JP3491545B2 - レーザ加工装置および加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として穴または
溝加工に用いるレーザ加工装置および加工方法と被加工
物に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下に従来の技術について説明する。図
８は従来のレーザ加工装置の光学系を示すものである。
図８において、１１Ａはレーザ発振器、１２Ａは終端
鏡、１３Ａはレーザ媒質、１４Ａは出力鏡であり、終端
鏡１２Ａ、レーザ媒質１３Ａ、出力鏡１４Ａの３点の部
品でレーザ発振器１１Ａを構成している。さらに、１５
Ａはレーザ発振器用電源、２４Ａは高調波発生器、３１
Ａはビームダンパー、２０Ａはベンドミラー、２１Ａは
集光レンズ、２２ＡはＸ−Ｙ２軸加工テーブル、２３Ａ
は被加工物である。

【０００３】以上のように構成されたレーザ加工装置に
ついて、以下動作について説明する。レーザ用電源１５
Ａからレーザ媒質１３Ａに電力が供給され、終端鏡１２
Ａと出力鏡１４Ａの間で共振させてレーザ光を発生さ
せ、出力鏡１４Ａから出力を取り出す。次に、ＬＢＯ、
ＣＬＢＯまたはＢＢＯなどの非線型結晶に代表される高
調波発生器２４Ａにレーザ光を入射させ、基本波と高調
波と分離した後、基本波はビームダンパー３１Ａに吸収
させ熱として消耗させるとともに、高調波はベンドミラ
ー２０Ａを介して加工点まで誘導される。加工点までの
途中に集光レンズ２１Ａが配置され、Ｘ−Ｙ２軸加工テ
ーブル２２Ａ上にセットされた被加工物２３Ａに焦点を
結びレーザによる加工を行う。加工条件は加工装置のコ
ントローラで指定され、前記コントローラから指令がレ
ーザ用電源１５Ａに送られ、レーザ発振する。Ｘ−Ｙ２
軸加工テーブル２２Ａは加工したい位置に正確に被加工
物２３Ａを送り込み、所定の位置に正確にレーザが照射
される。

【０００４】プリント基板のブラインドビアホール（Ｂ
ＶＨ）加工をレーザで実施すると、底部銅箔上にスミア
が残留する。このスミアは一般的に化学処理をして除去
され、メッキ回路形成後積層され、ビルドアップ基板に
なるが、このスミアの除去がプリント基板製造工程プロ
セス歩留まりを支配している。これまで検討では、長波
長のレーザは高出力を出す事が可能であるがスミア残留
量が多く、一方短波長のレーザ出力は低いがスミア残留
が少なく加工品質のよいビアホールが得られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、高調波発生器を用いた短波長レーザを使
用するとスミア除去でき加工品質の良いビアホールを得
る事はできるが、高出力化が困難であり、生産性は決し
て高くない。特に、ＬＢＯ、ＣＬＢＯ、ＢＢＯなどの非
線型結晶に代表される高調波発生器２４Ａは効率が低
く、３次高調波（ＴＨＧ）では２０％程度、４次高調波
（ＦＨＧ）では５％程度まで出力が低下する。従って、
加工速度が遅く生産性が低いという問題点を有してい
た。

【０００６】本発明は前記従来の問題点を解決するもの
で、生産能力の高く加工品質のよいビアホールが得られ
るレーザ加工装置および加工方法と被加工物を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の第１の手段は、レーザ手段と、前記レーザ手
段からのレーザ光を入力し、少なくとも異なる２つの波
長のレーザ光を出力するレーザ波長選択手段として高調
波発生器を備え、前記高調波発生器から被加工物へ至る
高調波のレーザ光の光路と基本波のレーザ光の光路を分
離し、独立した光路で異なる加工ステージへ前記高調波
のレーザ光と基本波のレーザ光をそれぞれ伝達するもの
である。

【０００８】この目的を達成するために本発明の第２の
手段は、被加工物の加工状態を検出する検出手段と、前
記検出手段からの信号に基づき選択手段を制御する選択
制御手段を有している。

【０００９】この目的を達成するために本発明の第３の
手段は、検出手段として、被加工物からの反射光を検出
するセンサを有している。

【００１０】この目的を達成するために本発明の第４の
手段は、検出手段として、ＣＣＤカメラと画像データの
解析装置を有している。

【００１１】この目的を達成するために本発明の第５の
手段は、検出手段として、高調波レーザを照射した時の
蛍光をＣＣＤカメラにより検出する機構を有している。

【００１２】この目的を達成するために本発明の第６の
手段は、レーザ出力手段として、ＹＡＧレーザ発振器、
ＹＬＦレーザ発振器またはＹＶＯ₄レーザ発振器を有し
ている。

【００１３】この目的を達成するために本発明の第７の
手段は、レーザ出力手段として、半導体レーザ発振器を
有している。

【００１４】この目的を達成するために本発明の第８の
手段は、高調波波長は、基本波長の１／３から１／５倍
とした特徴を有している。

【００１５】この目的を達成するために本発明の第９の
手段は、高調波波長を紫外領域とした特徴を有してい
る。

【００１６】この目的を達成するために本発明の第１０
の手段は、レーザ波長選択手段として、高調波のレーザ
光の光路と、基本波のレーザ光の光路の少なくとも一方
にビームコリメータを配し、独立した光路で加工ステー
ジに誘導する機構を有している。

