JP3064628B2 - 内層パターン切断方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプリント配線板の内層パ
ターンを切断する内層パターン切断方法及びその装置に
関し、特にレーザ光を用いて内層パターンを適正に切断
する内層パターン切断方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の高密度化に伴い、プリ
ント配線板も高密度化、高集積化が行われ、プリント配
線板の多層化が進んでいる。ところで、この多層化され
たプリント配線板の表面層に不要なパターンがあり、そ
のパターンを切断する必要が生じた場合は、レーザ光を
照射して切断するという方法がとられている。また、表
面層の下にある内層パターンを切断する必要が生じた場
合も、同様にレーザ光を照射し切断している。このレー
ザ光による内層パターン切断方法について以下に説明す
る。

【０００３】図１３は従来のレーザ光による内層パター
ン切断方法の説明図である。図において、プリント配線
板１００の第１内層パターン１１２を部分１１２Ａで切
断しようとする場合、その部分１１２Ａにレーザ光７０
Ｂを矢印１０１方向から照射する。その際、従来は表面
層１１０から観察して認識できたパターン幅Ｗに合わせ
てレーザ光７０Ｂを調整し、そのレーザ光７０Ｂを表面
層１１０の上方から第１内層パターン１１２まで照射し
切断する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、表面層１１０
から第１内層パターン１１２を観察し、その結果に基づ
いてパターン幅Ｗを認識しようとしても、表面層１１０
及び第１樹脂層１１１が介在するため鮮明に認識するこ
とができない。このため、そのパターン幅Ｗに合わせて
レーザ光７０Ｂを調整し照射しても、そのレーザ光７０
Ｂは、図に示すように第１内層パターン１１２のパター
ン幅Ｗに対して左右にズレてしまう。

【０００５】一方、レーザ光７０Ｂの反射率は、内層パ
ターンを形成する金属（例えば、銅、半田）とその内層
パターンの上下の層を形成する樹脂（例えば、ガラスエ
ポキシ樹脂、ポリイミド樹脂）とでは大きく異なるた
め、レーザ光７０Ｂを照射した場合、樹脂の方が金属よ
り数倍の影響を受ける。

【０００６】したがって、レーザ光７０Ｂがパターン幅
Ｗに対して左右にズレてしまうと、そのズレた分のレー
ザ光７０Ｂが第１内層パターン１１２の下の第２樹脂層
１１３にまで深く入り、そのダメージが大きいと第２内
層パターン１１４まで切断してしまう。このように、レ
ーザ光７０Ｂを用いて第１内層パターン１１２を切断す
る場合、第１内層パターン１１２のみを適切に切断する
ことができないという問題点があった。

【０００７】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、レーザ光を用いて内層パターンを適切に切断
することができる内層パターン切断方法及びその装置を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の内層パタ
ーン切断方法の原理を示すフローチャートである。本発
明では、まず内層パターンの上の層を形成する樹脂にレ
ーザ光を照射して樹脂を除去する（ステップＳ１）。そ
の際に、樹脂から金属への状態変化を検出し（ステップ
Ｓ２）、その変化が検出されたときにレーザ光による樹
脂の除去を完了する。樹脂が除去された時点で内層パタ
ーンの幅を認識し（ステップＳ３）、その認識した内層
パターンの幅に基づき、内層パターンにレーザ光を照射
して切断する（ステップＳ４）。その際に、金属から樹
脂への状態変化を検出し（ステップＳ５）、その変化が
検出されたとき内層パターンの切断を完了する。

【０００９】図２は本発明の内層パターン切断装置の原
理ブロック図である。図において、本発明の内層パター
ン切断装置は、プリント配線板１０の樹脂層１１の除去
及び内層パターン１２の切断を行うレーザ光７Ａを照射
するレーザ発振手段７と、その樹脂層１１及び内層パタ
ーン１２を撮像する撮像手段２と、その撮像手段２から
の情報に基づいて、樹脂層１１の除去完了及び内層パタ
ーン１２の切断完了を検出する状態検出手段３及び内層
パターン１２の幅を認識する内層パターン幅認識手段４
と、内層パターン１２の幅に基づいてレーザ光７Ａを適
正に調整するレーザ光調整手段５とから構成される。

