JP2000202668A - Ｑスイッチレ―ザによる穴あけ加工方法 - Google Patents
Ｑスイッチレ―ザによる穴あけ加工方法Info
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- B23K26/38—Removing material by boring or cutting
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｑスイッチレーザを使用し、内層銅にダメー
ジを与えずにＰＷＢに短時間でブラインドビアホールの
穴あけ加工を行う。 【解決手段】 Ｎｄ：ＹＡＧなどのＱスイッチ発振が可
能な基本波レーザ発振器または非線形結晶を用い、波長
変換された高調波レーザを用い、スリープ処理を行って
ブラインドビアホールの穴あけ加工を行う。スイープ処
理は、Ｑスイッチ発振の周波数を変化させ、Ｑスイッチ
のピークパワーとパルスエネルギーを制御する処理であ
る。Ｑスイッチ周波数を高くすると、パルスエネルギー
が小さくなるだけでなく，パルス幅も長くなり照射パワ
ー密度が非常に小さくなる特性がある。この現象を積極
的に利用して，ブラインドビアにおける内層銅のダメー
ジを与えず、上層の樹脂層に穴あけ加工をする。
ジを与えずにＰＷＢに短時間でブラインドビアホールの
穴あけ加工を行う。 【解決手段】 Ｎｄ：ＹＡＧなどのＱスイッチ発振が可
能な基本波レーザ発振器または非線形結晶を用い、波長
変換された高調波レーザを用い、スリープ処理を行って
ブラインドビアホールの穴あけ加工を行う。スイープ処
理は、Ｑスイッチ発振の周波数を変化させ、Ｑスイッチ
のピークパワーとパルスエネルギーを制御する処理であ
る。Ｑスイッチ周波数を高くすると、パルスエネルギー
が小さくなるだけでなく，パルス幅も長くなり照射パワ
ー密度が非常に小さくなる特性がある。この現象を積極
的に利用して，ブラインドビアにおける内層銅のダメー
ジを与えず、上層の樹脂層に穴あけ加工をする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｑスイッチパルス
レーザを用いたレーザ穴あけ加工方法、特に、安定にブ
ラインドビアホールの穴あけ加工を行うＱスイッチレー
ザによる穴あけ加工方法に関する。
レーザを用いたレーザ穴あけ加工方法、特に、安定にブ
ラインドビアホールの穴あけ加工を行うＱスイッチレー
ザによる穴あけ加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｑスイッチパルスレーザを用いる加工方
法において、レーザ上準位の寿命が十分に長いイオンを
含むレーザ媒質を励起した後、レーザ光共振器のＱ値を
ある時間だけ下げておき、この時間に比例したエネルギ
ーを蓄積し、その後、Ｑ値を急峻に上げ、大きなパルス
エネルギー（ピークパワー）を取り出し、いわゆるＱス
イッチ発振をさせる手法を用いることによって、レーザ
加工の範囲が大幅に拡がった。
法において、レーザ上準位の寿命が十分に長いイオンを
含むレーザ媒質を励起した後、レーザ光共振器のＱ値を
ある時間だけ下げておき、この時間に比例したエネルギ
ーを蓄積し、その後、Ｑ値を急峻に上げ、大きなパルス
エネルギー（ピークパワー）を取り出し、いわゆるＱス
イッチ発振をさせる手法を用いることによって、レーザ
加工の範囲が大幅に拡がった。
【０００３】従来よりＱスイッチパルスを用いたレーザ
加工は、その高いピークパワーを利用して、レーザスク
ライブ加工、レーザトリミング加工、レーザドリリング
加工などのように、主に物質の切除加工を行う手段とし
て広く用いられている。実際の加工の際には、レーザ加
工の種類に応じて、所望のレーザパルス幅やピークパワ
ーが得られるＱスイッチ周波数が予め選択される。この
場合、前記Ｑスイッチ周波数は、たとえば１０ｋＨｚに
固定される。
加工は、その高いピークパワーを利用して、レーザスク
ライブ加工、レーザトリミング加工、レーザドリリング
加工などのように、主に物質の切除加工を行う手段とし
て広く用いられている。実際の加工の際には、レーザ加
工の種類に応じて、所望のレーザパルス幅やピークパワ
ーが得られるＱスイッチ周波数が予め選択される。この
場合、前記Ｑスイッチ周波数は、たとえば１０ｋＨｚに
固定される。
【０００４】しかしながら、レーザ加工を用いて、銅箔
と樹脂層との２層以上の積層構造から成立っているＰＷ
Ｂ基板などのような積層体に穴あけ加工を行う場合、一
定のＱスイッチ周波数で加工すると、照射パルス列のピ
ークパワーが同じ大きさのパルスで加工されるため、銅
の層と樹脂の層とを加工する際のパワー密度は、ほぼ一
定値のままでそれぞれの層の加工が行われる。
と樹脂層との２層以上の積層構造から成立っているＰＷ
Ｂ基板などのような積層体に穴あけ加工を行う場合、一
定のＱスイッチ周波数で加工すると、照射パルス列のピ
ークパワーが同じ大きさのパルスで加工されるため、銅
の層と樹脂の層とを加工する際のパワー密度は、ほぼ一
定値のままでそれぞれの層の加工が行われる。
【０００５】例えば、積層体に貫通穴を加工する場合に
は、銅を加工できる加工スレッショールド以上の一定の
照射パワー密度で加工すればよいが、一方で銅の層上に
ある樹脂層だけを加工しようとする場合には、一定の照
射パワー密度では加工できず、たとえば樹脂層を加工す
るときの照射パワー密度を低く、銅の層を加工するとき
のパワー密度を高くすることが必要であった。
は、銅を加工できる加工スレッショールド以上の一定の
照射パワー密度で加工すればよいが、一方で銅の層上に
ある樹脂層だけを加工しようとする場合には、一定の照
射パワー密度では加工できず、たとえば樹脂層を加工す
るときの照射パワー密度を低く、銅の層を加工するとき
のパワー密度を高くすることが必要であった。
【０００６】この場合、パワー密度の調整は、通常レー
ザのパワーを可変とするために、レーザへの励起パワー
を変えるという方法がとられる。たとえば、ＣＷ励起Ｎ
ｄ：ＹＡＧレーザの場合には、ランプ電流の変調によっ
てパワーが制御される。但し、ランプ電流の変調に対す
るＱスイッチパルスレーザ光の応答は非常に遅く、せい
ぜい数１０ｍｓであるが、これが大型のレーザ発振器に
なると１秒近くになる。従って、このような遅い応答で
は高速のレーザ加工ができないことになる。
ザのパワーを可変とするために、レーザへの励起パワー
を変えるという方法がとられる。たとえば、ＣＷ励起Ｎ
ｄ：ＹＡＧレーザの場合には、ランプ電流の変調によっ
てパワーが制御される。但し、ランプ電流の変調に対す
るＱスイッチパルスレーザ光の応答は非常に遅く、せい
ぜい数１０ｍｓであるが、これが大型のレーザ発振器に
なると１秒近くになる。従って、このような遅い応答で
は高速のレーザ加工ができないことになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、無理をして
