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JP2710608B2 - 有機フィルム加工方法 - Google Patents

有機フィルム加工方法

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JP2710608B2
JP2710608B2 JP8071435A JP7143596A JP2710608B2 JP 2710608 B2 JP2710608 B2 JP 2710608B2 JP 8071435 A JP8071435 A JP 8071435A JP 7143596 A JP7143596 A JP 7143596A JP 2710608 B2 JP2710608 B2 JP 2710608B2
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Japan
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film
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NEC Corp
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
NEC Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は有機フィルム加工方
法に関し、特に高密度多層配線や、LSIのフィルムパ
ッケージの基板として有用なポリイミド・銅箔等の有機
絶縁膜/導電層からなるフィルム基板や、プリンタヘッ
ド等に用いられる有機フィルム基板に、微細なビアホー
ルを形成する有機フィルム加工方法に関する。
【0002】
【従来の技術】多層配線基板技術は、パーソナルコンピ
ュータや、大型コンピュータのLSI実装用に発展し、
現在、装置コストの低減と、実装デバイスの高速化への
対応を図るために、良好な高周波特性を有する絶縁フィ
ルムを用いた高密度実装技術の実用化が望まれている。
なかでも、有機フィルムと金属層とを張り合わせてなる
フィルム基板に微細なビアホールを高スループットで、
安価に形成する方法が求められている。
【0003】また、インクジェットプリンタ等の応用で
は、膜厚が100μm程度の有機フィルム基板に、微細
な多数のビアホールを、安価なコストで、しかも高速に
形成する方法が求められている。
【0004】この種の有機フィルム加工方法として、本
発明者らは、例えば特願平7−145687号に有機絶
縁膜と導電層からなるフィルム基板に高いアスペクト比
を持ち導電層との界面に絶縁層を残さずに信頼性に優れ
る、ビアホールを形成する方法を提案している。即ち、
上記特願平7−145687号には、有機物質を含有す
る絶縁フィルムからなる基板において、ビアホールの形
成箇所に、基板に吸収のある波長のパルスレーザ光を照
射した後、一の照射部のビアホール底部の残留膜をパル
ス幅200ns以下の第2のパルスレーザ光の照射によ
り蒸散除去し、さらに、基板を超音波洗浄することによ
り、ビアホール側壁部の付着物を洗浄除去して、微細な
ビアホールを高いスループットで形成できることが記載
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、上記特
願平7−145687号に記載された、従来のビアホー
ル形成法においては、工程の最後に、超音波洗浄が必要
とされており、このため工程数が増加し、製造コストを
低減することが難しい。
【0006】また、上記公報に記載の従来の方法におい
ては、プリンタヘッドへ微細なビアホールを形成する用
途においては、絶縁フィルムに機構保持部品が組付けら
れた状態で加工する必要が生じることから、超音波洗浄
で必要とされる溶液処理工程を適用することができない
場合もある。
【0007】従って、本発明は、上記問題点に鑑みてな
されたものであって、レーザ照射工程のみで有機フィル
ム加工を可能とし、低コスト、かつウェットプロセスを
不要とした有機フィルム加工方法を提供することを目的
とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、有機物質を含む絶縁層と金属層とを積層
してなるフィルム基板へ、第1の所定時間幅のパルス幅
を有する第1のパルスレーザ光を、1ショット以上、前
記フィルム基板のビアホール形成部に対して照射し、前
記絶縁層のレーザ光照射部を熱分解、又は熱分解に伴う
ガス発生の少なくともいずれかの反応を起こさせる工程
と、前記絶縁層における前記第1のパルスレーザ光の照
射部に、第2の所定時間幅の第2のパルスレーザ光を照
射してビアホール底部の残留膜を蒸散除去する工程と、
