JP2014123682A - 基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高い信頼性を有する基板を低コストで効率良く製造することが可能な基板の製造方法を提供すること。
【解決手段】レーザー照射工程において、最表層の樹脂絶縁層であるソルダーレジスト５１の表面５２からレーザーＬ１の光源側にずれた位置に焦点を合わせた状態で、ソルダーレジスト５１の表層部分にレーザーＬ１を照射する。レーザーＬ１の加工熱によって、有色のレジスト材が発泡してソルダーレジスト５１の表面５２から盛り上がるとともに変色した刻印部５５を形成する。
【選択図】図８

Description

本発明は、レーザーを照射するレーザー照射工程を経て、基板を製造する基板の製造方法に関するものである。

従来、ＩＣチップなどの部品を搭載してなる基板がよく知られている。この種の基板では、基板の基板主面を覆うようにソルダーレジストが形成されている。また、一般的に、ソルダーレジストの表面には、基板の種類を判別するためのマーク（文字など）が付与されている。

なお、マークは、例えば、ソルダーレジストの表面上に形成されたインク層に対するレーザー刻印、インクジェットプリンターを用いた印刷、基板の種類を表示したシールの貼付などにより付与される。ところが、インク層に対するレーザー刻印を行う場合には、インク層形成用のインクを準備する必要があり、しかもインク層の形成をレーザー刻印とは別に行う必要があるため、製造コストが上昇するという問題がある。同様に、インクジェットプリンターを用いた印刷を行う場合であっても、インクを準備する必要があるため、製造コストが上昇するという問題がある。また、シールを貼付する場合であっても、シールを準備する必要があるために製造コストが上昇するという問題がある。このため、近年では、ソルダーレジストの表面に対して直接レーザー刻印を行うことにより、低コストで刻印部（文字やマークなど）を形成するレーザー刻印方法が提案されている。

従来提案されているレーザー刻印方法としては、（１）表面層剥離、（２）印刷面剥離、（３）発色の３つの手法に分類される。（１）の表面層剥離の手法では、ソルダーレジストに文字を掘り込むことで刻印部を形成している。また、（２）の印刷面剥離の手法では、ソルダーレジストの下地層として銅層などの金属層を形成しておき、レーザー加工によってその銅層を露出させることで刻印部（認識マーク）を形成している（例えば、特許文献１参照）。さらに、（３）の発色の手法においては、レーザーの加工熱によってレジスト材を発泡させることで発色させ、刻印部を形成している。この手法は、表面層剥離のように掘り込む加工ではなく、ソルダーレジストの深部まで発泡させることで、刻印部における良好な視認性が得られるようになっている。

特開２００３−５１６５０号公報

しかしながら、上述した従来のレーザー刻印方法（１）〜（３）では、以下のような問題がある。すなわち、（１）の表面層剥離の手法において、刻印部はレジスト自体の厚みが減ることとなるため、ソルダーレジストの機能を確保しつつ刻印部を形成するためには、厳密な加工精度が要求され、製造コストが高くなる。また、（２）の印刷面剥離の手法では、刻印部の形成に合わせた専用の特殊設計（露出させることを前提とした金属層などの表面基材とは色調の違う下地材を埋め込む設計）を行う必要があり、製造コストが高くなる。さらに、刻印部にて銅層が露出すると、その部分から浸食が起こってソルダーレジストが剥離するといった問題が懸念される。また、（３）の発色の手法では、視認性を確保すべくソルダーレジストの深部まで発泡させると、レジスト内に多くの気泡が発生することになるため、ソルダーレジストにおいて物理的な脆弱性を生じさせることになる。このため、ソルダーレジストが崩れたり剥がれたりするリスクが増す。従って、発色による刻印部の形成は、ソルダーレジストにおいて適用が可能な範囲が限定されるといった問題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高い信頼性を有する基板を低コストで効率良く製造することが可能な基板の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するための手段（手段１）としては、複数の樹脂絶縁層を積層した構造を有する基板にレーザーを照射するレーザー照射工程を経て、基板を製造する方法であって、前記レーザー照射工程では、最表層の樹脂絶縁層の表面からレーザーの光源側にずれた位置に焦点を合わせた状態で、前記最表層の樹脂絶縁層の表層部分にレーザーを照射することにより、発泡して前記最表層の樹脂絶縁層の表面から盛り上がるとともに変色した刻印部を形成することを特徴とする基板の製造方法がある。

従って、手段１の基板の製造方法によると、レーザー照射工程において、最表層の樹脂絶縁層の表面からレーザーの光源側にずれた位置に焦点を合わせた状態でレーザーが照射される。このように焦点をずらしてレーザー照射すると、レーザーの加工熱の効果が樹脂絶縁層の深部まで達しないため、樹脂絶縁層の機能（絶縁性や耐熱性などの機能）を保持した状態でその表面に刻印部を形成することができる。このため、本発明では、製造される基板の信頼性を確保することができる。また、本発明では、従来の印刷面剥離の手法のように、金属層を下地材として埋め込むといった特殊設計をする必要がない。従って、高い信頼性を有する基板を低コストで効率良く製造することができる。