ランプ電流の応答速度以上で加工を行うと、ピークパワ
ーが銅の加工スレショールドを越えて銅層にダメージを
与えたり、あるいは反対にピークパワーが低くなり過ぎ
て加工不良となるという問題があった。
ランプ電流の応答速度以上で加工を行うと、ピークパワ
ーが銅の加工スレショールドを越えて銅層にダメージを
与えたり、あるいは反対にピークパワーが低くなり過ぎ
て加工不良となるという問題があった。
【０００８】このため、高速、且つ正確にレーザパワー
を制御する方法として、レーザ発振器の共振器の外部に
変調器を挿入する方策が選択される場合が多い。ここ
で、外部変調器としては、Ｅ／Ｏ光変調器、ＡＯ変調器
などが用いられる。
を制御する方法として、レーザ発振器の共振器の外部に
変調器を挿入する方策が選択される場合が多い。ここ
で、外部変調器としては、Ｅ／Ｏ光変調器、ＡＯ変調器
などが用いられる。
【０００９】これらの素子は、応答時間が非常に速く、
１０ｎｓ〜１μｓ程度の応答が可能である。ところが、
これらの素子は、パワーの制御を損失の増減によって創
り出しているものであるため、レーザ発振器が有する最
大のパワーを有効に利用できないという問題があった。
１０ｎｓ〜１μｓ程度の応答が可能である。ところが、
これらの素子は、パワーの制御を損失の増減によって創
り出しているものであるため、レーザ発振器が有する最
大のパワーを有効に利用できないという問題があった。
【００１０】本発明の目的は、Ｑスイッチパルスレーザ
発振器を搭載したレーザ加工装置において、発振器から
の取り出されるＱスイッチパルスエネルギーを発振器外
に置かれた外部変調器によって損失させず、加工スレッ
ショールドの異なるワークにダメージを与えることな
く、最高の加工速度でレーザ加工を行う方法を提供する
ことにある。
発振器を搭載したレーザ加工装置において、発振器から
の取り出されるＱスイッチパルスエネルギーを発振器外
に置かれた外部変調器によって損失させず、加工スレッ
ショールドの異なるワークにダメージを与えることな
く、最高の加工速度でレーザ加工を行う方法を提供する
ことにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によるＱスイッチレーザによる穴あけ加工方
法においては、Ｎｄ：ＹＡＧなどのＱスイッチ発振が可
能な基本波レーザ発振器または非線形結晶を用い、波長
変換された高調波レーザを用いて加工するレーザ穴あけ
加工方法であって、スイープ処理を有し、スイープ処理
は、Ｑスイッチ発振の周波数を変化させ、Ｑスイッチの
ピークパワーとパルスエネルギーを制御する処理であ
る。
め、本発明によるＱスイッチレーザによる穴あけ加工方
法においては、Ｎｄ：ＹＡＧなどのＱスイッチ発振が可
能な基本波レーザ発振器または非線形結晶を用い、波長
変換された高調波レーザを用いて加工するレーザ穴あけ
加工方法であって、スイープ処理を有し、スイープ処理
は、Ｑスイッチ発振の周波数を変化させ、Ｑスイッチの
ピークパワーとパルスエネルギーを制御する処理であ
る。
【００１２】また、スイープ処理は、Ｑ−ＳＷ発振のパ
ルス間隔を連続的に徐々に縮め、Ｑ−ＳＷパルスエネル
ギーを徐々に小さくする処理である。
ルス間隔を連続的に徐々に縮め、Ｑ−ＳＷパルスエネル
ギーを徐々に小さくする処理である。
【００１３】また、スイープ処理は、Ｑスイッチ発振の
周波数を段階的に変化させ、周期が小さくなるにつれ、
Ｑ−ＳＷパルスエネルギーとピークパワーを段階的に小
さくしてゆく処理である。
周波数を段階的に変化させ、周期が小さくなるにつれ、
Ｑ−ＳＷパルスエネルギーとピークパワーを段階的に小
さくしてゆく処理である。
【００１４】また、スイープ処理は、よりＱ−ＳＷ周波
数の増分が早くなるような関数を使用することによっ
て、Ｑスイッチ発振の周波数を変化させ、Ｑスイッチの
ピークパワーとパルスエネルギーを制御する処理であ
る。
数の増分が早くなるような関数を使用することによっ
て、Ｑスイッチ発振の周波数を変化させ、Ｑスイッチの
ピークパワーとパルスエネルギーを制御する処理であ
る。
【００１５】また、スイープ処理は、関数の設定によ
り、Ｑ−ＳＷパルスエネルギーの変化あるいは変化率あ
るいは変化率の微係数を得る処理を含むものである。
り、Ｑ−ＳＷパルスエネルギーの変化あるいは変化率あ
るいは変化率の微係数を得る処理を含むものである。
【００１６】また、スイープ処理は、２種類以上の波形
を繰り返すことによって、Ｑスイッチ発振の周波数を変
化させ、Ｑスイッチのピークパワーとパルスエネルギー
を制御する処理を含むものである。
を繰り返すことによって、Ｑスイッチ発振の周波数を変
化させ、Ｑスイッチのピークパワーとパルスエネルギー
を制御する処理を含むものである。
【００１７】また、スイープ処理は、最もパルスエネル
ギーが大きい繰り返し周波数と、指数的にパルス間隔を
減衰させるパルスとを組み合わせてＱスイッチ発振の周
波数を変化させ、Ｑスイッチのピークパワーとパルスエ
ネルギーを制御する処理を含むものである。
ギーが大きい繰り返し周波数と、指数的にパルス間隔を
減衰させるパルスとを組み合わせてＱスイッチ発振の周
波数を変化させ、Ｑスイッチのピークパワーとパルスエ
ネルギーを制御する処理を含むものである。
【００１８】また、前記Ｑスイッチ周波数をスイープさ
せる際のスタート周波数は、加工対象物の加工スレッシ
ョールドより高くなるピークパワーが得られる周波数に
設定したものである。
せる際のスタート周波数は、加工対象物の加工スレッシ
ョールドより高くなるピークパワーが得られる周波数に
設定したものである。
【００１９】また、前記Ｑスイッチ周波数のスイープ
は、スタート周波数からエンド周波数までを単調減少
（線形に減少）させるか、Ｔ（時間）のべき数で減少さ
せるか、指数関数的に減少させるか、あるいは、これら
を複合させた関数で減少させるか、あるいは、一旦前記
関数でエンド周波数まで減少させたのち、再びスタート
周波数に戻し、一連の動作を繰り返す動作をさせるもの
である。
は、スタート周波数からエンド周波数までを単調減少
（線形に減少）させるか、Ｔ（時間）のべき数で減少さ
せるか、指数関数的に減少させるか、あるいは、これら
を複合させた関数で減少させるか、あるいは、一旦前記
関数でエンド周波数まで減少させたのち、再びスタート
周波数に戻し、一連の動作を繰り返す動作をさせるもの
である。
【００２０】また、前記高調波レーザを用いた穴あけ加
工は、少なくとも２層以上の異種の物質あるいは同種で
あっても反射率、吸収係数、熱伝導度、比熱などの物性
値が異なる対象物に対して実施するものである。
工は、少なくとも２層以上の異種の物質あるいは同種で
あっても反射率、吸収係数、熱伝導度、比熱などの物性
値が異なる対象物に対して実施するものである。
