JPH08108288A

JPH08108288A - レーザー加工装置及び微細加工品の製造方法

Info

Publication number: JPH08108288A
Application number: JP7228591A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Koyama; 芳男小山; Toshiaki Yoshida; 利昭吉田; Takaaki Furuta; 隆昭古田
Original assignee: REITETSUKU KK
Current assignee: REITETSUKU KK
Priority date: 1994-08-15
Filing date: 1995-08-14
Publication date: 1996-04-30

Abstract

(57)【要約】【課題】レーザーを利用し、品質性能に優れた微細加
工品を提供することができるレーザー加工装置ならびに
微細加工品の包装方法を提供する。【解決手段】厚み０．３ｍｍ以下のシート状の被加工
物１１を加工するためのレーザー加工装置であって、レ
ーザー発振機構１と、該レーザー発振機構１からのレー
ザービームを被加工物上に集光させる集光機構４と、レ
ーザーノズルとアシストガス供給手段を有し、該集光機
構４と被加工物１１との間の間隔を一定にする間隔保持
手段を備えたレーザーノズル機構９を具備することを特
徴とするレーザー加工装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は高精度・微細化に
対応しうるスクリーン印刷用もしくは蒸着用のメタルマ
スク、リードフレーム等を製造するレーザー加工装置な
らびにこれら微細金属加工品の製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】昨今、プリント回路基板上の配線は、よ
り一層の高密度化が要求され、それに伴い、導体幅の微
細化が図られていることにより、スクリーン印刷用メタ
ルマスク、リードフレーム等についても線幅の微細加工
の要求が高まっている。例えば、プリント回路基板上に
部品を表面実装を行なう過程において、導体のパッド部
にハンダペーストをスクリーン印刷する際にハンダペー
スト印刷用メタルマスクが使用されるが、このメタルマ
スクは、線幅０．２５ｍｍ以下の微細パターンをプリン
ト基板に印刷するときは、パターンの断面寸法の精度が
高く、断面形状ができるだけ平滑であることが要求され
る。もしメタルマスクの断面に凹凸が顕著にあれば、ス
クリーン印刷後の版離れに際し、ハンダパターンの形状
が崩れ、ハンダボールの発生を招いてしまう。

【０００３】このため、断面形状の平滑なメタルマスク
を得るために、従来、厚膜ニッケル電解メッキ法（アデ
ィティブ法）が利用されていた。この技術によれば、導
電体上に形成されたフォトレジスト層の壁面が電解メッ
キで得られたメタルマスクのパターンの断面に転写形成
されるため、比較的良好な断面形状のメタルマスクを得
ることができる。

【０００４】ところが、厚膜ニッケル電解メッキを利用
する方法は、長時間のメッキ時間が必要であること、メ
ッキ中に発生する応力によってパターンの位置精度のコ
ントロールが難しいこと、フォトレジストの性能上高ア
スペクト比のパターン形成が困難であることなど幾つか
の問題点を有している。

【０００５】これらの問題点を解決するために、金属シ
ートにレーザー光を照射することによりスクリーン印刷
用メタルマスクを製造する方法が提案されている（特開
昭６２−９０２４１号公報、特開平６−３９９８８号公
報、「表面実装技術」（第３巻，第７号，ｐ７６，１９
９３年、等）。

【０００６】具体的には、例えば特開平６−３９９８８
号公報及び「表面実装技術」第３巻，第７号，p７６,１
９９３年においてはＹＡＧレーザーによりメタルマスク
を製造する方法が提案されており、特に後者ではＹＡＧ
レーザーによるメタルマスクの加工法がメタルマスクの
微細加工に適しているとの報告がある。ＹＡＧレーザー
は波長が１．０６μｍであり炭酸ガスレーザーの１０分
の１と小さく、レンズにより集光されるレーザー光の回
折によるビームスポット径は波長に比例するため、炭酸
ガスレーザーに比較して容易に微小ビームスポット径を
得ることができるので微細加工に適していると考えられ
る。

