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JP2004172646A - Method for manufacturing circuit-formed substrate - Google Patents

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JP2004172646A
JP2004172646A JP2004068576A JP2004068576A JP2004172646A JP 2004172646 A JP2004172646 A JP 2004172646A JP 2004068576 A JP2004068576 A JP 2004068576A JP 2004068576 A JP2004068576 A JP 2004068576A JP 2004172646 A JP2004172646 A JP 2004172646A
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JP2004068576A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshihiro Nishii
利浩 西井
Shigeru Yamane
茂 山根
Shinji Nakamura
眞治 中村
Shusuke Hayashi
秀典 林
Toru Fujimoto
徹 藤本
Toshiharu Okada
俊治 岡田
Izuru Nakai
出 中井
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

【課題】 本発明は、導電ペーストなどの拡散を防止し高密度で信頼性の高い回路形成基板の製造方法を提供することを目的とするものである。
【解決手段】 回路形成基板の製造において、画面あるいは多層に形成された回路間を相互に接続するための貫通穴15あるいは非貫通穴26を形成する際に穴内壁に変質層16を形成する。変質層の作用により導電ペーストが穴周辺に拡散することを防止でき、エネルギービーム加工の高速性、経済性等を失うことなく高品質の穴加工を実現し、高密度で信頼性の高い回路形成基板を提供できるものである。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a circuit forming substrate having high density and high reliability by preventing diffusion of a conductive paste or the like.
In the manufacture of a circuit forming substrate, a deteriorated layer 16 is formed on the inner wall of a hole when a through hole 15 or a non-through hole 26 for connecting screens or circuits formed in multiple layers to each other is formed. The action of the altered layer prevents the conductive paste from diffusing around the hole, realizing high-quality hole processing without losing the high speed and economy of energy beam processing, and forming a high-density and highly reliable circuit A substrate can be provided.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は各種電子機器に利用される回路形成基板の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a circuit-formed substrate used in various electronic devices.

近年の電子機器の小型化・高密度化に伴って、電子部品を搭載する回路形成基板も従来の片面基板から両面、多層基板の採用が進み、より多くの回路を基板上に集積可能な高密度の回路形成基板の開発が行われている。   As electronic devices have become smaller and higher in density in recent years, the adoption of double-sided and multi-layer boards for circuit-forming boards on which electronic components are mounted has increased from the conventional single-sided board, and more circuits can be integrated on the board. Density circuit forming substrates are being developed.

高密度の回路形成基板においては、従来広く用いられてきたドリル加工による基板への穴(スルーホール)加工に代わって、より高速で微細な加工が可能なレーザー等のエネルギービームを用いた加工法の採用が検討されている(日刊工業新聞社発行「表面実装技術」1997年1月号、高木清著;“目覚ましいビルドアップ多層PWBの開発動向”参照)。   For high-density circuit-formed substrates, a processing method using an energy beam such as a laser that enables finer processing at higher speeds instead of drilling holes (through holes) that have been widely used in the past. (Surface mounting technology published by Nikkan Kogyo Shimbun, Jan. 1997, written by Kiyoshi Takagi; see "Development Trends of Remarkable Build-Up Multilayer PWB").

一般にレーザーによる穴加工ではレーザーにより加工対象を局所的に加熱し昇華させて穴を形成するため穴内壁が凹凸の激しい粗雑な面となりやすい。また、加工対象物質の炭化物が穴内に残留した場合、穴内にめっき等の接続手段を形成する場合の妨げとなる。このような問題に対して、加工対象に照射するエネルギービームのピークエネルギー値を大きく照射時間を極力短くして、加工対象を瞬時に蒸発昇華させ加工部周辺に熱影響の及ばない加工法が採用されている。   In general, in a hole drilling process using a laser, a hole to be processed is locally heated and sublimated by a laser to form a hole, so that the inner wall of the hole tends to be a rough surface with severe irregularities. Moreover, when the carbide of the material to be processed remains in the hole, it becomes an obstacle when forming connection means such as plating in the hole. To solve this problem, a processing method is adopted in which the peak energy value of the energy beam irradiated to the workpiece is increased and the irradiation time is shortened as much as possible to instantly evaporate and sublimate the workpiece so that there is no thermal effect around the processing area. Has been.

以上に述べたような加工法を実施した場合の加工部断面を図15に示す。図15(a)は未硬化分を含むBステージ状態の熱硬化性樹脂フィルムへの加工例、図15(b)は芳香族ポリアミド(以下アラミドと記載)繊維3の不織布と熱硬化性樹脂2の複合材料における加工例である。図15(a)において加工後の貫通穴4の内壁は熱影響をほとんど受けていない熱硬化性樹脂フィルムからなっており、図15(b)においてもアラミド繊維3の切断面がそのまま貫通穴4の内壁に現れるような性状を示す。基板材料1が空孔部1aを持つ多孔質材料であった場合には貫通穴4の内壁に空孔部1aが現れてしまう場合がある。   FIG. 15 shows a cross section of the processed portion when the processing method as described above is performed. FIG. 15A shows an example of processing into a B-stage thermosetting resin film containing an uncured portion, and FIG. 15B shows a nonwoven fabric of an aromatic polyamide (hereinafter referred to as aramid) fiber 3 and a thermosetting resin 2. It is an example of processing in the composite material. In FIG. 15 (a), the inner wall of the processed through hole 4 is made of a thermosetting resin film that is hardly affected by heat. In FIG. 15 (b), the cut surface of the aramid fiber 3 remains as it is. It shows properties that appear on the inner wall. When the substrate material 1 is a porous material having a hole portion 1a, the hole portion 1a may appear on the inner wall of the through hole 4.

しかしながら基板材料に穴加工を行う目的は前述したように、基板の表裏あるいは内層に形成された回路を相互に接続するためであり、穴加工を行った後にめっき、導電ペーストの充填などの接続手段の形成が行われる。   However, as described above, the purpose of drilling holes in the board material is to connect the circuits formed on the front and back of the board or the inner layer to each other. Is formed.

前述のBステージ樹脂フィルムに形成した貫通穴4に導電性粒子5を含む導電ペースト6を印刷法などを用いて充填し、フィルムの表裏に銅箔7を配置して加熱加圧することによりBステージ樹脂を成形硬化させた後に、銅箔7をパターンニングして回路を形成した両面回路形成基板を図16(a)に示す。図中にあるように導電ペースト6中の導電性粒子5が成形硬化時の樹脂の流れによって貫通穴4の付近に拡散している。   The through-hole 4 formed in the B-stage resin film is filled with the conductive paste 6 containing the conductive particles 5 by using a printing method or the like, and the copper foil 7 is placed on the front and back of the film and heated and pressed to form the B-stage. FIG. 16A shows a double-sided circuit-formed substrate on which a circuit is formed by patterning the copper foil 7 after the resin is molded and cured. As shown in the figure, the conductive particles 5 in the conductive paste 6 are diffused in the vicinity of the through holes 4 due to the flow of the resin during molding and curing.

図15(b)に示した空孔部1aを持つ基板材料1に対して同様の工程を実施した場合には図16(b)に示すように貫通穴4の周辺に導電性粒子5が拡散するとともに穴内壁に現れた空孔部1aにも導電性粒子5が流入拡散する。加熱加圧時に厚み方向に基板材料1を圧縮する必要がある場合にこのような空孔部1aを持ついわゆる多孔質基板材料がしばしば用いられるが、一般に空孔部1aの形成は制御しづらいものであり、図16(b)に示したような形状に必ずしも安定せず、そのサイズはかなりのばらつきを実際には示す。その際、大きい空孔部1aが貫通穴4の付近に存在した場合には、導電性粒子5の流入、拡散はかなり広い範囲におよぶものとなる。   When the same process is performed on the substrate material 1 having the hole 1a shown in FIG. 15B, the conductive particles 5 diffuse around the through-hole 4 as shown in FIG. 16B. At the same time, the conductive particles 5 flow into and diffuse into the hole 1a that appears on the inner wall of the hole. When it is necessary to compress the substrate material 1 in the thickness direction at the time of heating and pressing, a so-called porous substrate material having such a hole portion 1a is often used, but generally the formation of the hole portion 1a is difficult to control. Therefore, the shape is not necessarily stable as shown in FIG. 16B, and the size actually shows considerable variation. At that time, when a large hole portion 1a exists in the vicinity of the through hole 4, the inflow and diffusion of the conductive particles 5 reach a considerably wide range.

また、前述のアラミド繊維3の不織布と熱硬化性樹脂2の複合材料に対して穴加工を行った後にめっき8を施した場合において、アラミド繊維3と熱硬化性樹脂2の界面に密着不十分な箇所が有った場合に穴内壁から界面にめっき液のしみこみ9が発生した例を図17に示す。   In addition, when the plating 8 is applied after drilling the composite material of the aramid fiber 3 and the thermosetting resin 2, the adhesion between the aramid fiber 3 and the thermosetting resin 2 is insufficient. FIG. 17 shows an example in which the plating solution soak 9 occurs at the interface from the inner wall of the hole when there is an extra portion.

高密度の回路形成基板では貫通穴および接続手段のサイズは非常に微小なものであるため、接続手段が貫通穴周辺に拡散してしまうことは隣接する接続手段間あるいは回路間の絶縁抵抗を確保する上で重大な問題である。   Since the size of the through holes and connection means is very small on a high-density circuit forming substrate, diffusion of the connection means around the through holes ensures insulation resistance between adjacent connection means or between circuits. It is a serious problem.

また、加熱加圧時に導電ペースト6を基板材料1の厚み方向に圧縮することにより導電性粒子5間の接触を密にして低抵抗の接続手段を得ようとする場合に、前述したような導電性粒子5の拡散が発生した際には導電ペースト6の圧縮が十分に行われず、接続の信頼性に問題が発生する可能性がある。   Further, when the conductive paste 6 is compressed in the thickness direction of the substrate material 1 at the time of heating and pressurizing to make the contact between the conductive particles 5 dense to obtain a low-resistance connection means, the conductive property as described above is used. When the conductive particles 5 are diffused, the conductive paste 6 is not sufficiently compressed, which may cause a problem in connection reliability.

本発明は高品質の穴加工をエネルギービーム加工の高速性を失うことなく実現し、高密度で信頼性の高い回路形成基板の製造方法を提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a high-density and highly reliable circuit forming substrate that realizes high-quality hole processing without losing the high speed of energy beam processing.

上記課題を解決するために本発明は、単一あるいは複数の材質より構成される板状あるいはシート状の基板材料を準備する工程と、前記基板材料に所望の穴径の貫通あるいは非貫通の穴を加工すると同時に前記穴の内壁に拡散防止手段が残存する条件にてエネルギービームを照射する穴形成工程と、前記拡散防止手段が残存した前記穴内に導電物質により接続手段を形成する工程を備えた回路形成基板の製造方法である。   In order to solve the above problems, the present invention provides a step of preparing a plate-like or sheet-like substrate material composed of a single material or a plurality of materials, and a through-hole or non-through-hole having a desired hole diameter in the substrate material. A hole forming step of irradiating an energy beam under the condition that the diffusion preventing means remains on the inner wall of the hole at the same time, and a step of forming a connecting means with a conductive material in the hole where the diffusion preventing means remains It is a manufacturing method of a circuit formation board.

