JPH11284312A - ビアホールの穴明け方法及び穴明け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザーにより正確にビアホールの穴明けを
行うことができるビアホールの穴明け方法及び穴明け装
置を提供する。 【解決手段】 ワーク基板７１にビアホールを穴明けす
る穴明け方法を行うに当たっては，ワーク基板７１をテ
ーブル１４の上に載置し，ワーク基板のレーザー加工部
７０に対して加圧空気１０を吹き付けながらレーザー加
工部７０に対してレーザー１１をショットする。また，
ビアホールの穴明け装置は，レーザーを発振するレーザ
ー発振器と，ワーク基板を載置するためのテーブルと，
ワーク基板のレーザー加工部に対して加圧空気を吹き付
けるための加圧空気供給器とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は，レーザーを用いたビアホールの
穴明け方法及びこれを用いたビアホールの穴明け装置に
関する。

【０００２】

【従来技術】従来，例えば，図１０に示すごとく，ワー
ク基板９７１の両面に導体パターン９７６，９７７を形
成し，両者間をビアホール９７３により電気的導通を行
うプリント配線板９７がある。

【０００３】そして，近年，ビアホールを形成するにあ
たり，レーザーのショットにより穴明けする技術が開発
されている。例えば，図１１に示すごとく，ワーク基板
９７１の両面に銅箔９７８を形成し，次いで，上側の銅
箔９７８のビアホール形成部分９７０にエッチングによ
り開口孔９７９を形成する。次いで，このワーク基板９
７１をテーブル９１４の上に配置し，その上方から開口
孔９７９にレーザー９１１をショットする。すると，レ
ーザー９１１は，その高いエネルギーにより開口孔９７
９より露出したビアホール形成部分９７０のワーク基板
９７１を順次焼失していき，底部の銅箔９７８に達する
とそこで穴明けが停止する。これにより，レーザーによ
るビアホールの穴明けが完了する。その後，ビアホール
の中に金属めっきを施し，ビアホールの上下間の電気的
導通を付与する。

【０００４】

【解決しようとする課題】しかしながら，上記従来のレ
ーザーによる穴明け方法においては，レーザーショット
時において，ワーク基板に反りが発生することがある。
この反りの原因は，ワーク基板を製造するための積層プ
レスや，導体パターンを形成したときの基板内部の応力
により歪みが発生するためであると考えられる。そし
て，ワーク基板に反りが発生すると，レーザーの焦点位
置がずれる。このため，図１２に示されるレーザビーム
照射エリアＬのレーザーエネルギー分布曲線の平坦性が
くずれてしまい，所望の位置にビアホールを穴明けする
ことが困難となる。

【０００５】即ち，ワーク基板に反りが発生すると，図
１３の理想のレーザーエネルギー分布曲線Ｃから，図１
４に例示するごとくレーザーエネルギー分布曲線の平坦
性が崩れた分布曲線Ｃ’となり，穴明け状態が不均一な
状態となる。即ち，同一ビアホール内で，エネルギー不
足で樹脂の取り残しによる残さがあったり，逆に，過剰
エネルギーで銅箔が破損する場合が生じる。

【０００６】本発明はかかる従来の問題点に鑑み，レー
ザーにより正確にビアホールの穴明けを行うことができ
るビアホールの穴明け方法及び穴明け装置を提供しよう
とするものである。

【０００７】

【課題の解決手段】本発明は，ワーク基板にビアホール
を穴明けする穴明け方法において， 上記ワーク基板
を，テーブルの上に載置し，上記ワーク基板のレーザー
加工部に対して加圧ガスを吹き付けながら該レーザー加
工部にレーザーをショットすることを特徴とするビアホ
ールの穴明け方法である。

【０００８】本発明においては，レーザーショットの際
にワーク基板のレーザー加工部に対して加圧ガスを吹き
付けているため，ワーク基板がテーブルに対して押さえ
つけられる。そのため，ワーク基板の反りを防止でき
る。このため，レーザーの焦点が，ワーク基板の反りに
よって狂うこともなく，所望のエネルギ密度でレーザー
をレーザー加工部にショットすることができる。従っ
て，本発明によれば，正確にビアホールの穴明けを行う
ことができる。

