JP2003236689A - Method of drilling ceramic green sheet - Google Patents

Method of drilling ceramic green sheet

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JP2003236689A
JP2003236689A JP2002036924A JP2002036924A JP2003236689A JP 2003236689 A JP2003236689 A JP 2003236689A JP 2002036924 A JP2002036924 A JP 2002036924A JP 2002036924 A JP2002036924 A JP 2002036924A JP 2003236689 A JP2003236689 A JP 2003236689A
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JP
Japan
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green sheet
hole
ceramic green
mask
laser beam
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JP2002036924A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiko Sorada
和彦 空田
Tomoyuki Yamaguchi
友之 山口
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of drilling a ceramic green sheet capable of reducing the electric resistance of a metal paste within a via hole for connecting upper and lower electric circuit wiring to each other. <P>SOLUTION: The sectional shape of a laser beam is faired by a mask having a through-hole of a square shape. The laser beam faired by the mask is made incident on the ceramic green sheet by an imaging optical system for imaging the through-hole of the mask onto the front surface of the ceramic green sheet, by which a hole is formed in the incident position. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、セラミックグリー
ンシートの穴あけ方法に関し、特にレーザビームを入射
させることによってセラミックグリーンシートに穴をあ
ける方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for making holes in a ceramic green sheet, and more particularly to a method for making holes in a ceramic green sheet by making a laser beam incident thereon.

【0002】[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、セラミック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。
2. Description of the Related Art In the process of manufacturing high density multilayer chip inductors and LC filters, there is a process of making holes in a ceramic green sheet. The green sheet is formed of a ceramic material before firing, and is produced by applying a ceramic material on a resin carrier sheet.

【0003】グリーンシートに炭酸ガスレーザビームを
入射させると、入射位置にほぼ円形の貫通孔(ビアホー
ル)が形成される。このビアホール内に金属ペーストを
充填し、グリーンシートの表面上に電気回路配線を印刷
する。このグリーンシートを積層することにより、チッ
プインダクタ等が作製される。ビアホール内に充填され
た金属ペーストは、上下の電気回路配線を相互に導通さ
せる。
When a carbon dioxide laser beam is incident on the green sheet, a substantially circular through hole (via hole) is formed at the incident position. A metal paste is filled in the via hole, and electric circuit wiring is printed on the surface of the green sheet. By laminating the green sheets, a chip inductor or the like is manufactured. The metal paste filled in the via holes electrically connects the upper and lower electric circuit wirings.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上下
の電気回路配線を相互に接続するビアホール内の金属ペ
ーストの電気抵抗を低減することが可能なセラミックグ
リーンシートの穴あけ方法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method for punching a ceramic green sheet capable of reducing the electric resistance of a metal paste in a via hole which connects upper and lower electric circuit wirings to each other. Is.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、レーザビームの断面形状を、方形の貫通孔を有する
マスクによって整形する工程と、前記マスクの貫通孔
を、セラミックグリーンシートの表面上に結像させる結
像光学系により、該マスクによって整形されたレーザビ
ームを該セラミックグリーンシートに入射させ、入射し
た位置に穴を形成する工程とを有するセラミックグリー
ンシートの穴あけ方法が提供される。
According to one aspect of the present invention, the step of shaping the cross-sectional shape of a laser beam with a mask having a rectangular through hole, and the through hole of the mask on the surface of a ceramic green sheet. The method for forming a hole in a ceramic green sheet, which comprises: forming a hole in the position where the laser beam shaped by the mask is incident on the ceramic green sheet by an imaging optical system for forming an image on the ceramic green sheet.

【0006】方形の貫通孔の像がセラミックグリーンシ
ート上に形成されるため、方形に近い形状の穴をあける
ことができる。
Since an image of a rectangular through hole is formed on the ceramic green sheet, it is possible to make a hole having a shape close to a square.

【0007】[0007]

【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。
1 is a schematic view of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention. The laser light source 1 emits a pulsed laser beam. The laser light source 1 is, for example, a carbon dioxide laser oscillator, and its oscillation wavelength is about 10 μm. The pulse laser beam emitted from the laser light source 1 is expanded in beam diameter by the beam expander 2,
It is incident on the mask 3.

