JP3869736B2 - レーザ加工方法及び多層配線基板 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ加工方法及び多層配線基板に関し、特に多層配線基板にレーザビームを入射させて穴を形成するレーザ加工方法、及びそのレーザ加工方法で作製される多層配線基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３を参照して、従来の多層配線基板への穴あけ方法について説明する。
図３（Ａ）に示すように、穴あけ対象の多層配線基板は、支持基板１００、内層配線１０１、絶縁層１０２、及び上層配線１０３がこの順番に積層された積層構造を有する。支持基板１００及び絶縁層１０２は、例えばエポキシ樹脂で形成され、内層配線１０１及び上層配線１０３は、例えば銅で形成されている。
【０００３】
上層配線１０３に紫外線の波長域のパルスレーザビームを入射させ、上層配線１０３を貫通する穴を形成する。このパルスレーザビームは、一般にガウシアンビーム（ビーム断面内のパワー密度分布がガウス曲線で近似できるビーム）である。このため、１パルスあたりのエネルギ密度は、ビーム断面内の中央において高く、周辺部において低い。これにより、ビームスポットの中心部におけるエッチング速度が、周辺部におけるエッチング速度よりも速くなる。
【０００４】
形成された穴が、ビームスポットの周辺部においても上層配線１０３を貫通するまでパルスレーザビームを入射させると、中心部において過剰なエッチングが生ずる。エポキシ樹脂は銅に比べてエッチングされやすいため、形成された穴が絶縁層１０２を容易に貫通してしまう。絶縁層１０２が貫通され、内層配線１０１の表面が露出すると、内層配線１０１の一部が溶融し、またはエッチングされてしまう。
【０００５】
ビームスポットの周辺部においても上層配線１５が完全にエッチングされると、図３（Ｂ）に示すように、パルスレーザビームの１パルスあたりのフルエンスを低下させて、絶縁層１０２に穴を形成する。このときの１パルスあたりのフルエンスは、銅をエッチングしない程度の大きさとする。このため、形成された穴の底面に内層配線１０１が露出しても、内層配線１０１は、ほとんど損傷を受けない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、パルスレーザビームの１パルスあたりのフルエンスを低下させた後は、絶縁層１０２を貫通する穴を形成された後も、内層配線１０１は損傷を受けない。ところが、図３（Ａ）に示すように、上層配線１０３をエッチングするときに、穴が絶縁層１０２を貫通すると、内層配線１０１が損傷されてしまう。
【０００７】
本発明の目的は、内層配線が損傷を受けにくいレーザ加工方法を提供することである。
本発明の他の目的は、上記レーザ加工方法で作製される多層配線基板を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によると、下地基板の表面上に形成され、導電性の第１の材料からなる下部層と、第２の材料からなる上部層とがこの順番に積層された内層配線、該内層配線を覆うように該下地基板の表面上に形成され、前記第１及び第２の材料よりもレーザビームによってエッチングされ易い絶縁材料からなる絶縁層、及び該絶縁層の表面上に形成され、導電性の第３の材料からなる上層配線を有する多層配線基板を準備する工程と、レーザビームを、前記上層配線に入射させ、該上層配線及び前記絶縁層を貫通し、前記内層配線まで達する穴を形成する工程とを有し、前記第２の材料の表面における前記レーザビームの反射率が、前記第１及び第３の材料の表面における前記レーザビームの反射率よりも高くなるように、前記第１、第２、及び第３の材料が選択されているレーザ加工方法が提供される。
【０００９】
第２の材料の表面におけるレーザビームの反射率が、第１の材料の表面におけるレーザビームの反射率よりも高いため、内層配線が露出した後に内層配線の受ける損傷を低減することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）に、本発明の実施例によるレーザ加工方法で使用される装置の概略図を示す。レーザ光源１が、加工用のパルスレーザビームを出射する。レーザ光源１は、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザ発振器と波長変換素子とを含んで構成され、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第３高調波（波長３５５ｎｍ）を出射する。レーザ光源１から出射したレーザビームが、マスク２に入射する。マスク２に設けられた貫通孔を通過したレーザビームが、折り返しミラー３に入射する。
