JP2002118344A - プリント基板の加工方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工の信頼性および穴の品質を向上させると
共に、穴底に膜が残らないように加工してデスミア工程
を不要とするプリント基板の穴明け方法および装置を提
供する。 【解決手段】 表面の第１層が導体層であって、導体層
と絶縁層とが交互に積層されたプリント基板の加工方法
において、導体層と絶縁層が吸収する比率が高い第１の
波長のレーザ光のエネルギ密度を、導体層と絶縁層の分
解しきい値よりも高いエネルギ密度にして前記第１層の
導体層を加工し、導体層が吸収する比率は低いが、絶縁
層が吸収する比率が高い第２の波長のレーザ光のエネル
ギ密度を、前記導体層の分解しきい値よりも低く、前記
絶縁層の分解しきい値よりも高いエネルギ密度にして前
記第２層の絶縁層を加工し、導体層と絶縁層が吸収する
比率が高い第３の波長のレーザ光のエネルギ密度を、前
記絶縁層の分解しきい値よりも高く、導体層の分解しき
い値よりも低いエネルギ密度にして前記第２層の絶縁層
の加工を仕上げることにより、第３層の前記導体層を露
出させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板の加
工方法および装置に係り、特にレーザ光を用いて上層と
下層の導体層を接続するための底付穴（ブラインドホー
ル）を加工するのに好適なプリント基板の加工方法およ
び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１６は、従来のレーザ加工装置の構成
図である。

【０００３】このレーザ加工装置では、レーザ発振器１
から出力されたレーザ光２は、コリメータ３により直径
をＮ倍に拡大あるいは縮小され、アパーチャ４により加
工に適した直径に整形される。整形されたレーザ光はコ
ーナーミラー５および加工ヘッドＺ内のミラー１４、第
１および第２の２つのガルバノミラー１５ａ，１５ｂを
介してｆθレンズ１６に入射し、ガルバノミラー１５ａ
およびガルバノミラー１５ｂにより位置決めされ、ｆθ
レンズ１６から加工面の所定の位置に垂直に入射する。
加工は、ｆθレンズ１６に対応する加工領域1８毎に行
われ，図示を省略するＸＹワークテーブルにより、図中
の１８^１ …１８^Ｎの順に移動する。なお、レーザ光が
ＵＶレーザ光である場合とＣＯ_２レーザ光である場合と
では、それぞれの機器の材質等が異なるが、機能は同じ
である。

【０００４】図１７は、コリメータ３の作用を示す図で
あり、（ａ）はＵＶレーザ光の場合、（ｂ）はＣＯ_２レ
ーザ光の場合である。いずれのレーザ光も、コリメータ
３の拡大率Ｎを変えることにより、エネルギ空間分布を
変えることができる。すなわち、たとえば拡大率Ｎを小
さくすると、上段に示すように、ビーム径が小さく、高
エネルギ密度、高出力密度のエネルギ空間分布（以下、
「分布Ａ」という）が、また、拡大率Ｎを大きくする
と、下段に示すように、ビーム径が大きくなり、低エネ
ルギ密度、低出力密度のエネルギ空間分布（以下、「分
布Ｂ」という）が得られる。

【０００５】アパーチャ４の機能は、以下の通りであ
る。アパーチャ４を光軸から外すと、フル出力のガウス
分布のエネルギ空間（以下、「分布Ｃ」という）が得ら
れる。しかし、いずれの場合も、エネルギ空間分布はガ
ウス分布であるため、アパーチャ４の直径をビーム径に
対して大きくするとエネルギが中央部に集中し、加工し
た穴底（すなわち、内層の導体層）が損傷することがあ
る。そこで、アパーチャ４によりビーム中央部のエネル
ギ分布が比較的均一な部分を切り取ることにより、加工
部におけるエネルギの大きさがほぼ均一（トップハット
形状）になるようにして、ブラインドホールの穴底を損
傷しないようにしている。

【０００６】図１８は、プリント基板の構成を示す図で
ある。プリント基板には、同図（ａ）に示すように、表
面が導体層２１で、導体層２１とガラス繊維２４を含む
絶縁層２２とが交互に配置されたＦＲ−４ガラス繊維入
り基板（以下、「ガラス入り基板」という）、同図
（ｂ）に示す表面の導体層２１に絶縁層２２を張り付け
た樹脂付きの銅箔（以下、「ＲＣＣ基板」という）、同
図（ｃ）に示す導体層２１の表面に樹脂フィルムまたは
樹脂コーティングされた基板（以下、「樹脂ダイレクト
基板」という）などがある。絶縁層は、主としてエポキ
シ系、ポリイミド系樹脂の有機材料が使用される。絶縁
層の強化材としてガラス繊維２４の代わりにセラミック
スなどの無機材料がフィラとして使用されることもあ
る。

【０００７】ＣＯ_２レーザを用いて、樹脂ダイレクト基
板の絶縁層にブラインドホールを加工する方法（以下、
「ＣＯ_２樹脂ダイレクト法」という。）は、１９８２年
に米国ＩＰＣレビューにより紹介され、実用化されてい
る（以下、「従来技術Ａ」という）。

【０００８】ＵＶレーザの１つであるエキシマレーザを
用いて樹脂ダイレクト基板にブラインドホール加工する
方法は、１９８７年に米国ＩＰＣレビューにより紹介さ
れ、ＵＶ樹脂ダイレクト法として実用化されている（以
下、「従来技術Ｂ」という）。

【０００９】ガラス入基板にブラインドホール穴明けす
る方法として、穴径に相当する導体層２１を予め除去し
た後、ＣＯ_２レーザにより絶縁層２２を加工する方法が
ある。この方法では、例えば、特開昭５８−６４０９７
号公報ではケミカルエッチングにより（以下、「従来技
術Ｃ」という）、また、米国特許第５，０１０，２３２
号ではドリル加工（以下、「従来技術Ｄ」という）によ
り、穴径に相当する導体層２１を予め除去してから、レ
ーザ光により絶縁層を除去している。

【００１０】導体層と絶縁層を同時に加工する方法とし
て、ＵＶレーザ光を円周動作させて導体層のウインド加
工とＣＯ_２レーザによる絶縁層の除去を繰り返してブラ
インドホールあるいはスルーホールを加工するＵＶ＋Ｃ
Ｏ_２レーザ法が、特開平１−２６６９８３号公報に開示
されている（以下、「従来技術Ｅ」という）。また、米
国特許第５，５９３，６０６号には、ＵＶレーザだけで
導体層と絶縁層を加工するＵＶダイレクト法が開示され
ている（以下、「従来技術Ｆ」という）。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】図１９は、前記従来技
術Ａ（ＣＯ_２樹脂ダイレクト法）による穴明け例を示す
図であり、（ａ）はエネルギ分布と穴の形状を、（ｂ）
は加工のタイミングチャートを示している。同図（ａ）
におけるＥ_ＰＪ１９はパルスエネルギ、Ｅ_{ＴＪ１ ９}はト
ータルエネルギ、Ｅ_{ＳＣＪ１９}は絶縁層分解しきい値エ
ネルギ、Ｅ_{ＥＰＪ １９}は有効加工エネルギ、Ｖ_Ｊ１９は
材料除去量をそれぞれ示す。また同図（ｂ）における、
Ｔ_ＰＪ１９はパルス巾、Ｔ_{ＰＰＪ１９}はパルス周期、Ｔ
ＧＣはガルバノミラーの位置決め時間、Ｗ_ＰＪ１９はパ
ルス出力である。

【００１２】従来技術Ａでは、パルスエネルギＥ
_ＰＪ１９、パルス巾Ｔ_ＰＪ１９のパルスをパルス周期Ｔ
_{ＰＰＪ１９}で連続出力し、ショット数Ｎ_Ｊ１９で絶縁層
をＶ_Ｊ１９除去してブラインドホールを加工するが、穴
底に厚さｔ_Ｃ（０．２〜３μｍ）の膜が残る。その際、
エネルギ密度とショット数を増しても残膜厚ｔ_Ｃの厚さ
はほとんど変わらない。

【００１３】このように膜が残る理由は、以下の通りで
ある。すなわち、ＣＯ_２レーザ加工は、絶縁層がレーザ
光を吸収することにより樹脂の温度を上昇させて熱分解
させる方法である。内層導体である銅の熱伝導率は樹脂
に比べて約３桁大きいため、絶縁層が薄くなると、熱が
内層導体に流れる結果、樹脂の温度が分解温度に達する
ことができず、その結果、穴底に厚さ０．２〜３μｍの
残膜が存在することになる。

【００１４】このように膜が残ると、穴底に残った膜を
除去するためのケミカルデスミア工程（コンディショニ
ング、水洗、煮沸、冷却、水洗、膨潤、水洗、酸化デス
ミア、水洗、中和、水洗、乾燥等の工程からなる）が必
要である。また、穴径が１００μｍ以下になると、処理
液の濡れ性が低下するため（処理液が加工した穴に入り
にくくなる）、デスミアプロセスの信頼性が低下する。

【００１５】次に、ＵＶレーザを用いる方法について説
明する。

【００１６】図２０は、ＵＶ樹脂ダイレクト法による穴
明け例を示す図であり、（ａ）は第１の条件で加工した
ときのエネルギ分布と穴の形状を、（ｂ）はこのときの
加工のタイミングチャートを示し、（ｃ）は第２の条件
で加工したときのエネルギ分布と穴の形状を、（ｄ）は
このときの加工のタイミングチャートを示している。同
図（ａ）および（ｃ）におけるＥ_ＰＩ２０、Ｅ
_{ＰＩ２０１}はパルスエネルギ、Ｅ_ＴＩ２０、Ｅ
_{ＴＩ２０１}はトータルエネルギ、Ｅ_{ＳＣＩ２０}、Ｅ
_{ＳＣＩ２０１}は絶縁層分解しきい値エネルギ、Ｅ
_{ＥＰｉ２０}、Ｅ_{ＥＰＩ２０１}は有効加工エネルギ、Ｖ
_Ｉ２０、Ｖ_Ｉ２０１は材料除去量をそれぞれ示す。また
同図（ｂ）および（ｄ）におけるＴ_{ＴＰＩ２０}、Ｔ
_{ＴＰＩ２０１}は１穴当たりの加工時間、Ｔ_{Ｐ Ｉ２０}、Ｔ
_{ＰＩ２０１}はパルス巾、Ｔ_ＰＰＩ２、Ｔ_{０ＰＰＩ２０１}
はパルス周期、ＴＧＣはガルバノミラーの位置決め時
間、Ｗ_ＰＩ２０、Ｗ_{ＰＩ２０１}はパルス出力である。

【００１７】従来技術Ｂでは、パルスエネルギＥ
_ＰＩ２０あるいはＥ_{ＰＩ２０１}、パルス巾Ｔ_ＰＩ２０あ
るいはＴ_{ＰＩ２０１}のパルスをパルス周期Ｔ_ＰＰＩ２あ
るいはＴ_{０ ＰＰＩ２０１}で連続出力し、ショット数Ｎ
_Ｉ２０あるいはＮ_Ｉ２０１で絶縁層Ｖ _Ｉ２０あるいはＶ
_Ｉ２０１を除去してブラインドホールを加工する。

