JP2002331378A - Laser beam machining method - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ加工方法に
関し、特に少なくとも２層を有する積層構造にレーザビ
ームを入射させ、上層を貫通する穴を開けるレーザ加工
方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser processing method, and more particularly, to a laser processing method in which a laser beam is made incident on a laminated structure having at least two layers to form a hole penetrating an upper layer.
【０００２】[0002]
【従来の技術】金属層上に形成された樹脂層に、紫外領
域のパルスレーザビームを集光させて穴あけ加工を行う
方法が知られている。この方法によると、紫外レーザビ
ームのエネルギによって樹脂層がアブレーションされる
ことにより穴あけ加工が行われる。2. Description of the Related Art There is known a method in which a pulse laser beam in an ultraviolet region is converged on a resin layer formed on a metal layer to form a hole. According to this method, drilling is performed by ablating the resin layer by the energy of the ultraviolet laser beam.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】アブレーションにより
所望の深さの穴あけを行うためには、一カ所に複数ショ
ットのパルスレーザビームを照射しなければならない。
また、樹脂層の下の金属層も紫外領域の光をある程度吸
収するため、パルスレーザビームを過剰に照射すると、
金属層の一部が溶融する場合がある。In order to make a hole of a desired depth by ablation, a plurality of shots of a pulsed laser beam must be applied to one location.
In addition, since the metal layer below the resin layer also absorbs light in the ultraviolet region to some extent, if the pulse laser beam is excessively irradiated,
Part of the metal layer may melt.
【０００４】装置の取り扱いの便利さを考慮すると、気
体レーザ発振器よりも固体レーザ発振器を使用すること
が好ましい。ところが、固体レーザ発振器を用いて紫外
領域のレーザビームを得るためには、非線形光学結晶を
用いて高調波を発生させなければならない。このため、
レーザビームのエネルギ利用効率が低下する。[0004] Considering the convenience of handling the device, it is preferable to use a solid-state laser oscillator rather than a gas laser oscillator. However, in order to obtain a laser beam in the ultraviolet region using a solid-state laser oscillator, it is necessary to generate a harmonic using a nonlinear optical crystal. For this reason,
The energy utilization efficiency of the laser beam decreases.
【０００５】本発明の目的は、固体レーザ発振器の使用
に適したレーザ加工方法を提供することである。It is an object of the present invention to provide a laser processing method suitable for using a solid-state laser oscillator.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、第１の層の表面上に第２の層が形成された積層基板
を準備する工程と、前記第２の層を透過し、前記第１の
層と第２の層との界面で反射し、レーザビームの入射し
た領域の第２の層を該第１の層から剥離させる性質を有
する該レーザビームを、該第２の層の表面から前記積層
基板に入射させ、該第２の層の一部を該第１の層から剥
離させる工程とを有するレーザ加工方法が提供される。According to one aspect of the present invention, there is provided a step of preparing a laminated substrate having a second layer formed on a surface of a first layer; The laser beam reflected at an interface between the first layer and the second layer and having a property of separating the second layer in a region where the laser beam is incident from the first layer is applied to the second layer. Making the light incident on the laminated substrate from the surface of the first layer, and separating a part of the second layer from the first layer.
【０００７】本発明の他の観点によると、第１の層の表
面上に第２の層が形成された積層基板を準備する工程
と、前記第２の層を透過し、前記第１の層の表層部のビ
ーム入射部が除去され、該第１の層が除去された領域及
びその周囲のある広さの領域上の前記第２の層を該第１
の層から剥離させる性質を有するレーザビームを、該第
２の層の表面から前記積層基板に入射させ、該第２の層
の一部を剥離させる工程とを有するレーザ加工方法が提
供される。According to another aspect of the present invention, a step of preparing a laminated substrate having a second layer formed on a surface of a first layer; and a step of transmitting the second layer through the first layer. The beam incident portion of the surface layer portion of the first layer is removed, and the second layer on the area where the first layer is removed and a certain area around the first layer is removed by the first layer.
Irradiating a laser beam having a property of peeling off from the layer from the surface of the second layer to the laminated substrate, and peeling off a part of the second layer.
【０００８】本発明の他の観点によると、第１の層の表
面上に第２の層が形成された積層基板を準備する工程
と、前記第２の層を透過し、前記第１の層の表面で反射
し、レーザビームの入射した領域の第２の層が該第１の
層から浮き上がる性質を有するレーザビームを、該第２
の層の表面から前記積層基板に入射させ、該第２の層の
一部を浮き上がらせる工程と、前記第２の層のうち、前
記第１の層から浮き上がった部分を除去する工程とを有
するレーザ加工方法が提供される。According to another aspect of the present invention, there is provided a step of preparing a laminated substrate having a second layer formed on a surface of a first layer, and transmitting the second layer through the first layer. The laser beam having the property of being reflected from the surface of the second layer and having the property that the second layer in the region where the laser beam is incident rises from the first layer is formed by the second layer.
A step of allowing the light to be incident on the laminated substrate from the surface of the second layer to float a part of the second layer, and a step of removing a part of the second layer that has risen from the first layer. A laser processing method is provided.
