JP2000202664A - レ―ザ穴あけ加工方法 - Google Patents
レ―ザ穴あけ加工方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 湿式後処理のような複雑な後処理工程を必要
としないレーザ穴あけ加工方法を提供すること。 【解決手段】 第１のレーザ発振部１１からのレーザ光
の照射により被加工物１７に形成された穴に、第２のレ
ーザ発振部１２からのパルス幅５０（ｎｓｅｃ）以下の
第２のパルスレーザを用い、照射エネルギー密度１００
（ｍＪ／ｃｍ2 ）以上で前記穴の径より大きいレーザビ
ームを照射して加工残物を除去する。
としないレーザ穴あけ加工方法を提供すること。 【解決手段】 第１のレーザ発振部１１からのレーザ光
の照射により被加工物１７に形成された穴に、第２のレ
ーザ発振部１２からのパルス幅５０（ｎｓｅｃ）以下の
第２のパルスレーザを用い、照射エネルギー密度１００
（ｍＪ／ｃｍ2 ）以上で前記穴の径より大きいレーザビ
ームを照射して加工残物を除去する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を用いて
プリント回路基板のような樹脂層に穴あけ加工を行うた
めの穴あけ加工方法に関する。
プリント回路基板のような樹脂層に穴あけ加工を行うた
めの穴あけ加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子機器の小型化、高密度実装化に伴
う、プリント回路基板の高密度化の要求に応えて、近
年、複数のプリント回路基板を積層した多層プリント回
路基板が登場してきた。このような多層プリント回路基
板では、上下に積層されたプリント回路基板間で導電層
（通常、銅パターン）同士を電気的に接続する必要があ
る。このような接続は、プリント回路基板の絶縁樹脂層
（ポリイミド、エポキシ系樹脂等のポリマー）に、下層
の導電層に達するバイアホールと呼ばれる穴を形成し、
その穴の内部にメッキを施すことによって実現される。
う、プリント回路基板の高密度化の要求に応えて、近
年、複数のプリント回路基板を積層した多層プリント回
路基板が登場してきた。このような多層プリント回路基
板では、上下に積層されたプリント回路基板間で導電層
（通常、銅パターン）同士を電気的に接続する必要があ
る。このような接続は、プリント回路基板の絶縁樹脂層
（ポリイミド、エポキシ系樹脂等のポリマー）に、下層
の導電層に達するバイアホールと呼ばれる穴を形成し、
その穴の内部にメッキを施すことによって実現される。
【０００３】このような穴あけ加工に、最近ではレーザ
光が利用されはじめている。レーザ光を利用したレーザ
穴あけ加工装置は、機械的な微細ドリルを用いる機械加
工に比べて加工速度や、穴の径の微細化に対応できる点
で優れている。レーザ光としては、レーザ発振器の価
格、ランニングコストが低いという点からＣＯ2 レーザ
やＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）
レーザが一般に利用されている。
光が利用されはじめている。レーザ光を利用したレーザ
穴あけ加工装置は、機械的な微細ドリルを用いる機械加
工に比べて加工速度や、穴の径の微細化に対応できる点
で優れている。レーザ光としては、レーザ発振器の価
格、ランニングコストが低いという点からＣＯ2 レーザ
やＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）
レーザが一般に利用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ＣＯ2 レーザ
やＹＡＧレーザを用いる穴あけ加工方法は、安価で、高
速加工が可能ではあるものの、樹脂層に形成した穴の底
面、即ち、露出させようとする導電層の表面の一部また
は全面に薄い（エポキシ樹脂及びポリイミドでは厚さ１
μｍ程度以下）加工残物が残ってしまうという問題点が
ある。この加工残物は、この後さらに同じレーザ光を照
射しても完全に除去することはできない。これは、レー
ザ光をさらに照射して加工残物を蒸発させようとして
も、このとき周囲のポリマーが溶出して（導体層は銅で
あることが多く、熱の拡散が速いため）新たな加工残物
を形成してしまうためと思われる。
やＹＡＧレーザを用いる穴あけ加工方法は、安価で、高
速加工が可能ではあるものの、樹脂層に形成した穴の底
面、即ち、露出させようとする導電層の表面の一部また
は全面に薄い（エポキシ樹脂及びポリイミドでは厚さ１
μｍ程度以下）加工残物が残ってしまうという問題点が
ある。この加工残物は、この後さらに同じレーザ光を照
射しても完全に除去することはできない。これは、レー
ザ光をさらに照射して加工残物を蒸発させようとして
も、このとき周囲のポリマーが溶出して（導体層は銅で
あることが多く、熱の拡散が速いため）新たな加工残物
