KR100530818B1

KR100530818B1 - 적층 재료의 레이저 가공 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100530818B1
Application number: KR10-2003-7014634A
Authority: KR
Inventors: 고바야시노부따까; 다께노쇼오즈이; 이또겐지; 모리야스마사하루
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2001-05-11
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2005-11-25
Also published as: JP4278389B2; EP1386689A1; KR20030096379A; CN1286608C; US20040173942A1; WO2002092276A1; TW523436B; CN1531471A; JPWO2002092276A1

Abstract

1 이상의 도체층(4, 6)과 적층된 절연층(2)을 포함하는 적층 재료(1)를 레이저 빔(20)에 의해 가공할 수 있는 적층 재료를 레이저 빔 가공하는 방법은 적층 재료에 레이저 빔(20)을 조사하여 도체층(4)을 가공하기 위한 구멍(22)을 형성하는 단계와, 그 구멍(22)에, 도체층(4)에 조사한 레이저 빔보다도 가공점에 있어서의 빔 직경이 더 작은 레이저 빔을 조사하여 도체층(4, 6)에 적층된 절연층(2)을 가공하는 단계를 포함한다.

Description

적층 재료의 레이저 가공 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR LASER BEAM MACHINING OF LAMINATED MATERIAL}

본 발명은, 적층 재료의 레이저 가공 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프린트 기판이라 호칭되는 적층 배선 기판에 있어서, 레이저광에 의해 펀칭 가공 및 홈 가공을 행하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

예를 들어, 도19에 도시한 바와 같이, 프린트 기판(1)은 절연재(2), 절연재(2)의 양 표면에 부착된 동박(4) 및 동박(6)으로 이루어진다. 절연재(2)는 직경이 수㎛인 유리 섬유(8)를 40개 내지 60개 묶어 1다발로 한 섬유 다발(유리 크로스)(10)을 그물눈형으로 직조한 것에 에폭시 수지를 함침 경화시켜 형성된다.

이와 같은 프린트 기판(1)에 있어서, 절연재(2)의 표면에 부착된 2매의 동박(4) 및 동박(6)을 전기적으로 접속하는 경우, 종래에는 프린트 기판(1)을 관통하는 관통 구멍이라 불리우는 관통 구멍을 드릴에 의해 형성하고, 이 관통 구멍의 내벽에 동 도금을 실시하여 도통층을 형성하고 있었다. 그러나, 이와 같이 드릴에 의해 펀칭을 행하는 경우, 구멍 직경이 ø200 ㎛ 이하가 되면, 드릴의 손모가 심해져 펀칭 중에 드릴 꺾임이 발생하기 쉬운 것 및 가공 속도가 현저하게 지연되는 등의 문제가 있었다. 또한, 드릴에 의해 펀칭을 행하는 경우에는 가공된 관통 구멍의 단면에 있어서 표면 거칠기가 수십㎛로 매우 커져 도금 처리에 의해 그 단면에 균일한 도통층을 형성하는 것이 곤란하였다.

이와 같은 문제를 해결하기 위해, 드릴 대신에 레이저광에 의해 관통 구멍을 형성하는 방법이 American Society of Mechanical Engineers 90-WA/EFP-36에 제안되어 있다. 이는, 도20에 도시된 바와 같이 프린트 기판(1)에 레이저광(20)을 조사함으로써, 동박(4)이나 동박(6) 및 유리 섬유(8)나 에폭시 수지를 제거하여 관통 구멍(14)을 형성하는 방법이다.

또한, 일본 특허 공개 평3-27885호 공개공보는 레이저광을 펄스화하여 동박을 가공하는 경우와, 절연재를 가공하는 경우로, 레이저광의 피크 출력을 변화시키는 레이저 가공 방법을 개시한다. 도19를 이용하여 설명하면, 이 레이저 가공 방법에 있어서는 동박(4)을 가공하는 경우 및 동박(6)을 가공하는 경우에 동일한 고피크 출력의 레이저 빔을 사용하고, 절연재(2)를 가공하는 경우에 저피크 출력의 레이저 빔을 사용함으로써 상술한 구멍 단면의 표면 거칠기를 작게 한다.

도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 적층 재료의 레이저 가공 방법의 공정을 도식적으로 도시하는 도면이다.

도2는 동박의 균일한 표면에 펄스 폭이나 1 펄스의 에너지가 다른 레이저 빔을 1 펄스 조사하는 경우에 있어서, 그 레이저 빔의 동박 가공 능력을 설명하는 그래프도이다.

도3은 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 적층 재료의 레이저 가공 방법의 공정을 도식적으로 도시하는 도면이다.

도4는 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 적층 재료의 레이저 가공 장치를 도식적으로 도시하는 도면이다.

도5는 개구경 연속 가변 빔 조리개를 도식적으로 도시하는 도면이다.

도6은 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 적층 재료의 레이저 가공 장치를 도식적으로 도시하는 도면이다.

도7은 결상 광학계의 기본 구성을 도식적으로 도시하는 도면이다.

도8은, 본 제4 실시 형태에 의한 적층 재료의 레이저 가공 장치를 도식적으로 도시하는 도면이다.

도9는 볼록 거울과 오목 거울을 이용한 경우의 결상 광학계의 기본 구성을 도식적으로 도시하는 도면이다.

도10은 반사 미러의 반사면의 형상에 의한 반사 방법의 차이를 도식적으로 도시하는 도면이다.

도11은 도8의 레이저 가공 장치에서 이용되는 반사면 형상 가변 반사 미러의 구성을 도식적으로 도시하는 도면이다.

도12는 본 발명의 제5 실시 형태에 의한 적층 재료의 레이저 가공 장치를 도식적으로 도시하는 도면이다.

도13은 개구와 렌즈에 의한 집광 상태를 도식적으로 도시하는 도면이다.

도14는 본 발명의 제6 실시 형태에 의한 적층 재료의 레이저 가공 장치를 도식적으로 도시하는 도면이다.

도15는 초점 거리 가변 전사 렌즈의 구성을 도식적으로 도시하는 도면이다.

도16은 본 발명의 제7 실시 형태에 의한 적층 재료의 레이저 가공 방법의 공정을 도식적으로 도시하는 도면이다.

도17은 본 발명의 제8 실시 형태에 의한 적층 재료의 레이저 가공 방법의 공정을 도식적으로 도시하는 도면이다.

도18은 동에 있어서의 탄산가스 레이저 흡수율의 온도 의존성을 나타내는 그래프도이다.

도19는 프린트 기판의 단면을 도식적으로 도시하는 도면이다.

도20은 종래의 레이저 가공에 의한 관통 구멍 형성 공정을 도식적으로 도시하는 도면이다.

도21은 종래의 레이저 가공에 의해 형성한 관통 구멍의 단면을 도식적으로 도시하는 도면이다.

(발명이 해결하고자 하는 기술적 과제)

그러나, 레이저광을 이용하여 가공을 행한 경우에는, 도21에 도시한 바와 같이 가공된 관통 구멍(14) 내에 20 ㎛ 정도의 동박(4), 동박(6) 및 유리 크로스(10)의 구멍 내로의 돌출이 생기는 문제가 있었다. 또한, 관통 구멍(14)의 형상이, 중간이 불룩한 형상이 되는 등의 문제가 있었다. 또한, 동박(4)이나 동박(6)에 있어서의 구멍 직경의 변동이 크다는 문제가 있었다. 관통 구멍(14) 내로의 동박(4), 동박(6) 및 유리 크로스(10)의 돌출이 10 ㎛ 이상이 되었거나, 관통 구멍(14)의 형상이, 중간이 불룩한 형상이 되었거나, 동박(4)이나 동박(6)에 있어서의 구멍 직경의 변동이 커졌거나 하면, 관통 구멍(14)의 내벽에 균일한 도통층을 형성하는 것이 곤란해져 동박(4)과 동박(6) 사이의 전기적인 접속의 신뢰성이 저하된다.

또한, 이상의 과제는 프린트 기판(1)에 있어서 블라인드 바이어 홀(고정 구멍)을 형성하거나, 홈 가공을 행하는 경우에도 적합하다. 고정 구멍 내나 홈 내로 20 ㎛ 정도의 동박(4)이나 유리 크로스(10)의 돌출이 생기거나, 가공된 구멍이나 홈의 형상이 사다리꼴 등의 형상이 되면, 그 고정 구멍이나 홈의 내벽에 도통용 금속막 등의 균일한 막을 형성할 수 없는 등의 문제가 있었다.

또한, 레이저 가공에 있어서의 가공 시간의 단축이 요구된다.

본 발명의 목적은, 적층 배선 기판에 있어서 펀칭 가공이나 홈 가공 등의 레이저 가공을 행하는 경우에, 구멍이나 홈의 내부에 적층 재료의 일부가 돌출되는 일 없이 구멍 형상이 원하는 형상이 되는 신뢰성이 높은 가공을 실현하는 레이저 가공 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

(그 해결 방법)

본 발명에 관한 제1 적층 재료 레이저 가공 방법은, 1 이상의 도체층과 절연층이 적층된 적층 재료를 레이저 빔에 의해 가공하는 방법이다. 이 방법은 상기한 도체층에 레이저 빔을 조사하여 가공 구멍을 형성하는 도체층 가공 단계와, 상기한 도체층 가공 단계에 이어서 상기한 가공 구멍에 상기한 도체층에 조사한 레이저 빔보다도 가공점에 있어서의 빔 직경이 작은 레이저 빔을 조사하여 상기한 도체층에 적층한 절연층을 가공하는 절연층 가공 단계를 포함한다.

본 발명에 관한 제2 적층 재료 레이저 가공 방법은, 1 이상의 도체층과 절연층이 적층된 적층 재료에 레이저 빔을 조사하여 상기한 적층 재료를 관통하는 관통 구멍을 형성하는 방법이다. 여기서, 상기한 적층 재료의 레이저 빔이 출사하는 측의 표면층은 도체층이다. 이 방법은 상기한 표면층 상에 레이저 빔 흡수 재료를 형성하는 단계와, 상기한 적층 재료를 관통하는 관통 구멍을 형성하는 단계로 이루어진다.

바람직하게는, 상기한 제2 적층 재료 레이저 가공 방법에 있어서, 상기한 레이저 빔 흡수 재료는 고분자 재료이다.

또한, 상기한 제2 적층 재료 레이저 가공 방법은 상기한 제1 적층 재료 레이저 가공 방법과 병용할 수 있다.

본 발명에 관한 제3 적층 재료 레이저 가공 방법은, 1 이상의 도체층과 절연층이 적층된 적층 재료에 레이저 빔을 조사하여 펀칭 가공을 행하는 방법이다. 이 방법은 상기한 도체층에 있어서 펀칭 가공에 의해 제거되는 부분을 미리 가열하는 가열 단계와, 상기한 가열 단계에 있어서 가열된 부분에 레이저 빔을 조사하여 펀칭 가공을 행하는 가공 단계를 포함한다.

바람직하게는 상기한 제3 적층 재료 레이저 가공 방법에 있어서, 상기한 가열 단계는 레이저 빔을 조사함으로써 행해진다.

또한, 상기한 제3 적층 재료 레이저 가공 방법은 상기한 제1 적층 재료 레이저 가공 방법과 병용할 수 있다. 그 경우, 바람직하게는, 상기한 제1 적층 재료 레이저 가공 방법은 상기한 도체층 가공 단계 전에 상기한 도체층에 있어서 가공에 의해 제거되는 부분을 미리 가열하는 가열 단계를 포함하고, 상기한 도체층 가공 단계에 있어서 상기한 가열 단계에 의해 가열된 부분에 레이저 빔을 조사하여 가공 구멍을 형성한다.

또한, 상기한 제3 적층 재료 레이저 가공 방법은 상기한 제2 적층 재료 레이저 가공 방법과 병용할 수 있다. 그 경우, 적층 재료의 레이저 빔이 출사하는 측의 표면층(도체층)에 레이저 빔 흡수 재료를 형성하는 한편, 레이저 빔이 입사하는 도체층에 있어서 펀칭 가공을 행하는 경우에, 펀칭 가공에 의해 제거되는 부분을 미리 가열한 후, 그 가열된 부분에 레이저 빔을 조사해도 좋다.

또한, 상기한 제3 적층 재료 레이저 가공 방법은 상기한 제1 적층 재료 레이저 가공 방법 및 상기한 제2 레이저 가공 방법과 병용할 수 있다.

