リジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板の製造方法及びリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板
【課題】 リジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板の製造に適したレーザ加工条件を見出し、良好な形状で信頼性に優れるビアホールの形成を可能にする。
【解決手段】 層間接続に用いられるビアホール３２を作製する際のレーザ加工条件が、パルスエネルギー１〜２０ｍＪ、パルス幅が１〜３０μｓ、ショット数が１〜１０回の条件であることを特徴とするリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板の製造方法を提供する。本発明では、複数の銅張積層板１０、２０を積層して多層板３０を形成し、該多層板３０の状態でレーザ加工してビアホール３２用の開口２３を形成することが好ましい。
【解決手段】 層間接続に用いられるビアホール３２を作製する際のレーザ加工条件が、パルスエネルギー１〜２０ｍＪ、パルス幅が１〜３０μｓ、ショット数が１〜１０回の条件であることを特徴とするリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板の製造方法を提供する。本発明では、複数の銅張積層板１０、２０を積層して多層板３０を形成し、該多層板３０の状態でレーザ加工してビアホール３２用の開口２３を形成することが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板の製造方法及びリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気機器や電子機器の内部で用いられる回路基板としては、２層以上の回路を有する多層プリント配線板が広く用いられている。多層プリント配線板としては、リジッド配線板（ＲＰＣ）のみで構成されている多層リジッド配線板（多層ＲＰＣ）、フレキシブル配線板（ＦＰＣ）とリジッド配線板（ＲＰＣ）が複合されたリジッドフレックス多層基板（Ｒ−Ｆ配線板）がよく知られている。多層リジッド配線板は、パーソナルコンピュータのマザーボード等の電子機器に採用されている。リジッドフレックス多層基板は、デジタルカメラなどの電子機器に採用されている。さらに、近年では電気機器・電子機器の軽量化・薄型化の観点から、すべてをＦＰＣのみで構成した多層フレキシブル配線板（多層ＦＰＣ）の採用も進んでいる。
【０００３】
一般的な多層プリント配線板の製造方法の一例として、４層の回路を有する多層ＦＰＣの製造方法を図５に示す。なお、図５は、内層ＦＰＣ１０の銅箔１２及び片面銅張積層板２０を片側（上側の回路２層）のみ図示し、もう片側（下側の回路２層）の図示を簡略さのため省略している。
（１）絶縁性基材２１の片面に銅箔２２を有する片面銅張積層板２０（図５（ａ）参照）にビアホール形成用開口２３を形成する（図５（ｂ）参照）。
（２）図５（ｃ）に示すように、開口２３を形成した片面銅張積層板２０と内層ＦＰＣ１０とを接着材３１で積層する。内層ＦＰＣ１０は、絶縁性基材２１の両面の銅箔１２（片面のみ図示した。）に回路が積層前に形成されたものである。
（３）図５（ｄ）に示すように、電解銅めっき等によりビアホール形成用開口２３に導電体３３を充填し、層間の導通を取るためのビアホール３２を形成する。
（４）片面銅張積層板２０の銅箔２２に形成した回路の保護等のため、表層レジスト（図示略）を形成する。
【０００４】
また、特許文献１では、絶縁性基材としてプリプレグを用いたプリント配線板に対して最適なレーザ加工条件が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−２３２２６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ビアホール形成用の開口は、一般に、炭酸ガスレーザを用いたレーザ加工によって形成されている。しかしながら、やみくもにレーザを照射すればよいものではなく、最適なレーザ加工条件にて実施するのは自明である。最適領域から外れた場合には、以下のような現象が発生する。
（１）レーザによる金属層の損傷
（２）ビアホール内壁面での接着材層や絶縁性基材の凹凸、及びめっき不良
（３）ビアホール内へのめっきの異常析出
（４）炭化物の残留
【０００６】
上記のような現象が発生すると、プリント配線板を製造する上での歩留まりが低下してしまうし、工業製品としての信頼性が損なわれる。ひいてはプリント配線板が用いられる電気機器や電子機器で導通不良などが発生し、電気的信頼性が著しく低下するおそれがある。
【０００７】
特許文献１に記載された提案は、絶縁性基材としてプリプレグを用いた場合に限られており、ポリイミドを用いた場合には適当ではない。すなわち、特許文献１は多層ＲＰＣに関してのみの提案であり、ＦＰＣとＲＰＣとを複合したＲ−Ｆ配線板や、ＦＰＣのみで構成されている多層ＦＰＣには適用できない。それはレーザを照射する対象物が異なっているので、レーザ加工条件の最適領域も異なっているためである。
【０００８】
また、特許文献１に記載された方法は、片面回路基板にビアホールを形成し、それとコア層を積層し、多層プリント配線板とする製造方法である。しかしながら、このような方法では、図６に示すように積層してレーザ加工でビアホール形成用開口２３を形成したときに位置ずれが発生するおそれがある。開口２３の底部に内層ＦＰＣ１０の回路１２が存在しない部分２４にはめっき３３が付かず、図７に示すように導通不良となる問題がある。このため、位置ずれを考慮した設計を行う必要があり、ランド径を大きくする必要があることから、回路のファイン化には適さないという問題がある。
【０００９】
