CN101489712B - 激光加工装置及使用该激光加工装置的激光加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种激光加工装置，其中，XY台由可上下移动的多个分割块构成，使至少一个分割块在下降状态下停止，并向与该分割块的上方对应的区域的被加工物照射激光束，从而形成贯通孔。

Description

激光加工装置及使用该激光加工装置的激光加工方法

技术领域

本发明涉及一种在电路基板等被加工物上进行钻孔加工等激光加工的激光加工装置以及其方法。

背景技术

图6是表示现有激光加工装置的结构的图。图6中，激光加工装置通过激光束照射，在基板57等被加工物上形成微孔。以下，说明现有激光加工装置的结构。

首先，激光束52从激光振荡器51被射出，由反射镜53a变换方向后，从反射镜53b、53c导向具备X-Y2轴电流计镜(galvanometer mirror)的电流计(galvanometer)54、55方向。并且，通过电流计54、55的动作改变照射方向而被分别射入并会聚于fθ透镜，之后，激光束52被照射于定位在XY台58上的基板57。

向基板57照射激光束52时，在X-Y方向上一边扫描基板57上的规定范围的加工区A，一边照射激光束52。在对加工区A的照射结束时，使XY台58在X或Y方向、或者X以及Y方向上移动，到达下一个加工区后，再次对基板57进行激光加工。

同样地依次对加工区的基板57进行加工。

另外，作为与该申请的发明相关的现有技术文献信息，已知有例如专利文献1、专利文献2。

此处，在使用上述激光加工装置的激光加工方法中，加工贯通孔时，在XY台58和基板57之间需要空间。另一方面，加工非贯通孔时，在XY台58和基板57之间不需要空间。

在现有的加工中，在XY台上设置夹具等而加工贯通孔，非贯通孔的加工时，在XY台上载放基板而进行加工。

即，在被称为半固化片的、使织物或无纺布浸渍树脂并为半固化状态的薄片材(以下称半固化片材)或表层具备铜箔(包括导体电路)的薄片材上形成贯通孔的情况下，在XY台上设置为了一边向这些薄片材施加张力一边保持悬空而对片材端部进行牵引的夹具，并进行孔加工。

特别是，如果在半固化片材上设置贯通孔时，在将半固化片材直接定位载放于XY台上之后进行激光加工，则由于激光加工时的热量，半固化片材中的半固化状态的树脂熔敷于XY台，从而不能形成所期望的贯通孔，因此需要对上述片材端部进行牵引的夹具。

但是，如果通过牵引片材端部的夹具一边向半固化片材施加张力一边保持悬空，则在激光加工时，树脂为半固化状态且较薄的半固化片材的尺寸有可能变化。特别是，在使用激光加工孔中填充有导电膏的半固化片材作为层间连接机构的多层印刷布线板中，由于半固化片材的尺寸变化和偏差而产生层间导通孔的错位，从而可能使电连接的可靠性下降。

另一方面，在制造表层具备非贯通的导通孔的、所谓的积层(build up)多层印刷布线板的过程中，表层上的非贯通孔的形成需要通过将片状基板定位载放于XY台上并从下面吸附基板从而固定并加工。这是由于以下原因，即，积层多层印刷布线板中的片状基板通常具有4层～10层的多层构造，如果使用牵引片材端部的夹具保持悬空，则产生由于自重引起的挠曲，从而不能高精度地形成表层的非贯通孔。

因此，要在片状基板上形成非贯通孔和贯通孔两者的情况下，以下述方法进行处理，形成贯通孔时，使用牵引片材端部的夹具保持悬空的同时进行激光加工，形成非贯通孔时，将所述片状基板载放于XY台上并进行激光加工。

