JP2004223533A - Laser beam machining method - Google Patents

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JP2004223533A
JP2004223533A JP2003012013A JP2003012013A JP2004223533A JP 2004223533 A JP2004223533 A JP 2004223533A JP 2003012013 A JP2003012013 A JP 2003012013A JP 2003012013 A JP2003012013 A JP 2003012013A JP 2004223533 A JP2004223533 A JP 2004223533A
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Naoki Wakabayashi
直木 若林
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser beam machining method capable of opening a hole of a large area and cleaning a bottom surface of the hole with pulse laser beams of small shot number. <P>SOLUTION: A work with a covering layer 11 of a material different from that of a surface layer part of a base member formed thereon is prepared on a surface of the base member 13. Pulse laser beams having properties of transmitting through the covering layer, being reflected by a boundary between the covering layer and the base member, and peeling the covering layer at the reflection position from the base member are incident on the work from the surface of the covering layer to peel a part of the covering layer from the base member, and form a peeling portion to expose the surface of the base member to a bottom surface. Pulse laser beams of the wavelength equal to that when the peeling portion is formed are incident on a bottom surface of the peeling portion, and the remaining covering layer is removed if a part of the covering layer remains on the bottom surface of the peeling portion. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被覆層を有する加工対象物にレーザビームを照射し、被覆層に穴を開けるレーザ加工方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
図6(A)〜(D)は、パルスレーザビームを照射して、加工対象物に穴を開ける、従来のレーザ加工方法を説明するための、加工対象物の概略的な断面図である。
【0003】
図6(A)に示すように、加工対象物は、銅層(第1の銅層51a及び第2の銅層51b)とエポキシ樹脂層(第1のエポキシ樹脂層52a及び第2のエポキシ樹脂層52b)とが交互に配置された多層プリント基板である。第2のエポキシ樹脂層52b、第2の銅層51b、第1のエポキシ樹脂層52a、第1の銅層51aが、この順に、下から積層されている。このプリント多層基板に、第1の銅層51a及び第1のエポキシ樹脂層51bを貫通する穴を形成する。
【0004】
図6(B)を参照する。まず、ドリルを用いて、多層プリント基板の第1の銅層51aを貫通する窓穴53を形成する。
【0005】
図6(C)を参照する。窓穴53を通して、たとえば比較的発振時間の長い加工用のレーザパルス(たとえばパルス幅0.45〜0.55ms)を照射し、第1のエポキシ樹脂層52aを除去して、底面に銅層51bを露出させる穴54を形成する。このとき、エポキシの残留樹脂55が、穴54の底面に残る。
【0006】
図6(D)を参照する。穴54内に、比較的発振時間の短いクリーニング用レーザパルス(たとえばパルス幅0.2〜0.3ms)を照射して、第2の穴54の底面に残る残留樹脂55を除去する。
【0007】
以上のように、パルスレーザビームを照射して、樹脂層に穴を形成した後、形成した穴の底面に、発振時間の異なるレーザビームを入射させて、清浄な銅層を露出させることができる。(たとえば、特許文献1参照。)
また、パルス幅が100ns以下のパルスレーザビームを、照射面におけるパルスエネルギ密度が1J/cm以下となる条件で、樹脂層に穴が形成されているプリント基板の全面に照射し、穴の底面に残留する膜状の加工残物を除去する方法も提案されている。(たとえば、特許文献2参照。)
更に、最近、従来のアブレーション加工とは異なるレーザ加工方法が、本願発明者らによって、発明され、公開された。たとえば金属層上に積層された樹脂被覆層に、パルスレーザビーム、たとえばNd:YLFレーザの基本波(波長1047nm)を1ショット入射させる。樹脂被覆層は、Nd:YLFレーザの基本波に対して、ほぼ透明な樹脂材料で形成され、金属層は、Nd:YLFレーザの基本波の大部分を反射する金属材料で形成される。レーザビームの多くは、樹脂被覆層を透過し、樹脂被覆層と金属層との界面で反射する。樹脂被覆層のうち、レーザビームの入射した部分が、金属層から剥離して、樹脂被覆層に穴が開く。
【0008】
このレーザ加工方法により1ショットのパルスレーザビームで樹脂被覆層に形成される穴は、従来のアブレーション加工で、樹脂被覆層の同一箇所に複数ショットのパルスレーザビームを入射させ、形成する穴に比べ、穴径が大きい。(たとえば、特許文献3参照。)
【0009】
【特許文献1】
特許2872453号公報
【特許文献2】
特開2000−197987号公報
【特許文献3】
特開2002−044970号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献3に記載のレーザ加工方法においては、樹脂被覆層と金属層との界面に、十分な強度のレーザビームを到達させる必要がある。しかし、たとえば、パルス幅が約10ps以下の短パルスのレーザビームを用いた場合、樹脂被覆層の表面近くで多光子吸収が生じ、樹脂被覆層と金属層との界面にまで、加工に必要な強度のビームが到達せず、加工が満足に行われないことがある。
【0011】
また、特許文献3に記載のレーザ加工方法を用いて、樹脂被覆層を貫通し、金属層に至る貫通孔を開けた場合、樹脂被覆層及び金属層を形成する材料によっては、樹脂被覆層の皮膜が穴の底面(金属層の表面)に残留する。
【0012】
本発明の目的は、下地部材の表面上に形成された被覆層に、パルスレーザビームを照射して大面積の穴を開ける加工を、少ないショット数のビーム照射で、しかも下地部材にほとんど影響を与えずに行い、更に、開けた穴の底面に被覆層の一部が残っている場合には、穴開け加工時と同じ波長のレーザビームを照射して、残っている被覆層を除去することを可能とするレーザ加工方法を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によれば、下地部材の表面上に、前記下地部材の表層部の材料とは異なる材料からなる被覆層が形成された加工対象物を準備する工程と、前記被覆層を透過し、前記被覆層と前記下地部材との界面で反射し、反射位置の前記被覆層を前記下地部材から剥離させる性質を有するパルスレーザビームを、前記被覆層の表面から前記加工対象物に入射させて、前記被覆層の一部を前記下地部材から剥離させ、前記下地部材の表面を底面に露出させる剥離部分を形成する工程と、前記剥離部分の底面に、前記パルスレーザビームと波長の等しいパルスレーザビームを入射させ、前記剥離部分の底面に前記被覆層の一部が残っている場合には、残っている前記被覆層を除去する工程とを有するレーザ加工方法が提供される。
