JP5550878B2 - レーザー照射による加工方法 - Google Patents
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Description
したがって、レーザー照射による加工において、より経済的で安全性が高く且つ安定的な実施を可能にする有効な冷却方法が求められている。
1)ベースフィルムである基材層と金属層である加工材層とを有するプリント配線基板用の多層構造体、又は絶縁性樹脂である基材層と触媒インクからなる層である加工材層とを有する導電性部材用の多層構造体における、該加工材層をレーザー照射により加工してパターン形成する工程を含む加工方法において、前記レーザー照射を、前記基材層側に水を接触させて冷却した状態で行うことを特徴とする、レーザー照射による加工方法。
3)前記ベースフィルムがポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、及びポリイミドからなる群から選択されることを特徴とする、1)記載の加工方法。
6)加工材層側を冷却することなくレーザー照射を行うことを特徴とする、1)〜5)のいずれかに記載のレーザー照射による加工方法。
したがって、レーザー照射による加工において、より経済的で安全性が高く且つ安定的な実施が可能となる。
2 基材層
3 イオン交換水
4 ステージ
5 レーザー光
6 集光レンズ
本発明のレーザー照射による加工方法は、基材層と加工材層とを有する多層構造体において、該加工材層をレーザー照射により加工する工程を含む方法である。
本発明の加工方法の対象となる多層構造体は、基材層と加工材層とを有するものであれば特に限定されない。ここで、加工材層とは、レーザー照射によりパターン形成等の加工を施す対象となる材料からなる層をいう。基材層とは、前記加工材層を支持する層をいう。
プリント配線基板の製造に用いられるベースフィルムとしては、ポリエステルフィルム、ポリイミド(PI)フィルム等が用いられる。ポリエステルフィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリエチレンナフタレート(PEN)フィルム等が挙げられる。
本発明の加工材層としては、レーザー照射で加工可能な材質からなる層であれば特に制限されないが、好ましくはプリント配線基板等における銅などの金属層や、触媒インク層が挙げられる。
例えば水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、エチレングリコール、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコールブチルエーテル、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールブチルエーテルアセテート、プロピレングリコール、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールメチルエーテル等のポリアルキレングリコール類とその誘導体、酢酸エチル、酢酸ブチル等の酢酸エステル類、γ−ブチロラクトン、N−メチルピロリドン、イソホロン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ターピネオール、ソルベントナフサ等が挙げられる。これらのうちで特に好ましいものは、ジエチレングリコールブチルエーテルアセテート、酢酸エチル、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンである。
本発明の対象となるレーザー照射による加工としては特に制限はないが、例えば加工材層を所望のパターンに加工するため、レーザーで所望のパターン以外の加工材層部分をエッチングして剥離・除去するパターン形成が挙げられる。
光源から照射されるレーザーは、フライアイレンズにより平行光線に転換され、絞りにより部分的に制限される。
さらに、使用するマスクやレーザー装置をX−Yテーブルのようなものに載せて走査することもできる。この場合、走査はプログラムにより制御することができる。
パルスレーザーを用いる場合、そのパルスエネルギーは、レーザーの周波数(通常100Hz〜50kHz)及び出力エネルギー(1W〜100W)を調節して変更することができる。
本発明は、上記レーザー照射による加工方法において、多層構造体の基材層側に冷媒を接触させて冷却する冷却工程を含むことを特徴とする。
加工材層にレーザーを照射する場合、加工材層上のレーザー照射部分だけでなく、その周辺あるいは隣接部及び基材層にも熱エネルギーが伝達され、それにより周辺の加工材層が余分にエッチングされたり、基材層が損傷を受けたりする場合があった。これを防止するため、従来、加工材層上のレーザー照射部分周囲に冷媒を供給して冷却を行っていた(特許文献1参照)が、本発明ではかかる従来の冷却方法とは異なり、基材層側(基材層の裏面、すなわち基材層において加工材層が形成されていない面)に冷媒を接触させることにより、従来の冷却方法の課題(冷媒がレーザーの熱エネルギーを奪い加工に余計なエネルギーがかかる、レーザーの集光位置が冷媒により変化するため加工安定性が劣る、冷媒がレーザーで発火したり蒸発によって人体へ影響を及ぼしたりする、冷媒が加工材を溶かしたり加工材と反応したりする、など)が解決されることを見いだしたものである。
