JP5177968B2 - 貫通孔形成方法および配線回路基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、導体層と絶縁層との積層構造を有する導体張積層板に貫通孔を形成する貫通孔形成方法、および貫通孔形成方法を含む配線回路基板の製造方法に関する。

従来から、種々の電気機器または電子機器に配線回路基板が用いられている。この配線回路基板は、一般的に、ポリイミドからなる絶縁層と当該絶縁層の両面に形成される例えば銅箔からなる導体層との積層構造を有する。なお、上記絶縁層と導体層とは接着剤層により接着される場合がある。また、上記導体層はエッチングを施されることにより所定の導体パターンとなる。

このような配線回路基板を製造する際に、例えば上記積層構造を有する銅張積層板を用いる。銅張積層板とは、ポリイミド等からなる絶縁層に、銅箔等からなる複数の導体層を接着剤層を用いて予め積層したものである。

上記銅張積層板には、複数の導体層間を電気的に接続するための貫通孔（スルーホール）が設けられる。この貫通孔は、レーザ光が銅張積層板に照射されることにより形成される。このように、貫通孔が形成された後、当該貫通孔の表面に、導体層間を電気的に接続するための金属薄膜（無電解めっき層および電解めっき層）が形成される（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−０７２３２４号公報

しかしながら、上記のように、銅張積層板に貫通孔を形成するためにレーザ光を照射した場合、形成中の貫通孔内に発生する熱エネルギーにより、貫通孔の内壁における接着剤層の表面が抉り取られ、凹状（または凸状）となる。その結果、上記金属薄膜の形成の際に当該金属薄膜が断線してしまい、電気的な接続信頼性の低下が生じていた。

本発明の目的は、接着剤層が抉り取られることなく貫通孔を形成することが可能な貫通孔形成方法を提供することである。

本発明の他の目的は、電気的な接続信頼性の低下を防止することが可能な配線回路基板の製造方法を提供することである。

第１の発明に係る貫通孔形成方法は、導体層と絶縁層とが接着剤層を介して積層されてなる導体張積層板に貫通孔を形成する貫通孔形成方法であって、導体張積層板に第１の径を有する第１の貫通孔を形成する工程と、第１の貫通孔の内周壁をレーザ光により除去することによって、第１の貫通孔と略同心で第１の径より大きい第２の径を有する第２の貫通孔を形成する工程とを備え、第１の貫通孔を形成する工程においては、第１の貫通孔の略中心領域から第１の径を有する円の一部を通って略中心領域に戻る軌跡を描くようにレーザ光を繰り返し移動させ、第２の貫通孔を形成する工程においては、第１の貫通孔の略中心領域から第２の径を有する円の一部を通って略中心領域に戻る軌跡を描くようにレーザ光を繰り返し移動させるものである。

本発明に係る貫通孔形成方法においては、導体層と絶縁層とが接着剤層を介して積層されてなる導体張積層板に第１の径を有する第１の貫通孔が形成される。第１の貫通孔は、第１の貫通孔の略中心領域から第１の径を有する円の一部を通って略中心領域に戻る軌跡を描くようにレーザ光を繰り返し移動されることにより形成される。そして、形成された第１の貫通孔の内周壁をレーザ光により除去することによって、第１の貫通孔と略同心で第１の径より大きい第２の径を有する第２の貫通孔が形成される。第２の貫通孔は、第１の貫通孔の略中心領域から第２の径を有する円の一部を通って略中心領域に戻る軌跡を描くようにレーザ光を繰り返し移動されることにより形成される。

このように、第１の貫通孔を形成した後、当該第１の貫通孔と略同心で径大な第２の貫通孔を形成する際に、レーザ光の熱エネルギーが第１の貫通孔の内部における空気層に拡散される。それにより、第２の貫通孔の内壁における接着剤層に熱エネルギーが吸収されにくくなり、第２の貫通孔の内壁における接着剤層が抉り取られることが抑制される。また、第１の貫通孔をレーザ光により形成した後、連続して第２の貫通孔をレーザ光により形成することができる。したがって、第２の貫通孔を良好に形成することが可能となる。

導体張積層板は、複数の導体層を含んでもよい。この場合、複数の導体層からなる多層導体張積層板が実現される。このような多層導体張積層板においても接着剤層が抉り取られることなく貫通孔を形成することが可能となる。

