JP2014123683A - 基板の製造方法、レーザー加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い信頼性を有する基板を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】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をステージ８１上に支持する。トレイ押さえユニット１０１のストッパ部材１０２によって、配線基板１０を避けて基板用トレイ９１の主面９４を押圧する。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に保持する。レーザー照射工程を行い、配線基板１０にレーザーを照射することでその表面に刻印部を形成する。
【選択図】図５

Description

本発明は、レーザーを照射するレーザー照射工程を行う基板の製造方法、及び、レーザーの照射に用いられるレーザー加工装置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）を形成する技術が提案されている。

なお、刻印部の形成に用いられるレーザー加工装置は、一般的に、基板を横置き状態で支持するステージを備えている。ステージは、基板を支持した状態で高さ方向に移動することにより、基板とレーザー照射装置との距離を調整する機能を有している。このようにすれば、ソルダーレジストの表層部分にレーザーの焦点を合わせることができるため、基板に対して好適なレーザー刻印を施すことができる。しかしながら、厚さが異なる複数種類の基板に対してレーザー刻印を施す場合には、加工される基板の種類が変更される度に、ステージの高さを調整しなければならない。特に、近年では、製造する基板の種類が多岐に亘るため、ステージの調整を頻繁に行わなければならないという問題がある。

そこで、レーザー照射装置の焦点と略同じ高さとなる位置に、ステージに支持された基板の上方への移動を規制するストッパ部材を設け、上方に移動する基板をストッパ部材に当接させることにより、基板とレーザー照射装置との距離を一定に保持する方法（例えば特許文献１参照）が提案されている。このようにすれば、基板をストッパ部材に当接させるだけで、ソルダーレジストの表層部分にレーザーの焦点が合うようになるため、基板を効率良く製造することができる。

特許第４３４９２２０号公報（図６等）

しかしながら、特許文献１に記載の従来技術では、基板がストッパ部材に直接接触するため、基板に大きな力が掛かって破損するなどの問題がある。この場合、製造される基板が不良品となり、基板の信頼性が低下してしまう。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その第１の目的は、高い信頼性を有する基板を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。また、第２の目的は、基板の製造に好適なレーザー加工装置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、基板支持手段によって基板を横置き状態で支持する基板支持工程と、レーザー照射装置を用いて前記基板にレーザーを照射するレーザー照射工程とを経て、基板を製造する方法であって、前記基板支持工程は、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ステージ上に支持させ、前記ステージを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支持手段移動工程と、前記基板を避けて前記基板支持手段の主面を押圧手段によって押圧する支持手段押圧工程とを含み、前記基板と前記レーザー照射装置との距離が前記規定値に保持されるとともに、前記基板支持手段の主面が押圧された状態で、前記レーザー照射工程を行う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、支持手段押圧工程において、ステージとともに高さ方向に移動する基板支持手段を押圧手段によって押圧することにより、基板支持手段に支持された基板とレーザー照射装置との距離があらかじめ決定した規定値に保持される。その結果、基板支持手段を押圧手段によって押圧するだけで、基板にレーザーの焦点が合うようになるため、基板を効率良く製造することができる。しかも、押圧手段は、基板を避けて基板支持手段の主面を押圧するため、基板に大きな力が掛かって破損するなどの問題が解消される。その結果、製造される基板の信頼性が確保されるため、高い信頼性を有する基板を効率良く製造することができる。

基板支持工程で用いられる基板支持手段としては、基板を横置き状態で支持するものであれば、その構造は特に限定されるものではない。例えば、基板を収容する収容凹部が平面方向に沿って複数配置されるとともに、収容凹部を包囲する枠部が形成された基板用トレイを基板支持手段として用いてもよい。この基板用トレイを用いれば、複数の収容凹部に収容された複数の基板に対してレーザー照射工程を同時に行うことができるため、基板の製造効率が向上する。

