JPH1197821A - レーザ加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリント基板の穴開け加工を高品質かつ生産
性良く行うことができるようにすること。 【解決手段】 エポキシ樹脂やガラスクロスが混在した
ガラスエポキシ樹脂などの複合材料をレーザ加工する場
合は、高品質な加工結果を得るには相互作用時間を短く
し、パルスビームとパルスビームの照射間隔にある程度
の待ち時間を設け、材料を冷却させることが必要となる
が、生産性を高める上では、この冷却時間を短くする必
要がある。本発明では、エリア内の全穴に所定の発振周
波数からなるレーザビームを任意の数のパルスに分割し
て照射し、所望の数のパルスに達するまで、この工程を
繰り返すことにより、相互作用時間が分割数に応じて決
定され、冷却時間を得ることができるとともに、１分割
当たりのパルスの数を複数パルスとしたため、エッチン
グレートが高くなり、全穴に１パルスづつ照射する場合
よりも、加工に必要なパルス数が少なくて済む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ加工方法に
係り、さらに詳しくは、プリント基板に対して複数パル
スのレーザビームを用いて複数の穴を加工するレーザ加
工方法であって、例えば、プリント基板のバイアホール
やスルーホールの加工を行うレーザ加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、製品や部品を製造する加工工程な
どにおいて、レーザビームが非常に広く使用されつつあ
る。このレーザビームは、振幅と波長が一致したコヒー
レントな特殊な光であって、自然光のように振幅と波長
が混在しているインコヒーレントな光と区別される。

【０００３】従来のレーザ加工方法の１つとして、複数
パルスのレーザビームを用いて複数の穴を加工する場合
は、各穴に対して予め設定された発振周波数に従い、予
め設定された数のパルスを照射する方法がある。以下、
本明細書中では、この方式を「モードＡ」と称する。

【０００４】また、これとは別のレーザ加工方法とし
て、ガルバノスキャンミラーを使用する場合は、スキャ
ンエリア内におけるすべての穴に１ショットづつレーザ
ビームのパルスを投入し、エリア内の全穴に１ショット
づつ照射した後に再び最初の穴から再度１ショットづつ
照射して、設定数までこれを繰り返し行う方法がある。
以下、本明細書中では、この方式を「モードＢ」と称す
る。

【０００５】そして、図１５には、プリント基板に対し
てレーザビームを用いてバイアホールを加工した断面図
が示され、（ａ）はプリント基板５０の絶縁層が樹脂単
体で構成された図であり、（ｂ）はプリント基板６２の
絶縁層が無機質の基材に樹脂を含浸させたもので構成さ
れた図である。

【０００６】図において、プリント基板５０または６２
は、コア回路基板５２上に接続用ランド５４が配置さ
れ、その上に絶縁層となるエポキシ樹脂５６やガラスク
ロス６６が混在したガラスエポキシ樹脂６４が形成され
た後、レーザビームによりレーザ加工されたバイアホー
ル５８が形成され、全面にはパターンメッキ６０が施さ
れている。

【０００７】このように、図１５（ａ），（ｂ）に示さ
れるプリント基板５０，６２に形成されたバイアホール
５８は、上述した「モードＡ」や「モードＢ」のレーザ
加工方法を用いることにより形成することができる。特
に、図１５（ａ）のように絶縁層が樹脂単体で構成され
ている場合は、加工品質の上では「モードＡ」でも「モ
ードＢ」でも差が無い。

【０００８】そのため、加工時間が短縮でき、生産性の
面から「モードＡ」を使って、発振周波数を高くして加
工することが一般的に行われている。ここで、発振周波
数を高くする（高周波数）とは、発振周波数を複数の穴
の位置決めに要する時間の逆数から求まる周波数以上に
設定するということである。これよりも低い周波数では
「モードＡ」の方が「モードＢ」よりも生産性が低下す
ることになる。

