JPH1133755A - レーザ加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂層にダメージを与えることなく、樹
脂層と金属層とにスリットを形成することにある。 【解決手段】 レーザ加工方法は、少なくとも樹脂層と
金属層とを積層したシート状の被加工体にスリットをレ
ーザ光線により形成する方法に適用される。被加工体
は、レーザ光線をパルス的に発生させつつ被加工体への
レーザ光線の照射位置を被加工箇所に沿って変化させる
ことを複数回繰り返すことにより加工される。加工箇所
は、その素材がレーザ光線の繰り返し照射を受けて破壊
されることにより、加工される。これにより、樹脂層に
ダメージを与えることなく、樹脂層と金属層とに微細な
スリットを形成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも樹脂層
と金属層とを積層したシート状の被加工体をレーザ光線
により加工する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路、液晶表示パネル等の平
板状被検査体は、一般に、被検査体が仕様書通りに動作
するか否かの通電試験をされる。この種の通電試験は、
プローブボード、プローブカード等と称されている検査
用ヘッドすなわち試験用ヘッドを用いて電気的特性を測
定することにより、行われる。

【０００３】この種の通電試験に用いられている試験用
ヘッドの１つとして、弾性変形可能のフィルム状プロー
ブユニットを用いるものがある（たとえば、特開平４−
３６３６７１号公報）。

【０００４】このプローブユニットは、ばね性を有する
金属層と電気絶縁性を有する樹脂層とを積層した弾性変
形可能のフィルム状基板に配線パターンを、集積回路の
製作に用いられている、写真食刻法、印刷配線法等、い
わゆる印刷配線技術により形成して配線基板を製作し、
配線基板を適宜な形状に切断してプローブユニットを切
り離すスリットを配線基板に形成するとともに、配線パ
ターンの１以上の配線部を含む領域をフィンガー状に分
離する複数のスリットを配線基板に形成し、それにより
各配線部の一部をプローブ要素としている。

【０００５】この種のフィルム状プローブユニットを用
いる試験用ヘッドは、通常、複数のプローブユニットを
備える。プローブユニットは、これをプローブ取付体に
接着剤により接着した後、プローブ取付体を適宜な取付
具により板状配線基板に取り付けることにより、試験用
ヘッドとして組み立てられ、また各プローブ要素の先端
に設けられた突起を集積回路の平坦な電極部に押圧した
状態で使用される。

【０００６】上記のフィルム状プローブユニットによれ
ば、配線部およびプローブ領域を印刷配線技術により製
作することができるから、金属線から製作した複数のプ
ローブを用いるプローブユニットを用いた板状ヘッドに
比べ廉価になる。

【０００７】しかし、上記のフィルム状プローブユニッ
トにおいて、金属層を切断可能のレーザ光線によりスリ
ットを形成すると、金属層および樹脂層の両者を除去す
ることはできるが、樹脂層が大きなダメージを受け、そ
の結果プローブ要素がプローブとして機能しない。樹脂
にダメージを与えないレーザ光線によりスリットを形成
しようとすると、レーザ光線のエネルギーが弱すぎ、ス
リットが金属層に形成されない。ダイサのような切削加
工機によりスリットを形成すると、樹脂層が金属層から
剥がれてしまう。

【０００８】また、従来のレーザ加工技術では、０．１
ｍｍ以下の幅寸法のスリットを形成する場合、スリット
の幅寸法と深さ寸法との被であるアスペクト比を１対１
以上にすることができない。さらに、短い波長のレーザ
光線をスリット加工に用いると、１０〜２０μｍ程度の
厚さ寸法を有する金属層にスリットを形成することはで
きるが、１００μｍ以上の厚さ寸法を有する金属層にス
リットを形成することはできない。

【０００９】

【解決しようとする課題】本発明の目的は、樹脂層にダ
メージを与えることなく、樹脂層と金属層とにスリット
を形成することにある。

【００１０】

【解決手段、作用、効果】本発明のレーザ加工方法は、
少なくとも樹脂層と金属層とを積層したシート状の被加
工体にスリットをレーザ光線により形成する方法に適用
される。そのようなレーザ加工方法は、レーザ光線をパ
ルス的に発生させつつ被加工体へのレーザ光線の照射位
置を被加工箇所に沿って変化させることを複数回繰り返
すことを含む。

