JPH0441091A - レーザーによるプリント板の加工方法 - 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】 ［発明の属する分野］ 本発明はレーザによるプリント板の加工方法に関し、特
にプリント回路基板（プリント板と称する。）の穿孔加
工をレーザのパルス制御によって行なう技術に関する。

［発明の従来技術］ 本発明者等は先にプリント板の貫通孔の加工のために異
種の波長のレーザーをプリント板の加工面に照射して孔
加工する技術を特願平１−３４６２号として提案した。

又、特開昭６２−２８９３９０号公開公報には異なる波
長の２レーザーヒームを使用し、これらのビームを同一
の場所に照射して加工を行なうレーザー加工機か示され
ている。

更に、特開昭６２−２５４１１７号公開公報にはそれぞ
れ独立する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か示されている。

［発明の課題］ 従来、微小な貫通孔の加工には微小径例えば０．２〜０
．３φ程度のトリルによる孔明加工か行なわれている。

このドリルの孔明加工による場合には孔明の数の少ない
ときにはそれ相当の加工精度を得られるか、連続加工す
るとトリルの加工中の発熱により切削性能の低下及びド
リルの損傷を生し、加工時間が長くなり、又、孔の断面
の表面粗さも低下する。又、トリル加工の場合直径０．
１φ程度のトリルは折損しやすい。

更に、前述のトリル加工の場合には加工断面の表面粗さ
は非常に粗くなり、孔明後に表裏面の銅箔パターンの導
通りためにメツキ処理しても断面に充分なメツキ膜の被
膜を得ることかてきない。

本発明の課題はプリント板等の加工物に微細な、例えば
直径か１１００ｐ以下の微細な孔の断面表面を所定の表
面粗さ精度を得ることにある。

特に本発明はプリント板の表裏面の銅箔パターンを貫通
した電気的導通孔を得るために貫通孔を加工した後に孔
断面をメツキ処理する場合に適正なメツキ処理を可能と
する孔の加工方法を提案する。

更に本発明は本発明者か先に提案したレーザービームを
パルス化してプリント板の穿孔加工を行なう技＃ｉ（特
願平］−１６０２８１、平成１年６月２２日出願）の改
良に関する。上記発明は、レーザーをプリント板等の加
工物の加工面に照射して孔を加工する方法において、炭
酸ガス（ＣＯ２）レーザー等のレーザービームをパルス
化し、前記パルスの発振の初期発振を高出力発振とし、
中間発振を低出力発振又は漸増出力発振としたことを特
徴とするレーザーによる加工方法である。

本発明は上記加工方法におけるレーザーパルスの発振の
出力の大きさ、時間等の加工に要する因子をプリント板
の構成の情報例えば材質、各層の厚さ寸法に基づいて制
御するようにＬ／たものである。

［課題解決のための手段及び作用］ 本発明は前述のプリント板の構成情報に基づいてレーザ
ーのパルスによる穿孔加工するために、樹脂材料から作
られた基板層の表面及び裏面に電気回路を形成するため
の銅箔からなる第１層及び第２層を有するプリント板を
レーザー加工する方法において、前記基板層の材質毎の
加工速度及び前記基板層の厚さ寸法に応じた加工時間と
、前記第１層及び第２層の厚さ寸法に応じた加工速度並
びに加工時間を予め計測しておき、レーザービームをパ
ルス化して該パルスの発振を前記プリント板の各層の状
況に応じて出力制御するようにしたことを特徴とするレ
ーザーによるプリント板の加工方法を提案する。

本発明に依れば、プリント板の樹脂部の加工に要する時
間及びパルス照射にともなう発熱の冷却所要時間や銅箔
部の加工のための所要エネルギーに基づいてパルス出力
及び発振時間を制御する。

第１図Ａ−Ｂ及び第２図は本発明の第１の実施例を示し
、第１図は本発明方法を実行する装置の構成を示す図、
第２図は本実施例のレーザー出力のパルス波形図、第３
図は加工状態を示す図である。図において符号ｌは加工
１べきフリント板、２は前記プリント板１を保持し所定
の平面に対しＸ軸・Ｙ軸方向に前記プリント板１を移動
可能なＸ−Ｙチーフルステージ、４は前記Ｘ−Ｙテーブ
ルステージを移動する千−タ等の移動手段を示す。

