JP3488614B2 - 積層材料の凹設部検査装置及びレーザ加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、いわゆるプリント
基板と呼称される積層配線基板等の積層材料に対してレ
ーザビームを照射してブラインドバイアホール、溝等を
形成するようにされた凹設部を検査する積層材料の凹設
部検査装置、特に凹設部の底部に除去されずに残留する
残留材料の状況を破壊検査を行うことなく知ることがで
きるととに、残留材料の厚さの検出等を行うことができ
る積層材料の凹設部検査装置、及びこのような凹設部検
査装置を備えたレーザ加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近の電子機器の高性能化に伴い、配線
の高密度化が要求されており、この要求を満たすにはプ
リント基板の多層化、小形化が要求されている。そのた
めにはブラインドバイアホール（以下ＢＶＨという）と
呼称される穴径１５０μｍ程度の層間導通接続用の微細
とまり穴の形成が必須となる。しかし、現状のドリル加
工では直径０．２ｍｍ以下の穴あけは困難であることに
加え、高密度プリント基板では絶縁層厚さが１００μｍ
以下となり、この精度で深さ制御を行うことが困難なた
め、ドリル加工では微細ＢＶＨの形成は不可能である。

【０００３】このドリル加工に代わるＢＶＨ形成法とし
て炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザやエキシマレーザ等の
レーザビームを応用する方法が注目され、一部実用化さ
れている。これらの加工法のうち、炭酸ガスレーザによ
る加工法は、プリント基板を構成する絶縁基材である樹
脂やガラス繊維と導体層である銅に対する炭酸ガスレー
ザの光エネルギの吸収率の差を利用したものである。

【０００４】図１０〜図１４は、従来のプリント基板の
ＢＶＨ加工法を示すもので、図１０は微細な貫通孔部を
加工する工程を説明する説明図、図１１はＢＶＨを形成
する凹設部を加工する加工方法を説明する説明図であ
る。図１２は光学顕微鏡を備えたレーザ加工装置の構成
図、図１３は光学顕微鏡の構成図、図１４は照射された
光の反射の状況を説明するための説明図である。

【０００５】例えば、銅は炭酸ガスレーザをほとんど反
射するので、図１０（ａ）に示すようにプリント基板２
１の表面の銅箔２４に必要な径の孔を穿孔するように銅
箔除去部３６をエッチング等により形成し、この銅箔除
去部３６に炭酸ガスレーザであるレーザビーム２０を照
射することによって、プリント基板２１を構成するエポ
キシ樹脂やガラス繊維を選択的に分解・除去して、図１
０（ｂ）のようにプリント基板２１を貫通する微細な加
工孔部３７を形成することができる。

【０００６】また、図１１に示すようにプリント基板２
１の内部に内層の銅箔２４を予め積層しておけばレーザ
ビーム２０を照射したときのプリント基板２１の分解・
除去は内層の銅箔２４で停止するため、内層の銅箔２４
で確実に停止するとまり穴加工部６（以下単に穴加工部
６という）を形成できる。しかし、このように内層の銅
箔２４で停止すると穴加工部６を炭酸ガスレーザで加工
した場合、十分にレーザビームを照射しても厚さ１μｍ
以下の絶縁基材である樹脂やガラス繊維が内層の銅箔２
４上、すなわち穴加工部６の底部６ａに残留してしま
う。

【０００７】このため、レーザ加工後、残留樹脂を過マ
ンガン酸などでエッチングして残留樹脂を完全に除去す
る必要がある。このとき、穴加工部６の穴径が１００μ
ｍ程度まで小さくなると、エッチング液が穴加工部６内
まで行き渡りにくくなる。このため、レーザ加工条件等
の不良で残留樹脂の厚さが厚くなると、エッチングによ
り残留樹脂を完全に除去できないと穴加工部６が発生し
やすい。この状態のままめっきを施しＢＶＨを形成する
とめっき膜と内層の銅箔２４の間に一部の樹脂が残留し
たままになる。

【０００８】ここで、熱サイクル等により応力がかかる
と、クラックが発生し進展してめっき膜が剥がれてしま
う。めっき膜が剥がれると内層の銅箔２４とめっき膜と
の間が不導通になり、製品不良となる。また、めっき膜
と内層の銅箔２４の間に全面に亘って樹脂が残留してい
れば、最初から不導通で不良となる。このため、レーザ
加工後の残留樹脂の厚さを検査し、厚さが厚い場合はさ
らにレーザ加工を行い残留樹脂を除去することが必要と
なる。

【０００９】さらに、ＹＡＧレーザやエキシマレーザに
よる加工法があり、この加工法は１パルスでの除去深さ
が１μｍオーダであることを利用したものである。これ
らの加工法では、１パルスの除去量が少ないため、加工
に必要なパルス数が多くなり加工中のエネルギ変動等の
外乱の影響が平均化される。このことを利用して、パル
ス数を適正に選択することで内層の銅箔２４の近傍で停
止する穴加工部を均一に形成しようとするものである。