また本発明は、単一あるいは複数の材質より構成される板状あるいはシート状の基板材料にエネルギービームを照射して貫通あるいは非貫通の穴を形成する工程と、前記穴内に導電ペーストにより接続手段を形成すると同時に前記穴の内壁付近に前記基板材料と前記導電ペースト中の熱硬化性樹脂と反応する材料とで形成された拡散防止手段を形成する工程を備えた回路形成基板の製造方法である。   The present invention also includes a step of irradiating an energy beam to a plate-like or sheet-like substrate material composed of a single material or a plurality of materials to form a through or non-through hole, and a connecting means using a conductive paste in the hole. And forming a diffusion preventing means formed of the substrate material and a material that reacts with the thermosetting resin in the conductive paste in the vicinity of the inner wall of the hole. .

この本発明によれば、拡散防止手段の作用により接続手段が穴周辺に拡散することを防止でき、エネルギービーム加工の高速性、経済性等を失うことなく高品質の穴加工を実現し、高密度で信頼性の高い回路形成基板を提供できるものである。   According to the present invention, it is possible to prevent the connection means from diffusing around the hole due to the action of the diffusion preventing means, realizing high-quality hole processing without losing the high speed and economy of energy beam processing, and the like. It is possible to provide a circuit forming substrate with high density and reliability.

以上のように本発明の回路形成基板の製造方法によれば、貫通あるいは非貫通の穴内壁に変質層あるいは樹脂層などの拡散防止手段を形成する構成により、その拡散防止手段の外部に接続手段が拡散せず、特に高密度な回路形成基板において信頼性が向上する等の作用を有する。   As described above, according to the method for manufacturing a circuit forming substrate of the present invention, the diffusion preventing means such as the altered layer or the resin layer is formed on the inner wall of the through or non-penetrating hole. Does not diffuse, and has an effect of improving reliability especially in a high-density circuit formation substrate.

請求項1に記載の発明は、単一あるいは複数の材質より構成される板状あるいはシート状の基板材料を準備する工程と、前記基板材料に所望の穴径の貫通あるいは非貫通の穴を加工すると同時に前記穴の内壁に拡散防止手段が残存する条件にてエネルギービームを照射する穴形成工程と、前記拡散防止手段が残存した前記穴内に導電物質により接続手段を形成する工程を備えた回路形成基板の製造方法としたものであり、拡散防止手段により前記貫通あるいは非貫通の穴周辺に接続手段が拡散しないという作用を有する。   According to the first aspect of the present invention, there is provided a step of preparing a plate-like or sheet-like substrate material composed of a single material or a plurality of materials, and processing a through-hole or a non-through-hole having a desired hole diameter in the substrate material. At the same time, a circuit forming process is provided that includes a hole forming step of irradiating an energy beam under the condition that the diffusion preventing means remains on the inner wall of the hole, and a step of forming a connecting means with a conductive material in the hole where the diffusion preventing means remains. This is a method for manufacturing a substrate, and has an effect that the connection means does not diffuse around the through or non-through hole by the diffusion preventing means.

請求項2に記載の発明は、エネルギービームの照射条件は、基板材料が溶融し再凝固して膜状の拡散防止手段としての変質層が、穴の内壁の一部あるいは全面を覆うように残存形成される条件である請求項1に記載の回路形成基板の製造方法としたものであり、緻密な変質層が形成できる作用を有する。   According to the second aspect of the present invention, the irradiation condition of the energy beam is such that the substrate material melts and re-solidifies so that the altered layer as a film-like diffusion preventing means covers a part or the entire inner wall of the hole. The circuit forming substrate manufacturing method according to claim 1, which is a condition for forming, and has a function of forming a dense altered layer.

請求項3に記載の発明は、エネルギービームはレーザービームである請求項2に記載の回路形成基板の製造方法としたものであり、基板材料上への集光性が良く、光学素子等を用いて走査が容易である作用を有する。   The invention according to claim 3 is the method for manufacturing a circuit-formed substrate according to claim 2, wherein the energy beam is a laser beam, has good light-condensing property on the substrate material, and uses an optical element or the like. And has an effect of being easily scanned.

請求項4に記載の発明は、レーザービームは炭酸ガスレーザーである請求項3に記載の回路形成基板の製造方法としたものであり、高エネルギーのビームが得られ、コストが安い等の作用を有する。   According to a fourth aspect of the present invention, the laser beam is a carbon dioxide laser, and the method for producing a circuit forming substrate according to the third aspect is such that a high energy beam is obtained and the cost is low. Have.

請求項5に記載の発明は、エネルギービームの照射条件は、エネルギービームのエネルギー量であって、所望の穴寸法を加工するに必要なエネルギー量と、穴の内壁に形成する変質層が炭化せずに残存するのに必要なエネルギー量との和以上のエネルギー量で、かつ穴の内壁に炭化物層が生成あるいは穴内壁に凹凸形状が発生するエネルギー量以下の条件である請求項2に記載の回路形成基板の製造方法としたものであり、穴内壁に炭化物層および凹凸形状等の接続手段の信頼性に悪影響をおよぼす要因の生成を防止し、所望の穴寸法を確保しながら安定して変質層を穴内壁に形成できる作用を有する。   In the fifth aspect of the invention, the irradiation condition of the energy beam is the energy amount of the energy beam, and the amount of energy necessary for processing a desired hole size and the altered layer formed on the inner wall of the hole are carbonized. 3. The condition according to claim 2, wherein the amount of energy is not less than the sum of the amount of energy necessary to remain without being reduced, and the amount of energy is less than the amount of energy at which a carbide layer is formed on the inner wall of the hole or the uneven shape is generated on the inner wall of the hole. This is a circuit board manufacturing method that prevents the generation of factors that adversely affect the reliability of connecting means such as carbide layers and uneven shapes on the inner wall of the hole, and stably changes the quality while ensuring the desired hole dimensions. The layer can be formed on the inner wall of the hole.

請求項6に記載の発明は、エネルギービームの照射条件は、基板材料上でのエネルギービーム径を所望の穴径の30〜90%に設定された条件である請求項1に記載の回路形成基板の製造方法としたものであり、エネルギービーム径に相当する部分の基板材料を除去加工するとともに、該除去加工部の周辺に順次熱影響による除去加工を伝搬させ、熱影響が除去加工に必要な条件以下になる部位すなわち穴内壁付近では変質層が形成されるという一連の加工を安定して実現できる効果を有する。   The invention according to claim 6 is the circuit forming substrate according to claim 1, wherein the irradiation condition of the energy beam is a condition in which the energy beam diameter on the substrate material is set to 30 to 90% of a desired hole diameter. In addition to removing the portion of the substrate material corresponding to the energy beam diameter, the removal process due to the thermal effect is sequentially propagated to the periphery of the removal processing part, and the thermal effect is necessary for the removal process. This has the effect of stably realizing a series of processes in which a deteriorated layer is formed in a portion that is below the condition, that is, in the vicinity of the inner wall of the hole.

請求項7に記載の発明は、エネルギービームの照射条件は、加工される貫通あるいは非貫通の穴径が基板材料上に照射されるエネルギービーム径(スポット径)の110〜300%の穴径に達する照射時間に設定された条件である請求項1に記載の回路形成基板の製造方法としたものであり、穴内壁に変質層を安定に生成させる効果を有する。   In the invention according to claim 7, the irradiation condition of the energy beam is such that the diameter of the through or non-through hole to be processed is 110 to 300% of the diameter of the energy beam (spot diameter) irradiated onto the substrate material. The circuit forming substrate manufacturing method according to claim 1, which is a condition set to reach the irradiation time, and has an effect of stably generating a deteriorated layer on the inner wall of the hole.

請求項8に記載の発明は、エネルギービームの照射条件は、基板材料上に照射されるエネルギービームのパルス幅を、半値幅で50μsから1msの範囲内として設定した条件である請求項1に記載の回路形成基板の製造方法としたものであり、穴内壁付近の温度を変質層が生成しやすい条件にできる効果を有し、好ましくはパルス幅を半値幅で150μsから1msの範囲とすることで、より変質層の形成が効果的なものとなる。   According to an eighth aspect of the present invention, the irradiation condition of the energy beam is a condition in which the pulse width of the energy beam irradiated onto the substrate material is set within a range of 50 μs to 1 ms as a half width. The circuit-forming substrate manufacturing method of the present invention has the effect that the temperature near the inner wall of the hole can be easily generated by the altered layer. Preferably, the pulse width is set to a range of 150 μs to 1 ms at a half width. Thus, the formation of a deteriorated layer becomes more effective.

請求項9記載の発明は、エネルギービームの照射条件は、照射の時間軸に対する照射の強度を設定することであって、強度のピーク値に対する半値幅時間をt1とし、このピーク値からピーク値eの2乗分の1(約13.5%)に強度が立ち下がる時間をt2とした場合に、t2をt1の50%以上かつ200%未満として設定された条件である請求項1に記載の回路形成基板の製造方法としたものであり、急峻な立ち下がりでは得られない変質層が生成しやすい温度条件を穴内壁付近にもたらし、緩慢な立ち下がりで得られるような炭化物の生成する温度条件が穴内壁付近にもたらされることがないという作用を有する。   According to the ninth aspect of the present invention, the irradiation condition of the energy beam is to set the irradiation intensity with respect to the irradiation time axis. The half-value width time with respect to the peak value of the intensity is t1, and the peak value e 2. The condition according to claim 1, wherein t2 is set to be 50% or more and less than 200% of t1, where t2 is a time when the strength falls to 1/2 of the square of (approximately 13.5%). This is a method for manufacturing a circuit-forming board, and brings about a temperature condition near the inner wall of the hole where a deteriorated layer that can not be obtained by a steep fall is generated, and a temperature condition that produces carbide that can be obtained by a slow fall. Has the effect of not being brought about near the inner wall of the hole.

請求項10記載の発明は、エネルギービームの照射条件は、照射の時間軸に対する照射の強度を設定することであって、強度がピーク値からピーク値eの2乗分の1(約13.5%)へ立ち下がる時間を20μs以上かつ1ms以下の範囲内として設定された条件である請求項1に記載の回路形成基板の製造方法としたものであり、十分な量の変質層を穴内壁に生成し、かつ炭化物の生成を防止できる穴加工条件が得られるという効果を有する。   According to the tenth aspect of the present invention, the irradiation condition of the energy beam is to set the irradiation intensity with respect to the irradiation time axis, and the intensity is from the peak value to the square of the peak value e (about 13.5). %) Is a condition set in a range of 20 μs or more and 1 ms or less. The method for manufacturing a circuit-formed substrate according to claim 1, wherein a sufficient amount of the altered layer is provided on the inner wall of the hole It has the effect that the drilling conditions which can produce | generate and can prevent the production | generation of a carbide | carbonized_material are obtained.

請求項11に記載の発明は、エネルギービームの照射条件は、エネルギービームの発振器から導出されるエネルギービームの光束のうち周辺部から98%を上限としてエネルギービームの光束をカットする条件である請求項1に記載の回路形成基板の製造方法としたものであり、エネルギービームの外周部の低品質のビームが基板材料に到達しないように遮断し、通常エネルギービームの断面におけるエネルギー量が中央から外周方向に向かって減少することを利用して穴加工時における基板材料の穴加工部の温度分布に穴中心付近から穴外周方向に向かって傾斜を発生させ、穴内壁付近の温度を変質層が生成しやすい条件にできる効果を有する。   In the invention according to claim 11, the irradiation condition of the energy beam is a condition for cutting the energy beam bundle up to 98% from the periphery of the energy beam bundle derived from the energy beam oscillator. 1 is a method for manufacturing a circuit-formed substrate according to claim 1, wherein a low-quality beam at the outer peripheral portion of the energy beam is blocked so as not to reach the substrate material, and the energy amount in the cross section of the normal energy beam is from the center to the outer peripheral direction. By using this decrease, the temperature distribution in the hole processing part of the substrate material during hole processing is inclined from the vicinity of the hole center to the outer periphery of the hole, and the altered layer generates the temperature near the inner wall of the hole. It has the effect of making it easy to condition.