を形成してしまうためと思われる。
【０００５】従って、これらのレーザ穴あけ加工方法で
は、レーザによる加工の後、強酸化剤（例えば、重クロ
ム酸カリウム）等による湿式の後処理が必要になるとい
う問題点がある。この後処理は、デスミアと呼ばれてい
る。
は、レーザによる加工の後、強酸化剤（例えば、重クロ
ム酸カリウム）等による湿式の後処理が必要になるとい
う問題点がある。この後処理は、デスミアと呼ばれてい
る。
【０００６】しかし、この薬品による湿式後処理は、プ
リント回路基板を構成する樹脂層にダメージを与えてし
まう恐れがある。加えて、この湿式後処理方法では、処
理を行う際に、薬品の濃度が、除去した加工残物が混ざ
っていくことにより低下してしまうので、ある一定の濃
度以下になったら薬品を交換あるいは再生しなければな
らず、コストと、廃液の処理問題を引き起こしている。
リント回路基板を構成する樹脂層にダメージを与えてし
まう恐れがある。加えて、この湿式後処理方法では、処
理を行う際に、薬品の濃度が、除去した加工残物が混ざ
っていくことにより低下してしまうので、ある一定の濃
度以下になったら薬品を交換あるいは再生しなければな
らず、コストと、廃液の処理問題を引き起こしている。
【０００７】そこで、本発明の課題は、湿式後処理のよ
うな複雑な後処理工程を必要としないレーザ穴あけ加工
方法を提供することにある。
うな複雑な後処理工程を必要としないレーザ穴あけ加工
方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の形態によ
れば、金属膜上の樹脂層に、第１のレーザ光を照射して
穴を形成するレーザ穴あけ加工方法において、前記第１
のレーザ光の照射により形成された穴に、パルス幅５０
（ｎｓｅｃ）以下の第２のパルスレーザを照射して加工
残物を除去することを特徴とするレーザ穴あけ加工方法
が提供される。
れば、金属膜上の樹脂層に、第１のレーザ光を照射して
穴を形成するレーザ穴あけ加工方法において、前記第１
のレーザ光の照射により形成された穴に、パルス幅５０
（ｎｓｅｃ）以下の第２のパルスレーザを照射して加工
残物を除去することを特徴とするレーザ穴あけ加工方法
が提供される。
【０００９】本発明の第２の形態によれば、金属膜上の
樹脂層に、第１のレーザ光を照射して穴を形成するレー
ザ穴あけ加工方法において、前記第１のレーザ光の照射
により形成された穴に、パルス幅５０（ｎｓｅｃ）以下
の第２のパルスレーザを照射して加工残物を除去するこ
とを特徴とするレーザ穴あけ加工方法。本発明は、金属
膜上の樹脂層に、第１のレーザ光を照射して穴を形成す
るレーザ穴あけ加工方法において、前記第１のレーザ光
の照射により形成された穴に、パルス幅５０（ｎｓｅ
ｃ）以下の第２のパルスレーザを用い、照射エネルギー
密度１００（ｍＪ／ｃｍ2 ）以上で前記穴の径より大き
いレーザビームを照射して加工残物を除去することを特
徴とするレーザ穴あけ加工方法が提供される。
樹脂層に、第１のレーザ光を照射して穴を形成するレー
ザ穴あけ加工方法において、前記第１のレーザ光の照射
により形成された穴に、パルス幅５０（ｎｓｅｃ）以下
の第２のパルスレーザを照射して加工残物を除去するこ
とを特徴とするレーザ穴あけ加工方法。本発明は、金属
膜上の樹脂層に、第１のレーザ光を照射して穴を形成す
るレーザ穴あけ加工方法において、前記第１のレーザ光
の照射により形成された穴に、パルス幅５０（ｎｓｅ
ｃ）以下の第２のパルスレーザを用い、照射エネルギー
密度１００（ｍＪ／ｃｍ2 ）以上で前記穴の径より大き
いレーザビームを照射して加工残物を除去することを特
徴とするレーザ穴あけ加工方法が提供される。
【００１０】なお、上記の第１の形態においては、前記
第２のパルスレーザを、そのエネルギー密度分布を均一
にする光学系を介して前記穴に照射するようにしても良
い。
第２のパルスレーザを、そのエネルギー密度分布を均一
にする光学系を介して前記穴に照射するようにしても良
い。
【００１１】第１の形態においてはまた、前記第２のパ
ルスレーザを、そのエネルギー密度分布を疑似ガウシア
ン分布にする光学系を介して前記穴に照射するようにし
ても良い。
ルスレーザを、そのエネルギー密度分布を疑似ガウシア
ン分布にする光学系を介して前記穴に照射するようにし
ても良い。
【００１２】第１の形態においては更に、前記第２のパ
ルスレーザのビーム径を、隣接する複数個の穴をカバー
する大きさとして前記複数個の穴に同時に照射すること
ができる。
ルスレーザのビーム径を、隣接する複数個の穴をカバー
する大きさとして前記複数個の穴に同時に照射すること
ができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて説明する。本発明は、レーザ加工により形成された
穴に適用されるものであり、デスミアをレーザにて行う
ものである。以下、これをドライデスミアと呼ぶ。本発