【0014】
剥離部分は、パルスレーザビームにより下地部材が加熱され、被覆層の剥離を誘起した結果形成されたものと考えられる。このレーザ加工方法によって形成される剥離部分は、たとえば1ショットのパルスレーザビームの照射で形成され、しかも、従来のアブレーション加工においてはレーザビームのパルスエネルギを大きくし、多数のショットを加えなければ開けることが出来ない面積を有する。加えて、このレーザ加工方法によれば、下地部材にほとんど影響を与えずに、被覆層を剥離させることができる。
【0015】
また、剥離部分形成時と同じ波長のパルスレーザビームを、少ないショット数だけ剥離部分の底に入射させ、剥離部分の底に残存する被覆層の一部を除去することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の第1の実施例によるレーザ加工方法に使用するレーザ加工装置の概略図である。レーザ光源1、たとえばNd:YLFレーザ発振器から、Nd:YLFレーザの基本波(波長1047nm)が、ピコ秒オーダのパルス幅で出射する。パルスレーザビームの繰り返し周波数は、たとえば10Hzである。レーザビームは、たとえば円形の貫通孔2aを有するマスク2で、ビーム断面の形状を円形に整形され、加工対象物である多層基板6上に貫通孔2aを結像させる平凸レンズ3、必要に応じて配置される反射ミラー4を経て、ステージ5上に保持されている多層基板6に入射する。ステージ5は可動ステージであり、多層基板6に入射するレーザビームの入射位置を変えることができる。
【0017】
図2(A)は、多層基板6の概略的な断面図である。たとえば、ガラス繊維で強化されたエポキシ樹脂層である樹脂下地層13、たとえば銅などの金属材料で形成された金属層12、及び、たとえばシアネート樹脂層である樹脂被覆層11が、この順に下から積層されている。樹脂被覆層11の厚さはたとえば35μmである。
【0018】
第1の実施例によるレーザ加工方法を説明する。樹脂被覆層11上面に、レーザビーム、たとえばNd:YLFレーザの基本波が入射する。樹脂被覆層11はNd:YLFレーザの基本波の多くを透過し、金属層12は、これを大部分反射する。照射されたレーザビームによって、樹脂被覆層11に穴が開く。
【0019】
図2(B)は、樹脂被覆層11に穴が形成された多層基板6の概略的な断面図である。樹脂被覆層11上面に入射した1ショットのレーザビームにより、樹脂被覆層11を貫通する穴11aが形成される。
【0020】
穴11aは、レーザビームにより金属層12が加熱され、樹脂被覆層11の剥離を誘起した結果、形成されたものと考えられる。このような現象を「リフティング現象」と呼ぶこととする。また、「リフティング現象」を利用した加工を、「リフティング加工」と呼ぶこととする。
【0021】
リフティング加工はアブレーション加工と異なり、少ないショット数で加工を行うため、金属層12に与える影響はほとんどない。また、1ショットのパルスレーザビームの照射で樹脂被覆層に形成される穴は、従来のアブレーション加工で、樹脂被覆層の同一箇所に複数ショットのパルスレーザビームを入射させ、形成する穴に比べ、穴径が大きい。なお、リフティング加工では、貫通孔の形状の異なるマスクを用い、レーザビーム断面を異なる形状に整形することによって、必要とされる開口形状の穴11aを開けることができる。
【0022】
リフティング加工で樹脂被覆層11に穴11aを開ける場合、基板によっては被覆層の皮膜が、穴の底面に薄く残存することがある。たとえば、銅で形成された金属層12の表面に、厚さ35μmのシアネート樹脂層である樹脂被覆層11が積層された構造を有する多層基板6にレーザビームを照射し、リフティング加工で、樹脂被覆層11を貫通する穴を形成した場合、穴の底面(金属層12の表面)に薄いシアネート樹脂の皮膜11bが残存する。
【0023】
そこで、上記のような加工対象物を加工する際には、リフティング現象を用いて穴開け加工を行った際と同じ波長のパルスレーザビーム、ここではNd:YLFレーザの基本波を、複数ショット、穴11aの底面に照射することによって、残存皮膜11bを除去する。なお、第1の実施例においては、樹脂被覆層11に入射させ、リフティング現象による穴開け加工を行うのに用いるパルスレーザビームのパルス幅及び樹脂被覆層11上における1パルス当たりのフルエンスと、穴11aの底面に入射させ、皮膜11bを除去するのに用いるパルスレーザビームのパルス幅及び穴11a底面における1パルス当たりのフルエンスとを、それぞれ等しくする。また、このとき、穴11aの底面に位置する金属層12の表層部も、アブレーションさせて除去する。皮膜11bが、金属層12の表層部とともに除去され、穴11aの底面には、清浄な金属層12が露出する。
【0024】
次に、ステージ5により多層基板6を移動させる。レーザビームの次のパルスからは、移動分だけ離れた位置の樹脂被覆層11に入射する。
【0025】
図2(C)は、ステージ5による多層基板6の移動後に照射された複数ショットのパルスレーザビームによって、新たな穴が形成された多層基板6の概略的な断面図である。図2(B)を用いて説明したのと同様に、複数ショットのパルスレーザビームの照射で、穴11aが形成されたのとは異なる位置に、樹脂被覆層11を貫通し、底面に清浄な金属層12を露出させる穴11cが形成される。ステージ5による多層基板6の移動を繰り返すことで、所望の位置の樹脂被覆層11に、清浄な金属層12を底面に露出させる複数の穴を開けることができる。
【0026】
次に、照射するパルスレーザビームの好適な条件について説明する。
【0027】
図3は、リフティング加工で形成した穴の底面(金属層の表面)に入射させる残存皮膜除去用レーザビームの1パルスあたりのフルエンスと、金属層のエッチング速度との関係を示すグラフである。グラフの横軸は、穴の底面(金属層の表面)におけるレーザビームの1パルス当たりのフルエンスを単位「J/cm」で表し、縦軸は、エッチング速度を単位「nm/パルス」で表す。なお、金属層は銅で形成されていた。また、照射したレーザビームは、Nd:YLFレーザの2倍高調波(波長523nm)であり、パルス幅は10psであった。
【0028】
フルエンスが0.5J/cmよりも小さい場合には、金属層のエッチングが殆ど進まない。フルエンスが0.5J/cm以上の領域では、フルエンスが大きくなるに従って、エッチング速度が徐々に速くなる。穴の底に現れた金属層の表層部を、Nd:YLFレーザの2倍高調波(波長523nm)で除去するためには、穴の底面(金属層の表面)における1パルス当たりのフルエンスを0.5J/cm以上にすることが好ましい。
【0029】
Nd:YLFレーザの基本波(波長1047nm)は、2倍高調波(波長523nm)の数倍、銅に吸収されにくい性質をもつ。したがって、穴の底に現れた金属層の表層部を、Nd:YLFレーザの基本波(波長1047nm)で除去するためには、穴の底面(金属層の表面)における1パルス当たりのフルエンスを数J/cm以上にすることが好ましい。
【0030】
先に述べたように、リフティング加工においては、樹脂被覆層と金属層との界面に、樹脂被覆層を金属層から剥離させるのに必要な強度のレーザビームを到達させる必要がある。しかし、たとえばピコ秒オーダ以下のパルス幅のレーザビームを用いて加工を行う場合、加工条件によっては、樹脂被覆層の表面近くで多光子吸収が生じ、樹脂被覆層と金属層との界面にまで、加工に必要な強度のビームが到達しないことがある。
【0031】
樹脂被覆層における多光子吸収の発生には、樹脂被覆層に入射させるパルスレーザビームのパルス幅、及び入射ビームの樹脂被覆層表面におけるフルエンスが関係することが知られている。パルス幅が短い場合は、低いフルエンスでも多光子吸収が生じ、パルス幅が長くなると、多光子吸収発生のために、高いフルエンスが必要とされる。
【0032】