【０００９】また，加圧ガスの吹き付けにより，レーザ
ー加工部が冷却されるため，ビアホール内に高エネルギ
ーが蓄積されず，ビアホール内にダメージが発生するこ
とはない。また，ビアホール底部に金属層が形成されて
いる場合にも，金属層にダメージが発生することはな
い。

【００１０】また，ビアホール内部で生じる加工残さも
除去できる。そのため，後工程においてビアホール内に
金属めっき又は／及び金属充填を行う場合にビアホール
の内壁に対する金属接合性が向上する。

【００１１】また，上記加圧ガスは，上記ワーク基板の
レーザー加工部に対して３０°以上の角度の方向から吹
き付けることが好ましい。これにより，テーブルにワー
ク基板を固定させつつ，ワーク基板の反りを防止でき
る。一方，３０°未満の場合には，ワーク基板の垂直方
向のガス圧力が弱くなり，反り防止効果が低くなるおそ
れがある。

【００１２】上記加圧ガスは，１０〜２００リットル／
ｍｉｎ．の条件で吹き付けることが好ましい。これによ
り，ワーク基板の反りを効果的に防止できる。上記加圧
ガスは，例えば，空気，窒素，ヘリウムなどの不活性ガ
ス等を用いることができる。

【００１３】上記ワーク基板は，例えば，ガラスエポキ
シ基板，ガラスポリイミド基板，ガラスビスマレイミド
トリアジン基板等の樹脂基板等を用いる。可撓性であっ
ても非可撓性であってもよい。

【００１４】上記テーブルは，レーザーショット方向に
対して垂直方向に広がる平面を有することが好ましい。
これにより，ワーク基板がテーブルによって，平面に配
置され，レーザーが垂直方向にショットし，正確に穴明
けが行われる。

【００１５】上記ビアホールの穴明け方法を用いる穴明
け装置としては，例えば，ワーク基板のレーザー加工部
に対してレーザーをショットすることによりビアホール
を穴明けする穴明け装置において，該穴明け装置は，レ
ーザーを発振するレーザー発振器と，ワーク基板を載置
するためのテーブルと，上記ワーク基板のレーザー加工
部に対して加圧ガスを吹き付けるための加圧ガス供給器
とを有することを特徴とするビアホールの穴明け装置が
ある。

【００１６】この穴明け装置は，ワーク基板の加工部に
対して加圧ガスを吹き付けるための加圧ガス供給器を有
している。このため，ワーク基板は，加圧ガス供給器よ
り吹き付けられた加圧ガスにより，テーブルに対して押
さえつけられ，反りが抑制される。従って，本発明の穴
明け装置によれば，レーザー加工時におけるワーク基板
の反りを防止し，正確な位置にビアホールを形成でき
る。

【００１７】上記加圧ガス供給器は，加圧ガスを，上記
ワーク基板のレーザー加工部に対して３０°以上の角度
の方向から吹き付けるように構成されていることが好ま
しい。これにより，テーブルにワーク基板を固定させつ
つ，ワーク基板の反りを防止できる。一方，３０°未満
の場合には，ワーク基板の垂直方向のガス圧力が弱くな
り，反り防止効果が低くなるおそれがある。

【００１８】上記加圧ガス供給器は，具体的には，加圧
ガスを圧縮するコンプレッサ，空気中の水分を除却する
エアードライヤー，オイルなどを除却するミストセパレ
ーター，加圧ガスの圧力を調整するレギュレータ及び加
圧ガスの噴出口であるノズル等から構成されている。ま
た，吹き付け角度は，ノズルの位置を自由に調整できる
フレキシブルホース，ピックテッサ等の手段により調整
する。

【００１９】また，上記穴明け装置は，レーザーを上記
レーザー加工部に対して垂直方向にショットさせるｆ−
Θレンズを有し，かつ，上記加圧ガス供給器は，上記ｆ
−Θレンズと上記ワーク基板との間に加圧ガスを吹き付
けるよう構成されていることが好ましい。

