JP6682146B2 - Laser pulse cutting device and laser processing method - Google Patents
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Description
本発明は、レーザパルス切出装置及びレーザ加工方法に関する。 The present invention relates to a laser pulse cutting device and a laser processing method.
レーザドリルを用いてプリント基板等に穴開け加工を行う場合には、通常1つの穴に対して複数のレーザパルスを入射させる。レーザ発振器から出力された1つの原初レーザパルスから複数のレーザパルスを切り出して穴開け加工を行うレーザ加工方法が特許文献1に開示されている。
When making a hole in a printed circuit board or the like by using a laser drill, usually, a plurality of laser pulses are made to enter one hole.
表面銅層、樹脂層、底面銅層を含む3層のプリント基板の底面銅層を残して、表面銅層と樹脂層とに穴(ブラインドビアホール)を形成する際に、底面銅層にダメージを与えないことが要求される。底面銅層が薄くなるに従って、底面銅層にダメージを与えることなくブラインドビアホールを形成することは困難になる。 When the holes (blind via holes) are formed in the surface copper layer and the resin layer by leaving the bottom copper layer of the three-layer printed board including the surface copper layer, the resin layer, and the bottom copper layer, the bottom copper layer is damaged. It is required not to give. As the bottom copper layer becomes thinner, it becomes more difficult to form blind via holes without damaging the bottom copper layer.
3層のプリント基板に、表面銅層側、及び底面銅層側の両方から穴を形成し、樹脂層の中央付近で2つの穴を合体させてスルーホールを形成する際に、樹脂層の中央における穴径を表面銅層及び底面銅層における穴径よりも小さくして、かつ穴径のばらつきを低減させることが要求される。樹脂層が厚くなるに従って、樹脂層の中央における穴径のばらつきを低減させることが困難になる。 When holes are formed on both the front surface copper layer side and the bottom surface copper layer side on a three-layer printed circuit board and the two holes are combined near the center of the resin layer to form a through hole, the center of the resin layer is formed. It is required to make the hole diameter in the hole smaller than the hole diameter in the front surface copper layer and the bottom surface copper layer and reduce the variation in the hole diameter. As the resin layer becomes thicker, it becomes difficult to reduce the variation in the hole diameter at the center of the resin layer.
底面銅層にダメージを与えることなくブラインドビアホールを形成するために、レーザ照射条件をより細かく調整することが好ましい。同様に、樹脂層の中央におけるスルーホールの穴径のばらつきを低減させるために、レーザ照射条件をより細かく調整することが好ましい。 In order to form the blind via hole without damaging the bottom copper layer, it is preferable to finely adjust the laser irradiation conditions. Similarly, it is preferable to adjust the laser irradiation condition more finely in order to reduce the variation in the hole diameter of the through hole in the center of the resin layer.
本発明の目的は、レーザ照射条件をより細かく調整することが可能なレーザパルス切出装置を提供することである。本発明の他の目的は、レーザ照射条件をより細かく調整することが可能な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 pulse cutting device capable of more finely adjusting laser irradiation conditions. Another object of the present invention is to provide a laser processing method capable of finely adjusting laser irradiation conditions.
本発明の一観点によると、
外部からの指令により、入射するレーザビームを加工対象物に向かう加工経路に振り向けるビーム偏向器と、
前記ビーム偏向器に指令を与えることにより、前記ビーム偏向器に入射する1つの原初レーザパルスから前記加工経路に向けてパルス幅及びパルスエネルギの異なる複数のレーザパルスを切り出す機能を持つ制御装置と
を有するレーザパルス切出装置が提供される。
According to one aspect of the invention,
A beam deflector that directs an incident laser beam to a processing path toward a processing object according to a command from the outside,
A controller having a function of cutting out a plurality of laser pulses having different pulse widths and pulse energies from one original laser pulse incident on the beam deflector toward the processing path by giving a command to the beam deflector. A laser pulse cutting device having the same is provided.
本発明の他の観点によると、
入射するレーザビームから加工対象物に向かう加工経路に振り向けるビーム偏向器を、複数の制御モードから選択された1つの前記制御モードで制御する制御装置と、
前記制御装置からの制御によって画像を表示する表示装置と、
入力装置と
を有し、
前記制御モードの各々は、前記ビーム偏向器に入射する原初レーザパルスから前記加工経路に向けて切り出されるレーザパルスのパルス幅、切り出されるレーザパルスの個数、及びレーザパルス間のインターバルを含む制御パラメータで規定され、
前記制御装置は、前記制御パラメータの入力を促す画像情報を前記表示装置に表示させ、前記入力装置から入力された前記制御パラメータを取得するレーザパルス切出装置が提供される。
According to another aspect of the invention,
A control device for controlling a beam deflector, which directs a laser beam from an incident laser beam to a processing path toward a processing object, in one of the control modes selected from a plurality of control modes,
A display device for displaying an image under the control of the control device,
And an input device,
Each of the control modes is a control parameter including a pulse width of a laser pulse cut out from the original laser pulse incident on the beam deflector toward the processing path, the number of laser pulses cut out, and an interval between laser pulses. Stipulated,
A laser pulse cutting device is provided, wherein the control device causes the display device to display image information for prompting the input of the control parameter, and acquires the control parameter input from the input device.