【００１８】ここで、第１の加工条件は、穴径１００μ
ｍ、絶縁層厚５０μｍの条件で下記の通りである。

【００１９】 エネルギ密度Ｅ_ＤＩ２０：２〜４Ｊ／ｃｍ^２ パルスエネルギＥ_ＰＩ２０：０．０４〜０．０８ｍＪ パルスショット数Ｎ_Ｉ２０：５０ トータルエネルギＥ_ＰＩ２０×Ｎ_Ｉ２０＝２．０〜４．
０ｍＪ パルス周期Ｔ_{ＰＰＩ２０}：０．０４ｍｓ（２５ＫＨｚ） パルス巾Ｔ_ＰＩ２０：約３０ｎｓ ガルバノミラー位置決め時間Ｔ_ＧＣ：１ｍｓ なお、このとき１穴あたりの穴明け時間Ｔ_{ＰＴＩ２０}は
０．００３秒／穴である。 また第２の加工条件は、第
１の加工条件におけるパルスエネルギＥ_{ＰＩ２ ０ 、}Ｅ
_{ＰＩ２０１}を０．０１〜０．０２ｍＪに下げ、パルスシ
ョット数Ｎ_{Ｉ２ ０}を１００ショット、エネルギ密度Ｅ
_{ＤＩ２０１}を０．５〜１．０Ｊ／ｃｍ^２に減らして加工
したものである。なお、この場合の１穴当たりの穴明け
時間Ｔ_{ＴＰ Ｉ２０１}は０．００５秒／穴である。

【００２０】従来技術Ｂの場合、前記従来技術Ａのよう
に、穴底に絶縁層が残ることはない。しかし、図２０
（ａ）に示すようにエネルギ過多により、穴底の導体層
が深さｄだけ除去される。このため、めっき強度を確保
するために設けられている導体層表面の凹凸が溶融分解
してなくなってしまう。すなわち、波長変換方式のＵＶ
レーザはＣＯ_２レーザのようにパルス巾やパルス周波数
によりパルスエネルギを加工途中で変えることができな
いため、樹脂と内層導体層の分解エネルギ密度しきい値
の差が小さく（ＵＶレーザの場合、導体層は０．８〜
１．０Ｊ／ｃｍ^２以上で除去され始め、絶縁層は０．３
〜０．５Ｊ／ｃｍ^２以上で除去され始める）、かつ、絶
縁層材料の厚さが６５μｍに対して厚さのばらつきが約
２０μｍであり、大きい。そのため、加工深さを正確に
指定することが難しく、結果として穴底導体層が損傷す
る。また、絶縁層のエネルギ吸収率が低いと、穴底に到
達するエネルギ量が増加し、これによって穴底導体層の
エネルギ蓄積が増加する。このため、導体層上面の樹脂
が分解気化することがあり、この際、気化エネルギによ
り絶縁層が引き剥がされて、穴底コーナー周辺の絶縁層
がリング状に剥離することがある。一方、パルスエネル
ギを小さくすると、穴底の損傷を軽減することはできる
が、パルスショット数が増えるため、第２の加工条件
は、第１の加工条件に対して加工速度が４０％低下す
る。

【００２１】図２１、図２２および図２３は、従来技術
Ｃ、Ｄを説明するための図である。従来技術Ｃ、Ｄで
は、図２１に示すように、表面の導体層２１に予めウイ
ンドウＷＥを形成しておく（コンフォ−マルマスク法と
いう）。ウインドウＷＥを形成する方法として、特開昭
５８−６４０９７号公報ではケミカルエッチングを、米
国特許第５，０１０，２３２号ではドリル加工を採用し
ている。

【００２２】図２２は、ウインドウＷＥを形成したガラ
ス入基板の絶縁層２２をＣＯ_２レーザで穴明けするとき
の例であり、同図におけるＥ_ＰＪ２２はパルスエネル
ギ、Ｅ _ＴＪ２２はトータルエネルギ、Ｅ_{ＳＣＪ２２}は絶
縁層分解しきい値エネルギ、Ｅ _{ＥＰＪ２２}は有効加工エ
ネルギ、Ｖ_Ｊ２２は材料除去量である。

【００２３】図２３は、従来技術Ｃ、Ｄによるサイクル
加工の場合におけるタイミングチャートである。サイク
ル加工の場合、同一箇所に対してレーザ光を連続して照
射せず、必要ショット数になるまで、加工領域内の加工
箇所にパルス巾Ｔ_{ＰＪＩ２２}のレーザ光を１ショットず
つ照射する工程を繰り返す。このようにすると、次の加
工までに加工によって発生した絶縁物のガスが穴の内部
から除去されて、品質および精度に優れた穴形状とする
ことができる。

【００２４】図２４は、従来技術Ｅを説明するための図
であり、（ａ）はＵＶ（エキシマ）レーザによりガラス
入り基板を加工したときのエネルギ分布と穴の形状を、
（ｂ）はこのときの加工のタイミングチャートを示して
いる。また、（ｃ）はＣＯ_２レーザで加工したときのエ
ネルギ分布と穴の形状を、（ｄ）はこのときの加工のタ
イミングチャートを示している。同図（ａ）および
（ｃ）におけるＥ_ＰＩ２４、Ｅ_ＰＪ２４はパルスエネル
ギ、Ｅ_ＴＩ２４、Ｅ_ＴＪ２４はトータルエネルギ、Ｅ
_{ＳＣＩ２４}、Ｅ_{ＳＣＪ２２}は絶縁層分解しきい値エネル
ギ、Ｖ_Ｉ２４、Ｖ_{Ｊ２ ４}は材料除去量である。また、同
図（ｂ）および（ｄ）におけるＴ_{ＴＰＩ２０}、Ｔ
_{ＴＰＩ２０１}は１穴当たりの加工時間、Ｔ_ＰＩ２０、Ｔ
_{ＰＩ２０１}はパルス巾、ＴＧＣはガルバノミラーの位置
決め時間、Ｗ_ＰＩ２４、Ｗ_ＰＪ２４はエネルギ出力であ
る。従来技術Ｅでは、ＵＶレーザ光を円周動作させて導
体層のウインドウＷＥの加工と、ＣＯ_２レーザによる絶
縁層の除去を繰り返してブラインドホールあるいはスル
ーホールを加工する。

【００２５】しかし、従来技術Ｃ、Ｄ、Ｅは、いずれも
ＣＯ_２レーザ仕上げになるので、従来技術Ａの場合と同
様に、穴底に絶縁層の膜が残る。このため、いずれもデ
スミア処理を必要とする。

【００２６】図２５は、従来技術Ｆ（ＵＶダイレクト
法）による、ガラス入り基板の円周加工法による加工例
を示す図である。なお、この場合のＵＶレーザは、固体
レーザを基本波にした波長変換方式のＵＶレーザであ
り、（ａ）はエネルギ分布と穴の形状を、（ｂ）はこの
ときの加工のタイミングチャートを示している。同図
（ａ）におけるＥ_ＰＩ２５はパルスエネルギ、Ｅ
_ＴＩ２５はトータルエネルギ、Ｅ_{Ｓ ＣＩ２５}は絶縁層分
解しきい値エネルギ、Ｅ_{ＥＰｉ２５}は有効加工エネル
ギ、Ｖ _Ｉ２５１、Ｖ_Ｉ２５２、Ｖ_Ｉ２５３は材料除去量
である。また、同図（ｂ）におけるＴ_{ＴＰＩ２５}は１穴
当たりの加工時間、Ｔ_ＰＩ２５はパルス巾、Ｔ_{ＰＰＩ２
５}はパルス周期、Ｔ_{ＴＰＩ２５}は１穴当たりの加工時
間、ＴＧＣはガルバノミラーの位置決め時間、Ｗ
_ＰＩ２５はエネルギ出力である。

【００２７】円周加工法では、ガルバノミラーの位置決
めと同期して、パルス巾Ｔ_ＰＩ２５、パルス周期Ｔ
_{ＰＰＩ２５}のレーザパルスが必要なパルス数Ｎ_Ｉ２５シ
ョットされ、第１回目の円周加工によりＶ_Ｉ２５１が除
去されてウインドウが加工される。さらに第２回目の円
周加工によりＶ_Ｉ２５２が、第３回目の円周加工により
Ｖ _Ｉ２５３が除去される。

【００２８】たとえば、穴径１００μｍ、絶縁層厚５０
μｍを下記の条件で加工したとき、エネルギ過多によ
り、導体層が深さｄだけ除去されるだけでなく、穴の側
壁にガラスが突き出し、絶縁層がバレル状にえぐられ
る。

【００２９】 エネルギ密度Ｅ_ＤＩ２５：４．８〜８．０Ｊ／ｃｍ^２ パルスエネルギＥ_ＰＩ２５：０．０６〜０．１０ｍＪ トータルエネルギＥ_ＰＩ２５×Ｎ_Ｉ２５＝１８〜３０ｍ
Ｊ パルスショット数Ｎ_Ｉ２５：１００ 円周加工回数ｎ_Ｉ２５：３ 総パルスショット数Ｎ_Ｉ２５×ｎ_Ｉ２５：３００ パルス周期Ｔ_{ＰＰＩ２５}：０．３３ｍｓ（３ＫＨｚ） パルス巾Ｔ_ＰＩ２５：約３０ｎｓ ガルバノミラー位置決め時間Ｔ_ＧＣ：１ｍｓ なお、このとき穴明け時間Ｔ_{ＰＴＩ２５}は０．１秒／穴
（１０穴／秒）であり、実用穴明け速度（１０００穴／
秒程度）の１／１０〜１／１００である。

【００３０】絶縁層がエネルギ過多になる理由は、以下
の通りである。ＵＶレーザ光に関するエネルギ吸収率
は、たとえば波長３５５ｎｍの場合、エポキシ系材約３
０〜８０％、銅約７０〜７５％以上、ガラス約２０％
（８０％透過、１０％反射）であり、差が大きい。ま
た、分解エネルギのしきい値は、例えばエポキシ系材約
０．３〜０．５Ｊ/ｃｍ^２以上、銅０．８〜１．０Ｊ/ｃ
ｍ^２以上、ガラス５〜６Ｊ/ｃｍ^２以上であり差が大き
い。また熱伝導率の差、すなわちエポキシ系材０．８
〜．０８５ＫＷ/ｍ・Ｋ、銅３８６ＫＷ／ｍ／Ｋ、ガラ
ス１．０４〜１．０９ＫＷ/ｍ・Ｋであり、差が大き
い。

【００３１】例えば、ガラス入り基板の場合、ガラス繊
維により、約８０％のエネルギが穴内部に反射拡散され
て蓄積されるため、パルス周期を０.００３３ｍｓ以下
（パルス周波数３ＫＨｚ以上）にすると穴側壁の樹脂が
バレル状にえぐられ、ガラス繊維の突き出しが大きくな
り穴品質が低下する。したがって、加工速度が著しく低
下する。

【００３２】また、この加工法では、絶縁層にガラス繊
維が入っていない場合でも、導体層を除去するため、エ
ネルギ密度３Ｊ/ｃｍ^２以上で加工をする。このため、
ＵＶ光に対する前記材料物性値の違いにより、熱の制御
が困難であるため、穴底の導体層を損傷してしまう。し
たがって、実用可能な穴品質を得ることは困難である。

