KR102583274B1 - Laser drilling method - Google Patents

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Abstract

레이저 드릴링 방법이 개시된다. 개시된 레이저 드릴링 방법은, 절연층 및 도전층이 순차적으로 적층된 다층 구조의 가공 대상물에 레이저 빔을 조사하여, 상기 가공 대상물의 상기 절연층 및 상기 도전층에 홀을 형성하는 방법으로서, 자외선 영역의 파장으로 이루어진 레이저 빔을 상기 도전층에 조사하여, 상기 도전층에 제1 홀을 형성하는 단계; 및 상기 레이저 빔을 상기 제1 홀을 관통하여 상기 절연층에 조사하여, 상기 절연층에 제1 홀과 연통하는 제2 홀을 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 제1 홀 및 상기 제2 홀을 형성하는 단계에서는, 상기 홀의 직경보다 작은 스폿 직경을 가지는 레이저 빔을 상기 홀의 형상에 기초하여 2차원 이동시키며, 상기 제1 홀을 형성하는 단계에서 상기 도전층에 조사되는 레이저 빔은 제1 펄스 에너지를 가지며, 상기 제2 홀을 형성하는 단계에서 상기 절연층에 조사되는 레이저 빔은 상기 제1 펄스 에너지와 다른 제2 펄스 에너지를 가질 수 있다.A laser drilling method is disclosed. The disclosed laser drilling method is a method of forming holes in the insulating layer and the conductive layer of the processing object by irradiating a laser beam to an object to be processed with a multi-layer structure in which an insulating layer and a conductive layer are sequentially stacked, in the ultraviolet region. Forming a first hole in the conductive layer by irradiating a laser beam consisting of a wavelength to the conductive layer; and irradiating the laser beam through the first hole to the insulating layer to form a second hole in the insulating layer communicating with the first hole, wherein the first hole and the second hole are formed in the insulating layer. In the forming step, a laser beam having a spot diameter smaller than the diameter of the hole is moved in two dimensions based on the shape of the hole, and in the forming the first hole, the laser beam irradiated to the conductive layer is a first pulse. The laser beam irradiated to the insulating layer in the step of forming the second hole may have a second pulse energy that is different from the first pulse energy.

Description

레이저 드릴링 방법{Laser drilling method}Laser drilling method {Laser drilling method}

본 발명은 레이저 드릴링 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a laser drilling method.

레이저 드릴링 방법은 레이저를 이용하여 가공 대상물에 홀을 가공하는 방법이다. 레이저 드릴링 방법이 사용되는 가공 대상물은 그 종류가 다양할 수 있으며, 이 중에는 다층 구조의 인쇄회로기판이 있다.The laser drilling method is a method of machining holes in a processing object using a laser. There can be various types of processed objects for which the laser drilling method is used, including printed circuit boards with a multi-layer structure.

기존에는 다층 구조의 인쇄회로기판에 대한 홀 가공을 위하여 기체 레이저, 예를 들어, 이산화탄소 레이저를 이용하였다. 그러나, 다층 구조의 인쇄회로기판이 사용되는 전자 장치는 그 크기가 작아지는 반면 요구되는 기능은 늘어나고 있다. 그에 따라, 인쇄회로기판에 형성되는 홀 역시 미세화 및 소형화가 요구되고 있다.Previously, a gas laser, for example, a carbon dioxide laser, was used to process holes in printed circuit boards with a multi-layer structure. However, while the size of electronic devices using multi-layer printed circuit boards is decreasing, the required functions are increasing. Accordingly, holes formed in printed circuit boards are also required to be miniaturized and miniaturized.

그러나, 기존에 사용하는 기체 레이저는 레이저 빔의 파장이 약 9 um ~ 11 um 이며, 이러한 파장 특성으로 인해 가공 가능한 홀의 최소 직경을 줄이는 데 한계가 있었다. 즉, 기존에 다층 구조의 가공 대상물에 사용하는 레이저 드릴링 방법으로는, 최근 요구되는 작은 직경의 홀 가공이 어려웠다.However, the previously used gas laser has a laser beam wavelength of approximately 9 um to 11 um, and due to this wavelength characteristic, there was a limit to reducing the minimum diameter of a hole that can be processed. In other words, it was difficult to process holes with the small diameter required recently using the laser drilling method used for processing objects with a multi-layer structure.

본 발명은, 다층 구조의 가공 대상물에 작은 직경의 홀을 형성하기 위하여 자외선 영역의 파장을 가지는 레이저 빔을 사용하면서도, 홀의 양호한 가공 상태를 구현하기 위하여 레이저 빔의 스폿 직경을 홀의 직경보다 작은 상태에서 레이저 빔이 2차원 이동하도록 설정하고, 각 층마다 조사되는 레이저 빔의 펄스 에너지를 달리하는 레이저 드릴링 방법을 제공한다.The present invention uses a laser beam with a wavelength in the ultraviolet region to form a small-diameter hole in a multi-layer processed object, while keeping the spot diameter of the laser beam smaller than the hole diameter in order to achieve good processing of the hole. A laser drilling method is provided in which the laser beam is set to move in two dimensions and the pulse energy of the laser beam irradiated to each layer is varied.

본 발명의 일 측면에 따른 레이저 드릴링 방법은,The laser drilling method according to one aspect of the present invention,

절연층 및 도전층이 순차적으로 적층된 다층 구조의 가공 대상물에 레이저 빔을 조사하여, 상기 가공 대상물의 상기 절연층 및 상기 도전층에 홀을 형성하는 방법으로서,A method of forming holes in the insulating layer and the conductive layer of the processing object by irradiating a laser beam to an object having a multilayer structure in which an insulating layer and a conductive layer are sequentially stacked, comprising:

자외선 영역의 파장으로 이루어진 레이저 빔을 상기 도전층에 조사하여, 상기 도전층에 제1 홀을 형성하는 단계; 및Forming a first hole in the conductive layer by irradiating the conductive layer with a laser beam having a wavelength in the ultraviolet region; and

상기 레이저 빔을 상기 제1 홀을 관통하여 상기 절연층에 조사하여, 상기 절연층에 제1 홀과 연통하는 제2 홀을 형성하는 단계;를 포함하며,irradiating the laser beam through the first hole to the insulating layer to form a second hole in the insulating layer communicating with the first hole,

상기 제1 홀 및 상기 제2 홀을 형성하는 단계에서는, 상기 홀의 직경보다 작은 스폿 직경을 가지는 레이저 빔을 상기 홀의 형상에 기초하여 2차원 이동시키며,In the step of forming the first hole and the second hole, a laser beam having a spot diameter smaller than the diameter of the hole is moved in two dimensions based on the shape of the hole,

상기 제1 홀을 형성하는 단계에서 상기 도전층에 조사되는 레이저 빔은 제1 펄스 에너지를 가지며, 상기 제2 홀을 형성하는 단계에서 상기 절연층에 조사되는 레이저 빔은 상기 제1 펄스 에너지와 다른 제2 펄스 에너지를 가질 수 있다.The laser beam irradiated to the conductive layer in the step of forming the first hole has a first pulse energy, and the laser beam irradiated to the insulating layer in the step of forming the second hole has a different pulse energy from the first pulse energy. It may have a second pulse energy.

상기 레이저 빔의 스폿 직경은 상기 홀의 직경의 1/3 이하일 수 있다.The spot diameter of the laser beam may be less than 1/3 of the diameter of the hole.

상기 제1 홀을 형성하는 단계에서의 상기 레이저 빔의 초점 거리는, 상기 제2 홀을 형성하는 단계에서의 상기 레이저 빔의 초점 거리와 동일할 수 있다.The focal length of the laser beam in forming the first hole may be the same as the focal length of the laser beam in forming the second hole.

상기 제1 홀 및 상기 제2 홀을 형성하는 단계 모두에서, 상기 레이저 빔의 초점은 상기 도전층에 맞춰질 수 있다.In both the steps of forming the first hole and the second hole, the laser beam may be focused on the conductive layer.

작은 스폿 직경을 가지는 상기 레이저 빔의 에너지 밀도는, 3.2 X 105 W/cm2 ~ 2.5 X 106 W /cm2 일 수 있다.The energy density of the laser beam having a small spot diameter may be 3.2

상기 레이저 빔의 2차원 이동 경로는 상기 홀의 테두리 형상을 따라 이동하는 경로를 포함할 수 있다.The two-dimensional movement path of the laser beam may include a path moving along the edge shape of the hole.

상기 레이저 빔의 2차원 이동 경로는 상기 홀의 반경 내에서 나선형으로 이동하는 경로를 포함할 수 있다.The two-dimensional movement path of the laser beam may include a path that moves in a spiral manner within the radius of the hole.