【０００９】レーザビームが第１の層と第２の層との界
面で反射するため、第１の層に与えるダメージを少なく
し、第２の層に穴を形成することができる。[0009] Since the laser beam is reflected at the interface between the first layer and the second layer, damage to the first layer can be reduced and holes can be formed in the second layer.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】図１（Ａ）に、本発明の実施例に
よるレーザ加工方法で用いられるレーザ加工装置の概略
図を示す。レーザ光源１がパルスレーザビームを出射す
る。レーザ光源１から出射したパルスレーザビームは、
集光レンズ２に入射する。ＸＹステージ３の可動面上に
加工対象物４が保持されている。集光レンズ２により収
束されたレーザビームが、ＸＹステージ３に保持された
加工対象物４の表面に入射する。FIG. 1A is a schematic view of a laser processing apparatus used in a laser processing method according to an embodiment of the present invention. The laser light source 1 emits a pulse laser beam. The pulse laser beam emitted from the laser light source 1 is
The light enters the condenser lens 2. The workpiece 4 is held on the movable surface of the XY stage 3. The laser beam converged by the condenser lens 2 is incident on the surface of the workpiece 4 held on the XY stage 3.
【００１１】レーザ光源１として、波長１０４７ｎｍ、
パルス幅１０ｐｓのＮｄ：ＹＬＦレーザ発振器、及び波
長１０４７ｎｍ、パルス幅１５ｎｓのＮｄ：ＹＬＦレー
ザ発振器を用いた。集光レンズ２として、焦点距離５０
〜４００ｍｍの種々の平凸レンズを用いた。加工対象物
４の表面上でビームスポット径が最小になるように、集
光レンズ２と加工対象物４との間の距離が調節されてい
る。The laser light source 1 has a wavelength of 1047 nm,
A Nd: YLF laser oscillator having a pulse width of 10 ps and a Nd: YLF laser oscillator having a wavelength of 1047 nm and a pulse width of 15 ns were used. As the condenser lens 2, a focal length of 50
Various plano-convex lenses of ４００400 mm were used. The distance between the condenser lens 2 and the processing object 4 is adjusted so that the beam spot diameter on the surface of the processing object 4 is minimized.
【００１２】図１（Ｂ）に示すように、レーザ光源１と
集光レンズ２との間にアイリス５を配置し、ビーム断面
形状を成形してもよい。また、ＸＹステージ３の可動面
を水平に配置し、折返しミラー６でレーザビームを鉛直
下方に反射させてもよい。なお、アイリス５のかわり
に、ビーム断面成形用のマスクやピンホールを使用する
こともできる。As shown in FIG. 1B, an iris 5 may be arranged between the laser light source 1 and the condenser lens 2 to shape the beam cross section. Alternatively, the movable surface of the XY stage 3 may be arranged horizontally, and the laser beam may be reflected vertically downward by the turning mirror 6. Instead of the iris 5, a mask or a pinhole for shaping the beam cross section can be used.
【００１３】次に、図２を参照して、本発明の実施例に
よるレーザ加工方法について説明する。図２（Ａ）は、
実施例によるレーザ加工方法で加工されるプリント基板
の断面図を示す。ガラスエポキシ基板１０の表面上に金
属層１１が形成され、その上に樹脂層１２が形成されて
いる。金属層１１は、例えば、銅、アルミニウム、金、
銀、パラジウム、ニッケル、チタン、タングステン、プ
ラチナ、モリブデン、またはこれらの金属の合金で形成
される。樹脂層１２は、例えば、エポキシ樹脂、ポリイ
ミド樹脂、フェノール樹脂、テトラフルオロエチレンポ
リマ、ＢＴレジン、ベンゾシクロブテン等で形成され
る。また、無機系のフィラーを練り込んで樹脂を形成す
るものもある。Next, a laser processing method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 (A)
1 shows a cross-sectional view of a printed circuit board processed by a laser processing method according to an embodiment. A metal layer 11 is formed on a surface of a glass epoxy substrate 10, and a resin layer 12 is formed thereon. The metal layer 11 is made of, for example, copper, aluminum, gold,
It is formed of silver, palladium, nickel, titanium, tungsten, platinum, molybdenum, or an alloy of these metals. The resin layer 12 is formed of, for example, epoxy resin, polyimide resin, phenol resin, tetrafluoroethylene polymer, BT resin, benzocyclobutene, or the like. In some cases, a resin is formed by kneading an inorganic filler.
【００１４】図２（Ｂ）に示すように、樹脂層１２の表
面から、プリント基板にパルスレーザビーム１５を、１
ショットだけ入射させる。パルスレーザビームは樹脂層
１２を透過し、金属層１１の表面で反射する。本願発明
者らは、入射させるパルスレーザビームの条件を制御す
ると、樹脂層１２のうち、レーザビームの入射した部分
が、金属層１１から剥離することを見出した。図２
（Ｂ）は、樹脂層１２の剥離した部分が、プリント基板
から完全に除去されている。As shown in FIG. 2B, a pulsed laser beam 15 is applied to the printed circuit board from the surface of the resin layer 12.
Inject only the shot. The pulsed laser beam passes through the resin layer 12 and reflects on the surface of the metal layer 11. The present inventors have found that, when the conditions of the pulsed laser beam to be incident are controlled, the portion of the resin layer 12 where the laser beam is incident is separated from the metal layer 11. FIG.
In (B), the peeled portion of the resin layer 12 is completely removed from the printed circuit board.
