JP4094221B2

JP4094221B2 - Laser processing method

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Publication number: JP4094221B2
Application number: JP2000378759A
Authority: JP
Inventors: 俊王; 睦士中澤; 高橋　　宏
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 2000-12-13
Filing date: 2000-12-13
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2020-12-13
Also published as: JP2002178181A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザー光を被加工物に照射して所定の加工を行うレーザー加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被加工物に穴開け，溝切り等のマイクロ加工を行う手法として、基本波や高調波を出射可能なＹＡＧレーザーやＣＯ₂レーザー等のレーザー発振器を用いたレーザー加工方法が一般に用いられている。被加工物に対する加工は、レーザー装置から出射されたレーザー光を適当な光学系を介して被加工物に照射することによって実施されており、被加工物に対するレーザー光の照射形状は光学系に含まれる対物レンズやマスクによって規定されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図１には、積層チップインダクタを製造する際に用いられるセラミクスグリーンシート（以下単にグリーンシートと言う）に、コイル用導体層を相互接続するためのスルーホールをレーザー加工によって形成する方法を示す。図中の符号１はグリーンシート、２はグリーンシート１を支持するキャリアフィルム、ＬＢはレーザー光である。
【０００４】
キャリアフィルム２上のグリーンシート１に向かってレーザー光ＬＢを照射すると、グリーンシート１がレーザー光ＬＢのエネルギーによって加熱され消失してスルーホールＳＨが形成される。スルーホールＳＨの形状はエネルギー減衰の関係から概ね逆円錐台形となるが、スルーホールＳＨのアスペクト比はグリーンシート１が持つレーザー光ＬＢの吸光係数によって変動する。
【０００５】
レーザー光ＬＢの照射エネルギーを高効率で利用するにはグリーンシート１として吸光係数の大きなものを用いればよいが、このようなグリーンシート１を用いるとスルーホールＳＨの口径が大きくなってアスペクト比が大きく減少すると共に、スルーホールＳＨの内面にダメージが生じ易くなるため、微小口径のスルーホールＳＨを狭ピッチで形成することが難しくなる不具合がある。逆に、高アスペクト比のスルーホールＳＨを形成するには、グリーンシート１として吸光係数の小さなものを用いればよいが、レーザー光ＬＢの照射エネルギーを増加させないと所期のスルーホールＳＨを形成できないため、レーザー加工機として高出力仕様のものが必要となると共にランニングコストが嵩んでしまう不具合がある。
【０００６】
前記の相反する不具合は、グリーンシートに溝切り等の他の加工を行う場合は勿論のこと、レーザー光を用いてグリーンシート以外の被加工物に穴開け，溝切り等の加工を行う場合にも同様に生じ得る。
【０００７】
本発明は前述の事情に鑑みて創作されたもので、その目的とするところは、レーザー加工機の仕様を大幅に変更することなく加工形状の制御を容易に行うことができるレーザー加工方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の第１のレーザー加工方法は、レーザー光を吸収でき且つ該レーザー光の吸光係数が異なる複数の材料層を吸光係数の大きさの順に積層して構成された被加工部を用意し、被加工部の吸光係数が最も小さな材料層に向かってレーザー光を照射することにより、吸光係数が小さな材料層から吸光係数が大きな材料層へのレーザー光のエネルギー伝達を制限しつつ被加工部に対して所定の加工を行う、ことをその特徴とする。
【０００９】
この第１のレーザー加工方法によれば、レーザー光を被加工部に照射したときに、被加工部を構成する吸光係数の小さな材料層によって吸光係数の大きな材料層へのエネルギー伝達を制限することができ、これにより被加工部に施される加工の形状制御を行うことができる。
【００１０】
また、本発明に係る第２のレーザー加工方法は、レーザー光を吸収でき且つ該レーザー光の吸光係数が異なる複数の材料層を吸光係数の大きさの順に積層して構成されたマスクを用意し、マスクを吸光係数が最も大きな材料層が被加工物と向き合うように配置し、マスクの吸光係数が最も小さな材料層に向かってレーザー光を照射することにより、吸光係数が小さな材料層から吸光係数が大きな材料層へのレーザー光のエネルギー伝達を制限しつつマスクに対して所定の加工を行うと共に、マスクから被加工物へのレーザー光のエネルギー伝達を制限しつつ被加工物に対して所定の加工を行う、ことをその特徴とする。
【００１１】
この第２のレーザー加工方法によれば、レーザー光をマスクに照射したときに、マスクを構成する吸光係数の小さな材料層によって被加工物に近い側の材料層へのエネルギー伝達を制限し、また、被加工物へのエネルギー伝達をマスクによって制限することができ、これにより被加工物に施される加工の形状制御を行うことができる。
【００１４】
本発明の前記目的とそれ以外の目的と、構成特徴と、作用効果は、以下の説明と添付図面によって明らかとなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
図２（Ａ）〜図２（Ｃ）には、積層チップインダクタを製造する際に用いられるセラミクスグリーンシートにスルーホールを形成するレーザー加工に本発明を適用した第１実施形態を示す。図中の符号１１は積層チップインダクタを製造する際に用いられるセラミクスグリーンシート（以下単にグリーンシートと言う）、１２はグリーンシート１１を支持するＰＥＴ等から成るキャリアフィルム、ＬＢはＹＡＧレーザーやＣＯ₂レーザー等のレーザー発振器から光学系を介してグリーンシート１１に照射されるレーザー光である。
【００１６】
グリーンシート１１は図２（Ａ）に示すように第１材料層１１ａと第２材料層１１ｂとを備える。このグリーンシート１１は、ドクターブレード法等の手法によってキャリアフィルム１２上に第１材料層用スラリーを所定の厚みで塗布して第１材料層１１ａを形成し、同手法によって第１材料層１１ａ上に第２材料層用スラリーを所定の厚みで塗布して第２材料層１１ｂを形成する方法、或いは、別々に形成した各材料層１１ａ及び１１ｂをキャリアフィルム１２上に重ね合わせる方法によって作成されている。
【００１７】
また、グリーンシート１１を構成する２つの材料層１１ａ及び１１ｂが持つレーザー光ＬＢの吸光係数は、第１材料層１１ａ＞第２材料層１１ｂの関係となるように設定されている。また、第１材料層１１ａの厚みｄ１は好ましくはｄ１≧１／（吸光係数×１０）に設定され、これと同様に、第２材料層１１ｂの厚みｄ２は好ましくはｄ２≧１／（吸光係数×１０）に設定されている。尚、２つの材料層１１ａ及び１１ｂの吸光係数は各々を形成するためのスラリーの成分及びその配合割合を変更する他、各々のスラリーに色素や炭素粉末等の吸光係数調整材料を添加することによって任意に変更・設定することができる。
【００１８】
前記のグリーンシート１１にコイル用導体層ＣＬを相互接続するためのスルーホールＳＨを形成するときには、図２（Ｂ）に示すようにレーザー光ＬＢをグリーンシート１１の第２材料層１１ｂに向かって必要とするスルーホール数分だけ繰り返し照射する。これにより、第２材料層１１ｂと第１材料層１１ａがレーザー光ＬＢのエネルギーによって加熱され消失してスルーホールＳＨが形成される。
【００１９】
先に述べたように２つの材料層１１ａ及び１１ｂが持つレーザー光ＬＢの吸光係数が第２材料層１１ｂ＜第１材料層１１ａの関係に設定されているため、スルーホールＳＨの第２材料層１１ｂが対応する部分の口径はさほど大きくならない。また、第１材料層１１ａの吸光係数は第２材料層１１ｂの吸光係数よりも大きいが、第１材料層１１ａへのエネルギー伝達が第２材料層１１ｂによって制限されるため、スルーホールＳＨの第１材料層１１ａが対応する部分の口径は第１材料層１１ａに直接レーザー光ＬＢを照射する場合のように大きくならず、同部分の内面に生じ得るダメージも抑制される。
【００２０】
つまり、レーザー光ＬＢの照射によってグリーンシート１１に形成されるスルーホールＳＨは、エネルギー減衰の関係から逆円錐台形に近い形状となるものの、縦長円柱形に近い高アスペクト比を持つものとなり、しかも、内面ダメージが少ない高品質なものとなる。尚、前記の作用は、グリーンシート１１を構成する第１材料層１１ａの厚みｄ１と第２材料層１１ｂの厚みｄ２をそれぞれｄ１≧１／（吸光係数×１０），ｄ２≧１／（吸光係数×１０）に設定しておくことによって、より的確に得ることができる。
【００２１】
スルーホールＳＨが形成された後のグリーンシート１１上には、図２（Ｃ）に示すように導体ペーストを材料として所定形状のコイル用導体層ＣＬがスクリーン印刷等の手法によって形成される。このコイル用導体層ＣＬはその一部がスルーホールＳＨと重なるように形成されるため、スルーホールＳＨ内にはペースト印刷と同時に導体ペーストが充填される。
【００２２】
コイル用導体層ＣＬを形成した後のグリーンシート１１はキャリアフィルム１２から剥離され、スルーホール及びコイル用導体層を形成していないグリーンシートの間に挟み込まれるような状態で順次積層して圧着される。この積層・圧着により、グリーンシート１１間に存在するコイル用導体層ＣＬはスルーホールＳＨ内に充填された導体部分を通じて相互に接続されコイル状となる。ちなみに、積層・圧着後の積層体は部品寸法に切断された後に焼成され、焼成チップの表面には外部電極が形成される。
【００２３】
前述のレーザー加工方法によれば、グリーンシート１１を構成する２つの材料層１１ａ及び１１ｂが持つレーザー光ＬＢの吸光係数の関係を第１材料層１１ａ＞第２材料層１１ｂに設定することにより、スルーホールＳＨの第２材料層１１ｂが対応する部分の口径の微小化を図ることができると共に、第１材料層１１ａへのエネルギー伝達を第２材料層１１ｂにより制限することによってスルーホールＳＨの第１材料層１１ａが対応する部分の口径の微小化とダメージ抑制を図ることができ、これによってグリーンシート１１に５０μｍ以下の微小口径で、且つ、高アスペクト比を有するスルーホールＳＨを適切な深さで、且つ、高品質に形成することができる。