最表層の樹脂絶縁層は、着色されたソルダーレジストであってもよい。この場合、絶縁性や耐熱性の機能を保持しつつソルダーレジストの表面に刻印部を形成することができる。また、ソルダーレジストにおいて、刻印部に閉じ込められた気泡によって光が散乱するため、刻印部はその周囲と比較して白濁した外観となり、視認性を十分に確保することができる。

最表層の樹脂絶縁層の表面から焦点までの距離を、１．２ｍｍ±０．２５ｍｍとすると、樹脂絶縁層の表面部分を確実に発泡させることができ、樹脂絶縁層の表面から盛り上がった刻印部を形成することができる。

また、樹脂絶縁層の表面から焦点をずらすことで、加工に必要なレーザーの出力や累積加工時間を大きくする必要がある。このため、本発明では、刻印部を形成する際のレーザーの照射条件として、レーザーの出力を３．８Ｗ以上４．３Ｗ以下、レーザーの発振周波数を１８ｋＨｚ以上２３ｋＨｚ以下、レーザーの移動速度を４５５ｍｍ／ｓ以上５２５ｍｍ／ｓ以下とする。つまり、樹脂絶縁層の表面に焦点を合わせてレーザー加工を行う従来のレーザー照射条件と比較して、本発明ではレーザーの出力を大きくし、レーザーの発振周波数を低くし、さらにレーザーの移動速度を遅くしている。このようにすると、レーザー加工による熱効果の影響が樹脂絶縁層の表層部分に留まり、表面に刻印部を安定して形成することができる。仮に、レーザーの出力が３．８Ｗ未満になったり、レーザーの発振周波数が１８ｋＨｚ未満になったり、レーザーの移動速度が４５５ｍｍ／ｓ未満になったりすると、レーザーの加工熱の効果が樹脂絶縁層に達しにくくなるため、樹脂絶縁層の表面に刻印部を確実に形成できない可能性がある。一方、レーザーの出力が４．３Ｗよりも大きくなったり、レーザーの発振周波数が２３ｋＨｚよりも大きくなったり、レーザーの移動速度が５２５ｍｍ／ｓよりも大きくなったりすると、レーザーの加工熱の効果が樹脂絶縁層の深部まで達してしまうため、樹脂絶縁層の機能（絶縁性や耐熱性などの機能）を保持できなくなるおそれがある。

上記基板を形成する材料は特に限定されず任意であるが、例えば、樹脂基板などが好適である。好適な樹脂基板としては、ＥＰ樹脂（エポキシ樹脂）、ＰＩ樹脂（ポリイミド樹脂）、ＢＴ樹脂（ビスマレイミド−トリアジン樹脂）、ＰＰＥ樹脂（ポリフェニレンエーテル樹脂）等からなる基板が挙げられる。その他、これらの樹脂とガラス繊維（ガラス織布やガラス不織布）との複合材料からなる基板を使用してもよい。その具体例としては、ガラス−ＢＴ複合基板、高Ｔｇガラス−エポキシ複合基板（ＦＲ−４、ＦＲ−５等）等の高耐熱性積層板などがある。また、これらの樹脂とポリアミド繊維等の遊技繊維との複合材料からなる基板を使用してもよい。あるいは、連続多孔質ＰＴＦＥ等の三次元網目状フッ素系樹脂基材にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた樹脂−樹脂複合材料からなる基板等を使用してもよい。他の材料として、例えば各種のセラミックなどを選択することもできる。なお、かかる基板の構造としては特に限定されないが、例えばコア基板の片面または両面にビルドアップ層を有するビルドアップ多層配線基板や、コア基板を有さないコアレス配線基板などを挙げることができる。

本発明における刻印部とは、樹脂絶縁層の表面を盛り上げることによって形成された識別子のことを指す。刻印部の具体例としては、文字、記号、二次元コード、絵柄などが挙げられる。

ソルダーレジストは、絶縁性及び耐熱性を有する樹脂からなり、基板主面を覆い隠すことによりその基板主面を保護する保護膜として機能する。ソルダーレジストの具体例としては、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂などからなるソルダーレジストがある。

本実施形態における配線基板を示す概略平面図。 配線基板を示す概略断面図。 刻印部の文字を示す拡大平面図。 図３におけるＺ−Ｚ線での断面図。 レーザー加工装置を示す概略構成図。 基板用トレイを示す平面図。 レーザー加工部の概略構成を示す断面図。 レーザーの焦点を配線基板の表面から光源側にずらして加工する場合の説明図。 レーザーの焦点を配線基板の表面に一致させて加工する場合の説明図。 レーザーの焦点深度と加工深さとの関係を示す説明図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。

図１，図２に示されるように、本実施形態の配線基板１０は、ＩＣチップ搭載用の基板である。配線基板１０は、略矩形板状のコア基板１１と、コア基板１１のコア主面１２（図２では上面）上に形成される主面側ビルドアップ層３１と、コア基板１１のコア裏面１３（図２では下面）上に形成される裏面側ビルドアップ層３２とからなるビルドアップ多層配線基板である。

