JPH05293677A - レーザ刻印装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザ刻印装置に関し、如何なる薄膜回路が
形成されている回路基板にも表示品質の優れた刻印表示
を行なわしめることで生産性の向上を図ることを目的と
する。 【構成】 レーザ発振部21から射出するレーザ光を安定
させた状態で二次元方向にスキャンニングしながら回路
基板１上の表示専用域に収束照射し、該表示専用域に所
要の文字記号等を刻印するレーザ刻印装置であって、レ
ーザ光を二次元方向にスキャンニングさせるスキャナ25
直前の光軸上に、該レーザ光のパワーを減衰させる減衰
器31を該光軸に対して着脱自在に具えて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は例えば表面に多層の薄膜
回路が形成されている回路基板上に収束されたレーザ光
（以下レーザとする）を照射し該基板に製造ロット番号
等所要の刻印表示を行なうレーザ刻印装置の構成に係
り、特に如何なる薄膜回路が形成されている回路基板に
も表示品質の優れた刻印表示を行なわしめることで生産
性の向上を図ったレーザ刻印装置に関する。

【０００２】半導体装置等の製造プロセスにおいては、
工程中や完成品としての不良を低減させるために各工程
毎に製造ロット等の製造履歴を明白にしておくことが絶
対必要であるが、例えば回路基板の製造プロセスでは該
基板の表面に製造履歴を示すロット番号等をレーザで刻
印表示する工程がある。

【０００３】

【従来の技術】図３はレーザで刻印する場合の一例を基
板構成と共に説明する図であり、図４は従来のレーザ刻
印装置の構成例を概念的に示す図、図５はランプ電流と
レーザ・パワーとの関係を示す図、図６は問題点を説明
する図である。

【０００４】図３で片面（図では上面）にドット領域で
示すような多層薄膜からなる所要の回路パターンＡが形
成されている回路基板１は、セラミック等からなる基板
1aの片面全面に被覆形成されている厚さ12〜15μm の有
機層としてのポリイミド樹脂層1bを介して、例えば厚さ
1000 Å程度のクローム(Cr)層1cと厚さ５〜６μm の銅
(Cu)層1dおよび厚さ 1000 Å程度のクローム(Cr)層1eを
順次積層して構成されいる。

【０００５】かかる回路基板１に製造履歴等を表示する
には通常、回路パターンＡの余白部に該パターンＡと同
時に表示専用域Ｂを層形成し、該表示専用域Ｂに収束さ
せたレーザＬを所要の文字や記号等に対応するように二
次元方向にスキャンさせながら照射して線状に多層薄膜
を加熱し、溶融・気化させたときの該溶融痕を所要刻印
として表示するようにしている。

【０００６】この場合、上記レーザＬによる刻印深さが
上述した多層薄膜1c〜1eを越えないように該レーザＬの
パワーを制御しながらスキャンニングすることで品質的
に優れた刻印表示を得ることができる。

【０００７】図４はかかる場合に使用するレーザ刻印装
置の一例を示したものである。すなわちレーザ刻印装置
２は、クリプトンランプ21a と該ランプ21a から射出す
る光を受けて所定波長のレーザを発振するＹＡＧ（イッ
トリウム・アルミニウム・ガーネット）ロッド21b とか
らなるレーザ発振部21と、該発振部21から発振するレー
ザをパルス状に変換するＱスイッチ22、安全用シャッタ
23、レーザを安定化させるための出力ミラー24、図示さ
れない制御部に繋がるＸ軸スキャナ25a,Ｙ軸スキャナ25
b からなり該出力ミラー24から射出するレーザを二次元
方向にスキャンニングするスキャナ25、反射ミラー26、
および集光レンズ27とで構成されている。

【０００８】なおレーザ発振部21の後方に位置する28は
全反射ミラーであり、上記ＹＡＧロッド21b から後方に
射出するレーザを有効に利用するため前方に反射させる
ためのものである。

