JP2011103374A - Laser processing apparatus - Google Patents

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Koji Kawauchi
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser processing apparatus that is less likely to cause a false operation in which a hole that has already been processed is reprocessed even when human-induced mistakes or the like occur. <P>SOLUTION: The laser processing apparatus includes: a laser irradiating means 3 for processing a substrate 1 with a laser beam; a means 4 for recognizing a position recognition mark 2 of the substrate 1 as an image; and a decision means 5 for determining the position recognition mark. A printed-wiring board is manufactured by using the laser processing apparatus. A processing confirmation mark 19 is provided in an end of the position recognition mark 2, thereby solving the false operation in which the processed hole is falsely reprocessed even if the hole is too small to determine whether the hole has already been processed. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、表面実装部品、特にベアチップ等の電子部品を実装するプリント配線板を製造する際に用いるレーザ加工装置に関するものである。   The present invention relates to a laser processing apparatus for use in manufacturing a printed wiring board on which electronic components such as surface mount components, particularly bare chips, are mounted.

最近の情報、通信端末を中心とした電子機器の高機能化と小型、軽量化の要求により、半導体の高集積化および高速化技術が急速に進展している。   Due to recent demands for higher functionality, smaller size, and lighter electronic devices such as information terminals and communication terminals, high integration and high speed technologies for semiconductors are rapidly progressing.

そのため、これら小型化、軽量化を達成するためのベアチップ等の電子部品を実装するプリント配線板に対しても高密度配線および高密度実装が可能な製品が求められている。   For this reason, products capable of high-density wiring and high-density mounting are also demanded for printed wiring boards on which electronic components such as bare chips for achieving miniaturization and weight reduction are mounted.

高密度配線および高密度実装を可能とするためにプリント配線板は配線層の線幅、線間幅を小さくするとともに、配線層間の接続に用いられるビアホールにおいても、より小さいビアホール径が要求されている。これらの要求を満たすプリント配線板としてビルドアップ法を用いた多層のプリント配線板が実用化され普及している。   In order to enable high-density wiring and high-density mounting, printed wiring boards are required to reduce the wiring layer line width and line-to-line width, and also to make smaller via hole diameters for via holes used for connection between wiring layers. Yes. As a printed wiring board satisfying these requirements, a multilayer printed wiring board using a build-up method has been put into practical use and is widely used.

ビルドアップ型のプリント配線板の製造方法の一例を図7、図8に示す。   An example of a method for manufacturing a build-up type printed wiring board is shown in FIGS.

まず、内層基板20の製作は、基材には例えばガラスエポキシ基板の両面に銅はくを貼り付けてなる銅張積層板で、前記銅はくを積層する前にガラスエポキシ基材にレーザで穴明け後、導電性ペースト22を充填して表裏の銅はくが導通接続されている銅張積層板を使用する。   First, the inner layer substrate 20 is manufactured using a copper-clad laminate in which copper foil is bonded to both surfaces of a glass epoxy substrate, for example, on the base material. After drilling, a copper clad laminate is used in which the conductive paste 22 is filled and the copper foils on the front and back sides are conductively connected.

この銅張積層板の両面にフォトプロセスおよびエッチングにより両面に配線パターン23を形成した内層基板20を作製する{図7(a)参照}。   An inner layer substrate 20 having a wiring pattern 23 formed on both sides of the copper-clad laminate by a photo process and etching is prepared {see FIG. 7A}.

次に、内層基板20の表裏の面に絶縁基材24と銅はく25を積層し真空熱プレス機で加熱加圧して4層の基板21を作製する{図7(b)参照}。   Next, the insulating base material 24 and the copper foil 25 are laminated on the front and back surfaces of the inner layer substrate 20 and heated and pressed with a vacuum hot press machine to produce a four-layer substrate 21 (see FIG. 7B).

次に、表裏の銅はく25の所定位置にフォトプロセスおよびエッチングにより絶縁基材24が露出するよう開口部26を形成する{図7(c)参照}。   Next, an opening 26 is formed at a predetermined position of the front and back copper foils 25 by a photo process and etching so that the insulating base material 24 is exposed {see FIG. 7 (c)}.

次に、開口部26が設けられた銅はく25をコンフォーマルマスクとしてレーザを照射し、層間接続ビアホール用の穴27を形成する{図7(d)参照}。なお、レーザ穴明け後の穴27の底面となる内層の配線パターン23の上面には絶縁樹脂の残渣が付着していることがあるため、過マンガン酸カリウム等の薬品により穴内を洗浄することが望ましい。   Next, the copper foil 25 provided with the opening 26 is used as a conformal mask to irradiate a laser to form a hole 27 for an interlayer connection via hole {see FIG. 7 (d)}. Since the insulating resin residue may adhere to the upper surface of the inner wiring pattern 23 that becomes the bottom surface of the hole 27 after laser drilling, the inside of the hole can be cleaned with chemicals such as potassium permanganate. desirable.

次に、内層の配線パターン23と外層の銅はく25の層間接続をとるため、銅めっき層を形成する。   Next, in order to establish an interlayer connection between the inner layer wiring pattern 23 and the outer layer copper foil 25, a copper plating layer is formed.

まず、4層の基板21の表裏全面とビアホール用の穴27の内面に無電解銅めっき層28を形成して、導電性を付与する{図7(e)参照}。そして、無電解銅めっき層28の上に電解銅めっき層29を形成する{図7(f)参照}。   First, the electroless copper plating layer 28 is formed on the entire front and back surfaces of the four-layer substrate 21 and the inner surface of the via hole 27 to impart conductivity {see FIG. 7 (e)}. Then, an electrolytic copper plating layer 29 is formed on the electroless copper plating layer 28 {see FIG. 7 (f)}.

次に、層間接続された4層の基板21の表裏の面に対してフォトプロセスによりエッチングレジスト30を形成する{図8(g)参照}。   Next, an etching resist 30 is formed on the front and back surfaces of the four-layered substrate 21 connected between the layers by a photo process {see FIG. 8G}.

