JP2000280225A - セラミックグリーンシートの加工方法及び加工装置 - Google Patents

セラミックグリーンシートの加工方法及び加工装置

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JP2000280225A
JP2000280225A JP11095770A JP9577099A JP2000280225A JP 2000280225 A JP2000280225 A JP 2000280225A JP 11095770 A JP11095770 A JP 11095770A JP 9577099 A JP9577099 A JP 9577099A JP 2000280225 A JP2000280225 A JP 2000280225A
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ceramic green
green sheet
laser beam
laser
processing
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Takahiro Yamamoto
高弘 山本
Yutaka Komatsu
裕 小松
Masashi Morimoto
正士 森本
Takashi Shikama
隆 鹿間
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 セラミックグリーンシートの所定の位置に、
均一な形状及び寸法を有する複数個の貫通孔を効率よく
形成することを可能にする。 【解決手段】 レーザ光源１から放射されたレーザビー
ム２を、回折格子３を通過させて、形成すべき貫通孔の
形状及び寸法に対応する均一な形状及び寸法の複数個の
レーザビームに分光した後、均一に複数個に分光された
レーザビームをセラミックグリーンシート１０に照射し
て、セラミックグリーンシート１０に均一な形状及び寸
法の複数個の貫通孔を同時に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、積層セラミック
電子部品を製造する場合などに用いられるセラミックグ
リーンシートの加工方法及び加工装置に関し、詳しく
は、セラミックグリーンシートに貫通孔（例えば、ビア
ホールやスルーホールなどとして機能させるための穴）
を形成するためのセラミックグリーンシートの加工方法
及び加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】積層型
コイル部品、積層基板、その他の種々の積層セラミック
電子部品においては、通常、セラミック層を介して積
層、配設された内部電極間（層間）の電気的接続を、セ
ラミックグリーンシートに形成されたビアホール（貫通
孔）を介して行っている。
【０００３】ところで、従来は、セラミックグリーンシ
ートにビアホール（貫通孔）を形成するための加工方法
として、金型とピンを用いてセラミックグリーンシート
を打ち抜く方法が広く用いられている。
【０００４】しかし、上記の打ち抜き加工方法の場合、 金型やピンの寸法精度が、貫通孔の精度に大きな影響
を与えるため、金型及びピンの寸法や形状の精度を高く
保たなければならず、設備コストの増大が避けられな
い、 金型やピンは高価であるにもかかわらず、寿命が短
く、定期的な交換が必要であり、交換に手間がかかる、 加工部分の形状が変わると金型やピンを交換すること
が必要になり、しかも、交換後に、金型とピンの精密な
調整が必要となり、手間がかかる、 貫通孔の寸法が小さくなるにつれて、加工精度（形状
精度）が低下するというような問題点がある。
【０００５】そこで、上記のような問題点を解消するた
めに、レーザビームを用いて、直径が８０μm程度の寸
法の小さな貫通孔を、高い形状精度及び位置精度でセラ
ミックグリーンシートの所定の位置に形成することが可
能な方法（レーザ加工法）が提案され、その一部が実施
されるに至っている。
【０００６】しかし、従来のレーザビームを用いて加工
する方法では、ガルバノスキャンミラーやセラミックグ
リーンシートを支持するテーブルを移動させることによ
りセラミックグリーンシートの異なる位置に順次加工を
行う（貫通孔を形成する）方法がとられるが、レーザビ
ームの発振周波数、ガルバノスキャンミラーのスキャン
速度、テーブルの移動速度などが加工速度を律速し、加
工速度の向上が制約されるという問題点がある。
【０００７】なお、このレーザ加工法を用いた場合の加
工速度は、上述の金型とピンを用いる場合の加工速度に
比べて著しく遅く、通常は、数分の一程度、場合によっ
ては十分の一以下である。
【０００８】また、レーザ加工法において、加工速度を
向上させることを目的として、ＹＡＧレーザを用いて同
時に複数個の貫通孔を形成する方法も提案されている
が、この方法には、 レーザビームを分岐する分岐器や、分岐器で分岐した
後のレーザビームの伝送系での損失が大きく、レーザ発
振器からのエネルギーの３０〜５０％程度しか有効に利
用できず、分光数を十分に増やせない、 加工対象であるセラミックグリーンシートが、ＹＡＧ
レーザの吸収率の低い組成のものである場合、ＹＡＧレ
ーザビームの吸収材として、高価な材料を用いることが
必要となるため、コストの増大を招くというような問題
点がある。
【０００９】また、ＹＡＧレーザやＣＯ２レーザを利用
して、像転写の方法や、所定形状の透過部を有するマス
クを使用する方法などにより、セラミックグリーンシー
トに複数個の貫通孔を同時に形成する加工方法も提案さ
れているが、これらの方法の場合にも、 レーザ発振器からのエネルギーの１０〜３０％程度し
か有効に利用することができないため、同時に形成でき
る貫通孔の数を十分に多くすることができない、 結像面や像転写用のマスクがレーザビームにより損傷
を受けやくす、高精度の加工を安定して行うことが困難
であるというような問題点がある。
【００１０】本願発明は、上記問題点を解決するもので
あり、セラミックグリーンシートの所定の位置に、均一
な形状及び寸法を有する複数個の貫通孔を効率よく形成
することが可能なセラミックグリーンシートの加工方法
