JP2008112876A - Laser beam machining method, and multilayer ceramic substrate - Google Patents

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Yasushi Shigekawa
靖史 重川
Jun Shimada
潤 島田
Kazuhiro Yasunaga
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser beam machining method for forming a sufficient through hole in a substrate of a multilayer structure, in which a resin carrier film is arranged on a green ceramic substrate having a high content rate of a glass component. <P>SOLUTION: In the laser beam machining method, the through hole 3 of the substrate in the multilayer structure where the carrier film 1 consisting of a resin material is formed on an upper face of a green sheet 2 being the green ceramic substrate comprising a ceramic aggregate and the glass component. The through hole is formed in the substrate of the multilayer structure by giving a step for punching the carrier film 1 by using a first laser beam with good absorptivity with respect to the resin material for punching the carrier film 1 and a step for punching the green sheet 2 by using a second laser beam having good absorptivity with respect to the ceramic material and bad absorptivity with respect to the glass material. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、セラミックとガラスとを含有するセラミックグリーン体、特にレーザ加工用セラミックグリーン体、特にレーザ加工用セラミックグリーン体、及びこれを用いたガラス-セラミックス複合基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a ceramic green body containing ceramic and glass, in particular, a ceramic green body for laser processing, particularly a ceramic green body for laser processing, and a method for producing a glass-ceramic composite substrate using the same.

近年、ガラス-セラミックス複合基板は、種々の製品に使用されており、例えば多層セラミックス基板においては、コンピュータの高速化や通信機器の高周波化に伴って、回路信号伝達を高速化するために、比誘電率が低いこと、誘電損失が低いこと、抵抗が低い低融点配線材料との同時焼成が可能なように焼結温度が低いこと、ビア径、ビアピッチが微細で高密度配線が確実にできること等の要件を満たすことが必要とされてきている。そこで、このような要件を満足させるために、低融点化が可能なガラス-セラミックス複合基板において、セラミック骨材とガラスとの組み合わせ等について研究が進められている。   In recent years, glass-ceramic composite substrates have been used in various products. For example, in multilayer ceramic substrates, in order to increase the speed of circuit signal transmission as the speed of computers and the frequency of communication equipment increase, Low dielectric constant, low dielectric loss, low sintering temperature to enable simultaneous firing with low melting point wiring materials with low resistance, fine via diameter and via pitch, and high density wiring It has been required to meet the requirements of Therefore, in order to satisfy these requirements, research is being conducted on the combination of ceramic aggregate and glass in a glass-ceramic composite substrate capable of lowering the melting point.

また、レーザによりスルーホールをセラミックス基板に明ける方法として、構成したいスルーホール一つに対して、その穴を円周上に回りながらレーザを照射することで穴形状を整える方法(特許文献1)や穴形状を調整するためにセラミックス基板にあらかじめレーザ光を吸収するための吸収剤を含有(特許文献2)したり、グリーンシートの成分を調整することで穴形状を整えている(特許文献3)。
特開平11−54885号公報 特開2000−159577号公報 特開2002−274950号公報
In addition, as a method of opening a through hole in a ceramic substrate with a laser, a method of adjusting the hole shape by irradiating a laser while turning the hole around the circumference of one through hole to be configured (Patent Document 1) In order to adjust the hole shape, the ceramic substrate contains an absorbent for absorbing laser light in advance (Patent Document 2), or the hole shape is adjusted by adjusting the components of the green sheet (Patent Document 3). .
JP 11-54885 A Japanese Patent Laid-Open No. 2000-1559577 JP 2002-274950 A

多層セラミックス基板を製造するには、まずセラミック粉末、ガラス粉末およびバインダを少なくとも含有するグリーン体を支持体上に形成した後、配線層間を電気的に接続するためのスルーホールを各グリーン体に形成する。スルーホールの形成には、従来から用いられているNCパンチング加工やレーザ加工が一般的であるが、ビア径φ120μmからφ100μm、ピッチ間250μm以下が多くなってきており、それを達成するため、レーザ加工、すなわち、レーザビームによる穴明け加工が一般的になってきている。   To manufacture a multilayer ceramic substrate, a green body containing at least ceramic powder, glass powder, and a binder is first formed on a support, and then through holes for electrically connecting wiring layers are formed in each green body. To do. For forming through holes, NC punching and laser processing, which are conventionally used, are generally used, but via diameters of φ120 μm to φ100 μm and pitches of 250 μm or less are increasing. Processing, that is, drilling with a laser beam has become common.