【００１１】
折り返しミラー３で反射されたレーザビームが、ガルバノスキャナ４に入射する。ガルバノスキャナ４は、一対の揺動可能な反射鏡を含んで構成され、レーザビームを２次元方向に走査する。ガルバノスキャナ４で走査されたレーザビームがｆθレンズ５で集束され、ＸＹステージ６に保持された加工対象物８に入射する。ｆθレンズ５は、マスク２の貫通孔を加工対象物８の表面上に結像させる。
【００１２】
次に、図２を参照して、本発明の実施例によるレーザ加工方法について説明する。
図２（Ａ）に、加工対象のプリント配線板の断面図を示す。支持基板１０の一部の表面上に、内層配線１３が形成されている。内層配線１３は、銅で形成された厚さ５〜１８μｍの下部層１１、及びＮｉで形成された厚さ約１μｍの上部層１２がこの順番に積層された積層構造を有する。紫外線の波長域において、上部層１２の表面における反射率が、下部層１１の表面における反射率よりも大きい。内層配線１３を覆うように、支持基板１０の上に絶縁層１４が形成されている。絶縁層１３の表面上に、銅からなる上層配線１５が形成されている。支持基板１０及び絶縁層１４は、例えばエポキシ樹脂で形成されている。
【００１３】
図２（Ｂ）に示すように、波長３５５ｎｍのパルスレーザビームを上層配線１５に入射させる。上層配線１５の表面におけるパルスレーザビームの１パルスあたりのフルエンスは１０Ｊ／ｃｍ2以上であり、銅をエッチングするのに十分な大きさである。パルス幅は１００ｎｓ、パルスの繰り返し周波数は１０ｋＨｚ、上層配線１５の表面におけるビームスポットの直径は５０μｍである。
【００１４】
パルスレーザビームは、一般的にガウシアンビームであるため、ビームスポットの中央部におけるエッチング速度が、周辺部におけるエッチング速度よりも速い。このため、ビームスポットの周辺部の上層配線１５がその底面までエッチングされたとき、中心部においては形成された穴が絶縁膜１４を貫通し、内層配線１３を露出させる。上部層１２の表面における反射率が、下部層１１の表面における反射率よりも高いため、下部層１１が露出する場合に比べて、内層配線１３の受ける損傷は少ない。
【００１５】
図２（Ｃ）に示すように、さらに、照射条件を変えることなく、パルスレーザビームの照射を続ける。ビームスポットの周辺部においても、絶縁層１４が貫通し、内層配線１３が露出する。このとき、露出している内層配線１３がレーザビームに晒されるが、上部層１２の表面における反射率が高いため、下部層１１の受ける損傷は少ない。
【００１６】
穴の底面に、上部層１２が露出する。この露出した上部層１２をエッチングすることにより、下部層１１を露出させる。上部層１２は、穴あけ加工後の過マンガン酸液によるデスミア処理時にエッチングされる。なお、上部層１２は導電性を有し、その厚さも十分薄いため、上部層１２を穴の底面に残したままでもよい。
【００１７】
上記実施例では、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの３倍高調波を使用して穴あけを行ったが、４倍高調波を用いてもよいし、他の固体レーザ、例えばＹＬＦレーザの３倍高調波や４倍高調波を用いてもよい。また、より一般的に、紫外線の波長域のレーザビームを用いてもよい。特に、波長３５０ｎｍ〜４００ｎｍのレーザビームを用いることが好ましい。
【００１８】
また、上記実施例では、内層配線１３の下部層１１を銅で形成し、上部層１２をＮｉで形成したが、他の材料で形成してもよい。このとき、紫外線の波長域において、上部層１２の表面における反射率が、下部層１１の表面における反射率よりも高くなるような材料の組み合わせとする必要がある。なお、上部層１２の材料として、反射率が６０％以上の材料を選択することが好ましい。
【００１９】
例えば、下部層１１を、銅を主成分とする合金で形成してもよい。上部層１２の材料の候補として、Ｎｉの他にＡｌ、Ｎｉを主成分とした合金、またはＡｌを主成分とした合金等が挙げられる。なお、銅の表面における紫外光の反射率は約４０％である。
【００２０】
また、上記実施例では、上層配線１５の穴あけ時と同一の条件で絶縁層１４の穴あけを行うことができる。このため、生産性の向上を図ることができる。
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、多層配線基板に埋め込まれた内層配線の上層部が、加工用のレーザビームを反射しやすい材料で形成されているため、内層配線の損傷を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例で使用されるレーザ加工装置の概略図である。
