JP5442130B2 - Laser processing method - Google Patents
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Description
本発明は、レーザー加工方法に関する。 The present invention relates to a laser processing method.
銅箔、樹脂層、銅箔の少なくとも3層が積層された構造を有するプリント配線基板に対し、UVレーザーを照射することにより、表面の銅箔(第1の導体層)を加工後、その下にある樹脂層(絶縁層)をさらに下の銅箔(第2の導体層)が露出されるまで加工する止まり穴加工を行う技術がある。 A printed wiring board having a structure in which at least three layers of a copper foil, a resin layer, and a copper foil are laminated is irradiated with a UV laser to process the surface copper foil (first conductor layer) and then There is a technique for performing blind hole processing in which the resin layer (insulating layer) in the above is further processed until the lower copper foil (second conductor layer) is exposed.
特許文献1には、導体層、ガラス繊維を含む絶縁層、導体層が順に積層されたガラス入り基板(プリント配線基板)に対して、UVレーザー光を円周動作させて表面の導体層にウインドを加工した後、そのウインドを介してCO2レーザーで絶縁層に穴を加工し、UVレーザー光で穴の底の残膜を除去することが記載されている。これにより、特許文献1によれば、穴底に残った膜を除去するためのケミカルデスミア工程(コンディショニング、水洗、煮沸、冷却、水洗、膨潤、水洗、酸化デスミア、水洗、中和、水洗、乾燥等の工程からなる)を不要とすることができるとされている。Patent Document 1 discloses that a conductive layer, an insulating layer containing glass fibers, and a glass-containing substrate (printed wiring substrate) on which a conductive layer is laminated in order are operated with a UV laser beam in a circumferential direction to wind the conductive layer on the surface. After processing, a hole is processed in the insulating layer with a CO 2 laser through the window, and the residual film at the bottom of the hole is removed with UV laser light. Thereby, according to patent document 1, the chemical desmear process (conditioning, water washing, boiling, cooling, water washing, swelling, water washing, oxidation desmear, water washing, neutralization, water washing, drying for removing the film | membrane which remained in the hole bottom And the like) can be made unnecessary.
特許文献1では、プリント配線基板に穴あけ加工する際に、表面の導体層を円周加工(トレパニング加工)で加工することが前提となっている。 In Patent Document 1, it is assumed that the surface conductor layer is processed by circumferential processing (trepanning processing) when drilling a printed wiring board.
一方、特許文献1には、表面の導体層における同一箇所にパルスレーザーを複数回照射する加工(表面の導体層のパンチング加工)について記載が無い。さらに、特許文献1には、表面の導体層のパンチング加工によりプリント配線基板(被加工物)に穴あけ加工する際に、どのようにして安定した穴あけ加工を行うのかについて記載が無い。 On the other hand, in Patent Document 1, there is no description about the process of irradiating the same portion of the surface conductor layer with a pulse laser multiple times (punching process of the surface conductor layer). Furthermore, Patent Document 1 does not describe how to perform stable drilling when punching a printed wiring board (workpiece) by punching a conductor layer on the surface.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、被加工物に穴あけ加工する際に、安定した穴あけ加工を行うことができるレーザー加工方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a laser processing method capable of performing stable drilling when drilling a workpiece.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の1つの側面にかかるレーザー加工方法は、第1の導体層と第2の導体層との間に絶縁層が挟まれた被加工物にパルスレーザーで穴あけ加工を行うレーザー加工方法であって、前記第1の導体層における同一箇所にパルスレーザーを複数回照射して、前記第1の導体層を貫通する第1の穴を形成する第1の工程と、前記絶縁層における前記第1の穴により露出された箇所にパルスレーザーを複数回照射して、前記第1の穴に対応しており前記絶縁層を貫通する第2の穴を形成する第2の工程とを備え、前記第1の工程では、3kHz以上15kHz以下の発振周波数で発生させたパルスレーザーを前記同一箇所に複数回照射することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a laser processing method according to one aspect of the present invention includes a workpiece in which an insulating layer is sandwiched between a first conductor layer and a second conductor layer. A laser processing method for drilling a workpiece with a pulse laser, wherein the same portion of the first conductor layer is irradiated with a pulse laser multiple times to form a first hole penetrating the first conductor layer And a second step of irradiating a portion of the insulating layer exposed by the first hole with a pulsed laser a plurality of times, corresponding to the first hole and penetrating the insulating layer. And a second step of forming a hole, wherein the first step irradiates the same portion a plurality of times with a pulse laser generated at an oscillation frequency of 3 kHz to 15 kHz.
本発明によれば、第1の工程において、第1の導体層を貫通する第1の穴を形成するパンチング加工を安定して行うことができるため、第2の工程において、第1の穴に対応しており絶縁層を貫通する第2の穴を形成することも容易になる。すなわち、被加工物に穴あけ加工する際に、安定した穴あけ加工を行うことができる。 According to the present invention, in the first step, since the punching process for forming the first hole penetrating the first conductor layer can be stably performed, in the second step, the first hole is formed in the first hole. Accordingly, it is easy to form the second hole penetrating the insulating layer. That is, when drilling a workpiece, stable drilling can be performed.