を含む有機フィルム加工形成方法において、前記第2の
パルスレーザ光の照射ビーム径を、前記第1のパルスレ
ーザ光のビーム径よりも大とし、前記絶縁層の熱変性し
た領域を覆う範囲にまで拡大したことを特徴とする有機
フィルム加工方法を提供する。
【0009】本発明の有機フィルム加工方法は、有機物
質を含む絶縁層と金属層とを積層してなるフィルム基板
へ、10μsから20msの範囲のパルス幅の第1のパ
ルスレーザ光を、1ショット以上、前記フィルム基板の
ビアホール形成部に照射し、前記第1のパルスレーザ光
の照射による前記絶縁層の温度上昇を介して前記絶縁層
の前記第1のパルスレーザ光照射部を熱分解、又は熱分
解に伴うガス発生の少なくともいずれかの反応を起こさ
せる工程と、前記絶縁層における前記第1のパルスレー
ザ光の照射部に、パルス幅略200ns以下、ピークパ
ワー密度略10MW/cm2以上の照射強度の第2のパ
ルスレーザ光を照射して、ビアホール底部の残留膜を蒸
散除去する工程と、を含み、前記第2のパルスレーザ光
の照射ビーム径を、前記第1のパルスレーザ光のビーム
径よりも大とし、前記絶縁層の熱変性した領域を覆う範
囲にまで拡大したことを特徴とする。
【0010】本発明は、有機物質を含んでなるフィルム
(「有機フィルム」という)へ、第1の所定時間幅のパ
ルス幅を有する第1のパルスレーザ光を、1ショット以
上、前記有機フィルムのビアホール形成部に対して照射
し、前記第1のパルスレーザ光の照射部において前記有
機フィルムに熱分解、又は熱分解に伴うガス発生の少な
くともいずれかの反応を起こさせる工程と、前記有機フ
ィルムにおける前記第1のパルスレーザ光の照射部に、
前記第1のパルスレーザ光よりも大の、前記有機フィル
ムの熱変性した領域を覆う範囲にまで広げたビーム径
と、第2の所定時間幅のパルス幅と、を有する第2のパ
ルスレーザ光を照射する工程と、を含むことを特徴とす
る有機フィルム加工方法を提供する。
【0011】また、本発明の有機フィルム加工方法は、
有機物質を含んでなるフィルム(「有機フィルム」)
へ、10μsから20msの範囲のパルス幅の第1のパ
ルスレーザ光を、1ショット以上、前記有機フィルムの
ビアホール形成部に対して照射し、前記第1のパルスレ
ーザ光の照射による前記有機フィルムの温度上昇を介し
て、前記有機フィルムの前記第1のパルスレーザ光照射
部を熱分解、又は熱分解に伴うガス発生の少なくともい
ずれかの反応を起こさせる工程と、前記有機フィルムに
おける前記第1のパルスレーザ光の照射部に、照射ビー
ム径を前記第1のパルスレーザ光よりも大の、前記有機
フィルムの熱変性した領域を覆う範囲にまで広げた、パ
ルス幅略200ns以下、ピークパワー密度略10MW
/cm2以上の照射強度の第2のパルスレーザ光を照射
する工程と、を含むことを特徴とする。
【0012】
【作用】本発明の原理・作用を以下に説明する。本発明
は、第1のパルスレーザ光の照射により生じたビアホー
ル側壁部の付着物を、レーザビーム径を、第1のパルス
レーザ光照射よりも、熱分解物が付着する範囲を含むよ
うに、拡大させてなるパルス幅が好ましくは200ns
以下の第2のパルスレーザ光を、第1のパルスレーザ光
照射部に続けて照射することにより、付着物そのものの
吸収により発生する衝撃波を利用して、吹き飛ばすこと
が可能であるとの、実験結果に基づき、完成されたもの
である。
【0013】従来、絶縁膜と導電膜が積層された基板へ
のビアホール形成方法において、ビアホール底の残留膜
を短パルスレーザ光を照射することにより蒸散除去でき
ることは知られていたが、蒸散除去用の照射ビームが第
1のパルスレーザ光のビーム径と同じであったがため
に、第2のパルスレーザ光を照射した後にも、なお、ビ
アホール側壁の付着物は除去されず、このため、第2の
パルスレーザ光照射後において、ビアホール側壁の付着
物を除去するための超音波洗浄工程が必要とされてい
た。
【0014】これに対して、本発明によれば、ビアホー
ル側壁部の付着物除去のための超音波洗浄工程を不用と
したものであり、少ない工程数で、微細なビアホールを
制御性よく、且つ高いスループットで形成することを可
能としたものである。このように、本発明は、加工工程
中にウェットプロセスを不要としたことから、適用可能
な加工対象を拡大でき、かつ、製造コストを大幅に低減
することができるという利点を有する。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態について図面を
参照して以下に詳細に説明する。
【0016】
【実施形態1】図1は、本発明の一実施形態に係る加工
工程を工程順に模式的に示す図である。
【0017】被加工基板は、厚さ30μmのポリイミド
2、厚さ10μmの銅3からなる実装用フィルム基板と
した。レーザ光照射中は、窒素ガスを10リットル/分