【0008】マスク3には方形、例えば正方形または長
方形の貫通孔が形成されている。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。
The mask 3 is provided with a rectangular, for example, square or rectangular through hole. The pulse laser beam that has passed through this through hole is reflected by the folding mirror 4 and enters the field lens 5. The laser beam focused by the field lens 5 enters the galvano scanner 6. The galvano scanner 6 scans the incident pulsed laser beam in a two-dimensional direction.

【0009】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に保持されたセラミ
ックグリーンシート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の貫通孔をグリーンシート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。
The scanned pulse laser beam is converged by the fθ lens 7 and is incident on the ceramic green sheet 20 held on the XY stage 8. The condensing optical system including the field lens 5 and the fθ lens 7 forms an image of the through hole of the mask 3 on the surface of the green sheet 20. The imaging magnification is, for example, 10 to 20 times.

【0010】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グリー
ンシート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を駆動してグリーンシート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。
By scanning the laser beam with the galvano scanner 6, the image forming position of the through hole of the mask 3 can be moved within a certain area on the surface of the green sheet 20. An area in which the imaging position can be moved by the galvano scanner 6 is referred to as a unit processing area. When all the drilling operations in one unit processing area are completed, the XY stage 8 is driven to move the green sheet 20, so that the drilling operations in the other unit processing area can be performed.

【0011】マスク3の貫通孔が方形であるため、グリ
ーンシート20の表面上に形成されるその像も方形であ
る。このため、グリーンシートにほぼ方形の穴が形成さ
れる。例えば、マスク3の貫通孔が、一辺の長さ3mm
の正方形であり、結像倍率が1/20倍であるとき、グ
リーンシートに形成される穴の一辺の長さが約150μ
mになる。
Since the through holes of the mask 3 are rectangular, the image formed on the surface of the green sheet 20 is also rectangular. Therefore, a substantially rectangular hole is formed in the green sheet. For example, the through hole of the mask 3 has a side length of 3 mm.
When the imaging magnification is 1/20, the length of one side of the hole formed in the green sheet is approximately 150 μm.
It becomes m.

【0012】図2(A)〜(D)に、積層される第1層
から第4層までのグリーンシートの平面図を示す。な
お、図2(A)〜(D)は、1つのチップインダクタに
相当する部分のみを示している。穴あけ加工される時点
では、グリーンシートはチップインダクタ毎に分離され
ていない。
2A to 2D are plan views of the green sheets of the first to fourth layers to be laminated. 2A to 2D show only a portion corresponding to one chip inductor. At the time of punching, the green sheet is not separated for each chip inductor.

【0013】図2(A)〜(D)に示すように、1層目
〜4層目のグリーンシートに、それぞれ正方形の外周の
うち各図の下辺以外の3辺、左辺以外の3辺、上辺以外
の3辺、及び右辺以外の3辺に沿う配線30、32、3
4、及び36が印刷されている。配線30の左下端、配
線32の左上端、配線34の右上端、及び配線36の右
下端に、それぞれ正方形のビアホール31、33、3
4、及び36が形成されている。
As shown in FIGS. 2 (A) to 2 (D), on the first to fourth layers of green sheets, three sides other than the lower side and three sides other than the left side of each square of the outer periphery of the square are respectively included. Wirings 30, 32, 3 along the three sides other than the upper side and the three sides other than the right side
4 and 36 are printed. Square via holes 31, 33, 3 are provided at the lower left end of the wiring 30, the upper left end of the wiring 32, the upper right end of the wiring 34, and the lower right end of the wiring 36, respectively.
4 and 36 are formed.

