JP2004335655A - Hole forming method, printed wiring board, and hole forming device - Google Patents

Hole forming method, printed wiring board, and hole forming device Download PDF

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JP2004335655A
JP2004335655A JP2003128155A JP2003128155A JP2004335655A JP 2004335655 A JP2004335655 A JP 2004335655A JP 2003128155 A JP2003128155 A JP 2003128155A JP 2003128155 A JP2003128155 A JP 2003128155A JP 2004335655 A JP2004335655 A JP 2004335655A
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Japan
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hole
substrate
laser
wiring board
printed wiring
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Application number
JP2003128155A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaharu Yasuda
安田　正治
Kimihiro Yamanaka
公博 山中
Yutaka Tsukada
裕 塚田
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International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hole forming method for drilling a substantially straight hole on a board, a printed wiring board having a hole formed by this method, and a hole forming device for forming the hole. <P>SOLUTION: The printed wiring board 10 is irradiated with a laser 24 from its front surface to form a halfway hole 18a, and the board 10 is irradiated with the laser 24 from its rear surface to form a penetrated hole 18. Since the hole 18 is formed by irradiating the board 10 with the laser 24 from its both surfaces, the substantially straight hole 18 can be formed, and a plating liquid can smoothly flow inside the hole 18. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に対する穴形成方法、穴が形成されたプリント配線基板および穴形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント配線基板の穴形成は、機械ドリルまたはレーザーを用いておこなう。穴の内壁をめっきすることによってスルーホールが形成される。
【０００３】
機械ドリルで穴を形成する場合、プリント配線基板のスルーホールの穴径が小さくなったり、スルーホール間のピッチが狭くなったりすると、機械ドリルを細くする必要がある。細い機械ドリルは、回転時に軸がぶれたり穴形成時にたわんだりして所望の穴が形成できない。細い機械ドリルほど折れやすく、値段も高くなる。したがって機械ドリルを用いるとプリント配線基板の製造歩留まりが悪化する。
【０００４】
そこで、機械ドリルではなくレーザーを用いることになる。レーザーの種類は、ＣＯ２（炭酸ガス）レーザーやＵＶ（紫外線）レーザーなどである。穴を形成する方法は、図６（ａ）に示すように、先ず絶縁基板１２の両面に銅箔などの金属箔１４ａ，１４ｂが積層されたプリント配線基板１１を準備する。なお、本明細書および図面において、金属箔１４ａはプリント配線基板１１において表面側にある金属箔とし、金属箔１４ｂはプリント配線基板１１において裏面側にある金属箔とする。
【０００５】
図６（ｂ）に示すように、プリント配線基板１１の四隅に穴を形成する位置の基準マークとしてアライメントマーク３２を設ける。アライメントマーク３２は、周知のパターニング技術で設ける。アライメントマーク３２を基準としてレーザーを照射する位置決めをする。位置決め方法は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラでアライメントマーク３２を撮影し、コンピュータが撮影されたアライメントマーク３２の位置を基準としてレーザーを照射する位置を決定する。決定された位置にレーザーを照射し、プリント配線基板１１に穴３４を開ける。
【０００６】
しかし、プリント配線基板１１を構成する絶縁基板１２にレーザーのエネルギーが吸収されてしまう。また、絶縁基板１２にレーザーを照射したときに絶縁基板１２の材料であるエポキシ樹脂などの溶融によるガスが発生し、レーザーのエネルギーが吸収される。レーザーは絶縁基板１２中で先細りになってしまう。図６（ｂ）に示すように、レーザーによって形成された穴３４はテーパー状、つまりプリント配線基板１１の表面における穴径φ４よりも裏面における穴径φ５が小さくなる。例えば、プリント配線基板１１の厚みが約３００μｍであった場合、プリント配線基板１１の表面における穴径φ４が約１００μｍ、裏面における穴径φ５が約８０μｍになる。裏面の穴径φ５が小さいためにめっき液の流れが悪くなり、めっき層が形成できなくなる恐れがある。
