JP2002120081A - Method and device for laser beam machining - Google Patents

Method and device for laser beam machining

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JP2002120081A
JP2002120081A JP2000318761A JP2000318761A JP2002120081A JP 2002120081 A JP2002120081 A JP 2002120081A JP 2000318761 A JP2000318761 A JP 2000318761A JP 2000318761 A JP2000318761 A JP 2000318761A JP 2002120081 A JP2002120081 A JP 2002120081A
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JP
Japan
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laser
processing
laser beam
harmonics
light
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JP2000318761A
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Inventor
Hiroshi Ito
弘 伊藤
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a device for a laser beam machining, by which a throughput is improved and different kinds of material are simultaneously machined in a precision machining. SOLUTION: Plural higher harmonic waves are generated by a laser oscillator 1 and the generated plural higher harmonic waves are led by respective image forming optical systems and converged upon the same machining point of a work 2 to machine the work 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ加工方法およ
びその装置に関わり、特に、各種電子機器に用いられて
いるビルドアップ基板等の多層配線用基板のビア形成に
関するレーザ加工方法とその装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser processing method and an apparatus therefor, and more particularly to a laser processing method and an apparatus for forming vias in a multilayer wiring substrate such as a build-up substrate used in various electronic devices.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近の電子機器の高性能化に伴い、それ
に用いられる配線基板の配線の高密度化が要求されてお
り、この要求を満たすために配線基板の多層化、小形化
が要求されている。このような多層化、小形化を実現す
るために、ビアホールと呼ばれる孔径150μm程度の
層間導通接続用の微細孔の形成が必須となる。しかし、
現状のドリル加工ではφ0.2mm以下の孔あけは困難
であることに加え、高密度配線基板では絶縁層厚さが1
00μm以下となり、この精度で深さ制御を行うことが
困難なため、ドリル加工による微細なビアホールの形成
は不可能である。
2. Description of the Related Art With the recent increase in the performance of electronic equipment, there has been a demand for a higher density of wiring on a wiring board used therein, and in order to satisfy this demand, a multilayer and smaller wiring board has been required. ing. In order to realize such multi-layering and miniaturization, it is necessary to form a fine hole called a via hole and having a hole diameter of about 150 μm for interlayer conductive connection. But,
In the current drilling, it is difficult to drill holes of φ0.2 mm or less.
It is difficult to control the depth with this precision, and it is impossible to form a fine via hole by drilling.

【0003】このドリル加工に代わるBVH形成方法と
してIBMジャーナル・オブ・リサーチ・アンド・ディ
べロップメント(IBM J.Res.Develo
p.)第26巻、第3号、306〜317頁(1982
年)や、特公平4−3676号公報で開示されている、
COガスレーザ等のレーザビームを応用する方法が注
目され、一部で実用化されている。これらのレーザビー
ムによる加工方法は、配線基板を構成する絶緑基材であ
る樹脂やガラス繊維と導体層であるCuに対するCO
ガスレーザの光エネルギーの吸収率の差を利用したもの
である。
[0003] As an alternative to the drilling, a method of forming a BVH is disclosed in IBM Journal of Research and Development (IBM J. Res. Develo).
p. ) Vol. 26, No. 3, pp. 306-317 (1982)
Year) and Japanese Patent Publication No. 4-3676,
Attention has been paid to a method of applying a laser beam such as a CO 2 gas laser, and some of the methods have been put to practical use. The processing method using these laser beams is based on CO 2 for resin or glass fiber, which is an absolutely green base material constituting a wiring board, and Cu, which is a conductor layer.
This is based on the difference in the absorptivity of the light energy of the gas laser.

【0004】さらに最近では、基板の集積度の向上とと
もにビアホールのサイズが50μm以下のものが要求さ
れるようになってきている。そのため、波長が9.6μ
mの炭酸ガスレーザでは波長と回折限界の関係から、実
質50μm以上の孔形成への適用が主体にならざるをえ
ず、50μm以下のビアホールには、より波長が短いT
HG−YAGレーザが用いられるようになってきた。T
HGとはThirdHarmonic Generat
ionの略で、YAGレーザ(波長1.06μm)の第
三高調波である。波長は0.355μmである。
[0004] More recently, with the improvement in the degree of integration of the substrate, a via hole having a size of 50 µm or less has been required. Therefore, the wavelength is 9.6 μm.
Because of the relationship between the wavelength and the diffraction limit, a carbon dioxide laser having a wavelength of m must be mainly applied to the formation of a hole having a diameter of 50 μm or more.
HG-YAG lasers have come to be used. T
What is HG? Third Harmonic Generator
This is the third harmonic of a YAG laser (wavelength 1.06 μm). The wavelength is 0.355 μm.

【0005】図7は、THG−YAGレーザ光を用い
た、多層配線基板にビアホールを形成するためのレーザ
加工装置の構成を示す模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of a laser processing apparatus for forming via holes in a multilayer wiring board using a THG-YAG laser beam.

【0006】THG−YAGレーザ光を出力するレーザ
発振器71の光軸上の前方にはレーザ発振器71側から
順次、反射ミラー72、マスク73、スキャナ74および
Fθレンズ75が設けられ、テーブル76上に載置され
た被加工体77に所定のパターンを照射する。
A reflection mirror 72, a mask 73, a scanner 74 and an Fθ lens 75 are provided in this order from the laser oscillator 71 side in front of the laser oscillator 71 for outputting a THG-YAG laser beam. A predetermined pattern is irradiated on the placed workpiece 77.

