JPH03142088A - プリント配線基板の穴明け加工装置 - 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）を穴明は加工する装
置に関する。

【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ぃる。このドリルによる穴明け
は加工大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５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５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１３０Ｂ、３０Ｃを張りつけたものである。

第５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５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）。

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装置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、 レーザービームをプリント配線基板に照射して穴明は加
工する装置において、波長の異なる２種類のレーザー光
源と該レーザー光源からそれぞれプリント配線基板の加
工位置へとレーザービームを導く光学系とを有し、これ
ら２つの光学系がミラーを共有しており該ミラーを運動
させることにより上記２種類のレーザービームを該ミラ
ーから上記加工位置へと選択的に導く様になっており、
上記各レーザー光源の発振と同期して当該レーザー光源
からのレーザービームを上記加工位置へと導く様に上記
ミラーの駆動を制御する手段を有することを特徴とする
、プリント配線基板の穴明は加工装置、 が提供される。

本発明装置においては、上記各光学系を構成する集光レ
ンズがそれぞれ上記ミラーと上記加工位置との間の光路
上へと進出し且つ該光路上から退避する様になっており
、上記各レーザー光源の発振と同期して当該レーザー光
源のための光学系を構成する集光レンズを上記光路上へ
と進出させる制御手段を有するちのが可能である。

【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図は本発明による第１の実施例の装置の概略構成を
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：波長ん＝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は参照光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。

本実施例装置では、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、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、本実施例装置
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かもプリント板
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、本実施例装置においては、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図は本実施例装置を用いて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、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、炭酸ガスレーサービーム
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。

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図は本発明による第２の実施例の装置の概略構成を
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、２つの集光レンズ８，１０がミラー１２
とプリント板１６との間に配置されている。これらレン
ズは光軸と直交する方向に往復移動できる様に駆動装置
２２により保持されている。従って、２つのレンズのう
ち所望のものを光軸上に位置させることができる。駆動
装置２２の動作は制御装置２０により制御される。

本実施例では、ミラー１２を第１の位置となす動作と同
時にレンズ８を光軸上に位置させ、またミラー１２を第
２の位置となす動作と同時にレンズ１０を光軸上に位置
させる様に、駆動装置２０による制御が行なわれる。

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。

［発明の効果］ 以上説明した様に、本発明装置によれば、２つのレーザ
ー光源からそれぞれプリント板の加工位置に到る２つの
光路を一部共用として、プリント板に対し照射されるレ
ーザービーム照射を反転ミラーにより切換える様にして
いるので、プリント板に対し２種類のレーザービームな
いずれも垂直に当てることができ、良好な穴明けを行な
うことができる。

また、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
工との双方を行なうことができ、銅箔部の加工と樹脂部
の加工とに所望のレーザーを用いることができ、良好な
加工精度と迅速な加工速度が得られる。

また、２つのレーザービームをパルス化することにより
、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図は本発明装置の概略構成を示す模式図である。 第２図は本発明装置を用いて穴明は加工を行なう際のプ
リント板の断面図を示す図である。 第３図は本装置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図は本発明装置の概略構成を示す模式図である。 第５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、　６・・・参照光源、８．
１０・・・集光レンズ、　　１２・・・ミラー１４・・
・ミラー反転駆動装置、 １６・・・プリント板、 ｌ８・・・参照光検出センサ、 ２０・・・制御装置、 ２２・・・集光レンズ駆動装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザービームをプリント配線基板に照射して穴
   明け加工する装置において、波長の異なる２種類のレー
   ザー光源と該レーザー光源からそれぞれプリント配線基
   板の加工位置へとレーザービームを導く光学系とを有し
   、これら２つの光学系がミラーを共有しており該ミラー
   を運動させることにより上記２種類のレーザービームを
   該ミラーから上記加工位置へと選択的に導く様になって
   おり、上記各レーザー光源の発振と同期して当該レーザ
   ー光源からのレーザービームを上記加工位置へと導く様
   に上記ミラーの駆動を制御する手段を有することを特徴
   とする、プリント配線基板の穴明け加工装置。
2. （２）上記各光学系を構成する集光レンズがそれぞれ上
   記ミラーと上記加工位置との間の光路上へと進出し且つ
   該光路上から退避する様になっており、上記各レーザー
   光源の発振と同期して当該レーザー光源のための光学系
   を構成する集光レンズを上記光路上へと進出させる制御
   手段を有する、請求項１に記載のプリント配線基板の穴
   明け加工装置。