JP2000202679A - レ―ザ穴あけ加工方法及び加工装置 - Google Patents

レ―ザ穴あけ加工方法及び加工装置

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JP2000202679A
JP2000202679A JP11002460A JP246099A JP2000202679A JP 2000202679 A JP2000202679 A JP 2000202679A JP 11002460 A JP11002460 A JP 11002460A JP 246099 A JP246099 A JP 246099A JP 2000202679 A JP2000202679 A JP 2000202679A
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laser
drilling
laser beam
unloader
substrate
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Keiji Iso
圭二 礒
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 湿式後処理のような複雑な工程を必要としな
いレーザ穴あけ加工装置を提供すること。 【解決手段】 プリント配線基板50に対してレーザ光
を照射して穴あけ加工を行うレーザ加工機本体10と、
このレーザ加工機本体で加工されたプリント配線基板5
2を受け入れるアンローダ20とを備える。アンローダ
は、パルス幅100(nsec)以下の基本波又は高調
波によるパルスレーザを出力するレーザ発生部21と、
前記パルスレーザを、レーザ加工機本体10から移し替
えられたプリント配線基板52に照射するように導くた
めの光学系と、前記レーザ発生部と前記光学系とを搭載
して前記パルスレーザをプリント配線基板52上におい
てスキャンさせるX−Y駆動機構とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光によりプ
リント配線基板のような樹脂層に設けられた穴をクリー
ニングする機能を有するレーザ穴あけ加工装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】電子機器の小型化、高密度実装化に伴
う、プリント配線基板の高密度化の要求に応えて、近
年、複数のプリント配線基板を積層した多層プリント配
線基板が登場してきた。このような多層プリント配線基
板は、ビルドアップ高密度多層板とも呼ばれている。こ
のような多層プリント配線基板では、上下に積層された
プリント配線基板間で導電層(通常、銅パターン)同士
を電気的に接続する必要がある。このような接続は、プ
リント配線基板の絶縁樹脂層(ポリイミド、エポキシ系
樹脂等のポリマー)に、下層の導電層に達するバイアホ
ールと呼ばれる穴を形成し、そのバイアホールの内部に
メッキを施すことによって実現される。
【0003】このような穴あけ加工に、最近ではレーザ
光が利用されはじめている。レーザ光を利用した穴あけ
加工装置は、機械的な微細ドリルを用いる機械加工に比
べて加工速度や、穴の径の微細化に対応できる点で優れ
ている。レーザ光としては、レーザ発振器の価格、ラン
ニングコストが低いという点からCO2 レーザやYAG
(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)レーザが
一般に利用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、CO2 レーザ
やYAGレーザを用いる穴あけ加工装置は、安価で、高
速加工が可能ではあるものの、樹脂層に形成した穴の底
面、即ち、露出させようとする導電層の表面の一部また
は全面に薄い(エポキシ樹脂及びポリイミドでは厚さ1
μm程度以下)加工残物が残ってしまうという問題点が
ある。この加工残物は、この後さらに同じレーザ光を照
射しても完全に除去することはできない。これは、レー
ザ光をさらに照射して加工残物を蒸発させようとして
も、このとき周囲のポリマーが溶出して(導体層は銅で
あることが多く、熱の拡散が速いため)新たな加工残物
を形成してしまうためと思われる。
【0005】従って、これらの穴あけ加工では、レーザ