本実施形態のコア基板１１は、縦２５ｍｍ×横２５ｍｍ×厚さ１．０ｍｍの平面視略矩形板状である。コア基板１１は、ガラスエポキシからなる基材１４と、基材１４の上面及び下面に形成され、シリカフィラーなどの無機フィラーを添加したエポキシ樹脂からなるサブ基材１５と、同じく基材１４の上面及び下面に形成され、銅からなる導体層１６とによって構成されている。また、コア基板１１には、複数のスルーホール導体１７がコア主面１２、コア裏面１３及び導体層１６を貫通するように形成されている。かかるスルーホール導体１７は、コア基板１１のコア主面１２側とコア裏面１３側とを接続導通するとともに、導体層１６に電気的に接続している。なお、スルーホール導体１７の内部は、例えばエポキシ樹脂などの閉塞体１８で埋められている。また、コア基板１１のコア主面１２及びコア裏面１３には、銅からなる導体層４１がパターン形成されており、各導体層４１は、スルーホール導体１７に電気的に接続されている。

図２に示されるように、主面側ビルドアップ層３１は、熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂）からなる３層の樹脂絶縁層３３，３５，３７と、銅からなる導体層４２とを交互に積層した構造を有している。また、第３層の樹脂絶縁層３７の表面上における複数箇所には、端子パッド４４がアレイ状に形成されている。さらに、樹脂絶縁層３７の表面、即ち、配線基板１０の基板主面１９は、ソルダーレジスト５１によってほぼ全体的に覆われている。本実施形態のソルダーレジスト５１は、例えば青色に着色されたレジスト材（日立化成工業株式会社製ＳＲ７２００）を用いて形成されている。なお、ソルダーレジスト５１としては、青色以外に緑色などの他の色のレジスト材を用いて形成してもよい。

ソルダーレジスト５１の所定箇所には、端子パッド４４を露出させる開口部４７が形成されている。端子パッド４４の表面上には、複数のはんだバンプ（図示略）が配設されている。各はんだバンプは、矩形平板状をなすＩＣチップ（図示略）の面接続端子（図示略）に電気的に接続される。なお、各端子パッド４４及び各はんだバンプからなる領域は、ＩＣチップを搭載可能なＩＣチップ搭載領域２３である。ＩＣチップ搭載領域２３は、主面側ビルドアップ層３１の表面に設定されている。また、樹脂絶縁層３３，３５，３７内には、それぞれビア導体４３が設けられている。これらのビア導体４３は、導体層４２及び端子パッド４４を相互に電気的に接続している。

裏面側ビルドアップ層３２は、上述した主面側ビルドアップ層３１とほぼ同じ構造を有している。即ち、裏面側ビルドアップ層３２は、熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂）からなる３層の樹脂絶縁層３４，３６，３８と、導体層４２とを交互に積層した構造を有している。第３層の樹脂絶縁層３８の下面上における複数箇所には、ビア導体４３を介して導体層４２に電気的に接続されるパッド４５がアレイ状に形成されている。また、樹脂絶縁層３８の下面、即ち配線基板１０の基板裏面２０は、ソルダーレジスト５３によってほぼ全体的に覆われている。ソルダーレジスト５３の所定箇所には、パッド４５を露出させる開口部４８が形成されている。パッド４５の表面上には、図示しないマザーボードとの電気的な接続を図るための複数のはんだバンプ（図示略）が配設される。そして、各はんだバンプにより、図１，図２に示される配線基板１０は図示しないマザーボード上に実装される。

また、図１に示されるように、ソルダーレジスト５１の表面５２には、刻印部５５が設けられている。刻印部５５は、ロット番号や品番等を示す文字（本実施形態では「ＡＢＣＤＥ」の文字）からなる。刻印部５５は、ＩＣチップ搭載領域２３を避けた外縁部に配置されている。図３に示されるように、本実施形態の刻印部５５の文字は、縦幅Ｗ１が０．６ｍｍ程度、横幅Ｗ２が０．４５ｍｍ程度の文字である。また、図４に示されるように、刻印部５５は、ソルダーレジスト５１の表面５２から盛り上がることで形成されており、その高さＨ１は１μｍ〜２μｍ程度である。刻印部５５には複数の気泡が閉じ込められており、刻印部５５はその周囲の青色に対して白く変色（白濁）した外観を有している。なお、刻印部５５の幅Ｗ３（文字の線幅）は１００μｍ程度に設定されている。

次に、レーザー加工装置６１の構成について説明する。

図５に示されるように、レーザー加工装置６１は、配線基板１０の種類を示す情報（刻印部５５）などを配線基板１０にマーキングするためのものであり、供給部６２、段バラシ部６３、ワーク状態認識部６４、レーザー加工部６５、印字確認部６６、段積み部６７、排出部６８を備えている。また、レーザー加工装置６１は、供給部６２、段バラシ部６３、ワーク状態認識部６４、レーザー加工部６５、印字確認部６６、段積み部６７、排出部６８の順に基板用トレイ９１を搬送する搬送装置１００や、装置全体を統括的に制御する制御装置１１０を備える。