본 발명에 관한 제4 적층 재료 레이저 가공 방법은, 절연층과 그 절연층을 협지하는 2개의 도체층으로 이루어지는 적층부를 포함하는 도체층과 절연층이 적층된 적층 재료에 있어서, 레이저 빔을 조사하여 상기한 적층부를 관통하는 관통 구멍을 형성하는 방법이다. 이 방법은 상기한 적층부의 제1 도체층에 제1 레이저 빔을 조사하여 가공 구멍을 형성하는 제1 가공 단계와, 상기한 제1 가공 단계에 이어서 상기한 제1 가공 단계의 가공점에 있어서의 빔 직경을 일정하게 하여 상기한 제1 가공 단계에 의해 형성된 가공 구멍에 상기한 제1 레이저 빔보다도 피크 출력이 낮은 제2 레이저 빔을 조사하여 상기한 적층부의 절연층의 가공을 행하는 제2 가공 단계와, 상기한 제2 가공 단계에 이어서 상기한 제2 가공 단계의 가공점에 있어서의 빔 직경을 일정하게 하여 상기한 제2 가공 단계에 의해 형성된 가공 구멍에 상기한 제1 레이저 빔보다도 피크 출력이 낮고, 또한 상기한 제2 레이저 빔보다도 피크 출력이 높은 제3 레이저 빔을 조사하여 상기한 정층부의 제2 도체층의 가공을 행하는 제3 가공 단계로 이루어진다.

또한, 상기한 제4 적층 재료 레이저 가공 방법은 상기한 제1 적층 재료 레이저 가공 방법과 병용할 수 있다. 그 경우, 절연층과 그 절연층을 협지하는 2개의 도체층으로 이루어지는 상기한 적층부에 있어서, 상기한 제1 도체층에 상기한 제1 레이저 빔을 조사하여 가공 구멍을 형성하고, 다음에 상기한 가공 구멍에 상기한 제1 레이저 빔보다도 피크 출력이 낮고 상기한 제1 레이저 빔보다도 가공점에 있어서의 빔 직경이 작은 제2 레이저 빔을 조사하여 상기한 적층부의 절연층을 가공한다.

또한, 상기한 제4 적층 재료 레이저 가공 방법은 상기한 제2 적층 재료 레이저 가공 방법과 병용할 수 있다. 예를 들어, 상기한 적층부의 제2 도체층이 상기한 적층 재료의 표면층인 경우, 바람직하게는 상기한 제1 가공 단계 전에, 상기한 제2 도체층 상에 레이저 빔 흡수 재료를 형성하는 단계를 포함한다.

또한, 상기한 제4 적층 재료 레이저 가공 방법은 상기한 제3 적층 재료 레이저 가공 방법과 병용할 수 있다. 그 경우, 상기한 제4 적층 재료 레이저 가공 방법에 의해 적층 재료의 도체층의 레이저 가공을 행하는 경우에, 그 적층 재료의 도체층에 있어서 가공에 의해 제거되는 부분을 미리 가열한 후, 그 가열된 부분에 레이저 빔을 조사해도 좋다.

또한, 상기한 제4 적층 재료 레이저 가공 방법은 상기한 제1 적층 재료 레이저 가공 방법, 상기한 제2 적층 재료 레이저 가공 방법 및 상기한 제3 적층 재료 레이저 가공 방법 중 임의의 2개의 가공 방법, 또는 모든 가공 방법과 병용할 수 있다.

본 발명에 관한 제5 적층 재료 레이저 가공 방법은 절연층과 그 절연층을 협지하는 2개의 도체층으로 이루어지는 적층부를 포함하는 도체층과 절연층이 적층된 적층 재료에 있어서, 레이저 빔을 조사하여 상기한 적층부를 관통하는 관통 구멍을 형성하는 방법이다. 이 방법은 상기한 적층부의 제1 도체층에 제1 레이저 빔을 조사하여 가공 구멍을 형성하는 제1 가공 단계와, 상기한 제1 가공 단계에 이어서 상기한 제1 가공 단계보다도 파워 밀도를 작게 하고, 제2 레이저 빔을 조사하여 상기한 적층부의 절연층의 가공을 행하는 제2 가공 단계와, 상기한 제2 가공 단계에 이어서 상기한 제1 가공 단계보다도 파워 밀도를 낮게, 또한 상기한 제2 가공 단계보다도 파워 밀도를 높게 하여 상기한 제2 가공 단계에 의해 형성된 가공 구멍에 제3 레이저 빔을 조사하여 상기한 적층부의 제2 도체층의 가공을 행하는 제3 가공 단계로 이루어진다.

본 발명에 관한 제6 적층 재료 레이저 가공 방법은 절연층과 그 절연층을 협지하는 2개의 도체층으로 이루어지는 적층부를 포함하는 도체층과 절연층이 적층된 적층 재료에 있어서, 펄스화된 레이저 빔을 조사하여 상기한 적층부를 관통하는 관통 구멍을 형성하는 방법이다. 이 방법은 상기한 적층부의 제1 도체층에 제1 레이저 빔을 조사하여 가공 구멍을 형성하는 제1 가공 단계와, 상기한 제1 가공 단계에 이어서 상기한 제1 가공 단계의 가공점에 있어서의 빔 직경을 일정하게 하여 상기한 제1 가공 단계에 의해 형성된 가공 구멍에 상기한 제1 레이저 빔보다도 피크 출력이 낮고, 또한 상기한 제1 레이저 빔보다도 펄스 폭이 긴 제2 레이저 빔을 조사하여 상기한 적층부의 절연층의 가공을 행하는 제2 가공 단계와, 상기한 제2 가공 단계에 이어서 상기한 제2 가공 단계의 가공점에 있어서의 빔 직경을 일정하게 하여 상기한 제2 가공 단계에 의해 형성된 가공 구멍에 상기한 제1 레이저 빔보다도 피크 출력이 낮고, 또한 상기한 제1 레이저 빔보다도 펄스 폭이 긴 레이저 빔이며, 상기한 제2 레이저 빔보다도 피크 출력이 높고, 또한 상기한 제2 레이저 빔보다도 펄스 폭이 짧은 제3 레이저 빔을 조사하여 상기한 적층부의 제2 도체층의 가공을 행하는 제3 가공 단계로 이루어진다.

본 발명에 관한 적층 재료 레이저 가공 장치는 1 이상의 도체층과 절연층이 적층된 적층 재료에 레이저 빔을 조사하여 가공을 행하는 장치이다. 이 장치는 피크 출력이 다른 복수의 펄스화된 레이저 빔을 출사할 수 있는 레이저 발진기와, 상기한 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 빔의 일부를 통과시키는 개구와, 상기한 개구를 통과한 레이저 빔을 광로 변경시키는 광로 변경 광학계와, 상기한 개구의 상을 결상하는 결상 렌즈와, 상기한 레이저 발진기, 상기한 개구, 상기한 광로 변경 광학계 및 상기한 결상 렌즈의 위치 및 동작을 제어하는 제어부를 구비한다. 또한, 상기한 제어부는 결상되는 상의 크기를 가변으로 한다.

바람직하게는, 상기한 적층 재료 레이저 가공 장치는 또한 상기한 개구와 상기한 광로 변경 광학계 사이의 광로 중에 광로 길이를 가변으로 하는 광로 길이 가변 광학계를 구비한다. 또한, 상기한 제어부는 상기한 광로 길이 가변 광학계를 제어하여 상기한 개구와 상기한 결상 렌즈 사이의 거리를 가변으로 한다.

바람직하게는, 상기한 적층 재료 레이저 가공 장치는 또한 상기한 개구와 상기한 광로 변경 광학계 사이의 광로 중에 반사 미러를 구비한다. 또한, 상기한 제어부는 상기한 반사 미러의 반사면 형상을 가변으로 한다.

바람직하게는, 상기한 적층 재료 레이저 가공 장치에 있어서, 상기한 제어부는 상기한 반사 미러의 반사면 형상을 회전 쌍곡면의 일부로 한다.

바람직하게는, 상기한 적층 재료 레이저 가공 장치에 있어서, 상기한 제어부는 상기한 반사 미러에 장착된 압전 소자를 제어함으로써 상기한 반사 미러의 반사면 형상을 가변으로 한다.

바람직하게는, 상기한 적층 재료 레이저 가공 장치에 있어서, 상기한 제어부는 상기한 개구의 개구경을 가변으로 한다.

바람직하게는, 상기한 적층 재료 레이저 가공 장치에 있어서, 상기한 제어부는 상기한 결상 렌즈의 초점 거리를 가변으로 한다.

(종래 기술보다 유효한 효과)

본 발명에 의한 적층 재료의 레이저 가공 방법에 의해, 관통 구멍의 중간 불룩 형상이 생기는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 의한 적층 재료의 레이저 가공 방법에 의해, 적층 재료의 레이저광 입사측의 표면층인 동박의 구멍 직경의 변동을 저감할 수 있다.

본 발명에 의한 적층 재료의 레이저 가공 방법에 의해, 관통구 내의 동박이나 유리 크로스의 돌출을 방지할 수 있다.

본 발명에 의한 적층 재료의 레이저 가공 방법에 의해, 적층 재료의 레이저광 출사측의 표면층인 동박의 구멍 직경의 변동을 저감할 수 있다.

본 발명에 의한 적층 재료의 레이저 가공 장치에 의해, 레이저 빔의 빔 직경의 변화를 간편하게 실현할 수 있고, 관통 구멍의 중간 불룩 형상이 생기는 것을 간편하게 방지할 수 있다.

이하에 첨부의 도면을 이용하여 본 발명의 실시 형태를 설명한다.

<제1 실시 형태>

도1에 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 적층 재료의 레이저 가공 방법의 공정을 도식적으로 도시한다. 본 실시 형태에 있어서, 적층 재료라 함은, 적층 배선 기판으로, 프린트 기판이라 호칭된다. 도1에 도시한 바와 같이, 프린트 기판(1)은 절연재(절연층)(2), 절연재(2)의 양 표면에 부착된 동박(도체층)(4) 및 동박(도체층)(6)으로 이루어진다. 절연재(2)는 유리 에폭시 수지로, 직경이 수㎛인 유리 섬유를 40개 내지 60개 묶어 1다발로 한 유리 크로스(10)를 그물눈형으로 직조한 것에 에폭시 수지를 함침 경화시켜 형성된다. 도1에 도시되는 공정에 있어서는 동박(4) 및 동박(6)의 두께가 12 ㎛인 두께 0.4 ㎜의 양면을 동으로 입힌 프린트 기판(유리 에폭시 기판)(1)에 탄산가스 레이저의 펄스화된 레이저 빔을 조사하여 관통 구멍(14)을 형성한다.

우선, ø120 ㎛에 집광한 레이저 빔(20)을 동박(4)에 조사하여 동박(4)의 표면에 가공 구멍(22)을 형성한다. 이 때, 레이저 빔의 펄스 온(ON)시간(펄스 폭)을 3 ㎲, 1 펄스의 레이저 에너지를 24 mJ이라 설정하고, 그 레이저 빔을 1 펄스 조사함으로써 동박(4)의 표면에 ø100 ㎛의 가공 구멍(22)을 형성한다. 또한, 이후의 가공에 있어서, 레이저 빔의 집광 직경(가공점에 있어서의 레이저 빔 직경)을 ø120 ㎛로 고정한다.

다음에, 가공 구멍(22)과 동일한 위치에 레이저 빔의 펄스 온시간을 100 ㎲, 1 펄스의 레이저 에너지를 10 mJ이라 설정하고, 그 레이저 빔을 4 펄스 조사하여 절연재(2)를 가공한다. 또한, 그 동일한 위치에 레이저 빔의 펄스 온시간을 40 ㎲, 1 펄스의 레이저 에너지를 8 mJ이라 설정하고, 그 레이저 빔을 1 펄스 조사하여 동박(6)을 가공한다. 이에 의해, 프린트 기판(1)에 ø100 ㎛의 관통 구멍(14)을 형성한다.

이 관통 구멍(14)의 단면을 현미경에 의해 관찰하면, 구멍 직경이 거의 변화하지 않고, 그 구멍의 중심 축선의 방향이 레이저 빔의 광축 방향에 일치한다. 또한, 관통 구멍(14) 내에 있어서, 레이저광 입사측의 동박(4) 및 레이저광 출사측의 동박(6)의 구멍 내로의 돌출은 5 ㎛ 이하이고, 유리 크로스(10)의 구멍 내로의 돌출은 거의 존재하지 않는 것을 알았다.

