JPH03142087A - プリント配線基板の穴明け加工方法 - 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］ 本発明はレーザービームを用いてプリント配線基板（以
下、単に「プリント板」と称する）を穴明は加工する方
法に関する。

［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］従来、
プリント板において、両面間の導通をとるための導体膜
が形成されるスルーホールは、たとえばドリルを用いる
穴明けにより形成されている。このドリルによる穴明け
は加工穴数の少ない場合にはある程度の精度が得られる
が、連続加工すると加工中の発熱によりドリル切削性能
の低下及びドリル損傷を生じ、加工時間が長くなり、穴
内壁面の表面粗さ精度も低下してくる。また、ドリル加
工の場合、直径０．１ｍｍφ程度以下のドリルは折損し
やすく、加工の自動化が困難である。また、ドリル加工
の場合、穴内壁面の粗さが粗くなりがちであるので、穴
明は後のメツキ処理の際に穴内壁面に均−且つ十分な厚
さの導体膜が形成できないという難点がある。

第６図は従来のドリルによる穴明は加工を説明する図で
ある。

第６図の（ａ）は加工前のプリント板３０を示すもので
ある。該プリント板は、ガラスエポキシ絶縁層３０Ａの
両面に銅箔３０Ｂ、３０Ｃを張りつけたものである。

第６図の（ｂ）に示される様に、ドリル３２による穴明
は加工で形成された穴の内壁面は、ランダムな凹凸や上
下両面の開口位置のズレ（ドリルのシューテイングによ
る）等が生じている。

そして、第６図の（ｃ）に示される様に、上記ドリル加
工の穴の内壁面にメツキにより導体層３４を形成すると
、凹凸が激しいので、導体層３４が均一に形成されない
。

以上の様に、従来のドリル穴明けは、機械的加工である
が故に、穴径が小さくなればなるほど、次の様な問題が
生じてくる。

（１）ドリル径が小さいため、ドリルの強度が低下し、
折れやすくなり、寿命が短い。

（２）ドリル寿命を延ばすためには、加工送り速度を遅
くすることが必要であり、加工時間が長くなる。

（３）ドリルの直行性及び加工位置精度が十分とはいえ
ない。

（４）穴の内壁面の凹凸が、穴径に比し大きくなり、次
工程の導体層形成の際に均一厚さが得られず、従って、
各種の原因に基づき発生する応力によりクラックが発生
したりして導電特性が劣化し、信頼性が損なわれやすい
。

一方、従来、微小径の穴明けを行なう方法として、レー
ザービームを用いる穴明は加工方法が提案されている（
たとえば、特開昭５８−２０３９０号公報、特開昭５８
−１６８４８９号公報、特開昭６２−２５４１１７号公
報、特開昭６２−２８９３９０号公報参照）。

上記特開昭６２−２８９３９０号公報には、異なる波長
のレーザービームを使用し、これらのビームを被加工物
の同一場所に照射して、加工を行なうレーザー加工機が
示されている。また、上記特開昭６２−２５４１１７号
公報には、それぞれ独立のレーザー装置から発振される
異なる種類のレーザー光を混合照射する装置が示されて
いる。

本発明は、レーザービームを用いたプリント板の穴明は
加工において高い加工精度及び迅速な加工速度の可能な
加工特性の優れた穴明は加工方法を提供することを目的
とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、上記目的を達成するものとして。

樹脂部の表面に導電性箔を付与してなるプリント配線基
板にレーザービームを照射して穴明は加工する方法にお
いて、波長の異なる２種類のレーザービームを用い、上
記樹脂部の加工時と上記箔部の加工時とで加工条件を変
えることを特徴とする、プリント配線基板の穴明は加工
方法、が提供される。

本発明方法においては、上記レーザー光源をパルス発振
せしめることが可能であり、その場合、上記樹脂部の加
工時において長波長レーザービームのパルス高及び／ま
たはパルス幅を漸次変化させることができる。

【実施例］ 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

第１図は本発明方法の第１の実施例の行なわれる装置の
概略構成を示す模式図である。

第１図において、２は第１のレーザー光源であり、４は
第２のレーザー光源である。第１のレーザー光源は短波
長のエキシマレーザ−（ＫｒＦ：波長え＝２４８ｎｍ）
であり、パルス発振を行なう。第２のレーザー光源は長
波長の炭酸ガスレーザー（波長λ＝１０．６μｍ）であ
り、パルス発振を行なう。該炭酸ガスレーザーの代わり
にＹＡＧレーザ−（波長λ＝１．０６μｍ）を用いても
よい。