【０００９】ここで図によって該レーザ刻印装置２の動
作・機能を概略的に説明する。クリプトンランプ21a を
点灯させたときにＹＡＧロッド21b から発振する平行ビ
ーム状のレーザL₁は、Ｑスイッチ22でパルス状に変換さ
れたレーザL₂となって安全シャッタ23と出力ミラー24を
経て波長的に安定したレーザL₃となった状態で図示され
ない制御部に繋がるスキャナ25に入射する。

【００１０】そこで制御部からの信号によって所要の文
字や記号が描けるように二次元方向にスキャンニングさ
れるレーザL₄は反射ミラー26と集光レンズ27を経て図２
で説明した回路基板１上の表示専用域Ｂに収束するの
で、該表示専用域Ｂに上述した所要の文字や記号を刻印
することができる。

【００１１】なお上記レーザ発振部21のＹＡＧロッド21
b から射出するレーザL₁のパワーは、横軸Ｘにクリプト
ンランプ21a に印加する電流値をＣとしてとり縦軸Ｙに
レーザL₁の平均パワーをＰとしてとった図５のカーブＤ
に示す如くランプ21a に印加する電流値によって大きく
変動する。

【００１２】すなわち、ランプ21a に印加する電流値Ｃ
が小さい領域では電流値変動に対応するレーザL₁のパ
ワー変動率が大きいので、寸法や太さ，深さ等品質的に
すぐれた表示を確保するには該ランプ21a に印加する電
流値を厳しく制御しなければならない。

【００１３】またランプ21a に印加する電流値Ｃが大き
い領域では電流値変動に対応するレーザL₁のパワー変
動率が小さいので、品質的にすぐれた表示を確保するた
めのランプ21a に印加する電流値の制御が容易である。

【００１４】従って、通常はなるべく領域が使用条件
となるようにランプ21a に印加する電流値Ｃを設定して
刻印表示するようにしている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】一方、例えば図３にお
ける多層薄膜部の厚さが薄いときや該薄膜部が単層（１
層）のみで構成されているときにはレーザＬのパワーを
落とさなければならないので、結果的にで示す領域で
刻印表示することとなる。

【００１６】しかしこの場合には、クリプトンランプ21
a に印加する電流値Ｃに対応するレーザのパワーＰの変
動率が大きいので充分に制御しきれないことがある。例
えば、レーザのパワーＰが設定値より過少のときには図
３で説明した刻印深さが多層薄膜部の表層の一部（例え
ばクロム層1e) に留まることになり、またレーザのパワ
ーＰが設定値より過大のときには刻印深さが多層薄膜部
1e〜1cを越えて有機層1bに到達することになり更に極端
なときには該有機層1bをも越えて基板1aに到達すること
となる。

【００１７】図６はかかる場合における表示品質の低下
状態を示したものであり、図ではいずれも表示記号が
“１”である場合を例として表わしている。図６で
（イ）は良好な表示品質を示し、（ロ）は刻印深さが図
３で示す多層薄膜部1e〜1cの表層部1eのみに留まった場
合を示し、また（ハ）は刻印深さが該多層薄膜部1e〜1c
を越えて有機層1bに到達したときの状態を示している。

【００１８】（ロ）のときには刻印深さが浅いために細
く且つ部分的に断続した表示になっている状態にある。
また（ハ）では刻印深さが深いために太く且つ有機層1b
の領域がレーザによる熱で炭化するため黒くなって明白
な表示が行なわれない状態にあることを示しており、該
“１”よりも複雑な文字記号等では更なる表示品質の低
下がもたらされることになる。