以下に、本発明にかかるレーザー加工方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of a laser processing method according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態1.
実施の形態1にかかるレーザー加工方法について図1を用いて説明する。図1(a)〜(d)は、実施の形態1にかかるレーザー加工方法を示す工程断面図である。Embodiment 1 FIG.
A laser processing method according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 1A to 1D are process cross-sectional views illustrating the laser processing method according to the first embodiment.
図1(a)に示す工程では、被加工物10を準備する。被加工物10は、例えば、図2(a)に示すように、銅箔(第1の導体層)11と銅箔(第2の導体層)12との間に樹脂層(絶縁層)13が挟まれた3層構造を有するプリント配線基板である。樹脂層13は、例えば、エポキシ樹脂、又はポリイミド系樹脂を主成分とする。
In the step shown in FIG. 1A, a
図1(b)に示す工程では、銅箔11における同一箇所11eにUVパルスレーザーを複数回照射する(すなわち、パンチング加工を行う)。具体的には、発振器(図示せず)によりUVパルスレーザーを発生させる。
In the step shown in FIG. 1B, the
ここで、発振周波数をF[kHz]とし、エネルギー密度をE[J/mm2]としたときに、F−E平面(図3参照)における
3≦F≦15・・・数式1
0.05≦E≦0.30・・・数式2
を満たすように、発振器(図示せず)によりUVパルスレーザーを発生させる。数式1及び数式2を満たす領域は、図3に示す一点鎖線で囲まれた領域PR1である。Here, when the oscillation frequency is F [kHz] and the energy density is E [J / mm 2 ], 3 ≦ F ≦ 15 in the FE plane (see FIG. 3) Formula 1
0.05 ≦ E ≦ 0.30
A UV pulse laser is generated by an oscillator (not shown) so as to satisfy the above. A region
図3に示す領域PR1の左側の領域(0<F<3)では、UVパルスレーザーの各パルス間における放熱期間が長すぎるので、銅箔11の加工に対する熱が不足し、銅箔11を加工することが困難になる。図3に示す領域PR1の右側の領域(15<F)では、Nパルス目(N:2以上の整数)のUVパルスレーザーが、(N−1)パルス目のUVパルスレーザーの照射により飛散した銅箔のスパッタに吸収又は散乱され、効率的に銅箔11へ照射されない傾向にあるので、銅箔11を加工することが困難になる。図3に示す領域PR1の下側の領域(E<0.05)では、UVパルスレーザーの各パルスにおけるエネルギーが銅箔11の加工に必要なエネルギー(例えば、熱エネルギー)よりも小さい傾向にあり、銅箔11を加工することが困難になる。図3に示す領域PR1の上側の領域(0.30<E)では、銅箔11の下にある樹脂層13の過加熱による過大な蒸発圧力により銅箔11や銅箔12の剥離が生じる傾向にあり、加工後のプリント配線基板(被加工物)の品質が劣化する可能性がある。
In the region on the left side of the region PR1 shown in FIG. 3 (0 <F <3), since the heat radiation period between the pulses of the UV pulse laser is too long, the heat for processing the
また、図3に示す領域PR1の上側の領域(0.30<E)では、UVパルスレーザーのエネルギー密度が樹脂に対して過剰なエネルギー密度であり、樹脂層13のエグレ(過剰な除去)が生じることがある。この場合、加工寸法が設計寸法より大きくずれて加工品質が劣化する可能性がある。さらに、パルス数の制御により銅箔11を選択的に加工することが困難であり、樹脂層13のエグレに伴いその下の銅箔12も除去され止まり穴を加工できなくなる可能性がある。銅箔11を選択的に加工し止まり穴を確実に安定して加工するためには、銅箔11の厚さバラツキも考慮して、エネルギー密度やパルス数には余裕を持たせる必要がある。この点からも、E≦0.30であることが好ましい。
Further, in the region above the region PR1 shown in FIG. 3 (0.30 <E), the energy density of the UV pulse laser is excessive with respect to the resin, and the
発振器からは、数式1を満たす発振周波数(F)に対応したパルス周波数で、UVパルスレーザーが出射される。すなわち、発振周波数が小さくなるほど、発振器から出射されるUVパルスレーザーのパルス周波数も小さくなる。発振器から出射されたUVパルスレーザーは、銅箔11における同一箇所11eに複数回(例えば、5回)照射される。すなわち、発振器から出射された5パルスのUVパルスレーザーL1〜L5は、銅箔11における同一箇所11eに順次に照射される。これにより、穴(第1の穴)11aが形成される(図1(d)参照)。穴11aは、銅箔11における上記の箇所11eが除去されて形成された穴であり、銅箔11iを貫通している。
From the oscillator, a UV pulse laser is emitted at a pulse frequency corresponding to the oscillation frequency (F) satisfying Equation 1. That is, the lower the oscillation frequency, the smaller the pulse frequency of the UV pulse laser emitted from the oscillator. The UV pulse laser emitted from the oscillator is irradiated to the
図1(c)に示す工程では、樹脂層13における穴11aにより露出された箇所(同一箇所)13eにUVパルスレーザーを複数回照射する(すなわち、パンチング加工を行う)。具体的には、発振器(図示せず)によりUVパルスレーザーを発生させる。
In the step shown in FIG. 1 (c), a portion (the same portion) 13e exposed through the
ここで、発振周波数をF[kHz]とし、エネルギー密度をE[J/mm2]としたときに、F−E平面(図3参照)における
15<F・・・数式3
E<0.05・・・数式4
