JPH11145581A - プリント基板の穴明け方法および装置 - Google Patents
プリント基板の穴明け方法および装置Info
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- JPH11145581A JPH11145581A JP9307708A JP30770897A JPH11145581A JP H11145581 A JPH11145581 A JP H11145581A JP 9307708 A JP9307708 A JP 9307708A JP 30770897 A JP30770897 A JP 30770897A JP H11145581 A JPH11145581 A JP H11145581A
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- Japan
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- pulse width
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- laser beam
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/0011—Working of insulating substrates or insulating layers
- H05K3/0017—Etching of the substrate by chemical or physical means
- H05K3/0026—Etching of the substrate by chemical or physical means by laser ablation
- H05K3/0032—Etching of the substrate by chemical or physical means by laser ablation of organic insulating material
- H05K3/0035—Etching of the substrate by chemical or physical means by laser ablation of organic insulating material of blind holes, i.e. having a metal layer at the bottom
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
- B23K26/0622—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/36—Removing material
- B23K26/38—Removing material by boring or cutting
- B23K26/382—Removing material by boring or cutting by boring
- B23K26/384—Removing material by boring or cutting by boring of specially shaped holes
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- B23K26/38—Removing material by boring or cutting
- B23K26/382—Removing material by boring or cutting by boring
- B23K26/389—Removing material by boring or cutting by boring of fluid openings, e.g. nozzles, jets
Abstract
(57)【要約】
【課題】 穴形状が高品質かつ加工速度を向上させるこ
とができるプリント基板の穴明け方法および装置を提供
するを提供すること。 【解決手段】 制御装置１１によりレ−ザ発振器１およ
びガルバノミラ−５，６を制御して、１個の穴に対して
２度目の以降のパルスの巾を徐々に減らすようにして加
工する。このようにすると、穴の底部に絶縁物が残ら
ず、意図する形状に穴を加工することができる。
とができるプリント基板の穴明け方法および装置を提供
するを提供すること。 【解決手段】 制御装置１１によりレ−ザ発振器１およ
びガルバノミラ−５，６を制御して、１個の穴に対して
２度目の以降のパルスの巾を徐々に減らすようにして加
工する。このようにすると、穴の底部に絶縁物が残ら
ず、意図する形状に穴を加工することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザによりプリ
ント基板に穴、特に底付き穴を加工するプリント基板の
穴明け方法および装置に関する。
ント基板に穴、特に底付き穴を加工するプリント基板の
穴明け方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】プリント基板のレ−ザ穴明け方法として
知られているバ−スト加工法とサイクル加工法を図面に
より説明する。図７はバ−スト加工法の動作説明図、図
８は加工穴の断面図である。図７に示すように、バ−ス
ト加工法では加工プログラムにしたがってプリント基板
のある穴明け位置にビ−ムを位置決めしてから、一定パ
ルス巾ＷＣ（ｍｓ），一定ピ−ク出力ＰＣ（Ｗ），一定
パルス周期ＴＣ（ｍｓ）のビ−ムを穴形成に必要なだけ
連続的にＮパルス（Ｎ＝１、２、３、…、ｎ）ショット
する。例えば，樹脂厚５０〜１００μｍの場合、３連続
ショット（Ｎ＝３）する場合、図８に示すように、第１
パルスでは、入口径ＤＴ１、穴底径ｄＢ１の穴が形成さ
れ、第２パルスにより入口径ＤＴ２，穴底径ｄＢ２の穴
に、第３パルスにより入口径ＤＴ３，穴底径ｄＢ３に加
工される。すなわち、穴底を徐々に広げるように加工す
る。すなわち、ＴＧを（ｍｓ）位置決め時間とすると、 パルスエネルギ−ＥＣ（ｍＪ）＝ＷＣｘＰＣ…式１ １穴当たりのト−タルエネルギ−ＥＮ（ｍＪ）＝ＥＣｘＮ…式２ １穴当たりの穴明け周期ＴＤ（ｍｓ）＝ＴＧ＋ＴＣｘ（Ｎ−１）＋ＷＣ…式３ である。
知られているバ−スト加工法とサイクル加工法を図面に
より説明する。図７はバ−スト加工法の動作説明図、図
８は加工穴の断面図である。図７に示すように、バ−ス
ト加工法では加工プログラムにしたがってプリント基板
のある穴明け位置にビ−ムを位置決めしてから、一定パ
ルス巾ＷＣ（ｍｓ），一定ピ−ク出力ＰＣ（Ｗ），一定
パルス周期ＴＣ（ｍｓ）のビ−ムを穴形成に必要なだけ
連続的にＮパルス（Ｎ＝１、２、３、…、ｎ）ショット
する。例えば，樹脂厚５０〜１００μｍの場合、３連続
ショット（Ｎ＝３）する場合、図８に示すように、第１
パルスでは、入口径ＤＴ１、穴底径ｄＢ１の穴が形成さ
れ、第２パルスにより入口径ＤＴ２，穴底径ｄＢ２の穴
に、第３パルスにより入口径ＤＴ３，穴底径ｄＢ３に加
工される。すなわち、穴底を徐々に広げるように加工す
る。すなわち、ＴＧを（ｍｓ）位置決め時間とすると、 パルスエネルギ−ＥＣ（ｍＪ）＝ＷＣｘＰＣ…式１ １穴当たりのト−タルエネルギ−ＥＮ（ｍＪ）＝ＥＣｘＮ…式２ １穴当たりの穴明け周期ＴＤ（ｍｓ）＝ＴＧ＋ＴＣｘ（Ｎ−１）＋ＷＣ…式３ である。
【０００３】図９はサイクル加工法の動作説明図、図１
０は加工穴の断面図である。図９に示すように、サイク
ル加工法では加工プログラムにしたがって複数の穴明け
位置にビ−ムを位置決めしてから、一定のパルス巾ＷＣ
（ｍｓ）、一定のピ−ク出力ＰＣ（Ｗ）のビ−ムを１シ
ョットして途中穴を形成する。そして必要な穴形状が得
られるまでプログラムを複数Ｎサイクル繰り返して穴形
成する。例えば，樹脂厚５０〜１００μｍの場合３サイ
クル繰り返して徐々に穴底を広げるように穴形成する場
合、図１０に示すように、第１サイクル目のパルスによ
り入口径Ｄｔ１、穴底径ｄｂ１の穴に、第２サイクル目
のパルスにより入口径Ｄｔ２、穴底径ｄｂ２の穴に、第
３サイクル目のパルスにより入口径Ｄｔ３，穴底径ｄｂ
３である。上記から明らかなように、サイクル加工法に
おけるパルスエネルギ−ＥＣおよび１穴当たりのト−タ
ルエネルギ−ＥＮはバ−スト加工法と同じであるが、１
穴当たりの穴明け周期ＴＤは、式４で表される。 ＴＤ（ｍｓ）＝（ＴＧ＋ＷＣ）ｘＮ…式４ 以上から、バ−スト加工法ではビ−ム位置決時間ＴＧ，
パルス周期ＴＣ，パルスショット数Ｎが短いほど穴明け
周期ＴＤが短いつまり穴明速度が速くなる。一方，サイ
クル加工法は１パルスごとに加工する穴を変えるから、
サイクル数Ｎが多いと穴明け速度が約１／Ｎに低下する
欠点がある。例えば，ビ−ム位置決にガルバノミラ−を
使用した場合，ビ−ムの実用位置決め周期は約２ｍｓ
（周波数５００Ｈｚ）である。一方，発振器のパルス周
期能力は０．５ｍｓ（周波数２０００Ｈｚ）程度であ
る。また，穴品質面を考慮するとパルス巾１５μｓ，パ
ルス周期は２〜１ｍｓ（周波数５００〜１０００Ｈｚ）
の場合１穴当たり３パルス必要である。従って，バ−ス
ト加工法の実用穴明け周期は６．０２〜４．０２ｍｓ
（穴明け速度１６６〜２４８穴／秒）である。一方，サ
イクル加工の穴明け周期は６．０５ｍｓ（穴明け速度１
６５穴／秒）である。
０は加工穴の断面図である。図９に示すように、サイク
ル加工法では加工プログラムにしたがって複数の穴明け
位置にビ−ムを位置決めしてから、一定のパルス巾ＷＣ
（ｍｓ）、一定のピ−ク出力ＰＣ（Ｗ）のビ−ムを１シ