【００１７】この目的を達成するために本発明の第１１
の手段は、レーザ波長選択手段として、高調波のレーザ
光の光路と、基本波のレーザ光の光路の少なくとも一方
にアッテネータを配し、独立した光路で加工ステージに
誘導する機構を有している。

【００１８】この目的を達成するために本発明の第１２
の手段は、レーザ発振器から高調波発生器を介した後で
波長を分離し、少なくとも異なる２つの波長のレーザ光
を独立した光路で被加工物へ導き、長波長のレーザ光で
行う主加工と短波長のレーザ光で行う従加工を異なる加
工ステージで行う工程を有している。

【００１９】この目的を達成するために本発明の第１３
の手段は、少なくとも主加工を行った後で、従加工を実
施する工程を有している。

【００２０】この目的を達成するために本発明の第１４
の手段は、主加工として穴または溝加工を行い、従加工
として前記穴または溝の整形加工を実施する工程を有し
ている。

【００２１】この目的を達成するために本発明の第１５
の手段は、主加工を行った個所で引き続き従加工を実施
する工程を有している。

【００２２】この目的を達成するために本発明の第１６
の手段は、短波長として紫外領域を用いる工程を有して
いる。

【００２３】

【発明の実施の形態】基板に使用される樹脂は、一般に
近赤外光の吸収係数が低くレーザ加工されにくい特性を
示し、逆に紫外光に対する吸収係数は高くレーザ加工が
容易である。一方、近赤外領域の長波長のレーザは高出
力が得られるが、ＬＢＯ、ＣＬＢＯ、ＢＢＯなど非線型
結晶に代表される高調波発生器の効率が低く、紫外領域
に短波長化すると３次高調波（ＴＨＧ）では２０％程
度、４次高調波（ＦＨＧ）では５％程度まで出力が低下
する。従って、実際に紫外レーザ光を基板加工に使用す
る場合、１パルス当たりの樹脂のアブレーション量が少
なく、レーザドリル生産性が低い。

【００２４】この構成においてその作用を説明する。本
発明では、ＹＡＧレーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＶＯ₄レー
ザまたは半導体レーザなど比較的高出力が得られる近赤
外領域の波長を有するレーザ光を非線型結晶とダイクロ
イックミラーなどから構成される高調波発生器に入射さ
せ、基本波長の１／３から１／５の紫外領域の高調波を
発生させ基本波長と高調波の２波長を分離して取り出
し、個々の波長のレーザ光を独立した光学系によりステ
ージＡおよびステージＢの個々の加工テーブルに誘導す
る。さらに、近赤外光を吸収する材料を含有させた被加
工物を近赤外領域の波長を有する高出力が得られるレー
ザ光を利用して穴加工や溝加工等の主加工をステージＡ
のテーブルにおいて実施し、その後ステージＢの加工テ
ーブル上に被加工物を移動した後、高調波発生器を通し
て得られた紫外領域の波長を有するレーザ光を用いてス
ミア除去や加工穴の整形など従加工を実施する。これに
より、主加工のレーザドリリングの加工速度を向上させ
るとともに、紫外レーザ光を利用した従加工によりスミ
アの少ない高品質のビアホール加工を実現する。さら
に、２波長の分離後から各テーブルまでの各波長ごとの
光学系には、ビーム径を制御するコリメータ、被加工物
に照射されるレーザ強度を制御するアッテネータ、およ
び加工に必要な照射回数を制御する高速シャッターまた
は偏向器が必要に応じて設置され、個々に独立したプロ
セス加工条件の設定が可能にするとともに、反射光を検
出する機構やＣＣＤによる画像データや蛍光発光を検出
する機構を設けることにより加工状態をモニターし加工
手段を選択する機構と本機能の制御装置を設ける事で省
力化ができる。

【００２５】（参考例１） 以下本発明の参考例１について、図１を参照しながら説
明する。

【００２６】図１において、１は半導体レーザまたは自
由電子レーザなど駆動条件により波長が可変になるレー
ザ発振器、２はレーザ用電源、３はベンドミラー、４は
集光レンズ、５は加工テーブル、６は被加工物、７はレ
ーザ発振器内に取り付けられた出力鏡、８はレーザ媒
質、９は終端鏡である。

【００２７】次に、図１を用いてその動作について説明
する。

【００２８】図１において、レーザ発振器１はレーザ媒
質８にレーザ用電源２が電力供給を受け、出力鏡７と終
端鏡９の間で光共振させ、その一部が出力鏡７から取り
出される。

【００２９】この時、出力されるレーザ波長は、レーザ
用電源２によるレーザ媒質８への駆動条件により決定さ
れる。出力されたレーザ光はベンドミラー３により加工
テーブル５にレーザ光が誘導され、集光レンズ４で集光
されて、被加工物６に照射され加工される。

【００３０】本参考例では、高調波発生器を外部光学系
に設けることなく、半導体レーザや自由電子レーザなど
駆動条件により波長を変更できるレーザ発振器を用いて
主加工に使用する近赤外領域の長波長レーザ光と従加工
に用いる紫外領域の短波長のレーザ光を１台のレーザ発
振器で得て、近赤外光を吸収する材料を含有させた被加
工物を近赤外領域の波長を有する高出力レーザ光を使用
して穴加工や溝加工等の主加工を行い、その後前記長波
長の１／３から１／５の紫外領域の波長を有するレーザ
光を用いてスミア除去や加工穴の整形など従加工を実現
する。