【０００９】そこで、このような加工時間の考え方をガ
ルバノミラーを例にとって説明する。図１６には、「モ
ードＡ」と「モードＢ」の各発振周波数に対してパルス
数と加工時間との関係を示した線図が示されている。こ
こでは、発振周波数と加工時間の関係を２．５ｍ秒で位
置決め可能なガルバノスキャンについて示したものであ
る。このガルバノスキャンは２．５ｍ秒で位置決め可能
であるから、その逆数をとると４００Ｈｚとなる。

【００１０】図１６に示されるように、発振周波数を４
００Ｈｚとすると、丁度ガルバノスキャンの周波数（繰
り返しサイクル）と一致することになるため、「モード
Ａ」も「モードＢ」も加工時間は同じになる。発振周波
数が４００Ｈｚよりも低くなる場合（図１６で２００Ｈ
ｚの場合）は、「モードＡ」の方が「モードＢ」よりも
加工時間が長くなる。また、逆に発振周波数が４００Ｈ
ｚよりも高くなる場合（図１６で８００Ｈｚの場合）
は、「モードＡ」の方が「モードＢ」よりも加工時間が
短くなる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のレーザ加工方法にあっては、図１５（ｂ）に
示されるように、プリント基板の絶縁層の基材としてガ
ラスクロスやセラミクス等の無機質を使用しそれを樹脂
に含浸させている場合、「モードＡ」と「モードＢ」と
では加工品質に大きな差が生じることがわかっている。

【００１２】現在、炭酸ガスレーザを用いてプリント基
板に穴あけ加工する際に一般的に用いられるガルバノス
キャン方式では、ガルバノミラーによるレーザビームの
移動および位置決め時間が短く、最速で４００Ｈｚ相当
となる。このため、前述したように「モードＡ」では、
４００Ｈｚよりも高い周波数に設定しなければ生産性の
面でメリットが生じない。しかし、図１５（ｂ）のガラ
スエポキシ樹脂６４などは、エポキシの分解温度が約６
００Ｋ（３２７℃）であるのに対し、ガラス転移温度は
約１１００Ｋ（８２７℃）である。

【００１３】このように著しく熱的性質が異なる材料の
場合は、レーザビームの発振周波数を高くすると、レー
ザと材料の相互作用時間が長くなって、エポキシ部分が
選択的により多く分解除去される。そのため、加工した
穴の壁面にガラス繊維が突出した状況となるので、その
表面にパターンメッキ６０をうまく形成することができ
ず、加工品質が劣化するという不都合があった。

【００１４】これに対して、前述した「モードＢ」のレ
ーザ加工方法をガルバノスキャン方式と組み合わせた場
合は、ガルバノエリア内の穴数が多いほど、同一の穴に
繰り返し照射される間隔が長くなる。換言すると、それ
だけ加工材料が冷却されることになるため、相互作用時
間が短くなってエポキシ樹脂が選択的に分解除去される
現象が起き難くなり、良好な加工品質を得ることができ
る。ただし、「モードＢ」で加工する場合に、１穴当た
り複数パルスを投入するケースでは、１穴／１パルスで
加工可能な状況以外は加工時間が長くなってしまうた
め、生産性は「モードＡ」に比べ著しく劣化するという
不都合があった。

【００１５】本発明は、かかる従来技術の有する不都合
に鑑みてなされたもので、プリント基板の穴開け加工を
高品質かつ生産性良く行うことができるレーザ加工方法
を得ることを目的とする。

【００１６】

【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、この発明にかかるレーザ加工方法にあっては、プ
リント基板に対して複数パルスのレーザビームを用いて
複数の穴を加工するレーザ加工方法において、前記穴の
加工に要するレーザビームのパルス数をｎ分割（ｎは２
以上の整数）し、その分割された１番目からｎ番目まで
の各分割パルス数のレーザビームを工程別に使用し、各
工程では所定の発振周波数により当該工程におけるパル
ス数のレーザビームを各穴に順次照射して全部の穴の加
工を行い、工程数分だけ穴の加工を繰り返し行うもので
ある。