しかし、ガラス-セラミックス複合基板において、従来のアクリルまたはブチラール等のバインダや保護のために使用するグリーンシート上面に配置されるキャリアフィルムが存在すると、レーザ加工によりスルーホールを形成する場合、レーザ出力が高いとレーザビーム入射側のスルーホール周囲やキャリアフィルム周囲が大きく盛り上がってしまうため、グリーン体表面に導体パターンを印刷したときにスルーホール周囲においてパターンが薄くなり、断線が生じやすくなる。また、エキシマレーザを使用すると、この点は解決するが加工速度が遅く実用的ではなく、レーザ出力が弱いとスルーホールが形成できない。その上、NCパンチング加工などによる穴明け加工を用いて、ビア径φ100μm、ビアピッチ250μm以下を確実に形成するには、従来の方法では加工速度に制限があり、問題があった。   However, if a glass-ceramic composite substrate has a conventional binder such as acrylic or butyral or a carrier film disposed on the top surface of a green sheet used for protection, the laser output is reduced when a through hole is formed by laser processing. If the height is high, the periphery of the through hole on the laser beam incident side and the periphery of the carrier film are greatly raised, so that when the conductor pattern is printed on the surface of the green body, the pattern becomes thin around the through hole and breakage is likely to occur. If an excimer laser is used, this problem can be solved, but the processing speed is slow and impractical. If the laser output is weak, a through hole cannot be formed. In addition, there is a problem in that the conventional method has a limitation in processing speed in order to reliably form a via diameter of 100 μm and a via pitch of 250 μm or less by using drilling such as NC punching.

前述の穴加工時に数回に分けてスルーホール一つに対し、その穴を円周上に回りながらレーザを照射することで穴形状を整える方法では、加工時間はもとより、セラミック骨材やガラス、キャリアフィルムに熱を数回にわたってかけることから、穴形状の不安定さを招く可能性があり、さらには、φ100μm以下の小径穴加工は難しい。   In the method of adjusting the hole shape by irradiating the laser while rotating the hole around the circumference, dividing the hole shape into several times at the time of the above-mentioned hole processing, as well as the processing time, ceramic aggregate and glass, Since heat is applied to the carrier film several times, instability of the hole shape may be caused, and furthermore, it is difficult to drill a small diameter hole of φ100 μm or less.

また、顔料やレーザ光吸収剤をセラミックス基板に含有させる方法では、セラミックス基板の材料特性に影響を及ぼす可能性がある。同時にグリーンシートの成分を調整することもレーザ加工の可能性は高まるが、材料特性やコスト面でのデメリットが発生する可能性がある。そして両者ともグリーンシートの穴形状は問題ないが、キャリアフィルムも同時に配置されたセラミックス基板の加工においては、キャリアフィルムの盛り上がりや穴形状の問題回避にはならず、その変形が工程上に影響する可能性がある。   In addition, the method of incorporating a pigment or a laser light absorber into a ceramic substrate may affect the material properties of the ceramic substrate. At the same time, adjusting the components of the green sheet increases the possibility of laser processing, but there is a possibility of demerits in material properties and cost. In both cases, there is no problem with the hole shape of the green sheet, but in processing of the ceramic substrate on which the carrier film is also arranged, the problem of the rise of the carrier film and the hole shape is not avoided, and the deformation affects the process. there is a possibility.

また、一般的にレーザはYAGレーザもしくはCO2レーザのどちらかを使用するが、そのどちらともグリーンシートやキャリアフィルムの盛り上がりという問題、または、穴加工状態もしくは穴形状の問題が発生する可能性がある。   In general, either a YAG laser or a CO2 laser is used as the laser, and either of them may cause a problem of swelling of a green sheet or a carrier film, or a hole processing state or a hole shape. .