【０００７】しかしながら、ＹＡＧレーザーを用いた場
合においても、厚みが０．３ｍｍ以下の薄い金属シート
を加工するときには、シートのたわみ等により切断パタ
ーンの乱れが生ずる等の不具合があった。また、ＹＡＧ
レーザーではクリプトンランプ、キセノンランプ等の光
照射によりＹＡＧロッドに必要エネルギーが注入される
が、フラッシュランプの寿命が約２００時間以下と短
く、またフラッシュランプのパルス点灯に大きな電力が
消費されるので、これらランプ交換のコストと電力のラ
ンニングコストが高い問題点がある。さらに、レーザー
発振器の価格が同一平均出力の炭酸ガスレーザーの発振
器に比較してＹＡＧレーザーは約３倍に近い価格であ
り、設備費が高くならざるを得ない。

【０００８】一方、コストの安い炭酸ガスレーザーを用
いる場合、例えば厚みが約０．２ｍｍのステンレススチ
ールを所定のパターンに切断加工する際には、平均出力
が１００Ｗ〜１ＫＷの低速軸流型又は高速軸流型で高エ
ネルギー密度が得られやすいシングルモードの高繰返パ
ルス化出力を有する炭酸ガスレーザー発振器を備えたレ
ーザー加工装置を使用することが一般的である。しかし
この場合、レーザービーム径は５〜２０ｍｍで、集光レ
ンズとして焦点距離２．０インチのメニスカス形状のジ
ングセレンレンズを使用したとき、ビームスポット径は
１８４〜８７μｍの範囲となる。このためこれらの装置
で特にＳＵＳ３０４などのステンレススチールを０．３
ｍｍ以下の線幅で切断加工したときは、熱歪みで切断面
がそり、開口形状の凹凸も著しく、微細加工ができない
問題がある。

【０００９】そこで炭酸ガスレーザーを利用して前記の
ような厚さの金属シートに微細加工を行なうためには、
ビームスポット径を前記よりさらに小さくすることが考
えられる。そのため焦点距離が小さな非球面レンズを使
用することで、レンズの球面収差の増加を抑制し、ビー
ムスポット径を小さくすることができるが、このように
すると集光レンズの焦点深度が減少し、集光レンズから
金属シート間の最適加工位置の範囲をコントロールする
ことが困難となってくる。

【００１０】また、従来の炭酸ガスレーザー加工装置は
高出力エネルギーを利用し厚みが約１ｍｍ以上の厚い金
属板を切断、溶接するために広く利用されている。そし
てレーザー光はレーザーノズルを介して金属板に照射さ
れるが、レーザーノズルと金属板が接近していると、加
工の際に発生する金属蒸気やスパッタによって集光レン
ズが汚染されるため、被加工物である金属板をレーザー
ノズルから離した状態で加工するのが一般的である。そ
して、金属板を切断する場合、金属板を銅製の剣山の上
に載置してレーザー光を照射することが広く行われてい
るが、この方法では、厚み０．２ｍｍ程度の金属シート
を切断加工しようとすると、剣山の山と山の間で金属シ
ートは０．３ｍｍ程度は容易にたわむことになり、切断
加工できない箇所が発生したり、金属シートの厚み方向
で斜めに切断される箇所が発生したり、あるいは所定の
パターンが銅製の剣山に掛った際にレーザー光が銅によ
って反射され、その反射レーザー光の影響で、切断され
たパターンの形状が乱れを起こす等の問題点がある。