を満たすように、発振器(図示せず)によりUVパルスレーザーを発生させる。数式3及び数式4を満たす領域は、図3及び図4に示す破線で囲まれた領域PR3である。領域PR3は、図3に示すように、銅箔12が除去されない加工条件に対応し、図4に示すように、樹脂層13を除去できる加工条件に対応している。すなわち、領域PR3は、銅箔12を除去せずに樹脂層13を選択的に除去できる加工条件に対応している。Here, when the oscillation frequency is F [kHz] and the energy density is E [J / mm 2 ], 15 <F in the FE plane (see FIG. 3) 15
E <0.05 Formula 4
A UV pulse laser is generated by an oscillator (not shown) so as to satisfy the above. The region satisfying Equation 3 and Equation 4 is a region PR3 surrounded by a broken line shown in FIGS. The region PR3 corresponds to a processing condition in which the
発振器からは、数式3を満たす発振周波数に対応したパルス周波数で、UVパルスレーザーが出射される。すなわち、発振周波数が大きくなるほど、発振器から出射されるUVパルスレーザーのパルス周波数も大きくなる。発振器から出射されたUVパルスレーザーは、樹脂層13における穴11aにより露出された箇所13eに複数回(例えば、5回)照射される。すなわち、発振器から出射された5パルスのUVパルスレーザーL11〜L15は、樹脂層13における穴11aにより露出された箇所13eに順次に照射される。これにより、図1(d)に示すように、穴(第2の穴)13aが形成されるとともに、銅箔12における穴13aにより露出されるべき箇所12eが露出された後も除去されずに残る。穴13aは、樹脂層13における穴11aにより露出された箇所13eが除去されて形成された穴であり、穴11aに対応した形状及び寸法を有している。また、穴13aは、樹脂層13iを貫通している。
From the oscillator, a UV pulse laser is emitted at a pulse frequency corresponding to the oscillation frequency satisfying Equation 3. That is, as the oscillation frequency increases, the pulse frequency of the UV pulse laser emitted from the oscillator also increases. The UV pulse laser emitted from the oscillator is irradiated to the
このようにして、図1(d)に示すように、穴11a及び穴13aからなり、穴底が銅箔12により塞がれた止まり穴BH1が形成される。
In this way, as shown in FIG. 1 (d), a blind hole BH1 is formed which includes the
次に、実施の形態1にかかるレーザー加工方法を適用した加工例について、図5を用いて説明する。 Next, a processing example to which the laser processing method according to the first embodiment is applied will be described with reference to FIG.
図5(a)に示す工程では、止まり穴BH100を加工すべき被加工物110として、厚さt5μmの銅箔112、厚さt10μmの樹脂層113、厚さt5μmの銅箔111が順に積層されたプリント配線基板を準備した。
In the step shown in FIG. 5 (a), a
図5(b)に示す工程では、銅箔111における同一箇所111eにUVパルスレーザーを5回(5パルス)照射した。具体的には、発振器(図示せず)により次の加工条件でUVパルスレーザーL101〜L105を発生させて加工を行った。
In the step shown in FIG. 5B, the
エネルギー密度:0.07J/mm2
発振周波数:15kHz
照射面積:φ50μm=1962μm2
パルス数:5
この加工条件は、上記の数式1及び数式2を満たしており、銅箔111を安定して加工することが可能であった。これにより、直径R100=50μmである穴111aが形成された。穴111aは、銅箔111iを貫通している。Energy density: 0.07 J / mm 2
Oscillation frequency: 15 kHz
Irradiation area: φ50 μm = 1196 μm 2
Number of pulses: 5
This processing condition satisfied the above-described Expression 1 and
図5(c)に示す工程では、樹脂層113における穴111aにより露出された箇所113eにUVパルスレーザーを10回(10パルス)照射した。具体的には、発振器(図示せず)により次の加工条件でUVパルスレーザーL111〜L120を発生させて加工を行った。
In the step shown in FIG. 5C, the
エネルギー密度:0.02J/mm2
発振周波数:45kHz
照射面積:φ50μm=1962μm2
パルス数:10
この加工条件は上記の数式3及び数式4を満たしており、銅箔112を除去せずに樹脂層113を安定して加工することが可能であった。これにより、直径R100=50μmである穴113aが形成された。穴113aは、樹脂層113iを貫通している。Energy density: 0.02 J / mm 2
Oscillation frequency: 45kHz
Irradiation area: φ50 μm = 1196 μm 2
Number of pulses: 10
This processing condition satisfied the above-described Expression 3 and Expression 4, and it was possible to stably process the
このようにして、図5(d)に示すように、穴111a及び穴113aからなり、穴底が銅箔112により塞がれた止まり穴BH100が形成された。また、同様にして、プリント配線基板(被加工物110)における100箇所に止まり穴を加工したところ、100箇所全てにおいて、穴BH100と同様の止まり穴を安定して加工できた。
In this way, as shown in FIG. 5 (d), a blind hole BH100 made up of the
次に、実施の形態1にかかるレーザー加工方法を適用した他の加工例について、図6を用いて説明する。 Next, another processing example to which the laser processing method according to the first embodiment is applied will be described with reference to FIG.
