JP3177023B2 - フレキシブル配線基板の外形加工方法およびその装置 - Google Patents

フレキシブル配線基板の外形加工方法およびその装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、フレキシブル配線基板
の製造工程において、絶縁フィルム上に導体パターンを
形成した後の配線基板を、所定の外形形状に加工する方
法およびその加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】フレキシブル配線基板は、シート状基板
(絶縁フィルム)上に、多数の同一導体パターンを、ウ
ェットエッチングなどの加工技術を用いて形成した後、
最終的に、それらの各パターンを、所定の外形形状に打
ち抜くことによって、それぞれ独立した1個の配線基板
を得る、といった方法で製作されている。また、このよ
うな外形加工は、従来、打ち抜きプレスを用いた加工が
一般的である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、最近の電子
機器の小型化・高集積化に伴って、その微細化がますま
す進んできつつあるなか、フレキシブル配線基板におい
ても、外形加工精度が±50μmあるいはそれ以下とい
う高精度が要求されるようになってきている。しかしな
がら、プレス加工では打ち抜き精度が高々±100μm
程度で、そのような要求には対応できなくなってきてい
るのが現状である。
【0004】また、電子機器は、将来的に更に小型化が
進められ、これに伴ってフレキシブル配線基板自体もま
すます小型化して、その加工精度が更に厳しくなるとい
った展望から、従来のプレス打ち抜き加工に替わる新し
い加工方法への移行の要求が高まってきている。
【0005】本発明はそのような事情に鑑みてなされた
もので、フレキシブル配線基板の外形を高精度でかつ高
速度で加工できる新規の加工方法と、そのような加工装
置の提供を所期の目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明方法では、波長400nm以下の紫外光を連
続発振するレーザ光源からのレーザ光を、被加工基板に
照射するとともに、そのレーザ光照射位置を、所定の外
形加工ライン上に沿って移動させることによって、その
被加工基板の外形加工を行う。
【0007】また、本発明装置は、実施例に対応する図
1に示すように、被加工基板Wを保持するテーブル5
と、波長400nm以下の紫外光を連続発振するレーザ光
源(アルゴンイオンレーザ)1と、このレーザ光源1か
らのレーザ光Lをテーブル5上の被加工基板Wへと導び
く光学系(例えばガルバノスキャナ2,3および集光レ
ンズ4等)と、その被加工基板Wへのレーザ光Lの照射
位置を、当該被加工基板Wの移動、もしくはレーザ光の
ビーム走査Lの少なくとも一方により、所定の外形加工
ラインCL上に沿って移動させるための走査手段、例えば
ガルバノスキャナ2,3を備えていることによって特徴
づけられる。
【0008】
【作用】まず、フレキシブル配線基板の外形加工は、通
常、その基体である絶縁フィルムの部分に限られること
が殆どで、また、その絶縁フィルムの材質としては、ポ
リイミドあるいはPET(ポリエチレンテレフタレー
ト)などの有機フィルムが使用される。
【0009】ここで、ポリイミド等の有機フィルムは、
紫外領域(波長400nm以下)のレーザ光を用いたアブ
レーション加工によって切断が可能で、しかも、そのア
ブレーション加工が、光化学反応によるもので熱的なダ
メージが少ないといった利点がある。
【0010】従って、このようなレーザ光によるアブレ
ーション加工を、フレキシブル配線基板の外形加工に適
用することで、高精度の加工を行うことが可能になり、
しかも、以上の外形加工に連続発振のレーザ光を用いて
いるので、上記した高精度の加工を比較的速い加工速度
で行うことができる。
【0011】
【実施例】本発明方法および本発明装置の実施例を、以
下、図面に基づいて説明する。図1は本発明実施例の構
成図である。
【0012】レーザ発振器1は、波長400nm以下の紫
外光を連続発振するもので、例えばアルゴンイオンレー
ザが使用される。このレーザ発振器1からのレーザ光L
は、二つのガルバノスキャナ2および3によって加工テ
ーブル5上へと導かれる。また、後段のガルバノスキャ
ナ3と加工テーブル5との間には集光レンズ4が配置さ
れており、レーザ発振器1からのレーザ光Lは、その加
工テーブル5上に置かれたワークWつまり外形加工を行
うフレキシブル配線基板上に集光される。
【0013】各ガルバノスキャナ2,3は、回転ミラー
とその駆動モータなどで構成される一般的な構造のもの
で、制御装置6からの指令に基づくドライバ(図示せ
ず)からの制御信号によって駆動され、その各駆動によ
ってレーザ発振器1からのレーザ光Lは、2次元方向
(X−Y方向)にビーム走査され、加工テーブル5上の
ワークWの外形加工ラインCL上を一定の速度で移動す
る。
【0014】次に、本発明実施例の作用を、加工の手順
とともに述べる。まず、ワークWは、多数の導体パター
ンが順次に連続的に形成された長尺シート状のもので、
例えばリールなどに巻かれており、このようなワークW