【００１１】被加工体へのレーザ光線の照射位置は、レ
ーザ光線と被加工体とをスリットをなるべき加工箇所に
沿って相対的に変位させることにより変化させることが
できる。レーザ光線は、加工箇所に間欠的に照射されつ
つ、加工箇所への照射位置を加工箇所に沿って漸次繰り
返し移動される。これにより、被加工箇所はパルス的な
レーザ光線を繰り返し照射されることにより素材を漸次
破壊され、被加工箇所の素材の破壊物は除去される。そ
の結果、最終的にスリットが形成される。

【００１２】本発明によれば、レーザ光線をパルス的に
発生させつつ被加工体へのレーザ光線の照射位置を被加
工箇所に沿って漸次変化させることを複数回繰り返すこ
とにより加工をするから、素材を熱溶融させない弱いレ
ーザ光線により加工することができ、その結果樹脂層に
ダメージを与えることなく、樹脂層と金属層とにスリッ
トを形成することができる。

【００１３】レーザ光線を被加工体に金属層の側から照
射することができる。幅寸法の小さく深さ寸法の大きい
スリットを美麗に形成することができる。しかし、レー
ザ光線を被加工体に樹脂層の側から照射してもよい。

【００１４】レーザ光線のビットサイズとスポットサイ
ズとの比が１対２〜１対４となる条件で被加工体を加工
することができる。このようにすれば、幅寸法の小さく
深さ寸法の大きいスリットを美麗に形成することができ
る。

【００１５】繰り返しの都度にレーザ光線の焦点を新た
な加工面にあわせることができる。このようにすれば、
幅寸法の小さく深さ寸法の大きいスリットを形成するこ
とができる。

【００１６】被加工体に照射するレーザ光線は、波長が
ほぼ１０６４ｎｍのヤグ（ＹＡＧ）レーザの波長がほぼ
２６６ｎｍの第４高調波とすることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１および図２は、本発明により
加工する被加工体１０の一実施例を示す。被加工体１０
は、図示の例では、フィルム状のプローブユニット１２
に仕上げるためのシート状の部材である。

【００１８】被加工体１０は、ポリイミド樹脂のような
電気絶縁材料により可撓性を有するフィルム状に形成さ
れた樹脂層１４と、樹脂層１４の一方の面に配置された
フィルム状の金属層１６と、樹脂層１４の他方の面に形
成された複数の配線部１８を有する配線パターンとを含
む。

【００１９】樹脂層１４、金属層１６および配線部１８
は、被加工体１０を破線で示すように切断線２０に沿っ
て切断し、破線で示す細長い切欠部２２を被加工体１０
に形成し、破線で示す溝２４を金属層１６に形成するこ
とにより、プローブユニット１２を形成する部材として
作用する。

【００２０】樹脂層１４は、電気絶縁性の樹脂材料をシ
ート状の金属層１６の一方の面にコーティングのような
適宜な手法により積層することにより、可撓性を有する
シート状に形成されて、金属層１６に固着されている。
しかし、可撓性を有する電気絶縁性のシート状の樹脂層
１４と金属層１６とを、接着、溶着等の適宜な手法によ
り、積層してもよい。

【００２１】金属層１６は、ステンレス、銅、黄銅、ベ
リリウム等、導電性のフィルム状ばね材により形成され
ており、また樹脂層１４に重ねられている。金属層１６
は、図示の例では、樹脂層１４の一方の面全体に配置さ
れている。しかし、金属層１６は、少なくとも配線部１
８の一端部に対応する樹脂層１４の部位に積層されてい
ればよい。

【００２２】配線パターンは、写真食刻法、印刷配線法
等、いわゆる印刷配線技術により電気絶縁部材すなわち
樹脂層１４の他方の面に形成されている。各配線部１８
は、隣り合うプローブ領域２０の間を樹脂層１４の一端
縁から直線状に伸びている。各配線部１８は、その先端
部にニッケルメッキのような適宜な手法により形成され
た突起２６を有する。

【００２３】図示の例では、突起２６は、鋲のように、
半球状の先端部および該先端部に続く円柱状の主体部と
を有する。図示の例では、各突起２６は、ニッケルメッ
キにより形成された半球状の突出部すなわちバンプであ
る。しかし、予め所定の形状に製作された突起を導電性
接着剤により配線部１８に固定してもよい。各配線部１
８とこれに設けられた突起２６との対は、プローブ要素
として作用する。

【００２４】被加工体１０は、レーザ光線を破線で示す
加工箇所に金属層１６の側から間欠的に照射しつつ、加
工箇所への照射位置を加工箇所に沿って連続して漸次繰
り返し移動させることにより、切断線２０で示す形状に
切り取られ、切欠部２２を樹脂層１４および金属層１６
に形成され、溝２４を金属層１６に形成される。

【００２５】加工面上におけるレーザ光線のスポットサ
イズＳｓ（図３参照）と、レーザ光線のパルス間隔と、
被加工箇所上におけるビームスポットの変位速度とは、
間欠的なレーザ光線のスポットが加工面上で重なる値に
設定される。レーザ光線の焦点は、繰り返し移動の都度
に新たな加工面にあわせられる。

【００２６】被加工体１０の切断、切欠部２２の形成、
および、溝２４の形成は、別々に行うことができる。被
加工体１０の切断は、たとえば、切断すべき箇所を直線
部毎に分け、分けた直線部毎に行うことができる。切欠
部２２および溝２４は、切欠部２２毎および溝２４毎に
行うことができる。

【００２７】切欠部２２および溝２４は、また、被加工
体１０上におけるスポットサイズＳｓが切欠部２２およ
び溝２４の幅寸法の目的値と同じであるレーザ光線を用
い、そのレーザ光線の照射位置を切欠部２２および溝２
４の長手方向へ繰り返し往復移動させることにより形成
することができる。

【００２８】被加工体１０の被加工箇所は、その素材が
パルス的なレーザ光線の繰り返し照射を受けて漸次繰り
返し破壊されて剥がされることにより、微細加工をされ
る。その結果、図４および図５に示すフィルム状プロー
ブユニット１２が製作される。素材の破壊物は、加工箇
所から除去される。

【００２９】上記のように加工箇所の素材を破壊するこ
とにより除去すると、従来のレーザ加工のように加工箇
所の素材を熱溶融により除去する場合に比べ、加工箇所
近傍への影響が著しく小さくなるから、樹脂層１４がダ
メージを受けず、樹脂層１４と金属層１６とに微細なス
リットが美麗に形成される。

【００３０】切欠部２２は、プローブユニット１２の一
端縁から配線部１８間を伸びており、また、樹脂層１
４、金属層１６および配線パターンの一端の側の部分を
フィンガー状の複数のプローブ領域に分割している。各
プローブ領域は、複数（図示の例では２つ）の配線部１
８を含む。

【００３１】レーザ発振器として、ランプにより励起さ
れる出力１６０ｍＷのヤグ（ＹＡＧ）レーザを用いるこ
とができる。このＹＡＧレーザの波長はほぼ１０６４ｎ
ｍである。実際の加工には、ほぼ２６６ｎｍの波長を有
する第４高調波が用いられる。そのようなレーザ光線を
加工面上におけるスポットサイズＳｓが１０〜１５μｍ
になるように集束し、０．５〜３ｋＨｚ程度の周波数で
間欠的に被加工体１０に照射することができる。

【００３２】加工箇所へのレーザ光線の照射位置は、被
加工体１０を載置するステージを毎秒３〜１０ｍｍで連
続的に繰り返し往復移動させることにより、移動させる
ことができる。往復移動回数、すなわち照射位置の移動
の繰り返し回数は、被加工体１０の切断および切欠部２
２の形成には１５〜３５回程度、溝２４の形成には５〜
１５回程度とすることができる。

【００３３】図３に示すように、加工面上におけるレー
ザ光線のビットサイズＢｓとスポットサイズＳｓとの比
は、１／２〜１／４とすることができる。このようにす
れば、間欠的なレーザ光線のスポットが加工面上で重な
り、美麗に加工することができる。

【００３４】レーザ光線のビットサイズＢｓとは、時間
的に隣り合うパルス間におけるビーム照射位置の移動距
離に対応する。ビットサイズＢｓとスポットサイズＳｓ
との比Ｂｓ／Ｓｓは、被加工箇所上におけるレーザ光線
のスポットサイズＳｓ、レーザ光線のパルス間隔、また
は、被加工箇所に対するビームスポットＢｓの相対的移
動速度を適宜な値に変更することにより、調整すること
ができる。