明者らは、ドライデスミアのための対面積当りのエネル
ギー（フルエンス）と照射方法について考察を行った。
いて説明する。本発明は、レーザ加工により形成された
穴に適用されるものであり、デスミアをレーザにて行う
ものである。以下、これをドライデスミアと呼ぶ。本発
明者らは、ドライデスミアのための対面積当りのエネル
ギー（フルエンス）と照射方法について考察を行った。
【００１４】はじめにドライデスミアを行うために必要
なエネルギーに関する第１の試験結果について説明す
る。この試験における使用材料はエポキシ系（ガラスエ
ポキシを含む）、ポリイミド系であり、プリント回路基
板に使用される材料としては最も一般的なものである。
使用レーザはＮｅｗ Ｗａｖｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ社製
の第２高調波パルスレーザ、Ｑｕａｎｔｒｏｎｉｘ社
製、Ｑｕａｎｔｅｌ社製、Ｓｐｅｃｔｒａ−Ｐｈｙｓｉ
ｃｓ社製のパルスレーザである。これらパルスレーザの
仕様は、以下の表１の通りである。
なエネルギーに関する第１の試験結果について説明す
る。この試験における使用材料はエポキシ系（ガラスエ
ポキシを含む）、ポリイミド系であり、プリント回路基
板に使用される材料としては最も一般的なものである。
使用レーザはＮｅｗ Ｗａｖｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ社製
の第２高調波パルスレーザ、Ｑｕａｎｔｒｏｎｉｘ社
製、Ｑｕａｎｔｅｌ社製、Ｓｐｅｃｔｒａ−Ｐｈｙｓｉ
ｃｓ社製のパルスレーザである。これらパルスレーザの
仕様は、以下の表１の通りである。
【００１５】
【表１】
【００１６】表１において、必要ショット数は、加工残
物を除去するのに必要なパルスレーザのショット数を表
している。表１の結果から、明らかにパルスレーザの幅
が少ないショット数でドライデスミアを行うための１つ
の要因として利いていると考えられる。
物を除去するのに必要なパルスレーザのショット数を表
している。表１の結果から、明らかにパルスレーザの幅
が少ないショット数でドライデスミアを行うための１つ
の要因として利いていると考えられる。
【００１７】次に、ＲＣＣ（Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｌ
ａｍｉｎａｔｅｄ ＣｏｐｐｅｒＣｉｒｃｕｉｔ）と称
される強化型の回路基板に用いられるエポキシ系材料に
対する第２の試験結果を表２に示す。
ａｍｉｎａｔｅｄ ＣｏｐｐｅｒＣｉｒｃｕｉｔ）と称
される強化型の回路基板に用いられるエポキシ系材料に
対する第２の試験結果を表２に示す。
【００１８】
【表２】
【００１９】使用レーザはＮｅｗ Ｗａｖｅ Ｒｅｓｅ
ａｒｃｈ社製の第２高調波パルスレーザである。ドライ
デスミアに必要な要因として、第１の試験における一般
的なエポキシ系、ポリイミド系とは異なる、ＲＣＣと称
されるエポキシ系材料に対してはパルスレーザのパルス
幅が問題となってくる。このテスト条件としてのフルエ
ンスは約２６０（ｍＪ／ｃｍ2 ）（１ｍＪ／ｐｕｌｓ
ｅ）に統一した。デスミアの良否はパルス幅に加えて、
照射フルエンス（単位面積当りのエネルギー）が重要な
因子となる。すなわち、穴あけ加工に必要なエネルギー
は、ある閾値を持っており、ある値以下のエネルギーで
照射した場合は全く加工されないという限界値を有す
る。このＲＣＣと称する材料では約１００（ｍＪ）であ
る。実際の加工では、この値の他に、レーザの出力安定
性に対する安全度及び加工性を考慮して決定される。
ａｒｃｈ社製の第２高調波パルスレーザである。ドライ
デスミアに必要な要因として、第１の試験における一般
的なエポキシ系、ポリイミド系とは異なる、ＲＣＣと称
されるエポキシ系材料に対してはパルスレーザのパルス
幅が問題となってくる。このテスト条件としてのフルエ
ンスは約２６０（ｍＪ／ｃｍ2 ）（１ｍＪ／ｐｕｌｓ
ｅ）に統一した。デスミアの良否はパルス幅に加えて、
照射フルエンス（単位面積当りのエネルギー）が重要な
因子となる。すなわち、穴あけ加工に必要なエネルギー
は、ある閾値を持っており、ある値以下のエネルギーで
照射した場合は全く加工されないという限界値を有す
る。このＲＣＣと称する材料では約１００（ｍＪ）であ
る。実際の加工では、この値の他に、レーザの出力安定
性に対する安全度及び加工性を考慮して決定される。
【００２０】第１、第２の試験のいずれにおいても、余
りに照射エネルギーが高いと被加工材料の穴底面の加工
残物のみならず、その周辺の部位までレーザ光によって
損傷を受ける。穴底面の加工残物を取除くためには、実
際上、パルスレーザのビーム径を穴寸法より大きくして
照射する。また、穴位置への位置決め精度、穴寸法のバ
ラツキを考慮して、多少大きめのパルスレーザビームを
当てることが好ましい。
りに照射エネルギーが高いと被加工材料の穴底面の加工
