであけるのに比べて格段に速く、生産性についても大幅に改善できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１の炭酸ガスレーザーによるスルーホール用貫通孔あけ工程図。ＳＵＥＰ実施。
【図２】 比較例３の炭酸ガスレーザーによる同様の工程図。但し、ＳＵＥＰは実施せず。
【符号の説明】
ａ 酸化金属粉含有樹脂皮膜
ｂ 銅箔
ｃ ガラス布基材熱硬化性樹脂層
ｄ 炭酸ガスレーザーによる貫通孔あけ部
ｅ 発生したバリ
ｆ 水溶性樹脂層
ｇ 表面光沢アルミニウム箔
【発明の属する技術分野】
本発明は、高出力の炭酸ガスレーザー、ＵＶレーザーにて貫通孔あけする際に、プリント配線板を製造する銅張板の裏面で使用される特殊バックアップシートに関する。貫通孔は主として小型プリント配線板のスルーホール用であり、得られた小径スルーホールを有するプリント配線板は半導体プラスチックパッケージ用等として主に使用される。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体プラスチックパッケージ等に用いられる高密度のプリント配線板は、スルーホール用の貫通孔をドリルであけていた。近年、ますますドリルの径は小径となり、孔径は0.15mm以下となってきており、このような小径の孔をあける場合、ドリル径が細いため、孔あけ時にドリルが曲がる、折れが多い、加工速度が遅い等の欠点があり、作業性、生産性、信頼性等に問題のあるものであった。
また、高密度のプリント配線板の回路の幅とスペースとはますます狭くなり、ライン/スペースが100μm/100μm以下となるものも作成されており、この場合もパターン切れ、或いはショート不良が多く、歩留りの悪いものであった。
さらに、上下の銅箔にあらかじめネガフィルムを使用して所定の方法で同じ大きさの孔をあけておき、炭酸ガスレーザーで上下を導通するスルーホールを形成しようとすると、上下の孔の位置にズレを生じ、ランドが形成しにくい、製造工程が増える等の欠点があった。さらには、炭酸ガスレーザーを照射して裏側の銅箔を貫通するためには高出力のエネルギーを必要とするために、裏側に厚い金属板を置き、レーザーを金属板にあてて止めるようにしている。この場合でも、金属板に光沢があると、レーザー光が反射して銅張板の裏側にあたり、不良の原因となっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の問題点を解決した、主として小径のスルーホール用貫通孔を、高出力の炭酸ガスレーザーを銅張板に照射して形成する際に使用されるレーザー用バックアップシートを提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、銅箔を炭酸ガスレーザーで除去できるに十分な20〜60mJ/パルスから選ばれたエネルギーを用いて、高出力の炭酸ガスレーザーのパルス発振により、直接炭酸ガスレーザーを照射し、少なくとも１層以上、好ましくは２層以上の銅の層を有する熱硬化性樹脂銅張積層板、耐熱性フィルム銅張板等、その他の一般に公知の銅張板の銅箔を加工して貫通孔をあける孔あけにおいて、炭酸ガスレーザーが照射される銅張板の銅箔表面を予めエッチング除去しておき、銅箔表面に酸化金属処理を施すか、レーザー孔あけ補助材料を配置し、直接炭酸ガスレーザーを照射してスルーホール用貫通孔を形成する際に、炭酸ガスレーザーを照射する面とは反対側の面に、厚さ20〜200μmの水溶性樹脂組成物からなる樹脂層が付着した、金属板をバックアップシートとして置いて孔あけすることにより、貫通した高出力の炭酸ガスレーザーを止めることが可能となり、高速で貫通孔を形成することができた。貫通孔あけ後、孔壁面を必要によりデスミア処理、プラズマ処理、近紫外線処理して孔壁面と銅メッキの密着性を向上させる。