【0007】レーザ発振器71、スキャナ74およびテ
ーブル76は、コントローラ78によりそれぞれ制御さ
れている。それにより、マスク73を透過したレーザビ
ームL´は、スキャナ74により被加工体77への加工
位置が制御され、Fθレンズ75により被加工体77の
加工点へ結像されて所定の孔あけ加工を行なう。
The laser oscillator 71, the scanner 74, and the table 76 are controlled by a controller 78, respectively. As a result, the processing position of the laser beam L ′ transmitted through the mask 73 on the processing target 77 is controlled by the scanner 74, and the laser beam L ′ is imaged on the processing point of the processing target 77 by the Fθ lens 75, and the predetermined drilling processing is performed. Perform

【0008】この孔あけ加工により、直径がφ50μm
以下のビアホールの形成が可能となり、直径φ20〜3
0μm程度の孔形成も試作的に行われている。
[0008] By this drilling process, the diameter is 50 µm
The following via holes can be formed and have a diameter of φ20 to 3
The formation of a hole of about 0 μm is also performed on a trial basis.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、THG
−YAGレーザ光による出力は、YAGレーザ光を非線
形結晶に照射し、波長変換されたレーザビームを取り出
すことで得ているため、出力が数ワットと低く、加工速
度が遅いという問題がある。このことは、レーザ加工装
置としてのスループットの低下を招いている。
SUMMARY OF THE INVENTION However, THG
Since the output by the -YAG laser beam is obtained by irradiating the nonlinear crystal with the YAG laser beam and extracting the laser beam whose wavelength has been converted, there is a problem that the output is as low as several watts and the processing speed is slow. This causes a decrease in throughput as a laser processing apparatus.

【0010】一方、レーザ加工装置としてのスループッ
トを向上させるために、加工点を2箇所以上設け、同時
に複数の基板を処理する試みが行われており、炭酸ガス
レーザ装置ではすでにこのようなマルチ加工点化が進ん
でいる。しかし、この場合、異品種の基板を同時処理す
ることは不可能であると共に、加工ラインに複数の孔あ
け装置を導入する必要性が生じるために、設備投資額が
増加して、経済的な面で好ましくない。
On the other hand, in order to improve the throughput as a laser processing apparatus, attempts have been made to provide two or more processing points and simultaneously process a plurality of substrates. Is progressing. However, in this case, it is impossible to simultaneously process different types of substrates, and it becomes necessary to introduce a plurality of drilling devices in the processing line, so that the amount of capital investment increases and economical cost increases. Not preferred in terms of surface.

【0011】このように、現状の基板の孔あけ装置は、
スループット向上の能力が不足しており、また、多品種
少量品への対応のフレキシビリティの低さ等の問題が未
解決である。
As described above, the current substrate drilling apparatus is:
The ability to improve the throughput is insufficient, and the problems such as low flexibility in handling a large variety of small-quantity products have not been solved.

【0012】本発明はこれらの事情に基づきなされたも
ので、精密加工の際の、スループットの向上や、異なる
材質に対して同時に加工を施すことができるレーザ加工
方法とその装置を提供することを目的としている。
The present invention has been made based on these circumstances, and it is an object of the present invention to provide a laser processing method and a laser processing method capable of improving the throughput in precision processing and simultaneously processing different materials. The purpose is.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明による手
段によれば、レーザ発振器で複数の高調波を発生させ、こ
の発生した複数の高調波をそれぞれの結像系で導いて被
加工体の同一加工点に集光させ、前記被加工体に対して
加工を行なうことを特徴とするレーザ加工方法である。
According to the first aspect of the present invention, a plurality of harmonics are generated by a laser oscillator, and the generated plurality of harmonics are guided by respective image forming systems. A laser processing method wherein light is focused on the same processing point and processing is performed on the workpiece.

【0014】また請求項2の発明による手段によれば、
前記複数の高調波は、第2高調波と第3高調波であるこ
とを特徴とするレーザ加工方法である。
According to the second aspect of the present invention,
The plurality of harmonics are a second harmonic and a third harmonic.

【0015】また請求項3の発明による手段によれば、
前記それぞれの結像系による前記加工点での相互の光軸
方向の位置ずれ量の調整は、前記それぞれの結像系に設
けられているマスクとレンズとの距離を補正して行なう
ことを特徴とするレーザ加工方法である。
According to the third aspect of the present invention,
The adjustment of the amount of positional deviation in the optical axis direction at the processing point by each of the imaging systems is performed by correcting the distance between the mask and the lens provided in each of the imaging systems. Is a laser processing method.

【0016】また請求項4の発明による手段によれば、
前記それぞれの結像系による前記加工点での相互の倍率
補正は、前記それぞれの結像系に設けられているマスク
の孔径で補正することを特徴とするレーザ加工方法であ
る。
According to the means of the invention of claim 4,
The laser processing method is characterized in that the mutual magnification correction at the processing point by each of the imaging systems is corrected by the hole diameter of a mask provided in each of the imaging systems.

【0017】また請求項5の発明による手段によれば、
前記それぞれの結像系による前記加工点での相互のFθ
レンズでのずれ量の補正は、前記結像系の一方に設けら
れた位置補正用スキャナにより行なうことを特徴とする
レーザ加工方法である。
According to the fifth aspect of the present invention,
Mutual Fθ at the processing point by the respective imaging systems
The laser processing method is characterized in that the correction of the shift amount in the lens is performed by a position correcting scanner provided in one of the image forming systems.

