CN104755220B

CN104755220B - 加工工作台用工装件、加工工作台用工装件的制造方法及激光加工方法

Info

Publication number: CN104755220B
Application number: CN201380012396.5A
Authority: CN
Inventors: 冈本恭平
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-10-18
Filing date: 2013-10-18
Publication date: 2016-11-16
Anticipated expiration: 2033-10-18
Also published as: TWI546152B; KR101519314B1; WO2015056349A1; JP5591422B1; CN104755220A; TW201515759A; JPWO2015056349A1

Abstract

一种加工工作台用工装件(1A)，其为了以低成本容易地维持工装件功能，而在激光开孔加工时载置在加工工作台(3)上，该加工工作台用工装件(1A)在上表面侧载置被加工物(2)，从而配置在所述被加工物(2)的底表面侧，而且具有层叠部，该层叠部具有反射层，该反射层使照射至所述被加工物(2)的激光束(20)反射，该层叠部是所述反射层以每层反射层可剥离的方式通过粘接层(33)层叠为板状而形成的。

Description

加工工作台用工装件、加工工作台用工装件的制造方法及激光加工方法

技术领域

本发明涉及在激光加工装置所具有的加工工作台和被加工物之间载置的加工工作台用工装件。

背景技术

如果在激光加工装置所具有的加工工作台上直接放置印刷配线板，进行激光开孔加工，则激光束照射至加工工作台，从而损伤加工工作台。另外，在激光加工时产生的加工屑堆积在加工工作台上。

因此，在进行激光开孔加工时，使用对加工工作台进行保护的工装件。作为工装件，为了应对高能量的激光束，使用铜等针对激光束耐久性较高(反射率及热导率较高)的材料。当前，单层铜箔或铜板等用于工装件。

即使在使用这种工装件的情况下，也不能完全防止工装件的损伤或加工屑的堆积。因此，在发生工装件的损伤或加工屑的堆积的情况下，需要更换工装件。与铜板的工装件相比，单层铜箔的工装件耐久性较低，容易发生工装件的损伤。其结果，如果使用单层铜箔的工装件，则更换工装件的频率提高，印刷配线板的生产时间发生损失。

另一方面，在使用铜板的工装件的情况下，不得不准备工装件用铜板。另外，需要向外部委托进对铜板进行吸附用开孔加工，因此，工装件的制造成本提高，并且，制造工期增长。

作为加工工作台的损伤防止对策的其他例子，具有在专利文献1中记载的方法。在该方法中，在原料片(green sheet)(工件)的表面上作为保护片而粘接聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，从而防止激光束直接照射至工作台，由此，防止了工作台的损伤。

专利文献1：日本特开2003－211277号公报

发明内容

然而，PET不会反射激光束而吸收，因此，针对使用高能量的激光开孔加工(贯穿开孔加工)，不能起到作为加工工作台的保护片的作用(原料片能够用低能量进行加工)。另外，在将针对激光束反射率较高的铜箔等采用为保护片的情况下，与PET相比材料费提高，因此，如果将保护片粘接至所有的被加工物，则制造成本增加。

本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于，得到能够以低成本容易地维持工装件功能的加工工作台用工装件、加工工作台用工装件的制造方法以及激光加工方法。

为了解决上述课题，实现目的，本发明的加工工作台用工装件的特征在于，该加工工作台用工装件通过在激光开孔加工时载置在加工工作台上，并且，在上表面侧载置被加工物，从而配置在所述被加工物的底表面侧，具有层叠部，该层叠部具有反射层，该反射层使照射至所述被加工物的激光束反射，该层叠部是所述反射层以每层反射层可剥离的方式通过粘接层层叠为板状而形成的。

