JP2004098121A - Method and apparatus for laser beam machining - Google Patents

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JP2004098121A
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laser beam
pulse
processing
pulse laser
optical path
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Shiro Hamada
浜田 史郎
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus for laser beam machining which realize shortening of machining time of a work to be machined. <P>SOLUTION: A pulse laser beam propagating along a first optical path is divided into a laser beam propagating along a second optical path and a laser beam propagating along a third optical path. The pulse laser beam propagating along the second optical path is made incident on a first work to be machined and the work is machined. At least one of the pulses of the pulse laser beam propagating along the third optical path is divided into a plurality of pulses on a time base and made incident on a second work to be machined and the work is machined. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザビームを用いた加工方法及び加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図3(A)〜(C)を参照し、2層の金属層を有する基板(2メタル基板)の従来の加工方法を説明する。図3(A)は2メタル基板の概略を表す断面図である。たとえばポリイミドでつくられた樹脂層51の表面に銅層52、内部に銅で形成された電極層53が配された2メタル基板を紫外パルスレーザビーム54で加工する。銅層52の厚さは、たとえば9〜18μmであり、この2メタル基板においては、9μmである。電極層53と銅層52とに挟まれた部分の樹脂層51の厚さは、たとえば20〜50μmであり、この2メタル基板においては、50μmである。紫外パルスレーザビームは、たとえば、出力12W、周波数12kHzで出射される。1パルス当たりのパルスエネルギは、1mJ/パルスとなる。
【0003】
図3(B)に示すように、紫外パルスレーザビーム54を銅層52に照射し、樹脂層51を露出させる穴52aをあける。銅層52に穴52aを開けるためには、銅層52表面において、約10〜20J/cmのエネルギ密度が必要である。ここでは、20J/cmのエネルギ密度で照射される。銅層52表面に照射されるレーザビームのエネルギ密度が20J/cmであるとき、銅層52の1パルス当たりのエッチングレートは、約1.5μm/パルスである。したがって、厚さ9μmの銅層52の場合、6ショットのパルスレーザビームを照射することにより、穴52aを開けることができる。穴52aを形成するのに必要な加工時間は、約0.5msである。
【0004】
図3(C)に示すように、この穴52aの穿孔に続けて、たとえばアッテネータで、紫外パルスレーザビーム54のパルスエネルギを小さくし、樹脂層51に電極層53に至る穴51aを穿つ。1パルス当たりのパルスエネルギは、たとえば0.05mJ/パルスに減衰される。樹脂層51に穴51aを開けるためには、樹脂層51表面において、約1〜2J/cmのエネルギ密度が必要である。ここでは、1J/cmのエネルギ密度で照射される。樹脂層51表面に照射されるレーザビームのエネルギ密度が1J/cmであるとき、樹脂層52の1パルス当たりのエッチングレートは、約1μm/パルスである。したがって、厚さ50μmの樹脂層52の場合、50ショットのパルスレーザビームを照射することにより、穴51aを開けることができる。穴51aを形成するのに必要な加工時間は、約4.2msである。穴51aと穴52aとを連続して開けるのに必要な時間は、約4.7msである。
【0005】
また、たとえばアッテネータでパルスエネルギの調整を行うのではなく、銅層52の加工と、樹脂層51の加工とで、紫外パルスレーザビームを出射するレーザ発振器の出力及び周波数を変化させてもよい。
【0006】