さらに特許文献１は片面プリント配線板でのレーザ加工条件を明示しているのみであり、多層基板の状態でのレーザ加工条件を明示していない。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、リジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板の製造に適したレーザ加工条件を見出し、良好な形状でかつ電気的信頼性に優れるビアホールを形成することが可能なリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板の製造方法及びリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するため、本発明は、層間接続に用いられるビアホールを作製する際のレーザ加工条件が、パルスエネルギーが１〜２０ｍＪ、パルス幅が１〜３０μｓ、ショット数が１〜１０回の条件であることを特徴とするリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板の製造方法を提供する。
本発明では、複数の銅張積層板を積層して多層板を形成し、該多層板の状態でビアホールのレーザ加工を行うことが好ましい。
前記レーザ加工に用いるレーザとしては炭酸ガスレーザが好ましい。
前記ビアホールが形成される絶縁性基材としては、厚さが５〜５０μｍのポリイミド複合材料から形成されたものを用いることが好ましい。
銅張積層板の銅箔の厚さとしては、３〜５０μｍであることが好ましい。
ビアホールの穴径としては、５〜３００μｍであることが好ましい。
【００１２】
また本発明は、パルスエネルギーが１〜２０ｍＪ、パルス幅が１〜３０μｓ、ショット数が１〜１０回のレーザ加工条件で形成されたビアホールが層間接続に用いられていることを特徴とするリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板を提供する。
前記ビアホールを有する絶縁性基材は、厚さが５〜５０μｍのポリイミド複合材料から形成されていることが好ましい。
銅張積層板の銅箔の厚さは３〜５０μｍであることが好ましい。
ビアホールの穴径は５〜３００μｍであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ビアホール形成用の開口を形成するためのレーザ加工条件がリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板向けに最適化されており、良好な形状でかつ電気的信頼性に優れるビアホールを形成することが可能である。
複数の銅張積層板を積層して多層板を形成し、該多層板の状態でビアホールのレーザ加工を行う場合、積層による位置ずれがないことから、高密度化が可能である。また多層板の状態でＩＶＨを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、最良の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。図１は、本発明を用いて多層プリント配線板にビアホールを形成する方法の一例を説明する断面工程図である。
本形態例の多層プリント配線板の製造方法では、まず図１（ａ）に示すように、複数の銅張積層板１０、２０を積層して多層板３０を形成する。ここで、レーザ加工の際に内側に位置する銅張積層板１０（以下、区別のため「第１の銅張積層板１０」と呼ぶことにする。）は、絶縁性基材１１の片面または両面に銅箔１２が積層されたものである（図１では片面のみ銅箔１２を示す）。また、レーザ加工の際に外側に位置する銅張積層板２０（以下、区別のため「第２の銅張積層板２０」と呼ぶことにする。）は、絶縁性基材２１の片面に銅箔２２が積層された片面銅張積層板である。
【００１５】
第１の銅張積層板１０の銅箔１２には積層に先立って回路形成する。第１の銅張積層板１０が両面銅張積層板である場合には、両面の回路間の導通をとるため、めっきスルーホール等を形成する。第１の銅張積層板１０の銅箔１２と第２の銅張積層板２０との間には、両者を接着するための接着材層３１が積層されている。接着材層３１は、一般的に使用されるエポキシ系、アクリル系などの接着材が適用可能であることは言うまでもないが、本発明では特に限定されるものではない。
【００１６】
銅張積層板１０、２０の絶縁性基材１１、２１としては、ポリイミド、ポリイミド複合材料が用いられる。絶縁性基材１１、２１の厚さは、５〜５０μｍくらいの範囲であれば特に制限されるものではない。銅箔１２、２２の厚さは、一般的に使用される３〜５０μｍくらいの範囲であれば特に制限されるものではない。炭酸ガスレーザを用いることにより、レーザ加工時に第１の銅張積層板１０の銅箔１２が貫通することも生じない。
【００１７】
銅張積層板１０、２０の積層後、図１（ｂ）に示すように、第２の銅張積層板２０の銅箔２２には、レーザ加工に先立って、ビアホール３２が形成される位置に開口２２ａを形成する。開口２２ａの位置は、ビアホール３２内に形成されるめっき層３３が第１の銅張積層板１０の銅箔１２と良好に接続できるように、該銅箔１２の導体パターン上の所定の位置に対して位置合わせされる。層間の位置合わせは、不図示の位置合わせ穴や位置合わせ用マークなどを基準にして行うことができる。
【００１８】
多層板３０の状態でビアホール３２の形成を行うには、図１（ｃ）に示すように、開口２２ａから露出された第２の銅張積層板２０の絶縁性基材２１と、その下側に位置する接着材層３１とをレーザ照射により穴あけ加工してビアホール形成用開口２３を形成し、炭化物等のスミヤを除去（デスミヤ）した後、図１（ｄ）に示すように、ビアホール形成用開口２３にめっきなどにより導電体（めっき層）３３を充填する。めっき層３３は、銅などの電解又は無電解のめっき等により形成することができる。第２の銅張積層板２０に回路とビアホールを形成した後、回路の保護等のため、カバーレイ（ＣＬ）や表層レジスト（図示略）を積層することが好ましい。また、防錆処理などの保護処理を行ってもよい。
【００１９】
ビアホール３２の開口２３が形成される第２の銅張積層板２０の絶縁性基材２１は、厚さ５〜５０μｍのポリイミド複合材料から形成されたものが好ましい。その理由は、絶縁性基材２１の厚さが５μｍ未満では強度が低下してハンドリングが難しく、逆に５０μｍを超えると、微細なビアホールの形成及び導電性物質の充填が難しくなるためである。ビアホール３２の開口２３の直径（穴径）は、炭酸ガスレーザで一般的に加工される大きさ（５〜３００μｍ）であれば、特に限定するものではない。