【００２１】また、前記高調波レーザを用いた穴あけ加
工は、少なくとも２層以上の異種の物質あるいは同種で
あっても反射率、吸収係数、熱伝導度、比熱などの物性
値が異なる対象物に対して実施するものであり、前記２
層以上の構造を有する対象物において、照射面の側の加
工スレショールドが、内部の層の加工スレショールドよ
り低い場合、前記周波数スイープは、スタート周波数が
高い周波数で始まり、次に連続あるいは不連続的に低く
なり、最後に再び連続あるいは不連続的に高くなるよう
に制御するものである。
工は、少なくとも２層以上の異種の物質あるいは同種で
あっても反射率、吸収係数、熱伝導度、比熱などの物性
値が異なる対象物に対して実施するものであり、前記２
層以上の構造を有する対象物において、照射面の側の加
工スレショールドが、内部の層の加工スレショールドよ
り低い場合、前記周波数スイープは、スタート周波数が
高い周波数で始まり、次に連続あるいは不連続的に低く
なり、最後に再び連続あるいは不連続的に高くなるよう
に制御するものである。
【００２２】本発明は、Ｑスイッチ発振の周波数を変化
させることによって、自在にＱスイッチのピークパワー
とパルスエネルギーを制御するものである。連続励起す
る方式のＱ−ＳＷ発振させる場合、上準位の分布数は、
上準位への励起速度と上準位からの緩和時間によって決
定される。
させることによって、自在にＱスイッチのピークパワー
とパルスエネルギーを制御するものである。連続励起す
る方式のＱ−ＳＷ発振させる場合、上準位の分布数は、
上準位への励起速度と上準位からの緩和時間によって決
定される。
【００２３】このため、Ｑ−ＳＷ発振させる周期が短く
なると、上準位の分布数が減少し、反転分布の量が減る
ため、発振する際のパルスエネルギーは減少する。即
ち、Ｑ−ＳＷ発振させる場合に、パルスエネルギーは、
励起する際の強度を変えなくても、発振周波数を変化さ
せることによって増減させられるのである。
なると、上準位の分布数が減少し、反転分布の量が減る
ため、発振する際のパルスエネルギーは減少する。即
ち、Ｑ−ＳＷ発振させる場合に、パルスエネルギーは、
励起する際の強度を変えなくても、発振周波数を変化さ
せることによって増減させられるのである。
【００２４】勿論、通常行われる励起強度を変化させる
ことによってもＱ−ＳＷパルスエネルギーを変えること
は可能である。パルス励起する場合のＱスイッチパルス
のパルスエネルギーとピークパワーとパルス幅との関係
は、Ｊ.Ｊ.Ｄｅｇｎａｎにより解析的に解かれている。
［ＩＥＥＥ．Ｊ．ＱＥ−２５，２１４（１９８９）］。
ことによってもＱ−ＳＷパルスエネルギーを変えること
は可能である。パルス励起する場合のＱスイッチパルス
のパルスエネルギーとピークパワーとパルス幅との関係
は、Ｊ.Ｊ.Ｄｅｇｎａｎにより解析的に解かれている。
［ＩＥＥＥ．Ｊ．ＱＥ−２５，２１４（１９８９）］。
【００２５】ＣＷ励起とパルス励起との違いによって、
上準位のエネルギー分布数の扱いが異なるものの、Ｑ−
ＳＷ発振の発振出力の計算をする考え方は同じである。
Ｄｅｇｎａｎによれば、共振器の往復利得 （２ｇｏ
ｌ） と、共振器中の往復損失（Ｌ）との比をＺパラメ
ータ （Ｚ＝２ｇｏｌ／Ｌ）とおけば、最適なシステム
におけるＱスイッチパルスエネルギー（Ｅout）は、Ａ
ｈνＬ（ｚ−１−ｌｎ（ｚ））／２σγ で表され、Ｑ
スイッチパルス幅は、ｔｐ＝（ｔＲ／Ｌ）ｌｎ（ｚ）／
［ｚ｛１−ａ（１−ｌｎ（ａ））｝］ と表される。こ
こで、ａ＝（ｚ−１）／（ｚｌｎ（ｚ））である。
上準位のエネルギー分布数の扱いが異なるものの、Ｑ−
ＳＷ発振の発振出力の計算をする考え方は同じである。
Ｄｅｇｎａｎによれば、共振器の往復利得 （２ｇｏ
ｌ） と、共振器中の往復損失（Ｌ）との比をＺパラメ
ータ （Ｚ＝２ｇｏｌ／Ｌ）とおけば、最適なシステム
におけるＱスイッチパルスエネルギー（Ｅout）は、Ａ
ｈνＬ（ｚ−１−ｌｎ（ｚ））／２σγ で表され、Ｑ
スイッチパルス幅は、ｔｐ＝（ｔＲ／Ｌ）ｌｎ（ｚ）／
［ｚ｛１−ａ（１−ｌｎ（ａ））｝］ と表される。こ
こで、ａ＝（ｚ−１）／（ｚｌｎ（ｚ））である。
【００２６】図９（ａ）に、ｚパラメータを２桁変化さ
せたときのＱスイッチパルスエネルギー（Ｅout）を計
算した結果を示す。ここで、Ｅoutは、スケールファク
ターＥsc=ＡνｈＬ／２σγで表される。尚、Ａはビー
ム断面積、 ｈνはフォトンエネルギー、Ｌは共振器の
往復損失、σは誘導放出係数、γは縮退数である。
せたときのＱスイッチパルスエネルギー（Ｅout）を計
算した結果を示す。ここで、Ｅoutは、スケールファク
ターＥsc=ＡνｈＬ／２σγで表される。尚、Ａはビー
ム断面積、 ｈνはフォトンエネルギー、Ｌは共振器の
往復損失、σは誘導放出係数、γは縮退数である。
【００２７】このように、エネルギーは共振器ゲイン
（ｇｏ）に比例して大きくなる。即ち、ランプ励起レー
ザの場合は、（Ｚ＞１０のとき）ランプ電流を大きくす
ることによって大きくすることができる。
（ｇｏ）に比例して大きくなる。即ち、ランプ励起レー
ザの場合は、（Ｚ＞１０のとき）ランプ電流を大きくす
ることによって大きくすることができる。
【００２８】図９（ｂ）において、計算されたＱスイッ
チパルスのパルス幅（ｔｐ）に関しては、（Ｚ＞１０の
とき）反対に共振器ゲイン（ｇｏ）に反比例して減少す
る。図９（ｃ）において、計算されたＱスイッチパルス
のピークパワー（ｐｐ）に関しては、共振器ゲイン（ｇ
ｏ）のほぼ２乗に比例する。
チパルスのパルス幅（ｔｐ）に関しては、（Ｚ＞１０の
とき）反対に共振器ゲイン（ｇｏ）に反比例して減少す
る。図９（ｃ）において、計算されたＱスイッチパルス
のピークパワー（ｐｐ）に関しては、共振器ゲイン（ｇ
ｏ）のほぼ２乗に比例する。
【００２９】特に、Ｑスイッチパルスのピーク出力に関
しては、ゲインのほぼ２乗に比例して変化するので、少
しのゲインの変化が大きくピーク出力を変化させること
から、レーザ加工に及ぼす影響が大きいことが想像され
る。
しては、ゲインのほぼ２乗に比例して変化するので、少
しのゲインの変化が大きくピーク出力を変化させること
から、レーザ加工に及ぼす影響が大きいことが想像され
る。
【００３０】実際のレーザ発振器においては、たとえば
ＣＷ励起において、ランプ電流を変調させるとき、この
ゲイン（正確に言えば、共振器ゲインと損失の差）は、
ｍｓあるいはそれ以下のオーダで制御することは困難で
ある。このことから、ランプ電流変調により、たとえば
１ｋＨｚ以上の周波数で発振しているＱスイッチパルス
のピーク出力やパルスエネルギーを厳密にコントロール
する要求に応えることができなかった。
ＣＷ励起において、ランプ電流を変調させるとき、この
ゲイン（正確に言えば、共振器ゲインと損失の差）は、
ｍｓあるいはそれ以下のオーダで制御することは困難で
ある。このことから、ランプ電流変調により、たとえば