【００２４】
即ち、レーザー光ＬＢの吸光係数が異なる２つの材料層１１ａ及び１１ｂを吸光係数の大きさの順に積層して構成されたグリーンシート１１を用意し、吸光係数が最も小さい第２材料層１１ｂに向かってレーザー光ＬＢを照射することにより、レーザー加工機の仕様を大幅に変更することなく、グリーンシート１１に形成されるスルーホールＳＨの口径及び深さを含む形状の制御を容易に行うことができる。換言すれば、レーザー光ＬＢの吸光係数が異なる２つの材料層１１ａ及び１１ｂを吸光係数の大きさの順に積層して構成されたグリーンシート１１を用意しておくだけで、前記のレーザー加工方法を的確に実施して同様の効果を得ることができる。
【００２５】
尚、前述の説明では、グリーンシートとして２層構造のものを示したが、３以上の材料層を吸光係数の大きさの順に積層してグリーンシートを構成しても同様の作用効果を得ることができる。
【００２６】
また、前述の説明では、積層チップインダクタを製造する際に用いられるグリーンシートにスルーホールを形成する方法を例示したが、前述のレーザー加工方法は、グリーンシートに溝切り等の他の加工を行う場合は勿論のこと、積層ＬＣフィルターや積層インダクタアレイ等の他種の積層型電子部品を製造する際に用いられるグリーンシートや、同様の層構造を有するグリーンシート以外の被加工物、即ち、被加工物の全部が、レーザー光の吸光係数が異なる複数の材料層を吸光係数の大きさの順に積層して構成された被加工物に対して穴開けや溝切り等の加工を行う場合にも適用でき同様の作用効果を得ることができる。
【００２７】
［第２実施形態］
図３（Ａ）〜図３（Ｃ）には、多層構造の回路基板に導体カラム用のバイアホールを形成するレーザー加工に本発明を適用した第２実施形態を示す。図中の符号２１は多層構造の回路基板、ＬＢはＹＡＧレーザーやＣＯ₂レーザー等のレーザー発振器から光学系を介して回路基板２１に照射されるレーザー光である。
【００２８】
回路基板２１は図３（Ａ）に示すように第１材料層２１ａと第２材料層２１ｂと第３材料層２１ｃと第４材料層２１ｄとを備えており、第１材料層２１ａ上には銅等の金属から成る導体層ＩＰが設けられている。この回路基板２１は、ベース上に第１材料層用樹脂材料を所定の厚みでコーティングして第１材料層２１ａを形成し、この第１材料層２１ａ上に第２材料層用樹脂材料を所定の厚みでコーティングして第２材料層２１ｂを形成し、この第２材料層２１ｂ上に第３材料層用樹脂材料を所定の厚みでコーティングして第３材料層２１ｃを形成し、この第３材料層２１ｃ上に第４材料層用樹脂材料を所定の厚みでコーティングして第４材料層２１ｄを形成する方法、或いは、別々に形成した各材料層２１ａ〜２１ｄを重ね合わせて接合させる方法によって作成されている。
【００２９】
また、回路基板２１を構成する４つの材料層２１ａ〜２１ｄのうち、第１材料層２１ａを除く３つの材料層２１ｂ〜２１ｄが持つレーザー光ＬＢの吸光係数は、第２材料層２１ｂ＞第３材料層２１ｃ＞び第４材料層２１ｄの関係となるように設定されている。また、第２材料層２１ｂの厚みｄ１は好ましくはｄ１≧１／（吸光係数×１０）に設定され、これと同様に、第３材料層２１ｃの厚みｄ２は好ましくはｄ２≧１／（吸光係数×１０）に設定され、第４材料層２１ｄの厚みｄ３は好ましくはｄ３≧１／（吸光係数×１０）に設定されている。尚、３つの材料層２１ｂ〜２１ｄの吸光係数は各々を形成するための樹脂材料の種類及びその混合割合を変更する他、各々の樹脂材料に色素や炭素粉末等の吸光係数調整材料を添加することによって任意に変更・設定することができる。具体例を挙げれば、第２材料層２１ｂは色素を含有したエポキシ樹脂から成り、第３材料層２１ｃはポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂から成り、第４材料層２１ｄはフッ素樹脂、フッ素樹脂とポリイミド樹脂の混合樹脂、またはＳｉＯ₂フィラーを含有したエポキシ樹脂から成る。ちなみに、第１材料層２１ａはエポキシ樹脂から成る。
【００３０】
前記の回路基板２１に第１材料層２１ａ上の導体層ＩＰに達するバイアホールＶＨを形成するときには、図３（Ｂ）に示すようにレーザー光ＬＢを回路基板２１の第４材料層２１ｄに向かって必要とするバイアホール数分だけ繰り返し照射する。これにより、第４材料層２１ｄと第３材料層２１ｃと第２材料層２１ｂがレーザー光ＬＢのエネルギーによって加熱され消失してバイアホールＶＨが形成される。
【００３１】
先に述べたように３つの材料層２１ｂ〜２１ｄが持つレーザー光ＬＢの吸光係数が第４材料層２１ｄ＜第３材料層２１ｃ＜第２材料層２１ｂの関係に設定されているため、バイアホールＶＨの第４材料層２１ｄが対応する部分の口径はさほど大きくならない。また、第３材料層２１ｃの吸光係数は第４材料層２１ｄの吸光係数よりも大きいが、第３材料層２１ｃへのエネルギー伝達が第４材料層２１ｄによって制限されるため、バイアホールＶＨの第３材料層２１ｃが対応する部分の口径は第３材料層２１ｃに直接レーザー光ＬＢを照射する場合のように大きくならず、同部分の内面に生じ得るダメージも抑制される。さらに、第２材料層２１ｂの吸光係数は第３材料層２１ｃの吸光係数よりも大きいが、第２材料層２１ｂへのエネルギー伝達が第３材料層２１ｃによって制限されるため、バイアホールＶＨの第２材料層２１ｂが対応する部分の口径は第２材料層２１ｂに直接レーザー光ＬＢを照射する場合のように大きくならず、同部分の内面に生じ得るダメージも抑制される。
【００３２】
つまり、レーザー光ＬＢの照射によって回路基板２１に形成されるバイアホールＶＨは、エネルギー減衰の関係から逆円錐台形に近い形状となるものの、縦長円柱形に近い高アスペクト比を持つものとなり、しかも、内面ダメージが少ない高品質なものとなる。尚、前記の作用は、回路基板２１の一部を構成する第２材料層２１ｂの厚みｄ１と第３材料層２１ｃの厚みｄ２と第４材料層２１ｄの厚みｄ３をそれぞれｄ１≧１／（吸光係数×１０），ｄ２≧１／（吸光係数×１０），ｄ３≧１／（吸光係数×１０）に設定しておくことによって、より的確に得ることができる。
【００３３】
バイアホールＶＨが形成された後の回路基板２１には、図２（Ｃ）に示すようにメッキ処理によってバイアホールＶＨ内に銅等の金属から成る導体カラムＣＣが形成される。
【００３４】
導体カラムＣＣが形成された後の回路基板２１上には導体カラムＣＣの露出端と接続するように電子部品が実装される。実装部品の外部端子は導体カラムＣＣを介して回路基板２１内の導体層ＩＰと導通する。
【００３５】
前述のレーザー加工方法によれば、回路基板２１を構成する４つの材料層２１ａ〜２１ｄのうち、第１材料層２１ａを除く３つの材料層２１ｂ〜２１ｄが持つレーザー光ＬＢの吸光係数の関係を第２材料層２１ｂ＞第３材料層２１ｃ＞び第４材料層２１ｄに設定することにより、バイアホールＶＨの第４材料層２１ｄが対応する部分の口径の微小化を図ることができると共に、第３材料層２１ｃへのエネルギー伝達を第４材料層２１ｄによって制限し、また、第２材料層２１ｂへのエネルギー伝達を第３材料層２１ｃによって制限することによってバイアホールＶＨの第３材料層２１ｃと第２材料層２１ｂが対応する部分の口径の微小化とダメージ抑制を図ることができ、これによって回路基板２１に３０μｍ以下の微小口径で、且つ、高アスペクト比を有するバイアホールＶＨを導体層ＩＰに達する適切な深さで、且つ、高品質に形成することができる。
【００３６】
即ち、ベースとなる第１材料層２１ａ上にレーザー光ＬＢの吸光係数が異なる３つの材料層２１ｂ〜２１ｄを吸光係数の大きさの順に積層して構成された回路基板２１を用意し、吸光係数が最も小さい第４材料層１１ｂに向かってレーザー光ＬＢを照射することにより、レーザー加工機の仕様を大幅に変更することなく、回路基板２１に形成されるバイアホールＶＨの口径及び深さを含む形状の制御を容易に行うことができる。換言すれば、ベースとなる第１材料層２１ａ上にレーザー光ＬＢの吸光係数が異なる３つの材料層２１ｂ〜２１ｄを吸光係数の大きさの順に積層して構成された回路基板２１を予め用意しておくだけで、前記のレーザー加工方法を的確に実施して同様の効果を得ることができる。
【００３７】
尚、前述の説明では、回路基板として４層構成のものを示しそのうちの３つの材料層を吸光係数の大きさの順に積層したものを示したが、表面側から２つの材料層を吸光係数の大きさの順に積層して２つの材料層にバイアホールを形成するようにしても構わない。勿論、回路基板を構成する４つの材料層を吸光係数の大きさの順に積層して４つの材料層を貫通するバイアホールを形成するようにしてもよい。また、回路基板として４層構造のものを示したが、５以上または３以下の層構造を有する回路基板であっても前述のレーザー加工方法を適用できる。さらに、回路基板を構成する各材料層を樹脂によって形成したものを示したが、各材料層が焼成後のセラミクスであっても前記同様の作用効果を得ることができる。
【００３８】
また、前述の説明では、多層構造の回路基板に導体カラム用のバイアホールを形成する方法を例示したが、前述のレーザー加工方法は、回路基板に溝切り等の他の加工を行う場合は勿論のこと、同様の層構造を有する回路基板以外の被加工物、即ち、被加工物の一部または全部が、レーザー光の吸光係数が異なる複数の材料層を吸光係数の大きさの順に積層して構成された被加工物に対して穴開けや溝切り等の加工を行う場合にも適用でき同様の作用効果を得ることができる。
【００３９】
［第３実施形態］
図４（Ａ）〜図４（Ｃ）には、回路基板の樹脂層に導体カラム用のバイアホールを形成するレーザー加工に本発明を適用した第３実施形態を示す。図中の符号３１は回路基板、３２は回路基板３１上に形成された樹脂層、３３はマスク、ＬＢはＹＡＧレーザーやＣＯ₂レーザー等のレーザー発振器から光学系を介してマスク３３に照射されるレーザー光である。
【００４０】
回路基板３１は樹脂やセラミクス等から成り、その表面には銅等の金属から成る導体層ＣＰが設けられている。樹脂層３２はポリイミド樹脂やポリアミドイミド樹脂等の耐熱性に優れた樹脂から成り、導体層ＣＰを覆うように回路基板３１の表面に所定の厚みで形成されている。
【００４１】
マスク３３は図４（Ａ）に示すように樹脂製の第１材料層３３ａと第２材料層３３ｂと第３材料層３３ｃとを備える。このマスク３３は、ベース上に第１材料層用樹脂材料を所定の厚みでコーティングして第１材料層３３ａを形成し、この第１材料層３３ａ上に第２材料層用樹脂材料を所定の厚みでコーティングして第２材料層３３ｂを形成し、この第２材料層３３ｂ上に第３材料層用樹脂材料を所定の厚みでコーティングして第３材料層３３ｃを形成する方法、或いは、別々に形成した各材料層３３ａ〜３３ｃを重ね合わせて接合させる方法によって作成されている。