絶縁層はポリイミドを含んでもよい。この場合、絶縁層の柔軟性および絶縁性が確保される。

接着剤層はアクリル系接着剤、エポキシ系接着剤およびゴム系接着剤のうち少なくとも１つを含んでもよい。この場合、絶縁層と導体層との高い接着性が確保される。

導体層は銅箔を含んでもよい。この場合、導体層の導電率が高くかつエッチングによるパターニングが容易となる。

第２の発明に係る配線回路基板の製造方法は、絶縁層の両面に少なくとも１つの接着剤層を介して導体層を有する導体張積層板を準備する工程と、第１の発明に係る貫通孔形成方法により導体張積層板を貫通する貫通孔を形成する工程と、貫通孔の内周面および導体層の表面に導電体層を形成する工程と、導体層を加工して導体パターンを形成する工程とを含むものである。

本発明に係る配線回路基板の製造方法においては、最初に、絶縁層の両面に少なくとも１つの接着剤層を介して導体層を有する導体張積層板が準備される。次に、第１の発明に係る貫通孔形成方法により上記導体張積層板を貫通する貫通孔が形成される。続いて、貫通孔の内周面および導体層の表面に導電体層が形成された後、導体層が加工されることにより導体パターンが形成される。

このように、本発明に係る配線回路基板の製造方法では、第１の発明に係る貫通孔形成方法が用いられているので、接着剤層が抉り取られることなく貫通孔を形成することが可能となる。それにより、良好に形成された上記貫通孔の内周面および導体層の表面に導電体層を断線させることなく形成することができる。したがって、電気的な接続信頼性の低下を防止することができる。

本発明によれば、接着剤層が抉り取られることなく貫通孔を形成することが可能となるとともに、電気的な接続信頼性の低下を防止することが可能となる。

以下、本発明に係る貫通孔形成方法、および配線回路基板の製造方法について図面を参照しながら説明する。

（１）第１の実施の形態
（１−１）導体張積層板の構成
図１は、導体張積層板としての積層体の例を示す断面図である。

図１に示すように、積層体１０は、例えば銅箔からなる第１の導体層１、接着剤層２、絶縁層３、および例えば銅箔からなる第２の導体層４がこの順で積層されてなる。このように、絶縁層３に、銅箔からなる複数の第１および第２の導体層１，４を接着剤層２を用いて積層したもの銅張積層板と呼ぶ。

第１および第２の導体層１，４の他の例として、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、鉛（Ｐｂ）、およびこれらの合金等が挙げられる。本実施の形態では、上記のように、第１および第２の導体層１，４として銅箔が用いられる。第１および第２の導体層１，４の厚さは、例えば３〜５０μｍであることが好ましい。

絶縁層３の例として、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、およびポリエチレンナフタレート樹脂等が挙げられる。良好な絶縁性の確保および低コスト化の実現等を考慮すると、ポリイミド樹脂を用いることが好ましい。絶縁層３の厚さは、例えば５〜５０μｍであることが好ましい。

接着剤層２の例として、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤およびゴム系接着剤等が挙げられる。接着剤層２の厚さは、例えば２〜５０μｍであることが好ましい。

（１−２）配線回路基板の製造方法
ここで、導体張積層板としての上記積層体１０を用いた配線回路基板の製造方法について図面を参照しながら説明する。

図２は、図１の積層体１０を用いた配線回路基板の製造工程を示す模式的断面図である。なお、図２においては、簡略化のため接着剤層２の図示を省略している。

図２（ａ）に示すように、最初に、図１の積層体１０を用意する。次に、図２（ｂ）に示すように、所定の位置に第１の導体層１、第２の導体層４および絶縁層３を貫通する第２の貫通孔３１を形成する。

本実施の形態では、後述の第１の貫通孔３０を形成した後、この第１の貫通孔３０と略同心で径大な第２の貫通孔３１を形成する２つの工程を有する形成方法を用いる。なお、第１の貫通孔３０および第２の貫通孔３１の形成方法の詳細については後述する。

次いで、絶縁層３ならびに第１および第２の導体層１，４に導電体層を形成する。本実施の形態では、上記導電体層として無電解銅めっき層８を用いる。具体的には、絶縁層３ならびに第１および第２の導体層１，４の表面にパラジウム触媒を塗布した後、銅めっき液に浸漬する。それにより、図２（ｃ）に示すように、第２の貫通孔３１の内壁ならびに第１および第２の導体層１，４の表面に無電解銅めっき層８が形成される。この無電解銅めっき層８を介して第１の導体層１と第２の導体層４とが電気的に接続される。なお、無電解銅めっき層８の厚さは、例えば０．３μｍである。

