JP2003211277A - レーザを用いたグリーンシート穴あけ加工方法及び加工装置 - Google Patents

レーザを用いたグリーンシート穴あけ加工方法及び加工装置

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JP2003211277A
JP2003211277A JP2002012830A JP2002012830A JP2003211277A JP 2003211277 A JP2003211277 A JP 2003211277A JP 2002012830 A JP2002012830 A JP 2002012830A JP 2002012830 A JP2002012830 A JP 2002012830A JP 2003211277 A JP2003211277 A JP 2003211277A
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green sheet
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Kazuhiko Sorada
和彦 空田
Tomoyuki Yamaguchi
友之 山口
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 グリーンシートにレーザビームを照射し、開
口率の大きな穴を形成し、加工時の噴出物の付着を防止
し、かつグリーンシートを保持している定盤に与えるダ
メージを軽減することができるグリーンシート穴あけ加
工方法を提供する。 【解決手段】 キャリアシート上に焼成前のセラミック
材料からなるグリーンシートが密着した積層シート21
の、グリーンシート側の表面上に、保護シート22を密
着させる。保護シート側またはキャリアシート側から、
グリーンシートにレーザビームを入射させ、レーザビー
ムのエネルギによって、保護シート及びキャリアシート
のうちレーザビームの入射側のシート、及びグリーンシ
ートに穴を形成する。保護シート及びキャリアシート
を、穴が形成されたグリーンシートから剥がす。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザを用いたグ
リーンシート穴あけ加工方法及び加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】高密度積層チップインダクタやLCフィ
ルタの製造過程に、グリーンシートへ穴あけ加工を行う
工程がある。グリーンシートは、焼成前のセラミック材
料で形成されており、樹脂製のキャリアシート上にセラ
ミック材料を塗布することにより作製される。このた
め、通常は、グリーンシートの一方の表面にキャリアシ
ートが密着している。グリーンシートに機械的に穴あけ
加工する方法及びレーザビームを照射することにより穴
あけ加工する方法が知られている。
【0003】機械的に穴あけ加工する方法では、形成さ
れた穴の縁に肩だれやへこみが生ずることがあった。ま
た、キャリアシートに完全に穴あけされていない状態が
発生する場合もあった。
【0004】レーザビームを用いた穴あけ加工法とし
て、セラミック材料側からレーザビームを照射する方法
と、キャリアシート側からレーザビームを照射する方法
とが知られている。セラミック材料側からレーザビーム
を照射すると、形成された穴の縁がレーザビームによっ
てダメージを受け、穴の開口面の直径に対する底面の直
径の割合(開口率)が小さくなってしまう。また、穴あ
け時に発生した噴出物が穴の周辺のグリーンシートの表
面に付着する。穴の周辺に付着した噴出物は、後の印刷
工程で欠陥発生の原因になる。
【0005】キャリアシート側からレーザビームを照射
する方法では、噴出物がキャリアシート表面に付着する
ため、キャリアシートをグリーンシートから剥がすこと
により、噴出物を容易に取り除くことができる。また、
レーザビームの外周部近傍の成分がキャリアシートで吸
収されるため、穴の側面近傍のグリーンシートの受ける
ダメージが小さい。このため、開口率の大きな穴を形成
することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】グリーンシートの穴あ
け時には、グリーンシートをアクリル等の定盤に載せレ
ーザビームを照射する。キャリアシート側からレーザビ
ームを入射させる方法を採用した場合、グリーンシート
を貫通する穴が形成されると、レーザビームが定盤に入
射する。このレーザビームにより、定盤がダメージを受