の流量で基板上の照射部に吹き付けて加工を行なった。
【0018】第1の工程においては、図1(A)に示す
ように、波長515nmのアルゴンレーザ光を超音波変
調器で0.3msのパルス幅にして得た第1のパルスレ
ーザ光1を、照射ビーム径40μm、照射間隔10ms
で2ショット照射した。照射強度は500kW/cm2
である。
【0019】図1(B)に、第1のパルスレーザ光の照
射後の加工形状を断面図にて示す。図1(B)におい
て、ビアホールは底部径は40μmで、上部径は70μ
mであった。ビアホール側壁部には、厚さ30μm程度
の分解物4が付着し(「付着物」という)、ビアホール
底部にはポリイミドの変性した残留膜7が薄く残ってい
る。
【0020】続いて第2の工程において、図1(C)に
示すように、QswYAGレーザの第2高調波からなる
第2のパルスレーザ光5(照射ビーム径70μm、パル
ス幅10ns、照射ピークパワー密度100MW/cm
2)を1ショット照射する。
【0021】図1(D)に、第2のパルスレーザ光5照
射後の加工形状を断面図にて示す。図1(D)に示すよ
うに、ビアホール底部の残留膜と同時にビアホール側壁
の付着物も吹き飛ばされ、側壁の滑らかなビアホール6
を形成することができた。また電子顕微鏡による観察で
も、ビアホール側壁部に付着物の残留は見られなかっ
た。
【0022】そして、形成したビアホールに電界メッキ
により銅を埋め込んだ所、100%近い歩留まりで、再
現性よくきれいにビアホールを埋め込むことができた。
このことは、本発明によるビアホールの形状の再現性が
よいこと、及び付着物をきれいに除去できていることを
示す別の証拠である。
【0023】一方、比較例として、第2のパルスレーザ
光5の照射ビーム径を、第1のパルスレーザ光1と同じ
40μmにして照射した場合には、低部の残留膜はきれ
いに除去されるのに対し、ビアホール側壁の付着物は除
去できなかった。
【0024】
【実施形態2】以上、上記実施形態の説明では、電子部
品の実装基板へのビアホール形成に本発明を適用した場
合について説明したが、次に、本発明の第2の実施形態
として、プリンタヘッド等への応用において実用に供さ
れる厚さ100μm程度のポリイミドフィルムへの微細
な穴開けの例を以下に説明する。
【0025】本実施形態においては、前記第1の実施形
態と同様な構成のレーザ光源を用い、ポリイミドフィル
ムへ貫通穴を開けた。
【0026】第1の工程における第1のパルスレーザ光
1(図1(A)参照)の照射条件は、ビーム径40μ
m、パルス幅0.3ms、パルス数6ショット、照射間
隔10ms、照射強度500kW/cm2とした。
【0027】また、第2の工程における第2のパルスレ
ーザ光5(図1(C)参照)の照射条件は、照射ビーム
径120μm、パルス幅10ns、照射ピークパワー密
度100MWcm2、1ショットとした。
【0028】得られたビアホールは、底径80μm、上
部径110μmであった。本実施形態で用いたポリイミ
ドフィルムは、実装基板とは異なり、熱伝導のよい銅箔
がないために、ポリイミド膜内の熱拡散により、ビアホ
ール径は横方向に拡大するが、第2のパルスレーザ光5
の照射後のビアホール側壁には付着物は残らず、前記第
1の実施形態の場合に比べ、側壁の滑らかさに優れる傾
向が観測された。
【0029】プリンタヘッド等のビアホール形成では、
インクの流れを制御するため、側壁の滑らかさに優れる
こと、及びビアホールの傾斜角が制御できること、が重
要であるが、本実施形態に係るビアホールの形成方法に
よれば、側壁の滑らかさに優れること、傾斜角は、第1
のパルスレーザ光1のショット数により変化させること
ができるので、実用的に有効な方法であることが判っ
た。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
少ない工程数で微細なビアホールを制御性よく、且つ高
いスループットで形成することができるという効果を有
すると共に、加工工程中にウェットプロセスが不要とさ
れているため、加工対象をひろくでき、且つ製造コスト
を大幅に低減できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の加工工程を工程順に模式
的に示す図である。
【符号の説明】
1 第1のパルスレーザ光 2 ポリイミド 3 銅 4 分解物 5 第2のパルスレーザ光 6 ビアホール 7 残留膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H05K 3/46 H01L 23/14 R (72)発明者 石川 和幸 東京都港区新橋5丁目11番3号 住友金 属鉱山株式会社内 (56)参考文献 特開 昭52−85596(JP,A) 特開 昭59−76687(JP,A) 特開 平1−278796(JP,A)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】有機物質を含む絶縁層と金属層とを積層し