６は参照光源であり、Ｈｅ−Ｎｅレーザーを用いている
。

８はレーザー光源２から照射されるレーザービームを集
光するためのレンズであり、石英からなる。１０はレー
ザー光源４から照射されるレーザービームを集光するた
めのレンズであり、Ｚｎ５ｅからなる。Ｚｎ５ｅの代わ
りにＧａＡｓを用いてもよい。

上記３つのレーザー２，４．６及び２つの集光レンズ８
，１０の光軸は合致している。そして、該光軸上におい
て、上記集光レンズ８，１０の中間には、ミラー１２が
配置されており、該ミラーは反転駆動装置１４により、
第１図の紙面に垂直の軸のまわりに回動せしめられ、実
線で示される第１の位置と破線で示される第２の位置と
をとることができる。

１６は被加工物たるプリント板であり、たとえばガラス
エポキシ銅張り積層板（東芝ケミカル社製ＴＬＣ−Ｗ−
５５１：　０．６ｍｍ厚）である。

該プリント板は不図示のＸ−Ｙ移動テーブルにより移動
可能に保持されている。

１８は参照先の検出センサである。

上記ミラー１２が第１の位置にある時には、レーザー２
からのレーザービームは、集光レンズ８により集光せし
められ、ミラー１２により反射せしめられてプリント板
１６の所定の加工位置においてスポット（たとえば１０
０μｍφ）を形成する。

２０は上記レーザー２．４の発振及び上記ミラー反転駆
動装置１４の動作を制御するための制御装置である。

本実施例では、制御装置２０からレーザー２に対し照射
指令が発せられると、該制御装置から反転駆動装置１４
に対しミラー１２に上記第１の位置をとらせる様に指令
信号が発せられ、一方、制御装置２０からレーザー４に
対し照射指令が発せられると、該制御装置から反転駆動
装置１４に対しミラー１２に上記第２の位置をとらせる
様に指令信号が発せられる。この様に、本実施例では、
第１のレーザー光源のパルス発振及び第２のレーザー光
源のパルス発振とミラーの回動反転動作とが同期せしめ
られている。

以上の様に、本実施例では、ミラー１２からプリント板
１６までの光路を２つのレーザービームが共用している
。そして、該光路に垂直にプリント板１６を配置するこ
とにより、極めて良好な垂直穴明けができる。

尚、本実施例においては、プリント板１６を装着しない
状態で、参照用レーザー６から照射したレーザービーム
をセンサ１８で検出することにより、レーザー及び光学
系の位置調整を行なうことができる。

第２図は本実施例の穴明は加工を行なう際の、プリント
板１６の断面図を示すものである。加工の進行にともな
い（ａ）から（ｄ）へと状態変化する。プリント板１６
はガラスエポキシ絶縁層（以下、単に「樹脂部」と称す
る）１６Ａの両面に銅箔１６Ｂ、１６Ｃを張りつけたも
のである。

第３図は本実施例におけるレーザー２，４のパルスタイ
ミングの一例を示す図である。

先ず、上記第２図（ａ）の銅箔部１６Ｂの加工時には、
第３図（ａ）に示される様に、エキシマレーザ−ビーム
２ａのみが利用される。エキシマレーザ−ビームは波長
が短いため光子エネルギーが大きく、また銅箔による吸
収が良好であり、銅箔部の加工に適している。

次に、上記第２図（ｂ）の樹脂部１６Ａの加工時には、
第３図（ｂ）に示される様に、炭酸ガスレーザービーム
４ａを利用する。炭酸ガスレーザービームは波長が長い
ため光子エネルギーが小さく、熱的加工が主となり、樹
脂部１６Ｂの加工に適している。但し、この長波長レー
ザービームによる加工では黒色炭化物の発生があり、ま
たガラスとエポキシとでエツチングレートが異なるため
穴内壁面の凹凸が大きくなりがちである。そこで、この
樹脂部加工時には第３図（ｂ）に示される様にエキシマ
レーザ−ビーム２ａを併用する。

これにより、炭化物が除去されエツチングレートの差も
少なくなり、内壁面の凹凸の少ない良好な穴が形成され
る。

この工程では、形成された穴が深くなるにつれて、レー
ザービームの透過率が低下するおそれがあるのでので、
パルス高を次第に増加させている。

次に、上記第２図（ｃ）の銅箔部１６Ｃの加工時には、
第３図（Ｃ）に示される様に、エキシマレーザ−ビーム
２ａのみが利用される。

そして、最後に、上記第２図（ｄ）に示される貫通穴が
形成された後に、第３図（ｄ）に示される様に、穴内壁
面の残留物を除去する仕上げ工程としてエキシマレーザ
−ビーム２ａの照射を行なう。

第３図に示される様に、本実施例においては、２つのレ
ーザービームは同時にはパルス出力されず、各レーザー
ビームのパルス発生時にはそのレーザービームをプリン
ト板１６の加工位置へと導く様にミラー１２の位置が制
御される。