孔あけされた銅張板は、銅箔のバリが発生するため、機械的研磨や薬液による銅箔表層の除去を行う。機械的研磨は、板の寸法変化率が大きくなる等の問題が生じることがある。好適には薬液での後処理を行い、銅箔の両表面を平面的にエッチングし、もとの銅箔の表層の一部の厚さをエッチング除去することにより、同時に孔部に張り出した銅箔バリをエッチング除去してスルーホール用貫通孔を形成することによって、スルーホールの金属メッキのバリによるメッキ異常等がなく、且つ、銅箔が薄くなるために、その後の金属メッキでメッキアップして得られた表裏銅箔の回路形成において、ショートやパターン切れ等の不良の発生もなく、高密度のプリント配線板を作成することができた。また、加工速度はドリルであける場合に比べて格段に速く、生産性も良好で、経済性にも優れているものが得られる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明は、高出力の炭酸ガスレーザーを用いて銅張板にスルーホール用貫通孔、特に小径の孔をあけるために使用される特殊なバックアップシートである。特殊なバックアップシートを使用して孔あけされたプリント配線板は、半導体チップの搭載用等として使用される。銅張板の炭酸ガスレーザーによる孔あけにおいて、レーザーを照射する銅箔面に、酸化金属処理を施すか、融点900℃以上で、且つ結合エネルギー300kJ/mol以上の金属化合物粉、カーボン粉、金属粉の１種或いは２種以上を3〜97容積％含む有機物塗膜又はシートを配置して、この上から炭酸ガスレーザーを直接銅箔表面に照射し、スルーホール用貫通孔を形成する方法、或いは、まず表面の銅箔を所定の大きさに予めエッチング除去し、次いで低出力で樹脂等の絶縁層を加工除去し、最後に出力を上げて裏面の銅箔を加工除去して貫通孔を形成する方法において、炭酸ガスレーザーを照射する面とは反対側の銅箔面に、厚さ20〜200μmの水溶性樹脂組成物からなる樹脂層を配置し、その樹脂層に接するように金属板、好適には表面光沢のある金属板を配置し、樹脂面が銅箔側になるように配置して、貫通孔をあけた炭酸ガスレーザーを止めることにより、貫通孔を形成する。本発明のバックアップシートは、ＵＶレーザー、ＹＡＧレーザーの貫通孔あけにもバックアップシートとして使用できる。
【０００６】
本発明で使用する銅張板は、１層以上、好適には２層以上の銅の層を有する銅張板であり、熱硬化性樹脂銅張積層板としては、無機、有機基材の熱硬化性樹脂銅張積層板、その銅張積層板を内層に使用し、その外側に樹脂付き銅箔、或いは無機、有機基材補強熱硬化性樹脂層を配置し、更にその外側に、必要により銅箔を配置して、積層成形して得られる多層板等、一般に公知の構成の銅張板を含むものである。また、ポリイミドフィルム、ポリエステルフィルム、ポリパラバン酸フィルム等の耐熱性フィルムに銅箔を接着させた銅張板、多層板等、一般に公知のものも使用できる。
【０００７】
基材としては、一般に公知の無機、有機の繊維の織布、不織布が使用できる。具体的には、無機繊維としては、Ｅ、Ｃ、Ｌ、Ｍ、Ｓ、Ｄ、Ｎ、Ｃ、クオーツガラス等が挙げられ、単独或いは、混抄で用いられる。有機繊維としては、全芳香族ポリアミド、液晶ポリエステル等が挙げられる。
【０００８】
本発明で使用される熱硬化性樹脂組成物の樹脂としては、一般に公知の熱硬化性樹脂が使用される。具体的には、エポキシ樹脂、多官能性シアン酸エステル樹脂、 多官能性マレイミドーシアン酸エステル樹脂、多官能性マレイミド樹脂、不飽和基含有ポリフェニレンエーテル樹脂等が挙げられ、1種或いは2種類以上が組み合わせて使用される。炭酸ガスレーザーでの孔形状の点からは、耐熱性の高い、ガラス転移温度150℃以上の樹脂組成物が好ましい。耐熱性、耐湿性、耐マイグレーション性、吸湿後の電気的特性等の点から多官能性シアン酸エステル樹脂組成物が好適である。
【０００９】