【０００７】
２種類のレーザーを用いて穴形成をおこなう方法が特許文献１に開示されている。炭酸ガスレーザーでガラス繊維入りの絶縁層に穴を形成し、穴底が銅箔になるようにする。穴底の銅箔をＹＡＧレーザーで除去して貫通した穴を形成する。２種類のレーザーを使い分けることによって銅箔と絶縁層の界面がえぐられることなく穴を形成できる。すなわち、小径の穴であっても精度良く穴を形成できる。しかし、絶縁層に穴を形成するときに、レーザーのエネルギーが絶縁層に吸収される。したがって、穴がテーパー状になり、めっきができなくなる場合がある。
【０００８】
複数枚のガラス板を重ね合わせ、重ね合わされたガラス板の両面からレーザーを照射して穴を開け、複数枚のガラス板を接着する方法が特許文献２に記載されている。レーザーの焦点を移動させることによって、穴の内壁が溶けて２枚のガラス板を接着することができる。特許文献２はレーザーで穴を開けてはいるが、ガラス板の接着を目的としており、ストレートの穴を開けて、穴にめっきをおこなって、プリント配線基板のスルーホールを作成することを目的とはしていない。重ね合わされたガラス板の両側からレーザーを照射するため、お互いに相手の発振器にレーザーが到達してしまい、発振器を破壊する恐れがある。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−２４４６０６号公報（図１）
【特許文献２】特開２００１−２４７３２１号公報（図１）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、基板にほぼストレートの穴を開けるための穴形成方法、その方法で穴が形成されたプリント配線基板および穴を形成するための穴形成装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の穴形成方法の要旨は、表面と裏面を有する基板を準備するステップと、前記基板に基準マークを形成するステップと、前記基板の表面からレーザーを照射し、基板の途中まで穴を形成するステップと、前記基板の裏面からレーザーを照射し、基板の途中まで形成された穴を貫通させるステップと、を含む。本発明は基板の表面および裏面に対して順次レーザーを照射して穴を形成する。したがって、基板の両面の穴径が揃えられ、ほぼストレートの穴が形成されるため、穴の中にめっき液をスムーズに流すことができる。また、表面からレーザーを照射したときに、基板を貫通する穴を形成し、裏面から貫通した穴に対してレーザーを照射しても良い。
【００１２】
本発明のプリント配線基板の要旨は、基板と、前記基板を貫通し、基板の両面の穴径が同じであり、基板内の穴径が基板の両面の穴径よりも小さい穴と、前記穴の位置の基準となる基準マークと、を含む。基板の両面の穴径が揃っており、めっき液が通りやすくなっている。基板を裏返しても基準マークによって穴を開ける位置を決定できる。
【００１３】
本発明の穴形成装置の要旨は、基板に穴を開けるためのレーザーを発振する発振器と、前記穴を形成する位置を決定するための基準マークを形成する手段と、前記レーザーを基板の両面から照射するための手段と、前記基準マークを基準としてレーザーの照射位置を決定する手段と、を含む。基板の両面にレーザーを照射して穴を形成する。レーザーの照射位置は基準マークを基準として決定する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に係る穴形成方法および穴形成装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。穴を形成する基板はプリント配線基板である。明細書および図面において、基板の一方の面を表面とし、表面の反対側の面を裏面とする。また、明細書および図面において、符号１６は符号１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを総括的に表す。
【００１５】
図２に示す本発明の穴形成装置２０は、プリント配線基板１０に穴を形成するためのレーザー２４を発振する発振器２２と、穴を形成する位置を決定するための基準マークを形成する手段と、レーザー２４をプリント配線基板１０の両面から照射するための手段と、プリント配線基板１０に設けられた基準マークを基準としてレーザー２４の照射位置を決定する手段と、を含む。
【００１６】
レーザー２４は、ＣＯ２レーザーやＵＶレーザーを使用する。図１（ａ）に示すように、プリント配線基板１０は絶縁基板１２の両面に銅などの金属箔１４が積層されている。レーザー２４の出力を金属箔１４ａ，１４ｂに穴を形成するときと絶縁基板１２に穴を形成するときで変える。例えば、金属箔１４ａ，１４ｂに穴を形成するときのレーザー２４の出力は１ショット当たり約５ｍＪ／７μｓｅｃである。絶縁基板１２に穴を形成するときのレーザー２４の出力は１ショット当たり約５ｍＪ／１００μｓｅｃである。なお、金属箔１４ａはプリント配線基板１０において表面側にあり、金属箔１４ｂは裏面側にある。
【００１７】
レーザー２４をプリント配線基板１０の両面から照射するための手段は、プリント配線基板１０を裏返す手段を含む。裏返す手段は、プリント配線基板１０を挟み持って裏返すことが可能なロボットアームなどである。プリント配線基板１０の表面からレーザー２４を照射した後、ロボットアームなどを用いてプリント配線基板１０を裏返してレーザー２４を照射する。また、ロボットアームの変わりに人間の手によってプリント配線基板１０を裏返しても良い。
【００１８】
プリント配線基板１０に設けられた基準マークを基準としてレーザー２４の照射位置を決定する手段は、ＣＣＤカメラ２８と、ＣＣＤカメラ２８が撮影した基準マークの位置からレーザー２４を照射する位置を決定するコンピュータとを含む。本発明の基準マークとしては、プリント配線基板１０を貫通するアライメントホールとする。例えば、図３に示すように、プリント配線基板１０の四隅にそれぞれアライメントホール１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄがあるとする。コンピュータは撮影されたアライメントホール１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄの位置を基準としてプリント配線基板１０のどの位置にレーザー２４を照射するかを決定する。後述するステージ３０においてプリント配線基板１０の載置位置を厳格に決定する必要はない。