請求項12に記載の発明は、エネルギービームの照射条件は、エネルギービームの発生装置から導出されるエネルギービームパルスのピークエネルギーを100W以上かつ3000W以下として設定する条件である請求項1に記載の回路形成基板の製造方法としたものであり、基板材料上にエネルギービームが照射された際に瞬間的に基板材料が蒸発昇華し、穴周辺に熱影響が及ぶことなく加工が終了してしまうことを防止し、穴内壁付近の温度を変質層が生成しやすい条件にできる効果を有する。   The invention according to claim 12 is the circuit according to claim 1, wherein the irradiation condition of the energy beam is a condition in which the peak energy of the energy beam pulse derived from the energy beam generator is set to 100 W or more and 3000 W or less. This is a manufacturing method of the formation substrate, and when the energy beam is irradiated onto the substrate material, the substrate material instantaneously evaporates and sublimates, and the processing ends without affecting the periphery of the hole. This has the effect of preventing the temperature in the vicinity of the inner wall of the hole from being changed to a condition where the altered layer is likely to be generated.

請求項13に記載の発明は、単一あるいは複数の材質より構成される板状あるいはシート状の基板材料にエネルギービームを照射して貫通あるいは非貫通の穴を形成する工程と、前記穴内に導電ペースト(熱硬化性樹脂と反応する材料が加えられている)により接続手段を形成すると同時に前記穴の内壁付近に前記基板材料と前記導電ペースト中の熱硬化性樹脂と反応する材料とで形成された拡散防止手段(硬化層)を形成する工程を備えた回路形成基板の製造方法としたものであり、基板材料中の熱硬化性樹脂と、導電ペーストに含有された熱硬化性樹脂と反応する材料(活性化の高い硬化剤)とで拡散防止手段(硬化層)を導電ペーストを充填すると同時に効率的に形成することができる。   According to a thirteenth aspect of the present invention, a plate-like or sheet-like substrate material made of a single material or a plurality of materials is irradiated with an energy beam to form a penetrating or non-penetrating hole, and a conductive material is formed in the hole. The connecting means is formed by a paste (a material that reacts with a thermosetting resin is added), and at the same time, the substrate material and a material that reacts with the thermosetting resin in the conductive paste are formed near the inner wall of the hole. A method of manufacturing a circuit-formed substrate comprising a step of forming a diffusion preventing means (cured layer), which reacts with the thermosetting resin in the substrate material and the thermosetting resin contained in the conductive paste. The diffusion preventing means (cured layer) can be efficiently formed simultaneously with the material (curing agent with high activation) by filling the conductive paste.

この製造方法により形成した拡散防止手段の存在により、その後工程、例えばBステージ樹脂フィルムの表裏に銅箔を配置し加熱加圧する際においても、貫通穴に充填されたペースト中の導電粒子が前記穴付近に拡散することを防止することができ、信頼性の高い回路形成基板を製造し提供することができる。   Due to the presence of the diffusion preventing means formed by this manufacturing method, the conductive particles in the paste filled in the through-holes can be used in the subsequent process, for example, when the copper foil is placed on the front and back of the B-stage resin film and heated and pressed. It is possible to prevent diffusion in the vicinity and to manufacture and provide a highly reliable circuit forming substrate.

請求項14に記載の発明は、導電物質は、導電粒子を含むペーストである請求項12または請求項13に記載の回路形成基板の製造方法としたものであり、ペーストの穴周囲への拡散が防止できる作用を有する。   According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided the circuit forming substrate manufacturing method according to the twelfth or thirteenth aspect, wherein the conductive material is a paste containing conductive particles. It has an action that can be prevented.

請求項15に記載の発明は、導電粒子は、拡散防止手段を通過しにくい粒径のものを選択して用いた請求項14に記載の回路形成基板の製造方法としたものであり導電粒子の拡散を穴周囲への拡散が防止できる作用を有する。   The invention according to claim 15 is the method for producing a circuit-forming substrate according to claim 14, wherein the conductive particles are selected from those having a particle diameter that is difficult to pass through the diffusion preventing means. It has the effect of preventing diffusion around the hole.

請求項16に記載の発明は、接続手段を形成する工程は、導電粒子を含むペーストを充填した基板材料の片面あるいは両面に金属箔を配置し、片面あるいは両面に金属箔を配置した基板材料を加熱加圧して圧縮する手順を有する請求項14に記載の回路形成基板の製造方法としたものであり、加熱加圧時におけるペーストの穴周囲への拡散を防止できる作用を有する。   According to a sixteenth aspect of the present invention, in the step of forming the connecting means, the metal foil is disposed on one or both sides of the substrate material filled with the paste containing conductive particles, and the substrate material is disposed on one or both surfaces. The method for manufacturing a circuit-formed substrate according to claim 14, which has a procedure for compressing by heating and pressing, and has an action of preventing diffusion of paste around the hole during heating and pressing.

請求項17に記載の発明は、充填に用いるペーストは、加熱加圧して圧縮する際に、導電粒子以外の成分が導電粒子よりも拡散防止手段の外部に排出される量が多くなる特徴を有するペーストである請求項16に記載の回路形成基板の製造方法としたものであり、導電粒子が穴内で相互に接触する確率を高め、基板材料表裏および内層間の電気的接続を高信頼なものとし、さらに充填前のペースト中の導電粒子の含有率の自由度が拡大するため、微細な穴内への充填性に優れたペースト組成を採用できる作用を有する。   The invention described in claim 17 is characterized in that when the paste used for filling is compressed by heating and pressing, the amount of components other than the conductive particles discharged to the outside of the diffusion preventing means is larger than that of the conductive particles. The method for manufacturing a circuit-formed substrate according to claim 16, wherein the paste is a paste, and the probability that the conductive particles contact each other in the hole is increased, and the electrical connection between the front and back of the substrate material and the inner layer is made highly reliable. In addition, since the degree of freedom of the content ratio of the conductive particles in the paste before filling is expanded, the paste composition having excellent filling properties into fine holes can be employed.

請求項18に記載の発明は、導電物質は、金属めっきである請求項1または請求項13に記載の回路形成基板の製造方法としたものであり、拡散防止手段によりめっき液あるいはめっきされた金属の穴周囲への拡散が防止できるという作用を有する。   The invention described in claim 18 is the method for manufacturing a circuit forming substrate according to claim 1 or 13, wherein the conductive material is metal plating, and the plating solution or the metal plated by the diffusion preventing means. Has the effect of preventing diffusion around the hole.

請求項19に記載の発明は、基板材料の少なくとも穴形成を行う部分が未硬化分を含む樹脂フィルムである請求項1または請求項13に記載の回路形成基板の製造方法としたものであり、導電ペースト等で接続手段を形成する際に接続手段が穴周囲に拡散することを防止できる作用を有する。   The invention according to claim 19 is a method for manufacturing a circuit-formed substrate according to claim 1 or 13, wherein at least a portion of the substrate material that forms holes is a resin film containing an uncured portion. When the connection means is formed with a conductive paste or the like, the connection means can be prevented from diffusing around the hole.

請求項20に記載の発明は、基板材料が織布あるいは不織布と樹脂の複合材料である請求項1または請求項13に記載の回路形成基板の製造方法としたものであり、複合材料の特性を利用しながら、拡散防止手段の外部に接続手段が拡散しないという作用を有する。   The invention according to claim 20 is the method for producing a circuit-formed substrate according to claim 1 or 13, wherein the substrate material is a composite material of a woven fabric or a non-woven fabric and a resin. While used, the connection means does not diffuse outside the diffusion prevention means.

請求項21に記載の発明は、樹脂が熱硬化性である請求項19または20に記載の回路形成基板の製造方法としたものであり、エネルギービーム照射による拡散防止手段の形成が容易で、樹脂の耐湿性などの信頼性が向上するという作用を有する。   The invention according to claim 21 is the method of manufacturing a circuit forming substrate according to claim 19 or 20, wherein the resin is thermosetting, and the formation of diffusion preventing means by energy beam irradiation is easy, and the resin It has the effect of improving reliability such as moisture resistance.

請求項22に記載の発明は、樹脂が未硬化分を含むBステージ状態である請求項21に記載の回路形成基板の製造方法としたものであり、加熱加圧により基板材料を圧縮する手順を接続手段形成工程に用いることができ、その際にも接続手段の穴周辺への拡散が防止できる効果を有する。   The invention according to claim 22 is the method for producing a circuit-formed substrate according to claim 21, wherein the resin is in a B-stage state including an uncured component, and a procedure for compressing the substrate material by heating and pressing is provided. It can be used in the connecting means forming step, and also has the effect of preventing diffusion of the connecting means around the hole.

請求項23に記載の発明は、織布あるいは不織布に有機繊維材料を用いた請求項20に記載の回路形成基板の製造方法としたものであり、樹脂と比較的物性の近い有機繊維を用いることにより変質層の形成が容易になるという作用を有する。   The invention described in claim 23 is the method of manufacturing a circuit forming substrate according to claim 20, wherein an organic fiber material is used for the woven or non-woven fabric, and the organic fiber having relatively close physical properties to the resin is used. This has the effect that the formation of the altered layer is facilitated.

請求項24に記載の発明は、有機繊維材料として芳香族ポリアミド繊維を主体として用いた請求項23に記載の回路形成基板の製造方法としたものであり、エネルギービームによる変質層の形成が容易で、回路形成基板の軽量化、高信頼性化等の作用を有する。   The invention as set forth in claim 24 is the method for producing a circuit-formed substrate according to claim 23, wherein aromatic polyamide fibers are mainly used as the organic fiber material, and it is easy to form an altered layer by an energy beam. The circuit forming substrate has actions such as weight reduction and high reliability.

請求項25に記載の発明は、有機繊維材料の熱収縮開始温度が150度以上300度未満である請求項23に記載の回路形成基板の製造方法としたものであり、レーザービーム等の照射による熱加工時の温度上昇で有機繊維材料を熱収縮および溶融させ緻密な変質層を形成できる作用を有する。   The invention according to claim 25 is the method for producing a circuit-formed substrate according to claim 23, wherein the heat shrinkage start temperature of the organic fiber material is 150 ° C. or more and less than 300 ° C., and is obtained by irradiation with a laser beam or the like. The organic fiber material has an action capable of forming a dense deteriorated layer by thermally shrinking and melting the organic fiber material due to a temperature rise during heat processing.

請求項26に記載の発明は、穴内壁に形成される拡散防止手段、あるいはその一部分は、織布あるいは不織布が溶融等が変質した成分を主体とした変質層である請求項13に記載の回路形成基板の製造方法としたものであり、溶融時に織布あるいは不織布の一部あるいは大部分が一体化し緻密な変質層を形成することができる作用を有する。   The invention according to claim 26 is the circuit according to claim 13, wherein the diffusion preventing means formed on the inner wall of the hole, or a part thereof, is a deteriorated layer mainly composed of a component in which a woven fabric or a non-woven fabric is melted or the like. This is a method for producing a formation substrate, and has a function that a part or most of a woven fabric or non-woven fabric is integrated at the time of melting to form a dense altered layer.

