KR20060125587A - 레이저 가공 방법 및 레이저 가공 장치 - Google Patents

Abstract

T1 코드의 홀(H11, H12)에 각 위치 좌표를 하나씩 할당하고, T2 코드의 홀(H21, H22)에 각 위치 좌표를 두 개씩 할당하고, T3 코드의 홀(H31)에 위치 좌표를 세 개씩 할당함으로써, 레이저 광을 이동시키기 위한 위치 데이터열이 형성된다. 레이저 광을 단부로부터, 이동 1 내지 이동 5까지 화살표로 나타내 바와 같이 기판상에서 순차적으로 이동시킨다. 그런 다음, 복수 종류의 홀 직경 중에서 최소 직경 내로 집속된 레이저 광의 1회 발사로 H11에 조사하고, 2회 발사로 H21에 조사하고, 3회 발사로 H31에 조사하고, 레이저 광의 1회 발사로 H12에 조사하고, 2회 발사로 H22에 조사한다. 홀 직경의 크기에 따른 위치 데이터의 개수에 의해 레이저 광을 1회 발사하여 조사할 경우, 다른 홀 직경을 갖는 홀을 형성할 수 있다.

위치 데이터, 좌표, 레이저 광, 홀 직경, 피가공물, 조사 유닛

Description

레이저 가공 방법 및 레이저 가공 장치{LASER MACHINING METHOD AND LASER MACHINING MACHINE}

도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 레이저 가공 방법을 실행하기 위한 레이저 가공 장치의 구성 예를 설명하는 도면.

도 2는 레이저 광에 의해 홀 형성시의 레이저 발사 회수와 홀 직경 사이의 관계를 설명하는 그래프.

도 3의 (a), (b)는 레이저 광에 의해 다른 직경을 갖는 홀이 형성될 경우 홀의 위치를 이동시키는 절차를 대략적으로 설명하는 도면.

도 4는 기판에 3종류의 직경을 갖는 복수 홀을 형성할 경우 홀의 위치를 이동시키는 절차를 설명하는 도면.

도 5는 기판에 3종류의 직경을 갖는 복수 홀을 형성할 경우 상세한 가공 절차를 설명하는 도면.

도 6은 기판에 3종류의 직경을 갖는 복수 홀을 형성할 경우 직경 코드와 위치 데이터열에 따라 그룹화된 위치 좌표를 설명하는 도면.

도 7은 기판에 3종류의 직경을 갖는 복수 홀을 형성할 경우 가공 절차를 설명하는 플로차트.

도 8은 본 발명의 레이저 가공 방법에 의한 펀칭 프로세스의 개념을 설명하 는 개략도.

도 9는 다른 직경을 갖는 복수 홀을 형성하기 위해 본 발명의 레이저 가공 방법을 기판에 적용하는 방법을 설명하는 도면.

도 10은 본 발명의 제 2 실시예의 레이저 가공 방법을 실행하기 위한 레이저 가공 장치의 구성 예를 설명하는 도면.

도 11은 본 발명의 레이저 가공 방법에 의해 3종류의 직경을 갖는 복수 홀을 기판에 형성할 경우 직경 코드와 위치 데이터열에 따라 그룹화된 위치 좌표를 설명하는 도면.

도 12는 본 발명의 레이저 가공 방법에서의 펀칭하기 위한 위치 좌표 설정 및 가공 조건의 절차를 설명하는 플로차트.

도 13은 본 발명의 레이저 가공 방법을 적용할 경우 기판에 다른 직경을 갖는 복수 홀을 형성하는 절차를 설명하는 플로차트.

도 14는 레이저 광을 사용하여 기판에 홀을 형성하는 레이저 가공 장치의 구성 예를 설명하는 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 레이저 광 출력 장치 2: 집광 광학계

3: 가공 테이블 4: 제어 유닛

5: 기판 41: 처리부

42: 저장부 411: 조건 부여부

412: 그룹화부 413: 데이터 변환부

본 발명은 레이저 가공 방법과 레이저 가공 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 소정 스폿(spot)에 초점이 맞춰진 레이저 광을 사용하여, 다층 배선 기판 등과 같은 피(被)가공물에 여러 다른 직경을 갖는 복수 홀을 효율적으로 형성하는 레이저 가공 방법 및 레이저 가공 장치에 관한 것이다.

최근, 전자 장치의 기능 개선에 따라, 인쇄 배선 기판상에 탑재된 실장 부품의 고밀도화 및 리드 피치의 세밀화가 진행되고 있다. 이러한 진보에 대응하기 위해서, 인쇄 배선 기판에 형성된 비아 홀의 직경도 미세화되고 있다. 또한, 회로의 실장 밀도를 향상시키기 위한 다층 배선 기판이 빈번히 사용되고 있다.

종래 기술에서, 인쇄 배선 기판에서 홀을 형성하는 단계는 수치 제어(NC) 드릴을 이용하는 가공 또는 노광 기술(포토 비아 시스템)을 이용하는 처리에 의해 실행된다. 그러나, NC 드릴은 뚫려진 홀 직경에 한계가 있고, 드릴 가장자리가 깨지는 등의 문제를 갖고 있다. 또한, 포토 비아 시스템은 뚫려진 홀 직경에 한계가 있고 재료비가 높아진다는 문제를 갖고 있다.

그러므로, 이러한 문제를 해결하기 위한 수단으로써, 레이저 광에 의해 미세 홀을 형성할 수 있는 레이저 가공 장치가 최근 사용되고 있다. 레이저 가공 장치에서, 도 14에 나타낸 바와 같이, 레이저 발진기를 포함하는 레이저 광 출력 장치(1)로부터 펄스 레이저 광 L이 생성되고, 다음에 집광 광학계(2)에 의해 가공 테이 블(3) 상에 탑재 배치된 피가공물로서 기판(5) 상에 레이저 광 L은 초점이 맞춰진다.

이 레이저 가공 장치에서, 하나의 홀에 인가된 펄스의 개수와 에너지는 제어 유닛(4)에서의 처리부(41)에 의해, 저장부(42)에 저장된 제어 데이터에 따라 홀을 원하는 깊이로 실현하기 위해 조절된다. 또한, 가공 테이블(3)의 NC 위치 제어는 저장부(42)에 저장된 제어 데이터에 따라 실행된다. 그러므로, 레이저 광 L의 집속 지점은 이 제어에 의해 기판(5)상에 홀의 형성이 예정된 복수의 가공 위치상으로 조정된다.

한편, 직경을 규정하는데 사용되는 마스크를 레이저 광 안내로(案內路) 상에 배치하고 그 다음 이 마스크에 의해 레이저 광을 좁혀서, 홀의 직경을 감소시키려는 접근 방법이 다양하게 제안되어 왔다(예를 들어, 특허 문헌 1 내지 3에 각각 언급된 일본국 공개 특허 평9-271972, 일본국 공개 특허 평9-293946, 및 일본국 공개 특허 제2000-263263). 특허 문헌 1에 기재된 마스크는 피가공물로서 인쇄 배선 기판에 설치된 비아 홀의 직경을 고속으로 변경할 수 있는 회전판에 의해 형성된다. 이 회전판에는 복수의 비아 홀을 규정하는데 사용되고 레이저 광이 통과하는 다수 종류의 홀이 설치되어 있다. 이 회전판은 기판상에 조사되는 레이저 광의 광로(光路) 도중에 배열된다.

또한, 레이저 광의 집광 광학계의 구성을 연구하여 피가공물에 뚫려진 홀의 직경을 변경하는 레이저 가공 장치가 다양하게 제안되어 왔다(예를 들어, 특허 문헌 2 등). 특허 문헌 2에 기재된 레이저 가공 장치는 레이저 발진기와 피가공물 사이의 광로에 삽입되는 마스크의 상을 가공면에 축소된 크기로 형성하는 렌즈를 갖는 상 전사 광학계와, 집광 광학계, 및 상 전사 광학계와 집광 광학계 중 어느 하나를 선택하는 선택 수단을 포함한다. NC 제어 유닛은 상 전사 광학계, 집광 광학계, 및 선택 수단을 제어하고 뚫려진 홀의 직경과 홀의 깊이에 따라 상 전사 광학계와 집광 광학계 중 어느 하나를 선택한다.

상기 레이저 가공 장치에서, 피가공물에 개구된 홀의 직경에 맞춰 변환되는 레이저 광을 이용하여 홀 형성이 실행되고, 복수 종류의 홀을 갖는 마스크와, 집속된 직경이 변경될 수 있는 집광 광학계가 홀 직경의 크기를 변경하는데 채용된다. 반면에, 소정 스폿으로 집속되는 레이저 광을 그 위치를 변위시키면서 복수 회 조사하여 홀 직경의 크기를 변경할 수 있는 레이저 가공 장치가 제안되어 왔다(예를 들어, 특허 문헌 3, 및 특허 문헌 5 등으로 언급되는 일본국 공개 특허 제2004-87879호 참조).