但是，在上述现有方法中，对于一个片状基板上的孔加工，对激光加工装置进行两次设置，其成为使加工孔的位置精度下降的主要原因，同时也严重损害印刷布线板的生产率。

专利文献1：日本特开平11-254166号公报

专利文献2：日本特开2000-233291号公报

发明内容

本发明的激光加工装置在半固化片材或片状基板上形成贯通孔或非贯通孔时，不在激光加工装置的XY台上使用牵引片材端部的夹具而对贯通孔以及非贯通孔进行激光加工。

本发明的激光加工装置的特征在于至少具备激光振荡器、反射镜、电流计镜、透镜以及用于载放被加工物的XY台，所述XY台由可上下移动的多个分割块构成。

此外，使用该激光加工装置的本发明的激光加工方法的特征在于，其使可上下移动的多个分割块中的至少一个分割块为下降停止状态，向与所述分割块的上方对应的区域的被加工物照射激光束从而形成贯通孔，或者，使可上下移动的多个分割块中的至少一个分割块为上升停止状态，向与所述分割块的上方对应的区域的被加工物照射激光束从而形成非贯通孔。

通过本发明的激光加工装置以及激光加工方法，在激光加工半固化片材等较薄的基板材料的情况下，也能够不需要施加张力而一边稳定地确保基板的尺寸一边进行激光加工。

此外，对于基板的孔加工，向激光加工装置仅进行一次设置就能进行贯通孔、非贯通孔的激光加工，从而消除由于定位导致的偏差，且能够提高激光加工位置的精度。

特别是，在对内层具有电路的多层基板进行加工的情况下，因为能够消除由于基板自重引起的挠曲，所以贯通孔以及非贯通孔都能够形成，特别是，能够改善非贯通孔的形状、提高精度。

构成本发明的激光加工装置的分割块具备多个吸附孔。由此，分割块能够独立地吸附、释放基板，此外，将吸附孔与具备吸气、吸气解除、排气以及排气解除动作的吸排气机构连接，由此各个分割块能够独立地上下移动，同时基板能够被吸附并被保持。

此外，与吸附孔连接的吸排气装置具备在分割块上升后停止的状态时进行吸气或吸气解除的动作、以及在分割块下降后停止的状态时进行排气以及排气解除的动作。由此，在处于上升后停止状态的分割块下降时，解除对被吸附并保持的基板的吸附，从而能够使分割块平稳下降。此外，在处于下降后停止状态的分割块中，吸附孔通过进行排气，从而使吸气孔为排压状态，由此能够防止激光加工时产生的粉尘堵塞吸附孔。

此外，本发明的激光加工装置中，激光振荡器具备射出激光束并经由反射镜、电流计镜透镜向XY台照射激光束的动作，所述激光加工装置具有电加工区，所述电加工区是通过电流计的动作对被加工物进行激光加工的区域，所述激光加工装置具有使与该电加工区对应的分割块处于下降后停止的状态、使与该电加工区不对应的分割块处于上升后停止的状态的动作。由此，保持被定位的基板的位置以及状态，从而能够一边稳定地确保尺寸一边通过激光加工形成贯通孔。

此外，较理想的是，电加工区通过XY台的水平方向的动作而移动，将由多个电加工区构成的加工区的区域设定为与一个分割块相当的区域，所述多个电加工区是仅在XY台的一个方向移动的一行或一列的多个电加工区。由此，能够减少分割块的上升下降以及吸附孔的吸气、吸气解除、排气以及排气解除的动作次数，从而可提高生产率并能够将动作对加工精度的影响抑制到最小限度。

此外，较理想的是，分割块为矩形，由一列或一行的多个电加工区构成的加工区的区域的长度方向长度被设定为比该分割块的长度方向长度短。由此，能够在一个分割块的区域内设定由一列或一行的多个电加工区构成的加工区的区域，从而可提高生产率并且能够将动作对加工精度的影响抑制到最小限度。

此外，较理想的是，相互邻接的分割块中的任一个分割块下降时，在其与邻接的分割块之间形成间隙，该间隙为用于收集由被加工物产生的加工粉尘的集尘用间隙。由此，可进行下降的分割块部分即仅电加工区的区域的集尘，从而提高集尘效率，能够同时进行所述区域中的集尘开始和停止以及分割块的下降和上升，且能够简化装置机构。

此外，较理想的是，本发明的激光加工装置中的XY台在XY台的四边端部具备用于吸附并保持被载放的被加工物的吸气孔以及吸气装置。由此，能够吸附保持被定位的基板等被加工物，在XY台的水平方向的移动或分割块的上下移动时也能稳定地保持被加工物。