【００１９】
基準マークを形成する手段としては、プリント配線基板１０に穴を形成するためのレーザー２４を発振する発振器２２を利用する。発振器２２を利用する理由は、基準マークであるアライメントホール１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄがプリント配線基板１０を貫通する穴であるからである。
【００２０】
図２に示す２枚のコリメートレンズ（Ｃｏｌｌｉｍａｔｅ Ｌｅｎｓ）ＣＬは、レーザー２４の焦点を変化させる。マスク（Ｍａｓｋ）は、レーザー２４の直径を調節する。ベンドミラー（Ｂｅｎｄ Ｍｉｒｒｏｒ）ＢＭは伝搬しているレーザー２４を反射させるためのミラーである。集光レンズ２６は、レーザー２４が中央を通ると、レーザー２４をプリント配線基板１０に垂直に照射するレンズである。２枚のガルバノミラー（Ｇａｌｖａｎ Ｍｉｒｒｏｒ）ＧＭの角度を調節することによって、レーザー２４が集光レンズ２６の通過する位置を調節できる。
【００２１】
穴形成装置２０は、プリント配線基板１０を載置して移動させるステージ３０を含む。プリント配線基板１０におけるレーザー２４の照射位置を変えることができる。
【００２２】
穴形成装置２０を用いた穴形成方法について説明する。図１（ａ）に示すように、絶縁基板１２の両側に銅箔などの金属箔１４ａ，１４ｂが積層されたプリント配線基板１０を準備する。本実施形態で説明するプリント配線基板１０の厚みは、例えば約３００μｍである。
【００２３】
図１（ｂ）に示すように、レーザー２４を用いてプリント配線基板１０に基準マークであるアライメントホール１６を開ける。レーザー２４は後工程の穴形成をおこなうときに使用するレーザー２４と同じレーザー２４を使用する。したがって、アライメントホール１６の穴径は、表面の穴径が裏面の穴径より大きくなっている。使用するレーザー２４は、ＣＯ２レーザーやＵＶレーザーである。例えば、図３に示すように、プリント配線基板１０の四隅にアライメントホール１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを開ける。
【００２４】
アライメントホール１６を基準としてレーザー２４を照射する位置を決定する。決定の方法は、先ず、ＣＣＤカメラ２８でアライメントホール１６を撮影する。コンピュータは撮影されたアライメントホール１６のプリント配線基板１０におけるｘ（横方向）、ｙ（縦方向）の位置からレーザー２４を照射するｘ、ｙの位置を決定する。
【００２５】
図１（ｃ）に示すように、プリント配線基板１０にレーザー２４を照射してプリント配線基板１０の途中まで穴１８ａを形成する。穴１８ａの深さは、プリント配線基板１０の中程までの深さにする。穴１８ａを複数形成するのであれば、プリント配線基板１０の複数の位置にレーザー２４を照射する。金属箔１４ａと絶縁基板１２とで材質が異なるため、レーザー２４の出力を変更する。例えば、金属箔１４ａに穴１８ａを開けるときのレーザー２４の出力は１ショット当たり約５ｍＪ／７μｓｅｃである。絶縁基板１２に穴１８ａを開けるときのレーザー２４の出力は１ショット当たり約５ｍＪ／１００μｓｅｃである。１ショットで所望の深さの穴が形成されない場合は、複数ショットで所望の深さの穴を形成する。
【００２６】
図１（ｄ）に示すように、プリント配線基板１０を裏返し、アライメントホール１６を基準としてレーザー２４の照射位置を決定する。位置の決定方法は、上述のアライメントホール１６を利用した位置の決定方法と同じである。
【００２７】
レーザー２４を照射する位置を決定した後、その位置にレーザー２４を照射する。レーザー２４を照射して、プリント配線基板１０の途中まで形成された穴１８ａを貫通させる。貫通された穴１８は、プリント配線基板１０の両面において穴径φ１、φ２が同じである。プリント配線基板１０の中程において穴径φ３が最小となる。例えば穴径φ１，φ２は１００μｍであり、穴径φ３は９０μｍである。穴径φ３は図６で示した穴径φ５よりも大きく、スムーズにめっき液を流すことができる。
【００２８】
プリント配線基板１０の両面にめっきレジストを形成する。穴１８の内部にめっき液を流して、穴１８の内壁にめっき層を形成し、スルーホールを完成させる。
【００２９】
以上の工程によって穴１８が形成され、本発明のプリント配線基板１０が製造される。プリント配線基板１０の表面および裏面に対して順次レーザー２４を照射して穴１８を形成するため、プリント配線基板１０の両面で穴１８の穴径φ１，φ２が揃う。穴１８は、穴１８の中心の穴径φ３が一番小さくなっているが、従来技術で説明したレーザー２４の裏面の穴径φ５よりも大きい。すなわち、穴１８はほぼストレートになっており、めっき液の流れに悪影響を与えることはなく、穴１８の内壁にめっきをおこなうことができる。アスペクト比の大きなスルーホールを設けることができ、プリント配線基板１０の回路パターンの微細化が可能である。なお、アスペクト比は穴１８の深さを穴径で除した値である。アライメントホール１６を設けているため、プリント配線基板１０を裏返した後も位置ずれを起こすことなくレーザー２４を照射して穴１８を形成することができる。
【００３０】
プリント配線基板１０の途中までレーザー２４で穴１８ａを形成してからプリント配線基板１０を裏返したが、プリント配線基板１０を貫く穴を形成してからプリント配線基板１０を裏返しても良い。図４（ａ）に示すように、絶縁基板１２の両面に金属箔１４が積層されたプリント配線基板１０を準備する。
【００３１】
図４（ｂ）に示すように、プリント配線基板１０にアライメントホール１６を形成する。アライメントホール１６はプリント配線基板１０の四隅に形成する。アライメントホール１６を利用してレーザー２４を照射する位置を決定する。決定された位置にレーザー２４を照射して、プリント配線基板１０を貫通する穴１８ｂを形成する。
【００３２】
プリント配線基板１０の表面からプリント配線基板１０を貫通する穴１８ｂを形成した後、図４（ｃ）に示すように、プリント配線基板１０を裏返してプリント配線基板１０の裏面から穴１８ａにレーザー２４を照射し、穴１８を完成させる。レーザー２４を照射する前にアライメントホール１６を利用してレーザー２４を照射する位置を決定する。