支持手段押圧工程では、押圧手段をステージに対して接近させることにより、基板支持手段の主面を押圧手段によって押圧してもよい。また、押圧手段を固定した状態でステージを押圧手段に対して接近させることにより、基板支持手段の主面を押圧手段によって押圧してもよい。さらに、支持手段押圧工程では、基板支持手段における基板の収容凹部を包囲する枠部に押圧手段を面接触させてもよい。このようにすると、基板支持手段に反りが生じていた場合、押圧手段によって押圧することでその反りが解消される。この結果、基板支持手段の主面を水平に保つことができる。従って、複数の収容凹部を有する基板支持手段を用いる場合、各収容凹部に収納されている複数の基板とレーザー照射装置との距離を一定に保つことができる。このため、各基板に対してレーザーの焦点を確実に合わせることができ、品質の高い基板を効率良く製造することができる。

支持手段押圧工程において、基板支持手段に支持された基板の高さを測定し、測定した基板の高さに基づいて、押圧手段の高さを調整してもよい。このようにすると、基板にレーザーの焦点を確実に合わせることができ、品質の高い基板を製造することができる。

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。

基板は、基板主面を覆うソルダーレジストを備え、レーザー照射工程では、レーザー照射装置を用いてレーザーを照射してソルダーレジストの表面を刻印することにより、ソルダーレジストの表面に刻印部を形成してもよい。このようにすれば、刻印部形成用の層（インク層など）を別途形成しなくても済むため、低コストで刻印部を形成することができる。なお、刻印部とは、ソルダーレジストの一部に凹凸を付け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。

上記基板を構成す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。

また、上記課題を解決するための別の手段（手段２）としては、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をその要旨とする。

従って、手段２のレーザー加工装置では、ステージとともに高さ方向に移動する基板支持手段を押圧手段によって押圧することにより、基板支持手段に支持された基板とレーザー照射装置との距離があらかじめ決定した規定値に保持される。その結果、基板支持手段を押圧手段によって押圧するだけで、基板にレーザーの焦点が合うようになるため、基板を効率良く製造することができる。しかも、押圧手段は、基板を避けて基板支持手段の主面を押圧するため、基板に大きな力が掛かって破損するなどの問題が解消される。その結果、製造される基板の信頼性が確保されるため、レーザー加工装置によって高い信頼性を有する基板を効率良く製造することができる。

押圧手段は、ステージに対して接近することにより、基板支持手段の主面を押圧してもよい。また、押圧手段は、高さ方向に対して移動不能に固定されており、ステージを接近させることにより、基板支持手段の主面を押圧してもよい。このようにすると、基板支持手段に反りが生じていた場合、押圧手段によって押圧することでその反りが解消される。この結果、基板支持手段の主面を水平な状態に保つことができる。従って、複数の収容凹部を有する基板支持手段を用いる場合、各収容凹部に収納されている複数の基板とレーザー照射装置との距離を一定に保つことができる。このため、各基板に対してレーザーの焦点を確実に合わせることができ、品質の高い基板を効率良く製造することができる。

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。 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。 配線基板の収納状態を示す説明図。 配線基板の収納状態を示す説明図。 配線基板の収納状態を示す説明図。 配線基板の収納状態を示す説明図。 各配線基板の位置に応じた補正量を示す説明図。

以下、本発明を配線基板の製造に用いられるレーザー加工装置として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（日立化成工業株式会社製ＳＲ７２００）によってほぼ全体的に覆われている。

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，図２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。本実施形態の刻印部５５の文字は、縦０．６ｍｍ×横０．４５ｍｍ程度の文字である。また、刻印部５５の深さは、ソルダーレジスト５１の厚さ（例えば２０μｍ）の約４分の１、つまり５μｍ程度に設定されている。なお、刻印部５５の幅（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３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４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３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３，図５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（押圧手段）、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３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にレーザー照射装置７１の焦点が合うように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、図６〜図９に示されるように、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Ｐ１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３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、基板支持工程を行って搬送装置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。続く支持手段押圧工程において、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。

続く支持手段移動工程において、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。この移動工程によって、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（レーザーの焦点距離に対応した値）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、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装置７１は、配線基板１０の表面５２に対するレーザーの入射角が所定角度（例えば垂直方向に対して１７°）以上傾くと、レーザーパワーの減衰の影響が大きくなり、印字の品質が保てなくなる。このため、基板用トレイ９１における各配線基板１０の位置（レーザーの入射角）に応じて、パワー、周波数、焦点深度、加工速度、加工回数などのレーザー照射条件を補正した状態で刻印部５５を形成するように構成している。