１ｋＨｚ以上の周波数で発振しているＱスイッチパルス
のピーク出力やパルスエネルギーを厳密にコントロール
する要求に応えることができなかった。
【００３１】これに対して、Ｑスイッチ周波数を変化さ
せると、前パルスとの時間間隔に相当したレーザ上準位
に蓄積された励起エネルギーに比例したパルスエネルギ
ーやピークパワーを取り出すことが可能である。
せると、前パルスとの時間間隔に相当したレーザ上準位
に蓄積された励起エネルギーに比例したパルスエネルギ
ーやピークパワーを取り出すことが可能である。
【００３２】これは、いわば自動的に行われる現象であ
るため、非常に安定的なものである。よって、ＣＷ励起
のＱ−ＳＷ発振させる場合、励起強度を変えず一定のま
ま、Ｑ−ＳＷ発振の周期を制御することによって、Ｑ−
ＳＷバルスエネルギーをコントロールすることが可能で
ある。
るため、非常に安定的なものである。よって、ＣＷ励起
のＱ−ＳＷ発振させる場合、励起強度を変えず一定のま
ま、Ｑ−ＳＷ発振の周期を制御することによって、Ｑ−
ＳＷバルスエネルギーをコントロールすることが可能で
ある。
【００３３】パルス励起方式の場合は、Ｑ−ＳＷ周波数
を変化させることによって、励起時間が変化することに
なり、結果的にＣＷ励起の場合と同じことになる（周波
数によってＱ−ＳＷパルスエネルギーを変化させること
ができる）。
を変化させることによって、励起時間が変化することに
なり、結果的にＣＷ励起の場合と同じことになる（周波
数によってＱ−ＳＷパルスエネルギーを変化させること
ができる）。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図に
よって説明する。本発明によるＱスイッチレーザによる
穴あけ加工方法においては、Ｎｄ：ＹＡＧなどのＱスイ
ッチ発振が可能な基本波レーザ発振器または非線形結晶
を用いて波長変換された高調波レーザを用いる。レーザ
加工に際し、スイープ処理として、Ｑスイッチ周波数
を、連続的あるいは２段階以上不連続的にスイープさせ
るが、前記Ｑスイッチ周波数を変化させる際のスタート
周波数は、加工対象物の加工スレッショールドより高く
なるピークパワーが得られる周波数に設定される。
よって説明する。本発明によるＱスイッチレーザによる
穴あけ加工方法においては、Ｎｄ：ＹＡＧなどのＱスイ
ッチ発振が可能な基本波レーザ発振器または非線形結晶
を用いて波長変換された高調波レーザを用いる。レーザ
加工に際し、スイープ処理として、Ｑスイッチ周波数
を、連続的あるいは２段階以上不連続的にスイープさせ
るが、前記Ｑスイッチ周波数を変化させる際のスタート
周波数は、加工対象物の加工スレッショールドより高く
なるピークパワーが得られる周波数に設定される。
【００３５】前記Ｑスイッチ周波数のスイープ処理は、
スタート周波数からエンド周波数まで変化させるが、そ
の変化の態様については、単調減少（線形に減少）をさ
せるか、Ｔ（時間）のべき数で減少をさせるか、指数関
数的に減少させるか、あるいは、これらを複合させた関
数で減少させるか、あるいは、一旦前記関数でエンド周
波数まで減少させたのち、再びスタート周波数に戻し、
一連の動作を繰り返す動作をさせることによって変化さ
せている。
スタート周波数からエンド周波数まで変化させるが、そ
の変化の態様については、単調減少（線形に減少）をさ
せるか、Ｔ（時間）のべき数で減少をさせるか、指数関
数的に減少させるか、あるいは、これらを複合させた関
数で減少させるか、あるいは、一旦前記関数でエンド周
波数まで減少させたのち、再びスタート周波数に戻し、
一連の動作を繰り返す動作をさせることによって変化さ
せている。
【００３６】本発明による穴あけ加工は、樹脂層と銅箔
といったように、少なくとも２層以上の異種の物質ある
いは同種であっても反射率、吸収係数、熱伝導度、比熱
などの物性値が異なる対象物に対して実施されるが、前
記２層以上の構造を有する対象物において、照射面の側
の加工スレショールドが、内部の層の加工スレショール
ドより低い場合、前記周波数スイープは、スタート周波
数が高い周波数で始まり、次に連続あるいは不連続的に
低くなり、最後に再び連続あるいは不連続的に高くなる
ように制御することによって実現される。
といったように、少なくとも２層以上の異種の物質ある
いは同種であっても反射率、吸収係数、熱伝導度、比熱
などの物性値が異なる対象物に対して実施されるが、前
記２層以上の構造を有する対象物において、照射面の側
の加工スレショールドが、内部の層の加工スレショール
ドより低い場合、前記周波数スイープは、スタート周波
数が高い周波数で始まり、次に連続あるいは不連続的に
低くなり、最後に再び連続あるいは不連続的に高くなる
ように制御することによって実現される。
【００３７】なお、Ｑスイッチ周波数に変調をかけたス
イープは、加工中、一部同じ周期で動作させるものも含
むものである。Ｑスイッチ発振させるレーザは、Ｎｄ：
ＹＬＦ、Ｎｄ：ＹＶＯ４、Ｎｄ：ＧｄＹＶＯ４などのレ
ーザ上準位の緩和時間が長く、Ｑスイッチ動作させるこ
とが可能なＹＡＧ以外の活性媒質も含むものであり、同
時に、モードロックＱスイッチ発振させているレーザを
含むものである。 （実施形態１）図１に、第１の実施形態の穴あけ加工時
における周波数変調をかけたときのＱ−ＳＷバルスエネ
ルギーと、銅箔１上に積層されている樹脂層２に対する
穴あけ深さの変化の様子を示す。
イープは、加工中、一部同じ周期で動作させるものも含
むものである。Ｑスイッチ発振させるレーザは、Ｎｄ：
ＹＬＦ、Ｎｄ：ＹＶＯ４、Ｎｄ：ＧｄＹＶＯ４などのレ
ーザ上準位の緩和時間が長く、Ｑスイッチ動作させるこ
とが可能なＹＡＧ以外の活性媒質も含むものであり、同
時に、モードロックＱスイッチ発振させているレーザを
含むものである。 （実施形態１）図１に、第１の実施形態の穴あけ加工時
における周波数変調をかけたときのＱ−ＳＷバルスエネ
ルギーと、銅箔１上に積層されている樹脂層２に対する
穴あけ深さの変化の様子を示す。
【００３８】図１において、Ｔ１〜Ｔ７は、パルス間隔
である。図１に示したＱ−ＳＷパルスエネルギーの変化
は、図２におけるＱ−ＳＷ発振信号を入力することによ
って得られる。図２において、３はＲＦ発信器とアン
プ、４はＡＯＱ素子、５はランプまたはレーザダイオー
ド、６はＹＡＧロッド、７はレーザミラーである。本実
施形態においては、ＹＡＧレーザを用い、ＣＷ、Ｑ−Ｓ
Ｗパルス発振させる例を示したものである。本実施形態
では、Ｑ−ＳＷパルス発振の周波数を徐々に早くしてゆ
き、Ｑ−ＳＷパルスエネルギーとピークパワーとを徐々
に小さくしてゆく例である。
である。図１に示したＱ−ＳＷパルスエネルギーの変化
は、図２におけるＱ−ＳＷ発振信号を入力することによ
って得られる。図２において、３はＲＦ発信器とアン
プ、４はＡＯＱ素子、５はランプまたはレーザダイオー