【００４２】
また、マスク３３を構成する３つの材料層３３ａ〜３３ｃが持つレーザー光ＬＢの吸光係数は、第１材料層３３ａ＞第２材料層３３ｂ＞び第３材料層３３ｃの関係となるように設定されている。また、第１材料層３３ａの厚みｄ１は好ましくはｄ１≧１／（吸光係数×１０）に設定され、これと同様に、第２材料層３３ｂの厚みｄ２は好ましくはｄ２≧１／（吸光係数×１０）に設定され、第３材料層３３ｃの厚みｄ３は好ましくはｄ３≧１／（吸光係数×１０）に設定されている。尚、３つの材料層３３ａ〜３３ａの吸光係数は各々を形成するための樹脂材料の種類及びその混合割合を変更する他、各々の樹脂材料に色素や炭素粉末等の吸光係数調整材料を添加することによって任意に変更・設定することができる。具体例を挙げれば、第１材料層３３ａは蛍光色素を含有したエポキシ樹脂から成り、第２材料層３３ｂはポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂から成り、第３材料層３３ｃはフッ素樹脂、フッ素樹脂とポリイミド樹脂の混合樹脂、またはＳｉＯ₂フィラーを含有したエポキシ樹脂から成る。
【００４３】
前記の回路基板３１の樹脂層３２に導体層ＣＰに達するバイアホールＶＨを形成するときには、図４（Ｂ）に示すように、まず、マスク３３をその第１材料層３３ａが樹脂層３２の上面に接するように配置し、そして、レーザー光ＬＢを各導体層ＣＰの上方からマスク３３の第３材料層３３ｃに向かって必要とするバイアホール数分だけ繰り返し照射する。
【００４４】
これにより、マスク３３の第３材料層３３ｃと第２材料層３３ｂと第１材料層３３ａがレーザー光ＬＢのエネルギーによって加熱され消失してスルーホールＳＨが形成されると同時に、このスルーホールＳＨを通じて樹脂層３２にレーザー光ＬＢが照射され、このレーザー光ＬＢのエネルギーによって樹脂層３２が加熱され消失してバイアホールＶＨが形成される。図示を省略したが、バイアホールＶＨの周囲には、樹脂層３２と実装部品との熱膨張差を原因として接続部分にクラック等を生じることを防止するためのリング状溝が必要に応じて形成される。
【００４５】
先に述べたようにマスク３３を構成する３つの材料層３３ａ〜３３ｃが持つレーザー光ＬＢの吸光係数が第３材料層３３ｃ＜第２材料層３３ｂ＜第１材料層３３ａの関係に設定されているため、スルーホールＳＨの第３材料層３３ｃが対応する部分の口径はさほど大きくならない。また、マスク３３の第２材料層３３ｂの吸光係数は第３材料層３３ｃの吸光係数よりも大きいが、第２材料層３３ｂへのエネルギー伝達が第３材料層３３ｃによって制限されるため、スルーホールＳＨの第２材料層３３ｂが対応する部分の口径は第２材料層３３ｂに直接レーザー光ＬＢを照射する場合のように大きくならない。さらに、マスク３３の第１材料層３３ａの吸光係数は第２材料層３３ｂの吸光係数よりも大きいが、第１材料層３３ａへのエネルギー伝達が第２材料層３３ｂによって制限されるため、スルーホールＳＨの第１材料層３３ａが対応する部分の口径は第１材料層３３ａに直接レーザー光ＬＢを照射する場合のように大きくならない。
【００４６】
一方、回路基板３１の樹脂層３２へのエネルギー伝達はその上側のマスク３３によって制限されるため、バイアホールＶＨの口径は樹脂層３２に直接レーザー光ＬＢを照射する場合のように大きくならず、バイアホールＶＨの内面に生じ得るダメージも抑制される。
【００４７】
つまり、レーザー光ＬＢの照射によってマスク３３を介して回路基板３１の樹脂層３２に形成されるバイアホールＶＨは、エネルギー減衰の関係から逆円錐台形に近い形状となるものの、縦長円柱形に近い高アスペクト比を持つものとなり、しかも、内面ダメージが少ない高品質なものとなる。尚、前記の作用は、マスク３３を構成する第１材料層３３ａの厚みｄ１と第２材料層３３ｂの厚みｄ２と第３材料層３３ｃの厚みｄ３をそれぞれｄ１≧１／（吸光係数×１０），ｄ２≧１／（吸光係数×１０），ｄ３≧１／（吸光係数×１０）に設定しておくことによって、より的確に得ることができる。
【００４８】
バイアホールＶＨが形成された後は回路基板３１の樹脂層３２上からマスク３３が取り除かれ、図４（Ｃ）に示すようにメッキ処理によってバイアホールＶＨ内に銅等の金属から成る導体カラムＣＣが形成される。
【００４９】
導体カラムＣＣが形成された後の回路基板３１の樹脂層３２上には、図４（Ｃ）に仮想線で示すように導体カラムＣＣの露出端と接続するようにＩＣチップ等の電子部品３４が半田等の接合材料から成るボールＣＢを介して実装される。電子部品３４の外部端子はボールＣＢ及び導体カラムＣＣを介して回路基板３１の導体層ＣＰと導通する。
【００５０】
前述のレーザー加工方法によれば、マスク３３を構成する３つの材料層３３ａ〜３３ｃが持つレーザー光ＬＢの吸光係数の関係を第１材料層３３ａ＞第２材料層３３ｂ＞び第３材料層３３ｃに設定することにより、スルーホールＳＨの第３材料層３３ｃが対応する部分の口径の微小化を図ることができると共に、第２材料層３３ｂへのエネルギー伝達を第３材料層３３ｃによって制限し、また、第１材料層３３ａへのエネルギー伝達を第２材料層３３ｂによって制限することによってスルーホールＳＨの第２材料層３３ｂと第１材料層３３ａが対応する部分の口径の微小化とダメージ抑制を図ることができる。
【００５１】
また、回路基板３１の樹脂層３２へのエネルギー伝達をその上側のマスク３３によって制限することによって、回路基板３１の樹脂層３２に３０μｍ以下の微小口径で、且つ、高アスペクト比を有するバイアホールＶＨを各導体層ＣＰに達する適切な深さで、且つ、高品質に形成することができる。しかも、レーザー加工機の対物レンズの収差の影響でバイアホールＶＨの横断面形状が楕円となることを前記のマスク３３によって防止して、真円またこれに近い横断面形状を有するバイアホールＶＨを回路基板３１の樹脂層３２に形成することができる。
【００５２】
即ち、レーザー光ＬＢの吸光係数が異なる３つの材料層３３ａ〜３３ｃを吸光係数の大きさの順に積層して構成されたマスク３３を用意し、このマスク３３を吸光係数が最も大きい第１材料層３３ａが回路基板３１の樹脂層３２と向き合うように配置し、そして、マスク３３の吸光係数が最も小さい第３材料層３３ｃに向かってレーザー光ＬＢを照射することにより、レーザー加工機の仕様を大幅に変更することなく、回路基板３１の樹脂層３２に形成されるバイアホールＶＨの口径及び深さを含む形状の制御を容易に行うことができる。換言すれば、レーザー光ＬＢの吸光係数が異なる３つの材料層３３ａ〜３３ｃを吸光係数の大きさの順に積層して構成されたマスク３３を用意しておくだけで、前記のレーザー加工方法を的確に実施して同様の効果を得ることができる。
【００５３】
尚、前述の説明では、マスクとして３層構成のものを示したが、４以上または２以下の材料層を吸光係数の大きさの順に積層してマスクを構成しても同様の作用効果を得ることができる。また、マスクを構成する各材料層を樹脂によって形成したものを示したが、各材料層が焼成後のセラミクスであっても同様の作用効果を得ることができる。さらに、マスクの取り扱いを容易とするために、マスクの両面にＰＥＴ等から成る保護フィルムを貼り付けておき、マスク利用時にこのフィルムを剥離するようにしてもよい。
【００５４】
また、前述の説明では、回路基板上の樹脂層に導体カラム用のバイアホールを形成する方法を例示したが、前述のレーザー加工方法は、樹脂，セラミクス等から成る単層或いは多層構造の回路基板に所定深さのバイアホールを形成する場合や基板を貫通するバイアホールを形成する場合や基板に溝切りやマーキング等の他の加工を行う場合は勿論のこと、回路基板以外の被加工物に対して穴開けや溝切りやマーキング等の加工を行う場合、例えばインクジェット用ノズル等に穴開け加工を行う場合等にも適用でき同様の作用効果を得ることができる。
【００５５】
［第４実施形態］
図５（Ａ）〜図５（Ｃ）には、多層構造の回路基板に深さが異なる導体カラム用のバイアホールを形成するレーザー加工に本発明を適用した第４実施形態を示す。図中の符号４１は多層構造の回路基板、４２はマスク、ＬＢはＹＡＧレーザーやＣＯ₂レーザー等のレーザー発振器から光学系を介してマスク４２に照射されるレーザー光である。
【００５６】
回路基板４１は樹脂やセラミクス等から成り、図５（Ａ）に示すように第１層４１ａと第１層４１ａ上に設けられた第２層４１ｂと第２層４１ｂ上に設けられた第３層４１ｃとを備えている。また、回路基板４１の第１層４１ａ上には銅等の金属から成る第１導体層ＩＰ１が設けられ、第２層４１ｂ上には銅等の金属から成る第２導体層ＩＰ２が設けられている。
【００５７】
マスク４２は図５（Ａ）に示すように樹脂製の第１材料層４２ａと第２材料層４２ｂと第３材料層４２ｃとを備える。図から分かるようにマスク４２の第１材料層４２ａは回路基板４１の第２導体層ＩＰ２のみに対応して設けられていて、マスク４２の第１導体層ＩＰ１に対応する部分は第２材料層４２ｂと第３材料層４２ｃによって構成されている。このマスク４２は、ベース上に第１材料層用樹脂材料を所定の厚みでコーティングして第１材料層４２ａを形成し、この第１材料層４２ａ上に第２材料層用樹脂材料を所定の厚みでコーティングして第２材料層４２ｂを形成し、この第２材料層４２ｂ上に第３材料層用樹脂材料を所定の厚みでコーティングして第３材料層４２ｃを形成する方法、或いは、別々に形成した各材料層４２ａ〜４２ｃを重ね合わせて接合させる方法によって作成されている。
【００５８】
また、マスク４２を構成する３つの材料層４２ａ〜４２ｃが持つレーザー光ＬＢの吸光係数は、第１材料層４２ａ＞第２材料層４２ｂ＞び第３材料層４２ｃの関係となるように設定されている。また、第１材料層４２ａの厚みｄ１は好ましくはｄ１≧１／（吸光係数×１０）に設定され、これと同様に、第２材料層４２ｂの薄い部分と厚い部分それぞれの厚みｄ２は好ましくはｄ２≧１／（吸光係数×１０）に設定され、第３材料層４２ｃの厚みｄ３は好ましくはｄ３≧１／（吸光係数×１０）に設定されている。尚、３つの材料層４２ａ〜４２ａの吸光係数は各々を形成するための樹脂材料の種類及びその混合割合を変更する他、各々の樹脂材料に色素や炭素粉末等の吸光係数調整材料を添加することによって任意に変更・設定することができる。具体例を挙げれば、第１材料層４２ａは蛍光色素を含有したエポキシ樹脂から成り、第２材料層４２ｂはポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂から成り、第３材料層４２ｃはフッ素樹脂、フッ素樹脂とポリイミド樹脂の混合樹脂、またはＳｉＯ₂フィラーを含有したエポキシ樹脂から成る。
【００５９】
