JPH09162519A

JPH09162519A - 孔開き基板及びその加工方法

Info

Publication number: JPH09162519A
Application number: JP7315325A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Kasai; 広明葛西
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-12-04
Filing date: 1995-12-04
Publication date: 1997-06-20

Abstract

(57)【要約】【課題】樹脂膜と金属膜が積層した積層基板への孔開
けを各膜に影響を与えることなく、しかも小径の孔開き
を行う。【解決手段】金属膜と樹脂膜とが積層された積層基板
の樹脂膜部分を紫外線レーザにより孔開け加工し、金属
膜部分を放電加工により孔開け加工する。紫外線レーザ
はエネルギー密度のしきい値が小さく、樹脂膜に孔あけ
を行うが、金属膜の除去ができない。放電加工による孔
開けは金属膜に孔開けを行うが、絶縁体である樹脂膜の
除去ができない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板等の
ように金属膜と樹脂膜とが積層された積層基板に対して
貫通孔あるいは非貫通孔を形成する孔開け加工方法、及
びこの貫通孔あるいは非貫通孔を有する孔開き基板に関
する。

【０００２】

【従来の技術】プリント基板の小径孔は現状では、直径
がφ０．２〜０．４ｍｍであり、最小孔径はφ０．１ｍ
ｍであるが、今後、プリント基板の実装密度を増すため
には直径が０．１ｍｍ以下の更に小さな孔開け加工が要
求されている。

【０００３】金属膜及び樹脂膜が積層されたプリント基
板等の積層基板に対して、ブラインドホール、スルーホ
ールあるいはインナーバイヤーホール等の孔開け加工を
施す場合には、従来よりドリルによる加工が用いられて
きた。また、孔開け加工にエキシマレーザ、ＣＯ₂レー
ザ、ＹＡＧレーザなどのレーザを利用することも行われ
ている。

【０００４】このような孔開けに対して、特開平３−３
３５５７２号公報には、両面銅板プリント回路基板にス
ルーホール（貫通孔）を形成するため、機械ドリル、Ｙ
ＡＧレーザ、あるいはＣＯ₂レーザ等により表面の銅箔
を孔開けした後に、この孔開けされた開孔部をコンフォ
ーマルマスクとして使用したエキシマレーザにより樹脂
部を孔開け加工する方法が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の孔開け加工には以下のようなそれぞれの問題点
が存在する。

【０００６】ドリル加工で小径の孔開けを行う場合は、
ドリルが極小径化することによる耐折損性の低下、機械
振動の相対的な増加による加工誤差の増大が発生する。
このため現状の技術ではφ０．１ｍｍ以下のドリル加工
は非常に困難である。

【０００７】ＣＯ₂レーザ、ＹＡＧレーザなどの赤外線
レーザを用いる場合、熱加工となるために金属膜を加工
できるエネルギー密度では樹脂膜に対するダメージが大
きく、これにより樹脂膜の炭化、溶融が発生する。この
ため、金属膜と樹脂膜の積層基板の加工には不適となっ
ている。

【０００８】エキシマレーザは紫外線レーザのため、基
本的に樹脂を加工するのに適している。又、このレーザ
はエネルギー密度を大きくすることにより、金属膜の加
工も可能となるが、その場合、金属表面に紫外線が吸収
されることにより発生する熱を利用する熱的加工が中心
となるため、赤外線レーザを使用した場合と同様の問題
が発生する。

【０００９】特開平３−３３５５７２号公報の加工方法
は、基本的に以上の手段を組み合わせた複合加工方法で
あるため、上述した問題点を本質的に解決することがで
きない。

【００１０】さらに金属膜の加工に対して上記何れの手
段を用いても、金属膜の下部に樹脂膜が存在している場
合には、金属膜貫通と同時に樹脂膜に直接ダメージを与
えずに金属膜のみを加工することは非常に困難となって
いる。このようなことはプリント配線基板などにおい
て、中間層を相互に導通させるためのインナーバイヤホ
ール等を形成することが困難であることを示唆してい
る。