通过具备以上结构，本发明在对较薄的片状被加工物进行激光加工的情况下，也能够不需要对被加工物施加任何张力而一边稳定地保持尺寸一边进行激光加工。

此外，仅将被加工物向激光加工装置进行一次设置就能进行贯通孔、非贯通孔的激光加工，从而消除定位引起的偏差，并可提高激光加工位置的精度，同时能够显著提高生产率。

附图说明

图1是表示本发明实施方式的激光加工装置的结构的图。

图2是同一实施方式的激光加工装置的XY台的概略图。

图3是表示同一实施方式的激光加工装置的结构的主要部分的图。

图4是表示同一实施方式的激光加工方法的概略图。

图5是表示同一实施方式的激光加工装置的结构和激光加工方法的概略图。

图6是表示现有激光加工装置的结构的图。

附图标记说明

1                激光振荡器

2                激光束

3                反射镜

4，5             电流计

6                fθ透镜

7                基板

8a，8b           XY台

9，9a，9b，9c    分割块

10               间隙

R                电加工区

P                加工区

具体实施方式

(实施方式)

图1是表示本发明实施方式的激光加工装置的结构的图。图2是同一实施方式的激光加工装置的XY台的概略图。图1、图2中，本发明的激光加工装置具备：激光振荡器1、反射镜3、具备X-Y2轴电流计镜的电流计4、5以及fθ透镜6。其动作以及从激光振荡器1射出的激光束2向作为被加工物的基板7照射的路径等光学***的结构与现有的装置大致相同，因此此处省略详细说明。此外，本实施方式中，为了简化说明以及附图，使光学***的结构为一个，但是，也可以是在激光振荡器1与反射镜3之间设置分支机构的、具有两个光学***的二轴激光加工装置。

载放被加工物的XY台8a上，多个分割块9集合而构成整个加工区。整个加工区中，将相当于电加工区R的一列或一行单位的部分作为一个加工区P，作为与其对应的分割块9的多个集合体，构成XY台8a的大部分区域。并且，各个分割块9具有分别独立地上下移动的功能。

如后所述，本发明的激光加工装置具备如下动作：使与电加工区R对应的分割块为下降停止状态、使不与电加工区R对应的分割块为上升停止状态。另外，也可以将成为上升停止状态的分割块作为电加工区R。

此外，XY台8a具备用于从XY台8a的四边吸附并保持被载放的基板7的吸气孔和吸气装置(未图示)。由此，能够吸附保持被定位的基板等被加工物，从而在XY台8a向水平方向移动或分割块9上下移动时，也能够稳定地保持被加工物。

此处，电加工区R是指从激光振荡器1射出的激光束2经由光学***被照射至XY台8a上时，通过电流计4、5的动作形成的照射区域，相当于图1的正方形的区域R。

电加工区R通过XY台8a、8b向X方向或Y方向的水平动作而移动。本实施方式中，表示仅在XY台8a的一个方向(X方向)上即沿着分割块9移动后，移动(Y方向)至相邻的分割块的示例。

此外，较理想的是，分割块9是矩形，与分割块9的长度方向的长度比较，将由一列或一行的多个电加工区R构成的加工区的长度方向的长度设定得较短。由此，能够在一个分割块9的区域内设定由一列或一行的多个电加工区R构成的加工区P的区域，从而可简化XY台8a、8b的动作并提高生产率，同时能够将由动作引起的加工精度的恶化抑制到最小限度。

图3是表示同一实施方式的激光加工装置的结构的主要部分的图。图3中，分割块9a、9b、9c具有用于吸附基板的吸气孔11，各个分割块具备独立地吸气、吸气解除以及排气的机构和功能。具体的是，各分割块9a、9b、9c的吸气孔11经由挠性管等与具备吸气、吸气解除、排气以及排气解除动作的吸排气装置连接，根据分割块9a、9b、9c的上下移动动作的时机，由控制电路控制吸排气装置。

通过具备上述结构，如分割块9b那样在下降的状态下，通过少量排气使吸气孔11为排压状态，从而能够防止粉尘堵塞吸附孔11。

此外，由多个分割块9的集合体构成的XY台8a能够在一个分割块9b为下降的状态时，由在其与邻接的分割块9a、9c之间产生的集尘用间隙10对加工时产生的粉尘进行集尘。被集尘的粉尘经由集尘口12(图2中所示)被送到设置在外部的集尘装置。