ョットして途中穴を形成する。そして必要な穴形状が得
られるまでプログラムを複数Ｎサイクル繰り返して穴形
成する。例えば，樹脂厚５０〜１００μｍの場合３サイ
クル繰り返して徐々に穴底を広げるように穴形成する場
合、図１０に示すように、第１サイクル目のパルスによ
り入口径Ｄｔ１、穴底径ｄｂ１の穴に、第２サイクル目
のパルスにより入口径Ｄｔ２、穴底径ｄｂ２の穴に、第
３サイクル目のパルスにより入口径Ｄｔ３，穴底径ｄｂ
３である。上記から明らかなように、サイクル加工法に
おけるパルスエネルギ−ＥＣおよび１穴当たりのト−タ
ルエネルギ−ＥＮはバ−スト加工法と同じであるが、１
穴当たりの穴明け周期ＴＤは、式４で表される。 ＴＤ（ｍｓ）＝（ＴＧ＋ＷＣ）ｘＮ…式４ 以上から、バ−スト加工法ではビ−ム位置決時間ＴＧ，
パルス周期ＴＣ，パルスショット数Ｎが短いほど穴明け
周期ＴＤが短いつまり穴明速度が速くなる。一方，サイ
クル加工法は１パルスごとに加工する穴を変えるから、
サイクル数Ｎが多いと穴明け速度が約１／Ｎに低下する
欠点がある。例えば，ビ−ム位置決にガルバノミラ−を
使用した場合，ビ−ムの実用位置決め周期は約２ｍｓ
（周波数５００Ｈｚ）である。一方，発振器のパルス周
期能力は０．５ｍｓ（周波数２０００Ｈｚ）程度であ
る。また，穴品質面を考慮するとパルス巾１５μｓ，パ
ルス周期は２〜１ｍｓ（周波数５００〜１０００Ｈｚ）
の場合１穴当たり３パルス必要である。従って，バ−ス
ト加工法の実用穴明け周期は６．０２〜４．０２ｍｓ
（穴明け速度１６６〜２４８穴／秒）である。一方，サ
イクル加工の穴明け周期は６．０５ｍｓ（穴明け速度１
６５穴／秒）である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、バ−スト加
工法の場合、パルス周期ＴＣを短くして加工速度を上げ
ようとすると分解物が飛散しきれない状態で後続のビ−
ムに晒されるため第２パルス以降で穴内部にプラズマが
発生しやすい。そして、プラズマが発生すると、穴壁面
がバレル状になり、すなわち穴の深さ方向の中央部が径
方向に膨らみ、穴をテーパ状に加工することができなか
ったり、プラズマ化にエネルギ−が奪われエネルギ−不
足により分解閾値に達しなくなり炭化するだけで、穴を
広げることができない。従って、材料によっては、パル
ス周期を長く５ｍｓ，パルス巾を短く１５μｓ以下して
ショット数を１〜２ショット増やさなければならないこ
ともあり、このような場合には、加工速度が大幅に低下
する。また、加工速度を向上させようとしてパルス巾Ｗ
Ｃを長くすると、穴底の樹脂残差は減るが、内層や穴周
辺の温度上昇に費やされ穴品質が低下する。また、穴底
銅箔面への到達エネルギ−が急増するため穴底の温度上
昇が大きく内層銅箔を溶融したり貫通してしまうことが
ある。
工法の場合、パルス周期ＴＣを短くして加工速度を上げ
ようとすると分解物が飛散しきれない状態で後続のビ−
ムに晒されるため第２パルス以降で穴内部にプラズマが
発生しやすい。そして、プラズマが発生すると、穴壁面
がバレル状になり、すなわち穴の深さ方向の中央部が径
方向に膨らみ、穴をテーパ状に加工することができなか
ったり、プラズマ化にエネルギ−が奪われエネルギ−不
足により分解閾値に達しなくなり炭化するだけで、穴を
広げることができない。従って、材料によっては、パル
ス周期を長く５ｍｓ，パルス巾を短く１５μｓ以下して
ショット数を１〜２ショット増やさなければならないこ
ともあり、このような場合には、加工速度が大幅に低下
する。また、加工速度を向上させようとしてパルス巾Ｗ
Ｃを長くすると、穴底の樹脂残差は減るが、内層や穴周
辺の温度上昇に費やされ穴品質が低下する。また、穴底
銅箔面への到達エネルギ−が急増するため穴底の温度上
昇が大きく内層銅箔を溶融したり貫通してしまうことが
ある。
【０００５】一方、サイクル加工法の場合、１つの穴に
関するパルス周期は十分に長く、第１パルスによる分解
物が十分に飛散してから次のパルスの加工が行われるの
でバ−スト加工に比べて穴内部でのプラズマの発生が少
なく、バ−スト加工法に比べれば穴形状は良好で、バレ
ル状の穴内壁やエネルギ−不足による穴品質不良の発生
も少ない。また，熱の拡散が改善され温度上昇が緩和さ
れるため内層銅箔の溶融や貫通は少ないが、加工速度が
遅い。そして、サイクル加工法であっても、図１１に示
すように、底部の径をｄＢ４（あるいはｄｂ４）に形成
したいにもかかわらず、穴底に近い側に曲面状の樹脂が
残ってしまうことがあり、後工程におけるめっき不良が
発生したり、通電面積を確保できなかった。
関するパルス周期は十分に長く、第１パルスによる分解
物が十分に飛散してから次のパルスの加工が行われるの
でバ−スト加工に比べて穴内部でのプラズマの発生が少
なく、バ−スト加工法に比べれば穴形状は良好で、バレ
