JP2000271777A - Method and device of desmearing for laser beam piercing device - Google Patents
Method and device of desmearing for laser beam piercing deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を用いて
プリント配線基板、特に多層プリント配線基板にバイア
ホールを形成するレーザ穴あけ加工装置に内蔵あるいは
組み合わされて、バイアホールに残留する残渣成分を除
去するためのデスミア方法及びデスミア装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser drilling apparatus for forming via holes in a printed wiring board, particularly a multilayer printed wiring board using a laser beam. The present invention relates to a desmearing method and a desmearing device for removing.
【０００２】[0002]
【従来の技術】電子機器の小型化、高密度実装化に伴
う、プリント配線基板の高密度化の要求に応えて、近
年、複数のプリント配線基板を積層した多層プリント配
線基板が登場してきた。このような多層プリント配線基
板では、上下に積層されたプリント配線基板間で導電層
（銅基板）同士を電気的に接続する必要がある。このよ
うな接続は、プリント配線基板の樹脂層（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。2. Description of the Related Art In response to demands for higher density of printed wiring boards in accordance with miniaturization and higher density mounting of electronic devices, multilayer printed wiring boards in which a plurality of printed wiring boards are stacked have recently appeared. In such a multilayer printed wiring board, it is necessary to electrically connect conductive layers (copper boards) between printed wiring boards stacked one above another. Such connection is made by a resin layer (polyimide,
This is realized by forming a hole called a via hole reaching the lower conductive layer in a polymer such as an epoxy resin) and plating the inside of the hole.
【０００３】バイアホールを形成する方法として、以前
は、機械的な微細ドリルが用いられていた。しかし、プ
リント配線基板の高密度化に伴うバイアホールの径の縮
小に伴い、最近では微細ドリルに代えてレーザ光を利用
したレーザ穴あけ加工装置が採用されるようになってき
た。[0003] As a method of forming via holes, a mechanical fine drill was used before. However, with the reduction in the diameter of via holes accompanying the increase in density of printed wiring boards, recently, a laser drilling apparatus using laser light instead of a fine drill has been adopted.
【０００４】例えば、炭酸ガスレーザやＹＡＧレーザを
用いてバイアホールを形成するレーザ穴あけ加工装置は
良く知られており、安価で高速加工が可能であるという
利点がある。しかしながら、このようなレーザ穴あけ加
工装置で形成されたバイアホールは、樹脂層に形成した
穴の底面、すなわ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（ポリイミド、エポキシ系樹脂で
は厚さ１μｍ以下）残渣成分（スミアと呼ばれる）が残
ってしまうという問題点がある。For example, a laser drilling apparatus for forming a via hole using a carbon dioxide gas laser or a YAG laser is well known, and has the advantage that high-speed processing can be performed at low cost. However, the via hole formed by such a laser drilling apparatus is thin on the bottom surface of the hole formed in the resin layer, that is, on a part or the entire surface of the conductive layer to be exposed (for polyimide or epoxy resin, There is a problem that a residual component (called smear) remains (thickness of 1 μm or less).
【０００５】この残渣成分は、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残渣成分を蒸発させよう
としても、このとき周囲の樹脂が溶出して（導電層は銅
であることが多く、熱の拡散が速いため）新たな残渣成
分を形成してしまうためと思われる。[0005] This residual component cannot be completely removed even if the same laser beam is irradiated thereafter. This is because even if the residual component is evaporated by further irradiating the laser beam, the surrounding resin elutes at this time (the conductive layer is often made of copper and the heat diffusion is fast), and the new residual component is removed. It is thought that it forms.
【０００６】これに対し、最近、穴あけ加工用のレーザ
発振器とは別に、残査成分除去（以下、デスミアと呼
ぶ）用のレーザ発振器を用意し、穴あけ加工後のバイア
ホールにデスミア用のレーザ光を照射してデスミアを行
うデスミア装置が本発明者らにより提案されている。こ
れを図５を参照して説明する。On the other hand, recently, a laser oscillator for removing residual components (hereinafter referred to as desmear) has been prepared separately from a laser oscillator for drilling, and a laser beam for desmearing has been formed in the via hole after drilling. The present inventors have proposed a desmear apparatus for performing desmear by irradiating light. This will be described with reference to FIG.
【０００７】図５において、デスミア装置は、あらかじ
め定められた波長ωを持つレーザ光を発生するレーザ発
振器５１と、レーザ発振器５１で発生されたレーザ光か
ら波長ωの成分と第２高調波２ωの成分とを生成し、同
一のレーザ光として出射するＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ Ｈ
ａｒｍｏｎｉｃ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）素子５２と、Ｓ
ＨＧ素子５２から出射されたレーザ光を波長ωのレーザ
光と第２高調波２ωのレーザ光とに分離する波長分離器
５３とを備えている。本装置では、第２高調波２ωのレ
ーザ光のみがデスミアに使用される。このため、波長分
離器５３からの第２高調波２ωのレーザ光は反射ミラー
５４を経由して出射光学系（図示省略）に導かれる。In FIG. 5, a desmear apparatus includes a laser oscillator 51 for generating a laser beam having a predetermined wavelength ω, a component of a wavelength ω and a second harmonic 2ω of the laser beam generated by the laser oscillator 51. SHG (Second H) that generates the same component and emits the same laser beam.
armonic generator) element 52 and S
A wavelength separator 53 is provided for separating the laser light emitted from the HG element 52 into a laser light having a wavelength ω and a laser light having a second harmonic 2ω. In this device, only the laser light of the second harmonic 2ω is used for desmearing. Therefore, the laser beam of the second harmonic 2ω from the wavelength separator 53 is guided to the emission optical system (not shown) via the reflection mirror 54.