【0018】また請求項6の発明による手段によれば、
レーザ発振器からのレーザビームをハーフミラーで2つ
の光路に分岐し、この2つの光路のそれぞれのレーザビ
ームをそれぞれの光路に設けられたQ−SWにより制御
し、このQ−SWにより制御されたそれぞれのレーザビ
ームによりそれぞれが対応する被加工体に対して加工を
行なうことを特徴とするレーザ加工方法である。
According to the means of the invention of claim 6,
A laser beam from a laser oscillator is split into two optical paths by a half mirror, and each laser beam of the two optical paths is controlled by a Q-SW provided in each optical path. The laser processing method is characterized in that processing is performed on the respective workpieces by using the laser beams.

【0019】また請求項7の発明による手段によれば、
前記それぞれのQ−SWにより制御されたそれぞれのレ
ーザビームは、制御されているパルス数が異なることを
特徴とするレーザ加工方法である。
According to the means of the invention of claim 7,
The laser processing method is characterized in that the respective laser beams controlled by the respective Q-SWs have different controlled pulse numbers.

【0020】また請求項8の発明による手段によれば、
複数の高調波を発生させるレーザ発振器と、このレーザ
発振器で発生した複数の高調波をそれぞれ被加工体の同
一加工点に集光させる光学系と、この光学系と前記レー
ザ発振器を制御して前記複数の高調波により前記被加工
体に対して加工を行わせるコントローラとを有すること
を特徴とするレーザ加工装置である。
According to the means of the invention of claim 8,
A laser oscillator that generates a plurality of harmonics, an optical system that collects the plurality of harmonics generated by the laser oscillator at the same processing point of the workpiece, and controls the optical system and the laser oscillator to control the laser oscillator. A laser processing apparatus comprising: a controller configured to perform processing on the workpiece using a plurality of harmonics.

【0021】また請求項9の発明による手段によれば、
レーザ発振器と、このレーザ発振器から出力したレーザ
ビームをハーフミラーで2つの光路に分岐し、この2つ
の光路のそれぞれのレーザビームをそれぞれ制御するた
めに前記光路に設けられたQ−SWを有する光学系と、
この光学系と前記レーザ発振器とを制御して前記Q−S
Wにより制御されたそれぞれのレーザビームによりそれ
ぞれが対応する被加工体に対して加工を行なわせるコン
トローラとを有することを特徴とするレーザ加工装置で
ある。
According to the means of the ninth aspect,
An optical device having a laser oscillator and a Q-SW provided in the optical path for splitting a laser beam output from the laser oscillator into two optical paths by a half mirror and controlling the respective laser beams in the two optical paths. System and
The QS is controlled by controlling the optical system and the laser oscillator.
A laser processing apparatus, comprising: a controller for processing a workpiece to be processed by each laser beam controlled by W.

【0022】また請求項10の発明による手段によれ
ば、波長の異なるレーザ光を発生されるレーザ発振器と、
前記レーザ光を波長ごとに分岐する光学系と、分岐され
た前記レーザ光を加工点に集光させるために前記波長ご
とに配設される集光光学系とを備えていることを特徴と
するレーザ加工装置である。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a laser oscillator for generating laser beams having different wavelengths,
An optical system for splitting the laser light for each wavelength, and a condensing optical system arranged for each wavelength for condensing the split laser light to a processing point are provided. It is a laser processing device.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0024】図1は本発明の第1の実施の形態を示すレ
ーザ加工装置の模式ブロック図である。
FIG. 1 is a schematic block diagram of a laser processing apparatus showing a first embodiment of the present invention.

【0025】レーザ加工装置は、レーザ発振器1とその
光軸上の前方に光学系が配置され、また、光学系の出射
端の光軸上の前方には、被加工体2を載置するテーブル
3が設けられており、各部はコントローラ4により制御
されている。
The laser processing apparatus has a laser oscillator 1 and an optical system disposed in front of the optical axis thereof, and a table on which a workpiece 2 is placed in front of the emission end of the optical system on the optical axis. 3 are provided, and each unit is controlled by the controller 4.

【0026】レーザ加工装置は基本的にはTHG−YA
Gレーザ光を用いているが、本実施の形態では、通常の
加工の際には使用しないSHG−YAGレーザ光も併せ
て使用している。すなわち、本発明のTHG−YAGレ
ーザ光を用いたレーザ加工装置では、YAG基本波(波
長1064μm)を、まず、レーザ発振器1の内部に設
けられた非線形結晶(不図示)により波長変換し、SH
G光(第2高調波、波長0.532μm)に変換する。
さらに、SHG光を非線形結晶に照射し、THG光(第
3高調波、波長0.355μm)に変換する。THG光
の出力として3W程度が得られる場合は、同時にSHG
光の3W程度の出力が得られる。
Laser processing equipment is basically THG-YA
Although the G laser beam is used, in the present embodiment, an SHG-YAG laser beam that is not used in normal processing is also used. That is, in the laser processing apparatus using the THG-YAG laser light of the present invention, first, the YAG fundamental wave (wavelength 1064 μm) is wavelength-converted by a non-linear crystal (not shown) provided inside the laser oscillator 1, and SH
It is converted to G light (second harmonic, wavelength 0.532 μm).
Further, the non-linear crystal is irradiated with SHG light and converted into THG light (third harmonic, wavelength 0.355 μm). When about 3 W is obtained as the output of the THG light, the SHG
An output of about 3 W of light is obtained.