【００１０】しかし、ＹＡＧレーザやエキシマレーザに
よる加工法でも長時間周期でのエネルギ変動が生じた場
合には、炭酸ガスレーザと同様に厚さ１μｍ以下の樹脂
が内層の銅箔２４上に残留してしまう場合が生じる。

【００１１】このため、従来の積層材料のレーザ加工装
置は図１２に示すように光学顕微鏡を具備し、穴加工部
６の検査を行っていた。しかし、日経サイエンス１９９
０年１０月号第４５ページに示されるような従来の光学
顕微鏡では、図１２に示す穴加工部６の底部６ａに１０
μｍ程度以上の残留樹脂２２が残った加工不良は検出で
きるが、上記のような数μｍ程度の残留樹脂２２を検出
することが不可能であった。なお、プリント基板２１
は、エポキシ樹脂１８とガラスエポキシ１９を有し、間
に銅箔２４が設けられている。

【００１２】このため、現状では、めっき後、破壊検査
により穴加工部６を切断・研磨後、断面観察により残留
樹脂厚さの検査を行ったり、破壊検査の代りに検査用の
穴加工部６を別に設けて同様にこの穴加工部を切断・研
磨後、断面観察により残留樹脂厚さの検査を行ったりし
ていた。このため、検査に要する時間が著しく長くかか
った。この他の方法でも基板を非破壊で簡便に残留樹脂
を検出することはできなかった。

【００１３】以下に従来の光学顕微鏡で残留樹脂を検出
できない理由について説明する。従来の光学顕微鏡は図
１３に示すように構成されている。光源１から出た光学
顕微鏡の照明用の白色光３８はビームスプリッタ２５に
より対物レンズ５を経由してプリント基板２１に照射さ
れる。プリント基板２１からの反射光は対物レンズ５に
より拡大した倒立実像２７を結像レンズ９の前方（図１
３の右方）に作り、この実像をＣＣＤ（固体撮像素子）
カメラ１１で検出する。

【００１４】図１２に戻って、この像を画像処理装置１
２により解析し、残留樹脂の有無を判定する。この判定
結果はレーザ発振器１３と加工テーブル１７を制御する
制御装置１３に伝達され、残留樹脂２２が所定厚さより
も多くある場合には、加工テーブル１７を移動させるこ
とによりレーザビーム２０を位置決めし、転写マスク１
４、位置決めミラー１５、転写レンズ１６を経てプリン
ト基板２１にもう一度その穴加工部６にレーザ照射を行
い、残留樹脂２２をさらに除去する。

【００１５】ここで、図１４に示すように、光学顕微鏡
の照明光である白色光３８が残留樹脂２２の表面に照射
されると、一部は表面より反射光２９として反射され、
その他は残留樹脂２２を透過しての底部の銅箔２４に達
し、反射光３０としてほとんど反射される。従って、銅
箔２４上の厚さの薄い残留樹脂２２に対して、白色光３
８を照明光として照射すると、大部分の反射光は銅箔２
４から戻ってくる反射光３０であるるため、残留樹脂２
２は見えない。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】従来の積層材料の凹設
部検査装置である光学顕微鏡は以上のように構成されて
いるので、残留樹脂が薄い場合に検出ができないという
問題があった。この発明は、上記のような問題点を解消
するためになされたもので、非破壊で簡便に積層材料の
凹設部の底部に除去されずに残留する材料の厚さの検出
を行うことができる凹設部検査装置、及びこのような凹
設部検査装置を備えたレーザ加工装置を得ることを目的
とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の積層材料の凹設部検査装置においては、第
一の材料と第二の材料とを層状に形成した積層材料に加
工用レーザビーム照射装置によりレーザビームを照射し
て第一の材料を除去して第二の材料上に形成される凹設
部の底部に除去されずに残留する第一の材料である残留
材料に対する吸収係数が所定値以上である第一の照明光
及び残留材料に対する吸収係数が所定値よりも小さい第
二の照明光を照射する照明光照射装置、及び残留材料の
表面から反射される第一の照明光に基づいて残留材料の
表面の位置を求めるとともに残留材料中を通過して第二
の材料の表面から反射される第二の照明光に基づいて第
二の材料の表面の位置を求め両表面の位置に基づき残留
材料の厚さを検出する光検出装置を備えたものである。
第一の照明光と第二の照明光との残留材料に対する吸収
係数を異ならせ、第一の照明光の波長を残留材料の表面
で反射されるものの方が第二の材料の表面で反射される
ものよりも大きくなるようにすることにより残留材料の
表面の位置を検出することができ、別の照明光の波長を
第二の材料の表面で反射されるものの方が残留材料の表
面で反射されるものよりも大きくなるようにすることに
より第二の材料の表面の位置を検出でき、この両表面の
位置の差から残留材料の厚さを検出することができる。