한편, 피가공물로서 실리콘 칩 상에 칩의 I/O 패드의 증가에 따라 좁은 피치 간격에서 거의 격자 형상으로 배열되는 관통홀을 레이저 광을 조사함으로써 형성하는 레이저 가공 장치가 제안되어 왔다(예를 들어, 특허 문헌 4로 언급되는 일본국 공개 특허 제2002-35977호 참조). 이 레이저 가공 장치에서, 레이저 광이 조사될 때 가공 열의 열방산 불량으로 인한 시트 부재의 변형, 변질 및 관통홀의 변형을 방지함으로써 고정밀도의 관통홀을 형성하는 홀 형성 방법이 채용된다.

이 홀 형성 방법에 따르면, 거의 격자 형식으로 배열된 관통홀이 피가공물로서 소정의 시트에 레이저 광을 조사함으로써 형성된다. 격자 배열의 거의 중심부 에 위치된 홀 형성 지점은 시점(始點, starting point)으로서 설정된다. 소정 스폿으로 집속된 레이저 광은 이 시점으로부터 외측으로 향하는 거의 동심원 형상으로 홀 형성 지점을 이동시키면서 조사된다. 특히, 거의 격자 형식으로 배열되는 모든 홀 형성 지점에 적어도 하나의 레이저 광 펄스를 조사하는 단계를 복수 회 반복하므로, 모든 홀 형성 지점에 관통홀이 형성된다.

[특허 문헌 1] 일본국 공개 특허 평9-271972호 공보

[특허 문헌 2] 일본국 공개 특허 평9-293946호 공보

[특허 문헌 3] 일본국 공개 특허 제2000-263263호 공보

[특허 문헌 4] 일본국 공개 특허 제2002-35977호 공보

[특허 문헌 5] 일본국 공개 특허 제2004-87879호 공보

그러나, 빌트업 다층 배선 기판에는 상당수의 비아가 필요하다. 이러한 비아에서, 비아 접속의 신뢰성을 확보하는 것이 중요하며, 전원 공급 시스템에서의 비아의 배선 저항을 감소시키는 것 또한 중요하다. 그러므로, 패키지 설계에 대한 배선 기판의 설계자 측에서의 요구로서는, 비아의 홀 직경을 동일 적층된 층에서 비아의 용도에 따라 변경하는 것이 요구되고 있다.

예를 들어, 전원 공급 시스템에서의 배선 비아의 경우, 홀 직경이 비아의 용도에 따라 변경되는 비아로서, 홀 직경이 확대되어 저항값이 낮아진다. 또한, 열 응력과 같은 응력을 받는 중첩된 비아, 관통홀 도금(PTH)에 형성되는 비아 등의 경우, 홀 직경이 확대되어 접속 강도가 증가한다. 또한, 열 응력과 같은 응력을 받 지 않는 비아의 경우, 홀 직경이 감소되어 비아 수의 밀도가 증가한다. 이와 같이, 패키지 특성과 신뢰성에서의 향상이 달성될 수 있다.

종래 기술에서의 상기 레이저 가공 장치를 사용하면서 다층 배선 기판에 필요한 상당수의 비아가 레이저 광 펀칭에 의해 형성될 경우에, 다른 홀 직경을 갖는 복수 비아가 동일 층에 형성될 때, 먼저 제 1 단계에서 기판의 전체 표면에 한 종류의 홀 직경 크기를 갖는 모든 비아의 형성을 실행하고, 그 다음 레이저 광의 집속 스폿의 크기가 다른 크기의 홀 직경으로 변경되고, 그 다음 이러한 다른 크기으로 홀 직경을 갖는 모든 비아의 형성을 기판의 전체 표면상에 다시 실행한다. 이러한 형식으로, 레이저 광의 집속 스폿의 크기를 변경하면서 다른 홀 직경을 갖는 복수 종류의 비아를 형성하는 단계를 기판의 전체 표면상에 반복한다.

상술한 홀 형성 절차에 따라, 다른 홀 직경을 갖는 복수의 비아를 형성하는 단계가 실행될 경우에, 도 14에 나타낸 종래 기술에서의 레이저 가공 장치가 채용될 때, 가공 위치 제어하에서 실행된 가공 테이블(3)의 기계적 이동이 기판(5)의 전체 표면에 걸쳐 다른 홀 직경의 개수와 같은 복수 회 반복된다. 이 때문에, 기판의 하나의 시트에 필요한 홀 형성 시간 동안에 버려지는 시간이 발생하므로, 동일한 홀 직경을 갖는 비아 전체를 동일한 표면상에 형성할 경우에 비해 1.3 내지 1.5배 정도 비용이 증가된다. 결과적으로, 동일 층에서 홀 직경의 변경이 필요한 다층 배선 기판의 채용은 설계상 제한된다.

아래에 설명하는 본 발명은 인쇄 배선 기판 또는 빌트업 다층 배선 기판에서의 동일층에서 요구되는 복수 종류의 비아의 다수 개를 효과적으로 형성할 수 있고 또한 패키지 설계에서의 자유도를 향상시킬 수 있는 레이저 가공 방법 및 레이저 가공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시예를 아래에 설명한다. 소정의 직경으로 집속된 레이저 광을 조사함으로써, 피가공물에서 다른 홀 직경을 갖는 복수의 홀을 개구하는 레이저 가공 방법은, 상기 소정의 직경을 복수의 홀 중에서 최소 직경에 맞춰 집속되는 레이저 광의 조사 유닛을 홀의 가공 위치로 순차적으로 상대 이동시키는 이동 단계와, 조사 유닛이 각 가공 위치에 상대적으로 이동될 때 가공 위치에서 홀 직경의 크기에 따라 레이저 광을 소정 회수 조사하는 조사 단계를 포함한다.

또한, 조사 유닛이 가공 위치로 상대적으로 이동된 후, 가공 위치에서의 홀 직경이 최소 직경일 경우에는 레이저 광이 피가공물에 한번 조사되고, 가공 위치에서의 홀 직경이 최소 직경보다 클 경우에는 홀 직경의 크기에 따라 레이저 광이 피가공물에 두 번 이상 조사된다. 또한, 복수 홀의 가공 위치 사이의 이동 거리가 가장 짧도록 선택된 루트를 통하여 조사 유닛은 이동된다.

또한, 본 발명은 복수 홀의 홀의 가공 위치 데이터와 직경 정보를 입력하는 입력 단계와, 복수 홀에 대한 홀 직경 정보에 포함된 홀 직경의 크기에 따라 가공 위치 데이터를 그룹화하는 그룹화 단계와, 홀 직경이 최소 직경인 그룹에 속하는 가공 위치 데이터에는 레이저 광을 한번 조사하는 조건을 부여하고, 홀 직경이 최소 직경보다 큰 직경의 순서로 분류되는 각 그룹에 속하는 가공 위치 데이터에는 홀 직경의 크기에 따라 레이저 광을 두 번 이상 순차적으로 조사하는 조건을 부여 하는 조건 부여 단계를 더 포함하고, 조사 유닛이 각 가공 위치로 이동될 때 가공 위치 데이터에 부여된 조건에 따라 레이저 광을 소정 회수 조사하는 레이저 가공 방법을 제공한다.

또한, 가공 위치 데이터는 피가공물 상에 위치 좌표를 가지며, 가공 위치 데이터는, 레이저 광이 한번 조사되는 조건하에서는 가공 위치에 관한 하나의 위치 좌표를 설정하고, 레이저 광이 홀 직경의 크기에 따라 두 번 이상 조사되는 조건하에서는 가공 위치에 관한 두 개 이상의 위치 좌표를 설정하는 데이터 변환 단계에 의해 변환되고, 레이저 광은 조사 유닛이 각 가공 위치로 이동될 때 가공 위치 데이터에 포함된 위치 좌표의 개수에 따라 위치 좌표의 개수와 동일한 소정 회수 조사된다.

또한, 가공 위치에서의 홀이 전원 배선용 비아, 열 응력과 같은 응력이 인가되는 중첩된 비아, 또는 관통홀 도금된 비아인 경우에는, 조사 유닛이 가공 위치로 이동된 후, 레이저 광이 홀 직경의 크기에 따라 두 번 이상 조사된다.

본 발명은 또한 피가공물에서 개구되고 다른 홀 직경을 갖는 복수 홀 가운데 최소 직경에 맞춰 소정의 직경내로 레이저 광을 집속하고, 조사부로부터 피가공물 상으로 레이저 광을 조사하는 조사 유닛과, 피가공물에서의 복수 홀의 가공 위치를 레이저 광의 집속된 위치로 순차적으로 상대 이동시키는 이동 유닛과, 조사 유닛에 의한 레이저 광 조사 및 가공 위치를 집속된 위치에 맞춘 배열을 제어하는 제어 유닛을 포함하고, 제어 유닛은 조사 유닛이 복수 홀의 가공 위치로 순차적으로 상대 이동될 때 가공 위치에서의 홀 직경의 크기에 따라 조사 유닛이 레이저 광을 소정 회수 조사하게 한다.

또한, 조사 유닛이 가공 위치로 상대적으로 이동된 후, 제어 유닛은 가공 위치에서의 홀 직경이 최소 직경일 경우 조사 유닛이 레이저 광을 피가공물에 한번 조사하도록 하고, 가공 위치에서의 홀 직경이 최소 직경보다 클 경우 조사 유닛이 홀 직경의 크기에 따라 레이저 광을 피가공물에 두 번 이상 조사하게 한다. 또한, 복수 홀의 가공 위치 사이의 이동 거리가 짧도록 선태된 루트를 통하여 조사 유닛이 이동된다.