【図２】 本発明の実施例によるレーザ加工方法を説明するためのプリント配線板の断面図である。
【図３】 従来のレーザ加工方法を説明するためのプリント配線板の断面図である。
【符号の説明】
１ レーザ光源
２ マスク
３ 折り返しミラー
４ ガルバノスキャナ
５ ｆθレンズ
６ ＸＹステージ
８ 加工対象物
１０ 支持基板
１１ 下部層
１２ 上部層
１３ 内層配線
１４ 絶縁層
１５ 上層配線
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ加工方法及び多層配線基板に関し、特に多層配線基板にレーザビームを入射させて穴を形成するレーザ加工方法、及びそのレーザ加工方法で作製される多層配線基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３を参照して、従来の多層配線基板への穴あけ方法について説明する。
図３（Ａ）に示すように、穴あけ対象の多層配線基板は、支持基板１００、内層配線１０１、絶縁層１０２、及び上層配線１０３がこの順番に積層された積層構造を有する。支持基板１００及び絶縁層１０２は、例えばエポキシ樹脂で形成され、内層配線１０１及び上層配線１０３は、例えば銅で形成されている。
【０００３】
上層配線１０３に紫外線の波長域のパルスレーザビームを入射させ、上層配線１０３を貫通する穴を形成する。このパルスレーザビームは、一般にガウシアンビーム（ビーム断面内のパワー密度分布がガウス曲線で近似できるビーム）である。このため、１パルスあたりのエネルギ密度は、ビーム断面内の中央において高く、周辺部において低い。これにより、ビームスポットの中心部におけるエッチング速度が、周辺部におけるエッチング速度よりも速くなる。
【０００４】
形成された穴が、ビームスポットの周辺部においても上層配線１０３を貫通するまでパルスレーザビームを入射させると、中心部において過剰なエッチングが生ずる。エポキシ樹脂は銅に比べてエッチングされやすいため、形成された穴が絶縁層１０２を容易に貫通してしまう。絶縁層１０２が貫通され、内層配線１０１の表面が露出すると、内層配線１０１の一部が溶融し、またはエッチングされてしまう。
【０００５】
ビームスポットの周辺部においても上層配線１５が完全にエッチングされると、図３（Ｂ）に示すように、パルスレーザビームの１パルスあたりのフルエンスを低下させて、絶縁層１０２に穴を形成する。このときの１パルスあたりのフルエンスは、銅をエッチングしない程度の大きさとする。このため、形成された穴の底面に内層配線１０１が露出しても、内層配線１０１は、ほとんど損傷を受けない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、パルスレーザビームの１パルスあたりのフルエンスを低下させた後は、絶縁層１０２を貫通する穴を形成された後も、内層配線１０１は損傷を受けない。ところが、図３（Ａ）に示すように、上層配線１０３をエッチングするときに、穴が絶縁層１０２を貫通すると、内層配線１０１が損傷されてしまう。
【０００７】
本発明の目的は、内層配線が損傷を受けにくいレーザ加工方法を提供することである。
本発明の他の目的は、上記レーザ加工方法で作製される多層配線基板を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によると、下地基板の表面上に形成され、導電性の第１の材料からなる下部層と、第２の材料からなる上部層とがこの順番に積層された内層配線、該内層配線を覆うように該下地基板の表面上に形成され、前記第１及び第２の材料よりもレーザビームによってエッチングされ易い絶縁材料からなる絶縁層、及び該絶縁層の表面上に形成され、導電性の第３の材料からなる上層配線を有する多層配線基板を準備する工程と、レーザビームを、前記上層配線に入射させ、該上層配線及び前記絶縁層を貫通し、前記内層配線まで達する穴を形成する工程とを有し、前記第２の材料の表面における前記レーザビームの反射率が、前記第１及び第３の材料の表面における前記レーザビームの反射率よりも高くなるように、前記第１、第２、及び第３の材料が選択されているレーザ加工方法が提供される。
【０００９】