本発明の熱硬化性樹脂分である多官能性シアン酸エステル化合物とは、分子内に２個以上のシアナト基を有する化合物である。具体的に例示すると、1,3-又は1,4-ジシアナトベンゼン、1,3,5-トリシアナトベンゼン、1,3-、1,4-、1,6-、1,8-、2,6-又は2,7-ジシアナトナフタレン、1,3,6-トリシアナトナフタレン、4,4-ジシアナトビフェニル、ビス(4-ジシアナトフェニル)メタン、2,2-ビス(4-シアナトフェニル)プロパン、2,2-ビス(3,5-ジブロモー4-シアナトフェニル)プロパン、ビス(4-シアナトフェニル)エーテル、ビス(4-シアナトフェニル)チオエーテル、ビス(4-シアナトフェニル)スルホン、トリス(4-シアナトフェニル)ホスファイト、トリス(4-シアナトフェニル)ホスフェート、およびノボラックとハロゲン化シアンとの反応により得られるシアネート類などである。
【００１０】
これらのほかに特公昭41-1928、同43-18468、同44-4791、同45-11712、同46-41112、同47-26853及び特開昭51-63149号公報等に記載の多官能性シアン酸エステル化合物類も用いられ得る。また、これら多官能性シアン酸エステル化合物のシアナト基の三量化によって形成されるトリアジン環を有する分子量400〜6,000 のプレポリマーが使用される。このプレポリマーは、上記の多官能性シアン酸エステルモノマーを、例えば鉱酸、ルイス酸等の酸類;ナトリウムアルコラート等、第三級アミン類等の塩基;炭酸ナトリウム等の塩類等を触媒として重合させることにより得られる。このプレポリマー中には一部未反応のモノマーも含まれており、モノマーとプレポリマーとの混合物の形態をしており、このような原料は本発明の用途に好適に使用される。一般には可溶な有機溶剤に溶解させて使用する。
【００１１】
エポキシ樹脂としては、一般に公知のものが使用できる。具体的には、液状或いは固形のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂;ブタジエン、ペンタジエン、ビニルシクロヘキセン、ジシクロペンチルエーテル等の二重結合をエポキシ化したポリエポキシ化合物類;ポリオール、水酸基含有シリコン樹脂類とエポハロヒドリンとの反応によって得られるポリグリシジル化合物類等が挙げられる。これらは１種或いは２種類以上が組み合わせて使用され得る。
【００１２】
ポリイミド樹脂としては、一般に公知のものが使用され得る。具体的には、多官能性マレイミド類とポリアミン類との反応物、特公昭57-005406 に記載の末端三重結合のポリイミド類が挙げられる。
【００１３】
これらの熱硬化性樹脂は、単独でも使用されるが、特性のバランスを考え、適宜組み合わせて使用するのが良い。
【００１４】
本発明の熱硬化性樹脂組成物には、組成物本来の特性が損なわれない範囲で、所望に応じて種々の添加物を配合することができる。これらの添加物としては、不飽和ポリエステル等の重合性二重結合含有モノマー類及びそのプレポリマー類;ポリブタジエン、エポキシ化ブタジエン、マレイン化ブタジエン、ブタジエン-アクリロニトリル共重合体、ポリクロロプレン、ブタジエン-スチレン共重合体、ポリイソプレン、ブチルゴム、フッ素ゴム、天然ゴム等の低分子量液状〜高分子量のelasticなゴム類;ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ-4-メチルペンテン、ポリスチレン、AS樹脂、ABS樹脂、MBS樹脂、スチレン-イソプレンゴム、ポリエチレン-プロピレン共重合体、4-フッ化エチレン-6-フッ化エチレン共重合体類;ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド等の高分子量プレポリマー若しくはオリゴマー;ポリウレタン等が例示され、適宜使用される。また、その他、公知の有機の充填剤、染料、顔料、増粘剤、滑剤、消泡剤、分散剤、レベリング剤、光増感剤、難燃剤、光沢剤、重合禁止剤、チキソ性付与剤等の各種添加剤が、所望に応じて適宜組み合わせて用いられる。必要により、反応基を有する化合物は硬化剤、触媒が適宜配合される。
【００１５】