図６に示されるように、基板用トレイ９１は、例えば縦１２０ｍｍ×横３１５ｍｍの平面視略矩形状をなしている。基板用トレイ９１は、合成樹脂製（例えばＰＥＴ樹脂製など）の板状物によって構成される。なお、基板用トレイ９１は、金属製（例えばステンレス製など）の他の部材によって構成されていてもよい。基板用トレイ９１は、配線基板１０を横置き状態で支持するための基板支持手段である。本実施形態の基板用トレイ９１は、配線基板１０を収容する正方形状のトレイポケット９２（収容凹部）が平面方向に沿って縦横に複数（本実施形態では２４個）配置されるとともに、トレイポケット９２を包囲する枠部９３が形成された構造を有している。この基板用トレイ９１は、製品出荷時に製品を収容する製品出荷用トレイとして共通に使用されるトレイである。

図５に示されるように、本実施形態では、レーザー加工装置６１の供給部６２に、マーキング処理前の複数の配線基板１０を収容した基板用トレイ９１が複数段に積み重ねられた状態で搬入される。また、段バラシ部６３では、搬送装置１００を構成するロボットや搬送コンベアなどによって、段積みされた各基板用トレイ９１を１段ずつばらした後、基板用トレイ９１をワーク状態認識部６４に搬入する。

ワーク状態認識部６４には、基板用トレイ９１の上方からトレイポケット９２内の配線基板１０を撮影する認識カメラ１２１及び照明装置１２２等が設けられている。認識カメラ１２１及び照明装置１２２は、画像処理の技術を用いてワーク状態を確認するための機構である。認識カメラ１２１は、段バラシ部６３からワーク状態認識部６４に搬送された基板用トレイ９１及び配線基板１０をその上方から撮影する。照明装置１２２は、基板用トレイ９１及び配線基板１０上に光を照射する機能を有しており、基板用トレイ９１における各トレイポケット９２内の配線基板１０を均一に照らすために光量や位置を調整する機能を有している。認識カメラ１２１は制御装置１１０に接続されており、認識カメラ１２１によって撮影された画像のデータが制御装置１１０に取り込まれる。制御装置１１０は、その画像データに基づいて、トレイポケット９２内にて正しい姿勢（水平の姿勢）で配線基板１０が収納されているか否かを確認するとともに、刻印部５５となる位置が正しい方向（例えば上方）に向いた状態で配線基板１０が収納されているか否かを確認する。

図５，図７に示されるように、レーザー加工部６５には、レーザー照射装置７１、ステージ８１、トレイ押さえユニット１０１、アライメントカメラ１２４及び照明装置１２５等が設けられている。ステージ８１は、基板用トレイ９１の主面９４をレーザー照射装置７１に向けた状態で基板用トレイ９１を支持する。また、ステージ８１は、高さ方向に移動することにより、基板用トレイ９１に支持された配線基板１０とレーザー照射装置７１との距離をあらかじめ決定した規定値（レーザーの焦点距離に対応した値）に保持するようになっている。具体的には、ステージ８１の下方にエアシリンダ８３が設けられている。エアシリンダ８３は、シリンダ本体８４と、エア圧によって上下動するピストンロッド８５とからなる。ピストンロッド８５は、その先端がステージ８１に固定されており、シリンダ本体８４から上方に突出することにより、ステージ８１全体を上昇させる。さらに、エアシリンダ８３のシリンダ本体８４は、昇降ロボット８７によって昇降される基台８８上に固定されている。

トレイ押さえユニット１０１は、ステージ８１とレーザー照射装置７１との間に設けられており、ステージ８１によって支持された基板用トレイ９１の主面９４を配線基板１０を避けて押圧する。具体的には、トレイ押さえユニット１０１において、２本の棒状のストッパ部材１０２がトレイ搬送方向（図５では左右方向）に沿って延びるように配置されている。各ストッパ部材１０２は、ステージ８１の主面９４と平行に配置されている。そして、エアシリンダ８３の駆動によりステージ８１が上方に移動すると、基板用トレイ９１の主面９４の枠部９３がトレイ押さえユニット１０１のストッパ部材１０２に面接触し、そのストッパ部材１０２によって基板用トレイ９１の主面９４が押圧される。この結果、基板用トレイ９１の主面９４が水平に保持され、それに伴って、配線基板１０の上面（ソルダーレジスト５１の表面５２）も水平に保持される。さらに、基板用トレイ９１に反りが生じている場合にはその反りも矯正される仕組みになっている。なお、本実施形態において、基板用トレイ９１の水平度の角度誤差が０．１°未満となるようステージ８１及びトレイ押さえユニット１０１が設計されている。

さらに、トレイ押さえユニット１０１（ストッパ部材１０２）は、連結部材１０４を介して基台８８上に固定されており、それら連結部材１０４及び基台８８を介して昇降ロボット８７に連結されている。この昇降ロボット８７の駆動によって、基台８８が昇降すると、基板用トレイ９１の主面９４を押圧した状態でステージ８１及びトレイ押さえユニット１０１が高さ方向に移動される。この結果、基板用トレイ９１に支持されている配線基板１０の表面５２とレーザー照射装置７１との位置合わせが行われる。なお、エアシリンダ８３及び昇降ロボット８７も制御装置１１０に接続されており、制御装置１１０から出力される制御信号に基づいてエアシリンダ８３及び昇降ロボット８７が駆動制御される。