【００３５】上記の加工方法によれば、繰り返しの都度
にレーザ光線の焦点を新たな加工面にあわせるから、幅
寸法が小さく深さ寸法が大きいスリットを形成すること
ができる。また、レーザ光線を被加工体１０に金属層１
６の側から照射するから、幅寸法の小さく深さ寸法の大
きいスリットを美麗に形成することができる。なお、レ
ーザ光線は樹脂層１４の側から照射してもよい。

【００３６】上記のように製作されたフィルム状プロー
ブユニット１２は、図４および図５に示すように、樹脂
層１４、金属層１６、配線部１８、切欠部２２、溝２４
および突起２６を有する。フィルム状プローブユニット
１２は、従来のフィルム状プローブユニットと同様に、
集積回路、液晶表示パネル等、平板状被検査体の通電試
験に用いられる。

【００３７】

【実施例】

【００３８】出力１６０ｍＷのＹＡＧレーザの第４高調
波を加工面上に１０〜１５μｍのスポットサイズＳｓに
集束し、そのレーザを図１および図２に示す被加工体１
０に金属層１６の側から照射し、その被加工体を加工し
た。被加工体の樹脂層１４の素材はポリイミドであり、
金属層１６の素材は厚さが１２０μｍのＢｅＣｕであ
る。被加工体をステージに載せ、このステージを毎秒５
ｍｍの速度で連続的に往復移動させた。

【００３９】第４高調波の、波長は２６６ｎｍであり、
出力は２８ｍＷであり、ビットサイズＢｓは５〜８μｍ
である。レーザ光線の焦点は、ステージを往復移動させ
るたびに新たな加工面にあわせた。被加工体１０の切断
加工は直線部毎に行い、切欠部２２および溝２４の加工
はそれぞれ切欠部毎および溝毎に行った。

【００４０】上記の結果、樹脂層１４および配線部１８
に影響を与えることなく、樹脂層１４および金属層１６
にこれらを切断するための微細なスリット、ならびに、
切欠部２２および溝２４等の微細なスリットを美麗に形
成することができた。

【００４１】本発明は、上記実施例に限定されない。た
とえば、被検査体は、金属層の上に樹脂層と配線パター
ンとを複数層形成したプローブユニット用の部材であっ
てもよいし、配線部が樹脂層から剥がれることを防止す
る保護膜を設けたプローブユニット用の部材であっても
よく、さらにはプローブユニット用の部材以外のシート
状被加工体であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により加工する被加工体の一実施例を示
す先端部の平面図である。

【図２】図１に示す被加工体の正面図である。

【図３】図３はスポットサイズとビットサイズとを説明
するための図である。

【図４】本発明により得られたプローブユニットの一実
施例先端部のを示す平面図である。

【図５】図４に示すプローブユニットの正面図である。

【符号の説明】

１０ 被加工体 １２ プローブユニット １４ 樹脂層 １６ 金属層 １８ 配線部 ２０ 切断線 ２２ 切欠部 ２４ 溝 ２６ 突起 Ｓｓ スポットサイズ Ｂｓ ビットサイズ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも樹脂層と金属層とを積層した
   シート状の被加工体にスリットをレーザ光線により形成
   するレーザ加工方法であって、前記レーザ光線をパルス
   的に発生させつつ被加工体へのレーザ光線の照射位置を
   被加工箇所の長手方向に変化させることを複数回繰り返
   すことを含む、レーザ加工方法。
2. 【請求項２】 前記レーザ光線を前記被加工体に前記金
   属層の側から照射する、請求項１に記載のレーザ加工方
   法。
3. 【請求項３】 前記レーザ光線のビットサイズとスポッ
   トサイズとの比が１対２〜１対４となる条件で前記被加
   工体を加工する、請求項１または２に記載のレーザ加工
   方法。
4. 【請求項４】 繰り返しの都度に前記レーザ光線の焦点
   を新たな加工面にあわせる、請求項１，２または３に記
   載のレーザ加工方法。
5. 【請求項５】 被加工体に照射するレーザ光線は、波長
   がほぼ１０６４ｎｍのヤグレーザの波長がほぼ２６６ｎ
   ｍの第４高調波である、請求項１，２，３または４に記
   載のレーザ加工方法。