その後、図２（ｄ）に示すように、無電解銅めっき層８の全面に電解銅めっきを行うことにより電解銅めっき層９を形成する。電解銅めっき層９の厚さは、例えば５μｍ以上２０μｍ以下である。

次に、図２（ｅ）に示すように、第２の貫通孔３１および第２の貫通孔３１の周辺部（図示せず）の領域にエッチングレジスト（図示せず）を形成してエッチングを行うことにより、第２の貫通孔３１および上記周辺部を除く領域の電解銅めっき層９を除去する。

さらに、図２（ｆ）に示すように、上記領域の電解銅めっき層９を除去した後、当該領域の無電解銅めっき層８ならびに第１および第２の導体層１，４のエッチングを行うことにより、第１および第２の導体層１，４の厚みを薄くする。このエッチングは、例えば過硫酸ソーダを用いたソフトエッチングである。なお、エッチングにより除去される厚みは、エッチングの温度、時間またはエッチング液（過硫酸ソーダ）の濃度により制御することが可能である。

続いて、エッチングにより薄くした第１および第２の導体層１，４に対して酸による洗浄処理を行った後、第１および第２の導体層１，４の表面にフォトレジスト（図示せず）を形成し、露光処理および現像処理により第１および第２の導体層１，４を所望の形状にパターン加工する。

これにより、図２（ｇ）に示すように、導体パターン１ａ，４ａが形成される。この導体パターン１ａ，４ａの幅は例えば７５μｍであり、スペースは例えば７５μｍである。

さらに、図２（ｈ）に示すように、導体パターン１ａ，４ａ、無電解銅めっき層８および電解銅めっき層９を、接着剤付きのポリイミド樹脂からなるカバーレイ１２により被覆する。カバーレイ１２の厚さは例えば２０μｍである。この場合、導体パターン４ａの接触（コンタクト）部１１を露出させておく。

その後、無電解ニッケル／金めっきを行うことにより、露出された導体パターン４ａの接触部１１に無電解金めっき層１３を形成する。なお、配線回路基板の他の製造方法として、アディティブ法（例えば、図２（ｃ），（ｅ），（ｇ），（ｈ）の順）を用いてもよい。

（１−３）貫通孔形成方法
続いて、上記積層体１０に第２の貫通孔３１を形成する貫通孔形成方法について図面を参照しながら説明する。

図３は、積層体１０に第１の貫通孔３０を形成する貫通孔形成方法を説明するための説明図である。

図３に示すように、積層体１０に、例えばレーザ光、パンチ法、またはドリル等を用いて第１の貫通孔３０を形成する。なお、上記第１の貫通孔３０の形成後、連続して後述の第２の貫通孔３１を形成する上で、レーザ光を用いることが好ましい。

ここで、本実施の形態では、上記の第１の貫通孔３０を形成するために、トレパン加工法を用いることができる。

トレパン加工法とは、図３において、形成しようとする第１の貫通孔３０の略中心領域からレーザ光の照射を開始し、形成しようとする第１の貫通孔３０の孔径に対応する円周に沿ってレーザ光の照射を行い、最後に形成しようとする第１の貫通孔３０の上記略中心領域に再び戻るような軌道でレーザ光の照射を行う加工法をいう。なお、図３には、レーザ光の１回の照射面積Ａが、レーザ光の照射軌道に沿って図示されている。

第１の貫通孔３０の孔径は、例えばレーザ光の直径の約２倍であることが好ましい。

なお、第１の貫通孔３０は、レーザ光による１回の加工により所望の孔径となるように形成してもよいが、レーザ光による２回以上の加工により形成してもよい。

このように、レーザ光による例えば２回の加工により第１の貫通孔３０を形成することによって、第１の貫通孔３０の内壁における接着剤層２がレーザ光の熱エネルギーにより抉り取られることを低減することができる。

次に、本実施の形態では、第１の貫通孔３０の形成に続き、後述の第２の貫通孔３１を形成する。

図４は、積層体１０に第２の貫通孔３１を形成する貫通孔形成方法を説明するための説明図である。

図４に示すように、第１の貫通孔３０と略同心で当該第１の貫通孔３０の孔径よりも大きい第２の貫通孔３１を、第１の貫通孔３０の形成時と同様に、レーザ光を照射することにより形成する。

このように、第２の貫通孔３１を形成する際に、レーザ光による熱エネルギーが第１の貫通孔３０の内部における空気層に拡散されるので、第２の貫通孔３１の内壁における接着剤層２に熱エネルギーが吸収されにくくなる。