けてしまうため、定盤を定期的に取り替えなければなら
ない。
【0007】本発明の目的は、グリーンシートにレーザ
ビームを照射し、開口率の大きな穴を形成し、加工時の
噴出物の付着を防止し、かつグリーンシートを保持して
いる定盤に与えるダメージを軽減することができるグリ
ーンシート穴あけ加工方法及び加工装置を提供すること
である。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、キャリアシート上に焼成前のセラミック材料からな
るグリーンシートが密着した積層シートの、前記グリー
ンシート側の表面上に、保護シートを密着させる工程
と、前記保護シート側または前記キャリアシート側か
ら、前記グリーンシートにレーザビームを入射させ、該
レーザビームのエネルギによって、前記保護シート及び
前記キャリアシートのうちレーザビームの入射側のシー
ト、及び前記グリーンシートに穴を形成する工程と、前
記保護シート及び前記キャリアシートを、穴が形成され
た前記グリーンシートから剥がす工程とを有するグリー
ンシート穴あけ加工方法が提供される。
【0009】穴あけ加工時に発生した噴出物が、レーザ
ビームの入射側のシートの表面に付着する。このシート
を剥がすことにより、付着物を容易に除去することがで
きる。入射側とは反対側の表面にも、保護シートまたは
キャリアシートが密着している。グリーンシートを貫通
する穴の底面に、このシートを残すことにより、加工対
象物の保持されている定盤の受けるダメージを軽減する
ことができる。
【0010】本発明の他の観点によると、レーザビーム
を出射するレーザ光源と、加工対象物を保持するステー
ジと、前記レーザ光源から出射されたレーザビームを、
前記ステージに保持された加工対象物の表面上に集光さ
せる集光光学系と、前記ステージに保持される加工対象
物の表面を被覆する保護シートに圧力を印加し、前記保
護シートを前記加工対象物の表面に密着させる加圧機構
とを有するレーザ加工装置が提供される。
【0011】加圧機構を用いて、加工対象物の表面に保
護シートを密着させることにより、上述の穴あけ加工方
法を用いて穴あけ加工することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】図1に、本発明の実施例によるレ
ーザ加工装置の概略図を示す。レーザ光源1が、パルス
レーザビームを出射する。レーザ光源1は、例えば炭酸
ガスレーザ発振器であり、その発振波長は約10μmで
ある。レーザ光源1から出射されたパルスレーザビーム
が、ビームエキスパンダ2によりビーム径を広げられ、
マスク3に入射する。
【0013】マスク3には貫通孔が形成されており、こ
の貫通孔を通過したパルスレーザビームが、折り返しミ
ラー4で反射し、フィールドレンズ5に入射する。フィ
ールドレンズ5により収束されたレーザビームが、ガル
バノスキャナ6に入射する。ガルバノスキャナ6は、入
射したパルスレーザビームを2次元方向に走査する。
【0014】走査されたパルスレーザビームが、fθレ
ンズ7で収束され、XYステージ8に保持された加工対
象物20に入射する。フィールドレンズ5及びfθレン
ズ7で構成された集光光学系は、マスク3の貫通孔を加
工対象物20の表面上に結像させる。結像倍率は、例え
ば10〜20倍である。
【0015】ガルバノスキャナ6でレーザビームを走査
することにより、マスク3の貫通孔の結像位置を加工対
象物20の表面上のある領域内で移動させることができ
る。ガルバノスキャナ6により結像位置の移動可能な領
域を単位加工領域と呼ぶこととする。一つの単位加工領
域内のすべての穴あけ加工が終了すると、XYステージ
8を駆動して加工対象物20を移動させることにより、
他の単位加工領域内の穴あけ加工を行うことができる。
【0016】加圧機構9が、微小間隙を隔てて相互に平
行に保持された一対のローラを含んで構成される。
【0017】加工対象物20は、積層シート21に保護
膜22が密着した構造を有する。積層シート21は、後
に図2を参照して説明するように、ポリエチレンテレフ
タレート(PET)からなるキャリアシートの表面上
に、焼成前のセラミック材料を塗布することにより作製
される。塗布されたセラミック材料からなる膜は、グリ
ーンシートと呼ばれる。保護膜22は、PETで形成さ
れ、グリーンシートの表面に密着している。
【0018】積層シート21のグリーンシート側の表面
上に保護膜22を載せて加圧機構9の一対のローラの間
を通すことにより、保護膜22をグリーンシートに押し
付け、両者を密着させることができる。
【0019】次に、図2(A)を参照して、実施例によ