【００１８】さらに、第一の照明光は紫外光であり、第
二の照明光は白色光であることを特徴とする。残留材料
は一般的に有機材料であるが、紫外光は有機材料に対す
る減衰係数が大きく、白色光は有機材料に対する減衰係
数が小さいので、第一及び第二の照明光として用いるこ
とができる。

【００１９】この発明におけるレーザ加工装置は、上記
各積層材料の凹設部検査装置のうちの一つを備えたもの
である。このような積層材料の凹設部検査装置を備えれ
ば、凹設部の加工後破壊検査を行うことなく直ちに残留
材料の状況を知ることができ、必要に応じて再度残留材
料を除去する加工を行うことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】実施の形態１． 以下、この発明の実施の一形態を図により説明する。図
１、図２は本発明の実施の一形態を示すもので、図１は
である凹設部検査装置（以下、単に検査装置という場合
もある）を備えたレーザ加工装置の構成を示す構成図、
図２は凹設部に残留樹脂があるときとないときの反射光
強度を説明する説明図である。

【００２１】図１において、積層材料であるプリント基
板２１は層状に形成されたエポキシ樹脂１８とガラスエ
ポキシ１９とを有する。レーザ加工装置は、レーザ発振
器１３として炭酸ガスレーザを用いている。レーザ発振
器１３から出た加工用のレーザビーム２０は、転写マス
ク１４、位置決めミラー１５、転写レンズ１６を経てプ
リント基板２１に照射され、エポキシ樹脂１８を除去し
て所定の径を穴を穿設して穴加工部６を形成する。この
とき、上述のようにレーザビーム２０を当てたにもかか
わらず穴加工部６の底部６ａに除去されずに残留樹脂２
２が残留する場合がある。

【００２２】なお、この実施の形態においては、照明光
として残留樹脂を励起させる紫外光を発生する光源１と
して水銀ランプを用いた。励起フィルタ３は、残留樹脂
２２を励起する波長付近の紫外光である励起光７を主に
透過させるもので、３３０〜３８０ｎｍ付近に透過特性
を有するものを用いた。ダイクロイックミラー４は３８
０ｎｍ以下は反射し４００ｎｍ以上は透過する特性を有
するものを用いている。また、吸収フィルタ１０は４１
０ｎｍ以下の波長を吸収するフィルタを使用した。

【００２３】光源１から出た光は、励起フィルタ３、ダ
イクロイックミラー４、対物レンズ５を経由して、加工
後の穴加工部６の底部６ａに照射される。励起フィルタ
３を通過した励起光７は、穴加工部６の底部６ａの残留
樹脂２２を励起させ蛍光を発生させる波長域とされてい
るので、残留樹脂２２が存在する場合にはルミネセンス
８が発生する。このルミネセンス８は対物レンズ５と結
像レンズ９により主として蛍光波長の近傍の波長を透過
させる吸収フィルタ１０を介してＣＣＤカメラ１１上に
像を結像する。この像を画像処理装置１２により解析
し、残留樹脂２２の有無を判定する。

【００２４】この判定結果はレーザ発振器１３と加工テ
ーブル１７を制御する制御装置２３に伝達され、残留樹
脂２２の厚さが所定厚さよりも厚い場合には、加工テー
ブル１７を移動させることによりレーザビーム２０を位
置決めし、もう一度その穴加工部６にレーザ照射を行い
残留樹脂２２をさらに除去する。

【００２５】本実施の形態では、上記のように、レーザ
発振器１３として炭酸ガスレーザを、励起光７を発生す
る光源１として水銀ランプを用い、供試品として穴加工
部６の底部６ａの銅箔２４上に部分的に厚さ１μｍ以下
のエポキシ樹脂の残留樹脂２２が残留した穴加工部６
と、完全にエポキシ樹脂が除去されて銅箔２４上に残留
樹脂が残存しない穴加工部６と、が混在したプリント基
板２１をＣＣＤカメラ１１により観察した。

【００２６】上記試料を観察した結果、エポキシ樹脂２
２が残留している穴加工部６は明るく、銅箔２４が露出
している穴加工部６は暗い像が得られ、残留樹脂２２を
像の明暗の目視により容易に判別することができた。な
お、観察はＣＣＤカメラ１１によらなくとも、残留材料
からの蛍光を直接目視して行ってもよい。

【００２７】さらに、画像処理装置１２により穴加工部
の円形の像３３を図２に示すように予め定められた矩形
の区域３４内の反射光強度ｘの平均Ｘが、予め設定され
た所定の反射光強度３５よりも明るい場合は残留樹脂が
所定厚さより多く残留した穴加工部、反射光強度ｙの平
均Ｙが反射光強度３５よりも暗い場合はエポキシの残留
が所定厚さより少ない穴加工部と判定することにし、穴
加工部を判別した結果、簡便にエポキシが所定厚さより
多く残留した穴加工部を判別できた。この判別は、画像
処理装置１２で行った。なお、機械によらなくとも、目
視によっても判別が可能である。