【００２０】ｆ−Θレンズによりレーザー加工部に垂直
方向にレーザーショットすると，ワーク基板に対して正
確な位置に穴明け加工が行われる。そのため，ビアホー
ルを正確に穴明けすることができる。また，レーザーシ
ョットにより焼失したワーク基板の加工残さが塵となっ
て雰囲気中に漂うことがある。このため，ｆ−Θレンズ
がワーク基板の近くに配置されていると，レンズ表面に
塵が付着して，レンズ特性を低下させる原因となる。し
かし，上記のごとくｆ−Θレンズとワーク基板との間
に，上記加圧ガス調整器により加圧ガスを吹き付けるこ
とにより，塵がｆ−Θレンズに付着することを防止で
き，レンズ特性を維持できる。

【００２１】また，上記穴明け装置は，上記レーザー発
振器と上記ｆ−Θレンズとの間に，レーザーを任意な方
向に反射させることにより上記レーザーショット位置を
ワーク基板の平面方向に移動させるガルバノミラーを設
けていることが好ましい。ガルバノミラーの移動に応じ
てレーザーは任意な方向に反射する。このため，ワーク
基板におけるレーザーショット位置が移動する。そのた
め，複数のレーザー加工部に対して順次レーザーショッ
トをすることができる。

【００２２】また，レーザーは，ガルバノミラーにより
反射されると，その反射角度により，ワーク基板に対す
るショット角度が変わる。そのため，上記のようにガル
バノミラーとワーク基板との間に上記ｆ−Θレンズを配
置することにより，レーザーをワーク基板に対して常に
垂直方向にショットするようにすることができる。

【００２３】なお，上記テーブルは，平面方向に移動可
能なものでもよく，また固定型のものでもよいが，前者
の方が，ビアホール穴明け作業の連続作業が可能な点で
効率性が良い。

【００２４】

【発明の実施の形態】実施形態例１ 本発明の実施形態例にかかるビアホールの穴明け方法及
び穴明け装置について，図１〜図９を用いて説明する。
本例のビアホールの穴明け方法は，図１に示すごとく，
ワーク基板７１のレーザー加工部７０に対して加圧空気
１０を吹き付けながらレーザー加工を行う方法である。
この穴明けは，図２に示すごとく，穴明け装置１を用い
てワーク基板７１に対してレーザー１１をショットする
ことにより行われる。

【００２５】上記穴明け装置１は，レーザー１１を発振
するレーザー発振器１２と，ワーク基板７１を載置する
ためのテーブル１４と，ワーク基板７１のレ−ザ加工部
７０に対して加圧空気１０を吹き付けるための加圧空気
供給器１００とを有する。

【００２６】加圧空気供給器１００は，図１に示すごと
く，加圧空気１０を，ワーク基板７１のレーザー加工部
７０に対して４５°の角度αの方向から吹き付けるよう
に構成されている。加圧空気供給器１００の具体的構成
は，加圧空気を圧縮するコンプレッサ１０１，空気中の
水分を除却するエアードライヤ１０２，オイルなどを除
却するミストセパレーター１０３，加圧空気の圧力を調
整するレギュレータ１０４，及び加圧空気の噴出口であ
るエアーノズル１０５等から構成されている。ミストセ
パレーター１０３は，オイルミストセパレータ及びマイ
クロミストセパレータからなる。また，加圧空気１０の
吹き付け角度αは，ノズルの位置を自由に調整できるフ
レキシブルホース，ピックテッサ等の手段により調整す
ることができる。

【００２７】レーザー発振器１２は，設定されたレーザ
ー発振出力，速度，回数によりレーザー１１を発振する
ように構成されている。テーブル１４は，平面台であ
り，ワーク基板７１を平面方向に移動させるように，支
持台１４１に装着されている。テーブル１４の移動は，
図示しない駆動装置により行う。

【００２８】また，穴明け装置１は，レーザー１１を任
意な方向に反射させることにより，ワーク基板７１の平
面方向にレーザーショット位置を移動させるガルバノミ
ラー１３と，ガルバノミラー１３を通過したレーザー１
１をレーザー加工部７０に対して垂直方向にショットさ
せるｆ−Θレンズ１６とを有する。