請求項27に記載の発明は、穴内壁に形成される拡散防止手段、あるいはその一部分は、織布あるいは不織布が溶融等が変質した成分と樹脂が変質した部分が一体化してなる請求項13に記載の回路形成基板の製造方法であり、より緻密な変質層が形成できる。   The invention according to claim 27 is the diffusion preventing means formed on the inner wall of the hole, or a part thereof, wherein the component in which the woven or non-woven fabric is altered by melting and the part in which the resin is altered are integrated. It is the manufacturing method of the circuit formation board | substrate of description, A denser altered layer can be formed.

請求項28に記載の発明は、基板材料が多孔質である請求項13に記載の回路形成基板の製造方法としたものであり、加熱加圧により圧縮が容易であるが接続手段の拡散が発生しやすい多孔質の基板材料においても、変質層の形成により拡散を防止できる効果を有する。   The invention according to claim 28 is the method for manufacturing a circuit-formed substrate according to claim 13, wherein the substrate material is porous, and is easily compressed by heat and pressure, but diffusion of the connecting means occurs. Even in the case of a porous substrate material that is easily deformed, the formation of a deteriorated layer has an effect of preventing diffusion.

以下、本発明の実施の形態について、図1から図14を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.

(実施の形態1)
図1(a)〜(f)は本発明の第1の実施の形態における回路形成基板の製造方法を示す工程断面図である。基板材料11は図1(a)に示すように熱硬化性樹脂12と織布または不織布の有機繊維材料からなるアラミド繊維13の複合材料となっている。熱硬化性樹脂12は完全に硬化したものではなく、未硬化分を含むいわゆるBステージ状態であり、基板材料11は通常プリプレグと呼ばれるものである。
(Embodiment 1)
1A to 1F are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a circuit-formed substrate according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1A, the substrate material 11 is a composite material of a thermosetting resin 12 and an aramid fiber 13 made of a woven or non-woven organic fiber material. The thermosetting resin 12 is not completely cured but is in a so-called B-stage state including an uncured portion, and the substrate material 11 is usually called a prepreg.

次に図1(b)に示すように、レーザービーム14を基板材料11上に照射して貫通穴15を形成する。その際に基板材料11中の熱硬化性樹脂12およびアラミド繊維13は熱により昇華して周囲に飛散する。そして、後述するように加工条件を適正なものとした場合にはアラミド繊維13は穴内壁付近で溶融等の変質を起こして一体化し拡散防止手段としての変質層16を形成する。変質層16はアラミド繊維13を主体とするが熱硬化性樹脂12が軟化した成分が一部混入することも差し支えない。   Next, as shown in FIG. 1B, a laser beam 14 is irradiated onto the substrate material 11 to form a through hole 15. At that time, the thermosetting resin 12 and the aramid fiber 13 in the substrate material 11 are sublimated by heat and scattered around. When the processing conditions are appropriate as described later, the aramid fibers 13 are altered by melting or the like in the vicinity of the inner wall of the hole and integrated to form a deteriorated layer 16 as a diffusion preventing means. The altered layer 16 is mainly composed of the aramid fiber 13, but a part of the softened component of the thermosetting resin 12 may be mixed.

次に図1(c)に示すように導電粒子とエポキシ系樹脂を主体とする接続手段としての導電ペースト17を印刷法等を用いて貫通穴15に充填する。次に図1(d)に示すように金属箔18を基板材料11の両面に重ね合わせ加熱加圧することにより、図1(e)に示すように基板材料11は厚み方向に圧縮成形され、導電ペースト17によって基板材料11の両面に重ね合わせた金属箔18は電気的に接合される。その後、図1(f)に示すように基板材料11に両面の金属箔18は通常のエッチング工法によりエッチングされて回路19を形成して回路形成基板となる。   Next, as shown in FIG. 1C, the through-hole 15 is filled with a conductive paste 17 as a connecting means mainly composed of conductive particles and an epoxy resin using a printing method or the like. Next, as shown in FIG. 1D, the metal foil 18 is superposed on both surfaces of the substrate material 11 and heated and pressed to compress the substrate material 11 in the thickness direction as shown in FIG. The metal foil 18 superposed on both surfaces of the substrate material 11 by the paste 17 is electrically joined. Thereafter, as shown in FIG. 1 (f), the metal foils 18 on both sides of the substrate material 11 are etched by a normal etching method to form a circuit 19 to be a circuit forming substrate.

変質層16は比較的緻密な膜状となって貫通穴15の内壁に形成されているが、導電ペースト17中の樹脂成分などを前記加圧加熱時に貫通穴15の外部に排出する程度の空隙は有している。しかし、1〜5μm程度の粒径の球形導電粒子を用いた実験では変質層16の外部に導電粒子の流れ出しはほとんど確認されなかった。貫通穴15のサイズが微細化した場合には、導電ペースト17の充填性を高めるために粘度の低い導電ペースト17を使う必要がある。そのため、導電ペースト17中の導電粒子比率を下げて樹脂成分などを増加させることにより粘度調整を行うが、導電粒子の比率を下げたことにより基板材料11の両面の金属箔18の電気的な接合の信頼性が低下する可能性がある。   The altered layer 16 has a relatively dense film shape and is formed on the inner wall of the through-hole 15. The air gap is such that the resin component in the conductive paste 17 is discharged to the outside of the through-hole 15 during the pressure heating. Has. However, in the experiment using spherical conductive particles having a particle diameter of about 1 to 5 μm, almost no flow of conductive particles was confirmed outside the altered layer 16. When the size of the through hole 15 is miniaturized, it is necessary to use the conductive paste 17 having a low viscosity in order to improve the filling property of the conductive paste 17. Therefore, the viscosity is adjusted by reducing the ratio of the conductive particles in the conductive paste 17 and increasing the resin component, etc., but the electrical bonding of the metal foils 18 on both sides of the substrate material 11 is achieved by reducing the ratio of the conductive particles. The reliability of the system may be reduced.

しかし、本実施の形態に述べたような導電ペースト17中の導電粒子のみを選択的に貫通穴15の内部に残しながら加熱加圧による圧縮を行うことによって、圧縮後の貫通穴15内での導電粒子の密度を十分高いものとして接合の信頼性を高めることができる。本実施の形態で説明している内容からもわかるように、変質層16という表現を便宜的に本発明の中で使用しているが、完全な膜状に層を形成して穴内壁に変質層16が形成されている必要は必ずしも無く、穴内壁付近に接続手段の拡散を防止する性質を持つ部分が存在することが条件として満たされておれば良いものであって、その部分のことを本発明では変質層16とするものである。   However, by performing compression by heating and pressing while selectively leaving only the conductive particles in the conductive paste 17 as described in the present embodiment inside the through hole 15, the compression in the through hole 15 after compression is performed. The reliability of joining can be improved by setting the density of the conductive particles sufficiently high. As can be seen from the contents described in the present embodiment, the expression of the altered layer 16 is used in the present invention for the sake of convenience. However, the layer is formed into a complete film and altered to the inner wall of the hole. The layer 16 is not necessarily formed, and it is only necessary to satisfy the condition that there is a portion having the property of preventing the diffusion of the connecting means in the vicinity of the inner wall of the hole. In the present invention, the altered layer 16 is used.

本実施の形態の作用は基板材料11がプリプレグの状態で空孔の多い多孔質であった場合においても有効なものであり、圧縮成形が容易な多孔質材料についても本発明は有効である。   The action of this embodiment is effective even when the substrate material 11 is a prepreg and is porous with many pores, and the present invention is also effective for a porous material that can be easily compression-molded.

(実施の形態2)
図2から図4は本発明の第2の実施の形態における基板材料11への穴加工を示すパルス波形概略図と加工部断面図である。
(Embodiment 2)
FIG. 2 to FIG. 4 are a pulse waveform schematic diagram and a cross-sectional view of a processing part showing hole processing in the substrate material 11 in the second embodiment of the present invention.

基板材料11にはアラミド繊維の不織布に熱硬化性樹脂を含浸し、加熱によりBステージ化したプリプレグを用い、エネルギービームとして炭酸ガスレーザーを用いて穴加工を行った。図2(a)に示すような立ち上がりおよび立ち下がりが急峻で比較的ピークエネルギーの高いレーザーパルスを基板材料11に照射した場合には熱硬化性樹脂12およびアラミド繊維13は瞬時に蒸発昇華して除去加工され、図2(b)に示すように穴内壁にはアラミド繊維13の切断面が加工前の性状で現れ、熱硬化性樹脂12の硬化も穴周囲に進展しない。本発明者の実験によれば、約200μmの厚みのプリプレグに対してレーザーパルスの立ち上がりおよび立ち下がり時間が20μs以下でピークエネルギーが1000W以上の場合にこのような加工となった。さらに、150μm程度の穴径を得るのに必要なパルス幅は半値幅にして約50μs未満であった。   The substrate material 11 was formed by using a prepreg impregnated with a thermosetting resin in an aramid fiber non-woven fabric and B-staged by heating, and using a carbon dioxide gas laser as an energy beam. When the substrate material 11 is irradiated with a laser pulse having a steep rise and fall and a relatively high peak energy as shown in FIG. 2A, the thermosetting resin 12 and the aramid fiber 13 instantaneously evaporate and sublimate. As shown in FIG. 2B, the cut surface of the aramid fiber 13 appears on the inner wall of the hole in the form before processing, and the curing of the thermosetting resin 12 does not progress around the hole. According to the experiments of the present inventor, such processing was performed when the rise and fall times of the laser pulse were 20 μs or less and the peak energy was 1000 W or more for a prepreg having a thickness of about 200 μm. Further, the pulse width necessary to obtain a hole diameter of about 150 μm was less than about 50 μs as a half-value width.

次に図3(a)に示すような比較的ピークエネルギーが低く立ち下がり時間の長いレーザーパルスを基板材料11に照射した場合には、図3(b)に示すような加工部断面となった。ピークパワーが低いために所望の穴加工を行うために必然的にパルス幅は長くなり、立ち下がり時間も長いために加工部付近に蓄熱現象が起こり、熱硬化性樹脂12およびアラミド繊維13は穴内壁付近で炭化し炭化層29が形成され、かつ両者の融点および加工レートの差によって穴内壁の形状は凹凸の激しいものとなる。本発明者の実験によれば、レーザーパルスのピークパワーが100W以下あるいはパルスの半値幅が1ms以上あるいは立ち下がり時間が1ms以上の場合にこのような現象が観察された。   Next, when the substrate material 11 is irradiated with a laser pulse having a relatively low peak energy and a long fall time as shown in FIG. 3A, a cross section of the processed part as shown in FIG. 3B is obtained. . Since the peak power is low, the pulse width is inevitably long to perform the desired hole processing, and the fall time is also long, so that a heat storage phenomenon occurs near the processed portion, and the thermosetting resin 12 and the aramid fiber 13 The carbonized layer 29 is formed by carbonization in the vicinity of the inner wall, and the shape of the inner wall of the hole becomes extremely uneven due to the difference between the melting point and the processing rate. According to the experiments by the present inventors, such a phenomenon was observed when the peak power of the laser pulse was 100 W or less, the half width of the pulse was 1 ms or more, or the fall time was 1 ms or more.