基板用トレイ９１は、配線基板１０の種類によって異なる規格サイズのものが使用される。この場合、基板用トレイ９１におけるトレイポケット９２内での配線基板１０の収納位置、配線基板１０の厚さ、基板用トレイ９１の厚さなどによって、配線基板１０の表面５２の位置が異なってしまう。このため、トレイ押さえユニット１０１の高さ補正を行わない場合、レーザー照射装置７１の焦点が配線基板１０の表面５２に合わなくなる。これに対して、本実施形態では、基板用トレイ９１の厚み、トレイポケット９２内での配線基板１０の位置、配線基板１０の厚みなどの情報を制御装置１１０に入力しておき、その情報に応じてステージ８１及びトレイ押さえユニット１０１の高さを補正している。この結果、レーザー照射装置７１と配線基板１０の表面５２との距離が一定の間隔に保たれる。

図５に示されるように、レーザー加工部６５におけるアライメントカメラ１２４及び照明装置１２５は、画像処理の技術を用いて配線基板１０の位置を認識するための機構である。アライメントカメラ１２４は、ワーク状態認識部６４からレーザー加工部６５に搬送された基板用トレイ９１及び配線基板１０をその上方から撮影する。照明装置１２５は、基板用トレイ９１及び配線基板１０上に光を照射する機能を有しており、基板用トレイ９１における各トレイポケット９２内の配線基板１０を均一に照らすために光量や位置を調整する機能を有している。アライメントカメラ１２４は制御装置１１０に接続されており、アライメントカメラ１２４によって撮影された画像のデータが制御装置１１０に取り込まれる。制御装置１１０は、その画像データに基づいて、基板用トレイ９１における各トレイポケット９２内の配線基板１０の位置データを取得する。制御装置１１０は、この位置データを利用してレーザー照射装置７１を制御する。

レーザー照射装置７１は、基板用トレイ９１によって支持された各配線基板１０に対してレーザーを照射するためのものである。レーザー照射装置７１は、レーザー（本実施形態では、波長５３２ｎｍのＹＶＯ_４レーザー）を発生させるレーザー発生部（図示略）と、レーザーを偏向させるレーザー偏向部（図示略）と、レーザー発生部及びレーザー偏向部を制御するレーザー制御部（図示略）とを備えている。レーザー偏向部は、レンズ（図示略）と反射ミラー（図示略）とを複合させてなる光学系であり、これらレンズ及び反射ミラーの位置を変更することにより、レーザーの照射位置や焦点位置を調整するようになっている。レーザー制御部は、レーザーの照射強度、レーザーの発振周波数、レーザーの移動速度（印字速度）などの制御を行う。

印字確認部６６には、画像処理の技術を用いて刻印部５５の印字状態を検査するための機構、具体的には、検査用カメラ１２７及び照明装置１２８が設けられている。検査用カメラ１２７は、レーザー加工部６５から印字確認部６６に搬送された基板用トレイ９１の各配線基板１０をその上方から撮影する。照明装置１２８は、配線基板１０上の刻印部５５に光を照射する機能を有しており、基板用トレイ９１の各トレイポケット９２内の配線基板１０を均一に照らすために光量や位置を調整する機能を有している。検査用カメラ１２７は制御装置１１０に接続されており、検査用カメラ１２７によって撮影された画像のデータが制御装置１１０に取り込まれる。制御装置１１０は、その画像データに基づいて、各配線基板１０の刻印部５５の印字状態を確認する。

段積み部６７では、印字確認部６６から搬入された基板用トレイ９１がその厚さ方向に複数段積み重ねて配置される。そして、所定の段数に積み重ねられた各基板用トレイ９１は、搬送装置１００によって排出部６８に送られその排出部６８から装置外部に搬出される。

制御装置１１０は、ＣＰＵ１１１、ＲＯＭ１１２、ＲＡＭ１１３、入出力ポート（図示略）等からなる周知のコンピュータにより構成されている。制御装置１１０は、レーザー照射装置７１、搬送装置１００、各カメラ１２１，１２４，１２７及び照明装置１２２，１２５，１２８、エアシリンダ８３及び昇降ロボット８７等に電気的に接続されており、各種の制御信号によってそれらを制御する。制御装置１１０において、ＣＰＵ１１１は、レーザー加工装置６１全体を制御するための各種処理を実行し、その処理結果に応じて各種の制御コマンドを演算処理するようになっている。そして、ＣＰＵ１１１は、制御コマンドを所定の制御信号として出力するようになっている。ＲＯＭ１１２には、レーザー加工装置６１を制御するための制御プログラムなどが記憶されている。また、ＲＡＭ１１３には、レーザー加工装置６１の動作に必要な各種の情報が一時的に記憶される。

具体的には、レーザー照射を行うためのレーザー照射データがＲＡＭ１１３に記憶されている。レーザー照射データは、ＣＡＤデータに基づいて生成されるデータであり、ＣＡＤデータは、刻印部５５が形成された画像を示す画像データを変換することによって得られるデータである。また、ＲＡＭ１１３には、レーザー照射に用いられるレーザー照射パラメータ（レーザーの照射位置、焦点位置、照射角度、移動速度、照射強度、照射周期、照射ピッチなど）を示すデータが記憶されている。さらに、ＲＡＭ１１３には、基板用トレイ９１の厚さ、トレイポケット９２内での配線基板１０の位置、配線基板１０の厚さなどの情報が記憶されている。