ル状の穴内壁やエネルギ−不足による穴品質不良の発生
も少ない。また，熱の拡散が改善され温度上昇が緩和さ
れるため内層銅箔の溶融や貫通は少ないが、加工速度が
遅い。そして、サイクル加工法であっても、図１１に示
すように、底部の径をｄＢ４（あるいはｄｂ４）に形成
したいにもかかわらず、穴底に近い側に曲面状の樹脂が
残ってしまうことがあり、後工程におけるめっき不良が
発生したり、通電面積を確保できなかった。
【０００６】本発明の目的は、上記した課題を解決し、
穴形状が高品質かつ加工速度を向上させることができる
プリント基板の穴明け方法および装置を提供するにあ
る。
穴形状が高品質かつ加工速度を向上させることができる
プリント基板の穴明け方法および装置を提供するにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記した課題は、レーザ
のパルス巾を徐々に減らしながら１個の穴を加工するこ
とにより解決される。
のパルス巾を徐々に減らしながら１個の穴を加工するこ
とにより解決される。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態に係る
プリント基板用のレ−ザ穴明機の装置構成を示すであ
る。図で、１はレーザ発振器、２はレーザビ−ム、３は
径コントロール用のアパ−チャ、５、６はガルバノミラ
ー、７はテレセントリック方式のｆθレンズ、８はＸ−
Ｙ加工テ−ブル、９はプリント基板、１０は加工位置、
１１は制御装置である。
プリント基板用のレ−ザ穴明機の装置構成を示すであ
る。図で、１はレーザ発振器、２はレーザビ−ム、３は
径コントロール用のアパ−チャ、５、６はガルバノミラ
ー、７はテレセントリック方式のｆθレンズ、８はＸ−
Ｙ加工テ−ブル、９はプリント基板、１０は加工位置、
１１は制御装置である。
【０００９】次に、動作を説明する。始めに加工工程に
ついて説明する。レ−ザ発振器１から出射されたレ−ザ
ビ−ム２（以下、ビ−ムという。）はアパ−チャ３、コ
−ナ−ミラ−４、加工プログラムにしたがって角度変換
され所定の振り角に位置決めされたガルバノミラ−５，
６を通り、ｆθレンズ７により光軸と平行方向（プリン
ト基板９に対して垂直方向）に方向変換され、Ｘ−Ｙ加
工テ−ブル８上にセットされたプリント基板９上の加工
位置１０に縮小投影され穴加工が行われる。上記の工程
を高速（数百ポイント／毎秒）で繰り返し高速のスキャ
ニング加工を行う。そして、ガルバノミラ−とｆθレン
ズの加工域ｆｍｍｘθラジアン（例えば５０ｍｍｘ５０
ｍｍ）の穴明けが終了すると加工プログラムにしたがっ
て次の加工域にＸ−Ｙテ−ブルがステップ移動する。こ
れを順次繰返えして全域の加工を行う。
ついて説明する。レ−ザ発振器１から出射されたレ−ザ
ビ−ム２（以下、ビ−ムという。）はアパ−チャ３、コ
−ナ−ミラ−４、加工プログラムにしたがって角度変換
され所定の振り角に位置決めされたガルバノミラ−５，
６を通り、ｆθレンズ７により光軸と平行方向（プリン
ト基板９に対して垂直方向）に方向変換され、Ｘ−Ｙ加
工テ−ブル８上にセットされたプリント基板９上の加工
位置１０に縮小投影され穴加工が行われる。上記の工程
を高速（数百ポイント／毎秒）で繰り返し高速のスキャ
ニング加工を行う。そして、ガルバノミラ−とｆθレン
ズの加工域ｆｍｍｘθラジアン（例えば５０ｍｍｘ５０
ｍｍ）の穴明けが終了すると加工プログラムにしたがっ
て次の加工域にＸ−Ｙテ−ブルがステップ移動する。こ
れを順次繰返えして全域の加工を行う。
【００１０】図２は本発明をバースト加工法に適用した
場合の動作説明図、図３は加工穴の断面図である。制御
装置１１は加工プログラムにしたがってガルバノミラ−
５、６を位置決め（位置決め時間ＴＧ（ｍｓ））する
と、先ず第１条件のパルス巾が大きいエネルギのビ−ム
（パルス巾がＷ１１（ｍｓ）、ピ−ク出力ＰＣ（Ｗ）、
パルス周期Ｔ１１（ｍｓ））をＮパルス（Ｎ＝１，２
…）出射させ、入口径ＤＴ、穴底径ｄＢＢ１のテ−パ状
の穴を形成する。したがって、第１条件のパルスエネル
ギ−Ｅ１１（ｍＪ）、第１条件のト−タルエネルギ−Ｅ
Ｎ１１（ｍＪ）、第１条件の加工周期ＴＮ１１（ｍｓ）
は式５〜７で表される。 Ｅ１１＝Ｗ１１ｘＰＣ…式５ ＥＮ１１＝Ｅ１１ｘＮ…式６ ＴＮ１１＝Ｔ１ｘ（Ｎ−１）＋Ｗ１…式７ 続いてパルス条件を第２条件のパルス条件に変え、パル
ス巾が中位のエネルギのビ−ム（パルス巾Ｗ１２（ｍ
ｓ），ピ−ク出力ＰＣ（Ｗ），パルス周期Ｔ１２（ｍ
ｓ））をＭパルス（Ｍ＝１，２…）出射させ、第１条件
で形成された穴入口（径ＤＴ）を損傷することなく穴底
径をｄＢＢ２に広げる。したがって、第２条件のパルス
エネルギ−Ｅ１２（ｍＪ）、第２条件のト−タルエネル
ギ−ＥＮ１２（ｍＪ）、第２条件の加工周期ＴＮ１２
