KR100199955B1

KR100199955B1 - 배선기판의 레이저가공방법, 배선기판의 레이저가공장치 및 배선기판 가공용의 탄산가스 레이저발진기

Info

Publication number: KR100199955B1
Application number: KR1019960032874A
Authority: KR
Inventors: 미키 구로자와; 쓰카시 후쿠시마; 마사노리 미즈노; 쇼즈이 다케노; 마사하루 모리아스; 마사유키 가네코
Original assignee: 다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시; 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 1995-08-07
Filing date: 1996-08-07
Publication date: 1999-06-15
Also published as: JPH09107168A; KR970013540A; CN1142743A; CN1098022C; US20030146196A1; TW312082B

Abstract

글라스클로스를 포함하는 배선기판을 레이저빔을 사용하여 가공할 때에, 글라스클로스의 돌출이 발생하여 가공구멍이 조잡하게 되고, 또, 가열시간이 길기 때문에 가공구멍 벽면에 탄화층이 발생한다는 과제가 있었다.

배선기판의 피가공부에 대하여 레이저빔을 약 10에서 약 200의 범위의 빔 조사시간으로 에너지밀도를 약 20J/

Description

배선기판의 레이저가공방법, 배선기판의 레이저가공장치 및 배선기판가공용의 탄산가스 레이저발진기

제1도 이 발명의 실시의 형태1에 의한 배선기판의 레이저가공방법을 설명하기 위한 모식도.

제2도 이 발명의 실시의 형태1에 의한 배선기판의 레이저가공방법에서의 레이저빔의 에너지밀도와 글라스에폭시재 가공깊이와의 관계를 표시하는 그래프도.

제3도 이 발명의 실시의 형태1에 의한 배선기판의 레이저가공방법에서의 펄스폭을 변화시켰을때의 가공부의 글라스클로스의 돌출량 및 동박의 손상의 비율의 변화를 표시하는 그래프도.

제4도 이 발명의 실시의 형태2에 의한 배선기판의 레이저가공방법을 표시하는 표식도.

제5도 이 발명의 실시의 형태2에 의한 배선기판의 레이저가공방법에서의 레이저빔의 조사패턴을 표시하는 파형도.

제6도 이 발명의 실시의 형태2에 의한 배선기판의 레이저가공방법에서의 빔조사휴지시간을 변화시켰을때의 가공직후에 가공구멍뒷측에서 관찰되는 탄화층의 두께의 변화를 표시한 그래프도.

제7도 빔조사휴지시간을 파라미터로 한때의 가공부표면으로부터의 거리와 온도와의 관계를 표시하는 가공부의 온도특성도.

제8도 이 발명의 실시의 형태3에서의 레이저빔의 조사패턴을 표시하는 파형도.

제9도 이 발명의 실시의 형태3에 의한 배선기판의 레이저가공방법에 있어서 펄스군중의 각 펄스간의 빔조사휴지시간을 변화시켰을때의 탄화층의 두께의 변화를 표시하는 그래프도.

제10도 이 발명의 실시의 형태3에 의한 배선기판의 레이저가공방법에 있어서 펄스군간 빔조사휴지시간을 변화시켰을때의 탄화층의 두께의 변화를 표시하는 그래프도.

제11도 이 발명의 실시의 형태3에 의한 배선기판의 레이저가공방법에 있어서 펄스군중의 펄스수를 변화시켰을때의 구멍뚫기에 요하는 가공시간의 변화를 표시한 그래프도.

제12도 이 발명의 실시의 형태4에 의한 배선기판의 레이저가공방법을 설명하기 위한 모식도.

제13도 이 발명의 실시의 형태4에 의한 배선기판의 레이저가공방법에서의 동박제거부의 존재영역과 래스터 주사하는 주사경로를 표시하는 설명도.

제14도 이 발명의 실시의 형태4에 의한 배선기판의 레이저가공방법에서의 레이저빔의 주사속도를 변화시켰을때의 가공부의 글라스 클로스의 돌출량의 변화를 표시한 그래프도.

제15도 이 발명의 실시의 형태5에 의한 배선기판의 레이저가공방법을 설명하기 위한 모식도.

제16도 이 발명의 실시의 형태5에 의한 배선기판의 레이저가공방법에 있어서 원형빔과 4각형 빔과로 주사한때의 빔 조사부의 중합부분을 표시하는 설명도.

제17도는 이 발명의 실시의 형태에 의한 배선기판의 레이저가공방법을 설명하기 위한 모식도.

제18도 이 발명의 실시의 형태7에 의한 배선기판의 레이저가공방법에서의 동박제거부의 가공형상을 표시하는 설명도.

제19도 이 발명의 실시의 형태7에 의한 배선기판의 레이저가공방법에서의 동박제거부의 가공형상을 표시하는 설명도.

제20도 이 발명의 실시의 형태8에 의한 배선기판의 레이저가공방법을 설명하기 위한 모식도.

제21도 이 발명의 실시의 형태8에 의한 배선기판의 레이저가공방법에서의 레이저빔을 래스터 주사흐는 방향과 가스류를 분사하는 방향과를 표시하는 설명도.

제22도 이 발명의 실시의 형태9에 의한 배선기판의 레이저가공방법을 표시하는 모식도.

제23도 이 발명의 실시의 형태 9 에 의한 프린트기판의 가공결과를 표시하는 모식도.

제24도 이 발명의 실시의 형태10에 의한 배선기판의 레이저가공방법을 표시하는 모식도.

제25도 이 발명의 실시의 형태10에 의한 변형예에 의한 배선기판의 레이저가공방법을 표시하는 모식도.

제26도 이 발명의 실시의 형태11에 의한 배선기판의 레이저가공방법 및 배선기판의 레이저가공장치를 표시하는 모식도.

제27도 이 발명의 실시의 형태 12 에 의한 배선기판의 레이저가공방법 및 배선기판의 레이저가공장치를 표시하는 모식도.

제28도 이 발명의 실시의 형태 12 에서의 회전초퍼의 모식도.

제29도 이 발명의 실시의 형태12에서의 트리거와 레이저펄스의 타이마트.

제30도 이 발명의 실시의 형태13에 의한 배선기판가공용의 탄산가스레이저 발진기의 사시도

제31도 종래의 탄산가스레이저발진기에서의 방전공간의 게인분포 및 광축의 배치를 표시하는 모식도

제32도 이 발명의 실시의 형태13에 의한 배선기판가공용의 탄산가스레이저발진기에서의 광축의 배치를 표시하는 모식도.

제33도 종래의 다층의 프리트기판의 구조를 표시하는 단면도.

제34도 종래의 배선기판의 레이저가공방법에서의 품질저하의 발생기 구조를 표시하는 그래프도.

제35도 종래의 배선기판의 레이저가공방법에서의 글라스클로스의 돌출과 탄화층의 두께를 표시한 가공부의 단면도.

제36도 종래의 배선기판의 레이저가공방법에서의 동박의 손상을 표시하는 가공부의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1A,1B,1C,1D,1E,1F. 프린트기판(배선기판) 2 : 도체층(금속층)

8, 18 : 동박제거부(피가공부) 27 : 레이저빔

32 : 레이저발진기 34 : 빔 스캐너장치(광학 수단)

35 : 스캐너드라이브/레이저트리거장치(제어수단)

36 : 반사미러(광학수단) 39 : 회전초퍼(광학수단)

40 : 트리거발생장치(동기제어수단)

41 : 트리거계수부(동기제어수단) 43 : 방전공간

47 : 개구부(aperture)

이 발명은 배선기판, 소위 프린트기판으로 호칭되는 배선기판으로의 관통구멍, 인너바이아홀, 블라인드 바이아홀, 홈가공, 외형절단등의 레이저를 사용한 배선기판의 가공방법 및 배선기판의 가공장치에 관한 것으로, 특히 미세한 도통구멍을 신속하고 또한 정도좋게 형성할 수 있는 배선기판의 가공방법 및 배선기판의 가공장치, 및 상기 가공의 최적인 펄스상 레이저빔을 발생하는 탄산가스레이저발진기에 관한 것이다. 프린트기판은 도체층을 설치한 절연기재를 복수매, 다층상으로 적층하여 접합함으로서 구성되어 있다. 그리고 각 절연기재에 설치된 도체층은, 그 상하방향에서의 임의의 도체층과의 사이에 관통구멍, 인너바이아홀, 블라인드바이아홀로 호칭되는 도통구멍을 통하여 전기적으로 접속된다.

제33도는 이와 같은 종래의 다층의 프린트기판의 단면도이며, 도면에 있어서, 51은 프린트기판 5256은 도체층, 57은 금속도금, 6164은 절연기재, 6568은 도통구멍이다. 도체층(52)(56)으로되는 5층의 프린트기판(51)은, 양면에 동박을 붙인 절연기재(61),(63)과 동박으로되는 도체층(56)과를 프리프레그라고 호칭되는 절연기재(62)(64)를 사용하여 적층접합하고, 도체층(52)(56)사이에 도통구멍(65)(68)를 뚫어서 구성된다.

제33도에 표시하는바와 같이, 도통구멍(65)는 절연기재, (61)의 도체층(522)와 도체층(53)과의 사이를 도통하는것, 도통구멍(66)은 절연기재(61)의 도체층(52)와 절연기재(63)의 도체층(54)와의 사이를 도통하는 것이며 블라인드 바이아홀(BVH)라고 호칭된다.

도통구멍(67)은 절연기재(63)의 도체층(54)와 도체층(55)와의 사이를 도통하는 것이며, 인너바이아홀(IVH)라 호칭된다. 도통구멍(68)은 절연기재(61)의 도체층(52)와 절연기재(64)에 의해 적층접합된 도체층(56)과의 사이를 도통하는 것이며 관통구멍(TH)이라고 호칭된다.

제33도에 표시하는 도통구멍(65)(68)은 드릴에 의해 가공된 천공이다.

또, 이들의 도통구멍은 구멍을 뚫은후 도통구멍에 금속도금(57)을 실시하고 도체층간을 전기적으로 접속한다.

종래, 도통구멍의 가공방법으로서는, 예컨대 회전밀링커터에 의한 드릴가공이 있다. 또 홈가공이나 외형절단의 가공방법으로서는 예컨대 회전밀링커터에 의한 루터가공이 있다.

한편, 최근의 전자기기의 고성능화에 따라, 배선의 고밀도화가 요구되고 있으며, 이 요구를 만족시키는데는, 프린트기판의 다층화, 소형과가 요구되고 있다.