銅層52に穴を開ける場合には、たとえば、出力12W、周波数12kHzでパルスレーザビームを出射する。1パルス当たりのパルスエネルギは、1mJ/パルスである。厚さ9μmの銅層52に、6ショットのパルスレーザビームで穴52aを開けるとき、必要な加工時間は、約0.5msである。
【0007】
次に、樹脂層51に穴51aを開ける。たとえば、出力3W、周波数60kHz、パルス幅100nsで、紫外パルスレーザビームが出射する。1パルス当たりのパルスエネルギは、0.05mJ/パルスである。厚さ50μmの樹脂層51に、50ショットのパルスレーザビームで穴51aを開けるとき、必要な加工時間は、約0.83msである。穴51aと穴52aとを連続して開けるのに必要な時間は、約1.33msである。
【0008】
更に、従来の方法によると高品質の加工は困難である。
【0009】
図3(D)を参照して説明する。銅層52と樹脂層51の加工を連続して行うため、銅層52の加工時に樹脂層51まで伝わった熱及び樹脂層51の加工時に銅層52に残存する熱が影響して、アンダーカット51b等の欠陥が生じやすくなる。したがって、実際に樹脂層51に穿たれるのは穴51cのように、穴52aの周辺直下の樹脂層51が損傷し、側面が膨らみを有する穴になる。また、単に銅層52加工時の熱が散逸するのを待てば、穴開け加工にかかる時間が長くなる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、加工対象物を加工する時間を短縮することのできるレーザ加工方法及びレーザ加工装置を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によれば、第1の光路に沿って伝搬するパルスレーザビームを、第2の光路に沿って伝搬するパルスレーザビームと第3の光路に沿って伝搬するパルスレーザビームとに分岐させる工程と、前記第2の光路に沿って伝搬するパルスレーザビームを、第1の加工対象物に入射させて加工する工程と、前記第3の光路に沿って伝搬するパルスレーザビームの少なくとも1つのパルスを時間軸上で複数のパルスに分割し、第2の加工対象物に入射させて加工する工程とを有するレーザ加工方法が提供される。
【0012】
このレーザ加工方法によれば、加工対象物を加工する時間を短くすることができる。
【0013】
また、本発明の他の観点によれば、パルスレーザビームを出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたパルスレーザビームを、第1のパルスレーザビームと第2のパルスレーザビームとに分岐させるとともに、該第1のパルスレーザビームを第1の加工領域内の加工対象物に入射させる第1の光学系と、前記第2のパルスレーザビームが入射され、該第2のパルスレーザビームの少なくとも1つのパルスを時間軸上で複数のパルスに分割し、複数のパルスに分割されたパルスレーザビームを、第2の加工領域内の加工対象物に入射させる第2の光学系とを有するレーザ加工装置が提供される。
【0014】
このレーザ加工装置を用いると、第1の加工領域内で加工を行うと同時に、第2の加工領域内でも加工を行うことができる。第1の光学系と第2の光学系とによって、第1及び第2の加工領域内での加工時間の差を小さくするように、レーザビームを分岐し、または、第2のパルスレーザビームを分割し、加工時間を短縮することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の実施例によるレーザ加工方法に用いられるレーザ加工装置の概略図である。レーザ光源1は、たとえば、波長変換ユニットを含むNd:YAGレーザである。波長変換ユニットを含むNd:YAGレーザからは、たとえばNd:YAGレーザの3倍高調波(波長355nm)が出射する。たとえば、出力12W、周波数6kHz、パルス幅100ns、パルスエネルギ2mJ/パルスである。
【0016】
出射されたレーザビームは、貫通孔を有するマスク2で、断面形状を、たとえば円形に整形され、ビームスプリッタ3に入射する。ビームスプリッタ3は、入射したパルスレーザビームを、光路Aを進むパルスレーザビームと光路Bを進むパルスレーザビームとに分岐する。2つの光路を進むレーザビームは、たとえばパルスエネルギが等しくなるように分岐される。すなわち光路A、光路Bを進むレーザビームの1パルス当たりのパルスエネルギは、ともに約1mJ/パルスである。
【0017】
光路Aを進むパルスレーザビームは、ガルバノスキャナ4に入射する。ガルバノスキャナ4は、一対の揺動可能な反射鏡を含んで構成され、パルスレーザビームを2次元方向に走査する。ガルバノスキャナ4で走査されたパルスレーザビームはfθレンズ5を透過して、加工対象物である基板6に入射する。基板6は、XYステージ14の可動面上に載置されている。fθレンズ5は、マスク2の貫通孔を基板6に結像させる。
【0018】
光路Bを進むパルスレーザビームは、パルスチョッパ10に入射する。パルスチョッパ10は、入射する1ショットのパルスレーザビームから、それよりパルス幅の短い複数のパルスレーザビームを形成する。これについては、後に詳述する。
【0019】
パルスチョッパ10で形成された、パルス幅の短いパルスレーザビームは、必要に応じて配置される反射ミラー11で反射され、ガルバノスキャナ12、fθレンズ13を経て、加工対象物である基板7に入射する。基板7は、XYステージ14の可動面上に載置されている。ガルバノスキャナ12、fθレンズ13の作用は、それぞれ、光路Aに配置されたガルバノスキャナ4、fθレンズ5のそれと同様である。