本発明はガラス成分(ガラス、石英)の含有率が高いセラミックス基板の製造工程において、樹脂製のキャリアフィルムがグリーンシート上に存在し、グリーンシートにレーザ加工によりスルーホールを形成するに際し、キャリアフィルム及びグリーンシートのスルーホール周辺の盛上がりを抑え、穴形状及び穴加工状態を良好にすることができる方法及び装置を提供することである。   In the manufacturing process of a ceramic substrate having a high glass component (glass, quartz) content, the present invention includes a carrier film made of a resin on a green sheet, and when forming a through hole in the green sheet by laser processing, the carrier film It is another object of the present invention to provide a method and an apparatus capable of suppressing the bulge around the through hole of the green sheet and improving the hole shape and the hole processing state.

上記目的を達成するために、本発明のレーザ加工方法は、セラミック骨材とガラス成分を含む生セラミック基板であるグリーンシートの上面に、樹脂材料からなるキャリアフィルムが形成された多層構造の基板にスルーホールを形成するレーザ加工方法において、前記キャリアフィルムの穴あけに樹脂材料に対して吸収性のよい第1のレーザ光を用いてキャリアフィルムに穴あけするステップ、前記第1のステップに続いて、セラミック材に対して吸収がよくガラス材に対して吸収の悪い第2のレーザ光を用いてグリーンシートに穴あけするステップ、を有する多層構造の基板にスルーホールを形成することを特徴としたものである。   In order to achieve the above object, the laser processing method of the present invention is applied to a multilayer structure substrate in which a carrier film made of a resin material is formed on the upper surface of a green sheet which is a raw ceramic substrate containing a ceramic aggregate and a glass component. In the laser processing method for forming a through hole, a step of forming a hole in the carrier film by using a first laser beam having good absorbability with respect to a resin material for the formation of the carrier film, following the first step, ceramic Forming a through hole in a substrate having a multilayer structure having a step of drilling a green sheet using a second laser beam that absorbs the material and does not absorb the glass material. .

また本発明の多層セラミック基板は、請求項1に記載の方法によりスルーホールが形成されるセラミック基板を積層して成ることを特徴としたものである。   The multilayer ceramic substrate of the present invention is characterized in that it is formed by laminating ceramic substrates on which through holes are formed by the method according to claim 1.

本発明のセラミックス基板への穴明け加工方法によれば、ガラス成分(ガラス、石英)の含有率が高いセラミックス基板の製造工程において、樹脂製のキャリアフィルムがグリーンシート上に存在し、グリーンシートにレーザ加工によりスルーホールを形成するに際し、キャリアフィルムおよびグリーンシートのレーザ加工による盛り上がりを防ぐことができ、ガラス成分が加工され、塊となるガラス球の現象も抑えることができ、穴径上及び穴加工状態を良好にすることが可能となる。   According to the drilling method for a ceramic substrate of the present invention, in the manufacturing process of a ceramic substrate having a high glass component (glass, quartz) content, a resin carrier film is present on the green sheet, When forming through-holes by laser processing, the carrier film and green sheet can be prevented from rising due to laser processing, glass components are processed, and the phenomenon of glass spheres that become lumps can also be suppressed. It becomes possible to make a processing state favorable.

また、複数のレーザを使用することでコストが懸念されるが、近年は高精度でコストメリットのあるレーザマーカが普及してきており、対応可能となるため、従来のような大きくて高価なレーザ加工機よりもメリットが出ると考える。   In addition, although there are concerns about costs due to the use of multiple lasers, in recent years, laser markers with high accuracy and cost merit have become widespread and can be dealt with, so conventional large and expensive laser processing machines I think that there will be more merit than

以下に、本発明の生セラミックス基板への穴明け加工方法および多層セラミック基板の実施の形態を図面とともに詳細を説明する。   Embodiments of a method for drilling a raw ceramic substrate and a multilayer ceramic substrate according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施例1におけるレーザ加工による多層構造のセラミックス材とガラス材を含有する基板への穴明け加工工法および装置の外観斜視図である。   FIG. 1 is an external perspective view of a drilling method and apparatus for a substrate containing a multilayer ceramic material and glass material by laser processing in Example 1 of the present invention.

