JP2000117474A - レ―ザ加工方法および加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被加工物の加工状態を的確に検出し、加工を
制御することで、近接する導電層間の導通が確実に得ら
れるような穴加工を行うレーザ加工方法および加工装置
と被加工物を提供することを目的とする。 【解決手段】 あらかじめ確実に加工できるレーザ出力
数を設定し、反射レーザ光と入射レーザ光強度からレー
ザ加工中に被加工物の加工状態を検出し、被加工物が所
望の加工状態に到達したと判断した場合には、レーザ加
工回数がレーザ出力数に到達していなくてもレーザ加工
を終了する制御をする。これにより、近接する導電層間
の導通が確実に得られるような穴加工を行うレーザ加工
装置および加工方法を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ加工に関
し、特に、絶縁層と導電層とを積層して形成した回路基
板に穴加工を行うに好適な加工方法、加工装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、回路基板には、絶縁層と導電
層とを交互に積層して形成されたいわゆる多層回路基板
と呼ばれるものがあり、このような多層回路基板は、そ
の実装密度を増すために効果的であり、広く用いられる
ようになってきている。

【０００３】具体的には、多層回路基板は、絶縁層に穴
を穿ち、その穴に半田や導電性ペースト等を埋めること
により隣接する導電層間の導通を得ている。このように
絶縁層に穴の加工を行う加工技術として、レーザ光を利
用したものが広く用いられるようにもなってきた。

【０００４】そして、用いるレーザ光の波長としては、
絶縁層に対しては、吸収されやすく、導電層に対して
は、反射されやすい波長を用いるが、例えば、絶縁層が
ガラスエポキシ樹脂、導電層が銅箔である場合には、炭
酸ガスレーザ光を用いることで、絶縁層のみを選択的に
除去加工することができる。

【０００５】ここで、もちろん必要とされるのは、近接
する導電層間の導通が確実に得られるような穴加工を行
うことである。このような従来例として、例えば特開平
２−９２４８２号公報に記載のものが挙げられる。これ
によると、加工対象物にレーザ光を照射し穴を穿つ際
に、レーザ発振器からの直接の透過光と加工対象物から
の反射光とをそれぞれ別のセンサにて検出し、両者の光
量から反射光量比を演算し、基準値との比較でレーザ光
の制御を行っている。

【０００６】具体的には、反射光量比が予め設定された
基準値よりも大きくなった場合に、発振器を停止させる
ものである。このような動作を行うことで、レーザ光に
よる導電層の損傷をなくすことができ、同時に加工時間
が短縮されるとしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
従来の技術においては、以下に示すような課題が存在し
ている。

【０００８】すなわち、被加工物を加工する際に、反射
光量比が予め設定された基準値よりも大きくなるまでレ
ーザ出力の出力回数を増加させて加工した場合、必ずし
も加工穴の形状が所望の形状にならないことが課題とな
る。

【０００９】本発明は、以上のような点に鑑み、予め被
加工物を確実に加工できるレーザ１出力毎の条件と出力
数を設定し、レーザを前記出力数に到達するまでに、基
準値との比較に基づきレーザ発振器と光学系とを制御す
ることで、歩留まりが高く高品質な穴加工を実現するレ
ーザ加工装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、請求項１に記載の通り、被加工物に対して
複数回のレーザ出力により孔加工を行うレーザ出力条件
としてレーザ出力数を設定した後にレーザ加工を実行す
るステップと、前記レーザ加工の実行中に被加工物の加
工状態を検出し、レーザ加工により所望の加工状態に到
達したか判断するステップと、被加工物が所望の加工状
態に到達したと判断した場合には前記設定したレーザ出
力数に達していない場合でもレーザ加工を終了し、それ
以外の場合には前記設定したレーザ出力数までレーザ加
工を実行するステップを有するレーザ加工方法を行うも
のである。

【００１１】また、請求項２に記載の通り、被加工物に
対して複数回のレーザ出力により孔加工を行うレーザ出
力条件としてレーザ出力数を設定した後にレーザ加工を
実行するステップと、前記レーザ加工の実行中に被加工
物の加工状態を検出し、レーザ加工により所望の加工状
態に到達したか判断するステップと、被加工物が所望の
加工状態に到達したと判断した場合には前記設定したレ
ーザ出力数に達していない場合でもレーザ加工を終了
し、それ以外の場合には前記設定したレーザ出力数まで
レーザ加工を実行するステップと、前記設定したレーザ
出力数までレーザ加工を実行した場合には被加工物が所
望の加工状態に到達していないと判断した際にエラー処
理を行うステップを有するレーザ加工方法を行うもので
ある。

【００１２】また、請求項３に記載の通り、被加工物の
加工状態を検出し、レーザ加工により所望の加工状態に
到達したか判断するステップとして、レーザ出力強度と
被加工物からの反射光強度の比を用い、被加工物の孔加
工位置に応じて被加工物の反射光強度を補正する請求項
１又は２記載のレーザ加工方法を行うものである。

【００１３】また、請求項４に記載の通り、第１の反射
率の材料と、第１の反射率とは異なる第２の反射率の材
料を積層した被加工物を加工する請求項１から３の何れ
かに記載のレーザ加工方法を行うものである。