本発明のさらに他の観点によると、
1つの原初レーザパルスから加工経路に向けてパルス幅及びパルスエネルギの異なる複数のレーザパルスを切り出して加工対象物に入射させることにより、加工対象物のレーザ加工を行うレーザ加工方法が提供される。
According to yet another aspect of the present invention,
A laser processing method for laser processing an object to be processed is provided by cutting out a plurality of laser pulses having different pulse widths and pulse energies from one original laser pulse toward a processing path and making the laser pulses incident on the object to be processed.
1つの原初レーザパルスからパルス幅及びパルスエネルギの異なる複数のレーザパルスを切り出すことにより、レーザ照射条件をより細かく調整することが可能になる。オペレータは、複数の制御モードを規定する制御パラメータの入力を促す画像表示を見て、容易に制御パラメータの値を入力することができる。 By cutting out a plurality of laser pulses having different pulse widths and pulse energies from one original laser pulse, the laser irradiation conditions can be adjusted more finely. The operator can easily input the value of the control parameter by looking at the image display that prompts the user to input the control parameter that defines the plurality of control modes.
図1〜図4を参照して、実施例によるレーザパルス切出装置及びレーザ加工方法について説明する。 A laser pulse cutting device and a laser processing method according to an embodiment will be described with reference to FIGS.
図1は、実施例によるレーザパルス切出装置が用いられているレーザ加工装置(レーザドリル)の概略図である。レーザ光源10が、制御装置55から発振指令信号S0を受けてレーザ発振し、パルスレーザビームPLBを出力する。レーザ光源10には、例えば炭酸ガスレーザが用いられる。例えば、発振指令信号S0の立ち上がりにより、発振開始が指令され、発振指令信号S0の立下りにより、発振停止が指令される。
FIG. 1 is a schematic diagram of a laser processing device (laser drill) in which a laser pulse cutting device according to an embodiment is used. The
レーザ光源10から出力され、光学系11を経由したパルスレーザビームPLBの経路に、ビーム偏向器20が配置されている。ビーム偏向器20には、例えば音響光学偏向素子(AOD)を用いることができる。光学系11は、例えばビームエキスパンダ、アパーチャ等を含む。ビーム偏向器20は、入射したレーザビームを、ビームダンパ13に向かうダンパ経路PD、第1の加工経路MP1、及び第2の加工経路MP2のいずれかに振り向ける。ビーム偏向器20は、音響光学結晶21、トランスデューサ22、及びドライバ23を含む。トランスデューサ22は、ドライバ23によって駆動されることにより、音響光学結晶21内に弾性波を生じさせる。
A
ドライバ23に、経路切替端子24、切出端子25、第1の回折効率調整ノブ26、及び第2の回折効率調整ノブ27が設けられている。経路切替端子24に、制御装置55から経路選択信号S1が入力される。経路選択信号S1によって、第1の加工経路MP1及び第2の加工経路MP2のうち一方の経路が選択される。切出端子25に、制御装置55から切出信号S2が入力される。切出信号S2が入力されていない期間、ビーム偏向器20は、入射したレーザビームをダンパ経路PDに振り向ける。切出信号S2が入力されている期間、ビーム偏向器20は、第1の加工経路MP1及び第2の加工経路MP2のうち経路選択信号S1によって選択されている方の経路にレーザビームを振り向ける。
The
第1の回折効率調整ノブ26により、入力されたレーザビームを第1の加工経路MP1に振り向けるときの回折効率を調整することができる。第2の回折効率調整ノブ27により、入力されたレーザビームを第2の加工経路MP2に振り向けるときの回折効率を調整することができる。このように、ビーム偏向器20は、第1の加工経路MP1への回折効率と、第2の加工経路MP2への回折効率とを、独立に調整する機能を有する。回折効率を調整することにより、第1の加工経路MP1及び第2の加工経路MP2に振り向けられるレーザビームの光強度を調整することができる。第1の回折効率調整ノブ26及び第2の回折効率調整ノブ27で回折効率を調整する方法に替えて、制御装置55から回折効率の指令値をドライバ23に入力する構成としてもよい。
The first diffraction
制御装置55及びビーム偏向器20は、パルスレーザビームPLBの各レーザパルスから第1の加工経路MP1に向かうレーザパルス、及び第2の加工経路MP2に向かうレーザパルスを切り出すレーザパルス切出装置として機能する。
The
第1の加工経路MP1に出力されたレーザビームは、ミラー30で反射されてビームスキャナ31に入射する。ビームスキャナ31は、レーザビームの進行方向を二次元方向に変化させる。ビームスキャナ31には、例えば一対のガルバノスキャナを用いることができる。ビームスキャナ31で偏向されたレーザビームが、fθレンズ32で収束された後、加工対象物33に入射する。同様に、第2の加工経路MP2に出力されたレーザビームは、ミラー40、ビームスキャナ41、fθレンズ42を経由して加工対象物43に入射する。加工対象物33、43は、ステージ50に保持されている。