또한, 본 발명은 복수 홀의 가공 위치와 홀 직경 정보를 입력하는 입력 유닛과, 복수 홀의 입력 가공 위치 데이터와 입력 홀 직경 정보를 저장하는 저장 유닛을 더 포함하고, 제어 유닛은, 저장 유닛으로부터 가공 위치 데이터와 홀 직경 정보를 판독하고, 그 다음 홀 직경 정보에 포함된 복수 홀에 대한 홀 직경의 크기에 따라 가공 위치 데이터를 그룹화하는 그룹화부와, 홀 직경이 최소 직경인 그룹에 속하는 가공 위치 데이터에 레이저 광을 한번 조사하는 조건을 부여하고, 홀 직경이 최소 직경보다 큰 순서로 분류되는 각 그룹에 속하는 가공 위치 데이터에 홀 직경의 크기에 따라 레이저 광을 순차적으로 두 번 이상 조사하는 조건을 부여하는 조건 부여부를 포함하고, 제어 유닛은 조사 유닛이 각 가공 위치로 이동될 때, 가공 위치 데이터에 부여된 조건에 따라 조사 유닛이 레이저 광을 소정 회수 조사하도록 하는 레이저 가공 장치를 제공한다.

또한, 입력 유닛 내로 입력된 가공 위치 데이터는 피가공물 상에 위치 좌표를 갖고, 제어 유닛은 레이저 광이 한번 조사되는 조건하에서는 각 가공 위치 데이 터에서 가공 위치에 관한 하나의 위치 좌표를 설정하고, 레이저 광이 홀 직경의 크기에 따라 두 번 이상 조사되는 조건하에서는 각 가공 위치 데이터에서 가공 위치에 관한 두 개 이상의 위치 좌표를 설정하는 데이터 변환부를 갖고, 제어 유닛은 조사 유닛이 각 가공 위치로 이동될 때 데이터 변환부에 의해 변환된 위치 좌표의 개수에 따라 조사 유닛이 레이저 광을 위치 좌표의 개수와 동일한 소정 회수 조사하게 한다.

또한, 데이터 변환부는 복수 개의 가공 위치 데이터의 X-축 좌표 데이터와 Y-축 좌표 데이터를 포함하는 좌표 데이터열을 형성하고, 홀 직경의 크기에 따라 레이저 광이 두 번 이상 조사되는 조건이 부여된 그룹에서 가공 위치 데이터의 X-축 좌표 데이터와 Y-축 좌표 데이터가 동일한 경우, X-축 좌표 데이터와 Y-축 좌표 데이터 중 한 개만이 포함되도록 좌표 데이터열이 형성된다.

레이저 가공 장치에서, 가공 위치에서의 홀이 전원 배선용 비아, 열 응력과 같은 응력이 인가되는 중첩된 비아, 또는 관통홀 도금된 비아일 경우, 조사 유닛이 가공 위치로 이동된 후, 레이저 광이 홀 직경의 크기에 따라 두 번 이상 조사된다.

다양한 실시예가 하나 이상의 다음의 이점을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 소정의 직경 내로 집속되는 레이저 광을 조사함으로써 피가공물에 다른 홀 직경을 갖는 복수 홀을 개구하기 위해 적용되는 레이저 가공에 있어서, 피가공물 상으로 조사된 레이저 광의 소정의 직경은 복수 종류의 홀 직경 가운데 최소 직경으로 설정되고, 레이저 광은 홀의 가공 위치로 순차적으로 이동되고, 레이저 광이 각 가공 위치로 이동될 때 해당 가공 위치에서의 홀 직경의 크기에 따라 소정 회수 조사된다. 그러므로, 다른 홀 직경을 갖는 복수 홀이 피가공물의 표면에 혼재되어 있더라도, 홀의 홀 직경의 변경을 원활하게 실행할 수 있으며 또한 교호로 존재하는 복수 종류의 홀 직경을 갖는 홀을 레이저 광의 일련의 이동 동작으로 개구시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 복수 홀의 가공 위치 사이의 이동 거리가 가장 짧도록 선택된 루트를 통하여 조사 유닛은 이동된다. 그러므로, 복수 종류의 홀 직경을 갖는 홀이 복수 회 개구될 경우, 하나의 종류의 홀 형성이 종료될 때마다 기계 원점으로 되돌아가는데 필요한 이동 동작 시간을 삭감할 수 있어서, 홀 가공 시간이 단축될 수 있다. 그러므로, 홀 형성 효율이 향상되고 또한 비용절감이 달성될 수 있다.

또한, 종래 기술에서, 피가공물의 동일한 표면에 다른 홀 직경을 갖는 복수 홀이 배열되는 레이아웃을 설계할 경우, 비용이 상승하게 된다. 그러므로, 예를 들어, 다층 배선 기판의 패키지 설계에 영향을 미치게 된다. 그러나, 레이저 광을 사용하는 본 발명의 가공 방법이 채용될 경우, 복수 종류의 홀 직경을 갖는 복수 홀을 개구하는데 있어서 설계의 마진이 향상된다.

다음으로, 소정 스폿에 집속되는 레이저 광을 조사함으로써, 피가공물에서 다른 직경을 갖는 복수 홀을 개구하는 레이저 가공 방법과 레이저 가공 장치에 관한 본 발명의 실시예를 이하에 설명한다.

먼저, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 레이저 가공 방법 및 레이저 가공 장치를 도 1 내지 도 7을 참조하여 이하에 설명한다.

상술한 종래 기술에서의 레이저 가공 장치에서는, 피가공물에 형성될 홀의 직경이 변경될 경우, 레이저 광의 광로 상에 다른 직경을 갖는 홀을 갖는 마스크를 배치하거나 레이저 광 집광 광학계의 조리개를 교체하여 홀 직경을 변경한다. 이들 홀 직경을 변경하기 위해서 전용의 메커니즘이 필요하므로 제어가 복잡해 진다. 게다가, 비용이 상승할뿐만 아니라 홀 가공 시간이 늘어나는 문제가 있다.

그러므로, 본 발명은 레이저 광에 의해 미세 홀이 개구되는 경우에 있어서, 소정 스폿에 집속된 레이저 광이 피가공물의 동일한 위치상에 복수 회 조사(복수 발사)될 때, 소정 스폿보다 큰 직경을 갖는 홀이 개구되는 현상을 사용한다. 본 발명에서는, 이 현상을 사용하여, 동일한 위치에 인가된 소정 직경의 레이저 광을 발사하는 회수를 변경하여 다른 홀 직경을 갖는 홀을 형성할 수 있다. 홀 형성의 실험적인 예를 도 2에 나타낸다.

도 2에서, 횡축은 발사 회수를 나타내고 종축은 홀 직경의 크기를 나타낸다. 여기서는, 레이저 광이 소정의 직경으로서 50㎛로 집속되는 경우를 나타낸다. 백색 도트는 1회 발사 조사의 경우를 나타내고, 이중 원은 2회 발사 조사의 경우를 나타내고, 흑색 도트는 3회 발사 조사의 경우를 나타낸다. 도 2에 나타낸 예에서는, 관통홀이 피가공물에서 개구되는 경우를 나타내고, 관통홀의 상부 지름과 하부 지름 사이의 차이가 존재하지만, 홀 직경은 발사 회수에 따라 확장된다. 이 사실에 따르면, 피가공물 상에 홀 가공 위치상으로 레이저 광의 조사 회수가 변경될 경우, 소정의 직경보다 큰 크기를 갖는 홀이 소정의 직경 내로 집속되는 레이저 광이라도 이를 이용하여 개구될 수 있다.

제 1 실시예의 레이저 가공 방법이 적용되는 레이저 가공 장치의 개략적인 구성을 도 1에 나타낸다. 도 1에 나타낸 레이저 가공 장치는 도 14에 나타낸 레이저 가공 장치를 기체(基體)로서 채용하고, 동일한 부분에는 동일한 참조 번호를 첨부하였다. 도 1에 나타낸 레이저 가공 장치와 도 14에 나타낸 레이저 가공 장치와의 차이점은 조건 부여부(411)와 그룹화부(412)가 처리부(41)에 설치되어 있다는 것이다.

다른 홀 직경을 갖는 복수 홀이 피가공물의 일례로서의 배선 기판에서 도 1에 나타낸 레이저 광과 레이저 가공 장치에 의한 상기 홀 형성 원리를 활용함으로써 개구되는 경우를 도 3의 (a)와 도 3의 (b)를 참조하여 이하에 설명한다. 도 1에 나타낸 레이저 가공 장치에서, 가공 테이블(3)에 기판(5)이 탑재 배치된다. 레이저 광 L은 집광 광학계(2)에 의해 소정의 직경 내로 집속된다. 그 다음, 제어 유닛(4)이 저장부(42)에 저장된 위치 데이터에 따라 가공 테이블(3)의 위치 제어를 실행할 경우, 초점이 맞춰된 레이저 광은 가공 위치로 이동된다.