【００２９】ガルバノミラー１３は，入射したレーザー
１１をワーク基板７１のＸ方向に移動させるＸ方向移動
手段１３１と，入射したレーザー１１をワーク基板７１
のＹ方向に移動させるＹ方向移動手段１３６とからな
る。Ｘ方向移動手段１３１は，レーザー１１を反射させ
る反射板１３２と，反射板１３２を回転させる回転軸１
３３と，レーザー１１のＸ方向の移動距離に応じて回転
軸１３３を回転させる駆動装置１３４とからなる。ま
た，同様に，Ｙ方向移動手段１３６も，反射板１３７
と，回転軸１３８と，駆動装置１３９とからなる。そし
て，駆動装置１３９は，レーザー１１のＹ方向の移動距
離に応じて回転軸１３８を回転させる。ｆ−Θレンズ１
６は，ガルバノミラー１３とテーブル１４との間に設け
られており，ガルバノミラー１３により進路変更された
レーザー１１をワーク基板７１に対して垂直方向に向け
る。

【００３０】また，ｆ−Θレンズ１６は，ワーク基板７
１のレーザー加工部７０に，レーザー１１の焦点が位置
するように配置されている。レーザーは，その焦点位置
において，レーザーエネルギがもっとも高くなるため，
レーザー加工部にレーザー焦点を配置することにより効
率よくレーザー加工を行うことができるからである。

【００３１】また，穴明け装置１は，レーザー発振器１
２とガルバノミラー１３との間に，レーザー発振器１２
から発振されたレーザー１１を所望の光束径に調整する
ための光束調整器１５を設けている。光束調整器１５
は，微孔１５１を有するマスク１５２を設けている。微
孔１５１は，所望の光束径のレーザー１１を通過させる
ための微孔である。なお，図２において符号１４２は，
位置認識用カメラである。

【００３２】次に，穴明け装置１を用いてビアホールを
穴明けする方法について説明する。 基板の準備 まず，ワーク基板として，ガラスエポキシ基板を準備す
る。ワーク基板は，複数のプリント配線板を形成できる
ような大きさである。各プリント配線板形成部分には，
図９に示すごとく，電子部品を搭載するための凹状の搭
載部７９を形成する。ワーク基板の内部には，予め導体
パターンが形成されていてもよい。次いで，図３に示す
ごとく，ワーク基板７１の両面に銅箔７２を貼着する。
次いで，図４に示すごとく，上面に貼着した銅箔７２
に，レーザー加工部７０にエッチングにより開口孔７２
０をあける。

【００３３】加圧空気の吹き付け 次いで，図５に示すごとく，ワーク基板７１を，テーブ
ル１４の上に載置する。次いで，図５，図２に示すごと
く，加圧空気調整器１００により，ワーク基板７１のレ
ーザー加工部７３に対して加圧空気１０を吹き付ける。
図１に示すごとく，加圧空気１０の吹き付け角度αは，
ワーク基板７１に対して４５°である。加圧空気の条件
は，１０〜２００リットル／ｍｉｎ．である。これによ
り，ワーク基板７１は，テーブル１４に対して押さえつ
けられることになる。

【００３４】レーザーによる穴明け 次に，図２に示すごとく，加圧空気１０の吹き付けを続
けながら，レーザー発振器１２から，レーザー１１を発
振する。発振されたレーザー１１は，まず，光束調整器
１５を通過して所定量のレーザーに調整され，つづいて
ガルバノミラー１３の反射板１３２，１３７により所定
角度に反射され，さらにｆ−Θレンズ１６によりワーク
基板７１に対して垂直方向に進路補正される。そして，
レーザー１１はレーザー加工部７０にショットし，所定
深さのビアホールを穴明けする。