及び加工装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願発明のセラミックグリーンシートの加工方法
は、セラミックグリーンシートに同一の形状及び寸法を
有する複数個の貫通孔を形成するためのセラミックグリ
ーンシートの加工方法であって、レーザ光源から放射さ
れたレーザビームを、回折格子を通過させて、形成すべ
き貫通孔の形状及び寸法に対応する均一な形状及び寸法
の複数個のレーザビームに分光した後、均一に複数個に
分光されたレーザビームをセラミックグリーンシートに
照射して、セラミックグリーンシートに均一な形状及び
寸法の複数個の貫通孔を同時に形成することを特徴とし
ている。
【００１２】レーザ光源から放射されたレーザビーム
を、回折格子を通過させて、形成すべき貫通孔の形状及
び寸法に対応する均一な形状及び寸法の複数個のレーザ
ビームに分光し、均一に複数個に分光されたレーザビー
ムをセラミックグリーンシートに照射することにより、
セラミックグリーンシートに、均一な形状及び寸法の複
数個の貫通孔を効率よく形成することが可能になる。す
なわち、レーザビームは、回折格子によって、回折格
子を通過するレーザビーム（０次光）と、回折格子に
よって分光されるレーザビームと、加工精度上の問題
から分光時のロスの一つであるノイズ（高次光のレーザ
ビーム）とになり、この３種のレーザビームが加工物に
照射される。そして、ノイズである高次光のレーザビー
ムの各々のエネルギーレベルは低く、加工物へのアタッ
クは極めて少ないが、ノイズとなるレーザビームの数は
分光数より多く、また、分光数に比例して増えるため、
そのエネルギーの総量は大きくなる。回折格子を通過す
るレーザビームは回折格子で分光されず、通過するだけ
なので、回折格子で分光されたレーザビームよりエネル
ギー強度が高くなる。また、回折格子での分光の際には
ノイズ（高次光のレーザビーム）が発生するため、分光
されたレーザビームのエネルギー強度は意図するよりも
小さくなる。これらの要因が加わるため、回折格子を使
って分光したレーザビームを用いて加工を行う場合に
は、図４に示すように、中央部に形成される貫通孔１５
（１５ａ）の径が、周辺部の貫通孔１５の径よりも大き
くなり、均一な形状及び寸法の貫通孔１５をセラミック
グリーンシート１０に形成することができなくなる。し
かし、回折格子を加工する際の工作精度を高くし、分光
ロスの一つである前述の高次光の発生を極力抑えるとと
もに、予備的な実験で求めた、加工物の加工に必要なエ
ネルギーの閾値を求め、その加工閾値の下限値以上の範
囲内において、分光されるレーザビームのエネルギー密
度を落としてレーザビームの径が大きくなるように回折
格子を設計し、この回折格子を用いてレーザビームを分
光することにより、本願発明のように、形成すべき貫通
孔の形状及び寸法に対応する均一な形状及び寸法の複数
個のレーザビームを得ることが可能になり、このレーザ
ビームを用いて加工を行うことにより、図５に示すよう
に、中央の貫通孔１５（１５ａ）も、周辺部の貫通孔１
５も均一な形状及び寸法を有する複数個の貫通孔１５を
確実に、しかも効率よくセラミックグリーンシート１０
に形成することが可能になる。
【００１３】なお、本願発明の方法において、「レーザ
ビームを、回折格子を通過させて、形成すべき貫通孔の
形状及び寸法に対応する均一な形状及び寸法の複数個の
レーザビームに分光し……」とは、レーザビームを、加
工対象物の照射面の形状（平面形状）が、形成すべき貫
通孔の平面形状に対応する均一な形状及び寸法となるよ
うに分光することを意味する概念であり、その具体的な
形状に特別の制約はない。
【００１４】また、回折格子による分光の場合、レーザ
ビームが回折格子を通過する際のエネルギーロスが少な
く（従来の分岐器を用いて分岐する方法の場合には、例
えば、分岐時の損失が５０〜７０％程度まで達するのに
対して、本発明の場合には、分光時の損失を約２０％程
度に抑えることが可能になる）、回折格子を通過させる
際に、多数個のレーザビームに分光することにより、同
時に多数個の貫通孔を形成することが可能になり、極め
て効率よく所定の位置に、精度よく、多数個の均一な形
状及び寸法の貫通孔を形成することが可能になる。
【００１５】また、請求項２のセラミックグリーンシー
トの加工方法は、セラミックグリーンシートを移動させ
ながら、レーザビームを照射することを特徴としてい
る。
【００１６】セラミックグリーンシートを移動させなが
ら、レーザビームを照射することにより、セラミックグ
リーンシートの異なる位置に、均一な形状及び寸法の複
数個の貫通孔を効率よく形成することが可能になる。
【００１７】また、請求項３のセラミックグリーンシー
トの加工方法は、セラミックグリーンシートを断続的に
移動させながら、レーザビームを照射することを特徴と
している。
【００１８】セラミックグリーンシートを断続的に移動
させ、セラミックグリーンシートが静止しているタイミ
ングでレーザビームを照射することにより、形状精度や
位置精度の高い、均一な形状及び寸法を有する複数個の
貫通孔を効率よく形成することが可能になる。
【００１９】また、請求項４のセラミックグリーンシー
トの加工方法は、前記レーザ光源から放射されるレーザ
ビームが、パルス状のレーザビームであることを特徴と
している。
【００２０】パルス状のレーザビームを照射することに
より、セラミックグリーンシートを連続的に移動させな
がらレーザビームを照射した場合にも、形状精度や位置
精度の高い、均一な形状及び寸法の複数個の貫通孔を効
率よく形成することが可能になり、本願発明をより実効
あらしめることができる。
【００２１】また、請求項５のセラミックグリーンシー
トの加工方法は、セラミックグリーンシートに同一の形
状及び寸法を有する複数個の貫通孔を形成するためのセ
ラミックグリーンシートの加工方法であって、パルス状
のレーザビームを放射するレーザ光源と、レーザビーム
を通過させて、形成すべき貫通孔の形状及び寸法に対応
する均一な形状及び寸法の複数個のレーザビームに分光
する回折格子と、レーザビームを所定の反射角度で反射
させるガルバノスキャンミラーと、ガルバノスキャンミ