したがって、ピコ秒オーダのパルス幅を有するパルスレーザビームを用いて、第1の実施例によるレーザ加工を行う場合、リフティング加工で樹脂被覆層に穴を形成するためには、加工対象物に入射させるパルスレーザビームのパルス幅及び樹脂被覆層表面における1パルス当たりのフルエンスが、樹脂被覆層で多光子吸収が生じないように、または、多光子吸収が生じた場合でも、樹脂被覆層を金属層から剥離させるのに必要な値以上となるように設定されることが必要である。また、形成した穴底に残存する皮膜(加工残物)を除去するためには、穴底面に入射させるパルスレーザビームのパルス幅及び穴底面における1パルス当たりのフルエンスが、金属層の表層部をアブレーションさせることができる値に設定されていることが必要である。
【0033】
照射するレーザビームの好適なパルス幅について説明する。パルスレーザビームの1パルスの持続時間τの間に熱拡散距離δは、
δ=(12aτ)1/2
と表される。ここで、aは、レーザビームが照射されている材料の熱拡散率である。たとえば、銅の熱拡散率aは、1.12×10−4/sである。
【0034】
パルス幅τが1ps、10ps、100ps、1ns、及び10nmの時の熱拡散距離δは、それぞれ37nm、116nm、367nm、1.16μm、及び3.67μmになる。残存皮膜除去時には、穴の底面の金属層の表層部のみを薄く除去することが好ましい。除去される表層部を薄くするために、熱拡散距離δがミクロンオーダになることは好ましくない。このため、照射するレーザビームのパルス幅を、1ps以上1ns未満、とりわけ1ps以上100ps以下にすることが好ましい。
【0035】
このように、パルス幅を短くすると、レーザ照射により供給された熱が熱伝導によって拡散する前に、レーザ照射が終了する。すなわち、熱伝導による熱の損失が生じる前に、すべてのレーザエネルギが金属層に投入されると考えられる。このため、金属層の表層部を効率的に除去することができる。
【0036】
図4は、銅で形成された金属層に照射されたレーザビームのパルスの立下り直後における深さ20nmにおける温度上昇の分布を示すグラフである。横軸は、金属層の表面からの深さを単位「nm」で表し、縦軸は、温度を単位「K」で表す。図中の曲線a、b、c、d、及びeは、それぞれパルス幅が2ps、20ps、200ps、2ns、及び20nsのパルスレーザビームを入射したときの温度上昇を示す。なお、深さ20nmにおける温度が、銅の沸点2630℃になるように、パルスレーザビームのパルスエネルギ密度を選択した。室温が20℃であり、銅の沸点が2630℃であるため、深さ20nmの位置における温度上昇幅は2610Kになる。
【0037】
パルス幅が2ps、20ps、200ps、2ns、及び20nsの場合のパルスエネルギ密度は、それぞれ0.040J/cm、0.045J/cm、0.109J/cm、0.318J/cm、及び0.98J/cmであった。レーザビームの反射率は80%とした。これは、Nd:YLFレーザの基本波の波長域における銅の反射率とほぼ等しい。
【0038】
金属層の表層部を効率的に除去するためには、本来、深さ20nmよりも深い領域で温度上昇が生じないことが理想的である。ところが、現実には熱伝導が生ずるため、図4の曲線a、b、c、d、eの全てにおいて、深さ20nmよりも深い領域で温度上昇が見られる。曲線a及びbに示すように、パルス幅が2ps及び20psの時の温度上昇は、曲線c、d、及びeに示した温度上昇に比べて著しく小さいことがわかる。
【0039】
すなわち、パルス幅が20psよりも長い場合には、深さ20nmよりも深い領域に拡散する熱量が大きいため、それに相当するエネルギを投入する必要がある。パルス幅が200ps、2ns、20nsと長くなるに従って、0.109J/cm、0.318J/cm、0.98J/cmというように大きなフルエンスが必要となる。このようなパルス幅のレーザビームを照射すると、金属が溶融、気化する温度上昇過程において、金属の溶融している時間が長く、また、溶融領域も厚くなる。このため、金属層表面にある樹脂の皮膜(加工残物)が金属層の深い領域まで巻き込まれてしまう。
【0040】
一方、パルス幅が20ps以下の場合には、深さ20nmよりも浅い領域が局所的に加熱されるため、0.040J/cm、0.045J/cmというように必要なフルエンスが小さい。パルス幅が20psの場合と2psの場合とで、必要なフルエンスはほぼ等しい。この場合は、金属の溶融している時間が短く、また、溶融領域も局所的であるため、金属層表面にある樹脂被覆層の皮膜(加工残物)を金属層の内部に巻き込みにくい。したがって、パルス幅を20ps以下にすることが好ましい。
【0041】
ところで、光子が、加熱対象物内の電子に吸収され、それが熱に変換されるのにおよそ数ps必要といわれている。レーザビームのエネルギを有効に熱エネルギに変換するために、パルス幅を5ps以上にすることが好ましい。
【0042】
以上、銅で形成された金属層上に残った樹脂の皮膜(加工残物)を除去する場合の加工条件について考察した。これは、金属層が、銅を主成分とする合金で形成されている場合にも適用される。また、たとえば金、銀、及びアルミニウムの熱拡散距離δが、それぞれ531nm、640nm、及び448nmであり、銅の熱拡散距離と同程度であることを考慮すると、金、銀、アルミニウム等で形成された金属層の上に残った樹脂の皮膜(加工残物)を除去する場合にも、上記の好適な加工条件を適用することができるであろう。
【0043】
図5は、本発明の第2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1に示したレーザ加工装置の、レーザ光源1とマスク2との間のレーザビームの光路上に、バリアブルアッテネータ7が加入されている。バリアブルアッテネータ7は、出射するレーザビームのエネルギ減衰率を変化させることができる。他の構成は、図1に示したレーザ加工装置と等しい。第1の実施例によるレーザ加工方法と同様に、図2(B)に示した多層基板6の樹脂被覆層11を貫通する穴11aを開けた後、穴11aの底面に残存する皮膜11bを、金属層12の表層部とともに除去する。
【0044】
第1の実施例では、リフティング現象を利用し、樹脂被覆層11に穴11aを形成する工程において、樹脂被覆層11表面に入射させるパルスレーザビームの1パルス当たりのフルエンスと、残存した皮膜11bを除去する工程において、穴11aの底面に入射させるパルスレーザビームの1パルス当たりのフルエンスとを等しくした。第2の実施例によるレーザ加工方法においては、後者を前者よりも大きくする。
【0045】
レーザ光源1から出射したパルスレーザビームが、バリアブルアッテネータ7でパルスエネルギを減衰された後、第1の実施例で説明したのと同様の伝送経路を辿って、加工対象物である多層基板6の樹脂被覆層11に入射する。1ショットのレーザビーム照射で、樹脂被覆層11のビーム入射位置には、リフティング現象により、樹脂被覆層11を貫通する穴11aが形成される。
【0046】
次に、バリアブルアッテネータ7により、パルスレーザビームのエネルギ減衰率を小さくする。エネルギ減衰率を小さく調整されたパルスレーザビームが、穴11aの底面に入射する。穴11aの底面に入射するパルスレーザビームは、リフティング加工で穴11aを形成したパルスレーザビームよりも、パルスエネルギが大きい。したがって、照射面におけるビームスポットの面積がほぼ等しければ、穴11aの底面に入射するパルスレーザビームの、穴11a底面におけるフルエンスは、リフティング加工で穴11aを形成したパルスレーザビームの樹脂被覆層11表面におけるフルエンスよりも大きくなる。複数ショットのパルスレーザビームを穴11aの底面に入射させて、穴11a底面に残存する樹脂被覆層11の皮膜11bを、金属層12の表層部とともに除去する。
【0047】
穴11aの底面に入射するパルスレーザビームのフルエンスを大きくすることで、より広い範囲のパルス幅及びより広い波長域のパルスレーザビームを用いて効果的な加工を行うことができる。たとえば、あるパルス幅のレーザビームを用いて、第1の実施例によるレーザ加工を行おうとする場合、パルス幅によっては、リフティング加工で樹脂被覆層11に穴開け加工が可能なフルエンスでは、金属層12の表層部を効果的にアブレーションできないことがある。このような場合、第2の実施例によるレーザ加工方法を用いて、皮膜11b除去用のパルスレーザビームのフルエンスを大きくすることで、そのパルス幅での穴開け及び残存皮膜除去加工が可能となる。
【0048】
また、フルエンスを一定にして加工を行った場合、どんなパルス幅のレーザビームを用いても、樹脂被覆層11のリフティング穴開け加工と、金属層12表層部の効果的なアブレーション加工を両立させ得ない場合も生じうる。このような場合にも、第2の実施例によるレーザ加工方法が有効である。リフティング加工時と残存皮膜除去加工時とで、フルエンスを変えることにより両加工を同一のパルス幅のレーザビームで行うことができるようになる。