【００３５】ビアホール７３の穴明けは，図６に示すご
とく，レーザー移動可能領域７５ａ内に存在するレーザ
ー加工部（７０）１個所に対して１ショットずつ順に巡
回ショットすることにより所定深さのビアホール７３が
穴明けされるまで巡回ショットを繰り返して，レーザー
移動可能領域７５ａ内のビアホール７３の穴明けを完了
し，その後次のレーザー移動可能領域７５ｂ〜７５ｅへ
と順次穴明けを行うサイクルモード法を行う。この方法
では，各レーザー移動可能領域７５ａ〜ｅ内のレーザー
移動は，ガルバノミラー１３の動きによりレーザー反射
角度を変えて行う。また，レーザー移動可能領域７５ａ
〜ｅ間の移動は，テーブル１４の移動により行う。

【００３６】なお，他の方法として，図７に示すごと
く，レーザー加工部（７０）１箇所に対して必要回数
（ｎ１〜ｎ４回）レーザー１１を連続ショットして１個
のビアホールの穴明けを完了させた後，次のレーザー加
工部にレーザーショット位置を移すというサイクルを繰
り返し行うことにより穴明けを行うバーストモード法な
どがある。

【００３７】パターン形成 ワーク基板における全ビアホールの穴明けが完了した後
には，化学銅めっき及び電気銅めっき処理を行い，図８
に示すごとく，ビアホール７３の内壁に金属めっき膜７
３１を形成する。次いで，銅箔のエッチングを行い，ワ
ーク基板７１の両面に導体パターン７２１，７２２を形
成する。

【００３８】後工程 次に，ワーク基板７１の表面にレジスト膜７７を被覆す
る。次いで，ワーク基板７１を打抜き加工法により切断
し，図９に示すごとく，各プリント配線板７に個片化す
る。以上により，プリント配線板７が得られる。

【００３９】次に，本例の作用及び効果について説明す
る。本例においては，図１に示すごとく，レーザーショ
ットの際に，ワーク基板７１のレーザー加工部７０に対
して加圧空気１０を吹き付けているため，ワーク基板７
１が，テーブル１４に対して押さえつけられる。そのた
め，ワーク基板７１の反りを防止できる。

【００４０】また，レーザー１１の焦点が，ワーク基板
７１の反りによって狂うこともなく，所望のレーザーエ
ネルギ密度でレーザー加工部７０にレーザーショットを
することができる。従って，本例によれば，レーザー１
１により正確にビアホール７３の穴明けを行うことがで
きる。

【００４１】また，加圧空気１０の吹き付けにより，レ
ーザー加工部７０が冷却されるため，レーザー加工部７
０に高エネルギーが蓄積されない。そのため，図５に示
すごとく，ビアホール７３内及び底部の銅箔７２にダメ
ージが発生することはない。従って，ビアホール底部に
形成される導体パターン７２１にダメージが発生するこ
とはない。

【００４２】また，ビアホール７３内部で生じる加工残
さも除去できるため，ビアホール内壁に対する金属めっ
き膜７３１の接合強度が高くなる。また，加圧空気供給
器１００は，加圧空気１０を，ワーク基板７１のレーザ
ー加工部７０に対して４５°以上の角度の方向から吹き
付けるように構成されている。そのため，テーブル１４
にワーク基板７１を固定させつつ，ワーク基板７１の反
りを防止できる。

【００４３】また，ｆ−Θレンズ１６によりレーザー加
工部７０に垂直方向にレーザーショットすると，ワーク
基板７１に対して正確な位置に穴明け加工が行われる。
そのため，ビアホール７３を正確に穴明けすることがで
きる。また，レーザーショットにより焼失したワーク基
板７１の加工残さが塵となって雰囲気中に漂うことがあ
る。このため，ｆ−Θレンズ１６がワーク基板７１の近
くに配置されていると，レンズ表面に塵が付着して，レ
ンズ特性を低下させる原因となる。しかし，上記のごと
くｆ−Θレンズ１６とワーク基板７１との間に，加圧空
気調整器１００により加圧空気１０を吹き付けることに
より，塵がｆ−Θレンズ１６に付着することを防止で
き，レンズ特性を維持できる。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば，レーザーにより正確に
ビアホールの穴明けを行うことができるビアホールの穴
明け方法及び穴明け装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例１にかかる，ビアホールの穴明け方
法の概要説明図。