한편, 도1의 공정에 의한 펀칭 가공과 비교하기 위해, 동일한 프린트 기판, 또한 동일한 종류의 레이저광을 이용하여 다른 공정에 의해 펀칭 가공을 행한다. 이하에 이들 비교 실험에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 비교 실험에 있어서, 동박(4), 절연재(2) 및 동박(6)에 조사하는 레이저 빔의 집광 직경은 ø120 ㎛로 고정된다. 제1 비교 실험으로서, 레이저 빔을, 도1에 있어서 동박(4)을 가공한 조건(레이저 빔의 펄스 온시간이 3 ㎲, 1 펄스의 레이저 에너지가 24 mJ)으로 설정하여 프린트 기판(1)에 1 펄스 조사한다. 그리고, 그 동일한 위치에 레이저 빔의 펄스 온시간을 100 ㎲, 1 펄스의 레이저 에너지를 10 mJ이라 설정하여 그 레이저 빔을 5 펄스 조사한다. 이 공정에 의해, 프린트 기판(1)에 관통 구멍(14)이 형성된다. 그러나, 이 관통 구멍(14)의 단면을 현미경에 의해 관찰하면, 관통 구멍(14) 내에 레이저광 출사측의 동박(6)이 20 ㎛ 정도 돌출되어 있었다.

또한, 제2 비교 실험으로서, 레이저 빔을, 도1에 있어서 동박(4)을 가공한 조건(레이저 빔의 펄스 온시간이 3 ㎲, 1 펄스의 레이저 에너지가 24 mJ)으로 설정하여 프린트 기판(1)에 5 펄스 연속해서 조사한다. 이 공정에 의해, 프린트 기판(1)에 관통 구멍(14)이 형성된다. 그러나, 관통 구멍(14)의 단면을 현미경에 의해 관찰하면, 관통 구멍(14)의 형상은 중간이 불룩한 형상이고, 또한 관통 구멍(14) 내에 레이저광 입사측의 동박(4), 레이저광 출사측의 동박(6) 및 유리 크로스(10)가 20 ㎛ 정도 돌출되어 있었다.

또한, 제3 비교 실험으로서, 레이저 빔을 도1에 있어서 동박(4)을 가공한 조건(레이저 빔의 펄스 온시간이 3 ㎲, 1 펄스의 레이저 에너지가 24 mJ)으로 설정하여 프린트 기판(1)에 1 펄스 조사한다. 그리고, 그 동일한 위치에 레이저 빔의 펄스 온시간을 100 ㎲, 1 펄스의 레이저 에너지를 10 mJ이라 설정하여 그 레이저 빔을 4 펄스 조사한다. 또한, 그 동일한 위치에 레이저 빔의 펄스 온시간을 3 ㎲, 1 펄스의 레이저 에너지를 24 mJ이라 설정하여 그 레이저 빔을 1 펄스 조사한다. 이 공정에 의해, 프린트 기판(1)에 관통 구멍(14)이 형성된다. 그러나, 관통 구멍(14)의 단면을 현미경에 의해 관찰하면, 관통 구멍(14) 내에 레이저광 출사측의 동박(6)이 20 ㎛ 정도 돌출되어 있었다. 또한, 본 제3 비교 실험의 방법은 상술한 일본 특허 공개 평3-27885호 공개공보에 기재된 방법과 같은 방법으로, 동박(4)을 가공하는 경우 및 동박(6)을 가공하는 경우에는 동일한 고피크 출력의 레이저 빔을 사용하고, 절연재(2)를 가공하는 경우에는 저피크 출력의 레이저 빔을 사용한다.

또한, 제4 비교 실험으로서, 레이저 빔을 도1에 있어서 동박(4)을 가공한 조건(레이저 빔의 펄스 온시간이 3 ㎲, 1 펄스의 레이저 에너지가 24 mJ)으로 설정하여 프린트 기판(1)에 1 펄스 조사한다. 그리고, 그 동일한 위치에 레이저 빔의 펄스 온시간을 1 ㎲, 1 펄스의 레이저 에너지를 10 mJ이라 설정하여 그 레이저 빔을 10 펄스 조사한다. 이 공정에 의해, 프린트 기판(1)에 관통 구멍(14)이 형성된다. 그러나, 관통 구멍(14)의 단면을 현미경에 의해 관찰하면, 관통 구멍(14)의 형상은 중간이 불룩한 형상으로, 관통 구멍(14) 내에 레이저광 입사측의 동박(4), 레이저광 출사측의 동박(6) 및 유리 크로스(10)가 20 ㎛ 정도 돌출되어 있었다.

본 실시 형태에 의한 레이저 가공 방법에 있어서, 동박(4)을 가공할 때의 레이저 빔 조건(레이저 빔의 펄스 온시간이 3 ㎲, 1 펄스의 레이저 에너지가 24 mJ), 절연재(2)를 가공할 때의 레이저 빔 조건(레이저 빔의 펄스 온시간이 100 ㎲, 1 펄스의 레이저 에너지가 10 mJ) 및 동박(6)을 가공할 때의 레이저 빔 조건(레이저 빔의 펄스 온시간이 40 ㎲, 1 펄스의 레이저 에너지가 8 mJ)은 다르다. 여기서, 각각의 재료를 가공하는 경우의 레이저 빔의 피크 출력을 다음의 수학식 1을 이용하여 계산한다.

[수학식 1]

피크 출력 ＝ 1 펄스의 에너지/펄스 온시간(펄스 폭)

이에 따르면, 동박(4)을 가공할 때의 레이저 빔의 피크 출력(8 ㎾)은 절연재(2)를 가공할 때의 레이저 빔의 피크 출력(100 W)이나 동박(6)을 가공할 때의 레이저 빔의 피크 출력(200 W)보다도 높고, 동박(6)을 가공할 때의 레이저 빔의 피크 출력(200 W)은 절연재(2)를 가공할 때의 레이저 빔의 피크 출력(100 W)보다도 높다.

또한, 동박(4)을 가공할 때의 레이저 빔의 펄스 폭(3 ㎲)은 절연재(2)를 가공할 때의 레이저 빔의 펄스 폭(100 ㎲)이나 동박(6)을 가공할 때의 레이저 빔의 펄스 폭(40 ㎲)보다도 짧고, 동박(6)을 가공할 때의 레이저 빔의 펄스 폭(40 ㎲)은 절연재(2)를 가공할 때의 레이저 빔의 펄스 폭(100 ㎲)보다도 짧다. 이하에, 레이저 빔의 피크 출력이나 펄스 폭 값의 설정에 대해 상세하게 설명한다.

최초에, 레이저 빔의 피크 출력 값의 설정에 대해 설명한다. 또한, 레이저 가공에 있어서 피가공물의 가공 상태를 결정하는 가장 중요한 변수는 레이저 빔의 파워 밀도로, 다음의 수학식 2에 의해 나타난다.

[수학식 2]

파워 밀도 ＝ 레이저 빔의 피크 출력/레이저 빔의 집광 직경

본래는 이 파워 밀도의 값을 고려해야 하지만, 본 실시 형태에 의한 레이저 가공 방법 및 비교 실험의 레이저 가공 방법에 있어서는 조사하는 레이저 빔의 집광 직경이 일정(ø120 ㎛)하게 유지되므로 피크 출력의 값을 이용하여 고찰한다.

우선, 동박(4) 및 동박(6)을 가공하는 경우의 레이저 빔 조건에 대해 설명한다. 동은 일반적으로 레이저광의 반사율이 높고, 열전도가 좋기 때문에 레이저 가공이 곤란한 재료이다. 특히, 동박(4) 및 동박(6) 등의 프린트 기판 표면에 균일하게 형성된 동박은 그 균일한 표면에 탄산가스 레이저가 조사되어도 조사된 탄산가스 레이저의 99 ％에 가깝게 반사하여 가공이 매우 곤란하다. 도2는 동박의 균일한 표면에 펄스 폭이나 1 펄스의 에너지가 다른 레이저 빔을 동등한 집광 직경으로 1 펄스 조사하는 경우에 있어서, 그 레이저 빔의 동박 가공 능력을 설명하는 그래프이다. 그래프의 횡축은 레이저 빔의 펄스 폭, 종축은 레이저 빔의 1 펄스의 에너지를 나타낸다. 이 그래프에 있어서, 일정 펄스 폭이 있는 1 펄스당의 에너지를 갖는 레이저 빔을 조사하여 두께 18 ㎛의 동박을 관통할 수 있던 경우에는 그 펄스 폭의 값과 그 1 펄스당의 에너지의 값의 교점에 ◎가 표시된다. 마찬가지로, 일정 펄스 폭이 있는 1 펄스당의 에너지를 갖는 레이저 빔을 조사하여 두께 12 ㎛의 동박은 관통할 수 있지만 18 ㎛의 동박은 관통할 수 없던 경우에는 그 펄스 폭의 값과 그 1 펄스당의 에너지 값의 교점에 ○가 표시된다. 마찬가지로, 일정 펄스 폭이 있는 1 펄스당의 에너지를 갖는 레이저 빔을 조사하여 12 ㎛의 동박과 18 ㎛의 동박이 모두 관통할 수 없던 경우에는 그 펄스 폭의 값과 그 에너지 값의 교점에 ×가 표시된다. 도2에 도시되는 레이저 빔의 펄스 폭과 1 펄스의 에너지로부터 수학식 1을 이용하여 피크 출력을 산출하면, 집광 직경이 일정한 경우, 레이저 빔의 피크 출력이 높을수록 동박의 관통 능력이 높은 것을 알 수 있다.

도2의 그래프를 참조하면 본 실시 형태에 의한 레이저 가공 방법에 있어서 동박(4)을 가공한 레이저 빔(레이저 빔의 펄스 온시간이 3 ㎲, 1 펄스의 레이저 에너지가 24 mJ)은 두께 18 ㎛의 동박을 관통할 수 있을 정도의 높은 피크 출력(8 ㎾)을 갖고, 본 실시 형태에 의한 레이저 가공 방법으로 사용된 두께 12 ㎛의 동박도 충분히 가공할 수 있다. 즉, 동박(4)을 가공하는 경우에는, 도2의 그래프에 있어서 ◎가 표시된 레이저 빔 조건(레이저 빔의 피크 출력이 약 1 ㎾ 이상)이 필요하다.

한편, 본 실시 형태에 의한 레이저 가공 방법에 있어서 동박(6)을 가공한 레이저 빔(레이저 빔의 펄스 온시간이 40 ㎲, 1 펄스의 레이저 에너지가 8 mJ)은 그 피크 출력(200 W)이 동박(4)을 가공한 레이저 빔의 피크 출력보다도 낮아, 도2의 그래프에 있어서 두께 12 ㎛의 동박도 충분히 관통할 수 없다.

본 실시 형태에 의한 레이저 가공 방법에 있어서, 동박(6)의 레이저 빔이 조사되는 표면은 동박(4)의 경우와 달리 수지측의 표면이다. 이 수지측의 표면은 수지와의 밀착성을 향상시키기 위해 조면화되어 있고, 탄산가스 레이저의 반사율은 60 ％ 내지 70 ％이다. 이는 탄산가스 레이저를 동박(6)의 균일한 표면에 조사한 경우의 반사율(약 99 ％)보다도 낮다. 따라서, 본 실시 형태에 의한 레이저 가공 방법에 있어서 동박(6)을 가공하는 경우에는 동박(4)을 가공하기 위해 필요한 높은 피크 출력을 필요로 하지 않는다.

그러나, 동박(6)은 동이라는 재료의 특성에 의해 열전도율 및 반사율이 비교적 높아 레이저 가공이 곤란한 재료인 것에는 변함이 없다. 따라서, 동박(6)을 가공하기 위해서는 어느 정도의 피크 출력이 필요하다. 예를 들어, 제1 비교 실험에 있어서, 동박(6)에 대해 절연재(2)의 가공 시간과 동일한 저피크 출력(100 W)을 갖는 레이저 빔을 조사하면, 관통 구멍(14) 내에 동박(6)의 돌출이 발생한다.

다음에, 절연재(2)를 가공하는 경우의 레이저 빔 조건에 대해 설명한다. 절연재(2)를 가공하는 경우에는 레이저 빔의 피크 출력을, 동박(4) 및 동박(6)을 가공하는 경우의 레이저 빔의 피크 출력보다 낮게 할 필요가 있다. 우선, 유리 크로스(10)의 관통 구멍(14) 내로의 돌출에 관련지어 절연재(2)를 가공하는 레이저 빔 조건에 대해 설명한다.

레이저 가공시에 있어서, 레이저광은 레이저 가공에 의해 생기는 제거물에 의해 흡수, 굴절 및 산란된다. 여기서, 제거물이라 함은, 레이저 빔을 조사함으로써 용융한 수지나 유리 및 수지나 유리의 연소에 의한 잔사 등이다. 펀칭 가공의 경우에는 가공 중에 발생하는 제거물이 구멍의 내부에 밀폐되므로 표면 부근에서의 가공과 비교하여 레이저광의 흡수, 굴절 및 산란이 보다 생기기 쉬워진다. 이 흡수 등의 현상은 레이저 빔의 파워 밀도가 높을수록 현저해진다.