【0049】
レーザビームのパルス幅及び波長、加工材料等によって、第1及び第2の実施例によるレーザ加工方法のうち、いずれを選択するかを適宜判断すればよい。
【0050】
第1及び第2の実施例においては、Nd:YLFレーザ発振器を用いたが、Nd:YAGレーザ発振器、Ti:サファイアレーザ発振器等、ピコ秒オーダのパルス幅のパルスレーザビームを出射可能なレーザ発振器を用いることができる。波長が700nm以上1500nm以下であるパルスレーザビームであれば、同様の結果を得ることができるであろう。
【0051】
また、金属層12は、銅を主成分とする合金や銅以外の金属で形成してもよい。
【0052】
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。
【0053】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、下地部材の表面上に形成された被覆層に、パルスレーザビームを照射して大面積の穴を開ける加工を、少ないショット数のビーム照射で、しかも下地部材にほとんど影響を与えずに行うことができる。更に、開けた穴の底面に被覆層の一部が残っている場合には、穴開け加工時と同じ波長のレーザビームを照射して、残っている被覆層を除去することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例によるレーザ加工方法に使用するレーザ加工装置の概略図である。
【図2】(A)は、多層基板の概略的な断面図であり、(B)及び(C)は、樹脂被覆層に穴が形成された多層基板の概略的な断面図である。
【図3】リフティング加工で形成した穴の底面に入射させる残存皮膜除去用レーザビームの1パルスあたりのフルエンスと、銅で形成された金属層のエッチング速度との関係を示すグラフである。
【図4】銅で形成された金属層に照射されたレーザビームのパルスの立下り直後における深さ20nmにおける温度上昇の分布を示すグラフである。
【図5】第2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6】(A)〜(D)は、従来のレーザ加工方法を説明するための、加工対象物の概略的な断面図である。
【符号の説明】
1 レーザ光源
2 マスク
2a 貫通孔
3 平凸レンズ
4 反射ミラー
5 ステージ
6 多層基板
7 バリアブルアッテネータ
11 樹脂被覆層
11a 穴
11b 皮膜
11c 穴
12 金属層
13 樹脂下地層
51a 第1の銅層
51b 第2の銅層
52a 第1のエポキシ樹脂層
52b 第2のエポキシ樹脂層
53 窓穴
54 穴
55 残留樹脂
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a laser processing method for irradiating a processing object having a coating layer with a laser beam to open a hole in the coating layer.
[0002]
[Prior art]
FIGS. 6A to 6D are schematic cross-sectional views of a processing object for explaining a conventional laser processing method of irradiating a pulse laser beam to make a hole in the processing object.
[0003]
As shown in FIG. 6A, the object to be processed includes a copper layer (first copper layer 51a and second copper layer 51b) and an epoxy resin layer (first epoxy resin layer 52a and second epoxy resin). A multilayer printed circuit board in which the layers 52b) are arranged alternately. The second epoxy resin layer 52b, the second copper layer 51b, the first epoxy resin layer 52a, and the first copper layer 51a are laminated in this order from the bottom. A hole penetrating the first copper layer 51a and the first epoxy resin layer 51b is formed in the printed multilayer board.
[0004]
Reference is made to FIG. First, the hole 53 which penetrates the 1st copper layer 51a of a multilayer printed circuit board is formed using a drill.
[0005]
Reference is made to FIG. For example, a processing laser pulse having a relatively long oscillation time (for example, pulse width of 0.45 to 0.55 ms) is irradiated through the window hole 53, the first epoxy resin layer 52a is removed, and the copper layer 51b is formed on the bottom surface. Is formed. At this time, the epoxy residual resin 55 remains on the bottom surface of the hole 54.
[0006]
Reference is made to FIG. The hole 54 is irradiated with a cleaning laser pulse having a relatively short oscillation time (for example, pulse width 0.2 to 0.3 ms) to remove the residual resin 55 remaining on the bottom surface of the second hole 54.
[0007]
As described above, after forming a hole in the resin layer by irradiating the pulsed laser beam, a laser beam having a different oscillation time can be incident on the bottom surface of the formed hole to expose a clean copper layer. . (For example, see Patent Document 1.)
Further, a pulse laser beam having a pulse width of 100 ns or less is irradiated on the entire surface of the printed circuit board in which holes are formed in the resin layer under the condition that the pulse energy density on the irradiated surface is 1 J / cm 2 or less, and the bottom surface of the holes There has also been proposed a method for removing film-like processing residues remaining on the substrate. (For example, see Patent Document 2.)