（ｍｓ）は式８〜１０で表される。 Ｅ１２＝Ｗ１２ｘＰＣ…式８ ＥＮ１２＝Ｅ１２ｘＭ…式９ ＴＮ１２＝Ｔ１２ｘ（Ｍ−１）＋Ｗ１２…式１０ 引き続き、パルス条件を第３条件のパルス条件に変え、
パルス巾が小さいエネルギのビ−ム（パルス巾Ｗ１３
（ｍｓ），ピ−ク出力ＰＣ（Ｗ），パルス周期Ｔ１３
（ｍｓ））をＬパルス（Ｌ＝１，２…）出射させ、第１
条件で形成された穴入口（径ＤＴ）を損傷することなく
穴底径をｄＢＢ３に広げる。したがって、第３条件のパ
ルスエネルギ−Ｅ１３（ｍＪ）、第３条件のト−タルエ
ネルギ−ＥＮ１３（ｍＪ）、第３条件の加工周期ＴＮ１
３（ｍｓ）は式１１〜１２で表される。 Ｅ１３＝Ｗ１３ｘＰＣ…式１０ ＥＮ１３＝Ｅ１３ｘＬ…式１１ ＴＮ１３＝Ｔ１３ｘ（Ｌ−１）＋Ｗ１３…式１２ 従って，１穴当たりの穴明け周期ＴＤＢ（ｍｓ）と投入
エネルギ−ＥＮＢ（ｍＪ）は式１３、１４で表される。 ＴＤＢ＝ＴＧ＋ＴＮ１１＋ＴＮ１２＋ＴＮ１３…式１３ ＥＮＢ＝ＥＮ１１＋ＥＮ１２＋ＥＮ１３…式１４ なお、ＴＮ１１≧ＴＮ１２≧ＴＮ１３とする。この結
果、ＥＮ１１≧ＥＮ１２≧ＥＮ１３である。このように
第１穴目の穴を加工したら、ガルバノミラ−５，６を次
の加工位置に位置決めし、以下、上記と同様にして他の
穴を順次加工する。
場合の動作説明図、図３は加工穴の断面図である。制御
装置１１は加工プログラムにしたがってガルバノミラ−
５、６を位置決め（位置決め時間ＴＧ（ｍｓ））する
と、先ず第１条件のパルス巾が大きいエネルギのビ−ム
（パルス巾がＷ１１（ｍｓ）、ピ−ク出力ＰＣ（Ｗ）、
パルス周期Ｔ１１（ｍｓ））をＮパルス（Ｎ＝１，２
…）出射させ、入口径ＤＴ、穴底径ｄＢＢ１のテ−パ状
の穴を形成する。したがって、第１条件のパルスエネル
ギ−Ｅ１１（ｍＪ）、第１条件のト−タルエネルギ−Ｅ
Ｎ１１（ｍＪ）、第１条件の加工周期ＴＮ１１（ｍｓ）
は式５〜７で表される。 Ｅ１１＝Ｗ１１ｘＰＣ…式５ ＥＮ１１＝Ｅ１１ｘＮ…式６ ＴＮ１１＝Ｔ１ｘ（Ｎ−１）＋Ｗ１…式７ 続いてパルス条件を第２条件のパルス条件に変え、パル
ス巾が中位のエネルギのビ−ム（パルス巾Ｗ１２（ｍ
ｓ），ピ−ク出力ＰＣ（Ｗ），パルス周期Ｔ１２（ｍ
ｓ））をＭパルス（Ｍ＝１，２…）出射させ、第１条件
で形成された穴入口（径ＤＴ）を損傷することなく穴底
径をｄＢＢ２に広げる。したがって、第２条件のパルス
エネルギ−Ｅ１２（ｍＪ）、第２条件のト−タルエネル
ギ−ＥＮ１２（ｍＪ）、第２条件の加工周期ＴＮ１２
（ｍｓ）は式８〜１０で表される。 Ｅ１２＝Ｗ１２ｘＰＣ…式８ ＥＮ１２＝Ｅ１２ｘＭ…式９ ＴＮ１２＝Ｔ１２ｘ（Ｍ−１）＋Ｗ１２…式１０ 引き続き、パルス条件を第３条件のパルス条件に変え、
パルス巾が小さいエネルギのビ−ム（パルス巾Ｗ１３
（ｍｓ），ピ−ク出力ＰＣ（Ｗ），パルス周期Ｔ１３
（ｍｓ））をＬパルス（Ｌ＝１，２…）出射させ、第１
条件で形成された穴入口（径ＤＴ）を損傷することなく
穴底径をｄＢＢ３に広げる。したがって、第３条件のパ
ルスエネルギ−Ｅ１３（ｍＪ）、第３条件のト−タルエ
ネルギ−ＥＮ１３（ｍＪ）、第３条件の加工周期ＴＮ１
３（ｍｓ）は式１１〜１２で表される。 Ｅ１３＝Ｗ１３ｘＰＣ…式１０ ＥＮ１３＝Ｅ１３ｘＬ…式１１ ＴＮ１３＝Ｔ１３ｘ（Ｌ−１）＋Ｗ１３…式１２ 従って，１穴当たりの穴明け周期ＴＤＢ（ｍｓ）と投入
エネルギ−ＥＮＢ（ｍＪ）は式１３、１４で表される。 ＴＤＢ＝ＴＧ＋ＴＮ１１＋ＴＮ１２＋ＴＮ１３…式１３ ＥＮＢ＝ＥＮ１１＋ＥＮ１２＋ＥＮ１３…式１４ なお、ＴＮ１１≧ＴＮ１２≧ＴＮ１３とする。この結
果、ＥＮ１１≧ＥＮ１２≧ＥＮ１３である。このように
第１穴目の穴を加工したら、ガルバノミラ−５，６を次
の加工位置に位置決めし、以下、上記と同様にして他の
穴を順次加工する。
【００１１】図４は本発明をサイクル加工法に適用した
場合の動作説明図、図５は加工工程を示す穴の断面図で
ある。この実施の形態では加工プログラムにしたがって
ガルバノミラ−５，６を位置決め（位置決時間ＴＧ（ｍ
ｓ））したら、先ず第１条件のパルス巾が大きいＷ２１
（ｍｓ），ピ−ク出力ＰＣ（Ｗ）の高エネルギ−ビ−ム
を１回出射して入口径Ｄｔ，穴底径ｄｂｂ１のテ−パ状
の穴を加工する。そして加工プログラムにしたがってビ
−ム位置決めと第１条件のパルス出射を総ての穴に対し
て行うことを１サイクルとしてＮ回（Ｎ＝１，２…）行
う。したがって、第１条件のパルスエネルギ−Ｅ２１
（ｍＪ）、第１条件のト−タルエネルギ−ＥＮ２１（ｍ
Ｊ）、第１条件の加工周期ＴＮ２１（ｍｓ）は式１５〜
１７で表される。 Ｅ２１＝Ｗ２１ｘＰＣ…式１５ ＥＮ２１＝Ｅ２１ｘＮ…式１６ 加工周期ＴＮ２１＝ＴＧ＋Ｗ２１…式１７ 続いてガルバノミラ−５，６を位置決め（位置決時間Ｔ
Ｇ（ｍｓ））したら、第２条件のパルス巾が中位のＷ２
２（ｍｓ），ピ−ク出力ＰＣ（Ｗ）のビ−ムを１回出射