【００２８】なお、比較例１として、この供試品のプリ
ント基板２１をめっき後、断面を研磨し、電子顕微鏡で
めっき層と銅箔の間に残留樹脂の有無を観察した。この
観察結果と本実施の形態で述べた画像処理装置１２によ
り穴加工部の明暗で判定した結果とを比較したところ、
両方の結果はよく対応しており、本検査装置の妥当性が
検証された。

【００２９】また、比較例２として、従来の手法と比較
するために、実施の形態１において照明光をエポキシ樹
脂の残留樹脂２２を励起させることのない可視光とし
て、励起フィルタ３及びダイクロックミラー４を除き同
様の試験を行ったところ、穴加工部間で濃淡は発生せ
ず、残留樹脂量の大小あるいは残留の有無は検出できな
かった。

【００３０】以上のように、本発明によれば、非破壊で
簡便に銅箔２４上の残留樹脂２４を検出することが可能
となる。なお、残留樹脂２２はエポキシ樹脂に限らず、
ポリイミド樹脂その他の樹脂であってもよく、樹脂の種
類に応じて適切な波長の励起光を照射することにより同
様に蛍光を放射するので、容易に判別することができ
る。

【００３１】また、ＣＣＤカメラ１１は可視光を対象に
しており、また目視に穴加工部６の明暗を判別すときの
目の保護のために、主に蛍光波長のみを通過させる吸収
フィルタ１０を用いたが、吸収フィルタ１０は必須のも
のではなく、例えばフォトダイオード等を使用する場合
は紫外線を含めたルミネセンスを検出可能であるので不
要である。

【００３２】実施の形態２． 図３は本発明の他の実施の形態を示す検査装置及びレー
ザ加工装置の構成図である。図３において、レーザ発振
器１３として波長４７３ｎｍのＹＡＧレーザの第二高調
波を用いている。レーザ発振器１３は穴加工部６を加工
するレーザビーム２０（図１参照）を発生するとともに
穴加工部６の底部６ａに残留するエポキシ樹脂の残留樹
脂２２を励起するための励起光７を発生する。具体的に
は、レーザ発振器１３の出力を絞ることにより励起光７
を発する図１の光源１に相当するものとして用いる。

【００３３】穴加工部６を形成するときは、レーザ発振
器１３の出力されたレーザビームは、ダイクロイックミ
ラー４により対物レンズ５を経由して、プリント基板２
１に照射され、穴加工部６を形成する。その後、加工後
の穴加工部６の底部６ａに出力を１０％程度に絞り励起
光７として照射する。この励起用のレーザ光を、穴加工
部６の残留樹脂２２を励起させ蛍光を発生させる波長域
とすることで、残留樹脂２２が存在する場合にはルミネ
センス８が発生する。なお、ダイクロイックミラー４
は、４９０ｎｍ以下は反射、５０５ｎｍ以上は透過する
特性を有するものを、吸収フィルタ１０は５２０ｎｍ以
下の波長を吸収するフィルタを使用している。

【００３４】このルミネセンス８は対物レンズ５と結像
レンズ９により蛍光波長の近傍の波長のみを透過させる
吸収フィルタ１０を介してＣＣＤカメラ１１上に像を結
像する。この像の明暗を画像処理装置１２により解析
し、残留樹脂２２の有無や残留の程度を判定する。この
判定結果はレーザ発振器１３と加工テーブル１７を制御
する制御装置２３に伝達され、残留樹脂２２が所定厚さ
よりも多くある場合には、レーザ強度を増加させもう一
度その穴加工部６にレーザ照射を行い残留樹脂２２をさ
らに除去する。

【００３５】本実施の形態では、上記のようにレーザ発
振器１３として波長４７３ｎｍのＹＡＧレーザの第二高
調波を用いた。供試品として銅箔２４上に部分的に厚さ
１μｍ以下のエポキシ樹脂が残留した穴加工部６と、完
全にエポキシ樹脂が除去されてエポキシ樹脂が残存しな
い穴加工部６と、が混在したプリント基板２１を用い、
その穴加工部６の底部６ａを観察した。上記供試品を観
察した結果、底部６ａにエポキシ樹脂が残留している穴
加工部６は明るく、銅箔が露出している穴加工部６は暗
い像が得られ、残留樹脂２２を明確に検出することがで
きた。

【００３６】この穴加工部の像を図２に示すのと同様に
予め定められた区域内の反射光強度の平均が、予め設定
された反射光強度よりも明るい場合はエポキシが所定厚
さより多く残留した穴加工部、暗い場合はエポキシの残
留が所定厚さより少ない穴加工部と判定することとし、
穴加工部６の残留樹脂の有無や程度を判別した結果容易
にエポキシが所定厚さより多く残留した穴加工部を判別
できた。