상기 레이저 빔은 음향 광학 편향기에 의해 2차원 이동될 수 있다.The laser beam can be moved in two dimensions by an acousto-optic deflector.

상기 레이저 빔의 이동 속도는, 0.5 m/s ~ 2.0 m/s일 수 있다.The moving speed of the laser beam may be 0.5 m/s to 2.0 m/s.

가공 대상물에 조사된 레이저 빔의 에너지 밀도는 50 J/cm2~ 100 J/cm2 일 수 있다.The energy density of the laser beam irradiated to the processing object may be 50 J/cm 2 to 100 J/cm 2 .

상기 제1 펄스 에너지가 상기 제2 펄스 에너지보다 클 수 있다.The first pulse energy may be greater than the second pulse energy.

상기 절연층은 유리 섬유와 수지를 포함할 수 있다.The insulating layer may include glass fiber and resin.

상기 제1 홀의 직경과 상기 제2 홀의 직경의 차이는 제2 홀의 직경의 20% 이하일 수 있다.The difference between the diameter of the first hole and the diameter of the second hole may be 20% or less of the diameter of the second hole.

상기 레이저 빔은 고체 레이저에 의해 생성되며, 상기 제1 홀 및 상기 제2 홀 각각의 직경은 50 um 이하일 수 있다.The laser beam is generated by a solid-state laser, and each of the first hole and the second hole may have a diameter of 50 um or less.

상기 레이저 빔의 펄스 폭은 피코 초 단위 또는 나노 초 단위일 수 있다.The pulse width of the laser beam may be in picoseconds or nanoseconds.

본 발명의 실시예에 따른 레이저 드릴링 방법은, 가공 대상물에 조사되는 레이저 빔으로 자외선 영역의 파장을 가지는 레이저 빔을 사용함으로써 작은 직경의 홀을 형성하면서도, 레이저 빔의 스폿 직경을 홀의 직경보다 작게 함으로써 높은 파워 밀도를 통해 양호한 가공 상태를 확보할 수 있다. 더불어, 각 층마다 조사되는 레이저 빔의 펄스 에너지를 달리함으로써, 다층 구조의 가공 대상물에 가공 상태가 양호한 홀을 형성할 수 있다.The laser drilling method according to an embodiment of the present invention forms a small-diameter hole by using a laser beam with a wavelength in the ultraviolet region as a laser beam irradiated to the processing object, while making the spot diameter of the laser beam smaller than the diameter of the hole. Good machining conditions can be ensured through high power density. In addition, by varying the pulse energy of the laser beam irradiated to each layer, a well-processed hole can be formed in a multi-layered object to be processed.

도 1은 다층 구조의 가공 대상물에 대한 레이저 드릴링 과정의 일 예를 설명하기 위한 도면이며,
도 2는 다층 구조의 가공 대상물에 요구되는 홀의 직경이 작아진 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 다층 구조의 가공 대상물에 조사되는 레이저 빔의 에너지 밀도만을 증가시켰을 때, 절연층의 가공 형태를 나타내는 도면 및 실제 모습을 나타낸다.
도 4는 실시예에 따른 레이저 드릴링 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 가공 대상물에 레이저 빔의 조사 위치를 2차원으로 이동시키는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 가공 대상물에 레이저 빔의 조사 위치를 2차원으로 이동시키는 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 실시예에 따른 레이저 드릴링 방법에 사용되는 펄스 에너지의 변화의 일 예를 설명하기 위한 그래프이다.
도 8a 및 도 8b는 실시예에 따른 레이저 드릴링 방법에 의해 제1 홀이 형성되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 실시예에 따른 레이저 드릴링 방법에 의해 제2 홀이 형성되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 실시예에 따른 레이저 드릴링 방법에 사용되는 펄스 에너지의 변화의 다른 예를 설명하기 위한 그래프이다.
도 11은 실시예에 따른 레이저 드릴링 방법에서 레이저 빔을 2차원 이동시키는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 실시예에 따른 레이저 드릴링 방법에 따라 가공된 가공 대상물의 모습을 나타낸 도면이다.
도 13a 내지 도 13c는 실시예에 따른 레이저 드릴링 방법에 따라 가공된 홀을 상부 모습을 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating an example of a laser drilling process for a multi-layered object to be processed;
Figure 2 is a diagram for explaining an example in which the hole diameter required for a multi-layered object to be processed is reduced.
Figures 3a and 3b show a drawing showing the processing form of the insulating layer and the actual appearance when only the energy density of the laser beam irradiated to the multi-layer structure processing object is increased.
Figure 4 is a flowchart showing a laser drilling method according to an embodiment.
Figure 5 is a diagram for explaining an example of moving the irradiation position of a laser beam to a processing object in two dimensions.
Figure 6 is a diagram for explaining another example of moving the irradiation position of a laser beam to a processing object in two dimensions.
FIG. 7 is a graph illustrating an example of a change in pulse energy used in a laser drilling method according to an embodiment.
FIGS. 8A and 8B are diagrams for explaining a process of forming a first hole by a laser drilling method according to an embodiment.
9A and 9B are diagrams for explaining a process of forming a second hole by a laser drilling method according to an embodiment.
10 is a graph illustrating another example of a change in pulse energy used in a laser drilling method according to an embodiment.
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of moving a laser beam in two dimensions in a laser drilling method according to an embodiment.
Figure 12 is a diagram showing an object processed according to a laser drilling method according to an embodiment.
Figures 13a to 13c are upper views of holes machined according to a laser drilling method according to an embodiment.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. In the drawings, the same reference numerals refer to the same components, and the size or thickness of each component may be exaggerated for clarity of explanation.

“제1”, “제2” 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다 Terms containing ordinal numbers, such as “first,” “second,” etc., may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. Terms are used only to distinguish one component from another. For example, a first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may be referred to as the first component without departing from the scope of the present invention.

도 1은 다층 구조의 가공 대상물(10)에 대한 레이저 드릴링 과정의 일 예를 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 다층 구조의 가공 대상물(10)에 요구되는 홀의 직경이 작아진 예를 설명하기 위한 도면이다.Figure 1 is a diagram for explaining an example of a laser drilling process for a multi-layered object to be processed (10), and Figure 2 is a diagram to explain an example in which the diameter of the hole required for the multi-layered object to be processed (10) is reduced. It is a drawing.

도 1 및 도 2를 참조하면, 가공 대상물(10)은 다층 구조를 가질 수 있다. 가공 대상물(10)은 상면 및 하면에 도전층(11, 12)이 배치된 인쇄회로기판일 수 있다. 예를 들어, 가공 대상물(10)은 하부 도전층(12), 절연층(20), 상부 도전층(11)이 적층된 다층 구조를 가질 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2 , the object to be processed 10 may have a multilayer structure. The object to be processed 10 may be a printed circuit board with conductive layers 11 and 12 disposed on the upper and lower surfaces. For example, the object to be processed 10 may have a multi-layer structure in which a lower conductive layer 12, an insulating layer 20, and an upper conductive layer 11 are stacked.

이러한 다층 구조의 가공 대상물(10)의 상부 도전층(11) 및 절연층(20)에 레이저 빔(L)을 조사하여, 소정 크기의 직경을 가지는 홀(H)을 형성하는 레이저 드릴링 공정이 진행될 수 있다. 도시하지 않았으나, 이후 단계에서 상부 도전층(11)과 하부 도전층(12)은 메탈 도금에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.A laser drilling process will be carried out to form a hole (H) with a diameter of a predetermined size by irradiating a laser beam (L) to the upper conductive layer (11) and the insulating layer (20) of the processing object (10) of this multi-layer structure. You can. Although not shown, the upper conductive layer 11 and the lower conductive layer 12 may be electrically connected by metal plating in a later step.

하부 도전층(12), 상부 도전층(11)은 전도성이 우수한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하부 도전층(12) 및 상부 도전층(11)은 구리(Cu)를 포함할 수 있다. 다만, 하부 도전층(12) 및 상부 도전층(11)의 재질은 이에 한정되지 아니하며, 다양하게 변형될 수 있다. 상부 도전층(11)의 두께는 1 um~ 3 um일 수 있다. 하부 도전층(12)의 두께는 5 um ~ 20 um일 수 있다. The lower conductive layer 12 and the upper conductive layer 11 may include a material with excellent conductivity. For example, the lower conductive layer 12 and the upper conductive layer 11 may include copper (Cu). However, the materials of the lower conductive layer 12 and the upper conductive layer 11 are not limited to this and may be modified in various ways. The thickness of the upper conductive layer 11 may be 1 um to 3 um. The thickness of the lower conductive layer 12 may be 5 um to 20 um.