【００１７】これによれば、プリント基板に穴を加工す
る際に必要なレーザビームのパルス数がｎ分割され、そ
の分割された各パルス数のレーザビームが各工程で使用
され、各工程では所定の発振周波数により当該工程のパ
ルス数のレーザビームを各穴に順次照射して全部の穴の
加工を行い、工程数分だけ穴の加工が繰り返される。こ
のように、「モードＡ」と同様に、１つの穴に複数パル
スのレーザビームが投入されるが、穴を加工する際に必
要なレーザビームのパルス数が投入されるのではなく、
それらを分割した任意のパルス数のレーザビームを投入
して１つの工程が終了する。

【００１８】つぎに、このような工程が複数回繰り返さ
れて、最終的に各加工穴に必要なレーザビームのパルス
数が投入され、最終加工深さまで加工される。各工程に
分割されたレーザビームの任意のパルス数は、加工対象
の材質、板厚、および要求品質等に決定される。

【００１９】つぎの発明に係るレーザ加工方法にあって
は、前記穴を加工する複数の工程の途中で、前記レーザ
ビームのパルス幅またはピーク出力、あるいはパルス幅
およびピーク出力を変更するようにしたものである。

【００２０】これによれば、プリント基板の穴を加工す
る複数工程の途中で、レーザビームのパルス幅とピーク
出力の何れか一方、あるいは両方を変化させることよ
り、レーザビームと加工対象の材料との相互作用時間と
エッチングレートとが適正に制御することができるよう
になったため、加工品質が安定するとともに、生産性を
向上させることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係るレーザ加工
方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

【００２２】実施の形態１．まず、この実施の形態１で
は、上述したレーザ加工方法である「モードＡ」や「モ
ードＢ」を用いて、種々の条件下で穴加工を行った場合
の加工時間および加工品質に関する具体的なデータを説
明した後、本実施の形態１に係るレーザ加工方法につい
て説明する。ここでは、プリント基板加工用の炭酸ガス
レーザを用いて、ガルバノスキャン方式によりレーザビ
ームをスキャンさせて、プリント基板の表面に複数のバ
イアホールを形成するようにしたものである。

【００２３】図１には、「モードＡ」の加工方法を説明
する概念図が示され、図２には、「モードＢ」の加工方
法の概念図が示されている。図１および図２では、１つ
の加工穴に対して照射されるレーザビームの総パルス数
がＮパルスの場合である。

【００２４】図１において、レーザビーム１０を複数
（ここでは９ヶ所）のレーザ照射予定位置１４に照射し
て穴加工を行うもので、レーザ照射予定位置１４は破線
の楕円で示され、１パルス分のレーザビーム１０が照射
された１パルス照射穴１２が実線の楕円で示され、レー
ザ照射予定位置１４に総パルス数であるＮパルスのレー
ザビームが照射されたＮパルスレーザ照射穴１６を黒ベ
タの楕円で示してある。「モードＡ」によるレーザ加工
方法は、図１に示されるように、レーザ照射予定位置１
４の１つに対してレーザビーム１０をまず１パルス分照
射した後、連続してＮパルスを照射する（Ｎパルスレー
ザ照射穴１６が１つできる）。

【００２５】つぎのレーザ照射予定位置１４にレーザビ
ームの照射位置を移動させ、Ｎパルスのレーザビームを
照射する（Ｎパルスレーザ照射穴１６が２つできる）。
このように、全てのレーザ照射予定位置１４に対して順
次Ｎパルスのレーザビームを照射することにより、全て
の照射位置がＮパルスレーザ照射穴１６となり、レーザ
加工が終了する。

【００２６】図２の場合も同様に、レーザビーム１０を
複数（ここでは９ヶ所）のレーザ照射予定位置１４に照
射して穴加工を行うものである。この「モードＢ」によ
るレーザ加工方法は、図２に示されるように、レーザ照
射予定位置１４の１つに対してレーザビーム１０をまず
１パルス分照射して１パルス照射穴１２とし、つぎのレ
ーザ照射予定位置１４にレーザビームの照射位置を移動
させて１パルス分照射して１パルス照射穴１２とする。