次に、塩化第二銅などのエッチング液により不要な銅層を除去してビアホール31と外層の配線パターン32を形成した後、水酸化ナトリウムなどの溶液によりエッチングレジスト30を剥離する{図8(h)参照}。   Next, an unnecessary copper layer is removed with an etchant such as cupric chloride to form the via hole 31 and the outer wiring pattern 32, and then the etching resist 30 is peeled off with a solution such as sodium hydroxide {FIG. h) See}.

その後、必要に応じて4層基板21の表面に部品実装部分を残してソルダレジスト33を塗布することもある{図8(i)参照}。   Thereafter, if necessary, the solder resist 33 may be applied leaving the component mounting portion on the surface of the four-layer board 21 {see FIG. 8 (i)}.

最後に仕上げ処理として、部品実装の際、接続電極となるランド等の銅露出部分を防錆することを目的として金めっき処理または水溶性耐熱プリフラックス処理を施す。   Finally, as a finishing process, a gold plating process or a water-soluble heat-resistant preflux process is performed for the purpose of rust-proofing copper exposed portions such as lands that serve as connection electrodes during component mounting.

図8(j)には金めっき処理を示しており、まず、銅露出部分に無電解ニッケルめっき層34、さらにその上に無電解金めっき層35を形成し4層のプリント配線板を得ることができる。   FIG. 8 (j) shows a gold plating process. First, an electroless nickel plating layer 34 is formed on the exposed copper portion, and an electroless gold plating layer 35 is formed thereon to obtain a four-layer printed wiring board. Can do.

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1、特許文献2が知られている。   As prior art document information related to the invention of this application, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2 are known.

特開平11−298146号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-298146 特開2000−233291号公報(レーザ装置)JP 2000-233291 A (Laser Device)

図7(c)、図7(d)で説明したプリント配線板の製造工程における穴27の穴明け加工は、開口部26を形成した後、レーザ加工装置により加工されるもので、加工後の穴径は通常100μm前後に形成される。   In the manufacturing process of the printed wiring board described in FIG. 7C and FIG. 7D, the hole 27 is drilled by the laser processing apparatus after the opening 26 is formed. The hole diameter is usually formed around 100 μm.

そのため、基板を見ただけでは穴明け後の基板か穴明け前の基板であるか肉眼では判別できない状況である。   For this reason, it is not possible to determine with the naked eye whether the substrate is after drilling or before drilling by just looking at the substrate.

また、穴明け加工は、炭酸ガスレーザが多く用いられているものの、さらに小径の穴明け加工が可能なYAGレーザやエキシマレーザも検討されており、ますます穴明け後の基板なのか、あるいは穴明け前の基板なのかを肉眼で判別することが困難となってきている。   In addition, carbon dioxide lasers are often used for drilling, but YAG lasers and excimer lasers that are capable of drilling with smaller diameters are also being investigated. It has become difficult to determine with the naked eye whether it is the previous substrate.

製造現場においては、穴明け終了を肉眼で確認することが困難であることにより、レーザ加工装置の投入側近くに穴明け終了後の基板があった場合、穴明け終了後の基板を誤ってレーザ加工装置に投入し、再度加工してしまうという人為的な不具合が発生することもあった。   At the manufacturing site, since it is difficult to visually confirm the end of drilling, if there is a substrate after completion of drilling near the input side of the laser processing device, the substrate after completion of drilling is mistakenly lasered. There was also a case where an artificial defect that the machine was put into the processing apparatus and processed again was generated.

また、穴加工の途中に設備等の異常等が発生した場合、通常はレーザ加工装置を一時停止し異常原因を取り除いた後、再度穴加工を再開する。この場合において、穴明け終了の穴に対して、重複して加工してしまうという可能性も潜在していた。   In addition, when an abnormality or the like of equipment occurs during the hole machining, the laser machining apparatus is usually temporarily stopped to remove the cause of the abnormality, and then the hole machining is resumed. In this case, there is a possibility that the hole that has been drilled is processed in duplicate.

具体的には、1枚の基板に15シートの製品を多面取りしている場合、12シート目を加工中に設備停止したため、点検、調整後、加工を再開する際は本来13シート目から加工するべきであるが、誤って11シート目から加工したため、同じ穴を重複して加工してしまうという場合が相当する。   Specifically, when 15 sheets of products are made on a single substrate, the equipment was stopped during processing of the 12th sheet. Therefore, after inspection and adjustment, when processing is resumed, processing starts from the 13th sheet. Although it should be done, since it processed from the 11th sheet accidentally, the case where the same hole is processed twice corresponds.

すなわち、開口部26が形成された基板{図7(c)参照}は開口部26を除いてほぼ全面が銅はく25で覆われているため、何シート目まで穴加工が終了したのかを肉眼では判別しにくく、そのため人為的なものに起因して前述のような不具合が発生するものと考えられる。   That is, since the substrate {see FIG. 7 (c)} in which the opening portion 26 is formed is almost entirely covered with the copper foil 25 except for the opening portion 26, how many sheets the hole processing has been completed. It is difficult to discriminate with the naked eye. Therefore, it is considered that the above-described problems occur due to artifacts.

このような不具合が生じると、重複して加工された穴の穴底は、レーザ加工による衝撃をより多く受けてしまい、その結果穴底の配線パターン23である銅はくにピンホール36が発生する{図9(a)参照}。   When such a defect occurs, the hole bottom of the hole processed in duplicate receives more impact by laser processing, and as a result, a pin hole 36 is generated in the copper foil which is the wiring pattern 23 on the hole bottom. {See Fig. 9 (a)}.

ピンホール36が存在する状態で銅めっきを行ったとしても穴底が銅めっき層で完全に覆われピンホールがなくなることは少なく、図9(b)に示すように、銅めっき後もピンホール36が残存してしまうことも多々ある。   Even if the copper plating is performed in the presence of the pinhole 36, the bottom of the hole is completely covered with the copper plating layer, and the pinhole is rarely lost. As shown in FIG. There are many cases where 36 remains.

