JP3175005B2 - レーザ加工装置 - Google Patents
レーザ加工装置Info
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- laser processing
- processing apparatus
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/073—Shaping the laser spot
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/0011—Working of insulating substrates or insulating layers
- H05K3/0017—Etching of the substrate by chemical or physical means
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- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ発振器から
のパルス状のレーザビームを被加工基板に照射して加工
を行うレーザ加工装置に関する。
のパルス状のレーザビームを被加工基板に照射して加工
を行うレーザ加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子機器の小形化、高密度実装化に伴
う、プリント配線基板の高密度化の要求に応えて、近
年、複数のプリント配線基板を積層した多層プリント配
線基板が提供されている。このような多層プリント配線
基板では、上下に積層されたプリント配線基板間で導電
層（銅箔）同士を電気的に接続する必要がある。このよ
うな接続は、プリント配線基板の絶縁層（通常、ポリイ
ミド、エポキシ系樹脂等のポリマー）に、下層の導電層
に達するバイアホールと呼ばれる穴を形成し、その穴の
内部に導電メッキを施すことによって実現されている。
そして、導電層を形成する銅箔は、厚さが１８μｍから
１２μｍ、更には９μｍと薄くされる傾向にある。
う、プリント配線基板の高密度化の要求に応えて、近
年、複数のプリント配線基板を積層した多層プリント配
線基板が提供されている。このような多層プリント配線
基板では、上下に積層されたプリント配線基板間で導電
層（銅箔）同士を電気的に接続する必要がある。このよ
うな接続は、プリント配線基板の絶縁層（通常、ポリイ
ミド、エポキシ系樹脂等のポリマー）に、下層の導電層
に達するバイアホールと呼ばれる穴を形成し、その穴の
内部に導電メッキを施すことによって実現されている。
そして、導電層を形成する銅箔は、厚さが１８μｍから
１２μｍ、更には９μｍと薄くされる傾向にある。
【０００３】このようなバイアホールを形成するため
に、最近はレーザが利用されている。レーザを利用した
レーザ加工装置は、例えば、ＣＯ2 ガスレーザ発振器で
パルス状のレーザビームを発生し、これをレーザビーム
の断面形状を成形するためのマスクに導く。マスクで成
形されたレーザビームは、ガルバノスキャナと呼ばれる
走査系に入射し、ｆθレンズを通して被加工基板として
のプリント配線基板に照射される。ガルバノスキャナ
は、レーザビームをＸ軸方向に振らせるためのガルバノ
ミラーと、レーザビームをＹ軸方向に振らせるためのガ
ルバノミラーとを有する。
に、最近はレーザが利用されている。レーザを利用した
レーザ加工装置は、例えば、ＣＯ2 ガスレーザ発振器で
パルス状のレーザビームを発生し、これをレーザビーム
の断面形状を成形するためのマスクに導く。マスクで成
形されたレーザビームは、ガルバノスキャナと呼ばれる
走査系に入射し、ｆθレンズを通して被加工基板として
のプリント配線基板に照射される。ガルバノスキャナ
は、レーザビームをＸ軸方向に振らせるためのガルバノ
ミラーと、レーザビームをＹ軸方向に振らせるためのガ
ルバノミラーとを有する。
【０００４】厳密に言えば、レーザ発振器から被加工基
板までの光路長は、通常、１〜３ｍ程度あり、上記の構
成要素の間には１個以上の光学レンズや反射鏡が設けら
れている。
板までの光路長は、通常、１〜３ｍ程度あり、上記の構
成要素の間には１個以上の光学レンズや反射鏡が設けら
れている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、被加工基板
上でのレーザビームの断面形状は、直径あるいは一辺が
０．１〜０．４ｍｍ程度の円形あるいは方形であり、照
射域でのエネルギー強度分布は均一であることが望まし
い。しかしながら、これまでのレーザ加工装置では、照
射域でのエネルギー強度分布は均一でなく、加工品質に
ばらつきが生じ易かった。例えば、シングルモードのレ
ーザ発振器の場合、照射域でのレーザビームのエネルギ