도 3의 (a)에서는, 각각이 소정의 직경을 갖는 홀(H11, H12, H13, ...)을 순차적으로 형성하는 레이저 광의 이동 방법을 나타낸다. 소정 직경의 레이저 광이 백색 도트로 나타낸 홀(H11, H12, H13, ...)의 가공 위치에 1회 발사 조사된다. 도 3의 (b)에서, 직경이 소정의 직경보다 큰 홀이 순차적으로 개구되는 경우를 나타낸다. 소정 직경의 레이저 광이 이중 원으로 나타낸 홀(H11, H12, H13, ...)의 가공 위치에 2회 발사 조사된다.

도 3의 (b)와 도 3의 (d)에서, 다른 홀 직경을 갖는 홀이 형성될 경우 레이 저 광을 이동시키는 절차를 나타낸다. 그런 다음, 레이저 광의 이동 절차, 즉, 배선 기판에 다른 직경을 갖는 복수 홀이 실제로 개구되어할 경우 가공 테이블(3)의 위치 제어를 실행하는 절차를 도 4를 참조하여 이하에 설명한다. 도 4에서, 기판(5)에 3 종류의 홀 직경을 갖는 복수 홀이 개구될 경우의 일례를 설명한다. 도 4에서, 백색 도트는 최소 직경을 갖는 홀의 가공 위치를 나타내고, 이중 원은 최소 직경보다 한 단계 큰 직경을 갖는 홀의 가공 위치를 나타내고, 흑색 도트는 한 단계 더 큰 직경을 갖는 홀의 가공 위치를 나타낸다.

3 종류의 직경을 갖는 복수 홀이 기판(5)에 개구되어야할 경우, 동일 종류의 직경을 갖는 홀의 가공 위치들이 그룹으로 분류된다. 도 4에서, 가공 위치는 백색 도트, 이중 원, 및 흑색 도트로 나타낸 3 그룹으로 분류된다. 제 1 그룹에 속하는 가공 위치에 레이저 광이 1회 발사 조사되고, 제 2 그룹에 속하는 가공 위치에 레이저 광이 2회 발사 조사되며, 제 3 그룹에 속하는 가공 위치에 레이저 광이 3회 발사 조사된다. 이들 그룹에 속하는 가공 위치는 기판(5)의 전체 표면에 분포한다고 가정한다.

그러므로, 가공 위치를 순차적으로 변위시키면서, 소정의 직경 내로 집속된 레이저 광이 각 그룹에서의 홀 가공 위치에 1회 발사 내지 3회 발사로 선택적으로 조사된다. 이러한 경우에, 레이저 광의 이동 길이를 최소로 감소시키는 루트가 각 그룹으로부터 선택되고, 가공 위치의 이동 순서가 설정된다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 소정의 직경을 각각 갖는 홀(H11, H12, H13, ... , H1m)을 개구하는 가공 위치(백색 도트)는 실선으로 나타낸 바와 같이, 시점으로서의 H11으로부터 기판(5)의 좌측 상부에 나타낸 H1m까지 이동된다. 제어 유닛(4)은 레이저 광 출력 장치(1)가 레이저 광 조사 위치가 가공 위치 H11으로부터 H1m까지 이동될 때마다 1회 발사 조사되는 방식으로 제어를 실행한다.

그 다음, 이중 원으로 표시된 제 2 그룹에서의 홀(H21, H22, H23, ... , H2n)을 개구하기 위하여, 제어 유닛(4)은 레이저 광 출력 장치(1)가 가공 위치마다 레이저 광을 2회 발사 조사하도록 제어한다. 그런 다음, 제어 유닛(4)은 도 4에서 파선으로 나타낸, 레이저 광 조사 위치 H1m로부터 H21까지 가공 테이블(3)을 이동시키고, 그 다음 도 4에서 굵은 실선으로 나타낸, 시점으로서의 H21로부터 H22, H23, ..., H2n까지 연속하여 가공 테이블(3)을 이동시킨다. 제어 유닛(4)은, 조사 위치가 기판(5) 상에 나타낸 H2n까지 도달할 때까지, 레이저 광 조사 위치가 가공 위치로 이동될 때마다, 레이저 광 출력 장치(1)가 레이저 광을 2회 발사 조사하게 한다.

그런 다음, 제 1 및 제 2 그룹과 마찬가지로, 제 3 그룹에서 흑색 도트로 표시된 홀(H31, H32, H33, ..., H3k)을 개구하기 위하여, 제어 유닛(4)은 가공 위치마다 레이저 광 출력 장치(1)가 레이저 광을 3회 발사 조사하도록 제어한다. 그런 다음, 제어 유닛(4)은 도 4에서 파선으로 나타낸, 레이저 광 조사 위치 H2n으로부터 H31까지 가공 테이블(3)을 이동하게 하고, 그 다음 레이저 광 조사 위치를 도 4에 이중선으로 나타낸, 시점으로서의 H31로부터 H32, H33, ...H3k까지 연속하여 이동시키면서, 레이저 광 조사 위치가 가공 위치로 이동될 때마다 H3k까지 레이저 광 출력 장치(1)가 레이저 광을 3회 발사 조사하게 한다.

상술한 바와 같이, 소정의 직경을 갖는 레이저 광에 의해 3 종류의 홀 직경을 갖는 복수 홀이 기판(5)에 개구될 경우, 레이저 광을 이동시키는 절차의 일례를 설명한다. 가공 위치와 가공 조건 사이의 관계를 도 5를 참조하여 이하에 설명한다. 도 5에서는, 도 4에 나타낸 홀 배열 예의 일부를 이용하여 관계를 나타내고 있다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 다른 홀 직경을 갖는 복수 홀(H11, H21, H31, H12, H22)이 기판(5) 상에 배열되어 있다고 가정한다. 기판(5) 상에 위치 좌표가 (X11, Y11), (X12, Y12)로 되고 소정 직경을 갖는 홀이 개구되도록 가공 조건이 제 1 그룹에 속하는 홀(H11, H21)로 설정되기 때문에, 레이저 광은 1회 발사 조사하도록 부여된 T1 코드로 가공 조건이 주어진다.

또한, 제 2 그룹에 속하는 홀(H21, H22)에는 기판(5) 상의 위치 좌표가 (X21, Y21), (X22, Y22)로 되고 소정의 직경보다 한 단계 큰 직경을 갖는 홀이 개구되도록 가공 조건이 설정되기 때문에, 레이저 광을 2회 발사 조사하도록 부여된 T2 코드로 가공 조건이 주어진다. 또한, 제 3 그룹에 속하는 홀(H31)에는 기판(5) 상의 위치 좌표가 (X31, Y31)로 되고 소정의 직경보다 더 큰 직경을 갖는 홀이 개구되도록 가공 조건이 설정되기 때문에, 레이저 광을 3회 발사 조사하도록 부여된 T3 코드로 가공 조건이 주어된다.

도 5에 나타낸 경우의 레이저 광의 이동 절차는 도 4에 나타낸 제 1 내지 제 3 그룹에 속하는 복수 홀을 개구하는 레이저 광의 이동 절차와 유사하다. 프로세스는 T1 코드가 부여되는 H11에서 개시되고 그 다음 이동 1의 화살표에 따라 T1 코 드의 H12로 이동되고, T1 코드의 홀이 개구된다. T1 코드의 모든 홀이 형성된 후, 파선으로 나타낸 이동 2 화살표에 따라 T2 코드의 홀 형성이 이행된다.

프로세스는 T2 코드가 부여되는 H21에서 개시되고 그 다음 이동 3의 화살표에 따라 T2 코드의 H22로 이동되고, T21 코드의 홀이 개구된다. T2 코드의 모든 홀이 형성된 후, 프로세스는 파선으로 나타낸 이동 4의 화살표에 따라 T3 코드의 홀 형성으로 이행된다. 다음, T3 코드가 부여되는 H31에서 T3 코드의 홀이 형성된다. 이중선으로 나타낸 바와 같이, T3 코드의 모든 홀이 형성된 후, 기판상에 3 종류의 다른 홀 직경을 갖는 복수 홀의 형성이 완료된다.

도 5에 나타낸 가공 위치를 가공 조건과 상관시켜는 방법에 의거하여, 홀 그룹, 가공 위치 및 가공 조건 사이의 상관을 도 6에 나타낸다. 홀 가공 위치의 좌표값은, 도 6에서 좌표 열에는 세 개의 사각 프레임으로 둘러싸인, T1 코드 그룹, T2 코드 그룹, 및 T3 코드 그룹으로 분류된다.

좌표 열에 기재된 홀의 좌표값은 제어 유닛(4)에 접속된 입력 장치(도시 생략)에 의해 입력된다. 제어 유닛(4)에서, 홀 직경에 관한 가공 조건, 즉, T1 내지 T3 코드 중 어느 하나가 조건 부여부(411)에 의해 입력 좌표값에 부여된다. 그런 다음, 그룹화부(412)는 모든 좌표값을 T1 내지 T3 코드마다 그룹으로 분류한다. 그런 다음, 분류된 그룹에 속하는 좌표값은 위치 데이터로서 저장부(42)에 저장된다.