【００２０】
本発明では、絶縁性基材２１にビアホール形成用開口２３をあけるときのレーザ加工条件として、以下の条件（１）〜（３）を採用する。
（１）パルスエネルギーは１〜２０ｍＪ、より好ましくは２〜１０ｍＪ。
（２）パルス幅は１〜３０μｓ、より好ましくは３〜１０μｓ。
（３）ショット数は１〜１０回、より好ましくは３〜７回。
【００２１】
加工に用いるレーザは炭酸ガスレーザが好ましい。レーザのパルス間隔は、一般的な２ｍｓ以上とすることが好ましい。
【００２２】
上記（１）〜（３）のレーザ加工条件を用いる理由は、以下のとおりである。
パルスエネルギーが低く、かつ／又はショット数が少ない場合には、炭化物が残留したり、めっき層３３の異常析出が発生するおそれがある。特に、パルスエネルギーが低く、かつショット数も少ない場合には、開口２３があかない場合もある。逆に、パルスエネルギーが高く、かつ／又はショット数が多い場合には、開口２３の周囲または開口２３の底部となる銅箔１２、２２へのダメージも大きく、開口２３の内壁面での接着材層３１や絶縁性基材２１の表面の凹凸も大きくなり、電気的信頼性の低下の原因となる。また、パルス幅が短い場合には、樹脂への熱的影響が大きくなり、接着材層３１や絶縁性基材２１の表面の凹凸も大きくなる。
【００２３】
すなわち、パルスエネルギーを低く、パルス幅を低くし、ショット数を多くするならば、ビアホール形成用開口２３の形状は良好であるが、生産性が低くなり、コスト高になってしまう。逆に、パルスエネルギーを高く、パルス幅を長くし、ショット数を少なくするほど、生産性は高いが、ビアホール形成用開口２３の形状は悪化する。そのため、上記（１）〜（３）に記す条件内でレーザ加工を行うことにより、良好な形状でかつ電気的信頼性に優れるビアホール３２を形成することができる。特に、上記（１）〜（３）においてより好ましいとされた条件を用いることが好ましい。
【００２４】
すなわちレーザ加工条件というのは、電気的信頼性や生産性を考慮しなければならないものであり、「パルスエネルギー」、「パルス幅」、「ショット数」といったレーザ加工時のパラメータには、最適領域が存在するわけである。
本発明は、上記の特許文献１に記載されている片面銅張積層板やプリプレグへのレーザ加工条件ではなく、ポリイミドを用いた銅張積層板へのレーザ加工条件である。すなわち、多層プリント配線板のうち、フレキシブル配線板（ＦＰＣ）とリジッド配線板（ＲＰＣ）が複合されたリジッドフレックス多層基板（Ｒ−Ｆ配線板）及び、ＦＰＣのみで構成されている多層フレキシブル配線板（多層ＦＰＣ）のみを対象としている。
【００２５】
以上説明したように、本発明によれば、ビアホール３２用の開口２３を形成するためのレーザ加工条件がリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板向けに最適化されており、良好な形状でかつ電気的信頼性に優れるビアホール３２を形成することが可能である。
複数の銅張積層板１０、２０を積層して多層板３０を形成し、該多層板３０の状態でビアホール３２のレーザ加工を行う場合、積層時の位置ずれを補正して回路形成ができるから、位置ずれを防止し、高密度化が可能である。また多層板３０の状態でＩＶＨを形成することができる。
【実施例】
【００２６】
以下、実施例をもって本発明を具体的に説明する。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
以下の実施例では、両面銅張積層板の両側にそれぞれ片面銅張積層板を１枚ずつ積層した４層フレキシブル配線板（基板サイズ：３００×３００ｍｍ）を製造した。
【００２７】
＜構成材料＞
内層基板となる両面銅張積層板（両面ＣＣＬ）としては、厚さ２５μｍのポリイミド（ＰＩ）の両面にそれぞれ厚さ１８μｍの銅箔を積層したものを用いた。
外層基板となる片面銅張積層板（片面ＣＣＬ）としては、厚さ２５μｍのポリイミド（ＰＩ）の片面に厚さ１８μｍの銅箔を積層したものを用いた。
カバーレイ（ＣＬ）としては、厚さ２５μｍのポリイミド（ＰＩ）の片面に厚さ２５μｍの接着材を積層したものを用いた。
層間接着材としては、厚さ４０μｍの接着材を用いた。
【００２８】
＜製造方法＞
（１）内層ＣＣＬに所要の配線パターンを作製し、内層ＦＰＣとする。
（２）内層ＦＰＣの両面に、それぞれ片面ＣＣＬを積層する。この際、内層ＦＰＣと各片面ＣＣＬとの間には、層間接着材を介在させる。
（３）炭酸ガスレーザを用いてビアホール形成用の開口（ビア径φ５０μｍ）をあける。
（４）開口内をデスミヤ後、電解銅めっきを行い、層間導通を取る。
（５）外層基板に所要の配線パターンを形成し、外層ＦＰＣとする。
（６）外層ＦＰＣの表面にカバーレイ（ＣＬ）を積層し、多層ＦＰＣを完成させる。
【００２９】
＜レーザ加工条件＞
炭酸ガスレーザを用いてビアホール形成用の開口をあける際のレーザ加工条件として、表１の（１）、（２）、（３）に示すレーザ加工条件を用いた。
【００３０】
【表１】
【００３１】
表１の（１）のレーザ加工条件では、パルス幅を７μｓに、ショット数を７回に固定し、パルスエネルギーを１〜５０ｍＪの範囲で９通りに変更した。
表１の（２）のレーザ加工条件では、パルスエネルギーを５ｍＪに、ショット数を５回に固定し、パルス幅を１〜５０μｓの範囲で１０通りに変更した。
表１の（３）のレーザ加工条件では、パルスエネルギーを４ｍＪに、パルス幅を４μｓに固定し、ショット数を１〜５０回の範囲で１０通りに変更した。
【００３２】
＜試験方法＞
試料の層間接続信頼性を試験するため、プリント配線板の評価として一般的に行われている気相ヒートショック試験（気相熱衝撃試験）を実施した。試験条件は、−２５℃／３０分⇔１２５℃／３０分（−２５℃の低温槽と１２５℃の高温槽を用い、１サイクルあたり６０分で交互の槽に入れ替えるもの）とした。そしてビアホールの導体抵抗を連続測定し、断線するまで（抵抗値が所定値以上になるまで）のサイクル数をカウントした。
【００３３】
＜試験結果＞
表１のレーザ加工条件（１）、（２）、（３）について行った試験の結果を、それぞれ図２、図３、図４に示す。