절연층(20)은 하부 도전층(12) 및 상부 도전층(11)보다 전도성이 작은 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 절연층(20)은 수지(resin)와 유리 섬유를 포함할 수 있다. 예를 들어, 절연층(20)은 인쇄회로기판(Printed Circuit Board)에 사용되는 프리프레그(prepreg)일 수 있다. 유리 섬유의 중량은 절연층(20)의 전체 중량의 20% 이하일 수 있다. 절연층(20)의 두께는 15 um ~ 30 um 일 수 있다.The insulating layer 20 may include a material with lower conductivity than the lower conductive layer 12 and the upper conductive layer 11. For example, the insulating layer 20 may include resin and glass fiber. For example, the insulating layer 20 may be a prepreg used in a printed circuit board. The weight of the glass fiber may be 20% or less of the total weight of the insulating layer 20. The thickness of the insulating layer 20 may be 15 um to 30 um.

물질 특성이 서로 다른 상부 도전층(11)(이하, '도전층(11)'이라 한다) 및 절연층(20)에 홀(H)을 형성하기 위하여, 마이크로 단위 수준의 파장을 가지는 레이저 빔(L)을 생성하는 기체 레이저의 사용을 고려할 수 있다. 예를 들어, 파장이 약 9 um ~ 11 um인 레이저 빔(L)을 생성하는 이산화탄소(CO2) 레이저의 사용을 고려할 수 있다.In order to form a hole (H) in the upper conductive layer 11 (hereinafter referred to as 'conductive layer 11') and the insulating layer 20, which have different material properties, a laser beam having a wavelength at the micro unit level ( The use of a gas laser that produces L) can be considered. For example, the use of a carbon dioxide (CO 2 ) laser that generates a laser beam (L) with a wavelength of about 9 um to 11 um may be considered.

그러나, 가공 대상물(10)에 형성 가능한 홀(H)의 직경(W)은 레이저 빔(L)의 파장에 관련된다. 파장이 긴 레이저 빔(L)은, 파장이 짧은 레이저 빔(L)에 비해, 가공 대상물(10)에 형성 가능한 홀(H)의 최소 직경이 커진다. 그에 따라, 마이크로 단위 수준의 상대적으로 긴 파장을 가지는 레이저 빔(L)으로는, 가공 대상물(10)에 홀(H)의 직경(W)을 줄이는데 한계가 있다. 예를 들어, 이산화탄소 레이저는, 도 2와 같이 홀(H)의 직경(W)이 50 um 이하로 요구되는 가공 대상물(10)에 대한 레이저 드릴링 공정에는 사용하기 어려울 수 있다.However, the diameter W of the hole H that can be formed in the processing object 10 is related to the wavelength of the laser beam L. The laser beam L with a long wavelength has a larger minimum diameter of the hole H that can be formed in the object 10 to be processed, compared to the laser beam L with a short wavelength. Accordingly, there is a limit to reducing the diameter (W) of the hole (H) in the processing object (10) with the laser beam (L) having a relatively long wavelength at the micro level. For example, a carbon dioxide laser may be difficult to use in a laser drilling process for a processing object 10 that requires the diameter (W) of the hole (H) to be 50 um or less, as shown in FIG. 2 .

실시예에 따른 레이저 드릴링 방법에서는, 작은 직경(W)을 가지는 홀(H)을 형성하기 위하여, 파장이 상대적으로 짧은 자외선 영역의 파장을 가지는 레이저를 이용할 수 있다. In the laser drilling method according to the embodiment, a laser having a relatively short wavelength in the ultraviolet region can be used to form a hole (H) having a small diameter (W).

자외선 영역의 파장을 가지는 레이저의 예로서, 고체 레이저를 사용할 수 있다. 자외선 영역의 파장은 10 nm~ 400 nm의 파장일 수 있다. 일 예로서, 자외선 영역의 파장은 300 nm~ 400 nm의 파장일 수 있다.As an example of a laser having a wavelength in the ultraviolet region, a solid-state laser can be used. The wavelength of the ultraviolet ray region may be 10 nm to 400 nm. As an example, the wavelength of the ultraviolet ray region may be 300 nm to 400 nm.

다만, 자외선 영역의 파장을 가지는 레이저 빔(L)은 상대적으로 긴 파장을 가지는 레이저 빔(L)에 비해, 가공 대상물(10)의 물질 특성에 민감할 수 있다. However, the laser beam L having a wavelength in the ultraviolet region may be sensitive to the material properties of the processing object 10 compared to the laser beam L having a relatively long wavelength.

예를 들어, 가공 대상물(10)의 절연층(20)이 복수의 물질을 포함하는 경우, 자외선 영역의 파장을 가지는 레이저 빔(L)과 복수의 물질 간의 흡수율 차이로 인해, 레이저 빔(L)에 의한 절연층(20)의 가공 상태가 만족스럽지 못할 수 있다. 예를 들어, 절연층(20)이 유리 섬유와 수지로 구성된 경우, 유리 섬유의 자외선 흡수율이 수지의 자외선 흡수율보다 작기 때문에, 자외선 영역의 파장을 가지는 레이저 빔(L)이 절연층(20)에 조사될 때, 절연층(20)의 가공 부위에 존재하는 수지는 대부분 제거되나 일부 유리 섬유가 제거되지 않고 남는 현상이 발생할 수 있다.For example, when the insulating layer 20 of the processing object 10 includes a plurality of materials, due to the difference in absorption rate between the laser beam L having a wavelength in the ultraviolet region and the plurality of materials, the laser beam L The processing state of the insulating layer 20 may be unsatisfactory. For example, when the insulating layer 20 is composed of glass fiber and resin, the ultraviolet absorption rate of the glass fiber is smaller than that of the resin, so the laser beam L having a wavelength in the ultraviolet region is applied to the insulating layer 20. When irradiated, most of the resin present in the processed area of the insulating layer 20 is removed, but some glass fibers may remain without being removed.

유리 섬유가 남는 현상을 방지하기 위하여, 가공 대상물(10)에 조사하는 레이저 빔(L)의 에너지 밀도를 증가시키는 것을 고려할 수 있다. 예를 들어, 가공 대상물(10)에 조사된 레이저 빔(L)의 에너지 밀도는 50 J/cm2~ 100 J/cm2일 수 있다.In order to prevent glass fibers from remaining, it may be considered to increase the energy density of the laser beam L irradiated to the processing object 10. For example, the energy density of the laser beam (L) irradiated to the processing object 10 may be 50 J/cm 2 to 100 J/cm 2 .

다만, 레이저 빔(L)의 에너지 밀도 만을 단순히 증가시켰을 경우, 절연층(20)에 형성되는 홀(H)의 단면 형태가 의도치 않은 형상으로 나타날 수 있다. 예를 들어, 도 3a 및 도 3b와 같이, 절연층(20)에 형성된 홀(201)(이하, '제2 홀(201)'이라 한다)의 단면 형태가 볼록한 항아리 형태를 가질 수 있다. 이러한 항아리 형태의 제2 홀(201)의 단면 구조는, 높은 에너지 밀도로 인해, 절연층(20)의 가공 부위에서 유리 섬유가 제거되는 과정에서 수지가 유리 섬유보다 더 많이 제거되어 나타나는 현상으로 추측된다.However, if only the energy density of the laser beam L is simply increased, the cross-sectional shape of the hole H formed in the insulating layer 20 may appear in an unintended shape. For example, as shown in FIGS. 3A and 3B, the hole 201 (hereinafter referred to as the 'second hole 201') formed in the insulating layer 20 may have a convex jar shape in cross section. It is assumed that the cross-sectional structure of the second hole 201 in the shape of a jar is a phenomenon in which more resin is removed than the glass fiber in the process of removing the glass fiber from the processing area of the insulating layer 20 due to the high energy density. do.

절연층(20)의 제2 홀(201)의 단면 구조가 항아리 형태로 나타나는 현상을 방지하기 위하여, 레이저 빔(L)의 파워 밀도(power density)를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 레이저 빔(L)의 파워 밀도는 3.2 X 105 W/cm2 이상일 수 있다. 다만, 레이저 빔(L)의 파워 밀도는 2.5 X 106 W/cm2 이하일 수 있다. 레이저 빔(L)의 파워 밀도를 증가시킴으로써, 절연층(20)에서 수지와 유리 섬유의 제거 속도의 차이를 줄일 수 있다. 그에 따라, 절연층(20)에서 유리 섬유의 제거 효율을 향상시킬 수 있다.In order to prevent the cross-sectional structure of the second hole 201 of the insulating layer 20 from appearing in a jar shape, the power density of the laser beam L may be increased. For example, the power density of the laser beam (L) may be 3.2 However, the power density of the laser beam (L) may be 2.5 By increasing the power density of the laser beam L, the difference in the removal speed of the resin and glass fibers in the insulating layer 20 can be reduced. Accordingly, the removal efficiency of glass fibers from the insulating layer 20 can be improved.