【００１０】

【作用】図１では、まずステップＳ１において、内層パ
ターンの上の樹脂層にレーザ光を照射し、樹脂を除去す
る。その際に、その樹脂層及び内層パターンをカメラ等
を用いて撮像し、樹脂から金属への状態変化を検出する
（ステップＳ２）。その状態変化が検出されたときにレ
ーザ光による樹脂の除去を完了する。次に、ステップＳ
３において、内層パターンの幅を認識し、その認識した
内層パターンの幅に基づき、内層パターンにレーザ光を
照射して切断する（ステップＳ４）。その際にも、内層
パターンをカメラ等を用いて撮像し、今度は金属から樹
脂への状態変化を検出する（ステップＳ５）。その変化
が検出されたとき内層パターンの切断を完了する。

【００１１】このように、まず第１段階で内層パターン
の上の樹脂層を除去し、内層パターンを直接観察できる
ようにする。したがって、内層パターンの幅を正確に認
識することができる。第２段階ではその内層パターンの
幅に基づいてレーザ光を照射し切断する。このため、レ
ーザ光を内層パターンの幅に対して正確に照射させるこ
とができる。したがって、内層パターンの下の樹脂層に
与えるダメージも最小に止めることができ、内層パター
ンの切断を適切に行うことができる。また、樹脂層の除
去が完了したか否かは、樹脂から金属への状態変化によ
り検出し、内層パターンの切断が完了したか否かは、金
属から内層パターンへの状態変化により検出する。この
ため、樹脂層の除去完了時及び金属の切断完了時を正確
に把握することができる。したがって、不要なレーザ光
照射を防止することができ、この点からも内層パターン
の切断を適切に行うことができる。

【００１２】図２では、レーザ発振装置７からのレーザ
光７Ａは、プリント配線板１０の樹脂層１１及び内層パ
ターン１２に照射され、樹脂層１１の除去及び内層パタ
ーン１２の切断を行う。撮像手段２はその樹脂層１１及
び内層パターン１２を撮像する。状態検出手段３は、そ
の撮像手段２からの情報に基づいて、樹脂層１１の除去
完了及び内層パターン１２の切断完了を検出する。ま
た、内層パターン幅認識部４は、樹脂層１１が除去され
て直接観察できるようになった内層パターン１２を撮像
手段２が撮像したときの情報に基づいて、内層パターン
１２の幅を正確に認識する。レーザ光調整手段５は、そ
の内層パターン１２の正確な幅に基づいてレーザ光７Ａ
を適正に調整する。したがって、内層パターン１２には
適正に調整されたレーザ光７Ａが照射される。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図３は本発明の内層パターン切断装置の全体構
成を示す図である。図において、レーザ発振装置７０か
らのレーザ光７０Ａは、多層化されたプリント配線板１
００に照射され、第１樹脂層１１１の除去及び第１内層
パターン１１２の切断を行う。カメラ２０はその第１樹
脂層１１１及び第１内層パターン１１２を撮像し、撮像
データを画像処理装置３０に送る。画像処理装置３０
は、カメラ２０からの撮像データに基づいて、第１樹脂
層１１１の除去完了及び第１内層パターン１１２の切断
完了を検出する。また、画像処理装置３０は、第１樹脂
層１１１が除去された時点でカメラ２０が第１内層パタ
ーン１１２を撮像して得られたデータに基づいて、第１
内層パターン１１２の幅Ｗを認識する。レーザ光７０Ａ
の光路には金属マスク５０が設けられる。この金属マス
ク５０は後述するように幅調整可能に構成されており、
その幅は第１内層パターン１１２の幅に応じて調整され
る。その結果、金属マスク５０を通過するレーザ光７０
Ａの光束は、レンズ５５で集光されて第１内層パターン
１１２に達した時点で第１内層パターン１１２の幅に合
致し、第１内層パターン１１２をその幅に応じて正確に
切断する。次に、上述した除去、切断の完了検出、第１
内層パターン１１２の幅Ｗの認識、及び金属マスクの幅
調整について順次説明する。