による加工の後、強酸化剤(例えば、過マンガン酸液、
重クロム酸カリウム液)等による湿式の後処理が必要に
なるという問題点がある。この後処理は、デスミアと呼
ばれている。
【0006】しかし、この薬品による湿式後処理は、プ
リント配線基板を構成する樹脂層にダメージを与えてし
まう恐れがある。加えて、この湿式後処理方法では、処
理を行う際に、薬品の濃度が、除去した加工残物が混ざ
っていくことにより低下してしまうので、ある一定の濃
度以下になったら薬品を交換しなければならず、コスト
と、廃液の処理問題を引き起こしている。
【0007】また、近年、穴の径が100(μmφ)程
度まで小径化し、従来の湿式処理では薬品が穴内に十分
浸透せず、加工残物を完全に除去できないという問題が
起きている。
【0008】そこで、本発明の課題は、CO2 レーザ等
により穴あけ後、加工残物を除去し、湿式後処理のよう
な複雑な工程を必要としないレーザ穴あけ加工装置を提
供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、基板に
形成された金属膜上の樹脂層に、レーザ光を照射して穴
あけ加工を行う穴あけ加工機本体と、該穴あけ加工機本
体で加工された基板を受け入れて該基板にあけられた穴
のクリーニングをレーザにより行うためのアンローダと
を備え、前記穴あけ加工と前記クリーニングとを並行し
て行うことを特徴とするレーザ穴あけ加工方法が提供さ
れる。
【0010】本発明によればまた、基板に形成された金
属膜上の樹脂層に、レーザ光を照射して穴あけ加工を行
う穴あけ加工機本体と、該穴あけ加工機本体で加工され
た基板を受け入れるアンローダとを備え、前記アンロー
ダは、パルス幅100(nsec)以下のパルスレーザ
を出力するレーザ発生部と、前記パルスレーザを、受け
入れられた前記基板に照射するように導くための光学系
と、前記パルスレーザを前記基板上においてスキャンさ
せるX−Y駆動機構とを備えたことを特徴とするレーザ
穴あけ加工装置が提供される。
【0011】前記パルスレーザの波長は、1.06(μ
m)〜531(nm)の範囲であることが好ましく、特
に波長1.06(μm)の基本波、又は波長531(n
m)の第2高調波であることが好ましい。
【0012】また、前記光学系は、前記パルスレーザの
ビームの断面形状を長方形状に整形するシリンドリカル
レンズを含むことを特徴とする。
【0013】更に、前記穴あけ加工機本体と前記アンロ
ーダとの間には、前記穴あけ加工機本体において穴あけ
加工を終了した基板を前記穴あけ加工機本体から前記ア
ンローダに移し替えるリフター機構を備えていることが
好ましい。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて説明する。本発明は、レーザ加工により形成された
穴に対するデスミアをレーザにて行うものであり、以
下、これをドライデスミアと呼ぶ。
【0015】図2を参照して、本発明によるレーザ穴あ
け加工装置は、プリント配線基板に形成された導電性の
導体パターン上の樹脂層に、レーザ光を照射して穴あけ
加工を行うレーザ加工機本体10と、このレーザ加工機
本体10で加工されたプリント配線基板を受け入れるア
ンローダ20と、レーザ加工機本体10に被加工用のプ
リント配線基板を用意するためのローダ30と、操作盤
40とを備えている。
【0016】図1を参照して、レーザ加工機本体10
は、パルスレーザ発振器11と、このパルスレーザ発振
器11からのパルスレーザを導いてプリント配線基板5
0上に照射するための光学系と、プリント配線基板50
を搭載してこれをX軸、Y軸方向の水平面上を移動させ
るためのX−Yステージ機構12とを備えている。光学
系としては、反射ミラー13と、パルスレーザをプリン
ト配線基板50上でX軸、Y軸方向に振らせて所望の位
置に照射するためのスキャン機構14と、fθレンズと
呼ばれる加工レンズ15とを含むが、図1では代表的な
もののみを示しており、上記の限りではない。パルスレ
ーザ発振器11は、穴あけ加工ができるものであればど
のようなタイプのものでも良い。また、レーザ加工機本
体10は、通常、画像処理によりプリント配線基板50
をX−Yステージ12上の所定位置に位置決め配置する
ための自動アライメント制御装置を備えている。
【0017】ローダ30は、テーブル31上に加工され