【００３３】
最初に穴１８ａを開けたときは裏面の穴径が表面の穴径よりも小さい従来の穴と同じであるが、当該裏面からレーザー２４を照射することによって、表面と裏面の穴径を揃えることができる。プリント配線基板１０の両面からレーザー２４を照射することによって、ほぼストレートの穴１８を形成することができる。穴１８の中をめっき液がスムーズに流れ、穴１８の内壁にめっきすることができる。
【００３４】
プリント配線基板１０の片面ずつレーザー２４を照射したが、一度にプリント配線基板１０の両面からレーザー２４を照射して穴１８を形成しても良い。この場合、穴形成装置は、図２に示したレーザー２４の発振器２２などを２組用意する。ステージ３０の変わりにプリント配線基板１０を挟持する手段にする。穴１８が形成された後、すぐにレーザー２４の発振を停止しないと相手の発振器２２にレーザー２４が照射されてしまう。発振器２２がお互いのレーザー２４によって破壊されてしまう。そこで、発振器２２からプリント配線基板１０までの間にハーフミラーを設け、相手のレーザー２４が発振器２２に到達しないようにする。
【００３５】
基準マークとしてはプリント配線基板１０を貫通するアライメントホール１６を形成したが他の基準マークを形成してもよい。例えば、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、プリント配線基板１０の角を丸や角形の切り欠き１７ａ，１７ｂを設けても良い。プリント配線基板１０の両面から切り欠き１７ａ，１７ｂを確認することができるため、プリント配線基板１０を裏返した後も、レーザー２４を照射する位置を決定することができる。
【００３６】
プリント配線基板１０に対する穴形成について説明したが、他の基板に本発明を適用しても良い。透明の基板であれば、基準マークは基板を貫通するアライメントホール１６以外でも良い。例えば、基板の片面に基準マークとなる点や丸を描いたりする。
【００３７】
以上、本発明の実施形態を上述したが、本発明は上記の実施形態に限定されることはない。その他、本発明は、主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によると、基板の両側からレーザーを照射して穴を形成することによって、ほぼストレートの穴を形成することができる。穴の中でめっき液の流れが悪くなることはなく、穴の内壁をめっきすることができる。基板の四隅には基板を貫通する基準マークを設けるため、基板を裏返したときにレーザーを照射する位置の位置決めができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の穴形成方法を示す図であり、（ａ）はプリント配線基板の断面図であり、（ｂ）はアライメントホールを形成した図であり、（ｃ）はプリント配線基板の途中まで穴を形成した図であり、（ｄ）はプリント配線基板を裏返して穴を完成させた図である。
【図２】本発明の穴形成装置の構成を示す図である。
【図３】四隅にアライメントホールを形成したプリント配線基板の正面図である。
【図４】本発明の他の穴形成方法を示す図であり、（ａ）はプリント配線基板の断面図であり、（ｂ）はアライメントホールおよびプリント配線基板を貫通する穴を形成した図であり（ｃ）はプリント配線基板を裏返して穴を完成させた図である。
【図５】本発明の他の穴形成方法を示す図であり、（ａ）はプリント配線基板の角に丸形の切り欠きを設けた平面図であり、（ｂ）は角形の切り欠きを設けた平面図である。
【図６】従来の穴形成方法を示す図であり、（ａ）はプリント配線基板の断面図であり、（ｂ）はアライメントマークおよび穴を形成した図である。
【符号の説明】
１０，１１：プリント配線基板
１２：絶縁基板
１４ａ，１４ｂ：金属箔
１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ：アライメントホール
１７ａ，１７ｂ：切り欠き
１８，１８ａ，１８ｂ，３４：穴
２０：穴形成装置
２２：発振器
２４：レーザー
２６：集光レンズ
２８：ＣＣＤカメラ
３０：ステージ
３２：アライメントマーク[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hole forming method for a substrate, a printed wiring board having holes formed therein, and a hole forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
Hole formation in the printed wiring board is performed using a mechanical drill or a laser. Through holes are formed by plating the inner walls of the holes.
[0003]
When forming a hole with a mechanical drill, if the hole diameter of the through-hole of a printed wiring board becomes small, or the pitch between through-holes becomes narrow, it is necessary to make a mechanical drill thin. A thin mechanical drill cannot form a desired hole because the shaft fluctuates during rotation or bends during hole formation. The thinner the machine drill, the easier it is to break and the higher the price. Therefore, when a mechanical drill is used, the manufacturing yield of the printed wiring board is deteriorated.