残物のみならず、その周辺の部位までレーザ光によって
損傷を受ける。穴底面の加工残物を取除くためには、実
際上、パルスレーザのビーム径を穴寸法より大きくして
照射する。また、穴位置への位置決め精度、穴寸法のバ
ラツキを考慮して、多少大きめのパルスレーザビームを
当てることが好ましい。
【００２１】表１、表２の結果から、パルスレーザのパ
ルス幅の長短によって、加工特性が大きく異なることが
明確となったが、パルス幅が長い場合は周辺への熱伝導
の割合が高く、その周辺への熱損傷の度合が大きくな
る。
ルス幅の長短によって、加工特性が大きく異なることが
明確となったが、パルス幅が長い場合は周辺への熱伝導
の割合が高く、その周辺への熱損傷の度合が大きくな
る。
【００２２】被加工材料による加工性の違いについては
前述のＲＣＣの外に、代表例として一般にエポキシ樹脂
（接着剤付）があるが、Ｎｅｗ Ｗａｖｅ Ｒｅｓｅａ
ｒｃｈ社製或いはＱｕａｎｔｅｌ社製のパルスレーザを
用いた試験では、１パルスで除去可能なフルエンスは７
００（ｍＪ／ｃｍ2 ）であった。
前述のＲＣＣの外に、代表例として一般にエポキシ樹脂
（接着剤付）があるが、Ｎｅｗ Ｗａｖｅ Ｒｅｓｅａ
ｒｃｈ社製或いはＱｕａｎｔｅｌ社製のパルスレーザを
用いた試験では、１パルスで除去可能なフルエンスは７
００（ｍＪ／ｃｍ2 ）であった。
【００２３】レーザの特性として尖頭値（エネルギーを
パルス幅で除した値）をもって評価する場合もあるが、
実際の加工においては、どれだけのエネルギー密度を被
加工材料に照射するかが重要であり、尖頭値は余り意味
のない値である。
パルス幅で除した値）をもって評価する場合もあるが、
実際の加工においては、どれだけのエネルギー密度を被
加工材料に照射するかが重要であり、尖頭値は余り意味
のない値である。
【００２４】従って、ドライデスミアを評価する上で重
要な因子は、特にパルス幅、次にエネルギー密度であ
る。なお、前記の試験での実際の照射条件は各レーザか
らの光を一旦マスクで遮光し、そのマスクの像を加工面
に転写する結像光学系を用いた。使用マスクはφ３．５
（ｍｍ）、焦点距離ｆ＝１００（ｍｍ）のレンズを用
い、縮小率５にて加工面でのビームサイズをφ０．７
（ｍｍ）となる様に調整した。加工面のエネルギー密度
はマスク前に設置したアッテネータ（減衰板）にて調整
した。
要な因子は、特にパルス幅、次にエネルギー密度であ
る。なお、前記の試験での実際の照射条件は各レーザか
らの光を一旦マスクで遮光し、そのマスクの像を加工面
に転写する結像光学系を用いた。使用マスクはφ３．５
（ｍｍ）、焦点距離ｆ＝１００（ｍｍ）のレンズを用
い、縮小率５にて加工面でのビームサイズをφ０．７
（ｍｍ）となる様に調整した。加工面のエネルギー密度
はマスク前に設置したアッテネータ（減衰板）にて調整
した。
【００２５】表１において、レーザによる穴あけ加工で
発生する穴底面の加工残物を除去するため、Ｑｕａｎｔ
ｒｏｎｉｘ社製のＮｄ：ＹＡＧ第二高調波パルスレーザ
（ビームサイズφ０．５ｍｍ、パルス幅約２００ｎｓｅ
ｃ）を用いて、穴径約１５０（μｍ）の加工済みコンフ
ォーマル基板にフルエンスが約８００（ｍＪ／ｃｍ2）
のレーザを照射したところ、加工残物を完全に除去する
のに必要なショット数は約７００ショットであった。
発生する穴底面の加工残物を除去するため、Ｑｕａｎｔ
ｒｏｎｉｘ社製のＮｄ：ＹＡＧ第二高調波パルスレーザ
（ビームサイズφ０．５ｍｍ、パルス幅約２００ｎｓｅ
ｃ）を用いて、穴径約１５０（μｍ）の加工済みコンフ
ォーマル基板にフルエンスが約８００（ｍＪ／ｃｍ2）
のレーザを照射したところ、加工残物を完全に除去する
のに必要なショット数は約７００ショットであった。
【００２６】これに対し、Ｎｅｗ Ｗａｖｅ Ｒｅｓｅ
ａｒｃｈ社製のＮｄ：ＹＡＧ第二高調波レーザ（ビーム
サイズφ０．３５ｍｍ、パルス幅約７ｎｓｅｃ）を用い
て、フルエンス６５０（ｍＪ／ｃｍ2 ）で同様の加工を
行ったところ、１から２ショットという少ないショット
数で除去することができた。
ａｒｃｈ社製のＮｄ：ＹＡＧ第二高調波レーザ（ビーム
サイズφ０．３５ｍｍ、パルス幅約７ｎｓｅｃ）を用い
て、フルエンス６５０（ｍＪ／ｃｍ2 ）で同様の加工を
行ったところ、１から２ショットという少ないショット
数で除去することができた。
【００２７】表２において、表１の場合とは異なった材
質（ＲＣＣ）の、レーザによる穴あけ加工（穴径約１２
０μｍ）を施されたプリント回路基板を用いて、パルス
幅が１５０（ｎｓｅｃ）である上記のＮｅｗ Ｗａｖｅ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ社製のＮｄ：ＹＡＧ第二高調波パル
スレーザを用いてフルエンスを約２６０（ｍＪ／ｃ
ｍ2 ）、ビームサイズをφ０．３５（ｍｍ）として加工
したところ、穴底面の加工残物を除去するのには８ショ