【００２７】これを、全てのレーザ照射予定位置１４に
対して順次１パルスのレーザビームを照射した後、再び
最初の１パルス照射穴１２に戻り、２パルス目のレーザ
ビームを各加工穴に対して照射し、これをＮ回繰り返す
ことにより、全ての照射位置（加工穴）がＮパルスレー
ザ照射穴１６となり、レーザ加工が終了する。

【００２８】つぎに、「モードＡ」および「モードＢ」
で穴加工を行った場合の加工時間を計算する。ここで、
加工穴の総数をＭとし、１つの穴当たりの加工に要する
パルス数をＮとし、ガルバノの能力としてエリア内でＰ
穴／秒の位置決めが可能とした場合、「モードＡ」方式
で加工に要する時間（Ａｔ）は、設定した発振周波数を
Ｂとすると、次式（１）で表される。

【００２９】 Ａｔ＝（１／Ｐ＋（Ｎ−１）／Ｂ）×Ｍ ・・・（１）

【００３０】また、「モードＢ」方式で加工に要する時
間（Ｂｔ）は、次式（２）で表される。

【００３１】Ｂｔ＝Ｍ×Ｎ／Ｐ ・・・（２）

【００３２】ここで、加工対象である絶縁層（図１５の
５５、６４参照）の材質がＦＲ−４であり、厚みが０．
１ｍｍのプリント基板に９６１穴（Ｍ＝９６１）のバイ
アホールを形成する場合についての加工時間を計算する
ことにする。１つのバイアホールを形成するのに必要な
パルス総数を６（Ｎ＝６）とし、ガルバノにより４００
穴／秒（Ｐ＝４００）の位置決めが可能であって、発振
周波数が１０００Ｈｚとした場合、上記（１）式に代入
して計算した「モードＡ」の加工時間（Ａｔ）は、 Ａｔ＝（１／４００＋（６−１）／１０００）×９６１
＝７．２秒 となる。

【００３３】また、「モードＢ」の加工時間は、上記
（２）式に代入すると、 Ｂｔ＝９６１×６／４００＝１４．４秒 となる。その結果、「モードＢ」は「モードＡ」に比べ
およそ２倍もの加工時間を要することが分かる。

【００３４】つぎに、実際のプリント基板に対して穴加
工を行った際の加工品質について説明する。ここでは、
プリント基板の絶縁層の材質がＦＲ−４であり、基板の
厚みが０．１ｍｍであって、外層銅箔の厚みが１２μｍ
の上に絶縁層を積層した基板にバイアホール（φ０．３
ｍｍ）を形成したものである。「モードＡ」方式で加工
した場合の加工穴の状態が図３および図４に示されてい
る。

【００３５】図３には、加工穴の穴底の状態を示す図が
示され、図４には、加工穴の穴表面の状態を示す図が示
され、図３および図４の（ａ）は５パルスの場合、
（ｂ）は６パルスの場合、（ｃ）は８パルスの場合であ
る。なお、図３および図４では、それぞれ１つの加工穴
のみが示されているが、実際には９６１個の穴が加工さ
れる（ガルバノの位置決めは４００穴／秒）。その際の
加工条件としては、１パルス当たりのエネルギが１５ｍ
Ｊ、パルス幅が５０μ秒、発振周波数は１０００Ｈｚで
ある。

【００３６】図３（ａ）に示されるように、５パルスで
は穴の底部の銅箔上に除去されていないガラスクロスが
存在していることが観察される。そこで、レーザビーム
のパルス数を増加して６パルスあるいは８パルスとする
と、そのガラスクロスが除去されるのが分かる。

【００３７】また、図４に示される穴表面の観察結果で
は、穴の縁にガラスが球状化して付着しており、パルス
数を５→６→８と増加させると、表面のエポキシ層に熱
影響が生じているのが分かる。この場合の加工時間は、
約７．２秒（６パルス）であって、生産性は良好である
が、加工品質は良好で無いことがわかる。