[0004]
Therefore, a laser is used instead of a mechanical drill. The type of laser is a CO 2 (carbon dioxide) laser, a UV (ultraviolet) laser, or the like. 6A, first, a printed wiring board 11 is prepared in which metal foils 14a and 14b such as copper foil are laminated on both surfaces of an insulating substrate 12. As shown in FIG. In the present specification and drawings, the metal foil 14 a is a metal foil on the front side of the printed wiring board 11, and the metal foil 14 b is a metal foil on the back side of the printed wiring board 11.
[0005]
As shown in FIG. 6B, alignment marks 32 are provided as reference marks at positions where holes are formed at the four corners of the printed wiring board 11. The alignment mark 32 is provided by a known patterning technique. Positioning is performed by irradiating a laser with the alignment mark 32 as a reference. In the positioning method, the alignment mark 32 is photographed with a CCD (Charge Coupled Device) camera, and the position to which the laser is irradiated is determined by using the position of the photographed alignment mark 32 as a reference. The determined position is irradiated with a laser, and a hole 34 is formed in the printed wiring board 11.
[0006]
However, the energy of the laser is absorbed by the insulating substrate 12 constituting the printed wiring board 11. Further, when the insulating substrate 12 is irradiated with a laser, a gas due to melting of an epoxy resin or the like that is a material of the insulating substrate 12 is generated, and the energy of the laser is absorbed. The laser is tapered in the insulating substrate 12. As shown in FIG. 6B, the hole 34 formed by the laser is tapered, that is, the hole diameter φ5 on the back surface is smaller than the hole diameter φ4 on the surface of the printed wiring board 11. For example, when the thickness of the printed wiring board 11 is about 300 μm, the hole diameter φ4 on the surface of the printed wiring board 11 is about 100 μm, and the hole diameter φ5 on the back surface is about 80 μm. Since the hole diameter φ5 on the back surface is small, the flow of the plating solution may be deteriorated and the plating layer may not be formed.
[0007]
Patent Document 1 discloses a method for forming holes using two types of lasers. A hole is formed in the insulating layer containing glass fiber with a carbon dioxide laser so that the bottom of the hole becomes a copper foil. The copper foil at the bottom of the hole is removed with a YAG laser to form a through hole. By properly using the two types of lasers, holes can be formed without the interface between the copper foil and the insulating layer being removed. That is, even a small-diameter hole can be formed with high accuracy. However, when the hole is formed in the insulating layer, the energy of the laser is absorbed by the insulating layer. Therefore, the hole may be tapered and plating may not be possible.
[0008]
Patent Document 2 describes a method in which a plurality of glass plates are overlapped, a laser is irradiated from both surfaces of the stacked glass plates to form holes, and a plurality of glass plates are bonded. By moving the focal point of the laser, the inner wall of the hole melts and the two glass plates can be bonded. Although Patent Document 2 has a hole drilled with a laser, the purpose is to bond a glass plate, and the purpose is to create a through hole in a printed wiring board by drilling a straight hole and plating the hole. I have not done it. Since the laser is irradiated from both sides of the overlapped glass plates, the lasers reach each other's oscillator, and the oscillator may be destroyed.
[0009]
[Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 2001-244606 (FIG. 1)
[Patent Document 2] Japanese Patent Laid-Open No. 2001-247321 (FIG. 1)
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a hole forming method for forming a substantially straight hole in a substrate, a printed wiring board in which holes are formed by the method, and a hole forming apparatus for forming holes.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The gist of the hole forming method of the present invention is to prepare a substrate having a front surface and a back surface, to form a reference mark on the substrate, and to irradiate a laser from the surface of the substrate to form a hole halfway through the substrate And a step of irradiating a laser from the back surface of the substrate and penetrating a hole formed partway through the substrate. In the present invention, holes are formed by sequentially irradiating a laser on the front and back surfaces of a substrate. Therefore, since the hole diameters on both sides of the substrate are made uniform and almost straight holes are formed, the plating solution can flow smoothly into the holes. Further, when laser is irradiated from the front surface, a hole penetrating the substrate may be formed, and the laser beam may be irradiated to the hole penetrating from the back surface.
[0012]
The gist of the printed wiring board of the present invention is that the substrate, the hole penetrating through the substrate and having the same hole diameter on both surfaces of the substrate, the hole diameter in the substrate being smaller than the hole diameter on both surfaces of the substrate, and the hole And a reference mark serving as a reference for the position of. The hole diameters on both sides of the substrate are uniform, making it easier for the plating solution to pass through. Even if the substrate is turned over, the position where the hole is made can be determined by the reference mark.
[0013]
The gist of the hole forming apparatus of the present invention includes an oscillator that oscillates a laser for making a hole in a substrate, a means for forming a reference mark for determining a position for forming the hole, and the laser from both sides of the substrate. Means for irradiating, and means for determining an irradiation position of the laser with reference to the reference mark. A hole is formed by irradiating a laser on both sides of the substrate. The laser irradiation position is determined based on the reference mark.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a hole forming method and a hole forming apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. The substrate on which the hole is formed is a printed wiring board. In the specification and drawings, one surface of the substrate is the front surface, and the surface opposite to the front surface is the back surface. In the specification and drawings, reference numeral 16 generally represents reference numerals 16a, 16b, 16c, and 16d.