前記の回路基板４１に第１導体層ＣＰ１に達するバイアホールＶＨ１と第２導体層ＣＰ２に達するバイアホールＶＨ２を形成するときには、図４（Ｂ）に示すように、まず、第１材料層４２ａが第２導体層ＩＰ２の上方に位置し、且つ、第２材料層４２ｂが第１導体層ＩＰ１の上方に位置するようにマスク４２を回路基板４１の上面に接するように配置し、そして、レーザー光ＬＢを各導体層ＩＰ１及びＩＰ２の上方からマスク４２の第３材料層４２ｃに向かって必要とするバイアホール数分だけ繰り返し照射する。
【００６０】
これにより、第１導体層ＩＰ１の上側においては、マスク４２の第３材料層４２ｃと第２材料層４２ｂがレーザー光ＬＢのエネルギーによって加熱され消失して第１スルーホールＳＨ１が形成されると同時に、この第１スルーホールＳＨ１を通じて回路基板４１の第２層４１ｂと第３層４１ｃにレーザー光ＬＢが照射され、このレーザー光ＬＢのエネルギーによって第２層４１ｂと第３層４１ｃが加熱され消失して第１バイアホールＶＨ１が形成される。
【００６１】
また、第２導体層ＩＰ２の上側においては、マスク４２の第３材料層４２ｃと第２材料層４２ｂと第１材料層４２ａがレーザー光ＬＢのエネルギーによって加熱され消失して第２スルーホールＳＨ２が形成されると同時に、この第２スルーホールＳＨ２を通じて回路基板４１の第３層４１ｃにレーザー光ＬＢが照射され、このレーザー光ＬＢのエネルギーによって第３層４１ｃが加熱され消失して第２バイアホールＶＨ２が形成される。
【００６２】
先に述べたようにマスク４２を構成する３つの材料層４２ａ〜４２ｃが持つレーザー光ＬＢの吸光係数が第３材料層４２ｃ＜第２材料層４２ｂ＜第１材料層４２ａの関係に設定されているため、第１スルーホールＳＨ１の第３材料層４２ｃが対応する部分の口径はさほど大きくならない。また、マスク４２の第２材料層４２ｂの吸光係数は第３材料層４２ｃの吸光係数よりも大きいが、第２材料層４２ｂへのエネルギー伝達が第３材料層４２ｃによって制限されるため、第１スルーホールＳＨ１の第２材料層４２ｂが対応する部分の口径は第２材料層４２ｂに直接レーザー光ＬＢを照射する場合のように大きくならない。
【００６３】
また、前記の吸光係数の関係から第２スルーホールＳＨ２の第３材料層４２ｃが対応する部分の口径はさほど大きくならない。また、マスク４２の第２材料層４２ｂの吸光係数は第３材料層４２ｃの吸光係数よりも大きいが、第２材料層４２ｂへのエネルギー伝達が第３材料層４２ｃによって制限されるため、第１スルーホールＳＨ１の第２材料層４２ｂが対応する部分の口径は第２材料層４２ｂに直接レーザー光ＬＢを照射する場合のように大きくならない。さらに、マスク４２の第１材料層４２ａの吸光係数は第２材料層４２ｂの吸光係数よりも大きいが、第１材料層４２ａへのエネルギー伝達が第２材料層４２ｂによって制限されるため、第２スルーホールＳＨ２の第１材料層４２ａが対応する部分の口径は第１材料層４２ａに直接レーザー光ＬＢを照射する場合のように大きくならない。
【００６４】
一方、回路基板４１へのエネルギー伝達はその上側のマスク４２によって制限されるため、第１導体層ＩＰ１上の第１バイアホールＶＨ１の口径は第２層４１ｂ及び第３層４１ｃに直接レーザー光ＬＢを照射する場合のように大きくならず、第１バイアホールＶＨ１の内面に生じ得るダメージも抑制される。また、第２導体層ＩＰ２上の第２バイアホールＶＨ２の口径は第３層４１ｃに直接レーザー光ＬＢを照射する場合のように大きくならず、第２バイアホールＶＨ２の内面に生じ得るダメージも抑制される。
【００６５】
つまり、レーザー光ＬＢの照射によってマスク４２を介して回路基板４１に形成される第１バイアホールＶＨ１と第２バイアホールＶＨ２は、エネルギー減衰の関係から逆円錐台形に近い形状となるものの、縦長円柱形に近い高アスペクト比を持つものとなり、しかも、内面ダメージが少ない高品質なものとなる。尚、前記の作用は、マスク４２を構成する第１材料層４２ａの厚みｄ１と第２材料層４２ｂの薄い部分と厚い部分それぞれの厚みｄ２と第３材料層４２ｃの厚みｄ３をそれぞれｄ１≧１／（吸光係数×１０），ｄ２≧１／（吸光係数×１０），ｄ３≧１／（吸光係数×１０）に設定しておくことによって、より的確に得ることができる。
【００６６】
２つのバイアホールＶＨ１及びＶＨ２が形成された後は回路基板４１上からマスク４２が取り除かれ、図５（Ｃ）に示すようにメッキ処理によって第１バイアホールＶＨ１内に銅等の金属から成る第１導体カラムＣＣ１が形成され、第２バイアホールＶＨ２内に銅等の金属から成る第２導体カラムＣＣ２が形成される。
【００６７】
２つの導体カラムＣＣ１及びＣＣ２が形成された後の回路基板４１上には各導体カラムＣＣ１及びＣＣ２の露出端と接続するように単一または複数の電子部品が実装される。実装部品の外部端子は第１導体カラムＣＣ１を介して回路基板４１内の第１導体層ＩＰ１と導通し、第２導体カラムＣＣ２を介して回路基板４１内の第１導体層ＩＰ２と導通する。
【００６８】
前述のレーザー加工方法によれば、マスク４２を構成する３つの材料層４２ａ〜４２ｃが持つレーザー光ＬＢの吸光係数の関係を第１材料層４２ａ＞第２材料層４２ｂ＞び第３材料層４２ｃに設定することにより、第１スルーホールＳＨ１の第３材料層４２ｃが対応する部分の口径の微小化を図ることができると共に、第２材料層４２ｂへのエネルギー伝達を第３材料層４２ｃによって制限することによって第１スルーホールＳＨ１の第２材料層３３ｂが対応する部分の口径の微小化とダメージ抑制を図ることができる。一方、第２スルーホールＳＨ２の第３材料層４２ｃが対応する部分の口径の微小化を図ることができると共に、第２材料層４２ｂへのエネルギー伝達を第３材料層４２ｃによって制限し、また、第１材料層４２ａへのエネルギー伝達を第２材料層４２ｂによって制限することによって第２スルーホールＳＨ２の第２材料層４２ｂと第１材料層４２ａが対応する部分の口径の微小化とダメージ抑制を図ることができる。
【００６９】
また、回路基板４１の第１導体層ＩＰ１の上側部分へのエネルギー伝達をその上側のマスク４２によって制限することによって、回路基板４１の第１導体層ＩＰ１の上側部分に３０μｍ以下の微小口径で、且つ、高アスペクト比を有する第１バイアホールＶＨ１を第１導体層ＩＰ１に達する適切な深さで、且つ、高品質に形成することができると共に、回路基板４１の第２導体層ＩＰ２の上側部分に３０μｍ以下の微小口径で、且つ、高アスペクト比を有する第２バイアホールＶＨ２を第２導体層ＩＰ２に達する適切な深さで、且つ、高品質に形成することができる。しかも、レーザー加工機の対物レンズの収差の影響で第１バイアホールＶＨ１と第２バイアホールＶＨ２の横断面形状が楕円となることを前記のマスク４２によって防止して、真円またこれに近い横断面形状を有するバイアホールＶＨ１及びＶＨ２を回路基板４１に形成することができる。
【００７０】
即ち、レーザー光ＬＢの吸光係数が異なる３つの材料層４２ａ〜４２ｃを吸光係数の大きさの順に積層して構成されたマスク４２を用意し、このマスク４２を吸光係数が最も大きい第２材料層４２ｂまたは第１材料層４２ａが回路基板４１と向き合うように配置し、そして、マスク４２の吸光係数が最も小さい第３材料層４２ｃに向かってレーザー光ＬＢを照射することにより、レーザー加工機の仕様を大幅に変更することなく、回路基板４１に形成されるバイアホールＶＨ１及びＶＨ２の口径及び深さを含む形状の制御を容易に行うことができる。換言すれば、レーザー光ＬＢの吸光係数が異なる３つの材料層４２ａ〜４２ｃを吸光係数の大きさの順に積層して構成されたマスク４２を用意しておくだけで、前記のレーザー加工方法を的確に実施して同様の効果を得ることができる。
【００７１】
尚、前述の説明では、マスクとして３層構成（部分的には２層構成）のものを示したが、４以上または２以下の材料層を吸光係数の大きさの順に積層してマスクを構成しても同様の作用効果を得ることができる。また、マスクを構成する各材料層を樹脂によって形成したものを示したが、各材料層が焼成後のセラミクスであっても同様の作用効果を得ることができる。さらに、マスクの取り扱いを容易とするために、マスクの両面にＰＥＴ等から成る保護フィルムを貼り付けておき、マスク利用時にこのフィルムを剥離するようにしてもよい。
【００７２】
また、前述の説明では、多層構造の回路基板に深さが異なる導体カラム用の２つのバイアホールを形成する方法を例示したが、マスクの層構成を変更すれば深さが異なる３以上のバイアホールを回路基板に形成することができる。また、前述のレーザー加工方法は、単層構造の回路基板に所定深さのバイアホールを適当数形成する場合や基板に溝切りやマーキング等の他の加工を行う場合は勿論のこと、回路基板以外の被加工物に穴開けや溝切りやマーキング等の加工を行う場合等にも幅広く適用でき同様の作用効果を得ることができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、レーザー光によって種々の加工を行う場合においてその加工形状の制御を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】グリーンシートにスルーホールをレーザー加工によって形成する従来方法を示す図
【図２】積層チップインダクタを製造する際に用いられるセラミクスグリーンシートにスルーホールを形成するレーザー加工に本発明を適用した第１実施形態を示す図
【図３】多層構造の回路基板に導体カラム用のバイアホールを形成するレーザー加工に本発明を適用した第２実施形態を示す図
【図４】回路基板の樹脂層に導体カラム用のバイアホールを形成するレーザー加工に本発明を適用した第３実施形態を示す図
【図５】多層構造の回路基板に深さが異なる導体カラム用のバイアホールを形成するレーザー加工に本発明を適用した第４実施形態を示す図
【符号の説明】
ＬＢ…レーザー光、１１…グリーンシート、１１ａ…第１材料層、１１ｂ…第２材料層、ＳＨ…スルーホール、２１…回路基板、２１ａ…第１材料層、２１ｂ…第２材料層、２１ｃ…第３材料層、２１ｄ…第４材料層、ＩＰ…導体層、ＶＨ…バイアホール、ＣＣ…導体カラム、３１…回路基板、３２…樹脂層、ＣＰ…導体層、３３…マスク、３１ａ…第１材料層、３１ｂ…第２材料層、３１ｃ…第３材料層、ＶＨ…バイアホール、ＣＣ…導体カラム、４１…回路基板、ＩＰ１，ＩＰ２…導体層、４２…マスク、４１ａ…第１材料層、４１ｂ…第２材料層、４１ｃ…第３材料層、ＶＨ１，ＶＨ２…バイアホール、ＣＣ１，ＣＣ２…導体カラム。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a laser processing method for performing predetermined processing by irradiating a workpiece with laser light. To the law Related.