【００３３】図２６は、従来技術Ｆ（ＵＶダイレクト
法）による導体層の厚さが９μｍのＲＣＣ基板の円周加
工法による加工例を示す図であり、（ａ）はエネルギ分
布と穴の形状を、（ｂ）はこのときの加工のタイミング
チャートを示している。同図（ａ）におけるＥ_ＰＩ２６
はパルスエネルギ、Ｅ_ＴＩ２６はトータルエネルギ、Ｅ
_{ＳＣＩ２６}は絶縁層分解しきい値エネルギ、Ｅ
_{ＥＰｉ２６}は有効加工エネルギ、Ｖ_Ｉ２６１、Ｖ
_Ｉ２６２、Ｖ_Ｉ２６３は材料除去量である。また、同図
（ｂ）におけるＴ_{ＴＰＩ２６}は１穴当たりの加工時間、
Ｔ_ＰＩ２６はパルス巾、Ｔ_{ＰＰＩ ２６}はパルス周期、Ｔ
_{ＴＰＩ２６}は１穴当たりの加工時間、Ｔ_ＧＣはガルバノ
ミラーの位置決め時間、Ｗ_ＰＩ２６はエネルギ出力であ
る。

【００３４】円周加工法では、ガルバノミラーの位置決
めと同期して、パルス巾Ｔ_ＰＩ２５、パルス周期Ｔ
_{ＰＰＩ２５}のレーザパルスが必要なパルス数Ｎ_Ｉ２５出
力され、第１回目の円周加工によりＶ_Ｉ２５１が除去さ
れてウインドウＷＥが加工される。さらに第２回目の円
周加工によりＶ_Ｉ２５２が、第３回目の円周加工により
Ｖ _Ｉ２５３が除去される。

【００３５】ＲＣＣ基板の場合、ガラス繊維がないので
穴内部のエネルギの拡散蓄積が少なく壁面の仕上がりは
良い。しかし、前記と同様に、穴底の導体層は損傷を受
ける。なお、加工時間としては、パルス周期_{ＰＰＩ２６}
を０．３３ｍｓ（２５ＫＨｚ）にすることができるの
で、１穴当たりの加工時間Ｔ_{ＴＰＩ２６}は０．０１５秒
／穴（６７穴／秒）であり穴明け速度は改善されるが、
実用速度には達しない。

【００３６】本発明は、このような従来技術の実情に鑑
みてなされたもので、その目的は、前記した課題を解決
し、加工の信頼性および穴の品質を向上させると共に、
穴底に残膜が形成されることがなく、デスミア工程が不
要なプリント基板の穴明け方法および装置を提供するに
ある。

【００３７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、第１の手段は、表面の第１層が導体層であって、導
体層と絶縁層とが交互に積層されたプリント基板の加工
方法において、導体層と絶縁層が吸収する比率が高い第
１の波長のレーザ光のエネルギ密度を、導体層と絶縁層
の分解しきい値よりも高いエネルギ密度にして前記第１
層の導体層を加工し、導体層が吸収する比率は低いが、
絶縁層が吸収する比率が高い第２の波長のレーザ光のエ
ネルギ密度を、前記導体層の分解しきい値よりも低く、
前記絶縁層の分解しきい値よりも高いエネルギ密度にし
て前記第２層の絶縁層を加工し、導体層と絶縁層が吸収
する比率が高い第３の波長のレーザ光のエネルギ密度
を、前記絶縁層の分解しきい値よりも高く、導体層の分
解しきい値よりも低いエネルギ密度にして前記第２層の
絶縁層の加工を仕上げることにより、第３層の前記導体
層を露出させることを特徴とする。

【００３８】この場合、表面の前記第１層を導体層に代
えて絶縁層に、前記第２層を絶縁層に代えて導電層に、
前記第３層を導電層に代えて絶縁層にそれぞれ形成し、
前記第２の波長のレーザ光により第１層を加工し、前記
第３の波長のレーザ光により第２層の前記導体層を露出
させるように構成することもできる。その際、前記第２
の波長のレーザ光により前記第１層の絶縁層の途中まで
加工し、残りの絶縁層を前記第３の波長のレーザ光で加
工するようにしてもよい。

【００３９】第２の手段は、第１の手段と同様の前提の
プリント基板の加工方法において、導体層が吸収する比
率は低いが、絶縁層が吸収する比率が高い第１の波長の
レーザ光のエネルギ密度を、前記導体層の分解しきい値
よりも低く、前記絶縁層の分解しきい値よりも高いエネ
ルギ密度にして前記第１層の絶縁層を加工し、導体層と
絶縁層が吸収する比率が高い第２の波長のレーザ光のエ
ネルギ密度を、導体層と絶縁層の分解しきい値よりも高
いエネルギ密度にして前記第２層の導体層を加工し、第
３層以降の奇数層は前記第１層の加工条件により加工
し、第３層以降の偶数層は前記第２層の加工条件により
加工し、最終工程では１つ前の奇数層の加工で除去され
ずに残った穴底の残膜を導体層と絶縁層が吸収する比率
が高い第３の波長のレーザ光のエネルギ密度を、前記絶
縁層の分解しきい値よりも高く、導体層の分解しきい値
よりも低いエネルギ密度にして除去して、目的の導体層
を露出させることを特徴とする。

【００４０】第３の手段は、導体層と絶縁層とが交互に
積層されたプリント基板の加工方法において、導体層と
絶縁層が吸収する比率が高い第１の波長のレーザ光のエ
ネルギ密度を、導体層と絶縁層の分解しきい値よりも高
いエネルギ密度にして目的とする導体層の１つ前の導体
層まで加工し、導体層が吸収する比率は低いが、絶縁層
が吸収する比率が高い第２の波長のレーザ光のエネルギ
密度を、前記導体層の分解しきい値よりも低く、前記絶
縁層の分解しきい値よりも高いエネルギ密度にして前記
目的とする導体層に接する絶縁層を加工し、導体層と絶
縁層が吸収する比率が高い第３の波長のレーザ光のエネ
ルギ密度を、前記導体層の分解しきい値よりも高く、導
体層の分解しきい値よりも低いエネルギ密度にして前記
目的とする導体層に接する絶縁層を加工することによ
り、目的とする導体層を露出させることを特徴とする。

【００４１】なお、第１ないし第３の手段において、前
記第１の波長のレーザ光は波長４００ｎｍ以下のＵＶレ
ーザまたは１１００ｎｍ以下の可視光および近赤外レー
ザ、前記第２の波長のレーザ光は波長９０００〜１１１
００ｎｍのＣＯ_２レーザ、前記第３の波長のレーザ光は
波長４００ｎｍ以下のＵＶレーザが使用される。

【００４２】なお、前記第２の波長のレーザ光は絶縁層
厚で約３μｍの残厚を残して分解できるエネルギ密度に
設定される。前記第１の波長のレーザ光と前記第３の波
長のレーザ光は１つのレーザ光から分配され、それぞれ
導体層除去と穴底の絶縁層除去のエネルギ密度、エネル
ギ空間分布、ビーム径は個別に設定される。

【００４３】第４の手段は、表面の第１層が導体層であ
って、導体層と絶縁層とが交互に積層されたプリント基
板を加工する加工装置において、所望の波長のレーザ光
を出力するレーザ発振器および光学系からなるレーザ出
力手段と、前記レーザ出力手段から出力される波長を、
第１、第２および第３の波長に設定する設定手段と、表
面の第１層が導体層であって、導体層と絶縁層とが交互
に積層されたプリント基板を加工する加工装置におい
て、所望の波長のレーザ光を出力するレーザ発振器およ
び光学系からなるレーザ出力手段と、前記レーザ出力手
段から出力される波長を、第１、第２および第３の波長
に設定する設定手段と、導体層と絶縁層が吸収する比率
が高い前記第１の波長のレーザ光のエネルギ密度を、導
体層と絶縁層の分解しきい値よりも高いエネルギ密度に
して前記第１層の導体層を加工し、導体層が吸収する比
率は低いが、絶縁層が吸収する比率が高い前記第２の波
長のレーザ光のエネルギ密度を、前記導体層の分解しき
い値よりも低く、前記絶縁層の分解しきい値よりも高い
エネルギ密度にして前記第２層の絶縁層を加工し、導体
層と絶縁層が吸収する比率が高い第３の波長のレーザ光
のエネルギ密度を、前記絶縁層の分解しきい値よりも高
く、導体層の分解しきい値よりも低いエネルギ密度にし
て前記第２層の絶縁層の加工を仕上げる加工手段とを備
え、前記加工手段によって第３層の前記導体層を露出さ
せることを特徴とする。

【００４４】この場合、前記第１のレーザ光から前記第
３のレーザ光を分配する分配手段を設けたり、前記第１
および第３の２つのレーザ光を同軸化する同軸化手段を
設けてもよい。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００４６】１．第１の実施形態 １．１ レーザ加工装置の構成 図１は、本発明の第１の実施形態に係るレーザ加工装置
の構成図である。同図において、加工系ＵｉのＵＶレー
ザ発振器１ｉから出力された波長λ１が４００ｎｍ以下
のレーザ光Ｂｉは、非球面レンズを組み合わせ、または
回折形光学素子を組み合わせたビーム整形ユニット３０
ｉを通り、コリメータ３ｉにより直径をＮｉ倍に拡大あ
るいは縮小され、アパーチャ４ｉにより加工に適した直
径に整形される。そして、コーナーミラー５ｉを介して
加工ヘッドＺｉに入射し、ヘッド部Ｚｉ（２個のガルバ
ノミラーとｆθレンズとから構成されている−図１６参
照）により集光されて加工面に垂直に入射する。なお、
レーザ光Ｂｉは、導体層と絶縁層の除去に適した（両方
の材料に対して吸収率が高く除去しやすい）レーザ光で
あればよく、波長λ１が４００ｎｍ以下のＵＶレーザに
限らず、波長６００ｎｍ以下の可視光レーザであっても
よい。

【００４７】加工系Ｕｊのレーザ発振器１ｊから出力さ
れた波長λ２が９２００〜１１１０００ｎｍのＣＯ_２レ
ーザ光Ｂｊはビーム整形ユニット３０ｊを通り、コリメ
ータ３ｊにより直径をＮｊ倍に拡大あるいは縮小され、
アパーチャ４ｊにより加工に適した直径に整形される。
そして、コーナーミラー５ｊを介して加工ヘッドＺｊに
入射し、ヘッド部Ｚｊ（２個のガルバノミラーとｆθレ
ンズとから構成されている）により集光されて加工面に
垂直に入射する。ここで、レーザ光Ｂｊは、導体層の除
去に適さない（吸収率が低く除去されにくい）が、絶縁
層の除去に適した（吸収率はそれほどでもないが、単位
時間当たりの除去量が多い）レーザ光である。

【００４８】加工系Ｕｋのレーザ発振器１ｋから出力さ
れた波長λ３が４００ｎｍ以下のＵＶレーザ光Ｂｋは、
ビーム整形ユニット３０ｋを通り、コリメータ３ｋによ
り直径をＮｋ倍に拡大あるいは縮小され、アパーチャ４
ｋにより加工に適した直径に整形される。そして、コー
ナーミラー５ｋを介して加工ヘッドＺｋに入射し、ヘッ
ド部Ｚｋ（２個のガルバノミラーとｆθレンズとから構
成されている）により集光されて加工面に垂直に入射す
る。ここで、レーザ光Ｂｋは、導体層の除去には適さな
い（吸収率は高いがエネルギ密度が低く除去されにく
い）が、絶縁層の除去に適した（吸収率が高く除去しや
すい）レーザ光である。