次に、本実施形態の配線基板１０の製造方法について説明する。

本実施形態の配線基板１０は、コア基板１１のコア主面１２及びコア裏面１３に周知のビルドアップ工程を行うことで製造される。ここでは、配線基板１０となる製品領域が平面方向に沿って縦横に複数配列した多数個取り用基板の形態で製造され、切断工程を経て個片化した複数の配線基板１０が同時に得られる。そして、これら配線基板１０を基板用トレイ９１の各トレイポケット９２に１枚ずつ収容し、さらに基板用トレイ９１を複数段に積み重ねた状態でレーザー加工装置６１の供給部６２に搬入する。

その後、作業者によってレーザー加工装置６１の稼動スイッチ（図示略）がオンされることで、配線基板１０に刻印部５５をマーキングするための処理が開始される。具体的には、制御装置１１０のＣＰＵ１１１は、搬送装置１００を駆動することで、段積みされた各基板用トレイ９１を段バラシ部６３に搬入し、各基板用トレイ９１を１段ずつばらす。そして、その基板用トレイ９１がワーク状態認識部６４に搬入される。

基板用トレイ９１がワーク状態認識部６４に搬入されると、ＣＰＵ１１１は、認識カメラ１２１及び照明装置１２２を駆動し、基板用トレイ９１及び配線基板１０に対する照明及び撮像を開始させる。このとき、ＣＰＵ１１１は、認識カメラ１２１によって撮影された画像のデータを取り込み、画像処理を行う。ＣＰＵ１１１は、画像処理の結果、トレイポケット９２内にて正しい姿勢（水平の姿勢）、かつ刻印部５５となる位置が正しい方向（例えば、上方）に向いた状態で配線基板１０が収納されているか否かを確認する。各配線基板１０の姿勢や方向が正常であると判断した場合、ＣＰＵ１１１は、搬送装置１００を駆動することにより、基板用トレイ９１をレーザー加工部６５に搬入してステージ８１上に基板用トレイ９１を載置させる。

一方、ＣＰＵ１１１は、配線基板１０の姿勢や方向が異常であると判断した場合、図示しない警報手段（ブザーやランプ）を用いてその旨を通知するとともに、レーザー加工装置６１の各処理を一旦停止する。その後、作業者は、配線基板１０の姿勢や方向を正常な状態に直した後、レーザー加工装置６１を再稼動し、基板用トレイ９１をレーザー加工部６５に搬入させるとともにステージ８１上に基板用トレイ９１を載置させる。

レーザー加工部６５において、基板用トレイ９１はその主面９４をレーザー照射装置７１に向けた状態でステージ８１上に支持される。その後、ＣＰＵ１１１は、エアシリンダ８３を駆動して、ステージ８１全体を高さ方向に移動させ、トレイ押さえユニット１０１のストッパ部材１０２にステージ８１を接近させる。このとき、基板用トレイ９１の主面９４の枠部９３がトレイ押さえユニット１０１のストッパ部材１０２に面接触することで、配線基板１０を避けた状態で基板用トレイ９１の主面９４がストッパ部材１０２によって押圧される。この結果、基板用トレイ９１の主面９４の水平度が保持されるのと同時に基板用トレイ９１の反りが矯正される。

さらに、ＣＰＵ１１１は、昇降ロボット８７を駆動し、基板用トレイ９１の主面９４を押圧した状態でステージ８１及びトレイ押さえユニット１０１を高さ方向に移動させる。この移動によって、基板用トレイ９１に支持された配線基板１０とレーザー照射装置７１との距離があらかじめ決定した値に保持される。

その後、ＣＰＵ１１１は、アライメントカメラ１２４及び照明装置１２５を駆動し、基板用トレイ９１及び配線基板１０に対する照明及び撮像を開始させる。このとき、ＣＰＵ１１１は、アライメントカメラ１２４によって撮影された画像のデータを取り込み、画像処理を行う。ＣＰＵ１１１は、画像処理の結果、基板用トレイ９１における各トレイポケット９２内の配線基板１０の位置データを取得する。

各トレイポケット９２の平面形状は配線基板１０よりも大きく、トレイポケット９２の内壁面と配線基板１０の側面との間には若干の遊びがある状態で配線基板１０が収納されている。このため、各トレイポケット９２内においてその遊び（隙間）に応じて水平方向にずれた状態で配線基板１０が収納されているが、ＣＰＵ１１１は、位置データに基づいて各配線基板１０（刻印部５５）の正確な位置を把握する。

その後、ＣＰＵ１１１は、レーザー照射工程を行い、その位置データ等に基づいてレーザー照射装置７１を駆動する。このレーザー照射装置７１によって、各配線基板１０に対してレーザーを照射してソルダーレジスト５１の表面５２を刻印することにより、ソルダーレジスト５１の表面５２に刻印部５５を形成する。

