JP2005302764A - 配線基板の加工方法及び加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的は、配線基板を加工するときに使用するレーザビームのパルス照射ピッチの変動を抑制することにある。
【解決手段】 配線基板１０に、レーザビームＢを、直線及び曲線を含む加工ラインＬに沿って走査してパルス照射する。加工ラインＬは、複数の区間Ｌ_１〜Ｌ_ｎからなる。レーザビームＢのパルス照射中にレーザビームＢの走査速度及び走査位置を検出する。基準走査速度Ｖ_ｘ（検出された走査位置に対応するいずれかの区間Ｌ_１〜Ｌ_ｎでの設定走査速度）と検出走査速度Ｖ（検出された走査速度）を比較する。検出走査速度Ｖが基準走査速度Ｖ_ｘよりも速い場合にレーザビームＢのパルス照射ピッチＰ_１を小さくし、検出走査速度Ｖが基準走査速度Ｖ_ｘよりも遅い場合にレーザビームＢのパルス照射ピッチＰ_２を大きくする。
【選択図】 図５

Description

本発明は、配線基板の加工方法及び加工装置に関する。

レーザを使用した配線基板の加工方法が知られている。特許文献１の技術では、同じ印加パワーでマスクを使用してレーザ加工を行うので、異なる印加パワーがそれぞれ要求される複数領域を連続的に加工することが困難であった。一般的に、樹脂部分よりも金属部分に対して大きな印加パワーが要求される。また、同じ条件でレーザ加工が行われるべき領域では、レーザビームを均一ピッチでパルス照射することが要求される。しかし、特許文献２の技術では、外乱によって加工速度が変化した場合にパルス照射ピッチも変動してしまい、均一な品質でレーザ加工を行うことが難しかった。
特開平５−３５３５６１号公報 特開平１１−１６７１４７号公報