次に図4(a)に示すように、図2(a)と図3(a)の中間に相当するようなパルス波形を用いた場合には、図4(b)に示すようにアラミド繊維13が溶融した成分により膜状の変質層16として穴内壁が覆われる加工部断面形状が得られた。空孔部11aが穴内壁に存在した場合にも変質層16により穴内壁に空孔部11aが現れることはない。特に熱収縮開始温度が150℃以上300℃未満のアラミド繊維13を用いた場合に、熱による繊維の縮退が効果的に起こり膜状の変質層16が効率的に形成された。当然のことながら熱硬化性樹脂12の成分も変質層16に混入するが、変質層16の効果に対しては影響するものではなく、熱硬化性樹脂12の物性によってはアラミド繊維13によって形成された変質層16の空隙を補完するような作用が得られる場合もある。   Next, as shown in FIG. 4 (a), when a pulse waveform corresponding to the middle of FIG. 2 (a) and FIG. 3 (a) is used, an aramid fiber is used as shown in FIG. 4 (b). A cross-sectional shape of the processed part in which the inner wall of the hole was covered as the film-like altered layer 16 by the component in which 13 was melted was obtained. Even when the hole 11a exists on the inner wall of the hole, the altered layer 16 does not cause the hole 11a to appear on the inner wall of the hole. In particular, when an aramid fiber 13 having a heat shrinkage starting temperature of 150 ° C. or higher and lower than 300 ° C. was used, the fiber was effectively degenerated by heat, and the film-like altered layer 16 was efficiently formed. As a matter of course, the components of the thermosetting resin 12 are also mixed in the deteriorated layer 16, but it does not affect the effect of the deteriorated layer 16, and depending on the physical properties of the thermosetting resin 12, it is formed by the aramid fibers 13. In some cases, an effect of complementing the voids of the altered layer 16 may be obtained.

本発明者の実験によれば、レーザーパルスのピークパワーが100Wから1000W程度の範囲、パルスの半値幅が50μsから1ms程度の範囲、立ち下がり時間が20μsから1ms程度の範囲の条件が全てあるいは一部満たされた場合にこのような加工が実現された。具体的には、厚み200μmのプリプレグに直径150μmの穴加工を行う際に、パルスのピークパワーが500W、パルスの半値幅が250μs、立ち下がり時間が50μsというレーザービームを1パルス照射した際に、良好な変質層16の形成が確認された。別の実験ではパルスのピークパワーを400W、半値幅を500μs、立ち下がり時間を300μsとした場合においても良好な変質層16が得られた。   According to the experiments by the present inventors, all or one of the conditions in which the peak power of the laser pulse is in the range of about 100 W to 1000 W, the half width of the pulse is in the range of about 50 μs to 1 ms, and the fall time is in the range of about 20 μs to 1 ms. Such processing was realized when the part was filled. Specifically, when a hole having a diameter of 150 μm is drilled in a prepreg having a thickness of 200 μm, when one pulse of a laser beam having a pulse peak power of 500 W, a pulse half-value width of 250 μs, and a fall time of 50 μs is irradiated, The formation of a good altered layer 16 was confirmed. In another experiment, an excellent deteriorated layer 16 was obtained even when the peak power of the pulse was 400 W, the half width was 500 μs, and the fall time was 300 μs.

基板材料11の材質、厚み等によって最適な加工条件は様々に変化するが、所望の穴径を得るためにパルスのピークパワーおよび半値幅(パルス幅)を変化させて穴内壁に炭化層の形成が起こることなく所望穴径が得られる最適値、すなわち穴加工に必要な最小エネルギーを見いだし、変質層16の形成が不十分な場合には立ち下がり時間を半値幅の約50から200%の範囲で変化させて変質層16の形成に必要な加工エネルギーを与えることにより好ましい変質層16を持つ所望穴径の加工ができる場合が多い。ただし、ピークパワーおよび半値幅についてはエネルギービームの発生源の構造などにより調整範囲が限られる場合も多いので、後述するようにマスクなどを用いてエネルギー量の調整を行う場合もある。   The optimum processing conditions vary depending on the material, thickness, etc. of the substrate material 11, but in order to obtain a desired hole diameter, the peak power and half width (pulse width) of the pulse are changed to form a carbonized layer on the inner wall of the hole. The optimum value for obtaining the desired hole diameter without occurrence of the occurrence of the problem, that is, the minimum energy required for drilling is found, and when the deteriorated layer 16 is insufficiently formed, the fall time is in the range of about 50 to 200% of the half width. It is often possible to process a desired hole diameter having a preferable deteriorated layer 16 by applying the processing energy necessary for forming the deteriorated layer 16 by changing the above. However, since the adjustment range of the peak power and the half-value width is often limited by the structure of the energy beam generation source or the like, the energy amount may be adjusted using a mask or the like as will be described later.

(実施の形態3)
図5(a)〜(f)は本発明の第3の実施の形態における回路形成基板の製造方法を示す工程断面図である。本発明の第1の実施の形態と異なるのは基板材料が熱硬化性樹脂12のみから構成されている点である。回路形成基板の要求される性能によってはこのような構成を採用することも可能である。本実施の形態においても第1の実施の形態と同様に変質層16の形成により導電ペースト17の拡散が防止される。なお、第1および第3の実施の形態についてはいずれも両面回路形成基板について記載したが、工程を繰り返すことにより多層回路形成基板が得られることは言うまでもない。また、不織布の代わりに織布を使用することおよび織布あるいは不織布を構成する繊維としてアラミド以外の有機繊維材料あるいはガラスなどの無機繊維材料を使用すること、熱硬化性樹脂12に代えて熱可塑性樹脂を用いることも可能である。
(Embodiment 3)
5A to 5F are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a circuit-formed substrate in the third embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment of the present invention is that the substrate material is composed only of the thermosetting resin 12. Such a configuration can also be adopted depending on the required performance of the circuit forming substrate. Also in the present embodiment, diffusion of the conductive paste 17 is prevented by the formation of the altered layer 16 as in the first embodiment. Although both the first and third embodiments have been described with respect to the double-sided circuit formation substrate, it goes without saying that a multilayer circuit formation substrate can be obtained by repeating the steps. In addition, the use of a woven cloth instead of the non-woven cloth and the use of an organic fiber material other than aramid or an inorganic fiber material such as glass as the fiber constituting the woven or non-woven cloth, thermoplasticity instead of the thermosetting resin 12 It is also possible to use a resin.

(実施の形態4)
図6は本発明の第4の実施の形態における回路形成基板の製造装置を示す概略構成図である。レーザービーム発振器20より導出されたレーザービーム14は全反射ミラー22等を経由してマスク21に入射し所望のビーム径にマスクされ走査手段23を経由して集光レンズ24によって基板材料11上に照射される。基板材料11上の所望位置に照射するために走査手段23には高速で動作するガルバノミラー等が用いられ、基板材料11はXYステージ(図示せず)等に固定される、等の方法が用いられる。
(Embodiment 4)
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a circuit forming substrate manufacturing apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. The laser beam 14 derived from the laser beam oscillator 20 is incident on the mask 21 via the total reflection mirror 22 and the like, masked to a desired beam diameter, and is applied onto the substrate material 11 by the condensing lens 24 via the scanning means 23. Irradiated. In order to irradiate a desired position on the substrate material 11, a galvanometer mirror or the like that operates at high speed is used as the scanning means 23, and the substrate material 11 is fixed to an XY stage (not shown) or the like. It is done.

次に、図7から図9までを用いてその動作を説明する。図7(a)のようにレーザービームの面内のエネルギー分布は中央部を頂点とするなだらかな分布を示す。本実施の形態ではシングルモードと呼ばれる単純な形状を示したが、数個のピークを中心から外周方向に持つマルチモードと呼ばれるモードを持つレーザービーム発振器を用いることも可能である。このようなレーザービームを基板材料11に照射した場合には、図7(b)に示すように基板材料11に穴加工が行われるとともに穴周辺への熱影響によって変質層16が形成される。レーザービーム周辺のエネルギー密度の小さい部分では基板材料11の除去に必要なエネルギー量に達しないために変質層16の形成は基板材料11の表面部のみに起こり、図示するように変質層16は基板表面に向かって広がるように形成される。   Next, the operation will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 7A, the in-plane energy distribution of the laser beam shows a gentle distribution with the center at the apex. Although a simple shape called a single mode is shown in this embodiment mode, it is possible to use a laser beam oscillator having a mode called a multimode having several peaks in the outer peripheral direction from the center. When the substrate material 11 is irradiated with such a laser beam, as shown in FIG. 7B, hole processing is performed on the substrate material 11 and the altered layer 16 is formed due to thermal influence on the periphery of the hole. In the portion where the energy density around the laser beam is small, the amount of energy necessary for removing the substrate material 11 does not reach, so the altered layer 16 is formed only on the surface portion of the substrate material 11, and the altered layer 16 is formed on the substrate as shown in the figure. It is formed so as to spread toward the surface.

このような基板材料11を前述した第3の実施の形態のような用途に用いた場合には、変質層16が接続手段の拡散防止に必要な部分以外にも形成されていることから加熱加圧して基板材料11を圧縮成形する場合の妨げとなり、接続手段の信頼性は低いものとなってしまう。そのため、レーザービーム周辺のエネルギー分布の小さい部分が基板材料11に到達しないように図6中に示したようなマスク21が用いられる。   When such a substrate material 11 is used for the application as in the third embodiment described above, the altered layer 16 is formed in a portion other than the portion necessary for preventing the diffusion of the connecting means. This is a hindrance when the substrate material 11 is compression-molded by pressure, and the reliability of the connecting means is low. For this reason, a mask 21 as shown in FIG. 6 is used so that a portion with a small energy distribution around the laser beam does not reach the substrate material 11.

図8にマスク21を用いた場合の加工の状態を示す。図8(a)に示すようにレーザービームの点線で示す部分、すなわちエネルギー密度の小さい周辺部はマスク21にてカットされている。そのため、図8(b)に示すように変質層16が必要以上に穴周辺に形成されることはなく穴内壁付近にのみ形成される。   FIG. 8 shows the state of processing when the mask 21 is used. As shown in FIG. 8A, the portion indicated by the dotted line of the laser beam, that is, the peripheral portion having a low energy density is cut by the mask 21. Therefore, as shown in FIG. 8B, the altered layer 16 is not formed around the hole more than necessary, but is formed only near the inner wall of the hole.

さらにマスク21によるレーザービームの選択幅を狭くした場合の加工状態を図9に示す。図9(a)に示すようにレーザービームの中心付近のエネルギー密度が高い部分のみが選択されて基板材料11に照射される。この場合の加工断面は図9(b)に示すように変質層16のないものとなる。このような加工の場合においては、得られる穴径はレーザービームが基板材料11に照射されたときのスポット径にほぼ等しいものとなる。このような基板材料11を実施の形態3に示したような用途に用いた場合には圧縮成形時に導電ペーストの穴周辺への拡散が発生してしまう。   Further, FIG. 9 shows a processing state when the selection width of the laser beam by the mask 21 is narrowed. As shown in FIG. 9A, only the portion having a high energy density near the center of the laser beam is selected and irradiated onto the substrate material 11. In this case, the processed cross section has no deteriorated layer 16 as shown in FIG. In the case of such processing, the hole diameter obtained is approximately equal to the spot diameter when the laser beam is irradiated onto the substrate material 11. When such a substrate material 11 is used for an application such as that shown in Embodiment 3, diffusion of the conductive paste around the hole occurs during compression molding.