이 요구를 말족시키기 위하여는, 도통구멍의 구멍직경의 미세화가 필수로 되나 형상에서는 이들의 프린트기판의 도통구멍은 드릴을 사용한 기계가공에 의해 시행되는 것이 일반적이다.

그러나, 이 방법에서는 구멍직경의 미세화에는 한계가 있고, 예컨대0.2이하의 천공은 대단히 곤란하며, 드릴의 절손등의 소모가 심하며, 드릴의 교환에 다대한 시간을 요하기 때문에 생산성이 향상되지 않는다는 결점이 있었다.

또, 근접한 개소를 동시에 가공하는 것이 곤란하며, 상당한 가공시간을 필요로 하였다.

또 , 소형화를 위하여 절연기재두께가 0.1이하까지 얇게 되어 있고, 드릴가공에서는 구멍깊이를 0.1이하의 정도로 제어하는 것이 곤란하기 때문에 와 같은 얇은 절연기재의 블라인드바이아홀 형성은 곤란하였다.

동일하게 홈가공이나 외형절단에 대하여도 프린트기판의 소형화나 성공율향상에 의한 원가절감을 실현하기 위하여 홈가공의 정밀한 깊이제어, 좁은 절단폭 부품 실장후의 절단가공이 필요하게 되나, 루터(router)가공등의 기계가공에서는 상술한 바와 같이 한계가 있고 실현 곤란하였다.

이들의 기계가공에 의한 프린트 기판의 가공방법에 대신하는 방법으로서, IBM저널오브 리서치앤드 디벨로프먼트(IBM J.Res. deleop.) 제 126권 제3호 300317 페이지(1982)나, 이본국 특공평 4-3676호 공보에 표시되어 있는 엑시멀레이저나 탄산가스레이저등의 레이저빔을 응용하는 방법이 주목되고, 일부 실용화되여 있다.

이들의 레이저가공법은, 프린트기판을 구성하는 절연기재인 수지나 유리섬유와 도체층인 동에 대한 엑시머레이저나 탄산가스레이저의 광에너지의 흡수율의 차를 이용한 것이다.

동은 이러한 레이저로부터 방산된 레이저빔을 대부분 반사하므로, 표면의 동박에 필요한 구멍직경의 동박제거부를 에칭등에 의해 형성하고, 이 동박제거부에 레이저빔을 조사함으로써 수지나 유리는 선택적으로 분해, 제거할 수 있으며, 미세한 관통구멍, 인너바이아홀를 단시간에 형성할 수 있다.

또, 가공부의 내부에 내충동박을 미리 적층하여두면 절연기재의 분해, 제거는 내층동박에서 정지하기 때문에 저면동박에서 확실하게 멈추는 블라인드 바이아홀을 형성할 수 있다. 이들 레이저를 사용한 가공은 비접촉가공이기때문에 공구의 절손 등 소모가 전연없다는 이점이 있다.

상기와 같은 레이저를 사용한 레이저가공에는 엑시머레이저나 TEA-탄산가스레이저등의 펄스폭이 1us 이하의 대단이 짧은 펄스레이저가 사용되고

(1) 폴리이미드, 에폭시등의 고분자재료의 단일기재,

(2) 아라미드(aramid)섬유등으로 보강한 폴리이미드, 에폭시등의 복합재료,

(3) 유리등의 무기재료를 조각조각의 칩상으로 부셔서 폴리이미드, 에폭시등 중에 분산시킨 복합재료를,

절연기재로서 사용한 프린트기판에 대하여는, 가공부가 매끄럽고 변질층이 적은 양호한 가공구멍이 신속하고 또한 정도좋게 형성될 수 있다.

종래의 배선기판의 레이저가공법은 이상과 같이 구성되어 있으므로, 엑시머 레이저나 TEA-탄산가스레이저를 사용하여 기판재료로서 일반적으로 많이 사용되는 유리섬유로 되는 글라스클로스와 수지로 되는 절연기재를 가지는 프린트기판, 예컨대 글라스클로스와 에폭시수지로 되는 FR-4로 호칭되는 글라스에폭시 프린트기판에 관통구멍 인너바이아홀을 가공하면 구멍내벽이 대단히 조잡한 구멍으로 되고 구멍내벽을 도체화하기 위한 도금이 부착하기 어렵게 되던가, 도금의 신뢰성이 확보될 수 없다는 과제가 있었다.

이 원인으로서는 프린트기판의 절연기재가 유기재료와 무기재료로 되는 복합재료인것과, 유기재료와 무기재료가 어느정도 굳어서 존재하는 불균일재료인 것을 들수 있다.

또, 유기재료부와 무기재료부에서는 레이저광의 흡수율, 분해온도, 열학산율등이 다르기 때문에 균일한 가공구멍이 얻어지지 않는다는 과제가 있었다.

예컨대, 엑시머레이저의 경우에는 그 레이저빔의 파장이 유리에 대하여 흡수되기 어렵기 때문에, 유리를 분해하는데 충분한 에너지가 투입되지 않고 유리의 부분의 제거가 곤란하게되며, 가공구멍이 조잡하게 된다는 과제가 있었다.

한편, TEA-탄산가스레이저의 경우에는 수지, 유리 모두 흡수율이 높지만, 글라스에폭시재로 효율좋게 가공하는데 필요한 에너지 밀도 20J/를 얻으려고 하면, 펄스폭이 1us 이하로 짧기 때문에 파워밀도가 210⁷W이상으로 대단히 높게 된다. 이와같이 파워밀도가 높게되면, 가공부에 플라스나가 발생하기 쉽고, 한편 플라스나가 형성되면 레이저에너지가 여기에 홉수되어버리고, 가공부에 도달하는 에너지가 불충분하게 되므로, 분해온도가 높은 유리의 제거가 곤란하게 되고, 가공구멍이 조잡하게 된다는 과제가 있었다.

또, 플라스마가 발생하지 않도록 되는 에너지 밀도로 하면 가공의 진전이 대단히 늦어지고 생산성이 저하한다는 과제가 있었다.

또, 상기 (1),(2)(3)의 재료에 대하여 양호한 가공이 가능하여도, 그것은 가공부보다도 빔직경이 큰 경우에 한정된다. 그 반대로 빔직경보다도 가공부가 큰 경우, 예컨대 절단, 홈파기나 큰 직경의 천공의 경우에는 빔조사부에서 발생하는 제거물이 빔조사부이외에 부착한다. 그 결과, 가공후의 가공부에 재부착물의 그을음으로 덮여버리고, 프린트기판의 절연신뢰성이나 도금의 신뢰성이 저하하여 버리므로 ***에칭등의 복잡한 후처리등의 공정이 필요하게 되어버린다는 과제가 있었다.

엑시머레이저나 TEA-탄산가스레이저등의 대단히 짧은 펄스레이저이외에 종래의 일반적인 고속축류형 또는 3축 직교형의 탄산가스레이저를 사용한, 배선기판의 레이저가공방법도 있으나, 이들 종래의 탄산가스레이저는 발진효율을 향상시키기 위하여 펄스출력특성보다도 CW출력특성을 중시한 것이며, 원리적으로 펄스발진시켰을때의 펄스응답성, 특히 레이저펄스의 하강에 시간이 걸린다는 특성이 있다.

따라서, 이와 같은 특성을 가진 종래의 탄산가스레이저를 가공에 사용하면, 결과적으로 가공부에 레이저광이 조사되는 시간이 길게 되기 때문에, 가공부주변의 온도구배가 완만하게 되고 제 34도에 표시하는 바과 같이 분해온도의 차에 의한 수지와 유리의 제거량의 차가커지게 된다. 수지만이 많이 제거되면 제 35도에 표시하는 바와 같이 유리섬유의 돌출이 발생하여 가공구멍이 조잡하게 되고, 또 가열시간이 길기 때문에 구멍벽면에 탄화층이 발생한다는 과제가 있었다.

또, 가공부주변에는 탄화물이 생성되고, 이것을 통하여 동에 레이저광이 흡수되어버리므로, 제36도에 표시하는 바과 같이, 동박을 손상시키는 일이 많기 때문에 블라인드바이아홀이 가공 곤란한다는 과제가 있었다.

이상을 구멍가공의 경우에 대하여 기술하였으나, 홈가공 절단의 경우에도 같은 과제가 있다.

이 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 하게 된것으로, 절연지재중에 유리섬유가 천모양으로 포함되는 프린트기판으로의 관통구멍, 인너바이아홀, 블라인드 바이아홀, 홈가공, 외형절단등의 가공을 가공부를 조잡하게 하는 것이나, 재부착물의 복잡한 후처리등의 필요도 없고, 신속하고 또한 정도좋게 형성하는 동시에 동박의 손상이 발생하지 않는 안정된 배선기판의 레이저가공방법 및 이러한 배선기판의 레이저가공방법을 실현함과 아울러 생산성 향상을 도모한 배선기판의 레이저가공장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

또, 이 발명은, 배선기판의 레이저가공방법에 최적인 펄스폭을 가지는 레이저빔의 출력이 가능한 배선기판가공용의 탄산가스레이저발진기를 얻는 것을 목적으로 한다.

청구항 1 기재의 발명에 관계되는 배선기판의 레이저가공방법은, 레이저빔을 10에서 200의 범위의 빔조사시간에서, 에너지 밀도를 20J/이상으로 하여 펄스적으로 배선기판의 피가공부에 조사하는 것이다.

청구항 2 기재의 발명에 관계되는 배선기판의 레이저가공장치는, 레이저빔의 스폿을 배선기판상의 각 목표위치에 순차 위치결정하면서 레이저빔의 방향을 바꾸어 배선기판상을 이동시키기 위한 광학수단과, 레이저빔 발진기의 펄스발진동작과 광학수단의 동작을 동시제어하는 동시에, 목표위치의 각각에 조사하는 임의의 연속하는 2개의 펄스상의 레이저빔간의 시간간격이 레이저발진기의 펄스주파수에 관계없이 15이상으로 되도록 광학수단을 제어하는 제어수단을 구비한 것이다.