【００３１】これにより、主加工のレーザドリリングの
加工速度を向上させるとともに、従加工によりスミアの
少ない高品質のビアホール加工を実現する。

【００３２】（参考例２） 以下本発明の参考例２について、図２を参照しながら説
明する。

【００３３】図２において、１１は、ＹＡＧレーザ、Ｙ
ＬＦレーザ、ＹＶＯ₄レーザなどのレーザ発振器、１２
は終端鏡、１３はレーザ媒質、１４は出力鏡であり、終
端鏡１２、レーザ媒質１３および出力鏡１４まで合わせ
てレーザ光共振器１１を構成する。１５はレーザ用電
源、１６はビーム切り替え器、１７はビーム切り替え器
のドライバー、１８は高調波発生器、１９はダイクロイ
ックミラー、２０はベンドミラー、２１は集光レンズ、
２２はＸ−Ｙ２軸テーブル、２３は被加工物である。

【００３４】次に、図２を用いてその動作について説明
する。

【００３５】図２において、レーザ発振器１１はレーザ
媒質１３にレーザ用電源１５が電力供給を受け、出力鏡
１４と終端鏡１２の間で光共振させ、その一部が出力鏡
１４から取り出される。

【００３６】ＹＡＧレーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＶＯ₄レ
ーザまたは半導体レーザなど比較的高出力が得られる近
赤外領域の波長を有するレーザ光は、レーザ発振器１１
の出力部に配されたビーム切り替え器１６に設けられた
穴部分が光路上に移動制御された場合、ビーム切り替え
器１６を通過しベンドミラー２０で反射した後ダイクロ
イックミラー１９を透過して加工テーブル２２に誘導さ
れる。

【００３７】一方、前記ビーム切り替え器１６の穴部分
が光路から外れた位置に移動制御された場合は基本波長
のレーザ光は一方の光路の途中に配された高調波発生器
１８に入射し紫外領域の短波長を有するレーザ光を発生
させ、ベンドミラー２０で反射後、ダイクロイックミラ
ー１９で反射されて、加工テーブル２２に誘導される。

【００３８】近赤外光を吸収する材料を含有させた被加
工物２３を、高調波発生器１８を通過させない光路にレ
ーザ光を誘導し加工点まで伝送することで、近赤外領域
の基本波長を有する高出力のレーザ光を使用して穴加工
や溝加工等を行い、その後ビーム切り替え器１６を用い
て近赤外領域の基本波長を有する高出力レーザ光を高調
波発生器１８に誘導し、基本波長の１／３から１／５に
相当する紫外領域の波長を有するレーザ光を発生させ、
前記紫外レーザ光を用いてスミア除去や加工穴の整形な
ど従加工を実現する。

【００３９】これにより、主加工のレーザドリリングの
加工速度を向上させるとともに、紫外レーザを利用した
従加工によりスミアの少ない高品質のビアホール加工を
実現する。

【００４０】さらに、図２では、本機能を実現するため
に、ビーム切り替え器１６をレーザ発振器１１の出口に
設け、前記ビーム切り替え器１６にドライバー１７を介
して制御装置に接続し、制御機能を設ける事で省力化が
可能である。

【００４１】（参考例３） 以下本発明の参考例３について、図３を参照しながら説
明する。

【００４２】図３において、１１は、ＹＡＧレーザ、Ｙ
ＬＦレーザ、ＹＶＯ₄レーザなどのレーザ発振器、１２
は終端鏡、１３はレーザ媒質、１４は出力鏡であり、終
端鏡１２、レーザ媒質１３および出力鏡１４まで合わせ
てレーザ光共振器１１を構成する。１５はレーザ用電
源、２０はベンドミラー、２１は集光レンズ、２２はＸ
−Ｙ２軸テーブル、２３は被加工物、２４は高調波発生
器、２５はビームシャッター、２６はビームシャッター
のドライバー、２７はビーム切り替え器、２８はビーム
切り替え器のドライバー、２９は光軸アライメント軸の
付いたミラー、３０は光軸アライメント装置のドライバ
ー、３１はビームダンパーである。

【００４３】次に、図３を用いてその動作について説明
する。

【００４４】図３において、レーザ発振器１１はレーザ
媒質１３にレーザ用電源１５が電力供給を受け、出力鏡
１４と終端鏡１２の間で光共振させ、その一部が出力鏡
１４から取り出される。

【００４５】本参考例では、ＹＡＧレーザ、ＹＬＦレー
ザ、ＹＶＯ₄レーザまたは半導体レーザなど比較的高出
力が得られる近赤外領域の波長を有するレーザ光をレー
ザ発振器１１の出口に配した非線型結晶などの光学素子
とダイクロイックミラーなど２波長を分離する光学素子
から構成される高調波発生器２４に入射させ基本波長の
１／３から１／５の紫外領域の高調波を発生させるとと
もに、近赤外領域の基本波長と紫外領域の高調波の２波
長を分離して取り出す。