本発明者の実験によるとマスク21により選択される光束すなわち加工に作用する光束がマスク21に到達したレーザービーム14の光束のうち2%以下の場合には図9に示すような現象が起こりやすい。すなわち、マスク21に入射する光束つまりビーム直径が10mmであった場合に、マスク21に形成されているビーム通過のための穴径が1mmであった場合には、面積比にして1%の光束しか基板材料11に到達できず、図9に示されるように変質層16の無いまたは非常に少ない穴形成となってしまう。   According to the experiment by the present inventor, when the light flux selected by the mask 21, that is, the light flux acting on the processing is 2% or less of the light flux of the laser beam 14 reaching the mask 21, the phenomenon shown in FIG. . That is, when the luminous flux incident on the mask 21, that is, the beam diameter is 10 mm, and the hole diameter for passing the beam formed in the mask 21 is 1 mm, the luminous flux is 1% as an area ratio. However, only the substrate material 11 can be reached, and as shown in FIG.

また、レーザービーム発振器20から導出されるレーザービーム14の品質が非常に良好な場合にはマスク21は必要ない場合もある。この場合にはレーザービーム周辺のエネルギー分布の小さい部分が照射された基板材料11は変質層16が形成されやすい加工条件となり、結果として穴内壁に好ましい変質層16が得られる。   Further, when the quality of the laser beam 14 derived from the laser beam oscillator 20 is very good, the mask 21 may not be necessary. In this case, the substrate material 11 irradiated with a portion having a small energy distribution around the laser beam becomes a processing condition in which the altered layer 16 is easily formed, and as a result, a preferred altered layer 16 is obtained on the inner wall of the hole.

さらに、図9に示すような穴加工においても、レーザービーム14の照射時間を穴形成に最小限必要な時間から延長していった場合には、レーザービーム14の照射による熱影響が順次加工部付近に伝搬し穴径は照射時間とともに増大する。この場合には、穴内壁付近は基板材料11が蒸発昇華する温度条件に達せずに変質層16が形成される場合もある。ただし、照射時間をさらに延長した場合には炭化物が穴内に生成されてしまう。好ましい変質層16の生成は基板材料11上でのレーザービームスポット径の110から300%程度に穴径を増大させた場合に見られるものでそれ以上に穴径を増大させた場合には炭化物の生成および穴内壁の凹凸が著しくなる等の問題が発生する。言い換えれば所望穴径の30から90%程度のレーザービーム径を用いれば良いこととなる。   Further, also in the hole machining as shown in FIG. 9, when the irradiation time of the laser beam 14 is extended from the minimum time necessary for hole formation, the thermal influence due to the irradiation of the laser beam 14 is sequentially affected by the processed portion. Propagating nearby, the hole diameter increases with irradiation time. In this case, the altered layer 16 may be formed in the vicinity of the inner wall of the hole without reaching the temperature condition where the substrate material 11 evaporates and sublimates. However, if the irradiation time is further extended, carbides are generated in the holes. The formation of a preferable altered layer 16 is observed when the hole diameter is increased to about 110 to 300% of the laser beam spot diameter on the substrate material 11, and when the hole diameter is further increased, the formation of carbide Problems such as generation and unevenness of the inner wall of the hole become significant. In other words, a laser beam diameter of about 30 to 90% of the desired hole diameter may be used.

好ましい変質層16が得られる加工条件の一つの定義を以下に述べる。基板材料11に貫通あるいは非貫通の穴を形成するに必要な最低限のエネルギー量を用い、かつ照射するレーザービームのパルス幅および立ち下がり時間が十分に短く、穴周囲に熱影響を及ぼさない場合の加工では、穴形成時の加工部の面内温度分布は穴加工部のみが除去加工に必要なしきい値以上になる急峻な分布であり、穴の体積分の基板材料11が除去加工されるのみで穴内壁への変質層16の生成は無い。   One definition of the processing conditions for obtaining the preferred altered layer 16 is described below. When the minimum amount of energy required to form a through-hole or non-through-hole in the substrate material 11 is used, and the pulse width and fall time of the irradiated laser beam are sufficiently short and do not affect the surroundings of the hole. In this processing, the in-plane temperature distribution of the processed portion at the time of hole formation is a steep distribution in which only the hole processed portion is equal to or higher than a threshold necessary for removal processing, and the substrate material 11 corresponding to the volume of the hole is removed. Thus, there is no generation of the altered layer 16 on the inner wall of the hole.

そして、好ましい変質層16を得るためには穴加工部は除去加工に必要なしきい値以上とし、その周囲が変質層16を形成するに好適な温度条件となるような比較的緩やかな温度分布とし、かつ必要以上に熱影響が基板材料11上に広がることの無いようにしなければならず、そのためには前述した貫通あるいは非貫通の穴を形成するに必要な最低限のエネルギー量に変質層16を形成するに必要なエネルギー量を加えたレーザーパルスを基板材料11に照射することが必要である。その方法としてはパルス幅、立ち下がり時間を延長するか、レーザービームの中心から周辺部に向かってのエネルギー密度分布を利用することが前述の実施の形態に示したように有効である。   In order to obtain a preferable deteriorated layer 16, the hole processing portion should have a threshold value that is equal to or higher than a threshold necessary for the removal processing, and a relatively gentle temperature distribution that provides a temperature condition suitable for forming the deteriorated layer 16. In addition, it is necessary to prevent the thermal effect from spreading on the substrate material 11 more than necessary. For this purpose, the altered layer 16 has a minimum energy amount necessary for forming the above-described through-hole or non-through-hole. It is necessary to irradiate the substrate material 11 with a laser pulse to which an energy amount necessary for forming the substrate is added. As the method, it is effective to extend the pulse width and the fall time or use the energy density distribution from the center of the laser beam toward the peripheral portion as described in the above embodiment.

(実施の形態5)
図10は本発明の第5の実施の形態における回路形成基板の製造方法を示す工程断面図である。基板材料11として図10(a)に示すような内層回路が形成された多層回路形成基板用材料を用いる。内層回路25は金属箔およびめっき層により形成されており、絶縁層にはアラミド繊維13と熱硬化性樹脂12の複合材料が用いられている。次に図10(b)に示すように非貫通穴26をレーザービーム(図示せず)の照射により基板材料11の表面に形成する。その際に加工条件の最適化により非貫通穴26の内壁に変質層16を同時に形成する。炭酸ガスレーザを用いた場合には、金属箔への加工性が悪いことを利用して図中に示すように非貫通形状の加工が容易である。
(Embodiment 5)
FIG. 10 is a process cross-sectional view illustrating a circuit forming substrate manufacturing method according to the fifth embodiment of the present invention. As the substrate material 11, a multilayer circuit forming substrate material on which an inner layer circuit as shown in FIG. The inner layer circuit 25 is formed of a metal foil and a plating layer, and a composite material of the aramid fiber 13 and the thermosetting resin 12 is used for the insulating layer. Next, as shown in FIG. 10B, non-through holes 26 are formed on the surface of the substrate material 11 by irradiation with a laser beam (not shown). At this time, the altered layer 16 is simultaneously formed on the inner wall of the non-through hole 26 by optimizing the processing conditions. When a carbon dioxide laser is used, it is easy to process a non-penetrating shape as shown in the figure by taking advantage of poor processability to metal foil.

次に図10(c)に示すように基板材料11の表面にめっき層27を形成する。めっき層27は非貫通穴26内で内層回路25と接続される。めっき層27の形成時に変質層16の作用によりめっき液の基板材料11内部へのしみ込みは防止される。最後に、めっき層27をパターンニングすることにより表面に回路28を有する図10(d)に示すような多層基板を得る。   Next, a plating layer 27 is formed on the surface of the substrate material 11 as shown in FIG. The plating layer 27 is connected to the inner layer circuit 25 in the non-through hole 26. When the plating layer 27 is formed, penetration of the plating solution into the substrate material 11 is prevented by the action of the altered layer 16. Finally, the plating layer 27 is patterned to obtain a multilayer substrate as shown in FIG.

なお、以上の本実施の形態ではエネルギービームとして炭酸ガスレーザーを用いて説明したが、その他の気体レーザーおよびYAGレーザー等の固体レーザー、エキシマレーザーあるいはレーザー以外のエネルギービームの使用も可能である。   In the above embodiment, the carbon dioxide laser is used as the energy beam. However, other gas lasers and solid lasers such as YAG lasers, excimer lasers, or energy beams other than lasers can be used.

(実施の形態6)
図11は本発明の第6の実施の形態における回路形成基板の製造方法を示す工程断面図である。図11(a)に示す基板材料11は熱硬化性樹脂12からなる板状の材料であり、両面にフィルム31がラミネート等の工法により接着されている。フィルム31はポリエチレンテレフタレート等の有機材料あるいは金属箔を用いることができる。次に図11(b)に示すようにレーザービーム14を用いて貫通穴15を形成する。次に図11(c)に示すように基板材料11にディッピングあるいはスプレー法などを用いて樹脂層32を形成する。樹脂層32の材料は溶剤で希釈した熱硬化性樹脂等が好適であり、塗布後に乾燥炉等で溶剤を除去し樹脂層32の硬度を増しておくことが望ましい。
(Embodiment 6)
FIG. 11 is a process cross-sectional view illustrating a circuit forming substrate manufacturing method according to the sixth embodiment of the present invention. A substrate material 11 shown in FIG. 11A is a plate-like material made of a thermosetting resin 12, and a film 31 is bonded to both surfaces by a method such as lamination. For the film 31, an organic material such as polyethylene terephthalate or a metal foil can be used. Next, as shown in FIG. 11B, a through hole 15 is formed using a laser beam 14. Next, as shown in FIG. 11C, a resin layer 32 is formed on the substrate material 11 by dipping or spraying. The material of the resin layer 32 is preferably a thermosetting resin diluted with a solvent, and it is desirable to increase the hardness of the resin layer 32 by removing the solvent in a drying furnace after application.

次に図11(d)に示すようにフィルム31を剥離することによって貫通穴15の内壁部のみに樹脂層32が形成された基板材料11を得る。このように形成した樹脂層32は本発明の第3の実施の形態で説明した変質層16と同様な効果を持ち、その後の工程で接続手段が貫通穴15の周辺に拡散することを防止できるものである。以上の実施の形態では拡散防止手段として樹脂を用いたが、スパッタリングなどの手段で薄膜を基板材料11に形成して同様の効果を得ることもできる。   Next, as shown in FIG. 11D, the film 31 is peeled to obtain the substrate material 11 in which the resin layer 32 is formed only on the inner wall portion of the through hole 15. The resin layer 32 formed in this manner has the same effect as the altered layer 16 described in the third embodiment of the present invention, and can prevent the connecting means from diffusing around the through hole 15 in the subsequent process. Is. In the above embodiment, resin is used as the diffusion preventing means, but a similar effect can be obtained by forming a thin film on the substrate material 11 by means such as sputtering.