【０００８】なお、レーザ発振器５１としては、例えば
ＹＡＧあるいはＹＬＦパルスレーザ発振器が用いられ
る。また、波長分離器５３は、例えば波長ωのレーザ光
を透過し、第２高調波２ωのレーザ光を反射するミラー
が使用される。更に、出射光学系には通常、レーザ光を
所望の位置に振らせるためのスキャン手段、例えばガル
バノスキャナが含まれる。As the laser oscillator 51, for example, a YAG or YLF pulse laser oscillator is used. As the wavelength separator 53, for example, a mirror that transmits a laser beam having a wavelength ω and reflects a laser beam having a second harmonic 2ω is used. Further, the emission optical system usually includes a scanning unit for causing the laser beam to move to a desired position, for example, a galvano scanner.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】いずれにしても、上記
の提案によるデスミア装置では、第２高調波２ωのレー
ザ光のみを使用しているので、エネルギーロスが大きい
という問題がある。すなわち、レーザ発振器５１から出
射されるレーザ光の持つエネルギーを１００とすると、
ＳＨＧ素子５２でのエネルギーロスを考慮して、波長分
離器５３を出た波長ωのレーザ光の持つエネルギーは約
５０、第２高調波２ωのレーザ光の持つエネルギーは約
３０である。これは、レーザ発振器５１におけるレーザ
出力の約３０（％）しかデスミアに利用できないことを
意味する。In any case, in the desmear device proposed above, there is a problem that the energy loss is large because only the laser beam of the second harmonic 2ω is used. That is, if the energy of the laser light emitted from the laser oscillator 51 is 100,
Considering the energy loss in the SHG element 52, the energy of the laser light having the wavelength ω exiting the wavelength separator 53 is about 50, and the energy of the laser light of the second harmonic 2ω is about 30. This means that only about 30% of the laser output from the laser oscillator 51 can be used for desmearing.
【００１０】そこで、本発明の課題は、レーザ発振器の
レーザ出力を有効に利用できるエネルギー効率の高いデ
スミア方法を提供することにある。An object of the present invention is to provide a highly energy-efficient desmear method that can effectively use the laser output of a laser oscillator.
【００１１】本発明の他の課題は、上記のデスミア方法
に適したデスミア装置を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a desmear apparatus suitable for the above desmear method.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明は、穴あけ加工用
のレーザ光を、ワークにおける金属膜上に形成された樹
脂層に照射することにより形成されたバイアホールに残
留する残査成分を除去するためのデスミア方法におい
て、あらかじめ定められた波長ωを持つレーザ光を発生
するレーザ発振器からのレーザ光から、前記波長ωの成
分と第２高調波２ωの成分とを生成し、生成された前記
波長ωの成分と前記第２高調波２ωの成分とを含むレー
ザ光を前記バイアホールに照射することによりデスミア
を行うことを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention removes residual components remaining in via holes formed by irradiating a resin layer formed on a metal film in a work with a laser beam for drilling. In the desmear method for generating a component of the wavelength ω and a component of the second harmonic 2ω from a laser beam from a laser oscillator that generates a laser beam having a predetermined wavelength ω, the generated Desmearing is performed by irradiating the via hole with a laser beam containing a component of the wavelength ω and a component of the second harmonic 2ω.
【００１３】なお、上記のデスミア方法において、前記
生成された波長ωの成分と第２高調波２ωの成分とを光
学経路において分離し、分離された前記第２高調波２ω
の成分から該第２高調波２ωの成分と第３高調波３ωの
成分とを生成し、前記分離された波長ωの成分と前記生
成された前記第２高調波２ωの成分及び前記第３高調波
３ωの成分とを光学経路において合成して前記バイアホ
ールに照射することによりデスミアを行うようにしても
良い。In the above desmear method, the component of the generated wavelength ω and the component of the second harmonic 2ω are separated along an optical path, and the separated second harmonic 2ω is separated.
The second harmonic component 2ω component and the third harmonic component 3ω component are generated from the component, and the separated wavelength ω component, the generated second harmonic component 2ω component and the third harmonic component are generated. Desmearing may be performed by combining the component of the wave 3ω with the optical path and irradiating the via hole with the component.
【００１４】本発明によれば、穴あけ加工用のレーザ光
を、ワークにおける金属膜上に形成された樹脂層に照射
することにより形成されたバイアホールに残留する残査
成分を除去するためのデスミア装置において、あらかじ
め定められた波長ωを持つレーザ光を発生するレーザ発
振器と、該レーザ発振器で発生されたレーザ光から前記
波長ωの成分と第２高調波２ωの成分とを生成し、同一
のレーザ光として出射する光学系と、該光学系から出射
されたレーザ光を前記バイアホールに照射する照射系と
を備えたことを特徴とするレーザ穴あけ加工装置用のデ
スミア装置が提供される。According to the present invention, a desmear for removing residual components remaining in a via hole formed by irradiating a resin layer formed on a metal film in a work with a laser beam for drilling. In the apparatus, a laser oscillator that generates a laser beam having a predetermined wavelength ω, and a component of the wavelength ω and a component of the second harmonic 2ω are generated from the laser beam generated by the laser oscillator, and the same component is generated. A desmear apparatus for a laser drilling apparatus, comprising: an optical system that emits a laser beam; and an irradiation system that irradiates the via hole with the laser beam emitted from the optical system.