[0015]
The hole forming apparatus 20 of the present invention shown in FIG. 2 includes an oscillator 22 that oscillates a laser 24 for forming a hole in the printed wiring board 10, and means for forming a reference mark for determining a position for forming the hole. And means for irradiating the laser 24 from both sides of the printed wiring board 10 and means for determining the irradiation position of the laser 24 with reference to a reference mark provided on the printed wiring board 10.
[0016]
As the laser 24, a CO 2 laser or a UV laser is used. As shown in FIG. 1A, the printed wiring board 10 has a metal foil 14 such as copper laminated on both surfaces of an insulating substrate 12. The output of the laser 24 is changed when a hole is formed in the metal foils 14a and 14b and when a hole is formed in the insulating substrate 12. For example, the output of the laser 24 when forming holes in the metal foils 14a and 14b is about 5 mJ / 7 μsec per shot. The output of the laser 24 when forming a hole in the insulating substrate 12 is about 5 mJ / 100 μsec per shot. The metal foil 14a is on the front surface side of the printed wiring board 10, and the metal foil 14b is on the back surface side.
[0017]
Means for irradiating the laser 24 from both sides of the printed wiring board 10 includes means for turning the printed wiring board 10 upside down. The means for turning over is a robot arm or the like that can be flipped over with the printed wiring board 10 interposed therebetween. After irradiating the laser 24 from the surface of the printed wiring board 10, the printed wiring board 10 is turned over using a robot arm or the like, and the laser 24 is irradiated. Further, the printed wiring board 10 may be turned over by a human hand instead of the robot arm.
[0018]
The means for determining the irradiation position of the laser 24 based on the reference mark provided on the printed circuit board 10 is a CCD camera 28 and a computer for determining the position of the laser 24 irradiation from the position of the reference mark photographed by the CCD camera 28. Including. The reference mark of the present invention is an alignment hole that penetrates the printed wiring board 10. For example, as shown in FIG. 3, assume that there are alignment holes 16a, 16b, 16c, and 16d at the four corners of the printed wiring board 10, respectively. The computer determines which position of the printed wiring board 10 is irradiated with the laser 24 based on the positions of the photographed alignment holes 16a, 16b, 16c, and 16d. It is not necessary to strictly determine the placement position of the printed wiring board 10 in the stage 30 described later.
[0019]
As a means for forming the reference mark, an oscillator 22 that oscillates a laser 24 for forming a hole in the printed wiring board 10 is used. The reason for using the oscillator 22 is that the alignment holes 16 a, 16 b, 16 c, and 16 d that are reference marks are holes that penetrate the printed wiring board 10.
[0020]
Two collimating lenses CL shown in FIG. 2 change the focal point of the laser 24. The mask adjusts the diameter of the laser 24. The bend mirror BM is a mirror for reflecting the propagating laser 24. The condensing lens 26 is a lens that irradiates the laser 24 perpendicularly to the printed circuit board 10 when the laser 24 passes through the center. By adjusting the angles of the two Galvan mirrors GM, the position through which the laser 24 passes through the condenser lens 26 can be adjusted.
[0021]
The hole forming apparatus 20 includes a stage 30 on which the printed wiring board 10 is placed and moved. The irradiation position of the laser 24 on the printed wiring board 10 can be changed.
[0022]
A hole forming method using the hole forming apparatus 20 will be described. As shown in FIG. 1A, a printed wiring board 10 in which metal foils 14a and 14b such as copper foil are laminated on both sides of an insulating substrate 12 is prepared. The thickness of the printed wiring board 10 described in the present embodiment is, for example, about 300 μm.
[0023]
As shown in FIG. 1B, an alignment hole 16 as a reference mark is opened in the printed wiring board 10 using a laser 24. As the laser 24, the same laser 24 as that used when forming a hole in a later process is used. Accordingly, the hole diameter of the alignment hole 16 is such that the hole diameter on the front surface is larger than the hole diameter on the back surface. The laser 24 used is a CO 2 laser or a UV laser. For example, as shown in FIG. 3, alignment holes 16a, 16b, 16c, and 16d are opened in the four corners of the printed wiring board 10.
[0024]
The position where the laser 24 is irradiated is determined with the alignment hole 16 as a reference. First, the alignment hole 16 is photographed by the CCD camera 28. The computer determines the x and y positions at which the laser 24 is irradiated from the x (horizontal direction) and y (vertical direction) positions of the photographed alignment hole 16 on the printed wiring board 10.
[0025]
As shown in FIG. 1C, the printed wiring board 10 is irradiated with a laser 24 to form a hole 18 a halfway through the printed wiring board 10. The depth of the hole 18 a is set to the depth to the middle of the printed wiring board 10. If a plurality of holes 18 a are to be formed, the laser 24 is irradiated to a plurality of positions on the printed wiring board 10. Since the metal foil 14a and the insulating substrate 12 are made of different materials, the output of the laser 24 is changed. For example, the output of the laser 24 when opening the hole 18a in the metal foil 14a is about 5 mJ / 7 μsec per shot. The output of the laser 24 when opening the hole 18a in the insulating substrate 12 is about 5 mJ / 100 μsec per shot. When a hole having a desired depth is not formed by one shot, a hole having a desired depth is formed by a plurality of shots.