本発明の熱硬化性樹脂組成物は、それ自体は加熱により硬化するが硬化速度が遅く、作業性、経済性等に劣るため使用した熱硬化性樹脂に対して公知の熱硬化触媒を用い得る。使用量は、熱硬化性樹脂100重量部に対して0.005〜10重量部、好ましくは0.01〜5重量部である。
【００１６】
炭酸ガスレーザーの照射で、孔形状を良好にするには、種々の添加剤を入れるのが好ましい。無機充填剤としては、一般に公知のものが使用できる。具体的には、天然シリカ、焼成シリカ、アモルファスシリカ等のシリカ類；ホワイトカーボン、チタンホワイト、アエロジル、クレー、タルク、ウォラストナイト、天然マイカ、合成マイカ、カオリン、マグネシア、アルミナ、パーライト等が挙げられる。添加量は、10〜60重要％、好適には15〜50重量％である。
また、炭酸ガスレーザーの照射で、光が分散しないように樹脂に黒色の染料、或いは顔料を添加することが好ましい。染料、顔料の種類は、一般に公知のものが使用され得る。添加量は、0.1〜10重量％が好適である。さらには、繊維の表面を黒色に染める方法、有機繊維の中に黒色の染料等を配合する方法等も使用し得る。
【００１７】
最外層の金属箔は、一般に公知のものが使用できる。好適には厚さ3〜18μmの銅箔、銅合金箔等が使用される。
【００１８】
基材補強銅張積層板は、まず上記基材に熱硬化性樹脂組成物を含浸、乾燥させてBステージとし、プリプレグを作成する。次に、このプリプレグを所定枚数用い、上下に銅箔を配置して、加熱、加圧下に積層成形し、両面銅張積層板とする。
【００１９】
基材補強のないポリイミドフィルム等の銅張板は、ポリイミドフィルム等の少なくとも片面に接着剤を使用して銅箔を接着するか、或いは直接銅層を付着させる方法で作成される。
【００２０】
銅張板の、炭酸ガスレーザーを照射する面の孔形成位置の銅箔表面に、酸化金属処理を施すか、融点900℃以上で、且つ結合エネルギーが300kJ/mol 以上の金属化合物粉、カーボン粉、又は金属粉の１種或いは２種以上を組み合わせたものを3〜97vol%含む塗膜、又はシートを、好適にはレーザー光の反射を少なくするために微細な凹凸を付けて形成し、直接目的とする径まで絞った炭酸ガスーレーザーを照射することにより孔あけを行なう。
【００２１】
本発明で使用する、銅箔表面に使用する孔あけ補助材料の中の１つである、融点900℃以上で、且つ、結合エネルギーが300kJ/mol 以上の金属化合物粉とは、一般に公知のものが使用できる。例えば、酸化物としてのチタニア類；マグネシア類；鉄酸化物；亜鉛酸化物；コバルト酸化物；スズ酸化物類等が挙げられ、非酸化物としては、炭化ケイ素、炭化タングステン、窒化硼素、窒化ケイ素、窒化チタン、硫酸バリウム等が挙げられる。その他、カーボンも使用できる。
更には、一般に公知の金属粉が使用される。しかしながら、水、溶剤に溶解した場合、発熱、発火するようなものは使用しない。
これらは、平均粒子径５μm以下、好ましくは１μm以下である。
更には、銅箔表面を処理する酸化金属処理としては、黒色酸化銅処理、褐色酸化銅処理等、一般に公知の処理が用いられる。
【００２２】
補助材料の有機物としては、特に制限はないが、混練して銅箔表面、フィルム表面に塗布、乾燥した場合、剥離、欠落しないものを選択する。好ましくは、樹脂が使用される。特に、環境、或いは加工後の銅箔表面の洗浄除去の点からも、水溶性の樹脂、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコールケン化物、ポリエステル、澱粉等の、一般に公知の樹脂が使用される。更に、必要により、前述の各種樹脂、添加剤等が適宜選択して使用され得る。
【００２３】