【００１１】さらに、特開昭５９−６４１９１号公報に
は被加工物を挟んで上側にレーザーノズルを設けるとと
もにその側方に不活性ガス噴出部を設け、下側に吸引ノ
ズルを設けたレーザー加工装置が提案されており、この
装置では、レーザーノズルと被加工物の間の距離をあけ
た状態でレーザー加工を行ない、それによって生じた溶
融物、生成物、補助ガス等を吸引ノズルで吸引排出する
ようになっている。しかし、このような装置で、０．３
ｍｍ以下の厚さの金属シートを加工しようとした場合、
レーザーノズルと金属シートが離れているため、高圧の
アシストガスを使用しても、微細な開口部（加工部）に
アシストガスを噴出させることができず、微細なパター
ンを安定して切断することが困難となる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
のごとき従来技術の問題点を解消し、品質性能に優れた
微細金属加工品を提供することができるレーザー加工装
置及び方法を提供することにある。本発明の別の目的
は、装置コスト、ランニングコストの安い炭酸ガスレー
ザーを利用し、品質に優れた微細加工品を低コストで提
供することができるレーザー加工装置及び方法を提供す
ることにある。本発明のさらに別の目的は、炭酸ガスレ
ーザー以外のより短波長のレーザー、例えばＹＡＧレー
ザーを利用し、さらに微細なパターンの微細加工品を安
定して加工できるレーザー加工装置および方法を提供す
ることにある。本発明のさらに別の目的は、上記の目的
に加え、レーザー加工により金属シートに切断加工を行
なった微細な加工部の切断形状をさらに改良する微細加
工品の製造方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、厚み０．３ｍｍ以下のシート状の
被加工物を加工するためのレーザー加工装置であって、
レーザー発振機構と、該レーザー発振機構からのレーザ
ービームを被加工物上に集光させる集光機構と、レーザ
ーノズルとアシストガス供給手段を有し、該集光機構と
被加工物との間の間隔を一定にする間隔保持手段を備え
たレーザーノズル機構を具備することを特徴とするレー
ザー加工装置が提供される。また、本発明によれば、上
記構成において、該間隔保持手段が、該レーザーノズル
機構から噴射されるアシストガスにより形成される膜流
を介して被加工物を該レーザーノズル機構に吸着せしめ
るものであることを特徴とするレーザー加工装置が提供
される。また、本発明によれば、上記構成において、該
間隔保持手段が、該レーザーノズル機構から噴射される
アシストガスと、該レーザーノズル機構の先端側方に設
けられた補助ガス噴射ノズルから噴射される補助ガスに
より形成される膜流を介して被加工物を該レーザーノズ
ル機構に吸着せしめるものであることを特徴とするレー
ザー加工装置が提供される。また、本発明によれば、上
記構成において、該間隔保持手段が、該レーザーノズル
機構の先端側方に設けられた真空吸着ノズルからなるこ
とを特徴とするレーザー加工装置が提供される。また、
本発明によれば、上記構成において、被加工物の保持
を、被加工物を挟んで該レーザーノズル機構と反対側に
設けられた加圧手段で行なうことを特徴とするレーザー
加工装置が提供される。また、本発明によれば、上記構
成において、該加圧手段が加圧ガス噴出ノズルであるこ
とを特徴とするレーザー加工装置が提供される。また、
本発明によれば、上記構成において、該レーザー発振機
構が炭酸ガスレーザー発振機構又はＹＡＧレーザー発振
機構であることを特徴とするレーザー加工装置が提供さ
れる。また、本発明によれば、レーザー光をレーザーノ
ズルを介して被加工物上に集光することにより厚み０．
３ｍｍ以下のシート状の被加工物を加工する方法であっ
て、アシストガスにより形成される膜流を介して被加工
物をレーザーノズル機構に吸着させた状態でレーザー加
工を行なうことを特徴とする微細加工品の製造方法が提
供される。さらに、本発明によれば、上記構成におい
て、前記レーザー加工後に、被加工物を電解研磨する工
程、又は被加工物を電解研磨した後さらに弗素含有化合
物粒子が分散された複合メッキ皮膜を形成する工程を設
けたことを特徴とする微細加工品の製造方法が提供され
る。

【００１４】本発明において使用するレーザー発振機構
としては、コストの面から炭酸ガスレーザー発振機構が
好ましいが、より微細な加工を安定して行なうことを目
的とする場合には、ＹＡＧレーザーなどのより短波長の
レーザーを発することができるレーザー発振機構を用い
ることができる。レーザー発振機構はレーザー発振器
と、より微細な加工を行なうために設けられるレーザー
ビーム加工手段とから構成される。レーザービーム発振
器として炭酸ガスレーザー発振器を用いる場合のレーザ
ービーム加工手段としては、発振器から出たレーザービ
ームを円偏光ビーム化して真円の状態にするため、偏光
ミラーを用いることが望ましい。また、ＹＡＧレーザー
発振器を用いる場合のレーザービーム加工手段として
は、不要なレーザービームモードの発振を押さえるた
め、発振器から出たレーザービームを通過させる、真円
の形状のアパーチャーであるモードセレクターを用いる
ことが望ましい。

【００１５】レーザー加工において、被加工物の切断面
の形状、平滑性はアシストガスが有効に切断部分に供給
されるか否かによって大きく左右される。このアシスト
ガスはレーザーノズルを通って加工面に供給されるた
め、レーザーノズルと被加工物の間隔が狭ければ狭いほ
ど好ましい。狭くすることによって良好な形状を持つ切
断面が得られると共に、アシストガスの圧力を低下させ
ることができることによる効果も得られるからである。