    てなるフィルム基板へ、第1の所定時間幅のパルス幅を
    有する第1のパルスレーザ光を、1ショット以上、前記
    フィルム基板のビアホール形成部に対して照射し、前記
    絶縁層のレーザ光照射部を熱分解、又は熱分解に伴うガ
    ス発生の少なくともいずれかの反応を起こさせる工程
    と、 前記絶縁層における前記第1のパルスレーザ光の照射部
    に、第2の所定時間幅の第2のパルスレーザ光を照射し
    てビアホール底部の残留膜を蒸散除去する工程と、 を含む有機フィルム加工形成方法において、 前記第2のパルスレーザ光の照射ビーム径を、前記第1
    のパルスレーザ光のビーム径よりも大とし、前記絶縁層
    の熱変性した領域を覆う範囲にまで拡大したことを特徴
    とする有機フィルム加工方法。
  2. 【請求項2】有機物質を含む絶縁層と金属層とを積層し
    てなるフィルム基板へ、10μsから20msの範囲の
    パルス幅の第1のパルスレーザ光を、1ショット以上、
    前記フィルム基板のビアホール形成部に照射し、前記第
    1のパルスレーザ光の照射による前記絶縁層の温度上昇
    を介して前記絶縁層の前記第1のパルスレーザ光照射部
    を熱分解、又は熱分解に伴うガス発生の少なくともいず
    れかの反応を起こさせる工程と、 前記絶縁層における前記第1のパルスレーザ光の照射部
    に、パルス幅略200ns以下、ピークパワー密度略1
    0MW/cm2以上の照射強度の第2のパルスレーザ光
    を照射して、ビアホール底部の残留膜を蒸散除去する工
    程と、 を含み、 前記第2のパルスレーザ光の照射ビーム径を、前記第1
    のパルスレーザ光のビーム径よりも大とし、前記絶縁層
    の熱変性した領域を覆う範囲にまで拡大したことを特徴
    とする有機フィルム加工方法。
  3. 【請求項3】有機物質を含んでなるフィルム(「有機フ
    ィルム」という)へ、第1の所定時間幅のパルス幅を有
    する第1のパルスレーザ光を、1ショット以上、前記有
    機フィルムのビアホール形成部に対して照射し、前記第
    1のパルスレーザ光の照射部において前記有機フィルム
    に熱分解、又は熱分解に伴うガス発生の少なくともいず
    れかの反応を起こさせる工程と、 前記有機フィルムにおける前記第1のパルスレーザ光の
    照射部に、前記第1のパルスレーザ光のビーム径よりも
    大の、前記有機フィルムの熱変性した領域を覆う範囲に
    まで広げたビーム径と、第2の所定時間幅のパルス幅
    と、を有する第2のパルスレーザ光を照射する工程と、 を含むことを特徴とする有機フィルム加工方法。
  4. 【請求項4】有機物質を含んでなるフィルム(「有機フ
    ィルム」)へ、10μsから20msの範囲のパルス幅
    の第1のパルスレーザ光を、1ショット以上、前記有機
    フィルムのビアホール形成部に対して照射し、前記第1
    のパルスレーザ光の照射による前記有機フィルムの温度
    上昇を介して、前記有機フィルムの前記第1のパルスレ
    ーザ光照射部を熱分解、又は熱分解に伴うガス発生の少
    なくともいずれかの反応を起こさせる工程と、 前記有機フィルムにおける前記第1のパルスレーザ光の
    照射部に、照射ビーム径を前記第1のパルスレーザ光の
    ビーム径よりも大の、前記有機フィルムの熱変性した領
    域を覆う範囲にまで拡げたビーム径を有し、パルス幅略
    200ns以下、ピークパワー密度略10MW/cm2
    以上の照射強度を有する第2のパルスレーザ光を照射す
    る工程と、 を含むことを特徴とする有機フィルム加工方法。
  5. 【請求項5】レーザ光照射部に、ガスを吹き付けること
    を特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一に記載
    の有機フィルム加工方法。
  6. 【請求項6】前記第2のパルスレーザ光の照射ビーム径
    が、前記第1のパルスレーザ光の照射により生成された
    開口側壁部の熱分解付着物の、前記有機物質を含む絶縁
    層又はフィルムの表面側の、外径にまで及ぶように設定
    されたことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれ
    か一に記載の有機フィルム加工方法。
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