【００３４】
図２より、レーザ加工条件（１）においてパルスエネルギーが大きくなるとサイクル数が低下している。これは必要以上にレーザを照射したため、「レーザによる金属層の損傷」、「ビアホール内壁面での接着材層や絶縁性基材の凹凸」、「ビアホール内へのめっきの異常析出」、「炭化物の残留によるめっき不良」などが発生したものと考えられる。
【００３５】
図３より、レーザ加工条件（２）においてパルス幅が大きくなるとサイクル数が低下している。これは必要以上にレーザを照射したため、「レーザによる金属層の損傷」、「ビアホール内壁面での接着材層や絶縁性基材の凹凸」、「ビアホール内へのめっきの異常析出」、「炭化物の残留によるめっき不良」などが発生したものと考えられる。
【００３６】
図４より、レーザ加工条件（３）においてショット数が大きくなるとサイクル数が低下している。これは必要以上にレーザを照射したため、「レーザによる金属層の損傷」、「ビアホール内壁面での接着材層や絶縁性基材の凹凸」、「ビアホール内へのめっきの異常析出」、「炭化物の残留によるめっき不良」などが発生したものと考えられる。
【００３７】
気相ヒートショック試験において、断線までのサイクル数が多いほど電気的信頼性は良好であると判断される。サイクル数が絶対的に大きければ（一定値以上であれば）プリント配線板としての信頼性が確保できると考えられるが、電気機器や電子機器の種類や用途、構造等によってサイクル数への要求値は異なる。したがって、パルスエネルギー、パルス幅、ショット数といったレーザ加工条件のパラメータに対する依存性から、相対的にサイクル数が高いものを選択するほうが好ましい。
【００３８】
図２より、１０００回以上のサイクル数が得られるパルスエネルギーは１〜２０ｍＪであり、１５００回以上のサイクル数が得られるパルスエネルギーは２〜１０ｍＪである。
図３より、１０００回以上のサイクル数が得られるパルス幅は１〜３０μｓであり、１５００回以上のサイクル数が得られるパルス幅は３〜１０μｓである。
図４より、１０００回以上のサイクル数が得られるショット数は１〜１０回であり、１５００回以上のサイクル数が得られるショット数は３〜７回である。
本発明では、１０００回以上のサイクル数であれば、好適なレーザ加工条件として使用できるものと判断した。さらに好ましくは１５００回以上のサイクル数と判断した。この判断に基づき、上記のレーザ加工条件が好適であると分かる。
パルス幅は、一般的な２ｍｓ以上であれば特に制限しない。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、リジッドフレックス多層基板及び多層フレキシブル配線板の製造に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】（ａ）〜（ｄ） 本発明を用いて多層プリント配線板にビアホールを形成する方法の一例を説明する断面工程図である。
【図２】実施例によるパルスエネルギーとサイクル数との関係を示すグラフである。
【図３】実施例によるパルス幅とサイクル数との関係を示すグラフである。
【図４】実施例によるショット数とサイクル数との関係を示すグラフである。
【図５】（ａ）〜（ｄ） 従来法を用いて多層プリント配線板にビアホールを形成する方法の一例を説明する断面工程図である。
【図６】内層ＦＰＣの銅箔と外層ＣＣＬの開口に位置ずれが生じた状態の一例を説明する断面図である。
【図７】図６の位置ずれが生じた多層基板にめっきをしたときの問題を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０…第１の銅張積層板（内層ＦＰＣ）、１１…絶縁性基材、１２…銅箔（回路）、２０…第２の銅張積層板（片面銅張積層板）、２１…絶縁性基材、２２…銅箔（回路）、２３…ビアホール形成用開口、３０…多層板（多層プリント配線板）、３２…ビアホール。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板の製造方法及びリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気機器や電子機器の内部で用いられる回路基板としては、２層以上の回路を有する多層プリント配線板が広く用いられている。多層プリント配線板としては、リジッド配線板（ＲＰＣ）のみで構成されている多層リジッド配線板（多層ＲＰＣ）、フレキシブル配線板（ＦＰＣ）とリジッド配線板（ＲＰＣ）が複合されたリジッドフレックス多層基板（Ｒ−Ｆ配線板）がよく知られている。多層リジッド配線板は、パーソナルコンピュータのマザーボード等の電子機器に採用されている。リジッドフレックス多層基板は、デジタルカメラなどの電子機器に採用されている。さらに、近年では電気機器・電子機器の軽量化・薄型化の観点から、すべてをＦＰＣのみで構成した多層フレキシブル配線板（多層ＦＰＣ）の採用も進んでいる。
【０００３】
一般的な多層プリント配線板の製造方法の一例として、４層の回路を有する多層ＦＰＣの製造方法を図５に示す。なお、図５は、内層ＦＰＣ１０の銅箔１２及び片面銅張積層板２０を片側（上側の回路２層）のみ図示し、もう片側（下側の回路２層）の図示を簡略さのため省略している。
（１）絶縁性基材２１の片面に銅箔２２を有する片面銅張積層板２０（図５（ａ）参照）にビアホール形成用開口２３を形成する（図５（ｂ）参照）。
（２）図５（ｃ）に示すように、開口２３を形成した片面銅張積層板２０と内層ＦＰＣ１０とを接着材３１で積層する。内層ＦＰＣ１０は、絶縁性基材２１の両面の銅箔１２（片面のみ図示した。）に回路が積層前に形成されたものである。
（３）図５（ｄ）に示すように、電解銅めっき等によりビアホール形成用開口２３に導電体３３を充填し、層間の導通を取るためのビアホール３２を形成する。
（４）片面銅張積層板２０の銅箔２２に形成した回路の保護等のため、表層レジスト（図示略）を形成する。
【０００４】