【００１１】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて
なされたものであり、金属膜と樹脂膜とが積層されたプ
リント基板等の積層基板の樹脂膜にダメージを与えるこ
となく、表面から任意の深さまで孔開け加工を可能とす
る加工方法を提供することを目的とする。又、本発明は
この方法によって加工された直径φ０．１ｍｍ以下の貫
通孔あるいは非貫通孔を有することにより、電子部品の
実装密度を向上させることを可能とした積層基板を提供
することを目的する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の孔開き基板の加
工方法は、金属膜と樹脂膜とが積層された積層基板に貫
通孔あるいは非貫通孔を形成する孔開け加工方法におい
て、前記積層基板の樹脂膜部分を紫外線レーザにより孔
開け加工し、金属膜部分を放電加工により孔開け加工す
ることを特徴とする。

【００１３】本発明の孔開き基板は、金属膜と樹脂膜と
が積層された積層基板における前記樹脂膜に紫外線レー
ザによって孔開けされた直径０．１ｍｍ以下の孔と、前
記金属膜部分に放電加工で孔開けされた直径０．１ｍｍ
以下の孔とが連通した貫通孔又は非貫通孔を有すること
を特徴とする。

【００１４】本発明に用いる積層基板の樹脂膜として
は、ポリイミド（ＰＩ），ポリカーボネート（ＰＣ）、
ポリエチエンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリメチルメ
タクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）
等の有機高分子材料のほとんどを使用することができ、
その材質としては限定されるものではない。この中で
も、ＰＩが特に好ましい。金属膜としても種々の材料を
選択できるが、銅、金、アルミニウム等の電導率が高い
金属が特に、好ましい。紫外線レーザとしてはエキシマ
レーザを使用でき、このエキシマレーザとしてはＡｒ
Ｆ、ＫｒＦ、ＸｅＣｌ等が使用でき、この内、ＫｒＦレ
ーザが好ましい。

【００１５】上述した本発明の加工方法において、エキ
シマレーザが照射された樹脂膜表面ではエキシマレーザ
による紫外線のエネルギーにより、樹脂分子結合の切断
及び低分子量化された樹脂分子が飛散するアブレーショ
ンが発生し、これにより樹脂が除去される。このアブレ
ーションによる樹脂の除去は、金属膜に達するまで進行
するが、樹脂膜と金属膜とでは加工可能なエネルギー密
度のしきい値が大きく異なるため、金属膜は除去され
ず、加工はそれ以上進むことがなく、金属膜に対してダ
メージを与えることもない。

【００１６】一方、金属膜の加工は任意の位置に放電加
工電極を設置し、所定の電圧を印加することによって行
われる。これにより金属膜部分が除去される。引き続き
放電電極を金属膜の膜厚方向に移動することにより、放
電電極と金属膜との間に一定のクリアランスを保ちなが
ら金属膜の除去が進行し、下層の樹脂膜表面に達したと
ころで加工はそれ以上進行しなくなる。すなわち放電加
工は放電電極と導通された金属膜との間の放電により加
工されるため、絶縁体である樹脂膜に直接ダメージを与
えることはない。

【００１７】以上のエキシマレーザによる樹脂膜の孔開
け及び放電加工による金属膜の孔開けを繰り返すことに
より、樹脂膜と金属膜が積層された積層基板を加工する
ことができる。すなわち本発明においては、積層基板の
最表面が樹脂膜、金属膜の何れの場合においても加工が
可能であるが、積層基板の最表面に金属膜が形成されて
いる場合は、最初に放電加工を行い、金属膜に所望の孔
開けを行い、次にエキシマレーザにより樹脂膜に孔開け
を行う。この時、積層基板表面は所望の孔開けを有する
金属膜であるため、コンタクトマスクと同様の作用が発
生する。このため、別途にマスクを作製する必要がなく
なる。

【００１８】本発明において、放電加工時の電極とワー
クとしての積層基板とのクリアランスは通常０．００１
〜０．０１ｍｍの範囲である。又、放電電極の直径をφ
０．０９ｍｍ以下とすることによって、金属膜に加工さ
れる孔の直径をφ０．１ｍｍ以下とすることができる。