Furthermore, recently, a laser processing method different from the conventional ablation processing has been invented and published by the present inventors. For example, one shot of a pulsed laser beam, for example, a fundamental wave (wavelength 1047 nm) of an Nd: YLF laser is incident on a resin coating layer laminated on a metal layer. The resin coating layer is formed of a resin material that is substantially transparent to the fundamental wave of the Nd: YLF laser, and the metal layer is formed of a metal material that reflects most of the fundamental wave of the Nd: YLF laser. Most of the laser beams are transmitted through the resin coating layer and reflected at the interface between the resin coating layer and the metal layer. Of the resin coating layer, the portion where the laser beam is incident peels from the metal layer, and a hole is opened in the resin coating layer.
[0008]
The holes formed in the resin coating layer with a single shot pulse laser beam by this laser processing method are compared with the holes formed by making a plurality of shot pulse laser beams incident on the same part of the resin coating layer by conventional ablation processing. The hole diameter is large. (For example, see Patent Document 3)
[0009]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 28724453 [Patent Document 2]
JP 2000-197987 A [Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-044970
[Problems to be solved by the invention]
In the laser processing method described in Patent Document 3, it is necessary to make a laser beam having sufficient intensity reach the interface between the resin coating layer and the metal layer. However, for example, when a short-pulse laser beam having a pulse width of about 10 ps or less is used, multiphoton absorption occurs near the surface of the resin coating layer, which is necessary for processing up to the interface between the resin coating layer and the metal layer. The intense beam may not reach and processing may not be performed satisfactorily.
[0011]
Further, when the laser processing method described in Patent Document 3 is used to penetrate the resin coating layer and open a through hole reaching the metal layer, depending on the material for forming the resin coating layer and the metal layer, The film remains on the bottom of the hole (the surface of the metal layer).
[0012]
The object of the present invention is to irradiate a coating layer formed on the surface of the base member with a pulsed laser beam to open a large-area hole. If a part of the coating layer remains on the bottom surface of the drilled hole, the remaining coating layer should be removed by irradiating with a laser beam having the same wavelength as in the drilling process. It is to provide a laser processing method that enables the above.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
According to one aspect of the present invention, a step of preparing a processing object in which a coating layer made of a material different from a material of a surface layer portion of the foundation member is formed on the surface of the foundation member; Then, a pulsed laser beam reflected at the interface between the coating layer and the base member and having the property of peeling the coating layer at the reflection position from the base member is incident on the workpiece from the surface of the coating layer. A step of peeling a part of the coating layer from the base member to form a peeled portion exposing the surface of the base member to the bottom surface, and a pulse having the same wavelength as the pulse laser beam on the bottom surface of the peeled portion. And a step of removing the remaining coating layer when a part of the coating layer remains on the bottom surface of the peeled portion.
[0014]
It is considered that the peeled portion was formed as a result of inducing peeling of the coating layer by heating the base member with a pulsed laser beam. The peeled portion formed by this laser processing method is formed, for example, by irradiation with one shot of a pulsed laser beam. In addition, in conventional ablation processing, the pulse energy of the laser beam is increased and can be opened unless a large number of shots are added. It has an area that can not be. In addition, according to this laser processing method, the coating layer can be peeled off with little influence on the base member.
[0015]
Further, a pulse laser beam having the same wavelength as that at the time of forming the peeled portion can be incident on the bottom of the peeled portion by a small number of shots, and a part of the coating layer remaining on the bottom of the peeled portion can be removed.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic view of a laser processing apparatus used in the laser processing method according to the first embodiment of the present invention. A fundamental wave (wavelength 1047 nm) of an Nd: YLF laser is emitted from a laser light source 1, for example, an Nd: YLF laser oscillator, with a pulse width on the order of picoseconds. The repetition frequency of the pulse laser beam is, for example, 10 Hz. The laser beam is, for example, a mask 2 having a circular through-hole 2a, the shape of the beam cross-section is shaped into a circle, and a plano-convex lens 3 that forms an image of the through-hole 2a on the multilayer substrate 6 that is an object to be processed. Then, the light enters the multi-layer substrate 6 held on the stage 5 through the reflecting mirror 4 arranged in the above manner. The stage 5 is a movable stage and can change the incident position of the laser beam incident on the multilayer substrate 6.
[0017]
FIG. 2A is a schematic cross-sectional view of the multilayer substrate 6. For example, a resin base layer 13 that is an epoxy resin layer reinforced with glass fibers, a metal layer 12 formed of a metal material such as copper, and a resin coating layer 11 that is a cyanate resin layer, for example, are arranged in this order from the bottom. Are stacked. The thickness of the resin coating layer 11 is, for example, 35 μm.
[0018]
A laser processing method according to the first embodiment will be described. A laser beam, for example, a fundamental wave of an Nd: YLF laser is incident on the upper surface of the resin coating layer 11. The resin coating layer 11 transmits most of the fundamental wave of the Nd: YLF laser, and the metal layer 12 reflects most of it. A hole is opened in the resin coating layer 11 by the irradiated laser beam.
[0019]
FIG. 2B is a schematic cross-sectional view of the multilayer substrate 6 in which holes are formed in the resin coating layer 11. A hole 11 a penetrating the resin coating layer 11 is formed by one shot of the laser beam incident on the upper surface of the resin coating layer 11.
[0020]
It is considered that the hole 11a was formed as a result of the metal layer 12 being heated by the laser beam to induce the peeling of the resin coating layer 11. Such a phenomenon is referred to as a “lifting phenomenon”. Further, the processing using the “lifting phenomenon” is referred to as “lifting processing”.
[0021]
Unlike the ablation process, the lifting process is performed with a small number of shots, so that the metal layer 12 is hardly affected. In addition, the hole formed in the resin coating layer by irradiation with one shot of the pulse laser beam is a conventional ablation process, in which multiple shot pulse laser beams are incident on the same portion of the resin coating layer, and compared to the hole to be formed, The hole diameter is large. In the lifting process, a hole 11a having a required opening shape can be formed by shaping a laser beam cross-section into a different shape using a mask having a different through-hole shape.
[0022]
When the hole 11a is opened in the resin coating layer 11 by lifting, the coating film of the coating layer may remain thinly on the bottom surface of the hole depending on the substrate. For example, a laser beam is applied to a multilayer substrate 6 having a structure in which a resin coating layer 11 which is a cyanate resin layer having a thickness of 35 μm is laminated on the surface of a metal layer 12 made of copper, and the resin coating is performed by lifting processing. When a hole penetrating the layer 11 is formed, a thin cyanate resin film 11b remains on the bottom surface of the hole (the surface of the metal layer 12).