ットが必要で、しかも表面の樹脂層に変色あるいはダメ
ージが認められた。
質（ＲＣＣ）の、レーザによる穴あけ加工（穴径約１２
０μｍ）を施されたプリント回路基板を用いて、パルス
幅が１５０（ｎｓｅｃ）である上記のＮｅｗ Ｗａｖｅ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ社製のＮｄ：ＹＡＧ第二高調波パル
スレーザを用いてフルエンスを約２６０（ｍＪ／ｃ
ｍ2 ）、ビームサイズをφ０．３５（ｍｍ）として加工
したところ、穴底面の加工残物を除去するのには８ショ
ットが必要で、しかも表面の樹脂層に変色あるいはダメ
ージが認められた。
【００２８】しかし、パルス幅が５（ｎｓｅｃ）の上記
のパルスレーザを用いてフルエンス約２６０（ｍＪ／ｃ
ｍ2 ）で同様の加工を行ったところ、１ショットで加工
残物が除去され、且つ、表面の樹脂層には特にダメージ
や変色が認められなかった。
のパルスレーザを用いてフルエンス約２６０（ｍＪ／ｃ
ｍ2 ）で同様の加工を行ったところ、１ショットで加工
残物が除去され、且つ、表面の樹脂層には特にダメージ
や変色が認められなかった。
【００２９】加えて、加工する材質によっては、パルス
幅が２００（ｎｓｅｃ）であるパルスレーザを用いて加
工残物の除去加工を行うと、周辺の樹脂層が溶け出し、
逆に穴底面に付着してしまい、加工残物の除去ができな
いという現象も確認できた。
幅が２００（ｎｓｅｃ）であるパルスレーザを用いて加
工残物の除去加工を行うと、周辺の樹脂層が溶け出し、
逆に穴底面に付着してしまい、加工残物の除去ができな
いという現象も確認できた。
【００３０】この試験結果によれば、パルス幅の長いパ
ルスレーザでも加工残物の除去は可能ではあるが、５０
０から８００ショットもの大量の照射が必要である。こ
れに対し、パルス幅の短いパルスレーザを用いることに
より、穴底面及び樹脂層表面あるいは銅による導電層面
にダメージを与えずに、しかも、同一のエネルギー密度
（フルエンス）で、１ショットから２ショットという少
ないショット数でデスミアが可能となることが確認され
た。
ルスレーザでも加工残物の除去は可能ではあるが、５０
０から８００ショットもの大量の照射が必要である。こ
れに対し、パルス幅の短いパルスレーザを用いることに
より、穴底面及び樹脂層表面あるいは銅による導電層面
にダメージを与えずに、しかも、同一のエネルギー密度
（フルエンス）で、１ショットから２ショットという少
ないショット数でデスミアが可能となることが確認され
た。
【００３１】以上の点からして、好ましくはパルス幅１
〜５０（ｎｓｅｃ）、照射エネルギー密度１００（ｍＪ
／ｃｍ2 ）〜１（Ｊ／ｃｍ2 ）のパルスレーザを用い、
しかもレーザビームの径を穴の径よりやや大きくして照
射することにより、少ないショット数でしかも良好な加
工残物の除去効果が得られる。
〜５０（ｎｓｅｃ）、照射エネルギー密度１００（ｍＪ
／ｃｍ2 ）〜１（Ｊ／ｃｍ2 ）のパルスレーザを用い、
しかもレーザビームの径を穴の径よりやや大きくして照
射することにより、少ないショット数でしかも良好な加
工残物の除去効果が得られる。
【００３２】一方、パルスレーザの照射方法について
は、レーザ発振器から出射されるレーザビームをそのま
ま加工面に照射する方法と、ビーム成形、すなわち、均
一化素子あるいはホモジナイザーと称する光学素子を通
してレーザビームのエネルギー密度分布を均一とした上
で加工対象物に照射する方法がある。均一化素子の例と
しては、レーザビームを矩型の内面鏡に通過させて均一
にするカライドスコープが知られている（例えば、特願
平９−１３８１６５）。また、コーン（円錐状）レンズ
を通して擬似ガウシアンのプロファイルを得ることがで
きるコーンタイプレンズも有効である。更に、バイプリ
ズム方式、ファイバ伝送方式、ディフラクティブオプテ
ィクス方式等を採用しても良い。
は、レーザ発振器から出射されるレーザビームをそのま
ま加工面に照射する方法と、ビーム成形、すなわち、均
一化素子あるいはホモジナイザーと称する光学素子を通
してレーザビームのエネルギー密度分布を均一とした上
で加工対象物に照射する方法がある。均一化素子の例と
しては、レーザビームを矩型の内面鏡に通過させて均一
にするカライドスコープが知られている（例えば、特願
平９−１３８１６５）。また、コーン（円錐状）レンズ
を通して擬似ガウシアンのプロファイルを得ることがで
きるコーンタイプレンズも有効である。更に、バイプリ
ズム方式、ファイバ伝送方式、ディフラクティブオプテ
ィクス方式等を採用しても良い。
【００３３】また、上記の方法を採用する上でエネルギ
ーの大きなパルスレーザを用いる場合は、前述の様にマ
スクでレーザビームの一部を遮光する方法はレーザビー
ムのエネルギーを無駄に捨てることになるので現実的で
はなく、レーザビームの持つエネルギーを有効に用いる
ことが望ましい。これは、以下のような観点からも重要