図2は、本発明の各工程段階における穴明け状態を説明するための図である。   FIG. 2 is a diagram for explaining a drilling state in each process step of the present invention.

図3は、従来例のレーザ加工による穴あけ加工装置の一例を示すための図であり、図4は、従来例における穴明け加工における懸念点を説明するための図である。   FIG. 3 is a diagram for illustrating an example of a conventional drilling apparatus using laser processing, and FIG. 4 is a diagram for explaining a point of concern in drilling in the conventional example.

樹脂製のキャリアフィルム1がセラミック粉末、ガラス粉末およびバインダを少なくとも含有するグリーンシート2上に存在し、グリーンシート2にレーザ加工によりスルーホール3を形成するに際し、装置の一例としては、図1に示すように樹脂製のキャリアフィルム1に対してのみ、スルーホール3を必要とする所定の穴位置に穴明け加工する第一の工程としてレーザ装置4を配し、穴明け加工された樹脂製のキャリアフィルム1に第二の工程として、グリーンシート2に対してスルーホール3を必要とする所定の位置に穴明け加工を実施するためのレーザ装置5を配し、グリーンシート2を吸着もしくは固定するためのプレート6を有し、グリーンシート2が載ったパレット6を移戴するための移動手段7,8を有している。   When a resin carrier film 1 is present on a green sheet 2 containing at least ceramic powder, glass powder and a binder, and the through hole 3 is formed in the green sheet 2 by laser processing, an example of an apparatus is shown in FIG. As shown in the figure, only the resin carrier film 1 is provided with a laser device 4 as a first step for drilling in a predetermined hole position that requires the through hole 3, and the drilled resin product is made. As a second step, the carrier film 1 is provided with a laser device 5 for drilling at a predetermined position where the through hole 3 is required with respect to the green sheet 2, and the green sheet 2 is adsorbed or fixed. And a moving means 7 and 8 for transferring the pallet 6 on which the green sheet 2 is placed.

まず、図2(a)に示すように第一の工程でレーザ装置4によりキャリアフィルム1のみに穴明け加工を行う。この工程では、9.3μm波長のCO2レーザにて実施することが望ましい。この時キャリアフィルム1の厚さは100μm程度であり、レーザ照射条件としては、5〜10W程度で定点照射にて実施する。ここでレーザ光11は、樹脂製のキャリアフィルム1を貫通するに十分な出力ではあるが、セラミックやガラス材料のグリーンシート2に対しては吸収率が悪いため、加工は実施されない。そして所定の穴加工位置すべてに樹脂製のキャリアフィルム1のみ穴加工を実施する。   First, as shown in FIG. 2 (a), in the first step, the laser device 4 performs drilling only on the carrier film 1. In this step, it is desirable to use a CO2 laser with a wavelength of 9.3 μm. At this time, the thickness of the carrier film 1 is about 100 μm, and the laser irradiation condition is about 5 to 10 W by fixed point irradiation. Here, the laser beam 11 has an output sufficient to penetrate the resin carrier film 1, but the green sheet 2 made of ceramic or glass material has a poor absorption rate, so that no processing is performed. Then, only the resin carrier film 1 is drilled at all predetermined drilling positions.