만약, 절연재(2)의 가공에 파워 밀도가 높은 레이저 빔을 이용하면, 발생하는 제거물에 의해 레이저광의 흡수, 굴절 및 산란이 매우 일어나기 쉬워진다. 그리고, 가공을 행하는 레이저광은 굴절 및 산란되어 파워 밀도가 저하된다. 여기서, 에폭시 수지는 유리 크로스(10)보다도 가공되기 쉽기 때문에 파워 밀도가 저하된 레이저광은 관통 구멍(14) 내벽의 에폭시 수지만을 가공한다. 결과적으로, 관통 구멍(14) 내에 유리 크로스(10)의 돌출이 발생한다. 예를 들어, 제2 및 제4 비교 실험에 있어서, 절연재(2)의 가공시에 동박(4)의 가공시와 같은(8 ㎾), 또는 그 이상의 피크 출력(10 ㎾)을 갖는 레이저 빔을 조사하면 유리 크로스(10)의 돌출이 발생한다.

동박(6)의 가공에 고피크 출력의 레이저 빔을 이용하는 경우에도 흡수 등에 의한 레이저광의 파워 밀도의 저하에 의해 동박(6)의 가공이 곤란해져 관통 구멍(14) 내에 동박(6)의 돌출이 생기기 쉬워진다. 예를 들어, 제3 및 제4 비교 실험에 있어서, 동박(6)에 대해 동박(4)의 가공시와 같은(8 ㎾), 또는 그 이상의 피크 출력(10 ㎾)을 갖는 레이저 빔을 조사하면, 관통 구멍(14) 내에 동박(6)의 돌출이 발생한다.

본 실시 형태에 의한 레이저 가공 방법에서는 절연재(2) 및 동박(6)을 가공하는 경우에 레이저 빔의 피크 출력을, 동박(4)을 가공하는 경우의 레이저 빔의 피크 출력보다도 낮게 하므로, 절연재(2) 및 동박(6)을 가공하는 경우의 파워 밀도는 동박(4)을 가공하는 경우의 파워 밀도보다도 작아져 제거물에 의한 레이저광의 흡수, 굴절 및 산란의 발생을 억제할 수 있다. 따라서, 유리 크로스(10)나 동박(6)이 관통 구멍(14) 내로 돌출되는 것을 방지할 수 있다.

다음에, 관통 구멍(14)의 형상에 관련지어 절연재(2)를 가공하는 레이저 빔 조건에 대해 설명한다. 동박(4)에 가공 구멍(22)을 형성하고, 그 후, 그 동일한 위치에 레이저 빔을 조사하면, 동박(4)의 가공 구멍(22)에 있어서 레이저광의 회절 현상이 일어난다. 이 회절 현상에 의해, 동박(4)을 통과한 레이저광은 일정 각도로 확산된다. 회절 각도는 레이저 파장에 비례하고, 가공 구멍(22)의 직경에 반비례한다.

일반적으로, 동박(4)의 가공 구멍(22)을 빠져나간 레이저광은 회절에 의해 확산되어 파워 밀도가 저하된다. 그러나, 동박(4)을 가공할 수 있는 레이저광의 최소 파워 밀도는 수지나 유리 크로스(10)를 가공할 수 있는 최소 파워 밀도에 비해 현저히 크다. 만약, 수지나 유리 크로스(10)의 가공에 동박(4) 가공시의 레이저 빔과 마찬가지로 고피크 출력의 레이저 빔을 이용하면, 동박(4)의 가공 구멍(22)을 통과하여 확산된 레이저광이 수지나 유리 크로스(10)를 가공하는 데 충분한 파워 밀도를 갖고 있으므로 가공된 관통 구멍(14)은 중간이 불룩한 형상이 된다. 예를 들어, 제2 및 제4 비교 실험에 있어서, 수지나 유리 크로스(10)의 가공시에 동박(4)의 가공시와 같은(8 ㎾), 또는 그 이상의 피크 출력(10 ㎾)을 갖는 레이저 빔을 조사하면, 가공된 관통 구멍(14)은 중간이 불룩한 형상이 된다.

본 실시 형태에 의한 레이저 가공 방법에서는 동박(4)을 가공한 후 절연재(2)를 가공하는 경우에, 피크 출력이 낮은 레이저 빔을 조사함으로써 회절광의 파워 밀도를, 수지나 유리 크로스(10)를 가공할 수 있는 최소 파워 밀도 이하로 한다. 이에 의해, 관통 구멍(14)이, 중간이 불룩한 형상이 되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 의한 레이저 가공 방법에 있어서는 가공점에 있어서의 레이저 빔 직경이 일정하고, 레이저 빔의 피크 출력을 변화시킴으로써 파워 밀도를 변화시켰다. 그러나, 수학식 2에 따르면, 가공점에 있어서의 레이저 빔 직경을 가변으로 해도 파워 밀도를 변화시킬 수 있다. 본 실시 형태에 의한 방법에 있어서도 가공점에 있어서의 레이저 빔 직경을 바꾸어 파워 밀도를 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 절연재(2)를 가공하는 경우에 파워 밀도를 저하시키기 위해 절연재(2)에, 동박(4)에 조사한 레이저 빔보다도 가공점에 있어서의 빔 직경이 큰 레이저 빔을 조사해도 좋다. 절연재(2)에 동박(4)에 조사한 레이저 빔보다도 가공점에 있어서의 빔 직경이 큰 레이저 빔을 조사해도 동박(4)에 형성된 가공 구멍(22)의 외측에 조사한 레이저 빔은 동박(4)에 의해 반사되어 절연재(2)에 조사되는 레이저 빔의 빔 직경이 동박(4)을 가공한 경우의 레이저 빔 직경과 동등해진다. 따라서, 가공점에 있어서의 레이저 빔 직경을 가변으로 해도 단면에 있어서의 구멍 직경이 일정한 관통 구멍(14)을 형성하는 것이 가능하다.

다음에, 레이저 빔의 펄스 폭 값의 설정에 대해 설명한다. 일반적으로, 펄스화된 레이저 빔을 이용하는 레이저 가공에 있어서, 레이저 빔의 펄스 폭은 레이저 빔의 조사 시간과 같다. 따라서, 피가공물에 있어서, 레이저 빔의 펄스 폭이 짧을수록 1 펄스당의 제거 깊이는 얕아지고, 레이저 빔의 펄스 폭이 길수록 1 펄스당의 제거 깊이가 깊어진다. 그로 인해, 본 실시 형태에 의한 방법에 있어서, 동박(4)을 가공하는 경우에는 동박(4)을 지나치게 깊게 가공하여 절연재(2)에 도달하지 않도록 레이저 빔의 펄스 폭을 3 ㎲ 정도까지 짧게 한다. 또한, 절연재(2)를 가공하는 경우에는, 1 펄스당의 제거 깊이를 깊게 하여 효율적으로 가공하기 위해 레이저 빔의 펄스 폭을 100 ㎛ 정도까지 길게 한다.

또한, 본 실시 형태에 의한 방법에 있어서, 동박(6)을 가공하는 경우에는 레이저 빔의 펄스 폭을 30 ㎲ 내지 50 ㎲ 정도로 설정한다. 이는 동박(6)에 이 범위의 펄스 폭보다 작은 펄스 폭의 레이저 빔을 조사하면 가공의 효율이 저하되고, 동박(6)에 이 범위의 펄스 폭보다 큰 펄스 폭의 레이저 빔을 조사하면 용융하는 동이 증가하여 관통 구멍(14)의 개구부 부근에 그 용융한 동이 잔류되기 쉬워지기 때문이다(제7 실시 형태를 참조).

레이저 빔의 피크 출력을 변화시키기 위해서는 1 펄스의 레이저 에너지를 바꾸는 것도 고려되지만, 본 실시 형태에 의한 레이저 가공 방법에 있어서는 레이저 가공 중에 레이저 빔의 펄스 폭을 바꿈으로써 레이저 빔의 피크 출력(파워 밀도)과 레이저 빔의 조사 시간을 동시에 변화시키므로, 적층 재료의 일부가 관통 구멍(14) 내로 돌출되는 것의 억제와 가공 시간의 단축을 양립시킬 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 의한 레이저 가공 방법에서는 최상층 및 최하층이 도체층인 프린트 기판(1)을 이용하였지만, 그 최상층의 도체층의 위 및/또는 그 최하층의 도체층의 아래에 절연층이 더 형성되어 있어도 좋다. 그 경우에 있어서도 본 실시 형태에 의한 레이저 가공 방법을 적용할 수 있어 같은 효과를 얻을 수 있다.

<제2 실시 형태>

도3에 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 적층 재료 레이저 가공 방법의 공정을 도식적으로 도시한다. 본 실시 형태에 있어서 적층 재료라 함은, 제1 실시 형태에서 이용한 프린트 기판(1)과 마찬가지로 두께 0.4 ㎜의 양면을 동으로 입힌(동박 두께 12 ㎛) 프린트 기판(유리 에폭시 기판)(1)이다. 도3에 있어서, 도1에 있어서의 프린트 기판(1)의 구조와 동일한 구조에는 동일한 부호를 부여한다. 도3에 도시되는 공정에 있어서는 이 프린트 기판(1)에 탄산가스 레이저의 펄스화된 레이저 빔을 조사하여 관통 구멍(14)을 형성한다.

본 실시 형태에 의한 레이저 가공 방법에서는 동박(4)을 가공하는 경우의 가공점에 있어서의 레이저 빔 직경과, 절연재(2) 및 동박(6)을 가공하는 경우의 가공점에 있어서의 레이저 빔 직경은 다르다. 이는 도4에 도시되는 레이저 가공 장치에 의해 실현된다. 도4는 가공점에 있어서의 레이저 빔 직경을 변경할 수 있는 레이저 가공 장치(100)를 도식적으로 도시하는 도면이다. 레이저 가공 장치(100)는 펄스 탄산가스 레이저 발진기(102), 전사 마스크(104), 위치 결정 미러(갈바노 미러)(106), 전사 렌즈(108), 가공 테이블(110)을 구비한다. 또한, 레이저 가공 장치(100)는 상술한 구성 요소의 동작을 전기적으로 제어하는 제어 장치(112)를 구비한다. 예를 들어, 제어 장치(112)는 펄스 탄산가스 레이저 발진기(110)에 원하는 펄스 폭이나 원하는 1 펄스의 에너지를 갖는 펄스화된 레이저 빔을 발진시킨다. 또한, 제어 장치(112)는 위치 결정 미러(106)의 회전을 제어하여 전사 마스크(104) 및 전사 렌즈(108)의 광로 상의 위치 결정을 행한다. 또한, 제어 장치(112)는 가공 테이블(110)을 프린트 기판(1)이 설치되는 평면으로 평행하게 이동시킨다. 도4에 있어서는, 간략화를 위해 그들 구성 요소의 각각과 제어 장치(112)와의 접속을 생략한다.

이하에, 이 레이저 가공 장치(100)의 동작을 설명한다. 우선, ø1.8 ㎜의 전사 마스크(104) 및 전사 렌즈(108)를 사용하여 레이저광을 동박(4)에 ø120 ㎛ 정도로 결상한다. 상세하게 설명하면, 펄스 탄산가스 레이저 발진기(102)로부터 출사된 레이저 빔(120)의 일부는 전사 마스크(104)를 통과하여 2매의 위치 결정 미러(106)를 경유하여 전사 렌즈(108)에 도달한다. 2매의 위치 결정 미러(106)는 레이저 빔의 전사 렌즈(108)에의 입사각(입사 위치)을 결정한다. 전사 렌즈(108)는 입사된 레이저광을 집광하여 가공 테이블(110) 상에 설치한 프린트 기판(1) 상에 전사 마스크(104)의 상을 결상한다. 프린트 기판(1)의 위치 결정은 프린트 기판(1)이 설치된 가공 테이블(110)이 이동함으로써 행해진다. 최초에 레이저 빔의 펄스 온시간을 3 ㎲, 1 펄스의 레이저 에너지를 24 mJ이라 설정하고, 그 레이저 빔을 1 펄스 조사하여 동박(4)에 ø100 ㎛의 가공 구멍(22)을 형성한다(도3).