【００１４】また、請求項５に記載の通り、被加工物に
対して複数回のレーザ出力により孔加工を行うレーザ出
力手段と、レーザ出力条件としてレーザ出力数を設定す
る設定手段と、前記被加工物の加工状態を検出する検出
手段と、前記検出手段からの信号により所望の加工状態
に到達したか判断する判断手段と、前記判断手段からの
信号を入力してレーザ出力手段を制御する制御手段を備
え、被加工物が所望の加工状態に到達したと判断した場
合に前記制御手段は前記設定したレーザ出力数に達して
いない場合でもレーザ加工を終了し、それ以外の場合に
は前記設定したレーザ出力数までレーザ加工を実行する
レーザ加工装置を提供するものである。

【００１５】また、請求項６に記載の通り、被加工物に
対して複数回のレーザ出力により孔加工を行うレーザ出
力手段と、レーザ出力条件としてレーザ出力数を設定す
る設定手段と、前記被加工物の加工状態を検出する検出
手段と、前記検出手段からの信号により所望の加工状態
に到達したか判断する判断手段と、前記判断手段からの
信号を入力してレーザ出力手段を制御する制御手段を備
え、被加工物が所望の加工状態に到達したと判断した場
合に前記制御手段は前記設定したレーザ出力数に達して
いない場合でもレーザ加工を終了し、それ以外の場合に
は前記設定したレーザ出力数までレーザ加工を実行し、
前記設定したレーザ出力数までレーザ加工を実行した場
合に被加工物が所望の加工状態に到達していないと判断
した際にエラー処理を行うレーザ加工装置を提供するも
のである。

【００１６】また、請求項７に記載の通り、被加工物の
加工状態を検出し、レーザ加工により所望の加工状態に
到達したか判断するステップとして、レーザ出力強度と
被加工物からの反射光強度の比を用い、被加工物の孔加
工位置に応じて被加工物の反射光強度を補正する請求項
５又は６記載のレーザ加工装置を提供するものである。

【００１７】また、請求項８に記載の通り、第１の反射
率の材料と、第１の反射率とは異なる第２の反射率の材
料を積層した被加工物を加工する請求項５から７の何れ
かに記載のレーザ加工装置を提供するものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明は、請求項１記載のよう
な、被加工物に対して複数回のレーザ出力により孔加工
を行うレーザ出力条件としてレーザ出力数を設定した後
にレーザ加工を実行するステップと、前記レーザ加工の
実行中に被加工物の加工状態を検出し、レーザ加工によ
り所望の加工状態に到達したか判断するステップと、被
加工物が所望の加工状態に到達したと判断した場合には
前記設定したレーザ出力数に達していない場合でもレー
ザ加工を終了し、それ以外の場合には前記設定したレー
ザ出力数までレーザ加工を実行するステップを有するレ
ーザ加工方法をとることにより、加工中における被加工
物の穴の加工状態を的確に判断し、レーザ出力を制御す
ることで、歩留まりが高く高品質な穴加工を達成するレ
ーザ加工装置を実現することができる。

【００１９】また、請求項２記載のような、被加工物に
対して複数回のレーザ出力により孔加工を行うレーザ出
力条件としてレーザ出力数を設定した後にレーザ加工を
実行するステップと、前記レーザ加工の実行中に被加工
物の加工状態を検出し、レーザ加工により所望の加工状
態に到達したか判断するステップと、被加工物が所望の
加工状態に到達したと判断した場合には前記設定したレ
ーザ出力数に達していない場合でもレーザ加工を終了
し、それ以外の場合には前記設定したレーザ出力数まで
レーザ加工を実行するステップと、前記設定したレーザ
出力数までレーザ加工を実行した場合には被加工物が所
望の加工状態に到達していないと判断した際にエラー処
理を行うステップを有するレーザ加工方法をとることに
より、加工中における被加工物の穴の加工状態を的確に
判断し、レーザ出力を制御することで、歩留まりが高く
高品質な穴加工を達成するレーザ加工装置を実現するこ
とができる。

【００２０】また、請求項３の記載のように、被加工物
の加工状態を検出し、レーザ加工により所望の加工状態
に到達したか判断するステップとして、レーザ出力強度
と被加工物からの反射光強度の比を用い、被加工物の孔
加工位置に応じて被加工物の反射光強度を補正するレー
ザ加工方法をとることにより、加工中における被加工物
の穴の加工状態を的確に判断し、レーザ出力を制御する
ことで、歩留まりが高く高品質な穴加工を達成するレー
ザ加工装置を実現することができる。

【００２１】また、請求項４の記載のように、第１の反
射率の材料と、第１の反射率とは異なる第２の反射率の
材料を積層した被加工物を加工するレーザ加工方法をと
ることにより、加工中における被加工物の穴の加工状態
を的確に判断し、レーザ出力を制御することで、歩留ま
りが高く高品質な穴加工を達成するレーザ加工装置を実
現することができる。

【００２２】また、請求項５の記載のように、被加工物
に対して複数回のレーザ出力により孔加工を行うレーザ
出力手段と、レーザ出力条件としてレーザ出力数を設定
する設定手段と、前記被加工物の加工状態を検出する検
出手段と、前記検出手段からの信号により所望の加工状
態に到達したか判断する判断手段と、前記判断手段から
の信号を入力してレーザ出力手段を制御する制御手段を
備え、被加工物が所望の加工状態に到達したと判断した
場合に前記制御手段は前記設定したレーザ出力数に達し
ていない場合でもレーザ加工を終了し、それ以外の場合
には前記設定したレーザ出力数までレーザ加工を実行す
ることにより、加工中における被加工物の穴の加工状態
を的確に判断し、レーザ出力を制御することで、歩留ま
りが高く高品質な穴加工を達成するレーザ加工装置を実
現することができる。