发明的效果

根据本发明，实现下述效果，即，能够以低成本容易地维持工装件功能。

附图说明

图1是表示实施方式涉及的激光加工装置的结构的图。

图2是表示实施方式涉及的加工工作台用工装件的结构的图。

图3是用于说明对使用了工装件的被加工物的激光加工的图。

图4－1是工装件的孔以外的部分的剖视图。

图4－2是工装件的孔部分的剖视图。

图5是用于说明形成工装件的铜箔层的剥离处理的图。

图6使用说明对多层铜箔层进行剥离的处理的图。

图7是表示在比铜箔层厚的铜板上层叠有多层铜箔层的情况下的工装件的结构的图。

图8是表示层叠有印刷配线板用材料的情况下的工装件的结构的图。

图9是表示在印刷配线板用材料的上层侧层叠有多层铜箔层的情况下的工装件的结构的图。

具体实施方式

以下，基于附图详细地说明本发明的实施方式涉及的加工工作台用工装件、加工工作台用工装件的制造方法以及激光加工方法。此外，并不由本实施方式限定本发明。

实施方式

图1是表示实施方式涉及的激光加工装置的结构的图。激光加工装置100是通过照射激光束(脉冲激光)20，对被处理基板即被加工物(工件)2进行激光开孔加工的装置。在本实施方式中，使用以可剥离的方式层叠的多层铜箔的工装件1A进行激光加工。

激光加工装置100具有：振荡产生激光束20的激光振荡器21；进行被加工物2的激光加工的激光加工部30；以及激光加工控制装置70。激光加工控制装置70与激光振荡器21及激光加工部30连接(在图1中未图示)，对激光振荡器21及激光加工部30进行控制。

激光振荡器21振荡产生激光束20，并向激光加工部30送出。激光加工部30具有电控反射镜25X、25Y，电控扫描器26X、26Y，fθ透镜(聚光透镜)24以及加工工作台(XY台)3。

电控扫描器26X、26Y具有使激光束20的轨迹变化而使其向被加工物2的照射位置移动的功能，使激光束20在设定在被加工物2上的各加工区域(电控区域)内以二维扫描。电控扫描器26X、26Y为了使激光束20在X－Y方向上扫描，而使电控反射镜25X、25Y旋转为规定角度。

电控反射镜25X、25Y使激光束20反射而使其偏转为规定角度。电控反射镜25X使激光束20在X方向上偏转，电控反射镜25Y使激光束20在Y方向上偏转。

fθ透镜24是具有远心性的透镜。fθ透镜24使激光束20向与被加工物2的主表面垂直的方向偏转，并且，使激光束20在被加工物2的加工位置(孔位置23)处聚光(照射)。

被加工物2是印刷配线板等加工对象物，在多个部位处进行开孔加工。被加工物2例如形成为铜箔(导体层)、树脂(绝缘层)、铜箔(导体层)这3层构造。

在加工工作台3上载置工装件(加工工作台用工装件)1A以及被加工物2，并且，通过未图示的电动机的驱动，加工工作台3在XY平面内移动。由此，加工工作台3使工装件1A及被加工物2在XY平面的面内方向上移动。在加工工作台3上载置工装件1A，在工装件1A上载置被加工物2。工装件1A保护加工工作台3，防止激光束20对加工工作台3造成损伤。

无需使加工工作台3移动而能够利用电控机构(电控扫描器26X、26Y，电控反射镜25X、25Y)的动作进行激光加工的范围(可扫描区域)就是电控区域(扫描区域)。

在激光加工装置100中，使加工工作台3在XY平面内移动后，利用电控扫描器26X、26Y使激光束20以二维扫描。加工工作台3以使各电控区域的中心位于fθ透镜24的中心正下方(电控原点)的方式依次移动。电控机构动作，使设定在电控区域内的各孔位置23依次位于激光束20的照射位置处。在被加工物2面内依次执行通过加工工作台3进行的电控区域间的移动和通过电控机构进行的激光束20在电控区域内的二维扫描。由此，对被加工物2的所有的孔位置23进行激光加工。

图2表示实施方式涉及的加工工作台用工装件的结构的图。工装件1A大致形成为平板状。在对被加工物2进行开孔加工时，工装件1A载置在加工工作台3上。然后，在工装件1A上载置被加工物2。