[0023]
Therefore, when processing the object to be processed as described above, a pulse laser beam having the same wavelength as that used when drilling using the lifting phenomenon, here, a fundamental wave of an Nd: YLF laser, a plurality of shots, By irradiating the bottom surface of the hole 11a, the remaining film 11b is removed. In the first embodiment, the laser beam is incident on the resin coating layer 11, and the pulse width of the pulse laser beam used for drilling by the lifting phenomenon, the fluence per pulse on the resin coating layer 11, the hole, The light is incident on the bottom surface of 11a, and the pulse width of the pulse laser beam used to remove the coating 11b and the fluence per pulse on the bottom surface of the hole 11a are made equal. At this time, the surface layer portion of the metal layer 12 located on the bottom surface of the hole 11a is also ablated and removed. The film 11b is removed together with the surface layer portion of the metal layer 12, and the clean metal layer 12 is exposed on the bottom surface of the hole 11a.
[0024]
Next, the multilayer substrate 6 is moved by the stage 5. From the next pulse of the laser beam, it enters the resin coating layer 11 at a position separated by the amount of movement.
[0025]
FIG. 2C is a schematic cross-sectional view of the multilayer substrate 6 in which new holes are formed by a plurality of shot pulse laser beams irradiated after the movement of the multilayer substrate 6 by the stage 5. Similarly to the case described with reference to FIG. 2B, the resin coating layer 11 is penetrated to a position different from the position where the hole 11a is formed by irradiation with a plurality of shot pulse laser beams, and the bottom surface is clean. A hole 11c exposing the metal layer 12 is formed. By repeating the movement of the multilayer substrate 6 by the stage 5, a plurality of holes that expose the clean metal layer 12 to the bottom surface can be formed in the resin coating layer 11 at a desired position.
[0026]
Next, suitable conditions for the pulse laser beam to be irradiated will be described.
[0027]
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the fluence per one pulse of the laser beam for removing the remaining film incident on the bottom surface (surface of the metal layer) of the hole formed by lifting and the etching rate of the metal layer. The horizontal axis of the graph represents the fluence per pulse of the laser beam at the bottom of the hole (the surface of the metal layer) in units of “J / cm 2 ”, and the vertical axis represents the etching rate in units of “nm / pulse”. . The metal layer was made of copper. The irradiated laser beam was a second harmonic (wavelength 523 nm) of the Nd: YLF laser, and the pulse width was 10 ps.
[0028]
When the fluence is smaller than 0.5 J / cm 2 , the etching of the metal layer hardly proceeds. In the region where the fluence is 0.5 J / cm 2 or more, the etching rate gradually increases as the fluence increases. In order to remove the surface layer portion of the metal layer appearing at the bottom of the hole with the second harmonic (wavelength 523 nm) of the Nd: YLF laser, the fluence per pulse at the bottom surface of the hole (the surface of the metal layer) is 0. 0.5 J / cm 2 or more is preferable.
[0029]
The fundamental wave (wavelength 1047 nm) of the Nd: YLF laser has the property that it is hard to be absorbed by copper several times the second harmonic (wavelength 523 nm). Therefore, in order to remove the surface layer portion of the metal layer that appeared at the bottom of the hole with the fundamental wave (wavelength 1047 nm) of the Nd: YLF laser, the fluence per pulse on the bottom surface of the hole (surface of the metal layer) is several. J / cm 2 or more is preferable.
[0030]
As described above, in the lifting process, it is necessary to reach the interface between the resin coating layer and the metal layer with a laser beam having an intensity necessary for peeling the resin coating layer from the metal layer. However, for example, when processing is performed using a laser beam with a pulse width of the order of picoseconds or less, depending on the processing conditions, multiphoton absorption occurs near the surface of the resin coating layer, and it reaches the interface between the resin coating layer and the metal layer. In some cases, the beam having the intensity required for processing may not reach.
[0031]
It is known that the occurrence of multiphoton absorption in the resin coating layer is related to the pulse width of the pulse laser beam incident on the resin coating layer and the fluence of the incident beam on the surface of the resin coating layer. When the pulse width is short, multiphoton absorption occurs even at a low fluence, and when the pulse width is long, a high fluence is required to generate multiphoton absorption.
[0032]
Therefore, when laser processing according to the first embodiment is performed using a pulsed laser beam having a pulse width on the order of picoseconds, in order to form a hole in the resin coating layer by lifting processing, the laser beam is incident on the processing object. The pulse width of the pulse laser beam and the fluence per pulse on the surface of the resin coating layer are such that no multiphoton absorption occurs in the resin coating layer, or even when multiphoton absorption occurs, the resin coating layer is removed from the metal layer. It is necessary to set the value to be equal to or higher than the value necessary for peeling. In addition, in order to remove the film (processing residue) remaining on the formed hole bottom, the pulse width of the pulse laser beam incident on the bottom surface of the hole and the fluence per pulse on the bottom surface of the hole are determined by the surface layer portion of the metal layer. It must be set to a value that can be ablated.
[0033]
A suitable pulse width of the laser beam to be irradiated will be described. During the duration τ of one pulse of the pulsed laser beam, the thermal diffusion distance δ is
δ = (12aτ) 1/2
It is expressed. Here, a is the thermal diffusivity of the material irradiated with the laser beam. For example, the thermal diffusivity a of copper is 1.12 × 10 −4 m 2 / s.
[0034]
The thermal diffusion distances δ when the pulse width τ is 1 ps, 10 ps, 100 ps, 1 ns, and 10 nm are 37 nm, 116 nm, 367 nm, 1.16 μm, and 3.67 μm, respectively. When removing the remaining film, it is preferable to thinly remove only the surface layer portion of the metal layer on the bottom surface of the hole. In order to make the surface layer portion to be removed thinner, it is not preferable that the thermal diffusion distance δ is in the order of microns. For this reason, it is preferable that the pulse width of the laser beam to be irradiated is 1 ps or more and less than 1 ns, particularly 1 ps or more and 100 ps or less.
[0035]
As described above, when the pulse width is shortened, the laser irradiation is completed before the heat supplied by the laser irradiation is diffused by heat conduction. That is, it is considered that all laser energy is input to the metal layer before heat loss due to heat conduction occurs. For this reason, the surface layer part of a metal layer can be removed efficiently.
[0036]
FIG. 4 is a graph showing a temperature rise distribution at a depth of 20 nm immediately after the fall of the pulse of the laser beam applied to the metal layer formed of copper. The horizontal axis represents the depth from the surface of the metal layer in the unit “nm”, and the vertical axis represents the temperature in the unit “K”. Curves a, b, c, d, and e in the figure show temperature rises when a pulse laser beam having a pulse width of 2 ps, 20 ps, 200 ps, 2 ns, and 20 ns is incident, respectively. The pulse energy density of the pulse laser beam was selected so that the temperature at a depth of 20 nm was a boiling point of copper of 2630 ° C. Since the room temperature is 20 ° C. and the boiling point of copper is 2630 ° C., the temperature increase width at a position of 20 nm depth is 2610K.