【0020】
基板6及び基板7は、たとえば、従来技術の説明の中で、図3(A)に断面を示した2メタル基板である。光路Aを進むレーザビームが、基板6の銅層52に入射し、樹脂層51の表面を露出させる穴52aを開ける。穴52aを開けるためには、前述のように、6ショットのパルスレーザビームが必要であり、穴開け加工に要する時間は約0.5msである。なお、銅層52に穴52aが開けられた基板6は、XYステージ14により、光路Bを進むレーザビームの加工領域に移動され、樹脂層51に、電極層53に至る穴51aが開けられる。
【0021】
光路Bを進むレーザビームによる加工を詳述する。光路Aを進むレーザビームによって、基板6の銅層52に穴52aが開けられると同時に、光路Bを進むレーザビームの加工領域では、基板7が加工される。基板7は、光路Aを進むレーザビームによって、すでに、銅層52に、樹脂層51表面を露出させる穴52aが開けられている基板である。
【0022】
図2を用いてパルスチョッパ10について説明する。パルスチョッパ10は、たとえばEOM(electric optical modulator)を含んで構成され、前述のように、入射する1ショットのパルスレーザビームから、それよりパルス幅の短い複数のパルスレーザビームを形成する。
【0023】
図2(A)は、パルスチョッパ10に入射する前の1ショットのパルスレーザビームの、パルス幅とパルスエネルギ密度との関係を示す概略的なグラフである。パルス幅100nsのレーザビームが、パルスチョッパ10に入射する。
【0024】
図2(B)は、パルスチョッパ10から出射する複数のパルスレーザビームの、パルス幅とパルスエネルギ密度との関係を示す概略的なグラフである。斜線を施した部分が、パルスチョッパ10から出射する複数のパルスレーザビームを示す。パルス幅100nsの1ショットのレーザビームから、パルス幅5nsのパルスレーザビームが10ショット形成され、パルスチョッパ10から出射する。出射する各ショットのパルスエネルギは、0.05mJ/パルスである。
【0025】
パルスチョッパ10から出射するパルス幅5nsのパルスレーザビームが、基板7の樹脂層51に入射する。樹脂層51に、電極層53に至る穴51aを形成するためには、前述のように、50ショットのパルスレーザビームが必要であり、穴開け加工に要する時間は約0.83msである。
【0026】
光路Aを進むレーザビームによる、基板6の銅層52の穴開け加工に要する時間は約0.5msであった。また、光路Bを進むレーザビームによる、基板7の樹脂層51の穴開け加工に要する時間は約0.83msである。これらの加工は同時に行われるので、レーザビームを光路Aと光路Bとに分岐し、分岐したレーザビームのそれぞれで加工を行うのに必要な時間は、0.83msとなる。これは、従来のレーザ加工方法で同様の加工を行うのに必要とされる加工時間よりも短い。
【0027】
また、本実施例によるレーザ加工方法を用いると、加工品質を向上させることができる。基板6は、光路Aを進むレーザビームで、銅層52に穴52aを開けられた後、XYステージ14により、光路Bを進むレーザビームの加工領域に移動される。このため、この間に、穴52a加工時の熱が散逸し、穴52aの近辺が冷却される。したがって、アンダーカット51b等の欠陥が生じにくくなる。
【0028】
更に、樹脂層51の加工においては、照射されるレーザビームのエネルギが同じである場合、パルス幅を短くした方が、良質の加工を行うことができる。したがって、パルスチョッパ10を用いて形成した、パルス幅5nsのパルスレーザビームを用いることにより、良質の穴開け加工を行うことができる。
【0029】
なお、本実施例においては、ビームスプリッタ3によるパルスレーザビームの分岐は、光路A及びBを進むレーザビームのパルスエネルギが等分されるように行われた。また、パルスチョッパ10によって、1ショットのレーザビームから、10ショットのパルスレーザビームを得た。ビームスプリッタ3によるレーザビームのパルスエネルギ分岐の割合、及びパルスチョッパ10によるパルス分割数は、光路Aを進むレーザビームで行われる加工に必要な時間と、光路Bにおけるそれとが、ほぼ等しくなるように決定されるのが好ましい。銅層52を貫通する穴を形成する時間と、樹脂層51を貫通する穴を形成する時間とのうち、短い方の時間が、長い方の時間の50%以上となるように、ビームスプリッタ3でパルスレーザビームを分岐させ、または、パルスチョッパ10でパルスレーザビームを分割することが好ましい。たとえば本実施例のように、樹脂層51に穴51aを開けるために必要なエネルギ密度が、銅層52に穴52aを開けるために必要なそれの1/10〜1/20倍であれば、ビームのエネルギ分岐の割合を1:1とし、パルス分割数を10とすればよい。
【0030】
更に、実施例によるレーザ加工方法に使用するレーザビームは、Nd:YAGレーザの3倍高調波に限らず、基本波、2倍高調波でもよい。またCOレーザ等も用いることができる。
【0031】
ここではマスク2の貫通孔を基板6の表面に結像させるマスクイメージング光学系の実施例をあげたが、これが焦点レンズを用いて基板6上にパルスレーザビームの焦点を結ばせる集光光学系であってもよい。
【0032】
