JP5818646B2 - Laser processing apparatus and laser processing method - Google Patents

Laser processing apparatus and laser processing method Download PDF

Info

Publication number
JP5818646B2
JP5818646B2 JP2011249704A JP2011249704A JP5818646B2 JP 5818646 B2 JP5818646 B2 JP 5818646B2 JP 2011249704 A JP2011249704 A JP 2011249704A JP 2011249704 A JP2011249704 A JP 2011249704A JP 5818646 B2 JP5818646 B2 JP 5818646B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
processing
laser
laser beam
light
incident
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2011249704A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013103258A (en
Inventor
岡田 純一
純一 岡田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Heavy Industries Ltd filed Critical Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority to JP2011249704A priority Critical patent/JP5818646B2/en
Publication of JP2013103258A publication Critical patent/JP2013103258A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5818646B2 publication Critical patent/JP5818646B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Laser Beam Processing (AREA)

Description

本発明は、加工対象物にレーザビームを照射して加工を行うレーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。   The present invention relates to a laser processing apparatus and a laser processing method for performing processing by irradiating a workpiece with a laser beam.

カメラで加工位置を撮影したり、加工対象物に入射するレーザビームの反射光の強度を計測することによって、レーザ加工のモニタリングを行う手法が知られている(たとえば、特許文献1参照)。これらの手法を用い、加工対象部位の加工が終了したか否か、たとえば導電層上に絶縁層が積層されたプリント基板の絶縁層に貫通孔を形成する穴開け加工において、絶縁層に貫通孔が形成され、導電層が露出したか否かの判断を行うことができる。   There is known a technique for monitoring laser processing by photographing a processing position with a camera or measuring the intensity of reflected light of a laser beam incident on a processing object (for example, see Patent Document 1). Using these techniques, whether or not processing of the processing target portion is completed, for example, in the drilling process for forming a through hole in the insulating layer of the printed circuit board in which the insulating layer is laminated on the conductive layer, the through hole is formed in the insulating layer. It can be determined whether or not the conductive layer is exposed.

近年、穴開け加工の対象となるプリント基板の絶縁層は、樹脂とガラス繊維が混合されているものが主流となっている。絶縁層の面内方向におけるガラス繊維の疎密により、入射させるレーザビームのエネルギ密度の最適値は、プリント基板(絶縁層)上の位置により異なる。   In recent years, an insulating layer of a printed circuit board to be subjected to drilling has been mainly made of a mixture of resin and glass fiber. Due to the density of the glass fibers in the in-plane direction of the insulating layer, the optimum value of the energy density of the incident laser beam varies depending on the position on the printed circuit board (insulating layer).

しかしながらガラス繊維の疎密を、加工前に把握することは困難である。また、カメラによる加工位置の撮影や、プリント基板に入射するレーザビームの反射光強度の計測によっては、加工中に、絶縁層におけるガラス繊維の疎密を判断し、その加工位置に対して必要な投入エネルギを見積もり、ショット数の削減を実現したり、レーザ照射の最適条件を判断したりすることが困難であった。このため、たとえばプリント基板上の同一位置に複数ショットのレーザパルスを入射させて、絶縁層の穴開け加工を行う場合、ガラス繊維が密に含まれている位置を基準として、入射させるレーザパルスのショット数などの加工条件を決定することになる。したがって照射するレーザパルスのショット数や加工時間が増加するという問題が生じていた。   However, it is difficult to grasp the density of glass fibers before processing. In addition, depending on the shooting of the processing position by the camera and the measurement of the reflected light intensity of the laser beam incident on the printed circuit board, the density of the glass fiber in the insulating layer is judged during processing, and the necessary input to the processing position is made. It has been difficult to estimate the energy, to realize the reduction of the number of shots, and to determine the optimum conditions for laser irradiation. For this reason, for example, when performing drilling of an insulating layer by injecting multiple shots of laser pulses at the same position on a printed circuit board, the laser pulses to be incident on the basis of positions where glass fibers are densely contained Processing conditions such as the number of shots are determined. Therefore, there has been a problem that the number of shots of laser pulses to be irradiated and the processing time increase.

特開平11−342484号公報JP-A-11-342484

本発明の目的は、少ない加工時間で加工を行うことのできるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a laser processing apparatus and a laser processing method capable of performing processing in a short processing time.

また、良質の加工を実現できるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することである。   Moreover, it is providing the laser processing apparatus and laser processing method which can implement | achieve quality processing.

本発明の一観点によると、パルスレーザビームを出射する加工用レーザ光源と、前記加工用レーザ光源を出射するパルスレーザビームに対する加工性が相対的に高い第1の材料と、加工性が相対的に低い第2の材料とが混合されて含まれる加工対象物であって、該加工対象物の加工位置により、前記第1の材料と前記第2の材料の含有比率が異なる加工対象物を保持するステージと、前記加工用レーザ光源を出射したパルスレーザビームを、前記ステージに保持された加工対象物に伝搬する伝搬光学系と、前記第1の材料と前記第2の材料の含有比率に応じて、前記加工用レーザ光源から前記加工対象物の加工位置に投入する、単位面積当たりのトータルエネルギを制御する制御装置と、(i)前記加工用レーザ光源を出射したパルスレーザビームを、前記ステージに保持された加工対象物の加工位置に入射させたときに発生するヒュームを通過する参照光を出射する参照用光源、及び、前記参照用光源を出射し、前記ヒュームを通過した前記参照光を検出する検出器とを含み、前記制御装置は、前記検出器によって検出された前記参照光の、ヒュームによる吸収量に基いて、前記加工対象物の加工位置に投入する、単位面積当たりのトータルエネルギを制御するレーザ加工装置、または、(ii)前記加工用レーザ光源を出射したパルスレーザビームを、前記ステージに保持された加工対象物の加工位置に入射させたときに発生するヒュームから発せられた光を検出する検出器を含み、前記制御装置は、前記ヒュームから発せられ、前記検出器によって検出された光の所定波長における光強度に基いて、前記加工対象物の加工位置に投入する、単位面積当たりのトータルエネルギを制御するレーザ加工装置が提供される。   According to one aspect of the present invention, a processing laser light source that emits a pulse laser beam, a first material that has a relatively high workability with respect to the pulse laser beam that emits the processing laser light source, and a workability are relatively A processing object containing a mixture of a low second material and a processing object having a different content ratio of the first material and the second material depending on the processing position of the processing object. According to the content ratio of the first material and the second material, a propagation optical system for propagating the pulse laser beam emitted from the processing laser light source to the object to be processed held by the stage, And a control device for controlling the total energy per unit area, which is input from the processing laser light source to the processing position of the processing object, and (i) a pulse laser emitted from the processing laser light source. A reference light source that emits reference light that passes through a fume that is generated when a beam is incident on a processing position of a workpiece held on the stage, and the reference light source is emitted, A detector that detects the reference light that has passed, and the control device throws the reference light detected by the detector into a processing position of the processing object based on the amount of absorption by the fume. A laser processing device that controls the total energy per unit area, or (ii) generated when a pulsed laser beam emitted from the processing laser light source is incident on a processing position of a processing object held on the stage And a detector for detecting light emitted from the fumes, wherein the control device emits light from the fumes and detects a predetermined wavelength of the light detected by the detectors. Based on kicking the light intensity, is put into the machining position of the workpiece, the laser processing apparatus is provided for controlling the total energy per unit area.

また、本発明の他の観点によると、(a)加工用レーザ光源を出射するパルスレーザビームに対する加工性が相対的に高い第1の材料と、加工性が相対的に低い第2の材料とが混合されて含まれる加工対象物であって、該加工対象物の加工位置により、前記第1の材料と前記第2の材料の含有比率が異なる加工対象物に、前記加工用レーザ光源を出射したパルスレーザビームを入射させる工程と、(b)前記第1の材料と前記第2の材料の含有比率に応じて、前記加工用レーザ光源から前記加工対象物の加工位置に投入する、単位面積当たりのトータルエネルギを制御する工程とを有し、(i)前記工程(a)において、前記加工対象物にパルスレーザビームを入射させたときに発生するヒュームに参照光を通過させ、前記工程(b)において、前記参照光の前記ヒュームによる吸収量に基いて、前記加工対象物の加工位置に投入する、単位面積当たりのトータルエネルギを制御するレーザ加工方法、または、(ii)前記工程(a)において、前記加工対象物にパルスレーザビームを入射させたときに発生するヒュームから発せられた光を検出し、前記工程(b)において、前記ヒュームから発せられた光の所定波長における光強度に基いて、前記加工対象物の加工位置に投入する、単位面積当たりのトータルエネルギを制御するレーザ加工方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, (a) a first material having a relatively high workability with respect to a pulse laser beam emitted from a processing laser light source, and a second material having a relatively low workability. The processing laser light source is emitted to a processing object including a mixture of the first material and the second material depending on the processing position of the processing object. (B) a unit area that is input from the processing laser light source to a processing position of the processing object according to a content ratio of the first material and the second material. (I) In the step (a), a reference light is passed through a fume generated when a pulse laser beam is incident on the object to be processed, and the step (a) is performed. b) Smell , A laser processing method for controlling the total energy per unit area to be input to the processing position of the processing object based on the amount of absorption of the reference light by the fume, or (ii) in the step (a), Detecting light emitted from a fume generated when a pulsed laser beam is incident on the workpiece, and in the step (b), based on the light intensity at a predetermined wavelength of the light emitted from the fume, There is provided a laser processing method for controlling the total energy per unit area to be input to the processing position of the processing object.

本発明によれば、少ない加工時間で加工を行うことが可能なレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a laser processing apparatus and a laser processing method capable of performing processing in a short processing time.

また、良質の加工を実現可能なレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することができる。   Further, it is possible to provide a laser processing apparatus and a laser processing method capable of realizing high-quality processing.

図1Aは、第1の実施例によるレーザ加工装置を示す概略図であり、図1Bは、プリント基板50の概略的な断面図であり、図1Cは、ガルバノスキャナ13の走査範囲と参照用レーザビーム15aの通過範囲との関係を示す概略的な平面図である。1A is a schematic view showing a laser processing apparatus according to the first embodiment, FIG. 1B is a schematic cross-sectional view of a printed circuit board 50, and FIG. 1C is a scanning range of a galvano scanner 13 and a reference laser. It is a schematic top view which shows the relationship with the passage range of the beam 15a. 図2Aは、エポキシ樹脂とガラスの光吸収率の波長依存性を示す概略的なグラフであり、図2B〜図2Dは、参照用レーザビーム15aの光強度の波長依存性を示す概略的なグラフである。FIG. 2A is a schematic graph showing the wavelength dependence of the light absorption rate of the epoxy resin and the glass, and FIGS. 2B to 2D are schematic graphs showing the wavelength dependence of the light intensity of the reference laser beam 15a. It is. 図3は、第2の実施例によるレーザ加工方法を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing a laser processing method according to the second embodiment. 図4は、第3の実施例によるレーザ加工方法を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing a laser processing method according to the third embodiment. 図5は、第4の実施例によるレーザ加工方法を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing a laser processing method according to the fourth embodiment. 図6Aは、第5の実施例によるレーザ加工装置を示す概略図であり、図6Bは、ラインセンサ17及び分光器18の配設位置を示す概略的な平面図である。FIG. 6A is a schematic view showing a laser processing apparatus according to the fifth embodiment, and FIG. 6B is a schematic plan view showing the arrangement positions of the line sensor 17 and the spectrometer 18. 図7は、ヒュームの発光強度の波長依存性を示す概略的なグラフである。FIG. 7 is a schematic graph showing the wavelength dependence of the emission intensity of fume. 図8は、第6の実施例によるレーザ加工方法を示すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart showing a laser processing method according to the sixth embodiment. 図9は、第7の実施例によるレーザ加工方法を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing a laser processing method according to the seventh embodiment. 図10は、第8の実施例によるレーザ加工方法を示すフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart showing a laser processing method according to the eighth embodiment.