また、ピンホール36が発生した状態においても電気的な導通を備えているため、プリント配線板の電気検査工程において、断線不良として判定されることもなく、さらに、プリント配線板の外観検査工程においても小径の穴底のピンホールを認識することは現状の設備では検出することが困難であるため、良品の回路基板として判定されて出荷されたのち、電子機器に使用されてしまう可能性があった。   Further, since electrical continuity is provided even in the state where the pinhole 36 is generated, it is not determined as a disconnection failure in the electrical inspection process of the printed wiring board, and further, in the appearance inspection process of the printed wiring board. However, since it is difficult to detect pinholes at the bottom of small-diameter holes with current equipment, there is a possibility that they will be used as electronic equipment after being shipped as a good circuit board. It was.

ピンホール36が発生したプリント配線板に電子部品37を実装すると、ピンホール36直下の導電ペーストや基材からピンホール36を介してガスが発生し、実装用の電子部品とプリント配線板を接合するはんだ38中にボイド39が発生する場合がある。   When the electronic component 37 is mounted on the printed wiring board in which the pinhole 36 is generated, gas is generated from the conductive paste or base material directly under the pinhole 36 through the pinhole 36 to join the mounting electronic component and the printed wiring board. In some cases, voids 39 are generated in the solder 38 that is to be removed.

正常なプリント配線板への電子部品37の実装の状態{図10(a)}と比較すると、前記のようなボイド39が比較的大きい形態で発生した場合は、図10(b)に示すように、近接するはんだの接合部間で短絡(ショート)40が発生したり、はんだ38中のボイド39の存在により実装用の電子部品とプリント配線板との接合強度の低下、接続信頼性の低下などをもたらすという問題が発生する可能性もあった。   Compared with the state of mounting the electronic component 37 on a normal printed wiring board {FIG. 10 (a)}, when the void 39 is generated in a relatively large form as shown in FIG. 10 (b). In addition, a short circuit (short) 40 occurs between adjacent solder joints, and the presence of voids 39 in the solder 38 reduces the bonding strength between the electronic component for mounting and the printed wiring board, and decreases the connection reliability. There was also a possibility that the problem of bringing about.

本発明は上記問題点を解決するもので、人為的な作業ミスあるいは設備異常が発生しても加工済みの穴を重複して加工するという不具合が生じることのないレーザ加工装置を提供しそれを用いてプリント配線板を製造することを目的とする。   The present invention solves the above-described problems, and provides a laser processing apparatus that does not cause a problem of processing a hole that has already been processed even if a human error or equipment abnormality occurs. It aims at manufacturing a printed wiring board using it.

上記課題を解決するため、本発明は、被加工物をレーザ光により加工するレーザ照射手段と、前記被加工物の位置認識マークを画像認識する手段と、前記位置認識マークを判定する手段とを備え、前記レーザ照射手段は前記位置認識マークを基準として被加工物に加工穴を形成する動作と前記位置認識マークの端部に加工確認マークを形成する動作とを含み、前記位置認識マークを判定する手段は前記加工確認マークが既存していないことを確認する手段であることを特徴とするレーザ加工装置を提供しプリント配線板を製造することである。   In order to solve the above problems, the present invention comprises a laser irradiation means for processing a workpiece with laser light, a means for recognizing a position recognition mark of the workpiece, and a means for determining the position recognition mark. The laser irradiation means includes an operation of forming a processing hole in a workpiece with reference to the position recognition mark and an operation of forming a processing confirmation mark at an end of the position recognition mark, and determines the position recognition mark. The means for performing is to provide a laser processing apparatus characterized by confirming that the processing confirmation mark does not exist, and to manufacture a printed wiring board.

具体的には、レーザ加工装置にて穴明け加工する際にレーザビームの位置合わせのため基板表面に設けられた位置認識マークをCCDカメラで認識した直後に位置認識マークの端部をレーザで複数回加工するプログラムをレーザ加工データに追加する。これにより、1度加工したシートの少なくとも4隅に設けられた位置認識マークは加工確認マークが形成されており、このような位置認識マークをCCDカメラが認識できないように設定することにより、重複加工を防ぐことができるというものである。   Specifically, a plurality of end portions of the position recognition mark are lasered immediately after the position recognition mark provided on the substrate surface for laser beam alignment is recognized by the CCD camera when drilling with a laser processing apparatus. A program for turning is added to the laser processing data. As a result, processing confirmation marks are formed on the position recognition marks provided at least at the four corners of the processed sheet. By setting such position recognition marks so that the CCD camera cannot recognize them, overlapping processing is performed. Can be prevented.

本発明のレーザ加工装置を用いてプリント配線板を製造することにより、高密度基板やベアチップ実装用基板における層間接続用の導通孔(ビアホール)のレーザ穴明け加工において、穴明け済みかどうか判別できないような小径穴を明ける際に発生していた加工済みの穴に対する重複加工するという不具合を解消することができる。   By manufacturing a printed wiring board using the laser processing apparatus of the present invention, it is not possible to determine whether or not a hole has been drilled in a laser drilling process for a via hole for interlayer connection on a high-density board or a bare chip mounting board. It is possible to solve the problem of overlapping machining with respect to a processed hole that has occurred when drilling such a small-diameter hole.

これにより、上記従来の課題を解決するとともに信頼性の高い層間接続用の導通孔を形成しプリント配線板への部品実装も安定して行うことができる。   As a result, it is possible to solve the above-described conventional problems and form a highly reliable conductive hole for interlayer connection, and stably mount components on the printed wiring board.

本発明の実施の形態におけるレーザ加工装置の構成を示す概略図Schematic which shows the structure of the laser processing apparatus in embodiment of this invention 同実施の形態におけるレーザ加工装置の動作フローを示す図The figure which shows the operation | movement flow of the laser processing apparatus in the embodiment 同実施の形態におけるレーザ加工装置に用いる基板の平面図Plan view of substrate used in laser processing apparatus in same embodiment 同実施の形態におけるレーザ加工装置を用いたプリント配線板の製造工程を示す工程断面図Process sectional drawing which shows the manufacturing process of the printed wiring board using the laser processing apparatus in the embodiment 同実施の形態における基板の位置認識マークの詳細図Detailed view of substrate position recognition mark in the same embodiment 同実施の形態におけるプリント配線板の製造工程の一工程を示す図The figure which shows 1 process of the manufacturing process of the printed wiring board in the embodiment 従来のプリント配線板の製造方法を示す工程断面図Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the conventional printed wiring board 従来のプリント配線板の製造方法を示す工程断面図Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the conventional printed wiring board 従来のプリント配線板の製造方法における課題を示す断面図Sectional drawing which shows the subject in the manufacturing method of the conventional printed wiring board 従来のプリント配線板への部品実装における課題を示す断面図Sectional view showing problems in mounting components on a conventional printed wiring board