【００１６】本発明において、厚み０．３ｍｍ以下のシ
ート状の被加工物を加工する場合、被加工物とレーザー
ノズル機構との間隔を１ｃｍ以下、好ましくは２ｍｍ〜
数μｍに保持すると良好な形状を持った切断加工面が得
られる共に必要とするアシストガスの圧力を小さくでき
る。

【００１７】本発明では、間隔保持手段により厚み０．
３ｍｍ以下のシート状の被加工物とレーザーノズル機構
との間隔を１ｃｍ以下、好ましくは２ｍｍ〜数μｍに保
持することにより、被加工物と集光機構（集光レンズ）
との間の距離を一定に保持したまま、たわみのない状態
で切断加工を行なうため、非常に薄い被加工物にもかか
わらず、熱歪みにより切断面が反ることなく、また微細
な開口部の形状も良好な切断面を有する微細加工品を安
定して得ることができるようになる。また、被加工物の
厚みが薄いこととあいまって、レーザーノズル機構から
アシストガスを噴出させた状態で、切断加工を行なって
いることから、蒸気、スパッタによって集光機構が汚染
される危険が少なくなる。

【００１８】

【発明の実施の形態及び実施例】以下、本発明を更に詳
細に説明する。ここでは炭酸ガスレーザーを用いて金属
シートを微細加工する例で本発明を説明するが、本発明
で使用できるレーザーは炭酸ガスレーザーに限定される
ものではない。

【００１９】図１は本発明の一実施例に係るレーザー加
工装置の構造を模式的に示す断面図である。図１におい
て、１は炭酸ガスレーザー発振機構、１’は炭酸ガスレ
ーザー発振器、２は４分の１波長位相差反射ミラー、３
は直線偏光ビーム、３’は円偏光ビーム、４は集光レン
ズ、５はビーム径、６はノズルホルダー、７はビームス
ポット径、８はアシストガス導入口、９はレーザーノズ
ル、１０はノズル先端開口、１１は被加工物である金属
シート、１２はＸＹテーブル、１３はクランプである。

【００２０】炭酸ガスレーザー発振器１’は、シングル
モードの高繰返パルス化出力を備えた低速軸型又は高速
軸流型のレーザー発振器で、直線偏光ビーム３を発生す
る。反射ミラー２は、炭酸ガスレーザー発振器１’が発
した直線偏光ビームに４分の１波長の位相差を起こさ
せ、円偏光ビーム３’に変換する。ここで円偏光ビーム
３’を使用するのは、加工の際に金属シート１１をＸＹ
デーブル１２により移動するが、その移動方向により切
断幅にバラツキが生じることを防止するためである。集
光レンズ４は入射する円偏光ビーム３’を集光し、ビー
ムスポットを金属シート１１に照射させる。ここで、金
属シート１１の表面に照射するビームスポット径７は、
切断線幅の１／２〜１／４、好ましくは１／３程度に設
定する。例えば、０．１５ｍｍの線幅を切断するために
は、ビームスポット径７は３５〜７５μｍ、好ましくは
５０μｍ程度に設定される。ビームスポット径７が上記
範囲より小さいと必要なテーパーが断面部に形成しにく
いこととなり、上記範囲より大きいと熱歪みのため反り
の欠陥が発生する。集光レンズ４としては、ジンクセレ
ン（ＺｎＳｅ）又はゲルマニュウム（Ｇｅ）又はガリュ
ムひ素（ＧａＡｓ）を出発原料として作られた非球面レ
ンズの集点距離１．５〜２．５インチ（３８．１〜６
３．５ｍｍ）のレンズが好ましく使用できる。前記ビー
ムスポット径７は集光レンズ４に入射するビーム径５に
より決定され、例えば焦点距離２インチ（５０．８ｍ
ｍ）の非球面ジンクセレン（ＺｎＡｓ）のレンズを使用
するとき、ビームスポット径は回折によるスポット径に
等しいと仮定すると、入射ビーム径５は計算上１４〜７
ｍｍとなるが、実用上は１８〜８ｍｍの範囲に入る。ビ
ーム径５を上記範囲に設定するために、必要に応じて反
射ミラー２とレンズ４の間に光路延長もしくはビームエ
キスパンダ等の手段を設けて、レーザー光のビーム径の
拡大を行なってもよい。