레이저 빔(L)의 파워 밀도를 높이기 위하여, 실시예에 따른 레이저 드릴링 방법에서는, 레이저 빔(L)의 스폿(S; 도 5 참조) 직경은 가공하고자 하는 홀(H)의 직경보다 작게 설정할 수 있다. 예를 들어, 레이저 빔(L)의 스폿 직경은 홀(H)의 직경의 1/3 이하일 수 있다. (레이저 빔(L)의 스폿 직경은 홀(H)의 직경의 1/20 이상, 바람직하게는 홀(H)의 직경의 1/6 이상일 수 있다.) 레이저 빔(L)의 스폿 직경은 가공하고자 하는 제1 홀(101) 및 제2 홀(201) 각각의 직경보다 작을 수 있다. 가공 대상물(10)에 조사된 레이저 빔(L)의 스폿 당 에너지 밀도는 2.5 J/cm2 ~ 10 J/cm2 일 수 있다.In order to increase the power density of the laser beam (L), in the laser drilling method according to the embodiment, the spot (S; see FIG. 5) diameter of the laser beam (L) can be set smaller than the diameter of the hole (H) to be processed. there is. For example, the spot diameter of the laser beam (L) may be less than 1/3 of the diameter of the hole (H). (The spot diameter of the laser beam (L) may be 1/20 or more of the diameter of the hole (H), preferably 1/6 or more of the diameter of the hole (H).) The spot diameter of the laser beam (L) may be 1/6 or more of the diameter of the hole (H). It may be smaller than the desired diameters of each of the first hole 101 and the second hole 201. The energy density per spot of the laser beam (L) irradiated to the processing object 10 may be 2.5 J/cm 2 to 10 J/cm 2 .

도 4는 실시예에 따른 레이저 드릴링 방법을 나타낸 순서도이다. 도 5는 가공 대상물(10)에 레이저 빔(L)의 조사 위치를 2차원으로 이동시키는 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 가공 대상물(10)에 레이저 빔(L)의 조사 위치를 2차원으로 이동시키는 다른 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 7은 실시예에 따른 레이저 드릴링 방법에 사용되는 펄스 에너지의 변화의 일 예를 설명하기 위한 그래프이다. 도 8a 및 도 8b는 실시예에 따른 레이저 드릴링 방법에 의해 제1 홀(101)이 형성되는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 9a 및 도 9b는 실시예에 따른 레이저 드릴링 방법에 의해 제2 홀(201)이 형성되는 과정을 설명하기 위한 도면이다. Figure 4 is a flowchart showing a laser drilling method according to an embodiment. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of moving the irradiation position of the laser beam L on the processing object 10 in two dimensions. FIG. 6 is a diagram for explaining another example of moving the irradiation position of the laser beam L on the processing object 10 in two dimensions. FIG. 7 is a graph illustrating an example of a change in pulse energy used in a laser drilling method according to an embodiment. FIGS. 8A and 8B are diagrams for explaining the process of forming the first hole 101 by a laser drilling method according to an embodiment. FIGS. 9A and 9B are diagrams for explaining the process of forming the second hole 201 by a laser drilling method according to an embodiment.

도 4 및 도 5를 참조하면, 스폿(S) 직경이 작은 레이저 빔(L)을 이용하여 홀(H)을 형성하기 위하여, 형성하고자 하는 홀(H)의 형상에 기초하여, 레이저 빔(L)의 조사 위치를 2차원으로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 레이저 빔(L)의 조사 위치를 제1 홀(101)의 형상에 기초하여 2차원으로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 레이저 빔(L)의 조사 위치를 제2 홀(201)의 형상에 기초하여 2차원으로 이동시킬 수 있다. 레이저 빔(L)이 2차원 이동하는 과정에서, 레이저 빔(L)의 스폿(S)은 부분적으로 중첩될 수 있다. 스폿(S)의 중첩 면적은 레이저 빔(L)의 이동 속도에 의해 결정된다.4 and 5, in order to form a hole (H) using a laser beam (L) with a small spot (S) diameter, the laser beam (L) is formed based on the shape of the hole (H) to be formed. ) can be moved in two dimensions. For example, the irradiation position of the laser beam L can be moved in two dimensions based on the shape of the first hole 101. For example, the irradiation position of the laser beam L can be moved in two dimensions based on the shape of the second hole 201. In the process of moving the laser beam L in two dimensions, the spot S of the laser beam L may partially overlap. The overlapping area of the spot (S) is determined by the moving speed of the laser beam (L).

도 5를 참조하면, 레이저 빔(L)을 홀(H)의 테두리 형상을 따라 이동시킬 수 있다. 레이저 빔(L)의 2차원 이동 경로는 홀(H)의 테두리 형상을 따라 이동하는 경로를 포함한다. 홀(H)의 형상이 원형인 경우, 레이저 빔(L)을 홀(H)의 테두리를 따라 이동시키다가 점차 홀(H)의 중심으로 접근하도록 이동시킬 수 있다. 레이저 빔(L)의 2차원 이동 경로는 홀(H)의 반경 내에서 나선형으로 이동하는 경로를 포함할 수 있다. 다만, 레이저 빔(L)의 이동 경로는 이에 한정되지 아니하며, 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 도 6과 같이, 레이저 빔(L)을 홀(H)의 중심으로부터 테두리를 향해 나선형 경로를 따라 이동시킬 수 있다.Referring to FIG. 5, the laser beam L can be moved along the edge shape of the hole H. The two-dimensional movement path of the laser beam (L) includes a path that moves along the edge shape of the hole (H). When the shape of the hole (H) is circular, the laser beam (L) can be moved along the edge of the hole (H) and then gradually moved to approach the center of the hole (H). The two-dimensional movement path of the laser beam (L) may include a path that moves in a spiral manner within the radius of the hole (H). However, the movement path of the laser beam L is not limited to this and may change in various ways. For example, as shown in FIG. 6, the laser beam L may be moved along a spiral path from the center of the hole H toward the edge.

한편, 상기와 같이 레이저 빔(L)의 파워 밀도를 높여 2차원 이동시킴으로써, 절연층(20)에서 유리 섬유에 대한 제거 효율을 높인다 하더라도, 도전층(11)과 절연층(20)의 물질 특성에 따른 영향이 나타날 수 있다. 그에 따라, 도전층(11)과 절연층(20)의 물질 특성 차이로 인해, 제1 홀(101)과 제2 홀(201)의 직경 차이가 발생할 수 있다. 다시 말해, 레이저 드릴링 과정에서, 도전층(11)이 절연층(20)에 비해 상대적으로 적게 제거되어, 절연층(20)에 형성된 제2 홀(201)이 도전층(11)에 중첩될 수 있다.On the other hand, even if the removal efficiency of glass fibers from the insulating layer 20 is increased by increasing the power density of the laser beam L and moving it in two dimensions as described above, the material characteristics of the conductive layer 11 and the insulating layer 20 There may be an impact. Accordingly, due to differences in material properties between the conductive layer 11 and the insulating layer 20, a difference in diameter between the first hole 101 and the second hole 201 may occur. In other words, during the laser drilling process, relatively less of the conductive layer 11 is removed compared to the insulating layer 20, so that the second hole 201 formed in the insulating layer 20 can overlap the conductive layer 11. there is.

예를 들어, 자외선 영역의 레이저 빔(L)에 대해, 도전층(11)은 레이저 빔(L)을 잘 흡수하는 편이나, 전도율이 크기 때문에 흡수된 에너지가 쉽게 발산될 수 있다. 그에 따라, 상대적으로 가공 속도가 느릴 수 있다. 반면, 절연층(20)의 수지는 레이저 빔(L)을 잘 흡수하는 편이며 도전층(11)에 비해 흡수된 열이 쉽게 발산되지 않기 때문에, 도전층(11)에 비해 가공 속도가 빠를 수 있다. 만일 도전층(11) 및 절연층(20)에 동일한 펄스 에너지를 가지는 레이저 빔(L)을 조사할 경우, 도전층(11)에 형성된 제1 홀(101)보다 절연층(20)에 형성된 제2 홀(201)이 커지는 오버행 구조로 나타날 수 있다.For example, with respect to the laser beam L in the ultraviolet region, the conductive layer 11 absorbs the laser beam L well, but because the conductivity is high, the absorbed energy can be easily dissipated. Accordingly, the processing speed may be relatively slow. On the other hand, the resin of the insulating layer 20 absorbs the laser beam (L) well and the absorbed heat is not easily dissipated compared to the conductive layer 11, so the processing speed can be faster than that of the conductive layer 11. there is. If a laser beam L having the same pulse energy is irradiated to the conductive layer 11 and the insulating layer 20, the first hole 101 formed in the conductive layer 11 is greater than the first hole 101 formed in the conductive layer 11. 2 The hole 201 may appear as an overhang structure in which the hole 201 becomes larger.