して入口径Ｄｔ，穴底径ｄｂｂ１のテ−パ状の穴を穴入
口（径Ｄｔ）に損傷を与えることなく穴底径ｄｂｂ２に
広げる。そして加工プログラムにしたがってビ−ム位置
決めと第２条件のパルス出射を総ての穴に対して行うこ
とを１サイクルとしてＭ回（Ｍ＝１，２…）行う。した
がって、第２条件のパルスエネルギ−Ｅ２２（ｍＪ）、
第２条件のト−タルエネルギ−ＥＮ２２（ｍＪ）、第２
条件の加工周期ＴＮ２２（ｍｓ）は式１８〜２０で表さ
れる。 Ｅ２２＝Ｗ２２ｘＰＣ…式１８ ＥＮ２２＝Ｅ２２ｘＭ…式１９ ＴＮ２２＝ＴＧ＋Ｗ２２…式２０ さらに引き続いてガルバノミラ−５，６を位置決め（位
置決時間ＴＧ（ｍｓ））したら、第３条件のパルス巾が
小さいパルス巾Ｗ２３（ｍｓ），ピ−ク出力ＰＣ（Ｗ）
のビ−ムを１回出射して入口径Ｄｔ，穴底径ｄｂｂ２の
テ−パ状の穴を穴入口（径Ｄｔ）に損傷を与えることな
く穴底径ｄｂｂ３に広げる。そして加工プログラムにし
たがってビ−ム位置決めと第２条件のパルス出射を総て
の穴に対して行うことを１サイクルとしてＭ回（Ｍ＝
１，２…）行う。したがって、第３条件のパルスエネル
ギ−Ｅ２３（ｍＪ）、第３条件のト−タルエネルギ−Ｅ
Ｎ２３（ｍＪ）、第３条件の加工周期ＴＮ２３（ｍｓ）
は式２１〜２３で表される。 Ｅ２３＝Ｗ２３ｘＰＣ…式２１ ＥＮ２３（ｍＪ）＝Ｅ２３ｘＭ…式２２ ＴＮ２３（ｍｓ）＝ＴＧ＋Ｗ２３…式２３ 従って，１穴当たりの穴明け周期ＴＤＣ（ｍｓ）と投入
エネルギ−ＥＮＣ（ｍＪ）は式２４、２５で表される。 ＴＤＣ＝ＴＮ２１＋ＴＮ２２＋ＴＮ２３…式２４ ＥＮＣ＝ＥＮ２１＋ＥＮ２２＋ＥＮ２３…式２５ なお、ＴＮ２１≧ＴＮ２２≧ＴＮ２３とする。この結
果、ＥＮ２１≧ＥＮ２２≧ＥＮ２３である。なお、上記
ではＮ，Ｍ，Ｌを１または複数としたが、樹脂厚５０〜
１００μｍの場合は、Ｎ，Ｍ，Ｌは通常１でよく、ガラ
ス繊維強化材の入ったものや樹脂厚１００μｍ以上の場
合はＮ，Ｍ，Ｌを２にするとよい。
場合の動作説明図、図５は加工工程を示す穴の断面図で
ある。この実施の形態では加工プログラムにしたがって
ガルバノミラ−５，６を位置決め（位置決時間ＴＧ（ｍ
ｓ））したら、先ず第１条件のパルス巾が大きいＷ２１
（ｍｓ），ピ−ク出力ＰＣ（Ｗ）の高エネルギ−ビ−ム
を１回出射して入口径Ｄｔ，穴底径ｄｂｂ１のテ−パ状
の穴を加工する。そして加工プログラムにしたがってビ
−ム位置決めと第１条件のパルス出射を総ての穴に対し
て行うことを１サイクルとしてＮ回（Ｎ＝１，２…）行
う。したがって、第１条件のパルスエネルギ−Ｅ２１
（ｍＪ）、第１条件のト−タルエネルギ−ＥＮ２１（ｍ
Ｊ）、第１条件の加工周期ＴＮ２１（ｍｓ）は式１５〜
１７で表される。 Ｅ２１＝Ｗ２１ｘＰＣ…式１５ ＥＮ２１＝Ｅ２１ｘＮ…式１６ 加工周期ＴＮ２１＝ＴＧ＋Ｗ２１…式１７ 続いてガルバノミラ−５，６を位置決め（位置決時間Ｔ
Ｇ（ｍｓ））したら、第２条件のパルス巾が中位のＷ２
２（ｍｓ），ピ−ク出力ＰＣ（Ｗ）のビ−ムを１回出射
して入口径Ｄｔ，穴底径ｄｂｂ１のテ−パ状の穴を穴入
口（径Ｄｔ）に損傷を与えることなく穴底径ｄｂｂ２に
広げる。そして加工プログラムにしたがってビ−ム位置
決めと第２条件のパルス出射を総ての穴に対して行うこ
とを１サイクルとしてＭ回（Ｍ＝１，２…）行う。した
がって、第２条件のパルスエネルギ−Ｅ２２（ｍＪ）、
第２条件のト−タルエネルギ−ＥＮ２２（ｍＪ）、第２
条件の加工周期ＴＮ２２（ｍｓ）は式１８〜２０で表さ
れる。 Ｅ２２＝Ｗ２２ｘＰＣ…式１８ ＥＮ２２＝Ｅ２２ｘＭ…式１９ ＴＮ２２＝ＴＧ＋Ｗ２２…式２０ さらに引き続いてガルバノミラ−５，６を位置決め（位
置決時間ＴＧ（ｍｓ））したら、第３条件のパルス巾が
小さいパルス巾Ｗ２３（ｍｓ），ピ−ク出力ＰＣ（Ｗ）
のビ−ムを１回出射して入口径Ｄｔ，穴底径ｄｂｂ２の
テ−パ状の穴を穴入口（径Ｄｔ）に損傷を与えることな
く穴底径ｄｂｂ３に広げる。そして加工プログラムにし
たがってビ−ム位置決めと第２条件のパルス出射を総て
の穴に対して行うことを１サイクルとしてＭ回（Ｍ＝
１，２…）行う。したがって、第３条件のパルスエネル
ギ−Ｅ２３（ｍＪ）、第３条件のト−タルエネルギ−Ｅ
Ｎ２３（ｍＪ）、第３条件の加工周期ＴＮ２３（ｍｓ）
は式２１〜２３で表される。 Ｅ２３＝Ｗ２３ｘＰＣ…式２１ ＥＮ２３（ｍＪ）＝Ｅ２３ｘＭ…式２２ ＴＮ２３（ｍｓ）＝ＴＧ＋Ｗ２３…式２３ 従って，１穴当たりの穴明け周期ＴＤＣ（ｍｓ）と投入
エネルギ−ＥＮＣ（ｍＪ）は式２４、２５で表される。 ＴＤＣ＝ＴＮ２１＋ＴＮ２２＋ＴＮ２３…式２４ ＥＮＣ＝ＥＮ２１＋ＥＮ２２＋ＥＮ２３…式２５ なお、ＴＮ２１≧ＴＮ２２≧ＴＮ２３とする。この結
果、ＥＮ２１≧ＥＮ２２≧ＥＮ２３である。なお、上記
ではＮ，Ｍ，Ｌを１または複数としたが、樹脂厚５０〜
１００μｍの場合は、Ｎ，Ｍ，Ｌは通常１でよく、ガラ