【００１４】図４は第１内層パターンの切断完了検出を
説明するための図であり、（Ａ）はカメラが撮像した第
１内層パターンの切断完了前の画面を、（Ｂ）は切断完
了後の画面を示す。カメラ２０は第１内層パターン１１
２を撮像し、画像処理装置３０は図４（Ａ）の切断完了
前の撮像画面から第１内層パターン１１２の金属色（パ
ターンが銅であれば銅色）を識別し、また図４（Ｂ）の
切断完了後の撮像画面から、切断部分に現れる樹脂の色
（例えばグリーン）を識別する。この金属色から樹脂色
への状態変化が検出されたときに、第１内層パターン１
１２の切断が完了したと判別される。一方、第１樹脂層
１１１の除去が完了したか否かの判別は、上記の場合と
は逆に、樹脂色から金属色への状態変化を検出すること
により行われる。

【００１５】図５は第１内層パターンの幅認識を説明す
る図である。カメラ２０は第１樹脂層１１１の除去が完
了した時点で、表面に現れた第１内層パターン１１２を
撮像する。図５はそのときの撮像画面を示し、画像処理
装置３０は、この撮像データから、第１内層パターン１
１２の幅Ｗ及び幅の中心Ｏ（Ｘ，Ｙ）を求める。その幅
の中心Ｏ（Ｘ，Ｙ）によって金属マスク５０の位置が決
められ、また、幅Ｗによって金属マスク５０の幅調整が
行われる。

【００１６】図６は金属マスクの概略構成図である。金
属マスク５０は、ブロック５１，５２，５３及び５４か
ら構成される。ブロック５１，５２間は固定され、その
距離Ｌはパターンの切断長さに相当する。ブロック５
３，５４間にはボルト５０Ａ，５０Ｂが設けられ、その
距離Ｗ１は調整可能に構成されている。すなわち、ボル
ト５０Ａ，５０Ｂを回すとブロック５３，５４はそのボ
ルト５０Ａ，５０Ｂのピッチに応じて移動し、その移動
により距離Ｗ１は任意の長さに調整される。したがっ
て、距離Ｗ１を画像処理装置３０が認識した第１内層パ
ターン１１２の幅Ｗに応じて調整することにより、金属
マスク５０を通過するレーザ光７０Ａの光束は、第１内
層パターン１１２に達した時点で第１内層パターン１１
２の幅に合致し、第１内層パターン１１２をその幅Ｗに
応じて正確に切断する。距離Ｗ１の調整は、ボルト５０
Ａ，５０Ｂの回転により行われるが、その回転はサーボ
モータにより行うように構成してもよいし、また、手動
操作で回転させるように構成してもよい。サーボモータ
による場合は、画像処理装置３０からの幅Ｗに応じた指
令信号によってサーボモータの回転制御を行うようにす
ることができる。

【００１７】このように、金属マスク５０の幅Ｗ１を、
第１内層パターン１１２の幅Ｗに応じて調整可能に構成
した。この第１内層パターン１１２の幅Ｗは、規格寸法
（例えば０．３ｍｍ）で製造されているが、その公差内
の誤差は許容されている。本実施例では、その公差内の
誤差をも含めて第１内層パターン１１２の幅Ｗに合致し
た高精度の切断を行うことができる。

【００１８】次に、第１内層パターン１１２を切断する
手順を説明する。図７は内層パターン切断の手順を説明
する図である。図において、プリント配線板１００は多
層化されており、表面層１１０、第１樹脂層１１１、第
１内層パターン１１２、第２樹脂層１１３及び第２内層
パターン１１４等から構成される。ここで、第１内層パ
ターン１１２をその幅Ｗで切断する場合について説明す
る。

【００１９】まず、第１樹脂層１１１をレーザ光７０Ａ
を用いて除去する。レーザ光７０Ａは、１パルスで深さ
約０．４μｍ分の樹脂（例えばガラスエポキシ樹脂）を
除去し、その除去範囲は第１内層パターン１１２の幅Ｗ
よりも大きい幅Ｗ２で角状または円状にとられる。この
第１樹脂層１１１の除去が進行すると、第１内層パター
ン１１２の表面が出現する。カメラ２０は、この第１樹
脂層１１１及び第１内層パターン１１２を視野にとら
え、画像処理装置３０はその撮像データに基づいて樹脂
から金属（例えば銅）への状態変化を検出する。この樹
脂から金属への状態変化が検出された時点で、レーザ光
７０Ａによる樹脂の除去を完了する。

【００２０】次に、カメラ２０は、表面に出現した第１
内層パターン１１２を撮像し、画像処理装置３０は、そ
の撮像データに基づいて第１内層パターン１１２の幅Ｗ
及び幅の中心Ｏ（Ｘ，Ｙ）を求める。この幅Ｗ及び幅の
中心Ｏ（Ｘ，Ｙ）を用いてレーザ光７０Ａが正確に第１
内層パターン１１２に照射される。したがって、レーザ
光７０Ａは、図に示すように、第１内層パターン１１２
に対してズレることがなく照射され、第２樹脂層１１３
に与えるダメージも最小限に止めることができる。

【００２１】第１内層パターン１１２に照射されるレー
ザ光７０Ａは、１パルスで深さ約０．１μｍ分の金属を
切断する。この第１内層パターン１１２の切断が進行す
ると、第２樹脂層１１３の表面が出現する。カメラ２０
は、この第１内層パターン１１２及び第２樹脂層１１３
を視野にとらえ、画像処理装置３０はその撮像データに
基づいて金属から樹脂への状態変化を検出する。この金
属から樹脂への状態変化が検出された時点で、レーザ光
７０Ａによる第１内層パターン１１２の切断を完了す
る。

【００２２】図８は本発明の内層パターン切断方法を実
行するためのフローチャートである。図において、Ｓに
続く数値はステップ番号を示す。 〔Ｓ１１〕プリント配線板１００の位置を補正する。 〔Ｓ１２〕切断対象箇所にレーザ光７０Ａが照射される
ように移動する。 〔Ｓ１３〕レーザ光７０Ａを照射して第１樹脂層１１１
を除去する。 〔Ｓ１４〕樹脂から金属への状態変化を検出する。 〔Ｓ１５〕状態変化が検出された否かを判別する。検出
されればステップＳ１６に、そうでなければステップＳ
１３に戻る。 〔Ｓ１６〕第１樹脂層１１１の除去が完了したのでレー
ザ光７０Ａの照射を停止する。 〔Ｓ１７〕撮像データから第１内層パターン１１２の幅
Ｗを認識する。 〔Ｓ１８〕金属マスク５０の幅Ｗ１を調整する。 〔Ｓ１９〕レーザ光７０Ａを第１内層パターン１１２に
照射する。 〔Ｓ２０〕金属から樹脂への状態変化を検出する。 〔Ｓ２１〕状態変化が検出された否かを判別する。検出
されればステップＳ２２に、そうでなければステップＳ
１９に戻る。 〔Ｓ２２〕第１内層パターン１１２の切断が完了したの
でレーザ光７０Ａの照射を停止する。