【００１９】本発明の孔開き基板は以上の方法によって
加工され、放電電極を選択することにより積層基板に直
径φ０．１ｍｍ以下の孔開けを行うことが可能となって
いる。本発明の孔開き基板は従来の加工法では困難であ
った樹脂膜と金属膜との積層基板に直径φ０．１ｍｍ以
下の孔開けを施したものであり、このような小径の孔加
工によって、単位面積当たりの開孔数を増加することが
できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）図１（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施の
形態１の加工順序を示し、積層基板６は厚さ０．０２ｍ
ｍの銅膜５と、この銅膜５の両面に積層された厚さ０．
０３ｍｍのポリイミド（ＰＩ）樹脂膜とからなるサンド
イッチ状となっている。この積層基板６に対して上層の
ＰＩ膜４に貫通孔８を孔開けし、その後、銅膜５に孔開
けを行う。

【００２１】図１（ａ）において、１はＫｒＦエキシマ
レーザ光であり、２はこのレーザ光１の光路に配置され
たエキシマレーザ加工用マスク、３は集光レンズであ
る。ＫｒＦレーザは８００ｍＪ／ｃｍ²、繰り返し数１
００Ｈｚであり、積層基板６表面でのスポット径が０．
２ｍｍとなるように調節してある。

【００２２】図１（ｂ）において、８は加工された孔で
あり、図１（ｃ）において、７は放電加工用電極を示し
ている。この放電加工用電極７は直径が０．１９ｍｍで
あり、電圧８０Ｖで加工を行った。

【００２３】この加工では、マスク２を通ったＫｒＦエ
キシマレーザ１はレンズ３によりＰＩ膜４の表面に縮小
投影され、ＫｒＦレーザのスポット径０．２ｍｍで孔開
け加工される（図１（ａ）〜（ｂ））。次に、加工され
た孔８内に放電加工用電極７が挿入され、この状態で電
極７に電圧を印加することにより銅膜５が孔開けされ、
これにより非貫通孔を有した孔開き基板が加工される
（図１（ｃ）〜（ｄ））。

【００２４】以上の加工によって形成した孔開き基板６
の開孔部を顕微鏡により観察したところ、樹脂の溶融等
のダメージの発生は認められず、良好な孔開け加工とな
っていた。このような実施の形態では、最表層が樹脂
膜、内部層が金属膜である積層基板に対して、樹脂膜に
不要なダメージを与えることなく任意の深さにまで非貫
通孔を形成することができる。

【００２５】（実施の形態２）図２（ａ）〜（ｆ）は実
施の形態２の加工順序を示す。この実施の形態で加工さ
れる積層基板１３は、厚さ０．０１５ｍｍの銅膜１０及
び１５が厚さ０．０５ｍｍのＰＩ膜１１の両面に積層さ
れたサンドイッチ状となっている。図２（ａ）におい
て、９は放電加工用電極である。この放電加工用電極９
の直径はφ０．０９ｍｍであり、７０Ｖの加工電圧で加
工を行った。図２（ｂ）において、１２は加工された孔
である。図２（ｃ）において、１４はＫｒＦレーザ光を
示している。このＫｒＦレーザは１０００ｍＪ／ｃ
ｍ²、繰り返し数１００Ｈｚである。この場合、ＫｒＦ
レーザの光路内には、縮小投影用のマスクの設置を行っ
ていない。