【0027】このSHG光はTHG光に変換されなかっ
た光であり、通常は、基本波と同じ集光レンズで用いる
と、色収差の影響等で結像面での焦点位置がずれるため
に、多層膜ミラーによりカットしている。しかしなが
ら、本実施の形態では、このSHG光の出力をカットせ
ずに出力させて、それを加工に用いている。
This SHG light is light that has not been converted into THG light. Normally, if the SHG light is used with the same condenser lens as the fundamental wave, the focal position on the image forming surface is shifted due to the influence of chromatic aberration and the like. It is cut by a film mirror. However, in the present embodiment, the output of the SHG light is output without being cut, and is used for processing.

【0028】SHG光とTHG光との2波長が同時に出
力されたレーザビームLは、光学系に設けられた分離用
ミラー5で分岐され、それぞれの結像系へと導光され
る。この分離用ミラー5は、THG光の波長のみを反射
し、SHG光の波長は透過する。したがって、分離用ミ
ラー5の光軸上の前方にTHG光とSHG光との2つの
結像系が形成されている。
A laser beam L having two wavelengths of SHG light and THG light output at the same time is split by a separating mirror 5 provided in an optical system and guided to respective image forming systems. The separating mirror 5 reflects only the wavelength of the THG light and transmits the wavelength of the SHG light. Therefore, two image forming systems of THG light and SHG light are formed in front of the separating mirror 5 on the optical axis.

【0029】THG光の結像系は、分離用ミラー5の光
軸上の前方に、順次、マスク6、ハーフミラー7、スキ
ャナ8およびFθレンズ9の順に配置されている。一
方、SHG光の結像系は、分離用ミラー5の光軸上の前方
に、順次、反射ミラー10、マスク11、孔位置補正用ス
キャナ12、反射ミラー13が設けられている。反射ミ
ラー13以後は、THG光の結像系と共通の、ハーフミ
ラー7、スキャナ8およびFθレンズ9の順に配置され
ている。なお、孔位置補正用スキャナ12は反射角度を
調整することができる対向して配置されている2枚のミ
ラー12a、12bで形成されている。
In the image forming system for the THG light, a mask 6, a half mirror 7, a scanner 8, and an Fθ lens 9 are arranged in this order in front of the separating mirror 5 on the optical axis. On the other hand, in the SHG light image forming system, a reflection mirror 10, a mask 11, a hole position correction scanner 12, and a reflection mirror 13 are provided sequentially in front of the separation mirror 5 on the optical axis. After the reflection mirror 13, the half mirror 7, the scanner 8, and the Fθ lens 9, which are common to the imaging system of the THG light, are arranged in this order. The hole position correcting scanner 12 is formed by two mirrors 12a and 12b which are arranged to be able to adjust the reflection angle.

【0030】この光学系のFθレンズの光軸上の前方に
は、被加工体2を載置したXY方向に移動自在なテーブ
ル3が設けられている。
In front of the optical axis of the Fθ lens of this optical system, there is provided a table 3 on which the workpiece 2 is mounted and which is movable in the XY directions.

【0031】これらの構成により、レーザ発振器1から
出力されたレーザビームLは、分離用ミラー5を通過後
に、それぞれの結像系のマスク6、11に照射されて、
それぞれの光路を経てFθレンズ9へと導かれ、テーブ
ル3上の被加工体2を照射する。つまり、Fθレンズ9
については、SHG光とTHG光との両波長が共用して
いる。
With these configurations, the laser beam L output from the laser oscillator 1 passes through the separating mirror 5 and irradiates the masks 6 and 11 of the respective imaging systems.
The light is guided to the Fθ lens 9 via each optical path, and irradiates the workpiece 2 on the table 3. That is, the Fθ lens 9
Is shared by both wavelengths of the SHG light and the THG light.

【0032】このFθレンズ9をSHG光とTHG光と
の両波長で共用することにより、下記の2つの問題が発
生する。そのため、本発明の実施の形態では、それらを
以下に述べる手段を用いることにより解決している。
The use of the Fθ lens 9 for both the SHG light and the THG light causes the following two problems. Therefore, in the embodiment of the present invention, these are solved by using the following means.

【0033】すなわち、第1番目の問題は、SHG光と
THG光とでは波長が異なることによる倍率誤差が存在
している問題である。これについては、両波長の結像系
に設けられたマスク6、11の孔径のサイズと結像倍率
の設定により、被加工体2の加工点で同じ結像位置に、
ほぼ同じビームスポット径で集光することができるよう
にした。
That is, the first problem is that there is a magnification error due to the wavelength difference between the SHG light and the THG light. Regarding this, by setting the size of the hole diameter of the masks 6 and 11 provided in the image forming system of both wavelengths and the setting of the image forming magnification, at the same image forming position at the processing point of the processing object 2,
Focusing can be performed with almost the same beam spot diameter.

【0034】この場合、図2に、マスク6、11、Fθ
レンズ9および被加工体2の加工点の光学的関係図を示
して説明する。
In this case, the masks 6, 11, Fθ are shown in FIG.
The optical relationship between the processing points of the lens 9 and the workpiece 2 will be described with reference to FIG.