[0026]
As shown in FIG. 1D, the printed wiring board 10 is turned over, and the irradiation position of the laser 24 is determined with the alignment hole 16 as a reference. The position determination method is the same as the position determination method using the alignment hole 16 described above.
[0027]
After determining the position where the laser 24 is irradiated, the laser 24 is irradiated to the position. The laser 24 is irradiated to penetrate the hole 18a formed partway through the printed wiring board 10. The through holes 18 have the same hole diameters φ1 and φ2 on both sides of the printed wiring board 10. In the middle of the printed wiring board 10, the hole diameter φ3 is the smallest. For example, the hole diameters φ1 and φ2 are 100 μm, and the hole diameter φ3 is 90 μm. The hole diameter φ3 is larger than the hole diameter φ5 shown in FIG. 6, and the plating solution can flow smoothly.
[0028]
A plating resist is formed on both surfaces of the printed wiring board 10. A plating solution is flowed into the hole 18 to form a plating layer on the inner wall of the hole 18 to complete the through hole.
[0029]
Through the above steps, the holes 18 are formed, and the printed wiring board 10 of the present invention is manufactured. Since the holes 18 are formed by sequentially irradiating the front surface and the back surface of the printed wiring board 10 with the laser 24, the hole diameters φ1 and φ2 of the holes 18 are aligned on both sides of the printed wiring board 10. The hole 18 has the smallest hole diameter φ3 at the center of the hole 18, but is larger than the hole diameter φ5 on the back surface of the laser 24 described in the prior art. That is, the hole 18 is substantially straight, and the inner wall of the hole 18 can be plated without adversely affecting the flow of the plating solution. Through holes having a large aspect ratio can be provided, and the circuit pattern of the printed wiring board 10 can be miniaturized. The aspect ratio is a value obtained by dividing the depth of the hole 18 by the hole diameter. Since the alignment hole 16 is provided, the hole 18 can be formed by irradiating the laser 24 without causing a positional shift even after the printed wiring board 10 is turned over.
[0030]
Although the printed wiring board 10 is turned upside down after forming the hole 18a with the laser 24 partway through the printed wiring board 10, the printed wiring board 10 may be turned upside down after the hole penetrating the printed wiring board 10 is formed. As shown in FIG. 4A, a printed wiring board 10 in which metal foils 14 are laminated on both surfaces of an insulating substrate 12 is prepared.
[0031]
As shown in FIG. 4B, an alignment hole 16 is formed in the printed wiring board 10. The alignment holes 16 are formed at the four corners of the printed wiring board 10. The position where the laser 24 is irradiated is determined using the alignment hole 16. A laser beam 24 is irradiated to the determined position to form a hole 18b penetrating the printed wiring board 10.
[0032]
After the hole 18b penetrating the printed wiring board 10 is formed from the surface of the printed wiring board 10, the printed wiring board 10 is turned over as shown in FIG. To complete the hole 18. Before irradiating the laser 24, the position where the laser 24 is irradiated is determined using the alignment hole 16.
[0033]
When the hole 18a is first drilled, the hole diameter on the back surface is the same as that of the conventional hole smaller than the hole diameter on the front surface, but by irradiating the laser 24 from the back surface, the hole diameters on the front surface and the back surface are made uniform. Can do. By irradiating the laser 24 from both sides of the printed wiring board 10, the substantially straight hole 18 can be formed. The plating solution flows smoothly through the hole 18, and the inner wall of the hole 18 can be plated.
[0034]
Although the laser 24 is irradiated on each side of the printed wiring board 10, the holes 18 may be formed by irradiating the laser 24 from both sides of the printed wiring board 10 at a time. In this case, the hole forming apparatus prepares two sets of the oscillator 22 of the laser 24 shown in FIG. Instead of the stage 30, a means for holding the printed circuit board 10 is used. If the oscillation of the laser 24 is not stopped immediately after the hole 18 is formed, the laser 24 is irradiated to the other oscillator 22. The oscillator 22 is destroyed by the lasers 24 of each other. Therefore, a half mirror is provided between the oscillator 22 and the printed wiring board 10 so that the partner laser 24 does not reach the oscillator 22.
[0035]
As the reference mark, the alignment hole 16 penetrating the printed wiring board 10 is formed, but another reference mark may be formed. For example, as shown in FIGS. 5A and 5B, the printed wiring board 10 may be provided with notches 17a and 17b having round or square corners. Since the notches 17a and 17b can be confirmed from both sides of the printed wiring board 10, the position where the laser 24 is irradiated can be determined even after the printed wiring board 10 is turned over.
[0036]
Although the formation of holes in the printed wiring board 10 has been described, the present invention may be applied to other boards. If it is a transparent substrate, the reference mark may be other than the alignment hole 16 penetrating the substrate. For example, a point or circle as a reference mark is drawn on one side of the substrate.
[0037]
As mentioned above, although embodiment of this invention was mentioned above, this invention is not limited to said embodiment. In addition, the present invention can be implemented in a mode in which various improvements, modifications, and changes are made based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention.