다음에, 전사 마스크(104)를 ø1.2 ㎜로 바꾸어 레이저 빔을, 펄스 온시간을 100 ㎲, 1 펄스의 레이저 에너지를 10 mJ이라 설정하고, 가공 구멍(22)과 동일한 위치에 4 펄스 조사하여 절연재(2)를 가공한다. 또한, 그 동일한 위치에 레이저 빔의 펄스 온시간을 40 ㎲, 1 펄스의 레이저 에너지를 8 mJ이라 설정하고, 그 레이저 빔을 1 펄스 조사하여 동박(6)을 가공한다. 여기서, 가공점에서의 레이저 빔의 빔 직경은 ø100 ㎛ 정도이다. 이에 의해, 프린트 기판(1)에 관통 구멍(14)을 형성한다.

이 관통 구멍(14)의 단면을 현미경에 의해 관찰하면, 구멍 직경이 거의 변화하지 않고, 그 구멍의 중심 축선의 방향이 레이저 빔의 광축 방향에 일치한다. 또한, 관통 구멍(14) 내에 있어서, 레이저광 입사측의 동박(4) 및 유리 크로스(10)의 구멍 내로의 돌출은 거의 존재하지 않고, 레이저광 출사측의 동박(6)의 구멍 내로의 돌출은 5 ㎛ 이하였다.

본 실시 형태에 의한 레이저 가공 방법에 있어서는 적어도 절연재(2) 및 동박(6)에 레이저 빔을 조사하는 경우에, 동박(4)에 형성된 가공 구멍(22)의 직경보다도 소직경의 레이저 빔을 조사한다. 이에 의해, 가공 구멍(22)에 의한 레이저 빔의 회절 발생이 억제되어 관통 구멍(14)이, 중간이 불룩한 형상이 되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 의한 레이저 가공 방법에 있어서, 가공 구멍(22)에 의한 레이저 빔의 회절 발생이 억제됨으로써 레이저광 입사측의 동박(4)의 관통 구멍(14) 내로의 돌출을 방지할 수 있다.

또한, 레이저 가공 장치(100)에 있어서는 전사 마스크(104)를 도중에 ø1.8 ㎜의 것으로부터 ø1.2 ㎜의 것으로 교환하여 가공점에 있어서의 레이저 빔 직경을 변화시키고 있다. 그러나, 전사 마스크(104) 대신에, 도5에 도시된 바와 같은 개구경 연속 가변 빔 조리개를 이용해도 좋다. 이 개구경 연속 가변 조리개를 제어 장치(112)에 접속하여 그 개구경을 제어함으로써, 프린트 기판(1)의 가공점에 있어서의 레이저 빔 직경을 간단하게 바꿀 수 있어 상술한 레이저 가공 방법을 용이하게 실현할 수 있다. 또한, 레이저 가공의 가공 시간을 단축할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 의한 레이저 가공 방법은 프린트 기판(1)에 관통 구멍(14)을 형성하는 경우에 대해 설명되었지만, 프린트 기판(1)에 있어서 고정 구멍을 형성하거나, 홈 가공을 행하거나 하는 경우에 적용되어도 같은 효과를 얻을 수 있다. 예를 들어, 동박(4)에 레이저 빔을 조사하여 가공 구멍(22)을 형성한 후, 절연재(2)에 그 동박(4)에 조사한 레이저 빔보다도 가공점에 있어서의 빔 직경이 작은 레이저 빔을 조사하여 가공을 행함으로써, 고정 구멍이나 홈의 형상이 사다리꼴 등의 원하는 형상과 다른 형상이 되는 것을 방지할 수 있고, 레이저광 입사측의 동박(4)의 고정 구멍 내나 홈 내로의 돌출을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 의한 레이저 가공 방법에 있어서는 펄스화된 레이저 빔을 이용하여 가공을 행하였지만, 연속 발진의 레이저 빔을 이용한 경우에 있어서도 레이저 가공에 있어서의 파워 밀도나 가공점에 있어서의 레이저 빔 직경을 바꿈으로써 같은 효과를 얻을 수 있다. 그 경우에는, 탄산가스 레이저 발진기(110)는 레이저 빔을 연속 발진한다.

<제3 실시 형태>

도6에 본 제3 실시 형태에 의한 적층 재료의 레이저 가공 장치(200)의 구성을 도식적으로 도시한다. 레이저 가공 장치(200)는 도4에 있어서의 레이저 가공 장치(100)에 광로 길이 조정용 볼록 V형 미러(이하,「볼록 V형 미러」라 함)(122)와 광로 길이 조정용 오목 V형 미러(이하,「오목 V형 미러」라 함)(124)가 부가된 것이다. 도6에 있어서, 도4의 레이저 가공 장치(100)와 동일한 구성에는 동일 부호를 붙여 설명을 생략한다. 이 레이저 가공 장치(200)를 이용하여 제2 실시 형태의 레이저 가공 방법과 동일한 방법으로 프린트 기판(1)의 레이저 가공을 행한다(도3).

여기서, 볼록 V형 미러(122)는 2개의 반사면이 V 자형으로 결합되어 볼록형의 반사면을 형성하는 광학 소자이고, 오목 V형 미러(124)는 2개의 반사면이 V 자형으로 결합되어 오목형의 반사면을 형성하는 광학 소자이다. 레이저 가공 장치(200)에 있어서, 볼록 V형 미러(122)와 오목 V형 미러(124)를 전사 마스크(104)와 위치 결정 미러(106) 사이의 광로 중에 설치함으로써 광로 길이를 변화시킨다. 본 실시 형태에 의한 레이저 가공 장치(200)에 있어서는 볼록 V형 미러(122)의 2개의 반사면이 이루는 각도 및 오목 V형 미러(124)의 2개의 반사면이 이루는 각도는 90도이다. 그리고, 볼록 V형 미러(122)의 한 쪽(제1)의 반사면이 전사 마스크(104)를 통과한 레이저광과 45도의 각도를 이루도록 설치된다. 전사 마스크(104)를 통과한 레이저광은 이 볼록 V형 미러(122)의 제1 반사면에 의해 오목 V형 미러(124)를 향해 반사된다. 이 볼록 V형 미러(122)의 반사면에 있어서의 레이저광의 입사 방향과 반사 방향 사이의 각도는 90도이다. 볼록 V형 미러(122)에 의해 반사된 레이저광은 오목 V형 미러(124)의 한 쪽(제1)의 반사면에 도달한다. 여기서, 그 오목 V형 미러(124)의 제1 반사면은 볼록 V형 미러(122)의 제1 반사면에 의해 반사된 반사광과 45도의 각도를 이루도록 설치되어 있다. 레이저광은 이 오목 V형 미러(124)의 제1 반사면에 의해 다시 반사된다. 오목 V형 미러(122)의 제1 반사면에 있어서의 레이저광의 입사 방향과 반사 방향 사이의 각도는 90도이다. 오목 V형 미러(124)의 제1 반사면에 의해 반사된 레이저광은 오목 V형 미러(124)의 다른 쪽(제2)의 반사면에 도달한다. 그리고, 오목 V형 미러(124)의 제2 반사면에 도달한 레이저광은 이 반사면에 의해 볼록 V형 미러(122)를 향해 반사된다. 오목 V형 미러(124)의 제2 반사면에 있어서의 레이저광의 입사 방향과 반사 방향 사이의 각도는 90도이다. 오목 V형 미러(124)의 제2 반사면에 의해 반사된 레이저광은 볼록 V형 미러(122)의 제2 반사면에 도달한다. 볼록 V형 미러(122)의 제2 반사면은 수취한 레이저광을 반사하여 위치 결정 미러(106)로 유도한다. 볼록 V형 미러(122)의 제2 반사면에 있어서의 레이저광의 입사 방향과 반사 방향 사이의 각도는 90도이다. 이상의 구성에 의해, 볼록 V형 미러(122)를 고정하여 오목 V형 미러(124)를 볼록 V형 미러(122)와 오목 V형 미러(124) 사이의 레이저광에 평행하게 이동시킴으로써, 레이저 가공 장치(200)에 있어서의 광로 길이를 변화시킬 수 있다.

이하에, 이 레이저 가공 장치(200)의 동작을 설명한다. 우선, ø1.8 ㎜의 전사 마스크(104) 및 전사 렌즈(108)를 사용하여 레이저광을 동박(4)에 ø120 ㎛ 정도로 결상한다. 이에 대해, 이하에 상세하게 설명한다. 펄스 탄산가스 레이저 발진기(102)로부터 출사된 레이저 빔(120)의 일부는 전사 마스크(104)를 통과하여 볼록 V형 미러(122), 오목 V형 미러(124) 및 2매의 위치 결정 미러(106)를 경유하여 전사 렌즈(108)에 도달한다. 2매의 위치 결정 미러(106)는 레이저 빔의 전사 렌즈(108)에의 입사각(입사 위치)을 결정한다. 전사 렌즈(108)는 입사된 레이저광을 집광하여 가공 테이블(110) 상에 설치한 프린트 기판(1) 상에 전사 마스크(104)의 상을 결상한다. 최초에, 레이저 빔의 펄스 온시간을 3 ㎲, 1 펄스의 레이저 에너지를 24 mJ이라 설정하고, 그 레이저 빔을 1 펄스 조사하여 동박(4)에 ø100 ㎛의 가공 구멍(22)을 형성한다.

다음에, 전사 마스크는 ø1.8 ㎜인 상태에서 볼록 V형 미러(122)를 고정하여 오목 V형 미러(124)를 볼록 V형 미러(122)와 오목 V형 미러(124) 사이의 레이저광에 평행하게 볼록 V형 미러(122)로부터 떨어지도록 이동시킨다. 또한, 전사 렌즈(108)와 가공 테이블(110) 상에 설치한 프린트 기판(1)과의 거리를 가까이 한다. 이들 구성 요소의 위치 결정은 제어 장치(112)에 의해 행해진다. 그리고, 레이저 빔을, 펄스 온시간을 3 ㎲, 1 펄스의 레이저 에너지를 11 mJ이라 설정하고, 가공 구멍(22)과 동일한 위치에 4 펄스 조사하여 절연재(2)를 가공한다. 또한, 그 동일한 위치에 레이저 빔의 펄스 온시간을 40 ㎲, 1 펄스의 레이저 에너지를 8 mJ이라 설정하고, 그 레이저 빔을 1 펄스 조사하여 동박(6)을 가공한다. 여기서, 가공점에서의 레이저 빔의 빔 직경은 ø100 ㎛ 정도이다. 이에 의해, 프린트 기판(1)에 관통 구멍(14)을 형성한다.

전사 마스크(104)와 전사 렌즈(108) 사이의 광로 길이를 변화시킴으로써 가공점에서의 빔 직경이 변화하는 이유에 대해 서술한다. 도7에 결상 광학계의 기본 구성을 도식적으로 도시한다. 마스크(30)[전사 마스크(104)]를 통과한 레이저 빔(32)은 결상 렌즈(34)[전사 렌즈(104)]에 의해 결상점(36)[프린트 기판(1)에 있어서의 가공점]에 집광된다. 이 광학계에 있어서, 수학식 3의 관계가 성립된다．

[수학식 3]

1/a ＋ 1/b ＝ 1/f

a : 마스크(30)와 결상 렌즈(34)의 주면과의 사이의 거리(이하,「마스크-렌즈간 거리」라 함)

b : 결상 렌즈(34)의 주면과 결상점(36)과의 사이의 거리(이하,「렌즈-결상점간 거리」라 함)

f : 결상 렌즈(34)의 초점 거리

수학식 3에 따르면, 마스크(30)의 상은 마스크의 b/a배의 크기로 결상된다(횡배율 β ＝b/a). 여기서, 횡배율(β)을 마스크-렌즈간 거리(a)와 초점 거리(f)에 의해 나타내면 수학식 4의 관계가 성립된다.

[수학식 4]

β ＝ f/(a－f)

수학식 4에 의해, 초점 거리(f)가 일정한 경우, 마스크-렌즈간 거리(a)를 가변으로 함으로써 횡배율(β)을 연속적으로 변화시킬 수 있다. 따라서, 전사 마스크(104)[마스크(30)]와 전사 렌즈(108)[결상 렌즈(34)] 사이의 광로 길이를 가변으로 함으로써 가공점에서의 빔 직경이 변화한다.

또한, 렌즈-결상점간 거리(b)를 마스크-렌즈간 거리(a)와 초점 거리(f)에 의해 나타내면 수학식 5의 관계가 성립된다.