【0035】ただし、図2では、Fθレンズの焦点距離
がfの際の、THG光の焦点距離はfTHG、また、S
HG光の焦点距離はfSHGと表し、マスクの孔径をT
HG光はd、SHG光はdと表す。また、それによ
る結像面での像の大きさを、それぞれ、d´およびd
´と表し、また、マスクとFθレンズとの距離をそれ
ぞれ、L1TおよびL1Sと表す。Fθレンズと結像面
との距離をそれぞれ、L2TおよびL2Sと表す。
However, in FIG. 2, when the focal length of the Fθ lens is f, the focal length of the THG light is f THG , and S
The focal length of the HG light is represented by f SHG, and the hole diameter of the mask is T
HG light is expressed as d T , and SHG light is expressed as d S. Further, the size of the image on the image forming plane is represented by d T ′ and d T , respectively.
S ′, and the distance between the mask and the Fθ lens is represented by L 1T and L 1S , respectively. The distance between the Fθ lens and the image plane is denoted by L 2T and L 2S , respectively.

【0036】THG光については、 1/L1T+1/L2T=1/fTHG この場合の倍率mは、d´/d=L2T/L1T
=mとなる。
For the THG light, 1 / L 1T + 1 / L 2T = 1 / f THG The magnification m T in this case is d T ′ / d T = L 2T / L 1T
= A m T.

【0037】SHG光については、 1/L1S+1/L2S=1/fSHG この場合の倍率mは、d´/d=L2S/L1S
=mとなる。
For SHG light, 1 / L 1S + 1 / L 2S = 1 / f SHG In this case, the magnification m S is d S ′ / d S = L 2S / L 1S
= A m S.

【0038】これらの式で、L2T=L2Sとすると、
1/fTGH−1/L1T=1/fSHG−1/L1S
となる。
In these equations, if L 2T = L 2S ,
1 / f TGH− 1 / L 1T = 1 / f SHG− 1 / L 1S
Becomes

【0039】また、L2T=(1+m)fTHG2S=(1+m)fSHG から、(1+m)f
THG=(1+m)fSHGとなる。
From L 2T = (1 + m T ) f THG L 2S = (1 + m S ) f SHG , (1 + m T ) f
THG = (1 + m S ) f SHG .

【0040】したがって、倍率を同じにするためには、d
´=d´となるようにdおよびdをそれぞれ調
整すればよい。
Therefore, in order to make the magnification the same, d
T '= d S' become as the d T and d S may be adjusted respectively.

【0041】第2番目の問題は、波長が異なることによ
り差が生じるFθ誤差である。それにより、波長によっ
て孔位置が異なってくる。それらの対策として、一方の
波長の結像系の光路上に2枚以上ミラーで形成された位
置変更用スキャナ8を配置し、2つの波長の結像位置が
一致するようにレーザビームLを偏向するようにしてい
る。
The second problem is an Fθ error that causes a difference due to different wavelengths. As a result, the hole position differs depending on the wavelength. As a countermeasure, a position changing scanner 8 composed of two or more mirrors is arranged on the optical path of the imaging system of one wavelength, and the laser beam L is deflected so that the imaging positions of the two wavelengths coincide. I am trying to do it.

【0042】すなわち、図3にその光学原理図を示して
説明する。THG光は、スキャナ8の出力側ミラーから
Fθレンズ9に垂線とθの角度で入射すると、Fθレン
ズ9(焦点距離fTHG)を出力したTHG光は、結像
面でFθレンズ9の光軸からLの位置に結像する。一
方、SHG光は、スキャナ8の出力側ミラーからFθレ
ンズ9(焦点距離fSHG)に垂線とθの角度で入射す
ると、Fθレンズ9を出力したSHG光は、結像面でF
θレンズ9の光軸からL+ΔLの位置に結像する。
That is, FIG. 3 shows an optical principle diagram for the explanation. When the THG light enters the Fθ lens 9 from the output-side mirror of the scanner 8 at an angle of θ with respect to the perpendicular, the THG light output from the Fθ lens 9 (focal length f THG ) is reflected on the image plane by the optical axis of the Fθ lens 9. An image is formed at positions L to L. On the other hand, when the SHG light enters the Fθ lens 9 (focal length f SHG ) from the output side mirror of the scanner 8 at an angle of θ with respect to the perpendicular, the SHG light output from the Fθ lens 9
An image is formed at a position of L + ΔL from the optical axis of the θ lens 9.

【0043】これらにより、SHG光の光路に設けられ
ている孔位置補正用スキャナ12を微量だけ移動させ
て、ΔLの値を0に補正すればよい。
Thus, the value of ΔL may be corrected to zero by moving the hole position correcting scanner 12 provided in the optical path of the SHG light by a small amount.

【0044】以上に説明したように、SHG光とTHG
光との出力を、同時に被加工体2への加工に使用できる
ようになるので、被加工体2に対する加工速度が、単波
長で加工した場合の2倍以上が得られる。
As described above, SHG light and THG light
Since the output of light and the output of the light can be simultaneously used for processing the workpiece 2, the processing speed of the workpiece 2 can be twice or more as high as that obtained by processing at a single wavelength.

【0045】なお、上述の実施の形態においては、被加
工体の加工点におけるレーザスポット径が2波長とも同
一になるように設定したが、SHG光とTHG光でビー
ムスポット径が異なるように設定してもよい。
In the above-described embodiment, the laser spot diameter at the processing point of the workpiece is set to be the same for both wavelengths. However, the beam spot diameter is set to be different between the SHG light and the THG light. May be.