上記粉体と有機物からなる組成物を作成する方法は、特に限定しないが、例えばニーダー等で無溶剤にて高温で練り、シート状に押し出す方法、溶剤或いは水に溶解する樹脂組成物を用い、これに粉体を加え、均一に撹拌混合し、塗料として銅箔表面に塗布、乾燥して皮膜とする方法、スプレーで銅箔面に直接吹きかける方法、フィルムに塗布、乾燥してシート状にする方法、有機、無機基材に含浸、乾燥して基材入りシートとする方法等、一般に公知の方法が使用し得る。総厚みは、好適には30〜200μmとなるようにする。塗布するフィルムは、特に限定しないが、例えばポリエチレンテレフタレート等のフィルムが好適に使用され得る。フィルムの厚さは、好適には 25〜200μmである。
【００２４】
炭酸ガスレーザーを照射する銅箔面とは、反対側の面には、貫通した高出力の炭酸ガスレーザーを吸収するバックアップシートが必要であり、これは突き抜けた炭酸ガスレーザーが跳ね返って孔あけした銅張板に当たらないで、且つ突き抜けないで止まる素材であることが要求される。そのために本発明では、銅張板の、炭酸ガスレーザーを照射する面とは反対面の、銅箔と接する側に厚さ20〜200μmの水溶性樹脂組成物からなる樹脂層を配置し、これと接するようにして金属板、好ましくは樹脂層と金属板が少なくとも部分的に付着した、好適には、厚さ30〜200μmの光沢のある金属板を置き、炭酸ガスレーザーの出力20〜60mJ/パルスから選ばれたエネルギーを、補助材料を配置した銅箔面に直接照射して貫通孔をあけることにより、突き抜けた炭酸ガスレーザーエネルギーが樹脂層に吸収され、残りのエネルギーは、その下の光沢金属板の表面でエネルギーの一部を反射して、金属に孔をあけることもなく、且つ跳ね返ったエネルギーも樹脂層で吸収されて止まるため、銅張板の裏面の銅箔をキズ付けずに貫通孔をあけることができた。又、光沢のない金属板でも使用可能である。バックアップシートは、好適には加熱ロールを通して貼り付けて使用する。
銅箔面に加熱、加圧下にラミネートする場合、塗布樹脂層を銅箔面に向け、ロールにて、温度は一般に40〜150℃、好ましくは60〜120℃で、線圧は一般に5〜30ｋｇ，好ましくは10〜20ｋｇの圧力でラミネートし、樹脂層を溶融させて銅箔面と密着させる。温度の選択は使用する水溶性樹脂の融点で異なり、又、線圧、ラミネート速度によっても異なるが、一般には、水溶性樹脂の融点よりも5〜20℃高い温度でラミネートする。
又、室温で密着させる場合、塗布樹脂層表面３μｍ以下を、ラミネート前に水分で湿らせて、水溶性樹脂を少し溶解させ、同様の圧力でラミネートすることも可能である。水分で湿らせる方法は特に限定しないが、例えば、ロールで水分を塗膜樹脂面に連続的に塗布するようにし、その後、連続して銅張板の表面にラミネートする方法、水分をスプレー式に連続して塗膜表面に吹き付け、その後、連続して銅張板の表面ラミネートする方法等が使用し得る。加温してラミネートする方が、孔あけ後の剥離が良好で好ましい。
銅張板としては、一番上にレーザー孔あけエントリーシート、塗膜を配置し、一番下にバックアップシートを置き、上から高出力の炭酸ガスレーザーを照射する。バックアップシートが銅張板と密着していないと、孔の周辺にカーボンが付着するため、その後の工程汚染が問題となる場合がある。
バックアップシートに使用する樹脂層の厚み、金属板の厚みは上記厚みに限定されるものではなく、厚い場合は使用可能である。経済性の点からも上記厚みが好適である。
また、上側の炭酸ガスレーザーを照射する面の銅箔を、所定の大きさで銅箔を予めエッチング除去しておき、まず、炭酸ガスレーザーの出力5〜19mJ/パルス にて、樹脂等の絶縁層を加工除去し、次いでエネルギーを20〜60mJ/パルス に上げて貫通孔をあける場合にも、バックアップシートとして使用できる。更には、金属板の厚みを厚くすると、ＹＡＧレーザー等でも使用可能である。
【００２５】
炭酸ガスレーザーを、出力20〜60mJ/パルスで照射して貫通孔を形成した場合、表裏の孔周辺はバリが発生する。そのため、炭酸ガスレーザー照射後、銅箔の両表面を平面的にエッチングし、もとの金属箔の一部の厚さをエッチング除去することにより、同時にバリもエッチング除去し、且つ、得られた銅箔は細密パターン形成に適しており、高密度のプリント配線板に適した孔周囲の両面の銅箔が残存したスルーホールメッキ用貫通孔を形成する。