図1Aは、第1の実施例によるレーザ加工装置を示す概略図である。第1の実施例によるレーザ加工装置は、加工用レーザ光源10、ビーム整形器11、折り返しミラー12、ガルバノスキャナ13、fθレンズ14、参照用レーザ光源15、フィルタ16、ラインセンサ17、XYステージ20、制御装置30、及び、記憶装置31を含んで構成される。XYステージ20上には、加工対象物であるプリント基板50が載置されている。XYステージ20は、プリント基板20を保持し、XY平面(水平面)内で移動させることができる。   FIG. 1A is a schematic view showing a laser processing apparatus according to the first embodiment. The laser processing apparatus according to the first embodiment includes a processing laser light source 10, a beam shaper 11, a folding mirror 12, a galvano scanner 13, an fθ lens 14, a reference laser light source 15, a filter 16, a line sensor 17, and an XY stage 20. The control device 30 and the storage device 31 are included. On the XY stage 20, a printed circuit board 50 that is a processing target is placed. The XY stage 20 holds the printed circuit board 20 and can be moved in an XY plane (horizontal plane).

加工用レーザ光源10は、たとえば炭酸ガスレーザ発振器を含み、パルスレーザビームである加工用レーザビーム10aを出射する。加工用レーザビーム10aは、ビーム整形器11でビームの断面形状を整形され、折り返しミラー12で反射された後、ガルバノスキャナ13、fθレンズ14を経由して、XYステージ20上に保持されたプリント基板50に入射する。ガルバノスキャナ13は2枚の揺動ミラーを含み、加工用レーザビーム10aの出射方向を変化させ、プリント基板50上における入射位置を移動させることができるビーム走査器である。加工用レーザビーム10aは、鉛直方向下向き(Z軸負方向)にプリント基板50に入射する。   The processing laser light source 10 includes, for example, a carbon dioxide laser oscillator, and emits a processing laser beam 10a that is a pulse laser beam. The processing laser beam 10 a is shaped by the beam shaper 11, shaped by the beam cross-section, reflected by the folding mirror 12, and then the print held on the XY stage 20 via the galvano scanner 13 and the fθ lens 14. Incident on the substrate 50. The galvano scanner 13 is a beam scanner that includes two oscillating mirrors and can move the incident position on the printed circuit board 50 by changing the emitting direction of the processing laser beam 10a. The processing laser beam 10a is incident on the printed board 50 vertically downward (Z-axis negative direction).

図1Bに、プリント基板50の概略的な断面図を示す。プリント基板50は、たとえば銅で形成される導電層(金属層)51上に絶縁層52が積層され、更にその上に、たとえば銅で形成される導電層(金属層)53が積層される構造を有する。加工用レーザビーム10aは、鉛直上方からプリント基板50の導電層53側に入射する。複数ショットの加工用レーザビーム10aの照射により、導電層53及び絶縁層52を貫通し、導電層51表面を底面とする貫通孔が形成される。加工用レーザビーム10aがプリント基板50の絶縁層52に入射するとき、入射位置からヒューム(絶縁層52が分解した気体状生成物)が発生する。   FIG. 1B shows a schematic cross-sectional view of the printed circuit board 50. The printed circuit board 50 has a structure in which an insulating layer 52 is laminated on a conductive layer (metal layer) 51 made of, for example, copper, and a conductive layer (metal layer) 53 made of, for example, copper is further laminated thereon. Have The processing laser beam 10a is incident on the conductive layer 53 side of the printed circuit board 50 from vertically above. By irradiating a plurality of shots of the processing laser beam 10a, a through-hole penetrating the conductive layer 53 and the insulating layer 52 and having the surface of the conductive layer 51 as a bottom surface is formed. When the processing laser beam 10a is incident on the insulating layer 52 of the printed board 50, fumes (a gaseous product in which the insulating layer 52 is decomposed) are generated from the incident position.

絶縁層52は、たとえばFR−4(flame retardant type 4)であり、エポキシ樹脂とガラス繊維とが混合され、練り込まれた、エポキシ樹脂とガラスの複合材料層である。エポキシ樹脂は、加工用レーザビーム10aに対する加工性(除去性)が相対的に高く(加工されやすく)、ガラス繊維は、加工用レーザビーム10aに対する加工性が相対的に低い(加工されにくい)。絶縁層52の面内方向におけるガラス繊維の疎密に起因して、プリント基板50(絶縁層52)上の位置により、加工用レーザビーム10aに対する絶縁層52の加工性は異なる。ガラス繊維が密に含有されている位置は加工されにくく、疎に含有されている位置は加工されやすい。   The insulating layer 52 is, for example, FR-4 (flame retardant type 4), and is a composite layer of epoxy resin and glass in which an epoxy resin and glass fiber are mixed and kneaded. Epoxy resin has a relatively high workability (removability) with respect to the processing laser beam 10a (easy to be processed), and glass fiber has a relatively low workability with respect to the processing laser beam 10a (not easily processed). Due to the density of the glass fibers in the in-plane direction of the insulating layer 52, the workability of the insulating layer 52 with respect to the processing laser beam 10a differs depending on the position on the printed board 50 (insulating layer 52). The positions where the glass fibers are densely contained are difficult to be processed, and the positions where the glass fibers are sparsely contained are easy to be processed.

再び図1Aを参照する。参照用レーザ光源15は、たとえば可視光の波長領域の連続波の参照用レーザビーム15aを出射する。参照用レーザビーム15aの進行方向は、X軸正方向である。参照用レーザビーム15aは、X軸に垂直な仮想平面に入射するビームの断面形状が、Y軸方向を長軸方向、Z軸方向を短軸方向とする矩形状の2次元ラインビームである。参照用レーザビーム15aは、XYステージ20に保持されたプリント基板50の上方、加工用レーザビーム10aが絶縁層52に入射することで発生するヒューム60を通過するように、参照用レーザ光源15から出射される。参照用レーザビーム15aは、加工用レーザビーム10aの光軸と交差、本例においては直交する。   Reference is again made to FIG. 1A. The reference laser light source 15 emits a continuous-wave reference laser beam 15a in the wavelength region of visible light, for example. The traveling direction of the reference laser beam 15a is the X axis positive direction. The reference laser beam 15a is a rectangular two-dimensional line beam having a cross-sectional shape of a beam incident on a virtual plane perpendicular to the X axis, the Y axis direction being the major axis direction and the Z axis direction being the minor axis direction. The reference laser beam 15a is emitted from the reference laser light source 15 so as to pass above the printed circuit board 50 held by the XY stage 20 and through the fumes 60 generated when the processing laser beam 10a enters the insulating layer 52. Emitted. The reference laser beam 15a intersects the optical axis of the processing laser beam 10a, and is orthogonal in this example.

参照用レーザビーム15aは、特定の波長範囲の光のみを透過するフィルタ16に入射する。参照用レーザビーム15aのうちフィルタ16を透過した光は、受光デバイスであるラインセンサ17に入射する。ラインセンサ17は、たとえば多数のフォトダイオード(受光素子)が、Y軸方向に沿って配列された構成を有し、ヒューム60を通過した参照用レーザビーム15aを検出可能な検出器である。ラインセンサ17で検出された参照用レーザビーム15aに関する情報は、制御装置30に送信される。   The reference laser beam 15a is incident on a filter 16 that transmits only light in a specific wavelength range. The light that has passed through the filter 16 in the reference laser beam 15a is incident on the line sensor 17 that is a light receiving device. The line sensor 17 is a detector that has a configuration in which, for example, a large number of photodiodes (light receiving elements) are arranged along the Y-axis direction, and can detect the reference laser beam 15 a that has passed through the fume 60. Information regarding the reference laser beam 15 a detected by the line sensor 17 is transmitted to the control device 30.

制御装置30は、加工用レーザ光源10、参照用レーザ光源15からのレーザビーム10a、15aの出射を制御する。また、ガルバノスキャナ13による、加工用レーザビーム10aのプリント基板50上における入射位置の制御を行う。更に、XYステージ20によるプリント基板50の移動を制御する。たとえばメモリである記憶装置31は、プリント基板50上における加工用レーザビーム10aの入射位置(貫通孔形成位置)の座標を記憶している。制御装置30は、記憶装置31の記憶内容に基いて、プリント基板50上の貫通孔形成位置に、加工用レーザビーム10aが入射し貫通孔を形成するように、ガルバノスキャナ13の動作を制御する。   The control device 30 controls the emission of the laser beams 10 a and 15 a from the processing laser light source 10 and the reference laser light source 15. Further, the incident position of the processing laser beam 10a on the printed circuit board 50 is controlled by the galvano scanner 13. Further, the movement of the printed circuit board 50 by the XY stage 20 is controlled. For example, the storage device 31, which is a memory, stores the coordinates of the incident position (through hole forming position) of the processing laser beam 10 a on the printed circuit board 50. The control device 30 controls the operation of the galvano scanner 13 based on the stored contents of the storage device 31 so that the processing laser beam 10a enters the through-hole formation position on the printed circuit board 50 and forms the through-hole. .

制御装置30は、後に詳述するように、ラインセンサ17で検出された参照用レーザビーム15aに関する情報、たとえば光強度の情報に基いて、各貫通孔形成位置に投入する、単位面積当たりのトータルエネルギを制御する。   As will be described in detail later, the control device 30 adds the total per unit area to be input to each through hole forming position based on information on the reference laser beam 15a detected by the line sensor 17, for example, information on light intensity. Control energy.

図1Cは、ガルバノスキャナ13の走査範囲と参照用レーザビーム15aの通過範囲との関係を示す概略的な平面図である。本図においては、ガルバノスキャナ13の2枚の揺動ミラーの向きを変化させることによって、加工用レーザビーム10aを走査することのできるプリント基板上の範囲(走査範囲)に50の符号を付した。ガルバノスキャナ13の走査範囲50に配置されるプリント基板上の貫通孔形成位置に、加工用レーザビーム10aが照射され、照射位置に、導電層53及び絶縁層52を貫通し、導電層51に至る貫通孔が形成される。プリント基板50に対する穴開けは、たとえばサイクル加工で行われる。ガルバノスキャナ13の走査範囲内の貫通孔形成位置に対する穴開け加工が終了したら、XYステージ20の動作により、プリント基板50の他の加工範囲をガルバノスキャナ13の走査範囲に移動させ、当該加工範囲の穴開け加工を行う。   FIG. 1C is a schematic plan view showing the relationship between the scanning range of the galvano scanner 13 and the passing range of the reference laser beam 15a. In this figure, by changing the direction of the two oscillating mirrors of the galvano scanner 13, a range (scanning range) on the printed board that can be scanned with the processing laser beam 10 a is marked with 50. . The processing laser beam 10a is irradiated to the through hole formation position on the printed circuit board arranged in the scanning range 50 of the galvano scanner 13, and the conductive layer 53 and the insulating layer 52 are penetrated to the irradiation position to reach the conductive layer 51. A through hole is formed. The drilling of the printed board 50 is performed by, for example, cycle processing. When the drilling process for the through-hole formation position within the scanning range of the galvano scanner 13 is completed, the other processing range of the printed circuit board 50 is moved to the scanning range of the galvano scanner 13 by the operation of the XY stage 20. Drill holes.