【００２１】金属シート１１とレーザーノズル９との間
隔を一定に保持する方法の一例としてアシストガスを用
いる方法がある。ノズルホルダー６の側方にはアシスト
ガス導入口８が形成され、またノズルホルダー６の下方
の比較的大きな開口にはレーザーノズル９が設置されて
いる。レーザーノズル９はレンズの保護のため及びアシ
ストガスを金属シート１１へ噴出するために設けられ
る。アシストガスは金属シート１１のレーザービーム照
射による溶融を促進するため及び集光レンズ４と金属シ
ート１１との間の距離を一定に保持するため使用され
る。すなわち、本実施例においては、アシストガスはレ
ーザーノズル９のノズル先端開口１０から金属シート１
１へ３〜６ｋｇ/ｃｍ²の圧力で噴射され、これにより膜
流が形成され、該膜流を介して金属シート１１がレーザ
ーノズル９に吸着されるようになる。より詳しくは、レ
ーザーノズル９のノズル先端開口１０からは一定量のア
シストガスが噴出しているので、実際には金属シート１
１はほんのわずかな間隔（数μｍ程度）をもってレーザ
ーノズル９にほぼ吸着された状態となる。このように、
アシストガス膜流を介して金属シート１１がレーザーノ
ズル９に吸着される理由は、上記のような加圧ガスを金
属シート１１に噴射することにより、該金属シート１１
の上下両側で圧力差が生じ、金属シート１１を上向きに
付勢する力（浮力）が働くためと考えられる。このよう
な膜流を形成して、金属シート１１をレーザーノズル９
に吸着せしめる機構とするためには、アシストガスを上
記の範囲の圧力で噴射させる必要がある。アシストガス
の圧力が６ｋｇ/ｃｍ²より大きくなると金属シート１１
に振動を与えたり、吸着しなくなるので好ましくなく、
またアシストガスの圧力が３ｋｇ/ｃｍ²未満であると吸
着しなくなるので好ましくない。加工時に金属シート１
１がレーザーノズル９から約０．４ｍｍ以内の距離に静
置されていれば、上記条件のもとで吸着が可能となる。
また、吸着をより確実にするためには、レーザーノズル
９の先端をフラット化し、金属シート１１との接触面積
を広くすることが望ましい。また、レーザーノズル９の
口径は、０．５〜１．５ｍｍ、好ましくは０．８〜１．
２ｍｍとするのが望ましい。

【００２２】本実施例で加工の対象とする金属シート１
１は厚み０．３ｍｍ以下、好ましくは０．０５〜０．３
ｍｍの範囲の各種の金属、合金材料のものであるが、ア
クリル樹脂などのプラスチックシート・フィルム等にも
応用が可能である。これらの金属シート１１は、スクリ
ーン印刷用メタルマスク、リードフレーム等の微細金属
加工品に加工される。金属シート１１はＸＹテーブル１
２の所定位置にクランプ１３等によって固定する。加工
の際の金属シート１１の移動速度は、５０〜６００ｍｍ
／分程度が望ましい。

【００２３】次に本実施例の動作について説明する。加
工の際には、金属シート１１をＸＹテーブル１２に設置
されたクランプ１３にて固定し、静置させる。このとき
金属シート１１とレーザーノズル９の間隔は約０．４ｍ
ｍ以内とする。この状態で、炭酸ガスレーザー発振器
１’をオンにするとともに、アシストガスを導入口８か
ら所定の圧力で導入し、レーザーノズル９のノズル先端
開口１０から３〜６ｋｇ/ｃｍ²の圧力で噴出させる。こ
れにより、金属シート１１の上側にはアシストガス膜流
が形成され、金属シート１１に浮力が働き、金属シート
１１がレーザーノズル９に吸着され、集光レンズ４と金
属シート１１との間の間隔は０．１ｍｍ以下の一定値に
保持される。

【００２４】炭酸ガスレーザー発振器１’から発せられ
た直線偏光ビーム３は、反射ミラー２により円偏光ビー
ム３’に変換され、８ｍｍ以下のビーム径５で集光レン
ズ４に入射する。集光レンズ４により円偏光ビーム３’
は７５μｍ以下のビームスポット径に絞られ、レーザー
ノズル９に吸着された金属シート１１に照射される。レ
ーザー照射を行ないながら、ＸＹテーブル１２を例えば
３００ｍｍ／分の移動速度で移動させることにより、金
属シート１１が所望のパターンに加工される。