【0046】さらに、どちらか一方の出力を、例えばア
ッテネータにより制御することによって被加工体2に、
図4(a)に断面図を示すような2段孔や、図4(b)
に断面図を示すようなワインカップ状の孔を形成するこ
とも可能となる。このような断面形状の孔は配線基板の
製造の後工程のCuめっき工程において、めっき液の流
れこみの改善に貢献することができる。
Further, by controlling either one of the outputs by, for example, an attenuator,
A two-step hole as shown in the cross-sectional view of FIG.
It is also possible to form a wine cup-shaped hole as shown in FIG. The holes having such a cross-sectional shape can contribute to the improvement of the flow of the plating solution in the Cu plating process after the production of the wiring board.

【0047】次に、本発明の第2の実施の形態のレーザ
加工装置を、図5に示した模式構成図を参照して説明す
る。
Next, a laser processing apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the schematic configuration diagram shown in FIG.

【0048】この実施の形態で示すレーザ加工装置は、
例えば、材質の異なる異品種の基板へ、それぞれ同時的
に加工が可能な孔あけ装置である。
The laser processing apparatus shown in this embodiment is
For example, it is a drilling apparatus that can simultaneously process different types of substrates made of different materials.

【0049】レーザ加工装置は、上述の第1の実施の形
態と同様に、レーザ発振器31とその光軸上の前方に光
学系が配置され、また、光学系の出射端の前方には、被
加工体32をそれぞれ載置するテーブル33、33aが
設けられ、各部はコントローラ34により制御されてい
る。
In the laser processing apparatus, as in the first embodiment, an optical system is arranged in front of the laser oscillator 31 and its optical axis, and a laser beam is provided in front of the emission end of the optical system. Tables 33 and 33a on which the workpieces 32 are placed are provided, and each section is controlled by a controller 34.

【0050】レーザ発振器31は基本的にはTHG−Y
AGレーザ光を用いている。このTHG−YAGレーザ
光を用いたレーザ加工装置では、YAG基本波(波長1
064μm)を、まず、レーザ発振器31の内部に設け
られた非線形結晶(不図示)により波長変換し、SHG
光(第2高調波、波長0.532μm)に変換する。さ
らに、SHG光を非線形結晶に照射し、THG光(第3
高調波、波長0.355μm)に変換する。
The laser oscillator 31 is basically a THG-Y
AG laser light is used. In a laser processing apparatus using this THG-YAG laser light, a YAG fundamental wave (wavelength 1
064 μm) is first subjected to wavelength conversion by a nonlinear crystal (not shown) provided inside the laser
It is converted into light (second harmonic, wavelength 0.532 μm). Further, the nonlinear crystal is irradiated with SHG light, and THG light (third light) is irradiated.
Harmonic, wavelength 0.355 μm).

【0051】レーザ発振器31からTHG光が出力され
たレーザビームLは、光学系に設けられたハーフミラ
ー35で分岐され、それぞれの結像系へと導光される。
このハーフミラー35は、THG光のみを反射および透
過する。この反射および透過した光に対応して、ハーフ
ミラー35の光軸上の前方に2つの結像系が形成されて
いる。
The laser beam L 1 to THG light from the laser oscillator 31 is output is branched by the half mirror 35 provided in the optical system is guided to each of the imaging system.
The half mirror 35 reflects and transmits only the THG light. Two imaging systems are formed in front of the half mirror 35 on the optical axis corresponding to the reflected and transmitted light.

【0052】これらの結像系、それぞれ、ハーフミラー
35の光軸上の前方に、一方のみに反射ミラー36が設
けられている他は同じ構成である。すなわち、順次、Q−
SW37、38、集光レンズ39、41、マスク42、
43、スキャナ44、45、Fθレンズ46、47の順に
配置されている。
Each of these image forming systems has the same configuration except that a reflection mirror 36 is provided only on one side in front of the half mirror 35 on the optical axis. That is, Q-
SW 37, 38, condenser lenses 39, 41, mask 42,
43, scanners 44 and 45, and Fθ lenses 46 and 47 in this order.

【0053】この光学系のFθレンズ46、47の光軸
上の前方には、それぞれ被加工体32を載置したテーブ
ル33、33aが設けられている。
In front of the Fθ lenses 46 and 47 of this optical system on the optical axis, there are provided tables 33 and 33a on which the workpiece 32 is placed, respectively.

【0054】また、レーザ発振器31、各Q−SW3
7、38、各スキャナ44、45と各テーブル33、3
3aはコントローラ34により制御されている。
The laser oscillator 31, each Q-SW3
7, 38, each scanner 44, 45 and each table 33, 3
3a is controlled by the controller 34.

【0055】これらの構成により、レーザ発振器31か
ら出力されたレーザビームLを、2つの結像系に分離
し、しかも、それぞれの結像系を、それぞれに設けられ
た各Q−SW37、38によって別々に制御することが
できるので、被加工体32が異なる材質の場合でもそれ
ぞれに対応したエネルギーで適切な加工を施すことがで
きる。
[0055] With these configurations, the laser beam L 1 emitted from the laser oscillator 31, is separated into two imaging systems, moreover, each of the imaging system, the Q-SW37,38 provided respectively Therefore, even when the workpiece 32 is made of a different material, appropriate processing can be performed with energy corresponding to each of the workpieces.