【００３８】つぎに、「モードＢ」方式で加工した場合
の加工穴の状態が図５および図６に示されている。この
場合もプリント基板の絶縁層の材質がＦＲ−４であり、
基板の厚みが０．１ｍｍであって、外層銅箔の厚みが１
２μｍの上に絶縁層を積層した基板にバイアホールを形
成したものである。

【００３９】図５には、加工穴の穴底の状態を示す図が
示され、図６には、加工穴の穴表面の状態を示す図が示
され、図５および図６の（ａ）は６パルスの場合、
（ｂ）は１０パルスの場合、（ｃ）は１２パルスの場合
である。なお、図５および図６の場合も、それぞれ１つ
の加工穴しか示していないが、実際には９６１個の穴が
加工される。そして、その際の加工条件は、１パルス当
たりのエネルギーが１５ｍＪ、パルス幅が５０μ秒であ
る。但し、加工穴が９６１個あるため、１穴当たりのパ
ルスの繰り返し周波数は約０．４Ｈｚである。

【００４０】図５（ａ）および（ｂ）に示されるよう
に、６、１０パルスでは穴の底部銅箔上に除去されてい
ないガラスあるいは樹脂の固まりが存在していることが
観察される。そこで、同図（ｃ）に示されるように、レ
ーザビームのパルス数を増加して１２パルスとすること
により、これらを除去できることが分かる。

【００４１】また、図６に示される穴表面の観察結果で
は、穴の縁に付着するガラスの球状化物は少なく、パル
ス数を増やしても表面のエポキシ層に熱影響は生じてい
ないことが分かる。しかし、この場合の加工時間は、９
６１×１２／４００＝約２８．８秒となり、加工品質は
良好であるが、生産性（「モードＡ」の約４倍）が悪く
なる。

【００４２】そこで、上述した「モードＡ」方式による
加工品質を向上させるため、レーザと材料の相互作用時
間を短くするという目的で発振周波数を低くして加工し
た場合の結果が図７に示されている。図７に示されるよ
うに、発振周波数を１０００Ｈｚ、５００Ｈｚ、２００
Ｈｚ、２０Ｈｚとした各場合の加工品質（熱影響）を比
較したものである。また、この「モードＡ」と比較を行
うために、さらに「モードＢ」のデータが示されてい
る。

【００４３】図７では定量的なデータとするため、表面
の穴縁からの熱影響層までの最大距離を示している。図
７から明らかなように、１０００〜２００Ｈｚまで熱影
響層の大きさにはほとんど差が無く、２０Ｈｚあたりで
はじめて「モードＢ」の結果とほぼ同じになる。しか
し、発振周波数２０Ｈｚで加工した場合の加工時間は、
（１／４００＋（６−１）／２０）×９６１＝２４３秒
となるため、「モードＢ」よりも生産性が劣化すること
になる。

【００４４】つぎに、「モードＢ」方式において生産性
を向上させるため、パルスのエネルギーを高くした場合
の結果が図８に示されている。ここでは、レーザビーム
のパルスのエネルギーを１５ｍＪ、１７．５ｍＪ、２０
ｍＪの３段階で変えており、図の縦軸は、パルス数が示
され、横軸は１パルス当たりのエネルギーを示してい
る。図８中には３つの領域（Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ）が示さ
れており、領域Ｉはパルス数とエネルギーの両方が不足
しているため穴底部に樹脂が残っている領域であり、領
域ＩＩはパルス数とエネルギーとも適正で良好な品質の
加工結果が得られる領域であり、領域ＩＩＩはパルス
数、エネルギーとも過多であって、外層銅箔にダメージ
が生じている領域である（領域ＩＩＩにおける銅箔への
ダメージの外観を示したのが図９である。）。

【００４５】上記した図８および図９に示されるよう
に、１パルス当たりのエネルギーを高くすることで銅箔
上の樹脂を除去するのに必要なパルス数は少なくて済む
が、銅箔に対するダメージが生じやすいことがわかる。
この場合において良好と判断される条件としては、１
７．５ｍＪの１０パルスであるが、この場合の加工時間
は、９６１×１０／４００＝２４秒となり、１６ｍＪの
場合に比べて生産性が若干向上している。しかし、それ
でも加工時間は、「モードＡ」と比べると約３．３倍と
なる。