【００２５】実際に下記の条件で０．１５ｍｍの線幅が
主体のＱＦＰ（クワッド・フラット・パッケージ）のパ
ターンを５０個切断加工し、スクリーン印刷用メタルマ
スクを作成した。・金属シート：３６ニッケル合金(３６％ニッケル−鉄)
の厚さ０．２ｍｍ、幅６００ｍｍ、縦５００ｍｍのシー
ト・炭酸ガスレーザー発振器：低速軸流型最大出力１５
０Ｗ（最大平均出力１５Ｗのパルス状シングルモード使
用）・ビーム径：１７ｍｍ・ビームスポット径：５０μｍ・集光レンズ：ジンクセレン（ＺｎＳｅ）の集点距離
２．０インチ（５０．８ｍｍ）の非球面レンズ・アシストガス：酸素・アシストガス噴射圧力：５ｋｇ/ｃｍ² ・金属シート静置時の金属シートとレーザーノズルとの
距離：０．４ｍｍ・金属シート移動速度：３００ｍｍ／分その結果、熱歪みによる反りの欠陥がなく、開口形状が
良好な切断面のスクリーン印刷用メタルマスクを得るこ
とができた。また、このメタルマスクを用い、プリント
回路基板上のパッド部にハンドペーストをスクリーン印
刷したところ、各パッドのハンダ量は安定しており、ハ
ンダリフロー時にハンダブリッジ、ハンダボールは発生
せず、良好な印刷結果が得られた。

【００２６】また、金属シートとしてＳＵＳ３０４の厚
さ０．２ｍｍ、幅６００ｍｍ、縦５００ｍｍのシートを
用い、上記と同じ条件でスクリーン印刷用メタルマスク
を製造した結果、上記と同様、熱歪みによる反りの欠陥
がなく、開口形状が良好な切断面のスクリーン印刷用メ
タルマスクを得ることができた。なお、この場合、Ｚ軸
方向において加工可能範囲は集光レンズの焦点距離±
０．１５０ｍｍ程度であり、この範囲を外れた位置では
規定寸法に正確に切防加工はできなかった。

【００２７】また、０．１２５ｍｍの線幅が主体のＱＦ
ＰのパターンをＳＵＳ３０４の厚さ０．２ｍｍ、幅６０
０ｍｍ、縦５００ｍｍのシートを用い、上記と同じ条件
でスクリーン印刷用メタルマスクを製造した結果、問題
にはならないが断面形状に若干の凹凸がみられた。ハン
ダペーストをスクリーン印刷したところ、やはり問題に
はならないが、各パッドのハンダ量が部分的に不安定な
ところがあり、ハンダペーストのにじみも多少みられ
た。

【００２８】そこで断面形状の凹凸をより平滑するた
め、上記スクリーン印刷用メタルマスク電解研磨槽に３
０分浸漬し下記の条件で電解研磨を行なった。・電解研磨液リン酸７０％、硫酸１５％の混合液・電圧５Ｖ・電流２．５Ａ／ｄｍ² ・温度２５℃ その結果、断面形状はかなり平滑になった。さらに、ハ
ンダペーストのにじみをより効果的に防止するため、ス
トライクニッケルメッキとして、塩化ニッケル２００ｇ
／ｌの塩酸水溶液中で１Ａ／ｄｍ²の電流で３分間メッ
キ後、引き続き、ポリテトラフルオロエチレン粒子が分
散された無電解ニッケル−リン−フッ素樹脂複合メッキ
液（上村工業（株）社製ニムフロン）を使用し、９０℃
３０分の無電解メッキを行ない、断面周辺を含む全面に
メッキ層４μｍを形成し、メタルマスクを作成した。こ
のメタルマスクを用いてプリント回路にハンダペースト
をスクリーン印刷したところ、各パッドのハンダ量は、
きわめて安定であり、２００回程度の繰り返し印刷性も
ハンダペーストのカスレの発生もなくきわめて安定であ
った。従来、０．２５ｍｍピッチ（線幅０．１２５ｍ
ｍ）のような微細パターンのメタルマスクは、安定して
ハンダペーストをスクリーン印刷することはできなかっ
たが、本発明によれば、電解研磨工程又は電解研磨工程
と複合メッキ皮膜形成工程を加えることで、安定した印
刷が可能となった。