【００３７】なお、この供試品のプリント基板をめっき
後、断面を研磨し、電子顕微鏡で観察し、めっき層と銅
箔の間の残留樹脂の状況を観察した。この結果と本実施
の形態で述べた検査装置による判定結果との比較を行っ
たところ、両方の結果はよく対応しており、本検査装置
による判定の妥当性が検証された。

【００３８】実施の形態３． 図４〜図７はさらにこの発明の他の実施の形態を示すも
ので、図４は検査装置及びレーザ加工装置の構成図、図
５は反射の状況を説明するための説明図である。図７は
残留材料の残留膜圧と反射光強度の関係を示す特性図、
図８は凹設部に残留樹脂があるときとないときの反射光
強度を説明する説明図である。

【００３９】これらの図において、光源１から照明用の
紫外光２を送出し、ビームスプリッタ２５から対物レン
ズ５を経由してプリント基板２１に照射する。プリント
基板２１の穴加工部の底部（図４においては、図示を省
略）からの反射光３２は対物レンズ５と結像レンズ９に
より照明用の紫外光２の近傍の波長のみを透過させるバ
ンドパスフィルタ３１を介してＣＣＤカメラ１１に装着
されたイメージインテンシファイア２６上に像２７を結
像する。

【００４０】この像２７が画像処理装置１２で解析さ
れ、解析結果がＣＲＴ２８に表示されるとともに、制御
装置２３に解析結果が送られる。ここで、イメージイン
テンシファイア２６は入射光強度を数万倍にも増強でき
るデバイスで、イメージインテンシファイア２６に印加
する電圧を調整することで、ゲインを調整でき、入射光
強度の増強程度を変化させることが可能である。

【００４１】ところで、図５に示すように、照明用の紫
外光２がプリント基板２１の穴加工部の底部に残留する
残留樹脂２２の表面に照射されると、一部は表面より樹
脂表面反射光２９として反射され対物レンズ５（図４）
に達し、その他は残留樹脂２２に吸収されつつ残留樹脂
２２を透過して穴加工部の底部の銅箔２４に達する。

【００４２】銅箔２４に到達した紫外光２は、一部は吸
収され、残りは銅箔表面反射光３０として反射され、再
び残留樹脂２２中を吸収されながら通過して残留樹脂２
２から出て対物レンズ５に達する。銅箔表面反射光３０
が樹脂表面反射光２９に比較して著しく大きい場合に
は、樹脂表面反射光２９を検知することが困難となり、
樹脂表面は検出できない。すなわち、残留樹脂２２は検
出できず、銅箔２４を検知できるだけである。

【００４３】従って、残留樹脂２２を検知するために
は、残留樹脂２２の表面での残留樹脂反射光２９が、銅
箔２４の表面での銅箔反射光３０よりも大きい光を使用
する必要がある。そこで、この実施の形態では、銅箔２
４に対する反射率が低い紫外光（反射率：約３０％）を
照明光として用いた。なお、可視光は銅箔２４に対する
反射率が７０〜９５％程度であり、上記紫外光の３０％
よりもかなり高い。

【００４４】今、残留樹脂に対する吸収係数がα／ｃｍ
で強度Ｋの紫外光２が残留樹脂２２に入射すると仮定す
る。紫外光２に対する残留樹脂２２の吸収係数がα／ｃ
ｍであるから、残留樹脂２２の表面から深さｚの地点で
の紫外光の強度Ｊ（ｚ）は Ｊ（ｚ）＝Ｋ・ｅｘｐ（−α・ｚ） （１） で表される。

【００４５】紫外光２に対する残留樹脂２２の表面での
反射率を約１０％とすると、樹脂表面反射光２９の強度
Ａは、次のようになる。 Ａ＝０．１Ｋ （２） また、残留樹脂２２中に入射する入射光の強度Ｂは、 Ｂ＝０．９Ｋ （３） となる。従って、厚さｄ（ｃｍ）の残留樹脂２２中を減
衰しながら通過し銅箔２４の表面に到達した紫外光２の
強度Ｃは、 Ｃ＝０．９Ｋ・ｅｘｐ（−α・ｄ） （４） となる。

【００４６】そして、銅箔２４の表面での銅箔表面反射
光３０の強度Ｄは、銅箔２４の表面での反射率は３０％
程度であるため、次のようになる。Ｄ＝０．９Ｋ・｛ｅ
ｘｐ（−α・ｄ）｝・０．３ （５）こ
の反射された光が、さらに残留樹脂２２中を減衰しなが
ら通過して残留樹脂２２の表面から銅箔表面反射光３０
と出ていく。この銅箔表面反射光３０の強度Ｅは、厚さ
ｄの残留樹脂２２中でさらに上記（５）式の値よりもｅ
ｘｐ（−α・ｄ）だけ減衰し、 Ｅ＝０．９Ｋ・｛ｅｘｐ（−２α・ｄ）｝・０．３ （６） となる。