また、特許文献１では、絶縁性基材としてプリプレグを用いたプリント配線板に対して最適なレーザ加工条件が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−２３２２６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ビアホール形成用の開口は、一般に、炭酸ガスレーザを用いたレーザ加工によって形成されている。しかしながら、やみくもにレーザを照射すればよいものではなく、最適なレーザ加工条件にて実施するのは自明である。最適領域から外れた場合には、以下のような現象が発生する。
（１）レーザによる金属層の損傷
（２）ビアホール内壁面での接着材層や絶縁性基材の凹凸、及びめっき不良
（３）ビアホール内へのめっきの異常析出
（４）炭化物の残留
【０００６】
上記のような現象が発生すると、プリント配線板を製造する上での歩留まりが低下してしまうし、工業製品としての信頼性が損なわれる。ひいてはプリント配線板が用いられる電気機器や電子機器で導通不良などが発生し、電気的信頼性が著しく低下するおそれがある。
【０００７】
特許文献１に記載された提案は、絶縁性基材としてプリプレグを用いた場合に限られており、ポリイミドを用いた場合には適当ではない。すなわち、特許文献１は多層ＲＰＣに関してのみの提案であり、ＦＰＣとＲＰＣとを複合したＲ−Ｆ配線板や、ＦＰＣのみで構成されている多層ＦＰＣには適用できない。それはレーザを照射する対象物が異なっているので、レーザ加工条件の最適領域も異なっているためである。
【０００８】
また、特許文献１に記載された方法は、片面回路基板にビアホールを形成し、それとコア層を積層し、多層プリント配線板とする製造方法である。しかしながら、このような方法では、図６に示すように積層してレーザ加工でビアホール形成用開口２３を形成したときに位置ずれが発生するおそれがある。開口２３の底部に内層ＦＰＣ１０の回路１２が存在しない部分２４にはめっき３３が付かず、図７に示すように導通不良となる問題がある。このため、位置ずれを考慮した設計を行う必要があり、ランド径を大きくする必要があることから、回路のファイン化には適さないという問題がある。
【０００９】
さらに特許文献１は片面プリント配線板でのレーザ加工条件を明示しているのみであり、多層基板の状態でのレーザ加工条件を明示していない。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、リジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板の製造に適したレーザ加工条件を見出し、良好な形状でかつ電気的信頼性に優れるビアホールを形成することが可能なリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板の製造方法及びリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するため、本発明は、層間接続に用いられるビアホールを作製する際のレーザ加工条件が、パルスエネルギーが１〜２０ｍＪ、パルス幅が１〜３０μｓ、ショット数が１〜１０回の条件であることを特徴とするリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板の製造方法を提供する。
本発明では、複数の銅張積層板を積層して多層板を形成し、該多層板の状態でビアホールのレーザ加工を行うことが好ましい。
前記レーザ加工に用いるレーザとしては炭酸ガスレーザが好ましい。
前記ビアホールが形成される絶縁性基材としては、厚さが５〜５０μｍのポリイミド複合材料から形成されたものを用いることが好ましい。
銅張積層板の銅箔の厚さとしては、３〜５０μｍであることが好ましい。
ビアホールの穴径としては、５〜３００μｍであることが好ましい。
【００１２】
また本発明は、パルスエネルギーが１〜２０ｍＪ、パルス幅が１〜３０μｓ、ショット数が１〜１０回のレーザ加工条件で形成されたビアホールが層間接続に用いられていることを特徴とするリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板を提供する。
前記ビアホールを有する絶縁性基材は、厚さが５〜５０μｍのポリイミド複合材料から形成されていることが好ましい。
銅張積層板の銅箔の厚さは３〜５０μｍであることが好ましい。
ビアホールの穴径は５〜３００μｍであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ビアホール形成用の開口を形成するためのレーザ加工条件がリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板向けに最適化されており、良好な形状でかつ電気的信頼性に優れるビアホールを形成することが可能である。
複数の銅張積層板を積層して多層板を形成し、該多層板の状態でビアホールのレーザ加工を行う場合、積層による位置ずれがないことから、高密度化が可能である。また多層板の状態でＩＶＨを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、最良の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。図１は、本発明を用いて多層プリント配線板にビアホールを形成する方法の一例を説明する断面工程図である。
本形態例の多層プリント配線板の製造方法では、まず図１（ａ）に示すように、複数の銅張積層板１０、２０を積層して多層板３０を形成する。ここで、レーザ加工の際に内側に位置する銅張積層板１０（以下、区別のため「第１の銅張積層板１０」と呼ぶことにする。）は、絶縁性基材１１の片面または両面に銅箔１２が積層されたものである（図１では片面のみ銅箔１２を示す）。また、レーザ加工の際に外側に位置する銅張積層板２０（以下、区別のため「第２の銅張積層板２０」と呼ぶことにする。）は、絶縁性基材２１の片面に銅箔２２が積層された片面銅張積層板である。
【００１５】
第１の銅張積層板１０の銅箔１２には積層に先立って回路形成する。第１の銅張積層板１０が両面銅張積層板である場合には、両面の回路間の導通をとるため、めっきスルーホール等を形成する。第１の銅張積層板１０の銅箔１２と第２の銅張積層板２０との間には、両者を接着するための接着材層３１が積層されている。接着材層３１は、一般的に使用されるエポキシ系、アクリル系などの接着材が適用可能であることは言うまでもないが、本発明では特に限定されるものではない。