[0038]
【The invention's effect】
According to the present invention, a substantially straight hole can be formed by forming a hole by irradiating a laser from both sides of the substrate. The flow of the plating solution does not deteriorate in the hole, and the inner wall of the hole can be plated. Since reference marks penetrating the substrate are provided at the four corners of the substrate, it is possible to position the laser irradiation position when the substrate is turned over.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are diagrams showing a hole forming method according to the present invention, in which FIG. 1A is a cross-sectional view of a printed wiring board, FIG. 1B is a view in which alignment holes are formed, and FIG. It is the figure which formed the hole to the middle, (d) is the figure which turned the printed wiring board over and completed the hole.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a hole forming apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a front view of a printed wiring board in which alignment holes are formed at four corners.
4A and 4B are diagrams showing another hole forming method of the present invention, in which FIG. 4A is a cross-sectional view of a printed wiring board, and FIG. 4B is a view in which an alignment hole and a hole penetrating the printed wiring board are formed. Yes (c) is a view in which the printed wiring board is turned over to complete the hole.
5A and 5B are views showing another hole forming method of the present invention, in which FIG. 5A is a plan view in which round cutouts are provided at corners of a printed wiring board, and FIG. 5B is a plan view showing square cutouts. It is the provided top view.
6A and 6B are diagrams showing a conventional hole forming method, wherein FIG. 6A is a cross-sectional view of a printed wiring board, and FIG. 6B is a diagram in which alignment marks and holes are formed.
[Explanation of symbols]
10, 11: Printed wiring board 12: Insulating substrates 14a, 14b: Metal foils 16, 16a, 16b, 16c, 16d: Alignment holes 17a, 17b: Notches 18, 18a, 18b, 34: Holes 20: Hole forming device : Oscillator 24: Laser 26: Condensing lens 28: CCD camera 30: Stage 32: Alignment mark

Claims (10)

表面と裏面を有する基板を準備するステップと、
前記基板に基準マークを形成するステップと、
前記基板の表面からレーザーを照射し、基板の途中まで穴を形成するステップと、
前記基板の裏面からレーザーを照射し、前記基板の途中まで形成された穴を貫通させるステップと、
を含む穴形成方法。Providing a substrate having a front surface and a back surface;
Forming a reference mark on the substrate;
Irradiating a laser from the surface of the substrate, forming a hole halfway through the substrate;
Irradiating a laser from the back surface of the substrate, penetrating a hole formed partway through the substrate;
A hole forming method including: 前記基板の途中まで穴を形成するステップの後、基板を裏返すステップを含む請求項１に記載の穴形成方法。The hole forming method according to claim 1, further comprising the step of turning the substrate upside down after the step of forming the hole partway through the substrate. 表面と裏面を有する基板を準備するステップと、
前記基板に基準マークを形成するステップと、
前記基板の表面からレーザーを照射し、基板を貫通する穴を形成するステップと、
前記基板の裏面から前記貫通した穴にレーザーを照射するステップと、
を含む穴形成方法。Providing a substrate having a front surface and a back surface;
Forming a reference mark on the substrate;
Irradiating a laser from the surface of the substrate to form a hole penetrating the substrate;
Irradiating the through hole with a laser from the back surface of the substrate;
A hole forming method including: 前記基板を貫通する穴を形成するステップの後、基板を裏返すステップを含む請求項３に記載の穴形成方法。The hole forming method according to claim 3, further comprising a step of turning the substrate over after forming the hole penetrating the substrate. 前記基板を裏返すステップの後、前記基準マークを基準としてレーザー照射位置を決定するステップを含む請求項２または４に記載の穴形成方法。The hole forming method according to claim 2, further comprising a step of determining a laser irradiation position on the basis of the reference mark after the step of turning the substrate over. 基板と、
前記基板を貫通し、基板の両面の穴径が同じであり、基板内の穴径が基板の両面の穴径よりも小さい穴と、
前記穴の位置の基準となる基準マークと、
を含むプリント配線基板。A substrate,
Through the substrate, the hole diameter on both sides of the substrate is the same, the hole diameter in the substrate is smaller than the hole diameter on both sides of the substrate, and
A reference mark serving as a reference for the position of the hole;
Including printed wiring board. 前記基準マークが、基板を貫通するアライメントホールを含む請求項６に記載のプリント配線基板。The printed wiring board according to claim 6, wherein the reference mark includes an alignment hole penetrating the board. 前記穴の内壁にめっき層を設けた請求項６または７に記載のプリント配線基板。The printed wiring board according to claim 6 or 7, wherein a plating layer is provided on an inner wall of the hole. 基板に穴を形成するためのレーザーを発振する発振器と、
前記穴を形成する位置を決定するための基準マークを形成する手段と、
前記レーザーを基板の両面から照射するための手段と、
前記基準マークを基準としてレーザーの照射位置を決定する手段と、
を含む穴形成装置。An oscillator that oscillates a laser for forming a hole in the substrate;
Means for forming a reference mark for determining a position for forming the hole;
Means for irradiating the laser from both sides of the substrate;
Means for determining a laser irradiation position with reference to the reference mark;
Including a hole forming device. 前記レーザーを基板の両面から照射するための手段が、基板を裏返す手段を含む請求項９に記載の穴形成装置。The hole forming apparatus according to claim 9, wherein the means for irradiating the laser from both sides of the substrate includes means for turning the substrate over.
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