JPS6197995A - スル−ホ−ル型配線基板の製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はスルーホール型配線基板の製法に係わる。

〔従来の技術〕

スルーホール型配線基板、いわゆるスルーホール型プリ
ント基板は、第１図に示すように例えばポリイミド、ポ
リエステル等の樹脂基板或いはガラス不織布、紙等に樹
脂例えばエポキシを含浸させたガラスエポキシ、紙エポ
キシ、紙フェノール、またはこれらを樹脂基板上に積層
してなる基板（１）の両面に金属１５　（２１、例えば
銅箔が被着されこれら銅箔が夫々所要のパターンにエツ
チングされて配線パターンが形成されてなり、基板（１
）の両面の互いに接続すべき配線パターン部が対向する
ように配置され、これら対向部において基板（１）に透
孔、即ちスルーホール（３）が穿設され、このスルーホ
ール（３）の内面に導電層（４）を被着することによっ
て、基板（１）の両面の配線パターン、即ち金属層（２
）が相互に電気的に接続されるようになされる。（５）
は配線パターン（２）に半田付は等によってマウントさ
れた部品を示す。

通常、このようなスルーホール型配線基板を得る方法と
しては、先ず第７図に示すように金属１５（２）を有す
る基板（１１にドリル等の機械加工によってスルーホー
ル即ち透孔（３）を穿設し、その後、第８図に示すよう
に、スルーホール（３）内に露呈する基板（１）による
絶縁材表面を活性化処理して無電解メッキ層（６）を形
成して導体化し、その後第９図に示すように電気メッキ
を施して所要の厚さを有する導電層（４）を形成すると
いう方法がとられている。

これに対し、更にスルーホールの形成を確実に、また高
精度に量産的に行うために、基板（１）に対するスルー
ホールの穿設をレーザー、例えば炭素ガスレーザーによ
って行うことが試みられている。

このレーザー加工によって更にその微細のスルーホール
を高精度に形成する方法には、本出願人の出願に係わる
特願昭５８−２４２５４３号或いは特願昭５９−３６３
９０号等による加工法が提案された。

とごろがこのように基板（１）に対するスルーホールの
形成を、レーザー加工によって行う場合、前述した従来
方法による電解メッキと電気メッキによる導電層の被着
方法によっては、スルーホール内に優れた被着強度をも
って導電層を形成することができない場合が生じた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、上述した配線基板の絶縁基板に対するスルー
ホールの穿設をレーザー加工によって行う場合のこのス
ルーホール内に対する導電層の被着強度の問題を解消し
たスルーホール型配線基板の製法を提供するものである
。

即ち本発明は、従来方法によってスルーホール内に導電
層の被着を良好に行うことがない原因を究明し、この究
明に基いて導電層の被着を強固に行うことができる方法
を案出したものである。その原因とは、樹脂等の有機物
より成る絶縁基板にレーザー加工時によってスルーホー
ルを形成するとき、これに伴う熱によってこの有機物が
炭化してこの炭化層がスルーボール内周面に生成される
ものであり、この炭化層表面が激しい凹凸を有するとい
うことである。つまり、この炭化層の表面が激しい凹凸
を有するために無電解メッキの前処理としての活性化処
理を行った場合に、活性剤の付着が十分なされずに無電
解メッキが良好に行われず、またこれの上に電気メッキ
を施しても下地層としての無電解メッキの被着強度が不
十分であるために、これら無電解メッキ及び電気メ・ツ
キによって形成された導電層に十分な被着強度が得られ
ないのである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明においては、基＆（１）、特に有機物基板の樹脂
基板或いは例えばガラス不織布に樹脂を含浸させた樹脂
基板、或いはこれらの積層による基板ニ、レーサービー
ム例えば炭酸ガスレーザーの連続発振（ＣＷ）レーザー
光をフォーカシングして照射することによってその所定
位置にスルーホールの穿設を行う。そして、このレーザ
ービーム加工時にスルーホールの内面に生成した炭化層
の導電性を積極的に利用して電気メッキ処理によって導
電層の形成を行い更に必要に応じてこの電気メッキ処理
後に無電解メッキとまた十分な導電層を得るための電気
メッキを施す。

〔作用〕

、上述したように本発明においては、レーザービーム加
工時にスルーホール内面に生じた炭化層を積極的に利用
して電気メッキを施すようにしたので、スルーホール内
面に形成した導電層の被着強度を十分高めることができ
、信頼性の高いスルーホール型配線基板を得ることがで
きる。また、特にスルーホール内面に対する導電層の形
成を電気メッキ処理のみによって行う場合には、無電解
メッキを行う場合に伴う前処理、即ち洗浄処理、ソフト
エツチング処理、酸処理、活性化処理その他の各種の処
理とまたこれら各処理に伴う水洗処理等の繁雑な作業を
省略できるので生産性の向上を高めることができる。