【００４６】さらに、高調波発生器２４を透過し近赤外
領域の波長を有するレーザ光は、ビームシャッター２５
をコントローラからの指令によりドライバー２６を介し
て開位置に制御された場合、ベンドミラー２０で反射さ
れて、ビームシャッター２５と連動して回避位置に移動
制御されるビーム切り替え器２７を通過して加工テーブ
ル２２まで導びかれ、近赤外光を吸収する材料を含有さ
せた被加工物に照射され穴加工や溝加工等の主加工が行
われる。

【００４７】一方、高調波発生器２４で発生した紫外領
域の高調波レーザ光はベンドミラー２０を介して回避位
置にあるビーム切り替え器２７で反射して、ビームダン
パー３１で吸収される。

【００４８】主加工が完了した後ビーム切り替え器２７
をコントローラからの指令に基づきドライバー２８を介
して移動し、加工テーブル２２に高調波発生器２４を通
して得られた紫外領域の短波長レーザを誘導するように
光路が切り替えられ、主加工後のスミア除去や加工穴の
整形など従加工を紫外レーザ光を利用して実施する。

【００４９】この時、主加工と従加工のビーム位置を一
致させるためアライメント機構付きベンドミラー２９を
ドライバー３０で制御される。

【００５０】そして、基本波長のレーザ光は、ビーム切
り替え器２７と連動して閉じられるビームシャッター２
５で反射され、ビームダンパー３１で吸収される。

【００５１】このように比較的出力の大きい基本波長の
レーザ光を主加工のレーザドリリングに用いることで加
工速度を向上させるとともに、従加工によりスミアの少
ない高品質のビアホール加工を実現する。

【００５２】（参考例４） 以下本発明の参考例４について、図４を参照しながら説
明する。

【００５３】図４において、１１は、ＹＡＧレーザ、Ｙ
ＬＦレーザ、ＹＶＯ₄レーザなどのレーザ発振器、１２
は終端鏡、１３はレーザ媒質、１４は出力鏡であり、終
端鏡１２、レーザ媒質１３および出力鏡１４まで合わせ
てレーザ光共振器１１を構成する。

【００５４】１５はレーザ用電源、２０はベンドミラ
ー、２１は集光レンズ、２２はＸ−Ｙ２軸テーブル、２
３は被加工物、２４は高調波発生器、２７はビーム切り
替え器、２８はビーム切り替え器のドライバー、２９は
光軸アライメント軸の付いたミラー、３０は光軸アライ
メント装置のドライバー、３１はビームダンパー、３２
はガルバノミラーなど高速回転位置決め可能なミラー、
３３はガルバノミラーなど高速回転位置決め可能なミラ
ーのドライバーである。

【００５５】次に、図４を用いてその動作について説明
する。

【００５６】図４において、レーザ発振器１１はレーザ
媒質１３にレーザ用電源１５が電力供給を受け、出力鏡
１４と終端鏡１２の間で光共振させ、その一部が出力鏡
１４から取り出される。

【００５７】本参考例では、ＹＡＧレーザ、ＹＬＦレー
ザ、ＹＶＯ₄レーザまたは半導体レーザなど比較的高出
力が得られる近赤外領域の波長を有するレーザ光をレー
ザ発振器１１の出口に配した非線型結晶などの光学素子
とダイクロイックミラーなど２波長を分離する光学素子
から構成される高調波発生器２４に入射させ基本波長の
１／３から１／５の紫外領域の高調波を発生させ、近赤
外領域の基本波長と紫外領域の高調波の２波長を分離し
て取り出す。

【００５８】高調波発生器２４を透過し近赤外領域の基
本波長を有するレーザ光は、主加工時高速回転位置決め
可能なミラー３２の角度をコントローラからの指令に基
づきドライバー３３を介して加工テーブル側にレーザ光
を誘導する角度に制御することで加工テーブル側にレー
ザ光を反射し、高速回転位置決め可能なミラー３２連動
して回避位置に移動されるビーム切り替え器２７を通過
して加工テーブル２２に伝送される。

【００５９】この近赤外領域の波長を有するレーザ光を
用いて、近赤外光を吸収する材料を含有させた被加工物
に穴加工や溝加工等の主加工が行われる。

【００６０】一方、紫外領域の高調波レーザ光はベンド
ミラー２０を介して回避位置にあるビーム切り替え器２
７で反射して、ビームダンパー３１で吸収される。

【００６１】主加工が完了した後、ビーム切り替え器２
７をコントローラからの指令に基づきドライバー２８を
介して移動し、高調波発生器２４を通して得られた紫外
領域にある高調波レーザ光を加工テーブル２２に誘導
し、主加工後のスミア除去や加工穴の整形など従加工を
紫外領域のレーザ光を用いて実施する。

【００６２】この時、主加工と従加工のビーム位置を一
致させるためアライメント機構付きベントミラーはドラ
イバー３０を用いてコントローラ指令に基づいて制御さ
れる。基本波長のレーザ光は、ビーム切り替え器２７と
連動して、ビームダンパー３１側に高速回転位置決め可
能なミラー３２で反射させ、ビームダンパー３１に吸収
される。

【００６３】このように比較的出力の大きい基本波長の
レーザ光を主加工のレーザドリリングに用いる事で、加
工速度を向上させるとともに、従加工によりスミアの少
ない高品質のビアホール加工を実現する。