여기에 저장된 위치 데이터의 구성은 도 6에서의 데이터열에 나타낸다. 가공 조건으로서 T1 내지 T3 코드가 선택적으로 부여되는 각 홀 형성 위치에 대응하 는 좌표값은 그룹마다 위치 데이터열로서 저장된다. 이 데이터열에 기재된 위치 데이터의 예에서, X-축 좌표 또는 Y-축 좌표가 각 그룹에서 공통일 경우, X-축 좌표와 Y-축 좌표에서 하나의 공통 좌표가 위치 데이터열을 형성하기 위해 저장된다. 그러므로, 필요한 메모리 용량이 감소된다.

이와 같이 형성되고 가공 조건에 따라 그룹으로 분류된 위치 데이터열에 의거하여, 다른 홀 직경을 갖는 복수 홀을 기판(5)에 형성할 경우의 홀 형성 절차를 도 7의 플로차트를 참조하여 이하에 설명한다.

먼저, 기판을 로더(loader) 상에 세팅하고(스텝 S1), 다음에 레이저 가공 장치의 가공 테이블(3)에 기판을 반입하고(스텝 S2), 다음에 가공 테이블 상에 기판을 탑재 배치한다. 그 다음, 집광 광학계(2)의 초점 맞춤을 실행하고(스텝 S3), 다음에 기판과 가공 테이블과의 배열을 실행한다(스텝 S4). 그런 다음, 가공 테이블이 이동/제어되어, 레이저 광의 집속 지점이 기계 원점으로 이동된다(스텝 S5).

그런 다음, T1 코드가 제 1 가공 조건으로서 선택되고, T1 코드가 부여되는 위치 데이터열이 호출된다(스텝 S6). 제어 유닛(4)은 위치 데이터열에 따라 가공 테이블(3)의 이동을 제어한다. 그런 다음, 가공 테이블이 홀 가공 위치로 이동될 때마다 레이저 광을 1회 발사하는 조사에 의해, 소정의 직경을 갖는 홀 형성이 실행된다(스텝 S7).

T1 코드가 부여되는 위치 데이터열의 홀 형성이 종료될 경우, 가공 테이블은 다시 이동/제어되고 레이저 광의 집속 지점은 기계 원점으로 이동된다(스텝 S8). 그런 다음, T2 코드가 선택되고, T2 코드가 부여되는 위치 데이터열이 호출된다(스 텝 S9). 가공 테이블은 위치 데이터열에 따라 이동/제어된다. 그러므로, 가공 테이블이 홀 가공 위치로 이동될 때마다 레이저 광을 2회 발사하는 조사에 의해, 소정의 직경보다 한 단계 큰 직경을 갖는 홀 형성이 실행된다(스텝 S10).

T2 코드가 부여되는 위치 데이터열의 홀 형성이 완료될 경우, 가공 테이블은 다시 이동/제어되고 레이저 광의 집속 지점은 기계 원점으로 이동된다(스텝 S11). 그런 다음, T3 코드가 선택되고, T3 코드가 부여되는 위치 데이터열이 호출된다(스텝 S12). 가공 테이블(3)은 위치 데이터열에 따라 이동/제어된다. 그러므로, 가공 테이블이 홀 형성 위치로 이동될 때마다 레이저 광을 3회 발사하는 조사에 의해, 더 큰 직경을 갖는 홀 형성이 실행된다(스텝 S13).

여기서, 가공 테이블은 다시 이동/제어되고 레이저 광의 집속 지점은 기계 원점으로 이동된다(스텝 S14). 홀이 T1 내지 T3 코드의 가공 조건과 또 다른 홀 직경을 갖는 경우, 예를 들어, 집광 광학계에 의한 레이저 광의 집속을 변화시킨 다음, T4 코드 이후의 홀 형성이 속행될 수 있다. 도 4에 나타낸 홀 형성의 예에서, 3 종류의 홀 직경을 갖는 복수 홀이 개구되기 때문에, 레이저 광의 접속 지점이 스텝 S14에서의 기계 원점으로 이동된 다음, 가공 테이블(3)로부터 반출되는 시점에서(스텝 S15), 모든 홀 형성이 종료된다.

상술한 바와 같이, T1 내지 T3 코드의 가공 조건에 따라 그룹으로 분류되는 위치 데이터열에 의거하여, 제어 유닛(4)은 가공 테이블을 이동/제어하여, 레이저 광의 발사 회수를 제어하는 프로그램에 따라 홀 형성을 또한 실행한다. 이 프로그램에 따르면, 레이저 광의 집속 지점은 T1 내지 T3 코드로 그룹화된 홀 형성이 완 료될 때마다 한번 기계 원점으로 되돌리고, 다음에 가공 조건을 변화시키고, 다음에 관련 코드 그룹의 홀 형성을 실행한다.

그러므로, 상기 레이저 가공 장치에 따르면, 복수 종류의 홀 직경을 갖는 복수 홀이 개구될 경우, 동일 직경을 갖는 복수 홀이 동일 표면상에 개구될 경우에 비하여, 한 종류의 홀 형성이 종료될 때마다 기계 원점으로 되돌리는 이동 동작 시간이 필요하게 된다.

그러므로, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 레이저 가공 방법과 레이저 가공 장치에 있어서, 상술한 레이저 가공 장치의 구성이 기체로서 채용되고, 다음에 가공 조건에 의거하여 그룹으로 분류되는 위치 데이터를 가공 위치의 가공 조건하에서 레이저 광의 발사 회수와 동일한 복수 개의 위치 데이터로 변환하여 위치 데이터열이 형성된다. 상기 레이저 가공 장치의 제어 유닛은 형성된 위치 데이터열을 판독하면서 가공 테이블의 위치를 제어하고, 위치 데이터마다 1회 발사로 레이저 광을 조사한다. 그러므로, 동일한 값을 나타내는 위치 데이터가 복수 회 반복될 경우, 레이저 광은 위치 데이터가 나타내는 이 가공 위치의 위치 데이터 개수와 동일한 복수 회 조사된다.

이러한 홀 형성 절차는 상기 레이저 가공 장치의 제어 유닛이 실행하는 프로그램의 일부를 변경시키는 것만이 필요로 하기 때문에, 복수 종류의 홀 직경을 갖는 복수 홀이 기판의 동일 표면상에 배열되는 설계를 용이하게 한다. 그러므로, 복수 종류의 홀 직경을 갖는 복수 홀을 형성할 경우, 다른 홀 직경을 갖는 홀마다 가공 테이블을 기계 원점으로 되돌리는 것이 필요하지 않으므로, 이러한 이동 시간 이 절약될 수 있다. 또한, 레이저 광 출력 장치(1)로부터 출력된 레이저 광은 항상 하나의 위치 좌표 상에 1회 발사 조사되므로, 레이저 광 출력 장치(1)에 부여된 제어 유닛의 제어를 간단하게 할 수 있다.

다음으로, 제 2 실시예에 따른 레이저 가공 방법과 레이저 가공 장치를 도 8을 참조하여 이하에 설명한다. 도 5와 마찬가지로, 도 8은 3 종류의 홀 직경을 갖는 복수 홀이 소정 스폿을 갖는 레이저 광에 의해 기판(5)에 개구되는 경우 레이저 광을 이동시키는 절차의 예를 나타낸다. 도 5와 마찬가지로, 이 경우의 가공 위치와 가공 조건 사이의 관계는 도 4에 나타낸 홀 배열 예의 일부를 사용하여 주어진다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 다른 홀 직경을 갖는 복수 홀(H11, H21, H31, H12, H22)이 기판(5)상에 배열되어 있다고 가정한다. 기판(5)상의 위치 좌표가 (X11, Y11), (X12, Y12)로 되고 소정의 직경을 갖는 홀이 개구되도록 가공 조건이 제 1 그룹에 속하는 홀(H11, H21)에 설정된다. 그러므로, 레이저 광의 1회 발사 조사하도록 부여된 T1 코드의 가공 조건이 필요하다.

또한, 기판(5)상에 위치 좌표가 (X21, Y21), (X22, Y22)로 되고 소정의 직경보다 한 단계 큰 직경을 갖는 홀이 개구되도록 가공 조건이 제 2 그룹에 속하는 홀(H21, H22)에 설정되기 때문에, 레이저 광을 2회 발사 조사하도록 부여된 T2 코드의 가공 조건이 필요하다. 또한, 기판(5)상의 위치 좌표가 (X31, Y31)로 되고 소정의 직경보다 더 큰 직경을 갖는 홀이 개구되도록 가공 조건이 제 3 그룹에 속하는 홀(H31)에 설정되기 때문에, 레이저 광을 3회 발사 조사하도록 부여된 T3 코드 의 가공 조건이 필요하다.

도 8에 나타낸 경우에서 레이저 광을 이동시키는 절차는 도 5에 나타낸 제 1 내지 제 3 그룹에 속하는 복수 홀을 개구하도록 레이저 광을 이동시키는 절차와 다르다. 위치 데이터열이 형성될 경우, 각 위치 좌표는 T1 코드가 부여되는 H11과 H12에 하나씩 할당되고, 각 위치 좌표는 T2 코드가 부여되는 H21과 H22에 두 개씩 각각 할당되고, T3 코드가 부여되는 H31에 세 개씩 할당된다. 그러므로, 위치 데이터열이 형성된다.