６は炭酸ガスレーザー等の長波長域の第１のレーザービ
ームを出力する第１のレーザー出力手段、８は前記第１
のレーザービームの光束を制御する光学系、ｌＯは光学
系８を通ったレーザービームを前記プリント板ｌの加工
面に光路変更するための反射ミラーである。１２は前記
第１のレーザー出力手段６を駆動励起するための励起パ
ルスを出力する制御手段である。

制御手段には第１図Ｂに示す後述プリント板の情報を記
憶する記憶手段Ｍ１　・Ｍ２・・・Ｍｎと、該記憶手段
からの情報に基づいて必要な情報を演算する演算手段Ｃ
ａ、　　・Ｃａ２・・・Ｃａｎと、該演算手段の演算結
果を記憶する記憶手段Ｍ、−１・Ｍ、−２・・・Ｍ、、
、、、と、及び加工手順をブロクラム化した加工制御手
段１２Ａから成る。

入力部１４は第１図Ｂに示すプリント板の情報を符号化
して前記記憶手段Ｍ、・Ｍ２・・・Ｍｎに入力する手段
を示す。本実施例は一種類又は複数種のプリント板の穿
孔加工を行なう例を示すものてあり、第１図Ｂにおいて
、第１番目の種類のプリント板（この種類をＰ、と示す
。）Ｐ□の樹脂材料て出来ている基板部の材質を符号化
、例えば信号変換手段Ｓ１を介してビット信号によって
入力しその情報Ｐｌａ−１はメモリＭ、に記憶する。基
板部の樹脂の厚さ寸法もビット信号化してＰｌａ−２の
信号としてメモリＭ１に記憶する。

プリント板Ｐ１の表面及び裏面の厚さ寸法の情報もビッ
ト信号化にｐＨ・ＰＩ□としてそれぞれ記憶手段Ｍ、に
入力する。

プリント板Ｐ１の前記基板層の材質・厚さはプリント板
の設計の際に決められる情報てあり、各材質によって又
組成の成分によってレーザービーム加工の加工速度が異
なるので材質・組成に応じた情報が必要となる。。

基板層の表面及び裏面の銅箔部は同一材の銅と仮定して
おり、使用するレーザーの銅に対する加工速度は銅箔部
の厚さ寸法によって決められるものてあり、そのため第
１層・第２層の厚さ寸法の情報Ｐ、１・ＰＩ３か要求さ
れる。演算手段Ｃａｔはプリント板Ｐ１の前記入力情報
Ｐ１１・Ｐｌａ−１・・・と使用するレーザーの種類か
決められてプリント板Ｐ１の第１層を穿孔するために要
するエネルギーの計算か行なわれてパルス出力値と出力
時間（加工所要時間）の計算か行なわれそれぞれの情報
が記憶手段Ｍ　＋−＋に入力される。

演算手段Ｃａ＋は更に基板層の樹脂材料の情報Ｐｌａ−
１と樹脂部の厚さ寸法の情報Ｐｌａ−２に基づいて使用
されるレーザーのパルス出力値と出力時間（加工所要時
間）の計算か行なわれそれぞれの情報か記憶手段Ｍ、−
３に入力される。

更に演算手段Ｃａｔにおいてはプリント板の裏面の第２
の銅箔部のパルス出力値と出力時間の計算も前記第１層
の場合と同様に計算し、その計算結果は記憶手段Ｍ、−
１に入力される。

複数種のプリント板例えば、基板層を形成する樹脂材料
かポリイミド系樹脂材料から作られる場合（プリント板
Ｐ１）や、該ポリイミド系樹脂材料に基板強化のための
合成材例えばフライバー繊維を混入した複合樹脂材料の
場合（フリント板Ｐ２）を加工する場合には各プリント
板Ｐ１　・Ｐ２・・・の各情報を入力部を介して各記憶
手段Ｍ１　・Ｍ２・・・Ｍｎに入力し、各演算手段Ｃａ
、　・Ｃａ２・・・Ｃａｎて前記の必要な情報を計算し
記憶手段に入力する。