【００１５】本発明によればまた、穴あけ加工用のレー
ザ光を、ワークにおける金属膜上に形成された樹脂層に
照射することにより形成されたバイアホールに残留する
残査成分を除去するためのデスミア装置において、あら
かじめ定められた波長ωを持つレーザ光を発生するレー
ザ発振器と、該レーザ発振器で発生されたレーザ光から
前記波長ωの成分と第２高調波２ωの成分とを生成し、
同一のレーザ光として出射する第１の光学系と、該第１
の光学系から出射されたレーザ光を前記波長ωのレーザ
光と前記第２高調波２ωのレーザ光とに分離する第２の
光学系と、分離された前記第２高調波２ωのレーザ光か
ら該第２高調波２ωの成分と第３高調波３ωの成分とを
生成し、同一のレーザ光として出射する第３の光学系
と、前記第２の光学系で分離された前記波長ωのレーザ
光と前記第３の光学系からのレーザ光とを合成する第４
の光学系と、該第４の光学系から出射された合成レーザ
光を前記バイアホールに照射する照射系とを備えたこと
を特徴とするレーザ穴あけ加工装置用のデスミア装置が
提供される。According to the present invention, there is also provided a method for removing residual components remaining in a via hole formed by irradiating a resin layer formed on a metal film in a work with a laser beam for drilling. In the desmear device, a laser oscillator that generates laser light having a predetermined wavelength ω, and a component of the wavelength ω and a component of the second harmonic 2ω are generated from the laser light generated by the laser oscillator,
A first optical system that emits the same laser light,
A second optical system that separates the laser light emitted from the optical system into the laser light of the wavelength ω and the laser light of the second harmonic 2ω, and from the separated laser light of the second harmonic 2ω. A third optical system that generates the component of the second harmonic 2ω and the component of the third harmonic 3ω and emits the same laser light, and a laser of the wavelength ω separated by the second optical system. A fourth step of combining light and laser light from the third optical system
And a irradiating system for irradiating the via hole with the synthetic laser light emitted from the fourth optical system. A desmearing apparatus for a laser drilling apparatus is provided.
【００１６】なお、上記のいずれのデスミア装置におい
ても、前記レーザ発振器としては、例えばＮｄ：ＹＡＧ
またはＮｄ：ＹＬＦあるいはＮｄ：ＹＡＰもしくはＮ
ｄ：ＹＶＯ4 パルスレーザ発振器を用いることができ
る。In any of the above desmear apparatuses, the laser oscillator may be, for example, Nd: YAG.
Or Nd: YLF or Nd: YAP or N
d: A YVO 4 pulse laser oscillator can be used.
【００１７】また、上記の方法及び装置のいずれにおい
ても、前記レーザ発振器からのレーザ光は、約５０（ｎ
ｓｅｃ）以下のパルス幅を持つことが好ましい。In any of the above methods and apparatuses, the laser light from the laser oscillator is approximately 50 (n)
It is preferable to have a pulse width of less than or equal to sec).
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態の説
明に入る前に、本発明によるデスミア装置が内蔵あるい
は組み合わされるレーザ穴あけ加工装置について図４を
参照して説明する。図４において、ＣＯ2 （炭酸ガス）
レーザによるレーザ発振器４０で発生されたパルス状の
レーザ光は、反射ミラー４１により９０°角度を変えて
マスク４３に導かれる。マスク４３では、ビアホール径
を規定する穴を通過することによって、レーザ光のビー
ム径が絞り込まれてＸ−Ｙスキャナ（ガルバノスキャナ
とも呼ばれる）４４に導かれる。Ｘ−Ｙスキャナ４４は
レーザ光を振らせるためのものであり、振られたレーザ
光は焦点合わせ用レンズとして作用しｆθレンズとも呼
ばれる加工レンズ４５を通してＸ−Ｙステージ４６上に
おかれたワーク（プリント配線基板）４７に照射され
る。Ｘ−Ｙステージ４６はＸ軸方向の駆動機構とＹ軸方
向の駆動機構とを有して、ワーク４７をＸ−Ｙ平面上で
移動させて位置調整することができる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before describing a preferred embodiment of the present invention, a laser drilling machine in which a desmear device according to the present invention is incorporated or combined will be described with reference to FIG. In FIG. 4, CO 2 (carbon dioxide)
The pulsed laser light generated by the laser oscillator 40 by a laser is guided to the mask 43 by changing the angle of 90 ° by the reflection mirror 41. In the mask 43, by passing through a hole that defines a via hole diameter, the beam diameter of the laser beam is narrowed and guided to an XY scanner (also called a galvano scanner) 44. The XY scanner 44 is for oscillating the laser beam, and the oscillated laser beam acts as a focusing lens and passes through a processing lens 45, also called an fθ lens, on a XY stage 46 on a work ( Irradiated on a printed wiring board (47). The XY stage 46 has a drive mechanism in the X-axis direction and a drive mechanism in the Y-axis direction, and can move and adjust the position of the work 47 on the XY plane.
【００１９】なお、ＣＯ2 レーザによるレーザ光の場
合、１つのバイアホール当たりパルス状のレーザ光を数
回（通常２〜３回）照射することで直径約１００（μ
ｍ）前後の穴あけが行われる。また、通常、Ｘ−Ｙスキ
ャナ４４による走査範囲は数ｃｍ四方の領域であるが、
ワーク４７の大きさは、通常、５０（ｃｍ）×６０（ｃ
ｍ）程度の大きさを持つ。このため、ワーク４７にはＸ
−Ｙスキャナ４４の走査範囲により決まる領域が加工領
域としてマトリクス状に設定される。そして、レーザ穴
あけ加工装置は、加工領域に複数の穴あけ加工を行い、
ある加工領域の穴あけ加工が終了したら、次の加工領域
に移動して同じパターンの穴あけ加工を行う。次の加工
領域への移動は、通常、Ｘ−Ｙステージ４６により行わ
れる。In the case of a laser beam generated by a CO 2 laser, a pulse-shaped laser beam is irradiated several times (usually two to three times) per via hole, so that a diameter of about 100 μm is obtained.
m) The front and rear holes are drilled. Also, the scanning range of the XY scanner 44 is usually a few cm square area,
The size of the work 47 is usually 50 (cm) × 60 (c
m). Therefore, the work 47 has X
An area determined by the scanning range of the -Y scanner 44 is set as a processing area in a matrix. And the laser drilling device performs a plurality of drilling processes in the processing area,
When the drilling of a certain processing area is completed, the processing moves to the next processing area and the drilling of the same pattern is performed. The movement to the next processing area is usually performed by the XY stage 46.