〔実施例〕

第２図〜第４図を参照して本発明の詳細な説明する。先
ず第２図に示すように、基板（１）の両面に銅箔等の金
属層（２）を被着する。基板（１）は前述したように、
例えばポリイミド、ポリエステル等の樹脂基板或いはガ
ラス不織布にエポキシ等の樹脂を含浸させたガラスエポ
キシ、或いは樹脂基板の表裏両面にガラス不織紙を積層
し、これの上に樹脂を塗布、含浸させた樹脂即ち例えば
高分子の有機物基板等よりなる。そして、金属層（２）
に最終的に得ようとするスルーホールの位置及び寸法形
状に対応する透孔（２ａ）を穿設する。この金属層（２
）響対する透孔（２ａ）の穿設は、金属層に対する微細
加工を行う場合の周知の技術、例えばいわゆるフォトリ
ソグラフィー技術、即ちフォトエツチングによって行う
ことができる。またこの場合、金属屓（２）に対する透
孔（２ａ）の穿設と同時に、例えばこの金属層（２）の
パターニングのエツチングを行って配線パターンの形成
を同時に行うこともできる。

次に、一方の金属層（２）側よりその透孔（２ａ）を通
じてレーザー光、例えばＣＷ炭素レーザー光をフォーカ
スさせて基板（１）と直交する方向より照射して、第３
図に示すように、透孔（２ａ）を通じて基板（１）に透
孔（２ａ）と一致するスルーホール（３）を穿設する。

この場合、レーザー光のパワーは基板の素材、例えば樹
脂に透孔を穿設するに通切なパワーに選定して金属層（
２）に対しては、これに透孔の穿設或いは損傷を与える
ことがない程度のエネルギーに選定する。このようにす
るときは、透孔（２ａ）を有する金属層（２）が基板（
１）への透孔穿設のマスクとなり、従って透孔（２ａ）
のパターン、即ちその寸法形状に一致したスルーホール
（３）の穿設を行うことができる。このレーザー加工に
よるスルーホール（３）の穿設に当っては、アシストガ
スとして、空気もしくは酸素ガスを吹き付けて、金属層
（２）の透孔（２ａ）内において樹脂が有効に燃焼消失
してきれいな透孔が穿設されるようにする。このレーザ
ー加工の諸条件は、例えば前述したように連続発振によ
る炭酸ガスレーザー光を用い、その出力を３００−、レ
ンズ焦点比１ｉｉｔｔ５インチ、フォーカス−〇、、３
＊ｍ〜＋０．３１１．アシストガスとして空気もしくは
酸素ｏ２ガスを用い、そのアシストガス圧を６ｋｇ／ｃ
ｎｔとする。また加ニスピードは１０ｍ／分程度に行う
ことができる。また基板（１）としては厚さ０．２〜１
，６ｆ１のガラスエポキシ基板或いはコンポジット材の
ＪＩＳ規格によるＣ　Ｅ　Ｍ’−３等を用いた。

このようにしてスルーホール（３）の穿設を行うもので
あるが、この時スルーホール（３）の内面には炭化層（
７）が生成される。

その後、基板（１）の整面、乾燥、ソフトエツチング、
例えば１０％８２　Ｓ０４による酸処理工程等を経た後
、電気メッキを施して第４図に示すように、導電層（４
）を形成する。この場合のメッキ条件は、メッキ液とし
て硫酸銅が６０〜８０ｇ／６の、光沢付人の硫酸銅液を
用い、電流密度３Ａ／ｄｍ２、処理時間１．５時間とし
た。このような電気メッキ処理をすると炭化層（３）に
よる導電性によって、これの上に銅イオンが析出し電気
メッキ層による導電層（４）が形成された。この場合こ
の銅の電気メッキによる導電層（４）は、優れた被着強
度を示し、また優れた導電性を有し、基板（１）の両面
に形成した金属層（２）間を、良好に電気的に接続し得
た。

また上述したように基板（１）に対するスルーホール（
３）の穿設における加ニスピードとＣＷ炭酸ガスレーザ
ーの出力との関係は、第５図中実線及び鎖線をもって囲
んで示した範囲となった。尚、第５図において実線部分
は、実際に測定した領域、鎖線部分は、実測しなかった
ものの使用装置の制約によって理論的に考えられる範囲
である。