通过上述构造，能够对下降时的分割块9b的部分即仅对电加工区R(或加工区P)的区域进行集尘，从而能够提高集尘效率。此外，能够与分割块9的下降、上升同时地进行该区域中的集尘开始、停止，因此能够简化装置机构。

另外，邻接的分割块9之间的集尘用间隙的构造除上述示例之外，还可以为如下构造：各分割块9具备壁面，在其壁面上设置多个孔，由此作为集尘用间隙。

接着，对使用本发明的激光加工装置的激光加工方法进行以下说明。

基板7是玻璃纤维织物浸渍环氧树脂且半固化状态(B级状态)的、通称为半固化片的、厚度约为0.1mm的片材。并且，基板7被定位并载放于XY台8a上，从XY台8a的四边被吸附，其位置被保持。从激光加工装置的激光振荡器1射出的激光束2经由反射镜3、电流计4、5等光学***的照射路径被照射至基板7。

图4是表示同一实施方式的激光加工方法的概略图。图4中，通过XY台8a在X方向上移动，激光束2以电加工区R1a～R1f的顺序进行激光加工。电加工区R1f结束后，通过XY台8b在Y方向上的移动，移动至相邻的电加工区R2f，以电加工区R2f～R2a的顺序进行激光加工。也同样地进行向以后的加工区的移动，从而对整个基板7进行激光加工。

本发明的激光加工装置的XY台8a的多个分割块9中的一个分割块9所占的区域相当于上述一列或一行的电加工区。即，电加工区R1a～R1f或电加工区R2f～R2a分别与位于分割块9a、分割块9b上的基板7的区大致相等。

图5是表示同一实施方式的激光加工装置的结构与激光加工方法的概略图。图5中，在图4所示的电加工区R2f～R2a的区域中进行激光加工。

该加工区中的激光加工时，分割块9b为下降的状态，设置在分割块9b的吸附孔11进行少量排气。另一方面，与分割块9b邻接的分割块9a、9c为上升的状态，通过这些吸附孔11的吸气，基板7被吸附保持。

另外，与分割块9b邻接的分割块9a是与图4所示的电加工区R1a～R1f对应的分割块，分割块9a的状态表示在激光加工结束后，上升后停止的状态。在分割块9a为下降的状态时，分割块9a上的吸附孔11进行少量排气，在分割块9a上升后停止时，分割块9a上的吸附孔11开始吸气，从而吸附保持基板7。

激光束2对与下降的分割块9b对应的区域(电加工区R2f～R2a)进行激光加工。加工时产生的粉尘从邻接的分割块9a、9c之间产生的间隙10被吸引，并经由集尘口12被送到设置在外部的集尘装置。在结束电加工区R2f的激光加工时，移动至电加工区R2e。顺次进行沿着分割块9b的区域的电加工区内的加工，结束电加工区R2a的激光加工时，移动至相邻的分割块9c上的电加工区R3a。

此时，分割块9b上升，同时停止自吸附孔11的排气。并且，分割块9b停止上升并接触到基板7时，吸附孔11进行吸气，从而吸附保持基板7。此时，分割块9c的吸附孔11解除吸气，转换为少量排气，同时分割块9c下降。

与上述同样地，也对下降的分割块9c的上方的基板7的电加工区R3a～R3f进行激光加工。

以后的加工也相同，电加工区每次移动，都一边重复分割块9的上下移动和吸附孔的吸气、吸气解除、排气以及排气解除，一边进行激光加工至加工最外端的电加工区。

如上所述，使用本发明的激光加工装置对较薄的半固化片材进行激光加工时，不需要像以往那样对半固化片材施加张力，而能够一边稳定地保持尺寸一边进行激光加工。

特别是，在表层既具备非贯通的导通孔又具备导通正背面的贯通孔的多层印刷布线板的构造中，使用本发明的激光加工装置进行激光加工是有效的。以下说明其流程。

首先，在激光加工装置的XY台8a的所有分割块正在上升的状态下，在XY台8a上定位并设置作为被加工物的基板7，由所有分割块具备的吸附孔11吸附基板。另外，作为被加工物的基板7为具有内层电路的多层基板。此外，表层具备铜箔的多层镀铜层压板的情况下，较理想的是，在向激光加工装置进行设置的前一工序中，通过蚀刻等预先去除在激光加工贯通或非贯通的孔的部分的铜箔。