이러한 점을 고려하여, 실시예에 따른 레이저 드릴링 방법에서는, 자외선 영역의 레이저 빔(L)에 대한 도전층(11)과 절연층(20)의 가공 속도의 차이를 고려하여, 제1 펄스 에너지(E1)와 제2 펄스 에너지(E2)를 조절할 수 있다.Taking this into consideration, in the laser drilling method according to the embodiment, considering the difference in processing speed of the conductive layer 11 and the insulating layer 20 with respect to the laser beam L in the ultraviolet region, the first pulse energy ( E1) and the second pulse energy (E2) can be adjusted.

도 4 및 도 7을 참조하면, 가공 대상물(10)의 상부에 위치한 도전층(11)에 자외선 영역의 파장으로 이루어지며 제1 펄스 에너지(E1)를 가지는 레이저 빔(L)을 2차원 이동시키면서 조사한다(S10). 도전층(11)에 조사되는 레이저 빔(L)의 제1 펄스 에너지(E1)를 절연층(20)에 조사되는 레이저 빔(L)의 제2 펄스 에너지(E2)보다 크게 설정할 수 있다. 예를 들어, 제1 펄스 에너지(E1)는 제2 펄스 에너지(E2)의 1.5배 ~ 4.5배일 수 있다. Referring to FIGS. 4 and 7, a laser beam (L) made of a wavelength in the ultraviolet region and having a first pulse energy (E1) is moved in two dimensions to the conductive layer (11) located on the upper part of the processing object (10). Investigate (S10). The first pulse energy (E1) of the laser beam (L) irradiated to the conductive layer 11 may be set to be greater than the second pulse energy (E2) of the laser beam (L) irradiated to the insulating layer 20. For example, the first pulse energy (E1) may be 1.5 to 4.5 times the second pulse energy (E2).

도 5, 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 레이저 빔(L)을 조사할 때, 레이저 빔(L)의 조사 위치를 제1 홀(101)의 형상에 기초하여 2차원으로 이동시킨다. 도전층(11)에 레이저 빔(L)을 조사할 때, 레이저 빔(L)의 조사 위치를 나선형으로 이동시킴으로써, 도전층(11)에 제1 홀(101)을 형성할 수 있다. 제1 홀(101)을 통해, 절연층(20)의 일부가 노출될 수 있다. 도전층(11)에 제1 홀(101)을 형성하는 과정에서, 제1 홀(101)의 하부에 위치한 절연층(20)의 일부가 제거될 수 있다. 제1 홀(101)의 직경은 50 um 이하일 수 있다. 제1 홀(101)의 크기를 조절하기 위하여, 도전층(11)에 조사하는 레이저 빔(L)의 조사 위치 및 제1 펄스 에너지(E1)의 크기 중 적어도 하나를 조절할 수 있다.Referring to FIGS. 5, 8A, and 8B, when irradiating the laser beam L, the irradiation position of the laser beam L is moved in two dimensions based on the shape of the first hole 101. When irradiating the laser beam L to the conductive layer 11, the first hole 101 can be formed in the conductive layer 11 by moving the irradiation position of the laser beam L in a spiral manner. A portion of the insulating layer 20 may be exposed through the first hole 101. In the process of forming the first hole 101 in the conductive layer 11, a portion of the insulating layer 20 located below the first hole 101 may be removed. The diameter of the first hole 101 may be 50 um or less. In order to adjust the size of the first hole 101, at least one of the irradiation position of the laser beam L and the size of the first pulse energy E1 irradiated to the conductive layer 11 can be adjusted.

도 4 및 도 7을 다시 참조하면, 가공 대상물(10)의 도전층(11)에 제1 홀(101)이 형성된 상태에서, 절연층(20)에 자외선 영역의 파장으로 이루어지며 제1 펄스 에너지(E1)와 다른 제2 펄스 에너지(E2)를 가지는 레이저 빔(L)을 2차원 이동시키면서 조사한다(S20). Referring again to FIGS. 4 and 7, in a state in which the first hole 101 is formed in the conductive layer 11 of the object 10, the first pulse energy is formed in the insulating layer 20 with a wavelength in the ultraviolet region. A laser beam (L) having a second pulse energy (E2) different from (E1) is irradiated while moving in two dimensions (S20).

제2 펄스 에너지(E2)가 제1 펄스 에너지(E1)보다 작을 수 있다. 제2 펄스 에너지(E2)가 제1 펄스 에너지(E1)보다 작기 때문에, 도전층(11)의 가공 속도는 절연층(20)의 가공 속도보다 느리게 나타난다. 그에 따라, 제2 펄스 에너지(E2)를 가지는 레이저 빔(L)에 의해, 도전층(11)은 제1 홀(101)의 크기 변화가 크게 나타나지 않으면서, 절연층(20)은 깊이 방향으로 가공되어 제2 홀(201)이 형성될 수 있다. The second pulse energy (E2) may be smaller than the first pulse energy (E1). Since the second pulse energy E2 is smaller than the first pulse energy E1, the processing speed of the conductive layer 11 appears to be slower than the processing speed of the insulating layer 20. Accordingly, by the laser beam L having the second pulse energy E2, the conductive layer 11 does not significantly change the size of the first hole 101, and the insulating layer 20 is formed in the depth direction. The second hole 201 may be formed by processing.

도 5, 도 9a 및 도 9b를 참조하면, 제2 펄스 에너지(E2)를 가지는 레이저 빔(L)을 절연층(20)에 대하여 2차원 이동시키면서 조사함으로써, 절연층(20)에 제1 홀(101)과 연통하는 제2 홀(201)이 형성될 수 있다. 제2 홀(201)의 직경은 50 um 이하일 수 있다. 제2 홀(201)의 직경이 높이에 따라 달라지는 경우, 최대 직경일 수 있다. 제2 홀(201)의 크기를 조절하기 위하여, 절연층(20)에 조사하는 레이저 빔(L)의 조사 위치 및 제2 펄스 에너지(E2) 중 적어도 하나를 조절할 수 있다.Referring to FIGS. 5, 9A, and 9B, the laser beam L having the second pulse energy E2 is irradiated while moving in two dimensions with respect to the insulating layer 20, thereby creating a first hole in the insulating layer 20. A second hole 201 communicating with 101 may be formed. The diameter of the second hole 201 may be 50 um or less. If the diameter of the second hole 201 varies depending on the height, it may be the maximum diameter. In order to adjust the size of the second hole 201, at least one of the irradiation position of the laser beam L and the second pulse energy E2 irradiated to the insulating layer 20 can be adjusted.

상술한 실시예에서는, 제1 펄스 에너지(E1)가 제2 펄스 에너지(E2)보다 큰 예를 중심으로 설명하였으나, 반드시 이에 한정되지 아니한다. 예를 들어, 도 10과 같이, 제1 펄스 에너지(E11)가 제2 펄스 에너지(E21)보다 작을 수도 있다.In the above-described embodiment, the description focuses on an example in which the first pulse energy E1 is greater than the second pulse energy E2, but the present invention is not necessarily limited thereto. For example, as shown in FIG. 10, the first pulse energy E11 may be smaller than the second pulse energy E21.

이와 같이, 파워 밀도를 높인 레이저 빔(L)을 2차원으로 이동시키되, 물질 특성이 다른 도전층(11)과 절연층(20)에 조사된 레이저 빔(L)의 펄스 에너지를 달리함에 따라, 제1 홀(101)과 제2 홀(201)의 직경(W1, W2) 차이를 줄일 수 있다. 예를 들어, 제1 홀(101)의 직경(W1)과 제2 홀(201)의 직경(W2)의 차이는 제1 홀(101)의 직경(W1)의 20% 이하일 수 있다. 제2 홀(201)의 직경(W2)에 대한 제1 홀(101)의 직경(W1)의 비(=W1/W2)는 0.8 이상일 수 있다. 여기서, 제2 홀(201)의 직경(W2)은 절연층(20)의 중간 높이에서의 직경일 수 있다.In this way, the laser beam (L) with increased power density is moved in two dimensions, but the pulse energy of the laser beam (L) irradiated to the conductive layer 11 and the insulating layer 20 with different material properties is varied. The difference in diameters (W1, W2) between the first hole 101 and the second hole 201 can be reduced. For example, the difference between the diameter W1 of the first hole 101 and the diameter W2 of the second hole 201 may be 20% or less of the diameter W1 of the first hole 101. The ratio (=W1/W2) of the diameter W1 of the first hole 101 to the diameter W2 of the second hole 201 may be 0.8 or more. Here, the diameter W2 of the second hole 201 may be the diameter at the mid-height of the insulating layer 20.