【００２３】また、請求項６の記載のように、被加工物
に対して複数回のレーザ出力により孔加工を行うレーザ
出力手段と、レーザ出力条件としてレーザ出力数を設定
する設定手段と、前記被加工物の加工状態を検出する検
出手段と、前記検出手段からの信号により所望の加工状
態に到達したか判断する判断手段と、前記判断手段から
の信号を入力してレーザ出力手段を制御する制御手段を
備え、被加工物が所望の加工状態に到達したと判断した
場合に前記制御手段は前記設定したレーザ出力数に達し
ていない場合でもレーザ加工を終了し、それ以外の場合
には前記設定したレーザ出力数までレーザ加工を実行
し、前記設定したレーザ出力数までレーザ加工を実行し
た場合に被加工物が所望の加工状態に到達していないと
判断した際にエラー処理を行うことにより、加工中にお
ける被加工物の穴の加工状態を的確に判断し、レーザ出
力を制御することで、歩留まりが高く高品質な穴加工を
達成するレーザ加工装置を実現することができる。

【００２４】また、請求項７の記載のように、被加工物
の加工状態を検出し、レーザ加工により所望の加工状態
に到達したか判断するステップとして、レーザ出力強度
と被加工物からの反射光強度の比を用い、被加工物の孔
加工位置に応じて被加工物の反射光強度を補正する請求
項２４記載のレーザ加工装置を構成することにより、加
工中における被加工物の穴の加工状態を的確に判断し、
レーザ出力を制御することで、歩留まりが高く高品質な
穴加工を達成するレーザ加工装置を実現することができ
る。

【００２５】また、請求項８の記載のように、第１の反
射率の材料と、第１の反射率とは異なる第２の反射率の
材料を積層した被加工物を加工するレーザ加工装置を構
成することにより、加工中における被加工物の穴の加工
状態を的確に判断し、レーザ出力を制御することで、歩
留まりが高く高品質な穴加工を達成するレーザ加工装置
を実現することができる。

【００２６】（実施の形態１）以下、本発明の実施の形
態１について、図面を参照しながら詳細に説明する。図
１は、本実施の形態を示すレーザ加工方法の概略図であ
る。

【００２７】図１において、１はレーザ出力数設定方
法、２は各レーザ出力のエネルギを設定する方法、３は
レーザ加工の加工回数を０に設定する方法、４はレーザ
加工方法、５は被加工物の加工状態を検出する方法、６
はレーザ加工の回数をカウントする方法、７は被加工物
が第１の所望の加工状態に到達したかの判定を行う方
法、８はレーザ加工数がレーザ出力設定数に到達したか
の判定を行う方法、９は被加工物が第２の加工状態に到
達したかの判定を行う方法、１０はレーザ加工を終了す
る方法、１１はエラー処理方法である。

【００２８】はじめに、レーザ加工の前にレーザ出力
数、および各レーザ出力でのエネルギを設定する。ここ
での設定は、あらかじめ被加工物が確実に穴形状の高品
質な穴が確実に加工できる設定をする。たとえば、レー
ザ１出力あたりのエネルギを１０ｍＪの出力を３出力、
または、はじめの２出力のエネルギは１０ｍＪでかつ、
３出力目のエネルギは５ｍＪといったように出力ごとに
エネルギを変更してもよい。

【００２９】次に、レーザ加工した回数をカウントする
カウンタを０に設定する。そして次にレーザ加工をす
る。そして、レーザ加工中に被加工物の加工状態を検出
する。次に、被加工物の加工状態の検出方法を次に示
す。

【００３０】図２は被加工物の加工状態の検出方法の概
略図である。図２において、１２はレーザ発振器、１３
はレーザ光、１４はビームスプリッタ、１５は集光レン
ズ、１６は入射光検出器、１７は薄膜フィルムポラライ
ザ（ＴＦＰ）、１８はλ／４波長板、１９は被加工物で
ある基板、２０は集光レンズ、２１は基板の絶縁層、２
２は基板の導電部である銅箔、２３はレーザ反射光、２
４はビームスプリッタ、２５は集光レンズ、２６は反射
光検出器、２７、２８はアンプ、２９は演算処理装置、
３０、３１は完了基準値設定部、３２は加工完了判定
部、３３は制御装置である。