ス繊維強化材の入ったものや樹脂厚１００μｍ以上の場
合はＮ，Ｍ，Ｌを２にするとよい。
【００１２】図６は本発明による加工結果の拡大図であ
る。なお、この図は、従来１５μｓで一定であったパル
ス巾を、Ｗ１１（またはＷ２１）を０．０２５ｍｓ（す
なわち２５μｓ。なお、目安は従来の１．５〜２．５倍
がよい。）、Ｗ１２（またはＷ２２）を０．０１２ｍｓ
（すなわち１２μｓ。なお、目安は従来の０．５〜１倍
がよい。）、Ｗ１３（またはＷ２３）を０．００８ｍｓ
（すなわち８μｓ。なお、目安は従来の０．３〜０．７
倍がよい。）にした場合を示すものである。
る。なお、この図は、従来１５μｓで一定であったパル
ス巾を、Ｗ１１（またはＷ２１）を０．０２５ｍｓ（す
なわち２５μｓ。なお、目安は従来の１．５〜２．５倍
がよい。）、Ｗ１２（またはＷ２２）を０．０１２ｍｓ
（すなわち１２μｓ。なお、目安は従来の０．５〜１倍
がよい。）、Ｗ１３（またはＷ２３）を０．００８ｍｓ
（すなわち８μｓ。なお、目安は従来の０．３〜０．７
倍がよい。）にした場合を示すものである。
【００１３】この図から明らかなように、第１条件では
従来よりも長いパルス巾で穴底に到達する高レベルのエ
ネルギ−を投入しても材料の分解にエネルギ−が費やさ
れるため穴入口や穴壁面への熱影響が少ないし、穴品質
や穴形状への影響も少ない。
従来よりも長いパルス巾で穴底に到達する高レベルのエ
ネルギ−を投入しても材料の分解にエネルギ−が費やさ
れるため穴入口や穴壁面への熱影響が少ないし、穴品質
や穴形状への影響も少ない。
【００１４】また、第２条件以降では従来よりもやや短
いパルス巾にすると穴入り口や穴壁面を損傷させずに穴
底面積を広げることができ、樹脂の炭化や内層銅箔の損
傷もなくなる。これは、ピ−ク出力ＰＣ一定でパルス巾
を変えると発振周波数を主とした縦モ−ドは変化しない
が空間的強度分布である横モ−ドが変化する、すなわち
ビーム径が細くなり、第２パルス条件および、第３パル
ス条件で加工することにより第１パルス条件あるいは第
２パルス条件で残った突出部を除去でき。この結果、穴
の形状を意図する形状にコントロ−ルできる。そして、
これらの傾向はパルス周期をかえても従来のパルス巾一
定方式に比べて安定しており、パルス周期を短くしても
穴形状や穴品質への影響が少ない。したがって、発振器
の最小パルス周期０．５ｍｓ（２０００Ｈｚ）を適用可
能になる。すなわち、ガルバノミラ−の実用位置決め周
期は２ｍｓ（５００Ｈｚ）とすると，穴明け周期３．０
２ｍｓ（穴明け速度３３１穴／秒）を実現でき、上記従
来の約２倍の速度で加工できる。しかも，穴品質マ−ジ
ンが増えるため材料によっては２パルスで仕上げること
も可能になり加工時間をさらに短縮でき、例えば，３シ
ョット加工が２ショット加工になった場合，穴明け周期
はバ−スト加工の場合２．５２ｍｓ（穴明け速度３９６
穴／秒，従来比２４０％），サイクル加工の場合４．０
２ｍｓ（穴明け速度２４９穴／秒，従来比１５０％）に
短縮される。
いパルス巾にすると穴入り口や穴壁面を損傷させずに穴
底面積を広げることができ、樹脂の炭化や内層銅箔の損
傷もなくなる。これは、ピ−ク出力ＰＣ一定でパルス巾
を変えると発振周波数を主とした縦モ−ドは変化しない
が空間的強度分布である横モ−ドが変化する、すなわち
ビーム径が細くなり、第２パルス条件および、第３パル
ス条件で加工することにより第１パルス条件あるいは第
２パルス条件で残った突出部を除去でき。この結果、穴
の形状を意図する形状にコントロ−ルできる。そして、
これらの傾向はパルス周期をかえても従来のパルス巾一
定方式に比べて安定しており、パルス周期を短くしても
穴形状や穴品質への影響が少ない。したがって、発振器
の最小パルス周期０．５ｍｓ（２０００Ｈｚ）を適用可
能になる。すなわち、ガルバノミラ−の実用位置決め周
期は２ｍｓ（５００Ｈｚ）とすると，穴明け周期３．０
２ｍｓ（穴明け速度３３１穴／秒）を実現でき、上記従
来の約２倍の速度で加工できる。しかも，穴品質マ−ジ
ンが増えるため材料によっては２パルスで仕上げること
も可能になり加工時間をさらに短縮でき、例えば，３シ
ョット加工が２ショット加工になった場合，穴明け周期
はバ−スト加工の場合２．５２ｍｓ（穴明け速度３９６
穴／秒，従来比２４０％），サイクル加工の場合４．０
２ｍｓ（穴明け速度２４９穴／秒，従来比１５０％）に
短縮される。
【００１５】なお、上記では底付き穴の加工について説
明したが、貫通穴の場合であって適用できる。すなわ
ち、貫通穴の場合も、加工途中、特に１回のパルスで穴
が貫通しない場合、上記底付き穴の場合と同じような問
題が発生するが、本発明を適用すれば、ほぼ円錐の内面
形状を得ることができる。
明したが、貫通穴の場合であって適用できる。すなわ