図6(a)に示す工程では、止まり穴BH200を加工すべき被加工物210として、厚さt5μmの銅箔212、厚さt20μmの樹脂層213、厚さt5μmの銅箔211が順に積層されたプリント配線基板を準備した。
In the process shown in FIG. 6A, as the
図6(b)に示す工程では、銅箔211における同一箇所211eにUVパルスレーザーを5回(5パルス)照射した。具体的には、発振器(図示せず)により次の加工条件でUVパルスレーザーL201〜L205を発生させて加工を行った。
In the step shown in FIG. 6B, the
エネルギー密度:0.10J/mm2
発振周波数:15kHz
照射面積:φ50μm=1962μm2
パルス数:5
この加工条件は上記の数式1及び数式2を満たしており、銅箔211を安定して加工することが可能であった。これにより、直径R200=50μmである穴211aが形成された。穴211aは、銅箔211iを貫通している。Energy density: 0.10 J / mm 2
Oscillation frequency: 15 kHz
Irradiation area: φ50 μm = 1196 μm 2
Number of pulses: 5
This processing condition satisfied the
図6(c)に示す工程では、樹脂層213における穴211aにより露出された箇所213eにUVパルスレーザーを15回(15パルス)照射した。具体的には、発振器(図示せず)により次の加工条件でUVパルスレーザーL211〜L225を発生させて加工を行った。
In the step shown in FIG. 6C, the
エネルギー密度:0.03J/mm2
発振周波数:30kHz
照射面積:φ50μm=1962μm2
パルス数:15
この加工条件は上記の数式3及び数式4を満たしており、銅箔212を除去せずに樹脂層213を安定して加工することが可能であった。これにより、直径R200=50μmである穴213aが形成された。穴213aは、樹脂層213iを貫通している。Energy density: 0.03 J / mm 2
Oscillation frequency: 30 kHz
Irradiation area: φ50 μm = 1196 μm 2
Number of pulses: 15
This processing condition satisfied the above-described Expression 3 and Expression 4, and it was possible to stably process the
このようにして、図6(d)に示すように、穴211a及び穴213aからなり、穴底が銅箔212により塞がれた止まり穴BH200が形成された。また、同様にして、プリント配線基板(被加工物210)における100箇所に止まり穴を加工したところ、100箇所全てにおいて、穴BH200と同様の止まり穴を安定して加工できた。
In this way, as shown in FIG. 6D, a blind hole BH200 including the
次に、比較例にかかるレーザー加工方法による加工例について、図8を用いて説明する。 Next, an example of processing by the laser processing method according to the comparative example will be described with reference to FIG.
図8(a)に示す工程では、止まり穴を加工すべき被加工物910として、厚さt5μmの銅箔912、厚さt10μmの樹脂層913、厚さt5μmの銅箔911が順に積層されたプリント配線基板を準備した。
In the process shown in FIG. 8A, a
図8(b)に示す工程では、銅箔911における同一箇所911eにUVパルスレーザーを5回(5パルス)照射した。具体的には、発振器(図示せず)により次の加工条件でUVパルスレーザーL901〜L905を発生させて加工を行った。
In the step shown in FIG. 8B, the
エネルギー密度:0.04J/mm2
発振周波数:25kHz
照射面積:φ50μm=1962μm2
パルス数:5
この加工条件は上記の数式1及び数式2を満たしておらず、銅箔911iを貫通しない深さの浅い穴911aが形成された。Energy density: 0.04 J / mm 2
Oscillation frequency: 25kHz
Irradiation area: φ50 μm = 1196 μm 2
Number of pulses: 5
This processing condition did not satisfy the above-described Expression 1 and
図8(c)に示す工程では、穴911aにUVパルスレーザーを10回(10パルス)照射した。具体的には、発振器(図示せず)により次の加工条件でUVパルスレーザーL911〜L920を発生させて加工を行った。
In the process shown in FIG. 8C, the
エネルギー密度:0.02J/mm2
発振周波数:45kHz
照射面積:φ50μm=1962μm2
パルス数:10
この加工条件は、上記の数式3及び数式4を満たすが、数式1及び数式2を満たしておらず、銅箔911iを貫通しない深さの浅い穴911aが残った。Energy density: 0.02 J / mm 2
Oscillation frequency: 45 kHz
Irradiation area: φ50 μm = 1196 μm 2
Number of pulses: 10
This processing condition satisfies Expression 3 and Expression 4 above, but does not satisfy Expression 1 and
このようにして、図8(d)に示すように、銅箔911iを貫通しない深さの浅い穴911aが形成されたが、銅箔911iを貫通する穴を形成することはできなかった。
In this manner, as shown in FIG. 8D, the
次に、実施の形態1による効果を明確にするため、実験を行った結果を、図3及び図4を用いて説明する。図3は、銅箔除去加工におけるエネルギー密度E[J/mm2]及び発振周波数F[kHz]と加工性との関係を示す図である。図4は、樹脂除去加工におけるエネルギー密度E[J/mm2]及び発振周波数F[kHz]と加工性との関係を示す図である。Next, in order to clarify the effect by Embodiment 1, the result of having conducted the experiment is demonstrated using FIG.3 and FIG.4. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the energy density E [J / mm 2 ] and the oscillation frequency F [kHz] and the workability in the copper foil removing process. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the energy density E [J / mm 2 ] and the oscillation frequency F [kHz] and processability in the resin removal process.