【００１５】図２（Ｃ）に示すように、樹脂層１２の剥
離した部分が金属層１１から浮き上がった状態で、プリ
ント基板上に残留する場合もある。浮き上がった部分１
２ａと剥離していない部分との境界に亀裂が発生してい
る。プリント基板の表面に粘着テープを貼り付け、浮き
上がった部分１２ａが粘着テープに付着した状態で粘着
テープをプリント基板から剥がすことにより、浮き上が
った部分１２ａをプリント基板から容易に取り除くこと
ができる。As shown in FIG. 2C, there is a case where the peeled portion of the resin layer 12 remains on the printed board in a state of being lifted from the metal layer 11. Embossed part 1
A crack is generated at the boundary between 2a and the portion that has not been peeled. By sticking the adhesive tape on the surface of the printed circuit board and peeling the adhesive tape from the printed circuit board with the raised portion 12a attached to the adhesive tape, the raised portion 12a can be easily removed from the printed circuit board.
【００１６】次に、図３を参照して、実施例による方法
でレーザ加工を行った実験結果について説明する。照射
したレーザビームは、波長１０４７ｎｍ、パルス幅１５
ｎｓ、パルスエネルギ１８０μＪ／パルスのＮｄ：ＹＬ
Ｆレーザである。また、図１（Ａ）に示した集光レンズ
２として、焦点距離１００ｍｍの平凸レンズを用いた。
プリント基板の金属層１１は銅で形成され、その厚さは
数十μｍである。樹脂層１２は、ベンゾシクロブテンで
形成されている。Next, with reference to FIG. 3, a description will be given of an experimental result obtained by performing laser processing by the method according to the embodiment. The irradiated laser beam has a wavelength of 1047 nm and a pulse width of 15
ns, pulse energy 180 μJ / pulse Nd: YL
F laser. A plano-convex lens having a focal length of 100 mm was used as the condenser lens 2 shown in FIG.
The metal layer 11 of the printed circuit board is formed of copper and has a thickness of several tens of μm. The resin layer 12 is formed of benzocyclobutene.
【００１７】図３は、プリント基板の表面の４箇所に１
ショットずつパルスレーザビームを入射させた後の基板
表面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真をスケッチした
図である。４箇所のいずれにおいても、加工された領域
のほぼ中心に小さな窪みが観測される。この窪みは、銅
がレーザ光照射により溶融したことで生じたものと考え
られる。この窪みの大きさは、ビームスポットの大きさ
や基板表面におけるビームのフルエンスに依存すると考
えられる。小さな窪みの径は約２０μｍであると思われ
る。FIG. 3 is a view showing four points on the surface of the printed circuit board.
FIG. 3 is a diagram in which a scanning electron microscope (SEM) photograph of a substrate surface after a pulsed laser beam is incident on each shot is sketched. At each of the four locations, a small dent is observed at approximately the center of the processed region. This depression is considered to be caused by melting of the copper by laser beam irradiation. It is considered that the size of the depression depends on the size of the beam spot and the fluence of the beam on the substrate surface. The diameter of the small depression is expected to be about 20 μm.
【００１８】図３の右上の加工領域においては、樹脂層
が完全に除去され、底面の直径約１００μｍ、開口部の
直径約１８０μｍの凹部が形成されている。凹部の底面
には銅層が露出しており、その中心部に銅が溶融したこ
とにより形成されたと思われる窪みが観測される。In the processing area at the upper right of FIG. 3, the resin layer is completely removed, and a concave portion having a diameter of about 100 μm at the bottom and a diameter of about 180 μm at the opening is formed. The copper layer is exposed on the bottom surface of the concave portion, and a dent that appears to have been formed due to the melting of copper is observed at the center.
【００１９】図３の右上以外の３箇所の加工領域におい
ては、樹脂層が完全には除去されておらず、浮き上がっ
た状態になっている。右下の加工領域においては、ビー
ムスポットの周囲を１周する円周状の亀裂が発生してい
る。左下の加工領域においては、ほぼ半円周状の亀裂が
発生しており、左上の加工領域においては、亀裂がほと
んど観測されない。プリント基板の表面に粘着テープを
貼り付けて剥がすと、図３の右下、左下の加工領域にお
いては、樹脂層の浮き上がり部分が基板から取り除かれ
た。In the three processing regions other than the upper right portion of FIG. 3, the resin layer is not completely removed, and is in a floating state. In the processing area at the lower right, a circumferential crack that makes one round around the beam spot is generated. An almost semicircular crack is generated in the lower left processing area, and almost no crack is observed in the upper left processing area. When the adhesive tape was attached to the surface of the printed circuit board and peeled off, the raised portion of the resin layer was removed from the substrate in the processing area at the lower right and lower left in FIG.