である。
ーの大きなパルスレーザを用いる場合は、前述の様にマ
スクでレーザビームの一部を遮光する方法はレーザビー
ムのエネルギーを無駄に捨てることになるので現実的で
はなく、レーザビームの持つエネルギーを有効に用いる
ことが望ましい。これは、以下のような観点からも重要
である。
【００３４】昨今の電子機器、プリント配線板のダウン
サイジングの進展により、高密度、高多層化が急激に推
進されている。その意味からも高密度でレーザ加工され
た穴を複数個同時に照射して、加工速度向上を図ること
ができる。これは、レーザビームをマスクのような手段
で絞らずに、複数個の穴をカバーできるビーム径を持つ
ようにすることで容易に実現できる。
サイジングの進展により、高密度、高多層化が急激に推
進されている。その意味からも高密度でレーザ加工され
た穴を複数個同時に照射して、加工速度向上を図ること
ができる。これは、レーザビームをマスクのような手段
で絞らずに、複数個の穴をカバーできるビーム径を持つ
ようにすることで容易に実現できる。
【００３５】次に、レーザの波長について言えば、表１
に見られる様に本試験では５３２（ｎｍ）及び１０６４
（ｎｍ）の波長のレーザ光を使用している。しかし、重
要なことは波長の依存性ではない。従って、レーザ光の
波長は問わず、ＹＡＧの４ω、５ω、ピコ秒あるいはフ
ェムト秒レーザ、エキシマ、ＹＡＧ基本波３ω、その他
のレーザでも適用可能である。
に見られる様に本試験では５３２（ｎｍ）及び１０６４
（ｎｍ）の波長のレーザ光を使用している。しかし、重
要なことは波長の依存性ではない。従って、レーザ光の
波長は問わず、ＹＡＧの４ω、５ω、ピコ秒あるいはフ
ェムト秒レーザ、エキシマ、ＹＡＧ基本波３ω、その他
のレーザでも適用可能である。
【００３６】本発明の応用分野としては、被加工材料の
表面に薄く付着した金属膜あるいはペンキ塗装等の有機
膜の剥離にも有効である。また、被加工材料の表面に付
着したゴミ類の除去、例えば真空チャンバ内での処理が
可能であり、真空をやぶることなく、その場でレーザ光
を当ててクリーニングすることが可能となる。
表面に薄く付着した金属膜あるいはペンキ塗装等の有機
膜の剥離にも有効である。また、被加工材料の表面に付
着したゴミ類の除去、例えば真空チャンバ内での処理が
可能であり、真空をやぶることなく、その場でレーザ光
を当ててクリーニングすることが可能となる。
【００３７】次に、図１を参照して、本発明が適用され
るレーザ穴あけ加工装置の概略構成について説明する。
このレーザ穴あけ加工装置は、第１及び第２のレーザ発
振部１１、１２と、これら第１及び第２のレーザ発振部
１１、１２にそれぞれ対応する第１及び第２の２軸スキ
ャンミラー１３、１４と、第１及び第２の加工レンズ１
５、１６と、被加工物１７を載置するＸ−Ｙステージ１
８を有している。第１のレーザ発振部１１、第１の２軸
スキャンミラー１３、及び第１の加工レンズ１５は、穴
あけ加工を行うためのものであり、第２のレーザ発振部
１２、第２の２軸スキャンミラー１４、及び第２の加工
レンズ１６は、ドライデスミアを行うためのものであ
る。なお、ビーム径が十分に大きい場合には、スキャン
ミラーは必要無い。
るレーザ穴あけ加工装置の概略構成について説明する。
このレーザ穴あけ加工装置は、第１及び第２のレーザ発
振部１１、１２と、これら第１及び第２のレーザ発振部
１１、１２にそれぞれ対応する第１及び第２の２軸スキ
ャンミラー１３、１４と、第１及び第２の加工レンズ１
５、１６と、被加工物１７を載置するＸ−Ｙステージ１
８を有している。第１のレーザ発振部１１、第１の２軸
スキャンミラー１３、及び第１の加工レンズ１５は、穴
あけ加工を行うためのものであり、第２のレーザ発振部
１２、第２の２軸スキャンミラー１４、及び第２の加工
レンズ１６は、ドライデスミアを行うためのものであ
る。なお、ビーム径が十分に大きい場合には、スキャン
ミラーは必要無い。
【００３８】第１のレーザ発振部１１は、炭酸ガスレー
ザ（ＴＥＡ：ＣＯ2 ガスレーザ）や、Ｎｄ；ＹＡＧレー
ザ、あるいはＮｄ；ＹＬＦ（リチウム・イットリウム・
フロライド）レーザ等のレーザ発振器を使用する。
ザ（ＴＥＡ：ＣＯ2 ガスレーザ）や、Ｎｄ；ＹＡＧレー
ザ、あるいはＮｄ；ＹＬＦ（リチウム・イットリウム・
フロライド）レーザ等のレーザ発振器を使用する。
【００３９】また、第２のレーザ発振部１２としても、
上記と同様のＣＯ2 ガスレーザや、Ｎｄ；ＹＡＧレー
ザ、あるいはＮｄ；ＹＬＦレーザ等のレーザ発振器を使
用することができるが、上記のパルス幅及びフルエンス
を持つパルスレーザであれば良く、特にレーザ発振器に
制約されるものではない。
上記と同様のＣＯ2 ガスレーザや、Ｎｄ；ＹＡＧレー
ザ、あるいはＮｄ；ＹＬＦレーザ等のレーザ発振器を使
用することができるが、上記のパルス幅及びフルエンス
を持つパルスレーザであれば良く、特にレーザ発振器に
制約されるものではない。