【００２０】本発明によるデスミア装置は、上記のよう
なレーザ穴あけ加工装置に内蔵あるいは組み合わされる
が、特にレーザ発振器のタイプによる制約を受けること
は無い。The desmear apparatus according to the present invention is built in or combined with the laser drilling apparatus as described above, but is not particularly limited by the type of laser oscillator.
【００２１】図１を参照して、本発明の第１の実施の形
態について説明する。このデスミア装置は、図４で説明
したレーザ穴あけ加工装置により形成されたワーク４７
のバイアホールに残留する残渣成分を除去するためのも
のであり、残渣成分を除去するために必要なあらかじめ
定められた波長ωを持つレーザ光を発生するためのレー
ザ発振器１０と、レーザ発振器１０で発生されたレーザ
光から波長ωの成分と第２高調波２ωの成分とを生成
し、同一のレーザ光として出射するＳＨＧ素子１１と、
ＳＨＧ素子１１から出射されたレーザ光を均一なエネル
ギー密度分布を持つビームに変換する均一光学系１２
と、均一光学系１２からのビームを前記のワークにおけ
るバイアホールに照射する照射系（図示せず）とを備え
ている。Referring to FIG. 1, a first embodiment of the present invention will be described. This desmear apparatus is a work 47 formed by the laser drilling apparatus described with reference to FIG.
And a laser oscillator 10 for generating a laser beam having a predetermined wavelength ω necessary for removing the residual component. An SHG element 11 that generates a component of the wavelength ω and a component of the second harmonic 2ω from the generated laser light and emits the same laser light;
Uniform optical system 12 for converting laser light emitted from SHG element 11 into a beam having a uniform energy density distribution
And an irradiation system (not shown) for irradiating a beam from the uniform optical system 12 to a via hole in the work.
【００２２】ＳＨＧ素子１１は、図５におけるものと同
じで周知である。一方、均一光学系１２も周知である
が、図２（ａ）を参照して、ここではビームエキスパン
ダとして作用する凹レンズ１２−１及び凸レンズ１２−
２と、レーザビームのエネルギー密度分布を照射面全域
にわたって均一にするレンズ１２−３とを含んでいる。
レンズ１２−３は、断面円形の上下方向の部分をカット
するためのレンズ１２−３ａと左右方向の部分をカット
するためのレンズ１２−３ｂとから成る。図２（ｂ）
は、図２（ａ）のレンズ１２−３を上方向から見た図で
ある。このような均一光学系１２によれば、出射された
レーザビームの断面形状が正方形に拡大され、しかもそ
の断面におけるビームプロファイルは、図２（ｃ）に示
されるように、ほぼ全域にピーク値を持つエネルギー密
度分布となる。このようなレーザビームを使用してワー
クに対して全面スキャニングあるいは部分スキャニング
を行うことにより、前述した約１００（μｍ）前後の径
の穴が多数隣接して形成されている場合には、複数個の
穴を一括してデスミア処理することができる。なお、均
一光学系１２からのレーザ光は、Ｘ−Ｙスキャナを含む
照射系に導かれる。The SHG element 11 is the same as that in FIG. 5 and is well known. On the other hand, although a uniform optical system 12 is also well known, referring to FIG.
2 and a lens 12-3 for making the energy density distribution of the laser beam uniform over the entire irradiation surface.
The lens 12-3 includes a lens 12-3a for cutting a vertical section of a circular cross section and a lens 12-3b for cutting a horizontal section. FIG. 2 (b)
FIG. 3A is a diagram of the lens 12-3 in FIG. 2A as viewed from above. According to such a uniform optical system 12, the cross-sectional shape of the emitted laser beam is enlarged to a square, and the beam profile in the cross-section has a peak value in almost the entire region as shown in FIG. Energy density distribution. By performing the entire surface scanning or the partial scanning on the work using such a laser beam, when a large number of holes having a diameter of about 100 (μm) are formed adjacent to each other, a plurality of holes are formed. Holes can be desmeared at once. Note that the laser light from the uniform optical system 12 is guided to an irradiation system including an XY scanner.
【００２３】特に、本形態においては、第２高調波２ω
成分のみならず、基本波長ω成分をも含むレーザ光でデ
スミアを行うことにより、レーザ発振器１０のレーザ出
力の約８０（％）を利用することができる。その結果、
図５で説明したような第２高調波２ω成分のみでデスミ
アを行う場合に比べて、エネルギー効率は約（８／３）
倍となり、大面積の照射も可能となるので、タクトタイ
ムも約（８／３）倍に向上する。In particular, in the present embodiment, the second harmonic 2ω
By performing desmearing with laser light including not only the component but also the fundamental wavelength ω component, about 80% of the laser output of the laser oscillator 10 can be used. as a result,
The energy efficiency is about (8/3) compared to the case where desmear is performed only with the second harmonic 2ω component as described in FIG.
Since the irradiation can be performed over a large area, the tact time can be improved to about (8/3) times.