다만, 파워 밀도를 높인 레이저 빔(L)을 2차원으로 이동시키는 과정은, 가공 품질을 향상시키는 데 유리할 수 있으나, 레이저 빔(L)의 2차원 이동 시간으로 인해 가공 시간이 증가할 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 실시예에 따른 레이저 드릴링 방법에서는 가공 시간을 줄이기 위한 방법이 포함 또는 추가될 수 있다.However, the process of moving the laser beam (L) with increased power density in two dimensions may be advantageous in improving processing quality, but processing time may increase due to the two-dimensional movement time of the laser beam (L). In consideration of this, a method for reducing processing time may be included or added in the laser drilling method according to the embodiment.

도 11은 실시예에 따른 레이저 드릴링 방법에서 레이저 빔(L)을 2차원 이동시키는 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 11을 참조하면, 실시예에 따른 레이저 드릴링 방법에서는, 레이저 빔(L)은 음향 광학 편향기(30)에 의해 2차원 이동된다. 음향 광학 편향기(30)는 제1 방향으로 방향 전환을 위한 제1 음향 광학 편향기(31)와 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 방향 전환을 위한 제2 음향 광학 편향기(32)를 포함할 수 있다. 제1 음향 광학 편향기(31)를 이용하여 레이저 빔(L)의 제1 방향으로 이동을 제어하며, 제2 음향 광학 편향기(32)를 이용하여 레이저 빔(L)의 제2 방향으로 이동을 제어한다.FIG. 11 is a diagram for explaining an example of moving the laser beam L in two dimensions in the laser drilling method according to the embodiment. Referring to FIG. 11, in the laser drilling method according to the embodiment, the laser beam L is moved in two dimensions by the acousto-optic deflector 30. The acousto-optic deflector 30 includes a first acousto-optic deflector 31 for changing direction in a first direction and a second acousto-optic deflector 32 for changing direction in a second direction perpendicular to the first direction. It can be included. The movement of the laser beam L in the first direction is controlled using the first acousto-optic deflector 31, and the laser beam L is moved in the second direction using the second acousto-optic deflector 32. control.

이와 같이, 음향 광학 편향기(30)를 이용하여, 레이저 빔(L)의 조사 위치를 이동시킴으로써, 홀(H)의 가공 속도를 향상시킬 수 있다. 만일 레이저 빔(L)의 조사 위치를 이동시키기 위하여, 갈바노미터 스캐너 등 회전을 위한 기구적인 구성을 이용할 경우, 기구적인 동작으로 인한 물리적인 시간이 소요되며, 그로 인해, 가공 속도가 저하될 수 있다. 반면, 레이저 빔(L)의 조사 위치를 이동시키기 위하여 상술한 음향 광학 편향기(30)가 이용될 경우, 인가되는 전기신호의 주파수에 따라 레이저 빔(L)을 빠르게 편향시킬 수 있으며, 이를 통해 레이저 빔(L)의 이동 속도를 소정 크기 이상으로 확보할 수 있다. 예를 들어, 레이저 빔(L)의 이동 속도는 0.5 m/s ~ 2.0 m/s 일 수 있다.In this way, the processing speed of the hole H can be improved by moving the irradiation position of the laser beam L using the acousto-optic deflector 30. If a mechanical configuration for rotation, such as a galvanometer scanner, is used to move the irradiation position of the laser beam (L), physical time is required due to mechanical operation, and as a result, processing speed may be reduced. there is. On the other hand, when the above-described acousto-optic deflector 30 is used to move the irradiation position of the laser beam L, the laser beam L can be quickly deflected according to the frequency of the applied electrical signal, through which The moving speed of the laser beam (L) can be secured above a predetermined size. For example, the moving speed of the laser beam L may be 0.5 m/s to 2.0 m/s.

더불어, 실시예에 따른 레이저 드릴링 방법에서는, 가공 시간을 줄이기 위하여 레이저 빔(L)의 초점 거리(f)를 일정하게 유지할 수 있다. 다시 8a 내지 도 9b를 참조하면, 다층 구조의 가공 대상물(10)에 홀(H)을 형성하는 과정에서, 레이저 빔(L)의 초점 거리(f)를 일정하게 유지할 수 있다. 예를 들어, 도전층(11)에 제1 홀(101)을 형성하는 단계에서 레이저 빔(L)의 초점 거리(f)와 절연층(20)에 제2 홀(201)을 형성하는 단계에서 레이저 빔(L)의 초점 거리(f)가 동일할 수 있다. 다시 말해서, 다층 구조의 가공 대상물(10)에 조사되는 레이저 빔(L)의 초점(F) 높이는 일정할 수 있다. 예를 들어, 레이저 빔(L)은 도전층(11)에 초점(F)이 맞춰진 상태에서, 가공 대상물(10)의 제1 홀(101) 및 제2 홀(201)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 홀(101) 및 제2 홀(201)을 형성하는 동안, 레이저 빔(L)의 초점(F)은 도전층(11)의 상면에 맞춰질 수 있다. 다시 말해서, 도전층(11)에 제1 홀(101)을 형성할 때에 레이저 빔(L)의 초점(F)은 도전층(11)에 상면에 맞춰질 뿐만 아니라, 절연층(20)에 제2 홀(201)을 형성할 때에도 레이저 빔(L)의 초점(F)은 도전층(11)의 상면에 맞춰질 수 있다.In addition, in the laser drilling method according to the embodiment, the focal length (f) of the laser beam (L) can be kept constant in order to reduce processing time. Referring again to FIGS. 8A to 9B, in the process of forming the hole H in the multi-layered object 10 to be processed, the focal length f of the laser beam L can be kept constant. For example, in the step of forming the first hole 101 in the conductive layer 11, the focal length f of the laser beam L and the step of forming the second hole 201 in the insulating layer 20 The focal length (f) of the laser beam (L) may be the same. In other words, the height of the focus (F) of the laser beam (L) irradiated to the processing object 10 having a multi-layer structure may be constant. For example, with the laser beam L focused (F) on the conductive layer 11, the first hole 101 and the second hole 201 of the processing object 10 may be formed. For example, while forming the first hole 101 and the second hole 201, the focus F of the laser beam L may be focused on the top surface of the conductive layer 11. In other words, when forming the first hole 101 in the conductive layer 11, the focus F of the laser beam L is not only aligned with the upper surface of the conductive layer 11, but also the second hole 101 is formed in the insulating layer 20. Even when forming the hole 201, the focus (F) of the laser beam (L) may be focused on the upper surface of the conductive layer (11).

이와 같이, 홀(H)을 형성하는 동안 레이저 빔(L)의 초점 거리(f)를 동일하게 함으로써, 초점 거리(f)의 조절을 위해 소요되는 시간을 제거하거나 줄일 수 있으며, 그에 따라 레이저 드릴링 속도를 향상시킬 수 있다.In this way, by making the focal length (f) of the laser beam (L) the same while forming the hole (H), the time required to adjust the focal distance (f) can be eliminated or reduced, and thus the laser drilling Speed can be improved.

레이저 빔(L)의 초점 거리(f)가 동일하더라도, 도전층(11) 및 절연층(20)에 조사되는 레이저 빔(L)의 에너지는 거의 동일할 수 있다. 예를 들어, 제2 홀(201)을 형성하는 단계에서 절연층(20)에 조사되는 레이저 빔(L)의 스폿(S) 직경은 제1 홀(101)을 형성하는 단계에서 도전층(11)에 조사되는 레이저 빔(L)의 스폿(S) 직경의 95% 이상일 수 있다. Even if the focal length f of the laser beam L is the same, the energy of the laser beam L irradiated to the conductive layer 11 and the insulating layer 20 may be substantially the same. For example, the spot diameter of the laser beam L irradiated to the insulating layer 20 in the step of forming the second hole 201 is the same as that of the conductive layer 11 in the step of forming the first hole 101. ) may be more than 95% of the diameter of the spot (S) of the laser beam (L) irradiated.