【００６４】（参考例５） 以下本発明の参考例５について、図５を参照しながら説
明する。

【００６５】図５において、１１は、ＹＡＧレーザ、Ｙ
ＬＦレーザ、ＹＶＯ₄レーザなどのレーザ発振器、１２
は終端鏡、１３はレーザ媒質、１４は出力鏡であり、終
端鏡１２、レーザ媒質１３および出力鏡１４まで合わせ
てレーザ光共振器１１を構成する。

【００６６】１５はレーザ用電源、２０はベンドミラ
ー、２１は集光レンズ、２２はＸ−Ｙ２軸テーブル、２
３は被加工物、２４は高調波発生器、２７はビーム切り
替え器、２８はビーム切り替え器のドライバー、２９は
光軸アライメント軸の付いたミラー、３０は光軸アライ
メント装置のドライバー、３１はビームダンパー、３４
は高調波発生器２４の移動装置のドライバー、３５はビ
ームダンパー移動装置のドライバーである。

【００６７】次に、図５を用いてその動作について説明
する。

【００６８】図５において、レーザ発振器１１はレーザ
媒質１３にレーザ用電源１５が電力供給を受け、出力鏡
１４と終端鏡１２の間で光共振させ、その一部が出力鏡
１４から取り出される。

【００６９】本参考例では、ＹＡＧレーザ、ＹＬＦレー
ザ、ＹＶＯ₄レーザまたは半導体レーザなど比較的高出
力が得られる近赤外領域の比較的長波長のレーザ光をレ
ーザ発振器１１の出口に配した高調波発生器２４に入射
させ基本波長の１／３から１／５の紫外領域の高調波を
発生させる機構を有している。

【００７０】高調波発生器２４はビームダンパー３１と
ともに連動して移動するように移動機構が具備され、そ
れぞれ高調波発生器２４移動装置のドライバー３４とビ
ームダンパー３１移動装置のドライバー３５により光軸
上の位置と回避位置の間を移動させる制御コントローラ
からの指令により行う構成になっている。

【００７１】主加工時、近赤外領域に属する基本波長を
有するレーザ光は、回避位置にある高調波発生器２４に
入射せず通過し、さらに同様に回避位置にあるビームダ
ンパー３１を通過して、ベンドミラー２０で反射され、
回避位置にあるビーム切り替え器２７を通過して加工テ
ーブルに誘導され、近赤外光を吸収する材料を含有させ
た被加工物に照射され穴加工や溝加工等の加工が行われ
る。

【００７２】主加工が完了した後ビーム切り替え器２７
をコントローラからの指令に基づき移動するとともに、
高調波発生器２４を光軸上に移動して選られた紫外領域
の波長を有する高調波レーザ光を加工テーブル２２に誘
導し、主加工後のスミア除去や加工穴の整形など従加工
を実施する。

【００７３】この時、主加工と従加工のビーム位置を一
致させるためアライメント機構付きベントミラーはドラ
イバー３０を用いてコントローラにより制御される。

【００７４】基本波長のレーザ光は、高調波発生器２４
およびビーム切り替え器２７と連動して、ドライバー３
５により光軸上に移動されたビームダンパー３１側に吸
収される。

【００７５】このように比較的出力の大きい基本波長の
レーザ光をレーザドリリングに用いる事で加工速度を向
上させるとともに、従加工によりスミアの少ない高品質
のビアホール加工を実現する。

【００７６】（実施の形態１） 以下本発明の実施の形態例１について、図６を参照しな
がら説明する。

【００７７】図６において、１１は、ＹＡＧレーザ、Ｙ
ＬＦレーザ、ＹＶＯ₄レーザなどのレーザ発振器、１２
は終端鏡、１３はレーザ媒質、１４は出力鏡であり、終
端鏡１２、レーザ媒質１３および出力鏡１４まで合わせ
てレーザ光共振器１１を構成する。

【００７８】１５はレーザ用電源、２０はベンドミラ
ー、２２はＸ−Ｙ２軸テーブル、２３は被加工物、２４
は高調波発生器、３１はビームダンパー、３２はガルバ
ノミラーなど高速回転位置決め可能なミラー、３３は高
速回転位置決め可能なミラーのドライバー、３６は高調
波用アッテネータ、３７は前記高調波用アッテネータの
ドライバー、３８は基本波用アッテネータ、３９は前記
基本波用アッテネータ用ドライバー、４０は高調波用コ
リメータ、４１は基本波用コリメータ、４２はガルバノ
２次元スキャナー、４３はガルバノスキャナーのドライ
バー、４４は高調波用スキャンレンズ、４５は基本波用
スキャンレンズ、４６は高調波用１／４波長板、４７は
高調波用ポラライザ、４８は高調波用集光レンズ、４９
は高調波用高速光センサ、５０は光センサ用プリアンプ
である。