【００４９】加工系Ｕｉ、Ｕｊ、Ｕｋのいずれもビーム
整形ユニット３０ｉ、３０ｊ、３０ｋを制御することに
より、レーザ光Ｂｉ、Ｂｊ、Ｂｋのエネルギ空間分布を
ガウス分布からトップハット形状に整形することができ
る。したがって、従来のビーム整形ユニット３０ｉ、３
０ｊ、３０ｋを使用しない場合に比べて、加工有効エネ
ルギを増すことができる。

【００５０】また、アパーチャ径ｄＡｉ、ｄＡｊ、ｄＡ
ｋを変更することにより、加工面の加工位置（図中の
ｉ、ｊ、ｋ。以下、加工位置という。）において、エネ
ルギ密度一定のまま加工ビーム径ｄSｉ、ｄＳｊ、ｄＳ
ｋの調整が可能である。

【００５１】また、アパーチャ径ｄＡｉ、ｄＡｊ、ｄＡ
ｋを一定にしたまま、コリメ−タ３ｉ、３ｊ、３ｋの拡
大率Ｎｉ、Ｎｊ、Ｎｋを変えることによって異なるエネ
ルギ空間分布モード（以下、「モード」という。）Ａｉ
１、Ｂｉ１、Ａｊ１、Ｂｊ１、Ａｋ１、Ｂｋ１とするこ
とができる。また、アパーチャを光路から外すと、エネ
ルギ空間分布をフル出力のモードＣｉ１、Ｃｊ１、Ｃｋ
１とすることができる。

【００５２】すなわち、例えば拡大率Ｎｉを小さくする
とビーム径ｄＳｉが縮小され導体層やガラス繊維の分解
除去が可能な、高エネルギ密度、高出力密度のモードＡ
ｉ１にすることができる。また、拡大率Ｎｉを大きくす
るとビーム径ｄＳｉが拡大され、導体層を損傷すること
なく絶縁層加工を行うことができる低エネルギ密度、低
出力密度のモードＢｉ１にすることができる。また、ア
パーチャを光軸から外してフル出力のモードＣｉ１にす
ると、導体層加工をさらに効率よく加工することができ
る。

【００５３】また、ヘッドＺｉ、ヘッドＺｊ、ヘッドＺ
ｋはそれぞれ連続的に加工を行うことができ、それぞれ
プリント基板の全域を加工できる移動量をもっている。
そして、ＸＹワークテーブルの移動距離が最小となるよ
うに、軸間距離Ｌｉｊ、Ｌｊｋが最小となるように、か
つそれぞれがワークテーブル上の同一のプリント基板を
加工できるようにして、レーザ加工装置上に直線的に配
置されている（詳細は後述する。）。

【００５４】１．２ 加工位置ｉ、ｊ、ｋにおけるエネ
ルギ密度 加工位置ｉにおいて導体層の除去に必要な実用有効エネ
ルギ密度ＥｄＳｉは約３Ｊ／ｃｍ^２以上であるため、で
きるだけ大きな有効スポット径が得られるようにレーザ
光ＢｉはモードモードＣｉ１を適用する。また、絶縁層
の除去に必要な有効エネルギ密度は約１Ｊ／ｃｍ^２以上
でありモードＡｉ１を適用する。

【００５５】また、加工位置ｊにおいてＲＣＣ材および
樹脂ダイレクト基板の絶縁層を除去するために必要な実
用有効エネルギ密度ＥｄＳｊは約１０Ｊ／ｃｍ^２以上、
またＦＲ−４ガラス入り基板の絶縁層を除去するために
必要な実用有効エネルギ密度ＥｄＳｊは約３０Ｊ／ｃｍ
^２以上であるため、絶縁層の厚さや材質に応じてモード
Ａｊ１、モードＢｊ１、モードＣｊ１を適用する。たと
えば、モードＡｊ１は１パルス当たりの除去量が多いの
で、絶縁層の加工を最も効率よく行うことができる。ま
た、ピ−ク出力が高いので穴底の残膜が少なく、ガラス
繊維をよりスム−ズに分解除去できる。

【００５６】また、加工位置ｋにおいて穴底の絶縁層を
除去するのに必要なＵＶレーザのエネルギ密度ＥｄＳｋ
は０．３〜０．５Ｊ／ｃｍ^２以上（実用的には０．５Ｊ
／ｃｍ^２以上）である。このため、絶縁層を均一に除去
でき、かつ樹脂の引き剥がし強度を向上するために設け
られている内層導体表面の酸化物層を除去でき、かつ導
体層素材にほとんど損傷を与えないトップハット形状の
モードＢｋ１（またはモードＡｋ１）を適用する。これ
により、穴明け後に穴底の導体層上にわずかな分解飛散
物が残っても、レーザ加工の後工程のメッキ処理の最初
の工程であるソフトエッチング工程で内層の導体表面の
酸化物層と共に除去できるのでデスミア工程を省略でき
る。

【００５７】なお、加工部ｉ、ｊ、ｋにおける加工スポ
ット径、ピ−ク出力密度、エネルギ密度は、アパーチャ
径と、アパーチャからｆθレンズまでの光軸長と、ｆθ
レンズの焦点距離と、ピ−ク出力と、パルスエネルギ
と、コリメ−タの拡大率Ｎとから算出できる。そして、
加工部ｉ、ｊ、ｋにおいて必要な加工有効スポット径、
加工部出力密度、加工部エネルギ密度を得られるよう
に、これらのパラメ−タを設定する。

【００５８】ここで、レーザ光ｉ、ｊ、ｋの諸元を以下
のように表示する。なお、添字のａはレーザ光ｉ、ｊ、
ｋの区分を、添字のｂは図面番号である。

【００５９】Ｅ_ｄＳａｂ(＝Ｅ_Ｐａｂ/［π(ｄ_Ｓａｂ/
２)^２］)：エネルギ密度 Ｗ_ｄＳａｂ：ピ−ク出力密度 Ｗ_ｄＳａｂ＝Ｅ_ｄＳａｂ/Ｔ_Ｐａｂ＝ＥＰａｂ/［Ｔ
_Ｐａｂ・π(ｄ_Ｓａｂ/２)^２］ Ｅ_ＥＰａｂ＝αＥ_ＰＡＢ−Ｅ_ＳＡＢ： 有効パルスエネ
ルギ ただし、αＲ：絶縁層のエネルギ吸収率 αＣｕ：導体層のエネルギ吸収率 αＧ ：ガラスのエネルギ吸収率 Ｅ_Ｐａｂ：パルスエネルギ Ｗ_Ｐａｂ：ピ−ク出力（＝Ｅ_Ｐａｂ／Ｔ_Ｐａｂ） Ｅ_Ｓａｂ：分解エネルギしきい値 Ｎ_ａｂ：パルスショット数 Ｅ_Ｔａｂ：トータルエネルギ（＝Ｅ_Ｐａｂ×Ｎ_ａｂ） Ｖ_ａｂ：材料除去量 Ｔ_ＴＰａｂ：穴明け周期 Ｔ_Ｐａｂ：パルス巾 Ｔ_ＰＰａｂ：パルス周期 Ｔ_ＧＣ：ガルバノミラー位置決め周期 ｄ_Ｓａｂ：加工スポット径（＝ｄ_Ａａｂ×［（ｆ_ａｂ／
Ｌ_ａｂ）−１］） ｄＡａｂ：アパーチャ径 Ｌａｂ：アパーチャからｆθレンズまでの距離 ｆ_ａｂ：レンズ焦点距離 Ｅ_ＰａｂＮ：第Ｎ番目のパルスエネルギ Ｖ_ａｂＮ：第Ｎ番目のパルスによる材料除去量 Ｅ_Ｔａｂ：トータルエネルギ（＝Ｅ_{ＴＰａｂ１}+Ｅ
_{ＴＰａｂ２}+Ｅ_{ＴＰａｂ３}） Ｖ_ａｂ：材料除去量（＝Ｖ_ａｂ１+Ｖ_ａｂ２+Ｖ_ａｂ３） たとえば、レーザ光Ｂｊにおいて異なるパルスエネルギ
を３ショットして仕上げる場合、Ｖ_ｊ６１はパルスエネ
ルギＥ_Ｐｊ６１の第１パルスによる材料除去量、Ｖ
_ｊ６２はパルスエネルギＥ_Ｐｊ６２の第２パルスによる
材料除去量、Ｖ_{ｊ６ ３}はパルスエネルギＥ_Ｐｊ６３の第
３パルスによる材料除去量を表す。したがって、トータ
ルエネルギＥ_Ｔｊ６は、 Ｅ_Ｔｊ６＝Ｅ_{ＴＰｊ６１}+Ｅ_{ＴＰｊ６２}+Ｅ_{ＴＰｊ６３} そのときの材料除去量Ｖ_ｊ６は、 Ｖ_ｊ６＝Ｖ_ｊ６１+Ｖ_ｊ６２+Ｖ_ｊ６３ である。

【００６０】１．３ 加工例 １．３．１ ガラス入り基板の加工例 図２はガラス入り基板の加工を行う場合のエネルギ分布
と穴の形状を加工順に示す図であり、図３はこのときの
加工のタイミングを示すタイミングチャートである。こ
れらの図において、図２における（ａ）〜（ｃ）と図３
における（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ対応している。

【００６１】図２（ａ）において、外層導体層２１は、
レーザ光ＢｉのパルスエネルギＥ_{Ｐ ｉ２}が分解エネルギ
しきい値Ｅ_Ｓｉ２よりも高い範囲のエネルギ、すなわち
有効パルスエネルギＥ_ＥＰｉ２によって除去される。し
たがって、穴入口径はパルスエネルギＥ_Ｐｉ２と分解エ
ネルギしきい値Ｅ_Ｓｉ２の交点で決まることになる。そ
こで、パルス巾Ｔ_Ｐｉ２を３０ｎｓ、パルス周期Ｔ
_ＰＰｉ２を０．０４ｍｓ（周波数２５ｋＨｚ）、ピ−ク
出力をＷ_Ｐｉ２４０００Ｗ、パルスエネルギＥ_{Ｐｉ ２}を
０．１２ｍＪのモードＣ_ｉ２を適用すると、パルスエネ
ルギ密度Ｅ_ｄＳｉ２を４Ｊ／ｃｍ^２を確保可能なレーザ
光Ｂｉの加工スポット径ｄ_Ｓｉ６は６０μｍ以下であ
る。この条件は、実用的に必要なエネルギ密度３Ｊ／ｃ
ｍ^２以上（実験値である）を満足するので導体層を除去
することができる。しかし、厚さ９μｍの導体層に穴径
１００μｍのウインドを加工するには、ビームスポット
を円周運動（図中矢印）させる必要がある。この場合、
パルス数Ｎ_ｉ２を８０ショットにすると加工ができ、こ
のときのトータルエネルギＥ_Ｔｉ２は９．６ｍＪであ
る。