한편, 다층 구조의 가공 대상물(10)에 조사되는 레이저 빔(L)은 이동 속도가 변할 수 있다. 예를 들어, 제1 홀(101)을 형성하는 단계에서 레이저 빔(L)의 이동 속도는 제2 홀(201)을 형성하는 단계에서 레이저 빔(L)의 이동 속도가 다를 수 있다. 예를 들어, 도전층(11)에 조사되는 레이저 빔(L)의 이동 속도가 절연층(20)에 조사되는 레이저 빔(L)의 이동 속도보다 빠를 수 있다. 다만, 레이저 빔(L)의 이동 속도의 변화는 선택적일 수 있으며, 필요에 따라 레이저 빔(L)의 이동 속도를 일정하게 유지할 수도 있다.Meanwhile, the moving speed of the laser beam L irradiated to the multi-layered processing object 10 may vary. For example, the moving speed of the laser beam L in the step of forming the first hole 101 may be different from the moving speed of the laser beam L in the step of forming the second hole 201. For example, the moving speed of the laser beam L irradiated to the conductive layer 11 may be faster than the moving speed of the laser beam L irradiated to the insulating layer 20. However, the change in the moving speed of the laser beam (L) may be optional, and the moving speed of the laser beam (L) may be kept constant as needed.

실시예에 따른 레이저 드릴링 방법에는 피코 레이저가 사용될 수 있다. 레이저 빔(L)의 펄스 폭은 피코초(pico second) 단위일 수 있다. 예를 들어, 레이저 빔(L)의 펄스 폭은 1 피코초 ~ 990 피코초일 수 있다. 펄스 폭이 피코초 단위인 레이저를 사용함으로써, 홀(H)의 가공 품질을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 홀(H)의 가공 단면을 역사다리꼴 형상에 가깝도록 가공할 수 있으며, 절연층(20)의 유리 섬유를 안정적으로 제거할 수 있다. 다만, 레이저 드릴링에 사용되는 레이저는 이에 한정되지 아니하며, 나노 레이저일 수도 있다. 레이저 빔(L)의 펄스 폭은 나노초 단위일 수 있다. 예를 들어, 레이저 빔(L)의 펄스 폭은 1 나노초~ 990 나노초일 수 있다.A pico laser may be used in the laser drilling method according to the embodiment. The pulse width of the laser beam (L) may be in pico seconds. For example, the pulse width of the laser beam L may be 1 picosecond to 990 picoseconds. By using a laser with a pulse width of picoseconds, the processing quality of the hole (H) can be improved. For example, the cross section of the hole H can be processed to be close to an inverted trapezoidal shape, and the glass fibers of the insulating layer 20 can be stably removed. However, the laser used for laser drilling is not limited to this and may be a nano laser. The pulse width of the laser beam (L) may be in nanoseconds. For example, the pulse width of the laser beam (L) may be 1 nanosecond to 990 nanoseconds.

도 12는 실시예에 따른 레이저 드릴링 방법에 따라 가공된 가공 대상물(10)의 모습을 나타낸 도면이다. 도 13a 내지 도 13c는 실시예에 따른 레이저 드릴링 방법에 따라 가공된 홀(H)을 상부 모습을 나타낸 도면으로, 도 13a는 홀(H)의 입구 부분에 초점을 맞추어 촬영한 것이며, 도 13b는 홀(H)의 중간 부분에 초점을 맞추어 촬영한 것이며, 도 13c는 홀(H)의 바닥 부분에 초점을 맞추어 촬영한 것이다.FIG. 12 is a diagram showing an object 10 processed according to a laser drilling method according to an embodiment. FIGS. 13A to 13C are diagrams showing the upper view of a hole (H) processed according to a laser drilling method according to an embodiment. FIG. 13A is a photograph focused on the entrance portion of the hole (H), and FIG. 13B is a photograph. The image was taken focusing on the middle part of the hole (H), and Figure 13c was taken focusing on the bottom part of the hole (H).

실시예에 따른 레이저 드릴링 방법에서는 가공 대상물(10)로서, 도전층(11) 은 구리층이며, 절연층(20)은 유리 섬유와 수지를 포함하는 프리프레그를 사용하였다. 레이저 드릴링 방법에서는, 레이저로 400 kHz 주파수를 가지는 피코초 레이저를 사용하였으며, 제1 펄스 에너지로 13.2 uJ, 제2 펄스 에너지로 3.3 uJ로 설정하였으며, 홀(H)이 형성될 가공 대상물(10)의 가공 영역에는 레이저 빔(L)이 85 J/cm2 의 에너지 밀도(fluence)로 조사되었다. 가공하고자 하는 홀(H)의 직경은 35 um로 설정하고, 레이저 빔(L)의 스폿(S) 직경은 15 um로 설정하였다. 레이저 빔(L)의 2차원 이동은 음향 광학 편향기(30)를 이용하였으며, 제1 홀(101)을 형성하는 단계에서 레이저 빔(L)의 이동 속도는 2.0 m/s로, 제2 홀(201)을 형성하는 단계에서 레이저 빔(L)의 이동 속도는 0.5 m/s로 설정하였다.In the laser drilling method according to the embodiment, the object 10 to be processed is a copper layer for the conductive layer 11, and a prepreg containing glass fiber and resin is used for the insulating layer 20. In the laser drilling method, a picosecond laser with a frequency of 400 kHz was used as the laser, the first pulse energy was set to 13.2 uJ, the second pulse energy was set to 3.3 uJ, and the processing object (10) on which the hole (H) was to be formed A laser beam (L) was irradiated to the processing area with an energy density (fluence) of 85 J/cm 2 . The diameter of the hole (H) to be processed was set to 35 um, and the spot diameter (S) of the laser beam (L) was set to 15 um. The two-dimensional movement of the laser beam (L) used an acousto-optic deflector (30). In the step of forming the first hole (101), the moving speed of the laser beam (L) was 2.0 m/s, and the second hole (101) was moved at a speed of 2.0 m/s. In the step of forming (201), the moving speed of the laser beam (L) was set to 0.5 m/s.

도 12 및 도 13a 내지 도 13c를 참조하면, 도전층(11)에는 약 34.5 um~ 36.4 um의 제1 홀(101)이 형성되었으며, 절연층(20)에는 상부의 직경보다 하부의 직경이 작은 제2 홀(201)이 형성되었으며, 제2 홀(201)의 상부 직경은 제1 홀(101)의 직경과 유사하며, 하부 직경은 약 27 um ~ 30.5 um로 제1 홀(101)의 직경보다 작다는 점을 확인하였다. 이로부터, 레이저 드릴링 방법에 의해, 제2 홀(201)의 단면 형상이 전체적으로 역사다리꼴 형상을 가지는 점을 확인하였다.Referring to FIGS. 12 and 13A to 13C, a first hole 101 of about 34.5 um to 36.4 um is formed in the conductive layer 11, and a first hole 101 of about 34.5 um to 36.4 um is formed in the insulating layer 20, and the lower diameter is smaller than the upper diameter. A second hole 201 is formed, and the upper diameter of the second hole 201 is similar to the diameter of the first hole 101, and the lower diameter is about 27 um to 30.5 um, which is the diameter of the first hole 101. It was confirmed that it was smaller than . From this, it was confirmed by the laser drilling method that the cross-sectional shape of the second hole 201 had an overall inverted trapezoidal shape.

나아가, 실시예에 따른 레이저 드릴링 방법이 적용된 가공 대상물(10)의 가공 상태로부터, 절연층(20)의 제2 홀(201)의 내부에 유리 섬유가 거의 남지 않는 점도 확인할 수 있었다.Furthermore, from the processing state of the object 10 to which the laser drilling method according to the embodiment was applied, it was confirmed that almost no glass fibers remained inside the second hole 201 of the insulating layer 20.

한편, 상술한 실시예에서는, 실시예에 따른 레이저 드릴링 방법이 하부 도전층(12), 절연층(20), 상부 도전층(11)이 적층된 3층 구조의 가공 대상물(10)에 적용된 예를 중심으로 설명하였으나, 레이저 드릴링 방법이 적용되는 가공 대상물(10)의 구조는 반드시 이에 한정되지 아니한다. 예를 들어, 레이저 드릴링 방법은 실시예에 따른 4층 이상의 다층 구조, 예를 들어, 5층 구조, 7층 구조 등의 가공 대상물(10)에도 적용될 수 있다.Meanwhile, in the above-described embodiment, the laser drilling method according to the embodiment is applied to the object 10 having a three-layer structure in which the lower conductive layer 12, the insulating layer 20, and the upper conductive layer 11 are stacked. Although the explanation is centered on , the structure of the processing object 10 to which the laser drilling method is applied is not necessarily limited to this. For example, the laser drilling method can also be applied to the object 10 to be processed, such as a multi-layer structure of four or more layers, for example, a five-layer structure, a seven-layer structure, etc. according to the embodiment.