第４図は本発明方法の第２の実施例の行なわれる装置の
概略構成を示す模式図である。本図において、上記第１
図におけると同様の部材には同一の符号が付されている
。

本実施例では、ミラー１２を反転駆動させることなく、
固定配置としている。そして、該ミラーはレーザー２か
らのレーザービームのためのみとされ、レーザー４から
のレーザービームのためにミラー１３が用いられている
。

ミラー１３は集光レンズ８からプリント板１６へと到る
光路を遮ることなく固定配置されている。従って、レー
ザー４からのレーザービームは、集光レンズ１０により
集光せしめられ、ミラー１３により反射せしめられてプ
リント板１６の所定の加工位置においてスポット（たと
えば１００μｍφ）を形成する。ここで、ミラー１３か
らプリント板１６へと到る光路と集光レンズ８からプリ
ント板１６へと到る光路とは角度θをなしている。該角
度θは、穴明は加工の所望精度が達成される様な範囲内
（たとえば１５度以内）とされる。

第５図は本実施例におけるレーザー２，４のパルスタイ
ミングの一例を示す図である。第５図において、（ａ）
〜（ｄ）は上記第３図におけると同様に、上記第２図（
ａ）〜（ｄ）に対応している。

本実施例では、第５図に示される様に、（ｂ）の樹脂部
加工工程では、２種類のレーザービーム２ａ、４ａを同
時にプリント板１６に照射することができる。従って、
本実施例によれば、樹脂部の加工効率がより向上する。

もちろん、本実施例においても上記第１実施例と同様な
効果が得られる。

本発明は、上記実施例以外に適宜の変更が可能である。

たとえば、樹脂部側工時において炭酸ガスレーザービー
ムのパルス高を次第に増加させることに加えてパルス幅
を次第に減少させてもよい。これは、樹脂部の加工時に
おいて加工の進行にともない熱が蓄積され、その影響で
穴径が大きくなることがあり、これを防止するために照
射時間（パルス幅）を漸次短くするのである。

また、プリント板の樹脂部の材質及び筒部の材質に応じ
て、加工速度及び／または加工精度を向上させる様に、
各工程における各レーザービームの各パルスの高さ及び
幅ならびにパルスの数、更には２種類のレーザービーム
の組合わせ様式を適宜設定することができる。

［発明の効果］ 以上説明した様に、本発明方法によれば、波長の異なる
２種類のレーザービームを用い樹脂部側工時と筒部加工
時とで加工条件を適宜変え、長波長レーザーの高出力を
利用した高速加工と短波長レーザーの高光子エネルギー
を利用したクリアな加工とを必要に応じて組合わせて、
樹脂部及び筒部の加工特性に応じて最適の加工条件を設
定でき、良好に穴明は加工を行なうことができる。

また、レーザービームをパルス化することにより、２種
類のレーザービームがプリント板に入射する部分の光路
を共通化し、且つ極めて速いサイクルで交互にレーザー
ビームを使用することができ、これにより必要に応じて
実質上両方のレーザービームを併用して良好な加工を行
なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の行なわれる装置の概略構成を示す
模式図である。 第２図は本発明の穴明は加工を行なう際のプリント板の
断面図を示すものである。 第３図は本発明方法におけるレーザーのパルスタイミン
グの一例を示す図である。 第４図は本発明方法の行なわれる装置の概略構成を示す
模式図である。 第５図は本発明方法におけるレーザーのパルスタイミン
グの一例を示す図である。 第６図は従来のドリルによる穴明は加工を説明する図で
ある。 ２．４・・・レーザー光源、 ８．１０・・・集光レンズ、 １２．１３・・・ミラー １４・・・ミラー反転駆動装置、 １６・・・プリント板、 １８・・・参照光検出センサ、 ６・・・参照光源、 ２０・・・制御装置。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）樹脂部の表面に導電性箔を付与してなるプリント
   配線基板にレーザービームを照射して穴明け加工する方
   法において、波長の異なる２種類のレーザービームを用
   い、上記樹脂部の加工時と上記箔部の加工時とで加工条
   件を変えることを特徴とする、プリント配線基板の穴明
   け加工方法。
2. （２）上記レーザー光源がパルス発振せしめられる、請
   求項１に記載のプリント配線基板の穴明け加工方法。
3. （３）上記樹脂部の加工時において長波長レーザービー
   ムのパルス高及び／またはパルス幅を漸次変化させる、
   請求項２に記載のプリント配線基板の穴明け加工方法。
4. （４）上記２種類のレーザー光源のパルス発振を同期さ
   せ同時に同一箇所を照射する、請求項２に記載のプリン
   ト配線基板の穴明け加工方法。