【００６２】図２（ｂ）において、絶縁層２２はレーザ
光ＢｊのパルスエネルギＥ_Ｐｊ２が分解エネルギしきい
値Ｅ_Ｓｊ２よりも高い範囲のエネルギ、つまり有効パル
スエネルギＥ_ＥＰｊ２によってほとんど除去される。し
たがって、パルス巾Ｔ_Ｐｊ２を１０μｓ、ピ−ク出力Ｗ
_Ｐｊ２を８００Ｗ、パルスエネルギＥ_Ｐｊ２を８ｍＪの
モードＢｊ２（またはモードＣｊ２）、パルス数Ｎ_ｊ２
を３ショットのサイクル加工を行う場合、パルスエネル
ギ密度Ｅ_ｄＳｊ２を４５Ｊ／ｃｍ^２にすると、加工スポ
ット径ｄ_Ｓｊ２をウインド径１００μｍよりも大きい１
５０μｍにすることができる。この条件は、実用的に必
要なパルスエネルギ密度３０Ｊ／ｃｍ^２以上（実験値で
ある）を満足するため、ほとんどの絶縁層を除去できる
が、穴底に厚さｔｃが０．１〜３μｍの膜が残る。そし
て、このときのトータルエネルギＥ_Ｐｊ２は２４ｍＪで
ある。

【００６３】図２（ｃ）において、絶縁層２２はレーザ
光ＢｋのパルスエネルギＥ_Ｐｋ２が分解エネルギしきい
値Ｅ_Ｓｋ２よりも高い範囲のエネルギ、つまり有効パル
スエネルギＥ_ＥＰｋ２によって除去されるが、外層導体
層２１の分解エネルギしきい値Ｅ_Ｓｉ２よりも低ければ
内層の導体層２４に損傷を与えることはない。したがっ
て、パルス巾Ｔ_Ｐｋ２を３０ｎｓ、パルス周期Ｔ
_ＰＰｋ２を０．０４ｍｓ（波数２５ｋＨｚ）、ピ−ク出
力Ｗ_Ｐｋ２を４０００Ｗ、パルスエネルギＥ_Ｐｋ２を
０．１２ｍＪのモードＢｋ２を適用すると、加工スポッ
ト径ｄ_Ｓｋ２をウインド径１００μｍよりも大きい１５
０μｍにしても、パルスエネルギ密度Ｅ_ｄＳｋ２を０．
７Ｊ／ｃｍ^２が確保できる。この条件は、実用的に必要
なエネルギ密度０．３〜０．８Ｊ／ｃｍ^２以上を満足す
るため、絶縁層の残膜を除去することができる。そし
て、このときの、絶縁層除去速度は約０．５μｍ／パル
スであり、パルス数Ｎ_ｋ２は１０〜１５ショットであ
る。

【００６４】そして、以上の方法によれば、導体層の加
工とガラス繊維を含む絶縁層の加工を最も効率よく行う
ことができる。また、ＵＶレーザ光の穴底に到達するト
ータルエネルギは約０．５５ｍＪ（≒０．１２ｍＪ×１
０パルス×（φ１００／φ１５０）^２）であり、絶縁層
を直接加工する場合のトータルエネルギ６ｍＪ（０．１
２ｍＪ×５０パルス）の約１０％以下である。したがっ
て、ＵＶレーザ光の吸収率が低い材料であっても、穴底
が損傷することはない。また、穴底コーナー周辺部で導
体層と絶縁層との間にクラックが生じることはない。さ
らに、絶縁層の厚さがばらついても、レーザ光Ｂｉ加工
後の残膜厚は変わらないので、加工の信頼性が向上す
る。なお、穴明け後に穴底の導体層上にわずかな分解飛
散物が残っていたとしても、レーザ加工の後工程のメッ
キ処理の最初の工程であるソフトエッチング工程におい
て、内層導体表面の酸化物層等と共に除去することがで
きるので、デスミア工程を省略できる。また、デスミア
工程を設けるとしても、デスミア処理時間を大巾に短縮
することができる。

【００６５】１．３．２ ＲＣＣ基板の加工例 図４はＲＣＣ基板の加工を行う場合のエネルギ分布と穴
の形状を加工手順に示す図であり、図５はこのときの加
工のタイミングを示すタイミングチャートある。図４に
おける（ａ）〜（ｃ）と図５における（ａ）〜（ｃ）は
それぞれ対応している。

【００６６】ＲＣＣ基板では、導体層２１の加工は、図
４（ａ）に示すように、前記図２（ａ）と同様に行われ
る。図４（ｂ）のＣＯ_２レーザによる絶縁層２２の除去
加工はガラス入り基板に比べて分解エネルギ密度しきい
値が低いので、たとえば、モードＢｊ４（またはモード
Ｃｊ４）のパルス巾Ｔ_Ｐｊ４が１０mｓ、ピ−ク出力Ｗ
_Ｐｊ４が５００Ｗ、パルスエネルギＥ_Ｐｊ４が５ｍＪの
ＣＯ_２レーザ光Ｂｊが適用される。そして、加工スポッ
ト径ｄ_Ｓｊ４を１５０μｍにしても、３．０ＭＷ／ｃｍ
^２のピーク出力密度Ｗ_ｄＳｊ４、３０Ｊ／ｃｍ^２のパル
スエネルギ密度Ｅ_ｄＳｊ４が得られ、実用パルスエネル
ギ密度１０Ｊ／ｃｍ^２以上を満足する。この条件によれ
ば、１〜２ショットでほとんどの絶縁層を除去できる
が、穴底に厚さｔｃが０．１〜３μｍの残膜が残る。し
かし、図２（ｃ）の場合と同様にして、残膜を除去する
ことができる。したがって、デスミア工程の負荷を軽減
できるためデスミア処理時間を大巾に短縮でき、材料に
よってはデスミア工程を省略できる。

【００６７】１．３．３ 表面に導体層のないＦＲ−４
基板の加工例 図６において、（ａ）、（ｃ）は、表面に導体層のない
ＦＲ−４基板の加工を行う場合のエネルギ分布と穴の形
状を示す図であり、（ｂ）、（ｄ）はそのときのタイミ
ングを示すタイミングチャートである。表面に導体層の
ないＦＲ-４基板加工では、同図（ａ）に示すように、
穴入口径が、絶縁層を除去するためのレーザ光Ｂｊのパ
ルスエネルギＥ_Ｐｉ６と絶縁層の分解エネルギしきい値
Ｅ_Ｓｉ６により決まることを除いて、図２（ｂ）の絶縁
層の除去加工と同様に行われる。また、同図（ｂ）の絶
縁層２２のレーザ光Ｂｋによる穴底の絶縁層残膜の除去
は図２（ｃ）の穴底の残膜除去と同様に行われる。した
がって、前記と同様な効果を得ることができ、デスミア
工程を省略できる。また、デスミア工程の負荷を軽減で
きるためデスミア処理時間を大巾に短縮できる。

【００６８】１．３．４ 表面に導体層のない樹脂基板
の加工例 図７において、（ａ）、（ｃ）は、表面に導体層のない
樹脂基板の加工を行う場合のエネルギ分布と穴の形状を
示す図であり、（ｂ）、（ｄ）はそのときのタイミング
を示すタイミングチャートである。表面に導体層のない
樹脂基板では同図（ａ）に示すように、穴入口径が絶縁
層を除去するためのレーザ光ＢｊのパルスエネルギＥ
_Ｐｉ７と絶縁層の分解エネルギしきい値Ｅ_Ｓｉ７で決ま
ることを除いて、図４（ｂ）の絶縁層の加工と同様に行
われる。また、同図（ｃ）の絶縁層２２のレーザ光Ｂｋ
による穴底の絶縁層の残膜除去は、図４（ｃ）の穴底の
残膜除去と同様に行われる。したがって、前記の場合と
同様の効果を得ることができ、デスミア工程を省略でき
る。また、デスミア工程の負荷を軽減できるためデスミ
ア処理時間を大巾に短縮できる。

【００６９】１．３．５ 表面に導体層のない樹脂基板
（あるいは導体層のないＦＲ−４基板）の加工例 図８において、（ａ）、（ｃ）は、表面に導体層のない
樹脂基板（あるいは導体層のないＦＲ−４基板）の加工
を行う場合のエネルギ分布と穴の形状を示す図であり、
（ｂ）、（ｄ）はそのときのタイミングを示すタイミン
グチャートである。表面に導体層のない樹脂基板では、
同図（ａ）に示すように、レーザ光Ｂｊの代わりにＵＶ
レーザ光ＢｉのモードＢｉ８を適用し、パルスエネルギ
Ｅ_Ｐｉ８と絶縁層の材質により、絶縁層を絶縁層の厚さ
のばらつき分、例えばｔｃが５〜１０μｍ残るように加
工する。また、同図（ｃ）に示すように、レーザ光Ｂｋ
により穴底の残膜厚ｔｃを除去することもできる。した
がって、絶縁層の厚さにばらつきがあっても、レーザ光
Ｂｊが穴底を損傷することはない。したがって、前記の
場合と同様の効果を得ることができ、デスミア工程を省
略できる。

【００７０】ところで、デスミア処理は本来穴底の樹脂
残膜の除去を目的とする処理であるが、穴底の残膜を除
去する際に、穴壁が３〜５mｍ除去されてしまい、通
常、穴径が直径で最大１０ｍｍ大きくなってしまう。し
かし、本発明によれば、デスミア工程が不要あるいは処
理時間を大巾に短縮できるため、穴径はほとんど変化せ
ず、精度に優れる小径穴を加工することができる。

【００７１】１．４ 加工時間の短縮効果 図１の装置を適用した場合、加工時間は以下のようにし
て短縮される。なお、加工法と加工領域および加工順序
により加工速度が異なるため、加工法毎の穴明け周期を
以下のように定める。すなわち、 導体層除去に適用されるレーザ光Ｂｉの円周加工穴明け周期Ｔ_{ＴＰＲａｂ}を、 Ｔ_{ＴＰＲａｂ}＝Ｔ_ＧＣ＋Ｔ_ＰＰａｂ×（Ｎ_ａｂ−１）・・・ 式１ 絶縁層加工に適用されるレーザ光Ｂｊのサイクル加工穴
明け周期Ｔ_{ＴＰＲａｂ、}を、 Ｔ_{ＴＰＲａｂ}＝（Ｔ_ＧＣ＋Ｔ_Ｐａｂ）×Ｎ_ａｂ ・・・ 式２ 絶縁層加工に適用されるレーザ光Ｂｊのバ−スト加工穴
明け周期Ｔ_{ＴＰＲａｂ}を、 Ｔ_{ＴＰＲａｂ}＝Ｔ_ＧＣ＋Ｔ_ＰＰａｂ×（Ｎ_ａｂ−１）・ 式３ 穴底の残膜除去に適用されるレーザ光Ｂｋのバ−スト加
工穴明け周期Ｔ_{ＴＰＲａ ｂ}を、 Ｔ_{ＴＰＲａｂ}＝Ｔ_ＧＣ＋Ｔ_ＰＰａｂ×Ｎ_ａｂ−１）］・ 式４ ただし、Ｒは加工領域の番号、ａはレーザ光の種類を、
ｂは図の番号である。