【００１６】
銅張積層板１０、２０の絶縁性基材１１、２１としては、ポリイミド、ポリイミド複合材料が用いられる。絶縁性基材１１、２１の厚さは、５〜５０μｍくらいの範囲であれば特に制限されるものではない。銅箔１２、２２の厚さは、一般的に使用される３〜５０μｍくらいの範囲であれば特に制限されるものではない。炭酸ガスレーザを用いることにより、レーザ加工時に第１の銅張積層板１０の銅箔１２が貫通することも生じない。
【００１７】
銅張積層板１０、２０の積層後、図１（ｂ）に示すように、第２の銅張積層板２０の銅箔２２には、レーザ加工に先立って、ビアホール３２が形成される位置に開口２２ａを形成する。開口２２ａの位置は、ビアホール３２内に形成されるめっき層３３が第１の銅張積層板１０の銅箔１２と良好に接続できるように、該銅箔１２の導体パターン上の所定の位置に対して位置合わせされる。層間の位置合わせは、不図示の位置合わせ穴や位置合わせ用マークなどを基準にして行うことができる。
【００１８】
多層板３０の状態でビアホール３２の形成を行うには、図１（ｃ）に示すように、開口２２ａから露出された第２の銅張積層板２０の絶縁性基材２１と、その下側に位置する接着材層３１とをレーザ照射により穴あけ加工してビアホール形成用開口２３を形成し、炭化物等のスミヤを除去（デスミヤ）した後、図１（ｄ）に示すように、ビアホール形成用開口２３にめっきなどにより導電体（めっき層）３３を充填する。めっき層３３は、銅などの電解又は無電解のめっき等により形成することができる。第２の銅張積層板２０に回路とビアホールを形成した後、回路の保護等のため、カバーレイ（ＣＬ）や表層レジスト（図示略）を積層することが好ましい。また、防錆処理などの保護処理を行ってもよい。
【００１９】
ビアホール３２の開口２３が形成される第２の銅張積層板２０の絶縁性基材２１は、厚さ５〜５０μｍのポリイミド複合材料から形成されたものが好ましい。その理由は、絶縁性基材２１の厚さが５μｍ未満では強度が低下してハンドリングが難しく、逆に５０μｍを超えると、微細なビアホールの形成及び導電性物質の充填が難しくなるためである。ビアホール３２の開口２３の直径（穴径）は、炭酸ガスレーザで一般的に加工される大きさ（５〜３００μｍ）であれば、特に限定するものではない。
【００２０】
本発明では、絶縁性基材２１にビアホール形成用開口２３をあけるときのレーザ加工条件として、以下の条件（１）〜（３）を採用する。
（１）パルスエネルギーは１〜２０ｍＪ、より好ましくは２〜１０ｍＪ。
（２）パルス幅は１〜３０μｓ、より好ましくは３〜１０μｓ。
（３）ショット数は１〜１０回、より好ましくは３〜７回。
【００２１】
加工に用いるレーザは炭酸ガスレーザが好ましい。レーザのパルス間隔は、一般的な２ｍｓ以上とすることが好ましい。
【００２２】
上記（１）〜（３）のレーザ加工条件を用いる理由は、以下のとおりである。
パルスエネルギーが低く、かつ／又はショット数が少ない場合には、炭化物が残留したり、めっき層３３の異常析出が発生するおそれがある。特に、パルスエネルギーが低く、かつショット数も少ない場合には、開口２３があかない場合もある。逆に、パルスエネルギーが高く、かつ／又はショット数が多い場合には、開口２３の周囲または開口２３の底部となる銅箔１２、２２へのダメージも大きく、開口２３の内壁面での接着材層３１や絶縁性基材２１の表面の凹凸も大きくなり、電気的信頼性の低下の原因となる。また、パルス幅が短い場合には、樹脂への熱的影響が大きくなり、接着材層３１や絶縁性基材２１の表面の凹凸も大きくなる。
【００２３】
すなわち、パルスエネルギーを低く、パルス幅を低くし、ショット数を多くするならば、ビアホール形成用開口２３の形状は良好であるが、生産性が低くなり、コスト高になってしまう。逆に、パルスエネルギーを高く、パルス幅を長くし、ショット数を少なくするほど、生産性は高いが、ビアホール形成用開口２３の形状は悪化する。そのため、上記（１）〜（３）に記す条件内でレーザ加工を行うことにより、良好な形状でかつ電気的信頼性に優れるビアホール３２を形成することができる。特に、上記（１）〜（３）においてより好ましいとされた条件を用いることが好ましい。
【００２４】
すなわちレーザ加工条件というのは、電気的信頼性や生産性を考慮しなければならないものであり、「パルスエネルギー」、「パルス幅」、「ショット数」といったレーザ加工時のパラメータには、最適領域が存在するわけである。
本発明は、上記の特許文献１に記載されている片面銅張積層板やプリプレグへのレーザ加工条件ではなく、ポリイミドを用いた銅張積層板へのレーザ加工条件である。すなわち、多層プリント配線板のうち、フレキシブル配線板（ＦＰＣ）とリジッド配線板（ＲＰＣ）が複合されたリジッドフレックス多層基板（Ｒ−Ｆ配線板）及び、ＦＰＣのみで構成されている多層フレキシブル配線板（多層ＦＰＣ）のみを対象としている。
【００２５】
以上説明したように、本発明によれば、ビアホール３２用の開口２３を形成するためのレーザ加工条件がリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板向けに最適化されており、良好な形状でかつ電気的信頼性に優れるビアホール３２を形成することが可能である。
複数の銅張積層板１０、２０を積層して多層板３０を形成し、該多層板３０の状態でビアホール３２のレーザ加工を行う場合、積層時の位置ずれを補正して回路形成ができるから、位置ずれを防止し、高密度化が可能である。また多層板３０の状態でＩＶＨを形成することができる。
【実施例】
【００２６】
以下、実施例をもって本発明を具体的に説明する。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
以下の実施例では、両面銅張積層板の両側にそれぞれ片面銅張積層板を１枚ずつ積層した４層フレキシブル配線板（基板サイズ：３００×３００ｍｍ）を製造した。
【００２７】
＜構成材料＞
内層基板となる両面銅張積層板（両面ＣＣＬ）としては、厚さ２５μｍのポリイミド（ＰＩ）の両面にそれぞれ厚さ１８μｍの銅箔を積層したものを用いた。