[0002]
[Prior art]
YAG lasers and CO that can emit fundamental waves and harmonics are used as micro-machining techniques such as drilling and grooving workpieces. ₂ A laser processing method using a laser oscillator such as a laser is generally used. Processing on the workpiece is performed by irradiating the workpiece with laser light emitted from the laser device via an appropriate optical system, and the irradiation shape of the laser light on the workpiece is included in the optical system. It is defined by the objective lens and mask.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 1 shows a method of forming through holes for interconnecting coil coil conductor layers in a ceramic green sheet (hereinafter simply referred to as a green sheet) used when manufacturing a multilayer chip inductor by laser processing. In the figure, reference numeral 1 denotes a green sheet, 2 denotes a carrier film that supports the green sheet 1, and LB denotes laser light.
[0004]
When the laser beam LB is irradiated toward the green sheet 1 on the carrier film 2, the green sheet 1 is heated and disappeared by the energy of the laser beam LB to form a through hole SH. The shape of the through hole SH is generally an inverted frustoconical shape due to energy attenuation, but the aspect ratio of the through hole SH is the absorption factor of the laser beam LB of the green sheet 1. To number Therefore, it fluctuates.
[0005]
In order to use the irradiation energy of the laser beam LB with high efficiency, a green sheet 1 having a large extinction coefficient may be used. However, when such a green sheet 1 is used, the diameter of the through hole SH becomes large and the aspect ratio is increased. There is a problem that it is difficult to form through holes SH with a small diameter at a narrow pitch because the inner diameter of the through holes SH is easily reduced and the inner surface of the through holes SH is easily damaged. On the contrary, in order to form a through hole SH having a high aspect ratio, a green sheet 1 having a small extinction coefficient may be used. However, the intended through hole SH cannot be formed unless the irradiation energy of the laser beam LB is increased. For this reason, there is a problem that a high-power specification laser processing machine is required and the running cost increases.
[0006]
The above-mentioned conflicting problems are not only when performing other processing such as grooving on the green sheet, but also when performing processing such as drilling and grooving on workpieces other than the green sheet using laser light. Can occur as well.
[0007]
The present invention was created in view of the above-mentioned circumstances, and the object of the present invention is to provide a laser processing method capable of easily controlling the processing shape without significantly changing the specifications of the laser processing machine. The law It is to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the first laser processing method of the present invention comprises: Can absorb laser light and Prepare a workpiece that consists of multiple material layers with different extinction coefficients of the laser beam in the order of the extinction coefficient, and irradiate the laser beam toward the material layer with the smallest extinction coefficient of the workpiece Thus, predetermined processing is performed on the workpiece while restricting the energy transfer of the laser light from the material layer having a small absorption coefficient to the material layer having a large absorption coefficient.
[0009]
According to the first laser processing method, when laser beam is irradiated onto the workpiece, the energy transmission to the material layer having a large extinction coefficient is limited by the material layer having a small extinction coefficient constituting the workpiece. Thus, the shape control of the processing applied to the processing portion can be performed.
[0010]
Moreover, the second laser processing method according to the present invention includes: Can absorb laser light and Prepare a mask constructed by laminating a plurality of material layers with different extinction coefficients of laser light in the order of the extinction coefficient, and arrange the mask so that the material layer with the largest extinction coefficient faces the workpiece, By irradiating the laser beam toward the material layer with the smallest extinction coefficient of the mask, the energy transfer of the laser beam from the material layer with the small extinction coefficient to the material layer with the large extinction coefficient is limited while the predetermined amount is applied to the mask. It is characterized by performing predetermined processing on the workpiece while performing processing and restricting energy transmission of laser light from the mask to the workpiece.
[0011]
According to the second laser processing method, when the mask is irradiated with laser light, energy transfer to the material layer closer to the workpiece is limited by the material layer having a small extinction coefficient constituting the mask, and The transmission of energy to the workpiece can be limited by the mask, whereby the shape control of the machining performed on the workpiece can be performed.
[0014]
The above object and other objects, structural features, and operational effects of the present invention will become apparent from the following description and the accompanying drawings.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First Embodiment]
2A to 2C show a first embodiment in which the present invention is applied to laser processing for forming a through hole in a ceramic green sheet used when manufacturing a multilayer chip inductor. In the figure, reference numeral 11 denotes a ceramic green sheet (hereinafter simply referred to as a green sheet) used in manufacturing a multilayer chip inductor, 12 denotes a carrier film made of PET or the like that supports the green sheet 11, and LB denotes a YAG laser or CO. ₂ It is a laser beam irradiated to the green sheet 11 from a laser oscillator such as a laser through an optical system.
[0016]
As shown in FIG. 2A, the green sheet 11 includes a first material layer 11a and a second material layer 11b. The green sheet 11 is formed by applying a first material layer slurry to a predetermined thickness on the carrier film 12 by a technique such as a doctor blade method to form a first material layer 11a. The second material layer slurry is applied at a predetermined thickness to form the second material layer 11b, or the separately formed material layers 11a and 11b are overlaid on the carrier film 12. Yes.
[0017]
Further, the light absorption factor of the laser beam LB possessed by the two material layers 11a and 11b constituting the green sheet 11. Number The first material layer 11a> the second material layer 11b. Further, the thickness d1 of the first material layer 11a is preferably set to d1 ≧ 1 / (absorption coefficient × 10). Similarly, the thickness d2 of the second material layer 11b is preferably d2 ≧ 1 / (absorption coefficient). × 10). The extinction coefficients of the two material layers 11a and 11b can be obtained by changing the components of the slurry for forming each and the blending ratio thereof, and by adding an extinction coefficient adjusting material such as a dye or carbon powder to each slurry. It can be changed and set arbitrarily.
[0018]
When the through hole SH for interconnecting the coil conductor layer CL is formed in the green sheet 11, the laser beam LB is directed toward the second material layer 11b of the green sheet 11 as shown in FIG. Irradiate as many times as necessary through holes. As a result, the second material layer 11b and the first material layer 11a are heated and disappeared by the energy of the laser beam LB to form a through hole SH.
[0019]
As described above, since the extinction coefficient of the laser beam LB of the two material layers 11a and 11b is set to the relationship of the second material layer 11b <the first material layer 11a, the second material layer of the through hole SH. The diameter of the portion corresponding to 11b is not so large. In addition, although the extinction coefficient of the first material layer 11a is larger than the extinction coefficient of the second material layer 11b, the energy transfer to the first material layer 11a is limited by the second material layer 11b. The diameter of the portion corresponding to the first material layer 11a is not increased as in the case where the first material layer 11a is directly irradiated with the laser beam LB, and damage that may occur on the inner surface of the portion is also suppressed.
[0020]
That is, the through hole SH formed in the green sheet 11 by the irradiation of the laser beam LB has a shape close to an inverted frustoconical shape due to energy attenuation, but has a high aspect ratio close to a vertically long cylindrical shape, High quality with little internal damage. It should be noted that the above-described effect is that the thickness d1 of the first material layer 11a and the thickness d2 of the second material layer 11b constituting the green sheet 11 are d1 ≧ 1 / (absorption coefficient × 10) and d2 ≧ 1 / (absorption coefficient), respectively. By setting to × 10), it can be obtained more accurately.
[0021]
As shown in FIG. 2C, a coil conductor layer CL having a predetermined shape is formed on the green sheet 11 after the through hole SH is formed by a method such as screen printing. Since the coil conductor layer CL is formed so that a part thereof overlaps the through hole SH, the conductor paste is filled in the through hole SH simultaneously with paste printing.
[0022]
The green sheet 11 after the coil conductor layer CL is formed is peeled off from the carrier film 12, and sequentially laminated and pressed in such a manner that the green sheet 11 is sandwiched between the through-hole and the green sheet not formed with the coil conductor layer. The By this lamination and pressure bonding, the coil conductor layers CL existing between the green sheets 11 are connected to each other through a conductor portion filled in the through hole SH to form a coil shape. Incidentally, the laminated body after lamination and pressure bonding is cut into component dimensions and then fired, and external electrodes are formed on the surface of the fired chip.
[0023]
According to the above-described laser processing method, by setting the relationship between the absorption coefficients of the laser beams LB of the two material layers 11a and 11b constituting the green sheet 11 so that the first material layer 11a> the second material layer 11b, The diameter of the portion corresponding to the second material layer 11b of the through hole SH can be reduced, and energy transmission to the first material layer 11a is restricted by the second material layer 11b, whereby the second hole of the through hole SH is reduced. It is possible to reduce the diameter of the portion corresponding to the one material layer 11a and suppress the damage, and thereby to make the through hole SH having a small diameter of 50 μm or less and a high aspect ratio in the green sheet 11 to an appropriate depth. And can be formed with high quality.