在加工工作台3上，设置有多个用于真空吸附工装件1A的孔31。另外，在工装件1A上设置有多个用于真空吸附被加工物2的孔16。工装件1A的孔16的配置位置(配置间隔)，可以与加工工作台3上的孔31的配置位置(配置间隔)相同，或者也可以是隔着一部分的孔31的配置位置(配置间隔)。

此外，孔16和孔31也可以是不同的孔径。另外，只要工装件1A的主表面的大小小于或等于加工工作台3的主表面的大小、且大于或等于被加工物2的主表面的大小，则可以是任意大小。换言之，工装件1A的主表面的大小只要是工装件1A不从加工工作台3凸出、且被加工物2不从工装件1A凸出的大小，则可以是任意大小。

在对被加工物2进行开孔加工时，以使孔16与孔31重叠的方式工装件1A载置在加工工作台3上，其后，在工装件1A上载置被加工物2。而且，通过从加工工作台3的底表面侧真空吸引，从而工装件1A和被加工物2固定在加工工作台3上。其后，对被加工物2进行激光加工。

图3是用于说明对使用了工装件的被加工物的激光加工的图。在图3中，示出被加工物2、工装件1A以及加工工作台3的剖视图。被加工物2例如形成为铜箔层21A、树脂层22、铜箔层21B这3层构造。具体而言，最下层是铜箔层21B，最上层是铜箔层21A。而且，铜箔层21A、21B的中间层是树脂层22。

在进行激光加工时，以使作为最下层的铜箔层21B与工装件1A的上表面接触的方式将被加工物2载置在工装件1A上。在该状态下，如果向被加工物2照射激光束20，则被加工物2以铜箔层21A、树脂层22、铜箔层21B顺序被开孔。由此，在被加工物2上形成贯穿孔。在被加工物2上形成贯穿孔后，激光束20停止，在下一个加工位置处进行激光开孔加工。

在该情况下，在被加工物2上形成贯穿孔后，直至激光束20停止为止的期间，激光束20向被加工物2的下方照射。在被加工物2的下方配置有工装件1A，因此，激光束20被工装件1A反射，而不会到达加工工作台3。由此，能够防止加工工作台3的损伤。

图4－1是工装件的孔以外的部分的剖视图，图4－2是工装件的孔部分的剖视图。在图4－1中示出在孔16以外的部位处沿与孔16的深度方向平行的方向切断了工装件1A的情况下的工装件1A的剖面形状。另外，在图4－2中示出在孔16的部位处沿与孔16的深度方向平行的方向切断了工装件1A的情况下的工装件1A的剖面形状。

工装件1A使用针对激光束20具有较高的反射率(例如优选反射率大于或等于90％)以及较高的热导率(例如优选大于或等于200W/m·K)的多层铜箔层11(1)～11(N)(N是大于或等于2的自然数)而构成。各铜箔层11(1)～11(N)是使激光束20反射的反射层。此外，为了粘接各铜箔层11(1)～11(N)之间而使用印刷配线板用粘接片即由半固化片(prepreg)构成的粘接层33(1)～33(N－1)(N是大于或等于2的自然数)。

铜箔层11(1)～11(N)通过在分别相邻的不同铜箔层之间配置粘接层33(1)～33(N－1)，从而层叠为板状。换言之，作为层叠部的铜箔层11(1)～11(N)以每层铜箔层可剥离的方式层叠为板状。例如，铜箔层11(2)以可从铜箔层11(3)剥离的方式，在与铜箔层11(3)之间夹持粘接层33(2)而在铜箔层11(3)上层叠，铜箔层11(1)以可从铜箔层11(2)剥离的方式，在与铜箔层11(2)之间夹持粘接层33(1)而在铜箔层11(2)上层叠。此外，在以下说明中，有时将铜箔层11(1)～11(N)称为铜箔层11(X)，将粘接层33(1)～33(N－1)称为粘接层33(X)。