（２）第２の実施の形態
図５は、積層体の他の例を示す断面図である。

図５に示すように、積層体２０は、例えば銅箔からなる第１の導体層１、第２の接着剤層５、第１の絶縁層３、第１の接着剤層２、例えば銅箔からなる第３の導体層６、第２の絶縁層７、および例えば銅箔からなる第２の導体層４がこの順で積層されてなる。

第２の接着剤層５は第１の接着剤層２と同じ材料からなり、その厚さは例えば１０μｍである。

第３の導体層６の他の例としては、第１および第２の導体層１，４の他の例と同じである。第３の導体層６の厚さは、第１および第２の導体層１，４の厚さと同じである。

第２の絶縁層７は絶縁層（第１の絶縁層）３と同じ材料および同じ厚さからなる。

第２の実施の形態に係る積層体２０においても、第１の実施の形態と同じ貫通孔形成方法および配線回路基板の製造方法が用いられる。

（３）第１および第２の実施の形態の効果
上記実施の形態においては、第１の貫通孔３０を形成した後、当該第１の貫通孔３０と同心で径大な第２の貫通孔３１を形成する際に、レーザ光の熱エネルギーが第１の貫通孔３０の内部における空気層に拡散される。それにより、第２の貫通孔３１の内壁における各接着剤層に熱エネルギーが吸収されにくくなり、第２の貫通孔３１の内壁における各接着剤層が抉り取られることが抑制される。したがって、第２の貫通孔３１を良好に形成することが可能となる。

上記により、第２の貫通孔３１の内壁に無電解銅めっき層８および電解銅めっき層９を断線させることなく形成することができる。したがって、電気的な接続信頼性の低下が防止される。

また、上記実施の形態では、レーザ光による２回の加工により第１の貫通孔３０を形成することによって、第１の貫通孔３０の内壁における接着剤層２が、レーザ光の熱エネルギーにより抉り取られる量を低減することができる。したがって、第２の貫通孔３１の形成時には、上記量がさらに低減される。

（４）他の実施の形態
上記第１および第２の実施の形態における積層体１０，２０の各層の構成についてはこれらに限定されるものではない。例えば、図１において絶縁層３と第２の導体層４との間に接着剤層を設けてもよいし、図５において第３の導体層６と第２の絶縁層７との間に接着剤層を設けてもよい。

（５）請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。

上記実施の形態においては、積層体１０，２０が導体張積層板に相当し、無電解銅めっき層８が導電体層に相当する。

以下、本発明の実施例に係る貫通孔形成方法について図面を参照しながら説明する。

（ａ）実施例１
図６は、実施例１における貫通孔形成方法の順序を示す説明図である。

本実施例では、上記第１の実施の形態に係る積層体１０（図１）を用意した。この積層体１０における第１の導体層１の厚さは１８μｍとし、接着剤層２の厚さは２５μｍとし、絶縁層３の厚さは１２．５μｍとし、第２の導体層４の厚さは１８μｍとした。

図６（ａ）に示すように、最初に、第１の貫通孔３０を形成する前に、トレパン加工法を用いてレーザ光を積層体１０に照射することにより、孔径５０μｍの貫通孔３０ａを形成した。

次に、図６（ｂ）に示すように、トレパン加工法を用いて上記貫通孔３０ａの内壁にレーザ光を照射することによって、孔径１００μｍの第１の貫通孔３０を形成した。

次に、図６（ｃ）に示すように、トレパン加工法を用いて上記第１の貫通孔３０の内壁にレーザ光を照射することによって、半径方向の２５μｍの領域を除去した。それにより、積層体１０に孔径１５０μｍの第２の貫通孔３１を形成した。

なお、第１の貫通孔３０および第２の貫通孔３１の形成の際におけるレーザ光による加工条件は以下の通りである。

光源としては、半導体レーザにより励起されるネオジム（Ｎｄ）を含むＹＡＧ（Yttrium Aluminium Garnet）レーザを用いた。レーザ光の波長は３５５ｎｍとし、レーザ光の直径は２５μｍとし、出力は４．２Ｗとし、レーザ光の照射の移動速度は２５０ｍｍ／秒とした。

（ｂ）実施例２
本実施例では、上記第２の実施の形態に係る積層体２０（図５）を用意した。この積層体２０における第１の導体層１の厚さは１８μｍとし、第２の接着剤層５の厚さは１０μｍとし、第１の絶縁層３の厚さは１２．５μｍとし、第１の接着剤層２の厚さは２５μｍとし、第３の導体層６の厚さは１８μｍとし、第２の絶縁層７の厚さは２５μｍとし、第２の導体層４の厚さは１８μｍとした。