【００２０】プリント基板に入射するパルスレーザビー
ムのビームスポットに比べて、樹脂層の除去される領域
は広い。また、１ショットで樹脂層の一部が銅層から剥
離する。樹脂層の一部が浮き上がり、または除去される
原理は明らかではないが、上述の理由から、アブレーシ
ョン以外の原理により樹脂層が除去されていると思われ
る。樹脂層の剥離した領域の面積（樹脂層に形成された
凹部の底の面積、すなわち樹脂層と銅層との界面で露出
した銅層表面の面積）が、照射したパルスレーザビーム
の樹脂層表面におけるビームスポットの面積の１．２倍
以上になる場合には、銅層のアブレーション以外の原理
により、樹脂層が剥離していると考えられる。The area where the resin layer is removed is wider than the beam spot of the pulsed laser beam incident on the printed circuit board. Further, a part of the resin layer is separated from the copper layer in one shot. Although the principle by which a part of the resin layer is lifted or removed is not clear, it is considered that the resin layer is removed by a principle other than ablation for the above-described reason. The area of the area where the resin layer has peeled off (the area of the bottom of the concave portion formed in the resin layer, that is, the area of the surface of the copper layer exposed at the interface between the resin layer and the copper layer) is the surface of the resin layer of the irradiated pulse laser beam. In the case where the area of the beam spot becomes 1.2 times or more, it is considered that the resin layer is peeled off by a principle other than the ablation of the copper layer.
【００２１】次に、図４を参照して、実施例による方法
でレーザ加工を行った他の実験結果について説明する。
照射したレーザビームは、波長１０４７ｎｍ、パルス幅
１０ｐｓ、パルスエネルギ１２０μＪ／パルスのＮｄ：
ＹＬＦレーザである。また、図１（Ａ）に示した集光レ
ンズ２として、焦点距離１００ｍｍの平凸レンズを用い
た。ビームスポット径の最小となる位置を、銅層と樹脂
層との界面から銅層側にややずらし、かつビームスポッ
トが楕円になるように光学系を調節した。ビームスポッ
トの長軸は約６０μｍ、短軸は約４０μｍである。プリ
ント基板の金属層１１は銅で形成され、その厚さは数十
μｍである。樹脂層１２は、ベンゾシクロブテンで形成
されている。Next, referring to FIG. 4, another experimental result obtained by performing laser processing by the method according to the embodiment will be described.
The irradiated laser beam has a wavelength of 1047 nm, a pulse width of 10 ps, and a pulse energy of 120 μJ / pulse Nd:
It is a YLF laser. A plano-convex lens having a focal length of 100 mm was used as the condenser lens 2 shown in FIG. The position where the beam spot diameter becomes minimum was slightly shifted from the interface between the copper layer and the resin layer to the copper layer side, and the optical system was adjusted so that the beam spot became elliptical. The major axis of the beam spot is about 60 μm and the minor axis is about 40 μm. The metal layer 11 of the printed circuit board is formed of copper and has a thickness of several tens of μm. The resin layer 12 is formed of benzocyclobutene.
【００２２】図４に示したように、樹脂層の一部が完全
に除去されて楕円状の開口部を有する凹部が形成され
た。凹部の底面には銅層の表面が露出しており、露出し
た銅層の表面にアブレーション等のダメージは観察され
なかった。凹部の開口部の長軸は約３００μｍであり、
短軸は約２００μｍであった。このように、レーザビー
ムのパルス幅及びスポットサイズを調節することによ
り、銅層にダメージを与えることなく樹脂層を部分的に
除去することができる。また、ビームスポットの形状を
楕円状にすることにより、樹脂層の除去された凹部の開
口部を楕円状にすることができる。As shown in FIG. 4, a part of the resin layer was completely removed to form a concave portion having an elliptical opening. The surface of the copper layer was exposed at the bottom of the recess, and no damage such as ablation was observed on the exposed surface of the copper layer. The major axis of the opening of the recess is about 300 μm,
The short axis was about 200 μm. Thus, by adjusting the pulse width and spot size of the laser beam, the resin layer can be partially removed without damaging the copper layer. Further, by making the shape of the beam spot elliptical, the opening of the concave portion from which the resin layer has been removed can be made elliptical.
【００２３】次に、実施例による方法でレーザ加工を行
った別の実験結果について説明する。照射したレーザビ
ームは、波長１０４７ｎｍ、パルス幅１５ｎｓ、パルス
エネルギ０．３〜１０ｍＪ／パルスのＮｄ：ＹＬＦレー
ザである。また、図１（Ｂ）に示した集光レンズ２とし
て、焦点距離１００ｍｍの平凸レンズを用い、アイリス
５のかわりにピンホールを使用した。Next, another experimental result obtained by performing laser processing by the method according to the embodiment will be described. The irradiated laser beam is a Nd: YLF laser having a wavelength of 1047 nm, a pulse width of 15 ns, and a pulse energy of 0.3 to 10 mJ / pulse. Further, as the condenser lens 2 shown in FIG. 1B, a plano-convex lens having a focal length of 100 mm was used, and a pinhole was used instead of the iris 5.
【００２４】まず、加工対象物として、金属層１１が厚
さ１８μｍの銅で形成され、樹脂層１２が厚さ３５〜６
０μｍのエポキシ樹脂で形成されている種々のプリント
基板を用いた。ピンホール及び集光レンズ２によって、
プリント基板表面におけるビームスポットが直径５００
μｍの円形になるように、ビームを集光した。First, as an object to be processed, the metal layer 11 is formed of copper having a thickness of 18 μm, and the resin layer 12 is formed of a copper having a thickness of 35 to 6 μm.
Various printed circuit boards made of 0 μm epoxy resin were used. By the pinhole and the condenser lens 2,
The beam spot on the printed circuit board surface has a diameter of 500
The beam was focused so as to form a circular shape of μm.