The laser beam output to the first processing path MP1 is reflected by the
ビームスキャナ31、41は、それぞれ制御装置55から制御信号G1、G2を受けて、レーザビームが指令された目標位置に入射するように動作する。レーザビームの入射位置が指令された目標位置に整定されると、整定完了を制御装置55に通知する。
The
表示装置56が、制御装置55からの制御によって画像を表示する。オペレータが入力装置57を操作することにより、レーザ加工を行うための種々の制御パラメータを入力する。制御装置55は入力装置57から、入力された制御パラメータを取得し、記憶装置に記憶させる。表示装置56には、例えば液晶ディスプレイ等が用いられる。入力装置57には、例えばキーボード、ポインティングデバイス等が用いられる。表示装置56及び入力装置57にタッチパネルを用いてもよい。
The
図2A〜図2Dは、加工対象物であるプリント基板60の加工前、加工途中段階、及び加工終了時における断面図である。図2Aに示すように、プリント基板60は、表面銅層62、樹脂層61、及び底面銅層63が積層された3層構造を有する。
2A to 2D are cross-sectional views of the printed
図2Bに示すように、表面銅層62にレーザパルスLP11を入射させることにより、凹部65を形成する。凹部65は、表面銅層62の表面から樹脂層61の深さ方向の途中まで達する。
As shown in FIG. 2B, the laser pulse LP11 is incident on the
図2Cに示すように、凹部65の底面に、例えば2つのレーザパルスLP12を入射させることにより、凹部65を深くする。この時点で凹部65は底面銅層63まで達していない。
As shown in FIG. 2C, the
図2Dに示すように、凹部65の底面に、例えば2つのレーザパルスLP13を入射させることにより、凹部65をさらに深くする。この時点で凹部65が底面銅層63まで達し、ブラインドビアホールが形成される。
As shown in FIG. 2D, the
レーザパルスLP11(図2B)は、表面銅層62を貫通させることができるパルスエネルギを有する。レーザパルスLP12(図2C)のパルスエネルギは、レーザパルスLP11のパルスエネルギよりも小さい。レーザパルスLP12のパルスエネルギは、凹部65が底面銅層63まで到達せず、かつ樹脂層61を掘り進めることができる程度の大きさに設定されている。レーザパルスLP11及びLP12のパルスエネルギは、加工対象物の材料、厚さ等によって好適な値に設定される。
Laser pulse LP11 (FIG. 2B) has a pulse energy capable of penetrating
レーザパルスLP13(図2D)のパルスエネルギは、レーザパルスLP12(図2C)のパルスエネルギよりも小さく、露出した底面銅層63に入射しても実質的に底面銅層63にダメージを与えない程度に設定されている。
The pulse energy of the laser pulse LP13 (FIG. 2D) is smaller than the pulse energy of the laser pulse LP12 (FIG. 2C), and does not substantially damage the bottom
図3Aは、プリント基板60を加工するときのレーザパルスの波形の概略を示すグラフである。レーザ光源10から原初レーザパルスLO1及びLO2が出力される。原初レーザパルスLO1及びLO2の波形は、立ち上がり時点から光強度が上昇する部分、光強度の変化が緩やかな部分、光強度が急峻に立ち下がる部分を含む。第1の加工経路MP1及び第2の加工経路MP2に向けられるレーザパルスは、光強度の変化が緩やかな部分から切り出される。
FIG. 3A is a graph showing an outline of the waveform of a laser pulse when processing the printed
原初レーザパルスLO1の前半部分から、第1の加工経路MP1に向かうレーザパルスLP11が切り出され、後半部分から、第2の加工経路MP2に向かうレーザパルスLP21が切り出される。レーザパルスLP11は、図2Bに示した加工工程で凹部65を形成する。
A laser pulse LP11 directed to the first processing path MP1 is cut out from the first half of the original laser pulse LO1, and a laser pulse LP21 directed to the second processing path MP2 is cut out from the latter half. The laser pulse LP11 forms the
原初レーザパルスLO2の前半部分から、第1の加工経路MP1に向かう2つのレーザパルスLP12及び2つのレーザパルスLP13が切り出され、後半部分から、第2の加工経路MP2に向かう2つのレーザパルスLP22及び2つのレーザパルスLP23が切り出される。 Two laser pulses LP12 and two laser pulses LP13 directed to the first machining path MP1 are cut out from the first half of the original laser pulse LO2, and two laser pulses LP22 and LP22 directed to the second machining path MP2 from the latter half. Two laser pulses LP23 are cut out.
レーザパルスLP13のパルス幅は、レーザパルスLP12のパルス幅より短い。このため、レーザパルスLP13のパルスエネルギは、レーザパルスLP12のパルスエネルギより小さくなる。パルス幅及びパルスエネルギに関して、レーザパルスLP22とLP23との関係はレーザパルスLP12とLP13との関係と同一である。2つのレーザパルスLP12は、図2Cに示した加工工程で凹部65を掘り進める用途に用いられる。2つのレーザパルスLP13は、図2Dに示した加工工程で凹部65を底面銅層63まで到達させる用途に用いられる。
The pulse width of the laser pulse LP13 is shorter than the pulse width of the laser pulse LP12. Therefore, the pulse energy of the laser pulse LP13 becomes smaller than the pulse energy of the laser pulse LP12. Regarding the pulse width and the pulse energy, the relationship between the laser pulses LP22 and LP23 is the same as the relationship between the laser pulses LP12 and LP13. The two laser pulses LP12 are used for digging the
図3Aに示したように、制御装置55及びビーム偏向器20からなるレーザパルス切出装置は、1つの原初レーザパルスLO2から1つの加工経路、例えば第1の加工経路MP1に向けてパルス幅及びパルスエネルギの異なる複数のレーザパルスLP12及びLP13を切り出す機能を持つ。同様に、実施例によるレーザパルス切出装置は、第2の加工経路MP2に向けても、1つの原初レーザパルスLO2からパルス幅及びパルスエネルギの異なる複数のレーザパルスLP22及びLP23を切り出す機能を持つ。このため、実施例によるレーザパルス切出装置を用いたレーザ加工装置は、2枚の加工対象物33及び43(図1)に対して同時にレーザ加工を行うことができる。
As shown in FIG. 3A, the laser pulse cutting device including the
次に、図3B及び図3Cに示した比較例と比較しながら実施例によるレーザパルス切出装置の優れた効果について説明する。比較例によるレーザパルス切出装置は、1つの原初レーザパルスから切り出すレーザパルスのパルス幅を変化させる機能を持たない。 Next, an excellent effect of the laser pulse cutting device according to the embodiment will be described by comparing with the comparative example shown in FIGS. 3B and 3C. The laser pulse cutting device according to the comparative example does not have a function of changing the pulse width of the laser pulse cut from one original laser pulse.
図3Bは、比較例によるレーザパルス切出装置を用いてレーザ加工を行うときのレーザパルスの波形の概略の一例を示すグラフである。比較例によるレーザパルス切出装置は、1つの原初レーザパルスから切り出すレーザパルスのパルス幅を変化させる機能を持たないため、原初レーザパルスLO2から切り出すレーザパルスLP12及びレーザパルスLP13のパルス幅が同一になってしまう。 FIG. 3B is a graph showing an example of a schematic waveform of a laser pulse when performing laser processing using the laser pulse cutting device according to the comparative example. The laser pulse cutting device according to the comparative example does not have a function of changing the pulse width of the laser pulse cut out from one original laser pulse, so that the laser pulse LP12 and the laser pulse LP13 cut out from the original laser pulse LO2 have the same pulse width. turn into.
図2Dに示した凹部65を底面銅層63まで到達させる加工工程において、レーザパルスLP12のパルス幅と同一のパルス幅のレーザパルスLP13で加工を行うと、パルスエネルギが高すぎて底面銅層63にダメージを与えてしまう。底面銅層63にダメージを与えない程度までレーザパルスLP13のパルスエネルギを小さくするためには、レーザパルスLP12のパルスエネルギも小さくしなければならない。このため、図2Cに示した凹部65を掘り進める加工工程で、加工速度が著しく遅くなる。
In the processing step of reaching the bottom
図3Cは、比較例によるレーザパルス切出装置を用いて、底面銅層63にダメージを与えないように穴開け加工を行うときのレーザパルスの波形の概略を示すグラフである。原初レーザパルスLO2から、図2Cの凹部65を掘り進める加工工程で使用される2つのレーザパルスLP12のみを切り出す。図2Dに示した凹部65を底面銅層63まで到達させる加工工程で使用される2つのレーザパルスLP13は、後続の原初レーザパルスLO3から切り出す。
FIG. 3C is a graph showing an outline of a laser pulse waveform when performing drilling using the laser pulse cutting device according to the comparative example so as not to damage the bottom
レーザパルスLP12を切り出す原初レーザパルスLO2と、レーザパルスLP13を切り出す原初レーザパルスLO3とが異なるため、レーザパルスLP13のパルス幅を、レーザパルスLP12のパルス幅と異ならせることができる。このため、図3Aに示した実施例と同様に、底面銅層63に与えるダメージを低減することができる。
Since the original laser pulse LO2 that cuts out the laser pulse LP12 and the original laser pulse LO3 that cuts out the laser pulse LP13 are different, the pulse width of the laser pulse LP13 can be made different from the pulse width of the laser pulse LP12. Therefore, similar to the embodiment shown in FIG. 3A, the damage given to the bottom
ところが、図3Cに示した例では、1つのブラインドビアホールを形成するために、3個の原初レーザパルスLO1、LO2、LO3が必要となる。このため、図3Aに示した実施例と比較して、加工時間が長くなり、レーザビームのエネルギ利用効率の低下してしまう。 However, in the example shown in FIG. 3C, three original laser pulses LO1, LO2, LO3 are required to form one blind via hole. Therefore, compared with the embodiment shown in FIG. 3A, the processing time becomes longer and the energy utilization efficiency of the laser beam is reduced.
実施例によるレーザパルス切出装置を用いることにより、加工時間を長くすることなく、底面銅層63に与えるダメージを低減させることができる。
By using the laser pulse cutting device according to the embodiment, it is possible to reduce the damage given to the bottom
次に、実施例によるレーザ加工方法のレーザ照射条件について説明する。レーザ光源10(図1)が出力する原初レーザパルスLO1、LO2(図3A)のパルス幅、原初レーザパルスの立ち上がり時点から第1の加工経路MP1に向かう最初のレーザパルスを切り出す時点までの時間幅、原初レーザパルスの立ち上がり時点から第2の加工経路MP2に向かう最初のレーザパルスを切り出す時点までの時間幅は、予め設定されている。 Next, the laser irradiation conditions of the laser processing method according to the embodiment will be described. The pulse width of the original laser pulses LO1 and LO2 (FIG. 3A) output by the laser light source 10 (FIG. 1), the time width from the rising time of the original laser pulse to the time of cutting out the first laser pulse toward the first machining path MP1 The time width from the rising time of the original laser pulse to the time of cutting out the first laser pulse toward the second machining path MP2 is set in advance.
表面銅層62を加工するときの照射条件を決定する制御パラメータは、レーザパルスLP11、LP12(図3A)のパルス幅を含む。樹脂層61の加工は、凹部65を掘り進める加工を行う制御モード(図2C)、及び凹部65を底面銅層63まで到達させる加工を行う制御モード(図2D)の2つの制御モードを切り替えることにより実行される。従って、樹脂層61を加工するときの照射条件として、この2つの制御モードの照射条件を設定する必要がある。各制御モードは、加工経路に切り出すレーザパルスのパルス幅、レーザパルスの個数、及びレーザパルス間の時間幅(インターバル)を含む制御パラメータによって規定される。
The control parameters that determine the irradiation conditions when processing the
制御装置55(図1)は、これらの照射条件が未設定である場合、またはオペレータが照射条件を変更する操作を行った場合、制御パラメータの入力を促す画像情報(ダイアログ)を表示装置56に表示させる。さらに、「確定ボタン」及び「戻るボタン」を表示する。オペレータが「戻るボタン」を選択すると、制御装置55は、ダイアログを表示する前の画面、例えばメインメニュー画面を表示する。
The control device 55 (FIG. 1) displays on the
図4は、表示装置56に表示されたダイアログの一例を示す図である。制御装置55は、「照射条件を入力してください。」というメッセージとともに、表面銅層62を加工するときのパルス幅、樹脂層61を加工するときの制御モードごとのパルス幅、パルスの個数、及びインターバルの入力を行う画像を表形式で表示する。表面銅層62を加工するときのパルス数は1個であるため、表面銅層62を加工するときのパルスの個数及びインターバルは入力する必要がない。オペレータが、入力装置57を操作してこれらの制御パラメータの値を入力し、「確定ボタン」を選択すると、制御装置55は、入力装置57からこれらの制御パラメータの値を取得し、記憶装置に記憶させる。制御パラメータが設定されると、制御装置55は、設定された制御パラメータに従ってビーム偏向器20を制御する。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a dialog displayed on the
オペレータは、図4に示したダイアログを見ながら、必要となる制御パラメータを容易に入力することができる。 The operator can easily input the necessary control parameters while looking at the dialog shown in FIG.
上記実施例では、制御装置55が1つの原初レーザパルスのパルス幅内で2つの制御モードの一方から他方に切り替えてビーム偏向器20を制御することとしたが、3つ以上の制御モードから選択された1つの制御モードでビーム偏向器20を制御するようにしてもよい。この場合、制御装置55は、1つの原初レーザパルスのパルス幅内で、制御モードの切り替えを複数回行う機能を持つ。これにより、レーザ照射条件をより細かに調整することが可能になる。
In the above embodiment, the
上記実施例では、表面銅層62、樹脂層61、及び底面銅層63からなる3層構造のプリント基板60(図2A)を加工対象物としたが、その他の構造の加工対象物にブラインドビアホールを形成するレーザ加工に上記実施例によるレーザパルス切出装置を用いることも可能である。例えば、表面銅層と複数の内層銅層を有する多層プリント基板に、内層銅層に達するブラインドビアホールを形成するレーザ加工に、実施例によるレーザパルス切出装置を用いることも可能である。
In the above-described embodiment, the printed board 60 (FIG. 2A) having the three-layer structure including the front
上記実施例では、表面銅層62に開口が形成されていない状態で、表面銅層62と樹脂層61との両方を貫通するブラインドビアホールを形成した。このようなビアホールの形成方法は「ダイレクト加工」と呼ばれる。上記実施例によるレーザパルス切出装置は、表面銅層に既にビアホール用の開口が形成されており、その下の樹脂層のみに凹部を形成するレーザ加工にも適用することができる。このようなビアホールの形成方法は「コンフォーマル加工」と呼ばれる。コンフォーマル加工を行う場合には、レーザパルスLP11を用いた加工工程(図2B)を省略し、レーザパルスLP12を用いた加工工程(図2C)とレーザパルスLP13を用いた加工工程(図2D)を実行すればよい。
In the above-described example, the blind via hole that penetrates both the
上記実施例では、ビーム偏向器20として音響光学偏向素子を用いたが、電気光学変調器(EOM)と偏光ビームスプリッタとを用いてレーザビームの進行方向を変化させてもよい。また、上記実施例では、ビーム偏向器20が、入射するレーザビームを2つの加工経路に振り向ける機能を有していたが、1つの加工経路のみに振り向ける機能を有するビーム偏向器を用いてもよい。
Although an acousto-optic deflector is used as the
次に、図5A〜図8Bを参照して、他の実施例によるレーザ加工方法について説明する。このレーザ加工方法で使用するレーザパルス切出装置及びレーザ加工装置は、図1に示したものと同一である。 Next, a laser processing method according to another embodiment will be described with reference to FIGS. 5A to 8B. The laser pulse cutting device and the laser processing device used in this laser processing method are the same as those shown in FIG.
以下、図1〜図4に示した実施例と共通の構成については説明を省略する。図1〜図4に示した実施例ではプリント基板60にブラインドビアホールを形成したが、本実施例では、プリント基板60に両側からレーザパルスを入射させてスルーホールを形成する。
Hereinafter, description of the configuration common to the embodiment shown in FIGS. 1 to 4 will be omitted. Although blind via holes are formed in the printed
図5A〜図5Eは、本実施例によるレーザ加工方法でスルーホールを形成するときの加工前、加工途中段階、及び加工後のプリント基板60の断面図である。
5A to 5E are cross-sectional views of the printed
図5Aに示すように、スルーホールを形成するプリント基板60は、表面銅層62、樹脂層61、及び底面銅層63が積層された3層構造を有する。
As shown in FIG. 5A, a printed
図5Bに示すように、表面銅層62にレーザパルスLP31を入射させることにより、表面銅層62を貫通する凹部70を形成する。凹部70の縦断面の形状は、ほぼ台形状である。さらに、図5Cに示すように、凹部70の底面に複数のレーザパルスLP32を入射させることにより、凹部70を掘り進める。複数のレーザパルスLP32の入射が終了した時点で、凹部70は樹脂層61の厚さ方向のほぼ中間点まで達する。レーザパルスLP32の各々のパルス幅は、レーザパルスLP31(図5B)のパルス幅より短い。その結果、レーザパルスLP32の各々のパルスエネルギは、レーザパルスLP31のパルスエネルギより小さくなる。
As shown in FIG. 5B, a laser pulse LP31 is incident on the
レーザパルスLP32の照射が終了すると、プリント基板60の表裏を反転させる。その後、図5Dに示すように、底面銅層63にレーザパルスLP41を入射させることにより、底面銅層63を貫通する凹部71を形成する。レーザパルスLP41は、凹部70が形成されている位置に対応する位置に入射させる。この時点で、凹部71は、表面銅層62側から形成されている凹部70の底面まで到達しない。
When the irradiation of the laser pulse LP32 is completed, the front and back of the printed
図5Dに示すように、凹部71の底面に複数のレーザパルスLP42を入射させることにより、凹部71を掘り下げる。これにより、表側から形成された凹部70と裏側から形成された凹部71とが合体し、スルーホール72が形成される。凹部70及び凹部71の各々の縦断面が台形状の形状を有するため、スルーホール72は、厚さ方向のほぼ中央部において最も内径が小さくなる。
As shown in FIG. 5D, the
次に、図6を参照して、厚さ方向の中央部におけるスルーホール72(図5E)の内径のばらつきと、レーザパルスLP32(図5C)及びレーザパルスLP42(図5E)のパルス数との関係について説明する。 Next, referring to FIG. 6, the variation in the inner diameter of the through hole 72 (FIG. 5E) in the central portion in the thickness direction and the pulse numbers of the laser pulse LP32 (FIG. 5C) and the laser pulse LP42 (FIG. 5E) are shown. The relationship will be described.
図6は、レーザパルスLP32(図5C)及びレーザパルスLP42(図5E)のパルス数と、厚さ方向の中央部におけるスルーホール72(図5E)の内径のばらつきとの関係を示すグラフである。レーザパルスLP32及びレーザパルスLP42のパルス数が異なる条件で複数のスルーホール72を形成し、スルーホール72の中央部における穴径を測定した。横軸は、レーザパルスLP32及びレーザパルスLP42各々のパルス数を表し、縦軸は、中央部におけるスルーホール72の内径のピークツーピーク値を単位「μm」で表す。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the pulse number of the laser pulse LP32 (FIG. 5C) and the laser pulse LP42 (FIG. 5E) and the variation in the inner diameter of the through hole 72 (FIG. 5E) in the central portion in the thickness direction. . A plurality of through
表側から加工するレーザパルスLP32のパルス数と、裏側から加工するレーザパルスLP42のパルス数とは同一にした。また、複数のレーザパルスLP32のパルスエネルギの合計値、及び複数のレーザパルスLP42のパルスエネルギの合計値が最適化されるように、レーザパルスLP32及びレーザパルスLP42の各々のパルス幅を設定した。 The number of laser pulses LP32 processed from the front side is the same as the number of laser pulses LP42 processed from the back side. The pulse widths of the laser pulse LP32 and the laser pulse LP42 are set so that the total value of the pulse energy of the plurality of laser pulses LP32 and the total value of the pulse energy of the plurality of laser pulses LP42 are optimized.
レーザパルスLP32及びレーザパルスLP42のパルス数を増やすと、スルーホール72の中央部の穴径のばらつきが低減することがわかる。この実験結果からわかるように、スルーホール72の中央部の穴径のばらつきを低減させるために、樹脂層61の凹部70及び71を掘り進めるためのレーザパルスLP32(図5C)及びレーザパルスLP42(図5E)のパルス数を増やすことが好ましい。
It can be seen that increasing the pulse numbers of the laser pulse LP32 and the laser pulse LP42 reduces the variation in the hole diameter at the center of the through
図7は、本実施例による方法でスルーホールを形成するときのレーザパルスの波形の一例を示すグラフである。 FIG. 7 is a graph showing an example of the waveform of a laser pulse when forming a through hole by the method according to this embodiment.
第1の加工経路MP1に配置されたプリント基板60の表面銅層62を加工するレーザパルスLP31(図5B)は、原初レーザパルスLO10から切り出され、表側から樹脂層61を加工するレーザパルスLP32(図5C)は、原初レーザパルスLO11から切り出される。底面銅層63を加工するレーザパルスLP41(図5D)は、原初レーザパルスLO20から切り出され、裏側から樹脂層61を加工するレーザパルスLP42(図5E)は、原初レーザパルスLO21から切り出される。
A laser pulse LP31 (FIG. 5B) for processing the
第2の加工経路MP2に配置されたプリント基板60の加工には、原初レーザパルスLO10、LO11、LO20、LO21の各々の後半部分から切り出されるレーザパルスが用いられる。
A laser pulse cut out from the latter half of each of the original laser pulses LO10, LO11, LO20, and LO21 is used for processing the printed
図8Aは、複数のレーザパルスLP32のパルス列の例を示すグラフである。上段のグラフは、6個のレーザパルスLP32のパルス幅が全て0.5μsの例を示している。中段のグラフは、5個のレーザパルスLP32のパルス幅が0.5μsであり、残りの1つのレーザパルスLP32のパルス幅が0.4μsである例を示している。下段のグラフは、4個のレーザパルスLP32のパルス幅が0.5μsであり、残りの2つのレーザパルスLP32のパルス幅が0.4μsである例を示している。以下、レーザパルスLP32の各々のパルス幅は、0.1μs間隔で調整することができる例について説明する。 FIG. 8A is a graph showing an example of a pulse train of a plurality of laser pulses LP32. The upper graph shows an example in which the pulse widths of the six laser pulses LP32 are all 0.5 μs. The middle graph shows an example in which the pulse width of the five laser pulses LP32 is 0.5 μs and the pulse width of the remaining one laser pulse LP32 is 0.4 μs. The lower graph shows an example in which the pulse width of the four laser pulses LP32 is 0.5 μs and the pulse width of the remaining two laser pulses LP32 is 0.4 μs. Hereinafter, an example in which the pulse width of each laser pulse LP32 can be adjusted at 0.1 μs intervals will be described.
次に、図8Bに示した比較例と比較して、本実施例の優れた効果について説明する。比較例によるレーザ加工方法で使用されるレーザパルス切出装置は、1つの原初レーザパルスから異なるパルス幅の複数のレーザパルスを切り出すことができない。 Next, the excellent effect of this embodiment will be described in comparison with the comparative example shown in FIG. 8B. The laser pulse cutting device used in the laser processing method according to the comparative example cannot cut a plurality of laser pulses having different pulse widths from one original laser pulse.
図8Bは、比較例によるレーザ加工方法で加工するときのレーザパルスの波形の一例を示すグラフである。比較例では、複数のレーザパルスLP32のパルス幅を1つの原初レーザパルスLO11内で変更することができない。図8Bの上段、中段、及び下段のグラフは、それぞれ6個のレーザパルスLP32のパルス幅が全て0.5μs、0.4μs、及び0.3μsである例を示している。 FIG. 8B is a graph showing an example of the waveform of a laser pulse when the laser processing method according to the comparative example is performed. In the comparative example, the pulse widths of the plurality of laser pulses LP32 cannot be changed within one original laser pulse LO11. The upper, middle, and lower graphs of FIG. 8B show examples in which the pulse widths of the six laser pulses LP32 are all 0.5 μs, 0.4 μs, and 0.3 μs, respectively.
図8Bの上段、中段、及び下段のグラフに示したパルス列のパルス幅の合計は、それぞれ3.0μs、2.4μs、及び1.8μsである。このように、比較例によるレーザパルス切出装置を用いた場合には、レーザパルスLP32のパルス数を6個にするという条件の下で、パルス幅の合計値を0.6μsの刻み幅でしか調整できない。例えば、スルーホールの中央部の穴径を目標値に一致させるために、パルス幅の合計値を2.7μsにすることが望ましい場合でも、パルス幅の合計値をその値に一致させることができず、パルス幅の合計値を3.0μsまたは2.4μsとした条件で加工を行わざるを得ない。 The total pulse widths of the pulse trains shown in the upper, middle, and lower graphs of FIG. 8B are 3.0 μs, 2.4 μs, and 1.8 μs, respectively. As described above, when the laser pulse cutting device according to the comparative example is used, the total value of the pulse widths is only 0.6 μs with the condition that the number of pulses of the laser pulse LP32 is six. I can't adjust. For example, even if it is desirable to set the total pulse width to 2.7 μs in order to match the hole diameter at the center of the through hole with the target value, the total pulse width can be matched to that value. Inevitably, the processing must be performed under the condition that the total value of the pulse width is 3.0 μs or 2.4 μs.
これに対し、本実施例によるレーザパルス切出装置を用いた場合には、図8Aに示したように、パルス幅の合計値を0.1μsの刻み幅で調整することができる。パルス幅の合計値は、パルスエネルギの合計値に対応する。従って、本実施例では、パルスエネルギの合計値を、比較例の場合より細かい刻み幅で調整することが可能である。これにより、スルーホールの中央部の穴径を目標値に一致させるための最適な条件で加工を行うことが可能になる。 On the other hand, when the laser pulse cutting device according to the present embodiment is used, as shown in FIG. 8A, the total value of pulse widths can be adjusted in 0.1 μs steps. The total pulse width value corresponds to the total pulse energy value. Therefore, in this embodiment, it is possible to adjust the total value of the pulse energy with a finer step size than in the comparative example. As a result, it becomes possible to perform processing under optimum conditions for making the hole diameter at the center of the through hole match the target value.
上述の各実施例は例示であり、異なる実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。複数の実施例の同様の構成による同様の作用効果については実施例ごとには逐次言及しない。さらに、本発明は上述の実施例に制限されるものではない。例えば、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。 Needless to say, each of the above-described embodiments is merely an example, and partial replacement or combination of the configurations shown in different embodiments is possible. The same effects by the same configurations of the plurality of embodiments will not be sequentially described for each embodiment. Furthermore, the invention is not limited to the embodiments described above. For example, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
10 レーザ光源
11 光学系
13 ビームダンパ
20 ビーム偏向器
21 音響光学結晶
22 トランスデューサ
23 ドライバ
24 経路切替端子
25 切出端子
26 第1の回折効率調整ノブ
27 第2の回折効率調整ノブ
30 ミラー
31 ビームスキャナ
32 fθレンズ
33 加工対象物
40 ミラー
41 ビームスキャナ
42 fθレンズ
43 加工対象物
50 ステージ
55 制御装置
56 表示装置
57 入力装置
60 プリント基板
61 樹脂層
62 表面銅層
63 底面銅層
65 凹部
70、71 凹部
72 スルーホール
Claims (5)
前記ビーム偏向器に指令を与えることにより、前記ビーム偏向器に入射する1つの原初レーザパルスから前記加工経路に向けてパルス幅及びパルスエネルギの異なる複数のレーザパルスを切り出す機能を持つ制御装置と
を有するレーザパルス切出装置。 A beam deflector that directs an incident laser beam to a processing path toward a processing object according to a command from the outside,
A controller having a function of cutting out a plurality of laser pulses having different pulse widths and pulse energies from one original laser pulse incident on the beam deflector toward the processing path by giving a command to the beam deflector. Laser pulse cutting device having.
前記制御装置からの制御によって画像を表示する表示装置と、
入力装置と
を有し、
前記制御モードの各々は、前記ビーム偏向器に入射する原初レーザパルスから前記加工経路に向けて切り出されるレーザパルスのパルス幅、切り出されるレーザパルスの個数、及びレーザパルス間のインターバルを含む制御パラメータで規定され、
前記制御装置は、前記制御パラメータの入力を促す画像情報を前記表示装置に表示させ、前記入力装置から入力された前記制御パラメータを取得するレーザパルス切出装置。 A control device for controlling a beam deflector, which directs a laser beam from an incident laser beam to a processing path toward a processing object, in one of the control modes selected from a plurality of control modes,
A display device for displaying an image under the control of the control device,
And an input device,
Each of the control modes is a control parameter including a pulse width of a laser pulse cut out from the original laser pulse incident on the beam deflector toward the processing path, the number of laser pulses cut out, and an interval between laser pulses. Stipulated,
The laser pulse cutting device, wherein the control device causes the display device to display image information prompting the input of the control parameter, and acquires the control parameter input from the input device.
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