【図２】実施形態例１にかかる，ビアホールの穴明け装
置の説明図。

【図３】実施形態例１にかかる，両面に銅箔を貼着した
ワーク基板の断面図。

【図４】実施形態例１にかかる，レーザー加工部の銅箔
に開口孔を形成したワーク基板の断面図。

【図５】実施形態例１にかかる，レーザー加工部に加圧
空気を吹き付けながらレーザーショットを行う方法を示
すワーク基板の断面図。

【図６】実施形態例１にかかる，サイクルモード法によ
るビアホールの穴明け方法を示すためのワーク基板の平
面図。

【図７】実施形態例１にかかる，バーストモード法によ
るビアホールの穴明け方法を示すためのワーク基板の平
面図。

【図８】実施形態例１にかかる，ビアホール内壁に金属
めっき膜を形成したワーク基板の断面図。

【図９】実施形態例１にかかる，プリント配線板の斜視
説明図。

【図１０】従来例にかかる，プリント配線板の断面図。

【図１１】従来例におけるビアホールの穴明け方法の問
題点を示す説明図。

【図１２】従来例にかかる，レーザビーム照射エリアを
示すための，ビアホール形成部分の平面説明図。

【図１３】従来例にかかる，理想のレーザーエネルギ分
布曲線の特性図。

【図１４】従来例にかかる，反りが発生したワーク基板
に対してレーザー加工をする場合のレーザーエネルギ分
布曲線の特性図。

【符号の説明】

１．．．穴明け装置， １０．．．加圧空気， １００．．．加圧空気供給器， １１．．．レーザー， １２．．．レーザー発振器， １３．．．ガルバノミラー， １３１．．．Ｘ方向移動手段， １３２，１３７．．．反射板， １３３，１３８．．．回転軸， １３４，１３９．．．駆動装置， １３５．．．Ｙ方向移動手段， １４．．．テーブル， １４１．．．支持台， １５．．．光束調整器， １５１．．．微孔， １５２．．．マスク， １６．．．ｆ−Θレンズ， ７．．．プリント配線板， ７０．．．レーザー加工部， ７１．．．ワーク基板， ７２．．．銅箔， ７２１，７２２．．．導体パターン， ７３．．．ビアホール， ７５．．．レーザー移動可能領域， ７７．．．レジスト膜， ７９．．．搭載部，

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワーク基板にビアホールを穴明けする穴
   明け方法において，上記ワーク基板を，テーブルの上に
   載置し，上記ワーク基板のレーザー加工部に対して加圧
   ガスを吹き付けながら該レーザー加工部にレーザーをシ
   ョットすることを特徴とするビアホールの穴明け方法。
2. 【請求項２】 請求項１において，上記加圧ガスは，上
   記ワーク基板のレーザー加工部に対して３０°以上の角
   度の方向から吹き付けることを特徴とするビアホールの
   穴明け方法。
3. 【請求項３】 ワーク基板のレーザー加工部に対してレ
   ーザーをショットすることによりビアホールを穴明けす
   る穴明け装置において，該穴明け装置は，レーザーを発
   振するレーザー発振器と，ワーク基板を載置するための
   テーブルと，上記ワーク基板のレーザー加工部に対して
   加圧ガスを吹き付けるための加圧ガス供給器とを有する
   ことを特徴とするビアホールの穴明け装置。
4. 【請求項４】 請求項３において，上記加圧ガス供給器
   は，上記加圧ガスを，上記ワーク基板のレーザー加工部
   に対して３０°以上の角度の方向から吹き付けるように
   構成されていることを特徴とするビアホールの穴明け装
   置。
5. 【請求項５】 請求項３又は４において，上記穴明け装
   置は，レーザーを上記レーザー加工部に対して垂直方向
   にショットさせるｆ−Θレンズを有し，かつ，上記加圧
   ガス供給器は，上記ｆ−Θレンズと上記ワーク基板との
   間に加圧ガスを吹き付けるよう構成されていることを特
   徴とするビアホールの穴明け装置。