【００２３】図９は状態変化検出の第２の例を示す図で
ある。この例では、状態変化検出に光スペクトルアナラ
イザ２１が用いられる。レーザ光７０Ａが照射されたと
きの第１内層パターン１１２の燃焼光はファイバ２１Ａ
を経由して光スペクトルアナライザ２１に送られ、光ス
ペクトルアナライザ２１はその燃焼光のスペクトル変化
（波長変化）から状態変化を検出する。燃焼光の波長領
域は、図１０に示すように、金属にレーザ光７０Ａが照
射されたときは０．４３〜０．４９μｍであり、樹脂に
レーザ光７０Ａが照射されたときは０．６４〜０．７７
μｍであり、金属と樹脂とでは、その波長領域が明確に
分かれている。したがって、光スペクトルアナライザ２
１は、このスペクトル変化を検出することにより、樹脂
から金属、または金属から樹脂への変化を検出すること
ができる。

【００２４】図１１は状態変化検出の第３の例を示す図
である。この例では、状態変化検出に音響スペクトルア
ナライザ２２が用いられる。レーザ光７０Ａが照射され
たときの第１内層パターン１１２の燃焼音はパイプ２２
Ａを経由して音響スペクトルアナライザ２２に送られ、
音響スペクトルアナライザ２２はその燃焼音のスペクト
ル変化（波長変化）から状態変化を検出する。燃焼音
は、金属と樹脂とでは、明確に異なるので、音響スペク
トルアナライザ２２は、そのスペクトル変化を検出する
ことにより、樹脂から金属、または金属から樹脂への変
化を検出することができる。

【００２５】図１２は状態変化検出の第４の例を示す図
である。この例では、第１内層パターン１１２の電気抵
抗値の変化を検出することにより、金属から樹脂への変
化を検出する。すなわち、レーザ光７０Ａによって第１
内層パターン１１２が切断されると、そのときの電気抵
抗値が大きく変化する。その電気抵抗値の変化を抵抗測
定器２３が検出し、その変化が所定レベル以上になった
とき第１内層パターン１１２の切断が完了したと判別さ
れる。

【００２６】上記の説明では、多層化されたプリント配
線板の第１内層パターンの切断を行うようにしたが、第
１内層パターンだけでなく、第２内層パターン等の他の
内層パターンの切断を行うように構成することもでき
る。ともできる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、まず第
１段階で内層パターンの上の樹脂層を除去し、内層パタ
ーンを直接観察できるようにする。したがって、内層パ
ターンの幅を正確に認識することができる。第２段階で
はその内層パターンの幅に基づいてレーザ光を照射し切
断する。このため、レーザ光を内層パターンの幅に対し
て正確に照射させることができる。したがって、内層パ
ターンの下の樹脂層に与えるダメージも最小限に止める
ことができ、内層パターンの切断を適切に行うことがで
きる。また、樹脂層の除去が完了したか否かは、樹脂か
ら金属への状態変化により検出し、内層パターンの切断
が完了したか否かは、金属から内層パターンへの状態変
化により検出する。このため、樹脂層の除去完了時及び
金属の切断完了時を正確に把握することができる。した
がって、不要なレーザ光照射を防止することができ、こ
の点からも内層パターンの切断を適切に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の内層パターン切断方法の原理を示すフ
ローチャートである。