【００４６】以上述べたように、図１から図９で説明し
た「モードＡ」や「モードＢ」を用いて、種々の条件下
で穴加工を行った場合の加工時間および加工品質に関す
る具体的なデータを検討した結果、「モードＡ」、「モ
ードＢ」ともに品質あるいは生産性のどちらかが欠けて
いることが判明した。

【００４７】つぎに、本実施の形態１に係るレーザ加工
方法について詳細に説明する。図１０には、実施の形態
１に係るレーザ加工方法の概念図が示されている。図１
０における第１工程では、上述した「モードＡ」と同様
に、ｎ１パルスを所定の発振周波数に従って照射するよ
うにする（図中の斜め線の楕円で示したｎ１パルスレー
ザ照射穴１８）。すなわち、エリア内の全穴に対してｎ
１パルスずつ発振周波数に従って順次照射する。

【００４８】これが終了した時点で、第２工程に移行
し、再度最初の穴から所定の発振周波数に従い、エリア
内の全穴に対してｎ２パルスずつ順次照射する（図中の
ハーフトーンの楕円で示した（ｎ１＋ｎ２）パルスレー
ザ照射穴２０）。このようにして、最後の工程まで繰り
返し照射が行われ、最後の工程では、ｎｎパルスづつレ
ーザビームが照射される。この時の総パルス数は、ｎ１
＋ｎ２＋・・・・＋ｎｎ＝Ｎとなる。そして、ｎは、Ｎ（総
パルス数）の分割数を示している。このように、本実施
の形態１では、Ｎパルス数をｎ分割して、各工程ごとの
パルス数を「モードＡ」の形式で照射する工程が繰り返
し行われる。本明細書では、このレーザ加工方法を「モ
ードＣ」と称することにする。

【００４９】なお、この「モードＣ」は、ｎ分割された
「モードＡ」の集合体とも見做すことができるため、
「モードＣ」において、ｎ１、ｎ２、・・・・ｎｎパルスづ
つ照射する工程をそれぞれ「モードＡｎ１」、「モード
Ａｎ２」、・・・・「モードＡｎｎ」と称することにする。

【００５０】この実施の形態１に係る「モードＣ」の加
工時間（Ｃｔ）は、次式（３）で表すことができる。

【００５１】 Ｃｔ＝（ｎ／Ｐ＋Ｎ／Ｂ）×Ｍ ・・・（３）

【００５２】この場合のプリント基板の絶縁層の材質
は、ＦＲ−４であって、厚みが０．１ｍｍのプリント基
板に対して９６１穴（Ｍ＝９６１）のバイアホールを形
成する場合であり、バイアホール１穴を形成するのに必
要なパルス数が６（Ｎ＝６）で、ガルバノで４００穴／
秒（Ｐ＝４００）の位置決めが可能とする。

【００５３】また、この場合の発振周波数が１０００Ｈ
ｚであり、６パルスを２パルスづつに３分割してレーザ
加工を行う場合の「モードＣ」の加工時間（Ｃｔ）は、
上記（３）式に代入して計算すると、 Ｃｔ＝（３／４００＋６／１０００）×９６１＝１３秒 となり、その結果「モードＡ」の約１．８倍、「モード
Ｂ」の約０．９倍となる。

【００５４】図１１および図１２には、図３および図４
と同じ条件のプリント基板（絶縁層の材質がＦＲ−４で
厚みが０．１ｍｍ、外層銅箔の厚みが１２μｍの上に絶
縁層が積層された基板）に対して、「モードＣ」方式で
レーザ加工を行った場合の加工穴の状態が示されてい
る。また、その場合の加工条件も、図３および図４の場
合と同様であって、１パルス当たりのエネルギが１５ｍ
Ｊ、パルス幅が５０μ秒である。