【００３１】以上の構成により実現される検出の動作方
法を詳細に説明する。レーザ発振器１２から出力された
レーザ光１３は、ビームスプリッタ１４に到達し、大部
分のレーザ光１３は反射して加工に使われる、一部のレ
ーザ光はビームスプリッタ１４を透過する。透過したレ
ーザ光は集光レンズ１５で集光され、入射光検出器１６
に入力される。ビームスプリッタ１４で反射したレーザ
光はＴＦＰ１７で偏光の分離をする。つまり、ここでの
レーザ光はたとえば、偏光が垂直方向の場合、ＴＦＰ１
７で垂直方向のレーザ光１３を反射する。そして、λ／
４板１８で直線偏光が円偏光に変換される、円偏光のレ
ーザ光１３は集光レンズ２０で集光され、集光されたレ
ーザ光１３により基板が加工される。加工中、基板１９
の銅箔２２が露出していない場合には、レーザ光は絶縁
層２１に吸収され、反射光２３はほとんどない、基板１
９の銅箔２２が露出するとレーザ光は銅箔表面で反射し
てＴＦＰ１７までのレーザ光の光経路を戻る。またこの
反射レーザ光は銅箔２２の露出面積が広くなればその強
度が増加する。レーザ光は、銅箔表面で反射する際、レ
ーザ光１３の円偏光の方向が逆転する。このために、反
射レーザ光はλ／４板１８で水平方向の直線偏光に変換
され、ＴＦＰ１７では反射レーザ光２３は透過する、透
過した反射レーザ光２３は、ビームスプリッタ２４でレ
ーザ強度が弱められる。そして集光レンズ２５によって
集光され、反射光検出器２６に入力される。ここで、ビ
ームスプリッタ２４は、ＴＦＰ１７を通過するレーザ光
の強度、反射光検出器２６に入力できる強度に応じて省
略できる。レーザ光が入射光検出器１６、反射光検出器
２６に入力されると、各検出器から信号がアンプ２６、
２７に送信され、信号を増幅する、演算処理装置２９に
送られる。演算処理装置２９では、入射側から送信され
た入射光信号と反射光信号から、反射光信号を入射光信
号で除算をして、正規化信号を生成する。ここで反射光
強度について必要に応じて信号を補正する。実行される
補正手段は、反射光は、基板１９の銅箔２２で反射した
光量が反射光検出器２６まで１００％戻らない場合に
は、予め、基板１９の加工位置により反射光２３が戻る
割合をテーブルに準備し、加工する座標ごとに反射光強
度を修正する。たとえば、ある座標の孔を加工する場
合、その座標からの反射光も戻る割合が８０％であり、
反射光検出器２６で検出した信号が８Ｖである場合に
は、８Ｖを反射光の戻る割合で除算して８／０．８より
反射光の検出信号は１０Ｖであると修正する。

【００３２】生成した正規化信号は、加工完了判定部３
２に送信される。完了基準値設定部３０では、あらかじ
め、正規化信号から加工が完了したかの判定基準を設定
しておき正規化信号がこの基準値を超えた場合には、加
工が完了したと判定する。また、レーザ加工回数がレー
ザ出力設定数に到達した場合には、別途の加工完了基準
３１を設定しておき、正規化信号がこの設定値を超えれ
ば、加工完了と判定する。

【００３３】次に、被加工物が所望の加工状態に到達、
つまり、絶縁層下の銅箔２２の露出面積が所望の面積に
達した場合には、たとえレーザの加工回数がレーザ出力
数の設定値に到達していなくてもその穴の加工を終了す
る。もし、被加工物が所望の加工状態に未到達の場合に
は、レーザ出力数の設定値に到達するまで以上の方法を
実行する。

【００３４】そして、レーザ加工回数がレーザ出力数に
到達した場合には、再度、被加工物が所望の加工状態に
到達したのかを判定する。この場合の所望の加工状態
は、前記の基準でもよいが、図３に示すように種々のば
らつきより、銅箔２２の露出面積が等しくても、完了基
準値には幅があるため、レーザ加工回数が、レーザ出力
設定数に未到達の場合には、値の大きい完了基準値で加
工完了の判定を行い。レーザ出力設定数に到達した場合
には、値の小さい完了基準値で加工完了の判定を行う。
ここで、加工完了と判断されれば、次の穴の加工を行
う。加工未完了と判定されれば、エラー処理をする。こ
こでのエラー処理は、加工中の基板の加工を中断して、
次の基板の加工をする、または加工未完了の穴座標を記
憶しておき、後工程にて、加工未完了基板を排除、また
は再加工してもよい。

【００３５】以上のように、本実施の形態によれば、レ
ーザ加工回数がレーザ出力数到達するまでに被加工物が
所望の加工状態に到達した場合には加工を完了すること
で、高品質な加工孔を高い歩留まりで確保でき、かつ加
工タクトタイムを短縮することができる。

【００３６】さらに、本実施の形態ではアンプ２７、２
８を用いて信号の増幅を行ったが、入射光検出器１６、
反射光検出器２６から送り出される信号の大きさが、演
算処理装置２９が信号検出を行う際に充分な大きさを持
っているならば、アンプ２７、２８は必ずしも必要とさ
れる訳ではない。

【００３７】また、本実施の形態では、レーザ発振器１
２をパルスレーザ発振器としたが、加工対象物との関係
では、連続的にレーザ光を出射するレーザ発振器を用い
ることができる場合もある。

【００３８】さらに、本実施の形態では、基板を設置す
るテーブルは固定としたが、ＸＹテーブル等の移動でき
るテーブル等を用いても同様な効果が得られるものであ
る。また、本実施の形態では、走査ミラーとしてガルバ
ノミラーを用いたが、ポリゴンミラー、音響光学素子、
電気光学素子、ホログラムスキャナ等を用いても同様な
効果が得られるものである。

【００３９】さらに、本実施の形態では、加工用集光レ
ンズは、ｆθレンズ、単レンズやフレネルレンズを複数
枚組み合わせた光学系を用いても、同様な効果が得られ
るものである。

【００４０】また、加工孔は、１つの孔に対して連続的
にレーザ出力をして加工しても、ある加工領域を孔に対
してレーザ１出力づつして加工する加工をしても同様な
効果が得られるものである。