【００２９】図２は本発明による別の実施例の要部を模
式的に示す断面図である。図２において図１と同様な要
素に同じ符号を付してある。本実施例は、レーザーノズ
ル９の側方に空気等の補助ガスを導入口１５から噴出さ
せる補助ガス噴射ノズル１４を設けたものである。この
場合、レーザーノズル９のノズル先端開口１０から噴射
されるアシストガスと補助ガス噴射ノズル１４から噴射
される補助ガスとが模流を形成し、該模流を介して金属
シートがレーザーノズル９に吸着されるようになってい
る。その動作原理は図１の場合と同様である。このよう
な構成によっても、図１の場合と同様な優れた効果を得
ることができる。また、この場合、アシストガスが切断
加工部に集中することができるため、切断効率が向上す
るという利点や、補助ガス流によってレーザーノズル９
や被加工物１１の加工物を冷却できる利点もある。

【００３０】レーザーノズル９のノズル先端開口１０の
端部と補助ガスノズル１４の端部の位置関係は、必ずし
も同一水準にある必要はなく、最適の切断効果が得られ
るよう使用時に設定すればよいが、一般にはレーザーノ
ズル９の位置を基準とし補助ガスノズル１４がレーザー
ノズル９より被加工物１１に近寄った状態を（＋）とし
た場合、＋２ｍｍから−２０ｍｍ、好ましくは−０．４
ｍｍから−１０ｍｍの範囲にあることが望ましい。

【００３１】レーザーノズル９のノズル先端開口部１０
の端部は平滑であることが好ましい。一方、レーザーノ
ズル９の先端部は、補助ガス噴射ノズル１４のガス若し
くは補助ガスが流出するのを助けるため、あるいは被加
工物１１との間隔を保つためのスペーサーの役割を行わ
せるための凹凸を設けたものとしてもよい。

【００３２】図３は、本発明によるさらに別の実施例の
要部を示す断面図である。図３において図１と同様な要
素には同じ符号を付してある。本実施例は、図２の実施
例において補助ガス噴射ノズル１４の代わりに真空吸着
ノズル１６を設け、真空口１７から真空吸着することに
よって金属シート１１をレーザーノズル９に吸着させる
ようにしたものである。レーザーノズル９先端開口１０
の端部と真空吸着ノズル１６の端部の位置関係は必ずし
も同一水準にある必要はなく、最適の切断効果が得られ
るよう使用時に設定すればよいが、一般的にはレーザー
ノズル９の位置を基準にして、＋１０ｍｍから−２０ｍ
ｍ、好ましくは＋２ｍｍから−２ｍｍの範囲にあること
が望ましい。真空吸着ノズル１６の端部は平滑であって
もよいし、又被加工物１１との間隔を保つためのスペー
サーの役割を果たすための凹凸をつけたものであっても
よい。

【００３３】このような構造によっても、図１及び図２
の場合と同様な優れた効果を得ることができる。また、
この場合、切断加工部から発生する金属蒸着を真空吸着
ノズル１６を通じて排除し機械の汚染を防止できるとい
う利点もある。

【００３４】金属シートとレーザーノズルの間隔を一定
に保持する別の方法として、金属シートを挟んでレーザ
ーノズルの反対側から金属板をレーザーノズル側に押し
つける方法がある。図４は、その一例の構造を模式的に
示す断面図である。図４において図１と同様な要素には
要じ符所を付してある。本実施例は、金属シート１１を
挟んでレーザーノズル９の反対側にリング状ガス吹付け
ノズル１８を設け、該ガス吹付けノズル１８から加圧空
気導入口１９から加圧空気を金属シート１１に吹付け、
金属シート１１をレーザーノズル９に近接させるように
したものである。このような構成によっても図１〜図３
の場合と同様な優れた効果を得ることができる。また、
この場合、保持しうる範囲は、アシストガスの膜流によ
る吸着方法と比べてかなり広くすることができる。