【００５５】図１１および図１２の（ａ）は、レーザビ
ームが６パルスの場合、（ｂ）は８パルスの場合、
（ｃ）は１０パルスの場合について示してある。そし
て、本実施の形態１における「モードＣ」の各工程で照
射されるパルスは、それぞれ２パルスづつで分割されて
いるため、６パルスの場合は３分割、８パルスの場合は
４分割、１０パルスの場合は５分割となる。

【００５６】本実施の形態１では、「モードＣ」方式に
よりレーザ加工を行った結果、図１１に示されるよう
に、加工穴の穴底の状態を観察すると、同図（ａ）の６
パルスの場合、穴の底部の銅箔上に除去されていないガ
ラスクロスが残存しているが、（ｂ）の８パルスや
（ｃ）の１０パルスの場合には除去することができる。

【００５７】また、図１２に示されるように、加工穴の
穴表面の状態を観察すると、何れのパルス数であっても
穴の縁に付着するガラスの粒状化物は、「モードＡ」の
場合（図４参照）よりも少なく、表面のエポキシ層の熱
影響層も少ないことがわかる。そして、図１３は、図５
と同様に熱影響層の量について示したもので、「モード
Ｂ」には劣るが、「モードＡ」と比べると熱影響層が小
さくなっている。これは、「モードＣ」方式の加工品質
が「モードＡ」と「モードＢ」の中間状態といえる。

【００５８】また、加工時間（Ｃｔ）は、８パルスの場
合は４分割となるため、Ｃｔ＝（４／４００＋８／１０
００）×９６１＝１７．３秒となり、生産性は「モード
Ａ」の２．４倍、「モードＢ」の０．６倍（「モード
Ｂ」１２パルス時）となる。これは、「モードＣ」方式
の加工時間が「モードＡ」と「モードＢ」の中間状態と
言える。

【００５９】以上説明したように、本実施の形態１によ
ると、「モードＣ」を用いてレーザ加工を行うことによ
り、生産性では「モードＡ」と「モードＢ」のほぼ中間
となり、加工品質的には「モードＢ」に近い良好な加工
結果を得ることができる。従来は「モードＡ」か「モー
ドＢ」でレーザ加工を行っていたため、加工品質か生産
性かの何れかに偏っていたが、本実施の形態１では、加
工品質と生産性とを両立させることが可能となり、良好
なレーザ加工を行うことができる。

【００６０】実施の形態２．つぎに、本発明の実施の形
態２を図１４に基づいて説明する。まず、上記実施の形
態１において、「モードＢ」の高エネルギー化で説明し
たように、１パルス当たりのエネルギーの最大値は、銅
箔へのダメージを考慮して決定される。この考慮すべき
ダメージとは、銅箔の厚みとランド径から求まる熱容量
と加工する面の銅箔の表面状態から求まるレーザ光の吸
収率によって決定される。

【００６１】そして、絶縁層としてのガラスエポキシ樹
脂をレーザ加工する場合は、前述したように樹脂単体
（例えばエポキシ）を使用した絶縁層を加工する場合と
比べると、高エネルギーが必要となり、銅箔にダメージ
が発生しやすくなる。また、その際に、「モードＡ」を
用いてレーザ加工を行う場合は、連続的にパルスが照射
されるため、冷却効果が低く、さらに銅箔にダメージが
発生しやすくなる。

【００６２】そこで、図１４には、「モードＣ」におい
てパルス幅やピーク出力を変えたことによる効果が示さ
れている。図１４では、４分割された「モードＣ」の各
分割モードの「モードＡｎ１」〜「モードＡｎ４」のう
ち、「モードＡｎ２」〜「モードＡｎ４」の１パルス当
たりのパルス幅、ピーク出力を「モードＡｎ１」の場合
と変えたことにより（１パルス当たりのエネルギーは一
定とする）、図８と同様に３つの領域についての結果が
示されている。