(実施の形態)
以下本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
(Embodiment)
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

まず、図1は本発明のレーザ加工装置の構成を示す概略図である。図1において、レーザ加工装置は、基板1などの被加工物にレーザビームの照射により微細穴を形成する。本発明のレーザ加工装置の構成を以下に説明する。   First, FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of the laser processing apparatus of the present invention. In FIG. 1, a laser processing apparatus forms a fine hole in a workpiece such as a substrate 1 by irradiation with a laser beam. The configuration of the laser processing apparatus of the present invention will be described below.

被加工物としての基板1をレーザ光により加工するレーザ照射手段3と、基板1に設けられた位置認識マーク2を画像認識する画像認識手段4と、位置認識マーク2の状態を判定する判定手段5とを備えている。   Laser irradiation means 3 for processing the substrate 1 as a workpiece with laser light, image recognition means 4 for recognizing the position recognition mark 2 provided on the substrate 1, and determination means for determining the state of the position recognition mark 2 And 5.

レーザ照射手段3は、レーザ発振器6と、反射鏡7と、ガルバノメータ8と、レンズ9と被加工物を載置するためのXYテーブル10とで構成されている。   The laser irradiation means 3 includes a laser oscillator 6, a reflecting mirror 7, a galvanometer 8, a lens 9, and an XY table 10 for placing a workpiece.

すなわち、レーザビームがレーザ発振器6から出射され、反射鏡7にて方向変換された後、次の反射鏡7よりX−Y2軸のガルバノミラーを備えたガルバノメータ8方向に導かれる。そして、ガルバノメータ8の動作により照射方向を変えてfθレンズ9にそれぞれ入射され集束された後、XYテーブル10上に位置決めされた基板1にレーザビームが照射される。   That is, the laser beam is emitted from the laser oscillator 6, converted in direction by the reflecting mirror 7, and then guided from the next reflecting mirror 7 in the direction of the galvanometer 8 including the XY biaxial galvanometer mirror. Then, after the irradiation direction is changed by the operation of the galvanometer 8 to be incident and focused on the fθ lens 9, the laser beam is irradiated onto the substrate 1 positioned on the XY table 10.

本発明のレーザ加工装置の特徴は、レーザ照射手段3は位置認識マーク2を基準として基板1に加工穴を形成する動作のほかに位置認識マーク2の端部に図4、図5に後述する加工確認マーク19を形成する動作を含んでおり、基板1に加工穴を形成する前に判定手段5が位置認識マーク2の状態を認識し、加工確認マーク19が既存していない場合に限り、基板1に加工穴を形成する。   A feature of the laser processing apparatus of the present invention is that the laser irradiation means 3 will be described later with reference to FIGS. 4 and 5 at the end of the position recognition mark 2 in addition to the operation of forming a processing hole in the substrate 1 with the position recognition mark 2 as a reference. Only when the determination means 5 recognizes the state of the position recognition mark 2 before forming the processing hole in the substrate 1 and the processing confirmation mark 19 does not exist. A processed hole is formed in the substrate 1.

加工穴の形成が終了した後、レーザ加工により位置認識マーク2の端部の一部を除去し欠損部を形成することにより加工確認マーク19を形成するものである。   After the formation of the processing hole is completed, the processing confirmation mark 19 is formed by removing a part of the end portion of the position recognition mark 2 by laser processing to form a defective portion.

言い換えれば、基板1に加工穴を形成する前に判定手段5が位置認識マーク2の状態を認識し加工確認マークが既存している場合は、レーザ照射手段3による被加工物への加工穴を形成する動作を停止させる手段を含むものである。   In other words, when the determination unit 5 recognizes the state of the position recognition mark 2 and the processing confirmation mark already exists before forming the processing hole in the substrate 1, the processing hole to the workpiece by the laser irradiation unit 3 is formed. Means for stopping the forming operation is included.

なお、位置認識マーク2の判定手段5は、被加工物への加工穴を形成する動作の停止した場合、動作の停止を示すパトライトやブザー等の停止表示手段(図示せず)を備えることが望ましい。   Note that the determination means 5 for the position recognition mark 2 may include stop display means (not shown) such as a patrol light or a buzzer for indicating the stop of the operation when the operation of forming the machining hole in the workpiece is stopped. desirable.

また、本実施の形態における被加工物としての基板1は、複数の加工領域からなるものであり、各加工領域は位置認識マーク2を備えており、基板1の位置認識マーク2を画像認識する手段および位置認識マーク2を判定する手段は、各加工領域毎に行われる手段である。   In addition, the substrate 1 as a workpiece in the present embodiment is composed of a plurality of processing regions, and each processing region includes a position recognition mark 2, and the position recognition mark 2 of the substrate 1 is image-recognized. The means and the means for determining the position recognition mark 2 are means for each processing region.

具体的には、基板1へのレーザビームの照射に際し、初めの加工領域の位置認識マーク2を画像認識手段4で確認し、判定手段5で加工確認マークが既存していないことを確認したうえで、基板1上の所定範囲の加工領域をX−Y方向に走査しながら照射する。   Specifically, when the substrate 1 is irradiated with the laser beam, the position recognition mark 2 in the first processing region is confirmed by the image recognition means 4 and the judgment means 5 confirms that the processing confirmation mark does not exist. Then, irradiation is performed while scanning a predetermined region of the processing region on the substrate 1 in the XY directions.

加工領域の照射が終了した時点で、レーザ加工により位置認識マークの端部の一部を除去し欠損部を形成することにより加工確認マーク19を形成する。   When the irradiation of the processing region is completed, the processing confirmation mark 19 is formed by removing a part of the end portion of the position recognition mark by laser processing to form a defective portion.