청구항 3기재의 발명에 관계되는 배선기판 가공용의 탄산가스레이저발진기는, 방전공간의 가스류 방향의 길이는 적어도 개구부(aperture)의 폭이상이며 개구부의 중심을 이루는 광축이, 개구부의 전영역이 방전공간의 가스류방향길이의 영역에서 삐어져 나오는 일이 없는 범위로서 가스류에 대하여 가장 상류측에 위치하도록 설정되고, 또 방전공간에 투입되는 방전전력의 상승 및 하강시간이 50이하인 것이다.

[발명의 실시의 형태]

이하, 이 발명의 실시의 한 형태를 설명한다.

[실시의 형태 1]

제1도는 이 발명의 실시의 형태1에 의한 배선기판의 레이저가공방법을 표시하는 모식도이며, 도면에 있어서 1A는 프린트기판(배선기판), 2, 3, 4는 동박에 의해 형성되어 있는 도체층(금속층), 8은 표면의 도체층(2)에 에칭으로 형성된 동박제거부 9는 탄산가스레이저에서 방사되는 레이저빔(27)을 수렴시키기 위한 Zn Se 렌즈, 10은 렌즈보호용의 보조가스이며, 여기에서는 공기를 사용하고 있다. 11, 12는 절연기재, 19는 보조가스(10)이 분출하는 가스노즐이다. 또한 동박제거부(8)은 도체층(2)의 절연기재(11)의 피가공부에 대응하고 있는 부분에 형성되어 있다.

이 실시의 형태1에서는, 다층의 프린트기판(1A)로서 두께 200의 3층의 양면 동박불임의 글라스에폭시프린트기판(FR-4)를 사용하고 있다.

또, 도체층(2),(3),(4)에서의 동박의 두께는 18이며 표면의 도체층(2)에는, 직경 200의 동박제거부(8)을 에칭으로 형성하였다.

다음에 동작에 대하여 설명한다.

제2도는 탄산가스레이저를 광원으로 하여, 그 레이저빔(27)의 1펄스의 에너지를 변화시킴으로써, 프린트기판(1A)의 파가공부에 대응하는 동박제거부(8)에서의 에너지밀도를 7J/에서 35J/의 범위로 변화시켜, 동박제거부(8)을 통하여 절연기재(11)의 노출한 부분에 1펄스만 조사한 경우의 가공결과를 표시하는 그래프도이며, 그 횡축은 에너지밀도(J/), 종축은 글라스에폭시재의 가공깊이()를 표시하고 있다.

제2도로부터 명백한 바와 같이, 1펄스의 레이저빔(27)의 에너지밀도를 변화시키면, 글라스에폭시로 되는 프린트기판(1A)에 대한 가공깊이가 변화하고, 에너지밀도 20J/이하에서는, 가공은 시행되지만 제거량을 약간이며, 100의 글라스에폭시를 관통하는데 다수의 펄스를 조사하지 않으면 안되게 된다.

따라서, 생산성을 고려한 경우 한 구멍당 수개의 펄스로 구멍을 관통할 필요가 있으므로 제 2도에 표시하는 실험결과로부터, 진전이 빠르고 효율이 좋은 가공을 하는데는, 20J/이상의 에너지밀도의 레이저빔(2)을 조사할 필요가 있는 것을 알 수 있다.

제3도는 1펄스의 레이저빔(27)의 에너지를 200mJ에 고정하고, 프린트기판(1A)의 피가공부표면에서의 빔직경이 500로 되도록 Zn Se 렌즈(9)를 사용하여 레이저빔(27)은 집광함으로써 그 에너지밀도를 100J/로 하고, 또 펄스폭을 1~500의 범위에서 변화시켜, 동박제거부(8)에 1펄스만 조사한 경우의 가공결과를 표시하는 그래프도이며, 도면에 있어서, 횡축은 펄스폭(), 종축은 글라스클로스의 돌출량()및 동박의 손상의 비율(%)를 표시한다. 이때 렌즈보호용의 보조가스(10)으로서 공기를 10/분의 유량으로 가스노즐(19)를 통하여 피가공부에 공급하였다.

레이저빔(27)의 펄스폭을 변화시켰을 때의 가공구멍(내지 기재제거부)글라스클로스의 돌출량은, 제35도에 표시한 바와같이 가공구멍의 단면을 현미경에 의해 관찰함으로써 조사할 수 있으며, 제3도는 그 글라스클로스의 돌출량의 최대치와 동박의 손상의 비율의 변화를 1~500의 범위의 펄스폭 변화에 대하여 플럿(plot)한 것이다.

동박의 손상비율은 가공구멍 1000 개중에 점하는 저면동막인 도체층(3)에 구멍이 뚫여버린 가공구멍의 수의 백분율로 표시하였다. 제3도에 표시하는 바와같이 레이저빔(27)의 펄스폭이 10~200의 범위에 있는 경우에, 글라스클로스 돌출랴이 적고, 저면 동박의 손상이 전연 없는 가공구멍이 얻어졌다.

이와같이, 빔조사시간을 200이하로 함으로써 프린트기판(1A)의 가공중의 가공부(이하 본 명세서에서는 가공부는 가공중 내지 가공후의 가공구멍등을 의미한다)의 그 표면으로부터 내부에 이르는 온도구배를 가파르게 할 수 있으며, 글라스클로스의 돌출량을 실용상 무시할 수 있을 정도로 할 수 있다. 또, 탄화물의 발생도 적게 되기 때문에, 동박의 손상도 저감할 수 있고, 안정된 블라인드바이아홀을 형성할 수 있다.

얻어진 가공구멍에 대하여, 초음파세척, 데스미어링 처리후, 동도금, 패턴형성을 하고, 단면관찰을 한 바, 레이저빔(27)의 펄스폭이 10미만일때에는 레이저가공중에 가공부에 있어서 플라스마가 발생하고 있으며 그 때문에 글라스클로스가 완전히 제거되지 않았던 것이 명백하게 되었다.

이 결과, 저면동박까지 도금에 의해 완전하게 도체화할 수 없고, 도통구멍으로서 기능하지 않는것이 다수 발견되었다.

이에 대하여, 레이저빔(27)의 펄스푹이 10~200의 범위에 있는 경우에는 도금에 의해 저면동박까지 완전하게 도체화된 양호한 도통구멍이 얻어졌다.

또한, 동일한 가공을 직경 200의 다이아몬드 드릴을 사용하여 실행하였으나, 깊이의 제어가 곤란하고, 가공총수 1000개내의 10%가 이면의 동박인 도체층(4)까지 구멍이 뚫여버리고, 도체층(3)과 도체층(4)가 단락하여 버렸다. 이와같이, 드릴가공에서는 이 실시의 형태1에 의한 배선기판의 레이저가공방법에 의해 달성되는 효과를 얻는데는 곤란하였다.

이상 기술한바와 같이, 이 실시의 형태1에 의하면 글라스클로스와 에폭시수지로 되는 글라스에폭시재의 프린트기판(1A)를 효율좋게 가공하는데 필요한 20J/이상의 에너지밀도의 레이저빔 27을 피가공부에 조사할때에 빔 조사시간을 10에서 200까지의 범위에서 적의 설정함으로써 파워 밀도를 210⁶W/이하로 억제할 수 있기 때문에, 가공부에 플라스마를 발생시키지 않고 가공이 가능하게 된다.

또 빔 조사시간을 200이하로 함으로써 프린트기판(1A)의 가공중의 가공부의 그 표면으로부터 내부에 이르는 온도 구배를 가파르게 할 수 있으며 글라스클로스의 돌출량을 실용상 무시할 수 있을 정도로 할 수 있다. 또 탄화물의 발생도 적게할 수 있으므로, 동박의 손상도 억제할 수 있고, 안정하게 블라인드 바이아홀을 형성할 수 있다.

[실시의 형태 2]

제4도는 이 발명의 실시의 형태 2에 의한 배선기판의 레이저가공방법을 설명하기 위한 모식도이며, 도면에 있어서 제1도와 동일부분에 대하여는 동일부호를 붙여설명을 생략한다. 또, 제4도에 있어서, 1B는 다층의 프린트기판, 5는 도체층, 6은 다층의 프린트기판(1B)의 이면의 도체층, 7은 천공(17)의 내면에 실시된 금속도금, 13, 14는 절연기재이다.

제5도는 이 실시의 형태 2에서의 레이저빔(27)의 조사패턴을 표시하는 파형도이다. 이 실시의 형태 2에서는 프린트기판(1B)로서 두께 400의 5층의 글라스폴리이미드기판을 사용하였다.

표면의 도체층(2)와 이면의 도체층(6)인 동박의 두께는 18이며, 가공하려고 하는 도통구멍에 대응하는 도체층(2)및 도체층(6)의 부분에는 각각 직경 200의 동박제거부(8)을 각각 에칭으로 형성하였다.

다음에 동작에 대하여 설명한다.

이 프린트기판(1B)에 펄스폭 50, 펄스에너지 280mJ의 탄산가스레이저를 피가공부표면에서의 레이저빔직경이 직경 500로 되도록 Zn Se 렌즈(9)를 사용하여 집광함으로서 에너지 밀도를 143 J/로 하고 제5도에 표시하는 빔 조사휴지시간을 12.5ms에서 50ms의 범위에서 변화시켜, 동박제거부(8)를 통하여 절연기재(11)의 노출한 부분에 펄스상으로 레이저빔(27)을 조사하였다.

이때, 렌즈보호용의 보조가스(10)으로서 공기를 10/분의 유량으로 가스노즐(1a)를 통하여 피가공부에 공급하였다.

제6도는 이와 같이 빔조사휴지시간을 변화시킨 경우의 가공직후에 가공구멍 뒷측에서 관찰되는 탄화층의 두께()의 변화를 표시한 그래프도이다.

탄화층의 두께는 제35도와 같이 가공구멍의 단면을 현미경에 의해 관찰함으로써 조사할 수 있다.

제6도에 표시하는 바와 같이, 빔 조사휴지시간이 15ms보다 하회하면 탄화층두께가 급격하게 증가한다. 레이저가공후, 얻어진 프린트기판(1 B)를 순수로 3분간 초음파 세척을 한바, 빔 조사휴지시간이 15ms이상의 경우는 완전히 탄화층을 제거할 수 있었다.

얻어진 가공구멍에 대하여, 초음파세척, 데스미어링 처리후, 동도금, 패턴형성을 하고, 다면관찰을 한바, 빔 조사휴지시간이 15ms 이상의 경우에는 직경 200의 내벽이 매끄러운 양호한 관통구멍이 얻어졌다.