本発明の加工方法によれば、まずステージ4上に適量のイオン交換水3を撒き、その上に多層構造体を、基材層2がステージ側に向くように設置する。一方、レーザー光5は集光レンズ6を通して集光され、加工材層1の上に照射される。これにより、加工材層のレーザー加工を効率よく適切に行うことができる。
基材として、120mm×150mm×厚さ125μmのPENフィルム(帝人デュポン社製、商品名「テオネックスQ2270」)(実施例1)、厚さ125μmのPETフィルム(三菱ポリエステルフィルム社製、商品名「W36」)(実施例2)、および厚さ50μmのPIフィルム(東レ・デュポン社製、商品名「カプトン100H」)(実施例3)を使用した。
次に、電気めっき液(セーレン株式会社製、成分;硫酸銅、硫酸、安定剤)に浸漬させ、電流密度2A/dm2で60分間通電させた。こうして無電解めっきと電気めっき合わせて18μmの銅を析出させ、基材上に厚さ18μmの銅層(加工材層)を有する多層構造体(サンプル)を得た。
レーザー発振器は高繰返パルスグリーンレーザー(メガオプト社製、商品名「#301−01」)を使用した。レーザー光は、Nd:YVO4のSHG光(波長;532nm)を用いた。パルス幅は9.5ns、周波数は20kHz、レーザー出力は1.6Wとした(1パルス当たりのエネルギー量は80μJとなる)。CCDカメラを用いてビーム径が最小となる地点を焦点位置とし、レンズの焦点距離を40mmとした。レンズはアクロマティックレンズ(THOLABS社製LMX−5X−532)を使用した。
<評価方法>
基材フィルムの融解による溝や穴が生じない場合;「ダメージなし」
基材フィルムに貫通穴が開いた場合;「フィルムが融解」
実施例1(基材;PENフィルム)及び実施例3(基材;PIフィルム)において、触媒インクを印刷したのち該触媒インク層(厚さ4μm)にレーザー照射してパターン形成し、その後アクセラレート処理、さらに無電解めっき、電気めっきを行って銅層を形成した以外は、実施例1及び3と同様に行った。アクセラレート処理、無電解めっき、電解めっきについては実施例1〜3と同条件で行った。
銅加工深さ及び線幅の測定、及び基材へのダメージの評価を実施例1〜3と同様に行った。結果を表1に示す。
ステージ上にはイオン交換水を撒かず、多層構造体を基材層がステージ側にくるようにステージ上に直接設置し、次いで銅(加工材)層上にイオン交換水を洗ビンで撒いたのちレーザー加工部以外にガラスを置いて多層構造体を固定した以外は、実施例1〜3と同様にして銅層上にレーザー照射し、銅加工深さ及び線幅の測定、及び基材へのダメージの評価を行った。基材はPEN(比較例1)およびPI(比較例2)を使用した。結果を表1に示す。なお、イオン交換水はレーザー加工後も銅層上に残っていた。
多層構造体を、基材層がステージ側にくるようにステージ上に直接設置し、次いでレーザー加工部以外にガラスを置いて多層構造体を固定した(ステージ上にも銅層上にもイオン交換水を撒かなかった)以外は、実施例1と同様にして銅層上にレーザー照射し、銅加工深さ及び線幅の測定、及び基材へのダメージの評価を行った。基材はPENを使用した。結果を表1に示す。
実施例1〜5については、レーザー加工後、基材裏側についたイオン交換水を乾かし、表面を確認したが、傷や基材の変形は無かった。
Claims (6)
- ベースフィルムである基材層と金属層である加工材層とを有するプリント配線基板用の多層構造体、又は絶縁性樹脂である基材層と触媒インクからなる層である加工材層とを有する導電性部材用の多層構造体における、該加工材層をレーザー照射により加工してパターン形成する工程を含む加工方法において、前記レーザー照射を、前記基材層側に水を接触させて冷却した状態で行うことを特徴とする、レーザー照射による加工方法。
- 前記金属層が銅である、請求項1記載の加工方法。
- 前記ベースフィルムがポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、及びポリイミドからなる群から選択されることを特徴とする、請求項1記載の加工方法。
- 前記触媒インクが触媒成分(フィラー);20〜50重量%、樹脂;5〜15重量%、溶剤;40〜60重量%を含むことを特徴とする、請求項1記載の加工方法。
- 前記レーザーが、Nd:YAG、Nd:YVO4、及びCO2を光源とするものである、請求項1〜4のいずれかに記載の加工方法。
- 加工材層側を冷却することなくレーザー照射を行うことを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載のレーザー照射による加工方法。
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