如上所述，在本实施方式中，将铜箔等较薄但针对激光具有某种程度的耐久性的材料和粘接层交替地层叠，在该材料上形成吸附孔，由此制作工装件1A。例如，通过将厚度12μm的铜箔层11(1)～11(15)以及厚度60μm的粘接层33(1)～33(14)交替地层叠，从而制作厚度1.02mm的工装件1A。

在制作工装件1A时，例如将铜箔层11(1)～11(N)及粘接层33(1)～33(N－1)交替地堆叠后，利用在印刷配线板的制造工序中使用的冲压机等将铜箔层11(1)～11(N)及粘接层33(1)～33(N－1)在厚度方向(堆叠方向)上加压，从而铜箔层11(1)～11(N)以每层铜箔层可剥离的方式层叠为板状。然后，针对层叠后的铜箔层11(1)～11(N)及粘接层33(1)～33(N－1)，形成孔16。该孔16使用例如在印刷配线板的制造工序中使用的钻孔机等形成。

图5是用于说明形成工装件的铜箔层的剥离处理的图。使用将多层铜箔层11(1)～11(N)及粘接层33(1)～33(N－1)层叠而成的工装件1A，进行被加工物2的激光加工。在该情况下，如果对被加工物2反复照射激光束20，则有时在工装件1A的最上层即铜箔层11(1)上产生损伤部15(S1)。

在铜箔层11(1)损伤的情况下，从工装件1A剥离铜箔层11(1)及粘接层33(1)(S2)。剥离铜箔层11(1)及粘接层33(1)后的工装件作为工装件1B而用于对被加工物2的激光加工(S3)。其后，在铜箔层11(2)～11(N－1)损伤的情况下，将损伤的铜箔层及粘接层剥离。各铜箔层11(2)～11(N－1)从上层侧依次损伤，因此，工装件从上层侧依次剥离。此外，根据情况，粘接层33(1)可能残留在工装件1B上，但只要不是在加工品质方面成为问题的程度，则也可以残留在工装件1B上。

此外，在工装件1A的最上层的铜箔层11(X)上堆积有加工屑的情况下，也可以将最上层的铜箔层11(X)及粘接层33(X)剥离。如上所述，通过使用工装件1A，从而仅去除最上层的铜箔层11(X)及粘接层33(X)，就能再生工装件1A的功能。其结果，得到以下优点。

(A)通过一次设置工装件1A，能够多次去除最上层，从而工装件1A的更换频率下降。其结果，能减少生产时间的损失。

(B)在制作工装件1A时，能利用印刷配线板的制作工序，因此能够容易且在短时间内制作工装件1A。另外，无需将片状物等工装件粘接在各个被加工物2上，因此，能够降低制造成本。

另外，在工装件1A的制作中使用的铜箔及粘接层在印刷配线板的制造工序中通常使用，因此容易得到，能够降低制造成本。

如果在工装件1A上堆积有加工屑的状态下直接继续激光加工，则加工屑进入工装件1A和被加工物2之间，因此，被加工物2倾斜。其结果，在向被加工物2照射激光束20时，发生激光束20的焦点偏移，不能开孔加工成期望的形状。另外，如果在工装件1A损伤的状态下直接继续进行激光加工，则由于损伤使工装件变得不平坦，因此，原本在使用没有损伤的平坦的工装件时向与激光束20的入射方向平行的方向反射的反射光，不再向与激光束20的入射方向平行的方向反射，而是一边散射一边反射。其结果，由于激光束20的来自损伤部位的反射光而不能开孔加工成期望的形状。

在本实施方式中，在铜箔层11(X)损伤的情况下，从工装件1A至少剥离最上层的铜箔层11(X)。由此，能够防止激光束的焦点偏移，并且，能够防止激光束的来自损伤部位的反射光。因此，能够进行规定形状的开孔加工。

此外，用作工装件1A的层叠材料并不限定于铜箔层11(X)，也可以是其他材料。工装件1A使用与激光束20的波长对应的层叠材料。工装件1A例如使用将激光束20反射大于或等于90％的层叠材料。