【００２４】図３を参照して、本発明の第２の実施の形
態について説明する。図１と同じ部分については同一番
号を付している。図３において、このデスミア装置は、
あらかじめ定められた波長ωを持つレーザ光を発生する
レーザ発振器１０と、レーザ発振器１０で発生されたレ
ーザ光から波長ωの成分と第２高調波２ωの成分とを生
成し、同一のレーザ光として出射するＳＨＧ素子（第１
の光学系）１１と、ＳＨＧ素子１１から出射されたレー
ザ光を波長ωのレーザ光と第２高調波２ωのレーザ光と
に分離する波長分離器（第２の光学系）２２と、分離さ
れた第２高調波２ωのレーザ光から該第２高調波２ωの
成分と第３高調波３ωの成分とを生成し、同一のレーザ
光として出射するＴＨＧ（Ｔｈｉｒｄ Ｈａｒｍｏｎｉ
ｃ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）素子（第３の光学系）２３
と、波長分離器２２で分離された波長ωのレーザ光とＴ
ＨＧ素子２３からのレーザ光とを合成する合成光学系
（第４の光学系）２４と、合成光学系２４から出射され
た合成レーザ光を均一なエネルギー密度分布を持つビー
ムに変換する均一光学系１２と、均一光学系１２からの
ビームをワークのバイアホールに照射する照射系（図示
省略）とを含んでいる。Referring to FIG. 3, a second embodiment of the present invention will be described. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 3, this desmear device is
A laser oscillator 10 for generating a laser beam having a predetermined wavelength ω, and a component of a wavelength ω and a component of a second harmonic 2ω are generated from the laser beam generated by the laser oscillator 10 to generate the same laser beam. Emitting SHG element (first
And a wavelength separator (second optical system) 22 that separates the laser light emitted from the SHG element 11 into a laser light having a wavelength ω and a laser light having a second harmonic 2ω. A second harmonic 2ω component and a third harmonic 3ω component are generated from the second harmonic 2ω laser light, and THG (Third Harmoni) is emitted as the same laser light.
c Generator element (third optical system) 23
And the laser light having the wavelength ω separated by the wavelength separator 22 and T
A combining optical system (fourth optical system) 24 that combines the laser light from the HG element 23 and a uniform optical system that converts the combined laser light emitted from the combining optical system 24 into a beam having a uniform energy density distribution. And an irradiation system (not shown) for irradiating a beam from the uniform optical system 12 to the via hole of the work.
【００２５】波長分離器２２とＴＨＧ素子２３との間に
は反射ミラー２５が、波長分離器２２と合成光学系２４
との間には反射ミラー２６がそれぞれ配置されている。A reflection mirror 25 is provided between the wavelength separator 22 and the THG element 23.
The reflection mirrors 26 are disposed between the two.
【００２６】ＳＨＧ素子１１とＴＨＧ素子２３は、生成
する波長が異なるのみで機能的には同じである。また、
波長分離器２２も、図５において説明したような波長分
離器５３と同様である。更に、合成光学系２４は、例え
ばダイクロイックミラーのように、多層膜を利用して波
長ωのレーザ光は透過し、波長２ω、３ωのレーザ光は
反射する光学素子を利用することができる。これとは別
に、特願平１０−３１７８４８号にて提案されているよ
うな光合成方法を利用しても良い。The SHG element 11 and the THG element 23 are functionally the same except for the generated wavelength. Also,
The wavelength separator 22 is the same as the wavelength separator 53 described in FIG. Further, the combining optical system 24 may use an optical element such as a dichroic mirror, which transmits a laser beam having a wavelength ω using a multilayer film and reflects laser beams having a wavelength of 2ω and 3ω. Apart from this, a photosynthesis method as proposed in Japanese Patent Application No. 10-317848 may be used.
【００２７】このようなデスミア装置においては、レー
ザ発振器１０のレーザ出力を１００とすると、波長分離
器２２から出射される波長ωのレーザ光の持つエネルギ
ーは約５０、波長２ωのレーザ光の持つエネルギーは約
３０である。更に、ＴＨＧ素子２３から出射されるレー
ザ光のうち、波長２ωの成分の持つエネルギーは約１５
（３０×０．５）、波長３ωの成分の持つエネルギーは
約９（３０×０．３）である。その結果、本形態におい
ては、基本波長ω成分及び第２高調波２ω成分のみなら
ず、第３高調波３ω成分をも含むレーザ光でデスミアを
行うことにより、レーザ発振器１０のレーザ出力の約７
４（％）を利用することができる。その結果、図５で説
明したような第２高調波２ω成分のみでデスミアを行う
場合に比べて、エネルギー効率は約（７．４／３）倍と
なり、大面積の照射も可能となるので、タクトタイムも
約（７．４／３）倍に向上する。特に、第３高調波３ω
成分をも含むレーザ光でデスミアを行うことにより、第
２高調波２ω成分のみでデスミアを行う場合に比べて、
デスミアの効果も向上することが確認されている。In such a desmear apparatus, assuming that the laser output of the laser oscillator 10 is 100, the energy of the laser light of the wavelength ω emitted from the wavelength separator 22 is about 50, and the energy of the laser light of the wavelength 2ω. Is about 30. Further, of the laser light emitted from the THG element 23, the energy of the component having the wavelength 2ω is about 15
(30 × 0.5), the energy of the component having the wavelength of 3ω is about 9 (30 × 0.3). As a result, in the present embodiment, by performing desmearing with laser light including not only the fundamental wavelength ω component and the second harmonic 2ω component, but also the third harmonic 3ω component, the laser output of the laser
4 (%) can be used. As a result, as compared with the case where desmear is performed only with the second harmonic 2ω component as described with reference to FIG. 5, the energy efficiency is about (7.4 / 3) times, and irradiation of a large area is possible. Tact time is also improved about (7.4 / 3) times. In particular, the third harmonic 3ω
By performing desmearing with a laser beam that also contains a component, compared to the case of performing desmearing only with the second harmonic 2ω component,
It has been confirmed that the effect of desmear is also improved.