ド、６はＹＡＧロッド、７はレーザミラーである。本実
施形態においては、ＹＡＧレーザを用い、ＣＷ、Ｑ−Ｓ
Ｗパルス発振させる例を示したものである。本実施形態
では、Ｑ−ＳＷパルス発振の周波数を徐々に早くしてゆ
き、Ｑ−ＳＷパルスエネルギーとピークパワーとを徐々
に小さくしてゆく例である。
【００３９】第１の実施形態では、スイープ処理とし
て、Ｑ−ＳＷ発振のパルス間隔を徐々に縮め、Ｑ−ＳＷ
パルスエネルギーを徐々に小さくすることによって、ブ
ラインドビアホールをあける際の、内層の銅箔へのダメ
ージは少ない。特に周波数を単調に増加させているた
め、Ｑ−ＳＷパルスエネルギーの安定性は極めて高い。
て、Ｑ−ＳＷ発振のパルス間隔を徐々に縮め、Ｑ−ＳＷ
パルスエネルギーを徐々に小さくすることによって、ブ
ラインドビアホールをあける際の、内層の銅箔へのダメ
ージは少ない。特に周波数を単調に増加させているた
め、Ｑ−ＳＷパルスエネルギーの安定性は極めて高い。
【００４０】従来の加工法のように、穴の７〜８割まで
高いパルスエネルギー（ピークパワー）を有する低い周
波数で発振させ、周波数を変えずにデフォーカスあるい
はビームウエストを大きくして最後の２〜３割の樹脂層
を加工する手法と比較して、加工時間が早く、しかも銅
箔へのダメージを少なくできる。
高いパルスエネルギー（ピークパワー）を有する低い周
波数で発振させ、周波数を変えずにデフォーカスあるい
はビームウエストを大きくして最後の２〜３割の樹脂層
を加工する手法と比較して、加工時間が早く、しかも銅
箔へのダメージを少なくできる。
【００４１】（実施形態２）図３に第２の実施形態の穴
あけ加工時における周波数変調をかけたときのＱ−ＳＷ
バルスエネルギーと、穴あけ深さの変化の様子を示す。
この実施形態は、スイープ処理として、周波数をｆ１〜
ｆ３の３段階に変化させた例である。周期がＴ１〜Ｔ３
へと小さくなるにつれ、Ｑ−ＳＷパルスエネルギーとピ
ークパワーを３段階で小さくしてゆく。
あけ加工時における周波数変調をかけたときのＱ−ＳＷ
バルスエネルギーと、穴あけ深さの変化の様子を示す。
この実施形態は、スイープ処理として、周波数をｆ１〜
ｆ３の３段階に変化させた例である。周期がＴ１〜Ｔ３
へと小さくなるにつれ、Ｑ−ＳＷパルスエネルギーとピ
ークパワーを３段階で小さくしてゆく。
【００４２】（実施形態３）図４に第３の実施形態を示
す。図４は、Ｑ−ＳＷパルスのｎ＋１番目のパルスの間
隔をｎ-1.4で表される関係式で発振させたものであっ
て、図１の第１実施形態においてあるべき関数を適用さ
せた例を示している。
す。図４は、Ｑ−ＳＷパルスのｎ＋１番目のパルスの間
隔をｎ-1.4で表される関係式で発振させたものであっ
て、図１の第１実施形態においてあるべき関数を適用さ
せた例を示している。
【００４３】（実施形態４）図５に第４の実施形態を示
す。本実施形態ではＱ−ＳＷパルスのｎ＋１番目のパル
スの間隔をｅ-n/2.5で表される関係式で発振させたもの
であって、図１の第１実施形態において、スイープ処理
として、あるｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ（指数）な関数を
適用させた例である。
す。本実施形態ではＱ−ＳＷパルスのｎ＋１番目のパル
スの間隔をｅ-n/2.5で表される関係式で発振させたもの
であって、図１の第１実施形態において、スイープ処理
として、あるｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ（指数）な関数を
適用させた例である。
【００４４】第３、４の実施形態においては、スイープ
処理に、よりＱ−ＳＷ周波数の増分が早くなるような関
数を使用することによって、さらに加工スピードを上げ
ることができる。また、銅層へのダメージもほとんど皆
無にする条件を見出しやすい。
処理に、よりＱ−ＳＷ周波数の増分が早くなるような関
数を使用することによって、さらに加工スピードを上げ
ることができる。また、銅層へのダメージもほとんど皆
無にする条件を見出しやすい。
【００４５】（実施形態５）図６に第５の実施形態を示
す。本実施形態のにおいては、第３の実施形態と第４の
実施形態との合わせた関数で発振させている。即ち、ｎ
＋１番目のパルスの間隔をｎ-1.4＋ｅ-n/2.5で表される
関係式で発振させたときの例である。
す。本実施形態のにおいては、第３の実施形態と第４の
実施形態との合わせた関数で発振させている。即ち、ｎ
＋１番目のパルスの間隔をｎ-1.4＋ｅ-n/2.5で表される
関係式で発振させたときの例である。
【００４６】第５の実施形態においては、スイープ処理
として、第３の実施形態と第４の実施形態の関数を合わ
せた関数を設定するなど関数を自由に設定して、望み通
りのＱ−ＳＷパルスエネルギー（ピークパワー）の変化
あるいは変化率あるいは変化率の微係数を得ることがで
きる。
として、第３の実施形態と第４の実施形態の関数を合わ
せた関数を設定するなど関数を自由に設定して、望み通
りのＱ−ＳＷパルスエネルギー（ピークパワー）の変化
あるいは変化率あるいは変化率の微係数を得ることがで
きる。
【００４７】（実施形態６）第６の実施形態として、さ
らには、スイープ処理として、図７に示すように第２〜
５の実施形態の波形を繰り返すことにより、内層銅箔が
２層以上ある図１１のような多層基板においては、最初
の大きなパルスで銅層を貫通させ、その後の樹脂層（＋
接着層）にはより小さなパルスで熱影響を極力小さく抑
えて内層銅箔まで穴あけし、その後再び大きなパルスで
その内層銅箔を貫通させるというようにＰＷＢの銅箔の
積層数に合わせて、より樹脂層に熱影響の少ない穴あけ
が可能である。樹脂が熱に弱い特性を有する場合など非
常に有効な方法である。
らには、スイープ処理として、図７に示すように第２〜
５の実施形態の波形を繰り返すことにより、内層銅箔が
２層以上ある図１１のような多層基板においては、最初
の大きなパルスで銅層を貫通させ、その後の樹脂層（＋
接着層）にはより小さなパルスで熱影響を極力小さく抑
えて内層銅箔まで穴あけし、その後再び大きなパルスで
その内層銅箔を貫通させるというようにＰＷＢの銅箔の
積層数に合わせて、より樹脂層に熱影響の少ない穴あけ
が可能である。樹脂が熱に弱い特性を有する場合など非
常に有効な方法である。
【００４８】（実施形態７）第７の実施形態は、スイー
プ処理として、図８のように、１ｋＨｚの最もパルスエ
ネルギーが大きい繰り返し周波数と、第４の実施形態の
ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌにパルス間隔を減衰させるパル
スとを合わせた例である。本実施形態では、外層の銅箔
の厚みが厚く、貫通させるのに複数ショット必要な場合
や、あるいは樹脂層の厚みが１００μｍ程度と厚い場合
に加工速度を速くすることができて有効である。
