JP2005349446A - レーザ穴あけ加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
出口直径が入口直径（以下、Ｒという。）の２分の１以下というテーパ状の穴を加工する。
【解決手段】
ガウス分布のビーム径（以下、ｒという。）をＲの８分の３とした紫外線レーザを用い、ビーム中心を、所定の穴位置からＲの約６分の１の半径だけシフトし、穴位置を中心としてサークル加工を行い、ビーム中心を、所定の穴位置から（Ｒ−ｒ）／２の半径だけシフトし、穴位置を中心としてサークル加工を行う、ビーム中心を、所定の穴位置からＲの約２０分の１の半径だけシフトし、穴位置を中心としてサークル加工を行う、ビーム中心を、所定の穴位置からＲの約１０分の１の半径だけシフトし、穴位置を中心としてサークル加工を行う、所定の穴位置にバースト加工で穴を貫通させる。
【選択図】図５

Description

この発明はレーザ穴あけ加工方法に関し、特にテーパ状の穴をあけるのに好適なレーザ穴あけ加工方法に関するものである。

携帯電話などにおける実装基板として広く用いられるプリント基板は、近年高密度化が急激に進み、基板の各配線層を結ぶための穴は直径１００μｍ以下が要求されてきている。しかしながら、穴がこのように小径化されると、穴あけ後のメッキ工程において、メッキ液が入りにくいためにメッキ不良となる場合が顕在化してきている。このため、メッキ液が穴の中に入り易いように、穴を少しテーパ状にすることで対処している（例えば、特許文献２参照。）。

従来のテーパ状の穴加工は、ガウス分布のレーザビームがビーム中心より周辺部のエネルギー密度が低いこと（例えば、特許文献１、２参照。）や焦点位置を上下させてエネルギーの分布を変えることによって加工している（例えば、特許文献３参照。）。
特開２００３−５３５６０号公報（第３０段落、第２図） 特開２００３−３４７７４７号公報（第２７段落、第１図） 特開２００４−５８１１８号公報（第２８段落、第４図）

最近、出口直径が入口直径（以下、Ｒという。）の２分の１以下というかなり極端なテーパ状の穴まで要求されるようになってきている。しかしながら、上記従来技術は、基本的にビーム自体のエネルギー分布を用いるために、このような極端なテーパ状の穴を形成することはできない。
この発明は、上記従来技術の問題点を解決することを課題とする。

上記課題を解決するためには、ガウス分布のビーム径（以下、ｒという。）をＲの８分の３とした紫外線レーザを用い、
第１ステップ：ビーム中心を、所定の穴位置からＲの約６分の１の半径だけシフトし、穴位置を中心として、ビーム外周包絡線が円に近くなるようなピッチで連続パルス照射しながら一周する（以下、サークル加工という。）、
第２ステップ：ビーム中心を、所定の穴位置から（Ｒ−ｒ）／２の半径だけシフトし、穴位置を中心としてサークル加工を行う、
第３ステップ：ビーム中心を、所定の穴位置からＲの約２０分の１の半径だけシフトし、穴位置を中心としてサークル加工を行う、
第４ステップ：ビーム中心を、所定の穴位置からＲの約１０分の１の半径だけシフトし、穴位置を中心としてサークル加工を行う、
第５ステップ：所定の穴位置に連続パルス照射して（以下、バースト加工という。）、穴を貫通させる、
という各ステップの順に加工することによりテーパ状の貫通穴の加工を解決することができる。
また、上記第５ステップを、
第５ステップ：デスミア処理により金属層を露出させる、
というステップに変更することにより、テーパ状の底付き穴の加工を解決することができる。

この発明により、従来不可能であった、出口直径が入口直径（Ｒ）の２分の１以下という極端なテーパ状の穴を加工することができる。

この発明のレーザ穴あけ加工方法を、以下図面を用いて説明する。
ガウス分布のビーム径ｒを所定入口直径Ｒの８分の３とした紫外線レーザを用いる。ここで、ガウス分布のレーザビーム径は、エネルギーが１／ｅ^２になるところで定義される。

図１はこの発明の第１ステップを示す。１は金属層（銅など）、２は絶縁樹脂層（ビスマレイド−トリアジンなど）、３は金属層（銅など）、ｒ１はこのステップでレーザビームを回転させる半径である。ビーム中心を、所定の穴位置からＲの約６分の１の半径だけシフト（＝ｒ１）し、穴位置を中心としてサークル加工を行う。

図２はこの発明の第２ステップを示す。ｒ２はこのステップでレーザビームを回転させる半径である。ビーム中心を、所定の穴位置から（Ｒ−ｒ）／２の半径だけシフト（＝ｒ２）し、穴位置を中心としてサークル加工を行う。

図３はこの発明の第３ステップを示す。ｒ３はこのステップでレーザビームを回転させる半径である。ビーム中心を、所定の穴位置からＲの約２０分の１の半径だけシフト（＝ｒ３）し、穴位置を中心としてサークル加工を行う。