【００４７】穴加工部の底部からの反射光強度Ｒは、銅
箔２４から銅箔表面反射光３０と樹脂表面反射光２９の
和であるから Ｒ＝Ａ＋Ｅ （７） となる。図６に残留樹脂の残留膜厚ｔと反射光強度Ｒの
関係をいくつかの吸収係数αについて示す。この曲線の
傾きが大きいものほど残留膜厚の変化に伴い穴加工部の
底部の明るさが大きく変化することになる。

【００４８】残留膜厚が０．２μｍ程度なら化学処理で
除去できるため不良とならない。これが０．６μｍ程度
を超えると化学処理で除去できなくなり不良となる場合
が多くなる。この膜厚の差による反射光強度の変化を機
械で検知するには、例えばＣＣＤカメラ１１、画像処理
装置１２にて検知するには２０％程度以上の反射光強度
Ｒの変化が必要である。すなわち、残留膜厚０．２μｍ
のときの反射光強度と残留膜厚０．６μｍのときの反射
光強度との差が０．２（２０％）生ずるためには、図６
より吸収係数α≧５０００／ｃｍ程度が必要条件とな
る。図６によれば、吸収係数α＝５０００／ｃｍのと
き、残留膜厚０．２μｍでの反射光強度は約０．３２、
残留膜厚０．６μｍのときの反射光強度は約０．２５で
あり、０．２５／０．３２＝０．７８となり２０％強の
変化があることになる。

【００４９】上記検討を基に、本実施の形態において、
照明光を発生する光源１として波長３３７ｎｍの紫外光
２を発生する窒素レーザを用い、供試品のプリント基板
２１として銅箔２４上に厚さ約１μｍと約０．４μｍの
ポリイミド樹脂が残留した穴加工部が混在したプリント
基板を用いた。なお、本実施の形態で用いた波長３３７
ｎｍの紫外光のポリイミド樹脂に対する吸収係数は約８
０００／ｃｍである。また、バンドパスフィルタ３１と
して３３７ｎｍ付近のバンドパス幅１０ｎｍのフィルタ
を用いた。

【００５０】本実施の形態の検査装置を用いて上記プリ
ント基板２１を検査した結果、イメージインテンシファ
イア２６のゲインを調節することにより、ポリイミドが
約１μｍ残留している穴加工部は暗く、約０．４μｍ残
留した穴加工部は明るい像が得られた。

【００５１】この穴加工部の像３３を図７に示すように
予め定めた区域３４の反射光ｕの強度の平均Ｕが、予め
定められた所定の反射光の強度レベル３５よりも明るい
場合はポリイミドが約０．４μｍ残留した穴加工部と判
定し、反射光ｖの強度の平均Ｖが、反射光の強度レベル
３５よりも暗い場合はポリイミドが約１μｍ残留した穴
加工部と判定することとし、穴加工部を判別した結果、
ポリイミドが１μｍ残留した穴加工部を容易に判別でき
た。この判別は、インテンシィファイア２６の像を解析
する画像処理装置１２で行った。

【００５２】なお、このプリント基板をめっき後、断面
を研磨し、電子顕微鏡で観察したところ、めっき層と銅
箔の間に残留樹脂部分が観察された。この観察結果と本
実施の形態で述べた検査装置での結果との比較を行った
ところ、両方の結果は１００％対応しており、本検査装
置による検出の妥当性が検証された。

【００５３】また、比較例１として、従来の手法と比較
するために、図４の光源１を可視光として、バンドパス
フィルタ３１を除いて同様の試験を行ったところ、イメ
ージインテンシファイア２６のゲインを調整しても残留
樹脂２２の厚い薄いで穴加工部の底部の明るさに変化は
なく、残留樹脂厚さの大小を検出できなかった。

【００５４】さらに、比較例２として、この実施の形態
において、窒素レーザを用いず、ポリイミドに対する吸
収係数が約４０００／ｃｍである波長４４２ｎｍの光を
発生するＨｅ−Ｃｄレーザを用い、バンドパスフィルタ
もこの波長用に交換して同様の試験を行ったところ、判
別はできたものの、断面観察での結果との一致率は８０
％まで低下していた。すなわち、吸収係数が約４０００
／ｃｍでは判別の精度が低くなる。

【００５５】なお、ポリイミド以外の樹脂の場合も、そ
の樹脂に応じて吸収係数が５０００／ｃｍ以上になるよ
うな波長の光を選べばよい。以上のように、本発明によ
れば、非破壊で簡便に銅箔２４上の残留樹脂２２の残留
厚さを検出することが可能となる。