外層基板となる片面銅張積層板（片面ＣＣＬ）としては、厚さ２５μｍのポリイミド（ＰＩ）の片面に厚さ１８μｍの銅箔を積層したものを用いた。
カバーレイ（ＣＬ）としては、厚さ２５μｍのポリイミド（ＰＩ）の片面に厚さ２５μｍの接着材を積層したものを用いた。
層間接着材としては、厚さ４０μｍの接着材を用いた。
【００２８】
＜製造方法＞
（１）内層ＣＣＬに所要の配線パターンを作製し、内層ＦＰＣとする。
（２）内層ＦＰＣの両面に、それぞれ片面ＣＣＬを積層する。この際、内層ＦＰＣと各片面ＣＣＬとの間には、層間接着材を介在させる。
（３）炭酸ガスレーザを用いてビアホール形成用の開口（ビア径φ５０μｍ）をあける。
（４）開口内をデスミヤ後、電解銅めっきを行い、層間導通を取る。
（５）外層基板に所要の配線パターンを形成し、外層ＦＰＣとする。
（６）外層ＦＰＣの表面にカバーレイ（ＣＬ）を積層し、多層ＦＰＣを完成させる。
【００２９】
＜レーザ加工条件＞
炭酸ガスレーザを用いてビアホール形成用の開口をあける際のレーザ加工条件として、表１の（１）、（２）、（３）に示すレーザ加工条件を用いた。
【００３０】
【表１】
【００３１】
表１の（１）のレーザ加工条件では、パルス幅を７μｓに、ショット数を７回に固定し、パルスエネルギーを１〜５０ｍＪの範囲で９通りに変更した。
表１の（２）のレーザ加工条件では、パルスエネルギーを５ｍＪに、ショット数を５回に固定し、パルス幅を１〜５０μｓの範囲で１０通りに変更した。
表１の（３）のレーザ加工条件では、パルスエネルギーを４ｍＪに、パルス幅を４μｓに固定し、ショット数を１〜５０回の範囲で１０通りに変更した。
【００３２】
＜試験方法＞
試料の層間接続信頼性を試験するため、プリント配線板の評価として一般的に行われている気相ヒートショック試験（気相熱衝撃試験）を実施した。試験条件は、−２５℃／３０分⇔１２５℃／３０分（−２５℃の低温槽と１２５℃の高温槽を用い、１サイクルあたり６０分で交互の槽に入れ替えるもの）とした。そしてビアホールの導体抵抗を連続測定し、断線するまで（抵抗値が所定値以上になるまで）のサイクル数をカウントした。
【００３３】
＜試験結果＞
表１のレーザ加工条件（１）、（２）、（３）について行った試験の結果を、それぞれ図２、図３、図４に示す。
【００３４】
図２より、レーザ加工条件（１）においてパルスエネルギーが大きくなるとサイクル数が低下している。これは必要以上にレーザを照射したため、「レーザによる金属層の損傷」、「ビアホール内壁面での接着材層や絶縁性基材の凹凸」、「ビアホール内へのめっきの異常析出」、「炭化物の残留によるめっき不良」などが発生したものと考えられる。
【００３５】
図３より、レーザ加工条件（２）においてパルス幅が大きくなるとサイクル数が低下している。これは必要以上にレーザを照射したため、「レーザによる金属層の損傷」、「ビアホール内壁面での接着材層や絶縁性基材の凹凸」、「ビアホール内へのめっきの異常析出」、「炭化物の残留によるめっき不良」などが発生したものと考えられる。
【００３６】
図４より、レーザ加工条件（３）においてショット数が大きくなるとサイクル数が低下している。これは必要以上にレーザを照射したため、「レーザによる金属層の損傷」、「ビアホール内壁面での接着材層や絶縁性基材の凹凸」、「ビアホール内へのめっきの異常析出」、「炭化物の残留によるめっき不良」などが発生したものと考えられる。
【００３７】
気相ヒートショック試験において、断線までのサイクル数が多いほど電気的信頼性は良好であると判断される。サイクル数が絶対的に大きければ（一定値以上であれば）プリント配線板としての信頼性が確保できると考えられるが、電気機器や電子機器の種類や用途、構造等によってサイクル数への要求値は異なる。したがって、パルスエネルギー、パルス幅、ショット数といったレーザ加工条件のパラメータに対する依存性から、相対的にサイクル数が高いものを選択するほうが好ましい。
【００３８】
図２より、１０００回以上のサイクル数が得られるパルスエネルギーは１〜２０ｍＪであり、１５００回以上のサイクル数が得られるパルスエネルギーは２〜１０ｍＪである。
図３より、１０００回以上のサイクル数が得られるパルス幅は１〜３０μｓであり、１５００回以上のサイクル数が得られるパルス幅は３〜１０μｓである。
図４より、１０００回以上のサイクル数が得られるショット数は１〜１０回であり、１５００回以上のサイクル数が得られるショット数は３〜７回である。
本発明では、１０００回以上のサイクル数であれば、好適なレーザ加工条件として使用できるものと判断した。さらに好ましくは１５００回以上のサイクル数と判断した。この判断に基づき、上記のレーザ加工条件が好適であると分かる。
パルス幅は、一般的な２ｍｓ以上であれば特に制限しない。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、リジッドフレックス多層基板及び多層フレキシブル配線板の製造に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】（ａ）〜（ｄ） 本発明を用いて多層プリント配線板にビアホールを形成する方法の一例を説明する断面工程図である。
【図２】実施例によるパルスエネルギーとサイクル数との関係を示すグラフである。
【図３】実施例によるパルス幅とサイクル数との関係を示すグラフである。
【図４】実施例によるショット数とサイクル数との関係を示すグラフである。
【図５】（ａ）〜（ｄ） 従来法を用いて多層プリント配線板にビアホールを形成する方法の一例を説明する断面工程図である。
【図６】内層ＦＰＣの銅箔と外層ＣＣＬの開口に位置ずれが生じた状態の一例を説明する断面図である。
【図７】図６の位置ずれが生じた多層基板にめっきをしたときの問題を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０…第１の銅張積層板（内層ＦＰＣ）、１１…絶縁性基材、１２…銅箔（回路）、２０…第２の銅張積層板（片面銅張積層板）、２１…絶縁性基材、２２…銅箔（回路）、２３…ビアホール形成用開口、３０…多層板（多層プリント配線板）、３２…ビアホール。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