【００４１】（実施の形態２）以下、本発明の実施の形
態２について、図面を参照にしながら詳細に説明する。

【００４２】図３は、本実施の形態を示すレーザ加工装
置の概略図である。図３において、４１は第１のレーザ
出力数設定方法、４２は第２のレーザ出力数設定方法、
４３は出力エネルギ設定方法、４４はレーザ加工回数の
初期化方法、４５はレーザ加工方法、４６はレーザ加工
回数更新方法、４７は第２のレーザ出力数到達判断方
法、４８は被加工物の加工状態検出方法、４９は被加工
物が第１の所望の加工状態に到達したかの判断方法、５
０はレーザ加工回数が第１のレーザ出力数に到達したか
の判定方法、５１は被加工物の加工状態が第２の所望の
加工状態に到達したかの判断方法、５２はレーザ加工終
了方法、５３はエラー処理方法である。

【００４３】以上の構成により、この動作についてより
詳細に説明する。はじめに、第１のレーザ出力数を設定
する。ここでのレーザ出力数は、確実に被加工物である
基板が確実に加工できる出力数ｎ₁を設定する。次に第
２のレーザ出力数ｎ₂を設定する。ここでのレーザ出力
数は加工物である基板の孔が所望の加工状態に到達し始
めるレーザ出力数を設定する。そして、第１、２のレー
ザ出力に対する出力エネルギを設定する。設定方法は、
実施の形態１と同様である。

【００４４】次に、レーザの加工回数をカウントするカ
ウンタを０に設定する。そして、レーザ加工をする。レ
ーザ加工を実行する都度レーザ加工の加工回数を更新す
る。レーザ出力の前半つまり、第２のレーザ出力数ｎ₂
までは、レーザ加工するのみである。そして、第２のレ
ーザ出力数ｎ₂から、被加工物の加工状態の検出をレー
ザ加工中に実行する。加工状態の検出方法は実施の形態
１と同様である。そして、被加工物の加工状態が所望の
加工状態、つまり、基板の絶縁層下の銅箔の露出面積が
所望の面積を超えたと判定すれば、第１のレーザ出力数
ｎ₁に到達していなくてもレーザ加工を終了する。も
し、被加工物の加工状態が所望の加工状態に到達してい
なければ、つまり基板の絶縁層下の銅箔面積が所望の面
積未満の場合には、レーザの加工回数が第１のレーザ出
力数ｎ₁に到達するまで加工を継続する。そして、レー
ザ加工回数が第１のレーザ出力数に到達した場合には、
以下実施の形態１と同様である。

【００４５】以上のように、本実施の形態によれば、レ
ーザ加工回数がレーザ出力数到達するまでに被加工物が
所望の加工状態に到達した場合には加工を完了すること
で、高品質な加工孔を高い歩留まりで確保でき、かつ加
工タクトタイムを短縮することができる。

【００４６】さらに、本実施の形態ではアンプを用いて
信号の増幅を行ったが、入射光検出器、反射光検出器か
ら送り出される信号の大きさが、演算処理装置が信号検
出を行う際に充分な大きさを持っているならば、アンプ
は必ずしも必要とされる訳ではない。

【００４７】また、本実施の形態では、レーザ発振器を
パルスレーザ発振器としたが、加工対象物との関係で
は、連続的にレーザ光を出射するレーザ発振器を用いる
ことができる場合もある。

【００４８】さらに、本実施の形態では、基板を設置す
るテーブルは固定としたが、ＸＹテーブル等の移動でき
るテーブル等を用いても同様な効果が得られるものであ
る。また、本実施の形態では、走査ミラーとしてガルバ
ノミラーを用いたが、ポリゴンミラー、音響光学素子、
電気光学素子、ホログラムスキャナ等を用いても同様な
効果が得られるものである。

【００４９】さらに、本実施の形態では、加工用集光レ
ンズは、ｆθレンズ、単レンズやフレネルレンズを複数
枚組み合わせた光学系を用いても、同様な効果が得られ
るものである。

【００５０】また、加工孔は、１つの孔に対して連続的
にレーザ出力をして加工しても、ある加工領域を孔に対
してレーザ１出力づつして加工する加工をしても同様な
効果が得られるものである。

【００５１】（実施の形態３）以下、本発明の実施の形
態３について、図面を参照にしながら詳細に説明する。

【００５２】図４は、本実施の形態を示すレーザ加工装
置の概略図である。図４において、１０１はレーザ出力
数設定手段、１０２は制御手段、１０３はレーザ出力手
段、１０４は被加工物である基板、１０５は基板の絶縁
層、１０６は基板の銅箔、１０７はレーザ出力手段から
出力されるレーザ光、１０８は光学系、１０９は反射レ
ーザ光、１１０はレーザ光検出手段、１１１はアンプ、
１１２は加工状態検出手段、１１３は加工状態判断手
段、１１４は第１の加工基準値設定手段、１１５は第２
の加工基準値設定手段、１１６はエラー処理手段の構成
である構成を有する。