次に第１図Ａ−Ｂ乃至第３図を参照して本発明の加工状
態を説明する。

加工制御部は加工すべきプリント板の選択にともなって
記憶手段Ｍ、−１の記憶情報が読み込まれる。これによ
って加工するプリント板（ｐ＋　）の記憶手段ＭＩ−１
の情報に基づいて加工が開始される。

加工制御部には不図示の加工開始の起動信号の発生に同
期して時間を計数するカウンタｃＩか内蔵されており起
動信号の発生時点がら基準パルスｔ。、　ｔ　＋　、　
ｔ　２　、・・・１ｎか出力して計時する。

記憶手段Ｍ、−３からはまず第１層の加工に要する出力
値と加工所要時間が加工制御部に入力し、加工制御部は
レーザー出力手段６を作動させて前記演算手段Ｃａｌに
よって計算された出力Ｐ、を時間Ｔまたけ加工面に照射
する。第１層の加工のためのパルスＰ１は大きな出力で
ある。励起用パルスＰ、を出力する。この大きい励起用
パルスＰ、はプリント板表面の銅箔部分の穿孔用パルス
である。励起用パルスＰ１は単数、複数適宜決定する。

大きい出力の後に第２図に示すように出力の低い複数の
パルスＰ２〜Ｐ６を出力する。２２〜Ｐ６の低出力波形
パルスはプリント板表面の銅箔部を貫通した後に銅箔部
の下側の樹脂材料の部分の加工のための励起用パルスで
ある。

第１層の加工のための出力Ｐ１が終った後、カウンタパ
ルスの所定パルスカウント後樹脂部の加工のためのレー
ザーパルスＰ２・Ｒ３・・・Ｒ５かそれぞれレーザ出力
手段６の励起時間Ｔ２・Ｔ３・・・Ｔ５づつそれぞれ出
力値Ｐ２・Ｒ３・Ｒ４・Ｒ５を段階的に変えつつ制御さ
れる。

尚、レーザ出力手段によるレーザ照射を出力値Ｐ２・Ｒ
３・・・Ｒ５と連続的に間隔を設けないて行なうと発熱
のために樹脂部の設定孔径以上の孔径になったり表面部
から裏面部に均一の径となりにくくなる。そのためにレ
ーザ照射は出力値Ｐ２・Ｒ３・・・の大きさに対応じた
冷却時間を設定しである。実験に依ると１パルス当り１
０■Ｊ（ミリジュール）のレーザビームを１００１（ｚ
の発振周期て照射したところ 第１−第２の銅箔層について　８．２Ｘ１０−６■１３
ポリマーについて　　　　　　３．０１（ｌ　　履ｆｆ
１３ガラス材について　　　　　　１．ｌＸ１０−２■
１３のそれぞれの除去量があった。

又、絶縁基板層をガラスファイバー混入のエポキシ材て
作り厚さ０．８■の場合１０ｍＪ／ｐｕｌｓｅのレーザ
ビームを１０ｐｕｌｓｅ照射すると貫通孔を得られた。

第２図の例においてＲ２・Ｒ３・Ｒ４・・・・ｐＨの１
０パルス数て貫通に要するレーザエネルギを１０ｍＪ／
ｐｕｌｓｅＸ　ｌ０ｐｕｌｓｅて行ない各パルス間の冷
却時間Ｔ２’　−Ｔ、’　−Ｔ、’　−・・を約１００
ｍ　５ｅｃａｎｄ設定して行なった。

尚、第２図に示すように樹脂部加工のための励起用パル
スＰ２〜Ｐ６はパルス出力を漸増するとともに、パルス
巾を漸減傾向にしている。

樹脂部加工用の低出力励起用パルス２２〜Ｐ６によって
樹脂部を貫通するパルス数の出力の後に、初期発振パル
スＰ１と同程度の大きい出力の励起用パルスＰ７・Ｒ６
・・・を出力する。