【図２】本発明の内層パターン切断装置の原理ブロック
図である。

【図３】本発明の内層パターン切断装置の全体構成を示
す図である。

【図４】第１内層パターンの切断完了検出を説明する図
であり、（Ａ）はカメラが撮像した第１内層パターンの
切断完了前の画面を、（Ｂ）は切断完了後の画面を示
す。

【図５】第１内層パターンの幅認識を説明する図であ
る。

【図６】金属マスクの概略構成図である。

【図７】第１内層パターン切断の手順を説明する図であ
る。

【図８】本発明の内層パターン切断方法を実行するため
のフローチャートである。

【図９】状態変化検出の第２の例を示す図である。

【図１０】燃焼光の波長領域を示す図である。

【図１１】状態変化検出の第３の例を示す図である。

【図１２】状態変化検出の第４の例を示す図である。

【図１３】従来のレーザ光による内層パターン切断方法
の説明図である。

【符号の説明】

２ 撮像手段 ３ 状態検出手段 ４ 内層パターン幅認識手段 ５ レーザ光調整手段 ７ レーザ発振手段 ７Ａ，７０Ａ レーザ光 １０，１００ プリント配線板 １１ 樹脂層 １２ 内層パターン ２０ カメラ ３０ 画像処理装置 ５０ 金属マスク ７０ レーザ発振装置 １１１ 第１樹脂層 １１２ 第１内層パターン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 3/46 H05K 3/22

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリント配線板の内層パターンを切断す
   る内層パターン切断方法において、 前記内層パターンの上の樹脂層にレーザ光を照射して前
   記樹脂層を除去し（ステップＳ１）、 前記樹脂層を形成する樹脂から前記内層パターンを形成
   する金属への変化を検出し（ステップＳ２）、 前記樹脂から前記金属への変化が検出されたとき前記樹
   脂層の除去を完了し（ステップＳ２）、 前記樹脂層が除去されたときの前記内層パターンの幅を
   認識し（ステップＳ３）、 前記認識された前記内層パターンの幅に基づき、前記内
   層パターンに前記レーザ光を照射して前記内層パターン
   を切断し（ステップＳ４）、 前記内層パターンの金属から前記内層パターンの下の樹
   脂層の樹脂への変化を検出し（ステップＳ５）、 前記金属から前記樹脂への変化が検出されたとき前記内
   層パターンの切断を完了することを特徴とする内層パタ
   ーン切断方法。
2. 【請求項２】 前記樹脂から前記金属への変化の検出及
   び前記金属から前記樹脂への変化の検出は、カメラの撮
   像画面の画像処理により行われることを特徴とする請求
   項１記載の内層パターン切断方法。
3. 【請求項３】 前記樹脂から前記金属への変化の検出及
   び前記金属から前記樹脂への変化の検出は、光スペクト
   ルの変化を検出して行われることを特徴とする請求項１
   記載の内層パターン切断方法。
4. 【請求項４】 前記樹脂から前記金属への変化の検出及
   び前記金属から前記樹脂への変化の検出は、音響スペク
   トルの変化を検出して行われることを特徴とする請求項
   １記載の内層パターン切断方法。
5. 【請求項５】 前記金属から前記樹脂への変化の検出
   は、前記内層パターンの電気抵抗値の変化を検出して行
   われることを特徴とする請求項１記載の内層パターン切
   断方法。
6. 【請求項６】 前記レーザ光の光路に金属マスクが設け
   られ、前記金属マスクは前記内層パターンの幅に基づい
   て適正なマスク幅に調整されることを特徴とする請求項
   １記載の内層パターン切断方法。
7. 【請求項７】 プリント配線板（１０）の内層パターン
   （１２）を切断する内層パターン切断装置において、 前記内層パターン（１２）の上の樹脂層（１１）を除去
   すると共に前記内層パターン（１２）を切断するレーザ
   光（７Ａ）を照射するレーザ発振手段（７）と、 前記樹脂層（１１）及び前記内層パターン（１２）を撮
   像する撮像手段（２）と、 前記撮像手段（２）からの情報に基づいて、前記樹脂層
   （１１）の除去完了及び前記内層パターン（１２）の切
   断完了を検出する状態検出手段（３）と、 前記撮像手段（２）からの情報に基づいて前記内層パタ
   ーン（１２）の幅を認識する内層パターン幅認識手段
   （４）と、 前記内層パターン（１２）の幅に基づいて前記レーザ光
   （７Ａ）を適正に調整するレーザ光調整手段（５）と、 を有することを特徴とする内層パターン切断装置。