【0056】また、従来のレーザ加工装置ではレーザビ
ームのON/OFFをレーザ発振器の内部に設けられて
いるQ−SWで行っていたため、同じタイミングでは、
常に、同じレーザビームが出力されている。そのため、
材質の異なる異品種の被加工体を同時に加工することは
不可能であったが、本実施の形態では、図6(a)に概
念図を示すように、2つのQ−SW37、38をON/
OFFすることにより、被加工体32の加工点へ到達す
るレーザビームL1をスイッチングし、それぞれ独立し
て制御することが可能であるので、例えば、一方のQ−S
W37では2パルスに制御し、もう一方のQ−SW38
では3パルスに制御すれば、被加工体32の被加工面で
のレーザビームLのエネルギーを変えることができ
る。それにより、異なる材質の被加工体に対して、それ
ぞれに適応した加工、例えば、孔位置、孔径の異なる異
品種基板等の被加工体32に対して同時に加工すること
ができる。
Further, in the conventional laser processing apparatus, the ON / OFF of the laser beam is performed by the Q-SW provided inside the laser oscillator.
The same laser beam is always output. for that reason,
Although it was impossible to simultaneously process workpieces of different types with different materials, in the present embodiment, as shown in the conceptual diagram of FIG. 6A, the two Q-SWs 37 and 38 are turned on. /
By turning OFF, the laser beam L1 reaching the processing point of the workpiece 32 can be switched and controlled independently, so that, for example, one of the QS
In W37, it is controlled to 2 pulses, and the other Q-SW38
The by controlling the three pulses, it is possible to change the energy of the laser beam L 1 in the processed surface of the workpiece 32. Thus, it is possible to simultaneously process workpieces of different materials, for example, workpieces 32 such as substrates of different types having different hole positions and hole diameters.

【0057】また、図6(b)に概念図を示すような2
つの結像系を、被加工体32の同一の個所に照射すれ
ば、レーザビームLのエネルギーが加算されて、被加
工体32に対して迅速な加工が可能になる。
FIG. 6 (b) shows a conceptual diagram of FIG.
One of the imaging system, is irradiated to the same location of the workpiece 32, and the energy of the laser beam L 1 is added, allowing rapid processing with respect to the workpiece 32.

【0058】さらに、被加工体32である基板が1種類
に対し、それぞれ、結像光学系を1系統を適用したが、
高速処理のために同じ基板に対し2つ以上の結像光学系
を適用して加工を施してもよい。
Further, one system of the imaging optical system is applied to one type of the substrate 32 to be processed, respectively.
For high-speed processing, two or more imaging optical systems may be applied to the same substrate for processing.

【0059】なお、上述の実施の形態では、加工用のレ
ーザビームとして第3高調波を用いたが、第3高調波に
換えて第2高調波又は基本波を用いて加工を施すことも
できる。その際は、加工に使用しない波長のレーザビー
ムについては、必要に応じて光学系で吸収等の手段を用
いる。
In the above embodiment, the third harmonic is used as the processing laser beam. However, the processing can be performed using the second harmonic or the fundamental wave instead of the third harmonic. . In this case, a laser beam having a wavelength not used for processing may be absorbed by an optical system as necessary.

【0060】また、上述の各実施の形態では、被加工体
の孔明けを例に説明を行ったが、同じ構成を用いてレー
ザマーカやレーザトリミング等のその他の加工に適用す
ることも可能である。
Further, in each of the above-described embodiments, an example has been described in which a hole is drilled in a workpiece, but the same configuration can be used for other processing such as laser marker and laser trimming. .

【0061】また、上述の各実施の形態では、レーザ発
振器のレーザ媒質としてYAGを用いたが、レーザ媒質
はこれに限定されるものではなく、高調波が発生可能な
レーザ媒質なら、ガス体や固体に拘わらず用いることが
できる。
In each of the above-described embodiments, YAG is used as the laser medium of the laser oscillator. However, the laser medium is not limited to this. It can be used regardless of solids.

【0062】[0062]

【発明の効果】本発明によれば、被加工体に対してレー
ザ加工により精密で、高速な加工を施すことができる。
また、異品種の材質の被加工体に対しても、同時に加工
を施すことができる。
According to the present invention, precise and high-speed processing can be performed on a workpiece by laser processing.
In addition, it is possible to simultaneously process workpieces of different kinds of materials.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態を示すレーザ加工装
置の模式ブロック図。
FIG. 1 is a schematic block diagram of a laser processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】マスク、Fθレンズおよび加工点の光学的関係
図。
FIG. 2 is an optical relationship diagram of a mask, an Fθ lens, and a processing point.

【図3】光学原理図。FIG. 3 is an optical principle diagram.

【図4】(a)および(b)は、被加工体の加工例の断
面図。
FIGS. 4A and 4B are cross-sectional views of a processing example of a workpiece.

【図5】本発明の第2の実施の形態のレーザ加工装置の
模式構成図。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a laser processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図6】(a)および(b)は、本発明の結像系の概念
図。
FIGS. 6A and 6B are conceptual diagrams of an imaging system of the present invention.

