JPH11277272A - レーザドリル装置及びレーザ穴あけ加工方法 - Google Patents

レーザドリル装置及びレーザ穴あけ加工方法

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JPH11277272A
JPH11277272A JP10083393A JP8339398A JPH11277272A JP H11277272 A JPH11277272 A JP H11277272A JP 10083393 A JP10083393 A JP 10083393A JP 8339398 A JP8339398 A JP 8339398A JP H11277272 A JPH11277272 A JP H11277272A
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laser
laser beam
laser light
optical system
insulating layer
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Shiro Hamada
史郎 浜田
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スミアを残すことなく、プリント基板に穴を
形成することが可能な、レーザドリル装置及びレーザ穴
あけ加工方法を提供する。 【解決手段】 YAGレーザ11からのレーザ光は、第
1のアッテネータ12及び第1の均一光学系13を介し
てダイクロックミラー17に入射する。YAGレーザと
同時あるいは少し遅れて発振したYAG4ωレーザ14
からのレーザ光は、第2のアッテネータ15及び第1の
均一光学系16を介してダイクロックミラーに入射す
る。ダイクロックミラーは入射した2つのレーザ光の光
軸を一致させてマスク18へ出射する。マスクを通過し
たレーザ光は、スキャンミラー20及びf−θレンズ2
1を介してプリント基板23に照射される。YAGレー
ザからのレーザ光は絶縁層を蒸発させ、YAG4ωレー
ザからのレーザ光はスミアを蒸発させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザドリル装置
に関し、特にスミヤの除去を可能にしたレーザドリル装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】高密度多層プリント基板の製造において
は、積層された配線パターンの層間接続を行うため、配
線パターン間に配された絶縁樹脂に、インナーバイアや
ブラインドバイアといった穴(ビアホール)を形成する
必要がある。
【0003】ビアホールの形成は、以前は機械式ドリル
や露光方式(ホトリソグラフィ技術)によって行われて
いたが、最近では、さらなる高密度化の要求に答えるた
め、より小径のビアホール形成が可能な、レーザ光を用
いる技術が利用されるようになって来ている。
【0004】従来のレーザドリル装置は、パルス発振型
のレーザ発振器と、レーザ発振器からのレーザ光を被加
工物に照射するための光学系と、被加工物を保持固定す
る加工台とを有している。
【0005】レーザ発振器からのレーザ光は、光学系を
介して加工台上の被加工物(多層プリント基板)に照射
され、被加工物の一部を蒸発させる(レーザアブレーシ
ョン)。被加工物にパルス状のレーザ光を数回照射する
ことにより、被加工物には、所定深さの穴が形成され
る。通常、穴の形成は、絶縁樹脂に埋め込まれた銅ラン
ドの一部を露出させて終了する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来のレーザドリル装
置を用いた穴あけでは、形成した穴の底部に、煤などの
残留物(スミアと呼ばれる)が付着してしまうという問
題点が有る。このため、従来は、レーザ穴あけ加工を終
えた後、水で洗い流したり、エアで吹き飛ばしたり、デ
スミヤ(スミアを除去すること)専用の処理液に浸した
りしてスミアの除去を行なっているが、形成する穴の径
が小さくなる(例えば100μm以下)に従い、これら
の方法では、スミアの除去が困難になってきている。
【0007】本発明は、スミアを残すことなく、プリン
ト基板にビアホール等の穴を形成することが可能な、レ
ーザドリル装置及びレーザ穴あけ加工方法を提供するこ
とを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、絶縁層
と金属膜とが積層されたプリント基板にレーザ光を照射
して前記絶縁層に穴を形成するレーザドリル装置におい
て、前記絶縁層を蒸発させる第1のレーザ光を発生する
第1のレーザ発振器と、前記第1のレーザ光の光強度を
調節する第1のアッテネータと、該第1のアッテネータ
から出射する前記第1のレーザ光のエネルギー密度分布
を均一にする第1の均一光学系と、前記第1のレーザ光
よりも高い周波数を有し、前記第1のレーザ光を前記絶
縁層に照射することにより発生するスミアを蒸発させる
第2のレーザ光を発生する第2のレーザ発振器と、前記
第2のレーザ光の光強度を調節する第2のアッテネータ
と、該第2のアッテネータから出射する前記第2のレー
ザ光のエネルギー密度分布を均一にする第2の均一光学
系と、前記第1の均一光学系及び前記第2の均一光学系