예를 들어, 홀 H21의 경우에서, 홀 형성 위치 좌표 (X21, Y21)은 T2 코드가 부여되기 때문에 홀 H21에 두 번 할당된다. 제어 유닛(4)이 위치 데이터열을 판독할 때 위치 데이터마다 레이저 광이 1회 발사 조사되도록 프로그램된다면, 결과적으로 레이저 광은 동일한 홀 형성 위치에 2회 발사 조사된다. 그러므로, 1회 발사 레이저 광의 소정의 직경보다 한 단계 큰 홀 직경을 갖는 홀을 개구할 수 있다.

이와 같이, 복수 종류의 홀 직경에 따라 가공 위치의 위치 데이터가 복수 회 할당되기 때문에, 가공 조건을 그룹마다 호출할 필요가 없고, 레이저 광은 위치 데이터열의 위치 데이터에 따라 항상 1회 발사 조사된다. 그러므로, 도 8에 나타낸 바와 같이, 3 종류의 홀 직경을 갖는 홀이 개구되더라도, 도 5에서 파선으로 나타내고 하나의 그룹의 홀 형성이 종료될 때마다 실행되는 이동 2 및 이동 4가 생략될 수 있어서, 매번 기계 원점으로 되돌아갈 필요가 없어서, 이동 거리가 단축될 수 있다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 다른 홀 직경을 갖는 홀이 교대로 존재할 경우에 도, 이동 1 내지 이동 5의 화살표로 나타낸 바와 같이, 레이저 광이 끝에서부터 순차적으로 이동된다. 그런 다음, H11이 레이저 광의 1회 발사로 조사되고, H21이 2회 발사로 조사되고, H31이 3회 발사로 조사되고, H12가 레이저 광의 1회 발사로 조사되고, H22가 2회 발사로 조사된다. 이와 같이, 교대로 위치되어지는 복수 종류의 홀 직경을 갖는 홀이 레이저 광의 일련의 이동에 의해 개구될 수 있다.

그러므로, 도 4에 나타낸 바와 같이, 3 종류의 홀 직경을 갖는 복수 홀이 기판(5)에 개구될 경우의 예를 참조하여, 제 2 실시예의 레이저 가공 방법의 예를 도 9에 나타낸다. 도 9에서, 도 4에서와 마찬가지로, 백색 도트는 최소 직경을 갖는 홀의 가공 위치를 나타내고, 이중 원은 최소 직경보다 한 단계 큰 직경을 갖는 홀의 가공 위치를 나타내고, 흑색 도트는 한 단계 더 큰 직경을 갖는 홀의 가공 위치를 나타낸다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 제 2 실시예의 레이저 가공 방법에 따르면, 다른 홀 직경을 갖는 홀이 기판의 동일 표면상에 교대로 존재하더라도, 다른 직경에 따라 레이저 광을 조사할 때 레이저 광의 발사 회수를 변화시킨다. 그러므로, 교대로 존재하는, 복수 종류의 홀 직경을 갖는 홀이 용이하게 개구될 수 있고, 홀 위치 사이의 최단 거리로서 루트가 산출될 경우, 펜(pen)의 일필(一筆)로 하여 레이저 광의 최소 이동을 통하여 효과적으로 홀 형성을 실행할 수 있다. 도 9의 예에서, H11은 기판(5)의 동일 표면상에 홀 개구시의 시점으로서 되고 또한 H1m은 모든 홀 형성의 종료점으로서 된다.

제 2 실시예의 레이저 가공 방법이 적용되는 레이저 가공 장치의 개략 구성 을 도 10에 나타낸다. 도 10에 나타낸 레이저 가공 장치는 도 1에 나타낸 레이저 가공 장치를 기체로서 채용하고, 동일한 부분에는 동일한 참조 번호를 첨부한다. 도 10에 나타낸 레이저 가공 장치와 도 1에 나타낸 레이저 가공 장치와의 차이는 데이터 변환부(413)가 처리부(41)에 설치되는 것에 있다.

다음으로, 도 10에 나타낸 레이저 가공 장치의 처리부(41)의 동작을 도 11에 나타낸 데이터 구성을 참조하여 이하에 설명한다. 도 11에서, 도 6에 나타낸 경우와 마찬가지로, 3 종류의 홀 직경을 갖는 복수 홀의 가공 위치가 주어진 경우를 예로서 나타낸다.

도 6의 좌표열에 기재된 위치 좌표와 마찬가지로, 각 홀의 위치 좌표는 제어 유닛(4)에 접속된 입력 장치(도시 생략)에 의해 입력된다. 그러므로, 홀 직경에 관한 가공 조건, 즉, T1 내지 T3 중 어느 하나가 조건 부여부(411)에 의해 입력 위치 좌표에 주어진다. 그런 다음, 그룹화부(412)는 모든 위치 좌표를 T1 내지 T3 코드 중 어느 하나의 그룹으로 분류한다.

또한, 데이터 변환부(413)는 분류된 그룹에 속하는 위치 좌표 중에서, T1 코드가 부여되는 위치 좌표의 T1 코드를 그대로 유지하고, 다음에 홀 H11, H12, H13, ...에 하나의 위치 좌표를 각각 할당한다. 또한, T2 코드에 속하는 홀 H21, H22, H23, ...의 T2 코드를 T1 코드로 교체하고, 다음에 홀 H21, H22, H23, ...에 2개의 위치 좌표를 각각 할당한다. 그런 다음, 데이터 변환부(413)는 T3 코드 그룹에 속하는 홀 H31, H32, H33, ...의 T3 코드를 T1 코드로 교체하고, 다음에 홀 H31, H32, H33, ...에 3개의 위치 좌표를 각각 할당한다. 이 상황을 도 11의 좌표열에 개략적으로 나타낸다.

그런 다음, 데이터 변환부(413)에 의해 변환된 데이터는, T1 코드로 변환되는 홀의 형성에 관한 위치 데이터로서 저장부(42)에 저장된다. 여기에 저장된 위치 데이터의 구성을 도 11의 좌표열에 나타낸다. 각 홀의 형성 위치에 대응하는 좌표값은 T1 내지 T3 코드마다 T1 코드로 변환되는 위치 데이터열로서 저장된다.

이 데이터열에 기재된 위치 데이터의 예에서, 도 6에 나타낸 경우와 마찬가지로, X-축 좌표 또는 Y-축 좌표가 각 그룹에서 공통일 경우, X-축 좌표와 Y-축 좌표 중 하나의 공통 좌표를 위치 데이터열을 형성하기 위하여 저장한다. 그러므로, X-축 좌표 또는 Y-축 좌표가 공통일 경우, X-축 좌표 또는 Y-축 좌표에 대응하는 하나의 위치 데이터를 저장하고, 동일한 X-축 좌표 또는 Y-축 좌표에 대응하는 위치 데이터는 T2 및 T3 코드 그룹의 위치 데이터열에 복수로 배열된다.

예를 들어, 도 11에 나타낸 홀 H21의 경우에서, 홀 H21이 T2 코드의 가공 위치에 대응하기 때문에, 홀 H21의 위치 데이터는 X-축 좌표 상에 2개의 X22와 Y-축 상에 2개의 Y22를 포함한다. 그러나, 좌표 위치가 변경되지 않은 경우에는 위치 데이터열을 형성하는데 있어서 공통 위치 데이터가 제외되기 때문에, 하나의 Y22가 제거되므로, 홀 H21에 관한 위치 데이터열은 X21, X21, Y21로 구성된다. 또한, 홀 H22의 경우에서, X-축 좌표는 X21이고, 홀 H21의 X-축 좌표와 동일하기 때문에, 홀 H22에 관한 위치 데이터열로부터 X21가 제거되므로, 위치 데이터열은 Y22, Y22로 구성된다.

또한, 최단 거리로서 되는 루트가 홀 형성 위치들 사이에서 산출되고 다음에 레이저 광의 이동 루트가 최소로 감소되도록 펜의 일필로 하여 홀 형성이 실행될 경우, 도 11에서 데이터열과 마찬가지로 형성된 위치 데이터열이 루트가 더 짧아지도록 재배열된다. 가공 조건으로서의 모든 T1 내지 T3 코드가 T1 코드로 변환되기 때문에, 이 재배열은 복수 형태의 홀 직경을 갖는 복수 홀의 형성에서도 달성될 수 있다.

여기서, 상술한 바와 같이 설명된 위치 데이터열을 형성하는 절차의 예를 도 12의 플로차트를 참조하여 이하에 설명한다.

먼저, 기판의 동일 표면에 개구되야할 홀의 위치 좌표 데이터를 제어 유닛에 접속된 입력 장치에 의해 입력한다(스텝 S21). 그런 다음, 입력 위치 좌표가 T1 코드(1회 발사)의 가공 조건에 대응하는지의 여부를 판단한다(스텝 S22). 위치 좌표가 T1 코드에 속할 경우(스텝 S22에서 Y), 위치 좌표에 관한 위치 데이터를 그대로 설정한다(스텝 S23).