が加工テーブル5上に順次にステップ状に送られてく
る。
【0015】さて、加工テーブル5上へと送られてきた
ワークWを、このテーブル上に固定し、次いで、その固
定後のワークWの位置決めを行う。なお、ワーク固定の
手段としては、加工時の位置ずれを防止すること目的と
して、エアによる吸着あるいは押さえ板によるクランプ
などを採用する。また、加工テーブル5は、ワークWの
位置決めを行うためにX−Y−θの移動が可能な構造と
しておき、さらに、正確な位置決めを行う場合には、カ
メラを設置して画像処理によりテーブルの移動を制御す
るようにしておく。
【0016】そして、以上の位置決めが完了した後に、
レーザ発振器1の発振を開始すると同時に、二つのガル
バノスキャナ2,3のそれぞれの駆動を制御して、ワー
クWにレーザ光Lを照射するとともに、そのレーザ光照
射位置を外形加工ラインCL上に沿って移動させることに
よって、先に説明したアブレーション加工によりワーク
Wの切断を行う。なお、この外形加工時の切断溝の幅
は、集光レンズ4の焦点距離あるいは開口率等の調整に
よって例えば10〜100μm程度の範囲で調整でき
る。
【0017】ここで、本発明において、アルゴンイオン
レーザ等から連続発振した紫外領域のレーザ光を用いて
基板の切断を行っている理由を、以下に説明する。ま
ず、この種の切断(外形加工)に用いられるレーザとし
ては、例えば炭酸ガスレーザあるいはYAGレーザ(基
本波)があるが、これらのレーザ発振器からのレーザ光
を有機絶縁フィルムの加工に使用した場合、そのレーザ
光の波長が赤外領域であることから加工が熱反応で進行
し、このため、切断部位が熱的なダメージを受けて、そ
の切断面の精度および外見が非常に悪くなる。
【0018】一方、そのような熱的ダメージのないアブ
レーション加工が可能なレーザとしてエキシマレーザが
あるが、このレーザはパルス発振で、例えば繰り返し周
波数が300Hzのエキシマであっても、レーザの1パル
ス発光時間(パルス幅)は数10ns程度と極めて短く
て、実際にレーザ光が出光している時間は1秒当たりで
数10μs でしかなく、このため、フレキシブル配線基
板の外形加工のような線状の切断加工に適用した場合に
は切断効率が悪く、その加工速度はアルゴンイオンレー
ザ等で連続発振したレーザ光を用いた加工には到底及ば
ない。
【0019】従って、以上の点を考慮して、本発明で
は、発振波長が400nm以下の紫外領域で、かつ連続発
振のレーザ光を、フレキシブル配線基板の外形加工に利
用している。なお、アブレーション加工が可能なレーザ
光を連続発振するレーザとしては、アルゴンイオンレー
ザほか、クリプトンイオンレーザあるいはヘリウムカド
ミウムレーザなどが挙げられ、また、YAGレーザであ
っても、その基本波の波長より短い波長のレーザ光(第
3次もしくは第4次高調波)などを使用することはでき
るが、レーザ光の出力強度などの点に照らしてアルゴン
イオンレーザを用いることが好ましい。
【0020】また、以上の本発明実施例において、加工
対象とするワークは、フレキシブル配線基板を形成する
絶縁フィルムがポリイミドあるいはPETなどの有機フ
ィルムで、その有機フィルムに導体である金属箔を、エ
ポキシあるいはアクリル系の接着剤で接着した配線基
板、もしくは、そのような接着剤を用いずに金属箔とポ
リイミド(もしくはPET等)のみで構成される配線基
板とするが、その前者のように接着構造としたものは、
接着剤の加工速度や加工精度がポリイミドに対して劣る
場合あり、従って、特に高精度,高密度および微細化を
目的とする場合には、上記した後者のように、絶縁フィ
ルムがポリイミドのみで構成されたフレキシブル配線基
板をワークとする方が好ましい。
【0021】さらにまた、アブレーション加工時、被加
工部の周辺部にカーボンが付着し、次工程に進む前にこ
れを除去するという工程を必要とする場合があるが、加
工時にへリウムあるいは酸素ガス等をアシストガスとし
て吹き付けることにより、このカーボン付着を防ぐこと
ができる。特に酸素ガスは、カーボン付着防止効果が大
であり、かつ、加工速度が速くなるという福次効果も発
現して特に好ましい。
【0022】なお、以上の実施例では、レーザ光のビー
ム走査をガルバノスキャナで行っているが、そのビーム
走査手段としては、例えばポリゴンミラー等の他の光偏
向器を使用してもよい。
【0023】また、以上の実施例においては、長尺シー
ト状のワークWを順次連続的に加工する場合に本発明を
適用した例を示しているが、これに限られることなく、
ワークを、あらかじめ各導体パターンごとに分割したも
のとし、その分割シートを順次に加工してゆく場合にも
本発明を適用できる。さらに、そのように分割したワー
クの加工を行う場合には、例えば図2に示すように、レ
ーザ発振器1からのレーザ光をハーフミラー20a,2
0bで分割して、その分割後の各レーザ光を、それぞれ
分割シートWS ・・WS に照射するような構成としておけ
ば、複数枚の加工を同時に行うといったバッチ処理も可
能となって、加工効率を大幅に向上させることができ
る。
【0024】図3は本発明の他の実施例の構成図であ
る。この例が、先の実施例と異なる点は、レーザ光のビ