本発明の目的は、配線基板を加工するときに使用するレーザビームのパルス照射ピッチの変動を抑制することにある。

（１）本発明に係る配線基板の加工方法は、樹脂からなる基板と、前記基板に形成されている金属からなる配線パターンと、を有する配線基板に、レーザビームを、直線及び曲線を含む加工ラインに沿って走査してパルス照射することを含む配線基板の加工方法であって、
前記加工ラインは、複数の区間からなり、
それぞれの前記区間での前記レーザビームの設定走査速度は、他の少なくとも１つの前記区間での設定走査速度とは異なるように予め決められ、
それぞれの前記区間での前記レーザビームのパルス照射の設定ピッチは、他の少なくとも１つの前記区間での設定ピッチとは異なるように予め決められ、
前記レーザビームのパルス照射中に、前記レーザビームの走査速度及び走査位置を検出すること、
検出された前記走査位置に対応するいずれかの前記区間での前記設定走査速度を基準走査速度とし、検出された前記走査速度を検出走査速度として、前記基準走査速度と前記検出走査速度を比較すること、及び、
前記検出走査速度が前記基準走査速度よりも速い場合に前記レーザビームのパルス照射ピッチを小さくし、前記検出走査速度が前記基準走査速度よりも遅い場合に前記レーザビームのパルス照射ピッチを大きくすること、
を含む。本発明によれば、外乱によってレーザビームの走査速度が設定走査速度からずれても、パルス照射ピッチが調整されるので、その変動を抑制することができる。
（２）この配線基板の加工方法において、
それぞれの前記区間での前記レーザビームの設定パワーは、他の少なくとも１つの前記区間での設定パワーとは異なるように予め決められていてもよい。
（３）本発明に係る配線基板の加工装置は、樹脂からなる基板と、前記基板に形成されている金属からなる配線パターンと、を有する配線基板の加工装置であって、
レーザビームを発するレーザと、
前記レーザを駆動するレーザドライバと、
前記レーザビームをパルス照射するためのトリガーパルスを前記レーザドライバに出力するトリガーパルス発生器と、
前記配線基板を載せて、前記レーザビームが直線及び曲線を含んで複数の区間からなる加工ラインに沿って走査するように、前記レーザに対して相対的に移動するステージと、
前記加工ラインのそれぞれの前記区間での前記レーザビームの設定走査速度であって他の少なくとも１つの前記区間での設定走査速度とは異なるように予め決められた設定走査速度を含むステージ動作情報を記憶する第１のメモリと、
前記ステージ動作情報に従って、前記レーザビームの走査のために、前記レーザに対して前記ステージを相対的に移動するための駆動を行うステージドライバと、
前記加工ラインのそれぞれの前記区間で前記レーザビームをパルス照射するための設定トリガーパルスの発生間隔であって他の少なくとも１つの前記区間での設定トリガーパルスの発生間隔とは異なるように予め決められた設定トリガーパルスの発生間隔を含むレーザ制御情報を記憶する第２のメモリと、
前記レーザビームのパルス照射中に、前記ステージの走査速度及び走査位置を検出する検出器と、
検出された前記走査位置に対応するいずれかの前記区間での前記設定走査速度を基準走査速度とし、検出された前記走査速度を検出走査速度として、前記基準走査速度と前記検出走査速度を比較する比較器と、
前記検出走査速度が前記基準走査速度よりも速い場合に、前記トリガーパルスの発生間隔を前記設定トリガーパルスの発生間隔よりも小さくするように前記トリガーパルス発生器を制御し、前記検出走査速度が前記基準走査速度よりも遅い場合に、前記トリガーパルスの発生間隔を前記設定トリガーパルスの発生間隔よりも大きくするように前記トリガーパルス発生器を制御する制御部と、
を有する。本発明によれば、外乱によってレーザビームの走査速度が設定走査速度からずれても、トリガーパルスの発生間隔が調整されるので、レーザビームのパルス照射ピッチの変動を抑制することができる。
（４）この配線基板の加工装置において、
前記レーザビームのパワー制御信号を前記レーザドライバに出力するパワー制御信号発生器をさらに有し、
前記レーザ制御情報は、それぞれの前記区間での前記レーザビームの設定パワーであって他の少なくとも１つの前記区間での出力とは異なるように予め決められた前記レーザビームの設定パワーの値を含んでもよい。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係る配線基板の加工方法で加工の対象となる配線基板の一部拡大図である。

配線基板１０は、樹脂（例えばポリイミド樹脂）からなる基板１２と、基板１２に形成されている金属（例えば銅）からなる配線パターン２０と、を有する。配線パターン２０は、第１、第２及び第３（すなわち複数）の配線２１，２２，２３を含み、これらは幅が異なり、第１の配線２１の幅が最も狭くなっている。複数の第１の配線２１が、平行に密集するように配置されている。配線パターン２０は、第１、第２及び第３（すなわち複数）の配線２１，２２，２３の連結部２４を含む。第１、第２及び第３の配線２１，２２，２３は、連結部２４を介して相互に電気的に接続されている。

本実施の形態に係る配線基板の加工方法では、配線基板１０を加工ラインＬに沿って切断する。加工ラインＬは、直線及び曲線を含む。加工ラインＬは、基板１２のみからなる部分と、配線パターン２０のみからなる部分と、基板１２及び配線パターン２０の両方が重なる部分と、を通る。基板１２及び配線パターン２０の両方が重なる部分では、その両方を切断してもよいし、その一方のみを切断してもよい。加工ラインＬが配線基板１０の一部（例えば連結部２４）の領域を囲む場合には、加工後に穴２６（図２参照）が形成される。加工ラインＬが配線基板１０のいずれかの端から他の端に至る場合には、配線基板１０は複数片に分断される。なお、配線パターン２０上にソルダレジスト等の絶縁膜（樹脂膜）が形成されている場合、これも併せて切断してもよい。