本発明者は、図3に示すように、実使用条件、すなわちE=0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.10と、F=2.0、3.0、4.0、5.0、10.0、15.0、20.0、25.0、30.0、35.0、40.0、45.0との全ての組み合わせについて、プリント配線基板の銅箔における100箇所にそれぞれ5パルスのUVパルスレーザーを照射する加工を行ってみた。 As shown in FIG. 3, the present inventor has actually used conditions, that is, E = 0.02, 0.03, 0.04, 0.05, 0.06, 0.07, 0.08, 0.10. F = 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 10.0, 15.0, 20.0, 25.0, 30.0, 35.0, 40.0, 45. For all combinations with 0, processing was carried out by irradiating 5 pulses of UV pulse laser to 100 locations on the copper foil of the printed wiring board.
その結果として、図3では、1箇所でも銅箔の除去ができなかった(すなわち銅箔を貫通する穴を形成できなかった)場合を×で示し、100箇所全てにおいて銅箔の除去が可能であった(すなわち銅箔を貫通する穴を形成できた)が穴の直径のばらつきが所定値以上であった場合を△で示し、100箇所全てにおいて銅箔の除去が可能であり穴の直径のばらつきが所定値未満であった場合を○で示している。 As a result, in FIG. 3, the case where the copper foil could not be removed even at one place (that is, a hole penetrating the copper foil could not be formed) is indicated by x, and the copper foil can be removed at all 100 places. (If the hole penetrating the copper foil was formed), the variation in the hole diameter was indicated by Δ, and the copper foil could be removed at all 100 locations. A case where the variation is less than a predetermined value is indicated by ◯.
例えば、図3では、実施の形態1を適用した図5の加工例で用いた加工条件(F,E)=(15,0.07)が○で示されている。実施の形態1を適用した図6の加工例で用いた加工条件(F,E)=(15,0.10)が○で示されている。一方、比較例にかかる図8の加工例で用いた加工条件(F,E)=(25,0.04)が×で示されている。 For example, in FIG. 3, the processing conditions (F, E) = (15, 0.07) used in the processing example of FIG. 5 to which the first embodiment is applied are indicated by ◯. The processing conditions (F, E) = (15, 0.10) used in the processing example of FIG. 6 to which the first embodiment is applied are indicated by ◯. On the other hand, the processing conditions (F, E) = (25, 0.04) used in the processing example of FIG. 8 according to the comparative example are indicated by x.
これらの結果から、本発明者は、図3に示す一点鎖線で囲まれた領域PR1が、銅箔除去加工における好ましい加工条件に対応した領域であることを導き出した。 From these results, the present inventor has derived that the region PR1 surrounded by the alternate long and short dash line shown in FIG. 3 is a region corresponding to preferable processing conditions in the copper foil removal processing.
また、本発明者は、図4に示すように、実使用条件、すなわちE=0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.10と、F=3.0、4.0、5.0、10.0、15.0、20.0、25.0、30.0、35.0、40.0、45.0との全ての組み合わせについて、図3に示す加工を経たプリント配線基板の露出された樹脂層における100箇所にそれぞれ5パルスのUVパルスレーザーを照射する加工を行ってみた。 In addition, as shown in FIG. 4, the inventor has actually used conditions, that is, E = 0.02, 0.03, 0.04, 0.05, 0.06, 0.07, 0.08, 0. .10 and F = 3.0, 4.0, 5.0, 10.0, 15.0, 20.0, 25.0, 30.0, 35.0, 40.0, 45.0 With respect to all the combinations, a process of irradiating 100 pulses on the exposed resin layer of the printed wiring board subjected to the process shown in FIG.
その結果として、図3では、1箇所でも樹脂層の除去ができなかった(すなわち樹脂層を貫通する穴を形成できなかった)場合を×で示し、100箇所全てにおいて樹脂層の除去が可能であった(すなわち樹脂層を貫通する穴を形成できた)場合を○で示している。 As a result, in FIG. 3, the case where the resin layer could not be removed even at one place (that is, a hole penetrating the resin layer could not be formed) is indicated by x, and the resin layer can be removed at all 100 places. The case where there was (that is, a hole penetrating the resin layer was formed) is indicated by ◯.