からそれぞれ出射する前記第1のレーザ光と前記第2の
レーザ光とを光軸を一致させるビーム合成光学系と、該
ビーム合成光学系から出射するレーザ光の一部を通過さ
せるマスクと、該マスクを通過したレーザ光を走査させ
るガルバノスキャナーと、該ガルバノスキャナーにより
走査されるレーザ光を被加工物に入射させるための、前
記第1のレーザ光及び前記第2のレーザ光に対して色消
し処理が成されたf-θレンズとを有し、前記第1のレ
ーザ光と前記第2のレーザ光とを被加工物に同時に照射
するようにしたことを特徴とするレーザドリル装置が得
られる。
【0009】また、本発明によれば、絶縁層と金属膜と
が積層されたプリント基板にレーザ光を照射して前記絶
縁層に穴を形成するレーザ穴あけ加工方法において、前
記絶縁層を蒸発させる第1のレーザ光と、該第1のレー
ザ光よりも高い周波数を有し、前記第1のレーザ光を前
記絶縁層に照射した場合に発生するスミアを蒸発させる
第2のレーザ光とを同時に照射して穴あけ加工を行うこ
とを特徴とするレーザ穴あけ加工方法が得られる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について詳細に説明する。
【0011】図1に本発明の一実施の形態によるレーザ
ドリル装置を示す。図1に示すように、このレーザドリ
ル装置は、YAGレーザ11、第1のアッテネータ1
2、第1の均一光学系13、YAG4ωレーザ(第4高
調波レーザ)14、第2のアッテネータ15、第2の均
一光学系16、ダイクロックミラー17、マスク18、
ターンミラー19、ガルバノスキャナー20、f−θレ
ンズ21、及びX−Yステージ22を有している。
【0012】YAGレーザ11は、絶縁層と金属膜とが
積層されたプリント基板の絶縁層を蒸発(アブレーショ
ン)させるレーザ光(赤外線)を発生させる。
【0013】YAG4ωレーザ14は、YAGレーザ1
1が発生するレーザ光の第4高調波をレーザ光として発
生する。このYAG4ωレーザ14は、YAGレーザ1
1と同時に、あるいは少し遅れて発振するように駆動さ
れる。
【0014】第1及び第2のアッテネータ12,15
は、それぞれ、YAGレーザ11及びYAG4ωレーザ
14からのレーザ光のエネルギー密度を調整する。
【0015】第1及び第2の均一光学系13,16は、
それぞれ、第1及び第2のアッテネータからのレーザ光
のエネルギー強度を均一にする。
【0016】ダイクロックミラー17は、第1及び第2
の均一光学系13,16からのレーザ光の光軸を一致さ
せて出射する。
【0017】マスク18は、ダイクロックミラー17か
らのレーザ光の一部を通過させるマスク穴を有し、残り
のレーザ光を阻止する。マスク穴は、プリント基板に形
成される穴の径を規定する。
【0018】ターンミラー19は、マスク18を通過し
たレーザ光をガルバノスキャナー20へと導く。
【0019】ガルバノスキャナー20は、2枚のスキャ
ニングミラーを有し、入射したレーザ光をX−Y平面上
で走査する。
【0020】f−θレンズ21は、ガルバノスキャナー
20からのレーザ光をX−Yステージ22(つまりプリ
ント基板23)に対して垂直に入射するように、屈折、
収束させる。このレンズは、YAGレーザ11からのレ
ーザ光とYAG4ωレーザ14からのレーザ光とに対し
て色消し処理が施されており、YAGレーザ11からの
レーザ光によるマスクイメージも、YAG4ωレーザ1
4からのレーザ光によるマスクイメージも共にプリント
基板23の表面上にフォーカスを結ぶ。
【0021】次に、このレーザドリル装置の動作につい
て説明する。
【0022】まず、X−Yステージ22上に被加工物で
あるプリント基板23を載置する。これは、手動または
自動にて行われる。
【0023】次に、基板に形成されたアライメントマー
クを図示しないアライメント装置により検出し、検出結
果を参照しながらX−Yステージ22を走査してプリン
ト基板の位置決めを行う。この際、図示しないθステー
ジを操作してプリント基板23の向きも調整する(X−
Yステージ22に対してプリント基板23を回転させ
る)。
【0024】次に、YAGレーザ11及びYAG4ωレ
ーザ14を同時に、あるいはわずかにYAG4ωレーザ
14を遅らせて発振させる。YAGレーザ11からのレ
ーザ光は、第1のアッテネータ12でエネルギー密度の
調整が為され、第1の均一光学系13でエネルギー強度
が均一かされて、ダイクロックミラー17に到達する。
同様に、YAG4ωレーザ14からのレーザ光は、第2
のアッテネータ15でエネルギー密度の調整が為され、
第2の均一光学系16でエネルギー強度が均一化され
て、ダイクロックミラー17に到達する。
【0025】ダイクロックミラー17は、入射する2つ
のレーザ光の光軸を一致させてマスク18へ出射する。
マスク18を通過したレーザ光は、ターンミラー19を
介してガルバノスキャナー20に入射し、プリント基板
23の所望位置へ照射すべく、走査が行われる。ガルバ
ノスキャナ20からのレーザ光は、f−θレンズ21に
より集光され、プリント基板23に垂直に照射される。
【0026】プリント基板23では、YAGレーザ11
からのレーザ光により絶縁層のアブレーションが発生し
穴が形成される。このとき、同時にあるいは少し遅れて