【００７２】図９は、図２にで説明したガラス入り基板
を加工する場合の加工ヘッドの位置および加工順序を示
す図である。同図において、（ｂ）はヘッドＺｉのみの
加工領域１、（ｃ）はヘッドＺｉ、ヘッドＺｊの同時加
工領域２、（ｄ）はヘッドＺｉ、ヘッドＺｊ、ヘッドＺ
ｋの同時加工領域３、（ｅ）はヘッドＺｊ、ヘッドＺｋ
の同時加工領域４、（ｆ）はヘッドＺｋのみの加工領域
５を示している。図中、Ｓはプリント基板上の加工開始
位置、Ｆは加工終了位置である。すなわち、プリント基
板がヘッドＺｉに対して加工開始位置Ｓに位置決めされ
るとヘッドＺｉの加工が開始され表面導体層にウインド
ウＷＥが加工される。加工が進み、ヘッドＺｊが位置Ｓ
に達すると、ヘッドＺｊにより絶縁層除去加工が開始さ
れる。さらに加工が進み、ヘッドＺｋが位置Ｓに達する
と、ヘッドＺｋにより穴底の絶縁層残膜除去加工が開始
され、以後、ヘッドＺｉが位置Ｆに達するまで３ヘッド
による同時加工が続行される。そして、ヘッドＺｉが位
置Ｆに達すると、ヘッドＺｉの加工が停止される。次
に、ヘッドＺｊが位置Ｆに達するとヘッドＺｊの加工が
停止される。そして、ヘッドＺｋが位置Ｆに達するとヘ
ッドＺｋの加工が停止され、加工が終了する。

【００７３】したがって、Ｌ_ｉｊ＝Ｌ_ｊｋ、また穴が一
定ピッチで穴数Ｍが格子状に分布する基板を穴明けする
場合、前記各加工領域の加工時間およびトータル穴明け
時間Ｔ_ＰＴについて、ヘッドＺｉのみの加工領域１（穴
数Ｍ１）の加工時間Ｔ_ＰＴ１は、 Ｔ_ＰＴ１＝Ｔ_{ＴＰ１ｉ２}・Ｍ１ ・・・・・ 式５ ヘッドＺｉ、ヘッドＺｊの同時加工領域２（穴数Ｍ２＝
Ｍ１）の加工時間Ｔ_{ＰＴ ２}は、 Ｔ_ＰＴ２＝Ｍａｘ〔Ｔ_ＴＰ２ｉ２・Ｍ２、Ｔ_{ＴＰ２ｊ２}・Ｍ２〕・・・式６ ヘッドＺｉ、ヘッドＺｊ、ヘッドＺｋの同時加工領域３
（穴数Ｍ３）の加工時間Ｔ_ＰＴ３は、Ｔ_ＰＴ３＝Ｍａｘ
〔Ｔ_{ＴＰ３ｉ２}・Ｍ３、Ｔ_{ＴＰ２ｊ２}・Ｍ３、Ｔ
_{ＴＰ３ｋ２}・Ｍ３〕 ・・・ 式７ヘッドＺｊ、ヘッ
ドＺｋの同時加工領域４（穴数Ｍ４＝Ｍ１）の加工時間
Ｔ_{ＰＴ ４}は、 Ｔ_ＰＴ４＝Ｍａｘ〔Ｔ_{ＴＰ４ｊ２}・Ｍ４、Ｔ_ＴＰｋ２・Ｍ４〕 ・・ 式８ ヘッドＺｋのみの加工領域５（穴数Ｍ５＝Ｍ１）の加工
時間Ｔ_ＰＴ５は、 Ｔ_ＰＴ５＝Ｔ_{ＴＰ５ｋ２}・Ｍ５ ・・・・・・ 式９ ただし、Ｍ＝Ｍ１＋Ｍ２＋Ｍ３＝Ｍ３＋Ｍ４＋Ｍ５ ・・・・・・・・ 式１０ トータル穴あけ加工時間Ｔ_ＰＴは Ｔ_ＰＴ＝Ｔ_ＰＴ１＋Ｔ_ＰＴ２＋Ｔ_ＰＴ３＋Ｔ_ＰＴ４＋Ｔ_ＰＴ５ ・式１１ テ−ブル移動を含めたトータル加工時間は、 Ｔ＝Ｔ_ＰＴ＋Ｔ_ＴＴ ・・・・・・・ 式１２ ただし、Ｔ_ＴＴはトータルテ−ブル移動時間であり、 Ｔ_ＴＴ＝Roundup (Ｌ_Ｘ＋２Ｌ_ｉｊＸ)／Ｌ Ｓ)・Roundup (Ｌ_Ｙ／Ｌ Ｓ)・Ｔ Ｔ ・・・・・ 式１３ また、 Ｌ_Ｘ、Ｌ_Ｙ：基板加工エリアＸ、Ｙ寸法 ＬＳ：スキャンエリアＸ、Ｙ寸法 ＴＴ：テ−ブル移動時間（秒／回） である。したがって、 表面導体層厚：９μｍ 絶縁層厚：６５μｍ 基板加工エリア４００ｍｍ×５００ｍｍ スキャンエリア寸法ＬＳ：５０×５０ｍｍ 穴数Ｍ：５００００穴 軸間距離Ｌｉｊ＝Ｌｊｋ：１００ｍｍ 穴径１００μｍ ２ｍｍ等ピッチ分布 の基板を下記パラメータで図６の手順で加工すると、 パルス周期Ｔ_ＰＰｉ２：０．００００４秒 パルスショット数Ｎ_ｉ２：８０ パルス周期Ｔ_ＰＰｊ２：０．００１秒 パルスショット数Ｎ_ｊ２：３（サイクル加工） パルス周期Ｔ_Ｐｋ２：０．００００４秒 パルスショット数Ｎ_ｋ２：１５ ガルバノ位置決め時間Ｔ_ＧＣ：０．００１秒 テ−ブル位置決め時間Ｔ_ＴＴ：０．２秒 テ−ブル移動を含めたトータル加工時間Ｔ_ＰＴは、 Ｔ_ＰＴ＝２５７．５＋２４．０＝２９７．５秒 となる。ただし、 Ｔ_ＰＴ１＝0.0042・12500＝52.5秒 Ｔ_ＰＴ２＝Ｍａｘ〔0.0042・12500、0.003・12500〕＝52.
5秒 Ｔ_ＰＴ３＝Ｍａｘ〔0.0042・25000、0.003・25000、0.001
6・25000〕＝105秒 Ｔ_ＰＴ４＝Ｍａｘ〔0.003・12500、0.0016・12500〕＝37.
5秒 Ｔ_ＰＴ５＝0.0016・12500＝20秒 Ｔ_ＴＴ＝Roundup (400＋２・100)/50)・Roundup (500/50)
・0.002＝24秒 なお 、サイクル加工のパルス巾はガルバノ位置決め時
間に対して十分短いので無視している。

【００７４】図１０は、ヘッドＺｉ、ヘッドＺｊだけを
使用し、ヘッドＺｉのアパーチャと光路長を切換え、ヘ
ッドＺｉをヘッドＺｋと同様のモードＢｋで加工するよ
うにした場合の加工ヘッドの位置および加工順序を示す
図である。

【００７５】同図において、（ｂ）はヘッドＺｉのみの
加工領域、（ｃ）はヘッドＺｉ、ヘッドＺｊの同時加工
領域、（ｄ）はヘッドＺｉの加工領域、（ｆ）はヘッド
Ｚｉだけの加工領域を示している。

【００７６】加工領域１、加工領域２、加工領域４は前
記図９の場合と同様に行われ、加工領域３は加工領域２
の延長であるが、加工領域５は加工領域４の加工終了後
に加工が行われるため、加工時間Ｔ_ＰＴは以下のように
なる。

【００７７】したがって、 Ｔ_ＰＴ＝３２７．５＋３８．０＝３６３．５秒 Ｔ_ＰＴ１＝0.0042・12500＝52.5秒 Ｔ_ＰＴ２＝Max〔0.0042・12500、0.003・12500〕＝52.5秒 Ｔ_ＰＴ３＝Max〔0.0042・25000、0.003・25000〕＝105秒 Ｔ_ＰＴ４＝Max〔0.003・12500〕＝37.5秒 Ｔ_ＰＴ５＝0.0016・50000＝80秒 Ｔ_ＴＴ＝Roundup (400＋100)/50)・Roundup (500/50)・0.
002＋Roundup (400)/50)・Roundup (500/50)・0.002＝36
秒 すなわち、図２に示す手順で加工を行う場合、図１のヘ
ッドＺｉ、ヘッドＺｊ、ヘッドＺｋで構成される装置
は、ヘッドＺｉ、ヘッドＺｊのみで構成される装置に比
べて約２０％加工時間を短縮できる。

【００７８】２．第２の実施形態 ２．１ レーザ加工装置の構成 図１１は、本発明の第２の実施形態に係るレーザ加工装
置の構成図であり、図１と同じものまたは同一機能のも
のは、同一の符号を付して説明を省略する。

【００７９】同図において、１０はレーザ光Ｂｉの光軸
上に設置されたＰ波を透過させ、Ｓ波を反射するビーム
スプリッタ、１１はレーザ光Ｂｋの光軸上に設置された
Ｐ波を透過させ、Ｓ波を反射するλｉ／２偏光子、１２
は全反射コーナーミラーである。全反射コーナーミラー
１２はレーザ光Ｂｋがビームスプリッタ（偏光ビームコ
ンバイナ）１０を透過したレーザ光Ｂｉと同軸になるよ
うに配置されている。また、レーザ発振器１ｉとレーザ
発振器１ｋは偏光方向と光軸が互いに平行となるように
配置されている。

【００８０】２．２ 動作 レーザ光ＢｉのＰ波成分Ｐ_ｉ２はビームスプリッタ１０
を直進するが、Ｓ波成分Ｓ_ｉ２は、ビームスプリッタ１
０に反射され、ビームダンパ（図示せず）に吸収され
る。一方、レーザ光ＢｋのＰ波成分Ｐ_ｋ２はλｉ／２偏
光子１1によりＳ波成分Ｓ_ｋ２に変換される。Ｓ波成分
Ｓ_ｋ２は全反射コーナーミラー１２で反射してもＳ波成
分Ｓ_ｋ２のままである。この結果、レーザ光ＢｋのＰ波
成分Ｐ_ｋ２とＳ波成分Ｓ_ｋ２を同軸化することができる
ので、加工位置ｉにおいてモードＢｉ１のＰ波成分Ｐ
_ｉ２と、モードＢｉ２のＰ波成分Ｐ_ｉ２およびモードＢ
ｋ２のレーザ光ＢｋのＳ波成分Ｓ_ｋ２を同軸化したレー
ザ光が時間軸で同時および直列的に加算される。すなわ
ち、ヘッドＺｉの出力を一定にした状態で加工部に、異
なるエネルギ密度、出力密度、スポット径のビームを供
給することができる。また、λｉ／２偏光子１１、全反
射コーナーミラー１２を光軸から外すことにより、図の
場合と同様に、加工位置ｉおよび加工位置ｋにおいてレ
ーザ光Ｂｉ、レーザ光Ｂｋにより同時および個別加工を
行うこともできる。

【００８１】なお、たとえばレーザ光Ｂｉの磁界が紙面
垂直方向、レーザ光Ｂｋの磁界が紙面平行方向となるよ
うにレーザ発振器１ｉとレーザ発振器１ｋを設置する
と、レーザ光ＢｋのＰ波成分Ｐ_ｋ２はＳ波成分Ｓ_ｋ２と
等価であるので、ビームスプリッタ１０と全反射コーナ
ーミラー１２を図１におけるそれぞれの光軸に設置する
だけで同軸化することができる。