図４はこの発明の第４ステップを示す。ｒ４はこのステップでレーザビームを回転させる半径である。ビーム中心を、所定の穴位置からＲの約１０分の１の半径だけシフト（＝ｒ４）し、穴位置を中心としてサークル加工を行う。

図５はこの発明の第５ステップを示す。所定の穴位置にバースト加工して穴を貫通させる。この図では貫通穴の場合を示したが、このステップを、エッチング液や金属層の加工閾値より低いエネルギーの紫外線光を照射するなどの通常のデスミア処理を施せば、底付き穴の加工ができる。

目標穴形状：貫通穴、入口直径Ｒ：１００μｍ、出口直径：２５μｍ、
金属層１：銅 ５μｍ厚、
絶縁樹脂層２：ビスマレイド−トリアジン １００μｍ、
金属層３：銅 ５μｍ、
紫外線レーザ：波長 ３５５ｎｍ、ビーム直径 ３７．５μｍ、ビームエネルギー １００μＪ／パルス、パルス幅 ２５ｎｓ、繰り返し周波数 ２５ｋＨｚ、
ステップ１：ｒ１＝１６．５μｍ、照射ピッチ ４μｍ、２６ショット（１周）、
ステップ２：ｒ２＝３１．２５μｍ、照射ピッチ ４μｍ、４９ショット（１周）、
ステップ３：ｒ３＝５μｍ、照射ピッチ １．３μｍ、２５ショット（１周）、
ステップ４：ｒ４＝９．５μｍ、照射ピッチ ２．４μｍ、２５ショット（１周）、
ステップ５：バースト加工１０ショット。
これにより、入口直径１００μｍ±１０μｍ、出口直径２５μｍ±５μｍの加工精度であけることができた。

本発明の第１ステップを示す図である。 本発明の第２ステップを示すブロック図である。 本発明の第３ステップを示すブロック図である。 本発明の第４ステップを示すブロック図である。 本発明の第５ステップを示すブロック図である。

符号の説明

１・・・金属層
２・・・絶縁樹脂層
３・・・金属層

Claims (2)

1. 絶縁樹脂層の両側に金属層を有する基板に、出口直径が入口直径（Ｒ）の２分の１以下のテーパ状の貫通穴をレーザを用いてあけるレーザ穴あけ加工方法において、ガウス分布のビーム径（ｒ）をＲの８分の３とした紫外線レーザを用い、
   第１ステップ：ビーム中心を、所定の穴位置からＲの約６分の１の半径だけシフトし、穴位置を中心として、ビーム外周包絡線が円に近くなるようなピッチで連続パルス照射しながら一周する、
   第２ステップ：ビーム中心を、所定の穴位置から（Ｒ−ｒ）／２の半径だけシフトし、穴位置を中心として、ビーム外周包絡線が円に近くなるようなピッチで連続パルス照射しながら一周する、
   第３ステップ：ビーム中心を、所定の穴位置からＲの約２０分の１の半径だけシフトし、穴位置を中心として、ビーム外周包絡線が円に近くなるようなピッチで連続パルス照射しながら一周する、
   第４ステップ：ビーム中心を、所定の穴位置からＲの約１０分の１の半径だけシフトし、穴位置を中心として、ビーム外周包絡線が円に近くなるようなピッチで連続パルス照射しながら一周する、
   第５ステップ：所定の穴位置に、連続パルス照射して穴を貫通させる、
   という各ステップの順に加工することを特徴とするレーザ穴あけ加工方法。
2. 絶縁樹脂層の両側に金属層を有する基板に、出口直径が入口直径（Ｒ）の２分の１以下のテーパ状の底付き穴をレーザを用いてあけるレーザ穴あけ加工方法において、ガウス分布のビーム径（ｒ）をＲの８分の３とした紫外線レーザを用い、
   第１ステップ：ビーム中心を、所定の穴位置からＲの約６分の１の半径だけシフトし、穴位置を中心として、ビーム外周包絡線が円に近くなるようなピッチで連続パルス照射しながら一周する、
   第２ステップ：ビーム中心を、所定の穴位置から（Ｒ−ｒ）／２の半径だけシフトし、穴位置を中心として、ビーム外周包絡線が円に近くなるようなピッチで連続パルス照射しながら一周する、
   第３ステップ：ビーム中心を、所定の穴位置からＲの約２０分の１の半径だけシフトし、穴位置を中心として、ビーム外周包絡線が円に近くなるようなピッチで連続パルス照射しながら一周する、
   第４ステップ：ビーム中心を、所定の穴位置からＲの約１０分の１の半径だけシフトし、穴位置を中心として、ビーム外周包絡線が円に近くなるようなピッチで連続パルス照射しながら一周する、
   第５ステップ：デスミア処理により金属層を露出させる、
   という各ステップの順に加工することを特徴とするレーザ穴あけ加工方法。
   

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