ラーにより反射されたレーザビームを個々に集光する集
光レンズと、セラミックグリーンシートを所定の位置関
係となるように配設し、レーザ光源から放射されたパル
ス状のレーザビームを、前記回折格子を通過させて、形
成すべき貫通孔の形状及び寸法に対応する均一な形状及
び寸法の複数個のレーザビームに分光し、均一に複数個
に分光されたパルス状のレーザビームをガルバノスキャ
ンミラーで反射させてセラミックグリーンシートに照射
し、セラミックグリーンシートの所定の位置に、均一な
形状及び寸法の複数個の貫通孔を同時に形成した後、ガ
ルバノスキャンミラーの反射角度を変化させて、レーザ
ビームのセラミックグリーンシートへの照射を繰り返
し、セラミックグリーンシートの異なる所定の位置に、
均一な形状及び寸法の複数個の貫通孔を形成することを
特徴としている。
【００２２】ガルバノスキャンミラーの反射角度を変化
させて、レーザビームのセラミックグリーンシートへの
照射を繰り返すことにより、セラミックグリーンシート
の所定の領域では、セラミックグリーンシートを移動さ
せることなく、複数の位置で、均一な形状及び寸法の複
数個の貫通孔を形成することが可能になり、本願発明を
より実効あらしめることができる。
【００２３】また、請求項６のセラミックグリーンシー
トの加工方法は、セラミックグリーンシートに同一の形
状及び寸法を有する複数個の貫通孔を形成するためのセ
ラミックグリーンシートの加工方法であって、パルス状
のレーザビームを放射するレーザ光源と、レーザビーム
を所定の反射角度で反射させるガルバノスキャンミラー
と、レーザビームを通過させて、形成すべき貫通孔の形
状及び寸法に対応する均一な形状及び寸法の複数個のレ
ーザビームに分光する回折格子と、複数個に分光された
レーザビームを個々に集光する集光レンズと、セラミッ
クグリーンシートを所定の位置関係となるように配設
し、レーザ光源から放射されたパルス状のレーザビーム
を、ガルバノスキャンミラーで反射させた後、ガルバノ
スキャンミラーで反射されたレーザビームを、前記回折
格子を通過させて、形成すべき貫通孔の形状及び寸法に
対応する均一な形状及び寸法の複数個のレーザビームに
分光し、均一に複数個に分光されたパルス状のレーザビ
ームをセラミックグリーンシートに照射し、セラミック
グリーンシートの所定の位置に、均一な形状及び寸法の
複数個の貫通孔を同時に形成した後、ガルバノスキャン
ミラーの反射角度を変化させて、レーザビームのセラミ
ックグリーンシートへの照射を繰り返し、セラミックグ
リーンシートの異なる所定の位置に、均一な形状及び寸
法の複数個の貫通孔を形成することを特徴としている。
【００２４】上記請求項５のセラミックグリーンシート
の加工方法では、レーザビームを回折格子を通過させ
て、均一な形状及び寸法の複数個のレーザビームに分光
した後、分光されたレーザビームを、ガルバノスキャン
ミラーで反射させてセラミックグリーンシートに照射す
るようにしているが、この請求項６のように、レーザビ
ームをガルバノスキャンミラーで反射させた後、回折格
子を通過させて複数個のレーザビームに分光するように
構成することも可能であり、その場合にも、上記請求項
５の構成の場合と同様の効果を得ることができる。
【００２５】また、請求項７のセラミックグリーンシー
トの加工方法は、前記セラミックグリーンシートを移動
させながら、パルス状のレーザビームの照射を繰り返す
ことを特徴としている。
【００２６】上記請求項５及び６においては、ガルバノ
スキャンミラーにより反射角度を変化させて、レーザビ
ームのセラミックグリーンシートへの照射を繰り返すよ
うにしているが、セラミックグリーンシートを移動させ
ることにより、位置的な制約なしに広い領域で、セラミ
ックグリーンシートの任意の位置に、均一な形状及び寸
法の複数個の貫通孔を確実に形成することが可能にな
り、本願発明をより実効あらしめることができる。
【００２７】また、請求項８のセラミックグリーンシー
トの加工方法は、前記回折格子が、レーザビームの透過
率の高い材料を用いて形成されていることを特徴として
いる。
【００２８】光学系、特に、回折格子に、レーザビーム
の透過率の高い材料を用いることにより、エネルギー効
率を向上させることが可能になり、セラミックグリーン
シートに、均一な形状及び寸法の複数個の貫通孔を効率
よく形成することが可能になる。
【００２９】また、請求項９のセラミックグリーンシー
トの加工方法は、前記レーザ光源から放射されるレーザ
が、ＣＯ２レーザであることを特徴としている。
【００３０】ＣＯ２レーザは、セラミックグリーンシー
トを構成するセラミック自体による吸収率が低く、セラ
ミック自体の変質などによる特性のばらつきを防止する
ことが可能であるため、本願発明のセラミックグリーン
シートの加工方法に用いるのに好適である。
【００３１】なお、ＣＯ２レーザは、上述のように、セ
ラミックグリーンシートを構成するセラミック自体には
吸収されにくいが、セラミックグリーンシートを構成す
るバインダなどに、ＣＯ２レーザの吸収率の高い物質を
配合しておくことにより、ＣＯ２レーザを用いた場合に
も、効率よくセラミックグリーンシートの加工（除去）
を行うことが可能になる。
【００３２】また、請求項１０のセラミックグリーンシ
ートの加工方法は、前記セラミックグリーンシートが、
キャリアフィルムで一面を支持されたキャリアフィルム
付きセラミックグリーンシートであることを特徴として
いる。
【００３３】本願発明は、キャリアフィルム（通常は樹
脂フィルム）で一面を支持されたキャリアフィルム付き
セラミックグリーンシートを加工する場合にも適用する
ことが可能である。キャリアフィルム付きセラミックグ
リーンシートを加工するようにした場合、キャリアフィ
ルムに支持された状態で、セラミックグリーンシートを
取り扱うことが可能になるため、セラミックグリーンシ
ートの変形や歪みの発生を抑制して、貫通孔の寸法精度
や位置精度を向上させることが可能になる。
【００３４】また、請求項１１のセラミックグリーンシ
ートの加工装置は、セラミックグリーンシートを支持す
る支持手段と、セラミックグリーンシートを所定方向に
移動させる移動手段と、レーザ光源と、前記レーザ光源