【００４０】また、第１のレーザ発振部１１としてＣＯ
2 ガスレーザを用いる場合には、第１の加工レンズの材
料をＺｎＳとすることで、Ｎｄ；ＹＡＧあるいはＮｄ；
ＹＬＦレーザ光を同時に導入することができる。すなわ
ち、第２の加工レンズ無しで、第１の加工レンズを共用
することができる。
2 ガスレーザを用いる場合には、第１の加工レンズの材
料をＺｎＳとすることで、Ｎｄ；ＹＡＧあるいはＮｄ；
ＹＬＦレーザ光を同時に導入することができる。すなわ
ち、第２の加工レンズ無しで、第１の加工レンズを共用
することができる。
【００４１】２軸スキャンミラーは、互いに異なる方向
に回動可能な２枚のミラーを組み合わせて実現され、第
１、第２のレーザ発振部１１、１２からのレーザ光をＸ
−Ｙ平面内で走査させる。加工レンズは、２軸スキャン
ミラーから入射するレーザ光の入射角によらず、レーザ
光が被加工物１７に対して焦点を結びかつ垂直に入射す
る様に設計されている。従って、この２軸スキャンミラ
ーと加工レンズとの組み合わせにより、Ｘ−Ｙステージ
１８を用いて被加工物１７を移動させなくとも、被加工
物１７上の所定の位置に穴を形成し更にデスミアを行う
ことができる。また、所定範囲内であれば、複数の穴を
形成する場合であっても、被加工物１７をＸ−Ｙステー
ジ１８を用いて移動させる必要がない。
に回動可能な２枚のミラーを組み合わせて実現され、第
１、第２のレーザ発振部１１、１２からのレーザ光をＸ
−Ｙ平面内で走査させる。加工レンズは、２軸スキャン
ミラーから入射するレーザ光の入射角によらず、レーザ
光が被加工物１７に対して焦点を結びかつ垂直に入射す
る様に設計されている。従って、この２軸スキャンミラ
ーと加工レンズとの組み合わせにより、Ｘ−Ｙステージ
１８を用いて被加工物１７を移動させなくとも、被加工
物１７上の所定の位置に穴を形成し更にデスミアを行う
ことができる。また、所定範囲内であれば、複数の穴を
形成する場合であっても、被加工物１７をＸ−Ｙステー
ジ１８を用いて移動させる必要がない。
【００４２】上記の装置では、２つの２軸スキャンミラ
ーをそれぞれ独立制御することができるので、第１、第
２のレーザ発振部１１、１２からのレーザ光をそれぞれ
異なる位置に照射することができる。このため、所定範
囲内に複数の穴を形成する場合、第１のレーザ発振部１
１からのレーザ光で樹脂層に穴を形成する工程と、第２
のレーザ発振部１２からのレーザ光で穴底面に残った加
工残物を除去する工程とを（異なる穴に対して）同時に
行うことができる。そして、前に述べたように、複数の
穴に対してこれをカバーする径を持つレーザビームを照
射することにより、逐次的に加工する場合に比べ、大幅
に加工時間を短縮することができる。
ーをそれぞれ独立制御することができるので、第１、第
２のレーザ発振部１１、１２からのレーザ光をそれぞれ
異なる位置に照射することができる。このため、所定範
囲内に複数の穴を形成する場合、第１のレーザ発振部１
１からのレーザ光で樹脂層に穴を形成する工程と、第２
のレーザ発振部１２からのレーザ光で穴底面に残った加
工残物を除去する工程とを（異なる穴に対して）同時に
行うことができる。そして、前に述べたように、複数の
穴に対してこれをカバーする径を持つレーザビームを照
射することにより、逐次的に加工する場合に比べ、大幅
に加工時間を短縮することができる。
【００４３】また、上記の装置では、Ｘ−Ｙステージ１
８による移動の必要性が少ない（広範囲に亘って加工を
行う場合は、所定範囲ごとに行うので、このときＸ−Ｙ
ステージ１８による移動が必要となるが、所定範囲内で
あれば全く不要）ので高速加工が可能となる。詳述する
と、Ｘ−Ｙステージによる被加工物の移動時間間隔は、
１０Ｈｚ程度でしかないが、２軸スキャンミラーによる
焦点位置の移動時間間隔は、１００Ｈｚ以上を実現で
き、レーザ光の加工点間の移動時間が比べ物にならない
ほど短くなる。
８による移動の必要性が少ない（広範囲に亘って加工を
行う場合は、所定範囲ごとに行うので、このときＸ−Ｙ
ステージ１８による移動が必要となるが、所定範囲内で
あれば全く不要）ので高速加工が可能となる。詳述する
と、Ｘ−Ｙステージによる被加工物の移動時間間隔は、
１０Ｈｚ程度でしかないが、２軸スキャンミラーによる
焦点位置の移動時間間隔は、１００Ｈｚ以上を実現で
き、レーザ光の加工点間の移動時間が比べ物にならない
ほど短くなる。
【００４４】
【発明の効果】本発明によれば、プリント回路基板に対
するレーザ穴あけ加工において加工された穴の底面に発
生する加工残物の除去を、従来のような薬品による湿式
後処理によらず、ドライ処理で簡便に行うことができ、
穴形成の際の省力化、コストダウン、及び廃液による環
境汚染の防止を図ることができる。
するレーザ穴あけ加工において加工された穴の底面に発
生する加工残物の除去を、従来のような薬品による湿式
後処理によらず、ドライ処理で簡便に行うことができ、