次に、実施例１と同様にして、積層体２０に孔径１５０μｍの第２の貫通孔３１を形成した。

（ｃ）比較例１
本比較例では、上記第１の実施の形態に係る積層体１０（図１）を用意した。そして、１回のトレパン加工法で積層体１０に孔径１５０μｍの貫通孔を形成した。

（ｄ）比較例２
本比較例では、上記第２の実施の形態に係る積層体２０（図５）を用意した。そして、１回のトレパン加工法で積層体２０に孔径１５０μｍの貫通孔を形成した。

（ｅ）各実施例および各比較例の評価
実施例１および比較例１の積層体１０の接着剤層２において、レーザ光による熱エネルギーにより抉り取られた深さを測定した。測定結果は、それぞれ１３．７μｍおよび１４．６μｍであった。なお、この深さは第２の貫通孔３１の内壁における第１の導体層１を基準としたものである。

また、実施例２および比較例２の積層体２０の第１および第２の接着剤層２，５において、レーザ光による熱エネルギーにより抉り取られた深さを測定した。測定結果は、それぞれ４．６μｍおよび９．８μｍであった。なお、当該測定結果としては、第１の接着剤層２および第２の接着剤層５における深さの平均値をそれぞれ算出した。

以上の結果から、第２の貫通孔３１を２つの工程により形成することによって、第２の貫通孔３１の内壁における各接着剤層が抉り取られることが抑制されていることがわかった。

本発明は、種々の電気機器および電子機器等に利用することができる。

導体張積層板としての積層体の例を示す断面図である。 図１の積層体を用いた配線回路基板の製造工程を示す模式的断面図である。 積層体に第１の貫通孔を形成する貫通孔形成方法を説明するための説明図である。 積層体に第２の貫通孔を形成する貫通孔形成方法を説明するための説明図である。 積層体の他の例を示す断面図である。 実施例１における貫通孔形成方法の順序を示す説明図である。

符号の説明

１ 第１の導体層
１ａ 導体パターン
２ 接着剤層（第１の接着剤層）
３ 絶縁層（第１の絶縁層）
４ 第２の導体層
４ａ 導体パターン
５ 第２の接着剤層
６ 第３の導体層
７ 第２の絶縁層
８ 無電解銅めっき層
９ 電解銅めっき層
１０，２０ 積層体（導体張積層板）
１１ 接触（コンタクト）部
１２ カバーレイ
１３ 無電解金めっき層
３０ 第１の貫通孔
３１ 第２の貫通孔

Claims (6)

1. 導体層と絶縁層とが接着剤層を介して積層されてなる導体張積層板に貫通孔を形成する貫通孔形成方法であって、
   前記導体張積層板に第１の径を有する第１の貫通孔を形成する工程と、
   前記第１の貫通孔の内周壁をレーザ光により除去することによって、前記第１の貫通孔と略同心で前記第１の径より大きい第２の径を有する第２の貫通孔を形成する工程とを備え、
   前記第１の貫通孔を形成する工程においては、前記第１の貫通孔の略中心領域から前記第１の径を有する円の一部を通って略中心領域に戻る軌跡を描くようにレーザ光を繰り返し移動させ、
   前記第２の貫通孔を形成する工程においては、前記第１の貫通孔の略中心領域から前記第２の径を有する円の一部を通って略中心領域に戻る軌跡を描くようにレーザ光を繰り返し移動させることを特徴とする貫通孔形成方法。
2. 前記導体張積層板は、複数の前記導体層を含むことを特徴とする請求項１記載の貫通孔形成方法。
3. 前記絶縁層はポリイミドを含むことを特徴とする請求項１または２記載の貫通孔形成方法。
4. 前記接着剤層はアクリル系接着剤、エポキシ系接着剤およびゴム系接着剤のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の貫通孔形成方法。
5. 前記導体層は銅箔を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の貫通孔形成方法。
6. 絶縁層の両面に少なくとも１つの接着剤層を介して導体層を有する導体張積層板を準備する工程と、
   請求項１〜５のいずれかに記載の貫通孔形成方法により前記導体張積層板を貫通する貫通孔を形成する工程と、
   前記貫通孔の内周面および前記導体層の表面に導電体層を形成する工程と、
   前記導体層を加工して導体パターンを形成する工程とを含むことを特徴とする配線回路基板の製造方法。

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