接着，将激光加工条件设定为适合形成非贯通孔的条件，在基板7的整个区域形成非贯通孔。

接着，将激光加工条件设定为适合形成贯通孔的条件，使贯通孔所位于的分割块9下降并进行激光加工。某特定的电加工区R中的激光加工时，分割块9、与其邻接的分割块以及它们的吸附孔11以与上述图3～图5中所说明的相同的方法进行动作，并在基板7的整个区域的必要部位形成贯通孔。

这样，使用本发明的激光加工机进行激光加工时，能够维持一次的定位设置状态不变而非贯通孔以及贯通孔都能够形成。

由此，消除现有激光加工装置中的激光加工时的两次定位所引起的偏差，从而能够提高激光加工位置的精度。此外，能够消除基板自重引起的挠曲，因此特别能够改善非贯通孔的形状、提高精度。

工业利用可能性

如上所述，本发明的激光加工装置能够一边稳定地确保较薄的片状被加工物的尺寸一边进行激光加工。此外，仅将被加工物向激光加工装置进行一次设置，就能够进行贯通孔、非贯通孔的激光加工，因此可消除定位引起的偏差，从而可提高激光加工位置的精度。由此，生产率显著提高，工业利用可能性极大。

Claims (10)

1.一种激光加工装置，其特征在于，具备：

激光振荡器；

反射镜；

具有电流计镜的电流计；

透镜；以及

用于载放被加工物的XY台，

所述XY台由能够独立地上下移动的多个分割块构成，

在所述分割块形成多个吸附孔，

所述吸附孔针对各个所述分割块独立地吸气、排气。

2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，

使用吸排气装置，针对各个所述分割块独立地进行吸气、吸气解除、排气以及排气解除动作。

3.根据权利要求2所述的激光加工装置，其特征在于，

所述吸排气装置在所述分割块为上升停止状态时，进行吸气或吸气解除，在所述分割块为下降停止状态时，进行排气以及排气解除。

4.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，

所述激光振荡器射出激光束，经由所述反射镜、所述电流计镜以及所述透镜向所述XY台上照射所述激光束，

所述激光加工装置具有电加工区，所述电加工区是通过所述电流计的动作对被加工物进行激光加工的区域，

与所述电加工区对应的分割块在下降的状态下停止，

不与所述电加工区对应的分割块在上升的状态下停止。

5.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，

所述激光振荡器射出激光束，经由所述反射镜、所述电流计镜以及所述透镜，向所述XY台上照射所述激光束，

所述激光加工装置具有电加工区，所述电加工区是通过所述电流计的动作对被加工物进行激光加工的区域，

所述电加工区通过所述XY台的水平方向的动作而移动，

将由多个所述电加工区构成的加工区的区域设定为与一个分割块相当的区域，所述多个电加工区是仅在所述XY台的一个方向移动的一行或一列的多个电加工区。

6.根据权利要求5所述的激光加工装置，其特征在于，

所述分割块是矩形，

所述加工区的区域的长度方向的长度被设定得比所述分割块的长度方向的长度短。

7.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，

所述分割块相互邻接，所述分割块中的任一个下降时，产生其与邻接的分割块之间设置的间隙，

所述间隙是用于收集由被加工物产生的加工粉尘的集尘用间隙。

8.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，

所述XY台在所述XY台的四边端部具备用于吸附并保持被载放的被加工物的吸气孔和吸气装置。

9.一种激光加工方法，其特征在于，具备：

在权利要求1所述的激光加工装置的XY台上载放被加工物的步骤；

使能够上下移动的多个分割块中的至少一个分割块在下降的状态下停止的步骤；

向与所述分割块的上方对应的区域的被加工物照射激光束，从而形成贯通孔的步骤。

10.一种激光加工方法，其特征在于，具备：

在权利要求1所述的激光加工装置的XY台上载放被加工物的步骤；

使能够上下移动的多个分割块中的至少一个分割块在上升的状态下停止的步骤；

向与所述分割块的上方对应的区域的被加工物照射激光束，从而形成非贯通孔的步骤。

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