[수학식 5]

b ＝ fa/(a － f)

수학식 5에 의해, 초점 거리(f)가 일정한 경우, 마스크-렌즈간 거리(a)를 가변으로 하면, 렌즈-결상점간 거리(b)도 변화시킬 필요가 있다. 따라서, 전사 마스크(104)와 전사 렌즈(108) 사이의 광로 길이를 변화시키는 동시에, 전사 렌즈(108)와 가공 테이블(110) 상에 설치한 프린트 기판(1) 사이의 거리를 변화시킬 필요가 있다. 본 실시 형태에 의한 레이저 가공 장치(200)에 있어서는 볼록 V형 미러(122)와 오목 V형 미러(124) 사이의 거리를 변화시킴으로써 상술한 마스크-렌즈간 거리(a)를 변경할 수 있다. 또한, 그 변화에 연동하여 전사 렌즈(108)와 가공 테이블(110) 상에 설치한 프린트 기판(1)과의 거리를 변화시킴으로써, 상술한 렌즈-결상점간 거리(b)를 변경할 수 있다.

본 실시 형태에 의한 레이저 가공 장치(200)에 있어서는 볼록 V형 미러(122) 및 오목 V형 미러(124)를 이용하여 전사 마스크(104)와 전사 렌즈(108) 사이의 광로 길이를 변화시켜 가공점의 빔 직경을 변화시킨다. 가장 간단하게 상술한 전사 마스크(104)와 전사 렌즈(108) 사이의 광로 길이를 바꾸는 방법으로서는, 제2 실시 형태에서 설명된 레이저 가공 장치(100)에 있어서, 제어 장치(112) 등을 이용하여 전사 마스크(104)의 위치를 이동시키는 방법이 있다. 그러나, 전사 마스크(104)를 크게 가동할 수 있도록 하면 레이저 가공 장치(200)의 외형이 커진다. 예를 들어, 전사 배율을 2/3로 하고자 하면, 전사 마스크(104)와 전사 렌즈(108) 사이의 거리를 대략 1.5배로 할 필요가 있다. 본 실시 형태에 의한 레이저 가공 장치(200)와 같이, 볼록 V형 미러(122) 및 오목 V형 미러(124)를 이용하여 전사 마스크(104)와 전사 렌즈(108) 사이의 광로를 우회시켜 광로 길이를 조절할 수 있도록 하면, 장치의 외형의 확대를 저감할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 의한 레이저 가공 장치를 이용한 경우에 있어서도 제2 실시 형태에서 설명된 효과와 같은 효과를 얻을 수 있다.

<제4 실시 형태>

도8에 본 제4 실시 형태에 의한 적층 재료의 레이저 가공 장치(300)의 구성을 도식적으로 도시한다. 레이저 가공 장치(300)는 도4에 있어서의 레이저 가공 장치(100)에 배율 조정용 반사면 형상 가변 반사 미러(이하,「반사면 형상 가변 반사 미러」라 함)(132) 및 반사면 형상 가변 반사 미러(134)가 부가된 것이다. 반사면 형상 가변 반사 미러는 그 반사면의 형상을 변화시킴으로써 입사하는 레이저 빔의 빔 확산각을 제어할 수 있는 미러이다. 이 2개의 반사면 형상 가변 반사 미러(132, 134)는 전사 마스크(104)와 위치 결정 미러(106) 사이의 광로 중에 설치되고, 그 반사면의 형상 변화가 제어 장치(112)에 의해 제어된다. 도8에 있어서, 도4의 레이저 가공 장치(100)와 동일한 구성에는 동일 부호를 붙여 설명을 생략한다. 이 레이저 가공 장치(300)를 이용하여 제2 실시 형태의 레이저 가공 방법과 같은 방법으로 프린트 기판(1)의 레이저 가공을 행한다(도3).

이하에, 이 레이저 가공 장치(300)의 동작을 설명한다. 우선, ø1.8 ㎜의 전사 마스크(104) 및 전사 렌즈(108)를 사용하여 레이저광을 동박(4)에 ø120 ㎛ 정도로 결상한다. 이에 대해, 이하에 상세하게 설명한다. 펄스 탄산가스 레이저 발진기(102)로부터 출사된 레이저 빔(120)의 일부는 전사 마스크(104)를 통과하여 반사면 형상 가변 반사 미러(132), 반사면 형상 가변 반사 미러(134) 및 2매의 위치 결정 미러(106)를 경유하여 전사 렌즈(108)에 도달한다. 최초, 반사면 형상 가변 반사 미러(132) 및 반사면 형상 가변 반사 미러(134)의 반사면은 모두 평탄하고, 통상의 반사 미러로서 동작한다. 2매의 위치 결정 미러(106)는 레이저 빔의 전사 렌즈(108)에의 입사각(입사 위치)을 결정한다. 전사 렌즈(108)는 입사된 레이저광을 집광하여 가공 테이블(110) 상에 설치한 프린트 기판(1) 상에 전사 마스크(104)의 상을 결상한다. 최초에, 레이저 빔의 펄스 온시간을 3 ㎲, 1 펄스의 레이저 에너지를 24 mJ이라 설정하고, 그 레이저 빔을 1 펄스 조사하여 동박(4)에 ø100 ㎛의 가공 구멍(22)을 형성한다.

다음에, 전사 마스크는 ø1.8 ㎜인 상태에서 반사면 형상 가변 반사 미러(132)의 반사면을 볼록면으로 변화시키고, 반사면 형상 가변 반사 미러(134)의 반사면을 오목면으로 변화시킨다. 이에 의해, 반사면 형상 가변 반사 미러(132) 및 반사면 형상 가변 반사 미러(134)는 각각 빔확산각(136) 및 빔확산각(138)을 제어한다. 그리고, 빔확산각이 제어된 레이저 빔을, 펄스 온시간을 3 ㎲, 1 펄스의 레이저 에너지를 11 mJ이라 설정하고, 가공 구멍(22)과 동일한 위치에 4 펄스 조사하여 절연재(2)를 가공한다. 또한, 그 동일한 위치에 레이저 빔의 펄스 온시간을 40 ㎲, 1 펄스의 레이저 에너지를 8 mJ이라 설정하고, 그 레이저 빔을 1 펄스 조사하여 동박(6)을 가공한다. 여기서, 가공점에서의 레이저 빔의 빔 직경은 ø100 ㎛ 정도이다. 이에 의해, 프린트 기판(1)에 관통 구멍(14)을 형성한다.

반사면 형상 가변 반사 미러(132) 및 반사면 형상 가변 반사 미러(134)의 각각의 반사면 형상을 변화시킴으로써, 가공점에서의 빔 직경이 변화하는 이유에 대해 서술한다. 도9에 볼록 거울과 오목 거울을 이용한 경우의 결상 광학계의 기본 구성을 도식적으로 도시한다. 도9에 있어서 마스크(40)[전사 마스크(104)]를 통과한 레이저 빔(42)의 빔확산각은 결상 렌즈(48)[전사 렌즈(108)]에의 입사 전에 곡면 형상을 변화시킨 2매의 미러[반사면 형상 가변 반사 미러(132)](44) 및 미러[반사면 형상 가변 반사 미러(134)](46)에 의해 변화한다. 이는 외관상, 결상 렌즈(48)의 렌즈 위치가 이동한 것에 상당한다. 이 때, 다음의 수학식 6이 성립된다.

[수학식 6]

a ＋ b ＝ a₁ ＋ b₁

β ＝ b₁/a₁

a : 마스크(40)와 결상 렌즈(48)의 주면과의 사이의 거리(마스크-렌즈간 거리)

b : 결상 렌즈(48)의 주면과 결상점(52)[프린트 기판(1)에 있어서의 가공점]과의 사이의 거리(렌즈-결상점간 거리)

a₁ : 마스크(40)와 외관상의 렌즈(50)의 주면과의 사이의 거리(이하,「외관상의 마스크-렌즈간 거리」라 함)

b₁ : 외관상의 렌즈(50)의 주면과 결상점(52)과의 사이의 거리(이하,「외관상의 렌즈-결상점간 거리」라 함)

수학식 6에 의해, 횡배율(β)은 외관상의 마스크-렌즈간 거리(a₁)와 외관상의 렌즈-결상점간 거리(b₁)에 의해 결정된다. 따라서, 반사면 형상 가변 반사 미러(132) 및 반사면 형상 가변 반사 미러(134)의 반사면의 형상을 변화시킴으로써 외관상의 마스크-렌즈간 거리(a₁) 및 외관상의 렌즈-결상점간 거리(b₁)를 연속적으로 변화시킬 수 있으므로, 결과적으로 횡배율(β)을 연속적으로 변화시킬 수 있다.

또한, 반사면 형상 가변 반사 미러(132) 및 반사면 형상 가변 반사 미러(134)의 반사면 형상은, 도10에 도시된 바와 같이 각각 회전 쌍곡면의 일부이다. 회전 쌍곡면의 반사면을 이용하면 반사면으로부터 마스크(60)까지의 거리와, 반사면으로부터 마스크의 허상(62)까지의 거리가 다르기 때문에, 결과적으로 레이저 빔(64)의 빔확산각을 바꿀 수 있다. 도11에 본 실시 형태에 의한 레이저 가공 장치(300)에 있어서 이용된 반사면 형상 가변 반사 미러(132, 134)의 구성을 도식적으로 도시한다. 도11에 있어서, 반사 미러(66)는 이면의 1점에서 압전 소자(68)와 접합되어 있다. 이 압전 소자(68)에 제어 장치(112)를 이용하여 전압을 인가하면, 압전 소자(68)가 신축하여 반사 미러(66)의 이면에 외력을 가한다. 반사 미러(66)는 압전 소자(68)에 의해 외력이 가해진 경우에, 그 반사면 형상이 원하는 형상(볼록형 또는 오목형의 회전 쌍곡면의 일부를 이루는 형상)이 되도록 구성된다.

본 실시 형태에 의한 레이저 가공 장치(300)에 있어서는 압전 소자(68)에 의해 그 반사면이 볼록형 또는 오목형으로 변형되는 반사 미러(66)를 이용하므로 전사 배율을 고속으로 변화시킬 수 있다. 따라서, 가공 시간을 단축시킬 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 의한 레이저 가공 장치(300)에 있어서는 반사면 형상 가변 반사 미러(132)의 반사면 및 반사면 형상 가변 반사 미러(134)의 반사면을 각각 볼록형 및 오목형으로 변화시켰지만, 양쪽을 오목형으로 변화시켜도 가공점에 있어서의 빔 직경을 변화시킬 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 의한 레이저 가공 장치(300)를 이용하여 도3에 도시되는 공정에서 레이저 가공하는 경우, 동박(4)의 펀칭 가공을 행한 후에 2매의 반사면 형상 가변 반사 미러(132, 134)의 반사면을 변형시켜 절연재(2)와 동박(6)을 가공하였지만, 반대로 2매의 반사면 형상 가변 반사 미러(132, 134)의 반사면을 변형시켜 동박(4)의 펀칭 가공을 행한 후에 그들 반사면의 변형을 해제하여 그 반사면을 평탄하게 하여 절연재(2)와 동박(6)을 가공해도 같은 효과를 얻을 수 있다.

<제5 실시 형태>

도12에 본 제5 실시 형태에 의한 적층 재료의 레이저 가공 장치(400)의 구성을 도식적으로 도시한다. 레이저 가공 장치(400)는 도4에 있어서의 레이저 가공 장치(100)에 개구경 연속 가변 빔 조리개(142)(도5)가 부가된 것이다. 이 개구경 연속 가변 빔 조리개(142)는 전사 마스크(104)와 위치 결정 미러(106) 사이의 광로 중에 설치되어 그 개구경이 제어 장치(112)에 의해 제어된다. 도12에 있어서, 도4의 레이저 가공 장치(100)와 동일한 구성에는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다. 이 레이저 가공 장치(400)를 이용하여 제2 실시 형태의 레이저 가공 방법과 동일한 방법으로 프린트 기판(1)의 레이저 가공을 행한다(도3).

이하에, 이 레이저 가공 장치(400)의 동작을 설명한다. 우선, ø1.2 ㎜의 전사 마스크(104), 개구경 연속 가변 빔 조리개(142) 및 전사 렌즈(108)를 사용하여 레이저광을 동박(4)에 ø120 ㎛ 정도로 결상한다. 이에 대해 이하에 상세하게 설명한다. 펄스 탄산가스 레이저 발진기(102)로부터 출사된 레이저 빔(120)의 일부는 전사 마스크(104)를 통과하여 개구경 연속 가변 빔 조리개(142)에 의해 조여진다. 개구경 연속 가변 빔 조리개(142)는 전사 마스크(104)에 의해 회절되어 확산된 레이저 빔의 빔 직경을 조인다. 여기서, 개구경 연속 가변 빔 조리개(142)는 전사 마스크(104)로부터 거리 1200 ㎜의 위치에 설치되고, 그 개구경은 ø18 ㎜이다. 개구경 연속 가변 빔 조리개(142)에 의해 조여진 레이저광은 2매의 위치 결정 미러(106)를 경유하여 전사 렌즈(108)에 도달한다. 2매의 위치 결정 미러(106)는 레이저 빔의 전사 렌즈(108)에의 입사각(입사 위치)을 제어한다. 전사 렌즈(108)는 입사된 레이저광을 집광하여 가공 테이블(110) 상에 설치한 프린트 기판(1) 상에 전사 마스크(104)의 상을 결상한다. 최초에 레이저 빔의 펄스 온시간을 3 ㎲, 1 펄스의 레이저 에너지를 24 mJ이라 설정하고, 그 레이저 빔을 1 펄스 조사하여 동박(4)에 ø100 ㎛의 가공 구멍(22)을 형성한다(도3).