プ処理として、図８のように、１ｋＨｚの最もパルスエ
ネルギーが大きい繰り返し周波数と、第４の実施形態の
ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌにパルス間隔を減衰させるパル
スとを合わせた例である。本実施形態では、外層の銅箔
の厚みが厚く、貫通させるのに複数ショット必要な場合
や、あるいは樹脂層の厚みが１００μｍ程度と厚い場合
に加工速度を速くすることができて有効である。
【００４９】以上、第２の実施形態を除き、第１〜第７
実施形態においては、スイープ処理として、Ｑ−ＳＷ周
波数をスタート時は小さく、エンド時は大きくすること
によって、図１０に示されるようなブラインドビアホー
ルの穴あけ時に、内層の銅にダメージを与えることな
く、しかも加工時間を短縮してあけることができる。
実施形態においては、スイープ処理として、Ｑ−ＳＷ周
波数をスタート時は小さく、エンド時は大きくすること
によって、図１０に示されるようなブラインドビアホー
ルの穴あけ時に、内層の銅にダメージを与えることな
く、しかも加工時間を短縮してあけることができる。
【００５０】図１０（ａ）は外層銅のないＰＷＢ、図１
０（ｂ）は外層銅のあるＰＷＢ（両面銅張り基板）の構
造をそれぞれ示したものである。銅箔は金属であり加工
スレショールドが高いのに対して、樹脂（エポキシ樹
脂、ポリイミド樹脂やＢＴレジンなど）や接着層（通常
エポキシ系樹脂）の加工スレショールドは低い。
０（ｂ）は外層銅のあるＰＷＢ（両面銅張り基板）の構
造をそれぞれ示したものである。銅箔は金属であり加工
スレショールドが高いのに対して、樹脂（エポキシ樹
脂、ポリイミド樹脂やＢＴレジンなど）や接着層（通常
エポキシ系樹脂）の加工スレショールドは低い。
【００５１】すなわち、図１０（ａ）は、樹脂層（絶縁
層）１１を外層、銅箔１２を内層とし、樹脂層１１の表
面及び銅箔１２の積層面に接着層１３を設けた積層体１
４にブラインドホール１５を開口する例であり、図１０
（ｂ）では、樹脂層１１の表面にさらに外層銅箔１６を
有する積層体にブラインドホール１５を開口する例であ
る。ブラインドビアホールは、外層を貫通し、内層銅箔
に達して開口される。
層）１１を外層、銅箔１２を内層とし、樹脂層１１の表
面及び銅箔１２の積層面に接着層１３を設けた積層体１
４にブラインドホール１５を開口する例であり、図１０
（ｂ）では、樹脂層１１の表面にさらに外層銅箔１６を
有する積層体にブラインドホール１５を開口する例であ
る。ブラインドビアホールは、外層を貫通し、内層銅箔
に達して開口される。
【００５２】 図１０（ｂ）において、より厳密に説明
すると、内層銅箔へのダメージは、照射パワー密度［Ｗ
／ｃｍ2］が銅の加工スレショールド以下であれば問題
ない。加工スレショールド以下の照射パワー密度におい
ては、どんなにパルスエネルギーが大きくても加工でき
ないのである。
すると、内層銅箔へのダメージは、照射パワー密度［Ｗ
／ｃｍ2］が銅の加工スレショールド以下であれば問題
ない。加工スレショールド以下の照射パワー密度におい
ては、どんなにパルスエネルギーが大きくても加工でき
ないのである。
【００５３】特に、銅のような熱伝導の優れた金属の場
合にはよく当てはまる。ところで、周波数を上げていく
ことにより、Ｑ−ＳＷパルスのパルスエネルギーが小さ
くなるだけでなく、Ｑ−ＳＷ発振の原理より、発振周波
数を高くしていくと、同時にＱ−ＳＷパルス幅が広くな
っていく。
合にはよく当てはまる。ところで、周波数を上げていく
ことにより、Ｑ−ＳＷパルスのパルスエネルギーが小さ
くなるだけでなく、Ｑ−ＳＷ発振の原理より、発振周波
数を高くしていくと、同時にＱ−ＳＷパルス幅が広くな
っていく。
【００５４】発振周波数を高くすると云うことは、励起
される時間が短くなることであり、これは言い換えれ
ば、反転分布が大きくならないことであり、即ち、先に
示したパルス励起の場合にＪ．Ｊ．Ｄｅｇｎａｎの式で
導出されたパルス幅ｔｐの式において、ゲインが小さく
なったことと同等と考えられるので、発振周波数が高く
なるにつれてＱ−ＳＷパルス幅が広くなることが理解で
きる。
される時間が短くなることであり、これは言い換えれ
ば、反転分布が大きくならないことであり、即ち、先に
示したパルス励起の場合にＪ．Ｊ．Ｄｅｇｎａｎの式で
導出されたパルス幅ｔｐの式において、ゲインが小さく
なったことと同等と考えられるので、発振周波数が高く
なるにつれてＱ−ＳＷパルス幅が広くなることが理解で
きる。
【００５５】このように発振周波数を高くすることによ
って、パルス幅をも広げる効果があるため、照射パワー
密度は、益々低下することになり、内層銅へのダメージ
を与える可能性は少なくなる。適当な発振周波数を選択
すれば、銅の加工スレショールドよりは低く、樹脂の加
工スレショールドよりは高くなる領域を作ることは容易
である。
って、パルス幅をも広げる効果があるため、照射パワー
密度は、益々低下することになり、内層銅へのダメージ
を与える可能性は少なくなる。適当な発振周波数を選択
すれば、銅の加工スレショールドよりは低く、樹脂の加
工スレショールドよりは高くなる領域を作ることは容易
である。
【００５６】これまで、Ｑ−ＳＷ発振周波数を滑らかに
変化させてきた例を示したが、実施形態２に示したよう
に、簡単には２段階以上の周波数（スタート時低い周波
数で、次に高い周波数）を設定することで同等の効果が
得られる。但し、２段階の周波数では、高い周波数の方
は銅のスレショールドより少なくとも数１０％以上低い
照射密度しか得られないだけのＱ−ＳＷパワーの非常に
小さなところを設定する必要があるので、非常に多くの
パルスを照射することが必要となり、加工時間が延び
る。
変化させてきた例を示したが、実施形態２に示したよう
に、簡単には２段階以上の周波数（スタート時低い周波
数で、次に高い周波数）を設定することで同等の効果が
得られる。但し、２段階の周波数では、高い周波数の方
は銅のスレショールドより少なくとも数１０％以上低い
照射密度しか得られないだけのＱ−ＳＷパワーの非常に
小さなところを設定する必要があるので、非常に多くの
パルスを照射することが必要となり、加工時間が延び
る。
【００５７】このため、できればＱ−ＳＷ周波数は、少
なくとも３段階に設定する方が加工の効率は良い。第２
実施形態として、３段階の発振周波数を設定した場合の
例を図３に示した。通常、ブラインドビアホールの穴あ
けの場合では、ｆ２の周波数のＱ−ＳＷパルス強度は、
内層の銅箔を溶融させる程度のパワー密度になるＱ−Ｓ
Ｗ周波数が設定され、ｆ３の周波数では銅箔のダメージ
スレショールド以下のパワー密度になるＱ−ＳＷ周波数
が設定される。
なくとも３段階に設定する方が加工の効率は良い。第２
実施形態として、３段階の発振周波数を設定した場合の
例を図３に示した。通常、ブラインドビアホールの穴あ