【００５６】実施の形態４． 図８、図９は、さらにこの発明の他の実施の形態を示す
もので、図８は検査装置及びレーザ加工装置の動作を説
明するための説明図、図９は焦点位置がずれた場合の光
の通路を説明する説明図である。図８において、光源１
は照明用の光として紫外光２（図８（ａ））と白色光３
８（図８（ｂ））とを切換えて発生しうるようにされて
いる。まず、紫外光２の場合、図８（ａ）のように、光
源１の前におかれたピンホール板３９ａから出射した紫
外光２はビームスプリッタ２５により対物レンズ５を経
由して、残留樹脂２２の表面に照射される。このとき、
残留樹脂２２上で焦点が結ぶようにプリント基板２１が
設置された場合、残留樹脂２２の表面からの反射光３２
ａは対物レンズ５により、光検出器４０の前に設置され
たピンホール板３９ｂの位置に焦点を結び、ピンホール
板３９ｂを通過して光電検出器４０で検知される。

【００５７】この紫外光２による光学系では光源１側の
ピンホール板３９ａにより生じた点光源と光電検出器４
０側のピンホール板３９ｂが対物レンズ５に対して共役
の位置関係にある。このような光学系を共焦点光学系と
呼ぶ。共焦点光学系の場合、図９に示すように試料であ
る残留樹脂２２上で焦点がずれると、反射光３２ａは光
電検出器４０側のピンホール板３９ｂの手前で大きくぼ
けてしまい、ピンホール板３９ｂを通過できない。

【００５８】このように、光電検出器４０は残留樹脂２
２上に焦点が合った場合のみ反射光３２ａを検出できる
ため、焦点位置を正確に検出できる。なお、焦点位置の
調節は、プリント基板２１を載せた加工テーブル１７
（図１参照）を図８の左右方向に動かすことにより行
う。

【００５９】ここで、紫外光２の反射光３２ａは、図５
に示すように樹脂表面反射光２９と銅箔表面反射光３０
の２種類がある。紫外光で少なくとも樹脂表面を検出す
るためには、樹脂表面反射光２９の強度Ａが入射強度の
１０％しかないため、銅箔表面反射光３０の強度Ｅを樹
脂表面反射光２９の強度Ａ以下としなければならない。
従って、実施の形態３に述べた（２）式、（６）式にお
いて、Ａ≧Ｅとなるようにするためには、残留樹脂厚さ
ｄを１μｍとして吸収係数α≧５０００／ｃｍが必要条
件となる。

【００６０】次に、銅箔２４の位置を探すために、照明
光を白色光３８に切換えて焦点位置を検出する。この
時、白色光３８は紫外光２よりも残留樹脂２２に対する
吸収係数が著しく小さく、銅箔２４に対する反射率が高
いため、銅箔２４の銅箔表面反射光３０の強度が高い。
従って、銅箔２４の表面の位置を図９の原理に従って焦
点位置を検出することによって、銅箔２４の位置を正確
に検出できる。なお、焦点位置の調節は、紫外光２の場
合と同様にプリント基板２１を載せた加工テーブル１７
（図１参照）を図８の左右方向に動かすことにより行
う。

【００６１】これにより、紫外光２と白色光３８での焦
点位置の差ｄ（図８（ｂ））が残留膜厚となり、残留膜
厚を非破壊で簡便に測定することができる。そして、残
留膜厚が所定値、例えば０．１５μｍ以上なら、加工用
レーザ光線を穴加工部６に再度照射して、残留樹脂の除
去を行う。

【００６２】上記検討を基に、本実施の形態では、紫外
光２として波長３３７ｎｍの窒素レーザを、白色光３８
としてハロゲンランプ光を用い、プリント基板２１とし
て銅箔２４上に厚さ約１μｍのポリイミド樹脂が残留樹
脂２２として残留した穴加工部６が形成されたプリント
基板を用いた。なお、本実施の形態で用いた波長３３７
ｎｍの光のポリイミド樹脂に対する吸収係数は約８００
０／ｃｍである。

【００６３】本実施の形態で述べた検査装置を用いて上
記プリント基板２１の残留樹脂２２の残留膜厚を測定し
た結果、残留ポリイミド厚ｄが約１μｍであることが確
認された。なお、上記実施の形態では紫外光２と白色光
３８を用いたが、これに限られるものではなく、白色光
３８の代わりに例えば紫外光２の吸収係数よりも吸収係
数が小さい紫外光を用いることもできる。

【００６４】また、上記各実施の形態では、銅箔２４で
ある場合について述べたが、アルミニウム箔等のレーザ
ビームに対する反射率が所定値以上のものであれば同様
の効果を奏する。また、紫外光２や励起光７の波長は、
残留樹脂の材料に合わせて適宜選定すればよい。