ガルバノスキャナ13の走査範囲は、たとえばX軸、Y軸方向にそれぞれ50mmの正方形状の領域である。参照用レーザ光源15は、ガルバノスキャナ13の走査範囲のX軸負方向側に配置され、フィルタ16とラインセンサ17は、ガルバノスキャナ13の走査範囲のX軸正方向側に配置される。参照用レーザビーム15aは、平面視上、その通過範囲がガルバノスキャナ13の走査範囲全域を覆うように、参照用レーザ光源15から出射され、フィルタ16を透過し、ラインセンサ17に入射する。   The scanning range of the galvano scanner 13 is a square area of 50 mm in each of the X-axis and Y-axis directions, for example. The reference laser light source 15 is disposed on the X axis negative direction side of the scanning range of the galvano scanner 13, and the filter 16 and the line sensor 17 are disposed on the X axis positive direction side of the scanning range of the galvano scanner 13. The reference laser beam 15 a is emitted from the reference laser light source 15 so as to cover the entire scanning range of the galvano scanner 13 in plan view, passes through the filter 16, and enters the line sensor 17.

2次元ラインビームである参照用レーザビーム15aを、ガルバノスキャナ13の走査範囲50全域の上方を通過させることにより、参照用レーザビーム15aを、走査範囲50内のすべての貫通孔形成位置から発生するヒュームに入射させることができる。ラインセンサが水平方向に移動したり、角度を変更することによって、レーザ入射点を監視させるようにしてもよい。   By passing the reference laser beam 15a, which is a two-dimensional line beam, over the entire scanning range 50 of the galvano scanner 13, the reference laser beam 15a is generated from all through-hole forming positions in the scanning range 50. Can enter the fume. The laser incident point may be monitored by moving the line sensor in the horizontal direction or changing the angle.

図2Aは、エポキシ樹脂とガラスの光吸収率の波長依存性を示す概略的なグラフである。グラフの横軸は波長を単位「nm」で示し、縦軸は光吸収率を単位「%」で示す。曲線aは、エポキシ樹脂の光吸収率の波長依存性を表し、曲線bは、ガラスの光吸収率の波長依存性を表す。グラフ中の波長λは、エポキシ樹脂の光吸収率が小さく、ガラスの光吸収率が大きい波長である。波長λは、参照用レーザ光源15から出射される参照用レーザビーム15aの波長である。 FIG. 2A is a schematic graph showing the wavelength dependence of the light absorption rate of epoxy resin and glass. The horizontal axis of the graph indicates the wavelength in the unit “nm”, and the vertical axis indicates the light absorption rate in the unit “%”. A curve a represents the wavelength dependency of the light absorption rate of the epoxy resin, and a curve b represents the wavelength dependency of the light absorption rate of the glass. The wavelength λ 1 in the graph is a wavelength at which the light absorption rate of the epoxy resin is small and the light absorption rate of the glass is large. The wavelength λ 1 is the wavelength of the reference laser beam 15 a emitted from the reference laser light source 15.

図2B〜図2Dは、参照用レーザビーム15aの光強度の波長依存性を示す概略的なグラフである。グラフの横軸は波長を単位「nm」で表し、縦軸は光強度を単位「W/cm」で表す。 2B to 2D are schematic graphs showing the wavelength dependence of the light intensity of the reference laser beam 15a. The horizontal axis of the graph represents the wavelength in the unit “nm”, and the vertical axis represents the light intensity in the unit “W / cm 2 ”.

図2Bに示すのは、非加工時(ヒューム不発生時)にフィルタ16を透過する前の参照用レーザビーム15aにおける波長と光強度の関係である。参照用レーザビーム15aの光強度は、波長λにおいて最も強い。 FIG. 2B shows the relationship between the wavelength and the light intensity of the reference laser beam 15a before passing through the filter 16 when not processed (when no fume is generated). Light intensity of the reference laser beam 15a is strongest at a wavelength lambda 1.

図2Cに示すのは、非加工時(ヒューム不発生時)にフィルタ16を透過し、ラインセンサ17に入射する参照用レーザビーム15aにおける波長と光強度の関係である。参照用レーザビーム15aの光強度は、波長λにおいて最も強く、その値はFである。フィルタ16は、たとえば波長λ〜λの光を透過するバンドパスフィルタである。 FIG. 2C shows the relationship between the wavelength and the light intensity of the reference laser beam 15 a that passes through the filter 16 and enters the line sensor 17 when not processed (when no fume is generated). Light intensity of the reference laser beam 15a is strongest at a wavelength lambda 1, the value is F 1. The filter 16 is a band-pass filter that transmits light with wavelengths λ m to λ M , for example.

図2Dに示すのは、絶縁層52の加工時(ヒューム発生時)に、参照用レーザビーム15aのうち、貫通孔形成位置の上方でヒュームを通過した後、フィルタ16を透過し、ラインセンサ17に入射した光、すなわちたとえばヒュームが発生している加工中の穴とY座標が等しい位置に配置されたフォトダイオードに入射した光における波長と光強度の関係である。   FIG. 2D shows that when the insulating layer 52 is processed (when fumes are generated), the reference laser beam 15a passes through the fumes above the through-hole formation position, and then passes through the filter 16 to pass through the line sensor 17. Is the relationship between the wavelength and the light intensity of light incident on the light, that is, for example, light incident on a photodiode disposed at a position where the Y coordinate is equal to the hole being processed where fume is generated.

エポキシ樹脂とガラスを含む複合材料層である絶縁層52の加工時に発生するヒュームを通過する際、参照用レーザビーム15aの一部はこれに吸収される。図2Aに示すように、エポキシ樹脂は波長λの光を多くは吸収しないが、ガラスは高い吸収率で吸収する。このため、絶縁層52におけるガラスの含有率に応じて、ヒュームが発生している加工中の穴とY座標が等しい位置に配置されたフォトダイオードに入射する参照用レーザビーム15a(波長λの光)の光強度はFより小さい値の範囲内で変化する。ガラスの含有率が相対的に高い場合の光強度は、ガラスの含有率が相対的に低い場合の光強度よりも小さい。本図に示す例においては、波長λの光の強度はFである。 A part of the reference laser beam 15a is absorbed by the fumes generated when the insulating layer 52, which is a composite material layer containing epoxy resin and glass, is processed. As shown in FIG. 2A, an epoxy resin does not absorb much light with a wavelength lambda 1, the glass absorbs at high absorption. Therefore, in accordance with the glass content in the insulating layer 52, the reference laser beam 15a (with the wavelength λ 1) incident on the photodiode disposed at the position where the Y coordinate is equal to the hole being processed where fume is generated. light intensity of the light) varies in the range of F 1 smaller value. The light intensity when the glass content is relatively high is smaller than the light intensity when the glass content is relatively low. In the example shown in this figure, the intensity of light of wavelength λ 1 is F 2 .

ラインセンサ17は、たとえば加工に先立って、ヒューム不発生時にフィルタ16を透過し、ラインセンサ17に入射する参照用レーザビーム15a(波長λの光)を検出し、その光強度Fを把握する。把握された光強度Fは、制御装置30に送信され記憶装置31に記憶される。 Line sensor 17, for example, prior to processing, is transmitted through the filter 16 during fume nonoccurrence detects the reference laser beam 15a incident (wavelength lambda 1 of the light) to the line sensor 17, grasp the light intensity F 1 To do. The grasped light intensity F 1 is transmitted to the control device 30 and stored in the storage device 31.

たとえば、参照用レーザ光源15から参照用レーザビーム15aが出射されている状態で、プリント基板50の絶縁層52に加工用レーザビーム10aが照射され、穴開け加工が行われる。加工用レーザビーム10aが入射した位置から発生するヒュームを通過した参照用レーザビーム15a(波長λの光)は、ラインセンサ17で検出され、その光強度、たとえばFが把握される。ラインセンサ17で検出された参照用レーザビーム15aに関する情報、たとえば、加工用レーザビーム10aが入射した位置から発生するヒュームを通過した参照用レーザビーム15a(波長λの光)の強度がFであるという情報は、制御装置30に送信される。 For example, in a state where the reference laser beam 15 a is emitted from the reference laser light source 15, the processing laser beam 10 a is irradiated on the insulating layer 52 of the printed circuit board 50, and drilling is performed. Processing laser beam 10a laser reference has passed through the fumes generated from the position incident beam 15a (wavelength lambda 1 of the light) is detected by the line sensor 17, the light intensity, for example F 2 is grasped. Information about the reference laser beam 15a detected by the line sensor 17, for example, the intensity of the reference laser beam 15a which the processing laser beam 10a passes through the fumes generated from the incident position (wavelength lambda 1 of the light) is F 2 Is transmitted to the control device 30.

制御装置30は、記憶装置31に記憶されている貫通孔形成位置の座標に基き、プリント基板50上の所定位置に、加工用レーザビーム10aが入射するように、加工用レーザ光源10からの加工用レーザビーム10aの出射、及び、ガルバノスキャナ13の動作を制御しているため、得られた光強度Fが、形成中のどの穴から発生したヒュームを通過した参照用レーザビーム15a(波長λの光)の光強度であるかを把握可能である。また、ラインセンサ17による検出は、加工用レーザビーム10aの出射と同期させて行えばよい。制御装置30は、光強度Fと光強度Fとから、(F−F)/Fを吸収率α(ヒュームによる参照用レーザビーム15a(波長λの光)の吸光率α)として算出し、貫通孔形成位置と対応づけて記憶装置31に記憶させる。(F−F)は、参照用レーザビーム15a(波長λの光)の、ヒュームによる吸収量に対応する値である。 The control device 30 performs processing from the processing laser light source 10 so that the processing laser beam 10 a is incident on a predetermined position on the printed circuit board 50 based on the coordinates of the through-hole formation position stored in the storage device 31. emission of use the laser beam 10a, and, because it controls the operation of the galvano scanner 13, the light intensity F 2 obtained is, reference laser beam 15a passing through the fume generated from any hole in the formation (wavelength λ It is possible to grasp whether the light intensity is 1 ). The detection by the line sensor 17 may be performed in synchronization with the emission of the processing laser beam 10a. From the light intensity F 1 and the light intensity F 2 , the control device 30 absorbs (F 1 −F 2 ) / F 1 with an absorptance α (absorption rate α of the reference laser beam 15a (light with wavelength λ 1 ) by fume). ) And is stored in the storage device 31 in association with the through-hole formation position. (F 1 -F 2 ) is a value corresponding to the amount of absorption by the fume of the reference laser beam 15a (light having the wavelength λ 1 ).

図3は、第2の実施例によるレーザ加工方法を示すフローチャートである。以下、実施例によるフローチャートには、一つの貫通孔形成位置における加工手順を示す。また、実施例によるレーザ加工方法は、制御装置30による制御のもとで行われる。更に、プリント基板50に入射させる加工用レーザビーム10aの入射領域(ビームスポット)の面積は、すべてのショット間で相互に等しい。   FIG. 3 is a flowchart showing a laser processing method according to the second embodiment. Hereinafter, the flowchart according to the embodiment shows a processing procedure at one through hole forming position. The laser processing method according to the embodiment is performed under the control of the control device 30. Further, the area of the incident region (beam spot) of the processing laser beam 10a incident on the printed circuit board 50 is equal between all shots.

ステップS101において、貫通孔形成位置に1ショットめのレーザパルスを入射させる。パルスエネルギ密度はたとえば40J/cmである。1ショットめのレーザパルスをプリント基板50(導電層53)に照射することで、導電層53を貫通し、絶縁層52表面を露出する穴が形成される。 In step S101, the first-shot laser pulse is incident on the through hole forming position. The pulse energy density is 40 J / cm 2 , for example. By irradiating the printed board 50 (conductive layer 53) with the first shot laser pulse, a hole that penetrates the conductive layer 53 and exposes the surface of the insulating layer 52 is formed.