キャリアフィルム1のみへの穴加工の判定は、図示していないが画像処理装置にて判定・判断を実施する。その数量は全数検査でも良いし、レーザパワーが安定している装置においては、数箇所でも良い。キャリアフィルム1の色は、指定されないため、例えば穴加工された部分を上側から処理しても問題なく、穴加工を確認することは可能である。また、キャリアフィルム1とグリーンシート2とでは、レーザ装置4の波長によって吸収率が異なるため、キャリアフィルム1は穴加工ができるが、グリーンシート2は穴加工ができないレーザ照射条件にてキャリアフィルム1の穴加工を実施するため、極端に言えば画像処理による判断も必要ない場合もある。その場合は、定期的にレーザ装置4のパワーを測定することにより、パワーの劣化などを確認すればよい。即ち、樹脂製のキャリアフィルム1を貫通するに十分な出力を照射するので、レーザ装置4の出力パワーを管理すればキャリアフィルム1への穴加工ができる。   Although it is not shown in the drawings, the image processing apparatus performs determination / determination for determining whether or not to drill the carrier film 1 alone. The number of inspections may be 100%, or may be several in an apparatus with stable laser power. Since the color of the carrier film 1 is not specified, it is possible to confirm the drilling without any problem even if, for example, the processed hole is processed from above. Further, since the absorption rate differs between the carrier film 1 and the green sheet 2 depending on the wavelength of the laser device 4, the carrier film 1 can be drilled, but the green sheet 2 cannot be drilled. In other words, there is a case where determination by image processing is not necessary. In that case, the power degradation may be confirmed by periodically measuring the power of the laser device 4. That is, since an output sufficient to penetrate the resin carrier film 1 is irradiated, if the output power of the laser device 4 is managed, the hole in the carrier film 1 can be formed.

その後、シートを移戴し、前工程でキャリアフィルム1に穴明け加工を実施したグリーンシート2に穴加工が必要な所定の場所に対し、図2(b)に示すように第二の工程でレーザ装置5により穴明け加工を実施する。この工程では、YAG系レーザにて実施することが望ましい。この場合、樹脂製のキャリアフィルム1を貫通している穴が所定の穴径よりも小さくても問題なくグリーンシート2を加工することができる。YAG系レーザは、セラミックス材への吸収率が良く、ガラス材への吸収率が悪いため、セラミックス材への熱加工が実施されながら、穴加工が行われる。   Thereafter, the sheet is transferred, and in the second step, as shown in FIG. 2 (b), the green sheet 2 that has been drilled in the carrier film 1 in the previous step is required to be drilled. Drilling is performed by the laser device 5. In this step, it is desirable to use a YAG laser. In this case, the green sheet 2 can be processed without problems even if the hole penetrating the resin carrier film 1 is smaller than the predetermined hole diameter. A YAG-based laser has a high absorption rate for a ceramic material and a low absorption rate for a glass material. Therefore, hole processing is performed while thermal processing is performed on the ceramic material.

多層セラミックス基板を製造するには、まずセラミック粉末、ガラス粉末およびバインダを少なくとも含有する生セラミック基板であるグリーンシート2を支持体上に形成した後、配線層間を電気的に接続するためのスルーホール3を各グリーンシート2に形成するが、これまでは、スルーホール3の形成には、従来から用いられているNCパンチング加工やレーザ加工が一般的であった。   To manufacture a multilayer ceramic substrate, first, a green sheet 2 which is a raw ceramic substrate containing at least ceramic powder, glass powder and a binder is formed on a support, and then a through hole for electrically connecting wiring layers. 3 is formed on each green sheet 2, but conventionally, the punching process and the laser process that have been conventionally used are generally used to form the through hole 3.

しかし、最近ではスルーホール3の径が、φ120μmからφ100μm、ピッチ間250μm以下が多くなってきており、NCパンチング加工では、このような微細加工であり、狭ピッチの加工は難しくなってきており、それを達成するため、レーザ加工、すなわち、レーザビームによる穴明け加工が一般的になってきている。その上、今後は更にスルーホール3の小径化が進むと見られており、最適なレーザ装置の選定が必要となってくる。その中でも、材料に対する最適化は重要なポイントであり、効率良く加工を実施するためにも必要な項目となる。   However, recently, the diameter of the through hole 3 has increased from φ120 μm to φ100 μm and the pitch interval of 250 μm or less, and NC punching processing is such fine processing, and narrow pitch processing has become difficult. In order to achieve this, laser processing, that is, drilling with a laser beam has become common. In addition, the diameter of the through hole 3 is expected to further decrease in the future, and it is necessary to select an optimum laser device. Among them, the optimization for the material is an important point, and is an item necessary for efficient processing.