【００２６】
本発明の孔部に発生した銅のバリをエッチング除去する方法としては、特に限定しないが、例えば、特開平02-22887、同02-22896、同02-25089、同02-25090、同02-59337、同02-60189、同02-166789、同03-25995、同03-60183、同03-94491、同04-199592、同04-263488号公報で開示された、薬品で金属表面を溶解除去する方法(ＳＵＥＰ法と呼ぶ）による。エッチング速度は、通常0.02〜1.0μm/秒 で行う。
銅箔のバリを機械研磨で削ることは可能であるが、銅張積層板が薄い場合、寸法変化が大きくなる等の問題点が生じ、又、バリを取るには数回研磨する必要がある。
【００２７】
炭酸ガスレーザーは、赤外線波長域にある9.3〜10.6μmの波長が一般に使用される。貫通させる場合、出力 は20〜60mJ/パルス、好適には22〜55mJ/パルス にて加工する。尚、出力がこれより若干低くても、ショット数を増やし、時間をかければ裏側の銅箔は加工可能であるが、形状が悪くなる、時間がかかるなどで好適でない。
【００２８】
【実施例】
以下に実施例、比較例で本発明を具体的に説明する。尚、特に断らない限り、『部』は重量部を表す。
【００２９】
実施例１
2,2-ビス(4-シアナトフェニル)プロパン900部、ビス(4-マレイミドフェニル)メタン100部を150℃に熔融させ、攪拌しながら4時間反応させ、プレポリマーを得た。これをメチルエチルケトンとジメチルホルムアミドの混合溶剤に溶解した。これにビスフェノールA型エポキシ樹脂(商品名:エピコート1001、油化シェルエポキシ＜株＞製)400部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(商品名:ESCN-220F、住友化学工業＜株＞製)600部を加え、均一に溶解混合した。更に触媒としてオクチル酸亜鉛0.4部を加え、溶解混合し、これに無機充填剤(商品名:焼成タルクBST-＃200、日本タルク＜株＞製)500部、及び黒色顔料8部を加え、均一攪拌混合してワニスＡを得た。このワニスを厚さ100μmのガラス織布に含浸し150℃で乾燥して、ゲル化時間(at170℃)120秒、ガラス布の含有量が57重量％のプリプレグ(プリプレグＢ)を作成した。厚さ12μmの電解銅箔を、上記プリプレグＢ4枚の上下に配置し、200℃、20kgf/cm2、30mmHg以下の真空下で2時間積層成形し、絶縁層厚み400μmの両面銅張積層板を得た。この表面に酸化銅粉（平均粒子径0.8μm）をポリビニルアルコール水溶液に添加した塗料を厚さ60μmとなるように塗布、乾燥して、酸化銅粉10容積％の膜を形成した両面銅張積層板Ｃを得た。一方、厚さ150μmの金属光沢を有するアルミニウム箔の上に、部分ケン化した水溶性ポリビニルアルコールを水に溶解したものを、厚さ30μmとなるように塗布し、110℃で30分間乾燥してバックアップシートを作成し、これを上記表層樹脂付き両面銅張積層板Ｃの下に置き、上記部分ケン化水溶性ポリビニルアルコールの融点以上の温度の加熱ロールを通して銅箔面にはり付け、この上から、間隔300μmで、孔径100μmの孔を900個直接炭酸ガスレーザーで、出力40mJ/パルスで7パルス（ショツト）かけ、70ブロックのスルーホール用貫通孔をあけた。表面の樹脂層を60℃の温水で洗浄除去し、表面のバックアップシートを剥離し、プラスマ処理後、ＳＵＥＰ法にて、孔周辺の銅箔バリを溶解除去すると同時に、表面の銅箔も4μmになるまで溶解した。この板に公知の方法にて銅メッキを15μm(総厚み:19μm)施した。この表面に、常法にて回路(ライン/スペース＝50/50μmを200個)を、裏面にソルダーボール用ランド等を形成し、少なくとも半導体チップ部、ボンディング用パッド部、ハンダボールパッド部を除いてメッキレジストで被覆し、ニッケル、金メッキを施し、プリント配線板を作成した。このプリント配線板の評価結果を表１に示す。