ステップS102において、露出した絶縁層52表面に2ショットめのレーザパルスを入射させる。これは絶縁層52に対して入射させる、1ショットめのレーザパルスであり、パルスエネルギ密度はたとえば30J/cmである。このレーザパルスの照射により、絶縁層52の厚さ方向に途中までの深さの穴が形成される。 In step S102, a second-shot laser pulse is incident on the exposed insulating layer 52 surface. This is a first shot laser pulse incident on the insulating layer 52, and the pulse energy density is, for example, 30 J / cm 2 . By this laser pulse irradiation, a hole having a depth halfway in the thickness direction of the insulating layer 52 is formed.

ステップS103において、その貫通孔形成位置から発生したヒュームを通過した参照用レーザビーム15a(波長λの光)の強度を検出し、吸収率αを算出する。吸収率αの算出に当たっては、あらかじめ図2Cに示す参照用レーザビーム15a(波長λの光)の光強度Fを測定しておく。 In step S103, it detects the intensity of the through hole forming positions reference laser beam 15a passing through the fume generated from (wavelength lambda 1 of the light), is calculated absorptance alpha. In calculating the absorptance α, the light intensity F 1 of the reference laser beam 15a (light having the wavelength λ 1 ) shown in FIG. 2C is measured in advance.

ステップS104において、吸収率αと所定の閾値S、S、Sとを比較する。閾値S、S、Sは、加工に先立って実験を行い、適切な値を求め、記憶装置31に記憶させておく。たとえば閾値Sは50%、Sは30%、Sは1%である。制御装置30は、吸収率αと閾値S、S、Sとを比較する。 In step S104, the absorption rate α is compared with predetermined threshold values S 1 , S 2 , and S 3 . The threshold values S 1 , S 2 , and S 3 are obtained by conducting experiments prior to processing, obtaining appropriate values, and storing them in the storage device 31. For example the threshold S 1 is 50%, S 2 is 30%, S 3 is 1%. The control device 30 compares the absorption rate α with the threshold values S 1 , S 2 , S 3 .

<αのとき、すなわち絶縁層52の貫通孔形成位置(ビーム入射位置)から発生したヒュームによる参照用レーザビーム15a(波長λの光)の吸収率が50%を超え、たとえば80%であるとき、ステップS105に進む。S<αである場合、その貫通孔形成位置における絶縁層52のガラス繊維含有率が相対的に高い(ガラス繊維が密に含まれている)と判断される。すなわち、その位置の絶縁層52は加工性は相対的に低く、穴の形成深さは相対的に浅い。このため、投入エネルギを大きくして次ショット(3ショットめ)を入射させる。次ショットのレーザパルスのパルスエネルギ密度はたとえば40J/cmである。 When S 1 <α, that is, the absorptance of the reference laser beam 15a (light of wavelength λ 1 ) by the fumes generated from the through hole formation position (beam incident position) of the insulating layer 52 exceeds 50%, for example 80% If YES, go to step S105. When S 1 <α, it is determined that the glass fiber content of the insulating layer 52 at the through hole formation position is relatively high (glass fibers are densely contained). That is, the insulating layer 52 at that position is relatively low in workability, and the hole formation depth is relatively shallow. For this reason, the input energy is increased and the next shot (third shot) is made incident. The pulse energy density of the next shot laser pulse is, for example, 40 J / cm 2 .

制御装置30は、たとえば加工用レーザ光源10から出射されるレーザパルス10aのパルスエネルギを大きくすることで、絶縁層52に入射するレーザパルス10aのエネルギ密度を大きくする。または、図1Aに示す例においては、ビーム整形器11からfθレンズ14までで構成され、加工用レーザ光源10から出射されたレーザビーム10aを、XYステージ20上に保持されたプリント基板50に伝搬する伝搬光学系に、アッテネータを含ませ、その減衰率を小さくすることで、絶縁層52に入射するレーザパルス10aのエネルギ密度を大きくしてもよい。あるいは伝搬光学系に音響光学素子を含ませ、絶縁層52に入射するレーザパルス10aのパルス幅を大きくすることで、絶縁層52に入射するレーザパルス10aのエネルギ密度を大きくすることもできる。   For example, the control device 30 increases the energy density of the laser pulse 10 a incident on the insulating layer 52 by increasing the pulse energy of the laser pulse 10 a emitted from the processing laser light source 10. Alternatively, in the example shown in FIG. 1A, the laser beam 10 a that is configured from the beam shaper 11 to the fθ lens 14 and is emitted from the processing laser light source 10 is propagated to the printed circuit board 50 held on the XY stage 20. The energy density of the laser pulse 10a incident on the insulating layer 52 may be increased by including an attenuator in the propagating optical system to reduce the attenuation rate. Alternatively, the energy density of the laser pulse 10 a incident on the insulating layer 52 can be increased by including an acousto-optic element in the propagation optical system and increasing the pulse width of the laser pulse 10 a incident on the insulating layer 52.

<α≦Sのとき、すなわち絶縁層52の貫通孔形成位置(ビーム入射位置)から発生したヒュームによる参照用レーザビーム15aの吸収率が30%を超え50%以下、たとえば40%であるとき、ステップS106に進む。S<α≦Sである場合、その貫通孔形成位置における絶縁層52のガラス繊維含有率は平均的である(ガラス繊維が平均的な密度で含まれている)と判断される。すなわち、その位置の絶縁層52の加工性、及び、穴の形成深さは相対的に平均的である。このため、投入エネルギを維持して(パルスエネルギ密度をたとえば30J/cmのままとして)次ショット(3ショットめ)を入射させる。 When S 2 <α ≦ S 1 , that is, when the absorption rate of the reference laser beam 15a by the fumes generated from the through hole formation position (beam incident position) of the insulating layer 52 exceeds 30% and is 50% or less, for example, 40%. If there is, the process proceeds to step S106. When S 2 <α ≦ S 1, it is determined that the glass fiber content of the insulating layer 52 at the through hole formation position is average (glass fibers are included at an average density). That is, the workability of the insulating layer 52 at that position and the formation depth of the hole are relatively average. Therefore, the next shot (third shot) is made incident while maintaining the input energy (with the pulse energy density kept at, for example, 30 J / cm 2 ).

<α≦Sのとき、すなわち絶縁層52の貫通孔形成位置(ビーム入射位置)から発生したヒュームによる参照用レーザビーム15aの吸収率が1%を超え30%以下、たとえば20%であるとき、ステップS107に進む。S<α≦Sである場合、その貫通孔形成位置における絶縁層52のガラス繊維含有率が相対的に低い(ガラス繊維が疎に含まれている)と判断される。すなわち、その位置の絶縁層52は加工性は相対的に高く、穴の形成深さは相対的に深い。このため、投入エネルギを小さくして次ショット(3ショットめ)を入射させる。次ショットのレーザパルスのパルスエネルギ密度はたとえば20J/cmである。 When S 3 <α ≦ S 2 , that is, when the absorption rate of the reference laser beam 15a by the fumes generated from the through hole formation position (beam incident position) of the insulating layer 52 exceeds 1% and is 30% or less, for example, 20%. If there is, the process proceeds to step S107. When S 3 <α ≦ S 2, it is determined that the glass fiber content of the insulating layer 52 at the through hole formation position is relatively low (glass fibers are included sparsely). That is, the insulating layer 52 at that position has a relatively high workability, and the hole formation depth is relatively deep. For this reason, the input energy is reduced and the next shot (third shot) is made incident. The pulse energy density of the next shot laser pulse is, for example, 20 J / cm 2 .

制御装置30は、たとえば加工用レーザ光源10から出射されるレーザパルス10aのパルスエネルギを小さくすることで、絶縁層52に入射するレーザパルス10aのエネルギ密度を小さくする。または伝搬光学系にアッテネータを含ませ、その減衰率を大きくすることで、絶縁層52に入射するレーザパルス10aのエネルギ密度を小さくしてもよい。あるいは伝搬光学系に音響光学素子を含ませ、絶縁層52に入射するレーザパルス10aのパルス幅を小さくすることで、絶縁層52に入射するレーザパルス10aのエネルギ密度を小さくすることもできる。   For example, the control device 30 reduces the energy density of the laser pulse 10 a incident on the insulating layer 52 by reducing the pulse energy of the laser pulse 10 a emitted from the processing laser light source 10. Alternatively, the energy density of the laser pulse 10a incident on the insulating layer 52 may be reduced by including an attenuator in the propagation optical system and increasing the attenuation rate. Alternatively, the energy density of the laser pulse 10 a incident on the insulating layer 52 can be reduced by including an acousto-optic element in the propagation optical system and reducing the pulse width of the laser pulse 10 a incident on the insulating layer 52.

α≦Sのとき、すなわち絶縁層52の貫通孔形成位置(ビーム入射位置)から発生したヒュームによる参照用レーザビーム15a(波長λの光)の吸収率が1%以下であるときは、絶縁層52を貫通する穴が形成されたと判断し、ステップS108に進み、その貫通孔形成位置に対する加工を終了する。 When α ≦ S 3 , that is, when the absorptance of the reference laser beam 15a (light having the wavelength λ 1 ) by the fumes generated from the through hole forming position (beam incident position) of the insulating layer 52 is 1% or less, It is determined that a hole penetrating the insulating layer 52 has been formed, the process proceeds to step S108, and the processing for the through-hole formation position is terminated.

ステップS105〜ステップS107に進んだ場合、その後、ステップS103に戻る。すなわち3ショットめ(絶縁層52に対する2ショットめ)のレーザパルス10aの照射で発生したヒュームについても、ヒュームを通過した参照用レーザビーム15a(波長λの光)の強度を検出し、吸収率αを算出して、ステップS104において、閾値S、S、Sと比較する。そして吸収率αと閾値S、S、Sとの大小関係に基き、ステップS105〜ステップS108の処理に進む。 If the process proceeds to step S105 to step S107, then the process returns to step S103. That laser regard to fumes generated by irradiation of the pulse 10a, detects the intensity of the reference laser beam 15a passing through the fume (wavelength lambda 1 of the light), the absorption rate of 3 shot (the second shot to the insulating layer 52) α is calculated and compared with threshold values S 1 , S 2 , and S 3 in step S104. Then, based on the magnitude relationship between the absorption rate α and the thresholds S 1 , S 2 , S 3 , the process proceeds to steps S 105 to S 108.

最終的に、α≦Sとなったとき、その貫通孔形成位置に対する加工は完了する。 Finally, when α ≦ S 3 , the processing for the through hole forming position is completed.

たとえば、2ショットめのレーザパルスの照射により発生したヒュームを通過した参照用レーザビーム15a(波長λの光)の強度から算出された吸収率αが、S<αであったとき、3ショットめのレーザパルスを、40J/cmのパルスエネルギ密度で絶縁層52に入射させるため、そのショット(合計3ショット)で導電層53及び絶縁層52を貫通する穴を形成することができる。吸収率αの値に応じ、ガラス繊維が密に含有されていると判断される位置に対しては、次ショットの投入エネルギを増加させるので、従来の加工であれば、たとえば4ショットのレーザパルスの照射で貫通孔を形成していた位置に、3ショットで穴を形成することができる。このためショット数を削減し、加工時間を短縮することができる。 For example, when the absorptance α calculated from the intensity of the reference laser beam 15a (light having the wavelength λ 1 ) that has passed through the fumes generated by the irradiation of the second shot laser pulse is S 1 <α, 3 Since the shot laser pulse is incident on the insulating layer 52 at a pulse energy density of 40 J / cm 2 , a hole penetrating the conductive layer 53 and the insulating layer 52 can be formed by the shot (three shots in total). Depending on the value of the absorption rate α, the input energy of the next shot is increased at the position where it is determined that the glass fiber is densely contained. A hole can be formed in three shots at the position where the through hole has been formed by irradiation. For this reason, the number of shots can be reduced and the processing time can be shortened.