例えば、エキシマレーザや超短パルスレーザ等のようなレーザ出力のピークパワーが高かったり、熱加工ではなくアブレーション加工のような加工が可能なレーザ装置では材料の吸収率の問題は大きくないが、非常に高価であるため、導入のネックとなる可能性がある。   For example, laser devices with high laser output peak power, such as excimer lasers and ultrashort pulse lasers, and laser devices capable of processing such as ablation rather than thermal processing, do not have a significant problem with the material absorption rate. It is expensive and may become a bottleneck for introduction.

また、図3に示すようなこれまでのようにスルーホール3を形成するため、樹脂製のキャリアフィルム1とグリーンシート2と両者を一工程にて加工を行う場合、どちらかの短パルスのレーザ装置4を使用することで、スルーホール3を加工すると、CO2レーザでは樹脂製のキャリアフィルム1に対しては、吸収率が高いため問題無く加工が行われるが、セラミックス材とガラス材を含むグリーンシートに対してはセラミックス材は問題無いが、ガラス材も若干吸収されるためガラス材が溶融することで、図4に示すようにスルーホール3内部にガラス球9が発生してしまう。このガラス球9は、大きい小さいは別にしてガラス材がCO2レーザの波長を吸収し、熱溶融することで必ず発生するものである。   In addition, when the resin carrier film 1 and the green sheet 2 are processed in one step in order to form the through hole 3 as shown in FIG. 3, either of the short pulse lasers is used. When the through-hole 3 is processed by using the apparatus 4, the resin carrier film 1 is processed with no problem because the CO2 laser has a high absorptance, but the green containing ceramic material and glass material is used. Although there is no problem with the ceramic material for the sheet, the glass material is also slightly absorbed, so that the glass material is melted, so that a glass ball 9 is generated inside the through hole 3 as shown in FIG. The glass sphere 9 is always generated when the glass material absorbs the wavelength of the CO2 laser and is melted by heat, apart from being large and small.

対照的にYAG系レーザを使用すると、グリーンシート2を加工する前の樹脂製のキャリアフィルム1を加工する際に、吸収率が非常に悪いため、図5に示すように樹脂製のキャリアフィルム1が熱による気化をせず、液体状になることで穴周辺に盛り上がり10を形成することになる。この盛り上がりは、後工程のシートを重ねる工程においてはグリーンシート2に傷をつける可能性があり、または、キャリアフィルム1をつけた状態で充填を行う作業の時に、この盛り上がり10が引っ掛かり不良を発生させる原因ともなるため、できる限り小さく、無い状態に加工することが望ましい。   In contrast, when a YAG laser is used, since the absorption rate is very poor when the resin carrier film 1 before processing the green sheet 2 is processed, the resin carrier film 1 as shown in FIG. Does not vaporize due to heat and becomes liquid, forming a bulge 10 around the hole. This swell may cause damage to the green sheet 2 in the process of stacking the sheets in the subsequent process, or the swell 10 may be caught when filling with the carrier film 1 attached. Therefore, it is desirable to process in as small a size as possible.

この点において、本発明では、各材料に適したレーザ装置4、5を用いることにより、樹脂製のキャリアフィルム1をレーザ装置にて加工する事で発生しかねない懸念点、グリーンシート2をレーザ装置にて加工する事で発生しかねない懸念点を解消することができる。即ち、キャリアフィルム1に対して吸収のよいCO2レーザを用いる第1工程では、YAGレーザを用いた場合に発生するキャリアフィルム1の盛り上がりの発生をほとんどなくしてキャリアフィルム1に対して貫通穴を形成することができる。そして、第2工程では、CO2レーザを用いずに、セラミックス材への吸収率が良く、ガラス材への吸収率が悪いYAGレーザを用いるので、ガラス球9の発生がほとんどない状態で穴加工ができる。   In this regard, in the present invention, by using the laser devices 4 and 5 suitable for each material, there is a concern that may occur when the resin carrier film 1 is processed by the laser device, and the green sheet 2 is laser-treated. It is possible to eliminate concerns that may occur by processing with an apparatus. That is, in the first step using a CO2 laser that absorbs well with respect to the carrier film 1, the through-hole is formed in the carrier film 1 with almost no swell of the carrier film 1 that occurs when a YAG laser is used. can do. In the second step, since a YAG laser having a high absorption rate to the ceramic material and a low absorption rate to the glass material is used without using the CO2 laser, the hole processing is performed with almost no generation of the glass balls 9. it can.