【００５３】以上の構成により、この動作についてより
詳細に説明する。はじめに、第１の設定手段１０１にレ
ーザ加工条件であるレーザ出力数を設定する。ここで設
定するレーザ出力数は、確実に被加工物を加工する条件
である。次にこの加工条件は、各出力のエネルギが制御
手段１０２に送信される。制御手段は、設定手段の加工
条件に基づいて、レーザ出力手段１０３によりレーザ光
１０７を出力する。レーザ光１０７は光学系１０８によ
り、被加工物である基板１０４へと導かれるとともに、
レーザ光１０７のをレーザ光検出器１１０へ導く、被加
工物へと導かれたレーザ光は基板１０４の絶縁層１０５
を加工する。基板１０４の銅箔１０６が露出していない
場合には、レーザ光１０７は絶縁層に吸収される。加工
が進行すると、絶縁層下の銅箔１０６が露出してくると
同時に、基板１０４に照射したレーザ光の一部、つまり
銅箔１０６に到達したレーザ光は反射して、反射レーザ
光１０９となりレーザ光路を逆に進む、そして、途中の
分離光学系で反射レーザ光１０９を分離し、レーザ光検
出器１１０へと導かれる。レーザ光検出器１１０では、
レーザ光、つまり入射レーザ光１０７と反射レーザ光１
０９を検出して、それぞれ入射光強度信号と反射光強度
信号をアンプ１１１に送信する。アンプ１１１はそれぞ
れの信号を増幅してそれぞれの信号を加工状態検出手段
１１２に送信する。加工状態検出手段１１２では、反射
光強度信号を必要に応じて補正し、入射光強度信号で除
算して正規化信号を生成する。

【００５４】ここで、実行される補正手段は、反射光１
０９は、基板の銅箔１０６で反射した光量がレーザ光検
出器１１０まで１００％戻らない場合には、予め、基板
１０４の加工位置により反射光１０９が戻る割合をテー
ブルに準備し、加工する座標ごとに反射光強度を修正す
る。たとえば、ある座標の孔を加工する場合、その座標
からの反射光も戻る割合が８０％であり、レーザ光検出
器で検出した信号が８Ｖである場合には、８Ｖを反射光
の戻る割合で除算して８／０．８より反射光の検出信号
は１０Ｖであると修正する。

【００５５】そして、加工条件検出手段１１２は、正規
化信号を加工状態判断手段１１３に送信する。加工状態
判断手段１１３では、あらかじめ、加工基準値設定手段
１１４に設定している基準値と加工状態検出手段から送
信された正規化信号を比較して加工状態を判断する。

【００５６】加工基準値は、正規化値と基板に加工され
た孔、つまり露出した銅箔面積との関係から銅箔面積が
大きくなるほど正規化値がおおきくなる。これより所望
の孔に対応する正規化値が設定してあり、この基準値を
超えると所望の孔を超えたと判断し、この基準値を下回
ると所望の孔に到達していないと判定する。以上の判断
を制御手段１０２に送信する。

【００５７】制御手段１０２は、所望の孔に到達した場
合には、設定手段１０１の設定値にレーザ加工回数が到
達していなくても、加工を終了する。反対に所望の孔に
到達していない場合には、レーザ加工を継続する。

【００５８】レーザ加工回数が設定手段に設定したレー
ザ出力数に到達した場合には、加工状態判断手段１１３
によりの判断信号により、所望の孔に到達した場合に
は、制御手段１０２は、レーザ加工を終了する。一方、
所望の孔に未到達の場合には、制御手段１０２はエラー
処理手段１１６を実行する。

【００５９】エラー処理手段１１６は、所望の加工状態
に到達しなかった基板を廃棄して次の加工をする。また
は、所望の加工に到達しなかった加工孔の座標を記憶し
ておき、その個所を別途加工したり、また後工程で廃棄
したりしてもよい。

【００６０】また、レーザ加工回数が設定手段に設定し
たレーザ出力数に到達した場合には、レーザ加工回数が
設定手段のレーザ出力数に未到達の場合の加工基準設定
手段とは別により低い第２の加工基準設定手段１１５に
より加工状態判断手段１１３で判断してもよい。この第
２の加工基準値設定手段１１５の設定値は、正規化値と
基板に加工された孔、つまり露出した銅箔面積との関係
から銅箔面積が大きくなるほど正規化値がおおきくな
る、また、等しい銅箔面積でも正規化値には幅がある。
この最小値を設定しておく。

【００６１】以上のように、本実施の形態によれば、レ
ーザ加工回数がレーザ出力数到達するまでに被加工物が
所望の加工状態に到達した場合には加工を完了すること
で、高品質な加工孔を高い歩留まりで確保でき、かつ加
工タクトタイムを短縮することができる。

【００６２】さらに、本実施の形態ではアンプを用いて
信号の増幅を行ったが、入射光検出器、反射光検出器か
ら送り出される信号の大きさが、演算処理装置が信号検
出を行う際に充分な大きさを持っているならば、アンプ
は必ずしも必要とされる訳ではない。

【００６３】また、レーザ出力手段はパルスレーザ発振
器、加工対象物との関係では、連続的にレーザ光を出射
するレーザ発振器を用いてもよい。さらに、本実施の形
態では、基板を設置するテーブルは固定としたが、ＸＹ
テーブル等の移動できるテーブル等を用いても同様な効
果が得られるものである。

【００６４】また、光学系には、走査ミラーとしてガル
バノミラーを用いたり、ポリゴンミラー、音響光学素
子、電気光学素子、ホログラムスキャナ等を用いても同
様な効果が得られるものである。

【００６５】さらに、加工用集光レンズは、Ｆθレン
ズ、単レンズやフレネルレンズを複数枚組み合わせた光
学系を用いても、同様な効果が得られるものである。ま
た、加工孔は、１つの孔に対して連続的にレーザ出力を
して加工しても、ある加工領域を孔に対してレーザ１出
力づつして加工する加工をしても同様な効果が得られる
ものである。