るべきプリント配線基板51を積層状態にて用意してお
くためのものである。
【0018】アンローダ20は、ドライデスミアを行う
ためのもので、ドライデスミアに適したパルスレーザを
出力するレーザ発生部21と、このレーザ発生部21か
らのパルスレーザを、レーザ加工機本体10から移し替
えて受け入れられたプリント配線基板52に照射するよ
うに導くための光学系と、レーザ発生部21と前記光学
系とを搭載してパルスレーザをプリント配線基板52上
においてスキャンさせるX−Y駆動機構(図示せず)
と、ドライデスミアが終了したプリント配線基板52を
積層状態にて搭載している上下動可能なテーブル24と
を備えている。光学系としては、図3、図4をも参照し
て、反射ミラー22と、パルスレーザビームの断面形状
を円形形状から長方形状に整形するためのシリンドリカ
ルレンズ23とを含む。ここでも、光学系の構成は、代
表的なもののみを示しており、上記の限りではない。
【0019】シリンドリカルレンズ23は、100〜2
00(mm)焦点距離を有し、円形状のパルスレーザビ
ームを、例えば幅W1=1(mm)、長さL1=30
(mm)の長方形状のパルスレーザビームに整形するこ
とができる。
【0020】ローダ30とレーザ加工機本体10との間
には、テーブル31上の加工されるべきプリント配線基
板51をレーザ加工機本体10のX−Yステージ12上
に移し替えるためのリフター機構61が設けられてい
る。また、レーザ加工機本体10とアンローダ20との
間にも、レーザ加工機本体10において穴あけ加工を終
了したプリント配線基板50をレーザ加工機本体10か
らアンローダ20のテーブル24上にに移し替えるリフ
ター機構62が設けられている。このようなリフター機
構も周知である。
【0021】操作盤40は、レーザ加工機本体10にお
けるレーザ加工制御に必要なデータを設定したり、アン
ローダ20におけるドライデスミア処理制御に必要なデ
ータを設定したり、リフター機構61、62の制御に必
要なデータを設定したりするためのものである。このた
め、操作盤40は、データ入力装置や、データ表示装置
等を備えている。
【0022】ところで、ドライデスミアに適したパルス
レーザを発生するためのレーザ発生部21は、パルスレ
ーザ発振器を含み、このパルスレーザ発振器からのパル
ス幅20(nsec)以下の第2高調波(波長531n
m)を発生するものが好ましい。このようなレーザ発生
部21に使用されるレーザ発振器としては、例えばYA
Gパルスレーザ発振器やYLFパルスレーザ発振器が好
ましい。そして、いずれもその第2高調波が適している
が、この限りではなく、例えば波長1.06(μm)の
基本波でも良い。
【0023】図5を参照して、レーザ発生部21と光学
系とを搭載してパルスレーザをプリント配線基板52上
においてスキャンさせるX−Y駆動機構について説明す
る。X−Y駆動機構におけるレーザ発生部21と光学系
との位置関係は固定であり、レーザ発生部21と光学系
とを一体的にX軸、Y軸方向に移動させることにより、
長方形状のパルスレーザビーム70をプリント配線基板
52の全面を照射することができる。このような全面照
射に必要な時間は、例えばプリント配線基板52の大き
さが400(mm)×500(mm)の場合、2〜4分
である。
【0024】以下に、本レーザ穴あけ加工装置の動作に
ついて説明する。はじめに、リフター機構61により、
加工されるべきプリント配線基板51がローダ30から
レーザ加工機本体10のX−Yステージ12上に移し替
えられ、所定位置に位置決め配置される。そして、レー
ザ加工機本体10において所定の穴あけ加工が行われ
る。
【0025】穴あけ加工が終了すると、リフター機構6
2により、加工が終了したプリンタ配線基板50はアン
ローダ20のテーブル24上に移し替えられる。なお、
テーブル52上での精密な位置決めは必要無い。その
後、アンローダ20では、レーザ発生部21からのパル
スレーザによりドライデスミアが行われる。ドライデス
ミアが終了したプリント配線基板52はそのままテーブ
ル24上に置かれる。
【0026】アンローダ20におけるドライデスミア処
理の間、レーザ加工機本体10では次のプリント配線基
板50に対する穴あけ加工が行われている。すなわち、
レーザ加工機本体10による穴あけ加工と、アンローダ
20におけるドライデスミア処理は並行して行われる。