이에 대하여, 빔 조사휴지시간이 15ms 미만의 경우에는 도금막과 프린트기판(1B)의 기재와의 사이에 탄화층의 잔류와 글라스클로스의 돌출이 발견되고, 구멍내벽이 조잡하며 도금의 균일 전착성에 문제가 발견되었다.

이 이유는 제7도에 표시하는 바와 같이, 빔 조사휴지시간이 15ms미만의 경우에서는, 가공중의 가공부의 그 표면으로부터의 거리에 따른 가공에 의한 온도구배가 완만하게 되는 동시에, 본래 온도상승할 필요가 없는 가공부 표면으로부터 깊은 부분의 온도가 너무 상승하여 버리기 때문이라고 생각된다.

한편, 레이저빔(27)을 동일한 빔 조사부로 빔조사 휴지시간이 15ms 이상에서 펄스적으로 조사함으로써, 펄스마다에 가공부가 완전히 냉각될때까지의 냉각시간을 확보할 수 있다. 제7도에 표시하는 바와 같이 빔 조사 휴지시간이 15ms이상의 경우에는 레이저빔(27)조사시의 가공부의 온도상승에 따른 온도구배가 완만하게 되는 것을 억제할 수 있고 글라스클로스의 돌출을 저감할 수 있다.

이상과 같이, 탄산가스레이저를 사용하여 적정한 조사간격을 두고 멀티펄스조사함으로써 단 펄스에서는 얻어지지 않는 높은 종횡비의 도통구멍을 얻을 수 있으며 글라스클로스를 포함하는 프린트 기판을 신속하고 정도좋게 가공할 수 있다.

또한, 같은 가공을 직경 200의 다이아몬드드릴을 사용하여 실행하였으나, 가공구멍 총수 1000개 정도에서 드릴의 손모가 생겨서 구멍내벽이 조잡하게 되는 동시에 드릴이 절손하여 버리는 일도 있고, 이때문에 이 실시의 형태2에 의한 배선기판의 레이저가공방법의 약 10배의 가공시간을 필요로 하였다.

이상과 같이 이 실시의 형태2에 의하면 레이저빔이 동일한 빔조사부에 빔조사휴지시간이 15ms이상에서, 펄스적으로 조사함으로써, 가공부가 완전히 냉각할 때까지의 냉각시간이 각 펄스마다의 확보되여 제7도에 표시하는바와 같이, 가공부의 온도구배를 크게할 수 있으며, 가공부가 가열하여 버리는 것을 억제할 수 있다.

이 때문에, 글라스클로스의 돌출을 저감할 수 있고, 멀티펄스조사로 한 경우에도 글라스클로스를 포함하는 프린트 기판을 신속하고 또한 정도좋게 가공하는 것이 가능하게 된다.

[실시의 형태 3]

제8도는 이 발명의 실시의 형태 3에 의한 배선기판의 레이저가공방법에서의레이저빔의 조사패턴을 표시하는 파형도이다. 이 실시의 형태 3에서는, 상기 실시의 형태 2의 제4도와 같은 두께 400의 5층의 글라스폴리이미드기판인 다층의 프린트기판(1B)를 사용하였다. 표면의 도체층(2)와 이면의 도체층(6)인 동박의 두께는 18이며, 가공하려고 하는 도통구멍에 대응하는 도체층(2) 및 도체층(6)의 부분에는 직경 200의 동박제거부(8)을 각각 에칭하여 형성하였다.

다음에 동작에 대하여 설명한다.

다층의 프린트기판(1B)에 펄스폭 50, 펄스에너지 280mJ를 일정으로 한 탄산가스 레이저에서 방사된 레이저빔(27)을 피가공부표면에서 그 직겨이 500로 되도록 Zn Se 렌즈(9)를 사용하여 집광함으로써 에너지밀도를 143J/로하고, 제8도에 표시하는바와 같이 빔 조사 휴지시간을 t₁으로 한 210펄스의 펄스로 각각 구성되는 복수의 펄스군을 펄스군간 빔 조사휴지시간 t₂에서 조사하였다.

이 실시의 형태에서는, 빔 조사 휴지시간 t₁을 0에서 10ms의 범위에서 변화시켜, 동박제거부(8)을 통하여 절연기재(11)의 노출한 부분에 52펄스 조사하였다.

이때 렌즈보호용의 보조가스(10)으로서 공기를 10/분의 유량으로 가스노즐(19)를 통하여 피가공부에 공급하였다.

제9도는 펄스군중의 각 펄스간의 빔 조사휴지시간t₁을 변화시켰을때, 가공직후에 가공구멍 뒷측에서 관찰되는 탄화층의 두께의 변화를 표시하는 그래프도이다. 이때, 펄스군간 빔조사 휴지시간 t₂는 충분히 큰 값인 50ms로 하였다.

제9도에 표시한바와 같이, 빔 조사 휴지시간 t₁이 4ms 이상의 경우에는 탄화층의 두께는 빔 조사 휴지시간 t₁이 0ms의 경우의 두께(50 100정도)보다도 작게되여 탄화층의 두께 저감에 효과가 있는 것을 알수 있다.

제10도는 펄스군간 빔 조사휴지 시간 t₂를 50ms에서 10ms까지 변화시켰을때, 가공직후에 가공구멍 뒷측에서 관찰되는 탄화층의 두께의 변화를 표시한 그래프도이다.

이때, 펄스군중의 펄스수는 2펄스로 하고 빔 조사 휴지시간 t₁을 10ms로 하였다. 제10도에 표시한 바와 같이, 펄스군간 빔조사 휴지시간 t₂가 20ms이하로되면, 탄화층 두께는 급격하게 증대한다.

제11도는 펄스군중의 펄스수를 변화시켰을때의 구멍뚫기에 요하는 가공시간이 변화에 대한, 가공직후에 가공구멍 뒷측에서 관찰되는 탄화층의 두께의 변화를 표시한 그래프도이다. 이때, 각 펄스간의 빔 조사휴지간격 t₁은 25ms, 펄스군간 빔 조사 휴지시간 t₂는 50ms로 하였다.

제11도에 표시하는바와같이, 펄스수가 4이하인 경우에는 단일의 펄스주파수로 가공한 것과 비교하여 같은 가공품질이며 가공시간을 622%정도 저감할 수 있다. 얻어진 가공구멍에 대하여, 초음파 세척, 데스피어링 처리후 동도금, 패턴형성을 하고, 단면관찰을 한바, 펄스간의 빔 조사휴지시간 t₁이 4ms이상, 펄스군간 빔조사 휴지시간 t₂가 20ms이사, 펄스군의 펄스가 4이하의 경우에는 단일의 펄스주파수의 경우와 같이 직경 200의 내벽이 매끄러운 양호한 관통구멍이 얻어졌다. 또, 판두께가 얇은 것에서는 빔조사 휴지시간 t₁, 펄스군간 빔 조사휴지시간 t₂의 조건을 지킴으로써, 펄스균의 펄스수가 4이상의 경우에서도 양호한 관통구멍이 얻어졌다. 즉 빔조사 휴지시간 t, 펄스군간 빔 조사휴지시간 t₂의 조건을 지킴으로써, 판두께에 따른 적당한 펄스군중의 펄스수를 선택함으로서 가공시간을 단축할 수 있다. 또한 빔조사 휴지시간 t₁, 펄스군간 빔 조사휴지시간 t₂의 조건이 상기의 것으로부터 벗어나면, 도금막과 프린트기판(PB)의 기재와의 사이에 탄화층의 잔류와 글라스클로스의 돌출이 발견되고, 구멍내벽이 조잡하며 도금의 균일전착성에 문제가 발견되었다.

이상과 같이 이 실시의 형태 3에 의하면, 적정한 빔조사 휴지시가을 마련하여 수개의 펄스로 되는 펄스군을 머리펄스 조사함으로써, 단일 펄스보다도 가공시간을 단축할 수 있고, 동일한 빔조사부에 소정의 빔 조사휴지시간간격의 복수의 펄스로 각각 구성되는 복수의 펄스군의 레이저빔을 각 펄스간의 빔 조사휴지시간보다도 긴 펄스군간 빔 조사휴지시간에서 가공부에 펄스적으로 조사함으로써, 가공부의 온도상승을 방지할 수 있고, 가공부 표면으로부터의 깊이거리에 대한 요구구배가 완만하게 되는 것을 억제할 수 있으며, 글라스클로스의 돌출을 저감할 수 있다.

[실시의 형태 4]

제12도는 이 발명의 실시의 형태 4에 의한 배선기판의 레이저가공방법을 설명하기 위한 모식도이며, 제1도와 동일 또는 상당부분에 대하여는 동일부호를 붙여 설명을 생략한다.

이 실시의 형태에서는 두께 5000의 3층 글라스에폭시 프린트기판(FR-4)를 다층의 프린트기판 IC로서 사용하였다. 도체층(2)(3)(4)로서의 동박의 두께는 18, 도체층(2)와 도체층(3)과의 거리는 200이며, 표면의 도체층(2)에 직경 200의 동박제거부(8)를 에칭으로 형성하였다.

다음에 동작에 대하여 설명한다.

프린트기판 IC에 펄스 에너지 280mJ, 펄스폭 50, 펄스주파수 400를 일정으로 한 탄산가스레이저로부터 방산된 레이저빔(27)을, 피가공부표면에서 그 직경이 1로 되도록 Zn Se 렌즈(9)를 사용하여 집광함으로써, 에너지 밀도를 35J/로 하고 제13도에 표시하는 바와 같이 동박제거부(8)의 존재영역(25)모두에 레이저빔(27)이 조사되도록 주사속도를 8m/분에서 3m/분까지 변화시켜, 주사피치 100에서 경로(26)상을 래스터주사하였다.

제14도는 레이저빔(27)의 주사속도를 변화시켰을때의 가공구멍의 글라스클로스의 돌출량의 변화를 표시한 그래프도이다.

여기서, 글라스클로스의 돌출량은 그 최대치를 플롯하고 있다.

제14도에 표시한바와 같이, 레이저빔(27)의 주사속도가 8m/분6m/분 의 범위에 있는 경우에 글라스클로스의 돌출량은 적고, 저면동박의 손상이 전연 없는 가공구멍이 얻어진다.

얻어진 가공구멍에 대하여, 초음파세척 더스미어링처리후, 동도금, 패턴형성을 하고 단면 관찰을 한바, 레이저빔(27)의 주사속도가 6m/분 이하의 경우에는 영향때문에 글라스클로스의 돌출량이 20이상으로 되어 도금의 균일전착성이 나쁘고, 글라스클로스에 따라서 도금의 침투가 있는 것이 다수 발견되었다.