以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに限定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は自明であろう。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、加工対象物を加工する時間を短縮することのできるレーザ加工方法及びレーザ加工装置を提供することができる。
【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方法に用いるレーザ加工装置の概略図である。
【図2】(A)及び(B)は、パルスレーザビームの、パルス幅とパルスエネルギ密度との関係を示す概略的なグラフである
【図3】(A)〜(D)は、基板の断面図である。
【符号の説明】
1 レーザ光源
2 マスク
3 ビームスプリッタ
4 ガルバノスキャナ
5 fθレンズ
6 基板
7 基板
10 パルスチョッパ
11 反射ミラー
12 ガルバノスキャナ
13 fθレンズ
14 XYステージ
51 樹脂層
51a、c 穴
51b アンダーカット
52 銅層
52a 穴
53 電極層
54 紫外パルスレーザビーム
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a processing method and a processing apparatus using a laser beam.
[0002]
[Prior art]
A conventional processing method of a substrate having two metal layers (two-metal substrate) will be described with reference to FIGS. FIG. 3A is a cross-sectional view schematically showing a two-metal substrate. For example, a two-metal substrate in which a copper layer 52 is disposed on the surface of a resin layer 51 made of polyimide and an electrode layer 53 formed of copper inside is processed with an ultraviolet pulse laser beam 54. The thickness of the copper layer 52 is, for example, 9 to 18 μm, and in the two metal substrate, it is 9 μm. The thickness of the portion of the resin layer 51 sandwiched between the electrode layer 53 and the copper layer 52 is, for example, 20 to 50 μm, and 50 μm in this two-metal substrate. The ultraviolet pulse laser beam is emitted with an output of 12 W and a frequency of 12 kHz, for example. The pulse energy per pulse is 1 mJ / pulse.
[0003]
As shown in FIG. 3B, the copper layer 52 is irradiated with an ultraviolet pulse laser beam 54, and a hole 52a for exposing the resin layer 51 is formed. In order to make the hole 52 a in the copper layer 52, an energy density of about 10 to 20 J / cm 2 is required on the surface of the copper layer 52. Here, irradiation is performed with an energy density of 20 J / cm 2 . When the energy density of the laser beam applied to the surface of the copper layer 52 is 20 J / cm 2 , the etching rate per pulse of the copper layer 52 is about 1.5 μm / pulse. Therefore, in the case of the copper layer 52 having a thickness of 9 μm, the holes 52a can be formed by irradiating 6 shots of the pulse laser beam. The processing time required to form the hole 52a is about 0.5 ms.
[0004]
As shown in FIG. 3 (C), following the drilling of the hole 52a, the pulse energy of the ultraviolet pulse laser beam 54 is reduced by, for example, an attenuator, and a hole 51a reaching the electrode layer 53 is drilled in the resin layer 51. The pulse energy per pulse is attenuated to 0.05 mJ / pulse, for example. In order to make the hole 51 a in the resin layer 51, an energy density of about 1 to 2 J / cm 2 is required on the surface of the resin layer 51. Here, irradiation is performed with an energy density of 1 J / cm 2 . When the energy density of the laser beam applied to the surface of the resin layer 51 is 1 J / cm 2 , the etching rate per pulse of the resin layer 52 is about 1 μm / pulse. Therefore, in the case of the resin layer 52 having a thickness of 50 μm, the hole 51a can be formed by irradiating the pulse laser beam of 50 shots. The processing time required to form the hole 51a is about 4.2 ms. The time required to continuously open the hole 51a and the hole 52a is about 4.7 ms.
[0005]
For example, instead of adjusting the pulse energy with an attenuator, the output and frequency of the laser oscillator that emits the ultraviolet pulse laser beam may be changed between the processing of the copper layer 52 and the processing of the resin layer 51.
[0006]
When a hole is made in the copper layer 52, for example, a pulse laser beam is emitted at an output of 12 W and a frequency of 12 kHz. The pulse energy per pulse is 1 mJ / pulse. When the hole 52a is formed in the 9 μm thick copper layer 52 with a 6-shot pulse laser beam, the required processing time is about 0.5 ms.
[0007]
Next, a hole 51 a is made in the resin layer 51. For example, an ultraviolet pulse laser beam is emitted with an output of 3 W, a frequency of 60 kHz, and a pulse width of 100 ns. The pulse energy per pulse is 0.05 mJ / pulse. When the hole 51a is opened in the 50 μm thick resin layer 51 with a 50-shot pulse laser beam, the required processing time is about 0.83 ms. The time required to continuously open the hole 51a and the hole 52a is about 1.33 ms.
[0008]
Furthermore, high quality processing is difficult with conventional methods.
[0009]
This will be described with reference to FIG. Since the processing of the copper layer 52 and the resin layer 51 is continuously performed, the heat transmitted to the resin layer 51 during the processing of the copper layer 52 and the heat remaining in the copper layer 52 during the processing of the resin layer 51 are affected, thereby causing an undercut. Defects such as 51b are likely to occur. Therefore, the resin layer 51 is actually perforated, as in the hole 51c, the resin layer 51 immediately below the periphery of the hole 52a is damaged and the side surface has a bulge. Further, simply waiting for the heat at the time of processing the copper layer 52 to dissipate increases the time required for drilling.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The objective of this invention is providing the laser processing method and laser processing apparatus which can shorten the time which processes a process target object.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to one aspect of the present invention, a pulse laser beam propagating along the first optical path is changed into a pulse laser beam propagating along the second optical path and a pulse laser beam propagating along the third optical path. A step of branching, a step of processing a pulse laser beam propagating along the second optical path to be incident on the first object to be processed, and at least a pulse laser beam propagating along the third optical path There is provided a laser processing method including a step of dividing one pulse into a plurality of pulses on the time axis and causing the pulse to enter a second object to be processed.
[0012]
According to this laser processing method, it is possible to shorten the time for processing the object to be processed.
[0013]
According to another aspect of the present invention, a laser light source that emits a pulse laser beam, and the pulse laser beam emitted from the laser light source is branched into a first pulse laser beam and a second pulse laser beam. And a first optical system that causes the first pulse laser beam to be incident on a workpiece in the first processing region, and the second pulse laser beam is incident on the first pulse laser beam. A laser having a second optical system that divides at least one pulse into a plurality of pulses on a time axis and makes a pulsed laser beam divided into the plurality of pulses incident on an object to be processed in the second processing region. A processing apparatus is provided.
[0014]
When this laser processing apparatus is used, it is possible to perform processing in the second processing region simultaneously with processing in the first processing region. The first optical system and the second optical system branch the laser beam or reduce the second pulse laser beam so as to reduce the difference in processing time between the first and second processing regions. The processing time can be shortened by dividing.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic view of a laser processing apparatus used in a laser processing method according to an embodiment of the present invention. The laser light source 1 is, for example, an Nd: YAG laser including a wavelength conversion unit. From the Nd: YAG laser including the wavelength conversion unit, for example, a third harmonic (wavelength 355 nm) of the Nd: YAG laser is emitted. For example, the output is 12 W, the frequency is 6 kHz, the pulse width is 100 ns, and the pulse energy is 2 mJ / pulse.
[0016]
The emitted laser beam is shaped into, for example, a circle by the mask 2 having a through hole, and is incident on the beam splitter 3. The beam splitter 3 splits the incident pulse laser beam into a pulse laser beam traveling on the optical path A and a pulse laser beam traveling on the optical path B. The laser beams traveling in the two optical paths are branched so that, for example, the pulse energies are equal. That is, the pulse energy per pulse of the laser beam traveling along the optical path A and the optical path B is both about 1 mJ / pulse.
[0017]
The pulse laser beam traveling in the optical path A is incident on the galvano scanner 4. The galvano scanner 4 includes a pair of swingable reflecting mirrors, and scans the pulse laser beam in a two-dimensional direction. The pulsed laser beam scanned by the galvano scanner 4 passes through the fθ lens 5 and enters the substrate 6 that is the object to be processed. The substrate 6 is placed on the movable surface of the XY stage 14. The fθ lens 5 images the through hole of the mask 2 on the substrate 6.
[0018]
The pulsed laser beam traveling along the optical path B is incident on the pulse chopper 10. The pulse chopper 10 forms a plurality of pulse laser beams having a shorter pulse width from the incident one-shot pulse laser beam. This will be described in detail later.
[0019]
A pulse laser beam having a short pulse width formed by the pulse chopper 10 is reflected by a reflection mirror 11 arranged as necessary, and enters a substrate 7 as a processing object through a galvano scanner 12 and an fθ lens 13. To do. The substrate 7 is placed on the movable surface of the XY stage 14. The actions of the galvano scanner 12 and the fθ lens 13 are the same as those of the galvano scanner 4 and the fθ lens 5 arranged in the optical path A, respectively.
[0020]
The board | substrate 6 and the board | substrate 7 are 2 metal substrates which showed the cross section in FIG. 3 (A) in description of a prior art, for example. The laser beam traveling along the optical path A is incident on the copper layer 52 of the substrate 6 and opens a hole 52 a that exposes the surface of the resin layer 51. In order to open the hole 52a, as described above, a 6-shot pulse laser beam is required, and the time required for the drilling process is about 0.5 ms. The substrate 6 with the hole 52 a formed in the copper layer 52 is moved to the laser beam processing region traveling on the optical path B by the XY stage 14, and the hole 51 a reaching the electrode layer 53 is formed in the resin layer 51.
[0021]
Processing with a laser beam traveling in the optical path B will be described in detail. A hole 52a is formed in the copper layer 52 of the substrate 6 by the laser beam traveling on the optical path A, and at the same time, the substrate 7 is processed in the processing region of the laser beam traveling on the optical path B. The substrate 7 is a substrate in which a hole 52 a that exposes the surface of the resin layer 51 is already formed in the copper layer 52 by a laser beam traveling in the optical path A.
[0022]
The pulse chopper 10 will be described with reference to FIG. The pulse chopper 10 includes, for example, an EOM (electric optical modulator), and forms a plurality of pulse laser beams having a shorter pulse width from the incident one-shot pulse laser beam as described above.
[0023]
FIG. 2A is a schematic graph showing the relationship between the pulse width and the pulse energy density of one shot pulse laser beam before entering the pulse chopper 10. A laser beam having a pulse width of 100 ns enters the pulse chopper 10.
[0024]
FIG. 2B is a schematic graph showing the relationship between the pulse width and the pulse energy density of a plurality of pulse laser beams emitted from the pulse chopper 10. The hatched portions indicate a plurality of pulse laser beams emitted from the pulse chopper 10. 10 shots of a pulse laser beam having a pulse width of 5 ns are formed from one shot laser beam having a pulse width of 100 ns and emitted from the pulse chopper 10. The pulse energy of each shot to be emitted is 0.05 mJ / pulse.
[0025]
A pulse laser beam having a pulse width of 5 ns emitted from the pulse chopper 10 enters the resin layer 51 of the substrate 7. In order to form the hole 51a reaching the electrode layer 53 in the resin layer 51, as described above, a pulse laser beam of 50 shots is necessary, and the time required for drilling is about 0.83 ms.
[0026]
The time required for drilling the copper layer 52 of the substrate 6 by the laser beam traveling on the optical path A was about 0.5 ms. The time required for drilling the resin layer 51 of the substrate 7 by the laser beam traveling on the optical path B is about 0.83 ms. Since these processes are performed at the same time, the time required to process the laser beam into the optical path A and the optical path B and perform the process with each of the branched laser beams is 0.83 ms. This is shorter than the processing time required to perform the same processing by the conventional laser processing method.
[0027]
Further, when the laser processing method according to the present embodiment is used, the processing quality can be improved. The substrate 6 is moved to the processing region of the laser beam traveling on the optical path B by the XY stage 14 after the hole 52a is made in the copper layer 52 by the laser beam traveling on the optical path A. For this reason, the heat at the time of processing the hole 52a is dissipated during this time, and the vicinity of the hole 52a is cooled. Therefore, defects such as the undercut 51b are less likely to occur.
[0028]
Further, in the processing of the resin layer 51, when the energy of the irradiated laser beam is the same, it is possible to perform high quality processing by shortening the pulse width. Therefore, by using a pulse laser beam having a pulse width of 5 ns formed using the pulse chopper 10, high-quality drilling can be performed.
[0029]
In this embodiment, the splitting of the pulse laser beam by the beam splitter 3 is performed so that the pulse energy of the laser beam traveling along the optical paths A and B is equally divided. Further, the pulse chopper 10 obtained a 10-shot pulse laser beam from the 1-shot laser beam. The ratio of the pulse energy splitting of the laser beam by the beam splitter 3 and the number of pulse divisions by the pulse chopper 10 are such that the time required for processing performed by the laser beam traveling in the optical path A and that in the optical path B are substantially equal. Preferably it is determined. Of the time for forming the hole penetrating the copper layer 52 and the time for forming the hole penetrating the resin layer 51, the beam splitter 3 is set so that the shorter time is 50% or more of the longer time. It is preferable to divide the pulse laser beam with or to split the pulse laser beam with the pulse chopper 10. For example, as in this embodiment, if the energy density required to open the hole 51a in the resin layer 51 is 1/10 to 1/20 times that required to open the hole 52a in the copper layer 52, The ratio of beam energy branching may be 1: 1 and the number of pulse divisions may be 10.
[0030]
Furthermore, the laser beam used in the laser processing method according to the embodiment is not limited to the third harmonic of the Nd: YAG laser, and may be a fundamental wave or a second harmonic. A CO 2 laser or the like can also be used.
[0031]
Here, an example of a mask imaging optical system that forms an image of the through hole of the mask 2 on the surface of the substrate 6 has been described, but this is a condensing optical system that focuses the pulsed laser beam on the substrate 6 using a focusing lens. It may be.
[0032]
As mentioned above, although this invention was demonstrated along the Example, this invention is not limited to these. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a laser processing method and a laser processing apparatus capable of reducing the time for processing a workpiece.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a laser processing apparatus used in a laser processing method according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are schematic graphs showing a relationship between a pulse width and a pulse energy density of a pulse laser beam. FIGS. 3A to 3D are views of a substrate. It is sectional drawing.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser light source 2 Mask 3 Beam splitter 4 Galvano scanner 5 f (theta) lens 6 Board | substrate 7 Substrate 10 Pulse chopper 11 Reflection mirror 12 Galvano scanner 13 f (theta) lens 14 XY stage 51 Resin layer 51a, c hole 51b Undercut 52 Copper layer 52a Hole 53 Electrode Layer 54 Ultraviolet pulsed laser beam

Claims (6)

第1の光路に沿って伝搬するパルスレーザビームを、第2の光路に沿って伝搬するパルスレーザビームと第3の光路に沿って伝搬するパルスレーザビームとに分岐させる工程と、
前記第2の光路に沿って伝搬するパルスレーザビームを、第1の加工対象物に入射させて加工する工程と、
前記第3の光路に沿って伝搬するパルスレーザビームの少なくとも1つのパルスを時間軸上で複数のパルスに分割し、第2の加工対象物に入射させて加工する工程と
を有するレーザ加工方法。
Branching the pulse laser beam propagating along the first optical path into a pulse laser beam propagating along the second optical path and a pulse laser beam propagating along the third optical path;
A step of causing a pulse laser beam propagating along the second optical path to enter the first object to be processed;
A laser processing method including a step of dividing at least one pulse of a pulsed laser beam propagating along the third optical path into a plurality of pulses on the time axis and causing the laser beam to enter a second object to be processed.
前記第1の加工対象物が、樹脂部材と該樹脂部材の表面上に密着した金属膜とを有し、前記第2の加工対象物が、樹脂部材と該樹脂部材の表面上に密着した金属膜と、該金属膜を貫通する穴とを有し、前記第1の加工対象物を加工する工程が、前記第1の加工対象物の金属膜に、該金属膜を貫通する穴を形成する工程を含み、前記第2の加工対象物を加工する工程が、該第2の加工対象物の金属膜を貫通する穴の底面に露出した樹脂部材に、穴を形成する工程を含む請求項1に記載のレーザ加工方法。The first object to be processed has a resin member and a metal film in close contact with the surface of the resin member, and the second object to be processed is in close contact with the surface of the resin member and the resin member. And a step of processing the first object to be processed forms a hole penetrating the metal film in the metal film of the first object to be processed. The process of processing a said 2nd processing object including a process includes the process of forming a hole in the resin member exposed to the bottom face of the hole which penetrates the metal film of this 2nd processing object. The laser processing method as described in. 前記第1の加工対象物の金属膜を貫通する穴を形成する時間と、前記第2の加工対象物の樹脂部材を貫通する穴を形成する時間とのうち、長い方の時間を第1の時間とし、短い方の時間を第2の時間とするとき、前記第2の時間が、前記第1の時間の50%以上となるように、前記第1の光路に沿って伝搬するレーザビームを分岐させ、または、前記第3の光路に沿って伝搬するパルスレーザビームを分割する請求項2に記載のレーザ加工方法。Of the time for forming the hole penetrating the metal film of the first object to be processed and the time for forming the hole penetrating the resin member of the second object to be processed, the longer time is the first time. A laser beam propagating along the first optical path so that the second time is 50% or more of the first time, where the shorter time is the second time. The laser processing method according to claim 2, wherein the pulse laser beam that is branched or propagated along the third optical path is divided. パルスレーザビームを出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたパルスレーザビームを、第1のパルスレーザビームと第2のパルスレーザビームとに分岐させるとともに、該第1のパルスレーザビームを第1の加工領域内の加工対象物に入射させる第1の光学系と、
前記第2のパルスレーザビームが入射され、該第2のパルスレーザビームの少なくとも1つのパルスを時間軸上で複数のパルスに分割し、複数のパルスに分割されたパルスレーザビームを、第2の加工領域内の加工対象物に入射させる第2の光学系と
を有するレーザ加工装置。
A laser light source for emitting a pulsed laser beam;
The pulse laser beam emitted from the laser light source is branched into a first pulse laser beam and a second pulse laser beam, and the first pulse laser beam is applied to a processing object in the first processing region. A first optical system for incidence;
The second pulse laser beam is incident, at least one pulse of the second pulse laser beam is divided into a plurality of pulses on a time axis, and the pulse laser beam divided into the plurality of pulses is A laser processing apparatus comprising: a second optical system that is incident on a processing target in a processing region.
前記第1の光学系が、前記第1のパルスレーザビームと前記第2のパルスレーザビームとのパルスエネルギ比を変えることができる請求項4に記載のレーザ加工装置。The laser processing apparatus according to claim 4, wherein the first optical system is capable of changing a pulse energy ratio between the first pulse laser beam and the second pulse laser beam. 前記第2の光学系が、前記第2のパルスレーザビームのパルスを分割する分割数を変えることができる請求項4または5に記載のレーザ加工装置。6. The laser processing apparatus according to claim 4, wherein the second optical system can change the number of divisions for dividing the pulse of the second pulse laser beam. 7.
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