ー強度分布はガウシアン分布となり、中心部にエネルギ
ーが集中する。その結果、上記したプリント配線基板の
ように下層に銅箔がある場合、銅箔の厚みが薄くなると
銅箔に熱的損傷を与えてしまう。他方、マルチモードの
レーザ発振器の場合でも、照射域においては部分的にエ
ネルギーの集中する箇所が生じ、銅箔の厚みが薄くなる
と銅箔に熱的損傷を与えてしまう。
上でのレーザビームの断面形状は、直径あるいは一辺が
０．１〜０．４ｍｍ程度の円形あるいは方形であり、照
射域でのエネルギー強度分布は均一であることが望まし
い。しかしながら、これまでのレーザ加工装置では、照
射域でのエネルギー強度分布は均一でなく、加工品質に
ばらつきが生じ易かった。例えば、シングルモードのレ
ーザ発振器の場合、照射域でのレーザビームのエネルギ
ー強度分布はガウシアン分布となり、中心部にエネルギ
ーが集中する。その結果、上記したプリント配線基板の
ように下層に銅箔がある場合、銅箔の厚みが薄くなると
銅箔に熱的損傷を与えてしまう。他方、マルチモードの
レーザ発振器の場合でも、照射域においては部分的にエ
ネルギーの集中する箇所が生じ、銅箔の厚みが薄くなる
と銅箔に熱的損傷を与えてしまう。
【０００６】また、上記のようなレーザ加工装置では、
加工開始に際して光軸合わせが必要である。この光軸合
わせは、レーザビームの中心が光学レンズや反射鏡及び
マスクの窓の中心に一致するように合わせる作業であ
る。ところが、レーザ発振器からマスクまでの光路には
複数の反射鏡やレンズが配置されているので、光軸合わ
せは複雑となり、これまでは半日以上の時間を必要とし
ていた。
加工開始に際して光軸合わせが必要である。この光軸合
わせは、レーザビームの中心が光学レンズや反射鏡及び
マスクの窓の中心に一致するように合わせる作業であ
る。ところが、レーザ発振器からマスクまでの光路には
複数の反射鏡やレンズが配置されているので、光軸合わ
せは複雑となり、これまでは半日以上の時間を必要とし
ていた。
【０００７】そこで、本発明の課題は、レーザビームの
照射域でのエネルギー強度分布を均一にすることのでき
るレーザ加工装置を提供することにある。
照射域でのエネルギー強度分布を均一にすることのでき
るレーザ加工装置を提供することにある。
【０００８】本発明の他の課題は、光軸合わせ作業を簡
単にできるレーザ加工装置を提供することにある。
単にできるレーザ加工装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、レーザ発振器
からのレーザビームを被加工基板に照射して穴あけ加工
を行うレーザ加工装置において、光軸に直交する断面内
上下左右及び光軸方向にスライド可能としたカライド反
射鏡を設けたことを特徴とする。
からのレーザビームを被加工基板に照射して穴あけ加工
を行うレーザ加工装置において、光軸に直交する断面内
上下左右及び光軸方向にスライド可能としたカライド反
射鏡を設けたことを特徴とする。
【００１０】具体的には、前記カライド反射鏡を収容す
る保持筒、該保持筒を上下左右に位置微調整可能に支持
している筒状部を持つ台座、該台座を光軸方向にスライ
ド可能とするスライド機構を有し、更に、前記保持筒
に、入射用レンズ、出射レンズを収容した筒状体が光軸
方向にスライド可能に組み合わされていることを特徴と
する。
る保持筒、該保持筒を上下左右に位置微調整可能に支持
している筒状部を持つ台座、該台座を光軸方向にスライ
ド可能とするスライド機構を有し、更に、前記保持筒
に、入射用レンズ、出射レンズを収容した筒状体が光軸
方向にスライド可能に組み合わされていることを特徴と
する。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明の
好ましい実施の形態について説明する。図１は、本発明
によるレーザ加工装置の概略構成を示す。図１におい
て、ここでは、レーザ発生源としてＴＥＡ（Ｔｒａｎｓ
ｖｅｒｓｅｌｙ Ｅｘｃｉｔｅｄ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒ
ｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）ＣＯ2 ガスレーザ発振器（以
下、レーザ発振器と呼ぶ）を用いている。レーザ発振器
１０から出射したパルス状のレーザビームは、第１、第
２の反射鏡１１、１２を経由してレーザ光量無段階調整
機構１３に導入する。レーザ光量無段階調整機構１３
は、カメラの絞り機構のような原理で、入射するレーザ
の光量を調整するものである。
好ましい実施の形態について説明する。図１は、本発明
によるレーザ加工装置の概略構成を示す。図１におい
て、ここでは、レーザ発生源としてＴＥＡ（Ｔｒａｎｓ
ｖｅｒｓｅｌｙ Ｅｘｃｉｔｅｄ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒ
ｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）ＣＯ2 ガスレーザ発振器（以
下、レーザ発振器と呼ぶ）を用いている。レーザ発振器
１０から出射したパルス状のレーザビームは、第１、第
２の反射鏡１１、１２を経由してレーザ光量無段階調整
機構１３に導入する。レーザ光量無段階調整機構１３
は、カメラの絞り機構のような原理で、入射するレーザ
の光量を調整するものである。
【００１４】レーザ光量無段階調整機構１３からのレー
ザビームは、本形態の特徴部分である均一光学系２０に
入射する。均一光学系２０は、入射用集光レンズ２１、
カライド反射鏡２２、及び出射レンズ２３を含む。
ザビームは、本形態の特徴部分である均一光学系２０に
入射する。均一光学系２０は、入射用集光レンズ２１、
カライド反射鏡２２、及び出射レンズ２３を含む。
【００１５】均一光学系２０は、その構造については後
述するが、シングルモードあるいはマルチモードの強度
分布を持つレーザを入射用集光レンズ２１によりカライ
ド反射鏡２２に入射させ、カライド反射鏡２２ではその
内部での多重反射を利用してレーザビームのエネルギー
強度分布を均一にするためのものである。均一光学系２
０を出たレーザビームは、光学レンズ１４を通してレー
ザビーム成形用のマスク１５に入射する。断面形状を成
形されたレーザビームは、結像レンズ１６により縮小投
影され、ガルバノスキャナと呼ばれる走査系１７により
振られ、ｆθレンズと呼ばれる光学レンズ１８を通して
Ｘ−Ｙステージ３０上の被加工基板１９に照射される。
述するが、シングルモードあるいはマルチモードの強度
分布を持つレーザを入射用集光レンズ２１によりカライ
ド反射鏡２２に入射させ、カライド反射鏡２２ではその
内部での多重反射を利用してレーザビームのエネルギー
強度分布を均一にするためのものである。均一光学系２
０を出たレーザビームは、光学レンズ１４を通してレー
ザビーム成形用のマスク１５に入射する。断面形状を成
形されたレーザビームは、結像レンズ１６により縮小投
影され、ガルバノスキャナと呼ばれる走査系１７により
振られ、ｆθレンズと呼ばれる光学レンズ１８を通して
Ｘ−Ｙステージ３０上の被加工基板１９に照射される。
【００１６】ここで、走査系１７は、レーザビームをＸ
−Ｙステージ３０上における被加工基板１９の被加工領
域に対してＸ軸方向に振らせるためのガルバノミラー１
７−１と、ガルバノミラー１７−１からのレーザビーム
をＹ軸方向に振らせるためのガルバノミラー１７−２と
を有する。Ｘ−Ｙステージ３０はＸ軸方向、Ｙ軸方向に
可動であり、被加工基板１９の１つの被加工領域に対す
る加工が終了すると、走査系１７による走査域に被加工
基板１９の次の被加工領域が位置するように被加工基板
１９を移動させる。
−Ｙステージ３０上における被加工基板１９の被加工領
域に対してＸ軸方向に振らせるためのガルバノミラー１
７−１と、ガルバノミラー１７−１からのレーザビーム
をＹ軸方向に振らせるためのガルバノミラー１７−２と
を有する。Ｘ−Ｙステージ３０はＸ軸方向、Ｙ軸方向に
可動であり、被加工基板１９の１つの被加工領域に対す
る加工が終了すると、走査系１７による走査域に被加工
基板１９の次の被加工領域が位置するように被加工基板
１９を移動させる。
【００１７】なお、レーザの照射域でのビームの断面形
状及びサイズは、マスク１５における開口の形状と、そ
こからのレーザビームを縮小投影する結像レンズ１６
と、光学レンズ１８の焦点距離との比で決定される。
状及びサイズは、マスク１５における開口の形状と、そ
こからのレーザビームを縮小投影する結像レンズ１６
と、光学レンズ１８の焦点距離との比で決定される。
【００１８】次に、図２を参照して、均一光学系２０に
ついて説明する。均一光学系２０は、上記した入射用集
光レンズ２１、カライド反射鏡２２、及び出射レンズ２
３に加えて、カライド反射鏡２２を収容している保持筒
２４、この保持筒２４を上下左右に位置微調整可能に支
持している筒状部を持つ台座２５、台座２５をカライド
反射鏡２２の光軸方向にスライド可能に支持しているス
ライド機構２６を有する。保持筒２４には、その両端側
にそれぞれ入射用集光レンズ２１、出射レンズ２３を収
容した筒状体が光軸方向にスライド可能に組み合わされ
ている。カライド反射鏡２２の位置微調整は、台座２５
の筒状部の周囲に設けられた複数の調整ねじ２７で行わ
れ、入射用集光レンズ２１と、カライド反射鏡２２、及
び出射レンズ２３の光軸が一致している状態で微調整さ
れる。
ついて説明する。均一光学系２０は、上記した入射用集
光レンズ２１、カライド反射鏡２２、及び出射レンズ２
３に加えて、カライド反射鏡２２を収容している保持筒
２４、この保持筒２４を上下左右に位置微調整可能に支
持している筒状部を持つ台座２５、台座２５をカライド
反射鏡２２の光軸方向にスライド可能に支持しているス