る穴あけ加工方法について説明する。PET製のキャリ
アシート21aにグリーンシート21bが密着した積層
シート21のグリーンシート側の表面にPET製の保護
シート22を載せて、保護シート22をグリーンシート
21bに押し付ける。これにより、保護シート22がグ
リーンシート21bに密着する。例えば、図1に示した
加圧機構9を使用することにより、保護シート22をグ
リーンシート21bに密着させることができる。グリー
ンシート21bと保護膜22との密着強度は、キャリア
シート21aとグリーンシート21bとの密着強度より
も弱い。キャリアシート21aの厚さは75μm、グリ
ーンシート21bの厚さは40μm、保護シート22の
厚さは50μmである。保護シート22は、グリーンシ
ート21bに予め密着させておいてもよいし、穴あけ加
工を行う直前に密着させてもよい。
【0020】図1に示したマスク3の貫通孔、は直径
1.41mmの円形形状である。このマスク3を通し
て、保護膜22側からグリーンシート21bに7ショッ
トのパルスレーザビーム30を入射させる。最初の1シ
ョットのパルスエネルギは0.47mJであり、それに
続く6ショットのパルスエネルギは0.26mJであ
る。
【0021】7ショットのレーザビーム照射により、保
護膜22及びグリーンシート21bを貫通する穴24が
形成される。穴24はキャリアシート21aを貫通せ
ず、その底面にキャリアシート21aが残る。最初のシ
ョットよりも後のショットのパルスエネルギを小さくす
ることにより、穴24の深さ制御を容易に行うことがで
きる。
【0022】穴24の開口面側の側面に、傾斜のなだら
かな部分24aが形成される。これは、レーザビーム3
0の外周部近傍のパワー密度が中心部のパワー密度に比
べて低いためである。この傾斜のなだらかな部分24a
は、保護シート22内に止まり、グリーンシート21b
までは到達していない。このため、グリーンシート21
bに形成された穴24の側面は急峻になり、開口率を高
めることができる。すなわち、保護シート22が、レー
ザビーム30の外周部近傍のパワー密度の低い成分を吸
収し、この成分がグリーンシート21bに与えるダメー
ジを軽減しているのである。グリーンシート21bの上
面における穴24の直径は約50μmであった。穴の形
成時に発生した噴出物25が、穴24の周辺の保護シー
ト22の表面に付着する。
【0023】穴24を形成した後、穴24内を、導電性
のペースト、例えば銅ペーストで埋め込む。その後、保
護シート22をグリーンシート21bから剥がす。この
とき、保護シート22の表面上に付着した噴出物25が
保護シート22とともに除去される。このため、噴出物
がグリーンシート21bの表面上に残存しない。
【0024】その後、グリーンシート21bの表面に回
路パターンを印刷し、キャリアシート21aを剥がす。
ここまでの工程で、焼成前の複数のグリーンシート21
bが得られる。複数の所定のグリーンシートを重ね、回
路を分離するための切り込み溝を形成した後、焼成を行
う。
【0025】図2(B)に、保護シートを使用しないで
レーザビームの照射を行う従来の方法で形成された穴2
4bの断面図を示す。5ショットのパルスレーザビーム
の照射で、グリーンシート21bを貫通する穴24bが
形成された。1ショット目のパルスエネルギ、及び2シ
ョット目以降のパルスエネルギは、図2(A)に示した
実施例による穴あけ時のものと同一である。入射するレ
ーザビーム30の外周部近傍のパワー密度の低い領域の
影響を受けて、穴24bの側面がなだらかになる。形成
された穴24bの開口面における直径は約80μmであ
った。
【0026】上記実施例のように、グリーンシート21
bの表面に保護シート22を密着させて穴あけ加工を行
うことにより、小径で、かつ開口率の高い穴を形成する
ことができる。
【0027】また、図2(B)に示した従来の方法で穴
24bを形成すると、穴24bの周辺のグリーンシート
21bの表面に、噴出物25が付着する。このため、付
着した噴出物25を除去するための処理を別途行わなけ
ればならない。上記実施例による方法では、グリーンシ
ート21bに噴出物25が直接付着しないため、除去処
理を行う必要がない。
【0028】また、上記実施例による加工方法では、グ
リーンシート21bを貫通した穴24の底にキャリアシ
ート21aが残っている。このため、加工対象物20を
保持しているXYステージ8の定盤が、レーザビームに
よるダメージを受けにくい。
【0029】また、上記実施例では、図2に示した保護
シート22側からグリーンシート21bにレーザビーム
30を入射させたが、キャリアシート21a側からレー