例えば、図4では、実施の形態1を適用した図5の加工例で用いた加工条件(F,E)=(45,0.02)が○で示されている。実施の形態1を適用した図6の加工例で用いた加工条件(F,E)=(30,0.03)が○で示されている。比較例にかかる図8の加工例で用いた加工条件(F,E)=(45,0.02)も○で示されている。 For example, in FIG. 4, the processing conditions (F, E) = (45, 0.02) used in the processing example of FIG. 5 to which the first embodiment is applied are indicated by ◯. The processing conditions (F, E) = (30, 0.03) used in the processing example of FIG. 6 to which the first embodiment is applied are indicated by ◯. The processing conditions (F, E) = (45, 0.02) used in the processing example of FIG. 8 according to the comparative example are also indicated by ◯.
これらの結果から、本発明者は、図4に示すように、どの実使用条件においても樹脂除去加工が可能であることを確認した。 From these results, the present inventor confirmed that the resin removal processing was possible under any actual use conditions as shown in FIG.
ここで、仮に、図1(b)に示す工程において、3kHz未満の発振周波数で発生させたUVパルスレーザーを銅箔11における同一箇所11eに複数回照射する場合を考える。この場合、Nパルス目(N:2以上の整数)のUVパルスレーザーが、(N−1)パルス目のUVパルスレーザーの照射による銅箔11における蓄熱の影響を利用できない傾向にある(パルス周波数が低いために、放熱されてしまう)。そのため、Nパルス目のUVパルスレーザーは、蓄熱の影響を利用せずに、Nパルス目のUVパルスレーザーの照射による発熱により銅箔11を除去する必要があるため、多くのエネルギーを必要とする。すなわち、UVパルスレーザーの各パルス間における放熱期間が長すぎるので、銅箔11の加工に必要な熱エネルギーが不足し、銅箔11を加工することが困難になる。
Here, suppose a case in which, in the step shown in FIG. 1B, the
あるいは、仮に、図1(b)に示す工程において、15kHzより大きな発振周波数で発生させたUVパルスレーザーを銅箔11における同一箇所11eに複数回照射する場合を考える。この場合、Nパルス目(N:2以上の整数)のUVパルスレーザーが、(N−1)パルス目のUVパルスレーザーの照射により飛散した銅箔のスパッタに吸収又は散乱され、効率的に銅箔11へ照射されない傾向にある。
Alternatively, suppose that in the step shown in FIG. 1B, the
例えば、図8に示すように、2パルス目のUVパルスレーザーL902の少なくとも一部は、1パルス目のUVパルスレーザーL901の照射により飛散した銅箔のスパッタSP1〜SP7に吸収又は散乱される。3パルス目のパルスレーザーL903の少なくとも一部は、2パルス目のUVパルスレーザーL902の照射により飛散した銅箔のスパッタSP11〜SP15に吸収又は散乱される。この結果、銅箔911(銅箔11)を貫通する穴を加工することが困難になる。 For example, as shown in FIG. 8, at least a part of the second pulse UV pulse laser L902 is absorbed or scattered by the spatters SP1 to SP7 of the copper foil scattered by the irradiation of the first pulse UV pulse laser L901. At least a part of the pulse laser L903 of the third pulse is absorbed or scattered by the spatters SP11 to SP15 of the copper foil scattered by the irradiation of the UV pulse laser L902 of the second pulse. As a result, it becomes difficult to process the hole penetrating the copper foil 911 (copper foil 11).
それに対して、実施の形態1では、図1(b)に示す工程において、3kHz以上15kHz以下の発振周波数で発生させたUVパルスレーザーを銅箔11における同一箇所11eに複数回照射する。これにより、銅箔11を貫通する穴11aを形成するパンチング加工を安定して行うことができる(図3参照)ため、図1(c)に示す工程において、穴11aに対応しており樹脂層13を貫通する穴13aを安定して形成することも容易になる。すなわち、被加工物10に穴あけ加工する(すなわち、穴11a及び穴13aからなる止まり穴BH1の加工を行う)際に、安定した穴あけ加工を行うことができる。
On the other hand, in the first embodiment, in the process shown in FIG. 1B, the UV pulse laser generated at an oscillation frequency of 3 kHz or more and 15 kHz or less is irradiated to the