【００６３】図１４において、領域Ｉは穴底部に樹脂が
残っている領域であり、領域ＩＩは良好な品質の加工結
果が得られる領域である。なお、領域ＩＩＩは外層銅箔
にダメージが生じたものであるが、ここでは図中に表れ
ていない。図１４に示されるように、「モードＡｎ３」
を短パルス、高ピーク化することにより、少ない分割数
で高品質な加工が可能であることがわかる。ただし、短
パルス、高ピーク化するほど、加工点における温度が上
昇するため、銅箔のダメージが発生したり、プラズマが
発生して除去能力が低下するため、被加工物の種類や加
工品質状況に応じて適宜適正値を選択する必要がある。

【００６４】以上説明したように、本実施の形態２によ
ると、「モードＣ」を用いてレーザ加工する際に、複数
に分割した加工段階の途中で、１パルス当たりのパルス
幅やピーク出力を変更することで、レーザビームと被加
工物の材料との相互作用時間を適宜制御することが可能
なため、加工品質の安定と生産性の向上とを調節するこ
とで、良好なレーザ加工を施すことができる。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係るレ
ーザ加工方法によれば、プリント基板の穴開け加工を高
品質かつ生産性良く行うことができる。

【００６６】つぎの発明に係るレーザ加工方法によれ
ば、レーザビームと加工対象の材料との相互作用時間と
エッチングレートとを適正に制御することが可能とな
り、加工品質の安定とともに、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】 「モードＡ」の加工方法を説明する概念図で
ある。

【図２】 「モードＢ」の加工方法を説明する概念図で
ある。

【図３】 「モードＡ」で加工した場合の加工穴の穴底
の状態を示す図である。

【図４】 「モードＡ」で加工した場合の加工穴の穴表
面の状態を示す図である。

【図５】 「モードＢ」で加工した場合の加工穴の穴底
の状態を示す図である。

【図６】 「モードＢ」で加工した場合の加工穴の穴表
面の状態を示す図である。

【図７】 「モードＡ」を用いて発振周波数を低くして
加工した場合の結果を示す図である。

【図８】 「モードＢ」を用いてパルスのエネルギーを
高くした場合の結果を示す図である。

【図９】 図８に示される領域ＩＩＩにおける銅箔への
ダメージの外観を示した図である。

【図１０】 実施の形態１に係るレーザ加工方法の概念
図である。

【図１１】 「モードＣ」で加工した場合の加工穴の穴
底の状態を示す図である。

【図１２】 「モードＣ」で加工した場合の加工穴の穴
表面の状態を示す図である。

【図１３】 「モードＡ」と「モードＢ」と「モード
Ｃ」における熱影響層の量について示した図である。

【図１４】 「モードＣ」においてパルス幅やピーク出
力を変えたことによる効果を示す図である。

【図１５】 プリント基板に対してレーザビームを用い
てバイアホールを加工した断面図である。

【図１６】 「モードＡ」と「モードＢ」の各発振周波
数に対してパルス数と加工時間との関係を示した線図で
ある。

【符号の説明】

１０ レーザビーム、１２ １パルス照射穴、１４ レ
ーザ照射予定位置、１６ Ｎパルスレーザ照射穴、１８
ｎ１パルスレーザ照射穴、２０ （ｎ１＋ｎ２）パル
スレーザ照射穴。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリント基板に対して複数パルスのレー
   ザビームを用いて複数の穴を加工するレーザ加工方法に
   おいて、 前記穴の加工に要するレーザビームのパルス数をｎ分割
   （ｎは２以上の整数）し、その分割された１番目からｎ
   番目までの各分割パルス数のレーザビームを工程別に使
   用し、各工程では所定の発振周波数により当該工程にお
   けるパルス数のレーザビームを各穴に順次照射して全部
   の穴の加工を行い、工程数分だけ穴の加工を繰り返し行
   うことを特徴とするレーザ加工方法。
2. 【請求項２】 前記穴を加工する複数の工程の途中で、
   前記レーザビームのパルス幅またはピーク出力、あるい
   はパルス幅およびピーク出力を変更することを特徴とす
   る請求項１に記載のレーザ加工方法。