本実施形態のレーザー照射工程では、レーザー照射装置７１は、配線基板１０において最表層のソルダーレジスト５１の表面５２からレーザーの光源側にずれた位置に焦点を合わせた状態で、ソルダーレジスト５１の表層部分にレーザーＬ１を照射する。具体的には、図８に示されるように、ソルダーレジスト５１の表面５２からの距離Ｄ１が１．２ｍｍ±０．２５ｍｍの範囲となるよう焦点Ｏ１を設定している。また、レーザー照射工程におけるレーザー照射条件として、レーザーＬ１の出力を４．０Ｗ、レーザーＬ１の発振周波数を２０ｋＨｚ、レーザーＬ１の移動速度（印字速度）を５００ｍｍ／ｓに設定している。このようにして、レーザーＬ１を照射すると、レジスト材が発泡してソルダーレジスト５１の表面５２から盛り上がるとともに変色した刻印部５５が形成される。またここで、ソルダーレジスト５１の表面５２から焦点Ｏ１までの距離Ｄ１を大きくする（光源側に焦点Ｏ１がずれる）と、次第に発色が得られなくなる。また逆に、表面５２から焦点Ｏ１までの距離Ｄ１を小さくする（表面５２に焦点Ｏ１を近づける）と、ソルダーレジスト５１が蒸発してその表面５２に凹部が形成されるようになる（図９参照）。

図１０には、レーザーＬ１の焦点深度と加工深さとの関係を示している。図１０において、焦点深度は、光源側に焦点Ｏ１がずれた場合を−側として示し、ソルダーレジスト５１の内部側にずれた場合を＋側として示している。また、加工深さは、ソルダーレジスト５１の表面５２が盛り上がる場合を＋側として示し、表面５２が凹む場合を−側として示している。図１０に示されるように、レーザーＬ１の焦点Ｏ１を距離Ｄ１だけ光源側にずらして照射すると、ソルダーレジスト５１の表層部分が発泡してその部分に気泡が閉じ込められることで突条の刻印部５５が形成される。なお、ソルダーレジスト５１の表面５２に対して光源側の反対側（ソルダーレジスト５１の内側）に焦点Ｏ１をずらすと、ソルダーレジスト５１自体の透過性によって、レーザーＬ１がソルダーレジスト５１の深部へ到達し、より深い位置で熱効果が発生することが考えられる。従って、光源側に焦点Ｏ１がずれた場合と同様の効果は得られない。

因みに、従来の発色の場合のレーザー照射条件は、レーザーＬ１の出力が１．５Ｗ、レーザーＬ１の発振周波数が４５ｋＨｚ、レーザーＬ１の移動速度（印字速度）が７００ｍｍ／ｓである。さらに、従来の表面層剥離の場合のレーザー照射条件は、レーザーＬ１の出力が２．７Ｗ、レーザーＬ１の発振周波数が４５ｋＨｚ、レーザーＬ１の移動速度（印字速度）が７００ｍｍ／ｓである。つまり、本実施形態では、レーザーＬ１の焦点Ｏ１を光源側にずらしているため、加工に必要なレーザーＬ１の出力を大きくし、レーザーＬ１の発振周波数を低くし、さらにレーザーＬ１の移動速度を遅くしている。このようにすると、レーザー加工による熱効果の影響がソルダーレジスト５１の表層部分に留まり、表面５２に刻印部５５の文字が安定して形成（印字）される。

刻印部５５の形成後、ＣＰＵ１１１は、搬送装置１００を駆動することで基板用トレイ９１を印字確認部６６に搬送した後、検査用カメラ１２７及び照明装置１２８を駆動する。このとき、ＣＰＵ１１１は、検査用カメラ１２７によって撮影された画像のデータを取り込み、画像処理を行う。ＣＰＵ１１１は、画像処理の結果、各配線基板１０に印字された刻印部５５の文字を認識する。ＣＰＵ１１１は、刻印部５５の文字が正常に印字されているか否かを判定する。ここでは、文字に欠け、薄い部分などの欠陥がないか否かの判定（印字判定）が行われ、欠陥がなく正常であると判定された場合、ＣＰＵ１１１は、搬送装置１００を駆動することで基板用トレイ９１を段積み部６７に搬入する。一方、印字に欠陥があると判定した場合、ＣＰＵ１１１は、図示しない警報手段（ブザーやランプ）を用いてその旨を通知するとともに、搬送装置１００のロボット（図示略）等によって、異常のあった配線基板１０を基板用トレイ９１のトレイポケット９２から取り除く。なお、配線基板１０を取り除く作業は、ロボット以外に作業者が行ってもよい。またここで、刻印部５５が正常に印字された配線基板１０をあらかじめ準備しておき、空の状態となったトレイポケット９２に、その配線基板１０を入れ替えるようにしてもよい。

そして、ＣＰＵ１１１は、搬送装置１００を駆動することで段積み部６７における基板用トレイ９１をその厚さ方向に複数段積み重ねて配置する。さらに、所定の段数に積み重ねられた各基板用トレイ９１は、搬送装置１００によって排出部６８に送られその排出部６８から装置外部に搬出される。以上の工程を経て、刻印部５５のマーキング処理が完了し、図１に示される配線基板１０が製造される。