【００７９】次に、図６を用いてその動作について説明
する。

【００８０】図６において、レーザ発振器１１はレーザ
媒質１３にレーザ用電源１５が電力供給を受け、出力鏡
１４と終端鏡１２の間で光共振させ、その一部が出力鏡
１４から取り出される。本発明では、ＹＡＧレーザ、Ｙ
ＬＦレーザ、ＹＶＯ₄レーザまたは半導体レーザなど比
較的高出力が得られる近赤外領域の波長を有するレーザ
光をレーザ発振器１１の出口に配した非線型結晶などの
光学素子とダイクロイックミラーなど２波長を分離する
光学素子から構成される高調波発生器２４に入射させ基
本波長の１／３から１／５の紫外領域の高調波を発生さ
せ、近赤外領域の基本波長と紫外領域の高調波の２波長
を分離して取り出す。高調波発生器２４を透過し近赤外
領域の基本波長を有するレーザ光は、高速回転位置決め
可能なミラー３２の角度をコントローラからの指令に基
づきドライバー３３を介して加工テーブル側にレーザ光
を誘導する角度に制御することで加工テーブル側にレー
ザ光を反射し、ドライバー３９により制御される基本波
用アッテネータ３８、さらに基本波用コリメータ４１を
通過し、ドライバー４３によりガルバノスキャナー４２
を制御行い高速に位置決めされて、基本波用スキャンレ
ンズ４５で集光されてステージＡの加工テーブル２２に
伝送される。

【００８１】ステージＡでは、この近赤外領域の波長を
有するレーザ光を用いて、近赤外光を吸収する材料を含
有させた被加工物に穴加工や溝加工等の主加工が行われ
る。主加工を行うための加工条件は、基本波用アッテネ
ータ３８によりレーザの強度を調整された後、最適なビ
ーム径に基本波用コリメータ４１で調整される。

【００８２】また、不要なパルスは高速回転位置決め可
能なミラー３２をドライバー３３により制御して、ビー
ムダンパー３１に吸収させる。

【００８３】そして、主加工が完了後、被加工物２３を
ステージＢの加工テーブル２２に移載する。

【００８４】一方、高調波発生器２４を通して得られた
紫外領域にある高調波レーザ光は、高速回転位置決め可
能なミラー３２の角度をコントローラからの指令に基づ
きドライバー３３を介して加工テーブル側にレーザ光を
誘導する角度に制御することで加工テーブル側にレーザ
光を反射し、ドライバー３７により制御される高調波用
アッテネータ３６、さらに高調波用コリメータ４０を通
過し、ドライバー４３によりガルバノスキャナー４２を
制御行い高速に位置決めされて、高調波用スキャンレン
ズ４５で集光されてステージＢの加工テーブル２２に伝
送される。

【００８５】ステージＢでは、穴加工や溝加工等の主加
工を終えた被加工物２３に、紫外領域の波長を有するレ
ーザ光を利用して主加工後のスミア除去や加工穴の整形
など従加工を実施する。従加工を行うための加工条件
は、高調波用アッテネータ３６によりレーザの強度を調
整された後、最適なビーム径に高調波用コリメータ４０
で調整される。

【００８６】また、不要なパルスは高速回転位置決め可
能なミラー３２をドライバー３３により制御して、ビー
ムダンパー３１に吸収させる。

【００８７】このように比較的出力の大きい基本波長の
レーザ光を主加工のレーザドリリングに用いる事で加工
速度を向上させるとともに、従加工によりスミアの少な
い高品質のビアホール加工を実現するとともに、同時に
２つのステージで加工を行う事で生産性を改善する。

【００８８】また、本図では従加工ステージ側には反射
光を検出する光学系が設置されている。

【００８９】この場合、直線偏光を有するレーザ光は従
加工を行うステージＢに誘導され、ポラライザ４７で反
射した後、１／４波長板４６で円偏光に変換し、被加工
物２３に照射される。

【００９０】加工が進行し、底部銅箔が露出すると反射
光が戻り、１／４波長板４６で入射光と偏光方向が垂直
に交わる方向の直線偏光に変換され、ポラライザ４７で
入射光と反射光を分離し、反射光は集光レンズ４８で集
光され、高速パルスセンサ４９に入射される。

【００９１】高速パルスセンサ４９で発生した信号強度
は、加工の進行状況つまり底部銅箔の露出状況を反映し
ており、加工状態をモニターした結果は、プリアンプ５
０を介して、加工手段を選択する機構と本機能の制御装
置により指令を発生した後レーザ制御電源にフィードバ
ックされ、加工が安定化され省力化ができる。

【００９２】（実施の形態２） 以下本発明の実施の形態例２について、図７を参照しな
がら説明する。

【００９３】図７において、１１は、ＹＡＧレーザ、Ｙ
ＬＦレーザ、ＹＶＯ₄レーザなどのレーザ発振器、１２
は終端鏡、１３はレーザ媒質、１４は出力鏡であり、終
端鏡１２、レーザ媒質１３および出力鏡１４まで合わせ
てレーザ光共振器１１を構成する。

【００９４】１５はレーザ用電源、２０はベンドミラ
ー、２２はＸ−Ｙ２軸テーブル、２３は被加工物、２４
は高調波発生器、３１はビームダンパー、３２はガルバ
ノミラーなど高速回転位置決め可能なミラー、３３は高
速回転位置決め可能なミラーのドライバー、３６は高調
波用アッテネータ、３７は前記高調波用アッテネータの
ドライバー、３８は基本波用アッテネータ、３９は前記
基本波用アッテネータ用ドライバー、４０は高調波用コ
リメータ、４１は基本波用コリメータ、４２はガルバノ
２次元スキャナー、４３はガルバノスキャナーのドライ
バー、４４は高調波用スキャンレンズ、４５は基本波用
スキャンレンズ、５１はＣＣＤカメラ、５２は画像処理
装置、５３はダイクロイックミラーである。