【００２８】なお、レーザ発振器１０としては、Ｎｄ：
ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｎｄ：ＹＡＰ、Ｎｄ：ＹＶＯ4
の固体パルスレーザ発振器のいずれを使用しても良い。
また、これらのレーザ発振器からのパルス状のレーザ光
から波長５３２（ｎｍ）の第２高調波、波長２６６（ｎ
ｍ）の第３高調波を得ることができる。更に言えば、レ
ーザ発振器についてはＱスイッチ付き固体レーザがあげ
られる。また、照射面でのエネルギー密度は、０．０５
〜２（Ｊ／ｃｍ2 ）程度で良い。更に、今回のデスミア
装置では、レーザ光として３０（ｎｓｅｃ）のパルス幅
のものを用いた結果、２００（ｎｓｅｃ）幅のレーザ光
の場合よりもデスミア効果が優れていることが確認され
ている。パルス幅の好ましい範囲は、約５０〜１（ｎｓ
ｅｃ）である。The laser oscillator 10 includes Nd:
YAG, Nd: YLF, Nd: YAP, Nd: YVO 4
Any of the solid-state pulse laser oscillators described above may be used.
In addition, the second harmonic having a wavelength of 532 (nm) and a wavelength of 266 (n
m) can be obtained. Furthermore, as the laser oscillator, a solid-state laser with a Q switch can be used. The energy density on the irradiation surface is 0.05
About 2 (J / cm 2 ). Furthermore, in this desmear apparatus, as a result of using a laser beam having a pulse width of 30 (nsec) as a laser beam, it has been confirmed that the desmear effect is superior to that of a laser beam having a width of 200 (nsec). A preferred range of the pulse width is about 50 to 1 (ns)
ec).
【００２９】参考のために、ＣＯ2 レーザで加工された
バイアホールに、本発明を適用した場合の処理結果と従
来方法による処理結果とを図６〜図７に示す。For reference, FIGS. 6 and 7 show processing results when the present invention is applied to via holes processed by a CO 2 laser and processing results obtained by a conventional method.
【００３０】図６（ａ）は、ＣＯ2 レーザで加工された
バイアホールを拡大して示し、図６（ｂ）は、図６
（ａ）のバイアホールの上縁部を更に拡大して示し、図
６（ｃ）は、図６（ａ）のバイアホールの底部を更に拡
大して示す。FIG. 6A shows an enlarged view of a via hole processed by a CO 2 laser, and FIG.
6A is a further enlarged view of the upper edge of the via hole, and FIG. 6C is a further enlarged view of the bottom of the via hole of FIG. 6A.
【００３１】図７（ａ）は、図６に示されたＣＯ2 レー
ザで加工されたバイアホールを第２高調波２ωのレーザ
光のみでデスミ処理を行った場合のバイアホールを拡大
して示し、図７（ｂ）は、図７（ａ）のバイアホールの
上縁部を更に拡大して示し、図７（ｃ）は、図７（ａ）
のバイアホールの底部を更に拡大して示す。FIG. 7A is an enlarged view of a via hole processed by the CO 2 laser shown in FIG. 6 when desmearing is performed using only the second harmonic 2ω laser beam. 7B shows the upper edge of the via hole in FIG. 7A in a further enlarged manner, and FIG. 7C shows the upper edge of the via hole in FIG.
The bottom of the via hole is further enlarged.
【００３２】図８（ａ）は、図６に示されたＣＯ2 レー
ザで加工されたバイアホールを基本波長ωと第２高調波
２ωのレーザ光でデスミ処理を行った場合のバイアホー
ルを拡大して示し、図８（ｂ）は、図８（ａ）のバイア
ホールの上縁部を更に拡大して示し、図８（ｃ）は、図
８（ａ）のバイアホールの底部を更に拡大して示してい
る。なお、図６のバイアホールは６．７（Ｊ／ｃｍ2 ）
のエネルギー密度を持つＣＯ2 レーザを３ショット照射
して形成されたものであり、図８は、このバイアホール
に対して２（ｍＪ）相当のレーザ光を１ショット照射し
てデスミアを行ったものである。FIG. 8A is an enlarged view of a via hole obtained by performing a desmearing process on the via hole processed by the CO 2 laser shown in FIG. 6 with the laser light having the fundamental wavelength ω and the second harmonic 2ω. 8 (b) shows the upper edge of the via hole in FIG. 8 (a) further enlarged, and FIG. 8 (c) further enlarges the bottom of the via hole in FIG. 8 (a). Is shown. The via hole in FIG. 6 is 6.7 (J / cm 2 ).
Are those of the formed by three shots irradiated with a CO 2 laser having an energy density, FIG. 8, having been subjected to the desmear the 2 (mJ) corresponding laser light by one shot irradiation with respect to the via hole It is.
【００３３】以上説明したデスミア装置は、残渣成分の
除去を必要とするすべてのレーザ穴あけ加工装置に適用
可能であり、更には本発明者により提案されている特願
平９−１２５４２２号に示されているような複数軸ガル
バノスキャナを用いたレーザ加工装置にも適用され得
る。The desmear apparatus described above is applicable to all laser drilling apparatuses which require the removal of residual components, and is further disclosed in Japanese Patent Application No. 9-125422 proposed by the present inventors. The present invention can also be applied to a laser processing apparatus using a multi-axis galvano scanner as described above.
【００３４】[0034]
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、エネルギー効率が高く、タクトタイムも大幅に向上
したデスミア装置を提供することが可能となり、デスミ
ア処理をも含めた穴あけ加工に要する時間を大幅に短縮
することができる。また、本発明によるデスミア装置
は、既設のレーザ穴あけ加工装置にも容易に組み付ける
ことができ、この場合には省スペース化が可能となる。As described above, according to the present invention, it is possible to provide a desmear apparatus having high energy efficiency and greatly improved takt time, which is required for drilling including desmear processing. The time can be significantly reduced. Further, the desmear apparatus according to the present invention can be easily assembled to an existing laser drilling apparatus, and in this case, space can be saved.