あるいは、仮に、図1(b)に示す工程において、0.05J/mm2より小さなエネルギー密度で発生させたパルスレーザーを銅箔11における同一箇所11eに複数回照射する場合を考える。この場合、UVパルスレーザーの各パルスにおけるエネルギーが銅箔11の加工に必要なエネルギー(例えば、熱エネルギー)よりも小さい傾向にあり、銅箔11を加工することが困難になる。Alternatively, suppose that a pulse laser generated at an energy density smaller than 0.05 J / mm 2 is irradiated to the
それに対して、実施の形態1では、図1(b)に示す工程において、0.05J/mm2以上のエネルギー密度で発生させたパルスレーザーを銅箔11における同一箇所11eに複数回照射する。これにより、UVパルスレーザーの各パルスにおけるエネルギーが銅箔11の加工に必要なエネルギー(例えば、熱エネルギー)よりも容易に大きくなるので、銅箔11を加工することが容易になる。On the other hand, in the first embodiment, in the step shown in FIG. 1B, the
あるいは、仮に、図1(c)に示す工程において、15kHz以下の発振周波数で発生させたUVパルスレーザーを銅箔11における同一箇所11eに複数回照射する場合を考える。この場合、例えば、加工条件が領域PR1に属していれば、樹脂層13における穴11aにより露出された箇所13eが除去された後に、銅箔12における穴13aにより露出されるべき箇所12eがさらに除去される可能性がある。これにより、穴底が銅箔12で塞がれた止まり穴を形成することが困難になる。
Alternatively, suppose that in the step shown in FIG. 1C, the
それに対して、実施の形態1では、図1(c)に示す工程において、15kHzより大きな発振周波数で発生させたUVパルスレーザーを銅箔11における同一箇所11eに複数回照射する。これにより、銅箔12における穴13aにより露出されるべき箇所12eが残るように、穴11aに対応しており樹脂層13を貫通する穴13aを安定して形成することができる。すなわち、穴底が銅箔12で塞がれた止まり穴BH1を形成することが容易になる。
On the other hand, in the first embodiment, in the step shown in FIG. 1C, a UV pulse laser generated at an oscillation frequency higher than 15 kHz is irradiated to the
あるいは、仮に、図1(c)に示す工程において、0.05J/mm2以上のエネルギー密度で発生させたUVパルスレーザーを銅箔11における同一箇所11eに複数回照射する場合を考える。この場合、例えば、加工条件が領域PR1に属していれば、樹脂層13における穴11aにより露出された箇所13eが除去された後に、銅箔12における穴13aにより露出されるべき箇所12eがさらに除去される可能性がある。これにより、穴底が銅箔12で塞がれた止まり穴を形成することが困難になる。Alternatively, suppose that a UV pulse laser generated at an energy density of 0.05 J / mm 2 or more is irradiated to the
それに対して、実施の形態1では、図1(c)に示す工程において、0.05J/mm2より小さなエネルギー密度で発生させたUVパルスレーザーを銅箔11における同一箇所11eに複数回照射する。これにより、銅箔12における穴13aにより露出されるべき箇所12eが残るように、穴11aに対応しており樹脂層13を貫通する穴13aを安定して形成することができる。すなわち、穴底が銅箔12で塞がれた止まり穴BH1を形成することが容易になる。On the other hand, in the first embodiment, in the step shown in FIG. 1C, a UV pulse laser generated at an energy density smaller than 0.05 J / mm 2 is irradiated to the
なお、図1(b)に示す工程では、F−E平面(図3参照)における
4≦F≦15・・・数式5
を満たすように、発振器(図示せず)によりUVパルスレーザーを発生させてもよい。数式5及び数式2を満たす領域は、図3に示す二点鎖線で囲まれた領域PR2である。図3に示すように、領域PR2は、×で示された加工条件及び三角で示された加工条件を含まずに、○で示された加工条件を含んでいる。これにより、銅箔における加工された穴の直径のばらつきを所定値未満内に収めることができるので、穴あけ加工における加工品質をさらに向上することができる。In the step shown in FIG. 1B, 4 ≦ F ≦ 15 in the FE plane (see FIG. 3).
A UV pulse laser may be generated by an oscillator (not shown) so as to satisfy the above. A
また、被加工物10に代えて、図2(b)に示す被加工物20が加工されても良い。被加工物20は、銅箔と樹脂層とが交互に複数回積層された多層構造を有したプリント配線基板であり、例えば、銅箔27、樹脂層26、銅箔25、樹脂層24、銅箔(第2の導体層)12、樹脂層(絶縁層)13、銅箔(第1の導体層)11が順に積層されている。
Moreover, it replaces with the to-
実施の形態2.
次に、実施の形態2にかかるレーザー加工方法について図7を用いて説明する。図7(a)〜(d)は、実施の形態2にかかるレーザー加工方法を示す工程断面図である。以下では、実施の形態1と異なる点を中心に説明する。
Next, the laser processing
図7(a)に示す工程及び図7(b)に示す工程では、それぞれ、図1(a)に示す工程及び図1(b)に示す工程と同様の処理が行われる。 In the step shown in FIG. 7A and the step shown in FIG. 7B, the same processing as the step shown in FIG. 1A and the step shown in FIG.