【００９５】次に、図７を用いてその動作について説明
する。

【００９６】図７において、レーザ発振器１１はレーザ
媒質１３にレーザ用電源１５が電力供給を受け、出力鏡
１４と終端鏡１２の間で光共振させ、その一部が出力鏡
１４から取り出される。

【００９７】本発明では、ＹＡＧレーザ、ＹＬＦレー
ザ、ＹＶＯ₄レーザまたは半導体レーザなど比較的高出
力が得られる近赤外領域の波長を有するレーザ光をレー
ザ発振器１１の出口に配した非線型結晶などの光学素子
とダイクロイックミラーなど２波長を分離する光学素子
から構成される高調波発生器２４に入射させ基本波長の
１／３から１／５の紫外領域の高調波を発生させ、近赤
外領域の基本波長と紫外領域の高調波の２波長を分離し
て取り出す。

【００９８】高調波発生器２４を透過し近赤外領域の基
本波長を有するレーザ光は、高速回転位置決め可能なミ
ラー３２の角度をコントローラからの指令に基づきドラ
イバー３３を介して加工テーブル側にレーザ光を誘導す
る角度に制御することで加工テーブル側にレーザ光を反
射し、ドライバー３９により制御される基本波用アッテ
ネータ３８、さらに基本波用コリメータ４１を通過し、
ドライバー４３によりガルバノスキャナー４２を制御行
い高速に位置決めされて、基本波用スキャンレンズ４５
で集光されてステージＡの加工テーブル２２に伝送され
る。

【００９９】ステージＡでは、この近赤外領域の波長を
有するレーザ光を用いて、近赤外光を吸収する材料を含
有させた被加工物に穴加工や溝加工等の主加工が行われ
る。

【０１００】主加工を行うための加工条件は、基本波用
アッテネータ３８によりレーザの強度を調整された後、
最適なビーム径に基本波用コリメータ４１で調整され
る。

【０１０１】また、不要なパルスは高速回転位置決め可
能なミラー３２をドライバー３３により制御して、ビー
ムダンパー３１に吸収させる。

【０１０２】そして、主加工が完了後、被加工物２３を
ステージＢの加工テーブル２２に移載する。

【０１０３】一方、高調波発生器２４を通して得られた
紫外領域にある高調波レーザ光は、高速回転位置決め可
能なミラー３２の角度をコントローラからの指令に基づ
きドライバー３３を介して加工テーブル側にレーザ光を
誘導する角度に制御することで加工テーブル側にレーザ
光を反射し、ドライバー３７により制御される高調波用
アッテネータ３６、さらに高調波用コリメータ４０を通
過し、ドライバー４３によりガルバノスキャナー４２を
制御行い高速に位置決めされて、高調波用スキャンレン
ズ４５で集光されてステージＢの加工テーブル２２に伝
送される。

【０１０４】ステージＢでは、穴加工や溝加工等の主加
工を終えた被加工物２３に、紫外領域の波長を有するレ
ーザ光を利用して主加工後のスミア除去や加工穴の整形
など従加工を実施する。

【０１０５】従加工を行うための加工条件は、高調波用
アッテネータ３６によりレーザの強度を調整された後、
最適なビーム径に高調波用コリメータ４０で調整され
る。

【０１０６】また、不要なパルスは高速回転位置決め可
能なミラー３２をドライバー３３により制御して、ビー
ムダンパー３１に吸収させる。

【０１０７】このように比較的出力の大きい基本波長の
レーザ光を主加工のレーザドリリングに用いる事で加工
速度を向上させるとともに、従加工によりスミアの少な
い高品質のビアホール加工を実現するとともに、同時に
２つのステージで加工を行う事で生産性を改善する。

【０１０８】また、本図には、同軸上にＣＣＤカメラ５
１を取り付けてあり、加工と同時に加工状態はダイクロ
イックミラー５３を介して監視されている。

【０１０９】ＣＣＤカメラ５１では、底部の残留樹脂を
一般画像データまたは弱い紫外線レーザを照射したとき
に発生する蛍光の分布データを捕え、画像処理装置５２
により良否判定した上でレーザ電源１５にフィードバッ
クされる。

【０１１０】本検査方法では、直接画像で加工の進行を
監視しており、加工状態をモニターした結果は加工手段
を選択する機構と本機能の制御装置により指令を発生し
た後レーザ制御電源にフィードバックされ、加工が安定
化され省力化ができる。

【０１１１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば近赤外領域
の波長を有するレーザをレーザドリリングなど主加工
に、紫外領域の波長を有するレーザを整形やデスミアな
ど従加工にさせることにより紫外領域の固体レーザによ
るビアホール加工の生産性の向上ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の参考例１の概要図