図１０には、レーザー照射装置７１の直下を基準位置とし、基板用トレイ９１における各配線基板１０の位置（水平方向となるＸＹ方向の位置）に応じた補正量を示している。図１０に示されるように、本実施形態では、基板用トレイ９１におけるＸＹ座標に合わせて、補正量を設定しており、基板用トレイ９１の外側に収納される配線基板１０ほど補正量を大きくしてレーザー照射を行っている。この結果、基板用トレイ９１における中心部の配線基板１０と外側の配線基板１０とで加工度合いを合わせた状態で刻印部５５の文字が印字される。

刻印部５５の印字後、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、ステージ８１とともに高さ方向に移動する基板用トレイ９１をトレイ押さえユニット１０１のストッパ部材１０２によって押圧することにより、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との距離があらかじめ決定した規定値に保持される。その結果、配線基板１０にレーザーの焦点が合うようになるため、配線基板１０を効率良く製造することができる。しかも、ストッパ部材１０２は、配線基板１０を避けて基板用トレイ９１の主面９４を押圧するため、配線基板１０に大きな力が掛かって破損するなどの問題が解消される。その結果、製造される配線基板１０の信頼性が確保されるため、高い信頼性を有する配線基板１０を効率良く製造することができる。

（２）本実施形態では、基板支持手段として基板用トレイ９１が用いられ、その基板用トレイ９１には、配線基板１０を収容するトレイポケット９２が平面方向に沿って複数配置されている。この基板用トレイ９１を用いると、複数のトレイポケット９２に収容された複数の配線基板１０に対してレーザー照射工程を同時に行うことができるため、配線基板１０の製造効率が向上する。また、基板用トレイ９１が製品出荷用トレイとして共通使用される。このため、レーザー照射工程を経て製造された配線基板１０を基板用トレイ９１のトレイポケット９２に収容したままの状態で製品として出荷することができる。

（３）本実施形態では、ストッパ部材１０２を固定した状態でステージ８１をストッパ部材１０２に対して接近させることにより、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。このとき、基板用トレイ９１の枠部９３にストッパ部材１０２を面接触させているので、基板用トレイ９１の反りを確実に矯正することができる。また、基板用トレイ９１の主面９４の水平度を良好な状態に保持することができる。この結果、基板用トレイ９１に収納されている各配線基板１０に対してレーザーの焦点を確実に合わせることができ、品質の高い配線基板１０を効率良く製造することができる。

（４）本実施形態において、配線基板１０は、基板主面１９を覆うソルダーレジスト５１を備えている。レーザー照射工程では、レーザー照射装置を用いてそのソルダーレジスト５１の表面５２にレーザーを照射することにより、ソルダーレジスト５１の表面５２に刻印部５５が形成される。このようにすれば、刻印部５５形成用の層（インク層など）を別途形成しなくても済むため、低コストで刻印部５５を形成することができ、配線基板１０の製造コストを低く抑えることができる。

なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。

・上記実施形態の支持手段押圧工程では、押圧手段としてのトレイ押さえユニット１０１を固定させた状態でステージ８１を高さ方向に移動することにより、基板用トレイ９１の主面９４を押圧していたが、これに限定されるものではない。トレイ押さえユニット１０１をステージ８１に対して接近させることにより、基板用トレイ９１の主面９４をトレイ押さえユニット１０１（ストッパ部材１０２）によって押圧する構成としてもよい。このように構成しても、基板用トレイ９１の主面９４の水平度を保持できるとともに、基板用トレイ９１の反りを矯正することができる。

・上記実施形態の支持手段押圧工程では、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の厚みなどの情報に基づいて、ステージ８１及びトレイ押さえユニット１０１の高さを調整する構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、アライメントカメラ１２４や別に設けられた高さ測定手段を用いて、基板用トレイ９１に支持された配線基板１０の高さを測定し、測定した配線基板１０の高さに基づいて、ステージ８１及びトレイ押さえユニット１０１の高さを調整するように構成してもよい。このように構成しても、配線基板１０にレーザーの焦点を確実に合わせることができ、品質の高い配線基板１０を製造することができる。