[0024]
That is, a green sheet 11 is prepared by laminating two material layers 11a and 11b having different extinction coefficients of the laser beam LB in the order of the extinction coefficient, and is directed toward the second material layer 11b having the smallest extinction coefficient. By irradiating the laser beam LB, the shape including the diameter and depth of the through hole SH formed in the green sheet 11 can be easily controlled without significantly changing the specifications of the laser processing machine. . In other words, the above laser processing method can be achieved by merely preparing the green sheet 11 formed by laminating two material layers 11a and 11b having different absorption coefficients of the laser beam LB in the order of the absorption coefficient. It is possible to achieve the same effect when implemented accurately.
[0025]
In the above description, the green sheet has a two-layer structure, but the same effect can be obtained even if a green sheet is configured by laminating three or more material layers in the order of the extinction coefficient. Can do.
[0026]
In the above description, a method of forming a through hole in a green sheet used when manufacturing a multilayer chip inductor is exemplified. However, the laser processing method described above performs other processing such as grooving on the green sheet. Of course, green sheets used in manufacturing other types of multilayer electronic components such as multilayer LC filters and multilayer inductor arrays, and workpieces other than green sheets having a similar layer structure, All workpieces absorb laser light. light It can also be applied to drilling, grooving, etc. on workpieces that are constructed by laminating multiple material layers with different coefficients in the order of the extinction coefficient, and similar effects can be obtained. it can.
[0027]
[Second Embodiment]
FIGS. 3A to 3C show a second embodiment in which the present invention is applied to laser processing for forming a via hole for a conductor column in a multilayer circuit board. Reference numeral 21 in the figure is a multilayer circuit board, and LB is a YAG laser or CO. ₂ It is a laser beam irradiated to the circuit board 21 from a laser oscillator such as a laser via an optical system.
[0028]
As shown in FIG. 3A, the circuit board 21 includes a first material layer 21a, a second material layer 21b, a third material layer 21c, and a fourth material layer 21d, on the first material layer 21a. A conductor layer IP made of a metal such as copper is provided. In this circuit board 21, a first material layer resin material is coated on a base with a predetermined thickness to form a first material layer 21a, and a second material layer resin material is predetermined on the first material layer 21a. The second material layer 21b is formed by coating with a thickness of, and a third material layer 21c is formed on the second material layer 21b by coating the resin material for the third material layer with a predetermined thickness. By a method of forming the fourth material layer 21d by coating the resin material for the fourth material layer with a predetermined thickness on the material layer 21c, or by a method of superposing and joining the separately formed material layers 21a to 21d Has been created.
[0029]
Further, among the four material layers 21a to 21d constituting the circuit board 21, the light absorption factor of the laser beam LB of the three material layers 21b to 21d excluding the first material layer 21a. Number The second material layer 21b> the third material layer 21c> and the fourth material layer 21d are set. Further, the thickness d1 of the second material layer 21b is preferably set to d1 ≧ 1 / (absorption coefficient × 10). Similarly, the thickness d2 of the third material layer 21c is preferably d2 ≧ 1 / (absorption coefficient). X10), and the thickness d3 of the fourth material layer 21d is preferably set to d3 ≧ 1 / (absorption coefficient × 10). In addition, the extinction coefficients of the three material layers 21b to 21d change the kind of resin material for forming each and the mixing ratio thereof, and add an extinction coefficient adjusting material such as a dye or carbon powder to each resin material. Can be changed and set arbitrarily. For example, the second material layer 21b is made of an epoxy resin containing a pigment, the third material layer 21c is made of polyimide resin or epoxy resin, and the fourth material layer 21d is made of fluororesin, fluororesin and polyimide resin. Mixed resin or SiO ₂ It consists of an epoxy resin containing a filler. Incidentally, the first material layer 21a is made of an epoxy resin.
[0030]
When the via hole VH reaching the conductor layer IP on the first material layer 21a is formed in the circuit board 21, the laser beam LB is directed toward the fourth material layer 21d of the circuit board 21 as shown in FIG. Repeat the irradiation for the number of via holes required. As a result, the fourth material layer 21d, the third material layer 21c, and the second material layer 21b are heated and disappeared by the energy of the laser beam LB to form the via hole VH.
[0031]
As described above, the absorption coefficient of the laser beam LB of the three material layers 21b to 21d is set to the relationship of the fourth material layer 21d <the third material layer 21c <the second material layer 21b. The diameter of the portion corresponding to the fourth material layer 21d of VH is not so large. Further, although the extinction coefficient of the third material layer 21c is larger than the extinction coefficient of the fourth material layer 21d, the energy transfer to the third material layer 21c is limited by the fourth material layer 21d. The diameter of the portion corresponding to the third material layer 21c is not increased as in the case of directly irradiating the third material layer 21c with the laser beam LB, and damage that may occur on the inner surface of the portion is also suppressed. Furthermore, although the extinction coefficient of the second material layer 21b is larger than the extinction coefficient of the third material layer 21c, the energy transfer to the second material layer 21b is limited by the third material layer 21c. The diameter of the portion corresponding to the two material layers 21b is not increased as in the case where the second material layer 21b is directly irradiated with the laser beam LB, and damage that may occur on the inner surface of the same portion is also suppressed.
[0032]
In other words, the via hole VH formed in the circuit board 21 by the irradiation of the laser beam LB has a shape close to an inverted frustoconical shape due to energy attenuation, but has a high aspect ratio close to a vertically long cylindrical shape, High quality with little internal damage. It should be noted that the above-described effect is that the thickness d1 of the second material layer 21b, the thickness d2 of the third material layer 21c, and the thickness d3 of the fourth material layer 21d constituting a part of the circuit board 21 are d1 ≧ 1 / (absorption). By setting the coefficient x10), d2 ≧ 1 / (absorption coefficient × 10), d3 ≧ 1 / (absorption coefficient × 10), it can be obtained more accurately.
[0033]
As shown in FIG. 2C, a conductor column CC made of a metal such as copper is formed in the via hole VH on the circuit board 21 after the via hole VH is formed.
[0034]
An electronic component is mounted on the circuit board 21 after the conductor column CC is formed so as to be connected to the exposed end of the conductor column CC. The external terminal of the mounted component is electrically connected to the conductor layer IP in the circuit board 21 through the conductor column CC.
[0035]
According to the laser processing method described above, the relationship between the extinction coefficients of the laser beams LB of the three material layers 21b to 21d excluding the first material layer 21a among the four material layers 21a to 21d constituting the circuit board 21 is obtained. By setting the second material layer 21b> the third material layer 21c> and the fourth material layer 21d, it is possible to reduce the diameter of the portion corresponding to the fourth material layer 21d of the via hole VH, and The energy transfer to the third material layer 21c is limited by the fourth material layer 21d, and the energy transfer to the second material layer 21b is limited by the third material layer 21c. The diameter of the corresponding portion of the second material layer 21b can be reduced and the damage can be suppressed. As a result, the circuit board 21 has a minute diameter of 30 μm or less and a high area. The via holes VH having and aspect ratio appropriate depth down to the conductor layer IP, and can be formed with high quality.
[0036]
That is, the circuit board 21 is prepared by laminating three material layers 21b to 21d having different extinction coefficients of the laser beam LB in the order of the extinction coefficient on the first material layer 21a serving as a base. By irradiating the laser beam LB toward the fourth material layer 11b having the smallest diameter, the diameter and depth of the via hole VH formed in the circuit board 21 are included without significantly changing the specifications of the laser processing machine. The shape can be easily controlled. In other words, a circuit board 21 is prepared in advance, which is formed by laminating three material layers 21b to 21d having different extinction coefficients of the laser beam LB in the order of the extinction coefficient on the first material layer 21a serving as a base. It is possible to obtain the same effect by accurately carrying out the laser processing method described above.
[0037]
In the above description, a circuit board having a four-layer structure is shown, and three of the material layers are stacked in the order of the extinction coefficient. Via holes may be formed in two material layers by stacking in order of size. Of course, the four material layers constituting the circuit board may be laminated in the order of the extinction coefficient to form a via hole penetrating the four material layers. Further, although a circuit board having a four-layer structure has been shown, the above laser processing method can be applied even to a circuit board having a layer structure of 5 or more or 3 or less. Furthermore, although each material layer constituting the circuit board is formed of a resin, the same effect as described above can be obtained even if each material layer is a ceramic after firing.
[0038]
In the above description, the method of forming the via hole for the conductor column on the circuit board having the multilayer structure is exemplified. However, the laser processing method described above may be used when other processing such as grooving is performed on the circuit board. That is, a workpiece other than a circuit board having a similar layer structure, that is, a part or all of the workpiece is absorbed by laser light. light It can also be applied to drilling, grooving, etc. on workpieces that are constructed by laminating multiple material layers with different coefficients in the order of the extinction coefficient, and similar effects can be obtained. it can.
[0039]
[Third Embodiment]
4 (A) to 4 (C) show a third embodiment in which the present invention is applied to laser processing for forming a via hole for a conductor column in a resin layer of a circuit board. In the figure, reference numeral 31 is a circuit board, 32 is a resin layer formed on the circuit board 31, 33 is a mask, LB is a YAG laser or CO. ₂ This is laser light that is irradiated onto the mask 33 from a laser oscillator such as a laser via an optical system.
[0040]
The circuit board 31 is made of resin, ceramic or the like, and a conductor layer CP made of metal such as copper is provided on the surface thereof. The resin layer 32 is made of a resin having excellent heat resistance such as polyimide resin or polyamideimide resin, and is formed on the surface of the circuit board 31 with a predetermined thickness so as to cover the conductor layer CP.
[0041]
As shown in FIG. 4A, the mask 33 includes a first material layer 33a, a second material layer 33b, and a third material layer 33c made of resin. In the mask 33, a first material layer resin material is coated on the base with a predetermined thickness to form a first material layer 33a, and a second material layer resin material is applied on the first material layer 33a. The second material layer 33b is formed by coating with a thickness, and the third material layer 33c is formed on the second material layer 33b by coating the resin material for the third material layer with a predetermined thickness, or separately. Each of the material layers 33a to 33c formed in the above is formed by a method of superposing and bonding them.
[0042]
Further, the light absorption factor of the laser beam LB possessed by the three material layers 33 a to 33 c constituting the mask 33. Number The first material layer 33a> the second material layer 33b> and the third material layer 33c are set. Further, the thickness d1 of the first material layer 33a is preferably set to d1 ≧ 1 / (absorption coefficient × 10). Similarly, the thickness d2 of the second material layer 33b is preferably d2 ≧ 1 / (absorption coefficient). × 10), and the thickness d3 of the third material layer 33c is preferably set to d3 ≧ 1 / (absorption coefficient × 10). The extinction coefficients of the three material layers 33a to 33a change the kind of resin material for forming each and the mixing ratio thereof, and add an extinction coefficient adjusting material such as a dye or carbon powder to each resin material. Can be changed and set arbitrarily. For example, the first material layer 33a is made of an epoxy resin containing a fluorescent dye, the second material layer 33b is made of a polyimide resin or an epoxy resin, and the third material layer 33c is a fluororesin, a fluororesin and a polyimide resin. Mixed resin or SiO ₂ It consists of an epoxy resin containing a filler.