이것에 대하여 레이저빔(27)의 주사속도가 8m/분6m/분의 범위에 있는 경우에는, 도금에 의해 저면 동박까지 완전하게 도체화된 양호한 도통구멍이 고효율로 얻어졌다.

이상과 같이, 이 실시의 형태4에 의하면, 같은 가공을 하나하나의 피가공부에 대하여 레이저빔(27)을 위치 결정하여 하는 경우와 동일한 가공품질을 유지하면서 비약적으로 가공속도를 증가시킬 수 있으며, 프린트기판가공시의 글라스클로스의 돌출등을 저감한 고품질의 관통구멍이나 블라인드바이아홀의 구멍뚫기나 홈가공 외형 절단등을 하는 것이 가능하게 된다.

[실시의 형태 5]

제15도는 이 발명의 실시의 형태 5에 의한 배선기판의 레이저 가공방법을 설명하기 위한 모식도이며, 도면에 있어서, 제1도와 동일한 부분에 대하여는 동일부호를 붙여 설명을 생략한다. 48은 피가공부 표면에서의 레이저 빔(27)의 빔스폿형상이 0.9 0.9로 되도록 레이저빔(27)을 칼레이도스코프에 의해 정형하는 빔정형광학계이다.

이 실시의 형태 5에서는 ,상기 실시의 형태 4와 같이 프린트기판 IC로서 두께 500의 3층 글라스에폭시프린트기판(FR-4)를 사용하였다.

도체층(2)(3)(4)로서는 동박의 두께는 18이며, 표면의 도체층(2)와 도체층(3)과의 거리가 200의 동박제거부(8)를 에칭하여 형성하였다.

다음에 동작에 대하여 설명한다.

다층의 프린트기판IC에 펄스 에너지 280mJ, 펄스폭 50, 펄스주파수 800를 일정으로 한 탄산가스레이저로부터 방사된 레이저빔(27)을, 피가공부표면에서 레이저빔(27)의 빔스폿형상으로 0.9 0.9가 되도록 칼레이도 스코프에 의한 빔점형광학계(48)을 사용하여 정형한 후에 ZnSe 렌즈(9)를 사용하여 집광함으로써 에너지 밀도를 35J/로 하고, 상기 실시의 형태 4와 같이 동박제거부(8)의 존재영역 모두에 레이저빔(27)이 조사되도록 주사속도를 6m/분으로 하는 동시에 주파수피치를 200로 레스터주사하였다. 이때, ZnSe렌즈(9)의 보호용의 보조가스(10)으로서 공기를 10/분의 유량으로 가스노즐(19)를 통하여 피가공부에 공급하였다. 또, 비교를 위하여 동일의 에너지밀도를 가지는 직경 1의 원형빔에서도 같은 레이저 가공을 하였다.

그 결과, 제16도(a)표시하는 바와 같이, 가공영역(21)에 대하여 레이저빔형상을 4각형 레이저빔(27a)로 하여 경로(26)상을 주사한 경우에서는 글라스 클로스(glass cloth)의 돌출량이 적고, 저면동박의 손상이 전연없는 가공구멍이 얻어진다. 이에 대하여, 제16도(b)에 표시하는 바와 같이 원형레이저빔(27b)의 경우에는 ,가공구멍내의 탄화나 저면동박의 천공이 발생한다.

이 이유는 프린트기판IC의 가공영역(21)에 대하여 레이저빔 형상을 4각형으로 한 4각형 레이저빔(27a)를 주사함으로써 제16도(a) 및 (b)에 표시하는바와같이 빔조사부의 중합부분(24)를 원형레이저빔(27b)를 사용한때에 비하여 적게할 수 있기때문이며, 이결과, 가공부의 온도상승에 따라 온도구배가 완만하게 되는 부분을 적게할 수 있고, 빔조사휴지시간의 하한치를 원형레이저빔(27b)의 경우보다도 단축할 수 있다. 따라서, 펄스탄산가스레이저를 프린트기판IC의 표면상에서 주사하고, 프린트기판 IC에 대하여 실행하는 관통구멍 또는 블라인드 바이아혼의 천공이나 홈가공, 외형절단등을 원형레이저빔(27b)에서의 같은 품질의 경우와 비고하여 보다 빠른 가공속도를 가공할 수 있다.

이와같이 하여 얻어진 가공구멍에 대하여 초음파세척과 데스미어링처리를 한후, 동도금, 패턴형성을 하고 단면관찰을 한바, 원형레이저빔(27b)에서는 열 영향때문에 클라스클로스의 돌출량이 20이상이며, 도금의 균일전착성이 나쁘고 글라스클로스에 따라서 도금의 스며듬이 있는 것이 다수발견되었다. 이에 다하여, 4각형의 레이저빔(27a)에서는 도금에 의해 저면동박까지 완전하여 도체화된 양호한 도통구멍이 얻어졌다.

이상과 같이, 이 실시의 형태 5에의 한면 시료표면에서의 레이저빔형상을 4각형으로 함으로써, 양호한 가공품질을 유지하면서, 원형레이저빔(27b)의 경우보다도 가공속도를 증대시킬 수 있다.

[실시의 형태 6]

제17도는 이 바령의 실시의 형태 6에 의한 배선기판의 레이저가공방법을 설명하기 위한 모식도이며,

도면에 있어서, 제1도와 동일한 부분에 대하여는 동일부호를 붙여 설명은 생략한다. ID는 프린트기판이며 두께 200의 양면동붙임 글라스에폭시 프린트기판(FR-4)를 사용하고 있다. 도체층(2)(3)으로서의 동박의 두께는 18이다. 프린트기판ID의 표면과 이면의 도체층(2)(3)의 동일장소에 피치 10이며 폭1길이 10의 치수로 에칭에 의해 동박이 제거된 동박제거부(8)이 형성되어있다. 다음데 동작에 대하여 설명한다.

이 실시의 형태 6에서는 프린트기판 ID에 탄산가스레이저에 의한 레이저빔(27)을 펄스에너지 280mJ, 펄스폭 50, 펄스주파수 400일정으로 하여 피가공부 표면에서의 레이저빔(27)의 직경이 1가 되도록 ZnSe렌즈(9)를 사용하여 집광함으로써 에너지 밀도를 35J/로 하고, 제13도에 표시하는 바와 같이 동박제거부(8)의 존재영역(25)모두에 레이저빔(27)이 조사되도록 주사속도를 8m/분, 주사피치 100에서 레스터주사하였다.

이때, ZnSe렌즈(9)의 보호용의 보조가스(10)으로서, 공기를 10/분의 유량으로 가스노즐을 통하여 피가공부에 공급하였다.

이것에 의해, 글라스클로스의 돌출이나 탄화층의 발생은 없었으나, 제거체적이 크기때문에 가공된 가공구멍 주변에 공고한 재부착물이 잔류하였다.

가공후, 프린트기판 ID에 펄스 에너지 200mJ, 펄스폭 50, 펄스주파수 400일정으로 한 탄산가스 레이저에서 방사되는 레이저빔(27)을, 피가공부 표면에서 그 빔직경이 1가 되도록 ZnSe렌즈(9)를 사용하여 집광함으로써, 에너지밀도를 25j/로 하고, 가공시와 같이 동박제거부(8)의 존재영역(25) 모두에 레이저빔(27)이 조사되도록 주사속도를 10m/분, 주사렌즈(9)의 보호용의 보조가스(10)으로서, 공기를 10/분의 유량으로 가스노즐(19)를 통하여 피가공부에 공급하였다. 이것에 의하여 가공구멍주변의 재 부착물은 표면동박을 손상시키는 일 없이 대부분 제거되었다.

또, 얻어진 가공기판에 대하여 초음파 세척과 레스미어링처리를 한후, 동도금, 패턴형성을 하여 단면관찰을 한바, 가공구멍주변에 재부착물의 잔류가 없고, 도금에 의해 완전히 도체화된 양호한 스릿이 얻어졌다.

이상과 같이, 이 실시의 형태 6에 의하면, 빔조사에 의해 기재를 제거한 후에 가공구멍과 가공구멍주변, 또는 가공구멍 주변만에 배차 레이저빔(27)을 조사하여 가공구멍에 재부착한 그을음을 제거하고 2회째의 빔 조사에서는 그을음만이 제거되도록 하기 때문에 제거량이 적고 그을음의 재부착은 발생하지 않는다. 이것에 의하여 레이저빔 직경보다도 가공하여야 할 부분이 큰 경우, 예컨대 절단, 홈모파기나 큰 직경의 구멍뚫기의 경우에서도, 가공후의 가공구멍에 잔류하는 재부착물의 그을금의 제거를 위한 윗(wet)에칭등의 복잡한 후처리등의 공정을 필요로 하지 않고, 재부착물을 제거할 수 있으며, 프린트기판의 절연신뢰성이나 도금의 신뢰성의 저하를 방지할 수 있다.

[실시의 형태 7]

제18도는 이 발명의 실시예 형태 7에 의한 배선기판의 레이저가공방법을 설명하기 위한 모식도이며, 도면에 있어서, 제1도와 동일부분에 대하여는 동일부호를 붙여 설명을 생략한다. 18은 동막제거부이다.

이 실시의 형태 7에서는 상기 6실시의 형태 6과 같은 두께 200의 양면 동붙임 글라스에폭시 프린트기판(FR-4)를 프린트기판 ID로서 사용하였다. 또 도체층(2)(3)으로서의 동박의 두께는 18이며, 프린트기판 ID의 표면과 이면의 도체층(2)(3)의 동일장소에 폭 1, 길이 10의 동박제거부(18)를 2피치로 에칭하여 형성하였다. 이 동박제거부(18)은 제19도(a)에 표시하는 바와 같이, 동박제거부(18)의 외주부(18a)만의 동박을 폭 100로 에칭제거한 것이다.

또, 이 동박제거부(18)을 사용한 경우의 효과를 확인하기 위하여 제19도(b)표시하는 바와 같이, 상기 실시의 형태 6과 같은 피가공부에 상당하는 부분을 모두 제거한 동박제거부(8)을 에칭에 의해 형성한 것도 작성하였다.

다음에 동작에 대하여 설명한다.