【図１】本発明によるデスミア装置の第１の実施の形態
の構成を示した図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first embodiment of a desmear apparatus according to the present invention.
【図２】図１における均一光学系の構成（図（ａ）、図
（ｂ））及びこれにより得られるレーザビームの断面に
おけるエネルギー密度分布（図（ｃ））を示した図であ
る。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a uniform optical system in FIG. 1 (FIGS. (A) and (b)) and an energy density distribution (FIG. (C)) in a cross section of a laser beam obtained thereby.
【図３】本発明によるデスミア装置の第２の実施の形態
の構成を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a desmear apparatus according to a second embodiment of the present invention.
【図４】本発明が組合わされるレーザ穴あけ加工装置の
一例の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an example of a laser drilling apparatus to which the present invention is combined.
【図５】本発明者らにより提案されているデスミア装置
の構成を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a desmear device proposed by the present inventors.
【図６】図（ａ）はＣＯ2 レーザで加工されたバイアホ
ールを拡大して示し、図（ｂ）は、図（ａ）のバイアホ
ールの上縁部を更に拡大して示し、図（ｃ）は、図
（ａ）のバイアホールの底部を更に拡大して示す顕微鏡
写真である。FIG. 6A is an enlarged view of a via hole processed by a CO 2 laser, and FIG. 6B is an enlarged view of an upper edge of the via hole in FIG. (c) is a micrograph showing the bottom of the via hole in FIG.
【図７】図（ａ）は図６に示されたバイアホールを第２
高調波２ωのレーザ光のみでデスミ処理を行った場合の
バイアホールを拡大して示し、図（ｂ）は、図（ａ）の
バイアホールの上縁部を更に拡大して示し、図（ｃ）
は、図（ａ）のバイアホールの底部を更に拡大して示す
顕微鏡写真である。FIG. 7 (a) shows a via hole shown in FIG.
The via hole when the desmearing process is performed only with the laser beam of the harmonic 2ω is shown in an enlarged manner. FIG. (B) is an enlarged view of the upper edge of the via hole in FIG. )
Is a micrograph showing the bottom of the via hole in FIG.
【図８】図（ａ）は図６に示されたバイアホールを本発
明により基本波長ωと第２高調波２ωのレーザ光でデス
ミ処理を行った場合のバイアホールを拡大して示し、図
（ｂ）は、図（ａ）のバイアホールの上縁部を更に拡大
して示し、図（ｃ）は、図（ａ）のバイアホールの底部
を更に拡大して示す顕微鏡写真である。8A is an enlarged view of the via hole shown in FIG. 6 when the via hole shown in FIG. 6 is subjected to desmear processing by laser light having a fundamental wavelength ω and a second harmonic 2ω according to the present invention. (B) is a micrograph showing the upper edge of the via hole in FIG. (A) further enlarged, and FIG. (C) is a micrograph showing the bottom of the via hole in FIG. (A) further enlarged.
１０、４０、５１ レーザ発振器 １１ ＳＨＧ素子 ２３ ＴＨＧ素子 １２ 均一光学系 ２２、５３ 波長分離器 ２４ 合成光学系 ２５、２６ 反射ミラー ４４ Ｘ−Ｙスキャナ ４５ 加工レンズ ４６ Ｘ−Ｙステージ ４７ ワーク 10, 40, 51 Laser oscillator 11 SHG element 23 THG element 12 Uniform optical system 22, 53 Wavelength separator 24 Synthetic optical system 25, 26 Reflection mirror 44 XY scanner 45 Processing lens 46 XY stage 47 Work
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｋ 3/46 Ｈ０５Ｋ 3/46 Ｘ Ｆターム(参考） 4E068 AF01 CA04 CD05 CD08 CE07 CK01 DA11 DB10 5E317 AA24 BB01 BB02 BB03 BB11 CD11 CD27 CD32 CD36 GG16 5E343 AA07 EE32 GG11 5E346 AA12 AA43 FF03 GG01 HH33Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) H05K 3/46 H05K 3/46 X F term (reference) 4E068 AF01 CA04 CD05 CD08 CE07 CK01 DA11 DB10 5E317 AA24 BB01 BB02 BB03 BB11 CD11 CD27 CD32 CD36 GG16 5E343 AA07 EE32 GG11 5E346 AA12 AA43 FF03 GG01 HH33
Claims (7)
ける金属膜上に形成された樹脂層に照射することにより
形成されたバイアホールに残留する残査成分を除去する
ためのデスミア方法において、 あらかじめ定められた波長ωを持つレーザ光を発生する
レーザ発振器からのレーザ光から、前記波長ωの成分と
第２高調波２ωの成分とを生成し、 生成された前記波長ωの成分と前記第２高調波２ωの成
分とを含むレーザ光を前記バイアホールに照射すること
によりデスミアを行うことを特徴とするレーザ穴あけ加
工装置用のデスミア方法。1. A desmear method for removing residual components remaining in a via hole formed by irradiating a resin layer formed on a metal film in a work with a laser beam for drilling. A component of the wavelength ω and a component of the second harmonic 2ω are generated from a laser beam from a laser oscillator that generates a laser beam having a predetermined wavelength ω, and the generated component of the wavelength ω and the second A desmear method for a laser drilling apparatus, wherein a desmear is performed by irradiating a laser beam containing a component of a harmonic 2ω to the via hole.