また、二工程に分かれることで位置精度への懸念点があるが、レーザ装置4、5のレーザ光11を所定の穴位置に照射するガルバノミラー駆動系の位置精度向上およびステージ7、8の位置精度向上により、両者の位置精度合計は±10μm以下は達成可能であり、問題無い範囲である。例え数μmの誤差が発生したり、第一工程におけるレーザ装置4による穴明けでの穴径が小さい場合でも、第二工程におけるレーザ装置5により、樹脂系のキャリアフィルム1を少量加工することによりグリーンシート2に貫通穴加工が可能である。そういった意味では、後工程による貫通穴への導体の充填作業を考慮すると穴径が大きくならないよう第一工程におけるレーザ装置4のレーザ照射条件に注意する必要がある。そのため事前でのレーザ照射条件を決めるが、目標の穴径に対し±5%での穴明け加工は可能であるため、前述したが定期的なレーザパワーの管理でも問題なく、所定の穴形
状を満たすことは可能である。また、レーザ装置を二台使用することで、コストにおけるデメリットが懸念されるが、最近のレーザマーキング装置4および5は、非常にコストも低くなってきており、大きくコストアップになるようなことは無くなりつつある。
Further, although there are concerns about the position accuracy due to the two steps, the position accuracy of the galvano mirror drive system for irradiating the laser beam 11 of the laser devices 4 and 5 to a predetermined hole position and the positions of the stages 7 and 8 are increased. By improving the accuracy, the total positional accuracy of both can be achieved within ± 10 μm, and there is no problem. Even if an error of several μm occurs or the diameter of the hole formed by the laser device 4 in the first step is small, the laser-based carrier film 1 is processed in a small amount by the laser device 5 in the second step. Through-hole processing is possible in the green sheet 2. In that sense, it is necessary to pay attention to the laser irradiation conditions of the laser device 4 in the first process so that the hole diameter does not increase in consideration of the work of filling the through holes with the conductor in the subsequent process. Therefore, the laser irradiation conditions are determined in advance. However, since drilling can be performed at ± 5% of the target hole diameter, as described above, there is no problem with periodic laser power management. It is possible to satisfy. In addition, there is a concern about the disadvantage of cost by using two laser devices, but the recent laser marking devices 4 and 5 are very low in cost, and the cost is greatly increased. It is disappearing.

多層セラミックス基板を製造するには、上述の穴明け加工後、キャリアフィルム1を除去し、生セラミック基板であるグリーンシート2の上下基板表面を電気的に接続するための導電材料を書く貫通穴に埋め込み、生セラミック基板の表面に配線パターンが印刷などによって形成される。そして、このようにして形成された各層の生セラミック基板が数枚から数十枚重ねられ、加圧されて積層体を形成し、炉に入れて高温で焼成する。本発明のレーザ加工による貫通穴の形成法は、スルーホール3の径が、φ100μm以下、ピッチ間250μm以下の高密度、高精細パターンの多層セラミック基板の製造に適するものである。   In order to manufacture a multilayer ceramic substrate, the carrier film 1 is removed after the above-described drilling process, and a conductive material for electrically connecting the upper and lower substrate surfaces of the green sheet 2 which is a raw ceramic substrate is formed in a through hole for writing. A wiring pattern is formed on the surface of the green ceramic substrate by printing or the like. Then, several to several tens of green ceramic substrates of each layer formed in this manner are stacked and pressed to form a laminate, which is then placed in a furnace and fired at a high temperature. The method of forming a through hole by laser processing of the present invention is suitable for manufacturing a multilayer ceramic substrate having a high-density, high-definition pattern in which the diameter of the through-hole 3 is φ100 μm or less and the pitch is 250 μm or less.

本発明のセラミックス基板への穴明け加工方法および装置では、ガラス成分(ガラス、石英)の含有率が高いセラミックス基板の製造工程において、樹脂製のキャリアフィルムがグリーンシート上に存在し、グリーンシートにレーザ加工によりスルーホールを形成するに際し、キャリアフィルムおよびグリーンシートのレーザ加工による盛り上がりを防ぐことができ、ガラス成分が加工され、塊となるガラス球の現象も抑えることができ、高密度、高精細パターンの多層セラミック基板の製造に適する。   In the method and apparatus for drilling a ceramic substrate according to the present invention, a resin carrier film is present on the green sheet in the manufacturing process of the ceramic substrate having a high glass component (glass, quartz) content. When forming through-holes by laser processing, the carrier film and green sheet can be prevented from rising due to laser processing, glass components are processed, and the phenomenon of glass spheres that become lumps can also be suppressed, resulting in high density and high definition. Suitable for the production of patterned multilayer ceramic substrates.

本発明の実施例1におけるレーザ加工方法に用いるレーザ加工装置の外観斜視図FIG. 3 is an external perspective view of a laser processing apparatus used for the laser processing method in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例1におけるレーザ加工方法に用いるレーザ加工装置を用いた穴あけ加工状態を説明するための図The figure for demonstrating the drilling state using the laser processing apparatus used for the laser processing method in Example 1 of this invention 従来のレーザ加工装置の外観斜視図External perspective view of conventional laser processing equipment 従来のレーザ加工装置を用いた穴あけ加工状態を示した図The figure which showed the drilling state using the conventional laser processing equipment 従来のレーザ加工装置を用いた別の穴あけ加工状態を示した図The figure which showed another drilling state using the conventional laser processing equipment

符号の説明Explanation of symbols

1 樹脂製のキャリアフィルム
2 グリーンシート
3 スルーホール
4 レーザ装置
5 レーザ装置
6 パレット
7 移戴手段
8 移戴手段
9 ガラス球
10 樹脂材料の盛り上がり
11 レーザ光

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Resin-made carrier film 2 Green sheet 3 Through-hole 4 Laser apparatus 5 Laser apparatus 6 Pallet 7 Transfer means 8 Transfer means 9 Glass ball 10 Rise of resin material 11 Laser light

Claims (5)

セラミック骨材とガラス成分を含む生セラミック基板であるグリーンシートの上面に、樹脂材料からなるキャリアフィルムが形成された多層構造の基板のスルーホールを形成するレーザ加工方法において、
前記キャリアフィルムの穴あけに樹脂材料に対して吸収性のよい第1のレーザ光を用いてキャリアフィルムに穴あけするステップ、
前記第1のステップに続いて、セラミック材に対して吸収がよくガラス材に対して吸収の悪い第2のレーザ光を用いてグリーンシートに穴あけするステップ、
を有する多層構造の基板にスルーホールを形成することを特徴とするレーザ加工方法。
In a laser processing method for forming a through hole of a multilayer structure substrate in which a carrier film made of a resin material is formed on an upper surface of a green sheet which is a raw ceramic substrate containing a ceramic aggregate and a glass component,
Drilling the carrier film using a first laser beam that is highly absorbent to the resin material for drilling the carrier film;
Subsequent to the first step, drilling the green sheet using a second laser beam that absorbs well with the ceramic material and does not absorb with the glass material;
A laser processing method, comprising: forming a through hole in a substrate having a multilayer structure including:
前記第1のレーザ光は、9.3μm波長のCO2レーザを使用することを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工方法。 2. The laser processing method according to claim 1, wherein a CO 2 laser having a wavelength of 9.3 μm is used as the first laser light. 前記第2のレーザ光は、YAGレーザを使用することを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工方法。 The laser processing method according to claim 1, wherein a YAG laser is used as the second laser light. 所定のパワー出力のCO2レーザを用いて第1の穴あけステップでキャリアフィルムに対して貫通穴を形成し、第2の穴あけステップを行なうことを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工方法。 2. The laser processing method according to claim 1, wherein a through hole is formed in the carrier film in the first drilling step using a CO2 laser having a predetermined power output, and the second drilling step is performed. 請求項1に記載の方法によりスルーホールが形成されるセラミック基板を積層して成る多層セラミック基板。

A multilayer ceramic substrate formed by laminating ceramic substrates on which through holes are formed by the method according to claim 1.

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