프린트기판 ID에 펄스 에너지 280mJ, 펄스폭 50, 펄스주파수 400일정으로 한 탄산가스 레이저에서 방사된 레이저빔(27)을 피가공부 표면에서 그 빔직경을 1가 되도록 ZnSe렌즈(9)를 사용하여 집광함으로써, 그 에너지밀도를 35J/로 하고, 상기 실시의 형태 6과 같이, 동박제거부(18)의 존재영역 모두에 레이저빔(27)이 조사되도록 주사속도를 8m/분, 주사피치 100로 래스터주사하였다. 이때 렌즈보호용의 보조가스(10)으로서 공기를 10/분의 유량으로 가스노즐(19)를 통하여 피가공부에 공급하였다.

이 결과, 제19도(a)에 표시하는 바와 같이, 동박제거부(18)의 외주부(18a)만을 가공한 것에 대하여는, 글라스클로스의 돌출, 탄화층의 발생, 가공구멍주변으로의 공고한 재부착물은 없고 양호한 스릿이 형성되었다.

이에 대하여, 제19도(b)에 표시하는 바와같이, 피가공부에 상당하는 부분을 모두제거한 동박제거부(8)을 형성한 것은, 기히 기술한 바와 같이 글라스클로스의 돌출이나 탄화층의 발생은 없었으나, 제거체적이 크기 때문에 가공된 가공구벙 주변에 공고한 재부착물이 잔류하였다.

동박제거부(18)의 외주부(18a)만을 가공하여 얻어진 프린트기판 ID에 대하여 초음파세척, 레스미어링 처리후, 동도금,패턴형성을 하여 단면관찰을 한바, 가공구멍주변으로의 재부착물의 잔류나 동박의 벗겨짐이 없는, 도금에 의해 완전하게 도체화된 양호한 스릿이 얻어졌다.

이상과 같이, 이 실시의 형태 7에 의하면, 동박제거부(18)의 외주부(18a)만을 가공하므로, 가공시의 제거체적을 적게하여 가공후에 같은 형상의 가공구멍이 얻어진다. 이때, 가공체적이 작기 때문에 가공구멍 주변의 온도상승을 저감할 수 있으므로, 제7도에 표시하는 바와같이 , 온도구배가 완만하게 되는것을 억제할 수 있다.

즉, 온도구배를 크게 할수 있고, 비제거부분에 대하여 제거부분의 비율이 많은 가공에 있어서, 동박의 벗겨짐등의 불양이 발생하지 않는 양호한 가공이 가능하게 된다.

또, 피가공물 모두에 빔 조사하는 경우에 비하여 빔조사 휴지시간을 짧게 할수 있으므로 보다 고속으로 가공을 할 수 있다.

[실시의 형태 8]

제20도는 이 발명의 실시의 형태 8에 의한 배선기판의 레이저가공방법을 설명하기 위한 모식도이며, 도면에 있어서 제 1도와 동일한 부분에 대하여는 동일부호를 붙여 설명을 생락한다.

이 실시의 형태 8에서는, 가공의 대상으로 되는 프린트기판 ID로서, 상기 실시의 형태 6과 같은 두께 200의 양면 동 붙임 글라스에폭시 프린트기판(FR-4)를 사용한다. 도체층(2)(3)으로서의 동박의 두께는 18이며, 프린트기판 ID의 표면, 이면의 도체층(2)(3)의 동일장소에 폭 1, 길이 10의 동박제거부(8)을 피치 10로 에칭에의해 형성하였다.

다음에 동작에 대하여 설명한다.

프린트기판 ID에 펄스 에너지 280mJ, 펄스폭 50, 펄스주파수 400를 일정으로한 탄산가스레이저에서 방사된 레이저빔(27)을 피가공부 표면에서 그 빔 직경이 1가 되도록 ZnSe렌즈(9)를 사용하여 집광함으로써, 그 에너지 밀도를 35J/로 하고, 제21도에 표시하는 바와 같이, 동박제거부(8)의 존재영역(25)모두에 레이저빔(27)이 조사되도록 주사속도를 8m/분으로 하고, 주파피치 100에서 경로(26)에 따라서 래스터 주사하였다.

이때, 보조가스(10)으로서 공기를 50/분의 유량으로 레이저빔(27)과 일체로 이동하는 가스노즐(19)를 통하여 가광개시부로부터 가공종료부로 향하는 방향으로 피가공부에 분사하여 공급하였다.

이 결과, 가공된 가공구멍 주변의 재부착물은 보조가스로 불어서 날려 보내지고, 미가공부만에 부착하도록 되었다. 이 재부착물은 가공시에 레이저빔(27)에 의해 제거되고, 최종적으로는 가공종료부에만 소량의 재부착물이 잔류하였다.

이 재부착물은 상기 실시의 형태 6의 배선기판의 레이저가공방법에서 설명한것과 같은 방법으로 제거하였다.

이와같이 하여 얻어진 프린트기판 ID에 대하여, 초음파세척, 데스미어링처리를 한후 동도금과 패턴형성을 하여 단면관찰을 한바, 가공구멍 주변에 재부착물의 잔류가 없고, 도금에 이해 완전하게 도체화된 양호한 스릿이 얻어졌다.

이상과 같이, 이 실시의 형태 8에 의하면, 피가공부의 빔조사 개시부로부터 빔조사 종료부로 향하는 방향으로 가스류를 현지 가공중의 프린트기판 ID상에 분사시킴으로써, 제거물은 이로부터 레이저빔(27)이 조사되는 영역으로 날아가서 그 표면에 퇴적한다.

이 퇴적물은 기재의 제거시에 동시에 제거되므로, 가공후의 프린트기판 ID표면에 퇴적하는 제거물을 적게 할 수있고, 가공후의 프린트기판 세척공정이 저감될 수 있다. 또, 제거체적이 많은 가공에 있어서도 재부착물의 잔류하는 영역을 현저하게 감소할 수 있다.

[실시의 형태 9]

제22도는, 이 발명의 실시의 형태 9에 의한 배선기판의 레이저가공방법을 표시하는 모식도이며, 도면에 있어서 제1도와 동일한부분에 대하여는 동일부호를 붙여 설명을 생락한다.

이 실시의 형태 9에서는 프린트기판IE로서 두께 200의 3층의 양면 동박붙임의 글라스에폭시 프린트기판(FR-4)를 사용한다. 도체층(2)(3)(4)로서의 동박의 두께는 18이며, 표면의 도체층(2)에는 에칭에 의한 동박제거부는 설치되어 있지 않다. 다음에 동작에 대하여 설명한다.

프린트기판 IE에 펄스 에너지 400mJ, 펄스폭 100의 탄산가스레이저에서 방사된 레이저빔(27)을 피가공부 표면에서 그 스폿직경이 최소로 되는 저스트 포 커스위치가 되도록, ZnSe렌즈(9)에서 레이저빔(27)을 집광하여 1펄스 조사하고, 그후 50ms의 빔조사 휴지시간 마다에 펄스 에너지 150mJ, 펄스폭 100의 레이저빔(27)을 10펄스 조사한다.

이때, 렌즈보호용의 보조가스(10)으로서 공기를 10/분의 유량으로 가스노즐(19)를 통하여 피가공부에 공급한다. 처음에 조사되는 레이저빔(27)의 펄스에너지는 표층의 도체층(2)를 용융 제거할 수 있는 강도이며, 2번째이후의 레이저빔(27)의 펄스에너지는 표층의 도체층(2)를 용융시키지 않는 강도이다.

제23도는 이 실시의 형태 9에 의한 프린트기판의 가공결과의 한예를 표시하는 모식도이다. 표층의 도체층(2)에서는 직경 200의 거의 진원의 동박이 주변으로의 열영향을 거의 나타내지 않고 제거되며 그로부터 아래쪽에서는 글라스클로스(29)의 돌출이 적은 거의 스트레이트인 구멍이 최하층의 동박까지에 걸쳐서 가공된다. 얻어진 가공구멍에 대하여 초음파세척, 데스미어링처리후, 동도금, 패턴형성을 하고 단면관찰을 한바, 직경 200의 내벽이 매끄러운 양호한 관통구멍이 얻어졌다.

이상과 같이, 미리 에칭등의 별도공정에 의해 동박을 제거하지 않아도 탄산가스레이저의 펄스상의 레이저빔(27)를 저스트포커스위치에서 피가공부분에 조사하는 것으로 에너지 밀도를 크게 함으로써, 주변에 열영향을 거의 미치는 일이없이 표층의 동박을 미세하게 제거할 수 있고, 그후 빔조사 휴지시간을 크게 취하면서 펄스에너지의 작은 레이저빔(27)를 복수회 조사함으로써 탄화층이 없는 관통구멍을 가공할 수 있다.

이에 의하여 종래범에서는 불가결이었떤 전공정의 에칭처리가 생략될 수 있고 제조공정의 간소화가 가능하게 된다. 또 어떤 빔조사조건도 상기 실시의 형태 1,2등에서 기술한 바와같은 글라스에폭시기판의 가공에 최적인 10에서 200의 범위의 빔조사시간, 15ms이상의 빔조사 휴지시간 간격으로 하여, 레이저빔(27)을 펄스적으로 조사하고 있으므로 가공부의 온도구배를 가파르게 할 수 있으며 글라스클로스의 돌출량이 실용상 무시할 수 있는 도금에 적합한 구멍을 얻을 수 있다.

이상과 같이 프린트기판 표면의 동박등의 도체층을 미리 에칭등으로 제거하지 않고, 표면에 동박이 붙여진 글라스클로스를 포함하는 프린트기판에서도 레이저가공공정만으로 신속하고 또한 정도 좋게 가공 가능하게 된다.

[실시의 형태 10]

제24도는 이 발명의 실시의 형태 10에 의한 배선기판의 레이저가공방법을 적용한 경우의 모식도를 표시한것이며, 도면에 있어서 제1도와 동일한 부분에 대하여는 동일부호를 붙여 설명을 생략한다.

이 실시의 형태에서는 상기한 실시의 형태 9와같이 프린트기판 IE로서 두께 200의 3층의 양면 동박붙임의 글라스에폭시 프린트기판(FR-4)를 사용한다. 도체층(2)(3)(4)로서의 동박의 두께는 18이며, 표면의 도체층(2)에는 가공하여야할 형상의 크기보다도 작은 범위로 메세제거부(30)이 설치되어 있다.

다음에 동작에 대하여 설명한다.