そして、XYテーブル10をXまたはY方向若しくはX及びY方向に移動させて次の加工領域に到達した後、再度基板1をレーザ加工する。同様にして加工領域毎にレーザ加工していく。   Then, after the XY table 10 is moved in the X or Y direction or the X and Y directions to reach the next processing region, the substrate 1 is laser processed again. Similarly, laser processing is performed for each processing region.

上記の本発明のレーザ加工装置の動作フローは図2および以下に示す通りである。
1.画像認識手段4で位置認識マーク2を確認する。
2.判定手段5で加工確認マーク19の有無を確認する。
3a.加工確認マーク19が存在しない場合、レーザ加工により加工穴を形成する。
4a.レーザ加工により位置認識マークの端部に加工確認マーク19を形成する。
3b.加工確認マーク19が存在する場合、レーザ加工の動作を停止し、
4b.停止表示手段を作動する。
The operation flow of the laser processing apparatus of the present invention is as shown in FIG.
1. The position recognition mark 2 is confirmed by the image recognition means 4.
2. The determination means 5 confirms the presence or absence of the processing confirmation mark 19.
3a. When the processing confirmation mark 19 does not exist, a processing hole is formed by laser processing.
4a. A processing confirmation mark 19 is formed at the end of the position recognition mark by laser processing.
3b. When the processing confirmation mark 19 exists, the laser processing operation is stopped,
4b. Activate the stop display means.

次に、本発明のレーザ加工装置を用いたプリント配線板の製造について、以下に説明する。   Next, the production of a printed wiring board using the laser processing apparatus of the present invention will be described below.

まず、図3は、内層基板の表裏に絶縁基材と銅はくを積層し真空熱プレスにより成型した多層の基板1の少なくとも四隅に位置認識マーク2と層間接続用穴のレーザ加工におけるコンフォーマルマスク用の開口部13とを形成したものを平面図で示したものである。その製造方法は、次の通りである。   First, FIG. 3 shows conformal in laser processing of position recognition marks 2 and interlayer connection holes in at least four corners of a multilayer substrate 1 in which an insulating base material and copper foil are laminated on the front and back of the inner layer substrate and formed by vacuum hot pressing. A plan view showing a mask opening 13 formed therein. The manufacturing method is as follows.

まず、両面に配線パターン14を形成した内層基板15を準備する{図4(a)参照}。   First, an inner substrate 15 having wiring patterns 14 formed on both sides is prepared {see FIG. 4A}.

次に、内層基板15の表裏両面にBステージ状のプリプレグ等の絶縁基材16と最外層に銅はく17を積層し、真空熱プレス機で加熱加圧して4層構成の多層の銅張積層基板を作製する{図4(b)参照}。なお、内層基板は、高い配線収容性を実現するために、導電性ペーストが充填された導通孔により層間接続された多層の基板を用いることも可能であるが、本実施の形態においては、両面の内層基板を用いて説明する。   Next, an insulating base material 16 such as a B-stage prepreg and the like and a copper foil 17 are laminated on the outermost layer of the inner layer substrate 15 and heated and pressed with a vacuum hot press machine to form a multilayer copper clad having a four-layer structure. A laminated substrate is produced {see FIG. 4B}. In addition, in order to realize high wiring accommodation, it is possible to use a multilayer substrate in which layers are connected by a conduction hole filled with a conductive paste. This will be described using the inner layer substrate.

次に、前記銅張積層基板の表裏の銅はく17の所定位置にフォトプロセスおよびエッチングにより絶縁基材16が露出するよう開口部13を形成するとともに、位置認識マーク2も同時に形成する{図4(c)参照}。なお、位置認識マーク2の開口形状、大きさはレーザ加工装置の画像認識手段4としてのCCDカメラで認識できる程度のものであれば特に限定しない(たとえばΦ1.0mm)。また、開口部13は内層基板15の配線パターン14の直上に形成されることが望ましい。これにより、後述する層間接続用の穴の穴底には内層基板15の配線パターン14が存在することによって表層と内層基板との層間接続を図ることができる。   Next, an opening 13 is formed at a predetermined position of the copper foil 17 on the front and back sides of the copper-clad laminated substrate so that the insulating base 16 is exposed by a photo process and etching, and a position recognition mark 2 is also formed simultaneously {FIG. See 4 (c)}. The opening shape and size of the position recognition mark 2 are not particularly limited as long as they can be recognized by a CCD camera as the image recognition means 4 of the laser processing apparatus (for example, Φ1.0 mm). The opening 13 is preferably formed immediately above the wiring pattern 14 of the inner layer substrate 15. As a result, the interlayer connection between the surface layer and the inner layer substrate can be achieved by the presence of the wiring pattern 14 of the inner layer substrate 15 at the bottom of the hole for interlayer connection described later.

次に、レーザ加工装置のCCDカメラ(図示せず)で多層の基板1の四隅にある位置認識マーク2を画像認識して検出するとともに複数の位置認識マーク間の距離から基板の伸縮、歪の発生状態を検知し、必要に応じて基板の収縮、歪に応じた寸法補正係数(スケールファクター)を乗じて補正する。   Next, the position recognition marks 2 at the four corners of the multilayer substrate 1 are image-recognized and detected by a CCD camera (not shown) of the laser processing apparatus, and the expansion / contraction and distortion of the substrate are determined from the distance between the plurality of position recognition marks. The occurrence state is detected and corrected by multiplying by a dimensional correction coefficient (scale factor) according to the contraction and distortion of the substrate as necessary.

前記の位置認識マーク2を画像認識する工程は、画像認識領域に位置認識マーク2のみを検出するものであり、後述する加工確認マーク(図5に詳細を示す)が既存していないことを確認する工程である。   The step of recognizing the position recognition mark 2 detects only the position recognition mark 2 in the image recognition area, and confirms that there is no existing processing confirmation mark (details shown in FIG. 5). It is a process to do.

この加工確認マークの存在の有無を確認することは、次工程の実行の可否を判定することを含むものであって、この位置認識マーク2を画像認識し判定する工程が本発明の特徴的な構成の一つである。   Confirming the presence / absence of the processing confirmation mark includes determining whether or not the next step can be performed, and the step of recognizing and determining the position recognition mark 2 is a characteristic of the present invention. One of the configurations.