従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。

（１）本実施形態では、レーザー照射工程において、最表層のソルダーレジスト５１の表面５２からレーザーＬ１の光源側にずれた位置に焦点Ｏ１を合わせた状態でレーザーＬ１が照射される。このレーザー照射によって、ソルダーレジスト５１の表層部分が発泡して盛り上がることで刻印部５５が形成されるとともに、その刻印部５５に発泡した気泡が閉じ込められることで刻印部５５が変色する。このようにレーザーＬ１の焦点Ｏ１をずらして加工すると、その加工熱の効果がソルダーレジスト５１の深部まで達しないため、ソルダーレジスト５１の機能（絶縁性や耐熱性などの機能）を保持した状態で表面５２に刻印部５５を形成することができる。このため、配線基板１０の信頼性を確保することができる。また、本実施形態では、従来の印刷面剥離の手法のように、金属層を下地材として埋め込むといった特殊設計をする必要がない。従って、高い信頼性を有する配線基板１０を低コストで効率良く製造することができる。

（２）本実施形態では、ソルダーレジスト５１は、青色に着色された樹脂絶縁層であり、表面５２に形成された刻印部５５では、その刻印部５５に閉じ込められた気泡によって光が散乱する。このため、刻印部５５はその周囲と比較して白濁した外観となり、視認性を十分に確保することができる。

（３）本実施形態では、従来のレーザー照射条件と比較して、レーザーＬ１の出力を大きくし、レーザーＬ１の発振周波数を低くし、さらにレーザーＬ１の移動速度を遅くしている。このようにすると、レーザー加工による熱効果の影響がソルダーレジスト５１の表層部分に留まり、表面５２に刻印部５５を安定して形成することができる。

（４）本実施形態では、レーザー照射により、ソルダーレジスト５１の表面５２を盛り上げることで刻印部５５を形成している。薄型の配線基板としては、ソルダーレジスト５１の厚さが薄くなり、１０μｍ程度の厚さとなる基板も実用化されているが、そのような薄型の配線基板であってもソルダーレジスト５１の機能を確保しつつ刻印部５５を確実に形成することができる。

（５）本実施形態のように、レーザー照射により、ソルダーレジスト５１の表面５２を盛り上げる場合には、樹脂絶縁層３７とソルダーレジスト５１との界面における導体層（配線パターン）の有無にかかわらず、刻印部５５を形成することができる。このことから、ソルダーレジスト５１の表面５２において、刻印部５５の形成可能領域が広くなり、より多くの情報を刻印部５５として印字することが可能となる。

なお、本実施形態を以下のように変更してもよい。

・上記実施形態では、ソルダーレジスト５１に対してレーザーＬ１を照射することによって刻印部５５を形成していたが、配線基板１０の他の層に刻印部を形成するようにしてもよい。例えば、ソルダーレジスト５１を省略するとともに、樹脂絶縁層３７に対してレーザーＬ１を照射することによって刻印部を形成してもよい。この場合、樹脂絶縁層３７が最表層の樹脂絶縁層となる。

次に、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。

（１）上記手段１において、前記刻印部の高さは０．５μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする基板の製造方法。

（２）上記手段１において、前記刻印部は文字によって構成されており、前記文字の線幅は５０μｍ以上１５０μｍ以下に設定されていることを特徴とする基板の製造方法。

（３）基板を横置き状態で支持する基板支持手段と、前記基板支持手段によって支持された前記基板に対してレーザーを照射するレーザー照射装置と、主面を前記レーザー照射装置に向けた状態で前記基板支持手段を支持し、かつ高さ方向に移動させることにより、前記基板支持手段に支持された前記基板と前記レーザー照射装置との距離をあらかじめ決定した規定値に保持するステージと、前記ステージと前記レーザー照射装置との間に配置され、前記ステージによって支持された前記基板支持手段の主面を前記基板を避けて押圧する押圧手段とを備えることを特徴とするレーザー加工装置。

１０…基板としての配線基板
１９…基板主面
３３〜３８…樹脂絶縁層
５１…ソルダーレジスト
５２…表面
５５…刻印部
Ｄ１…焦点までの距離
Ｌ１…レーザー
Ｏ１…焦点

Claims (6)

1. 複数の樹脂絶縁層を積層した構造を有する基板にレーザーを照射するレーザー照射工程を経て、基板を製造する方法であって、
   前記レーザー照射工程では、最表層の樹脂絶縁層の表面からレーザーの光源側にずれた位置に焦点を合わせた状態で、前記最表層の樹脂絶縁層の表層部分にレーザーを照射することにより、発泡して前記最表層の樹脂絶縁層の表面から盛り上がるとともに変色した刻印部を形成することを特徴とする基板の製造方法。
2. 前記最表層の樹脂絶縁層は、着色されたソルダーレジストであることを特徴とする請求項１に記載の基板の製造方法。
3. 前記最表層の樹脂絶縁層の表面から前記焦点までの距離は、１．２ｍｍ±０．２５ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の基板の製造方法。
4. 前記刻印部を形成する際に照射されるレーザーの出力は、３．８Ｗ以上４．３Ｗ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板の製造方法。
5. 前記刻印部を形成する際に照射されるレーザーの発振周波数は、１８ｋＨｚ以上２３ｋＨｚ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板の製造方法。
6. 前記刻印部を形成する際に照射されるレーザーの移動速度は、４５５ｍｍ／ｓ以上５２５ｍｍ／ｓ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板の製造方法。

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