【００８２】なお、レーザ光Ｂｉ、レーザ光Ｂｋを同軸
化する際に、ビームスプリッタ１０、の反射によるエネ
ルギロス、Ｐ波成分Ｐ_ｋ２からＳ波成分Ｓ_ｋ２変換によ
るエネルギロスが発生するが、エネルギ空間分布などの
特性はそのまま引き継がれる。そして、加工に必要なＳ
波成分Ｓ_ｋ４の出力密度はＰ波成分Ｐ_ｋ４の１／４以下
であり損失が加工上問題になることはない。

【００８３】２．３ 加工例 ２．３．１ ＲＣＣ基板の加工例 図１２は、図１１に示した構成の装置によるＲＣＣ基板
の加工例を示す図である。

【００８４】同図において、導体層加工と絶縁層加工と
を導体層除去エネルギ密度に設定したモードＣｉ２（ま
たはモードＡｉ２）のレーザ光ＢｉおよびモードＢｋ２
の穴底の樹脂残厚は除去できるが導体層に損傷を与えな
いエネルギ密度のレーザ光Ｂｋにより、所定の絶縁層厚
に対して１０μｍを残し、途中まで同時に加工を行う。
引き続きヘッドＺｋによりモードＢｋ２のレーザ光Ｂｋ
で樹脂残厚を連続的にショットして穴明けする。これに
より、製造工程における絶縁層厚誤差の影響を受けるこ
となく導体層と絶縁層の除去が可能になり、穴底を損傷
することなくブラインドホールを加工できるため穴品質
が向上する。また、ガルバノミラーの位置決め後のトー
タルパルスショット時間０．０１２秒（２５ＫＨｚ、３
００ショット）は同時加工により変わらない。しかも、
軸間距離Ｌｉｊ、Ｌｊｋの影響がなくなり、テ−ブル移
動回数が２５％減るので加工時間を短縮することができ
る。

【００８５】２．３．２ 樹脂基板（層厚４０μｍ）の
加工例 図１３は、図１１に示した構成の装置による樹脂基板
（層厚４０μｍ）の加工例を示す図である。

【００８６】同図において、絶縁層除去エネルギ密度に
設定したモードＡｉ２（またはモードＢｉ２）のレーザ
光Ｂｉ、およびモードＢｋ２の絶縁層は除去できるが導
体層に損傷を与えないエネルギ密度のレーザ光Ｂｋによ
り、所定の絶縁層厚に対して１０μｍを残し途中まで同
時に加工を行い、引き続きヘッドＺｋでモードＢｋ２の
レーザ光Ｂｋにより連続的にショットして穴明けする。
これにより、製造工程における絶縁層厚誤差の影響を受
けることなく導体層と絶縁層の除去が可能になり、穴底
を損傷することなくブラインドホールを加工できるため
穴品質が向上する。また、ガルバノミラーの位置決め後
のトータルパルスショット時間０．００１秒（４０ＫＨ
ｚ、４０ショト）は同時加工により従来の０．００２秒
（４０ＫＨｚ、８０ショット）から大巾に低減できる。
しかも、軸間距離Ｌｉｊ、Ｌｊｋの影響がなくなり、テ
−ブル移動回数が２５％減るので加工時間を短縮するこ
とができる。

【００８７】３．第３の実施形態 ３．１ レーザ加工装置の構成 図１４は、本発明に係る第３の実施形態に係るレーザ加
工装置の構成を示す図であり、図１、１１と同じものま
たは同一機能のものは、同一の符号を付して説明を省略
する。なお、レーザ源１ｉは、磁界が直線偏光であるレ
ーザ光Ｂｉの磁界方向が紙面垂直方向のＰ波成分になる
ように設置されている。同図において、６ａ、６ｂは音
響光学装置であり、磁界が垂直偏光のレーザ光Ｂｉの光
軸上に設置されている。７、８は０次回折光用のビーム
ダンパである。

【００８８】３．２ 音響光学装置の動作 音響光学装置６ａ、６ｂは、動作電圧（ＲＦ電圧）が印
加されない場合、図１４の右方から入射する入射光を直
進させる。また、動作電圧が印加されると、入射光はブ
ラグ効果により形成される超音波面で回折し、出射光の
出射角が変化する。そこで、レーザ源１ｉを動作させる
と共に音響光学装置６ａにＲＦ電圧ＶＲＦｉをパルス巾
時間印加すると、出射角θ_ＢのＰ波の１次回折光レーザ
光Ｂｉが得られる。また、音響光学装置６ａにＲＦ電圧
Ｖ_ＲＦｉを印加しない状態で、レーザ源１ｉを動作させ
ると共に音響光学装置６ｂにパルス巾時間ＲＦ電圧Ｖ
_{ＲＦ ｊ}を印加すると、出射角θ_ＢのＰ波の１次回折光レ
ーザ光Ｂｋが得られる。すなわち、ＲＦ電圧Ｖ_ＲＦｉと
ＲＦ電圧Ｖ_ＲＦｊを直列的に出力することにより、レー
ザ光Ｂｉとレーザ光Ｂｋを直列的に得ることができる。
なお、Ｓ波成分は、超音波面による回折が起きないの
で、音響光学装置６ａ、６ｂの内部を直進してビームダ
ンパ７、８に吸収される。

【００８９】なお、レーザ光Ｂｉおよびレーザ光Ｂｋ
は、音響光学装置６ａ、６ｂによるエネルギロスが発生
するため、エネルギ密度、出力密度は図１におけるレー
ザ光Ｂｉ、レーザ光Ｂｋに対し、それぞれ約１５％低下
する。しかし、エネルギ空間分布などの特性は変化しな
いので、出力を調整することにより、図１に示した第１
の実施形態と実質的に同じ加工を行うことができる。

【００９０】３．３ 加工例 ３．３．１ ガラス入り基板の加工例 ガラス入り基板を加工する場合には、次のような手順で
行う。先ず、エネルギ密度を導体層除去エネルギ密度に
設定したモ−ドＣｉ２（またはモ−ドＡｉ２）のレーザ
光Ｂｉにより導体層を除去した後、モ−ドＡｊ２（また
はモ−ドＢｊ２）のレーザ光Ｂｊにより絶縁層を除去
し、さらに、モ−ドＢｋ２（絶縁層は除去できるが導体
層に損傷を与えないエネルギ密度）のレーザ光Ｂｋによ
り穴底の残膜を除去して、ブラインドホールを形成す
る。この場合、ガルバノミラーを位置決めしてから、シ
ョット時間が最も長いのは導体層除去時の０．００１２
秒である。また、絶縁層除去では０．００３秒、穴底の
残膜除去は０．０００４秒である。したがって、穴底の
残膜除去を導体層除去のガルバノミラー移動中に行うこ
とができるため、実質的な加工速度は図１に示した第１
の実施形態と変わらない。この結果、１個のレーザ源１
ｉで図１におけるレーザ源１ｉとレーザ源１ｋの動作を
兼用することができるので、装置のコストを低減するこ
とができる。

【００９１】４．第４の実施形態 ４．１ レーザ加工装置の構成 図１５は、本発明に係る第４の実施形態に係るレーザ加
工装置の構成を示す図であり、第１ないし第３の実施形
態における前述の図１、１１、１４と同じものまたは同
一機能のものは、同一の符号を付して説明を省略する。

【００９２】この実施形態は、前記第３の実施形態の加
工系Ｕｉの光軸上に音響光学装置６ａ、６ｂを配置し、
加工系Ｕｋの光軸上にλｉ／２偏光子１１と全反射コー
ナーミラー１２およびビームスプリッタ１０を配置する
ことにより、１台のレーザ源１ｉからレーザ光Ｂｉ、レ
ーザ光Ｂｋを分離あるいは同軸化するようにしたもので
ある。

【００９３】４．２ レーザ光の同軸化 同図において、レーザ光Ｂｋとレーザ光Ｂｉの同軸化は
以下のようにして行われる。

【００９４】すなわち、レーザ源１ｉの磁界がＰ波の直
線偏光（磁界が紙面垂直方向）であれば、レーザ光Ｂか
ら分波したレーザ光Ｂｉとレーザ光ＢｋもＰ波の直線偏
光である。ビームスプリッタ１０はＰ波成分を透過さ
せ、Ｓ波成分を反射するので、レーザ光ＢｉのＰ波成分
Ｐｉ４はそのまま直進する。レーザ光ＢｉのＳ波成分Ｓ
ｋ４は反射され、ビームダンパ８に吸収される。一方、
レーザ光ＢｋのＰ波成分Ｐｋ４はλｉ／２偏光子１１に
より、直進するＳ波成分Ｓｋ４に変換される。Ｓ波成分
Ｓｋ４は全反射コーナーミラー１２で反射反射されても
Ｓ波成分Ｓｋ４のままであるから、前記第２の実施形態
で説明したように、Ｓ波成分Ｓｋ４とＰ波成分Ｐｉ４を
同軸化することができる。

【００９５】この結果、加工位置ｉにおいて、モ−ドＢ
ｉ４のレーザ光ＢｉのＰ波成分Ｐｉ４と、モ−ドＢｋ４
のレーザ光ＢｋのＳ波成分Ｓｋ４を時間軸で直列的供給
することができる。すなわち、ヘッドＺｉにより、加工
部に、異なるエネルギ密度、出力密度、スポット径のビ
ームを同時（並列）および直列的に供給することができ
る。また、ビームスプリッタ１０、λｉ／２偏光子１
１、および全反射コーナーミラー１２を光軸から外すこ
とにより、図１の場合と同様に、加工位置ｉおよび加工
位置ｋにおいてレーザ光Ｂｉ、レーザ光Ｂｋを用いるこ
とにより個別に加工を行うこともできる。

【００９６】なお、レーザ光Ｂｉ、レーザ光Ｂｋは、音
響光学装置によるエネルギロス、また同軸化によるエネ
ルギロスが発生するが、エネルギ空間分布などの特性は
変化しない。そして、Ｓ波成分Ｓｋ４に要求される出力
密度は、Ｐ波成分Ｐｋ４の１／４以下であるので、出力
を適切に調整することにより、このような損失が加工上
問題になることはない。

【００９７】４．３ 加工例 この第４の実施形態に係るレーザ加工装置によって樹脂
ダイレクト基板（絶縁層の厚さは４０μｍである。）の
加工を行う場合、穴明け方法は前記第２の実施形態と同
様にして行われる。これにより、第２の実施形態と同様
に穴品質が向上する。また、ガルバノミラーの位置決め
後のレーザ光Ｂｉ、レーザ光Ｂｋはそれぞれ時間をずら
せてショットされるが、レーザ光Ｂｉの出力を増すこと
により、ト−タルパルスショット時間０．００１秒（４
０ＫＨｚ、４０ショト）を維持できる。テ−ブル移動回
数についても前記第２の実施形態の場合の加工速度と同
じである。