ち、貫通穴の場合も、加工途中、特に１回のパルスで穴
が貫通しない場合、上記底付き穴の場合と同じような問
題が発生するが、本発明を適用すれば、ほぼ円錐の内面
形状を得ることができる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
バースト法サイクル法のいずれの場合もレーザのパルス
巾を徐々に減らしながら１個の穴を加工する。すなわ
ち、第１条件でほぼ穴の形状を形成し、第２条件および
第３条件で底部の形状だけを仕上げるから、意図する穴
形状に加工することができる。
バースト法サイクル法のいずれの場合もレーザのパルス
巾を徐々に減らしながら１個の穴を加工する。すなわ
ち、第１条件でほぼ穴の形状を形成し、第２条件および
第３条件で底部の形状だけを仕上げるから、意図する穴
形状に加工することができる。
【図１】本発明の実施の形態に係るプリント基板用のレ
−ザ穴明機の装置構成を示すである。
−ザ穴明機の装置構成を示すである。
【図２】本発明をバースト加工法に適用した場合の動作
説明図である。
説明図である。
【図３】本発明をバースト加工法に適用した場合の加工
穴の断面図である。
穴の断面図である。
【図４】本発明をサイクル加工法に適用した場合の動作
説明図である。
説明図である。
【図５】本発明をサイクル加工法に適用した場合の穴の
断面図である。
断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る加工穴の拡大断面図
である。
である。
【図７】従来のバ−スト加工法の動作説明図である。
【図８】従来のバ−スト加工法による加工穴の断面図で
ある。
ある。
【図９】従来のサイクル加工法の動作説明図である。
【図１０】従来のサイクル加工法による加工穴の断面図
である。
である。
【図１１】従来の加工穴の拡大断面図である。
１ レ−ザ発振器 ５，６ ガルバノミラ− １１ 制御装置
Claims (2)
- 【請求項１】 レーザのパルス巾を徐々に減らしながら
１個の穴を加工することを特徴とするプリント基板の穴
明け方法。 - 【請求項２】 １個の穴に対して２度目の以降のパルス
の巾を徐々に減らすように制御する制御装置を備えたこ
とを特徴とするプリント基板の穴明け装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9307708A JPH11145581A (ja) | 1997-11-10 | 1997-11-10 | プリント基板の穴明け方法および装置 |
| US09/577,888 US6479788B1 (en) | 1997-11-10 | 2000-05-25 | Method and apparatus of making a hole in a printed circuit board |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9307708A JPH11145581A (ja) | 1997-11-10 | 1997-11-10 | プリント基板の穴明け方法および装置 |
| US09/577,888 US6479788B1 (en) | 1997-11-10 | 2000-05-25 | Method and apparatus of making a hole in a printed circuit board |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11145581A true JPH11145581A (ja) | 1999-05-28 |
Family
ID=26565234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9307708A Pending JPH11145581A (ja) | 1997-11-10 | 1997-11-10 | プリント基板の穴明け方法および装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6479788B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11145581A (ja) |
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1997
- 1997-11-10 JP JP9307708A patent/JPH11145581A/ja active Pending
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2000
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