けの場合では、ｆ２の周波数のＱ−ＳＷパルス強度は、
内層の銅箔を溶融させる程度のパワー密度になるＱ−Ｓ
Ｗ周波数が設定され、ｆ３の周波数では銅箔のダメージ
スレショールド以下のパワー密度になるＱ−ＳＷ周波数
が設定される。
【００５８】パルス数としては、ｆ３の周波数のパルス
数をｆ２の周波数より多くするのが普通である。ｆ２の
周波数における照射パワー密度は、ｆ３の周波数におけ
るされと比較すると十分に大きいので、２段階の周波数
設定と比較すると穴あけ加工時間を非常に短くすること
ができる。
数をｆ２の周波数より多くするのが普通である。ｆ２の
周波数における照射パワー密度は、ｆ３の周波数におけ
るされと比較すると十分に大きいので、２段階の周波数
設定と比較すると穴あけ加工時間を非常に短くすること
ができる。
【００５９】最後に、３層以上の多層基板で、加工対象
物の照射側の加工スレショールドが非常に低く、熱にも
弱く、次の層は、加工スレショールドが高く、最後の層
は、内層銅でブラインドビアホール生成のためにダメー
ジを与えられないような場合を考える。このような場合
は、Ｑ−ＳＷのスタート周波数は、これまで示した実施
形態とは反対に高い周波数から始める。
物の照射側の加工スレショールドが非常に低く、熱にも
弱く、次の層は、加工スレショールドが高く、最後の層
は、内層銅でブラインドビアホール生成のためにダメー
ジを与えられないような場合を考える。このような場合
は、Ｑ−ＳＷのスタート周波数は、これまで示した実施
形態とは反対に高い周波数から始める。
【００６０】即ち、ピークパワーが低く、パルスエネル
ギーも小さいパルスを使用することにより、熱的な影響
層を残さずに最表層に穴あけをする。ピークパワーの大
き過ぎるＱ−ＳＷパルスを照射すると、照射部が局部的
に爆発を起こす場合もあるので、このように弱いパルス
を照射することが肝要である。この後のパルス列は、再
びピークパワーやパルスエネルギーの大きなＱ−ＳＷ周
波数の低いパルスを使用する。そして最後に再び周波数
を上げて低いピークパワーや低いパルスエネルギーの条
件にてＱ−ＳＷ発振させる。
ギーも小さいパルスを使用することにより、熱的な影響
層を残さずに最表層に穴あけをする。ピークパワーの大
き過ぎるＱ−ＳＷパルスを照射すると、照射部が局部的
に爆発を起こす場合もあるので、このように弱いパルス
を照射することが肝要である。この後のパルス列は、再
びピークパワーやパルスエネルギーの大きなＱ−ＳＷ周
波数の低いパルスを使用する。そして最後に再び周波数
を上げて低いピークパワーや低いパルスエネルギーの条
件にてＱ−ＳＷ発振させる。
【００６１】以上のように、本発明において、ブライン
ドビアホールの穴あけ時のＱ−ＳＷのスタート周波数
は、一方的に低い方から高くするだけではなく、場合に
よっては高い周波数から低い周波数へ、さらに高い周波
数へ、という順番で周波数を変化させることが適当であ
る場合があることを付け加えておく。
ドビアホールの穴あけ時のＱ−ＳＷのスタート周波数
は、一方的に低い方から高くするだけではなく、場合に
よっては高い周波数から低い周波数へ、さらに高い周波
数へ、という順番で周波数を変化させることが適当であ
る場合があることを付け加えておく。
【００６２】尚、Ｑ−ＳＷ発振の場合をも含むレーザ発
振は、最終的には熱的な安定によってレーザ発振の安定
が保たれている。そのため、たとえばＱ−ＳＷ発振させ
ずに長期間発振を停止しておくと、レーザロッドやＱ−
ＳＷ素子などの温度が若干ではあるが温度が下がる。
振は、最終的には熱的な安定によってレーザ発振の安定
が保たれている。そのため、たとえばＱ−ＳＷ発振させ
ずに長期間発振を停止しておくと、レーザロッドやＱ−
ＳＷ素子などの温度が若干ではあるが温度が下がる。
【００６３】このような状態になると、レーザロッドの
熱レンズ効果が変化したりするため、共振器の状態が微
妙に変化し、出力が不安定になったりする場合がある。
特に、ハイパワーＱ−ＳＷレーザの場合は顕著になる。
このため、レーザ出力をより安定にするために、本発明
のＱ−ＳＷ発振周波数の変調を、発振させないときでも
外部シャッタ−を設置して加工光学系へ投入させないよ
うな仕組みを持たせることにより、絶えず同じ周期で発
振させることによって、Ｑ−ＳＷの周波数変調によるＱ
−ＳＷパワー自動制御を非常に安定に維持させることが
できる。
熱レンズ効果が変化したりするため、共振器の状態が微
妙に変化し、出力が不安定になったりする場合がある。
特に、ハイパワーＱ−ＳＷレーザの場合は顕著になる。
このため、レーザ出力をより安定にするために、本発明
のＱ−ＳＷ発振周波数の変調を、発振させないときでも
外部シャッタ−を設置して加工光学系へ投入させないよ
うな仕組みを持たせることにより、絶えず同じ周期で発
振させることによって、Ｑ−ＳＷの周波数変調によるＱ
−ＳＷパワー自動制御を非常に安定に維持させることが
できる。
【００６４】
【発明の効果】以上のように本発明によるときには、Ｑ
スイッチパルスレーザ発振器を搭載したレーザ加工装置
において、発振器からの取り出されるＱスイッチパルス
エネルギーを発振器外に置かれた外部変調器によって損
失させることなく、レーザピークパワーあるいはレーザ
パルスエネルギーの制御をかけることにより、加工スレ
ッショールドの異なるワークにダメージを与えることな
く、最高の加工速度でレーザ加工を行うことができる。
スイッチパルスレーザ発振器を搭載したレーザ加工装置
において、発振器からの取り出されるＱスイッチパルス
エネルギーを発振器外に置かれた外部変調器によって損
失させることなく、レーザピークパワーあるいはレーザ
パルスエネルギーの制御をかけることにより、加工スレ
ッショールドの異なるワークにダメージを与えることな
く、最高の加工速度でレーザ加工を行うことができる。
【００６５】特に、本発明によるときには、図１０に示
されたような多層のＰＷＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｗｉｒｉ
ｎｇ Ｂｏａｒｄ ；プリント配線板）に、内層銅を残
して穴あけ加工を行うに際して、内層銅にダメージを与
えず、効率よく上部にある外層銅と樹脂層＋接着層のみ
を完全に除去して穴あけ加工（ブラインドビアホール）
をすることができる。
されたような多層のＰＷＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｗｉｒｉ
ｎｇ Ｂｏａｒｄ ；プリント配線板）に、内層銅を残
して穴あけ加工を行うに際して、内層銅にダメージを与
えず、効率よく上部にある外層銅と樹脂層＋接着層のみ
を完全に除去して穴あけ加工（ブラインドビアホール）
をすることができる。
【００６６】本発明によれば、加工スレショールドの違
いを積極的に利用することにより、最適の加工条件（加