また、吸収率αが、S<α≦Sであったとき、3ショットめのレーザパルスを、30J/cmのパルスエネルギ密度で入射させた場合も、そのショット(合計3ショット)で導電層53及び絶縁層52を貫通する穴が形成される。 Further, when the absorptance α is S 2 <α ≦ S 1 , even when the third shot laser pulse is incident at a pulse energy density of 30 J / cm 2 , the shot (total 3 shots) A hole penetrating the conductive layer 53 and the insulating layer 52 is formed.

更に、吸収率αが、S<α≦Sであったとき、3ショットめのレーザパルスを、20J/cmのパルスエネルギ密度で絶縁層52に入射させた場合も、そのショット(合計3ショット)で導電層53及び絶縁層52を貫通する穴が形成される。吸収率αの値に応じ、ガラス繊維が疎に含有されていると判断される位置に対しては、次ショットの投入エネルギを減少させるので、従来の加工であれば、たとえば3ショットめも30J/cm、合計100J/cmのエネルギを投入して貫通孔を形成していた位置に、合計90J/cmのエネルギの投入で穴を形成することができる。余分なエネルギの投入を少なくして穴を形成することができるため、たとえばオーバーハングのない、良質な穴加工を実現することができる。 Further, when the absorptance α is S 3 <α ≦ S 2 , the third shot laser pulse is also incident on the insulating layer 52 at a pulse energy density of 20 J / cm 2 , and the shot (total In three shots, a hole penetrating the conductive layer 53 and the insulating layer 52 is formed. Depending on the value of the absorption rate α, the energy of the next shot is reduced for the position where it is determined that the glass fiber is sparsely contained. cm 2, at a position to form a charged to the through hole of the energy of the total 100 J / cm 2, it is possible to form the hole in the introduction of energy in total 90 J / cm 2. Since holes can be formed with less excess energy input, for example, high-quality drilling without overhang can be realized.

図4は、第3の実施例によるレーザ加工方法を示すフローチャートである。第3の実施例は、ステップS104において、吸収率αを一つの閾値Sと比較する点で、第2の実施例と異なる。 FIG. 4 is a flowchart showing a laser processing method according to the third embodiment. The third embodiment, in step S104, in terms of comparing the absorption rate α and a threshold S 3, differs from the second embodiment.

第3の実施例においては、S<αのとき、ステップS106において、投入エネルギを維持し、パルスエネルギ密度を30J/cmのままとして、次ショット(3ショットめ)を絶縁層52に入射させる。α≦Sのときは、ステップS108に進み、その貫通孔形成位置に対する加工を終了する。ステップS106に進んだ場合は、その後、ステップS103に戻り、以後の処理を繰り返す。 In the third embodiment, when S 3 <α, in step S 106, the input energy is maintained, the pulse energy density remains at 30 J / cm 2 , and the next shot (third shot) is incident on the insulating layer 52. Let When the alpha ≦ S 3, the process proceeds to step S108, and terminates the processing for the through hole forming positions. If the process proceeds to step S106, the process returns to step S103, and the subsequent processing is repeated.

第2の実施例は、検出された参照用レーザビーム15a(波長λの光)の強度から算出された吸収率αの値に基き、ガラス繊維含有率の多寡に応じて、次ショットの投入エネルギを増減させたが、第3の実施例においては、次ショットの投入エネルギは変化させない。 The second embodiment is based on the value of the absorptivity α calculated from the intensity of the detected reference laser beam 15a (wavelength lambda 1 of the light), depending on the amount of the glass fiber content, the next shot put Although the energy is increased or decreased, in the third embodiment, the input energy of the next shot is not changed.

加工用レーザビーム10aの照射により発生したヒュームを通過した参照用レーザビーム15a(波長λの光)の強度を検出し、ヒュームによる参照用レーザビーム15a(波長λの光)の吸収率αを算出し、α≦Sとなったとき、その貫通孔形成位置に対する加工を終了することで、ガラス繊維が密に含有されている位置には相対的に多いショット数で、疎に含有されている位置には相対的に少ないショット数で穴を形成することができる。このため、貫通孔形成位置によらず一定のショット数のレーザパルスを照射し、貫通孔を形成する場合よりもショット数を削減し加工時間を短くするとともに、良質の加工を実現することができる。 Absorption rate of the reference laser beam 15a passing through the fumes generated by irradiation of the processing laser beam 10a detects the intensity of the (wavelength lambda 1 of the light), the reference laser beam 15a by the fumes (wavelength lambda 1 of light) alpha When α ≦ S 3 , the processing for the through hole formation position is terminated, so that the glass fiber is contained in a sparsely large number of shots at the position where the glass fibers are densely contained. A hole can be formed at a relatively small number of shots. For this reason, it is possible to irradiate a laser pulse with a fixed number of shots regardless of the through-hole formation position, reduce the number of shots compared to the case of forming a through-hole, shorten the processing time, and realize high-quality processing. .

図5は、第4の実施例によるレーザ加工方法を示すフローチャートである。第4の実施例においては、次ショット以降の投入エネルギは維持し、次ショット以降、貫通孔形成に至るまでのショット数を、吸収率αに基いて決定する。なお、次ショットを入射させない場合は、次ショット以降のショット数は0となる。   FIG. 5 is a flowchart showing a laser processing method according to the fourth embodiment. In the fourth embodiment, the input energy after the next shot is maintained, and the number of shots from the next shot to the formation of the through hole is determined based on the absorption rate α. When the next shot is not incident, the number of shots after the next shot is zero.

たとえばステップS104において、吸収率αと閾値S、S、Sとを比較し、S<αのときは、ステップS109に進んで、パルスエネルギ密度30J/cmのレーザパルス10aの投入ショット数を2とする。その貫通孔形成位置にサイクル加工であと2ショット、加工用レーザビーム10aを入射させて、ステップS111に進み、その貫通孔形成位置に対する加工を終了する。 For example, in step S104, the absorption rate α is compared with the threshold values S 1 , S 2 , and S 3, and when S 1 <α, the process proceeds to step S109 and the laser pulse 10a having a pulse energy density of 30 J / cm 2 is input. The number of shots is 2. In the case of cycle processing, two shots of the processing laser beam 10a are incident on the through hole forming position, the process proceeds to step S111, and the processing for the through hole forming position is completed.

<α≦Sのとき、及び、S<α≦Sのとき、すなわちS<α≦Sのときは、ステップS110に進んで、その貫通孔形成位置に対する加工終了までの投入ショット数を1とする。その位置にあと1ショットだけ、パルスエネルギ密度30J/cmの加工用レーザビーム10aを入射させて、ステップS111に進み、加工を終了する。 When S 2 <α ≦ S 1 and when S 3 <α ≦ S 2 , that is, when S 3 <α ≦ S 1 , the process proceeds to step S110 until the end of processing for the through hole formation position. The number of shot shots is 1. The processing laser beam 10a having a pulse energy density of 30 J / cm 2 is incident on that position for only one more shot, the process proceeds to step S111, and the processing ends.

α≦Sのときは、ステップS111に進み、その貫通孔形成位置に対する加工を終了する。 When the alpha ≦ S 3, the process proceeds to step S111, and terminates the processing for the through hole forming positions.

第4の実施例によるレーザ加工方法も、絶縁層52面内方向におけるガラス繊維の疎密に応じ、貫通孔形成位置に対して照射する加工用レーザビーム10aのショット数を変化させる。このため、ショット数を削減し加工時間を短くするとともに、良質の加工を実現することができる。   The laser processing method according to the fourth embodiment also changes the number of shots of the processing laser beam 10a irradiated to the through hole forming position according to the density of the glass fibers in the in-plane direction of the insulating layer 52. For this reason, the number of shots can be reduced, the processing time can be shortened, and high-quality processing can be realized.

なお、次ショット以降の照射ショット数を、S<αのときは2とし、S<α≦Sのときは1とし、α≦Sのときは0とするところから、ステップS104においては、αとS、Sのみを比較してもよい。 The number of irradiation shots after the next shot is set to 2 when S 1 <α, 1 when S 3 <α ≦ S 1 , and 0 when α ≦ S 3 . May compare only α with S 1 and S 3 .

第2〜第4の実施例によるレーザ加工方法は、ラインセンサ17で検出された参照用レーザビーム15aに関する情報、たとえば光強度の情報に基いて、貫通孔形成位置の絶縁層52から発生したヒュームによる、参照用レーザビーム15a(波長λの光)の吸収率(吸収量対応値)を求め、その位置の絶縁層52におけるガラス繊維の含有率の高低、及び、その位置に形成されている穴の深浅を判断し、その貫通孔形成位置に投入する、単位面積当たりのトータルエネルギを制御するレーザ加工方法である。 In the laser processing methods according to the second to fourth embodiments, fumes generated from the insulating layer 52 at the through hole formation position based on information on the reference laser beam 15a detected by the line sensor 17, for example, information on light intensity. According to, determined absorptivity of the reference laser beam 15a (wavelength lambda 1 of light) (the absorption amount corresponding value), high and low content of the glass fibers in the insulating layer 52 at that position, and are formed in that position This is a laser processing method for determining the depth of a hole and controlling the total energy per unit area, which is introduced into the through hole forming position.

なお、第1のレーザ加工装置においては、加工用レーザビーム10aとして、炭酸ガスレーザ(赤外線の波長領域のレーザビーム)を用い、参照用レーザビーム15aとして、可視光の波長領域のレーザビームを使用した。両レーザビーム10a、15aの波長領域が異なっているため、ヒュームによる参照用レーザビーム15a(波長λの光)の吸収率αの算出において、誤差を小さくすることができる。 In the first laser processing apparatus, a carbon dioxide laser (laser beam in the infrared wavelength region) is used as the processing laser beam 10a, and a laser beam in the visible wavelength region is used as the reference laser beam 15a. . Two laser beams 10a, the wavelength region of 15a are different, in the calculation of the absorption rate of the reference laser beam 15a by the fumes (wavelength lambda 1 of the light) alpha, it is possible to reduce the error.

図6Aは、第5の実施例によるレーザ加工装置を示す概略図である。第5の実施例によるレーザ加工装置は、第1の実施例によるレーザ加工装置と比較したとき、参照用レーザ光源15を含まず、入射する光を分光(スペクトルに分解)する分光器18を備える点で相違する。分光器18は、第1の実施例におけるフィルタ16の配設位置に設置される。なお、分光器18に代えて、たとえばバンドパスフィルタであるフィルタ16を使用することもできる。   FIG. 6A is a schematic view showing a laser processing apparatus according to the fifth embodiment. When compared with the laser processing apparatus according to the first embodiment, the laser processing apparatus according to the fifth embodiment includes a spectroscope 18 that does not include the reference laser light source 15 and separates (decomposes) the incident light. It is different in point. The spectroscope 18 is installed at the position where the filter 16 is disposed in the first embodiment. Instead of the spectroscope 18, for example, a filter 16 that is a band-pass filter can be used.