前記生成された波長ωの成分と第２高調波２ωの成分と
を光学経路において分離し、 分離された前記第２高調波２ωの成分から該第２高調波
２ωの成分と第３高調波３ωの成分とを生成し、 前記分離された波長ωの成分と前記生成された前記第２
高調波２ωの成分及び前記第３高調波３ωの成分とを光
学経路において合成して前記バイアホールに照射するこ
とによりデスミアを行うことを特徴とするレーザ穴あけ
加工装置用のデスミア方法。2. The desmear method according to claim 1, wherein
The component of the generated wavelength ω and the component of the second harmonic 2ω are separated in the optical path, and the component of the second harmonic 2ω and the third harmonic 3ω are separated from the separated component of the second harmonic 2ω. And a component of the separated wavelength ω and the generated second component
A desmearing method for a laser drilling apparatus, comprising combining a component of a harmonic 2ω and a component of the third harmonic 3ω in an optical path and irradiating the via-hole with a desmear.
において、前記レーザ発振器からのレーザ光は、約５０
（ｎｓｅｃ）以下のパルス幅を持つことを特徴とするレ
ーザ穴あけ加工装置用のデスミア方法。3. The desmear method according to claim 1, wherein the laser light from the laser oscillator is about 50.
(Nsec) A desmear method for a laser drilling apparatus, having a pulse width of not more than (nsec).
ける金属膜上に形成された樹脂層に照射することにより
形成されたバイアホールに残留する残査成分を除去する
ためのデスミア装置において、 あらかじめ定められた波長ωを持つレーザ光を発生する
レーザ発振器と、 該レーザ発振器で発生されたレーザ光から前記波長ωの
成分と第２高調波２ωの成分とを生成し、同一のレーザ
光として出射する光学系と、 該光学系から出射されたレーザ光を前記バイアホールに
照射する照射系とを備えたことを特徴とするレーザ穴あ
け加工装置用のデスミア装置。4. A desmear device for removing residual components remaining in via holes formed by irradiating a resin layer formed on a metal film in a workpiece with a laser beam for drilling. A laser oscillator for generating a laser beam having a predetermined wavelength ω; a component of the wavelength ω and a component of the second harmonic 2ω are generated from the laser beam generated by the laser oscillator, and emitted as the same laser beam A desmear apparatus for a laser drilling apparatus, comprising: an optical system that performs laser irradiation; and an irradiation system that irradiates the via hole with laser light emitted from the optical system.
ける金属膜上に形成された樹脂層に照射することにより
形成されたバイアホールに残留する残査成分を除去する
ためのデスミア装置において、 あらかじめ定められた波長ωを持つレーザ光を発生する
レーザ発振器と、 該レーザ発振器で発生されたレーザ光から前記波長ωの
成分と第２高調波２ωの成分とを生成し、同一のレーザ
光として出射する第１の光学系と、 該第１の光学系から出射されたレーザ光を前記波長ωの
レーザ光と前記第２高調波２ωのレーザ光とに分離する
第２の光学系と、 分離された前記第２高調波２ωのレーザ光から該第２高
調波２ωの成分と第３高調波３ωの成分とを生成し、同
一のレーザ光として出射する第３の光学系と、 前記第２の光学系で分離された前記波長ωのレーザ光と
前記第３の光学系からのレーザ光とを合成する第４の光
学系と、 該第４の光学系から出射された合成レーザ光を前記バイ
アホールに照射する照射系とを備えたことを特徴とする
レーザ穴あけ加工装置用のデスミア装置。5. A desmear apparatus for removing residual components remaining in via holes formed by irradiating a resin layer formed on a metal film in a workpiece with a laser beam for drilling. A laser oscillator for generating a laser beam having a predetermined wavelength ω; a component of the wavelength ω and a component of the second harmonic 2ω are generated from the laser beam generated by the laser oscillator, and emitted as the same laser beam A first optical system that separates the laser light emitted from the first optical system into a laser light of the wavelength ω and a laser light of the second harmonic 2ω. A third optical system that generates a component of the second harmonic 2ω and a component of the third harmonic 3ω from the laser light of the second harmonic 2ω and emits the same laser light; The wavelength separated by the optical system a fourth optical system that combines the laser light of ω and the laser light from the third optical system, and an irradiation system that irradiates the via hole with the combined laser light emitted from the fourth optical system. A desmear device for a laser drilling device, comprising:
において、前記レーザ発振器として、ＹＡＧまたはＹＬ
ＦあるいはＹＡＰもしくはＹＶＯ4 パルスレーザ発振器
を用いることを特徴とするレーザ穴あけ加工装置用のデ
スミア装置。6. The desmear device according to claim 4, wherein the laser oscillator is YAG or YL.
A desmear device for a laser drilling machine, characterized by using an F, YAP or YVO 4 pulse laser oscillator.
において、前記レーザ発振器からのレーザ光は、約５０
（ｎｓｅｃ）以下のパルス幅を持つことを特徴とするレ
ーザ穴あけ加工装置用のデスミア装置。7. The desmear apparatus according to claim 4, wherein the laser beam from the laser oscillator is approximately 50
A desmear device for a laser drilling machine, having a pulse width of (nsec) or less.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07801199A JP4163319B2 (en) | 1999-03-23 | 1999-03-23 | Desmear method and desmear apparatus for laser drilling apparatus |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004344961A (en) * | 2003-05-26 | 2004-12-09 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Method for making hole |
| JP2006205261A (en) * | 2006-04-14 | 2006-08-10 | Hitachi Via Mechanics Ltd | Drilling device of printed circuit board |
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| US8290239B2 (en) | 2005-10-21 | 2012-10-16 | Orbotech Ltd. | Automatic repair of electric circuits |
-
1999
- 1999-03-23 JP JP07801199A patent/JP4163319B2/en not_active Expired - Fee Related
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