【００６５】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、次のような効果を奏する。すなわち、第一の
材料と第二の材料とを層状に形成した積層材料に加工用
レーザビーム照射装置によりレーザビームを照射して第
一の材料を除去して第二の材料上に形成される凹設部の
底部に除去されずに残留する第一の材料である残留材料
に残留材料に対する吸収係数が所定値以上である第一の
照明光及び残留材料に対する吸収係数が所定値よりも小
さい第二の照明光を照射する照明光照射装置、及び残留
材料の表面から反射される第一の照明光に基づいて残留
材料の表面の位置を求めるとともに残留材料中を通過し
て第二の材料の表面から反射される第二の照明光に基づ
いて第二の材料の表面の位置を求め両表面の位置に基づ
き残留材料の厚さを検出する光検出装置を備えたもので
あるので、第一の照明光と第二の照明光との残留材料に
対する吸収係数を異ならせ、第一の照明光の波長を残留
材料の表面で反射されるものの方が第二の材料の表面で
反射されるものよりも大きくなるようにすることにより
残留材料の表面の位置を検出することができ、別の照明
光の波長を第二の材料の表面で反射されるものの方が残
留材料の表面で反射されるものよりも大きくなるように
することにより第二の材料の表面の位置を検出すること
ができ、この両表面の位置の差から残留材料の厚さを知
り、必要に応じて適切な処置を講じることができる。

【００６６】さらに、第一の照明光は紫外光であり、第
二の照明光は白色光であることを特徴とするので、残留
材料は一般的に有機材料であるが、紫外光は有機材料に
対する減衰係数が大きく、白色光は有機材料に対する減
衰係数が小さいので、第一及び第二の照明光として用い
ることができる。

【００６７】さらに、この発明におけるレーザ加工装置
は、上記各積層材料の凹設部検査装置のうちの一つを備
えたものであるので、凹設部の加工後破壊検査を行うこ
となく直ちに残留材料の有無を知ることができ、必要に
応じて再度残留材料を除去する加工を行うことができ、
信頼性、生産性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の一形態を示す検査装置を備
えたレーザ加工装置の構成を示す構成図である。

【図２】 図１の検査装置における凹設部に残留樹脂が
あるときとないときの反射光強度を説明する説明図であ
る。

【図３】 この発明の他の実施の形態を示す検査装置及
びレーザ加工装置の構成図である。

【図４】 さらに、この発明の他の実施の形態を示す検
査装置及びレーザ加工装置の構成図である。

【図５】 図４の検査装置における反射の状況を説明す
るための説明図である。

【図６】 図４の検査装置における残留材料の残留膜圧
と反射光強度の関係を示す特性図である。

【図７】 図４の検査装置における凹設部に残留樹脂が
あるときとないときの反射光強度を説明する説明図であ
る。

【図８】 さらに、この発明の他の実施の形態を示す検
査装置及びレーザ加工装置の動作を説明するための説明
図である。

【図９】 図８の検出装置において焦点位置がずれた場
合の光の通路を説明する説明図である。

【図１０】 従来のプリント基板のＢＶＨ加工法を示す
もので、微細な貫通孔部を加工する工程を説明する説明
図である。

【図１１】 従来のプリント基板のＢＶＨ加工法を示す
もので、ＢＶＨを形成する凹設部を加工する加工方法を
説明する説明図である。

【図１２】 光学顕微鏡を備えた従来のレーザ加工装置
の構成図である。

【図１３】 図１２の光学顕微鏡の構成図である。

【図１４】 プリント基板における照射された光の反射
の状況を説明するための説明図である。

【符号の説明】

１ 光源、２ 紫外光、６ 穴加工部、６ａ 底部、７
励起光、８ 蛍光、１１ ＣＣＤカメラ、１２ 画像
処理装置、１３ レーザ発振器、１８ エポキシ樹脂、
１９ ガラスエポキシ、２０ レーザビーム、２１ プ
リント基板、２２ 残留樹脂、２４ 銅箔、２７ 像、
２９ 樹脂表面反射光、３０ 銅箔表面反射光、３２
ａ，３２ｂ 穴加工部の底部からの反射光、３３ 穴加
工部の像、３８ 白色光、３９ａ，３９ｂ ピンホール
板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−143401（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−161808（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−83841（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−128247（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−236307（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 21/84 - 21/958 G01B 11/00 - 11/30

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第一の材料と第二の材料とを層状に形成
   した積層材料に加工用レーザビーム照射装置によりレー
   ザビームを照射して上記第一の材料を除去して上記第二
   の材料上に形成される凹設部の底部に除去されずに残留
   する上記第一の材料である残留材料に対する吸収係数が
   所定値以上である第一の照明光及び上記残留材料に対す
   る吸収係数が上記所定値よりも小さい第二の照明光を照
   射する照明光照射装置、及び上記残留材料の表面から反
   射される上記第一の照明光に基づいて上記残留材料の表
   面の位置を求めるとともに上記残留材料中を通過して上
   記第二の材料の表面から反射される上記第二の照明光に
   基づいて上記第二の材料の表面の位置を求め上記両表面
   の位置に基づき上記残留材料の厚さを検出する光検出装
   置を備えた積層材料の凹設部検査装置。
2. 【請求項２】 上記第一の照明光は紫外光であり、上記
   第二の照明光は白色光であることを特徴とする請求項１
   に記載の積層材料の凹設部検査装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の積層材料
   の凹設部検査装置を備えたレーザ加工装置。