次に、前述の加工確認マークが既存していないことを確認したうえで、図4(d)に示すように、位置認識マーク2の端部に加工確認マーク19を形成し、その直後に所定の位置に設けられた開口部13の真上にレーザビームを移動してレーザを照射し層間接続用の穴18を形成する。この工程は表裏の面毎に行い、表裏両面に穴18を形成する。   Next, after confirming that the aforementioned processing confirmation mark does not exist, a processing confirmation mark 19 is formed at the end of the position recognition mark 2 as shown in FIG. The laser beam is moved directly above the opening 13 provided at the position and irradiated with the laser to form a hole 18 for interlayer connection. This step is performed for each front and back surface, and holes 18 are formed on both the front and back surfaces.

その後、従来の図7(d)以降から図8に示す工程と同様の工程を経て多層のプリント配線板を得る。   Thereafter, a multilayer printed wiring board is obtained through the same steps as those shown in FIG.

上記の本発明のレーザ加工装置を用いたプリント配線板の製造に示すように、層間接続用の穴18が形成された場合は、位置認識マーク2の端部には必然的に加工確認マーク19が形成されることとなる。   As shown in the production of the printed wiring board using the laser processing apparatus of the present invention, when the interlayer connection hole 18 is formed, the processing confirmation mark 19 is necessarily formed at the end of the position recognition mark 2. Will be formed.

この位置認識マークの端部に加工確認マーク19が形成されていることが本発明のプリント配線板の位置認識マークである。   The position recognition mark of the printed wiring board of the present invention is that the processing confirmation mark 19 is formed at the end of the position recognition mark.

この位置認識マークを画像認識し、加工確認マーク19の存在の有無を確認し、そのうえで次工程の実行の可否を判定するものであって、加工確認マーク19の存在が確認された場合は、層間接続用の穴の加工を行わないようにすることにより、従来の課題を解決することができるものである。   The position recognition mark is image-recognized, the presence / absence of the processing confirmation mark 19 is confirmed, and whether or not the next process can be executed is determined. If the presence of the processing confirmation mark 19 is confirmed, By not processing the connection hole, the conventional problem can be solved.

すなわち、内層基板15の配線パターン14の直上に形成された開口部13に露出した絶縁基材16へのレーザ加工は穴18を形成するとともに内層基板15の配線パターン14上にもレーザ光が照射されるものの、本発明のレーザ加工装置を用いてプリント配線板を製造することにより、レーザ光の照射が重複して行われることはなく、内層基板15の配線パターン14にピンホールが発生することもない。   That is, the laser processing to the insulating base 16 exposed in the opening 13 formed immediately above the wiring pattern 14 of the inner layer substrate 15 forms a hole 18 and the laser beam is also irradiated onto the wiring pattern 14 of the inner layer substrate 15. However, when a printed wiring board is manufactured using the laser processing apparatus of the present invention, laser beam irradiation is not performed repeatedly, and pinholes are generated in the wiring pattern 14 of the inner layer substrate 15. Nor.

なお、穴明けの位置精度をより向上させるには位置認識マークの数を増やすことが有効である。   It is effective to increase the number of position recognition marks in order to further improve the drilling position accuracy.

図3の事例においては、1枚の多層基板1に複数の個別多層基板1aから構成され、具体的には個別多層基板1aが15シートからなる多面取りの場合を示している。各個別多層基板1aの四隅に位置認識マーク2aを設けることにより、より精度の高い位置に穴明けが可能となる。   In the example of FIG. 3, a single multilayer substrate 1 is composed of a plurality of individual multilayer substrates 1a, and more specifically, a case where the individual multilayer substrate 1a is multi-planar made of 15 sheets is shown. By providing the position recognition marks 2a at the four corners of each individual multi-layer substrate 1a, it becomes possible to make holes at more accurate positions.

図3に示す矢印は、レーザ穴明けの順序を示すものであり、個別多層基板1a毎に上右端から上左端へ、中右端から中左端へ、下右端から下左端へとレーザ穴明けが行われていくことを示している。   The arrows shown in FIG. 3 indicate the order of laser drilling, and laser drilling is performed for each individual multilayer substrate 1a from the upper right end to the upper left end, from the middle right end to the middle left end, and from the lower right end to the lower left end. It shows that it will be broken.

このような多面取りの構成においても、前述したような位置認識マークを画像認識し判定する工程を各個別多層基板毎に行い、加工確認マークの存在の有無により次工程の実行の可否を判定することによって、重複した穴加工を防ぐことができる。   Even in such a multi-chamfer configuration, the process of recognizing and determining the position recognition mark as described above is performed for each individual multilayer substrate, and whether or not the next process can be performed is determined based on the presence or absence of the processing confirmation mark. By doing so, it is possible to prevent duplicated hole processing.

図3に示す事例では、1シート目(図面の右上端)の個別多層基板1aのレーザ穴明けを実施するにあたり、位置認識マークとしての位置認識マーク2a〜2dを順次、CCDカメラ(図示せず)で検出して位置決めを行うとともに基板の収縮、歪に応じた寸法補正係数(スケールファクター)を掛けたうえで所定の位置にレーザビームを移動して穴明けを行う。   In the case shown in FIG. 3, when performing laser drilling of the individual multilayer substrate 1a of the first sheet (upper right corner of the drawing), the position recognition marks 2a to 2d as the position recognition marks are sequentially placed on a CCD camera (not shown). ), Positioning is performed, and a laser beam is moved to a predetermined position after being subjected to a dimensional correction coefficient (scale factor) corresponding to the contraction and distortion of the substrate to make a hole.

この工程において、位置認識マーク2aをCCDカメラで検出して位置決めを行った直後に位置認識マークの端部の銅はく部分に複数回レーザを照射して、図5に示すように、位置認識マークに加工確認マーク19を与えた後、本来穴明けすべき位置であるコンフォーマルマスクに設けられた開口部13にレーザを照射し層間接続用の穴を明ける。   In this step, immediately after the position recognition mark 2a is detected by the CCD camera and positioned, the copper foil at the end of the position recognition mark is irradiated with the laser a plurality of times, as shown in FIG. After the processing confirmation mark 19 is given to the mark, a laser is irradiated to the opening 13 provided in the conformal mask, which is a position where the hole should be originally drilled, to make a hole for interlayer connection.