【００２５】プリント基板のエポキシ樹脂層に、パルス
エネルギを変えながらレーザビームを１ショットずつ入
射させ、穴が形成されるフルエンス（Ｊ／ｃｍ2）を調
べた。ここでいうフルエンスとはプリント基板のエポキ
シ樹脂層表面におけるレーザビームのフルエンスを意味
する。その結果、エポキシ樹脂層が厚さ３５〜６０μｍ
であるプリント基板の場合、０．３５Ｊ／ｃｍ2以上の
フルエンスで穴が形成できた。A laser beam was incident on the epoxy resin layer of the printed circuit board one shot at a time while changing the pulse energy, and the fluence (J / cm 2 ) at which a hole was formed was examined. Here, the fluence means the fluence of the laser beam on the surface of the epoxy resin layer of the printed circuit board. As a result, the epoxy resin layer has a thickness of 35 to 60 μm.
In the case of the printed circuit board, a hole was formed at a fluence of 0.35 J / cm 2 or more.
【００２６】上記範囲のフルエンスで穴が形成されるの
は、パルス幅１５ｎｓの場合の実験結果である。しか
し、ナノ秒やピコ秒のオーダーのパルス幅においては、
パルス幅の穴形成への寄与は無視できる。The formation of a hole with a fluence in the above range is an experimental result in the case of a pulse width of 15 ns. However, for pulse widths on the order of nanoseconds and picoseconds,
The contribution of the pulse width to hole formation is negligible.
【００２７】続いて、加工対象物に、金属層１１が厚さ
３μｍのアルミニウムで形成され、樹脂層１２が厚さ１
０μｍのポリイミド樹脂で形成されている基板を使用し
た。ただし、照射したレーザビームのパルスエネルギ
は、０．３〜２ｍＪ／パルスとした。また、プリント基
板表面におけるビームスポットが直径９０μｍの円形に
なるように、ビームを集光した。Subsequently, on the object to be processed, a metal layer 11 is formed of aluminum having a thickness of 3 μm, and a resin layer 12 is formed of aluminum having a thickness of 1 μm.
A substrate formed of a 0 μm polyimide resin was used. However, the pulse energy of the irradiated laser beam was 0.3 to 2 mJ / pulse. The beam was focused so that the beam spot on the surface of the printed circuit board had a circular shape with a diameter of 90 μm.
【００２８】前述の場合と同様に、穴の形成されるフル
エンス（Ｊ／ｃｍ2）を調べた。ここでいうフルエンス
とは、プリント基板のポリイミド樹脂層表面におけるレ
ーザビームのフルエンスを意味する。その結果、ポリイ
ミド樹脂層が厚さ１０μｍであるプリント基板の場合、
１２Ｊ／ｃｍ2以下のフルエンスでは穴は形成されず、
１４Ｊ／ｃｍ2以上のフルエンスで穴が形成された。す
なわち穴形成の閾値が１２Ｊ／ｃｍ2より大きく、１４
Ｊ／ｃｍ2以下の範囲にあることがわかる。上記範囲の
フルエンスで穴が形成されはじめるのは、パルス幅１５
ｎｓの場合の実験結果である。しかし、パルス幅がナノ
秒やピコ秒のオーダーではパルス幅による穴形成の閾値
の変化は無視できる。As in the case described above, the fluence (J / cm 2 ) in which the holes were formed was examined. Here, the fluence means the fluence of the laser beam on the surface of the polyimide resin layer of the printed circuit board. As a result, in the case of a printed circuit board having a polyimide resin layer having a thickness of 10 μm,
Holes are not formed at a fluence of 12 J / cm 2 or less,
Holes were formed with a fluence of 14 J / cm 2 or more. That is, the threshold value for hole formation is larger than 12 J / cm 2 ,
It can be seen that it is in the range of J / cm 2 or less. Holes begin to be formed at a fluence in the above range when the pulse width is 15
It is an experimental result in the case of ns. However, when the pulse width is on the order of nanoseconds or picoseconds, the change in the threshold value for hole formation due to the pulse width can be ignored.
【００２９】ポリイミド樹脂層の厚さが１０〜５０μｍ
であれば、レーザビーム１ショットによる加工ができる
だろう。ビームがポリイミド樹脂層とアルミニウム層と
の界面に到達することに端を発して、穴は形成される。
また、ポリイミド樹脂層がビームを吸収する割合は低
い。したがって、１０〜５０μｍの厚さのポリイミド樹
脂層であれば、ポリイミド樹脂層の厚さの増加や、ポリ
イミド樹脂層中での吸収による損失等で閾値は増加する
と考えられるが、その分照射パルスエネルギを大きくす
ることによって、加工は可能であると考えられる。The thickness of the polyimide resin layer is 10 to 50 μm
Then, processing by one shot of the laser beam would be possible. A hole is formed starting from the beam reaching the interface between the polyimide resin layer and the aluminum layer.
In addition, the rate at which the polyimide resin layer absorbs the beam is low. Therefore, if the polyimide resin layer has a thickness of 10 to 50 μm, the threshold value is considered to increase due to an increase in the thickness of the polyimide resin layer and a loss due to absorption in the polyimide resin layer. It is considered that processing can be performed by increasing.