펄스 에너지 200mJ, 펄스폭 100, 탄산가스레이저에서 방사된 레이저빔(27)을 사용하여, 프린트기판 IE의 피가공부 표면에서의 스폿직경이 최소로 되는 저스트포커스 위치가 되도록 ZnSe렌즈(9)로 레이저빔(27)를 집광하여 1펄스 조사하고, 그후 50ms의 레이저빔(27)을 10펄스 조사한다. 이 결과, 실시의 형태 9와같이 표층의 도체층(2)에서는 직경 200의 거의 진원인 동박이 주변으로의 열영향을 거의 나타내지 않고 제거되며, 그로부터 이하는 글라스클로스의 돌출이 적은 거의 스트레이트인 구멍을 최하층의 도체층(4)의 동박까지에 걸쳐서 가공할 수 있다.

제24도에 표시한 미세제거부(30)대신에 제25도에 표시하는 바와같이, 도체층(2)의 표면에 부호(31)로 표시되는 조연화처리를 하여도 된다.

이 조면화처리는 예컨대 수지층과 도체층의 밀착성을 향상하기 위하여 일반적으로 시향되는 화학처리를 이용한 것이다.

도체층(2)의 표면의 조면화처리에 의해, 도체층(2)의 동박을 소망의 형상으로 제거할 때의 레이저빔(27)의 흡수를 높일 수 있고, 효율좋게 보다 안정된 구멍 뚫기 가공이 가능하게 된다.

이상과 같이, 빔조사부의 동박을 미리 에칭에 의해 조금 제거하던가, 표면을 조면화 처리하여 두면, 그 부분이 탄산가스레이저 레이저빔(27)의 흡수의 계기로되고, 실시의 형태9와 같이 처음에 조사하는 빔의 에너지밀도가 높지 않아도 표층의 동박을 제거하는 것이 가능하게 된다.

또, 이 실시의 형태 10에 의한 빔조사부의 동박을 미리 에칭에 의해 조금 제거하는 방법과, 표면을 조면화 처리하는 방법을 병용하여도 된다.

또, 이들의 방법의 어느것인가를 상기 실시의 형태 9와 병용하여도 되며, 이들의 방법을 상기 실시의 형태 9와 병용하여도 된다. 어느경우도, 실시의 형태 9와 같이 처음에 조사하는 빔의 에너지밀도가 높지 않아도 표층의 동박을 제거하는 것이 가능하게 된다.

[실시의 형태 11]

제26도는 이 발명의 실시의 형태 11에 의한 배선기판의 레이저 가공방법 및 배선기판의 레이저가공장치를 표시하는 모식도이며, 도면에 있어서, 32는 레이저발진기, 33은 레이저빔(27)을 집광하기 위한 f렌즈, 34는 검류계식 스캐너를 사용한 빔 스캐너장치(광학수단), 35는 빔 스캐너장치(34)로의 구동지령 및 레이저발진기(32)로의 레이저발진의 트리거를 출력하는 스캐너 드라이브/레이저트리거장치(제어수단)이다.

다음에 동작에 대하여 설명한다.

스캐너 드라이브/레이저트리거장치(35)는 레이저발진기(33)로의 레이저발진의 트리거를 소정의 펄스주파수로 출력하는 동시에, 2개의 빔 스캐너장치(34)로 구동지령을 발함으로써, 다수의 천공위치를 가지는 프린트기판 IF상의 임의의 천공 위치에 레이저 발진기(32)에서 방사되는 레이저빔(27)의 펄스주파수에 동기하여 레이저빔(27)의 스폿을 고속으로 위치 결정할 수 있다.

펄스주파수가 높을수록 단위시간당의 가공속도를 빨라지나, 1개소의 천공가공에 복수의 펄스조사가 필요하게 되는 경우는 높은 펄스주파수로 연속하여 조사하면 탄화층에 두껍게 되어 양호한 구멍이 얻어지지 않는다.

예컨대, 제6도에 표시한 관계로부터 150ms미만의 빔조사 휴지시간, 즉 67보다 큰 반복으로 빔조사하면 탄화층이 두껍게 된다.

그래서, 1펄스 마다에 순차 레이저빔(27)의 스폿을 다른 천공위치로 이동시켜, 스캔시야내에 포함되는 다수의 천공위치의 모두에 1펄스씩 조사한후(실질적으로 15ms이상 경과한후), 또는 처음의 천공위치에 레이저빔(27)을 조사하고 부터 15ms이상 경과한 후에 처음의 천공위치로 복귀하며, 재차, 순차적으로 스폿을 이동시킨다는 동작을 여러번 반복함으로써, 1개소의 천공위치에 대하여 15ms이상의 빔조사 휴지시간을 확보하여 복수회의 레이저빔조사를 할수 있다.

따라서, 예컨대 제26도에 표시하는 검퓨계식 스캐너의 빔 스캐너장치(34)를 사용하여 200에서 동기시킨경우는 한 구멍당에 요하는 시간은 5ms로 되므로, 스캔시야내에 3개소이상의 천공위치가 있고, 각각에 순차 스폿을 이동시키면, 각 천공위치에는 15ms이상의 빔조사 휴지시간이 확보되는 것으로 된다.

이상과 같이, 이 실시의 형태 11에 의하면, 높은 펄스주파수의 레이저빔(27)을 사용한 경우라 하더라도 각각의 피가공 개소에는 15ms이상의 빔조사 휴지시간을 확보하여 빔조사할 수 있으므로, 탄화층이 거의 형성되어 있지 않고 또한 글라스클로스의 돌출이 없는 도금에 적합한 고품질인 구멍을 가공할 수 있다.

또, 레이저빔(27)의 스폿의 스캐닝주파수를 한계까지 높일 수 있으므로, 고속인 천공가공이 가능하게 되고, 다수의 천공가공을 단시간에 실행할 수 있으며, 그러므로 글라스클로스를 포함하는 프린트기판의 생산성을 대폭적으로 향상할 수 있다.

[실시의 형태 12]

제27도는 이 발명의 실시의 형태 12에 의한 배선기판의 레이저가공방법 및 배선기판의 레이저가공장치를 표시하는 모식도이며, 도면에 있어서, 36은 레이저빔(27)의 광축상에 설치된 반사미러, 37은 3매의 프린트기판 IF를 위에 놓고 이들을 수평면내로 이동하는 XY테이블이다. 즉, XY테이블(37)은 3개의 가공스테이션을 구비하고 있다.

또, 38은 XY테이블(37)의 제어장치, 39는 회전초퍼, 40은 트리거발생장치, 41은 트리거계수부, ST1ST3은 각각 레이저빔(27)의 1펄스이다.

실시의 형태 12에 의한 배선기판의 레이저가공방법은, 복수매의 프린트기판 IF를 동시에 가공하는 것이며, 여기에서는 한예로서 3매의 프린트기판 IF를 동시에 가공하는 방법에 대하여 기술한다.

또한, 이 실시의 형태에서는 광학수단은 회전초퍼(39)및 반사미러(36)으로 구성되고, 동시에 제어수단은 트리거발생장치(40) 및 트리거계수부(41)로 구성된다.

다음에 동작에 대하여 설명한다.

제28도에 표시하는 바와같이, 각 회전초퍼(39)는, 회전축에 수직으로 부착된 원반을 (3n)등분 (n=1,2,3....)하고, 각 등분역이 회전방향에 따라서 반사(39a), 통과부(39b), 통과부(39b)의 순번으로 반복하도록 구성한 것이다. 제28도에 표시하는 예에서는, 회전초퍼(39)는 (34)등분되고, 4개의 반사면(39a)를 가지는 십자형상의 반사반이다.

제27도에 표시하는 바와같이, 레이저발진기기(32)와 반사미러(36)과의 사이에 설치된 2매의 회전초퍼(39)는 등분역이 하나분 만큼 벗어나서 동기하여 동일한 속도로 회전하도록 설정된다.

어느한쪽의 회전초퍼(39)에는 (3n)개의 각각 등분역이 레이저빔(27)의 광축상에 다다를때 트리거계수부(41)에 대하여 트리거를 출력하는 트리거발생장치(40)이 설치되어 있다.

트리거발생장치(40)은 발생한 트리거 계수부(41)은 수신한 트리거를 계수하는 동시에 그것이 유효하다면(소정의 계수치에 도달하고 있지 않으면)레이저발진기(32)로 그 트리거를 송부한다.

레이저발진기(32)는 트리거계수부(41)을 통하여 트리거발생장치(40)으로부터의 트리거를 받으면 즉시 펄스폭 200이하에서 1펄스만 레이저빔(27)을 출력한다.

이와같이 하여 출력된 연속하는 임의의 3펄스의 레이저빔(27)의 각각은 2매의 회전초퍼(39)및 반사미러(36)의 어느것인가에 의해 순차반사되여 3개소의 가공스테이션으로 도광되고, ZnSe렌즈(9)를 통하여 3개의 프린트기판 IF상에 각각 조사된다.

트리거계수부(41)은, 소정의 트리거수를 계수하면 그이후의 레이저발진기(32)로의 트리거를 무효로 하고, XY테이블(37)의 제어장치(38)로 테이블이 동트리거를 보내며, XY테이블(37)의 위치결정이 완료되면 XY테이블(37)의 제어장치(38)로부터의 위치결정 완료신호를 받아 재차 트리거를 유효로 한다.

제29도는 이 실시의 형태 12에서의 트리거와 레이저펄스의 타임차트를 표시한 것이다. 각각의 가공스테이션에서는 제29도에 표시하는바와같이, 트리거발생장치(40)의 3개의 트리거발생에 대하여 1회만 참조문자 ST1,ST2및ST3중의 어느것인가 하나로로 표시되는 레이저빔(27)이 조시되는것으로 되므로 예컨대, 트리거 발생장치(40)으로부터의 트리거의 주기가 5ms이상으로 되도록 2개의 회전초퍼(39)를 회전시키면, 각각의 가공스테이션에서는 1.5ms이상의 시간간격으로 펄스가 조사되는것으로 되며, 제6도에 표시한 관계에 의해 탄화층의 발생이 적은 양호한 천공가공이 가능하게 된다. 1개소의 천공가공에 m회의 빔조사가 필요하며, 순차 다른구멍을 가공하는 경우는 트리거 계수부(41)에서의 소정의 트리거수를 (3m)회로 함으로써 빔조사, 테이블이동을 반복하여 3개의 프린트기판 IF전역의 가공을 하는것이 가능하게 된다.