【００２６】この実施の形態において、放電加工用電極
９に電圧を印加すると、電極９と銅膜１０の間で放電が
発生し、これにより上層の銅膜１０が除去され、ＰＩ膜
１１に達するまで孔開けが進行する（図２（ａ）〜
（ｂ））。次に、放電加工によって開けられた孔１２に
ＫｒＦレーザ光１４を照射する。このＫｒＦレーザ光１
４は孔１２によって、ＰＩ膜１１に対する照射範囲が制
限されるため、銅膜１０に形成した孔１２と同一径の孔
開けが行われる。この時、ＫｒＦレーザのエネルギーは
銅膜１０を加工できるエネルギーよりも充分に低いた
め、銅膜１０にダメージを与えることはない（図２
（ｃ）〜（ｄ））。さらに、孔１２を放電加工用電極９
を挿入し、下層の銅膜１５に対して孔開け加工を行う。
これにより貫通孔を有した孔開き基板を作製することが
できる。以上の加工によって形成された貫通孔を有した
孔開き基板の開孔部を顕微鏡により観察したところ、樹
脂の溶融等のダメージの発生は認められず、良好な結果
となっていた。

【００２７】このような実施の形態では、最表層が金属
膜、内部層が樹脂膜である積層基板に対して、樹脂膜に
不要なダメージを与えることなく、微小径の貫通孔を形
成することができる。なお、金属膜あるいは樹脂膜等の
最表面の膜の材質と貫通孔あるいは非貫通孔の組み合わ
せ、及び孔径は上記実施の形態に限られるものではな
く、最表面が金属膜の場合の非貫通孔の形成、あるいは
表面が樹脂膜の場合の貫通孔の形成も同様に可能であ
り、何れの場合においても直径φ０．１ｍｍ以下の孔を
形成することが可能である。

【００２８】（実施の形態３）図３及び図４は実施の形
態３を示す。この実施の形態に用いる積層基板１６は厚
さ０．０５ｍｍのＰＩ膜１８の両面に厚さ０．０１５ｍ
ｍの銅膜１７が積層されたものである。この積層基板１
６に対して、実施の形態２と同様の加工を繰り返して行
うことにより、直径φ０．０９５ｍｍの貫通孔を０．３
５ｍｍ角の範囲内に０．０２５ｍｍの間隔で９個形成
し、貫通孔１９を有する孔開き基板を形成した。

【００２９】これに対して、この実施の形態と同様の基
板に対して、ドリル加工による孔開けを行った場合、問
題なく加工できるのは直径φ０．１５ｍｍ以上であっ
た。又、加工範囲、及び加工間隔をこの実施の形態と同
一に設定し、φ０．１５ｍｍの孔開け加工を行ったとこ
ろ、加工可能な孔数は４個であった。本実施の形態にお
いては直径がφ０．１ｍｍ以下の孔を開けたことにより
同一範囲に９個の孔を開けることが可能となっている。
このような実施の形態では、金属膜と樹脂膜とよりなる
積層基板に直径φ０．１ｍｍ以下の孔開けを行うことに
より、単位面積当たりの開孔数を増加させることができ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の加工方法
は、金属膜と樹脂膜とが積層された積層基板の樹脂膜に
ダメージを与えることなく、表面から任意の深さまで孔
開け加工ができる。又、本発明の孔開き基板は直径φ
０．１ｍｍ以下の貫通孔あるいは非貫通孔を形成される
ため、実装密度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｄ）は実施の形態１の加工順序を示
す断面図である。

【図２】（ａ）〜（ｆ）は実施の形態２の加工順序を示
す断面図である。

【図３】実施の形態３によって加工された孔開き基板の
断面図である。

【図４】実施の形態３によって加工された孔開き基板の
平面図である。

【符号の説明】

１ＫｒＦエキシマレーザ４樹脂膜５金属膜６積層基板７放電加工用電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属膜と樹脂膜とが積層された積層基板
に貫通孔あるいは非貫通孔を形成する孔開け加工方法に
おいて、前記積層基板の樹脂膜部分を紫外線レーザによ
り孔開け加工し、金属膜部分を放電加工により孔開け加
工することを特徴とする孔開け加工方法。
【請求項２】金属膜と樹脂膜とが積層された積層基板
における前記樹脂膜に紫外線レーザによって孔開けされ
た直径０．１ｍｍ以下の孔と、前記金属膜部分に放電加
工で孔開けされた直径０．１ｍｍ以下の孔とが連通した
貫通孔又は非貫通孔を有することを特徴とする穴開き基
板。