すなわち、レーザ加工装置の穴明けデータに位置認識マーク2aの端部の銅はく部分に複数回加工するデータを追加することにより、1度穴明け加工した個別多層基板1aの位置認識マーク2aの端部には加工確認マーク19が存在することとなる。   That is, by adding data to be processed a plurality of times to the copper-plated portion at the end of the position recognition mark 2a to the drilling data of the laser processing apparatus, the position recognition mark 2a of the individual multilayer substrate 1a that has been drilled once. The processing confirmation mark 19 is present at the end.

具体的にはCCDカメラの画像認識領域(点線)において、図6(a)に示すように位置認識マーク2aの形状のみを画像認識した場合は、開口部13にレーザを照射する動作を行い、図6(b)に示すような加工確認マーク19が存在する場合は認識エラーになるように設定すると、穴明け加工が終了した個別多層基板あるいは多層基板を重複して加工することはない。   Specifically, in the image recognition area (dotted line) of the CCD camera, when only the shape of the position recognition mark 2a is recognized as shown in FIG. 6A, an operation of irradiating the opening 13 with a laser is performed. If the processing confirmation mark 19 as shown in FIG. 6B is present so as to cause a recognition error, the individual multi-layer substrate or the multi-layer substrate that has been drilled is not processed in duplicate.

なお、認識エラーとなるように設定することは、位置認識マーク2aの中心点を正しく認識できない場合を含むものであり、設定は比較的容易である。   Note that setting so as to cause a recognition error includes a case where the center point of the position recognition mark 2a cannot be correctly recognized, and the setting is relatively easy.

また、加工確認マークは、位置認識マーク2aの端部とは異なる場所の銅はく17上に点状に形成することも可能であるが、位置認識マーク2aの端部の銅はくに欠損部の形態で形成することがレーザの加工エネルギーを少なくかつ容易に形成することができ、かつCCDカメラの画像認識領域を位置認識マーク2aと同じにすることができるため、作業性及びレーザ加工装置の動作効率の点においても望ましい形態である。   The processing confirmation mark can be formed in a dot shape on the copper foil 17 at a location different from the end of the position recognition mark 2a. The laser processing energy can be reduced and formed easily, and the image recognition area of the CCD camera can be made the same as that of the position recognition mark 2a. This is also a desirable form in terms of operating efficiency.

特に、位置認識マーク2aの端部の銅はく上でかつ露出した絶縁基材を照射しない位置にレーザを照射して欠損部を形成することにより、絶縁基材に穴を明けないことが望ましい。これにより、CCDカメラにより画像認識を安定して行うことができる。   In particular, it is desirable not to make a hole in the insulating base material by irradiating a laser to a position where the exposed portion of the position recognition mark 2a is not exposed to the exposed insulating base material and irradiating a laser with a laser. . Thereby, image recognition can be stably performed by the CCD camera.

このように本実施の形態におけるレーザ加工装置を用いたプリント配線板の製造によれば次のような効果が得られる。   Thus, according to the manufacture of the printed wiring board using the laser processing apparatus in the present embodiment, the following effects can be obtained.

(1)プリント配線板を製造する現場において、レーザ加工装置周囲のスペースが狭い、あるいは生産仕掛かりが多く、穴明け加工済みの基板と穴明け加工前の基板がレーザ加工装置の周囲に乱雑に置かれた場合、従来は、誤ってすでに穴明け加工済みの基板を再度穴明け加工し、穴底にダメージを与える可能性もあった。   (1) At the site where printed wiring boards are manufactured, the space around the laser processing equipment is narrow, or there are many production processes, and the substrate that has been drilled and the substrate before drilling are messy around the laser processing equipment. In the past, there has been a possibility that a substrate that has already been drilled is mistakenly drilled again and damages the bottom of the hole.

しかしながら、本発明によれば、たとえ誤って穴明け加工済みの基板をレーザ加工装置にセットし起動させたとしても、位置認識マークの端部には加工確認マークが存在しているためCCDカメラで位置認識マークの中心点を正しく認識することができず、レーザ加工装置の操作画面には認識エラーが表示され、あるいは動作の停止を示すパトライトやブザー等の停止表示手段が作動し、レーザ加工装置はレーザ加工を停止する。そのため、加工が終了した穴を重複して加工することは起こらない。   However, according to the present invention, even if a substrate that has been punched by mistake is set and activated in the laser processing apparatus, a processing confirmation mark is present at the end of the position recognition mark, so the CCD camera The center point of the position recognition mark cannot be recognized correctly, a recognition error is displayed on the operation screen of the laser processing apparatus, or a stop display means such as a patrol light or a buzzer indicating the stop of the operation is activated, and the laser processing apparatus Stops laser processing. Therefore, it does not occur that the holes that have been processed are overlapped.

(2)レーザ加工装置にセッティングした基板が、加工途中に設備の異常などにより一時的に停止した場合、従来においては、重複加工品が電気的検査工程において良品として出荷されてしまうことを防ぐため、このような加工途中の基板は廃棄処分としていた。   (2) In order to prevent duplicate processed products from being shipped as non-defective products in the electrical inspection process when the substrate set in the laser processing apparatus is temporarily stopped due to equipment abnormality during processing. Such a substrate in the middle of processing was disposed of.

例えば、1枚の基板に個別多層基板が15シートの製品からなる多面取りの構成である場合、11番目のシートまでは正常に穴明け加工されても12番目のシートで設備停止した際は、その基板1枚を廃棄処分としたので、15シートの個別多層基板の全てが不良品としての扱いになっていた。   For example, if the multi-chamfering configuration is made up of 15 sheets of individual multi-layer substrates on one substrate, the equipment stops at the 12th sheet even if the 11th sheet is normally drilled, Since one of the substrates was discarded, all of the 15 individual multi-layer substrates were treated as defective products.