【００９８】また、レーザ光を同軸化するためのビーム
スプリッタ１０、λｉ／２偏光子１１、および全反射コ
ーナーミラー１２を光軸から外すことにより前記第３の
実施形態で示したレーザ加工装置の機能と同等にするこ
とができる。すなわち、１つのレーザ源で第２の実施形
態と同じ機能を持たせることができる。その結果、装置
コストの低減を図ることができる。

【００９９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
表面の第１層が導体層である導体層と絶縁層とが交互
に積層されたプリント基板の加工方法において、導体層
と絶縁層が吸収する比率が高い第１の波長のレーザ光の
エネルギ密度を、導体層と絶縁層の分解しきい値よりも
高いエネルギ密度にして前記第１層の導体層を加工し、
導体層が吸収する比率は低いが、絶縁層が吸収する比率
が高い第２の波長のレーザ光のエネルギ密度を、前記導
体層の分解しきい値よりも低く、前記絶縁層の分解しき
い値よりも高いエネルギ密度にして前記第２層の絶縁層
を加工し、導体層と絶縁層が吸収する比率が高い第３の
波長のレーザ光のエネルギ密度を、前記絶縁層の分解し
きい値よりも高く、導体層の分解しきい値よりも低いエ
ネルギ密度にして前記第２層の絶縁層の加工を仕上げ
る。

【０１００】すなわち、穴底の絶縁層の残膜を除去でき
るので、デスミア処理工程が不要あるいは、処理時間を
短縮することができる。

【０１０１】また、穴底コーナー部のクラックが発生し
ないので、穴品質が向上する。

【０１０２】さらに、レーザ光を分配するように構成す
ると、１台のＵＶレーザ源で、導体層を加工するための
レーザ光と絶縁層の残膜を除去するためのＵＶレーザ光
の両者を供給できるので、装置の低コスト化を実現する
ことができる。

【０１０３】また、レーザ光の分配手段と組み合わせて
ＵＶレーザ光とＵＶレーザ光を同軸化するように構成す
ると、２ヘッド構成でＵＶレーザ光ＢｉによるＵＶ加工
とＵＶレーザ光Ｂｋによる穴底仕上げを同軸で連続して
行うことができるため、テ−ブル移動回数を減らすこと
ができ、加工時間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の実施形態に係るレーザ加工装置
の構成図である。

【図２】本発明による加工部のエネルギ分布と穴の形状
を加工順に示す図である。

【図３】図２のタイミングチャートを示す図である。

【図４】本発明による加工部のエネルギ分布と穴の形状
を加工順に示す図である。

【図５】図４のタイミングチャートを示す図である。

【図６】本発明による加工部のエネルギ分布と穴の形状
およびタイミングチャートである。

【図７】本発明による加工部のエネルギ分布と穴の形状
およびタイミングチャートである。

【図８】本発明による加工部のエネルギ分布と穴の形状
およびタイミングチャートである。

【図９】本発明による加工ヘッドの位置および加工順序
を示す図である。

【図１０】本発明による加工ヘッドの位置および加工順
序を示す図である。

【図１１】本発明の第２の実施形態に係るレーザ加工装
置の構成図である。

【図１２】本発明による加工部のエネルギ分布と穴の形
状およびタイミングチャートである。

【図１３】本発明による加工部のエネルギ分布と穴の形
状およびタイミングチャートである。

【図１４】本発明の第３の実施形態に係るレーザ加工装
置の構成図である。

【図１５】本発明の第４の実施形態に係るレーザ加工装
置の構成図である。

【図１６】従来のレーザ加工装置の構成図である。

【図１７】コリメータの作用を示す図でありる。

【図１８】プリント基板の構成を示す図である。

【図１９】従来技術の説明図である。

【図２０】従来技術の説明図である。

【図２１】従来技術の説明図である。

【図２２】従来技術の説明図である。

【図２３】従来技術の説明図である。

【図２４】従来技術の説明図である。

【図２５】従来技術の説明図である。

【図２６】従来技術の説明図である。

【符号の説明】

１，１ｉ，１ｊ，１ｋ レーザ発振器 ２ レーザ光 ３，３ｉ，３ｊ，３ｋ コリメータ ４，４ｉ，４ｊ，４ｋ アパーチャ ５，５ｉ，５ｊ，５ｋ コーナーミラー １４ ミラー １５ａ，１５ｂ ガルバノミラー １６ ｆθレンズ ３０ｉ，３０ｊ，３０ｋ ビーム整形ユニット Ｂｉ，Ｂｊ，Ｂｋ レーザ光 Ｚｉ，Ｚｊ，Ｚｋ ヘッド部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北 泰彦 神奈川県海老名市上今泉2100番地 日立ビ アメカニクス株式会社内 Ｆターム(参考） 4E068 AA05 CD05 DA11

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面の第１層が導体層であって、導体層
   と絶縁層とが交互に積層されたプリント基板の加工方法
   において、 導体層と絶縁層が吸収する比率が高い第１の波長のレー
   ザ光のエネルギ密度を、導体層と絶縁層の分解しきい値
   よりも高いエネルギ密度にして前記第１層の導体層を加
   工し、 導体層が吸収する比率は低いが、絶縁層が吸収する比率
   が高い第２の波長のレーザ光のエネルギ密度を、前記導
   体層の分解しきい値よりも低く、前記絶縁層の分解しき
   い値よりも高いエネルギ密度にして前記第２層の絶縁層
   を加工し、 導体層と絶縁層が吸収する比率が高い第３の波長のレー
   ザ光のエネルギ密度を、前記絶縁層の分解しきい値より
   も高く、導体層の分解しきい値よりも低いエネルギ密度
   にして前記第２層の絶縁層の加工を仕上げることによ
   り、第３層の前記導体層を露出させることを特徴とする
   プリント基板の加工方法。
2. 【請求項２】 表面の前記第１層を導体層に代えて絶縁
   層に、前記第２層を絶縁層に代えて導電層に、前記第３
   層を導電層に代えて絶縁層にそれぞれ形成し、 前記第２の波長のレーザ光により第１層を加工し、前記
   第３の波長のレーザ光により第２層の前記導体層を露出
   させることを特徴とする請求項１に記載のプリント基板
   の加工方法。
3. 【請求項３】 前記第２の波長のレーザ光により前記第
   １層の絶縁層の途中まで加工し、残りの絶縁層を前記第
   ３の波長のレーザ光で加工することを特徴とする請求項
   ２に記載のプリント基板の加工方法。
4. 【請求項４】 表面の第１層が導体層であって、導体層
   と絶縁層とが交互に積層されたプリント基板の加工方法
   において、 導体層が吸収する比率は低いが、絶縁層が吸収する比率
   が高い第１の波長のレーザ光のエネルギ密度を、前記導
   体層の分解しきい値よりも低く、前記絶縁層の分解しき
   い値よりも高いエネルギ密度にして前記第１層の絶縁層
   を加工し、 導体層と絶縁層が吸収する比率が高い第２の波長のレー
   ザ光のエネルギ密度を、導体層と絶縁層の分解しきい値
   よりも高いエネルギ密度にして前記第２層の導体層を加
   工し、 第３層以降の奇数層は前記第１層の加工条件により加工
   し、 第３層以降の偶数層は前記第２層の加工条件により加工
   し、 最終工程では１つ前の奇数層の加工で除去されずに残っ
   た穴底の残膜を導体層と絶縁層が吸収する比率が高い第
   ３の波長のレーザ光のエネルギ密度を、前記絶縁層の分
   解しきい値よりも高く、導体層の分解しきい値よりも低
   いエネルギ密度にして除去して、目的の導体層を露出さ
   せることを特徴とするプリント基板の加工方法。
5. 【請求項５】 導体層と絶縁層とが交互に積層されたプ
   リント基板の加工方法において、 導体層と絶縁層が吸収する比率が高い第１の波長のレー
   ザ光のエネルギ密度を、導体層と絶縁層の分解しきい値
   よりも高いエネルギ密度にして目的とする導体層の１つ
   前の導体層まで加工し、 導体層が吸収する比率は低いが、絶縁層が吸収する比率
   が高い第２の波長のレーザ光のエネルギ密度を、前記導
   体層の分解しきい値よりも低く、前記絶縁層の分解しき
   い値よりも高いエネルギ密度にして前記目的とする導体
   層に接する絶縁層を加工し、 導体層と絶縁層が吸収する比率が高い第３の波長のレー
   ザ光のエネルギ密度を、前記導体層の分解しきい値より
   も高く、導体層の分解しきい値よりも低いエネルギ密度
   にして前記目的とする導体層に接する絶縁層を加工する
   ことにより、目的とする導体層を露出させることを特徴
   とするプリント基板の加工方法。
6. 【請求項６】 前記第１の波長のレーザ光は波長４００
   ｎｍ以下のＵＶレーザまたは波長１１００ｎｍ以下の可
   視光および近赤外レーザからなり、 前記第２の波長のレーザ光は波長９０００〜１１１００
   ｎｍのＣＯ_２レーザからなり、 前記第３の波長のレーザ光は波長４００ｎｍ以下のＵＶ
   レーザからなることを特徴とする請求項１ないし請求項
   ５のいずれか１項に記載のプリント基板の加工方法。
7. 【請求項７】 前記第２の波長のレーザ光が、絶縁層厚
   で約３μｍの残厚を残して分解できるエネルギ密度に設
   定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６
   のいずれか１項に記載のプリント基板の加工方法。
8. 【請求項８】 前記第１の波長のレーザ光と前記第３の
   波長のレーザ光は１つのレーザ光から分配され、それぞ
   れ導体層除去と穴底の絶縁層除去のエネルギ密度、エネ
   ルギ空間分布、ビーム径は個別に設定されることを特徴
   とする請求項１、４および５のいずれか１項に記載のプ
   リント基板の加工方法。
9. 【請求項９】 表面の第１層が導体層であって、導体層
   と絶縁層とが交互に積層されたプリント基板を加工する
   加工装置において、 所望の波長のレーザ光を出力するレーザ発振器および光
   学系からなるレーザ出力手段と、 前記レーザ出力手段から出力される波長を、第１、第２
   および第３の波長に設定する設定手段と、 導体層と絶縁層が吸収する比率が高い前記第１の波長の
   レーザ光のエネルギ密度を、導体層と絶縁層の分解しき
   い値よりも高いエネルギ密度にして前記第１層の導体層
   を加工し、導体層が吸収する比率は低いが、絶縁層が吸
   収する比率が高い前記第２の波長のレーザ光のエネルギ
   密度を、前記導体層の分解しきい値よりも低く、前記絶
   縁層の分解しきい値よりも高いエネルギ密度にして前記
   第２層の絶縁層を加工し、導体層と絶縁層が吸収する比
   率が高い第３の波長のレーザ光のエネルギ密度を、前記
   絶縁層の分解しきい値よりも高く、導体層の分解しきい
   値よりも低いエネルギ密度にして前記第２層の絶縁層の
   加工を仕上げる加工手段と、を備え、前記加工手段によ
   って第３層の前記導体層を露出させることを特徴とする
   プリント基板の加工装置。
10. 【請求項１０】 前記第１のレーザ光から前記第３のレ
    ーザ光を分配する分配手段を設けたことを特徴とする請
    求項９に記載のプリント基板の加工装置。
11. 【請求項１１】 前記第１および第３の２つのレーザ光
    を同軸化する同軸化手段を備えたことを特徴とする請求
    項１０に記載のプリント基板加工装置。