【００３０】次に、実施例による方法でレーザ加工を行
った更に別の実験結果について説明する。照射したレー
ザビームは、波長１０４７ｎｍ、パルス幅１５ｎｓ、パ
ルスエネルギ４３０μＪ／パルスのＮｄ：ＹＬＦレーザ
である。また、図１（Ｂ）に示した集光レンズ２とし
て、焦点距離１００ｍｍの平凸レンズを用い、直径０．
５ｍｍのピンホールを通過させた後、加工対象物表面に
おけるビームスポットが直径３０μｍ強の円となるよう
に集光した。縮小率は１６である。Next, still another experimental result obtained by performing laser processing by the method according to the embodiment will be described. The irradiated laser beam is a Nd: YLF laser having a wavelength of 1047 nm, a pulse width of 15 ns, and a pulse energy of 430 μJ / pulse. Further, a plano-convex lens having a focal length of 100 mm was used as the condenser lens 2 shown in FIG.
After passing through a pinhole of 5 mm, the light was focused so that the beam spot on the surface of the object to be processed was a circle having a diameter of slightly more than 30 μm. The reduction ratio is 16.
【００３１】加工対象物は基板上の配線（金属）を保護
しているレジスト皮膜である。ここでは拡張ボードの銅
配線上に形成された厚さ５μｍのレジスト皮膜にビーム
を照射した。レジスト皮膜は硬化性エポキシで形成され
ている。The object to be processed is a resist film protecting the wiring (metal) on the substrate. Here, a beam was applied to the resist film having a thickness of 5 μm formed on the copper wiring of the extension board. The resist film is formed of a curable epoxy.
【００３２】レーザビームを１ショット入射させると、
レジスト皮膜にほぼ円形の穴が開き、その部分のレジス
ト皮膜を除去することができた。開口部の直径は約１２
０μｍであった。When one shot of the laser beam is incident,
A substantially circular hole was formed in the resist film, and the resist film at that portion could be removed. The diameter of the opening is about 12
It was 0 μm.
【００３３】また、パルスエネルギを１００μＪ及び
１．５ｍＪにした場合も、レジスト皮膜に穴が形成さ
れ、その部分の皮膜が除去された。更に、パルスエネル
ギ６３０μＪのレーザビームを、一辺５ｍｍの角型マス
クで断面成形してレジスト皮膜に照射すると、角部が丸
くとれた四角形に皮膜を除去することができた。Also, when the pulse energy was set to 100 μJ and 1.5 mJ, a hole was formed in the resist film, and the film at that portion was removed. Further, when a laser beam having a pulse energy of 630 μJ was shaped into a cross section with a square mask having a side of 5 mm and irradiated on the resist film, the film could be removed in a square shape with rounded corners.
【００３４】従来、このレジスト皮膜は機械的に剥ぎ取
られている。しかし基板の細密化が進む将来、レーザに
よる微細加工も必要になると考えられる。基板レジスト
皮膜の除去をＮｄ：ＹＬＦレーザの基本波で行う方法
は、微細な加工から大面積の加工までを可能とする。ま
た、１ショットで皮膜除去の加工を行うことができるの
で、高い加工効率を得ることができる。更に、Ｎｄ：Ｙ
ＡＧレーザの基本波、Ｎｄ：ＹＬＦレーザの２倍高調波
及びＮｄ：ＹＡＧレーザの２倍高調波を照射してもレジ
スト皮膜を除去することができる。Conventionally, this resist film has been mechanically peeled off. However, in the future where the substrate becomes finer, it is considered that fine processing by laser is also required. The method of removing the substrate resist film using the fundamental wave of the Nd: YLF laser enables processing from fine processing to processing of a large area. In addition, since the processing for removing the film can be performed in one shot, high processing efficiency can be obtained. Further, Nd: Y
The resist film can be removed by irradiation with the fundamental wave of the AG laser, the second harmonic of the Nd: YLF laser, and the second harmonic of the Nd: YAG laser.
【００３５】レーザビームの波長が８００〜３０００ｎ
ｍの赤外領域であれば、上記実施例と同様の現象により
樹脂層の一部を剥離させることができるであろう。上記
実施例では、波長１０４７ｎｍの赤外領域のレーザビー
ムを用いた。次に、これらのパルスレーザビームの２倍
高調波（波長５２３ｎｍ緑色光）を用いて同様のレーザ
照射を行った。The wavelength of the laser beam is 800-3000n
In the infrared region of m, a part of the resin layer could be peeled off by the same phenomenon as in the above embodiment. In the above embodiment, a laser beam in the infrared region with a wavelength of 1047 nm was used. Next, the same laser irradiation was performed using the second harmonic (green light of wavelength 523 nm) of these pulsed laser beams.
【００３６】波長５２３ｎｍ、パルス幅１５ｎｓ、パル
スエネルギ１００μＪ／パルスのレーザビームを用いた
時には、上記実施例と同様の現象が生じ、樹脂層を除去
することができた。パルス幅を１０ｐｓにすると、樹脂
層を除去することができなかった。このように、緑色領
域のレーザビームを用いても、パルス幅をナノ秒オーダ
に設定することにより樹脂層を除去することができる。
レーザビームの波長が緑色の帯域、特に５００〜６００
ｎｍであり、パルス幅が１０〜３０ｎｓであり、パルス
エネルギが５０μＪ／パルス以上であれば、樹脂層の一
部を剥離させることができるであろう。When a laser beam having a wavelength of 523 nm, a pulse width of 15 ns and a pulse energy of 100 μJ / pulse was used, the same phenomenon as in the above-described embodiment occurred, and the resin layer could be removed. When the pulse width was set to 10 ps, the resin layer could not be removed. As described above, even if a laser beam in the green region is used, the resin layer can be removed by setting the pulse width to the order of nanoseconds.