이상과 같이, 이 실시의 형태 12에 의하면, 각 가공스테이션에서의 레이저빔(27)이 전송되도록 회전초퍼(39)의 회전속도가 설정되어 있기 때문에 글라스클로스의 돌출이 없는 도금에 적합한 고품지린 구머을 복수의 프린트기판 IF에 대하여 동시에 가공하는 것이 가능하게 되고, 글라스클로스를 포함하는 프린트기판 IF를 더욱더 신속하게 가공할 수 있으며, 생산성을 대폭적으로 향상할 수 있다.

또, 상시 실시의 형태 11의 빔 스캐너장치(34)와 이 실시의 형태 12를 조합하면, 테이블 이동에 요하는 시간을 삭감할 수 있고, 또한 고속으로 복수매의 프린트기판을 가공하는것이 가능하게 된다.

[실시의 형태 13]

제30도는 이 발명의 실시의 형태 13에 의한 배선기판 가공용의 탄산가스레이저발진기의 구성을 표시하는 사시도이며, 도면에 있어서, 42는 그 간극에 방전공간(43)을 형성하기 위한 한쌍의 방전전극, 44는 공진기 미러, 45는 레이저매질인 가스류, 46은 레이저빔(27)의 광축, 47은 레이저빔(27)의 모드차수를 선택하는 개구부이다. 이와같은 레이저빔(27)의 광(46)과 가스류(45)와 방전방향이 직교하도록 구성된것은 일반적으로 3축직교형 레이저발진기로 불리운다.

다음에 동작에 대하여 설명한다.

방전전극(42)로부터의 방전전력의 투입에 의해 형성되는 방전공간(43)에 들어오는 가스류(45)에 포함되는 분자는, 방전의 에너지에 의해 여기되여 광에 대한 게인을 가지도록 된다.

그리고, 방전공간(43)이 정상적으로 형성되면, 제31도(a)와 같은 방전공간(43)의 하류근처에 피크를 가지는 정상적인 게인분포를 형성한다.

따라서, 정상적인 레이저발진, 즉, 연속출력(CW출력)을 효율좋게 얻는데는, 제31도(b)와 같이 게인분포가 최대로 되는 방전공간(43)의 하류를 세로로 움직이는 선상에 광축(46)및 개구부(47)를 배치할 필요가 있으며, 종래의 일반적인 3축 직교형 탄산가스레이저발진기는 이와같은 구성을 가지고 있었다.

이에 대하여 이 발명의 실시의 형태 13에 의한 프린트기판 가공용의 탄산가스레이저발진기는 종래와는 다르며 제32도에 표시하는 바와같이 개구부(47)은 방전공간(43)에서 밀려나오지 않는 범위에서 광축(46)을 방전공간(43)의 가장 상류측의 세로로 움직이는 선상에 설치하도록 배치되어 있다.

제31도(b)에 표시하는 종래의 구성에서는 방전공간(43)상류의 A점에 있는 여기 분자의 에너지는 광축(46)상의 B점에 도달한때에 레이저빔(27)로 변환되다고 간주되고, 방전이 정지된 순간에 A점에 있었던 여기분자는 가스유속을 V,A점에서 B점까지의 거리를 X라 하면 (X/V)시간후에 레이저빔(27)에 변환되는것으로 된다.

따라서, 제31(b)에 표시하는 바와같이, 방전공간(43) 하류에 광축(46)을 배치하면, 방전정지후에 레이저빔(27)이 사라질때까지에 요하는 시간은 제30도에 표시하는 이 실시의 형태 13의 구성과 같이, 광축(46)을 방전공간(43)상류에 배치한 경우에 비교하여 길게되고, 펄스발진시켰을때의 레이저펄스의 하강이 늦게된다.

예컨대, A,B간의 거리, 즉 방전전극(42)의 폭이 30이며, 가스유속이 80m/s인 종래의 레이저발진기에서는, 레이저 펄스의 하강시간은 375로 되고, 방전전력 그 자체의 하강시간을 짧게 하여도 레이저펄스하강시간의 단축은 불가능하다.

한편, 제32도에 표시하는 이 실시의 형태 13에 의하면 개구부(47)은 방전공간(43)으로부터 밀려나오지 않는 범위에 배치되고, 또한 광축(46)이 방전공간(43)의 상류측을 세로로 움직이는 선상에 배치되여, 예컨대 A,B간의 거리가 6.5에 설정되고 가스유속이 80m/s 인 경우에 있어서, 레이저펄스의 하강시간 81가 실현된다.

이 경우 방전전력의 하강시간이 펄스의 하강시간보다도 길면, 레이저펄스의 하강시간에 영향을 주기때문에, 방전전력의 하강시간을 충분히 짧게할 필요가 있다. 제32도에 표시하는 이 실시의 형태와 같은 광축(46)의 배치에서는, 방전전력의 하강시간은 50이하인 것이 바람직하다.

또, 제32도에 표시하는 이 실시의 형태13과 같은 광축(46)의 배치의 경우에는, 방전전력의 상승시간이 레이저펄스의 상승시간에도 영향을 주므로, 200이하의 짧은 펄스폭을 얻는데는 방전전력의 상승시간은 동일하게 50이하인것이 바람직하다.

이상과 같이, 이 실시의 형태 13에 의하여 종래의 탄산가스레이저에서는 얻어지지 않았던 급준한 상승, 하강 및 200이하의 펄스폭을 가지는 레이저펄스를 실현할수 있고, 이 레이저펄스를 프린트기판의 가공에 응용함으로써 글라스클로스의 돌출, 탄화층의 발생이 없는 가공이 가능하게 된다.

이상과 같이 청구항 1기재의 발명에 의하면 배선기판의 레이저가공방법을 레이저빔을 10에서 200의 범위의 빔조사시간에서 에너지밀도를 20J/이상으로 하여 펄스적으로 배선기판의 피가공부에 조사하도록 구성하였으므로 글라스클로스등이 혼입한 복합재료로 되는 기판에 대한 관통구멍 또는 블라인드바이아홀의 천공이나 홈가공, 외형 절단등에 대하여 양호하고 또한 미세가공이 될수 있는 효과가 있다.

청구항 2기재의 발명에 의하면, 배선기판의 레이저가공장치를 레이저빔의 스폿을 배선기판상의 각 목표위치에 순차위치결정하면서 레이저빔의 방향을 바꾸어서 배선기판상을 이동시키기 위한 광학수단과, 레이저빔 발진기의 펄스 발진동작과 광학수단의 동작을 동기제어하는 동시에, 목표위치의 각각에 조사하는 임의의 연속하는 2개의 펄스상의 레이저빔간의 시간간격이 레이저발진기의 펄스주파수에 관계없이 15ms이상으로 되도록 광학수단을 제어하는 제어수단을 구비하도록 구성하였으므로, 높은 펄스주파수의 레이저빔을 사용한 경우라도 각각의 피가공개소에서는 15ms이상의 빔조사휴지시간을 확보하여 빔조사할 수 있으므로, 탄화층이 거의 형성되지 않고 또한 글라스클로스의 돌출이 없는 도금에 적합한 고품질의 구멍을 가공할 수 있는 효과가 있다. 또, 레이저빔의 스폿의 스캐닝 주파스를 한계까지 높일 수 있으므로, 고속인 천공가공이 가능하게되고 다수의 천공가공을 단시간에 실행할 수 있으며 그런 까닭에 배선기판의 생산성을 대폭적으로 향상할 수 있는 효과가 있다.

청구항 3기재의 발명에 의하면, 배선기판 가공용의 탄산가스레이저발진기의 방전공간의 가스류방향의 길이는 적어도 개구부의 폭이상이며, 개구부의 중심을 만드는 광축이, 개구부의 전영역이 방전공간의 가스류방향길이의 영역에서 밀려나오는 일이 없는 범위로서, 가스류에 대하여 가장 상류측에 위치하도록 설정되고 또, 방전공간에 투입되는 방전전력의 상승 및 하강시간이 50이하이도록 구성하였으므로, 레이저펄스의 상승, 하강을 단축할 수 있으며 배선기판 가공에 적합한 빔조사시간이 짧은 레이저빔을 얻을수 있는 효과가 있다.

Claims

레이저빔을 사용하여 배선기판에 관통구멍 또는 블라인드바이아홀의 천공이나 홈가공, 외형절단등의 가공을 하는 배선기판의 레이저가공방법에 있어서, 상기 레이저빔을 10에서 200의 범위의 빔 조사시간에서, 에너지 밀도를 20J/이상으로 하여 펄스적으로 상기 배선기판의 피가공부에 조사하는 것을 특징으로 하는 배선기판의 가공방법.
레이저발진기에서 방사되는 레이저빔을 사용하여 배선기판에 관통구멍 또는 블라인드 바이아홀의 천공이나, 홈가공, 외형절단등의 가공을 하는 배선기판의 레이저가공장치에 있어서, 상기 레이저빔의 스폿을 상기 배선기판상의 각 목표위치로 순차 위치결정하면서 상기 레이저빔의 방향을 바꾸어 상기 배선기판상을 이동시키기 위한 광학수단과, 상기 레이저발진기의 펄스발진동작과 상기 광학수단의 동작을 동기 제어하는 동시에, 상기 목표위치의 각각에 조사하는 임의의 연속하는 2개의 펄스상의 레이저빔간의 시간간격이 상기 레이저발진기의 펄스주파수에 관계없이 15ms이상으로 되도록 상기 광학수단을 제어하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 배선기판의 레이저 가공장치.
레이저매질로서의 고속의 가수류중에 방전전력을 펄스적으로 투입함으로써 형성되는 방전공간과, 상기 방전공간에서 레이저빔을 그 광축이 상기 가스류에 대하여 직교하도록 꺼내는 개구부를 구비하고 있으며 상기 방전공간의 가스류방향의 길이는 적어도 상기 개구부의 폭이상이고, 상기 개구부의 중심을 이루는 상기 광축이, 상기 개구부의 전영역이 상기 방전공간의 가스류방향길이의 영역에서 밀려나오는 일이 없는 범위에 있고 상기 가스류에 대하여 가장 상류측에 위치하도록 설정되며, 또 상기 방전공간에 투입되는 상기 방전전력의 상승 및 하강시간이 50이하인것을 특징으로 하는 배선기판 가공용의 탄산가스레이저 발진기.