【００３０】
実施例２
エポキシ樹脂(商品名:エピコート5045)700部、及びエポキシ樹脂(商品名:ESCN220F)300部、ジシアンジアミド35部、2-エチル-4-メチルイミダゾール1部をメチルエチルケトンとジメチルホルムアミドの混合溶剤に溶解し、さらに焼成タルク(商品名;BST-＃200)を800部加え、強制攪拌して均一分散した。これを厚さ100μmのガラス織布に含浸、乾燥して、ゲル化時間150秒、ガラス布含有量53重量%のプリプレグ(プリプレグＤ)を作成した。このプリプレグＤを2枚使用し、両面に18μmの電解銅箔を置き、190℃、20kgf/cm２、30mmHg以下の真空下で2時間積層成形して両面銅張積層板を作成した。絶縁層の厚みは200μmであった。この表裏に回路を形成して、黒色酸化銅処理を施し、内層板を作成した。
又、厚さ80μmの液晶ポリエステル繊維不織布に上記ワニスを含浸、乾燥してゲル化時間105秒のプリプレグを得た。このプリプレグを上記内層板の上下に配置し、その外側に12μmの電解銅箔を置き、同様に積層成形して４層板を得た。
一方、ポリビニルアルコールと澱粉よりなる樹脂水溶液の中に、酸化金属粉(MgO 43重量％, SiO２ 57重量％,平均粒子径0.4μm)を配合し、均一に撹拌混合した後、これを188μmのポリエチレンテレフタレートフィルムの片面に、厚さ25μmとなるように塗布し、110℃で25分間乾燥し、酸化金属粉含有量90容積％のフィルム状孔あけ補助材料Ｅを作成した。また、厚さ50μmの銅箔のマット面に、部分ケン化水溶性ポリビニルアルコールを水とメタノールとの混合溶液に溶解し、厚さ30μm塗布、乾燥して樹脂付き銅箔をバックアップシートとして作成した。これを上記４層銅張多層板の下に置き、上に補助材料Ｅを、酸化金属粉入り樹脂層が銅箔面に接触するように置き、上下樹脂の融点より高い温度で、線圧１５kgfにて多層板の表面にはり付け、この上から、炭酸ガスレーザーの出力28mJ/パルス にて９パルス(ショット)照射し、孔径80μmのスルーホール用貫通孔をあけた。後は同様にして加工し、プリント配線板を作成した。評価結果を表１に示す。
【００３１】
実施例３
ポリイミドフィルム（商品名：カプトンフィルム、厚さ125μm）の両面に銅を蒸着し、銅メッキで銅の厚さ12μmとしたものを２枚用い、実施例２のエントリーシート、及びバックアップシートを上下に配置し、炭酸ガスレーザー出力40mJ/パルスにて6ショットで貫通孔あけを行い、孔断面を観察した。
【００３２】
比較例１
実施例１の両面銅張積層板を用い、バックアップボードとして1.6mmの表面光沢のあるステンレス板を用い、炭酸ガスレーザーで同様に孔あけを行なったが、一部突き抜けた光線が反射して貫通孔中が削られていた。また孔周辺の銅箔が反射のために削られて形状が円形とならず、変形していた。また、銅箔表面に削られたステンレス粉が付着していた。
【００３３】
比較例２
実施例1の両面銅張積層板を用い、径100μmのメカニカルドリルにて、回転数10万rpm、送り速度１m/min,にて同様に300μ間隔で孔をあけた。同様に銅メッキを15μm施し、表裏に回路形成し、同様に加工してプリント配線板を作成した。途中でドリルの折れが2本発生した。評価結果を表１に示す。
【００３４】
比較例３
実施例１の両面銅張積層板の銅箔表面に間隔300μｍにて、孔径100μｍの孔を900個、銅箔をエッチングしてあけた。同様に裏面にも同じ位置に孔径100μｍの孔を900個あけ、１パターン900個を70ブロック、合計63,000の孔を、表面から炭酸ガスレーザーで、出力40mJ/パルス にて7パルス（ショット）かけ、スルーホール用貫通孔をあけた。後は比較例４と同様にして、デスミア処理を施し、銅メッキを15μｍ施し、表裏に回路を形成し、同様にプリント配線板を作成した。評価結果を表１に示す。
【００３５】