【００１９】なお刻印深さが有機層1bをも越えて基板1a
に到達したときには、有機層1b自体が該基板1bから剥離
することもある。従って、従来の構成になるレーザ刻印
装置２では如何なる多層薄膜部を具えた回路基板にも安
定した状態で対応させることができず、生産性の向上を
期待することができないと言う問題があった。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記課題は、レーザ発振
部から射出するレーザ光を安定させた状態で二次元方向
にスキャンニングしながら回路基板上の表示専用域に収
束照射し、該表示専用域に所要の文字記号等を刻印する
レーザ刻印装置であって、レーザ光を二次元方向にスキ
ャンニングさせるスキャナ直前の光軸上に、該レーザ光
のパワーを減衰させる減衰器が該光軸に対して着脱自在
に具えられて構成されているレーザ刻印装置装置によっ
て解決される。

【００２１】

【作用】図４で説明したＹＡＧロッド21b から射出する
レーザL₁のパワーをその光路中で減衰させると、図５で
説明したカーブＤを例えば一点鎖線のカーブＤ′のよう
に下げることができて、クリプトンランプ21a への電流
値Ｃに対応するレーザのパワーＰの変動率の小さい領域
を該レーザのパワーの小さい方まで拡大させることがで
きる。

【００２２】そこで本発明では、レーザを安定化させる
ための出力ミラー24とスキャナ25との間に該レーザのパ
ワーを減衰させる減衰器を着脱自在に装着して所要のレ
ーザ刻印装置を構成している。

【００２３】このことは該減衰器を着脱することでまた
その減衰率を変えることで如何なる多層薄膜部を持つ回
路基板にも安定した状態で品質的に優れた刻印が施せる
ことを意味する。

【００２４】従ってクリプトンランプ21a に印加する電
流値を特別な工数をかけて厳しく制御することなく如何
なる多層薄膜部を持つ回路基板にも対応させることがで
きて生産性の向上を実現することができる。

【００２５】

【実施例】図１は本発明になるレーザ刻印装置の構成例
を説明する全体図であり、図２は本発明に関与する主要
部の構成例を示す断面図である。

【００２６】なお図では図４で説明した従来のレーザ刻
印装置を利用して本発明になるレーザ刻印装置を構成し
た場合を例としているので、図４と同じ対象部材や部位
には同一の記号を付していると共に重複する説明は省略
する。

【００２７】全体を斜視構成図で示す図１でレーザ刻印
装置３は、図３で説明したクリプトンランプ21a とＹＡ
Ｇロッド21b とが内蔵されているレーザ発振部21，Ｑス
イッチ22，安全用シャッタ23，出力ミラー24，Ｘ軸スキ
ャナ25a とＹ軸スキャナ25bおよび反射ミラー26が内蔵
されているスキャナ25，該スキャナ25のレーザ射出側開
口に装着されている集光レンズ27, 全反射ミラー28，お
よび本発明に関与する減衰器31とで構成されている。

【００２８】そして個々に筐体に収容されているこれら
の各構成要素の内のスキャナ25と集光レンズ27および減
衰器31を除く総ては、図４で説明した配置順にそれぞれ
の光軸を合わせた状態で一体化されたベンチ35に載置固
定されていると共に該各構成要素間はレーザ光路をその
周囲で遮蔽するパイプ36で連結されている。

【００２９】また特に出力ミラー24の後方（図では右
側）に配置するこの場合の減衰器31は、その筐体下部に
形成されている二股部分で跨がせるように矢印ａの如く
上記ベンチ35に載置しまたは除去することで該ベンチ35
に対して自在に着脱し得るようになっていると共に、該
ベンチ35に載置させたときには出力ミラー24から射出す
る安定したレーザL₃が開口31a から入射した後パワーが
減衰されたレーザL₃′となって他方の開口31b から出射
するようになっている。

【００３０】なお該減衰器31から出射する減衰されたレ
ーザL₃′は、その後スキャナ25と集光レンズ27を経た後
回路基板１の表示専用域Ｂに収束することは図３の場合
と同様である。