図２は、加工後の配線基板を示す図である。配線基板１０には穴２６が形成されている。穴２６は、加工ラインＬに沿った配線基板１０の切断によって形成される。本実施の形態では、加工ラインＬが連結部２４を囲むので、加工によって連結部２４が除去され、第１、第２及び第３の配線２１，２２，２３は、相互に電気的に絶縁される。このような処理は、例えば、配線パターン２０に対して電解メッキを行った後になされる。

図３及び図４は、本実施の形態に係る配線基板の加工方法を説明する図である。本実施の形態では、図３に示すように、レーザビームＢを加工ラインＬに沿って走査してパルス照射する。パルス照射の設定ピッチＰは予め決められている。

図４に示すように、加工ラインＬは、複数の区間Ｌ_１〜Ｌ_ｎからなる。それぞれの区間Ｌ_１〜Ｌ_ｎでのレーザビームＢの設定走査速度は、他の少なくとも１つの区間Ｌ_１〜Ｌ_ｎでの設定走査速度とは異なるように予め決められている。また、区間Ｌ_１〜Ｌ_ｎのそれぞれにおいて、レーザビームＢの設定走査速度は均一になるように予め決められている。

それぞれの区間Ｌ_１〜Ｌ_ｎでのレーザビームＢのパルス照射の設定ピッチは、他の少なくとも１つの区間Ｌ_１〜Ｌ_ｎでの設定ピッチとは異なるように予め決められている。また、区間Ｌ_１〜Ｌ_ｎのそれぞれにおいて、レーザビームＢのパルス照射の設定ピッチは均一になるように予め決められている。

それぞれの区間Ｌ_１〜Ｌ_ｎでのレーザビームＢの設定パワーは、他の少なくとも１つの区間Ｌ_１〜Ｌ_ｎでの設定パワーとは異なるように予め決められている。なお、設定走査速度、設定ピッチ及び設定パワーの値は、加工対象の材質（樹脂及び金属の少なくとも一方）や加工形状（直線又は曲線）によって相対的に決定してもよい。

図５は、本実施の形態に係る配線基板の加工方法の一部の流れを説明する図である。本実施の形態では、レーザビームＢのパルス照射中に、レーザビームＢの走査速度及び走査位置を検出する。そして、基準走査速度Ｖ_ｘ（検出された走査位置に対応するいずれかの区間Ｌ_１〜Ｌ_ｎでの設定走査速度）と検出走査速度Ｖ（検出された走査速度）を比較する。例えば、検出走査速度Ｖと基準走査速度Ｖ_ｘが同じであるか否かを判定する（Ｓ１０１）。判定結果がＹＥＳ（Ｖ＝Ｖ_ｘ）であれば、再び、Ｓ１０１に戻る。判定結果がＮＯ（Ｖ≠Ｖ_ｘ）であれば、基準走査速度Ｖ_ｘが検出走査速度Ｖよりも速いか否かを判定する（Ｓ１０２）。

ステップＳ１０２の判定の結果がＮＯ（Ｖ_ｘ＜Ｖ）である場合、予め設定された値よりも速く走査が行われているので、図６（Ａ）に示すように、レーザビームＢのパルス照射ピッチＰ_１が設定ピッチＰ（図３参照）よりも広くなる。そこで、この場合には、レーザビームＢのパルス照射ピッチＰ_１を小さくする。具体的には、レーザビームＢをパルス照射するためのトリガーパルスの発生間隔を縮小させる（Ｓ２０１）。

ステップＳ１０２の判定の結果がＹＥＳ（Ｖ＜Ｖ_ｘ）である場合、予め設定された値よりも遅く走査が行われているので、図６（Ｂ）に示すように、レーザビームＢのパルス照射ピッチＰ_２が設定ピッチＰ（図３参照）よりも狭くなる。そこで、この場合には、レーザビームＢのパルス照射ピッチＰ_２を小さくする。具体的には、レーザビームＢをパルス照射するためのトリガーパルスの発生間隔を拡大する（Ｓ２０２）。