例如，在激光束20为CO₂激光的情况下，工装件1A的层叠材料使用针对CO₂激光具有高反射性及高热导率的铜或铝等。

此外，用作工装件1A的层叠材料的板厚、层叠数、层叠方法、去除方法、剥离层数等可以任意地设定。例如，在铜箔层11(X)损伤的情况或在铜箔层11(X)上堆积有加工屑的情况下，也可以剥离多层铜箔层11(X)及粘接层33(X)。

图6是用于说明将多层铜箔层及粘接层剥离的处理的图。在图6中，示出“铜箔层11(1)+粘接层33(1)”、“铜箔层11(2)+粘接层33(2)”一起被剥离的情况。在该情况下，铜箔层11(2)可以损伤，也可以没有损伤。另外，“铜箔层11(1)+粘接层33(1)”、“铜箔层11(2)+粘接层33(2)”可以一起剥离，也可以一层一层剥离。另外，根据情况，粘接层33(2)可能残留在工装件1B上，但只要不是在加工品质方面成为问题的程度，则也可以残留在工装件1B上。

此外，在本实施方式中，针对使用铜箔层11(X)及粘接层33(X)形成工装件1A的情况进行了说明，但也可以在比铜箔层11(X)厚的铜板上层叠多层铜箔层11(X)及粘接层33(X)而形成工装件。

图7是表示在比铜箔层厚的铜板上层叠有多层铜箔层的情况下的工装件的结构的图。工装件1C是在比铜箔层11(X)厚的铜板50上层叠多层铜箔层11(1)～11(N)及粘接层33(1)～33(N－1)而形成的。通过该结构，即使在由于剥离而使用最后剩下的铜箔层11(N)进行激光加工的情况下，在最后剩下的铜箔层11(N)的下层侧也存在铜板，因此，即使万一铜箔层11(N)在激光加工中被贯穿，也不用担心使加工工作台3损伤。

另外，也可以将剥离一部分或全部的铜箔层11(X)及粘接层33(X)后的铜板50再次用于工装件1C。具体而言，也可以同在剥离铜箔层11(X)及粘接层33(X)后的铜板上层叠新的多层铜箔层11(X)及粘接层33(X)，从而形成新的工装件1C。

另外，在本实施方式中，针对使用铜箔层11(1)～11(N)及粘接层33(1)～33(N－1)形成工装件1A的情况进行了说明，但也可以通过层叠在印刷配线板的制造中使用的其他材料而形成工装件。

图8是表示层叠有印刷配线板用材料的情况下的工装件的结构的图。工装件1D是层叠多层印刷配线板用材料12(1)～12(3)及粘接层33(1)～33(2)而形成的。印刷配线板用材料12(1)～12(3)各自具有例如铜箔层、树脂层、铜箔层这3层构造。此外，构成工装件1D的印刷配线板用材料12(1)～12(3)并不限于3层，可以是2层，也可以大于或等于4层。印刷配线板用材料12(1)～12(3)例如有带树脂的铜箔(Resin Coated Copper foil：RCC)或耐热性玻璃布基材环氧树脂铜片层叠板(FR－4)等。

此外，在工装件1D使用RCC或FR－4的情况下，也可以在RCC或FR－4的下层侧配置铜板。另外，也可以将铜箔层11(X)、RCC及FR－4中的至少2个组合。例如，也可以通过在RCC或FR－4等印刷配线板用材料12(1)～12(3)及粘接层33(1)～33(2)的上层侧层叠多层铜箔层11(X)及粘接层33(X)而形成工装件。

图9是表示在印刷配线板的上层侧层叠有多层铜箔层的情况下的工装件的结构的图。工装件1E是在印刷配线板用材料12(1)～12(3)及粘接层33(1)～33(2)的上层侧层叠多层铜箔层11(X)及粘接层33(X)而形成的。