から放射されたレーザビームを通過させて、形成すべき
貫通孔の形状及び寸法に対応する均一な形状及び寸法の
複数個のレーザビームに分光する回折格子と、前記回折
格子を通過し、均一に複数個に分光されたレーザビーム
を個々に集光して、前記支持手段により支持されたセラ
ミックグリーンシートに照射する集光レンズとを具備す
ることを特徴としている。
【００３５】セラミックグリーンシートを支持する支持
手段と、セラミックグリーンシートを所定方向に移動さ
せる移動手段と、レーザ光源と、レーザビームを通過さ
せて、形成すべき貫通孔の形状及び寸法に対応する均一
な形状及び寸法の複数個のレーザビームに分光する回折
格子と、均一に複数個に分光されたレーザビームを個々
に集光してセラミックグリーンシートに照射する集光レ
ンズとを備えた加工装置を用いることにより、上述の本
願発明の加工方法を確実に実施して、セラミックグリー
ンシートを効率よく加工して、均一な形状及び寸法の複
数個の貫通孔を効率よく形成することが可能になる。
【００３６】なお、セラミックグリーンシートを所定方
向に移動させる移動手段としては、セラミックグリーン
シートを支持する支持手段を所定方向に移動させること
により、セラミックグリーンシートを移動させるように
構成されたものや、セラミックグリーンシートを直接移
動させるように構成されたものなど、種々の構成のもの
を用いることも可能である。
【００３７】また、請求項１２のセラミックグリーンシ
ートの加工装置は、セラミックグリーンシートを支持す
る支持手段と、レーザ光源と、前記レーザ光源から放射
されたレーザビームを通過させて、形成すべき貫通孔の
形状及び寸法に対応する均一な形状及び寸法の複数個の
レーザビームに分光する回折格子と、前記回折格子を通
過し、均一に複数個に分光されたレーザビームを所定の
反射角度で反射させるガルバノスキャンミラーと、前記
ガルバノスキャンミラーの反射角度を変化させるガルバ
ノスキャンミラー駆動手段と、前記ガルバノスキャンミ
ラーにより所定の反射角度で反射されたレーザビームを
個々に集光して、前記支持手段により支持されたセラミ
ックグリーンシートに照射する集光レンズとを具備する
ことを特徴としている。
【００３８】回折格子を通過して分光されたレーザビー
ムを、ガルバノスキャンミラーで反射させてセラミック
グリーンシートに照射するとともに、ガルバノスキャン
ミラーの反射角度を変化させて、レーザビームのセラミ
ックグリーンシートへの照射を繰り返すことにより、セ
ラミックグリーンシートの所定の領域では、セラミック
グリーンシートを移動させることなく、複数の位置で、
均一な形状及び寸法の複数個の貫通孔を形成することが
可能になり、本願発明をより実効あらしめることができ
る。
【００３９】また、請求項１３のセラミックグリーンシ
ートの加工装置は、セラミックグリーンシートを支持す
る支持手段と、レーザ光源と、前記レーザビームを所定
の反射角度で反射させるガルバノスキャンミラーと、前
記ガルバノスキャンミラーの反射角度を変化させるガル
バノスキャンミラー駆動手段と、前記ガルバノスキャン
ミラーにより所定の反射角度で反射されたレーザビーム
を通過させて、形成すべき貫通孔の形状及び寸法に対応
する均一な形状及び寸法の複数個のレーザビームに分光
する回折格子と、前記回折格子を通過し、均一に複数個
に分光されたレーザビームを個々に集光して、前記支持
手段により支持されたセラミックグリーンシートに照射
する集光レンズとを具備することを特徴としている。
【００４０】ガルバノスキャンミラーにより所定の反射
角度で反射されたレーザビームをセラミックグリーンシ
ートに照射するとともに、ガルバノスキャンミラーの反
射角度を変化させて、レーザビームのセラミックグリー
ンシートへの照射を繰り返すようにした場合にも、セラ
ミックグリーンシートの所定の領域では、セラミックグ
リーンシートを移動させることなく、複数の位置で、均
一な形状及び寸法の複数個の貫通孔を形成することが可
能になり、本願発明をより実効あらしめることができ
る。
【００４１】また、請求項１４のセラミックグリーンシ
ートの加工装置は、セラミックグリーンシートを所定方
向に移動させる移動手段を具備していることを特徴とし
ている。
【００４２】上記請求項１２，及び１３の加工装置にお
いては、ガルバノスキャンミラーにより反射角度を変化
させて、レーザビームのセラミックグリーンシートへの
照射を繰り返すようにしているが、請求項１４のよう
に、セラミックグリーンシートを移動させることによ
り、位置的な制約なしに広い領域で、セラミックグリー
ンシートの任意の位置に、均一な形状及び寸法の複数個
の貫通孔を確実に形成することが可能になり、本願発明
をより実効あらしめることができる。
【００４３】
【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態を示
してその特徴とするところをさらに詳しく説明する。
【００４４】［実施形態１］図１は、本願発明の一実施
形態にかかるセラミックグリーンシートの加工装置の概
略構成を示す図である。また、図２は図１の加工装置を
用いて貫通孔を形成したセラミックグリーンシートを示
す図である。
【００４５】この実施形態では、例えば、積層型コイル
部品の製造に用いられるセラミックグリーンシートを加
工して、図２に示すように、平面形状が円形の貫通孔１
５を形成する場合を例にとって説明する。なお、上記貫
通孔１５は、製品（積層型コイル部品）においてビアホ
ールとして機能することになるものである。
【００４６】この実施形態で用いた加工装置は、図１に
示すように、セラミックグリーンシート１０を支持する
とともに、所定の方向にセラミックグリーンシート１０
を移動させることができるように構成された支持手段
（この実施形態ではＸＹテーブル）１１と、レーザ光源
１と、レーザ光源１から放射されたレーザビーム２を通
過させて、セラミックグリーンシート１０に形成すべき
貫通孔１５（図２）の形状に対応する均一な形状及び寸
法の複数個のレーザビームに分光する回折格子３と、回
折格子３を通過し、均一に複数個に分光されたレーザビ
ーム２を所定の反射角度で反射させるガルバノスキャン
ミラー４と、ガルバノスキャンミラー４により所定の反