本実施の形態によれば、外乱によってレーザビームＢの走査速度が設定走査速度からずれても、パルス照射ピッチＰ_１，Ｐ_２が調整されるので、その変動を抑制することができる。

図７は、本実施の形態に係る配線基板の加工装置を示す図である。この加工装置は、上述したプロセスを行うことができる。

加工装置は、レーザビームを発するレーザ（例えばＹＡＧレーザ）３０を有する。紫外領域の波長のレーザビーム（ＹＡＧレーザの３倍波又は４倍波）を加工に使用してもよい。なお、紫外領域のように短波長のレーザビームは樹脂の加工（切断・除去）に適しており、長波長のレーザビームは金属の加工（切断・除去）に適しており、樹脂及び金属の積層部分を加工（切断・除去）するには、紫外領域のように短波長のレーザビームが適している。レーザ３０として、パルス照射ピッチを変化させても、均一なパワーでレーザビームを発することができるもの（例えば、コヒレント社ＡＶＩＡ−Ｘ）を使用する。

レーザ３０は、レーザドライバ３２によって駆動される。レーザドライバ３２には、トリガーパルス発生器３４から、レーザビームをパルス照射するためのトリガーパルスが出力される。トリガーパルスがレーザドライバ３２に入力されると、レーザドライバ３２は、レーザビームがパルス照射されるように、レーザ３０を駆動する。

また、レーザドライバ３２には、パワー制御信号発生器３６から、レーザビームのパワー制御信号が出力される。パワー制御信号はレーザビームのパワーを決定するもので、レーザドライバ３２に入力されたパワー制御信号に従って、レーザドライバ３２はレーザ３０を駆動する。

加工装置は、配線基板１０を載せるためのステージ４０を有する。ステージ４０は、図４に示すように、レーザビームが直線及び曲線を含んで複数の区間Ｌ_１〜Ｌ_ｎからなる加工ラインＬに沿って走査するように、レーザ３０に対して相対的に移動する。例えば、ステージ４０は、二次元方向（ＸＹ方向）に移動する。移動は、アクチュエータ４２，４４によって行われてもよい。なお、ステージ４０には、配線基板１０を載せる代わりにレーザ３０の光学系を載せて、配線基板１０を固定された位置に配置してもよい。この場合、レーザビームを走査して加工を行う。

ステージ４０（アクチュエータ４２，４４）は、ステージドライバ４６によって駆動される。ステージドライバ４６によるステージ４０の駆動は、ステージ動作情報５２に従って行う。

ステージ動作情報５２は、メモリ５０（例えばその一部である第１のメモリ）に記憶されている。ステージ動作情報５２は、加工ラインＬ（図４参照）のそれぞれの区間Ｌ_１〜Ｌ_ｎでのレーザビームの予め決められた設定走査速度を含む。それぞれの区間Ｌ_１〜Ｌ_ｎでの設定走査速度は、他の少なくとも１つの区間Ｌ_１〜Ｌ_ｎでの設定走査速度とは異なるように予め決められている。区間Ｌ_１〜Ｌ_ｎのそれぞれにおいて、レーザビームの設定走査速度は均一になるように予め決められている。

メモリ５０（例えばその一部である第２のメモリ）には、レーザ制御情報５４が記憶されている。レーザ制御情報５４は、加工ラインＬ（図４参照）のそれぞれの区間Ｌ_１〜Ｌ_ｎでレーザビームをパルス照射するための設定トリガーパルスの予め決められた発生間隔を含む。それぞれの区間Ｌ_１〜Ｌ_ｎでの設定トリガーパルスの発生間隔は、他の少なくとも１つの区間Ｌ_１〜Ｌ_ｎでの設定トリガーパルスの発生間隔とは異なるように予め決められている。区間Ｌ_１〜Ｌ_ｎのそれぞれにおいて、設定トリガーパルスの発生間隔は均一になるように予め決められている。レーザ制御情報５４は、それぞれの区間Ｌ_１〜Ｌ_ｎでのレーザビームの設定パワーの値を含む。それぞれの区間Ｌ_１〜Ｌ_ｎでのレーザビームの設定パワーは、他の少なくとも１つの区間Ｌ_１〜Ｌ_ｎでの出力とは異なるように予め決められている。