【００６６】（実施の形態４）以下、本発明の実施の形
態４について、図面を参照にしながら詳細に説明する。

【００６７】図５は、本実施の形態を示すレーザ加工装
置の概略図である。図５において、１１７の第２の設定
手段を追加した構成である。以上の構成により、この動
作についてより詳細に説明する。

【００６８】はじめに、第１の設定手段１０１にレーザ
加工条件であるレーザ出力数を設定する。ここで設定す
るレーザ出力数は、確実に被加工物を加工する条件であ
る。次に、第２の設定手段１１７にレーザ加工条件であ
るレーザ出力数を設定する。ここで設定するレーザ出力
数は、基板を加工し、被加工物が所望の加工状態つま
り、絶縁層下の露出する銅箔面積が所望の面積に到達し
はじめるレーザ出力数を設定する。

【００６９】そして、制御手段１０２ははじめは第２の
設定手段１１７によりレーザ出力手段１０３を制御す
る。この時加工状態検出手段１１２、加工状態判断手段
１１３は動作を停止する。そして、第２設定手段１１７
の最終レーザ出力数から、加工状態検出手段１１２、お
よび加工状態判断手段１１３を動作させる。以下、第１
の設定手段１０１までのレーザ加工の動作は、本実施の
形態３と同様である。

【００７０】以上のように、本実施の形態によれば、レ
ーザ加工回数がレーザ出力数到達するまでに被加工物が
所望の加工状態に到達した場合には加工を完了すること
で、高品質な加工孔を高い歩留まりで確保でき、かつ加
工タクトタイムを短縮することができる。

【００７１】さらに、本実施の形態ではアンプを用いて
信号の増幅を行ったが、入射光検出器、反射光検出器か
ら送り出される信号の大きさが、加工状態検出手段１１
２が信号検出を行う際に充分な大きさを持っているなら
ば、アンプは必ずしも必要とされる訳ではない。

【００７２】また、レーザ出力手段はパルスレーザ発振
器、加工対象物との関係では、連続的にレーザ光を出射
するレーザ発振器等を用いる。さらに、本実施の形態で
は、基板を設置するテーブルは固定としたが、ＸＹテー
ブル等の移動できるテーブル等を用いても同様な効果が
得られるものである。

【００７３】また、光学系には、走査ミラーとしてガル
バノミラーを用いたり、ポリゴンミラー、音響光学素
子、電気光学素子、ホログラムスキャナ等を用いても同
様な効果が得られるものである。

【００７４】さらに、加工用集光レンズは、Ｆθレン
ズ、単レンズやフレネルレンズを複数枚組み合わせた光
学系を用いても、同様な効果が得られるものである。ま
た、加工孔は、１つの孔に対して連続的にレーザ出力を
して加工しても、ある加工領域を孔に対してレーザ１出
力づつして加工する加工をしても同様な効果が得られる
ものである。

【００７５】

【発明の効果】本発明は、被加工物に対して複数回のレ
ーザ出力により孔加工を行うレーザ出力条件としてレー
ザ出力数を設定した後にレーザ加工を実行するステップ
と、前記レーザ加工の実行中に被加工物の加工状態を検
出し、レーザ加工により所望の加工状態に到達したか判
断するステップと、被加工物が所望の加工状態に到達し
たと判断した場合には前記設定したレーザ出力数に達し
ていない場合でもレーザ加工を終了し、それ以外の場合
には前記設定したレーザ出力数までレーザ加工を実行す
るステップを有するレーザ加工方法、および加工手段を
有するレーザ加工装置を提供することにより、被加工物
が所望の加工状態に到達した場合には、レーザ加工回数
がレーザ出力設定数に到達していない状態でも加工を終
了することで、高品質な加工孔を高い歩留まりで確保で
き、かつ加工タクトタイムを短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示すレーザ加工方
法の概略図