ライド機構２６を有する。保持筒２４には、その両端側
にそれぞれ入射用集光レンズ２１、出射レンズ２３を収
容した筒状体が光軸方向にスライド可能に組み合わされ
ている。カライド反射鏡２２の位置微調整は、台座２５
の筒状部の周囲に設けられた複数の調整ねじ２７で行わ
れ、入射用集光レンズ２１と、カライド反射鏡２２、及
び出射レンズ２３の光軸が一致している状態で微調整さ
れる。
【００１９】図３をも参照して、カライド反射鏡２２に
ついて説明する。カライド反射鏡２２は、無酸素銅から
成る断面長四角形の４本の棒状体２２−１〜２２−４
を、これらの間に中空部２２−５ができるように組み合
わせて成る。これらの組付けは、ボルト２２−６で行わ
れる。特に、レーザビームの通過路となる中空部２２−
５は、四角形の断面形状を持ち、しかもその内面が反射
鏡となるように鏡面仕上げされている。
ついて説明する。カライド反射鏡２２は、無酸素銅から
成る断面長四角形の４本の棒状体２２−１〜２２−４
を、これらの間に中空部２２−５ができるように組み合
わせて成る。これらの組付けは、ボルト２２−６で行わ
れる。特に、レーザビームの通過路となる中空部２２−
５は、四角形の断面形状を持ち、しかもその内面が反射
鏡となるように鏡面仕上げされている。
【００２０】このようなカライド反射鏡２２によれば、
入射したレーザビームは中空部２２−５内で多重反射
し、その結果レーザビームのエネルギー強度分布が均一
にされる。エネルギー強度分布の均一度は、入射するレ
ーザビームの径、入射用集光レンズ２１の焦点距離、中
空部２２−５の断面形状の大きさ、及び中空部２２−５
の全長により決定される。中空部２２−５の全長が長い
ほど、多重反射の回数が増え、均一度が向上する。本形
態では、少なくとも３回の多重反射が行われる長さに設
定されるが、多重反射の回数が増えるとロスが増加する
ので、数回程度が好ましい。参考のために、図４には、
２回の多重反射の場合の反射モードを示す。
入射したレーザビームは中空部２２−５内で多重反射
し、その結果レーザビームのエネルギー強度分布が均一
にされる。エネルギー強度分布の均一度は、入射するレ
ーザビームの径、入射用集光レンズ２１の焦点距離、中
空部２２−５の断面形状の大きさ、及び中空部２２−５
の全長により決定される。中空部２２−５の全長が長い
ほど、多重反射の回数が増え、均一度が向上する。本形
態では、少なくとも３回の多重反射が行われる長さに設
定されるが、多重反射の回数が増えるとロスが増加する
ので、数回程度が好ましい。参考のために、図４には、
２回の多重反射の場合の反射モードを示す。
【００２１】なお、カライド反射鏡２２の材料として
は、ＣＯ2 レーザ発振器の場合には、無酸素銅の他にベ
リリウムが考えられる。他方、ＹＡＧレーザ発振器、エ
キシマレーザ発振器を使用する場合には、石英のような
ガラス材料を使用することもできる。
は、ＣＯ2 レーザ発振器の場合には、無酸素銅の他にベ
リリウムが考えられる。他方、ＹＡＧレーザ発振器、エ
キシマレーザ発振器を使用する場合には、石英のような
ガラス材料を使用することもできる。
【００２２】以上のような均一光学系２０を用いること
により、レーザビーム照射域でのレーザのエネルギー強
度分布が均一化され、その結果、プリント配線基板への
穴あけ加工の場合、プリント配線基板の下層にある銅箔
に損傷を与えることなく、穴あけ加工を行うことができ
る。このことから、本形態によるレーザ加工装置は、プ
リント配線基板の銅箔の厚さが１８μｍ、１２μｍの場
合は勿論のこと、９μｍまで薄くされた場合でも適用可
能である。
により、レーザビーム照射域でのレーザのエネルギー強
度分布が均一化され、その結果、プリント配線基板への
穴あけ加工の場合、プリント配線基板の下層にある銅箔
に損傷を与えることなく、穴あけ加工を行うことができ
る。このことから、本形態によるレーザ加工装置は、プ
リント配線基板の銅箔の厚さが１８μｍ、１２μｍの場
合は勿論のこと、９μｍまで薄くされた場合でも適用可
能である。
【００２３】また、本形態では、光軸合わせの作業は、
レーザ発振器１０と均一光学系２０との間の経路で行わ
れれば良く、従来の装置に比べて光軸合わせ作業が容易
になる。
レーザ発振器１０と均一光学系２０との間の経路で行わ
れれば良く、従来の装置に比べて光軸合わせ作業が容易
になる。
【００２４】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明による
レーザ加工装置は、レーザビーム照射域でのレーザのエ
ネルギー強度分布を均一化できるので、特に銅箔が形成
されるプリント配線基板への穴あけ加工に適している。
更に、レーザビームの経路における光軸合わせ作業が非
常に容易になる。
レーザ加工装置は、レーザビーム照射域でのレーザのエ
ネルギー強度分布を均一化できるので、特に銅箔が形成