이상에서 본 발명의 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.Although embodiments of the present invention have been described above, they are merely illustrative, and those skilled in the art will understand that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom.

1 : 가공 대상물
11, 12 : 도전층
20 : 절연층
201 : 제2 홀
30 : 음향 광학 변조기1: object to be processed
11, 12: conductive layer
20: insulation layer
201: 2nd hall
30: acousto-optic modulator

Claims (15)

절연층 및 도전층이 순차적으로 적층된 다층 구조의 가공 대상물에 레이저 빔을 조사하여, 상기 가공 대상물의 상기 절연층 및 상기 도전층에 홀을 형성하는 레이저 드릴링 방법으로서,
자외선 영역의 파장으로 이루어진 레이저 빔을 상기 도전층에 조사하여, 상기 도전층에 제1 홀을 형성하는 단계; 및
상기 레이저 빔을 상기 제1 홀을 관통하여 상기 절연층에 조사하여, 상기 절연층에 제1 홀과 연통하는 제2 홀을 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 제1 홀 및 상기 제2 홀을 형성하는 단계에서는, 상기 홀의 직경보다 작은 스폿 직경을 가지는 레이저 빔을 상기 홀의 형상에 기초하여 2차원 이동시키며,
상기 제1 홀을 형성하는 단계에서 상기 도전층에 조사되는 레이저 빔은 제1 펄스 에너지를 가지며, 상기 제2 홀을 형성하는 단계에서 상기 절연층에 조사되는 레이저 빔은 상기 제1 펄스 에너지와 다른 제2 펄스 에너지를 가지며,
상기 절연층은 유리 섬유와 수지를 포함하는, 레이저 드릴링 방법.A laser drilling method for forming holes in the insulating layer and the conductive layer of the processing object by irradiating a laser beam to an object having a multi-layer structure in which an insulating layer and a conductive layer are sequentially stacked, comprising:
Forming a first hole in the conductive layer by irradiating the conductive layer with a laser beam having a wavelength in the ultraviolet region; and
irradiating the laser beam through the first hole to the insulating layer to form a second hole in the insulating layer communicating with the first hole,
In the step of forming the first hole and the second hole, a laser beam having a spot diameter smaller than the diameter of the hole is moved in two dimensions based on the shape of the hole,
The laser beam irradiated to the conductive layer in the step of forming the first hole has a first pulse energy, and the laser beam irradiated to the insulating layer in the step of forming the second hole has a different pulse energy from the first pulse energy. It has a second pulse energy,
A laser drilling method, wherein the insulating layer includes glass fiber and resin. 제1항에 있어서,
상기 레이저 빔의 스폿 직경은 상기 홀의 직경의 1/3 이하인, 레이저 드릴링 방법.According to paragraph 1,
A laser drilling method, wherein the spot diameter of the laser beam is less than 1/3 of the diameter of the hole. 제1항에 있어서,
상기 제1 홀을 형성하는 단계에서의 상기 레이저 빔의 초점 거리는, 상기 제2 홀을 형성하는 단계에서의 상기 레이저 빔의 초점 거리와 동일한, 레이저 드릴링 방법.According to paragraph 1,
A laser drilling method wherein the focal length of the laser beam in the step of forming the first hole is the same as the focal length of the laser beam in the step of forming the second hole. 제3항에 있어서,
상기 제1 홀 및 상기 제2 홀을 형성하는 단계 모두에서, 상기 레이저 빔의 초점은 상기 도전층에 맞춰지는, 레이저 드릴링 방법.According to paragraph 3,
In both the steps of forming the first hole and the second hole, the laser beam is focused on the conductive layer. 제1항에 있어서,
작은 스폿 직경을 가지는 상기 레이저 빔의 파워 밀도는, 3.2 X 105 W/cm2 ~ 2.5 X 106 W/cm2 인, 레이저 드릴링 방법.According to paragraph 1,
The power density of the laser beam having a small spot diameter is 3.2 제1항에 있어서,
상기 레이저 빔의 2차원 이동 경로는 상기 홀의 테두리 형상을 따라 이동하는 경로를 포함하는, 레이저 드릴링 방법.According to paragraph 1,
A laser drilling method, wherein the two-dimensional movement path of the laser beam includes a path moving along the edge shape of the hole. 제1항에 있어서,
상기 레이저 빔의 2차원 이동 경로는 상기 홀의 반경 내에서 나선형으로 이동하는 경로를 포함하는, 레이저 드릴링 방법.According to paragraph 1,
A laser drilling method, wherein the two-dimensional movement path of the laser beam includes a path that moves in a spiral manner within the radius of the hole. 제1항에 있어서,
상기 레이저 빔은 음향 광학 편향기에 의해 2차원 이동되는, 레이저 드릴링 방법.According to paragraph 1,
A laser drilling method, wherein the laser beam is moved in two dimensions by an acousto-optic deflector. 절연층 및 도전층이 순차적으로 적층된 다층 구조의 가공 대상물에 레이저 빔을 조사하여, 상기 가공 대상물의 상기 절연층 및 상기 도전층에 홀을 형성하는 레이저 드릴링 방법으로서,
자외선 영역의 파장으로 이루어진 레이저 빔을 상기 도전층에 조사하여, 상기 도전층에 제1 홀을 형성하는 단계; 및
상기 레이저 빔을 상기 제1 홀을 관통하여 상기 절연층에 조사하여, 상기 절연층에 제1 홀과 연통하는 제2 홀을 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 제1 홀 및 상기 제2 홀을 형성하는 단계에서는, 상기 홀의 직경보다 작은 스폿 직경을 가지는 레이저 빔을 상기 홀의 형상에 기초하여 2차원 이동시키며,
상기 제1 홀을 형성하는 단계에서 상기 도전층에 조사되는 레이저 빔은 제1 펄스 에너지를 가지며, 상기 제2 홀을 형성하는 단계에서 상기 절연층에 조사되는 레이저 빔은 상기 제1 펄스 에너지와 다른 제2 펄스 에너지를 가지며,
상기 레이저 빔은 음향 광학 편향기에 의해 2차원 이동되며,
상기 레이저 빔의 이동 속도는, 0.5 m/s ~ 2.0 m/s인, 레이저 드릴링 방법.A laser drilling method for forming holes in the insulating layer and the conductive layer of the processing object by irradiating a laser beam to an object having a multi-layer structure in which an insulating layer and a conductive layer are sequentially stacked, comprising:
Forming a first hole in the conductive layer by irradiating the conductive layer with a laser beam having a wavelength in the ultraviolet region; and
irradiating the laser beam through the first hole to the insulating layer to form a second hole in the insulating layer communicating with the first hole,
In the step of forming the first hole and the second hole, a laser beam having a spot diameter smaller than the diameter of the hole is moved in two dimensions based on the shape of the hole,
The laser beam irradiated to the conductive layer in the step of forming the first hole has a first pulse energy, and the laser beam irradiated to the insulating layer in the step of forming the second hole has a different pulse energy from the first pulse energy. It has a second pulse energy,
The laser beam is moved in two dimensions by an acousto-optic deflector,
A laser drilling method in which the moving speed of the laser beam is 0.5 m/s to 2.0 m/s. 제1항에 있어서,
가공 대상물에 조사된 레이저 빔의 에너지 밀도는 50 J/cm2~ 100 J/cm2 인, 레이저 드릴링 방법.According to paragraph 1,
A laser drilling method in which the energy density of the laser beam irradiated to the processing object is 50 J/cm 2 to 100 J/cm 2 . 제1항에 있어서,
상기 제1 펄스 에너지가 상기 제2 펄스 에너지보다 큰, 레이저 드릴링 방법.According to paragraph 1,
A laser drilling method, wherein the first pulse energy is greater than the second pulse energy. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 홀의 직경과 상기 제2 홀의 직경의 차이는 제2 홀의 직경의 20% 이하인, 레이저 드릴링 방법.According to paragraph 1,
A laser drilling method wherein the difference between the diameter of the first hole and the diameter of the second hole is 20% or less of the diameter of the second hole. 제1항에 있어서,
상기 레이저 빔은 고체 레이저에 의해 생성되며,
상기 제1 홀 및 상기 제2 홀 각각의 직경은 50 um 이하인, 레이저 드릴링 방법.According to paragraph 1,
The laser beam is generated by a solid-state laser,
A laser drilling method, wherein the diameter of each of the first hole and the second hole is 50 um or less. 제1항에 있어서,
상기 레이저 빔의 펄스 폭은 피코 초 단위 또는 나노 초 단위인, 레이저 드릴링 방법.According to paragraph 1,
A laser drilling method, wherein the pulse width of the laser beam is in picoseconds or nanoseconds.
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