【図２】被加工物が所望の加工状態に到達したかの判定
を示す概略図

【図３】本発明の第２の実施の形態を示すレーザ加工方
法の概略図

【図４】本発明の第３の実施の形態を示すレーザ加工装
置の概略図

【図５】本発明の第４の実施の形態を示すレーザ加工装
置の概略図

【符号の説明】

１ レーザ出力数設定方法 ２ 各レーザ出力のエネルギを設定する方法 ３ レーザ加工の加工回数を０に設定する方法 ４ レーザ加工方法 ５ 被加工物の加工状態を検出する方法 ６ レーザ加工の回数をカウントする方法 ７ 被加工物が第１の所望の加工状態に到達したか
の判定を行う方法 ８ レーザ加工数がレーザ出力設定数に到達したか
の判定を行う方法 ９ 被加工物が第２の加工状態に到達したかの判定
を行う方法 １０ レーザ加工を終了する方法 １１ エラー処理方法 １２ レーザ発振器 １３ レーザ光 １４ ビームスプリッタ １５ 集光レンズ １６ 入射光検出器 １７ 薄膜フィルムポラライザ（ＴＦＰ） １８ λ／４波長板 １９ 基板 ２０ 集光レンズ ２１ 絶縁層 ２２ 銅箔 ２３ レーザ反射光 ２４ ビームスプリッタ ２５ 集光レンズ ２６ 反射光検出器 ２７ アンプ ２８ アンプ ２９ 演算処理装置 ３０ 第１の完了基準値設定部 ３１ 第２の完了基準値設定部 ３２ 加工完了判定部 ３３ 制御装置 ４１ 第１のレーザ出力数設定方法 ４２ 第２のレーザ出力数設定方法 ４３ 出力エネルギ設定方法 ４４ レーザ加工回数の初期化方法 ４５ レーザ加工方法 ４６ レーザ加工回数更新方法 ４７ 第２のレーザ出力数到達判断方法 ４８ 被加工物の加工状態検出方法 ４９ 被加工物が第１の所望の加工状態に到達したか
の判断方法 ５０ レーザ加工回数が第１のレーザ出力数に到達し
たかの判定方法 ５１ 被加工物の加工状態が第２の所望の加工状態に
到達したかの判断方法 ５２ レーザ加工終了方法 ５３ エラー処理方法 １０１ レーザ出力数設定手段 １０２ 制御手段 １０３ レーザ出力手段 １０４ 基板 １０５ 絶縁層 １０６ 銅箔 １０７ レーザ光 １０８ 光学系 １０９ 反射レーザ光 １１０ レーザ光検出手段 １１１ アンプ １１２ 加工状態検出手段 １１３ 加工状態判断手段 １１４ 第１の加工基準値設定手段 １１５ 第２の加工基準値設定手段 １１６ エラー処理手段 １１７ 第２のレーザ出力設定手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 唐▲さき▼ 秀彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 加藤 真 神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１ 号 松下技研株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物に対して複数回のレーザ出力に
   より孔加工を行うレーザ出力条件としてレーザ出力数を
   設定した後にレーザ加工を実行するステップと、前記レ
   ーザ加工の実行中に被加工物の加工状態を検出し、レー
   ザ加工により所望の加工状態に到達したか判断するステ
   ップと、被加工物が所望の加工状態に到達したと判断し
   た場合には前記設定したレーザ出力数に達していない場
   合でもレーザ加工を終了し、それ以外の場合には前記設
   定したレーザ出力数までレーザ加工を実行するステップ
   を有するレーザ加工方法。
2. 【請求項２】 被加工物に対して複数回のレーザ出力に
   より孔加工を行うレーザ出力条件としてレーザ出力数を
   設定した後にレーザ加工を実行するステップと、前記レ
   ーザ加工の実行中に被加工物の加工状態を検出し、レー
   ザ加工により所望の加工状態に到達したか判断するステ
   ップと、被加工物が所望の加工状態に到達したと判断し
   た場合には前記設定したレーザ出力数に達していない場
   合でもレーザ加工を終了し、それ以外の場合には前記設
   定したレーザ出力数までレーザ加工を実行するステップ
   と、前記設定したレーザ出力数までレーザ加工を実行し
   た場合には被加工物が所望の加工状態に到達していない
   と判断した際にエラー処理を行うステップを有するレー
   ザ加工方法。
3. 【請求項３】 被加工物の加工状態を検出し、レーザ加
   工により所望の加工状態に到達したか判断するステップ
   として、レーザ出力強度と被加工物からの反射光強度の
   比を用い、被加工物の孔加工位置に応じて被加工物の反
   射光強度を補正する請求項１又は２記載のレーザ加工方
   法。
4. 【請求項４】 第１の反射率の材料と、第１の反射率と
   は異なる第２の反射率の材料を積層した被加工物を加工
   する請求項１から３の何れかに記載のレーザ加工方法。
5. 【請求項５】 被加工物に対して複数回のレーザ出力に
   より孔加工を行うレーザ出力手段と、レーザ出力条件と
   してレーザ出力数を設定する設定手段と、前記被加工物
   の加工状態を検出する検出手段と、前記検出手段からの
   信号により所望の加工状態に到達したか判断する判断手
   段と、前記判断手段からの信号を入力してレーザ出力手
   段を制御する制御手段を備え、被加工物が所望の加工状
   態に到達したと判断した場合に前記制御手段は前記設定
   したレーザ出力数に達していない場合でもレーザ加工を
   終了し、それ以外の場合には前記設定したレーザ出力数
   までレーザ加工を実行するレーザ加工装置。
6. 【請求項６】 被加工物に対して複数回のレーザ出力に
   より孔加工を行うレーザ出力手段と、レーザ出力条件と
   してレーザ出力数を設定する設定手段と、前記被加工物
   の加工状態を検出する検出手段と、前記検出手段からの
   信号により所望の加工状態に到達したか判断する判断手
   段と、前記判断手段からの信号を入力してレーザ出力手
   段を制御する制御手段を備え、被加工物が所望の加工状
   態に到達したと判断した場合に前記制御手段は前記設定
   したレーザ出力数に達していない場合でもレーザ加工を
   終了し、それ以外の場合には前記設定したレーザ出力数
   までレーザ加工を実行し、前記設定したレーザ出力数ま
   でレーザ加工を実行した場合に被加工物が所望の加工状
   態に到達していないと判断した際にエラー処理を行うレ
   ーザ加工装置。
7. 【請求項７】 被加工物の加工状態を検出し、レーザ加
   工により所望の加工状態に到達したか判断するステップ
   として、レーザ出力強度と被加工物からの反射光強度の
   比を用い、被加工物の孔加工位置に応じて被加工物の反
   射光強度を補正する請求項５又は６記載のレーザ加工装
   置。
8. 【請求項８】 第１の反射率の材料と、第１の反射率と
   は異なる第２の反射率の材料を積層した被加工物を加工
   する請求項５から７の何れかに記載のレーザ加工装置。