(実施の形態7)
図12は本発明の第7の実施の形態における回路形成基板の製造方法を示す工程断面図である。図12(a)に示す基板材料11は熱硬化性樹脂12からなる板状の材料であり前述の実施の形態の説明と同様にBステージ化されている。次に図12(b)に示すようにレーザービーム14を用いて貫通穴15を形成する。次に図12(c)に示すように導電ペースト17を貫通穴15に充填する。導電ペースト17に熱硬化性樹脂12と反応する材料を加えておくことが貫通穴15の壁面付近に硬化層33が形成される。熱硬化性樹脂12は後の工程でBステージから完全硬化させるためこの段階では硬化剤は潜在的なものとなっている。そこで、活性の高い硬化剤を導電ペースト17に加えておくことで図12(c)の段階で導電ペースト17と熱硬化性樹脂12の接触面で硬化層33を形成することができる。この後は、前述の本発明の第3の実施の形態に説明したような工程を実施することで回路形成基板を製造することができ、硬化層33は拡散防止手段としての効果を発揮するものである。
(Embodiment 7)
FIG. 12 is a process cross-sectional view illustrating a circuit forming substrate manufacturing method according to a seventh embodiment of the present invention. A substrate material 11 shown in FIG. 12A is a plate-like material made of a thermosetting resin 12 and is B-staged as described in the above-described embodiment. Next, as shown in FIG. 12B, a through hole 15 is formed using a laser beam 14. Next, as shown in FIG. 12 (c), the conductive paste 17 is filled into the through holes 15. Adding a material that reacts with the thermosetting resin 12 to the conductive paste 17 forms a cured layer 33 near the wall surface of the through hole 15. Since the thermosetting resin 12 is completely cured from the B stage in a later step, the curing agent is latent at this stage. Therefore, by adding a highly active curing agent to the conductive paste 17, the cured layer 33 can be formed on the contact surface between the conductive paste 17 and the thermosetting resin 12 at the stage of FIG. Thereafter, the circuit forming substrate can be manufactured by carrying out the steps as described in the third embodiment of the present invention, and the hardened layer 33 exhibits the effect as a diffusion preventing means. It is.

(実施の形態8)
図13は本発明の第8の実施の形態における回路形成基板の製造装置を示す概略構成図である。レーザービーム発振器20より導出されたレーザービーム14は全反射ミラー22等を経由してシャッタ34に入射し走査手段23を経由して集光レンズ24によって基板材料11上に照射される。基板材料11上の所望位置に照射するために走査手段23には高速で動作するガルバノミラー等が用いられ、基板材料11はXYステージ(図示せず)等に固定される等の方法が用いられる。
(Embodiment 8)
FIG. 13 is a schematic configuration diagram showing a circuit forming substrate manufacturing apparatus according to the eighth embodiment of the present invention. The laser beam 14 derived from the laser beam oscillator 20 enters the shutter 34 via the total reflection mirror 22 and the like, and is irradiated onto the substrate material 11 by the condenser lens 24 via the scanning unit 23. In order to irradiate a desired position on the substrate material 11, a galvanometer mirror or the like that operates at high speed is used as the scanning unit 23, and the substrate material 11 is fixed to an XY stage (not shown) or the like. .

シャッタ34を開閉することで、基板材料11に照射されるレーザービーム14のパルス幅を所望の値に設定することができる。レーザービーム発振器20に与える発振指令信号のパルス幅を変化させてレーザービーム14のパルス幅を調整することも可能であるが、シャッタ34を用いた場合の方が得られるパルス幅の自由度は高い。発振指令信号のパルス幅とシャッタ34の開閉時間の2条件の操作でレーザービーム14を制御することがより好ましい。   By opening and closing the shutter 34, the pulse width of the laser beam 14 applied to the substrate material 11 can be set to a desired value. Although it is possible to adjust the pulse width of the laser beam 14 by changing the pulse width of the oscillation command signal given to the laser beam oscillator 20, the degree of freedom of the pulse width obtained when using the shutter 34 is higher. . More preferably, the laser beam 14 is controlled by an operation under two conditions: the pulse width of the oscillation command signal and the opening / closing time of the shutter 34.

このように構成されたレーザー加工装置を用いて、基板材料11上に照射されるレーザービーム14のパルス幅を、レーザービーム14が照射された部分の基板材料11が除去加工されるに必要な時間に、その除去加工された基板材料11の周辺に順次熱影響がおよんで穴径が拡大し基板材料11上でのエネルギービーム径の110〜300%の穴径が得られるに必要な時間を加えたものとする、あるいは基板材料11上に照射されるレーザービーム14のパルス幅を、半値幅で50μsから1msの範囲内とするという前述の加工条件を設定したところ好ましい穴加工が実現できた。   Using the laser processing apparatus configured as described above, the pulse width of the laser beam 14 irradiated onto the substrate material 11 is set to the time required for removing the portion of the substrate material 11 irradiated with the laser beam 14. In addition, the time required for obtaining a hole diameter of 110 to 300% of the energy beam diameter on the substrate material 11 due to the heat effect on the periphery of the removed substrate material 11 in order to enlarge the hole diameter. When the above-described processing conditions were set such that the pulse width of the laser beam 14 irradiated onto the substrate material 11 was within a range of 50 μs to 1 ms in half width, preferable hole processing was realized.

(実施の形態9)
図14は本発明の第9の実施の形態における回路形成基板の製造装置のレーザー発振部を示す斜視図である。上下の放電電極35の間に放電電圧(図示せず)が印加され、ガス流方向38と図示した方向にレーザー媒質気体が一定の流速で通過している。励起粒子36はレーザー媒質気体の分子であり放電電極35の間に発生する放電現象によって励起され、励起した状態から通常状態に励起粒子36が戻る際にレーザービームが発生し、発生したレーザービームは発振部内で増幅されアパーチャ39からレーザー導出方向37に向かって外部に取り出される。
(Embodiment 9)
FIG. 14 is a perspective view showing a laser oscillation unit of a circuit forming board manufacturing apparatus according to the ninth embodiment of the present invention. A discharge voltage (not shown) is applied between the upper and lower discharge electrodes 35, and the laser medium gas passes at a constant flow rate in the gas flow direction 38 and the illustrated direction. The excited particles 36 are molecules of a laser medium gas and are excited by a discharge phenomenon generated between the discharge electrodes 35. A laser beam is generated when the excited particles 36 return from the excited state to the normal state, and the generated laser beam is Amplified in the oscillating portion and taken out from the aperture 39 toward the laser lead-out direction 37.

このような構成から理解できるように、図14の点線部分で示したアパーチャ39の投影部分にて発生したレーザービームのみが外部に取り出される。放電電圧の印加を停止してから導出されるレーザービーム強度が立ち下がるまでの時間は、放電電圧の印加を停止した時点で上下の放電電極35に挟まれている励起粒子36が図中点線で示したアパーチャ39の投影部分を全て通過するまでの時間で決定される。すなわち、この立ち下がり時間はガス流の速度と放電電極35の幅とアパーチャ39の位置によって所望の値に設定することが可能である。たとえば放電電極35の幅を50mmとしてその中央付近にアパーチャ39を設け、ガス流速度を80m毎秒にした場合に約300μsの立ち下がり時間が得られ、好ましい変質層16の形成が確認できた。   As can be understood from such a configuration, only the laser beam generated at the projection portion of the aperture 39 indicated by the dotted line portion in FIG. 14 is extracted to the outside. The time from when the application of the discharge voltage is stopped until the derived laser beam intensity falls is that the excited particles 36 sandwiched between the upper and lower discharge electrodes 35 at the time when the application of the discharge voltage is stopped are indicated by dotted lines in the figure. It is determined by the time required to pass through all the projected portions of the aperture 39 shown. That is, the fall time can be set to a desired value depending on the gas flow speed, the width of the discharge electrode 35, and the position of the aperture 39. For example, when the discharge electrode 35 has a width of 50 mm and an aperture 39 is provided near the center of the discharge electrode 35 and the gas flow rate is 80 m / sec, a fall time of about 300 μs can be obtained, and the formation of a preferable deteriorated layer 16 can be confirmed.

(a)〜(f)本発明の第1の実施の形態の回路形成基板の製造方法の工程断面図(A)-(f) Process sectional drawing of the manufacturing method of the circuit formation board | substrate of the 1st Embodiment of this invention. (a)本発明の第2の実施の形態の回路形成基板の製造方法のパルス波形概略図(b)同加工部断面図(A) Schematic diagram of pulse waveform of manufacturing method of circuit forming substrate according to second embodiment of present invention (b) Sectional view of the processed part (a)本発明の第2の実施の形態の回路形成基板の製造方法のパルス波形概略図(b)同加工部断面図(A) Schematic diagram of pulse waveform of manufacturing method of circuit forming substrate according to second embodiment of present invention (b) Sectional view of the processed part (a)本発明の第2の実施の形態の回路形成基板の製造方法のパルス波形概略図(b)同加工部断面図(A) Schematic diagram of pulse waveform of manufacturing method of circuit forming substrate according to second embodiment of present invention (b) Sectional view of the processed part (a)〜(f)本発明の第3の実施の形態の回路形成基板の製造方法の工程断面図(A)-(f) Process sectional drawing of the manufacturing method of the circuit formation board | substrate of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態の回路形成基板の製造装置の概略構成図The schematic block diagram of the manufacturing apparatus of the circuit formation board of the 4th Embodiment of this invention (a)本発明の第4の実施の形態の回路形成基板の製造装置のレーザービームエネルギー分布図(b)同加工部断面図(A) Laser beam energy distribution diagram of a circuit forming board manufacturing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention (b) Cross section of the processed part (a)本発明の第4の実施の形態の回路形成基板の製造装置のレーザービームエネルギー分布図(b)同加工部断面図(A) Laser beam energy distribution diagram of a circuit forming board manufacturing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention (b) Cross section of the processed part (a)本発明の第4の実施の形態の回路形成基板の製造装置のレーザービームエネルギー分布図(b)同加工部断面図(A) Laser beam energy distribution diagram of a circuit forming board manufacturing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention (b) Cross section of the processed part (a)〜(d)本発明の第5の実施の形態の回路形成基板の製造方法の工程断面図(A)-(d) Process sectional drawing of the manufacturing method of the circuit formation board | substrate of the 5th Embodiment of this invention. (a)〜(d)本発明の第6の実施の形態の回路形成基板の製造方法の工程断面図(A)-(d) Process sectional drawing of the manufacturing method of the circuit formation board | substrate of the 6th Embodiment of this invention. (a)〜(c)本発明の第7の実施の形態の回路形成基板の製造方法の工程断面図(A)-(c) Process sectional drawing of the manufacturing method of the circuit formation board | substrate of the 7th Embodiment of this invention. 本発明の第8の実施の形態の回路形成基板の製造装置の概略構成図The schematic block diagram of the manufacturing apparatus of the circuit formation board of the 8th Embodiment of this invention 本発明の第9の実施の形態の回路形成基板の製造装置の概略構成図The schematic block diagram of the manufacturing apparatus of the circuit formation board of the 9th Embodiment of this invention (a),(b)従来の回路形成基板の製造方法の断面図(A), (b) Sectional drawing of the manufacturing method of the conventional circuit formation board | substrate (a),(b)従来の両面回路形成基板の断面図(A), (b) Cross-sectional view of a conventional double-sided circuit-formed substrate 従来の回路形成基板の断面図Sectional view of a conventional circuit board

符号の説明Explanation of symbols

11 基板材料
12 熱硬化性樹脂
13 アラミド繊維
14 レーザービーム
15 貫通穴
16 変質層
17 導電ペースト
18 金属箔
19 回路
20 レーザービーム発振器
21 マスク
22 全反射ミラー
23 走査手段
24 集光レンズ
25 回路
26 非貫通穴
27 めっき層
29 炭化層
32 樹脂層
33 硬化層
34 シャッタ
35 放電電極
36 励起粒子
37 レーザー導出方向
38 ガス流方向
39 アパーチャ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Board | substrate material 12 Thermosetting resin 13 Aramid fiber 14 Laser beam 15 Through-hole 16 Alteration layer 17 Conductive paste 18 Metal foil 19 Circuit 20 Laser beam oscillator 21 Mask 22 Total reflection mirror 23 Scanning means 24 Condensing lens 25 Circuit 26 Non-penetration Hole 27 Plating layer 29 Carbonized layer 32 Resin layer 33 Hardened layer 34 Shutter 35 Discharge electrode 36 Excited particles 37 Laser exit direction 38 Gas flow direction 39 Aperture