図6Bに、ラインセンサ17及び分光器18の配設位置の概略を示す。加工用レーザビーム10aがプリント基板50の絶縁層52に入射して発生するヒュームは、それ自体発光している。ラインセンサ17と分光器18は、ヒュームからの発光を受光可能な位置、本図に示す例においては、ガルバノスキャナ13の走査範囲50のX軸正方向側に、走査範囲50の右辺よりも広い範囲に配置される。ヒュームの発光は、分光器18を透過し、スペクトルに分解された後、ラインセンサ17に入射する。ラインセンサ17は、ヒュームから発せられ、スペクトルに分解された光の所定波長における光強度を検出することが可能な検出器である。   FIG. 6B schematically shows the arrangement positions of the line sensor 17 and the spectroscope 18. The fumes generated when the processing laser beam 10a enters the insulating layer 52 of the printed circuit board 50 emits light itself. The line sensor 17 and the spectroscope 18 are wider than the right side of the scanning range 50 on the X axis positive direction side of the scanning range 50 of the galvano scanner 13 in the position where light emission from the fume can be received, in the example shown in this figure. Placed in range. The light emitted from the fume passes through the spectroscope 18 and is decomposed into a spectrum, and then enters the line sensor 17. The line sensor 17 is a detector capable of detecting the light intensity at a predetermined wavelength of light emitted from the fume and decomposed into a spectrum.

図7は、ヒュームの発光強度の波長依存性を示す概略的なグラフである。グラフの横軸は波長を単位「nm」で示し、縦軸は光強度を単位「W/cm」で示す。曲線aは、エポキシ樹脂の含有率が相対的に高く、ガラス繊維の含有率が相対的に低い(ガラス繊維が疎に含まれている)貫通孔形成位置に加工用レーザビーム10aが入射したときに発生するヒュームの発光に関する光強度の波長依存性を表す。曲線bは、エポキシ樹脂の含有率が相対的に低く、ガラス繊維の含有率が相対的に高い(ガラス繊維が密に含まれている)貫通孔形成位置に加工用レーザビーム10aが入射したときに発生するヒュームの発光に関する光強度の波長依存性を表す。グラフ中の波長λは、エポキシ樹脂の発光のピーク波長(エポキシ樹脂に加工用レーザビーム10aが入射したときに発生するヒュームから発せられる光のピーク波長)であり、グラフ中の波長λは、ガラス繊維の発光のピーク波長(ガラス繊維に加工用レーザビーム10aが入射したときに発生するヒュームから発せられる光のピーク波長)である。 FIG. 7 is a schematic graph showing the wavelength dependence of the emission intensity of fume. The horizontal axis of the graph indicates the wavelength in the unit “nm”, and the vertical axis indicates the light intensity in the unit “W / cm 2 ”. Curve a is when the processing laser beam 10a is incident on the through hole forming position where the epoxy resin content is relatively high and the glass fiber content is relatively low (glass fibers are sparsely contained). Represents the wavelength dependence of the light intensity with respect to the emission of fumes generated in. Curve b shows a case where the processing laser beam 10a is incident on a through hole forming position where the epoxy resin content is relatively low and the glass fiber content is relatively high (glass fibers are densely contained). Represents the wavelength dependence of the light intensity with respect to the emission of fumes generated in. A wavelength λ E in the graph is a peak wavelength of light emission of the epoxy resin (a peak wavelength of light emitted from a fume generated when the processing laser beam 10a is incident on the epoxy resin), and a wavelength λ G in the graph is The peak wavelength of light emission of the glass fiber (the peak wavelength of light emitted from the fumes generated when the processing laser beam 10a is incident on the glass fiber).

本図に示す例においては、ガラス繊維が疎に含まれている貫通孔形成位置に加工用レーザビーム10aが入射したときに発生するヒュームから発せられる光は、波長λにおける光強度がFであり、波長λにおける光強度がFである。また、ガラス繊維が密に含まれている貫通孔形成位置に加工用レーザビーム10aが入射したときに発生するヒュームから発せられる光は、波長λにおける光強度がFであり、波長λにおける光強度がFである。 In the example shown in this figure, the light emitted from the fumes generated when the processing laser beam 10a is incident on the through hole forming position where the glass fibers are sparsely contained has a light intensity at the wavelength λ E of F 3. And the light intensity at the wavelength λ G is F 4 . Further, the light emitted from the fumes generated when the processing laser beam 10a is incident on the through hole forming position where the glass fibers are densely contained has a light intensity at a wavelength λ E of F 5 and a wavelength of λ G light intensity at is F 6.

波長λにおける光強度と、波長λにおける光強度の比は、ガラス繊維が疎に含まれている位置の絶縁層52が分解されて発生するヒュームからの発光については、F/Fであり、ガラス繊維が密に含まれている位置の絶縁層52が分解されて発生するヒュームからの発光については、F/Fとなる。F/Fは、F/Fよりも大きい。 The ratio of the light intensity at the wavelength λ E to the light intensity at the wavelength λ G is F 4 / F 3 for light emission from the fumes generated by the decomposition of the insulating layer 52 at the positions where the glass fibers are sparsely contained. The light emission from the fumes generated by the decomposition of the insulating layer 52 at the position where the glass fibers are densely contained is F 6 / F 5 . F 6 / F 5 is larger than F 4 / F 3 .

第5の実施例によるレーザ加工装置においては、加工用レーザビーム10aが絶縁層52に入射したときに発生するヒュームから発せられる光の、波長λにおける光強度Fと、波長λにおける光強度Fに基き、たとえばその比F/Fに基いて、その貫通孔形成位置におけるガラス繊維の疎密、及び、その位置に形成されている穴の深浅を判断し、その貫通孔形成位置に投入する、単位面積当たりのトータルエネルギを制御する。 In the laser processing apparatus according to the fifth embodiment, the light processing laser beam 10a is emitted from the fumes generated when incident on the insulating layer 52, and the light intensity F G at wavelength lambda G, light at a wavelength lambda E Based on the strength F E , for example, based on the ratio F G / F E , the density of the glass fibers at the through hole formation position and the depth of the hole formed at that position are determined, and the through hole formation position To control the total energy per unit area.

図8は、第6の実施例によるレーザ加工方法を示すフローチャートである。以下に示す第6〜第8の実施例によるレーザ加工方法は、第5の実施例によるレーザ加工装置を用いて行う。第6の実施例によるレーザ加工方法は、第1の実施例によるレーザ加工装置を使用して行う第2の実施例によるレーザ加工方法に対応する。   FIG. 8 is a flowchart showing a laser processing method according to the sixth embodiment. The laser processing methods according to the sixth to eighth embodiments described below are performed using the laser processing apparatus according to the fifth embodiment. The laser processing method according to the sixth embodiment corresponds to the laser processing method according to the second embodiment performed using the laser processing apparatus according to the first embodiment.

ステップS121において、貫通孔形成位置に1ショットめのレーザパルスを入射させる。パルスエネルギ密度はたとえば40J/cmである。1ショットめのレーザパルスをプリント基板50(導電層53)に照射することで、導電層53を貫通し、絶縁層52表面を露出する穴が形成される。 In step S121, the first-shot laser pulse is incident on the through hole forming position. The pulse energy density is 40 J / cm 2 , for example. By irradiating the printed board 50 (conductive layer 53) with the first shot laser pulse, a hole that penetrates the conductive layer 53 and exposes the surface of the insulating layer 52 is formed.

ステップS122において、露出した絶縁層52表面に2ショットめのレーザパルスを入射させる。これは絶縁層52に対して入射させる、1ショットめのレーザパルスであり、パルスエネルギ密度はたとえば30J/cmである。このレーザパルスの照射により、絶縁層52の厚さ方向に途中までの深さの穴が形成される。 In step S122, a second-shot laser pulse is incident on the exposed insulating layer 52 surface. This is a first shot laser pulse incident on the insulating layer 52, and the pulse energy density is, for example, 30 J / cm 2 . By this laser pulse irradiation, a hole having a depth halfway in the thickness direction of the insulating layer 52 is formed.

ステップS123において、その貫通孔形成位置から発生したヒュームが発する光を検出する。たとえば波長λにおける光強度F、及び、波長λにおける光強度Fを検出し、その比β(=F/F)を算出する。ヒュームが発する光の検出は、分光器18及びラインセンサ17を用いて行われ、検出されたヒュームからの発光に関する情報は、ラインセンサ17から制御装置30に送信される。比βの値は、制御装置30が算出する。ヒュームが発する光に関する情報、たとえば光強度F、F、比βの値は記憶装置31に記憶される。 In step S123, the light emitted from the fumes generated from the through hole forming position is detected. For example the wavelength lambda light intensity at G F G, and detects light intensity F E at wavelength lambda E, calculates the ratio β of (= F G / F E) . Detection of light emitted by the fume is performed using the spectroscope 18 and the line sensor 17, and information on the detected light emission from the fume is transmitted from the line sensor 17 to the control device 30. The control device 30 calculates the value of the ratio β. Information relating to the light emitted by the fume, for example, the values of the light intensities F G and F E and the ratio β are stored in the storage device 31.

ステップS124において、光強度Fと所定の閾値Sとを比較する。閾値Sは、加工に先立って実験を行い、適切な値を求め、記憶装置31に記憶させておく。 In step S124, the comparing light intensity F E with a predetermined threshold value S 4. Threshold S 4, prior to processing conducted experiments to obtain the appropriate value stored in the storage device 31.

≦Sのとき、すなわちヒュームが発する光のうち、波長λにおける光強度Fが閾値S以下であるときは、絶縁層52を貫通する穴が形成されたと判断し、ステップS129に進み、その貫通孔形成位置に対する加工を終了する。 When F E ≦ S 4 , that is, when the light intensity F E at the wavelength λ E is less than or equal to the threshold S 4 among the light emitted by the fumes, it is determined that a hole penetrating the insulating layer 52 has been formed, and step S129 is performed. The process for the through hole forming position is finished.

<Fのとき、絶縁層52を貫通する穴は形成されていないと判断し、ステップS125に進み、βと閾値S、Sとを比較する。閾値S、Sは、加工に先立って実験を行い、適切な値を求め、記憶装置31に記憶させておく。 When S 4 <F E, the holes passing through the insulating layer 52 is determined not to be formed, the process proceeds to step S125, the comparing the β and a threshold S 5, S 6. As for the threshold values S 5 and S 6 , an experiment is performed prior to processing, an appropriate value is obtained, and stored in the storage device 31.

なお、ステップS124においては、光強度Fと閾値Sとを比較し、F≦Sのとき、ステップS129に進み、その貫通孔形成位置に対する加工を終了し、S<Fのとき、ステップS125に進むこととしてもよい。閾値Sではなく、他の閾値を用いることもできる。 In the step S124, the comparison between light intensity F G and the threshold value S 4, when F GS 4, the process proceeds to step S129, and terminates the processing for the through hole formation positions of S 4 <F G At this time, the process may proceed to step S125. In the threshold value S 4 without, it is also possible to use other thresholds.

βの値が相対的に小さいとき、その貫通孔形成位置にはガラス繊維が疎に含まれており、βの値が相対的に大きいとき、その貫通孔形成位置にはガラス繊維が密に含まれている。そこで、ステップS125において、S<βのときは、その貫通孔形成位置における絶縁層52のガラス繊維含有率が相対的に高く、穴の形成深さが相対的に浅いと判断し、ステップS126に進んで、投入エネルギを大きくして次ショット(3ショットめ)を絶縁層52に入射させる。次ショットのレーザパルス10aのパルスエネルギ密度はたとえば40J/cmである。パルスエネルギ密度を大きくする方法は、たとえば第2の実施例によるレーザ加工方法の場合と同様である。 When the value of β is relatively small, the glass fiber is sparsely included in the through hole formation position, and when the value of β is relatively large, the glass fiber is densely included in the through hole formation position. It is. Therefore, in step S125, when S 5 <β, it is determined that the glass fiber content of the insulating layer 52 at the through hole formation position is relatively high and the hole formation depth is relatively shallow, and step S126. Then, the input energy is increased and the next shot (third shot) is made incident on the insulating layer 52. The pulse energy density of the next shot laser pulse 10a is, for example, 40 J / cm 2 . The method for increasing the pulse energy density is the same as in the laser processing method according to the second embodiment, for example.