射角度で反射されたレーザビーム２を個々に集光する集
光レンズ５とを備えており、集光レンズ５を通過して集
光されたレーザビームが、ＸＹテーブル１１上のセラミ
ックグリーンシート１０に照射されるように構成されて
いる。
【００４７】この加工装置は、さらに、レーザ光源１を
駆動するレーザ光源駆動手段６、ガルバノスキャンミラ
ー４の反射角度を変化させるガルバノスキャンミラー駆
動手段７と、ＸＹテーブル１１を所定の方向に移動させ
て、その上に支持されたセラミックグリーンシート１０
を所定の方向に移動させるためのテーブル駆動手段（移
動手段）１２とを備えている。
【００４８】また、この加工装置においては、レーザ光
源１として、パルス幅の短いＣＯ２レーザを放射するレ
ーザ光源が用いられている。また、回折格子３、ガルバ
ノスキャンミラー４、及び集光レンズ５には、ＣＯ２レ
ーザの吸収が少ないＺｎＳｅが用いられている。
【００４９】なお、この加工装置においては、回折格子
３として、格子の配設位置などを調整するなどの方法
で、分光された複数個のレーザビームのうち、中央部の
レーザビームも、周辺部のレーザビームと同じエネルギ
ーを持つように、レーザビームを均一な形状及び寸法に
複数個に分光できるように構成されたものが用いられて
いるので、中央に形成される貫通孔が周辺部の貫通孔よ
りも大きくなってしまうことがなく、均一な形状及び寸
法の複数個の貫通孔を確実に形成することが可能にな
る。
【００５０】次に、上記のように構成されたセラミック
グリーンシートの加工装置を用いて、セラミックグリー
ンシートに貫通孔を形成する方法について説明する。
【００５１】まず、ＮｉＣｕＺｎフェライトを主成分
とするセラミックに酢酸ビニル系バインダを添加し、ボ
ールミルで１７時間混合した後、ドクターブレード法に
よりシート状に成形した、厚さ５０μmのセラミックグ
リーンシート１０を、支持手段１１上に載置する。 そして、定格出力３００Ｗの穴あけ用のＣＯ２レーザ
発生装置のレーザ光源１から放射されたパルス状のレー
ザビーム２を、回折格子３を通過させて、セラミックグ
リーンシート１０に形成すべき貫通孔１５（図２）の形
状に対応する形状を有する複数個（ここでは、縦５個×
横５個の２５分割）の、形成すべき貫通孔の形状及び寸
法に対応する均一な形状及び寸法のレーザビームに分光
する。なお、本願発明によれば、例えば、縦３個×横３
個の９分割、縦７個×横７個の４９分割など、レーザビ
ームを種々の態様で分割することが可能である。 それから、均一に複数個に分光されたパルス状のレー
ザビーム２を、ガルバノスキャンミラー４で反射させて
セラミックグリーンシート１０に照射し、セラミックグ
リーンシート１０の所定の位置を除去して、均一な形状
及び寸法の複数個の貫通孔１５（図２）を形成する。な
お、ここでは、直径が５０μmの平面形状が円形の貫通
孔１５を形成した。また、貫通孔１５の加工ピッチは、
１．２mm×０．６mmとした。また、レーザビーム２とし
ては、発振周波数＝１ｋＨｚ、パルス幅＝５０μＳ（マ
イクロ秒）、パルスエネルギー＝１ｍＪの条件のものを
用いた。 それからさらに、ガルバノスキャンミラー４の反射角
度を変化させて、レーザビーム２のセラミックグリーン
シート１０への照射を繰り返し、セラミックグリーンシ
ート１０の異なる所定の位置に、均一な形状及び寸法の
貫通孔１５（図２）を形成する。 そして、の、ガルバノスキャンミラー４の反射角度
を変化させてレーザビーム２をセラミックグリーンシー
ト１０に照射する工程を繰り返し、セラミックグリーン
シート１０の所定の領域（ガルバノスキャンミラーの反
射角度を変えることにより、異なる位置に貫通孔１５を
形成することができる領域）のすべてに均一な形状及び
寸法の貫通孔１５を形成した後、ＸＹテーブル１１を所
定量だけ移動させ、前記〜の工程を繰り返して、セ
ラミックグリーンシート１０の全体の所定の位置に、均
一な形状及び寸法の複数個の貫通孔１５を形成する。
【００５２】この実施形態の加工装置及び加工方法によ
れば、回折格子３を通過させて分光した、均一な形状及
び寸法の複数個のレーザビーム２を、セラミックグリー
ンシート１０に照射することにより、セラミックグリー
ンシート１０に均一な形状及び寸法の複数個の貫通孔１
５（図２）を同時に形成するようにしているので、マス
クを用いる必要がなく、高いエネルギー効率で、セラミ
ックグリーンシート１０の所定の位置に効率よく、均一
な形状及び寸法の複数個の貫通孔１５を形成することが
できる。
【００５３】なお、従来の金型とピンを用いる方法、従
来の分岐器を用いるレーザ加工法、及び上記実施形態の
方法における、貫通孔の最小寸法（直径）、加工位置精
度、及び加工速度を表１に示す。
【００５４】
【表１】
【００５５】表１より、上記実施形態の加工方法（加工
装置）によれば、従来の金型とピンによる加工方法に比
べて、微細で均一な貫通孔を高精度で、しかも、大きな
加工速度で形成できることがわかる。また、従来の分岐
器を用いたレーザ加工法の場合には、加工速度が４００
個／秒であるのに比べて、上記実施形態の加工方法の場
合、加工速度が７０００個／秒と著しく加工速度が向上
していることがわかる。
【００５６】なお、上記実施形態では、平面形状が円形
の貫通孔を形成する場合を例にとって説明したが、本願
発明において、貫通孔の形状に特別の制約はなく、方
形、方形以外の多角形、楕円形など、回折格子の設計パ
ターンを変更することにより、種々の形状の貫通孔を形
成することができる。
【００５７】また、上記実施形態では、積層型コイル部
品の製造に用いられるセラミックグリーンシートに貫通
孔を形成する場合を例にとって説明したが、本願発明
は、貫通孔を形成すべきセラミックグリーンシートの種
類や用途に特別の制約はなく、例えば、積層基板などに
用いられるセラミックグリーンシートにビアホール用の
貫通孔を形成する場合などに広く適用することが可能で
ある。
【００５８】また、上記実施形態では、ＣＯ２レーザを
用いているが、本願発明においては、他種類のレーザを
用いることも可能である。
【００５９】また、上記実施形態では、パルス状のレー
ザビームを用いているが、場合によっては、パルス状の
レーザビーム以外のレーザビームを用いることも可能で
ある。
【００６０】また、上記実施形態では、セラミックグリ
ーンシートを直接ＸＹテーブル（支持手段）に載置して
加工するようにしているが、キャリアフィルム上に支持
されたセラミックグリーンシートをキャリアフィルムご
と支持手段に載置して加工することも可能である。な
お、キャリアフィルム付きセラミックグリーンシートを
加工するようにした場合、キャリアフィルムに支持され
た状態で、セラミックグリーンシートを取り扱うことが
できるため、セラミックグリーンシートの変形や歪みの
発生を抑制して、貫通孔の寸法精度や位置精度を向上さ
せることが可能になる。
【００６１】［実施形態２］図３は、本願発明の他の実
施形態にかかるセラミックグリーンシートの加工装置の
概略構成を示す図である。
【００６２】この実施形態の加工装置は、レーザビーム
２が、先にガルバノスキャンミラー４で反射された後、
回折格子３を通過して、均一な形状及び寸法の複数個の
レーザビームに分光されるように構成されている。
【００６３】この実施形態２の加工装置は、回折格子３
をガルバノスキャンミラー４と集光レンズ５の間に配設
した点を除いては、上記実施形態１で用いた加工装置と
同様に構成されており、また、かかる加工装置を用いて
セラミックグリーンシートを加工する場合の加工方法も
同様であることから、上記実施形態１の相当部分の説明
を援用して、ここではその説明を省略する。なお、図３
において、図１と同一符号を付した部分は、同一又は相
当部分を示している。この図３の加工装置を用いてセラ
ミックグリーンシートを加工した場合にも、上記実施形
態１の場合と同様の効果を得ることができる。
【００６４】なお、本願発明は、上記の実施形態１，２
によって限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内
において、種々の応用、変形を加えることが可能であ
る。
【００６５】
【発明の効果】上述のように、本願発明（請求項１）の
セラミックグリーンシートの加工方法は、レーザビーム
を、回折格子を通過させて、形成すべき貫通孔の形状及
び寸法に対応する均一な形状及び寸法の複数個のレーザ
ビームに分光し、均一に複数個に分光されたレーザビー
ムをセラミックグリーンシートに照射するようにしてい
るので、セラミックグリーンシートに、均一な形状及び
寸法の複数個の貫通孔を効率よく形成することが可能に
なる。
【００６６】また、回折格子による分光の場合、レーザ
ビームが回折格子を通過する際のエネルギーロスが少な
いため、回折格子を通過させる際に、多数個のレーザビ
ームに分光することにより、同時に多数個の貫通孔を形
成することが可能になり、極めて効率よく所定の位置
に、均一な形状及び寸法の多数個の貫通孔を形成するこ
とが可能になる。
【００６７】また、請求項２のセラミックグリーンシー
トの加工方法のように、セラミックグリーンシートを移
動させながら、レーザビームを照射するようにした場
合、セラミックグリーンシートの異なる位置に、均一な
形状及び寸法の複数個の貫通孔を効率よく形成すること
が可能になる。
【００６８】また、請求項３のセラミックグリーンシー
トの加工方法のように、セラミックグリーンシートを断
続的に移動させ、セラミックグリーンシートが静止して
いるタイミングでレーザビームを照射するようにした場
合、形状精度や位置精度の高い、均一な形状及び寸法の
複数個の貫通孔を効率よく形成することが可能になる。
【００６９】また、請求項４のセラミックグリーンシー
トの加工方法のように、パルス状のレーザビームを照射
するようにした場合、形状精度や位置精度の高い、均一
な形状及び寸法の複数個の貫通孔を効率よく形成するこ
とが可能になり、本願発明をより実効あらしめることが
できる。
【００７０】また、請求項５のセラミックグリーンシー
トの加工方法のように、ガルバノスキャンミラーの反射
角度を変化させて、レーザビームのセラミックグリーン
シートへの照射を繰り返すようにした場合、セラミック
グリーンシートの所定の領域では、セラミックグリーン
シートを移動させることなく、複数の位置で、均一な形
状及び寸法の複数個の貫通孔を形成することが可能にな
り、本願発明をより実効あらしめることができる。
【００７１】また、請求項６のセラミックグリーンシー
トの加工方法のように、ガルバノスキャンミラーで反射
されたレーザビームを、回折格子を通過させて複数個の
レーザビームに分光して、セラミックグリーンシートに
照射するようにした場合にも、上記請求項５の構成の場
合と同様の効果を得ることができる。
【００７２】また、ガルバノスキャンミラーにより反射
角度を変化させて、レーザビームのセラミックグリーン
シートへの照射を繰り返して、複数の位置に貫通孔を形
成することができるようにしている場合においても、請
求項７のように、セラミックグリーンシートを移動可能
とすることにより、位置的な制約なしに広い領域で、セ
ラミックグリーンシートの任意の位置に、均一な形状及
び寸法の複数個の貫通孔を確実に形成することが可能に
なり、本願発明をより実効あらしめることができる。
【００７３】また、請求項８のセラミックグリーンシー
トの加工方法のように、光学系、特に、回折格子に、レ
ーザビームの透過率の高い材料を用いた場合、エネルギ
ー効率を向上させることが可能になり、セラミックグリ
ーンシートに均一な形状及び寸法の複数個の貫通孔を効
率よく形成することが可能になる。
【００７４】また、請求項９のセラミックグリーンシー
トの加工方法のように、レーザとして、ＣＯ２レーザを
用いた場合、セラミックグリーンシートを構成するセラ
ミック自体による吸収が少ないため、セラミック自体の
変質などによる特性のばらつきを防止することが可能に
なる。
【００７５】また、請求項１０のセラミックグリーンシ
ートの加工方法のように、本願発明は、キャリアフィル
ム（通常は樹脂フィルム）で一面を支持されたキャリア
フィルム付きセラミックグリーンシートを加工する場合
にも適用することが可能であり、その場合、キャリアフ
ィルムに支持された状態で、セラミックグリーンシート
を取り扱うことができるため、セラミックグリーンシー
トの変形や歪みの発生を抑制して、寸法精度や位置精度
の高い貫通孔を確実に形成することが可能になる。
【００７６】また、本願発明（請求項１１）のセラミッ
クグリーンシートの加工装置は、セラミックグリーンシ
ートを支持する支持手段と、セラミックグリーンシート
を所定方向に移動させる移動手段と、レーザ光源と、レ
ーザビームを通過させて、形成すべき貫通孔の形状及び
寸法に対応する均一な形状及び寸法の複数個のレーザビ
ームに分光する回折格子と、均一に複数個に分光された
レーザビームを個々に集光してセラミックグリーンシー
トに照射する集光レンズとを備えた構成を有しており、
かかる加工装置を用いることにより、上述の本願発明の
加工方法を確実に実施して、セラミックグリーンシート
を効率よく加工して、均一な形状及び寸法の複数個の貫
通孔を効率よく形成することが可能になる。
【００７７】また、請求項１２及び１３のセラミックグ
リーンシートの加工装置は、ガルバノスキャンミラーを
備えているので、ガルバノスキャンミラーの反射角度を
変化させて、回折格子を通過して分光されたレーザビー
ムのセラミックグリーンシートへの照射を繰り返すこと
により、セラミックグリーンシートの所定の領域では、
セラミックグリーンシートを移動させることなく、複数
の位置で、均一な形状及び寸法の複数個の貫通孔を効率
よく形成することが可能になり、本願発明をより実効あ
らしめることができる。
【００７８】また、上記請求項１２，及び１３の加工装
置においては、ガルバノスキャンミラーにより反射角度
を変化させて、レーザビームのセラミックグリーンシー
トへの照射を繰り返すようにしているが、請求項１４の
ように、セラミックグリーンシートを移動させることに
より、位置的な制約なしに広い領域で、セラミックグリ
ーンシートの任意の位置に、均一な形状及び寸法の複数
個の貫通孔を確実に形成することが可能になり、本願発
明をより実効あらしめることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施形態（実施形態１）にかかる
セラミックグリーンシートの加工装置の概略構成を示す
図である。
【図２】本願発明の一実施形態（実施形態１）におい
て、図１の加工装置を用いてセラミックグリーンシート
を加工することにより貫通孔を形成したセラミックグリ
ーンシートを示す図である。
【図３】本願発明の他の実施形態（実施形態２）にかか
るセラミックグリーンシートの加工装置の概略構成を示
す図である。
【図４】通常の回折格子により複数個に分光したレーザ
ビームを用いてセラミックグリーンシートに貫通孔を形
成した場合の、貫通孔の形状を模式的に示す平面図であ
る。
【図５】回折格子の格子の配設位置などを調整する方法
で、中央部のレーザビームも、周辺のレーザビームと同
じエネルギーを持つことになるように分光したレーザビ
ームを用いてセラミックグリーンシートに貫通孔を形成
した場合の、貫通孔の形状を模式的に示す平面図であ
る。
【符号の説明】
１ レーザ光源 ２ レーザビーム ３ 回折格子 ４ ガルバノスキャンミラー ５ 集光レンズ ６ レーザ光源駆動手段 ７ ガルバノスキャンミラー駆動手段 １０ セラミックグリーンシート １１ 支持手段（ＸＹテーブル） １２ テーブル駆動手段 １５ 貫通孔 １５ａ 中央部の貫通孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｋ 26/08 Ｂ２３Ｋ 26/08 Ｂ Ｄ Ｈ０１Ｆ 41/04 Ｈ０１Ｆ 41/04 Ｃ Ｈ０５Ｋ 3/00 Ｈ０５Ｋ 3/00 Ｎ // Ｂ２３Ｋ 101:40 (72)発明者 森本 正士 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 鹿間 隆 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 Ｆターム(参考） 4E068 AF02 CA03 CD02 CD04 CD05 CD08 CE03 CE04 DA09 DB12 4G055 AA08 AC01 BA83 5E062 DD04

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】セラミックグリーンシートに同一の形状及
    び寸法を有する複数個の貫通孔を形成するためのセラミ
    ックグリーンシートの加工方法であって、 レーザ光源から放射されたレーザビームを、回折格子を
    通過させて、形成すべき貫通孔の形状及び寸法に対応す
    る均一な形状及び寸法の複数個のレーザビームに分光し
    た後、 均一に複数個に分光されたレーザビームをセラミックグ
    リーンシートに照射して、セラミックグリーンシートに
    均一な形状及び寸法の複数個の貫通孔を同時に形成する
    ことを特徴とするセラミックグリーンシートの加工方
    法。
  2. 【請求項２】セラミックグリーンシートを移動させなが
    ら、レーザビームを照射することを特徴とする請求項１
    記載のセラミックグリーンシートの加工方法。
  3. 【請求項３】セラミックグリーンシートを断続的に移動
    させながら、レーザビームを照射することを特徴とする
    請求項１記載のセラミックグリーンシートの加工方法。
  4. 【請求項４】前記レーザ光源から放射されるレーザビー
    ムが、パルス状のレーザビームであることを特徴とする
    請求項１〜３のいずれかに記載のセラミックグリーンシ
    ートの加工方法。
  5. 【請求項５】セラミックグリーンシートに同一の形状及
    び寸法を有する複数個の貫通孔を形成するためのセラミ
    ックグリーンシートの加工方法であって、 パルス状のレーザビームを放射するレーザ光源と、レー
    ザビームを通過させて、形成すべき貫通孔の形状及び寸
    法に対応する均一な形状及び寸法の複数個のレーザビー
    ムに分光する回折格子と、レーザビームを所定の反射角
    度で反射させるガルバノスキャンミラーと、ガルバノス
    キャンミラーにより反射されたレーザビームを個々に集
    光する集光レンズと、セラミックグリーンシートを所定