다음에, 전사 마스크는 ø1.2 ㎜인 상태에서 제어 장치(112)를 이용하여 개구경 연속 가변 빔 조리개(142)의 개구경을 ø36 ㎜까지 확장한다. 그리고, 레이저 빔을, 펄스 온시간을 3 ㎲, 1 펄스의 레이저 에너지를 11 mJ이라 설정하고, 가공 구멍(22)과 동일한 위치에 4 펄스 조사하여 절연재(2)를 가공한다. 또한, 그 동일한 위치에 레이저 빔의 펄스 온시간을 40 ㎲, 1 펄스의 레이저 에너지를 8 mJ이라 설정하고, 그 레이저 빔을 1 펄스 조사하여 동박(6)을 가공한다. 여기서, 가공점에서의 레이저 빔의 빔 직경은 ø100 ㎛ 정도이다. 이에 의해, 프린트 기판(1)에 관통 구멍(14)을 형성한다.

개구경 연속 가변 빔 조리개(142)의 개구경을 변화시킴으로써 가공점에서의 빔 직경이 변화하는 이유에 대해 서술한다. 도13에 개구와 렌즈에 의한 집광 상태를 도식적으로 도시한다. 개구(72)[개구경 연속 가변 빔 조리개(142)]에 평행한 레이저 빔(70)이 조사된 경우, 개구(72)를 통과한 레이저 빔은 렌즈(74)[전사 렌즈(108)]에 의해 조여진다. 렌즈(74)에 의해 조여지는 집광점[프린트 기판(1)에 있어서의 가공점]에서의 빔 직경(d)은 다음의 수학식 7에 의해 표시된다.

[수학식 7]

d ＝ 2.44 × λ × f/D

λ: 레이저 빔(70)의 파장

f : 렌즈(74)의 초점 거리

D : 개구경

수학식 7에 의해 개구경(D)과 집광점에서의 빔 직경(d)은 반비례의 관계에 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 개구경(D)을 크게 하면 집광점에서의 빔 직경(d)을 작게 할 수 있고, 개구경(D)을 작게 하면 집광점에서의 빔 직경(d)을 크게 할 수 있다.

본 실시 형태에 의한 레이저 가공 장치(400)에 있어서는 개구경 연속 가변 빔 조리개(142)를 설치한 것에 의해, 도4의 레이저 가공 장치(100)에 있어서의 전사 마스크(104)를 직경이 다른 별도의 전사 마스크로 교환하는 수고를 생략할 수 있다. 또한, 레이저 가공의 가공 시간을 단축할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 의한 레이저 가공 장치(400)에 있어서는 개구경 연속 가변 빔 조리개(142)를 이용하여 연속적으로 전사 마스크(104)에 의해 회절되어 확산된 레이저광을 조이기 때문에, 보다 정밀도 좋게 적층 재료의 가공점에 있어서의 빔 직경을 변화시킬 수 있다.

<제6 실시 형태>

도14에 본 제6 실시 형태에 의한 적층 재료의 레이저 가공 장치(500)의 구성을 도식적으로 도시한다. 레이저 가공 장치(500)는 도4에 있어서의 레이저 가공 장치(100)의 전사 렌즈(108)가 초점 거리 가변 전사 렌즈(150)로 대체된 것이다. 초점 거리 가변 전사 렌즈(150)의 초점 거리는 제어 장치(112)에 의해 제어된다. 도14에 있어서, 도4의 레이저 가공 장치(100)와 같은 구성에는 동일 부호를 붙여 설명을 생략한다. 이 레이저 가공 장치(500)를 이용하여 제2 실시 형태의 레이저 가공 방법과 동일한 방법으로 프린트 기판(1)의 레이저 가공을 행한다(도3).

이하에, 이 레이저 가공 장치(500)의 동작을 설명한다. 우선, ø1.8 ㎜의 전사 마스크(104) 및 초점 거리 가변 전사 렌즈(150)를 사용하여 레이저광을 동박(4)에 ø120 ㎛ 정도로 결상한다. 이에 대해, 이하에 상세하게 설명한다. 펄스 탄산가스 레이저 발진기(102)로부터 출사된 레이저 빔(120)의 일부는 전사 마스크(104)를 통과하여 2매의 위치 결정 미러(106)를 경유하여 초점 거리 가변 전사 렌즈(150)에 도달한다. 2매의 위치 결정 미러(106)는 레이저 빔의 초점 거리 가변 전사 렌즈(150)에의 입사각(입사 위치)을 결정한다. 초점 거리 가변 전사 렌즈(150)는 입사된 레이저광을 집광하여 가공 테이블(110) 상에 설치한 프린트 기판(1) 상에 전사 마스크(104)의 상을 결상한다. 여기서, 레이저 빔의 펄스 온시간을 3 ㎲, 1 펄스의 레이저 에너지를 24 mJ이라 설정하고, 그 레이저 빔을 1 펄스 조사하여 동박(4)에 ø100 ㎛의 가공 구멍(22)을 형성한다.

다음에, 전사 마스크는 ø1.8 ㎜인 상태에서 초점 거리 가변 전사 렌즈(150)의 초점 거리를 단축하여 레이저 빔을, 펄스 온시간을 3 ㎲, 1 펄스의 레이저 에너지를 11 mJ이라 설정하고, 가공 구멍(22)과 동일한 위치에 4 펄스 조사하여 절연재(2)를 가공한다. 또한, 그 동일한 위치에 레이저 빔의 펄스 온시간을 40 ㎲, 1 펄스의 레이저 에너지를 8 mJ이라 설정하고, 그 레이저 빔을 1 펄스 조사하여 동박(6)을 가공한다. 여기서, 가공점에서의 레이저 빔의 빔 직경은 ø100 ㎛ 정도이다. 이에 의해, 프린트 기판(1)에 관통 구멍(14)을 형성한다.

초점 거리 가변 전사 렌즈(150)의 초점 거리를 변화시킴으로써, 가공점에서의 빔 직경이 변화하는 이유에 대해 서술한다. 여기서, 초점 거리 가변 전사 렌즈(150)의 초점 거리를 초점 거리(f)로부터 새롭게 초점 거리(f₂)로 변화시켰다고 하면, 도7 및 수학식 3을 참조하여 이하의 수학식 8이 성립된다.

[수학식 8]

1/a₂ ＋ 1/b₂ ＝ 1/f₂

a₂: 새로운 마스크[전사 마스크(104)]와 결상 렌즈[전사 렌즈(108)]의 주면과의 사이의 거리(이하,「새로운 마스크-렌즈간 거리」라 함)

b₂ : 새로운 결상 렌즈의 주면과 결상점[프린트 기판(1)에 있어서의 가공점]과의 사이의 거리(이하,「새로운 렌즈-결상점간 거리」라 함)

또한, 레이저 가공 장치(500)에 있어서는 마스크-렌즈간 거리(a) ＋ 렌즈-결상점간 거리(b) ＝ (일정)의 관계가 성립되므로, 수학식 9의 관계가 성립된다.

[수학식 9]

a ＋ b ＝ a₂ ＋ b₂

새로운 마스크-렌즈간 거리(a₂)와 새로운 렌즈-결상점간 거리(b₂)는 수학식 8 및 수학식 9를 만족시키도록 변경된다. 초점 거리(f₂)를 변화시킴으로써, 새로운 마스크-렌즈간 거리(a₂) 및 새로운 렌즈-결상점간 거리(b₂)가 변화되면 횡배율(β)(β ＝b₂/a₂)도 변화되므로, 가공점에서의 빔 직경을 연속적으로 변화시킬 수 있다.

초점 거리 가변 전사 렌즈(150)는, 도15에 도시한 바와 같이 2매 이상의 렌즈로 이루어지는 세트 렌즈이다. 세트 렌즈의 각각의 렌즈 간격은 제어 장치(112)에 의해 제어되고, 그 각각의 렌즈 간격을 변화시킴으로써 초점 거리 가변 전사 렌즈(150) 자체의 초점 거리를 바꿀 수 있다.

본 실시 형태에 의한 레이저 가공 장치(500)에 있어서는 초점 거리 가변 전사 렌즈(150)를 채용함으로써, 도4의 레이저 가공 장치(100)에 있어서의 전사 마스크(104)를 직경이 다른 별도의 전사 마스크로 교환하는 수고를 생략할 수 있다. 또한, 레이저 가공의 가공 시간을 단축할 수 있다.

<제7 실시 형태>

도16에 본 발명의 제7 실시 형태에 의한 적층 재료 레이저 가공 방법의 공정을 도식적으로 도시한다. 본 실시 형태에 있어서, 적층 재료라 함은, 제1 실시 형태에서 이용한 프린트 기판(1)과 마찬가지로 두께 0.4 ㎜의 양면을 동으로 입힌(동박 두께 12 ㎛) 프린트 기판(유리 에폭시 기판)(1)이다. 도16에 있어서, 도1에 있어서의 프린트 기판(1)의 구조와 동일한 구조에는 동일한 부호를 부여한다. 또한, 본 실시 형태에 의한 레이저 가공 방법에 있어서는 프린트 기판(1)의 빔출사측의 동박(6)에 흡수층으로서 두께 80 ㎛의 PET 시트(90)가 접착된다. 이 프린트 기판(1)에 탄산가스 레이저의 펄스화된 레이저 빔을 조사하여 ø100 ㎛의 관통 구멍(14)을 형성한다.

우선, 동박(4)에 레이저광을 조사하여 동박(4)의 표면에 가공 구멍(22)을 형성한다. 이 때, 레이저 빔의 펄스 온시간을 3 ㎲, 1 펄스의 레이저 에너지를 24 mJ이라 하고, 그 레이저 빔을 1 펄스 조사함으로써 동박(4)에 ø100 ㎛의 가공 구멍(22)을 형성한다.

다음에, 가공 구멍(22)과 동일한 위치에 레이저 빔의 펄스 온시간을 100 ㎲, 1 펄스의 레이저 에너지를 10 mJ이라 설정하고, 그 레이저 빔을 4 펄스 조사하여 절연재(2)를 가공한다. 또한, 그 동일한 위치에 레이저 빔의 펄스 온시간을 40 ㎲, 1 펄스의 레이저 에너지를 8 mJ이라 설정하고, 그 레이저 빔을 1 펄스 조사하여 동박(6)을 가공한다.

이 관통 구멍(14)의 단면을 현미경에 의해 관찰하면 구멍 직경이 거의 변화하지 않고, 그 구멍의 중심 축선의 방향이 레이저 빔의 광축 방향에 일치한다. 또한, 관통 구멍(14) 내에 있어서, 레이저광 입사측의 동박(4), 레이저광 출사측의 동박(6) 및 유리 크로스(10)의 돌출이 거의 존재하지 않는 것을 알 수 있었다.

또한, 동박(6)의 구멍 직경은 PET(90)가 달린 프린트 기판(1)에 있어서, 최대 100 ㎛, 최소 90 ㎛로 측정되었다. 한편, PET(90)를 접착하지 않는 통상의 프린트 기판(1)을 동일한 레이저 빔 조건으로 가공한 경우, 측정된 구멍 직경은 최대 100 ㎛, 최소 80 ㎛였다.

본 실시 형태에 의한 방법에 있어서, 동박(6)에 PET 시트(90)를 접착하여 펀칭 가공을 행함으로써, 동박(6)의 구멍 직경의 변동을 저감할 수 있다. 이는 관통 구멍(14)의 출구 부근에 있어서 용융 또한 재응고한 동박(6)의 체류가 억제되는 것에 따른다. 이하에, 상세하게 설명한다. 레이저 빔의 조사에 의해 동박(6)의 온도가 상승하여 동박(6)이 용융할 때에는, 동박(6)에 접착된 PET(90)는 이미 기화를 시작하고 있다[덧붙여서 말하면, 절연재(2)는 동박(6)보다도 비점이 높으므로 변화는 없음]. 용융한 동박(6)은 PET(90)가 기화하는 경우에, PET(90)와 함께 그 위치로부터 혹은 관통 구멍(14)을 빠져나가 프린트 기판(1)의 외부로 비산한다. 따라서, 용융한 동박(6)은 관통 구멍(14)의 출구 부근에 저장되지 않는다.