【0014】1層目のグリーンシートに形成されている
配線30が、ビアホール31内に埋め込まれる金属ペー
ストを介して、その下に密着する2層目のグリーンシー
トに形成されている配線32の左下端に接続される。同
様に、2層目のグリーンシートに形成されている配線3
2が、3層目のグリーンシートに形成されている配線3
4の左上端に接続され、配線34が、4層目のグリーン
シートに形成されている配線36の右上端に接続され
る。このようにして、配線30、32、34、及び36
で構成されたインダクタが得られる。配線30、32、
34、及び36の幅は、全て等しい。
The wiring 30 formed on the first-layer green sheet is adhered underneath via the metal paste embedded in the via hole 31, and the lower left of the wiring 32 formed on the second-layer green sheet. Connected to the end. Similarly, the wiring 3 formed on the second-layer green sheet
2 is the wiring 3 formed on the green sheet of the third layer
The wiring 34 is connected to the upper left end of the wiring 4, and the wiring 34 is connected to the upper right end of the wiring 36 formed on the green sheet of the fourth layer. In this way, the wires 30, 32, 34, and 36
An inductor composed of is obtained. Wiring 30, 32,
The widths of 34 and 36 are all equal.

【0015】図2(E)に、ビアホール31が形成され
た部分の斜視図を示す。正方形の平面形状を有する四角
柱がグリーンシートを貫通している。他のビアホール3
3、35、及び37の形状もビアホール31の形状と同
じである。このビアホール31、33、35、及び37
の正方形断面の一辺の長さは、配線30、32、34、
及び36の幅とほぼ等しい。
FIG. 2E shows a perspective view of a portion where the via hole 31 is formed. A square pole having a square planar shape penetrates the green sheet. Other beer holes 3
The shapes of 3, 35, and 37 are also the same as the shape of the via hole 31. The via holes 31, 33, 35, and 37
The length of one side of the square cross section of the wirings 30, 32, 34,
And the width of 36.

【0016】図2(F)に、従来のレーザ加工方法で形
成されたビアホール40の斜視図を示す。このビアホー
ル40の平面形状は円形である。このビアホールの円形
断面の直径は、グリーンシート上に形成される配線の幅
とほぼ等しい。
FIG. 2F is a perspective view of the via hole 40 formed by the conventional laser processing method. The plane shape of the via hole 40 is circular. The diameter of the circular cross section of the via hole is almost equal to the width of the wiring formed on the green sheet.

【0017】図3に、正方形断面及び円形断面のビアホ
ールの平面図を示す。正方形断面45の一辺の長さ及び
円形断面46の直径が、ともに配線幅に等しいため、円
形断面46は正方形断面45に内接する。このため、正
方形断面のビアホールの断面積が、円形断面のビアホー
ルの断面積よりも大きい。グリーンシートの厚さ及びビ
アホールに埋め込まれる金属ペーストの比抵抗が等しい
とすると、ビアホールの断面を正方形にすることによ
り、ビアホール内に埋め込まれた金属ペーストの電気抵
抗を低下させることができる。
FIG. 3 shows plan views of via holes having a square cross section and a circular cross section. Since the length of one side of the square cross section 45 and the diameter of the circular cross section 46 are both equal to the wiring width, the circular cross section 46 is inscribed in the square cross section 45. Therefore, the cross-sectional area of the square cross-section via hole is larger than the cross-sectional area of the circular cross-section via hole. Assuming that the thickness of the green sheet and the specific resistance of the metal paste embedded in the via hole are equal, making the cross section of the via hole square makes it possible to reduce the electrical resistance of the metal paste embedded in the via hole.

【0018】なお、グリーンシートの表面に形成される
レーザビームのスポットが正方形であっても、実際に形
成されるビアホールの断面は、図3に実線47で示すよ
うに、正方形の4つの角が丸みを帯びた形状になる。よ
り具体的には、実線47で示された断面の外周が、正方
形の外周と、それに内接する円周との間を通過する。
Even if the spot of the laser beam formed on the surface of the green sheet is square, the cross section of the via hole actually formed has four square corners as shown by the solid line 47 in FIG. It has a rounded shape. More specifically, the outer circumference of the cross section indicated by the solid line 47 passes between the outer circumference of the square and the circumference inscribed therein.