[0043]
When the via hole VH reaching the conductor layer CP is formed in the resin layer 32 of the circuit board 31, first, as shown in FIG. 4B, the mask 33 has the first material layer 33 a as the upper surface of the resin layer 32. Then, the laser beam LB is repeatedly irradiated from the upper side of each conductor layer CP toward the third material layer 33c of the mask 33 by the required number of via holes.
[0044]
As a result, the third material layer 33c, the second material layer 33b, and the first material layer 33a of the mask 33 are heated and disappeared by the energy of the laser beam LB to form a through hole SH, and at the same time, through the through hole SH. The resin layer 32 is irradiated with the laser beam LB, and the energy of the laser beam LB heats and disappears the resin layer 32 to form a via hole VH. Although not shown, a ring-shaped groove is formed around the via hole VH as needed to prevent a crack or the like from being generated in the connection portion due to a difference in thermal expansion between the resin layer 32 and the mounted component. Is done.
[0045]
As described above, the extinction coefficient of the laser beam LB of the three material layers 33a to 33c constituting the mask 33 is set to the relationship of the third material layer 33c <the second material layer 33b <the first material layer 33a. Therefore, the diameter of the portion corresponding to the third material layer 33c of the through hole SH is not so large. In addition, the absorption coefficient of the second material layer 33b of the mask 33 is larger than the absorption coefficient of the third material layer 33c, but energy transmission to the second material layer 33b is limited by the third material layer 33c. The diameter of the portion corresponding to the second material layer 33b of SH does not increase as in the case where the second material layer 33b is directly irradiated with the laser beam LB. Further, although the absorption coefficient of the first material layer 33a of the mask 33 is larger than the absorption coefficient of the second material layer 33b, the energy transfer to the first material layer 33a is limited by the second material layer 33b. The diameter of the portion corresponding to the first material layer 33a of SH does not increase as in the case where the first material layer 33a is directly irradiated with the laser beam LB.
[0046]
On the other hand, since the energy transmission to the resin layer 32 of the circuit board 31 is limited by the upper mask 33, the diameter of the via hole VH is not increased as in the case of directly irradiating the resin layer 32 with the laser beam LB, Damage that may occur on the inner surface of the via hole VH is also suppressed.
[0047]
In other words, the via hole VH formed in the resin layer 32 of the circuit board 31 through the mask 33 by the irradiation of the laser beam LB has a shape close to an inverted frustoconical shape due to energy attenuation, but is close to a vertically long cylindrical shape. It will have an aspect ratio and high quality with little internal damage. It should be noted that the above-described effect is that the thickness d1 of the first material layer 33a, the thickness d2 of the second material layer 33b, and the thickness d3 of the third material layer 33c constituting the mask 33 are d1 ≧ 1 / (absorption coefficient × 10), respectively. , D2 ≧ 1 / (absorption coefficient × 10), d3 ≧ 1 / (absorption coefficient × 10), and more accurately.
[0048]
After the via hole VH is formed, the mask 33 is removed from the resin layer 32 of the circuit board 31, and a conductor column CC made of a metal such as copper is formed in the via hole VH by plating as shown in FIG. 4C. Is formed.
[0049]
On the resin layer 32 of the circuit board 31 after the conductor column CC is formed, an electronic component 34 such as an IC chip is connected to the exposed end of the conductor column CC as indicated by a virtual line in FIG. Are mounted via balls CB made of a bonding material such as solder. The external terminal of the electronic component 34 is electrically connected to the conductor layer CP of the circuit board 31 through the ball CB and the conductor column CC.
[0050]
According to the laser processing method described above, the relationship between the absorption coefficients of the laser beams LB of the three material layers 33a to 33c constituting the mask 33 is expressed as follows: first material layer 33a> second material layer 33b> and third material layer 33c. By setting to, the diameter of the portion corresponding to the third material layer 33c of the through hole SH can be reduced, and the energy transmission to the second material layer 33b is limited by the third material layer 33c, Further, by restricting the energy transfer to the first material layer 33a by the second material layer 33b, the diameter of the portion corresponding to the second material layer 33b and the first material layer 33a of the through hole SH can be reduced and the damage can be suppressed. Can be planned.
[0051]
In addition, by restricting the energy transfer to the resin layer 32 of the circuit board 31 by the upper mask 33, the via hole VH having a small aperture of 30 μm or less and a high aspect ratio is formed in the resin layer 32 of the circuit board 31. Can be formed at a suitable depth reaching each conductor layer CP and with high quality. In addition, the mask 33 prevents the via hole VH from having an elliptical cross-sectional shape due to the influence of the aberration of the objective lens of the laser processing machine, and the via hole VH having a perfect circular shape or a cross-sectional shape close to this is formed. It can be formed on the resin layer 32 of the circuit board 31.
[0052]
That is, a mask 33 is prepared which is formed by laminating three material layers 33a to 33c having different extinction coefficients of the laser beam LB in the order of the extinction coefficient. The mask 33 is a first material layer having the largest extinction coefficient. 33a is disposed so as to face the resin layer 32 of the circuit board 31, and the laser beam LB is irradiated toward the third material layer 33c having the smallest extinction coefficient of the mask 33, thereby greatly increasing the specifications of the laser processing machine. It is possible to easily control the shape including the diameter and the depth of the via hole VH formed in the resin layer 32 of the circuit board 31 without changing to. In other words, the above laser processing method can be accurately performed only by preparing the mask 33 configured by laminating three material layers 33a to 33c having different extinction coefficients of the laser beam LB in the order of the extinction coefficient. The same effect can be obtained by implementing the method.
[0053]
In the above description, a mask having a three-layer structure is shown. However, even if a mask is formed by laminating four or more or two or less material layers in the order of the extinction coefficient, the same effect can be obtained. be able to. Moreover, although what formed each material layer which comprises a mask with resin was shown, even if each material layer is the ceramics after baking, the same effect can be acquired. Furthermore, in order to facilitate the handling of the mask, a protective film made of PET or the like may be attached to both sides of the mask, and this film may be peeled off when the mask is used.
[0054]
In the above description, the method of forming the via hole for the conductor column in the resin layer on the circuit board is exemplified. However, the laser processing method described above is a circuit board having a single layer or a multilayer structure made of resin, ceramics, or the like. When forming a via hole of a predetermined depth on the substrate, when forming a via hole penetrating the substrate, or when performing other processing such as grooving or marking on the substrate, it can be applied to a workpiece other than a circuit board. On the other hand, when processing such as drilling, grooving, marking, etc. is performed, for example, when drilling is performed on an inkjet nozzle or the like, the present invention can be applied to obtain the same effect.
[0055]
[Fourth Embodiment]
FIGS. 5A to 5C show a fourth embodiment in which the present invention is applied to laser processing for forming via holes for conductor columns having different depths on a multilayer circuit board. In the figure, reference numeral 41 is a multilayer circuit board, 42 is a mask, LB is a YAG laser or CO. ₂ It is a laser beam irradiated to the mask 42 from a laser oscillator such as a laser via an optical system.
[0056]
The circuit board 41 is made of resin, ceramics, or the like, and as shown in FIG. 5A, the first layer 41a, the second layer 41b provided on the first layer 41a, and the third layer provided on the second layer 41b. Layer 41c. A first conductor layer IP1 made of metal such as copper is provided on the first layer 41a of the circuit board 41, and a second conductor layer IP2 made of metal such as copper is provided on the second layer 41b. Yes.
[0057]
As shown in FIG. 5A, the mask 42 includes a resin-made first material layer 42a, a second material layer 42b, and a third material layer 42c. As can be seen, the first material layer 42a of the mask 42 is provided corresponding to only the second conductor layer IP2 of the circuit board 41, and the portion of the mask 42 corresponding to the first conductor layer IP1 is the second material layer. 42b and the third material layer 42c. In the mask 42, a first material layer resin material is coated on the base with a predetermined thickness to form a first material layer 42a, and a second material layer resin material is applied on the first material layer 42a. The second material layer 42b is formed by coating with a thickness, and the third material layer 42c is formed on the second material layer 42b by coating the resin material for the third material layer with a predetermined thickness, or separately. Each of the material layers 42a to 42c formed in the above is formed by a method of superposing and joining them.
[0058]
Further, the light absorption factor of the laser beam LB possessed by the three material layers 42 a to 42 c constituting the mask 42. Number The first material layer 42a> the second material layer 42b> and the third material layer 42c are set. Further, the thickness d1 of the first material layer 42a is preferably set to d1 ≧ 1 / (absorption coefficient × 10). Similarly, the thickness d2 of each of the thin and thick portions of the second material layer 42b is preferably d2 ≧ 1 / (absorption coefficient × 10) is set, and the thickness d3 of the third material layer 42c is preferably set to d3 ≧ 1 / (absorption coefficient × 10). The extinction coefficients of the three material layers 42a to 42a change the kind of resin material for forming each and the mixing ratio thereof, and add an extinction coefficient adjusting material such as a dye or carbon powder to each resin material. Can be changed and set arbitrarily. For example, the first material layer 42a is made of an epoxy resin containing a fluorescent dye, the second material layer 42b is made of a polyimide resin or an epoxy resin, and the third material layer 42c is a fluororesin, a fluororesin and a polyimide resin. Mixed resin or SiO ₂ It consists of an epoxy resin containing a filler.
[0059]
When the via hole VH1 reaching the first conductor layer CP1 and the via hole VH2 reaching the second conductor layer CP2 are formed on the circuit board 41, first, the first material layer 42a is formed as shown in FIG. The mask 42 is disposed so as to be in contact with the upper surface of the circuit board 41 so as to be located above the second conductor layer IP2 and so that the second material layer 42b is located above the first conductor layer IP1, and laser light LB is repeatedly irradiated from above the conductor layers IP1 and IP2 toward the third material layer 42c of the mask 42 for the required number of via holes.
[0060]
As a result, on the upper side of the first conductor layer IP1, the third material layer 42c and the second material layer 42b of the mask 42 are heated and disappeared by the energy of the laser beam LB to form the first through hole SH1. The second layer 41b and the third layer 41c of the circuit board 41 are irradiated with the laser beam LB through the first through hole SH1, and the second layer 41b and the third layer 41c are heated and disappeared by the energy of the laser beam LB. Thus, the first via hole VH1 is formed.
[0061]
Further, on the upper side of the second conductor layer IP2, the third material layer 42c, the second material layer 42b, and the first material layer 42a of the mask 42 are heated and disappeared by the energy of the laser beam LB, and the second through hole SH2 is formed. Simultaneously with the formation, the third layer 41c of the circuit board 41 is irradiated with the laser beam LB through the second through hole SH2, and the third layer 41c is heated and disappears by the energy of the laser beam LB, so that the second via hole is formed. VH2 is formed.