工時間短縮、ブラインドビアホール生成時にダメージを
与えない加工など）を設定して、所望するレーザ穴あけ
を実現することができる。
いを積極的に利用することにより、最適の加工条件（加
工時間短縮、ブラインドビアホール生成時にダメージを
与えない加工など）を設定して、所望するレーザ穴あけ
を実現することができる。
【図１】第１の実施形態の穴あけ加工時における周波数
変調をかけたときのＱ−ＳＷバルスエネルギーと、穴あ
け深さの変化の様子を示す図である。
変調をかけたときのＱ−ＳＷバルスエネルギーと、穴あ
け深さの変化の様子を示す図である。
【図２】第１の実施形態の適応例を示す図である。
【図３】第２の実施形態の穴あけ加工時における周波数
変調をかけたときのＱ−ＳＷバルスエネルギーと、穴あ
け深さの変化の様子を示す図である。
変調をかけたときのＱ−ＳＷバルスエネルギーと、穴あ
け深さの変化の様子を示す図である。
【図４】第３の実施形態のＱ−ＳＷ周波数の変化と、バ
ルスエネルギーの変化を示す図である。
ルスエネルギーの変化を示す図である。
【図５】第４の実施形態のＱ−ＳＷ周波数の変化と、バ
ルスエネルギーの変化を示す図である。
ルスエネルギーの変化を示す図である。
【図６】第５の実施形態のＱ−ＳＷ周波数の変化と、バ
ルスエネルギーの変化を示す図である。。
ルスエネルギーの変化を示す図である。。
【図７】第６の実施形態のＱ−ＳＷ周波数の変化と、バ
ルスエネルギーの変化を示す図である。
ルスエネルギーの変化を示す図である。
【図８】第７の実施形態のＱ−ＳＷ周波数の変化と、バ
ルスエネルギーの変化を示す図である。
ルスエネルギーの変化を示す図である。
【図９】（ａ）は、ｚパラメータを変化させたときのＱ
スイッチパルスエネルギー（Ｅout）を計算した結果を
示す図、（ｂ）は、計算されたＱスイッチパルスのパル
ス幅の変化を示す図、（ｃ）は、計算されたＱスイッチ
パルスのピークパワーの変化を示す図である。
スイッチパルスエネルギー（Ｅout）を計算した結果を
示す図、（ｂ）は、計算されたＱスイッチパルスのパル
ス幅の変化を示す図、（ｃ）は、計算されたＱスイッチ
パルスのピークパワーの変化を示す図である。
【図１０】（ａ）は、外層銅のないＰＷＢ、（ｂ）は、
外層銅のあるＰＷＢ（両面銅張り基板）の構造をそれぞ
れ示す図である。
外層銅のあるＰＷＢ（両面銅張り基板）の構造をそれぞ
れ示す図である。
【図１１】樹脂層と交互に積層された３層以上の銅箔の
層を有するＰＷＢに形成されたブラインドビアホールを
示す図である。
層を有するＰＷＢに形成されたブラインドビアホールを
示す図である。
１ 樹脂層 ２ 銅箔 ３ ＲＦ発振器とアンプ ４ ＡＯＱ素子 ５ ランプまたはレーザダイオード ６ ＹＡＧロッド ７ レーザミラー １１ 樹脂層 １２ 内層銅箔 １５ ブラインドビアホール １６ 外層銅箔
Claims (11)
- 【請求項１】 Ｎｄ：ＹＡＧなどのＱスイッチ発振が可
能な基本波レーザ発振器または非線形結晶を用い、波長
変換された高調波レーザを用いて加工するレーザ穴あけ
加工方法であって、スイープ処理を有し、 スイープ処理は、Ｑスイッチ発振の周波数を変化させ、
Ｑスイッチのピークパワーとパルスエネルギーを制御す
る処理であることを特徴とするＱスイッチレーザによる
穴あけ加工方法。 - 【請求項２】 スイープ処理は、Ｑ−ＳＷ発振のパルス
間隔を連続的に徐々に縮め、Ｑ−ＳＷパルスエネルギー
を徐々に小さくする処理であることを特徴とする請求項
１に記載のＱスイッチレーザによる穴あけ加工方法。 - 【請求項３】 スイープ処理は、Ｑスイッチ発振の周波
数を段階的に変化させ、周期が小さくなるにつれ、Ｑ−
ＳＷパルスエネルギーとピークパワーを段階的に小さく
してゆく処理であることを特徴とする請求項１に記載の
Ｑスイッチレーザによる穴あけ加工方法。 - 【請求項４】 スイープ処理は、よりＱ−ＳＷ周波数の
増分が早くなるような関数を使用することによって、Ｑ
スイッチ発振の周波数を変化させ、Ｑスイッチのピーク
パワーとパルスエネルギーを制御する処理であることを
特徴とする請求項１に記載のＱスイッチレーザによる穴
あけ加工方法。 - 【請求項５】 スイープ処理は、関数の設定により、Ｑ
−ＳＷパルスエネルギーの変化あるいは変化率あるいは
変化率の微係数を得る処理を含むものであることを特徴
とする請求項１に記載のＱスイッチレーザによる穴あけ
加工方法。 - 【請求項６】 スイープ処理は、２種類以上の波形を繰
り返すことによって、Ｑスイッチ発振の周波数を変化さ
せ、Ｑスイッチのピークパワーとパルスエネルギーを制
御する処理を含むものであることを特徴とする請求項１
に記載のＱスイッチレーザによる穴あけ加工方法。 - 【請求項７】 スイープ処理は、最もパルスエネルギー
が大きい繰り返し周波数と、指数的にパルス間隔を減衰
させるパルスとを組み合わせてＱスイッチ発振の周波数
を変化させ、Ｑスイッチのピークパワーとパルスエネル
ギーを制御する処理を含むものであることを特徴とする
請求項１に記載のＱスイッチレーザによる穴あけ加工方
法。 - 【請求項８】 前記Ｑスイッチ周波数をスイープさせる
際のスタート周波数は、加工対象物の加工スレッショー
ルドより高くなるピークパワーが得られる周波数に設定
したことを特徴とする請求項１に記載のに記載のＱスイ
ッチレーザによる穴あけ加工方法。 - 【請求項９】 前記Ｑスイッチ周波数のスイープは、ス
タート周波数からエンド周波数までを単調減少（線形に
減少）させるか、Ｔ（時間）のべき数で減少させるか、
指数関数的に減少させるか、あるいは、これらを複合さ
せた関数で減少させるか、あるいは、一旦前記関数でエ
ンド周波数まで減少させたのち、再びスタート周波数に
戻し、一連の動作を繰り返す動作をさせることを特徴と
する請求項１に記載のＱスイッチレーザによる穴あけ加
工方法。 - 【請求項１０】 前記高調波レーザを用いた穴あけ加工
は、少なくとも２層以上の異種の物質あるいは同種であ
っても反射率、吸収係数、熱伝導度、比熱などの物性値
が異なる対象物に対して実施することを特徴とする請求
項１に記載のＱスイッチレーザによる穴あけ加工方法。 - 【請求項１１】 前記高調波レーザを用いた穴あけ加工
は、少なくとも２層以上の異種の物質あるいは同種であ
っても反射率、吸収係数、熱伝導度、比熱などの物性値
が異なる対象物に対して実施するものであり、前記２層
以上の構造を有する対象物において、照射面の側の加工
スレショールドが、内部の層の加工スレショールドより
低い場合、前記周波数スイープは、スタート周波数が高
い周波数で始まり、次に連続あるいは不連続的に低くな
り、最後に再び連続あるいは不連続的に高くなるように
制御することを特徴とする請求項９に記載のに記載のＱ
スイッチレーザによる穴あけ加工方法。
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