＜測定方法＞
1) 表裏孔位置のズレ及び孔あけ時間
ワークサイズ250mm角内に、孔径100μmの孔を、900孔/ブロック として70ブロック（孔計63,000孔）作成した。
炭酸ガスレーザー,メカニカルドリルで孔あけを行なった際に要した時間、及び表裏の孔位置のズレの最大値を示した。
2) 回路パターン切れ、及びショート
実施例、比較例で、孔のあいていない板を同様に作成し、ラーン/スペース＝50/50μm の櫛形パターンを作成した後、拡大鏡でエッチング後の200パターンを目視にて観察し、パターン切れ、及びショートしているパターンの合計を分子に示した。
3) ガラス転移温度
ＤＭＡ法にて測定した。
4) スルーホール・ヒートサイクル試験
各スルーホールにランド径200μmを作成し、900孔を表裏交互につなぎ、1サイクルが、260℃・ハンダ・浸せき30秒→室温・5分 で、200サイクル実施し、抵抗値の変化率の最大値を示した。
5)孔形状
上下、及び断面の観察を行なった。
【００３７】
【発明の効果】
銅箔を炭酸ガスレーザーで除去できるに十分な20〜60mJ/パルスから選ばれたエネルギーを用いて、炭酸ガスレーザーのパルス発振により、直接炭酸ガスレーザーを照射し、少なくとも１層以上、好ましくは２層以上の銅の層を有する銅張板の銅箔を加工してスルーホール用貫通孔をあける孔あけにおいて、バックアップシートとして、樹脂層、好適には水溶性樹脂層を20〜200μm配置し、更にこの樹脂層に接するように、好ましくは表面光沢を有する厚さ30〜200μｍの金属板を置き、好適には、水溶性樹脂の融点より高い温度で銅張板にラミネートして密着させてから、炭酸ガスレーザーで貫通孔あけを行うことにより、レーザーが貫通した後も、エネルギーを吸収して、炭酸ガスレーザーを止めることができ、更には銅箔の表面に熱溶融して接着した樹脂も、その後の銅箔表面の薬液によるエッチングで簡単に溶解除去でき、特別の工程を必要とせずにプリント配線板を作成することが可能となり、作業性、量産性等に優れていることが明らかになった。
また、もとの銅箔の一部の厚さをエッチング除去することにより、同時に孔部に発生した金属のバリをエッチング除去し、孔周囲の両面の銅箔が残存したスルーホールメッキ用孔を形成することにより、その後の銅メッキでメッキアップして得られた表裏銅箔の回路形成においても、ショートやパターン切れ等の不良発生もなく高密度のプリント配線板を作成できることができ、信頼性等に優れたものを得ることができた。また、加工速度はドリルであけるのに比べて格段に速く、生産性についても大幅に改善できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１の炭酸ガスレーザーによるスルーホール用貫通孔あけ工程図。ＳＵＥＰ実施。
【図２】 比較例３の炭酸ガスレーザーによる同様の工程図。但し、ＳＵＥＰは実施せず。
【符号の説明】
ａ 酸化金属粉含有樹脂皮膜
ｂ 銅箔
ｃ ガラス布基材熱硬化性樹脂層
ｄ 炭酸ガスレーザーによる貫通孔あけ部
ｅ 発生したバリ
ｆ 水溶性樹脂層
ｇ 表面光沢アルミニウム箔
Claims (1)
- 銅箔を炭酸ガスレーザーで除去できるに十分な20〜60mJ／パルスから選ばれたエネルギーを用いて、炭酸ガスレーザーのパルス発振により、直接炭酸ガスレーザーを照射し、少なくとも１層以上の銅の層を有する銅張板の銅箔を加工して貫通孔をあける孔あけ方法において、銅張板の、炭酸ガスレーザーが照射される面とは反対側の最外層銅箔面に配置するレーザー用バックアップシートであって、銅箔に接する面が、厚さ20〜200μmの水溶性樹脂組成物からなる樹脂層であり、該樹脂層を付着した金属板の樹脂層を厚さ30〜200μmの銅箔面側に配置し、加熱、加圧下に銅箔にラミネートし、密着使用することを特徴とするレーザーによる貫通孔あけ用バックアップシート。
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