반면에, 위치 좌표가 T1 코드에 속하지 않은 경우(스텝 S22에서 N), 이러한 위치 좌표는 T2 또는 T3 코드에 속할 가능성이 있다. 그러므로, 위치 좌표에 관한 가공 조건이 T2 코드에 속하는지의 여부를 판단한다(스텝 S24). 위치 좌표가 T2 코드에 속할 경우(스텝 S24에서 Y), 위치 좌표에 관한 위치 데이터는 2개의 데이터에 의해 설정되고 T2 코드는 T1 코드로 변경/설정된다(스텝 S25).

또한, 위치 좌표가 T2 코드에 속하지 않은 경우(스텝 S24에서 N), 이러한 위치 좌표는 T3 코드의 좌표 데이터에 대응한다(스텝 S26). 그런 다음, 위치 좌표에 관한 위치 데이터는 3개의 데이터에 의해 설정되고 또한 T3 코드는 T1 코드로 변경 된다(스텝 S27).

상기 스텝 S23, S25, 및 S27에서, 홀을 형성하기 위해 입력된 모든 위치 좌표는 가공 조건에 따라 그룹으로 분류되고, 각 그룹에 속하는 위치 좌표는, T1 내지 T3 코드의 모든 경우에서 T1 코드에 대응하여 변환되는, 위치 데이터열로서 설정된다. 그러므로, 이들 위치 데이터는 서로 결합되고(스텝 S28), T1 코드의 가공 조건을 설정하는 위치 데이터열이 형성된다(스텝 S29).

그런 다음, 이러한 방식으로 형성되고 모든 위치 좌표가 T1 코드로 변환되는 위치 데이터열에 의거하여, 기판(5)에 다른 직경을 갖는 복수 홀을 형성하는 절차를 도 13의 플로차트를 참조하여 이하에 설명한다. 여기서, 도 10에 나타낸 레이저 가공 장치가 채용되는 것으로 가정한다.

먼저, 기판을 로더(loader)에 세팅하고(스텝 S31), 다음에 레이저 가공 장치의 가공 테이블(3) 내로 기판 반입하고(스텝 S32), 다음에 가공 데이블 상에 기판을 탑재 배치한다. 그런 다음, 집광 광학계(2)의 초점 맞춤을 실행하고(스텝 S33), 다음에 기판과 가공 테이블과의 배열을 실행한다(스텝 S34). 그런 다음, 가공 테이블이 이동/제어되어, 레이저 광의 집속 지점이 기계 원점으로 이동된다(스텝 S35).

그런 다음, T1 코드가 가공 조건으로서 선택되고 다음에 T1 코드가 부여된 위치 데이터열이 호출된다(스텝 S36). 제어 유닛(4)은 이 위치 데이터열에 따라 가공 테이블(3)의 이동을 제어한다. 그런 다음, 가공 테이블(3)이 홀 형성 위치로 이동될 때마다 레이저 광을 1회 발사 조사함으로써 소정의 직경을 갖는 홀의 형성 이 실행된다(스텝 S37). 이때, 이러한 가공 위치의 동일한 위치 데이터가 순차적으로 호출될 경우, 레이저 광이 다시 1회 발사 조사되므로 소정의 직경보다 한 단계 큰 홀 직경을 갖는 홀의 형성이 실행된다. 또한, 동일한 위치 데이터가 더 계속될 경우, 레이저 광이 한번 더 1회 발사 조사되므로 더 큰 홀 직경을 갖는 홀이 개구된다.

이와 같이, 호출된 위치 데이터열의 모든 위치 데이터에 의해 나타내는 가공 위치에서 레이저 광의 1회 발사 조사가 위치 데이터 개수와 동일한 복수 회 실행된다. 그러므로, 복수 종류의 홀 직경을 갖는 복수 홀이 기판의 동일한 표면에 모두 개구된다. 그런 다음, 레이저 광의 집속 지점이 기계 원점으로 이동되고, 가공 테이블은 이어지는 기판에 적용된 홀 개구 프로세스를 위해 준비된다(스텝 S38). 그런 다음, 기판은 가공 테이블로부터 빼내어져 반출된다(스텝 S39). 그러므로, 홀 개구 프로세스가 종료된다.

상기 설명한 바와 같이, 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예의 레이저 가공 방법에 따르면, 다른 홀 직경을 갖는 홀이 기판의 동일 표면에 교호로 존재하더라도, 1회 발사 레이저 광의 집속 직경이 복수 종류의 홀 직경의 최소 직경과 동일 크기로 설정될 경우, 예를 들어, 도 2의 그래프에 나타낸 경우에서 이러한 집속 직경이 50㎛의 소정의 직경으로 설정될 경우, 소정의 직경보다 약 5㎛만큼 큰 직경을 갖는 홀은 2회 발사로 개구될 수 있으며, 소정의 직경보다 약 10㎛만큼 큰 직경을 갖는 홀은 3회 발사로 개구될 수 있다.

또한, 본 발명의 제 2 실시예의 레이저 가공 방법에 따르면, 동일한 표면에 다른 홀 직경을 갖는 복수 홀을 형성하기 위해서는, 가공 테이블이 가공 위치로 이동될 때의 레이저 광 조사시에, 레이저 광의 발사 회수의 변경만이 필요하다. 그러므로, 교호로 존재하며, 다른 홀 직경을 갖는 복수 홀이 용이하게 개구될 수 있다. 홀 개구 위치들 사이의 최단 거리로 되는 루트가 산출될 경우, 펜의 일필로 레이저 광의 최소 이동에 의해 효과적으로 홀 형성을 실행할 수 있고, 또한 홀 가공 시간을 줄일 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예의 레이저 가공 방법에 따르면, 다른 홀 직경을 갖는 홀이 기판의 동일 표면에 교호로 존재하더라도, 1회 발사 레이저 광의 집속 직경이 복수 종류의 홀 직경 중에서 최소 직경에 맞춰 설정될 경우, 최소 직경보다 큰 직경을 갖는 홀이 레이저 광의 복수 발사로 개구될 수 있다. 결과적으로, 다층 배선 기판 등에서의 동일 층에 복수 종류의 홀 직경의 복수의 비아가 필요에 따라 배열될 수 있으므로, 배선 기판의 설계 마진이 향상될 수 있다.

여기서, 다층 배선 기판의 하나의 층에 예를 들어, 100,000개의 비아가 개구될 경우에 본 실시예의 레이저 가공 방법의 이점을 이하에 설명한다. 이들 100,000개의 비아 중에서, 1,000개의 비아의 직경이 소정의 직경보다 5㎛만큼 크게 각각 확대되었다고 가정한다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 상기 레이저 가공 방법의 경우에서, 먼저 소정의 직경을 갖는 99,000개의 비아를 기계 원점에 근접하게 배치된 측에서부터 개구한다. 그런 다음, 소정의 직경보다 큰 직경을 갖는 1,000개의 비아를 기계 원점에 근접하게 배치된 측에서부터 개구한다. 이 경우에, 소정의 직경을 갖는 99,000 개의 비아에 필요한 가공 시간은 약 117초이었고, 큰 직경을 갖는 1,000개의 비아에 필요한 가공 시간은 약 30초이었다. 두 가지 종류의 홀 직경을 갖는 100,000개의 비아를 형성하는데 기계 원점으로 되돌아오는 시간을 포함하여 약 150초 걸렸다.

본 발명의 제 2 실시에 따른 레이저 가공 방법의 경우에서, 동일한 층에서 100,000개의 비아를 개구할 경우, 두 가지 종류의 홀 직경을 갖는 홀 형성은 레이저 광의 발사 회수를 전환함으로써, 기계 원점에 근접하게 배치된 측에서부터 실행될 수 있다. 그러므로, 소정의 직경보다 약 5㎛만큼 큰 직경을 갖는 1,000개의 비아가 형성될 경우에도, 100,000개의 비아를 형성하는데 필요한 시간은 약 119초이었고 모든 홀의 형성이 완료될 수 있다. 이와 같이, 본 실시예의 레이저 가공 방법에 따르면, 다른 홀 직경을 갖는 홀이 혼재되어 있더라도, 전체적으로 동일한 홀 직경을 갖는 비아를 형성하는데 걸리는 것과 동일한 정도의 속도로 실행될 수 있다.

본 실시예에 따른 레이저 가공 방법이 다층 배선 기판의 비아 형성에 적용될 경우, 복수 종류의 홀 직경을 갖는 복수 홀의 레이아웃이 다층 배선 기판의 어느 한 층에 설계되어 있을 때에는, 복수 종류의 비아 직경 중에서 최소 비아 직경을 갖는 비아를 설계함으로써 홀 가공 시간을 가능한 많이 감소시킬 수 있다.

또한, 상술한 바와 같은 본 실시예에 따른 레이저 가공 방법에서, 다른 홀 직경을 갖는 복수 홀의 형성은 피가공물에 적용될 수 있고, 피가공물 상에 레이저 광을 조사하는 레이저 가공 장치의 조사부(照射部)는 고정된 위치에 고정되고, 피 가공물이 탑재 배치되는 가공 테이블은 위치 데이터에 따라 이동/제어된다. 반면에, 피가공물이 탑재 배치되는 가공 테이블이 고정된 위치에 고정될 수 있고, 다음에 위치 데이터에 따라 레이저 가공 장치의 조사부를 이동/제어하면서, 다른 홀 직경을 갖는 복수 홀을 피가공물에 순차적으로 개구할 수 있다.