穴形成の際の省力化、コストダウン、及び廃液による環
境汚染の防止を図ることができる。
【図１】本発明が適用されるレーザ穴あけ加工装置の概
略構成を示した図である。
略構成を示した図である。
１１、１２ レーザ発振部 １３、１４ ２軸スキャンミラー １５、１６ 加工レンズ １７ 被加工物 １８ Ｘ−Ｙステージ
Claims (5)
- 【請求項１】 金属膜上の樹脂層に、第１のレーザ光を
照射して穴を形成するレーザ穴あけ加工方法において、
前記第１のレーザ光の照射により形成された穴に、パル
ス幅５０（ｎｓｅｃ）以下の第２のパルスレーザを照射
して加工残物を除去することを特徴とするレーザ穴あけ
加工方法。 - 【請求項２】 金属膜上の樹脂層に、第１のレーザ光を
照射して穴を形成するレーザ穴あけ加工方法において、
前記第１のレーザ光の照射により形成された穴に、パル
ス幅５０（ｎｓｅｃ）以下の第２のパルスレーザを用
い、照射エネルギー密度１００（ｍＪ／ｃｍ2 ）以上で
前記穴の径より大きいレーザビームを照射して加工残物
を除去することを特徴とするレーザ穴あけ加工方法。 - 【請求項３】 請求項２記載のレーザ穴あけ加工方法に
おいて、前記第２のパルスレーザを、そのエネルギー密
度分布を均一にする光学系を介して前記穴に照射するこ
とを特徴とするレーザ穴あけ加工方法。 - 【請求項４】 請求項２記載のレーザ穴あけ加工方法に
おいて、前記第２のパルスレーザを、そのエネルギー密
度分布を疑似ガウシアン分布にする光学系を介して前記
穴に照射することを特徴とするレーザ穴あけ加工方法。 - 【請求項５】 請求項２〜４のいずれかに記載のレーザ
穴あけ加工方法において、前記第２のパルスレーザのビ
ーム径を、隣接する複数個の穴をカバーする大きさとし
て前記複数個の穴に同時に照射することを特徴とするレ
ーザ穴あけ加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11002470A JP2000202664A (ja) | 1999-01-08 | 1999-01-08 | レ―ザ穴あけ加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11002470A JP2000202664A (ja) | 1999-01-08 | 1999-01-08 | レ―ザ穴あけ加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000202664A true JP2000202664A (ja) | 2000-07-25 |
Family
ID=11530216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11002470A Pending JP2000202664A (ja) | 1999-01-08 | 1999-01-08 | レ―ザ穴あけ加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000202664A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1291117A1 (de) * | 2001-09-07 | 2003-03-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen einer Bohrung in einem Werkstück mit Laserstrahlung |
| JP2004221560A (ja) * | 2002-12-25 | 2004-08-05 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | レーザ照射方法およびレーザ照射装置、並びに半導体装置の作製方法 |
| JP2008279503A (ja) * | 2007-05-09 | 2008-11-20 | Eo Technics Co Ltd | マルチレーザシステム |
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| CN113329838A (zh) * | 2019-01-22 | 2021-08-31 | 辛诺瓦有限公司 | 利用流体射流引导的复合激光束切割或烧蚀工件的方法和设备 |
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-
1999
- 1999-01-08 JP JP11002470A patent/JP2000202664A/ja active Pending
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|
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