ザビームを入射させてもよい。この場合には、保護シー
ト22が、加工対象物20の載置されている定盤を保護
する機能を果たす。また、キャリアシート21aが、噴
出物の付着防止、及び穴の開口率を向上させる機能を果
たす。
【0030】上記実施例では、レーザ光源として炭酸ガ
スレーザを用いたが、Nd:YAGレーザ、Nd:YL
Fレーザ、Nd:YVO4レーザ、これらの高調波、ま
たはエキシマレーザを用いることも可能である。
【0031】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
グリーンシートに、保護シートまたはキャリアシートを
通してレーザビームを入射させることにより、穴の形成
時に発生する噴出物がグリーンシートに付着することを
防止できる。また、保護シートまたはキャリアシート
が、レーザビームの外周部近傍のパワー密度の低い成分
を吸収するため、グリーンシートに形成される穴の開口
率を高めることができる。
【0033】レーザビームの入射する表面とは反対側の
表面にも、キャリアシートまたは保護シートが密着して
いる。グリーンシートを貫通する穴の底面にキャリアシ
ートまたは保護シートを残すことにより、加工対象物の
載置されている定盤の受けるダメージを軽減することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例によるレーザ加工装置の概略
図である。
【図2】 (A)は、本発明の実施例による方法で形成
した穴の断面図であり、(B)は、従来の方法で形成し
た穴の断面図である。
【符号の説明】
1 レーザ光源 2 ビームエキスパンダ 3 マスク 4 折り返しミラー 5 フィールドレンズ 6 ガルバノスキャナ 7 fθレンズ 8 XYステージ 9 加圧機構 20 加工対象物 21 積層シート 22 保護シート 24 穴 25 噴出物
───────────────────────────────────────────────────── 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 101:40 B23K 101:40 Fターム(参考) 4E068 AF01 AF02 CB05 CG05 DA14 DB12 4G055 AA08 AC00 AC09 BA83

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 キャリアシート上に焼成前のセラミック
    材料からなるグリーンシートが密着した積層シートの、
    前記グリーンシート側の表面上に、保護シートを密着さ
    せる工程と、 前記保護シート側または前記キャリアシート側から、前
    記グリーンシートにレーザビームを入射させ、該レーザ
    ビームのエネルギによって、前記保護シート及び前記キ
    ャリアシートのうちレーザビームの入射側のシート、及
    び前記グリーンシートに穴を形成する工程と、 前記保護シート及び前記キャリアシートを、穴が形成さ
    れた前記グリーンシートから剥がす工程とを有するグリ
    ーンシート穴あけ加工方法。
  2. 【請求項2】 前記レーザビームが炭酸ガスレーザ発振
    器から出射したレーザビームであり、前記保護シート及
    び前記キャリアシートのうちレーザビームの入射側のシ
    ートがPET樹脂で形成されている請求項1に記載のグ
    リーンシート穴あけ加工方法。
  3. 【請求項3】 前記穴を形成する工程において、前記保
    護シート及び前記キャリアシートのうちレーザビームの
    入射側のシート、及び前記グリーンシートを貫通し、前
    記保護シート及び前記キャリアシートのうち他方のシー
    トは貫通しない穴を形成し、前記穴を形成した後、前記
    入射側のシートを剥がす前に、前記穴を導電性のペース
    トで埋め込む工程を有する請求項1または2に記載のグ
    リーンシート穴あけ加工方法。
  4. 【請求項4】 レーザビームを出射するレーザ光源と、 加工対象物を保持するステージと、 前記レーザ光源から出射されたレーザビームを、前記ス
    テージに保持された加工対象物の表面上に集光させる集
    光光学系と、 前記ステージに保持される加工対象物の表面を被覆する
    保護シートに圧力を印加し、前記保護シートを前記加工
    対象物の表面に密着させる加圧機構とを有するレーザ加
    工装置。
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