この出力パルスは裏面の銅箔部分の加工のための励起用
パルスである。ｆｓｌのレーザ出力手段６を励起すると
、該レーザ出力手段６からは第２図に示したパルス波形
に対応じた周期と出力のレーザビームか出力し、該レー
ザービームは反射ミラーによってテーブル上のプリント
板ｌに照射される。

プリント板上に照射したレーザービームは前記第３図に
示すように、まず初期発振の大出力レーザーど−ムＲ８
によってプリント板表面の銅箔部１ａの穿孔加工か行な
われ、銅箔部１ａの貫通後、樹脂部１ｂの穿孔加工か中
間発振による低出力レーザービームＲ２・Ｒ３によって
行なわれる。更に樹脂部の貫通後に大出力の励起用パル
スＰ７　・Ｒ６による高出力のレーザーど−ムＲイによ
って裏面の銅箔部１ｃの穿孔加工か行なわれる。

本実施例における初期発振と周期発振の高出力レーザー
ビームＲ１・Ｒ１は表面と裏面の銅箔部の穿孔加工のた
めの高出力を必要とし、中間発振の低出力レーザービー
ムＲ２・Ｒ３は樹脂部の穿孔加工のために用いる。又、
中間発振の低出力レーザーど−ムＲ２・Ｒ３の励起用パ
ルスＰ２〜Ｐ６はその初期は低出力てかつ発振時間Ｔ２
　・Ｔ３は長く順次出力を漸増するとともに発振時間Ｔ
４・Ｔｓを短くする。これは例えば樹脂部の穿孔の浅い
時点はデユーティ比を大きくしてビームの照射時間を長
くする。樹脂部の穿孔の深さかある程度進むと穿孔した
樹脂の周壁部分の蓄熱により孔の内径か太くなる恐れか
生しる。これを防ぐために樹脂部の穿孔かある程度進ん
だ後はビーム出力を増加するかわりにビーム照射時間Ｔ
４　・Ｔ５を短くしてビームピーク値を大きくする。

加工制御部１２Ａは次に別の種類のプリント板Ｐｎを加
工する場合には記憶手段Ｍ１〜。に入力されている前述
の加工に必要な情報を読み出して、レーザー出力手段６
を制御してレーザー出力値、出力時間を決めることによ
り加工することかてきる。

［発明の効果］ 以上のように本発明は樹脂材料から作られた基板層の表
面及び裏面に電気回路を形成するための銅箔からなる第
１層及び第２層を有するフリント板をレーザー加工する
方法において、前記基板層の材質毎の加工速度及び前記
基板層の厚さ寸法に応じた加工時間と、前記第１層及び
第２層の厚さ寸法に応じた加工速度並びに加工時間と予
め計測しておき、レーザービームをパルス化して該パル
スの発振を前記プリント板の各層の状況に応じて出力制
御するようにしたことを特徴とするレーザーによるプリ
ント板の加工方法を提案することによりプリント板の高
精度な加工を行なうことかてきた。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａは本発明の詳細な説明する構成図。 第１図Ｂは第１図Ａの入力部の説明図。 第２図はレーザービーム出力手段を励起する励起用パル
スの波形図。 第３図はレーザーによる加工状態の説明図。 １・・・被加工物（プリント板） ２・・・Ｘ−Ｙステージ １２・・・パルス発生手段 １４・・・パルス処理手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）樹脂材料から作られた基板層の表面及び裏面に電
   気回路を形成するための銅箔から なる第１層及び第２層を有するプリント板 をレーザー加工する方法において、 前記基板層の材質毎の加工速度及び前記基 板層の厚さ寸法に応じた加工時間と、 前記第１層及び第２層の厚さ寸法に応じた 加工速度並びに加工時間を予め計測してお き、 レーザービームをパルス化して該パルスの 発振を前記プリント板の各層の状況に応じ て出力制御するようにしたことを特徴とす るレーザーによるプリント板の加工方法。