図7(c)に示す工程では、数式3及び数式4を満たす加工条件を用いずに、数式1及び数式2を満たす加工条件を用いる。すなわち、F−E平面(図3参照)における数式1及び数式2を満たすように、発振器(図示せず)によりUVパルスレーザーを発生させる。数式1及び数式2を満たす領域は、図3及び図4に示す一点鎖線で囲まれた領域PR1である。領域PR1は、図3に示すように、銅箔12が除去される加工条件に対応し、図4に示すように、樹脂層13を除去できる加工条件に対応している。すなわち、領域PR1は、樹脂層13を除去しさらに銅箔12を除去できる加工条件に対応している。
In the step shown in FIG. 7C, the processing conditions that satisfy
発振器から出射されたUVパルスレーザーは、樹脂層13における穴11aにより露出された箇所13eに複数回(例えば、5回)照射される。すなわち、発振器から出射された5パルスのUVパルスレーザーL311〜L315は、樹脂層13における穴11aにより露出された箇所13eに順次に照射される。これにより、図7(d)に示すように、穴(第2の穴)13aが形成されるとともに、銅箔12における穴13aにより露出されるべき箇所12eが除去されて穴12aが形成される。穴13aは、穴11aに対応しており樹脂層13iを貫通する穴である。穴12aは、穴11a及び穴13aに対応しており銅箔12iを貫通する穴である。
The UV pulse laser emitted from the oscillator is irradiated to the
このようにして、図7(d)に示すように、穴11a、穴13a、及び穴12aからなり、被加工物10(プリント配線基板)を貫通する貫通穴TH300が形成される。
In this way, as shown in FIG. 7 (d), a through hole TH300 that includes the
以上のように、実施の形態2においても、図7(b)に示す工程において、3kHz以上15kHz以下の発振周波数で発生させたUVパルスレーザーを銅箔11における同一箇所11eに複数回照射する。これにより、銅箔11を貫通する穴11aを形成するパンチング加工を安定して行うことができる(図3参照)ため、図7(c)に示す工程において、穴11aに対応しており樹脂層13を貫通する穴13aと穴13aに対応しており銅箔12を貫通する穴12aとを安定して形成することも容易になる。すなわち、被加工物10に穴あけ加工する(すなわち、穴11a、穴13a、及び穴12aからなる貫通穴TH300の加工を行う)際に、安定した穴あけ加工を行うことができる。
As described above, also in the second embodiment, in the step shown in FIG. 7B, the UV pulse laser generated at the oscillation frequency of 3 kHz or more and 15 kHz or less is irradiated to the
以上のように、本発明にかかるレーザー加工方法は、プリント配線基板における表面の導体層のパンチング加工に適している。 As described above, the laser processing method according to the present invention is suitable for punching a conductor layer on the surface of a printed wiring board.
10 被加工物
11、11i 銅箔
11a 穴
12、12i 銅箔
13、13i 樹脂層
13a 穴
20 被加工物
24 樹脂層
25 銅箔
26 樹脂層
27 銅箔
110 被加工物
111、111i 銅箔
111a 穴
112 銅箔
113、113i 樹脂層
113a 穴
210 被加工物
211、211i 銅箔
211a 穴
212 銅箔
213、213i 樹脂層
213a 穴
910 被加工物
911、911i 銅箔
911a 穴
912 銅箔
913 樹脂層
BH1 止まり穴
BH100 止まり穴
BH200 止まり穴
L1〜L15 UVパルスレーザー
L101〜L120 UVパルスレーザー
L201〜L225 UVパルスレーザー
L311〜L315 UVパルスレーザー
L901〜L915 UVパルスレーザー
PR1 領域
PR2 領域
PR3 領域
TH300 貫通穴DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記第1の導体層における同一箇所にパルスレーザーを複数回照射して、前記第1の導体層を貫通する第1の穴を形成する第1の工程と、
前記絶縁層における前記第1の穴により露出された箇所にパルスレーザーを複数回照射して、前記第1の穴に対応しており前記絶縁層を貫通する第2の穴を形成する第2の工程と、
を備え、
前記第1の工程では、4kHz以上15kHz以下の発振周波数で発生させたパルスレーザーを前記同一箇所に複数回照射する
ことを特徴とするレーザー加工方法。 A laser processing method for performing drilling with a pulse laser in a workpiece in which an insulating layer is sandwiched between a first conductor layer and a second conductor layer,
A first step of forming a first hole penetrating the first conductor layer by irradiating the same portion of the first conductor layer with a pulse laser a plurality of times;
A portion of the insulating layer exposed by the first hole is irradiated with a pulse laser a plurality of times to form a second hole corresponding to the first hole and penetrating the insulating layer. Process,
With
In the first step, the laser processing method is characterized in that a pulse laser generated at an oscillation frequency of 4 kHz or more and 15 kHz or less is irradiated to the same portion a plurality of times.
ことを特徴とする請求項1に記載のレーザー加工方法。 2. The laser processing method according to claim 1, wherein in the first step, the same spot is irradiated a plurality of times with a pulse laser generated at an energy density of 0.05 J / mm 2 or more.
ことを特徴とする請求項1に記載のレーザー加工方法。The laser processing method according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1に記載のレーザー加工方法。 In the second step, a pulse laser generated at an oscillation frequency greater than 15 kHz is exposed through the first hole so that a portion to be exposed through the second hole in the second conductor layer remains. The laser processing method according to claim 1, wherein the irradiated portion is irradiated a plurality of times.
ことを特徴とする請求項4に記載のレーザー加工方法。 In the second step, a pulse laser generated at an energy density of less than 0.05 J / mm 2 is used so that a portion to be exposed by the second hole in the second conductor layer remains. The laser processing method according to claim 4, wherein the portion exposed by the hole is irradiated a plurality of times.
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