しかしながら本発明によれば、レーザ加工装置の異常を取り除き復旧して加工再開する際、間違えて12番目より前のシートで加工開始しても位置認識マークの端部には加工確認マークが存在することにより、CCDカメラで認識エラーとなり設備が停止するため、重複加工されることはない。   However, according to the present invention, when removing the abnormality of the laser processing apparatus and restarting the processing, the processing confirmation mark exists at the end of the position recognition mark even if the processing is erroneously started with the sheet before the 12th. As a result, a recognition error occurs in the CCD camera and the equipment is stopped, so that there is no overlap processing.

また、仮に14番目のシートから加工開始しても不良は加工途中の12番目のシートと未加工の13番目のシートで2シートのみである。もちろん13番目のシートから加工再開したなら不良は加工途中の12番目のシートで1シートのみである。なお、加工途中のシートあるいは未加工のシートは導通のためのビアホールが形成されていないため、後工程の電気検査において断線不良となって除去されるので製品として出荷されることはない。   Even if processing is started from the 14th sheet, there are only 2 sheets of defects, the 12th sheet being processed and the 13th sheet not processed. Of course, if the processing is resumed from the 13th sheet, the defect is only one sheet in the 12th sheet being processed. In addition, since the sheet | seat in the middle of a process or an unprocessed sheet | seat does not have the via hole for conduction | electrical_connection, it is removed as a disconnection defect in the electrical inspection of a post process, Therefore It is not shipped as a product.

以上のことより加工途中に設備停止しても人為的なミスによる重複加工が発生することなく、さらに廃棄処分となる不良品もそのものが対象となり、廃棄物を最小限に抑えることができる。   From the above, even if the equipment is stopped during processing, duplicate processing due to human error does not occur, and defective products that are discarded are also targeted, and waste can be minimized.

以上のように、本発明のレーザ加工装置は、高密度基板やベアチップ実装用基板等のプリント配線板を製造する過程において人為的なミスあるいは設備異常が発生しても穴明け加工済みの穴を重複して加工することがないため信頼性の高い層間接続用の導通孔を備えたプリント配線板を提供することができる。さらに廃棄する不良も最小限に抑えることができることから、本発明の産業上の利用可能性は大といえる。   As described above, the laser processing apparatus of the present invention is capable of forming a hole that has been drilled even if a human error or equipment abnormality occurs in the process of manufacturing a printed wiring board such as a high-density board or a bare chip mounting board. Since it is not processed repeatedly, a printed wiring board provided with a highly reliable conduction hole for interlayer connection can be provided. Furthermore, since the defects to be discarded can be minimized, the industrial applicability of the present invention can be said to be great.

1 基板
1a 個別多層基板
2、2a〜2d 位置認識マーク
3 レーザ照射手段
4 画像認識手段
5 判定手段
6 レーザ発振器
7 反射鏡
8 ガルバノメータ
9 レンズ
10 XYテーブル
13 開口部
14 配線パターン
15 内層基板
16 絶縁基材
17 銅はく
18 穴
19 加工確認マーク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Board | substrate 1a Individual multilayer board | substrate 2, 2a-2d Position recognition mark 3 Laser irradiation means 4 Image recognition means 5 Judgment means 6 Laser oscillator 7 Reflector 8 Galvanometer 9 Lens 10 XY table 13 Opening part 14 Wiring pattern 15 Inner layer board 16 Insulation base Material 17 Copper foil 18 Hole 19 Processing confirmation mark

Claims (6)

被加工物をレーザ光により加工するレーザ照射手段と、
前記被加工物の位置認識マークを画像認識する手段と、
前記位置認識マークを判定する手段とを備え、
前記レーザ照射手段は前記位置認識マークを基準として被加工物に加工穴を形成する動作と前記位置認識マークの端部に加工確認マークを形成する動作とを含み、
前記位置認識マークを判定する手段は前記加工確認マークが既存していないことを確認する手段であることを特徴とするレーザ加工装置。
Laser irradiation means for processing a workpiece by laser light;
Means for recognizing the position recognition mark of the workpiece;
Means for determining the position recognition mark,
The laser irradiation means includes an operation of forming a machining hole in a workpiece with the position recognition mark as a reference, and an operation of forming a processing confirmation mark at an end of the position recognition mark,
The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the means for determining the position recognition mark is means for confirming that the processing confirmation mark does not exist.
前記位置認識マークを判定する手段は、前記加工確認マークが既存している場合、
前記レーザ照射手段による被加工物への加工穴を形成する動作を停止させる手段を含むことを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工装置。
The means for determining the position recognition mark, if the processing confirmation mark already exists,
The laser processing apparatus according to claim 1, further comprising means for stopping an operation of forming a machining hole in the workpiece by the laser irradiation means.
前記位置認識マークの端部に加工確認マークを形成する動作は、
レーザ加工により位置認識マークの端部の一部を除去し欠損部を形成する動作であることを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工装置。
The operation of forming a processing confirmation mark at the end of the position recognition mark is as follows:
The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the laser processing apparatus is an operation of removing a part of an end portion of the position recognition mark by laser processing to form a defect portion.
被加工物は複数の加工領域からなるものであって、各加工領域は位置認識マークを備え、
被加工物の位置認識マークを画像認識する手段および前記位置認識マークを判定する手段は、各加工領域毎に行われる手段であることを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工装置。
The workpiece is composed of a plurality of processing areas, and each processing area is provided with a position recognition mark,
2. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the means for recognizing the position recognition mark of the workpiece and the means for determining the position recognition mark are means for each processing region.
被加工物をレーザ光により加工するレーザ照射手段は、
レーザ発振器と、反射鏡と、ガルバノミラーと、レンズと被加工物を載置するためのXYテーブルとで構成されることを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工装置。
Laser irradiation means for processing a workpiece with laser light is as follows:
The laser processing apparatus according to claim 1, comprising a laser oscillator, a reflecting mirror, a galvanometer mirror, an XY table for mounting a lens and a workpiece.
前記位置認識マークを判定する手段は、
被加工物への加工穴を形成する動作の停止を示す停止表示手段を含むことを特徴とする請求項2に記載のレーザ加工装置。
The means for determining the position recognition mark is:
3. The laser processing apparatus according to claim 2, further comprising stop display means for indicating a stop of an operation for forming a processing hole in the workpiece.
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