されるプリント配線基板への穴あけ加工に適している。
更に、レーザビームの経路における光軸合わせ作業が非
常に容易になる。
【図１】本発明によるレーザ加工装置の概略構成を示し
た図である。
た図である。
【図２】本発明の特徴部分である均一光学系の構成を示
した図で、図（ａ）は正面図、図（ｂ）は側面図であ
る。
した図で、図（ａ）は正面図、図（ｂ）は側面図であ
る。
【図３】図２に示されたカライド反射鏡の構造を説明す
るための正面図である。
るための正面図である。
【図４】図２に示されたカライド反射鏡の多重反射モー
ドの一例を示した図である。
ドの一例を示した図である。
１０ レーザ発振器 １１、１２ 反射鏡 １３ レーザ光量無段階調整機構 １４、１８ 光学レンズ １５ マスク １６ 結像レンズ １７ 走査系 １７−１、１７−２ 第１、第２のガルバノミラー １９ 被加工基板 ２０ 均一光学系 ２１ 入射用集光レンズ ２２ カライド反射鏡 ２３ 出射レンズ ３０ Ｘ−Ｙステージ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 26/00 330 B23K 26/06 H05K 3/00
Claims (2)
- 【請求項１】 レーザ発振器からのレーザビームを被加
工基板に照射して穴あけ加工を行うレーザ加工装置にお
いて、光軸に直交する断面内上下左右及び光軸方向にス
ライド可能としたカライド反射鏡を設けたことを特徴と
するレーザ加工装置。 - 【請求項２】 請求項１記載のレーザ加工装置におい
て、前記カライド反射鏡を収容する保持筒、該保持筒を
上下左右に位置微調整可能に支持している筒状部を持つ
台座、該台座を光軸方向にスライド可能とするスライド
機構を有し、更に、前記保持筒に、入射用レンズ、出射
レンズを収容した筒状体が光軸方向にスライド可能に組
み合わされていることを特徴とするレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13816597A JP3175005B2 (ja) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | レーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13816597A JP3175005B2 (ja) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | レーザ加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10323786A JPH10323786A (ja) | 1998-12-08 |
| JP3175005B2 true JP3175005B2 (ja) | 2001-06-11 |
Family
ID=15215554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13816597A Expired - Fee Related JP3175005B2 (ja) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | レーザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3175005B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW482705B (en) * | 1999-05-28 | 2002-04-11 | Electro Scient Ind Inc | Beam shaping and projection imaging with solid state UV Gaussian beam to form blind vias |
| US6784400B1 (en) * | 2003-03-03 | 2004-08-31 | Paul S. Banks | Method of short pulse hole drilling without a resultant pilot hole and backwall damage |
| JP2018056397A (ja) | 2016-09-29 | 2018-04-05 | 日亜化学工業株式会社 | メタルベース基板の製造方法、半導体装置の製造方法、メタルベース基板、及び、半導体装置 |
-
1997
- 1997-05-28 JP JP13816597A patent/JP3175005B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10323786A (ja) | 1998-12-08 |
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