YAG4ωレーザからのレーザ光が同一場所に照射さ
れ、YAGレーザ11からのレーザ光によるアブレーシ
ョンにより発生するスミアも直ちに蒸発する。その結
果、プリント基板に形成された穴には、スミアが残留し
ない。
【0027】以上のレーザ発振以降の動作を繰り返し、
ガルバノスキャナー20で対応できる加工エリア(例え
ば50mm×50mm)の加工が終了すると、X−Yステー
ジ22を走査して次の加工エリアの加工を行う。
【0028】以上のように、本実施の形態によれば、実
質的に、穴の形成と同時にデスミア処理を行うことがで
きるので、デスミア処理に要する時間を削減することが
できる。
【0029】また、レーザ光を用いてデスミア処理を行
うので、形成された穴の底にスミアが残るようなことも
ない。
【0030】更に、1台の装置で穴あけ加工とデスミア
処理が行え、デスミア処理のための特別な施設等を必要
としない。
【0031】なお、上記実施の形態では、YAGレーザ
とYAG4ωレーザとを用いる場合について説明した
が、YAGレーザに代えて、CO2ガスレーザやYLF
レーザを、YAG4ωレーザに代えて、YAG2ωレー
ザ、YAG3ωレーザ、YLF2ωレーザ、YLF3ω
レーザ、または、YLF4ωレーザを用いることもでき
る。
【0032】また、YAGレーザとYAG4ωレーザの
ように、同種のレーザ発振器を用いる場合には、単一の
レーザ発振器からのレーザ光を分岐して一方のレーザ光
を波長変換用結晶を用いて波長変換するようにしてもよ
い。
【0033】さらにまた、上記実施の形態では、一般光
学系としてターンミラーしか示されていないが、ミラー
やレンズは、適宜、配されるものであって、追加及び削
除は自由である。ただし、ダイクロックミラー17より
プリント基板23側に配されるレンズは、f−θレンズ
と同様、レーザ光に対して色消し処理されている必要が
ある。
【0034】また、上記実施の形態では、ダイクロック
ミラーをビーム合成光学系として使用したが、これに限
られるものではない。
【0035】
【発明の効果】本発明によれば、プリント基板の絶縁層
を蒸発させる第1のレーザ光と、第1のレーザ光による
アブレーションによって発生するスミアを蒸発させる第
2のレーザ光とを同時にプリント基板に照射して穴あけ
加工を行うようにしたことで、デスミア処理専用の処理
を行うことなく、スミアの残留がない穴あけ加工を行う
ことができる。これにより、加工時間の短縮、加工工程
の簡略化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示す概略図である。
【符号の説明】
11 YAGレーザ 12 第1のアッテネータ 13 第1の均一光学系 14 YAG4ωレーザ 15 第2のアッテネータ 16 第2の均一光学系 17 ダイクロックミラー 18 マスク 19 ターンミラー 20 ガルバノスキャナ 21 f−θレンズ 22 X−Yステージ 23 プリント基板

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁層と金属膜とが積層されたプリント
    基板にレーザ光を照射して前記絶縁層に穴を形成するレ
    ーザドリル装置において、前記絶縁層を蒸発させる第1
    のレーザ光を発生する第1のレーザ発振器と、前記第1
    のレーザ光の光強度を調節する第1のアッテネータと、
    該第1のアッテネータから出射する前記第1のレーザ光
    のエネルギー密度分布を均一にする第1の均一光学系
    と、前記第1のレーザ光よりも高い周波数を有し、前記
    第1のレーザ光を前記絶縁層に照射することにより発生
    するスミアを蒸発させる第2のレーザ光を発生する第2
    のレーザ発振器と、前記第2のレーザ光の光強度を調節
    する第2のアッテネータと、該第2のアッテネータから
    出射する前記第2のレーザ光のエネルギー密度分布を均
    一にする第2の均一光学系と、前記第1の均一光学系及
    び前記第2の均一光学系からそれぞれ出射する前記第1
    のレーザ光と前記第2のレーザ光とを光軸を一致させる
    ビーム合成光学系と、該ビーム合成光学系から出射する
    レーザ光の一部を通過させるマスクと、該マスクを通過
    したレーザ光を走査させるガルバノスキャナーと、該ガ
    ルバノスキャナーにより走査されるレーザ光を被加工物
    に入射させるための、前記第1のレーザ光及び前記第2
    のレーザ光に対して色消し処理が成されたf-θレンズ
    とを有し、前記第1のレーザ光と前記第2のレーザ光と
    を被加工物に同時に照射するようにしたことを特徴とす
    るレーザドリル装置。
  2. 【請求項2】 絶縁層と金属膜とが積層されたプリント
    基板にレーザ光を照射して前記絶縁層に穴を形成するレ
    ーザ穴あけ加工方法において、前記絶縁層を蒸発させる
    第1のレーザ光と、該第1のレーザ光よりも高い周波数
    を有し、前記第1のレーザ光を前記絶縁層に照射した場
    合に発生するスミアを蒸発させる第2のレーザ光とを同
    時に照射して穴あけ加工を行うことを特徴とするレーザ
    穴あけ加工方法。
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