如上所述，根据实施方式，通过层叠多层铜箔层11(X)及粘接层33(X)而形成工装件1A，因此，在铜箔层11(X)损伤的情况或在铜箔层11(X)上堆积有加工屑的情况下，能够剥离最上层的铜箔层11(X)及粘接层33(X)。由此，防止加工工作台3的损伤，并且，能够容易地恢复工装件功能。另外，通过使用已有的印刷配线板的制造工序和材料，能够将工装件1A以短时间且以低成本制作。因此，能够以低成本容易地维持加工工作台用工装件即工装件1A的工装件功能。

工业实用性

如上所述，本发明涉及的加工工作台用工装件、加工工作台用工装件的制造方法以及激光加工方法适用于激光开孔加工。

标号的说明

1A～1E工装件，2被加工物，3加工工作台，11(1)～11(N)铜箔层，12(1)～12(3)印刷配线板用材料，15损伤部，16、31孔，20激光束，33(1)～33(N－1)粘接层，100激光加工装置。

Claims

1.一种加工工作台用工装件，其特征在于，

该加工工作台用工装件通过在激光开孔加工时载置在加工工作台上，并且，在上表面侧载置被加工物，从而配置在所述被加工物的底表面侧，

该加工工作台用工装件具有层叠部，该层叠部具有反射层，该反射层使照射至所述被加工物的激光束反射，

该层叠部是所述反射层以每层反射层可剥离的方式通过粘接层层叠为板状而形成的。

2.根据权利要求1所述的加工工作台用工装件，其特征在于，

所述反射层是铜箔层。

3.根据权利要求2所述的加工工作台用工装件，其特征在于，

在所述层叠部的下层侧配置有比所述铜箔层厚的铜板。

4.根据权利要求2所述的加工工作台用工装件，其特征在于，

在所述层叠部的下层侧配置有RCC或FR－4。

5.根据权利要求1所述的加工工作台用工装件，其特征在于，

所述反射层是RCC或FR－4。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的加工工作台用工装件，其特征在于，

在所述层叠部中，设置有在真空吸附所述被加工物时使用的第1孔，

所述第1孔的配置位置，与在所述加工工作台上设置并在真空吸附所述被加工物及所述层叠部时使用的第2孔的配置位置相同，或是隔着一部分所述第2孔的情况下的所述第2孔的配置位置。

7.一种加工工作台用工装件的制造方法，其特征在于，

该加工工作台用工装件的制造方法包含层叠步骤，在该步骤中，将对照射至被加工物的激光束进行反射的反射层以每层反射层可剥离的方式通过粘接层而层叠为板状。

8.根据权利要求7所述的加工工作台用工装件的制造方法，其特征在于，

所述层叠步骤具有：

将所述反射层及粘接层堆叠的堆叠步骤；以及

将堆叠后的所述反射层及粘接层在堆叠方向上加压的加压步骤。

9.根据权利要求7或8所述的加工工作台用工装件的制造方法，其特征在于，

还具有开孔步骤，在该步骤中，对所述反射层进行开孔，其开孔位置，与在激光开孔加工时载置的加工工作台上设置并在真空吸附所述被加工物及所述反射层时使用的孔的配置位置相同，或是隔着一部分所述孔的情况下的所述孔的配置位置。

10.一种激光加工方法，其特征在于，包含：

第1载置步骤，在该步骤中，将加工工作台用工装件载置在加工工作台上，该加工工作台用工装件是将反射层以每层反射层可剥离的方式通过粘接层层叠为板状而形成的，该反射层对照射至被加工物的激光束进行反射；

第2载置步骤，在该步骤中，在所述加工工作台用工装件的上表面侧载置被加工物；

激光加工步骤，在该步骤中，向所述被加工物照射激光束而对所述被加工物进行开孔加工；以及

剥离步骤，在该步骤中，在所述加工工作台用工装件损伤的情况或在所述加工工作台用工装件上堆积有加工屑的情况下，将所述加工工作台用工装件的最上层即反射层及粘接层剥离。