또한, 본 실시 형태에 의한 적층 재료의 레이저 가공 방법은 제1 실시 형태에 의한 방법과 같은 효과를 얻을 수 있다.

또한, 동박(6)에 PET(90)가 접착된 프린트 기판(1)을 제2 실시 형태에 의한 레이저 가공 방법으로 가공할 수도 있다.

또한, 본 실시 형태에 의한 레이저 가공 방법에 있어서, 동박(6)에 접착하는 레이저 빔 흡수재료로서 PET를 이용하였지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리아미드(PA), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리이미드(PI) 등의 고분자 재료라도 같은 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 의한 레이저 가공 방법에서는 최상층이 도체층인 프린트 기판(1)을 이용하였지만, 그 최상층의 도체층 상에 절연층이 더 형성되어 있어도 좋다. 그 경우에 있어서도 본 실시 형태에 의한 레이저 가공 방법을 적용할 수 있어 동일한 효과를 얻을 수 있다.

<제8 실시 형태>

도17에 본 발명의 제8 실시 형태에 의한 적층 재료 레이저 가공 방법의 공정을 도식적으로 도시한다. 본 실시 형태에 있어서, 적층 재료라 함은, 제1 실시 형태에서 이용한 프린트 기판(1)과 마찬가지로 두께 0.4 ㎜의 양면을 동으로 입힌(동박 두께 12 ㎛) 프린트 기판(유리 에폭시 기판)(1)이다. 도17에 있어서, 도1에 있어서의 프린트 기판(1)의 구조와 동일한 구조에는 동일한 부호를 부여한다. 또한, 본 실시 형태에 의한 레이저 가공 방법에서는 가공하는 동박(4)을 미리 가열한다. 이 프린트 기판(1)에 탄산가스 레이저의 펄스화된 레이저 빔을 조사하여 ø100 ㎛의 관통 구멍(14)을 형성한다.

우선, 동박(4)에 레이저 빔을 조사하여 동박(4)의 표면 온도를 상승시킨다. 이 때, 레이저 빔의 펄스 온시간을 3 ㎲, 1 펄스의 레이저 에너지를 3 mJ이라 설정하고, 그 레이저 빔을 4 ㎑에서 3 펄스 조사함으로써 동박(4)의 표면을 300 ℃(573 K) 정도까지 상승시킨다. 다음에, 레이저 빔의 펄스 온시간을 3 ㎲, 1 펄스의 레이저 에너지를 24 mJ이라 설정하고, 그 레이저 빔을 동박(4)의 동일한 위치에 1 펄스 조사하여 동박(4)에 ø100 ㎛의 가공 구멍(22)을 형성한다.

이 관통 구멍(14)의 단면을 현미경에 의해 관찰하면 구멍 직경이 거의 변화하지 않고, 그 구멍의 중심 축선의 방향이 레이저 빔의 광축 방향에 일치한다. 또한, 관통 구멍(14) 내에 있어서, 레이저광 입사측의 동박(4), 레이저광 출사측의 동박(6) 및 유리 크로스(10)의 돌출이 거의 존재하지 않는 것을 알 수 있었다. 또한, 동박(4)의 구멍 직경은 최대 110 ㎛, 최소 100 ㎛로 측정되었다. 한편, 미리 가열되지 않은 통상의 기판에 있어서, 동박(4)의 구멍 직경은 최대 110 ㎛, 최소 90 ㎛로 측정되었다.

본 실시 형태에 의한 방법에 있어서, 펀칭 가공을 행하는 부분의 동박을 미리 가열함으로써 구멍 직경의 변동량을 저감할 수 있다. 이는 가열에 의해, 동의 레이저광에 대한 흡수율이 증가하여 동의 안정된 가공이 가능해지기 때문이다. 이에 대해, 이하에 상세하게 설명한다.

상술한 바와 같이, 동은 일반적으로 레이저광의 반사율이 높고, 열전도가 좋기 때문에 레이저 가공이 곤란하다. 특히, 동박(4) 및 동박(6) 등의 프린트 기판 표면에 균일하게 형성된 동박은 그 균일한 표면에 탄산가스 레이저가 조사되어도 조사된 탄산가스 레이저의 99 ％에 가깝게 반사하여 가공이 매우 곤란하다. 그러나, 동은 온도가 상승하면 탄산가스 레이저의 흡수율이 증가한다. 도18은 동에 있어서의 탄산가스 레이저 흡수율의 온도 의존성을 나타내는 그래프이다. 여기서, 횡축은 동의 온도, 종축은 동에 있어서의 탄산가스 레이저의 흡수율을 나타낸다.

도18의 그래프로부터 동의 온도가 상승하면, 동에 있어서의 탄산가스 레이저의 흡수율이 증가하는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 본 실시 형태에 의한 레이저 가공 방법에 있어서는 동박(4)을 상온(약 300 K)으로부터 573 K 정도까지 상승시키므로, 동박(4)에 있어서의 탄산가스 레이저의 흡수율이 약 0.8 ％ 증가한다. 이에 의해, 동박(4)에 있어서 온도를 상승시킬 때의 약 2배의 레이저 에너지가 흡수되므로, 동박(4)의 안정된 가공이 용이해져 동박(4)의 구멍 직경의 변동이 작아진다.

또한, 본 실시 형태에 의한 레이저 가공 방법에 있어서, 동박(4)을 가열하기 위해 레이저 빔을 이용하였지만, 다른 임의의 방법으로 동박(4)을 가열해도 좋다.

또한, 본 실시 형태에 의한 레이저 가공 방법에 있어서, 동박(4)에만 가열을 실시하였지만, 동박(6)을 가열하면 동박(6)에 있어서도 같은 효과를 얻을 수 있다.

또한, 동박(4)을 가열한 후, 프린트 기판(1)을 제2 실시 형태에 의한 방법으로 가공할 수도 있다.

또한, 본 실시 형태에 의한 레이저 가공 방법은 프린트 기판(1)에 관통 구멍(14)을 형성하는 경우에 대해 설명되었지만, 프린트 기판(1)에 있어서 고정 구멍을 형성하거나, 홈 가공을 행하거나 하는 경우에 적용되어도 같은 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상술한 제1 실시 형태 내지 제8 실시 형태에 있어서, 프린트 기판(1)의 도체층을 동박으로 하였지만, 다른 도전성 재료라도 좋다. 또한, 상술한 제1 실시 형태 내지 제8 실시 형태에 있어서, 프린트 기판(1)의 절연재(2)를 유리 에폭시로 하였지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 아라미드 수지나 유리폴리이미드 수지 등이라도 좋다.

또한, 본 발명은 특정한 실시 형태에 대해 설명되어 왔지만, 당업자에게 있어서는 다른 많은 변형예, 수정, 다른 이용이 명백하다. 그로 인해, 본 발명은 여기서의 특정한 개시에 한정되지 않고, 첨부한 청구의 범위에 의해서만 한정될 수 있다.

Claims

1 이상의 도체층과 절연층이 적층된 적층 재료를 레이저 빔에 의해 가공하는 방법이며,

상기 도체층에 레이저 빔을 조사하여 가공 구멍을 형성하는 도체층 가공 단계와,

상기 도체층 가공 단계에 이어서, 상기 가공 구멍에 상기 도체층에 조사한 레이저 빔보다도 가공점에 있어서의 빔 직경이 작은 레이저 빔을 조사하여 상기 도체층에 적층한 절연층을 가공하는 절연층 가공 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 재료 레이저 가공 방법.

1 이상의 도체층과 절연층이 적층된 적층 재료에 레이저 빔을 조사하여 펀칭 가공을 행하는 방법이며,

상기 도체층에 있어서 펀칭 가공에 의해 제거되는 부분을 미리 가열하는 가열 단계와,

상기 가열 단계에 있어서 가열된 부분에 레이저 빔을 조사하여 펀칭 가공을 행하는 가공 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 재료 레이저 가공 방법.

제2항에 있어서, 상기 가열 단계가 레이저 빔을 조사함으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 적층 재료 레이저 가공 방법.

절연층과 그 절연층을 협지하는 2개의 도체층으로 이루어지는 적층부를 포함하는 도체층과 절연층이 적층된 적층 재료에 있어서, 레이저 빔을 조사하여 상기 적층부를 관통하는 관통 구멍을 형성하는 방법이며,

상기 적층부의 제1 도체층에 제1 레이저 빔을 조사하여 가공 구멍을 형성하는 제1 가공 단계와,

상기 제1 가공 단계에 이어서, 상기 제1 가공 단계의 가공점에 있어서의 빔 직경을 일정하게 하고, 상기 제1 가공 단계에 의해 형성된 가공 구멍에 상기 제1 레이저 빔보다도 피크 출력이 낮은 제2 레이저 빔을 조사하여 상기 적층부의 절연층의 가공을 행하는 제2 가공 단계와,

상기 제2 가공 단계에 이어서, 상기 제2 가공 단계의 가공점에 있어서의 빔 직경을 일정하게 하고, 상기 제2 가공 단계에 의해 형성된 가공 구멍에 상기 제1 레이저 빔보다도 피크 출력이 낮고, 또한 상기 제2 레이저 빔보다도 피크 출력이 높은 제3 레이저 빔을 조사하여 상기 적층부의 제2 도체층의 가공을 행하는 제3 가공 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 적층 재료 레이저 가공 방법.

제4항에 있어서, 상기 적층부의 제2 도체층이 상기 적층 재료의 표면층이고,

상기 제1 가공 단계 전에 상기 제2 도체층 상에 레이저 빔 흡수 재료를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 재료 레이저 가공 방법.

제5항에 있어서, 상기 레이저 빔 흡수 재료가 고분자 재료인 것을 특징으로 하는 적층 재료 레이저 가공 방법.

삭제

1 이상의 도체층과 절연층이 적층된 적층 재료에 레이저 빔을 조사하여 가공을 행하는 적층 재료 레이저 가공 장치이며,

피크 출력이 다른 복수의 펄스화된 레이저 빔을 출사할 수 있는 레이저 발진기와,

상기 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 빔의 일부를 통과시키는 개구와,

상기 개구를 통과한 레이저 빔을 광로 변경시키는 광로 변경 광학계와,

상기 개구의 상을 결상하는 결상 렌즈와,

상기 개구와 상기 결상 렌즈 사이의 광로 중에 설치되는 광로 길이 가변 광학계와,

상기 레이저 발진기, 상기 개구, 상기 광로 변경 광학계, 상기 광로 길이 가변 광학계 및 상기 결상 렌즈의 위치 및 동작을 제어하는 제어부를 구비하고,

상기 제어부는 상기 광로 길이 가변 광학계를 제어하여 상기 개구와 상기 결상 렌즈 사이의 광로 길이를 가변으로 하고, 또한 상기 결상 렌즈의 위치를 제어하여 상기 결상 렌즈와 결상점 사이의 광로 길이를 가변으로 하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.

상기 개구의 상을 결상하는 결상 렌즈와,

상기 개구와 상기 결상 렌즈 사이의 광로 중에 설치되는 반사 미러와,

상기 레이저 발진기, 상기 개구, 상기 광로 변경 광학계, 상기 반사 미러 및 상기 결상 렌즈의 위치 및 동작을 제어하는 제어부를 구비하고,

상기 제어부는 상기 개구, 상기 반사 미러 및 상기 결상 렌즈 위치를 고정하고, 또한 상기 반사 미러의 반사면 형상을 가변으로 하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.

제9항에 있어서, 상기 제어부는 상기 반사 미러의 반사면 형상을 회전 쌍곡면의 일부로 하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.

제9항에 있어서, 상기 제어부는 상기 반사 미러에 장착된 압전 소자를 제어함으로써 상기 반사 미러의 반사면 형상을 가변으로 하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.

삭제

상기 개구의 상을 결상하는 결상 렌즈와,

상기 레이저 발진기, 상기 개구, 상기 광로 변경 광학계 및 상기 결상 렌즈의 위치 및 동작을 제어하는 제어부를 구비하고,

상기 결상 렌즈는 복수의 렌즈로 이루어지는 세트 렌즈이고,

상기 제어부는 상기 세트 렌즈를 구성하는 복수의 렌즈 사이의 간격을 제어함으로써 상기 결상 렌즈의 초점 거리를 가변으로 하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.