The wavelength of the laser beam is in the green band, especially 500 to 600
nm, a pulse width of 10-30 ns, and a pulse energy of 50 μJ / pulse or more, a part of the resin layer could be peeled off.
【００３７】上記実施例による方法で加工すると、樹脂
層の下の金属層に与えるダメージを少なくすることがで
きる。特に、金属層が激しく溶融することはないため、
金属層の表面形状を初期状態に近い状態で維持すること
ができる。When processing is performed by the method according to the above embodiment, damage to the metal layer below the resin layer can be reduced. In particular, since the metal layer does not melt violently,
The surface shape of the metal layer can be maintained in a state close to the initial state.
【００３８】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。The present invention has been described in connection with the preferred embodiments.
The present invention is not limited to these. For example, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
【００３９】[0039]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
相互に異なる材料から２層の上層を透過し、下層の表面
で反射するレーザビームを入射させ、レーザビームの性
質を調節することにより、上層の一部を下層から剥離さ
せることができる。As described above, according to the present invention,
A part of the upper layer can be peeled off from the lower layer by adjusting the properties of the laser beam by irradiating a laser beam transmitted through the upper layer from two different materials and reflected on the surface of the lower layer.
【図１】本発明の実施例によるレーザ加工方法で用いら
れるレーザ加工装置の概略図である。FIG. 1 is a schematic view of a laser processing apparatus used in a laser processing method according to an embodiment of the present invention.
【図２】実施例によるレーザ加工方法で加工されるプリ
ント基板の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a printed circuit board processed by a laser processing method according to an embodiment.
【図３】実施例によるレーザ加工方法で加工したプリン
ト基板のＳＥＭ写真をスケッチした図である。FIG. 3 is a sketched SEM photograph of a printed circuit board processed by a laser processing method according to an example.
【図４】実施例によるレーザ加工方法で加工した他のプ
リント基板のＳＥＭ写真をスケッチした図である。FIG. 4 is a sketched SEM photograph of another printed circuit board processed by the laser processing method according to the embodiment.
１ レーザ光源 ２ 集光レンズ ３ ＸＹステージ ４ 加工対象物 ５ アイリス ６ 折返しミラー １０ ガラスエポキシ基板 １１ 金属層 １２ 樹脂層 １２ａ 浮き上がり部分 １５ レーザビーム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser light source 2 Condensing lens 3 XY stage 4 Processing object 5 Iris 6 Folding mirror 10 Glass epoxy board 11 Metal layer 12 Resin layer 12a Floating part 15 Laser beam
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 礒 圭二 神奈川県平塚市久領堤１番15号 住友重機 械工業株式会社平塚事業所内 (72)発明者 若林 直木 東京都西東京市谷戸町２丁目１番１号 住 友重機械工業株式会社田無製造所内 Ｆターム(参考） 4E068 AF00 CA02 DA11 DB14 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Keiji Iso 1-15 Kuretsutsumi, Hiratsuka-shi, Kanagawa Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Hiratsuka Works (72) Inventor Naoki Wakabayashi 2-1-1 Yaidocho, Nishi-Tokyo, Tokyo No. 1 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Tanashi Factory F-term (reference) 4E068 AF00 CA02 DA11 DB14
Claims (12)
た積層基板を準備する工程と、 前記第２の層を透過し、前記第１の層と第２の層との界
面で反射し、レーザビームの入射した領域の第２の層を
該第１の層から剥離させる性質を有する該レーザビーム
を、該第２の層の表面から前記積層基板に入射させ、該
第２の層の一部を該第１の層から剥離させる工程とを有
するレーザ加工方法。A step of preparing a laminated substrate having a second layer formed on a surface of a first layer; and a step of transmitting the second layer and forming a layer between the first layer and the second layer. The laser beam having a property of being reflected at the interface and peeling off the second layer in the region where the laser beam has entered from the first layer is incident on the laminated substrate from the surface of the second layer, Separating a part of the second layer from the first layer.
レーザ発振器から出射したレーザビームであり、該レー
ザビームを１ショットだけ入射させて前記第２の層の一
部を剥離させる請求項１に記載のレーザ加工方法。2. The laser beam according to claim 1, wherein the laser beam is a laser beam emitted from a pulsed solid-state laser oscillator, and the laser beam is incident only for one shot to peel off a part of the second layer. Laser processing method.
おいて、前記積層基板に入射するレーザビームは、前記
第１の層の表層部でアブレーションを生じさせない性質
を有する請求項１または２に記載のレーザ加工方法。3. The method according to claim 1, wherein in the step of separating a part of the second layer, the laser beam incident on the laminated substrate has a property that ablation does not occur in a surface layer portion of the first layer. 2. The laser processing method according to 1. above.