<β≦Sのときは、その貫通孔形成位置における絶縁層52のガラス繊維含有率が平均的であり、穴の形成深さも平均的であると判断し、ステップS127に進んで、投入エネルギを維持し、パルスエネルギ密度が30J/cmの加工用レーザビーム10aを、次ショット(3ショットめ)として絶縁層52に入射させる。 When S 6 <β ≦ S 5 , it is determined that the glass fiber content of the insulating layer 52 at the through hole formation position is average, and the formation depth of the hole is also average, and the process proceeds to step S127. The processing laser beam 10a with the input energy maintained and the pulse energy density of 30 J / cm 2 is made incident on the insulating layer 52 as the next shot (third shot).

β≦Sのときは、その貫通孔形成位置における絶縁層52のガラス繊維含有率が相対的に低く、穴の形成深さが相対的に深いと判断し、ステップS128に進んで、投入エネルギを小さくして次ショット(3ショットめ)を入射させる。次ショットのレーザパルス10aのパルスエネルギ密度はたとえば20J/cmである。パルスエネルギ密度を小さくする方法は、たとえば第2の実施例によるレーザ加工方法の場合と同様である。 When β ≦ S 6 , it is determined that the glass fiber content of the insulating layer 52 at the through hole forming position is relatively low and the hole forming depth is relatively deep, and the process proceeds to step S128 to input energy. And the next shot (third shot) is made incident. The pulse energy density of the next shot laser pulse 10a is, for example, 20 J / cm 2 . The method of reducing the pulse energy density is the same as that of the laser processing method according to the second embodiment, for example.

ステップS126〜ステップS128に進んだ場合、その後、ステップS123に戻る。すなわち3ショットめのレーザパルスの照射で発生したヒュームについても、ヒュームが発する光、たとえば波長λにおける光強度F、及び、波長λにおける光強度Fを検出し、比βを算出する。そしてステップS124において次ショット照射の要否を判定し、「要」の場合は、ステップS125及びステップS126〜ステップS128で、βの値を反映したパルスエネルギ密度で次ショットを、その貫通孔形成位置の絶縁層52に入射させる。「否」の場合には、その貫通孔形成位置に対する加工は完了する。 If the process proceeds to step S126 to step S128, the process returns to step S123. Namely even fumes generated by irradiation of the Me 3 shot laser pulses, the light intensity F G in the light, for example, the wavelength lambda G fumes emitted, and detects light intensity F E at wavelength lambda E, calculates the ratio β . In step S124, it is determined whether or not the next shot is necessary. In the case of “necessary”, in step S125 and step S126 to step S128, the next shot is subjected to the pulse energy density reflecting the value of β, and the through hole formation position. Is incident on the insulating layer 52. In the case of “No”, the processing for the through hole forming position is completed.

第6の実施例によるレーザ加工方法によっても、ショット数の削減による加工時間の短縮、及び、良質な加工を実現することができる。   Also by the laser processing method according to the sixth embodiment, the processing time can be shortened by reducing the number of shots, and high-quality processing can be realized.

図9は、第7の実施例によるレーザ加工方法を示すフローチャートである。第7の実施例は、第6の実施例とは異なり、比βを用いない。第7の実施例によるレーザ加工方法は、第1の実施例によるレーザ加工装置を使用して行う第3の実施例によるレーザ加工方法に対応する。   FIG. 9 is a flowchart showing a laser processing method according to the seventh embodiment. Unlike the sixth embodiment, the seventh embodiment does not use the ratio β. The laser processing method according to the seventh embodiment corresponds to the laser processing method according to the third embodiment performed using the laser processing apparatus according to the first embodiment.

第7の実施例においては、ステップS123において、たとえば波長λにおける光強度Fを検出し、記憶装置31に記憶させる。そしてステップS124において、光強度Fと閾値Sとの比較を行い、F≦SのときはステップS129に進み、その貫通孔形成位置に対する加工を終了する。S<FのときはステップS127に進み、投入エネルギを維持して次ショットを入射させる。ステップS127に進んだ場合は、その後、ステップS123に戻り、ステップS129でその位置の穴加工が終了するまで、以後の処理を繰り返す。 In the seventh embodiment, in step S123, for example, to detect the light intensity F E at wavelength lambda E, is stored in the storage device 31. Then, in step S124, the performed comparison of the light intensity F E and the threshold value S 4, when the F ES 4 proceeds to step S129, and terminates the processing for the through hole forming positions. The process proceeds to step S127 when the S 4 <F E, to maintain the input energy is incident the next shot. If the process proceeds to step S127, then the process returns to step S123, and the subsequent processes are repeated until the hole machining at that position is completed in step S129.

なお、ステップS123において光強度Fを検出し、ステップS124においては、光強度Fと閾値Sとを比較し、F≦Sのとき、ステップS129に進み、その貫通孔形成位置に対する加工を終了し、S<Fのとき、ステップS127に進むこととしてもよい。閾値Sではなく、他の閾値を用いることもできる。 Incidentally, detecting the light intensity F G in step S123, in step S124, the relative comparison between light intensity F G and the threshold value S 4, when F GS 4, the process proceeds to step S129, the through hole forming positions Exit processing, when S 4 <F G, may proceed to step S127. In the threshold value S 4 without, it is also possible to use other thresholds.

第6の実施例は、光強度F及びFに基き、たとえばそれらの比βを算出して、ガラス繊維含有率の多寡に応じて、次ショットの投入エネルギを増減させたが、第7の実施例においては、次ショットの投入エネルギは変化させない。 In the sixth embodiment, based on the light intensities F G and F E , for example, the ratio β thereof is calculated, and the input energy of the next shot is increased or decreased according to the amount of the glass fiber content. In this embodiment, the input energy of the next shot is not changed.

加工用レーザビーム10aの照射により発生したヒューム自体の発光を検出し、たとえば波長λにおける光強度Fを測定して、F≦Sとなったとき、その貫通孔形成位置に対する加工を終了することで、ガラス繊維が密に含有されている位置には相対的に多いショット数で、疎に含有されている位置には相対的に少ないショット数で穴を形成することができる。このため、貫通孔形成位置によらず一定のショット数のレーザパルスを照射し、貫通孔を形成する場合よりも、ショット数を削減し加工時間を短くするとともに、良質の加工を実現することができる。 Detecting the emission of fumes themselves generated by irradiation of the processing laser beam 10a, for example by measuring the light intensity F E at wavelength lambda E, when it becomes F E ≦ S 4, the processing for the through hole forming positions By ending, holes can be formed with a relatively large number of shots at positions where glass fibers are densely contained and with a relatively small number of shots at positions where glass fibers are contained sparsely. Therefore, it is possible to reduce the number of shots, shorten the processing time, and realize high-quality processing compared with the case of irradiating a laser pulse with a fixed number of shots regardless of the through-hole formation position and forming the through-hole. it can.

図10は、第8の実施例によるレーザ加工方法を示すフローチャートである。第8の実施例によるレーザ加工方法は、第1の実施例によるレーザ加工装置を使用して行う第4の実施例によるレーザ加工方法に対応する。第8の実施例においては、次ショット以降の投入エネルギは維持し、次ショット以降、貫通孔形成に至るまでのショット数を、比βに基いて決定する。次ショットを入射させない場合は、次ショット以降のショット数は0となる。   FIG. 10 is a flowchart showing a laser processing method according to the eighth embodiment. The laser processing method according to the eighth embodiment corresponds to the laser processing method according to the fourth embodiment performed using the laser processing apparatus according to the first embodiment. In the eighth embodiment, the input energy after the next shot is maintained, and the number of shots from the next shot to the formation of the through hole is determined based on the ratio β. When the next shot is not incident, the number of shots after the next shot is zero.

ステップS121〜ステップS125までは、第6の実施例によるレーザ加工方法と等しい。またF≦Sのとき、その貫通孔形成位置には、それ以上加工用レーザビーム10aを入射させず、加工を終了する(図10においてステップS132)点も第6の実施例と等しい。 Steps S121 to S125 are equivalent to the laser processing method according to the sixth embodiment. Further, when F E ≦ S 4, the processing laser beam 10a is not further incident on the through hole forming position, and the processing is completed (step S132 in FIG. 10), which is also the same as in the sixth embodiment.

第8の実施例においては、ステップS125で、比βと閾値S、Sとを比較し、S<βのときは、ステップS130に進んで、パルスエネルギ密度30J/cmのレーザパルス10aの投入ショット数を2とする。その貫通孔形成位置にサイクル加工であと2ショット、加工用レーザビーム10aを入射させて、ステップS132に進み、その貫通孔形成位置に対する加工を終了する。 In the eighth embodiment, the ratio β is compared with the threshold values S 5 and S 6 in step S125, and if S 5 <β, the process proceeds to step S130, and the laser pulse having a pulse energy density of 30 J / cm 2 is obtained. Assume that the number of shots 10a is 2. In the case of cycle machining, two shots of the processing laser beam 10a are made incident on the through hole forming position, the process proceeds to step S132, and the machining for the through hole forming position is completed.

<β≦Sのとき、及び、β≦Sのとき、すなわちβ≦Sのときは、ステップS131に進んで、その貫通孔形成位置に対する加工終了までの投入ショット数を1とする。その位置にあと1ショットだけ、パルスエネルギ密度30J/cmの加工用レーザビーム10aを入射させて、ステップS132に進み、加工を終了する。 When S 6 <β ≦ S 5 and when β ≦ S 6 , that is, when β ≦ S 5 , the process proceeds to step S 131, and the number of shots to be shot until the end of processing for the through hole forming position is 1. To do. The processing laser beam 10a having a pulse energy density of 30 J / cm 2 is made incident on that position for one more shot, the process proceeds to step S132, and the processing ends.

なお、S<βのときに投入ショット数を2とし(ステップS130)、β≦Sのときに投入ショット数を1とする(ステップS131)ところから、ステップS125においては、βと閾値Sのみを比較してもよい。 When S 5 <β, the number of shots is set to 2 (step S130), and when β ≦ S 5 the number of shots is set to 1 (step S131). Therefore, in step S125, β and the threshold S Only 5 may be compared.

第8の実施例によるレーザ加工方法も、絶縁層52面内方向のガラス繊維の相対的な疎密に応じ、貫通孔形成位置に対して照射する加工用レーザビーム10aのショット数を変化させる。このため、ショット数を削減し加工時間を短くするとともに、良質の加工を実現することができる。   The laser processing method according to the eighth embodiment also changes the number of shots of the processing laser beam 10a irradiated to the through-hole forming position according to the relative density of the glass fibers in the in-plane direction of the insulating layer 52. For this reason, the number of shots can be reduced, the processing time can be shortened, and high-quality processing can be realized.

第6〜第8の実施例によるレーザ加工方法は、ヒューム自体から発せられ、分光器18を介してラインセンサ17で検出された光に関する情報、たとえば波長λにおける光強度F、波長λにおける光強度F、それら光強度の比β(=F/F)に基いて、その貫通孔形成位置の絶縁層52におけるガラス繊維の含有率の高低や、その位置に形成されている穴の深浅を判断し、その貫通孔形成位置に投入する、単位面積当たりのトータルエネルギを制御するレーザ加工方法である。 Sixth through laser processing method according to the eighth embodiment, emitted from fume itself, information on the light detected by the line sensor 17 through the spectroscope 18, for example light intensity F G at wavelength lambda G, the wavelength lambda E Of the glass fiber in the insulating layer 52 at the through-hole formation position, or at that position, based on the light intensity F E in the light source and the ratio β of the light intensity (= F G / F E ) This is a laser processing method for determining the depth of a hole and controlling the total energy per unit area, which is introduced into the through hole forming position.

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto.

たとえば、第1〜第4の実施例においては、エポキシ樹脂の光吸収率が相対的に小さく、ガラスの光吸収率が相対的に大きい波長λの光の吸収率を用いたが、エポキシ樹脂の光吸収率が相対的に大きく、ガラスの光吸収率が相対的に小さい波長の光の吸収率を用いてもよい。 For example, in the first to fourth embodiments, the light absorptance of the epoxy resin is relatively small and the light absorptance of the wavelength λ 1 is relatively large, but the epoxy resin is used. Alternatively, a light absorptance of light having a wavelength that is relatively large and a light absorptance of glass is relatively small may be used.

また、第1〜第4の実施例においては、参照用レーザビーム15aを使用したが、レーザビームでなくてもよく、広く参照光とすることができる。   In the first to fourth embodiments, the reference laser beam 15a is used. However, the reference beam may not be a laser beam and can be widely used as reference light.

その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。   It will be apparent to those skilled in the art that other various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

たとえば、加工対象物を構成する材料が分解され、ヒュームが発生するレーザ加工に利用可能である。   For example, the present invention can be used for laser processing in which a material constituting a processing target is decomposed and fumes are generated.

10 加工用レーザ光源
10a 加工用レーザビーム
11 ビーム整形器
12 折り返しミラー
13 ガルバノスキャナ
14 fθレンズ
15 参照用レーザ光源
15a 参照用レーザビーム
16 フィルタ
17 ラインセンサ
18 分光器
20 XYステージ
30 制御装置
31 記憶装置
50 プリント基板
51、53 導電層
52 絶縁層
60 ヒューム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Processing laser light source 10a Processing laser beam 11 Beam shaper 12 Folding mirror 13 Galvano scanner 14 f (theta) lens 15 Reference laser light source 15a Reference laser beam 16 Filter 17 Line sensor 18 Spectrometer 20 XY stage 30 Control device 31 Storage device 50 Printed circuit board 51, 53 Conductive layer 52 Insulating layer 60 Fume

Claims (4)

パルスレーザビームを出射する加工用レーザ光源と、
前記加工用レーザ光源を出射するパルスレーザビームに対する加工性が相対的に高い第1の材料と、加工性が相対的に低い第2の材料とが混合されて含まれる加工対象物であって、該加工対象物の加工位置により、前記第1の材料と前記第2の材料の含有比率が異なる加工対象物を保持するステージと、
前記加工用レーザ光源を出射したパルスレーザビームを、前記ステージに保持された加工対象物に伝搬する伝搬光学系と、
前記第1の材料と前記第2の材料の含有比率に応じて、前記加工用レーザ光源から前記加工対象物の加工位置に投入する、単位面積当たりのトータルエネルギを制御する制御装置と、
(i)前記加工用レーザ光源を出射したパルスレーザビームを、前記ステージに保持された加工対象物の加工位置に入射させたときに発生するヒュームを通過する参照光を出射する参照用光源、及び、前記参照用光源を出射し、前記ヒュームを通過した前記参照光を検出する検出器とを含み、
前記制御装置は、前記検出器によって検出された前記参照光の、ヒュームによる吸収量に基いて、前記加工対象物の加工位置に投入する、単位面積当たりのトータルエネルギを制御するレーザ加工装置、
または、
(ii)前記加工用レーザ光源を出射したパルスレーザビームを、前記ステージに保持された加工対象物の加工位置に入射させたときに発生するヒュームから発せられた光を検出する検出器を含み、
前記制御装置は、前記ヒュームから発せられ、前記検出器によって検出された光の所定波長における光強度に基いて、前記加工対象物の加工位置に投入する、単位面積当たりのトータルエネルギを制御するレーザ加工装置。
A processing laser light source that emits a pulsed laser beam;
A processing object including a mixture of a first material having a relatively high workability with respect to a pulse laser beam emitted from the processing laser light source and a second material having a relatively low workability, A stage for holding a processing object having a different content ratio of the first material and the second material depending on a processing position of the processing object;
A propagation optical system for propagating a pulse laser beam emitted from the processing laser light source to an object to be processed held on the stage;
A control device for controlling the total energy per unit area, which is input from the processing laser light source to the processing position of the processing object according to the content ratio of the first material and the second material;
(I) a reference light source that emits reference light that passes through a fume that is generated when a pulse laser beam emitted from the processing laser light source is incident on a processing position of an object to be processed held by the stage; A detector that emits the reference light source and detects the reference light that has passed through the fume,
The control device is a laser processing device that controls the total energy per unit area, which is input to the processing position of the processing object, based on the amount of absorption by the fume of the reference light detected by the detector,
Or
(Ii) a detector that detects light emitted from a fume that is generated when a pulse laser beam emitted from the processing laser light source is incident on a processing position of an object to be processed held on the stage;
The control device is a laser that controls the total energy per unit area, which is emitted from the fume and is input to the processing position of the processing object based on the light intensity at a predetermined wavelength of the light detected by the detector. Processing equipment.
前記(ii)のレーザ加工装置において、
前記制御装置は、前記第1の材料の発光のピーク波長における光強度と、前記第2の材料の発光のピーク波長における光強度との比に基いて、前記加工対象物の加工位置に投入する、単位面積当たりのトータルエネルギを制御する請求項1に記載のレーザ加工装置。
In the laser processing apparatus of (ii),
The control device inputs the processing object to the processing position based on the ratio of the light intensity at the peak emission wavelength of the first material to the light intensity at the peak emission wavelength of the second material. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the total energy per unit area is controlled.
(a)加工用レーザ光源を出射するパルスレーザビームに対する加工性が相対的に高い第1の材料と、加工性が相対的に低い第2の材料とが混合されて含まれる加工対象物であって、該加工対象物の加工位置により、前記第1の材料と前記第2の材料の含有比率が異なる加工対象物に、前記加工用レーザ光源を出射したパルスレーザビームを入射させる工程と、
(b)前記第1の材料と前記第2の材料の含有比率に応じて、前記加工用レーザ光源から前記加工対象物の加工位置に投入する、単位面積当たりのトータルエネルギを制御する工程と
を有し、
(i)前記工程(a)において、前記加工対象物にパルスレーザビームを入射させたときに発生するヒュームに参照光を通過させ、前記工程(b)において、前記参照光の前記ヒュームによる吸収量に基いて、前記加工対象物の加工位置に投入する、単位面積当たりのトータルエネルギを制御するレーザ加工方法、
または、
(ii)前記工程(a)において、前記加工対象物にパルスレーザビームを入射させたときに発生するヒュームから発せられた光を検出し、前記工程(b)において、前記ヒュームから発せられた光の所定波長における光強度に基いて、前記加工対象物の加工位置に投入する、単位面積当たりのトータルエネルギを制御するレーザ加工方法。
(A) A processing object including a mixture of a first material having a relatively high workability with respect to a pulse laser beam emitted from a processing laser light source and a second material having a relatively low workability. A step of causing a pulse laser beam emitted from the processing laser light source to be incident on a processing target having a different content ratio of the first material and the second material depending on a processing position of the processing target;
(B) controlling the total energy per unit area, which is input from the processing laser light source to the processing position of the processing object in accordance with the content ratio of the first material and the second material. Have
(I) In the step (a), the reference light is passed through a fume generated when a pulse laser beam is incident on the workpiece, and in the step (b), the reference light is absorbed by the fume. Based on the laser processing method for controlling the total energy per unit area to be put into the processing position of the processing object,
Or
(Ii) The light emitted from the fumes generated when a pulse laser beam is incident on the workpiece in the step (a) is detected, and the light emitted from the fumes in the step (b) A laser processing method for controlling a total energy per unit area, which is input to a processing position of the processing object based on a light intensity at a predetermined wavelength.
前記(ii)のレーザ加工方法において、
前記工程(b)で、前記第1の材料の発光のピーク波長における光強度と、前記第2の材料の発光のピーク波長における光強度との比に基いて、前記加工対象物の加工位置に投入する、単位面積当たりのトータルエネルギを制御する請求項3に記載のレーザ加工方法。
In the laser processing method of (ii),
In the step (b), based on the ratio between the light intensity at the emission peak wavelength of the first material and the light intensity at the emission peak wavelength of the second material, the processing position of the workpiece is determined. The laser processing method according to claim 3, wherein the total energy input per unit area is controlled.
JP2011249704A 2011-11-15 2011-11-15 Laser processing apparatus and laser processing method Expired - Fee Related JP5818646B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011249704A JP5818646B2 (en) 2011-11-15 2011-11-15 Laser processing apparatus and laser processing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011249704A JP5818646B2 (en) 2011-11-15 2011-11-15 Laser processing apparatus and laser processing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013103258A JP2013103258A (en) 2013-05-30
JP5818646B2 true JP5818646B2 (en) 2015-11-18

Family

ID=48623228

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011249704A Expired - Fee Related JP5818646B2 (en) 2011-11-15 2011-11-15 Laser processing apparatus and laser processing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5818646B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5818645B2 (en) * 2011-11-15 2015-11-18 住友重機械工業株式会社 Laser processing apparatus and laser processing method
JP6579092B2 (en) 2016-12-14 2019-09-25 トヨタ自動車株式会社 Tow prepreg manufacturing method and inspection method

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4174267B2 (en) * 2002-08-21 2008-10-29 日立ビアメカニクス株式会社 Laser processing method
US7599048B2 (en) * 2007-02-09 2009-10-06 Wafermasters, Inc. Optical emission spectroscopy process monitoring and material characterization
JP5818645B2 (en) * 2011-11-15 2015-11-18 住友重機械工業株式会社 Laser processing apparatus and laser processing method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013103258A (en) 2013-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7436208B2 (en) Methods and systems for coherent imaging and feedback control of materials modification
KR101233229B1 (en) A laser processing apparatus
US6441337B1 (en) Laser machining method, laser machining device and control method of laser machining
US8648277B2 (en) Laser direct ablation with picosecond laser pulses at high pulse repetition frequencies
US11928401B2 (en) Laser machining simulation method, laser machining system having means for implementing the method, and computer program for implementing this method
US20060243708A1 (en) Laser machining apparatus, laser machining method and manufacturing method of semiconductor device
US20150158119A1 (en) Welding method, welding device, and method for manufacturing battery
CN108597638B (en) Composite laser decontamination device and method for radioactive decontamination of nuclear power station component
CN110116117A (en) A kind of laser composite cleaning system and method
JP2013535340A (en) Fiber laser focus optimization method, material processing apparatus, and fiber laser focus change measurement method
JP5818646B2 (en) Laser processing apparatus and laser processing method
JP3530129B2 (en) Laser processing apparatus and processing method
JP5818645B2 (en) Laser processing apparatus and laser processing method
JP2004351513A (en) Method for machining material by super-short pulse laser beam, printed circuit board, and method for manufacturing the same
Ho et al. On-line monitoring of laser-drilling process based on coaxial machine vision
Kawahito et al. Visualization of refraction and attenuation of near-infrared laser beam due to laser-induced plume
TWI418435B (en) Laser processing devices and laser processing methods
JP2017220634A (en) Coating removal device
TWI542430B (en) Laser processing method
JP2015182093A (en) Laser welding apparatus and laser welding method
JP6869623B2 (en) Laser processing equipment
KR102091433B1 (en) Laser processing apparatus and contorl method thereof
Ho et al. On-line depth measurement for laser-drilled holes based on the intensity of plasma emission
Oezmert et al. Detectability of penetration based on weld pool geometry and process emission spectrum in laser welding of copper
JP2009148812A (en) Laser beam machining device and method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140317

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150120

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150217

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150929

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150929

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5818646

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees