JPH0228395A - 導体箔除去方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプリント基板の導体除去方法及び装置に係わり
、特にプリント基板上に接着された導体箔例えば銅箔を
レーザを用いて局部的或いは任意の形状に蒸発除去し、
プリント基板の修正或いは導体パターンの生成等を行う
のに好適な導体除去方法及び装置に関する。

〔従来の技術〕

プリント基板における導体パターンは、複雑な工程を経
るうちに回路欠陥が発生する。第６図（ａ）〜（ｆ）に
代表的な回路欠陥を示す６図において１は例えば銅箔な
どの導体で、ガラスエボキジなどの基板上に接着される
。これらの欠陥は目視、或いは検査装置を用いて検出さ
れ、１枚の基板上での欠陥が少ない場合には、修正され
る。

修正の方法として、第６図（ａ）〜（ｃ）に示すような
余分に導体１が接着された「黒欠陥」と呼ばれる欠陥の
場合には、ナイフ或いは超音波カッタを用いて、不要な
部分を手作業で除去する。第６図（ｄ）〜（ｆ＞に示す
ような導体１が欠けている「白欠陥」と呼ばれる欠陥の
場合には、銅或いはコバールなどの導体を抵抗溶接によ
り接着して修正する。

以上のように、回路欠陥の修正は手作業により行われて
いるが、プリント基板の高密度化に伴い、隣接導体間の
絶縁部の幅が０．２＋ｍ＋、さらには０゜１市と細くな
ってきており、手作業による修正が困難になってきてい
る。

以上のことから、回路欠陥のうち黒欠陥をレーザを用い
て蒸発除去する方法が考えられている。

第７図に黒欠陥を除去するための従来の導体除去装置の
構成を示す、導体除去装置は、レーザ発振器２、レーザ
発振器２用のパワーサプライ３、プリント基板４を位置
決めするためのＸＹ子テーブル、レーザ発振器２、パワ
ーサプライ３及びＸＹ子テーブルをコントロールするた
めのコントローラ６、顕微鏡或いは撮影装置及びテレビ
モニタなどで構成される監視装置７、ダイクロイヅクミ
ラー８、集光レンズ９から構成されている。

以上のような構成の導体除去装置を用いた導体１の除去
手順について説明する。目視或いは検査装置により、黒
欠陥が検出されたプリント基板４をＸＹ子テーブルの上
に設置し、監視装置７を見ながら、レーザの光軸Ａ上に
欠陥部が来るようにＸＹ子テーブルをコントローラ６で
移動させる。

欠陥部が光軸上に来れば、レーザ発振器２からレーザビ
ームが出力するように、パワーサプライ３を介してコン
トローラ６で操作する。このとき、レーザ発振器２から
出力されるレーザビームのエネルギ密度によって、導体
１の除去の状況は第８図（ａ）〜（ｃ）に示すように変
化する０図において、１０は導体１が接着される基板、
Ｂは黒欠陥の部分でかつレーザの照射により除去される
部分を示す、レーザビームのエネルギ密度が低い場合に
は、第８図（ａ）に示すように導体１が蒸発するまでに
至らず、溶融のみでとどまる。また、照射時間を長くし
ても溶融状態となった導体１の表面が鏡面となっており
、レーザビームのエネルギをほとんど反射するため、蒸
発には至らない。

適切なエネルギ密度の場合には、レーザビームの入射エ
ネルギにより導体１を蒸発し、かつ導体１の蒸発にのみ
エネルギが費やされ、第８図（ｂ）に示すように基板１
０をほとんど傷つけることなく導体１を蒸発除去する。

エネルギ密度が高い場合には、第８図（ｃ）に示すよう
に導体１の蒸発除去だけでなく、その下部にある基板１
０にもダメージを与えてしまい、絶縁抵抗の低下、外観
上汚いなどの弊害を招く。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、第８図（ｂ）に示すような適切なエネルギ
密度の場合に導体１のみを除去することができるので、
レーザ発振器２から適切なエネルギを持つレーザビーム
が出力されるように、・予め設定しておく。しかしなが
ら、適切なエネルギ密度を持つレーザを照射した場合で
も、蒸発、除去部周辺の導体１には熱影響が及び、その
部分の導体１が溶融し電気伝導度が低下したり、導体１
の基板１０からの剥離が発生し、満足な修正が不可能と
なる場合が多いという問題があった。

本発明の目的は、上述の問題点を解決し、蒸発、除去部
周辺の導体の熱影響による溶融及び基板からの剥離を防
止することのできる導体箔除去方法及び装置を提供する
ことである。

〔課題を解決するための手段〕 この目的は、レーザ発振器から出力されたレーザビーム
の横モードを矩形状に近い分布とすることにより、上記
導体箔の除去部周辺の熱影響を低減することを特徴とす
る導体箔除去方法によって達成される。

また、レーザ発振器と、レーザ発振器から出力されたレ
ーザビームを集光する集光レンズと、集光されたレーザ
ビームを入射し、そのビームを伝送する光ファイバと、
光ファイバから出射されたレーザビームを平行光に変え
るコリメータレンズと、平行光となったレーザビームを
再び集光する集光レンズとを備えたことを特徴とする導
体箔除去装置によって達成される。

この導体箔除去装置においては、平行光となったレーザ
ビームを再び集光する前に、そのレーザビームのエネル
ギが微弱な端部をカットするマスクを設置することがで
きる。

また上記目的は、レーザ発振器と、レーザ発振器から出
力されたレーザビームのエネルギが微弱な端部をカット
するマスクと、そのレーザビームを集光する集光レンズ
とを備えたことを特徴とする導体箔除去装置によっても
達成される。

〔作用〕

本発明者等は、レーザ発振器から出力されたレーザビー
ムの横モード即ちビーム横断面で見たエネルギ分布は、
その両端でエネルギが低くなっており、この低エネルギ
のビームが照射された導体部分は蒸発するに至らず、こ
れが、蒸発、除去部周辺の導体の熱影響による溶融及び
剥離の原因となっていることを見出だした。

本発明においては、レーザ発振器から出力されたレーザ
ビームの横モードを矩形状に近い分布とすることにより
、エネルギ分布にエネルギの低い部分がなくなり、この
低いエネルギ部分で生じていた当該導体の溶融及び剥離
が低減される。

光ファイバを使った導体箔除去装置においては、光ファ
イバに入射されたレーザビームが光ファイバのコアの壁
面で反射しながら伝達されるために、入射したときのエ
ネルギ分布が失われ、平均化されて出射される。これに
よりレーザ発振器から出力されたレーザビームの横モー
ドが矩形状に近い分布になる。

マスクを用いた導体箔除去装置においては、レーザビー
ムのエネルギが微弱な端部をマスクでカットすることに
より、レーザ発振器から出力されたレーザビームの横モ
ードが矩形状に近い分布となる。

光ファイバを使った導体箔除去装置においては、光ファ
イバから出射されたレーザビームが、その後集光レンズ
に到達するまでの間に、ビーム端部に再びエネルギの微
弱な部分が生じることがある。

この場合、マスクを併用することにより、そのような光
ファイバの通過後に生じたエネルギの微弱な部分をカッ
トし、レーザビームの横モードを確実に矩形状に近い分
布とすることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例による導体箔除去装置を示す
もので、導体箔除去装置は、レーザ発振器２、レーザ発
振器２用のパワーサプライ３、プリント基板４を位置決
めするためのＸＹ子テーブル、レーザ発振器２、パワー
サプライ３及びＸＹ子テーブルをコントロールするため
のコントローラ６、盟微鏡或いは撮影装置及びテレビモ
ニタなどで構成される監視装！７、ダイクロイックミラ
ー８、集光レンズ９を備えている。この構成は従来のも
のと同様である。

またこの導体箔除去装置は、本発明の特徴として、レー
ザ発振器２とダイクロイックミラー８との間に、レーザ
発振器２から出力されたレーザビームを集°光する集光
レンズ１１と、集光されたレーザビームを入射し、その
ビームを伝送する光ファイバ１２と、光ファイバ１２か
ら出射されたレーザビームを平行光に変えるコリメータ
レンズ１３とを備えている。レーザ発振器２は、好まし
くはレーザビームのパルス化が可能なものを用いる。

以上のような構成の導体箔除去装置を用いた導体１の除
去手順は、従来装置と実質的に同様である。即ち、目視
或いは検査装置により、黒欠陥が検出されたプリント基
板４をＸＹ子テーブルの上に設置し、監視装置７を見な
がら、レーザの光軸Ａ上に欠陥部が来るようにＸＹ子テ
ーブルをコントローラ６で移動させる。欠陥部が光軸上
に来れば、レーザ発振器２からレーザビームが出力する
ように、パワーサプライ３を介してコントローラ６で操
作する。

このような導体箔除去装置において、レーザ発振器２か
ら出力されたレーザビームは、集光レンズ１１で集光さ
れ、光ファイバ１２に入射され、光ファイバ１２の中を
伝送され、光ファイバ１２から出射される。このレーザ
ビームは、ダイクロイックミラー８で反射され、方向を
変えた後、集光レンズって集光されてプリント基板５の
黒欠陥としての導体１（第１０図参照）上に照射される
。

これにより黒欠陥が蒸発除去される。

本実施例の導体箔除去装置の動作において従来のものと
異なるのは、レーザビームが光フアイバ１２中を伝送さ
れることによるレーザビームの横モード即ちビーム断面
のエネルギ分布の違いである。この違いを説明する前に
、導体１の蒸発除去部周辺に発生する熱影響部、即ち溶
融或いは剥離が発生する原因について説明する。

第２図（ａ）及び（ｂ）にレーザ発振器２から出力され
たレーザビーム断面のエネルギ分布を示す、第２図（ａ
）はエネルギのピーク値が１個の分布を示すシングルモ
ード、第２図（ｂ）はエネルギのピーク値が複数個ある
マルチモードと呼ばれるもので、レーザ発振器２から出
力されるレーザビームはこれら２種類のエネルギ分布の
いづれかになる。同図のように、レーザビームのエネル
ギ分布はゼロのところからピーク値までなだらかな分布
を示す、これらの分布は集光レンズ９で集光され、導体
１の表面に照射されるときにもほとんど同じ分布となっ
ている。ところで、第８図を用いて説明したように、エ
ネルギ密度によって導体１の除去の状況が異なり、この
現象は第２図に示すエネルギ分布の範囲内でも発生する
０例えば、導体１が蒸発に要するエネルギをＥＯとする
と、エネルギ８０以上のエネルギを照射された部分（距
ＩａＤの部分）の導体１は蒸発し、Ｅｏ以下のエネルギ
を照射された部分（距離りの外側）の導体１は溶融する
にとどまる。また、溶融に至らない部分でも熱歪によっ
て基板１０からの剥離が発生する。これが熱影響の発生
の大きな要因である。

本実施例においては、上述したようにレーザ発振器２か
ら出力されたレーザビームは光ファイバ１２の中を伝送
される。これによりレーザ発振器２から出力されたレー
ザビームはビーム断面のエネルギ分布が改善される。第
３図（ａ）に光ファイバ１２を通過した後のエネルギ分
布を示す、光ファイバ１２を通過した後のレーザビーム
のエネルギ分布は、同図に示すように矩形に近いものと
なる。これは光ファイバ１２に入射されたレーザビーム
が光ファイバ１２のコアの壁面で反射しながら伝達され
るために、入射したときのエネルギ分布が失われ、平均
化され、平滑されて出射されることによる。これにより
レーザビームのエネルギ分布は、第２図（ａ）及び（ｂ
）に示すものに対して、両端のエネルギの微弱な部分が
なくなり、エネルギ８０以上のエネルギ分布になる。こ
の場合、光ファイバ１２の平滑化作用により、両端のエ
ネルギの微弱な部分がなくなるだけでなく、エネルギの
ピーク値も抑制、修正される。

このようにレーザビームを光ファイバ１２に通過させる
ことにより、レーザビーム横モードのエネルギＥＯ以下
の部分がなくなり、このエネルギ部分で生じていた蒸発
除去部周辺の導体の溶融及び熱歪み或いは剥離を大幅に
低減することができる。

また本実施例では、レーザ発振器２としてパルス化され
たレーザビームを出力するものを用いる。

これによっても熱影響を低減することができる。

即ち、導体１（第１０図参照）は電気伝導度の高い材料
であり、電気伝導の担い手となる自由電子は熱の伝導の
役割も果たすので、電気伝導度と共に熱伝導度も非常に
高い。従って、レーザビームを照射する時間が長いと、
熱伝導により除去部周辺に溶融或いは熱歪が発生する。

レーザ発振器から出力されるレーザビームをパルス化す
ることにより、パルスビームのエネルギレベルを高くし
、例えば１パルスの照射で導体の蒸発除去を行うことが
可能となり、これにより照射時間を短くすることができ
、熱伝導による熱影響を低減することができる。

なお、パルス化するにはいろいろな方法が考えられ、例
えはフラッシュランプに流す電流をパルス化したＹＡＧ
レーザ又は放電のための電流をパルス化したＣＯ２レー
ザ等のように、既知のパルス励起型レーザ発振器を用い
てもよいし、この既知のパルス励起型レーザ発振器にさ
らにＱスイッチと呼ばれる工学的シャッタ手段を用いて
数１０ｎｓの微少パルス化を図ってもよい、また連続励
起型レーザ発振器にメカ的なビームシャッタ手段、或い
はＱスイッチを用いてパルス化を行ってもよい。

このように本実施例では、エネルギ分布の改善とレーザ
ビームのパルス化とにより周囲への熱影響の極めて少な
い黒欠陥の蒸発除去が可能となる。

また光ファイバに通してエネルギ分布を改善することに
より、エネルギのピーク値も抑制、修正され、第８図（
ｃ）に示したような黒欠陥除去部での基板１０に対する
ダメージの発生も低減することかできる。

次に第４図を参照して本発明の第２の実施例を説明丈る
６図中、第１図に示した部材と同等の部材には同じ符号
を付している。

上述した実施例では、レーザビームの横モードを改善す
るのに光ファイバ１２を用いた。しがしながら横モード
の改善は池の手段を用いても行うことができ、第４図は
この点に関する実施例を示すものである。即ち、この実
施例においては光ファイバ１２並びに集光レンズ１１及
びコリメータレンズ１３は配置されておらず、代わりに
グイクロックミラー８と集光レンズ９との間に、レーザ
発振器２から出力されたレーザビームのエネルギが微弱
な端部をカットするマスク１４を配置している。第３図
（ｂ）にマスク１４を通過した後のレーザビームのエネ
ルギ分布を示す、この図から分かるように、マスク１４
通過後のレーザビームはビーム端部のエネルギが低い部
分がカットされ、エネルギ分布の大部分をエネルギＥｏ
以上にすることができる。これにより同様に、蒸発除去
部周辺の導体の溶融及び熱歪み或いは剥離を大幅に低減
することができる。

レーザビームの横モードを改善する手段として、上述し
た光ファイバ１２とマスク１４を組み合わせて用いるこ
ともできる。第５図はこのような実施例を示すものであ
り、第１図及び第４図に示す部材と同等の部材には同じ
符号を付している。光ファイバ１２を使った第１図に示
す実施例においては、光ファイバ１２と集光レンズ９と
の間の距離が長い場合には、光ファイバ１２から出射さ
れたレーザビームが集光レンズ９に到達するまでの間に
光ファイバ１２で改善された横モードが歪み、ビーム端
部に再びエネルギの微弱な部分が生じることがある０本
実施例ではマスク１４を併用することにより、そのよう
な光フアイバ通過後に発生したエネルギの微弱な部分を
カットし、レーザビームの横°モードを確実に矩形状に
近い分布とすることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、周辺への熱影響
を極めて小さく抑えた導体の蒸発除去が可能となり、プ
リント基板に要求される電気伝導、絶縁特性を損なうこ
となく不要な部分の導体を除去することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による導体箔除去装置の概略
構成図であり、第２図（ａ）及び（ｂ）はレーザ発振器
から出力されたレーザビーム断面のエネルギ分布を示す
図であり、第３図（ａ）は光ファイバを通過したレーザ
ビーム断面のエネルギ分布を示す図であり、第３図（ｂ
）はマスクを通過したレーザビーム断面のエネルギ分布
を示す図であり、第４図は本発明の池の実施例による導
体箔除去装置の概略構成図であり、第５図は本発明のさ
らに池の実施例による導体箔除去装置の概略構成図であ
り、第６図（ａ）〜（ｆ）はプリント基板における種々
の回路欠陥を示す図であり、第７図は従来のレーザを用
いた導体箔除去装置の概略構成図であり、第８図（ａ）
〜（ｃ）はレーザビームのエネルギ密度の大小による導
体除去の違いを示す図である。 符号の説明 １・・・導体（導体箔）　　２・・・レーザ発振器９・
・・集光レンズ　　　　１０・・・プリント基板１１・
・・集光レンズ　　　１２・・・光ファイバ３・・・コ
リメータレンズ １４・・・マスク

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）プリント基板上に接着された導体箔をレーザを用
   いて蒸発除去する方法において、レーザ発振器から出力
   されたレーザビームの横モードを矩形状に近い分布とす
   ることにより、上記導体箔の除去部周辺の熱影響を低減
   することを特徴とする導体箔除去方法。
2. （２）レーザ発振器と、レーザ発振器から出力されたレ
   ーザビームを集光する集光レンズと、集光されたレーザ
   ビームを入射し、そのビームを伝送する光ファイバと、
   光ファイバから出射されたレーザビームを平行光に変え
   るコリメータレンズと、平行光となったレーザビームを
   再び集光する集光レンズとを備えたことを特徴とする導
   体箔除去装置。
3. （３）平行光となったレーザビームを再び集光する前に
   、そのレーザビームのエネルギが微弱な端部をカットす
   るマスクを設置したことを特徴とする請求項２記載の導
   体箔除去装置。
4. （４）レーザ発振器と、レーザ発振器から出力されたレ
   ーザビームのエネルギが微弱な端部をカットするマスク
   と、そのレーザビームを集光する集光レンズとを備えた
   ことを特徴とする導体箔除去装置。