[0037]
The pulse energy densities when the pulse width is 2 ps, 20 ps, 200 ps, 2 ns, and 20 ns are 0.040 J / cm 2 , 0.045 J / cm 2 , 0.109 J / cm 2 , 0.318 J / cm 2 , respectively. And 0.98 J / cm 2 . The reflectance of the laser beam was 80%. This is substantially equal to the reflectance of copper in the fundamental wavelength region of the Nd: YLF laser.
[0038]
In order to efficiently remove the surface layer portion of the metal layer, it is ideal that the temperature does not rise in a region deeper than 20 nm. However, since heat conduction actually occurs, in all of the curves a, b, c, d, and e in FIG. 4, a temperature rise is seen in a region deeper than 20 nm. As shown in curves a and b, it can be seen that the temperature rise when the pulse width is 2 ps and 20 ps is significantly smaller than the temperature rise shown in curves c, d, and e.
[0039]
That is, when the pulse width is longer than 20 ps, the amount of heat that diffuses into a region deeper than 20 nm deep is large, so it is necessary to input energy corresponding thereto. Pulse width 200 ps, 2 ns, with increasing long as 20ns, 0.109J / cm 2, 0.318J / cm 2, is required large fluence and so 0.98J / cm 2. When a laser beam having such a pulse width is irradiated, the time during which the metal melts is long and the melting region becomes thick in the temperature rising process in which the metal melts and vaporizes. For this reason, the resin film (processing residue) on the surface of the metal layer is caught up to a deep region of the metal layer.
[0040]
On the other hand, when the pulse width is 20 ps or less, the region shallower than 20 nm is locally heated, so that the required fluences such as 0.040 J / cm 2 and 0.045 J / cm 2 are small. The required fluence is almost equal between the case where the pulse width is 20 ps and the case where the pulse width is 2 ps. In this case, since the melting time of the metal is short and the melting region is also local, the resin coating layer film (processing residue) on the surface of the metal layer is difficult to be caught inside the metal layer. Therefore, the pulse width is preferably 20 ps or less.
[0041]
By the way, it is said that a photon is absorbed by electrons in the object to be heated, and about several ps is required for it to be converted into heat. In order to effectively convert the energy of the laser beam into thermal energy, the pulse width is preferably set to 5 ps or more.
[0042]
The processing conditions for removing the resin film (processing residue) remaining on the metal layer formed of copper have been discussed above. This is also applied when the metal layer is formed of an alloy mainly composed of copper. Further, for example, considering that the thermal diffusion distances δ of gold, silver, and aluminum are 531 nm, 640 nm, and 448 nm, respectively, which are similar to the thermal diffusion distance of copper, they are formed of gold, silver, aluminum, or the like. In the case of removing the resin film (processing residue) remaining on the metal layer, the above preferable processing conditions may be applied.
[0043]
FIG. 5 is a schematic view of a laser processing apparatus used in the laser processing method according to the second embodiment of the present invention. A variable attenuator 7 is added to the optical path of the laser beam between the laser light source 1 and the mask 2 in the laser processing apparatus shown in FIG. The variable attenuator 7 can change the energy attenuation rate of the emitted laser beam. Other configurations are the same as those of the laser processing apparatus shown in FIG. Similar to the laser processing method according to the first embodiment, after opening the hole 11a penetrating the resin coating layer 11 of the multilayer substrate 6 shown in FIG. 2B, the coating 11b remaining on the bottom surface of the hole 11a The metal layer 12 is removed together with the surface layer portion.
[0044]
In the first embodiment, in the step of forming the hole 11a in the resin coating layer 11 using the lifting phenomenon, the fluence per pulse of the pulse laser beam incident on the surface of the resin coating layer 11 and the remaining coating 11b are obtained. In the removing step, the fluence per pulse of the pulse laser beam incident on the bottom surface of the hole 11a was made equal. In the laser processing method according to the second embodiment, the latter is made larger than the former.
[0045]
After the pulse laser beam emitted from the laser light source 1 is attenuated in pulse energy by the variable attenuator 7, it follows the same transmission path as that described in the first embodiment, and the multilayer substrate 6 that is the object to be processed is Incident on the resin coating layer 11. A hole 11a penetrating the resin coating layer 11 is formed at the beam incident position of the resin coating layer 11 by the lifting phenomenon by one shot of laser beam irradiation.
[0046]
Next, the variable attenuator 7 reduces the energy attenuation rate of the pulse laser beam. A pulse laser beam whose energy decay rate is adjusted to be small is incident on the bottom surface of the hole 11a. The pulse laser beam incident on the bottom surface of the hole 11a has a larger pulse energy than the pulse laser beam in which the hole 11a is formed by lifting processing. Therefore, if the area of the beam spot on the irradiated surface is substantially equal, the fluence of the pulse laser beam incident on the bottom surface of the hole 11a at the bottom surface of the hole 11a is the surface of the resin coating layer 11 of the pulse laser beam in which the hole 11a is formed by lifting processing. Greater than the fluence at. A plurality of shot pulse laser beams are incident on the bottom surface of the hole 11 a, and the coating 11 b of the resin coating layer 11 remaining on the bottom surface of the hole 11 a is removed together with the surface layer portion of the metal layer 12.
[0047]
By increasing the fluence of the pulse laser beam incident on the bottom surface of the hole 11a, effective processing can be performed using a pulse laser beam with a wider range of pulse width and wider wavelength range. For example, when laser processing according to the first embodiment is performed using a laser beam having a certain pulse width, depending on the pulse width, a metal layer may be used in a fluence that allows the resin coating layer 11 to be drilled by lifting processing. The 12 surface layers may not be effectively ablated. In such a case, by using the laser processing method according to the second embodiment and increasing the fluence of the pulse laser beam for removing the film 11b, it is possible to make a hole with that pulse width and to remove the remaining film. .
[0048]
In addition, when processing is performed with a constant fluence, it is possible to achieve both lifting drilling of the resin coating layer 11 and effective ablation processing of the surface portion of the metal layer 12 regardless of the pulse width of the laser beam. There may be cases where it is not. Even in such a case, the laser processing method according to the second embodiment is effective. By changing the fluence between the lifting process and the residual film removal process, both processes can be performed with a laser beam having the same pulse width.
[0049]
It may be determined as appropriate from among the laser processing methods according to the first and second embodiments, depending on the pulse width and wavelength of the laser beam, the processing material, and the like.
[0050]
In the first and second embodiments, an Nd: YLF laser oscillator is used. However, a laser oscillator capable of emitting a pulse laser beam having a pulse width on the order of picoseconds, such as an Nd: YAG laser oscillator or a Ti: sapphire laser oscillator. Can be used. If the pulse laser beam has a wavelength of 700 nm or more and 1500 nm or less, similar results can be obtained.
[0051]
Further, the metal layer 12 may be formed of an alloy containing copper as a main component or a metal other than copper.
[0052]
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.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a process of irradiating a coating layer formed on the surface of a base member with a pulsed laser beam to form a large-area hole can be performed by irradiating a beam with a small number of shots. This can be done with little effect on the underlying member. Furthermore, when a part of the coating layer remains on the bottom surface of the drilled hole, it is possible to remove the remaining coating layer by irradiating a laser beam having the same wavelength as that used in the drilling process.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a laser processing apparatus used in a laser processing method according to a first embodiment.
2A is a schematic cross-sectional view of a multilayer substrate, and FIG. 2B and FIG. 2C are schematic cross-sectional views of the multilayer substrate in which holes are formed in the resin coating layer.
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a fluence per one pulse of a laser beam for removing a remaining film incident on a bottom surface of a hole formed by lifting and an etching rate of a metal layer formed of copper.
FIG. 4 is a graph showing a temperature rise distribution at a depth of 20 nm immediately after the fall of a pulse of a laser beam applied to a metal layer formed of copper.
FIG. 5 is a schematic view of a laser processing apparatus used in a laser processing method according to a second embodiment.
6A to 6D are schematic cross-sectional views of an object to be processed for explaining a conventional laser processing method.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser light source 2 Mask 2a Through-hole 3 Plano-convex lens 4 Reflective mirror 5 Stage 6 Multilayer substrate 7 Variable attenuator 11 Resin coating layer 11a Hole 11b Film 11c Hole 12 Metal layer 13 Resin ground layer 51a First copper layer 51b Second copper Layer 52a First epoxy resin layer 52b Second epoxy resin layer 53 Window hole 54 Hole 55 Residual resin

Claims (9)

(a)下地部材の表面上に、前記下地部材の表層部の材料とは異なる材料からなる被覆層が形成された加工対象物を準備する工程と、
(b)前記被覆層を透過し、前記被覆層と前記下地部材との界面で反射し、反射位置の前記被覆層を前記下地部材から剥離させる性質を有するパルスレーザビームを、前記被覆層の表面から前記加工対象物に入射させて、前記被覆層の一部を前記下地部材から剥離させ、前記下地部材の表面を底面に露出させる剥離部分を形成する工程と、
(c)前記剥離部分の底面に、前記パルスレーザビームと波長の等しいパルスレーザビームを入射させ、前記剥離部分の底面に前記被覆層の一部が残っている場合には、残っている前記被覆層を除去する工程と
を有するレーザ加工方法。
(A) preparing a workpiece on which a coating layer made of a material different from the material of the surface layer portion of the base member is formed on the surface of the base member;
(B) A surface of the coating layer is irradiated with a pulsed laser beam having a property of passing through the coating layer, reflecting at the interface between the coating layer and the base member, and peeling the coating layer at a reflection position from the base member. Forming a peeled portion that causes the surface of the base member to be exposed on the bottom surface, by causing the workpiece to be incident on the workpiece, causing a part of the covering layer to peel from the base member, and
(C) When a pulse laser beam having the same wavelength as that of the pulse laser beam is incident on the bottom surface of the peeling portion and a part of the coating layer remains on the bottom surface of the peeling portion, the remaining coating And a step of removing the layer.
前記工程(b)において、前記加工対象物に入射させるパルスレーザビームのパルス幅及び前記被覆層表面における1パルス当たりのフルエンスが、前記被覆層で多光子吸収の生じないように、または、多光子吸収が生じた場合でも、前記被覆層を前記下地部材から剥離させるのに必要な値以上となるように設定されており、
前記工程(c)において、前記剥離部分の底面に入射させるパルスレーザビームのパルス幅及び前記剥離部分の底面における1パルス当たりのフルエンスが、前記下地部材の表層部をアブレーションさせることができる値に設定されている請求項1に記載のレーザ加工方法。
In the step (b), the pulse width of the pulse laser beam incident on the object to be processed and the fluence per pulse on the surface of the coating layer are set so that multi-photon absorption does not occur in the coating layer, or multi-photon Even when absorption occurs, the coating layer is set to be equal to or greater than the value necessary for peeling from the base member,
In the step (c), the pulse width of the pulse laser beam incident on the bottom surface of the peeling portion and the fluence per pulse on the bottom surface of the peeling portion are set to values that can ablate the surface layer portion of the base member. The laser processing method according to claim 1.
前記工程(c)において、前記剥離部分の底面に位置する前記下地部材の表層部とともに、前記剥離部分の底面に残っている前記被覆層の一部を除去する請求項1または2に記載のレーザ加工方法。3. The laser according to claim 1, wherein in the step (c), a part of the coating layer remaining on the bottom surface of the peeling portion is removed together with a surface layer portion of the base member positioned on the bottom surface of the peeling portion. Processing method. 前記工程(b)において、前記加工対象物に入射させるパルスレーザビームの、パルス幅及び前記被覆層表面における1パルス当たりのフルエンスと、前記工程(c)において、前記剥離部分の底面に入射させるパルスレーザビームの、パルス幅及び前記剥離部分の底面における1パルス当たりのフルエンスとがそれぞれ等しい請求項1〜3のいずれかに記載のレーザ加工方法。In the step (b), the pulse width of the pulse laser beam incident on the workpiece and the fluence per pulse on the surface of the coating layer, and the pulse incident on the bottom surface of the peeled portion in the step (c) The laser processing method according to claim 1, wherein the pulse width of the laser beam and the fluence per pulse at the bottom surface of the peeled portion are equal. 前記工程(b)において、前記加工対象物に入射させるパルスレーザビームの、前記被覆層表面における1パルス当たりのフルエンスが、前記工程(c)において、前記剥離部分の底面に入射させるパルスレーザビームの、前記剥離部分の底面における1パルス当たりのフルエンスよりも小さい請求項1〜3のいずれかに記載のレーザ加工方法。In the step (b), the fluence per pulse of the pulse laser beam incident on the object to be processed on the surface of the coating layer is the pulse laser beam incident on the bottom surface of the peeling portion in the step (c). The laser processing method according to claim 1, wherein the laser processing method is smaller than a fluence per pulse on the bottom surface of the peeled portion. 前記パルスレーザビームのパルス幅が、1ps以上1ns未満である請求項1〜5のいずれかに記載のレーザ加工方法。The laser processing method according to claim 1, wherein a pulse width of the pulse laser beam is 1 ps or more and less than 1 ns. 前記パルスレーザビームのパルス幅が1ps以上100ps以下である請求項1〜5のいずれかに記載のレーザ加工方法。The laser processing method according to claim 1, wherein a pulse width of the pulse laser beam is 1 ps or more and 100 ps or less. 前記パルスレーザビームの波長が700nm以上1500nm以下である請求項1〜7のいずれかに記載のレーザ加工方法。The laser processing method according to claim 1, wherein a wavelength of the pulse laser beam is 700 nm or more and 1500 nm or less. 前記下地部材の表層部が、銅または銅を主成分とする合金で形成されている請求項1〜8のいずれかに記載のレーザ加工方法。The laser processing method according to claim 1, wherein a surface layer portion of the base member is formed of copper or an alloy containing copper as a main component.
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