ーム走査は行わず、ワーク側の移動によって、レーザ光
のワークへの照射位置を移動させる点にある。
【0025】すなわち、この例では、ワークWを保持す
る加工テーブル35をX−Y−θの移動が可能な構造と
するとともに、その加工テーブル35の移動を、所定の
数値データに従って駆動制御するNC制御装置36を設
けて、ワークWの外形加工時には、加工テーブル35の
移動により、そのワークWへのレーザ光Lの照射位置を
所定の加工ライン上に沿って移動させるよう構成してい
る。なお、この例においても、ワークWが分割シートで
ある場合、あるいは連続的な加工を行う長尺シートの場
合であっても、そのいずれの加工も可能である。
【0026】ここで、以上の図3に示した構成の装置を
使用して、フレキシブル配線基板を実際に加工したとこ
ろ、良好な結果が得られたので、その具体的な例を以下
に説明する。
【0027】まず、ワークとして、ポリイミドの厚さが
25μmで、銅箔厚さが18μmの二層基板で、その銅
箔面をパターニングしたフレキシブル配線基板を用い、
このワークを加工テーブル35上に載せて、エア吸引に
よる吸着でテーブル上に固定し、次いで、ワークにあら
かじめ付した基準マークを撮影しつつ画像処理を行っ
て、その位置情報に基づいて加工テーブル35を駆動制
御して、ワークをレーザ光の光軸に対して正確に位置決
めした。
【0028】そして、以上のワークの固定・位置決めが
完了した後に、レーザ発振器(アルゴンイオンレーザ)
1の発振を開始すると同時に、加工テーブル35を、あ
らかじめ入力した数値データに従ってNC制御して移動
させて、ワークの外形加工を行った。このときのレーザ
の発振条件は波長が330〜380nmで、出力強度が約
1W程度とし、また、レーザ光のワークへの照射位置の
移動速度つまり加工速度は約100mm/sとし、さら
に、アシストガスとして純度99.5%の酸素ガスを2
(リットル/分)の流速で吹き付けて加工した結果、加
工後のワークすなわちポリイミド部分の切断面には熱的
ダメージは認められず、また、カーボンの付着もなく、
良好な仕上がりであった。
【0029】なお、以上の各実施例の構成に加えて、例
えば図4に示すように、レーザ発振器1からのレーザ光
をワークWへと導く光学系を光ファイバ40で構成すれ
ば、そのレーザ発振器1の配置位置の自由度ならびに加
工のフレキシビリティを向上させることができる。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明方法によれ
ば、発振波長が400nm以下の紫外領域でかつ連続発振
のレーザ光をフレキシブル配線基板に照射して、熱的ダ
メージのないアブレーション加工によって、配線基板の
外形加工を行うので、その加工精度を、従来のプレス打
ち抜き加工よりも高めることが可能となり、これによっ
て、電子機器の小型化・高集積化に伴って配線基板が微
細化しても、それに対応した高精度の外形加工が実現可
能になる。しかも、そのような高精度の外形加工を、例
えば100mm/s程度の比較的速い加工速度で行うこと
ができる。
【0031】また、本発明装置によれば、上記したレー
ザ光によるアブレーション加工法を採用した装置とした
から、例えばレーザ光のビーム走査系のソフト面の変更
などを行うだけで、ハード上の構成は特に変えることな
く、各種の形状のフレキシブル配線基板の外形加工に対
応できるといった効果を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例を説明するためのブロック図
【図2】その実施例の変形例の説明図
【図3】本発明の他の実施例を説明するためのブロック
【図4】本発明実施例の変形例の説明図
【符号の説明】
1・・・・レーザ発振器(アルゴンイオンレーザ) 2,3・・・・ガルバノスキャナ 4・・・・集光レンズ 5・・・・加工テーブル 6・・・・制御装置 W・・・・ワーク(フレキシブル配線基板)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁フィルム上に導体パターンが形成さ
    れたフレキシブル配線基板の外形を加工する方法であっ
    て、波長400nm以下の紫外光を連続発振するレーザ光
    源からのレーザ光を、被加工基板に照射するとともに、
    そのレーザ光照射位置を所定の外形加工ライン上に沿っ
    て移動させることを特徴とするフレキシブル配線基板の
    外形加工方法。
  2. 【請求項2】 絶縁フィルム上に導体パターンが形成さ
    れたフレキシブル配線基板の外形を加工する装置であっ
    て、被加工基板を保持するテーブルと、波長400nm以
    下の紫外光を連続発振するレーザ光源と、このレーザ光
    源からのレーザ光を上記テーブル上の被加工基板へと導
    びく光学系と、その被加工基板へのレーザ光の照射位置
    を、当該被加工基板の移動もしくはレーザ光のビーム走
    査の少なくとも一方により、所定の外形加工ライン上に
    沿って移動させるための走査手段を備えていることを特
    徴とするフレキシブル配線基板の外形加工装置。
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