層間接続に用いられるビアホールを作製する際のレーザ加工条件が、パルスエネルギーが１〜２０ｍＪ、パルス幅が１〜３０μｓ、ショット数が１〜１０回の条件であることを特徴とするリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板の製造方法。
【請求項２】
複数の銅張積層板を積層して多層板を形成し、該多層板の状態でビアホールのレーザ加工を行うことを特徴とする請求項１に記載のリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板の製造方法。
【請求項３】
前記レーザ加工に用いるレーザが炭酸ガスレーザであることを特徴とする請求項１又は２に記載のリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板の製造方法。
【請求項４】
前記ビアホールが形成される絶縁性基材として、厚さが５〜５０μｍのポリイミド複合材料から形成されたものを用いることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板。
【請求項５】
銅張積層板の銅箔の厚さが３〜５０μｍであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板の製造方法。
【請求項６】
ビアホールの穴径が５〜３００μｍであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板の製造方法。
【請求項７】
パルスエネルギーが１〜２０ｍＪ、パルス幅が１〜３０μｓ、ショット数が１〜１０回のレーザ加工条件で形成されたビアホールが層間接続に用いられていることを特徴とするリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板。
【請求項８】
前記ビアホールを有する絶縁性基材は、厚さが５〜５０μｍのポリイミド複合材料から形成されていることを特徴とする請求項７に記載のリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板。
【請求項９】
銅張積層板の銅箔の厚さが３〜５０μｍであることを特徴とする請求項７又は８のいずれかに記載のリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板。
【請求項１０】
ビアホールの穴径が５〜３００μｍであることを特徴とする請求項７ないし９のいずれかに記載のリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板。
【請求項１】
層間接続に用いられるビアホールを作製する際のレーザ加工条件が、パルスエネルギーが１〜２０ｍＪ、パルス幅が１〜３０μｓ、ショット数が１〜１０回の条件であることを特徴とするリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板の製造方法。
【請求項２】
複数の銅張積層板を積層して多層板を形成し、該多層板の状態でビアホールのレーザ加工を行うことを特徴とする請求項１に記載のリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板の製造方法。
【請求項３】
前記レーザ加工に用いるレーザが炭酸ガスレーザであることを特徴とする請求項１又は２に記載のリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板の製造方法。
【請求項４】
前記ビアホールが形成される絶縁性基材として、厚さが５〜５０μｍのポリイミド複合材料から形成されたものを用いることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板。
【請求項５】
銅張積層板の銅箔の厚さが３〜５０μｍであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板の製造方法。
【請求項６】
ビアホールの穴径が５〜３００μｍであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板の製造方法。
【請求項７】
パルスエネルギーが１〜２０ｍＪ、パルス幅が１〜３０μｓ、ショット数が１〜１０回のレーザ加工条件で形成されたビアホールが層間接続に用いられていることを特徴とするリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板。
【請求項８】
前記ビアホールを有する絶縁性基材は、厚さが５〜５０μｍのポリイミド複合材料から形成されていることを特徴とする請求項７に記載のリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板。
【請求項９】
銅張積層板の銅箔の厚さが３〜５０μｍであることを特徴とする請求項７又は８のいずれかに記載のリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板。
【請求項１０】
ビアホールの穴径が５〜３００μｍであることを特徴とする請求項７ないし９のいずれかに記載のリジッドフレックス多層基板又は多層フレキシブル配線板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−４８９９９（Ｐ２００７−４８９９９Ａ）
【公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２３２９１１（Ｐ２００５−２３２９１１）
【出願日】平成１７年８月１１日（２００５．８．１１）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月１１日（２００５．８．１１）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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