上述したように本発明製法においては、基板（１）に対
してレーザー加工によってスルーホールを穿設し、この
際に生じた炭化層による導電性を利用して電気メッキを
行うものであるが、炭化層がスルーホール（３）の内面
に均一に形成されずに局部的に微細な欠除部とするとき
は、電気メッキ層のみによって導電層（４）を形成する
と、熱的ショック、即ち加熱冷却の繰り返しテストを行
った場合に、熱歪の発生によってこの導電層の抵抗値が
低下してくる場合がある。しかしながら、このようにス
ルーホール内の炭化層に微細な欠除部が生じる」３それ
がある場合には、上述した炭化層による導電性を利用し
た第１の電気メッキ処理後に、再び通常の前処理即ち活
性化処理を施してこれの上に無電解メッキを行って炭化
層の欠除部においても導電性を付与し、更に必要に応じ
て十分な厚さを得るための第２の電気メッキを行って導
電層（４）の形成を行う。この場合の無電解メッキは、
炭化層が形成されていない部分において行うものである
のでこの炭化層が形成されていない部分に対する活性化
処理、例えばパラジウムの付着は良好に行われるもので
あるから、炭化層の欠除部における無電解メッキは良好
に行われる。そしてこのような方法による場合高アスペ
クト比即ち基板（１）の厚さＬと、スルーホール（３）
の孔径φとの比ｔ／φが大なるものにおいても、信頼性
の高い、即ち被着強度に優れ熱サイクルに強い、低抵抗
の導電層（４）の形成を行うことができる。

因みに、上述したようにレーザー加工によるスルーボー
ルの形成後に第１の電気メッキと無電解メッキとを行い
その後に第２の電気メッキを施して導電層（４）を形成
した場合の本発明による実施例と、比較例１として、レ
ーザー加工によってスルーホールの形成を行って後、炭
化層を取り除くことなく無電解メッキと電気メッキとを
施して導電層を形成した場合と、更に比較例２として、
同様にレーザー加工によってスルーホールの形成ヲ行っ
て後、プラズマ処理によって炭化層を排除しその後無電
解メッキ及び電気メッキを施した場合の熱サイクルテス
トを行った結果を第６図に示す。

この場合、各側について夫々複数の試料を用意してテス
トを行ったものである。そして、このテストは、シリコ
ンオイル中で、２５℃で３０秒、　２６０℃で１０秒間
を１ザイクルとして２６０℃における抵抗値が初期値の
１０％上昇するまでのサイクル数を測定した結果を示し
たものである。この場合、基板（１）としては、　０．
８μｍのコンポジット材ＪＩＳ規格ＣＥＭ−３を用いス
ルーホールの孔径を０．２龍として１６（ｌｉｄのスル
ーホールを穿設し、これらを直列に接続してその測定を
行った場合である。第６　　　−図の表より明らかなよ
うに、本発明の基板によれば、比較例１及び２に格段に
熱サイクルに強く、４０回以上の繰返しサイクルによっ
て始めて１０％の抵抗値増加が生ずる試料が生じた。因
みに規定規格においては、この熱サイクルが３０以上で
あればよいものである。

〔発明の効果〕

上述したように本発明によれば、レーザー加工によるス
ルーホールの穿設によって生じた炭化層による導電層を
利用して電気メッキを施し、更に必要に応じて無電解メ
ッキ及び電気メッキを施してスルーホール内の導電層の
形成を行うようにしたことによって、レーザー加工によ
ってスルーホールを形成した場合における前述の無電解
メッキ及び電気メッキの工程を経る場合における信頼性
の低下を改善し得たものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明製法によって得ようとする配線基板の一
例の路線的拡大断面図、第２図〜第４図は本発明による
スルーポール型配線基扱の製法の一例を示す工程図、第
５図はその説明に供するレーザー加工の加工速度とレー
ザー出力の関係をボす図、第６図は本発明とこれを比較
する各資料の熱サイクルテスクの測定結果を不す表口、
第７図〜第９図は従来の配線基板の製法の工程図である
。 （１）・・・基板、（２）・・・金属層、（２ａ）・・
・その透孔、（３）・・・スルーホール、（４）・・・
導電層、（７）・・・炭化ｊ昔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板にレーザービーム加工によるスルーホールの穿設を
   行い、該スルーホールの内面に上記レーザービーム加工
   によって生成された炭化層の導電性を利用した電気メッ
   キ処理を施すことを特徴とするスルーホール型配線基板
   の製法。