본 발명에 따르면, 인쇄 배선 기판 또는 빌트업 다층 배선 기판에서의 동일층에서 요구되는 복수 종류의 비아의 다수 개를 효과적으로 형성할 수 있고, 또한 패키지 설계에서의 자유도를 향상시킬 수 있는 레이저 가공 방법 및 레이저 가공 장치를 제공할 수 있다.

Claims (13)

1. 소정의 직경으로 집속된 레이저 광을 조사함으로써, 피가공물에 다른 홀 직경을 갖는 복수의 홀을 개구하는 레이저 가공 방법으로서,

   상기 소정의 직경을 상기 복수의 홀 사이에서 최소 직경에 맞춰 집속되는 레이저 광의 조사 유닛을 상기 홀의 가공 위치로 순차적으로 상대 이동시키는 이동 단계와,

   상기 조사 유닛이 각 가공 위치로 상대적으로 이동될 때 상기 가공 위치에서 상기 홀 직경의 크기에 따라 레이저 광을 소정의 시간 회수 조사하는 조사 단계를 포함하는 레이저 가공 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 조사 유닛을 상기 가공 위치로 상대적으로 이동시킨 후, 상기 가공 위치에서 상기 홀 직경이 최소 직경일 경우, 피가공물에 상기 레이저 광을 한번 조사하고, 상기 가공 위치에서 상기 홀 직경이 상기 최소 직경보다 클 경우, 상기 홀 직경의 크기에 따라 상기 피가공물에 상기 레이저 광을 두 번 이상 조사하는 레이저 가공 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 복수의 홀의 가공 위치 사이의 이동 거리가 최단거리가 되도록 선택된 루트를 통하여 상기 조사 유닛을 이동시키는 레이저 가공 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 복수의 홀의 가공 위치 데이터와 홀 직경 정보를 입력하는 입력 단계,

   상기 복수의 홀에 대한 상기 홀 직경 정보에 포함된 상기 홀 직경의 크기에 따라 상기 가공 위치 데이터를 그룹화하는 그룹화 단계, 및

   상기 홀 직경이 최소 직경인 그룹에 속한 상기 가공 위치 데이터에 레이저 광을 한번 조사하는 조건을 부여하고, 상기 홀 직경이 상기 최소 직경보다 큰 직경의 순서로 분류되는 각 그룹에 속하는 상기 가공 위치 데이터에 상기 홀 직경의 크기에 따라 레이저 광을 두 번 이상 순차적으로 조사하는 조건을 부여하는 조건 부여 단계를 더 포함하고,

   상기 조사 유닛이 각 가공 위치로 이동될 때 상기 가공 위치에 부여된 상기 조건에 따라 상기 레이저 광을 소정 회수 조사하는 레이저 가공 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 가공 위치 데이터는 상기 피가공물 상에 위치 좌표를 갖고,

   상기 레이저 가공 방법은,

   상기 레이저 광이 한번 조사되는 조건하에서 상기 가공 위치에 관한 하나의 위치 좌표를 설정하고, 상기 홀 직경의 크기에 따라 상기 레이저 광이 두 번 이상 조사되는 조건하에서 상기 가공 위치에 관한 두 개 이상의 위치 좌표를 설정하여 상기 가공 위치 데이터를 변환하는 데이터 변환 단계를 더 포함하고,

   상기 조사 유닛이 각 가공 위치로 이동될 때 상기 가공 위치 데이터에 포함된 위치 좌표의 개수에 따라 상기 레이저 광이 위치 좌표의 개수와 동일한 소정 회수 조사되는 레이저 가공 방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 조사 유닛이 상기 가공 위치로 이동된 후, 상기 가공 위치에서의 상기 홀이 전원 배선용 비아, 열 응력과 같은 응력이 인가되는 중첩된 비아, 또는 관통홀 도금된 비아인 경우, 상기 레이저 광이 상기 홀 직경의 크기에 따라 두 번 이상 조사되는 레이저 가공 방법.
7. 피가공물에 개구되고 다른 홀 직경을 갖는 복수의 홀 중에서 최소 직경에 맞춰 소정의 직경 내로 레이저 광을 집속하고, 조사부로부터 상기 레이저 광을 상기 피가공물 상으로 조사하는 조사 유닛,

   상기 피가공물에서의 상기 복수의 홀의 가공 위치를 상기 레이저 광의 집속된 위치로 순차적으로 상대 이동시키는 이동 유닛, 및

   상기 조사 유닛에 의한 레이저 광 조사 및 상기 가공 위치를 상기 집속된 위치에 맞춘 배열을 제어하는 제어 유닛을 포함하고,

   상기 제어 유닛은 상기 조사 유닛이 상기 복수의 홀의 상기 가공 위치로 순차적으로 상대 이동될 때 상기 가공 위치에서의 상기 홀 직경의 크기에 따라 상기 조사 유닛이 상기 레이저 광을 소정 회수 조사하도록 하는 레이저 가공 장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 조사 유닛을 상기 가공 위치로 상대적으로 이동시킨 후, 상기 제어 유닛은 상기 가공 위치에서의 상기 홀 직경이 상기 최소 직경일 경우에는 상기 조사 유닛이 상기 피가공물에 상기 레이저 광을 한번 조사하도록 하고, 상기 가공 위치에서의 상기 홀 직경이 상기 최소 직경보다 클 경우에는 상기 조사 유닛이 상기 홀 직경의 크기에 따라 상기 피가공물에 상기 레이저 광을 두 번 이상 조사하도록 하는 레이저 가공 장치.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 제어 유닛은 상기 조사 유닛이 상기 복수 홀의 가공 위치 사이의 이동 거리가 가장 짧도록 선택된 루트를 통하여 이동하게 하는 레이저 가공 장치.
10. 제 7 항에 있어서,

    상기 복수 홀의 가공 위치 데이터와 홀 직경 정보를 입력하는 입력 유닛과,

    상기 복수 홀의 상기 입력 가공 위치 데이터와 상기 입력 홀 직경 정보를 저장하는 저장 유닛을 더 포함하고,

    상기 제어 유닛은,

    상기 저장 유닛으로부터 상기 가공 위치 데이터와 상기 홀 직경 정보를 판독 하고, 그 후에 상기 홀 직경 정보에 포함된 상기 복수 홀에 대한 상기 홀 직경의 크기에 따라 상기 가공 위치 데이터를 그룹화하는 그룹화부와,

    상기 홀 직경이 최소 직경인 그룹에 속하는 상기 가공 위치 데이터에는 레이저 광을 한번 조사하는 조건을 부여하고, 상기 홀 직경이 상기 최소 직경보다 큰 순서로 분류되는 각 그룹에 속하는 상기 가공 위치 데이터에는 상기 홀 직경의 크기에 따라 순차적으로 레이저 광을 두 번 이상 조사하는 조건을 부여하는 조건 부여부를 더 포함하고,

    상기 제어 유닛은 상기 조사 유닛이 각 가공 위치로 이동될 때, 상기 가공 위치 데이터에 부여된 조건에 따라 상기 레이저 광을 소정 회수 조사하도록 하는 레이저 가공 장치.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 입력 유닛 내에 입력된 상기 가공 위치 데이터는 상기 피가공물 상에 위치 좌표를 갖고,

    상기 제어 유닛은, 상기 레이저 광이 한번 조사되는 조건하에서는 각 가공 위치 데이터에서 상기 가공 위치에 관한 하나의 위치 좌표를 설정하고, 상기 레이저 광이 상기 홀 직경의 상기 크기에 따라 두 번 이상 조사되는 조건하에서는 각 가공 위치 데이터에서 상기 가공 위치에 관한 두 개 이상의 위치 좌표를 설정하는 데이터 변환부를 갖고,

    상기 제어 유닛은 상기 조사 유닛이 각 가공 위치로 이동될 때, 상기 데이터 변환부에 의해 변환된 위치 좌표의 개수에 따라 상기 조사 유닛이 위치 좌표의 개수와 동일한 소정 회수의 레이저 광을 조사하도록 하는 레이저 가공 장치.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 데이터 변환부는 복수 개의 가공 위치 데이터의 X-축 좌표 데이터와 Y-축 좌표 데이터를 포함하는 좌표 데이터열을 형성하고, 상기 홀 직경의 크기에 따라 상기 레이저 광이 두 번 이상 조사되는 조건이 부여된 그룹에서 상기 가공 위치 데이터의 상기 X-축 좌표 데이터 또는 상기 Y-축 좌표 데이터가 동일한 경우, 상기 X-축 좌표 데이터와 상기 Y-축 좌표 데이터 중 한 개만이 포함되도록 상기 좌표 데이터열이 형성되는 레이저 가공 장치.
13. 제 7 항에 있어서,

    상기 조사 유닛이 상기 가공 위치로 이동된 후, 상기 가공 위치에서의 상기 홀이 전원 배선용 비아, 열 응력과 같은 응력이 인가되는 중첩된 비아, 또는 관통홀 도금된 비아일 경우, 상기 조사 유닛은 상기 홀 직경의 크기에 따라 상기 레이저 광을 두 번 이상 조사하는 레이저 가공 장치.

Images