加工装置は、レーザビームのパルス照射中に、ステージ４０の走査速度及び走査位置を検出する検出器５６，５８を有する。

加工装置は、比較器６２を有する。比較器６２は処理部６０の一部であってもよい。比較器６２には、検出器５６，５８で検出された走査速度及び走査位置が入力される。また、比較器６２には、ステージ動作情報５２（少なくとも設定走査速度）が入力される。そして、比較器６２では、図５に示すように、基準走査速度Ｖ_ｘ（検出された走査位置に対応するいずれかの区間Ｌ_１〜Ｌ_ｎでの設定走査速度）と検出走査速度Ｖ（検出された走査速度）を比較する（Ｓ１０１，１０２参照）。

加工装置は、制御部６４を有する。制御部６４は処理部６０の一部であってもよい。制御部６４には、比較器６２での比較結果が入力される。

制御部６４は、図５のステップＳ２０１に示すように、検出走査速度Ｖが基準走査速度Ｖ_ｘよりも速い場合（図６（Ａ）に示す状態）に、トリガーパルスの発生間隔を設定トリガーパルスの発生間隔よりも小さくするようにトリガーパルス発生器３４を制御する（制御のための信号を出力する）。その結果、図６（Ａ）に示すように、レーザビームＢのパルス照射ピッチＰ_１を小さくすることができる。

あるいは、制御部６４は、図５のステップＳ２０２に示すように、検出走査速度Ｖが基準走査速度Ｖ_ｘよりも遅い場合（図６（Ｂ）に示す状態）に、トリガーパルスの発生間隔を設定トリガーパルスの発生間隔よりも大きくするようにトリガーパルス発生器３４を制御する（制御のための信号を出力する）。その結果、図６（Ｂ）に示すように、レーザビームＢのパルス照射ピッチＰ_２を大きくすることができる。

本実施の形態によれば、外乱によってレーザビームの走査速度（実際の速度）が設定走査速度（予め決めた速度）からずれても、トリガーパルスの発生間隔が調整されるので、レーザビームのパルス照射ピッチの変動を抑制することができる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。さらに、本発明は、実施の形態で説明した技術的事項のいずれかを限定的に除外したものであってもよい。あるいは、本発明は、上述した実施の形態から公知技術を限定的に除外したものであってもよい。

図１は、本実施の形態に係る配線基板の加工方法で加工の対象となる配線基板の一部拡大図である。 図２は、加工後の配線基板を示す図である。 図３は、本実施の形態に係る配線基板の加工方法を説明する図である。 図４は、本実施の形態に係る配線基板の加工方法を説明する図である。 図５は、本実施の形態に係る配線基板の加工方法の一部の流れを説明する図である。 図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、本実施の形態に係る配線基板の加工方法の一部を説明する図である。 図７は、本実施の形態に係る配線基板の加工装置を示す図である。

符号の説明

１０…配線基板 １２…基板 ２０…配線パターン ２１…第１の配線 ２２…第２の配線 ２３…第３の配線 ２４…連結部 ２６…穴 ３０…レーザ ３２…レーザドライバ ３４…トリガーパルス発生器 ３６…パワー制御信号発生器 ４０…ステージ ４２…アクチュエータ ４４…アクチュエータ ４６…ステージドライバ ５０…メモリ ５２…ステージ動作情報 ５４…レーザ制御情報 ５６…検出器 ５８…検出器 ６０…処理部 ６２…比較器 ６４…制御部

Claims (4)