第２の材料の表面におけるレーザビームの反射率が、第１の材料の表面におけるレーザビームの反射率よりも高いため、内層配線が露出した後に内層配線の受ける損傷を低減することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）に、本発明の実施例によるレーザ加工方法で使用される装置の概略図を示す。レーザ光源１が、加工用のパルスレーザビームを出射する。レーザ光源１は、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザ発振器と波長変換素子とを含んで構成され、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第３高調波（波長３５５ｎｍ）を出射する。レーザ光源１から出射したレーザビームが、マスク２に入射する。マスク２に設けられた貫通孔を通過したレーザビームが、折り返しミラー３に入射する。
【００１１】
折り返しミラー３で反射されたレーザビームが、ガルバノスキャナ４に入射する。ガルバノスキャナ４は、一対の揺動可能な反射鏡を含んで構成され、レーザビームを２次元方向に走査する。ガルバノスキャナ４で走査されたレーザビームがｆθレンズ５で集束され、ＸＹステージ６に保持された加工対象物８に入射する。ｆθレンズ５は、マスク２の貫通孔を加工対象物８の表面上に結像させる。
【００１２】
次に、図２を参照して、本発明の実施例によるレーザ加工方法について説明する。
図２（Ａ）に、加工対象のプリント配線板の断面図を示す。支持基板１０の一部の表面上に、内層配線１３が形成されている。内層配線１３は、銅で形成された厚さ５〜１８μｍの下部層１１、及びＮｉで形成された厚さ約１μｍの上部層１２がこの順番に積層された積層構造を有する。紫外線の波長域において、上部層１２の表面における反射率が、下部層１１の表面における反射率よりも大きい。内層配線１３を覆うように、支持基板１０の上に絶縁層１４が形成されている。絶縁層１３の表面上に、銅からなる上層配線１５が形成されている。支持基板１０及び絶縁層１４は、例えばエポキシ樹脂で形成されている。
【００１３】
図２（Ｂ）に示すように、波長３５５ｎｍのパルスレーザビームを上層配線１５に入射させる。上層配線１５の表面におけるパルスレーザビームの１パルスあたりのフルエンスは１０Ｊ／ｃｍ2以上であり、銅をエッチングするのに十分な大きさである。パルス幅は１００ｎｓ、パルスの繰り返し周波数は１０ｋＨｚ、上層配線１５の表面におけるビームスポットの直径は５０μｍである。
【００１４】
パルスレーザビームは、一般的にガウシアンビームであるため、ビームスポットの中央部におけるエッチング速度が、周辺部におけるエッチング速度よりも速い。このため、ビームスポットの周辺部の上層配線１５がその底面までエッチングされたとき、中心部においては形成された穴が絶縁膜１４を貫通し、内層配線１３を露出させる。上部層１２の表面における反射率が、下部層１１の表面における反射率よりも高いため、下部層１１が露出する場合に比べて、内層配線１３の受ける損傷は少ない。
【００１５】
図２（Ｃ）に示すように、さらに、照射条件を変えることなく、パルスレーザビームの照射を続ける。ビームスポットの周辺部においても、絶縁層１４が貫通し、内層配線１３が露出する。このとき、露出している内層配線１３がレーザビームに晒されるが、上部層１２の表面における反射率が高いため、下部層１１の受ける損傷は少ない。
【００１６】
穴の底面に、上部層１２が露出する。この露出した上部層１２をエッチングすることにより、下部層１１を露出させる。上部層１２は、穴あけ加工後の過マンガン酸液によるデスミア処理時にエッチングされる。なお、上部層１２は導電性を有し、その厚さも十分薄いため、上部層１２を穴の底面に残したままでもよい。
【００１７】
上記実施例では、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの３倍高調波を使用して穴あけを行ったが、４倍高調波を用いてもよいし、他の固体レーザ、例えばＹＬＦレーザの３倍高調波や４倍高調波を用いてもよい。また、より一般的に、紫外線の波長域のレーザビームを用いてもよい。特に、波長３５０ｎｍ〜４００ｎｍのレーザビームを用いることが好ましい。
【００１８】
また、上記実施例では、内層配線１３の下部層１１を銅で形成し、上部層１２をＮｉで形成したが、他の材料で形成してもよい。このとき、紫外線の波長域において、上部層１２の表面における反射率が、下部層１１の表面における反射率よりも高くなるような材料の組み合わせとする必要がある。なお、上部層１２の材料として、反射率が６０％以上の材料を選択することが好ましい。
【００１９】
例えば、下部層１１を、銅を主成分とする合金で形成してもよい。上部層１２の材料の候補として、Ｎｉの他にＡｌ、Ｎｉを主成分とした合金、またはＡｌを主成分とした合金等が挙げられる。なお、銅の表面における紫外光の反射率は約４０％である。
【００２０】