【００３５】アシストガス膜流による吸着方法では、３
ｋｇ/ｃｍ²以下のガス圧では、金属シート１１がレーザ
ーノズル９に吸着されないため使用し難いが、本方法で
は、金属シート１１の反対側から押しつけているため、
レーザーノズル９と金属シート１１の間隔を一定に保つ
ことができ、またアシストガスの流量を小さくできるた
めランニングコストが安くなるという利点がある。ま
た、アシストガスの圧力を６ｋｇ/ｃｍ²以上と高くして
も、加圧空気との圧力バランスをとることにより、金属
シート１１がレーザーノズル９に近接して切断加工でき
るので切断効率を上げることができるという利点もあ
る。この方法を用いる場合のレーザーノズル９の先端は
フラットである必要はなく、金属シートとの間隔を一定
とするため必要に応じてスペーサーの役割をはたす凹凸
や足、スカート状な物などをつけてもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、厚み０．３ｍｍ以下のシート状の被加工物を加工
するためのレーザー加工装置において、集光機構と被加
工物との間の間隔を一定にする手段として、レーザーノ
ズル機構の先端と被加工物との間隔を保持する間隔保持
手段を設けたので、微細な開口部のパターンを安定して
切断加工することができるようになる。従って、従来は
困難であった高精度の微細加工品をレーザー法で加工す
ることが達成できるとともに、従来の装置に比べはるか
に低コストで微細加工品を提供することが可能になる。
その結果、プリント配線板やリードフレームなどの高密
度化に対応しうる微細加工品を得ることができるように
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザー加工装置の一実施例の構造を
速式的に示す断面図である。

【図２】本発明の別の実施例の要部を示す断面図であ
る。

【図３】本発明のさらに別の実施例の要部を示す断面図
である。

【図４】本発明のさらに別の実施例の要部を示す断面図
である。

【符号の説明】

１レーザー発振機構１’ 炭酸ガスレーザー発振器２反射ミラー３レーザービーム４集光レンズ５ビーム径６ノズルホルダー７ビームスポット径８アシストガス導入口９レーザーノズル１０ノズル先端開口１１被加工物である金属シート１２ＸＹテーブル１３クランプ１４補助ガス噴射ノズル１５補助ガス導入口１６真空吸着ノズル１７真空口１８ガス吹付けノズル１９加圧空気導入口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】厚み０．３ｍｍ以下のシート状の被加工
物を加工するためのレーザー加工装置であって、レーザー発振機構と、該レーザー発振機構からのレーザービームを被加工物上
に集光させる集光機構と、レーザーノズルとアシストガス供給手段を有し、該集光
機構と被加工物との間の間隔を一定にする間隔保持手段
を備えたレーザーノズル機構を具備することを特徴とす
るレーザー加工装置。
【請求項２】該間隔保持手段が、該レーザーノズル機
構から噴射されるアシストガスにより形成される膜流を
介して被加工物を該レーザーノズル機構に吸着せしめる
ものであることを特徴とする請求項１に記載のレーザー
加工装置。
【請求項３】該間隔保持手段が、該レーザーノズル機
構から噴射されるアシストガスと、該レーザーノズル機
構の先端側方に設けられた補助ガス噴射ノズルから噴射
される補助ガスにより形成される膜流を介して被加工物
を該レーザーノズル機構に吸着せしめるものであること
を特徴とする請求項１に記載のレーザー加工装置。
【請求項４】該間隔保持手段が、該レーザーノズル機
構の先端側方に設けられた真空吸着ノズルからなること
を特徴とする請求項１に記載のレーザー加工装置。
【請求項５】被加工物の保持を、被加工物を挟んで該
レーザーノズル機構と反対側に設けられた加圧手段で行
なうことを特徴とする請求項１に記載のレーザー加工装
置。
【請求項６】該加圧手段が加圧ガス噴出ノズルである
ことを特徴とする請求項５に記載のレーザー加工装置。
【請求項７】該レーザー発振機構が炭酸ガスレーザー
発振機構又はＹＡＧレーザー発振機構であることを特徴
とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のレーザー加
工装置。
【請求項８】レーザー光をレーザーノズルを介して被
加工物上に集光することにより厚み０．３ｍｍ以下のシ
ート状の被加工物を加工する方法であって、アシストガ
スにより形成される膜流を介して被加工物をレーザーノ
ズル機構に吸着させた状態でレーザー加工を行なうこと
を特徴とする微細加工品の製造方法。
【請求項９】前記レーザー加工後に、被加工物を電解
研磨する工程、又は被加工物を電解研磨した後さらに弗
素含有化合物粒子が分散された複合メッキ皮膜を形成す
る工程を設けたことを特徴とする請求項８に記載の微細
加工品の製造方法。