銀、パラジウム、ニッケル、チタン、タングステン、プ
ラチナ、モリブデンからなる群より選ばれた１つの金
属、もしくは前記の群から選ばれた少なくとも２つの金
属を含む合金で形成されており、前記第２の層が、エポ
キシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、テトラフ
ルオロエチレンポリマ、ＢＴレジン、ベンゾシクロブテ
ンからなる群より選択された１つの樹脂を主成分とする
請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ加工方法。4. The method according to claim 1, wherein the first layer comprises copper, aluminum, gold,
The second layer is formed of one metal selected from the group consisting of silver, palladium, nickel, titanium, tungsten, platinum, and molybdenum, or an alloy containing at least two metals selected from the group described above. The laser processing according to any one of claims 1 to 3, wherein the main component is one resin selected from the group consisting of an epoxy resin, a polyimide resin, a phenol resin, a tetrafluoroethylene polymer, a BT resin, and benzocyclobutene. Method.
ポキシ樹脂層であり、前記積層基板に入射させるレーザ
ビームがパルスレーザビームであり、前記積層基板の表
面における該レーザビームのフルエンスが０．３５Ｊ／
ｃｍ2以上である請求項４に記載のレーザ加工方法。5. The method according to claim 1, wherein the second layer is an epoxy resin layer having a thickness of 35 to 60 μm, the laser beam incident on the laminated substrate is a pulsed laser beam, and the fluence of the laser beam on the surface of the laminated substrate is reduced. 0.35J /
The laser processing method according to claim 4, wherein the diameter is not less than cm 2 .
がパルスレーザビームであり、前記レーザビームの波長
が５００〜６００ｎｍであり、パルス幅が１０〜３０ｎ
ｓであり、パルスエネルギが５０μＪ／パルス以上であ
り、該レーザビームを前記第２の層内に集光させて加工
を行う請求項１〜５のいずれかに記載のレーザ加工方
法。6. A laser beam incident on the laminated substrate is a pulsed laser beam, the laser beam has a wavelength of 500 to 600 nm, and a pulse width of 10 to 30 n.
The laser processing method according to claim 1, wherein the laser beam has a pulse energy of 50 μJ / pulse or more, and the laser beam is focused in the second layer for processing.
００ｎｍである請求項１〜５のいずれかに記載のレーザ
加工方法。7. The laser beam has a wavelength of 800 to 30.
The laser processing method according to claim 1, wherein the thickness is 00 nm.
ザ発振器もしくはＮｄ：ＹＬＦレーザ発振器から出射し
たビームである請求項１〜５のいずれかに記載のレーザ
加工方法。8. The laser processing method according to claim 1, wherein the laser beam is a beam emitted from a Nd: YAG laser oscillator or a Nd: YLF laser oscillator.
た積層基板を準備する工程と、 前記第２の層を透過し、前記第１の層の表層部のビーム
入射部が除去され、該第１の層が除去された領域及びそ
の周囲のある広さの領域上の前記第２の層を該第１の層
から剥離させる性質を有するレーザビームを、該第２の
層の表面から前記積層基板に入射させ、該第２の層の一
部を剥離させる工程とを有するレーザ加工方法。9. A step of preparing a laminated substrate having a second layer formed on a surface of a first layer, and a beam incident part that transmits through the second layer and is a surface part of the first layer. Is removed, and a laser beam having a property of peeling off the second layer from the first layer on an area where the first layer is removed and a large area around the first layer is formed on the second layer. Making the light incident on the laminated substrate from the surface of the layer to peel off part of the second layer.
剥離する領域の面積が前記第２の層表面における前記レ
ーザビームのビームスポットの面積の１．２倍以上にな
る性質を有する請求項９に記載のレーザ加工方法。10. The laser beam has a property that an area of a region where the second layer is separated is 1.2 times or more an area of a beam spot of the laser beam on a surface of the second layer. 10. The laser processing method according to item 9.
れた積層基板を準備する工程と、 前記第２の層を透過し、前記第１の層の表面で反射し、
レーザビームの入射した領域の第２の層が該第１の層か
ら浮き上がる性質を有するレーザビームを、該第２の層
の表面から前記積層基板に入射させ、該第２の層の一部
を浮き上がらせる工程と、 前記第２の層のうち、前記第１の層から浮き上がった部
分を除去する工程とを有するレーザ加工方法。11. A step of preparing a laminated substrate having a second layer formed on a surface of a first layer, transmitting the second layer and reflecting the light on the surface of the first layer;
A laser beam having a property that a second layer in a region where a laser beam is incident is lifted from the first layer is incident on the laminated substrate from a surface of the second layer, and a part of the second layer is A laser processing method comprising: a step of lifting; and a step of removing a portion of the second layer that has risen from the first layer.
第２の層の表面に粘着テープを貼り付ける工程と、 前記浮き上がった部分が前記粘着テープに貼り付いた状
態で前記粘着テープを前記積層基板から剥がす工程とを
含む請求項１１に記載のレーザ加工方法。12. The step of removing the second layer, the step of attaching an adhesive tape to the surface of the second layer, and the step of removing the adhesive tape in a state where the raised portion is attached to the adhesive tape. 12. The laser processing method according to claim 11, further comprising a step of peeling off the laminated substrate.
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| JP2004230750A (en) * | 2003-01-31 | 2004-08-19 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Mold cleaning method and device |
| JP2008300475A (en) * | 2007-05-30 | 2008-12-11 | Disco Abrasive Syst Ltd | Dividing method for wafer |
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