1. 樹脂からなる基板と、前記基板に形成されている金属からなる配線パターンと、を有する配線基板に、レーザビームを、直線及び曲線を含む加工ラインに沿って走査してパルス照射することを含む配線基板の加工方法であって、
   前記加工ラインは、複数の区間からなり、
   それぞれの前記区間での前記レーザビームの設定走査速度は、他の少なくとも１つの前記区間での設定走査速度とは異なるように予め決められ、
   それぞれの前記区間での前記レーザビームのパルス照射の設定ピッチは、他の少なくとも１つの前記区間での設定ピッチとは異なるように予め決められ、
   前記レーザビームのパルス照射中に、前記レーザビームの走査速度及び走査位置を検出すること、
   検出された前記走査位置に対応するいずれかの前記区間での前記設定走査速度を基準走査速度とし、検出された前記走査速度を検出走査速度として、前記基準走査速度と前記検出走査速度を比較すること、及び、
   前記検出走査速度が前記基準走査速度よりも速い場合に前記レーザビームのパルス照射ピッチを小さくし、前記検出走査速度が前記基準走査速度よりも遅い場合に前記レーザビームのパルス照射ピッチを大きくすること、
   を含む配線基板の加工方法。
2. 請求項１記載の配線基板の加工方法において、
   それぞれの前記区間での前記レーザビームの設定パワーは、他の少なくとも１つの前記区間での設定パワーとは異なるように予め決められている配線基板の加工方法。
3. 樹脂からなる基板と、前記基板に形成されている金属からなる配線パターンと、を有する配線基板の加工装置であって、
   レーザビームを発するレーザと、
   前記レーザを駆動するレーザドライバと、
   前記レーザビームをパルス照射するためのトリガーパルスを前記レーザドライバに出力するトリガーパルス発生器と、
   前記配線基板を載せて、前記レーザビームが直線及び曲線を含んで複数の区間からなる加工ラインに沿って走査するように、前記レーザに対して相対的に移動するステージと、
   前記加工ラインのそれぞれの前記区間での前記レーザビームの設定走査速度であって他の少なくとも１つの前記区間での設定走査速度とは異なるように予め決められた設定走査速度を含むステージ動作情報を記憶する第１のメモリと、
   前記ステージ動作情報に従って、前記レーザビームの走査のために、前記レーザに対して前記ステージを相対的に移動するための駆動を行うステージドライバと、
   前記加工ラインのそれぞれの前記区間で前記レーザビームをパルス照射するための設定トリガーパルスの発生間隔であって他の少なくとも１つの前記区間での設定トリガーパルスの発生間隔とは異なるように予め決められた設定トリガーパルスの発生間隔を含むレーザ制御情報を記憶する第２のメモリと、
   前記レーザビームのパルス照射中に、前記ステージの走査速度及び走査位置を検出する検出器と、
   検出された前記走査位置に対応するいずれかの前記区間での前記設定走査速度を基準走査速度とし、検出された前記走査速度を検出走査速度として、前記基準走査速度と前記検出走査速度を比較する比較器と、
   前記検出走査速度が前記基準走査速度よりも速い場合に、前記トリガーパルスの発生間隔を前記設定トリガーパルスの発生間隔よりも小さくするように前記トリガーパルス発生器を制御し、前記検出走査速度が前記基準走査速度よりも遅い場合に、前記トリガーパルスの発生間隔を前記設定トリガーパルスの発生間隔よりも大きくするように前記トリガーパルス発生器を制御する制御部と、
   を有する配線基板の加工装置。
4. 請求項３記載の配線基板の加工装置において、
   前記レーザビームのパワー制御信号を前記レーザドライバに出力するパワー制御信号発生器をさらに有し、
   前記レーザ制御情報は、それぞれの前記区間での前記レーザビームの設定パワーであって他の少なくとも１つの前記区間での出力とは異なるように予め決められた前記レーザビームの設定パワーの値を含む配線基板の加工装置。

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