そして、アンローダ20においては、ドライデスミア処
理済みのプリント配線基板52が逐次テーブル24上に
積層されてゆく。
【0027】シリンドリカルレンズ23と最上層のプリ
ント配線基板52との距離を一定に維持するために、テ
ーブル24はプリント配線基板52の積層高さに応じて
下降するように制御される。プリント配線基板52の積
層枚数が所定数に達したら、これらはアンローダ20か
ら取り出される。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、プリント配線基板に対
する穴あけ加工において形成された穴の底面に発生する
加工残物及び穴の開口周辺の付着物の除去を、従来のよ
うな薬品による湿式後処理によらず、ドライ処理で簡便
に行うことができ、穴あけ加工の際の省力化、コストダ
ウン、及び廃液による環境汚染の防止を図ることができ
る。また、穴あけ加工とドライデスミアとを並行して行
うことができるので、加工速度の大幅なアップを図るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるレーザ穴あけ加工装置の外観を示
した正面図である。
【図2】図1に示されたレーザ穴あけ加工装置の内部構
成を概略的に示した図である。
【図3】図2のアンローダにおいて使用されるドライデ
スミア手段としてのレーザ発生部とそこからのパルスレ
ーザを導くための光学系とを示した図である。
【図4】図3におけるシリンドリカルレンズのビーム整
形作用を説明するための図である。
【図5】図2のアンローダにおけるドライデスミア処理
時のパルスレーザによるプリント配線基板へのスキャン
を説明するための図である。
【符号の説明】
10 レーザ加工機本体 11 レーザ発振器 12 X−Yステージ 13、22 反射ミラー 14 スキャン機構 15 加工レンズ 20 アンローダ 21 レーザ発生部 23 シリンドリカルレンズ 24、31 テーブル 30 ローダ 61、62 リフター機構

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板に形成された金属膜上の樹脂層に、
    レーザ光を照射して穴あけ加工を行う穴あけ加工機本体
    と、該穴あけ加工機本体で加工された基板を受け入れて
    該基板にあけられた穴のクリーニングをレーザにより行
    うためのアンローダとを備え、前記穴あけ加工と前記ク
    リーニングとを並行して行うことを特徴とするレーザ穴
    あけ加工方法。
  2. 【請求項2】 基板に形成された金属膜上の樹脂層に、
    レーザ光を照射して穴あけ加工を行う穴あけ加工機本体
    と、該穴あけ加工機本体で加工された基板を受け入れる
    アンローダとを備え、前記アンローダは、パルス幅10
    0(nsec)以下のパルスレーザを出力するレーザ発
    生部と、前記パルスレーザを、受け入れられた前記基板
    に照射するように導くための光学系と、前記パルスレー
    ザを前記基板上においてスキャンさせるX−Y駆動機構
    とを備えたことを特徴とするレーザ穴あけ加工装置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載のレーザ穴あけ加工装置に
    おいて、前記パルスレーザの波長は、1.06(μm)
    〜531(nm)の範囲であることを特徴とするレーザ
    穴あけ加工装置。
  4. 【請求項4】 請求項2記載のレーザ穴あけ加工装置に
    おいて、前記光学系は、前記パルスレーザのビームの断
    面形状を長方形状に整形するシリンドリカルレンズを含
    むことを特徴とするレーザ穴あけ加工装置。
  5. 【請求項5】 請求項2記載のレーザ穴あけ加工装置に
    おいて、前記穴あけ加工機本体と前記アンローダとの間
    には、前記穴あけ加工機本体において穴あけ加工を終了
    した基板を前記穴あけ加工機本体から前記アンローダに
    移し替えるリフター機構を備えていることを特徴とする
    レーザ穴あけ加工装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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