Claims (28)

単一あるいは複数の材質より構成される板状あるいはシート状の基板材料を準備する工程と、前記基板材料に所望の穴径の貫通あるいは非貫通の穴を加工すると同時に前記穴の内壁に拡散防止手段が残存する条件にてエネルギービームを照射する穴形成工程と、前記拡散防止手段が残存した前記穴内に導電物質により接続手段を形成する工程を備えた回路形成基板の製造方法。 A step of preparing a plate-like or sheet-like substrate material composed of a single material or a plurality of materials, and processing a through-hole or a non-through-hole of a desired hole diameter in the substrate material, and at the same time, preventing diffusion on the inner wall of the hole A circuit forming substrate manufacturing method comprising: a hole forming step of irradiating an energy beam under a condition where the means remains; and a step of forming a connecting means with a conductive material in the hole where the diffusion preventing means remains. エネルギービームの照射条件は、基板材料が溶融し再凝固して膜状の拡散防止手段としての変質層が、穴の内壁の一部あるいは全面を覆うように残存形成される条件である請求項1に記載の回路形成基板の製造方法。 2. The irradiation condition of the energy beam is a condition in which the substrate material is melted and re-solidified to leave the altered layer as a film-like diffusion preventing means so as to cover a part or the whole of the inner wall of the hole. A method for producing a circuit-formed substrate as described in 1. エネルギービームはレーザービームである請求項2に記載の回路形成基板の製造方法。 The circuit forming substrate manufacturing method according to claim 2, wherein the energy beam is a laser beam. レーザービームは炭酸ガスレーザーである請求項3に記載の回路形成基板の製造方法。 The method for manufacturing a circuit forming substrate according to claim 3, wherein the laser beam is a carbon dioxide gas laser. エネルギービームの照射条件は、エネルギービームのエネルギー量であって、所望の穴寸法を加工するに必要なエネルギー量と、穴の内壁に形成する変質層が炭化せずに残存するのに必要なエネルギー量との和以上のエネルギー量で、かつ穴の内壁に炭化物層が生成あるいは穴内壁に凹凸形状が発生するエネルギー量以下の条件である請求項2に記載の回路形成基板の製造方法。 The energy beam irradiation condition is the amount of energy of the energy beam, the amount of energy required to process the desired hole dimensions, and the energy required for the altered layer formed on the inner wall of the hole to remain without carbonization. 3. The method for manufacturing a circuit-formed substrate according to claim 2, wherein the amount of energy is equal to or greater than the amount of energy and the amount of energy is less than or equal to the amount of energy for generating a carbide layer on the inner wall of the hole or generating an uneven shape on the inner wall of the hole. エネルギービームの照射条件は、基板材料上でのエネルギービーム径を所望の穴径の30〜90%に設定された条件である請求項1に記載の回路形成基板の製造方法。 2. The method for manufacturing a circuit-formed substrate according to claim 1, wherein the irradiation condition of the energy beam is a condition in which the energy beam diameter on the substrate material is set to 30 to 90% of a desired hole diameter. エネルギービームの照射条件は、加工される貫通あるいは非貫通の穴径が基板材料上に照射されるエネルギービーム径の110〜300%の穴径に達する照射時間に設定された条件である請求項1に記載の回路形成基板の製造方法。 The irradiation condition of the energy beam is a condition set to an irradiation time in which a through or non-through hole diameter to be processed reaches a hole diameter of 110 to 300% of an energy beam diameter irradiated onto the substrate material. A method for producing a circuit-formed substrate as described in 1. エネルギービームの照射条件は、基板材料上に照射されるエネルギービームのパルス幅を、半値幅で50μsから1msの範囲内として設定した条件である請求項1に記載の回路形成基板の製造方法。 2. The method for manufacturing a circuit-formed substrate according to claim 1, wherein the irradiation condition of the energy beam is a condition in which a pulse width of the energy beam irradiated onto the substrate material is set within a range of 50 μs to 1 ms as a half width. エネルギービームの照射条件は、照射の時間軸に対する照射の強度を設定することであって、強度のピーク値に対する半値幅時間をt1とし、このピーク値からピーク値eの2乗分の1に強度が立ち下がる時間をt2とした場合に、t2をt1の50%以上かつ200%未満として設定された条件である請求項1に記載の回路形成基板の製造方法。 The irradiation condition of the energy beam is to set the intensity of irradiation with respect to the time axis of irradiation. The half-value width time with respect to the peak value of intensity is set to t1, and the intensity from this peak value to 1 / square of the peak value e. 2. The method for manufacturing a circuit-formed substrate according to claim 1, wherein t2 is a condition set such that t2 is 50% or more and less than 200% of t1, where t2 is the falling time. エネルギービームの照射条件は、照射の時間軸に対する照射の強度を設定することであって、強度がピーク値からピーク値eの2乗分の1へ立ち下がる時間を20μs以上かつ1ms以下の範囲内として設定された条件である請求項1に記載の回路形成基板の製造方法。 The irradiation condition of the energy beam is to set the intensity of irradiation with respect to the irradiation time axis, and the time for the intensity to fall from the peak value to 1 / square of the peak value e is within the range of 20 μs or more and 1 ms or less. The method for manufacturing a circuit forming substrate according to claim 1, wherein the conditions are set as follows. エネルギービームの照射条件は、エネルギービームの発振器から導出されるエネルギービームの光束のうち周辺部から98%を上限としてエネルギービームの光束をカットする条件である請求項1に記載の回路形成基板の製造方法。 2. The circuit forming substrate according to claim 1, wherein the irradiation condition of the energy beam is a condition for cutting the energy beam from the periphery up to 98% of the energy beam derived from the energy beam oscillator. Method. エネルギービームの照射条件は、エネルギービームの発生装置から導出されるエネルギービームパルスのピークエネルギーを100W以上かつ3000W以下として設定する条件である請求項1に記載の回路形成基板の製造方法。 2. The method for manufacturing a circuit-formed substrate according to claim 1, wherein the irradiation condition of the energy beam is a condition for setting a peak energy of an energy beam pulse derived from an energy beam generator as 100 W or more and 3000 W or less. 単一あるいは複数の材質より構成される板状あるいはシート状の基板材料にエネルギービームを照射して貫通あるいは非貫通の穴を形成する工程と、前記穴内に導電ペーストにより接続手段を形成すると同時に前記穴の内壁付近に前記基板材料と前記導電ペースト中の熱硬化性樹脂と反応する材料とで形成された拡散防止手段を形成する工程を備えた回路形成基板の製造方法。 A plate-like or sheet-like substrate material made of a single material or a plurality of materials is irradiated with an energy beam to form a through or non-through hole, and at the same time the connection means is formed with a conductive paste in the hole. A method for manufacturing a circuit-formed substrate, comprising a step of forming diffusion preventing means formed of the substrate material and a material that reacts with a thermosetting resin in the conductive paste in the vicinity of an inner wall of a hole. 導電物質は、導電粒子を含むペーストである請求項1または請求項13に記載の回路形成基板の製造方法。 The method for manufacturing a circuit forming substrate according to claim 1, wherein the conductive substance is a paste containing conductive particles. 導電粒子は、拡散防止手段を通過しにくい粒径のものを選択して用いた請求項14に記載の回路形成基板の製造方法。 The method for manufacturing a circuit-formed substrate according to claim 14, wherein the conductive particles are selected to have a particle size that is difficult to pass through the diffusion preventing means. 接続手段を形成する工程は、導電粒子を含むペーストを充填した基板材料の片面あるいは両面に金属箔を配置し、片面あるいは両面に金属箔を配置した基板材料を加熱加圧して圧縮する手順を有する請求項13に記載の回路形成基板の製造方法。 The step of forming the connecting means includes a procedure in which a metal foil is disposed on one or both sides of a substrate material filled with a paste containing conductive particles, and the substrate material in which the metal foil is disposed on one or both sides is heated and pressed to compress it. A method for manufacturing a circuit forming substrate according to claim 13. 充填に用いるペーストは、加熱加圧して圧縮する際に、導電粒子以外の成分が導電粒子よりも拡散防止手段の外部に排出される量が多くなる特徴を有するペーストである請求項16に記載の回路形成基板の製造方法。 The paste used for filling is a paste having a feature that an amount of components other than the conductive particles discharged outside the diffusion preventing means is larger than that of the conductive particles when compressed by heating and pressing. A method for manufacturing a circuit-formed substrate. 導電物質は、金属めっきである請求項1または請求項13に記載の回路形成基板の製造方法。 The method for manufacturing a circuit forming substrate according to claim 1, wherein the conductive material is metal plating. 基板材料の少なくとも穴形成を行う部分が未硬化分を含む樹脂フィルムである請求項1または請求項13に記載の回路形成基板の製造方法。 The method for producing a circuit-formed substrate according to claim 1 or 13, wherein at least a portion of the substrate material for forming a hole is a resin film containing an uncured portion. 基板材料が織布あるいは不織布と樹脂の複合材料である請求項1または請求項13に記載の回路形成基板の製造方法。 The method for manufacturing a circuit-formed substrate according to claim 1 or 13, wherein the substrate material is a woven fabric or a composite material of a nonwoven fabric and a resin. 樹脂が熱硬化性である請求項19または20に記載の回路形成基板の製造方法。 21. The method of manufacturing a circuit forming substrate according to claim 19, wherein the resin is thermosetting. 樹脂が未硬化分を含むBステージ状態である請求項21に記載の回路形成基板の製造方法。 The method for manufacturing a circuit forming substrate according to claim 21, wherein the resin is in a B-stage state including an uncured component. 織布あるいは不織布に有機繊維材料を用いた請求項20に記載の回路形成基板の製造方法。 21. The method of manufacturing a circuit forming substrate according to claim 20, wherein an organic fiber material is used for the woven fabric or the nonwoven fabric. 有機繊維材料として芳香族ポリアミド繊維を主体として用いた請求項23に記載の回路形成基板の製造方法。 The method for producing a circuit forming substrate according to claim 23, wherein an aromatic polyamide fiber is mainly used as the organic fiber material. 有機繊維材料の熱収縮開始温度が150度以上300度未満である請求項23に記載の回路形成基板の製造方法。 The method for producing a circuit-formed substrate according to claim 23, wherein the heat shrinkage start temperature of the organic fiber material is 150 degrees or more and less than 300 degrees. 穴内壁に形成される拡散防止手段、あるいはその一部分は、織布あるいは不織布が溶融等が変質した成分を主体とした変質層である請求項13に記載の回路形成基板の製造方法。 The method for producing a circuit forming substrate according to claim 13, wherein the diffusion preventing means formed on the inner wall of the hole, or a part thereof, is a deteriorated layer mainly composed of a component in which a woven fabric or a non-woven fabric has been altered by melting or the like. 穴内壁に形成される拡散防止手段、あるいはその一部分は、織布あるいは不織布が溶融等が変質した成分と樹脂が変質した部分が一体化してなる請求項13に記載の回路形成基板の製造方法。 The method for producing a circuit-formed substrate according to claim 13, wherein the diffusion preventing means formed on the inner wall of the hole, or a part thereof, is formed by integrating a component in which the woven fabric or nonwoven fabric has been altered by melting or the like and a portion in which the resin is altered. 基板材料が多孔質である請求項13に記載の回路形成基板の製造方法。 The method for manufacturing a circuit forming substrate according to claim 13, wherein the substrate material is porous.
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