【００３１】従って、レーザ発振部21からパイプ36中に
射出するレーザは図４の場合と同様にＱスイッチ22, 安
全シャッタ23と進行し出力ミラー24から波長的に安定し
たレーザL₃となって射出した後、上述した減衰器31で減
衰されたレーザL₃′となってスキャナ25に進入し、更に
制御部からの信号で所要の文字や記号が描けるように二
次元方向にスキャンニングされたレーザL₄′となって回
路基板１上の表示専用域Ｂに収束するので、該表示専用
域Ｂに上述した所要の文字や記号からなる製造履歴を刻
印することができる。

【００３２】特にこの場合には、上記レーザL₃′, L₄′
が従来のレーザL₃, L₄よりも減衰されているので図５で
説明したカーブＤをＤ′の如くパワーの弱い方にシフト
させたことになり、結果的に上記回路基板１の表示専用
域Ｂにおける多層薄膜部の厚さが薄いときや該薄膜部が
単層（１層）のみで構成されているときでも図５で説明
した領域で刻印することができて図６の（ロ），
（ハ）で示す如き刻印不良を抑制することができる。

【００３３】なお減衰器31を取り外したときには図４と
同じ状態になるので、通常厚さの多層薄膜部が形成され
ている回路基板や図３で説明した材質等からなる多層薄
膜部を持つ回路基板でも良好な刻印表示が施せることは
図４の場合と同様である。

【００３４】図１の減衰器31を矢示ｂ方向からの断面で
示した図２で該減衰器31の内部には、出力ミラー24から
射出したレーザL₃を減衰して透過させるためのハーフミ
ラー32が該レーザL₃の光軸に対して45度傾けた方向に例
えばガイド溝31c で着脱自在に装着されていると共に、
該ミラー32の前面での反射方向には黒色化されたレーザ
光吸収板33が固定されている。

【００３５】従って、該減衰器31の開口31a から入射す
るレーザL₃は該ハーフミラー32を透過するレーザL₃′と
反射するレーザL₃″とに分割されることになり、結果的
に透過するレーザL₃′のみを開口31b から射出させて図
１のスキャナ25を経たレーザL₄′として回路基板１の表
示専用域Ｂに収束させることができる。

【００３６】

【発明の効果】上述の如く本発明により、如何なる薄膜
回路が形成されている回路基板にも表示品質の優れた刻
印表示を行なわしめることで生産性の向上を図ったレー
ザ刻印装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明になるレーザ刻印装置の構成例を説明
する全体図。

【図２】 本発明に関与する主要部の構成例を示す断面
図。

【図３】 レーザで刻印する場合の一例を基板構成と共
に説明する図。

【図４】 従来のレーザ刻印装置の構成例を概念的に示
す図。

【図５】 ランプ電流とレーザ・パワーとの関係を示す
図。

【図６】 問題点を説明する図。

【符号の説明】

１ 回路基板 ３ レーザ刻印装置 21 レーザ発振部 22 Ｑス
イッチ 23 安全用シャッタ 24 出力
ミラー 25 スキャナ 25a Ｘ軸スキャナ 25b Ｘ軸
スキャナ 26 反射ミラー 27 集光
レンズ 28 全反射ミラー 31 減衰器 31a,31b 開口 31c ガイ
ド溝 32 ハーフミラー 33 レー
ザ光吸収板 35 ベンチ 36 パイ
プ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ発振部(21)から射出するレーザ光
   を安定させた状態で二次元方向にスキャンニングしなが
   ら回路基板(1) 上の表示専用域に収束照射し、該表示専
   用域に所要の文字記号等を刻印するレーザ刻印装置であ
   って、 レーザ光を二次元方向にスキャンニングさせるスキャナ
   (25)直前の光軸上に、該レーザ光のパワーを減衰させる
   減衰器(31)が該光軸に対して着脱自在に具えられて構成
   されていることを特徴としたレーザ刻印装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の減衰器(31)が、レーザ光
   の光軸を横切って斜めに着脱自在に配設されたハーフミ
   ラー(32)と該ハーフミラー(32)の面での反射方向に垂直
   に配設されたレーザ光吸収板(33)とを少なくとも具えて
   構成されていることを特徴としたレーザ刻印装置。