・上記実施形態の支持手段押圧工程では、エアシリンダ８３を駆動してステージ８１上の基板用トレイ９１をトレイ押さえユニット１０１に押圧して基板用トレイ９１の反りを矯正した後、昇降ロボット８７を駆動してトレイ押さえユニット１０１の高さを調整していた。これに対し、エアシリンダ８３及び昇降ロボット８７の駆動順序を逆にして、トレイ押さえユニット１０１の高さを調整した後、基板用トレイ９１の反りを矯正するように構成してもよい。

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、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）手段１において、前記基板支持手段は、前記基板を収容する収容凹部が平面方向に沿って複数配置されるとともに、前記収容凹部を包囲する枠部が形成された基板用トレイであり、前記支持手段押圧工程では、前記枠部に前記押圧手段を面接触させることを特徴とする基板の製造方法。

（２）手段１において、前記基板支持手段には、前記基板を収容する収容凹部が平面方向に沿って複数配置され、前記レーザー照射工程では、前記基板支持手段における各基板の収容位置に応じてレーザー照射条件を補正し、その補正したレーザー照射条件で前記各基板にレーザーを照射するようにしたことを特徴とする基板の製造方法。

（３）手段１において、前記支持手段押圧工程を行って前記基板支持手段の主面を押圧した後、前記支持手段移動工程を行って前記ステージを高さ方向に移動させることを特徴とする基板の製造方法。

（４）手段１において、前記支持手段移動工程を行って前記ステージを高さ方向に移動させた後、前記支持手段押圧工程を行って前記基板支持手段の主面を押圧することを特徴とする基板の製造方法。

１０…基板としての配線基板
１９…基板主面
５１…ソルダーレジスト
５２…表面
５５…刻印部
６１…レーザー加工装置
７１…レーザー照射装置
８１…ステージ
９１…基板支持手段としての基板用トレイ
９２…収容凹部としてのトレイポケット
９３…枠部
９４…基板支持手段の主面
１０１…押圧手段としてのトレイ押さえユニット

Claims (10)

1. 基板支持手段によって基板を横置き状態で支持する基板支持工程と、レーザー照射装置を用いて前記基板にレーザーを照射するレーザー照射工程とを経て、基板を製造する方法であって、
   前記基板支持工程は、
   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ステージ上に支持させ、前記ステージを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支持手段移動工程と、
   前記基板を避けて前記基板支持手段の主面を押圧手段によって押圧する支持手段押圧工程と
   を含み、
   前記基板と前記レーザー照射装置との距離が前記規定値に保持されるとともに、前記基板支持手段の主面が押圧された状態で、前記レーザー照射工程を行う
   ことを特徴とする基板の製造方法。
2. 前記支持手段押圧工程では、前記押圧手段を前記ステージに対して接近させることにより、前記基板支持手段の主面を前記押圧手段によって押圧す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. 前記支持手段押圧工程では、前記基板支持手段に支持された前記基板の高さを測定し、測定した前記基板の高さに基づいて、前記押圧手段の高さを調整することを特徴とする請求項２に記載の基板の製造方法。
4. 前記支持手段押圧工程では、前記押圧手段を固定した状態で前記ステージを前記押圧手段に対して接近させることにより、前記基板支持手段の主面を前記押圧手段によって押圧することを特徴とする請求項１に記載の基板の製造方法。
5. 前記基板支持手段は、前記基板を収容する収容凹部が平面方向に沿って複数配置されるとともに、前記収容凹部を包囲する枠部が形成された基板用トレイ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. 前記基板は、基板主面を覆うソルダーレジストを備え、
   前記レーザー照射工程では、レーザーを照射して前記ソルダーレジストの表面を刻印することにより、前記ソルダーレジストの表面に刻印部を形成する
   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。
7. 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。
8. 前記押圧手段は、前記ステージに対して接近することにより、前記基板支持手段の主面を押圧することを特徴とする請求項７に記載のレーザー加工装置。
9. 前記押圧手段は、高さ方向に対して移動不能に固定されており、前記ステージを接近させることにより、前記基板支持手段の主面を押圧することを特徴とする請求項７に記載のレーザー加工装置。
10. 前記基板支持手段は、前記基板を収容する収容凹部が平面方向に沿って複数配置されるとともに、前記収容凹部を包囲する枠部が形成された基板用トレイであることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載のレーザー加工装置。

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