【図２】本発明の参考例２の概要図

【図３】本発明の参考例３の概要図

【図４】本発明の参考例４の概要図

【図５】本発明の参考例５の概要図

【図６】本発明の実施の形態例１の概要図

【図７】本発明の実施の形態例２の概要図

【図８】従来の技術の概要図

【符号の説明】

１、１１ レーザ発振器 ３ ベンドミラー ４ 集光レンズ ６ 被加工物 １６ ビーム切り替え器 １７ ビーム切り替え器のドライバー １８ 高調波発生器 １９ ダイクロイックミラー ２０ ベンドミラー ２１ 集光レンズ ２２ Ｘ−Ｙ２軸テーブル ２３ 被加工物 ２４ 高調波発生器 ２５ ビームシャッター ２６ ビームシャッターのドライバー ２７ ビーム切り替え器 ２８ ビーム切り替え器のドライバー ２９ 光軸アライメント軸の付いたミラー ３０ 光軸アライメント装置のドライバー ３１ ビームダンパー ３２ ガルバノミラーなど高速回転位置決め可能なミラ
ー ３３ 高速回転位置決め可能なミラーのドライバー ３４ 高調波発生器移動装置のドライバー ３５ ビームダンパー移動装置のドライバー ３６ 高調波用アッテネータ ３７ 高調波用アッテネータのドライバー ３８ 基本波用アッテネータ ３９ 基本波用アッテネータ用ドライバー ４０ 高調波用コリメータ ４１ 基本波用コリメータ ４２ ガルバノ２次元スキャナー ４３ ガルバノスキャナーのドライバー ４４ 高調波用スキャンレンズ ４５ 基本波用スキャンレンズ ４６ 高調波用１／４波長板 ４７ 高調波用ポラライザ ４８ 高調波用集光レンズ ４９ 高調波用高速光センサ ５０ 光センサ用プリアンプ ５１ ＣＣＤカメラ ５２ 画像処理装置 ５３ ダイクロイックミラー

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｂ２３Ｋ 101:42 Ｂ２３Ｋ 101:42 (56)参考文献 特開 平10−98239（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−328278（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−296468（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−235089（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−340165（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−10224（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−128247（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−141472（ＪＰ，Ａ) レーザー学会編，レーザーハンドブッ ク，日本，株式会社オーム社，1989年12 月30日，第１版第３刷，Ｐ．922 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 26/00 - 26/42

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ手段と、前記レーザ手段からのレ
   ーザ光を入力し、少なくとも異なる２つの波長のレーザ
   光を出力するレーザ波長選択手段として高調波発生器を
   備え、前記高調波発生器から被加工物へ至る高調波のレ
   ーザ光の光路と基本波のレーザ光の光路を分離し、独立
   した光路で異なる加工ステージへ前記高調波のレーザ光
   と基本波のレーザ光をそれぞれ伝達するレーザ加工装
   置。
2. 【請求項２】 被加工物の加工状態を検出する検出手段
   と、前記検出手段からの信号に基づきレーザ波長選択手
   段を制御する選択制御手段を設けた請求項１に記載のレ
   ーザ加工装置。
3. 【請求項３】 検出手段として、被加工物からの反射光
   を検出するセンサを設けた請求項２記載のレーザ加工装
   置。
4. 【請求項４】 検出手段として、ＣＣＤカメラと画像デ
   ータの解析装置を設けた請求項２記載のレーザ加工装
   置。
5. 【請求項５】 検出手段として、高調波レーザを照射し
   た時の蛍光をＣＣＤカメラにより検出する機構を設けた
   請求項２または４記載のレーザ加工装置。
6. 【請求項６】 レーザ出力手段として、ＹＡＧレーザ発
   振器、ＹＬＦレーザ発振器、またはＹＶＯ ₄ レーザ発振
   器を有する請求項１から５の何れかに記載のレーザ加工
   装置。
7. 【請求項７】 レーザ出力手段として、半導体レーザ発
   振器を有する請求項１から５の何れかに記載のレーザ加
   工装置。
8. 【請求項８】 高調波波長は、基本波長の１／３から１
   ／５倍とした請求項１から７の何れかに記載のレーザ加
   工装置。
9. 【請求項９】 高調波波長を紫外領域とした請求項１か
   ら８の何れかに記載のレーザ加工装置。
10. 【請求項１０】 レーザ波長選択手段として、高調波の
    レーザ光の光路と、基本波のレーザ光の光路の少なくと
    も一方にビームコリメータを配し、独立した光路でそれ
    ぞれ加工ステージに誘導する機構を設けた請求項１から
    ９の何れかに記載のレーザ加工装置。
11. 【請求項１１】 レーザ波長選択手段として、高調波の
    レーザ光の光路と、基本波のレーザ光の光路の少なくと
    も一方にアッテネータを配し、独立した光路でそれぞれ
    加工ステージに誘導する機構を設けた請求項１から１０
    の何れかに記載のレーザ加工装置。
12. 【請求項１２】 レーザ発振器から高調波発生器を介し
    た後で波長を分離し、少なくとも異なる２つの波長のレ
    ーザ光を独立した光路で被加工物へ導き、長波長のレー
    ザ光で行う主加工と短波長のレーザ光で行う従加工を異
    なる加工ステージで行うレーザ加工方法。
13. 【請求項１３】 少なくとも主加工を行った後で、従加
    工を行う請求項１２記載のレーザ加工方法。
14. 【請求項１４】 主加工として穴または溝加工を行い、
    従加工として前記穴または溝の整形加工を行う請求項１
    ２または１３記載のレーザ加工方法。
15. 【請求項１５】 主加工を行った個所で引き続き従加工
    を行う請求項１２から１４の何れかに記載のレーザ加工
    方法。
16. 【請求項１６】 短波長として紫外領域を用いる請求項
    １２から１５の何れかに記載のレーザ加工方法。