【図7】従来のレーザ加工装置の模式図。FIG. 7 is a schematic view of a conventional laser processing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、31…レーザ発振器、2、32…被加工体、4、3
4…コントローラ、5…分離用ミラー、9、46、49
…Fθレンズ、11、42、43…マスク、12…孔位
置補正用スキャナ、37、38…Q−SW
1, 31: laser oscillator, 2, 32: workpiece, 4, 3
4 ... controller, 5 ... separation mirror, 9, 46, 49
... Fθ lens, 11, 42, 43 ... mask, 12 ... Hole position correction scanner, 37, 38 ... Q-SW

───────────────────────────────────────────────────── 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) H01S 3/109 H01S 3/109 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01S 3/109 H01S 3/109

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザ発振器で複数の高調波を発生さ
せ、この発生した複数の高調波をそれぞれの結像系で導
いて被加工体の同一加工点に集光させ、前記被加工体に
対して加工を行なうことを特徴とするレーザ加工方法。
1. A plurality of harmonics are generated by a laser oscillator, and the plurality of generated harmonics are guided by respective imaging systems to be condensed at the same processing point of a workpiece. A laser processing method characterized by performing processing by using a laser beam.
【請求項2】 前記複数の高調波は、第2高調波と第3
高調波であることを特徴とする請求項1記載のレーザ加
工方法。
2. The method according to claim 1, wherein the plurality of harmonics are a second harmonic and a third harmonic.
The laser processing method according to claim 1, wherein the laser processing method is a harmonic.
【請求項3】 前記それぞれの結像系による前記加工点
での相互の光軸方向の位置ずれ量の調整は、前記それぞ
れの結像系に設けられているマスクとレンズとの距離を
補正して行なうことを特徴とする請求項1又は請求項2
に記載のレーザ加工方法。
3. The method according to claim 1, wherein the adjustment of the amount of positional shift in the optical axis direction at the processing point by each of the imaging systems corrects a distance between a mask and a lens provided in each of the imaging systems. 3. The method according to claim 1, wherein
2. The laser processing method according to 1. above.
【請求項4】 前記それぞれの結像系による前記加工点
での相互の倍率補正は、前記それぞれの結像系に設けら
れているマスクの孔径で補正することを特徴とする請求
項1又は請求項2に記載のレーザ加工方法。
4. The method according to claim 1, wherein the mutual magnification correction at the processing point by each of the imaging systems is performed by correcting a hole diameter of a mask provided in each of the imaging systems. Item 3. The laser processing method according to Item 2.
【請求項5】 前記それぞれの結像系による前記加工点
での相互のFθレンズでのずれ量の補正は、前記結像系
の一方に設けられた位置補正用スキャナにより行なうこ
とを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のレーザ加
工方法。
5. The method according to claim 1, wherein the correction of the amount of displacement of the respective imaging systems by the Fθ lens at the processing point is performed by a position correcting scanner provided in one of the imaging systems. The laser processing method according to claim 1.
【請求項6】 レーザ発振器からのレーザビームをハー
フミラーで2つの光路に分岐し、この2つの光路のそれ
ぞれのレーザビームをそれぞれの光路に設けられたQ−
SWにより制御し、このQ−SWにより制御されたそれ
ぞれのレーザビームによりそれぞれが対応する被加工体
に対して加工を行なうことを特徴とするレーザ加工方
法。
6. A laser beam from a laser oscillator is split into two optical paths by a half mirror, and each laser beam of the two optical paths is divided into Q-beams provided in each optical path.
A laser processing method, wherein the laser beam is controlled by a switch and the laser beam controlled by the Q-SW is used to process a corresponding workpiece.
【請求項7】 前記それぞれのQ−SWにより制御され
たそれぞれのレーザビームは、制御されているパルス数
が異なることを特徴とする請求項6記載のレーザ加工方
法。
7. The laser processing method according to claim 6, wherein the respective laser beams controlled by the respective Q-SWs have different numbers of controlled pulses.
【請求項8】 複数の高調波を発生させるレーザ発振器
と、このレーザ発振器で発生した複数の高調波をそれぞ
れ被加工体の同一加工点に集光させる光学系と、この光
学系と前記レーザ発振器を制御して前記複数の高調波に
より前記被加工体に対して加工を行わせるコントローラ
とを有することを特徴とするレーザ加工装置。
8. A laser oscillator for generating a plurality of harmonics, an optical system for focusing the plurality of harmonics generated by the laser oscillator on the same processing point of a workpiece, and the optical system and the laser oscillator And a controller for controlling the plurality of harmonics to process the workpiece with the plurality of harmonics.
【請求項9】 レーザ発振器と、このレーザ発振器から
出力したレーザビームをハーフミラーで2つの光路に分
岐し、この2つの光路のそれぞれのレーザビームをそれ
ぞれ制御するために前記光路に設けられたQ−SWを有
する光学系と、この光学系と前記レーザ発振器とを制御
して前記Q−SWにより制御されたそれぞれのレーザビ
ームによりそれぞれが対応する被加工体に対して加工を
行なわせるコントローラとを有することを特徴とするレ
ーザ加工装置。
9. A laser oscillator, and a laser beam output from the laser oscillator is split into two optical paths by a half mirror, and Q beams provided on the optical paths for controlling the respective laser beams of the two optical paths. An optical system having a -SW, and a controller that controls the optical system and the laser oscillator to perform processing on a corresponding workpiece by each laser beam controlled by the Q-SW. A laser processing apparatus comprising:
【請求項10】 波長の異なるレーザ光を発生されるレ
ーザ発振器と、前記レーザ光を波長ごとに分岐する光学
系と、分岐された前記レーザ光を加工点に集光させるた
めに前記波長ごとに配設される集光光学系とを備えてい
ることを特徴とするレーザ加工装置。
10. A laser oscillator for generating laser light having different wavelengths, an optical system for splitting the laser light for each wavelength, and each of the wavelengths for condensing the split laser light to a processing point. A laser processing apparatus, comprising: a condensing optical system provided.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2000151209A (en) * 1998-09-11 2000-05-30 Murata Mfg Co Ltd Dielectric filter, compound dielectric filter, antenna sharing device and communication device
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