    の位置関係となるように配設し、 レーザ光源から放射されたパルス状のレーザビームを、
    前記回折格子を通過させて、形成すべき貫通孔の形状及
    び寸法に対応する均一な形状及び寸法の複数個のレーザ
    ビームに分光し、 均一に複数個に分光されたパルス状のレーザビームをガ
    ルバノスキャンミラーで反射させてセラミックグリーン
    シートに照射し、セラミックグリーンシートの所定の位
    置に、均一な形状及び寸法の複数個の貫通孔を同時に形
    成した後、 ガルバノスキャンミラーの反射角度を変化させて、レー
    ザビームのセラミックグリーンシートへの照射を繰り返
    し、セラミックグリーンシートの異なる所定の位置に、
    均一な形状及び寸法の複数個の貫通孔を形成することを
    特徴とするセラミックグリーンシートの加工方法。
  6. 【請求項６】セラミックグリーンシートに同一の形状及
    び寸法を有する複数個の貫通孔を形成するためのセラミ
    ックグリーンシートの加工方法であって、 パルス状のレーザビームを放射するレーザ光源と、レー
    ザビームを所定の反射角度で反射させるガルバノスキャ
    ンミラーと、レーザビームを通過させて、形成すべき貫
    通孔の形状及び寸法に対応する均一な形状及び寸法の複
    数個のレーザビームに分光する回折格子と、複数個に分
    光されたレーザビームを個々に集光する集光レンズと、
    セラミックグリーンシートを所定の位置関係となるよう
    に配設し、 レーザ光源から放射されたパルス状のレーザビームを、
    ガルバノスキャンミラーで反射させた後、 ガルバノスキャンミラーで反射されたレーザビームを、
    前記回折格子を通過させて、形成すべき貫通孔の形状及
    び寸法に対応する均一な形状及び寸法の複数個のレーザ
    ビームに分光し、 均一に複数個に分光されたパルス状のレーザビームをセ
    ラミックグリーンシートに照射し、セラミックグリーン
    シートの所定の位置に、均一な形状及び寸法の複数個の
    貫通孔を同時に形成した後、 ガルバノスキャンミラーの反射角度を変化させて、レー
    ザビームのセラミックグリーンシートへの照射を繰り返
    し、セラミックグリーンシートの異なる所定の位置に、
    均一な形状及び寸法の複数個の貫通孔を形成することを
    特徴とするセラミックグリーンシートの加工方法。
  7. 【請求項７】前記セラミックグリーンシートを移動させ
    ながら、パルス状のレーザビームの照射を繰り返すこと
    を特徴とする請求項５又は６記載のセラミックグリーン
    シートの加工方法。
  8. 【請求項８】前記回折格子が、レーザビームの透過率の
    高い材料を用いて形成されていることを特徴とする請求
    項１〜７のいずれかに記載のセラミックグリーンシート
    の加工方法。
  9. 【請求項９】前記レーザ光源から放射されるレーザが、
    ＣＯ２レーザであることを特徴とする請求項１〜８のい
    ずれかに記載のセラミックグリーンシートの加工方法。
  10. 【請求項１０】前記セラミックグリーンシートが、キャ
    リアフィルムにより一面を支持されたキャリアフィルム
    付きセラミックグリーンシートであることを特徴とする
    請求項１〜９のいずれかに記載のセラミックグリーンシ
    ートの加工方法。
  11. 【請求項１１】セラミックグリーンシートを支持する支
    持手段と、 セラミックグリーンシートを所定方向に移動させる移動
    手段と、 レーザ光源と、 前記レーザ光源から放射されたレーザビームを通過させ
    て、形成すべき貫通孔の形状及び寸法に対応する均一な
    形状及び寸法の複数個のレーザビームに分光する回折格
    子と、 前記回折格子を通過し、均一に複数個に分光されたレー
    ザビームを個々に集光して、前記支持手段により支持さ
    れたセラミックグリーンシートに照射する集光レンズと
    を具備することを特徴とするセラミックグリーンシート
    の加工装置。
  12. 【請求項１２】セラミックグリーンシートを支持する支
    持手段と、 レーザ光源と、 前記レーザ光源から放射されたレーザビームを通過させ
    て、形成すべき貫通孔の形状及び寸法に対応する均一な
    形状及び寸法の複数個のレーザビームに分光する回折格
    子と、 前記回折格子を通過し、均一に複数個に分光されたレー
    ザビームを所定の反射角度で反射させるガルバノスキャ
    ンミラーと、 前記ガルバノスキャンミラーの反射角度を変化させるガ
    ルバノスキャンミラー駆動手段と、 前記ガルバノスキャンミラーにより所定の反射角度で反
    射されたレーザビームを個々に集光して、前記支持手段
    により支持されたセラミックグリーンシートに照射する
    集光レンズとを具備することを特徴とするセラミックグ
    リーンシートの加工装置。
  13. 【請求項１３】セラミックグリーンシートを支持する支
    持手段と、 レーザ光源と、 前記レーザビームを所定の反射角度で反射させるガルバ
    ノスキャンミラーと、 前記ガルバノスキャンミラーの反射角度を変化させるガ
    ルバノスキャンミラー駆動手段と、 前記ガルバノスキャンミラーにより所定の反射角度で反
    射されたレーザビームを通過させて、形成すべき貫通孔
    の形状及び寸法に対応する均一な形状及び寸法の複数個
    のレーザビームに分光する回折格子と、 前記回折格子を通過し、均一に複数個に分光されたレー
    ザビームを個々に集光して、前記支持手段により支持さ
    れたセラミックグリーンシートに照射する集光レンズと
    を具備することを特徴とするセラミックグリーンシート
    の加工装置。
  14. 【請求項１４】セラミックグリーンシートを所定方向に
    移動させる移動手段を具備していることを特徴とする請
    求項１２又は１３記載のセラミックグリーンシートの加
    工装置。
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