また、上記実施例では、上層配線１５の穴あけ時と同一の条件で絶縁層１４の穴あけを行うことができる。このため、生産性の向上を図ることができる。
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、多層配線基板に埋め込まれた内層配線の上層部が、加工用のレーザビームを反射しやすい材料で形成されているため、内層配線の損傷を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例で使用されるレーザ加工装置の概略図である。
【図２】 本発明の実施例によるレーザ加工方法を説明するためのプリント配線板の断面図である。
【図３】 従来のレーザ加工方法を説明するためのプリント配線板の断面図である。
【符号の説明】
１ レーザ光源
２ マスク
３ 折り返しミラー
４ ガルバノスキャナ
５ ｆθレンズ
６ ＸＹステージ
８ 加工対象物
１０ 支持基板
１１ 下部層
１２ 上部層
１３ 内層配線
１４ 絶縁層
１５ 上層配線
Claims (5)
- 下地基板の表面上に形成され、導電性の第１の材料からなる下部層と、第２の材料からなる上部層とがこの順番に積層された内層配線、該内層配線を覆うように該下地基板の表面上に形成され、前記第１及び第２の材料よりもレーザビームによってエッチングされ易い絶縁材料からなる絶縁層、及び該絶縁層の表面上に形成され、導電性の第３の材料からなる上層配線を有する多層配線基板を準備する工程と、
レーザビームを、前記上層配線に入射させ、該上層配線及び前記絶縁層を貫通し、前記内層配線まで達する穴を形成する工程と
を有し、前記第２の材料の表面における前記レーザビームの反射率が、前記第１及び第３の材料の表面における前記レーザビームの反射率よりも高くなるように、前記第１、第２、及び第３の材料が選択されているレーザ加工方法。 - 前記第１の材料及び第３の材料が銅または銅を主成分とする合金であり、前記第２の材料がＮｉ、Ａｌ、またはこれらを主成分とする合金である請求項１に記載のレーザ加工方法。
- 前記レーザビームがパルスレーザビームであり、前記穴を形成する工程において、前記多層配線基板の表面における１パルスあたりのエネルギ密度を変化させること無く、複数ショットを前記多層配線基板に入射させることにより、前記穴を形成する請求項１または２に記載のレーザ加工方法。
- 支持基板と、
前記支持基板の表面上に形成され、導電性の第１の材料からなる下部層と、第２の材料からなる上部層とがこの順番に積層された積層構造を有し、紫外線の波長域において、前記第２の材料の表面における光の反射率が、前記第１の材料の表面における光の反射率よりも高い内層配線と、
前記内層配線を覆うように、前記支持基板の上に形成され、前記第１及び第２の材料よりもレーザビームによりエッチングされやすい絶縁材料で形成された絶縁層と、
前記絶縁層の表面上に形成され、導電性の第３の材料からなる上層配線と、
前記上層配線及び前記絶縁膜を貫通し、前記内層配線の一部を露出させる穴とを有する多層配線基板。 - 前記第１の材料及び第３の材料が銅または銅を主成分とする合金であり、前記第２の材料がＮｉ、Ａｌ、またはこれらを主成分とする合金である請求項４に記載の多層配線基板。
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| TWI455672B (zh) | 2007-07-06 | 2014-10-01 | Murata Manufacturing Co | A method for forming a hole for connecting a conductor for a layer, a method for manufacturing a resin substrate and a component-mounted substrate, and a method of manufacturing a resin substrate and a component |
| WO2024018514A1 (ja) * | 2022-07-19 | 2024-01-25 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | 多層立体回路基板、内視鏡、および多層立体回路基板の製造方法 |
-
2002
- 2002-02-14 JP JP2002036926A patent/JP3869736B2/ja not_active Expired - Fee Related
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