【0019】上記実施例では、ビアホールの断面を正方
形状としたが、正方形の代わりに長方形としてもよい。
ただし、現実には、長方形の4つの角が丸みを帯びた形
状になる。この場合には、ビアホール断面の外周が、長
方形と、それに内接する楕円の外周との間を通過する。
Although the via hole has a square cross section in the above embodiment, it may have a rectangular shape instead of a square shape.
However, in reality, the four corners of the rectangle are rounded. In this case, the outer periphery of the cross section of the via hole passes between the rectangle and the outer periphery of the ellipse inscribed therein.

【0020】上記実施例では、マスク3を交換すること
により、形成すべきビアホールの断面形状を容易に変え
ることができる。また、グリーンシート上におけるビア
ホールの配置パターンが変わっても、ガルバノスキャナ
6の制御により、容易にレーザビームの入射位置を変え
ることができる。
In the above embodiment, the cross-sectional shape of the via hole to be formed can be easily changed by replacing the mask 3. Further, even if the arrangement pattern of the via holes on the green sheet is changed, the incident position of the laser beam can be easily changed by controlling the galvano scanner 6.

【0021】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。
The present invention has been described above with reference to the embodiments.
The present invention is not limited to these. For example, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
セラミックグリーンシートに形成する穴の断面形状を方
形に近づけることができる。これにより、セラミックグ
リーンシートを積層して構成される電気回路の抵抗を下
げることが可能になる。
As described above, according to the present invention,
The cross-sectional shape of the hole formed in the ceramic green sheet can be approximated to a square. This makes it possible to reduce the resistance of the electric circuit configured by laminating the ceramic green sheets.

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

【図1】 本発明の実施例で使用されるレーザ加工装置
の概略図である。
FIG. 1 is a schematic view of a laser processing apparatus used in an embodiment of the present invention.

【図2】 (A)〜(D)は、チップインダクタの各層
の平面図であり、(E)は、実施例による方法で作製し
たビアホールの斜視図であり、(F)は、従来の方法で
作製したビアホールの斜視図である。
2A to 2D are plan views of respective layers of a chip inductor, FIG. 2E is a perspective view of a via hole manufactured by a method according to an example, and FIG. 2F is a conventional method. FIG. 6 is a perspective view of a via hole manufactured in Step 1.

【図3】 正方形断面と円形断面と実際に形成されるビ
アホールの断面との関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a square cross section, a circular cross section, and a cross section of an actually formed via hole.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 20 グリーンシート 30、32、34、36 配線 31、33、35、37、40 ビアホール 45 正方形断面 46 円形断面 47 実際に形成されるビアホールの断面 1 laser light source 2 beam expander 3 masks 4 folding mirror 5 field lens 6 galvano scanner 7 fθ lens 8 XY stage 20 green sheets 30, 32, 34, 36 wiring 31, 33, 35, 37, 40 Via holes 45 square cross section 46 circular cross section 47 Cross section of via hole actually formed

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザビームの断面形状を、方形の貫通
孔を有するマスクによって整形する工程と、 前記マスクの貫通孔を、セラミックグリーンシートの表
面上に結像させる結像光学系により、該マスクによって
整形されたレーザビームを該セラミックグリーンシート
に入射させ、入射した位置に穴を形成する工程とを有す
るセラミックグリーンシートの穴あけ方法。
1. A mask for shaping the cross-sectional shape of a laser beam with a mask having a rectangular through hole, and an imaging optical system for forming an image of the through hole of the mask on the surface of a ceramic green sheet. A step of making a laser beam shaped by the method incident on the ceramic green sheet, and forming a hole at the incident position.
【請求項2】 さらに、レーザビームを走査することに
よって、セラミックグリーンシートの表面上で、前記マ
スクの貫通孔の像を移動させ、複数の穴を形成する工程
を含む請求項1に記載のセラミックグリーンシートの穴
あけ方法。
2. The ceramic according to claim 1, further comprising the step of moving the image of the through hole of the mask on the surface of the ceramic green sheet by scanning with a laser beam to form a plurality of holes. How to drill a green sheet.
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