[0062]
As described above, the extinction coefficient of the laser beam LB of the three material layers 42a to 42c constituting the mask 42 is set to the relationship of the third material layer 42c <the second material layer 42b <the first material layer 42a. Therefore, the diameter of the portion corresponding to the third material layer 42c of the first through hole SH1 is not so large. Further, although the extinction coefficient of the second material layer 42b of the mask 42 is larger than the extinction coefficient of the third material layer 42c, the energy transfer to the second material layer 42b is limited by the third material layer 42c. The diameter of the portion corresponding to the second material layer 42b of the through hole SH1 is not increased as in the case where the second material layer 42b is directly irradiated with the laser beam LB.
[0063]
Further, the diameter of the portion of the second through hole SH2 corresponding to the third material layer 42c is not so large due to the relationship of the light absorption coefficient. Further, although the extinction coefficient of the second material layer 42b of the mask 42 is larger than the extinction coefficient of the third material layer 42c, the energy transfer to the second material layer 42b is limited by the third material layer 42c. The diameter of the portion corresponding to the second material layer 42b of the through hole SH1 is not increased as in the case where the second material layer 42b is directly irradiated with the laser beam LB. Furthermore, although the extinction coefficient of the first material layer 42a of the mask 42 is larger than the extinction coefficient of the second material layer 42b, the energy transfer to the first material layer 42a is limited by the second material layer 42b. The diameter of the portion of the through hole SH2 corresponding to the first material layer 42a does not increase as in the case where the first material layer 42a is directly irradiated with the laser beam LB.
[0064]
On the other hand, since the energy transfer to the circuit board 41 is limited by the upper mask 42, the diameter of the first via hole VH1 on the first conductor layer IP1 is directly applied to the second layer 41b and the third layer 41c by the laser beam LB. Is not increased as in the case of irradiating, and damage that may occur on the inner surface of the first via hole VH1 is also suppressed. Further, the diameter of the second via hole VH2 on the second conductor layer IP2 is not increased as in the case where the third layer 41c is directly irradiated with the laser beam LB, and the damage that may occur on the inner surface of the second via hole VH2 is also suppressed. Is done.
[0065]
That is, the first via hole VH1 and the second via hole VH2 formed in the circuit board 41 through the mask 42 by the irradiation of the laser beam LB have a shape close to an inverted frustoconical shape due to energy attenuation, but are vertically long cylinders. It will have a high aspect ratio close to the shape and high quality with little internal damage. It should be noted that the above-described effect is that the thickness d1 of the first material layer 42a constituting the mask 42, the thickness d2 of the thin portion and the thick portion of the second material layer 42b, and the thickness d3 of the third material layer 42c are respectively d1 ≧ 1. By setting / (absorption coefficient × 10), d2 ≧ 1 / (absorption coefficient × 10), d3 ≧ 1 / (absorption coefficient × 10), it can be obtained more accurately.
[0066]
After the two via holes VH1 and VH2 are formed, the mask 42 is removed from the circuit board 41, and as shown in FIG. 5C, the first via hole VH1 is made of a metal such as copper in the first via hole VH1. A one-conductor column CC1 is formed, and a second conductor column CC2 made of a metal such as copper is formed in the second via hole VH2.
[0067]
Single or multiple electronic components are mounted on the circuit board 41 after the two conductor columns CC1 and CC2 are formed so as to be connected to the exposed ends of the conductor columns CC1 and CC2. The external terminal of the mounted component is electrically connected to the first conductor layer IP1 in the circuit board 41 via the first conductor column CC1, and is electrically connected to the first conductor layer IP2 in the circuit board 41 via the second conductor column CC2.
[0068]
According to the laser processing method described above, the relationship between the absorption coefficients of the laser beams LB of the three material layers 42a to 42c constituting the mask 42 is expressed as follows: first material layer 42a> second material layer 42b> and third material layer 42c. By setting to, the diameter of the portion corresponding to the third material layer 42c of the first through hole SH1 can be reduced, and the energy transmission to the second material layer 42b is restricted by the third material layer 42c. By doing so, it is possible to reduce the diameter of the portion corresponding to the second material layer 33b of the first through hole SH1 and to suppress damage. On the other hand, the diameter of the portion corresponding to the third material layer 42c of the second through hole SH2 can be reduced, and the energy transmission to the second material layer 42b is limited by the third material layer 42c. By restricting the energy transfer to the first material layer 42a by the second material layer 42b, the diameter of the portion corresponding to the second material layer 42b and the first material layer 42a of the second through hole SH2 is reduced and the damage is suppressed. Can be planned.
[0069]
Further, by restricting the energy transfer to the upper part of the first conductor layer IP1 of the circuit board 41 by the upper mask 42, the upper part of the first conductor layer IP1 of the circuit board 41 has a small aperture of 30 μm or less. In addition, the first via hole VH1 having a high aspect ratio can be formed at an appropriate depth reaching the first conductor layer IP1 with high quality, and the upper portion of the second conductor layer IP2 of the circuit board 41 In addition, the second via hole VH2 having a small diameter of 30 μm or less and having a high aspect ratio can be formed at a suitable depth reaching the second conductor layer IP2 and with high quality. In addition, the mask 42 prevents the cross-sectional shape of the first via hole VH1 and the second via hole VH2 from becoming an ellipse due to the influence of the aberration of the objective lens of the laser beam machine, and a perfect circle or a cross that is close to this. Via holes VH1 and VH2 having a planar shape can be formed in the circuit board 41.
[0070]
That is, a mask 42 is prepared by laminating three material layers 42a to 42c having different extinction coefficients of the laser beam LB in the order of the extinction coefficient, and this mask 42 is a second material layer having the largest extinction coefficient. 42b or the first material layer 42a is arranged so as to face the circuit board 41, and the laser beam LB is irradiated toward the third material layer 42c having the smallest extinction coefficient of the mask 42, thereby specifying the specifications of the laser processing machine. The shape including the diameters and depths of the via holes VH1 and VH2 formed in the circuit board 41 can be easily controlled without significantly changing. In other words, the above laser processing method can be accurately performed only by preparing the mask 42 formed by laminating three material layers 42a to 42c having different extinction coefficients of the laser beam LB in the order of the extinction coefficient. The same effect can be obtained by implementing the method.
[0071]
In the above description, a mask having a three-layer structure (partially a two-layer structure) is shown. However, a mask is formed by stacking four or more or two or less material layers in order of the extinction coefficient. Even in this case, similar effects can be obtained. Moreover, although what formed each material layer which comprises a mask with resin was shown, even if each material layer is the ceramics after baking, the same effect can be acquired. Furthermore, in order to facilitate the handling of the mask, a protective film made of PET or the like may be attached to both sides of the mask, and this film may be peeled off when the mask is used.
[0072]
In the above description, the method of forming two via holes for conductor columns having different depths on a circuit board having a multilayer structure has been exemplified. However, if the mask layer configuration is changed, three or more vias having different depths are formed. Holes can be formed in the circuit board. The laser processing method described above is not limited to the case where a suitable number of via holes having a predetermined depth are formed on a circuit board having a single layer structure, or when other processing such as grooving or marking is performed on the circuit board. The present invention can be widely applied to the case where holes such as drilling, grooving, marking, etc. are performed on other workpieces, and the same effects can be obtained.
[0073]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, when various processing is performed by laser light, the processing shape can be easily controlled.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a conventional method for forming a through hole in a green sheet by laser processing.
FIG. 2 is a diagram showing a first embodiment in which the present invention is applied to laser processing for forming a through hole in a ceramic green sheet used when manufacturing a multilayer chip inductor.
FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment in which the present invention is applied to laser processing for forming a via hole for a conductor column on a circuit board having a multilayer structure.
FIG. 4 is a diagram showing a third embodiment in which the present invention is applied to laser processing for forming a via hole for a conductor column in a resin layer of a circuit board.
FIG. 5 is a diagram showing a fourth embodiment in which the present invention is applied to laser processing for forming via holes for conductor columns having different depths on a multilayer circuit board.
[Explanation of symbols]
LB ... laser light, 11 ... green sheet, 11a ... first material layer, 11b ... second material layer, SH ... through hole, 21 ... circuit board, 21a ... first material layer, 21b ... second material layer, 21c ... 3rd material layer, 21d ... 4th material layer, IP ... Conductor layer, VH ... Via hole, CC ... Conductor column, 31 ... Circuit board, 32 ... Resin layer, CP ... Conductor layer, 33 ... Mask, 31a ... 1st Material layer, 31b ... 2nd material layer, 31c ... 3rd material layer, VH ... Via hole, CC ... Conductor column, 41 ... Circuit board, IP1, IP2 ... Conductor layer, 42 ... Mask, 41a ... 1st material layer, 41b ... 2nd material layer, 41c ... 3rd material layer, VH1, VH2 ... Via hole, CC1, CC2 ... Conductor column.

Claims

A workpiece to be processed is prepared by laminating a plurality of material layers that can absorb laser light and have different absorption coefficients of the laser light in the order of the absorption coefficient,
By irradiating laser light toward the material layer with the smallest extinction coefficient of the work part, the energy transfer of the laser light from the material layer with the small extinction coefficient to the material layer with the large extinction coefficient is limited to the work part. For a given process,
The laser processing method characterized by the above-mentioned.

The thickness of each material layer constituting the workpiece is 1 / (absorption coefficient × 10) or more,
The laser processing method according to claim 1.

Each material layer constituting the workpiece is made of unfired or fired ceramics,
The laser processing method according to claim 1 or 2, wherein

Each material layer constituting the workpiece is made of resin.
The laser processing method according to claim 1 or 2, wherein

The processed part constitutes at least a part of the circuit board.
The laser processing method according to any one of claims 1 to 4, wherein:

Preparing a mask configured by laminating a plurality of material layers that can absorb laser light and have different extinction coefficients of the laser light in the order of the extinction coefficient,
Position the mask so that the material layer with the largest extinction coefficient faces the workpiece,
By irradiating the laser beam toward the material layer with the smallest extinction coefficient of the mask, the energy transfer of the laser beam from the material layer with the small extinction coefficient to the material layer with the large extinction coefficient is limited while the predetermined amount is applied to the mask. While processing, perform predetermined processing on the workpiece while limiting the energy transfer of laser light from the mask to the workpiece,
The laser processing method characterized by the above-mentioned.

The thickness of each material layer constituting the mask is 1 / (absorption coefficient × 10) or more,
The laser processing method according to claim 6 .

Each material layer constituting the mask is made of ceramics after firing or after firing,
The laser processing method according to claim 6 or 7, wherein:

Each material layer constituting the mask is made of resin.
The laser processing method according to claim 6 or 7, wherein: