KR101438342B1 - 레이저 가공방법 - Google Patents

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겐지 이토
오사미 야마오카
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

레이저 가공방법은, 제1 도체층과 제2 도체층과의 사이에 절연층이 끼워진 피가공물에 펄스 레이저로 구멍내기 가공을 행하는 레이저 가공방법으로서, 상기 제1 도체층에서의 동일 개소에 펄스 레이저를 복수 회 조사하여, 상기 제1 도체층을 관통하는 제1 구멍을 형성하는 제1 공정과, 상기 절연층에서의 상기 제1 구멍에 의해 노출된 개소에 펄스 레이저를 복수 회 조사하여, 상기 제1 구멍에 대응하고 있고 상기 절연층을 관통하는 제2 구멍을 형성하는 제2 공정을 구비하며, 상기 제1 공정에서는 3㎑ 이상 15㎑ 이하의 발진 주파수로 발생시킨 펄스 레이저를 상기 동일 개소에 복수 회 조사한다.

Description

레이저 가공방법 {LASER PROCESSING METHOD}
본 발명은 레이저 가공방법에 관한 것이다.
동박(銅箔), 수지층, 동박의 적어도 3층이 적층된 구조를 가지는 프린트 배선기판에 대하여, UV레이저를 조사함으로써, 표면의 동박(제1 도체층)을 가공 후, 그 아래에 있는 수지층(절연층)을 더 아래의 동박(제2 도체층)이 노출될 때까지 가공하는 막힌 구멍(블라인드홀, blind hole) 가공을 행하는 기술이 있다.
특허문헌 1에는, 도체층, 유리섬유를 포함하는 절연층, 도체층이 순서대로 적층된 유리가 들어간 기판(프린트 배선기판)에 대해서, UV레이저광을 원주(圓周) 동작시켜 표면의 도체층에 윈도우를 가공한 후, 그 윈도우를 통하여 CO2 레이저로 절연층에 구멍을 가공하고, UV레이저광으로 구멍의 바닥의 잔막(殘膜)을 제거하는 것이 기재되어 있다. 이것에 의해, 특허문헌 1에 의하면, 구멍 바닥에 남은 막을 제거하기 위한 케미칼 디스미어(chemical desmear) 공정(컨디셔닝(conditioning), 수세(水洗), 보일링(boiling, 蒸沸), 냉각, 수세, 팽윤, 수세, 산화 디스미어, 수세, 중화(中和), 수세, 건조 등의 공정으로 이루어짐)을 불필요하게 할 수 있다고 되어 있다.
[특허문헌 1] 일본국 특개2002-118344호 공보
특허문헌 1에서는, 프린트 배선기판에 구멍내기 가공할 때에, 표면의 도체층을 원주 가공(트레패닝(trepanning) 가공)으로 가공하는 것이 전제로 되어 있다.
한편, 특허문헌 1에는, 표면의 도체층에서의 동일 개소에 펄스 레이저를 복수 회 조사하는 가공(표면의 도체층의 펀칭(punching) 가공)에 대해서 기재가 없다. 또한, 특허문헌 1에는, 표면의 도체층의 펀칭 가공에 의해 프린트 배선기판(피가공물)에 구멍내기 가공할 때에, 어떻게 하여 안정된 구멍내기 가공을 행하는지에 대해서 기재가 없다.
본 발명은 상기에 감안하여 이루어진 것으로서, 피가공물에 구멍내기 가공할 때에, 안정된 구멍내기 가공을 행할 수 있는 레이저 가공방법을 얻는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하여 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 하나의 측면에 관한 레이저 가공방법은, 제1 도체층과 제2 도체층과의 사이에 절연층이 끼워진 피가공물에 펄스 레이저로 구멍내기 가공을 행하는 레이저 가공방법으로서, 상기 제1 도체층에서의 동일 개소에 펄스 레이저를 복수 회 조사하여, 상기 제1 도체층을 관통하는 제1 구멍을 형성하는 제1 공정과, 상기 절연층에서의 상기 제1 구멍에 의해 노출된 개소에 펄스 레이저를 복수 회 조사하여, 상기 제1 구멍에 대응하고 있고 상기 절연층을 관통하는 제2 구멍을 형성하는 제2 공정을 구비하며, 상기 제1 공정에서는 3㎑ 이상 15㎑ 이하의 발진(發振) 주파수로 발생시킨 펄스 레이저를 상기 동일 개소에 복수 회 조사하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 제1 공정에서 제1 도체층을 관통하는 제1 구멍을 형성하는 펀칭 가공을 안정적으로 행할 수 있기 때문에, 제2 공정에서 제1 구멍에 대응하고 있고 절연층을 관통하는 제2 구멍을 형성하는 것도 용이하게 된다. 즉, 피가공물에 구멍내기 가공할 때에, 안정된 구멍내기 가공을 행할 수 있다.
도 1은 실시형태 1에 관한 레이저 가공방법을 나타내는 도면이다.
도 2는 실시형태 1에서의 피가공물을 나타내는 도면이다.
도 3은 동박제거 가공에서의 가공조건과 가공성과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 수지제거 가공에서의 가공조건과 가공성과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 실시형태 1을 적용한 가공예를 나타내는 도면이다.
도 6은 실시형태 1을 적용한 다른 가공예를 나타내는 도면이다.
도 7은 실시형태 2에 관한 레이저 가공방법을 나타내는 도면이다.
도 8은 비교예에 관한 레이저 가공방법을 나타내는 도면이다.
이하에, 본 발명에 관한 레이저 가공방법의 실시형태를 도면에 근거하여 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시형태 1.
실시형태 1에 관한 레이저 가공방법에 대해서 도 1을 이용하여 설명한다. 도 1의 (a) ~ (d)는 실시형태 1에 관한 레이저 가공방법을 나타내는 공정 단면도이다.
도 1의 (a)에 나타내는 공정에서는, 피가공물(10)을 준비한다. 피가공물(10)은, 예를 들면, 도 2의 (a)에 나타내는 바와 같이, 동박(제1 도체층)(11)과 동박(제2 도체층)(12)과의 사이에 수지층(절연층)(13)이 끼워진 3층 구조를 가지는 프린트 배선기판이다. 수지층(13)은, 예를 들면, 엑폭시 수지 또는 폴리이미드계 수지를 주성분으로 한다.
도 1의 (b)에 나타내는 공정에서는, 동박(11)에서의 동일 개소(11e)에 UV펄스 레이저를 복수 회 조사한다(즉, 펀칭 가공을 행한다). 구체적으로는, 발진기(도시생략)에 의해 UV펄스 레이저를 발생시킨다.
여기서, 발진 주파수를 F[㎑]로 하고, 에너지 밀도를 E[J/㎟]로 했을 때에, F-E평면(도 3 참조)에서의
3 ≤ F ≤ 15 … 수식 1
0.05 ≤ E ≤ 0. 30 … 수식 2
를 만족하도록, 발진기(도시생략)에 의해 UV펄스 레이저를 발생시킨다. 수식 1 및 수식 2를 만족하는 영역은, 도 3에 나타내는 일점쇄선으로 둘러싸인 영역(PR1)이다.
도 3에 나타내는 영역(PR1)의 좌측의 영역(0 < F < 3)에서는, UV펄스 레이저의 각 펄스 사이에서의 방열(放熱)기간이 너무 길기 때문에, 동박(11)의 가공에 대한 열이 부족하여, 동박(11)을 가공하는 것이 곤란하게 된다. 도 3에 나타내는 영역(PR1)의 우측의 영역(15 < F)에서는, N펄스째(N : 2 이상의 정수)의 UV펄스 레이저가 (N-1)펄스째의 UV펄스 레이저의 조사에 의해 비산(飛散)한 동박의 스퍼터(sputter)에 흡수 또는 산란되어, 효율적으로 동박(11)에 조사되지 않는 경향이 있으므로, 동박(11)을 가공하는 것이 곤란하게 된다. 도 3에 나타내는 영역(PR1)의 하측의 영역(E < 0.05)에서는, UV펄스 레이저의 각 펄스에서의 에너지가 동박(11)의 가공에 필요한 에너지(예를 들면, 열에너지)보다도 작은 경향이 있어, 동박(11)을 가공하는 것이 곤란하게 된다. 도 3에 나타내는 영역(PR1)의 위쪽의 영역(0. 30 < E)에서는, 동박(11)의 아래에 있는 수지층(13)의 과(過)가열에 의한 과대한 증발압력에 의해 동박(11)이나 동박(12)의 박리가 발생하는 경향이 있어, 가공 후의 프린트 배선기판(피가공물)의 품질이 열화할 가능성이 있다.
또, 도 3에 나타내는 영역(PR1)의 위쪽의 영역(0. 30 < E)에서는, UV펄스 레이저의 에너지 밀도가 수지에 대해서 과잉한 에너지 밀도이며, 수지층(13)의 함몰(dent)(과잉인 제거)이 발생하는 경우가 있다. 이 경우, 가공치수가 설계치수보다 크게 어긋나 가공품질이 열화(劣化)할 가능성이 있다. 또한, 펄스수의 제어에 의해 동박(11)을 선택적으로 가공하는 것이 곤란하고, 수지층(13)의 함몰에 수반하여 그 아래의 동박(12)도 제거되어 막힌 구멍을 가공할 수 없게 될 가능성이 있다. 동박(11)을 선택적으로 가공하여 막힌 구멍을 확실히 안정적으로 가공하기 위해서는, 동박(11)의 두께 불균일도 고려하여, 에너지 밀도나 펄스수에는 여유를 갖게 할 필요가 있다. 이 점으로부터도 E ≤ 0. 30인 것이 바람직하다.
발진기로부터는 수식 1을 만족하는 발진 주파수(F)에 대응한 펄스 주파수로 UV펄스 레이저가 출사된다. 즉, 발진 주파수가 작아질수록 발진기로부터 출사되는 UV펄스 레이저의 펄스 주파수도 작아진다. 발진기로부터 출사된 UV펄스 레이저는 동박(11)에서의 동일 개소(11e)에 복수 회(예를 들면, 5회) 조사된다. 즉, 발진기로부터 출사된 5펄스의 UV펄스 레이저(L1 ~ L5)는 동박(11)에서의 동일 개소(11e)에 차례차례 조사된다. 이것에 의해, 구멍(제1 구멍)(11a)이 형성된다(도 1의 (d) 참조). 구멍(11a)은 동박(11)에서의 상기의 개소(11e)가 제거되어 형성된 구멍이며, 동박(11i)을 관통하고 있다.
도 1의 (c)에 나타내는 공정에서는, 수지층(13)에서의 구멍(11a)에 의해 노출된 개소(동일 개소)(13e)에 UV펄스 레이저를 복수 회 조사한다(즉, 펀칭 가공을 행한다). 구체적으로는, 발진기(도시생략)에 의해 UV펄스 레이저를 발생시킨다.
여기서, 발진 주파수를 F[㎑]로 하고, 에너지 밀도를 E[J/㎟]로 했을 때에, F-E평면(도 3 참조)에서의
15 < F … 수식 3
E < 0.05 … 수식 4
를 만족하도록 발진기(도시생략)에 의해 UV펄스 레이저를 발생시킨다. 수식 3 및 수식 4를 만족하는 영역은 도 3 및 도 4에 나타내는 파선으로 둘러싸인 영역(PR3)이다. 영역(PR3)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 동박(12)이 제거되지 않는 가공조건에 대응하며, 도 4에 나타내는 바와 같이, 수지층(13)을 제거할 수 있는 가공조건에 대응하고 있다. 즉, 영역(PR3)은 동박(12)을 제거하지 않고 수지층(13)을 선택적으로 제거할 수 있는 가공조건에 대응하고 있다.
발진기로부터는 수식 3을 만족하는 발진 주파수에 대응한 펄스 주파수로 UV펄스 레이저가 출사된다. 즉, 발진 주파수가 커질수록 발진기로부터 출사되는 UV펄스 레이저의 펄스 주파수도 커진다. 발진기로부터 출사된 UV펄스 레이저는 수지층(13)에서의 구멍(11a)에 의해 노출된 개소(13e)에 복수 회(예를 들면, 5회) 조사된다. 즉, 발진기로부터 출사된 5펄스의 UV펄스 레이저(L11 ~ L15)는 수지층(13)에서의 구멍(11a)에 의해 노출된 개소(13e)에 차례차례 조사된다. 이것에 의해, 도 1의 (d)에 나타내는 바와 같이, 구멍(제2 구멍)(13a)이 형성됨과 아울러, 동박(12)에서의 구멍(13a)에 의해 노출되어야 할 개소(12e)가 노출된 후에도 제거되지 않고 남는다. 구멍(13a)은 수지층(13)에서의 구멍(11a)에 의해 노출된 개소(13e)가 제거되어 형성된 구멍이며, 구멍(11a)에 대응한 형상 및 치수를 가지고 있다. 또, 구멍(13a)은 수지층(13i)을 관통하고 있다.
이와 같이 하여, 도 1의 (d)에 나타내는 바와 같이, 구멍(11a) 및 구멍(13a)으로 이루어지고, 구멍 바닥이 동박(12)에 의해 폐색된 막힌 구멍(BH1)이 형성된다.
다음으로, 실시형태 1에 관한 레이저 가공방법을 적용한 가공예에 대해서, 도 5를 이용하여 설명한다.
도 5의 (a)에 나타내는 공정에서는, 막힌 구멍(BH100)을 가공해야 할 피가공물(110)로서, 두께(t) 5㎛의 동박(112), 두께(t) 10㎛의 수지층(113), 두께(t) 5㎛의 동박(111)이 순서대로 적층된 프린트 배선기판을 준비했다.
도 5의 (b)에 나타내는 공정에서는, 동박(111)에서의 동일 개소(111e)에 UV펄스 레이저를 5회(5펄스) 조사했다. 구체적으로는, 발진기(도시생략)에 의해 다음의 가공조건으로 UV펄스 레이저(L101 ~ L105)를 발생시켜 가공을 행했다.
에너지 밀도 : 0.07J/㎟
발진 주파수 : 15㎑
조사 면적 : φ50㎛ = 1962㎛2
펄스수 : 5
이 가공조건은 상기의 수식 1 및 수식 2를 만족하고 있으며, 동박(111)을 안정적으로 가공하는 것이 가능했다. 이것에 의해, 직경 R100 = 50㎛인 구멍(111a)이 형성되었다. 구멍(111a)은 동박(111i)을 관통하고 있다.
도 5의 (c)에 나타내는 공정에서는, 수지층(113)에서의 구멍(111a)에 의해 노출된 개소(113e)에 UV펄스 레이저를 10회(10펄스) 조사했다. 구체적으로는, 발진기(도시생략)에 의해 다음의 가공조건으로 UV펄스 레이저(L111 ~ L120)를 발생시켜 가공을 행했다.
에너지 밀도 : 0.02J/㎟
발진 주파수 : 45㎑
조사 면적 : φ50㎛ = 1962㎛2
펄스수 : 10
이 가공조건은 상기의 수식 3 및 수식 4를 만족하고 있으며, 동박(112)을 제거하지 않고 수지층(113)을 안정적으로 가공하는 것이 가능했다. 이것에 의해, 직경 R100 = 50㎛인 구멍(113a)이 형성되었다. 구멍(113a)은 수지층(113i)을 관통하고 있다.
이와 같이 하여, 도 5의 (d)에 나타내는 바와 같이, 구멍(111a) 및 구멍(113a)으로 이루어지고, 구멍 바닥이 동박(112)에 의해 폐색된 막힌 구멍(BH100)이 형성되었다. 또, 동일하게 하여, 프린트 배선기판(피가공물(110))에서의 100개소에서 막힌 구멍을 가공한 바, 100개소 모두에서 구멍(BH100)과 동일한 막힌 구멍을 안정적으로 가공할 수 있었다.
다음으로, 실시형태 1에 관한 레이저 가공방법을 적용한 다른 가공예에 대해서, 도 6을 이용하여 설명한다.
도 6의 (a)에 나타내는 공정에서는, 막힌 구멍(BH200)을 가공해야 할 피가공물(210)로서, 두께(t) 5㎛의 동박(212), 두께(t) 20㎛의 수지층(213), 두께(t) 5㎛의 동박(211)이 순서대로 적층된 프린트 배선기판을 준비했다.
도 6의 (b)에 나타내는 공정에서는, 동박(211)에서의 동일 개소(211e)에 UV펄스 레이저를 5회(5펄스) 조사했다. 구체적으로는, 발진기(도시생략)에 의해 다음의 가공조건으로 UV펄스 레이저(L201 ~ L205)를 발생시켜 가공을 행했다.
에너지 밀도 : 0.10J/㎟
발진 주파수 : 15㎑
조사 면적 : φ50㎛ = 1962㎛2
펄스수 : 5
이 가공조건은 상기의 수식 1 및 수식 2를 만족하고 있으며, 동박(211)을 안정적으로 가공하는 것이 가능했다. 이것에 의해, 직경(R200) = 50㎛인 구멍(211a)이 형성되었다. 구멍(211a)은 동박(211i)을 관통하고 있다.
도 6의 (c)에 나타내는 공정에서는, 수지층(213)에서의 구멍(211a)에 의해 노출된 개소(213e)에 UV펄스 레이저를 15회(15펄스) 조사했다. 구체적으로는, 발진기(도시생략)에 의해 다음의 가공조건으로 UV펄스 레이저(L211 ~ L225)를 발생시켜 가공을 행했다.
에너지 밀도 : 0.03J/㎟
발진 주파수 : 30㎑
조사 면적 : φ50㎛ = 1962㎛2
펄스수 : 15
이 가공조건은 상기의 수식 3 및 수식 4를 만족하고 있으며, 동박(212)를 제거하지 않고 수지층(213)을 안정적으로 가공하는 것이 가능했다. 이것에 의해, 직경(R200) = 50㎛인 구멍(213a)이 형성되었다. 구멍(213a)은 수지층(213i)을 관통하고 있다.
이와 같이 하여, 도 6의 (d)에 나타내는 바와 같이, 구멍(211a) 및 구멍(213a)으로 이루어지고, 구멍 바닥이 동박(212)에 의해 폐색된 막힌 구멍(BH200)이 형성되었다. 또, 동일하게 하여, 프린트 배선기판(피가공물(210))에서의 100개소에서 막힌 구멍을 가공한 바, 100개소 모두에서 구멍(BH200)과 동일한 막힌 구멍을 안정적으로 가공할 수 있었다.
다음으로, 비교예에 관한 레이저 가공방법에 따른 가공예에 대해서, 도 8을 이용하여 설명한다.
도 8의 (a)에 나타내는 공정에서는, 막힌 구멍을 가공해야 할 피가공물(910)로서, 두께(t) 5㎛의 동박(912), 두께(t) 10㎛의 수지층(913), 두께(t) 5㎛의 동박(911)이 순서대로 적층된 프린트 배선기판을 준비했다.
도 8의 (b)에 나타내는 공정에서는, 동박(911)에서의 동일 개소(911e)에 UV펄스 레이저를 5회(5펄스) 조사했다. 구체적으로는, 발진기(도시생략)에 의해 다음의 가공조건으로 UV펄스 레이저(L901 ~ L905)를 발생시켜 가공을 행했다.
에너지 밀도 : 0.04J/㎟
발진 주파수 : 25㎑
조사 면적 : φ50㎛ = 1962㎛2
펄스수 : 5
이 가공조건은 상기의 수식 1 및 수식 2를 만족하지 않으며, 동박(911i)을 관통하지 않는 깊이가 얕은 구멍(911a)이 형성되었다.
도 8의 (c)에 나타내는 공정에서는, 구멍(911a)에 UV펄스 레이저를 10회(10펄스) 조사했다. 구체적으로는, 발진기(도시생략)에 의해 다음의 가공조건으로 UV펄스 레이저(L911 ~ L920)를 발생시켜 가공을 행했다.
에너지 밀도 : 0.02J/㎟
발진 주파수 : 45㎑
조사 면적 : φ50㎛ = 1962㎛2
펄스수 : 10
이 가공조건은 상기의 수식 3 및 수식 4를 만족하지만, 수식 1 및 수식 2를 만족하지 않으며, 동박(911i)을 관통하지 않는 깊이가 얕은 구멍(911a)이 남았다.
이와 같이 하여, 도 8의 (d)에 나타내는 바와 같이, 동박(911i)을 관통하지 않는 깊이가 얕은 구멍(911a)이 형성되었지만, 동박(911i)을 관통하는 구멍을 형성할 수 없었다.
다음으로, 실시형태 1에 의한 효과를 명확하게 하기 위해, 실험을 행한 결과를, 도 3 및 도 4를 이용하여 설명한다. 도 3은 동박제거 가공에서의 에너지 밀도(E)[J/㎟] 및 발진 주파수(F)[㎑]와 가공성과의 관계를 나타내는 도면이다. 도 4는 수지제거 가공에서의 에너지 밀도(E)[J/㎟] 및 발진 주파수(F)[㎑]와 가공성과의 관계를 나타내는 도면이다.
본 발명자는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 실사용 조건, 즉 E = 0.02, 0.03, 0.04, 0.05, 0.06, 0.07, 0.08, 0.10과, F = 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 10.0, 15.0, 20.0, 25.0, 30.0, 35.0, 40.0, 45.0과의 모든 조합에 대해서, 프린트 배선기판의 동박에서의 100개소에 각각 5펄스의 UV펄스 레이저를 조사하는 가공을 행해 보았다.
그 결과로서, 도 3에서는 1개소에서도 동박의 제거를 할 수 없었던(즉 동박을 관통하는 구멍을 형성할 수 없었던) 경우를 ×로 나타내고, 100개소 모두에 대해 동박의 제거가 가능했지만(즉 동박을 관통하는 구멍을 형성할 수 있었지만) 구멍의 직경의 편차가 소정값 이상이었을 경우를 △로 나타내며, 100개소 모두에 대해 동박의 제거가 가능하고 구멍의 직경의 편차가 소정값 미만이었을 경우를 ○로 나타내고 있다.
예를 들면, 도 3에서는 실시형태 1을 적용한 도 5의 가공예로 이용한 가공조건 (F, E) = (15, 0.07)이 ○로 나타내어져 있다. 실시형태 1을 적용한 도 6의 가공예로 이용한 가공조건 (F, E) = (15, 0.10)이 ○로 나타내어져 있다. 한편, 비교예에 관한 도 8의 가공예로 이용한 가공조건 (F, E) = (25, 0.04)가 ×로 나타내어져 있다.
이들 결과로부터, 본 발명자는 도 3에 나타내는 일점쇄선으로 둘러싸인 영역(PR1)이 동박제거 가공에서의 바람직한 가공조건에 대응한 영역인 것을 도출했다.
또, 본 발명자는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 실사용 조건, 즉 E = 0.02, 0.03, 0.04, 0.05, 0.06, 0.07, 0.08, 0.10과, F = 3.0, 4.0, 5.0, 10.0, 15.0, 20.0, 25.0, 30.0, 35.0, 40.0, 45.0과의 모든 조합에 대해서, 도 3에 나타내는 가공을 거친 프린트 배선기판의 노출된 수지층에서의 100개소에 각각 5펄스의 UV펄스 레이저를 조사하는 가공을 행해 보았다.
그 결과로서, 도 3에서는 1개소에서도 수지층의 제거를 할 수 없었던(즉 수지층을 관통하는 구멍을 형성할 수 없었던) 경우를 ×로 나타내고, 100개소 모두에 대해 수지층의 제거가 가능한(즉 수지층을 관통하는 구멍을 형성할 수 있는) 경우를 ○로 나타내고 있다.
예를 들면, 도 4에서는 실시형태 1을 적용한 도 5의 가공예로 이용한 가공조건 (F, E) = (45, 0.02)가 ○로 나타내어져 있다. 실시형태 1을 적용한 도 6의 가공예로 이용한 가공조건 (F, E) = (30, 0.03)이 ○로 나타내어져 있다. 비교예에 관한 도 8의 가공예로 이용한 가공조건 (F, E) = (45, 0.02)도 ○로 나타내어져 있다.
이들 결과로부터, 본 발명자는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 어느 실사용 조건에서도 수지제거 가공이 가능한 것을 확인했다.
여기서, 만일, 도 1의 (b)에 나타내는 공정에 있어서, 3㎑ 미만의 발진 주파수로 발생시킨 UV펄스 레이저를 동박(11)에서의 동일 개소(11e)에 복수 회 조사하는 경우를 고려한다. 이 경우, N펄스째(N : 2 이상의 정수)의 UV펄스 레이저가 (N-1)펄스째의 UV펄스 레이저의 조사에 의한 동박(11)에서의 축열의 영향을 이용할 수 없는 경향이 있다(펄스 주파수가 낮기 때문에, 방열되어 버림). 이 때문에, N펄스째의 UV펄스 레이저는, 축열의 영향을 이용하지 않고, N펄스째의 UV펄스 레이저의 조사에 의한 발열에 의해 동박(11)을 제거할 필요가 있기 때문에, 많은 에너지를 필요로 한다. 즉, UV펄스 레이저의 각 펄스 사이에서의 방열 기간이 너무 길기 때문에, 동박(11)의 가공에 필요한 열에너지가 부족하여, 동박(11)을 가공하는 것이 곤란하게 된다.
혹은, 만일, 도 1의 (b)에 나타내는 공정에 있어서, 15㎑보다 큰 발진 주파수로 발생시킨 UV펄스 레이저를 동박(11)에서의 동일 개소(11e)에 복수 회 조사하는 경우를 고려한다. 이 경우, N펄스째(N : 2 이상의 정수)의 UV펄스 레이저가 (N-1)펄스째의 UV펄스 레이저의 조사에 의해 비산한 동박의 스퍼터에 흡수 또는 산란되어, 효율적으로 동박(11)에 조사되지 않는 경향이 있다.
예를 들면, 도 8에 나타내는 바와 같이, 2펄스째의 UV펄스 레이저(L902)의 적어도 일부는 1펄스째의 UV펄스 레이저(L901)의 조사에 의해 비산한 동박의 스퍼터(SP1 ~ SP7)에 흡수 또는 산란된다. 3펄스째의 펄스 레이저(L903)의 적어도 일부는 2펄스째의 UV펄스 레이저(L902)의 조사에 의해 비산한 동박의 스퍼터(SP11 ~ SP15)에 흡수 또는 산란된다. 이 결과, 동박(911)(동박(11))을 관통하는 구멍을 가공하는 것이 곤란하게 된다.
그것에 대하여, 실시형태 1에서는, 도 1의 (b)에 나타내는 공정에 있어서, 3㎑ 이상 15㎑ 이하의 발진 주파수로 발생시킨 UV펄스 레이저를 동박(11)에서의 동일 개소(11e)에 복수 회 조사한다. 이것에 의해, 동박(11)을 관통하는 구멍(11a)을 형성하는 펀칭 가공을 안정적으로 행할 수 있기(도 3 참조) 때문에, 도 1의 (c)에 나타내는 공정에 있어서, 구멍(11a)에 대응하고 있고 수지층(13)을 관통하는 구멍(13a)을 안정적으로 형성하는 것도 용이하게 된다. 즉, 피가공물(10)에 구멍내기 가공할(즉, 구멍(11a) 및 구멍(13a)으로 이루어지는 막힌 구멍(BH1)의 가공을 행할) 때에, 안정된 구멍내기 가공을 행할 수 있다.
혹은, 만일, 도 1의 (b)에 나타내는 공정에 있어서, 0.05J/㎟보다 작은 에너지 밀도로 발생시킨 펄스 레이저를 동박(11)에서의 동일 개소(11e)에 복수 회 조사하는 경우를 고려한다. 이 경우, UV펄스 레이저의 각 펄스에서의 에너지가 동박(11)의 가공에 필요한 에너지(예를 들면, 열에너지)보다도 작은 경향이 있어, 동박(11)을 가공하는 것이 곤란하게 된다.
그것에 대하여, 실시형태 1에서는, 도 1의 (b)에 나타내는 공정에 있어서, 0.05J/㎟ 이상의 에너지 밀도로 발생시킨 펄스 레이저를 동박(11)에서의 동일 개소(11e)에 복수 회 조사한다. 이것에 의해, UV펄스 레이저의 각 펄스에서의 에너지가 동박(11)의 가공에 필요한 에너지(예를 들면, 열에너지)보다도 용이하게 커지므로, 동박(11)을 가공하는 것이 용이하게 된다.
혹은, 만일, 도 1의 (c)에 나타내는 공정에 있어서, 15㎑ 이하의 발진 주파수로 발생시킨 UV펄스 레이저를 동박(11)에서의 동일 개소(11e)에 복수 회 조사하는 경우를 고려한다. 이 경우, 예를 들면, 가공조건이 영역(PR1)에 속하고 있으면, 수지층(13)에서의 구멍(11a)에 의해 노출된 개소(13e)가 제거된 후에, 동박(12)에서의 구멍(13a)에 의해 노출되어야 할 개소(12e)가 더욱 제거될 가능성이 있다. 이것에 의해, 구멍 바닥이 동박(12)으로 폐색된 막힌 구멍을 형성하는 것이 곤란하게 된다.
그것에 대하여, 실시형태 1에서는, 도 1의 (c)에 나타내는 공정에 있어서, 15㎑보다 큰 발진 주파수로 발생시킨 UV펄스 레이저를 동박(11)에서의 동일 개소(11e)에 복수 회 조사한다. 이것에 의해, 동박(12)에서의 구멍(13a)에 의해 노출되어야 할 개소(12e)가 남도록, 구멍(11a)에 대응하고 있고 수지층(13)을 관통하는 구멍(13a)을 안정적으로 형성할 수 있다. 즉, 구멍 바닥이 동박(12)으로 폐색된 막힌 구멍(BH1)을 형성하는 것이 용이하게 된다.
혹은, 만일, 도 1의 (c)에 나타내는 공정에 있어서, 0.05J/㎟ 이상의 에너지 밀도로 발생시킨 UV펄스 레이저를 동박(11)에서의 동일 개소(11e)에 복수 회 조사하는 경우를 고려한다. 이 경우, 예를 들면, 가공조건이 영역(PR1)에 속하고 있으면, 수지층(13)에서의 구멍(11a)에 의해 노출된 개소(13e)가 제거된 후에, 동박(12)에서의 구멍(13a)에 의해 노출되어야 할 개소(12e)가 더욱 제거될 가능성이 있다. 이것에 의해, 구멍 바닥이 동박(12)으로 폐색된 막힌 구멍을 형성하는 것이 곤란하게 된다.
그것에 대하여, 실시형태 1에서는, 도 1의 (c)에 나타내는 공정에 있어서, 0.05J/㎟보다 작은 에너지 밀도로 발생시킨 UV펄스 레이저를 동박(11)에서의 동일 개소(11e)에 복수 회 조사한다. 이것에 의해, 동박(12)에서의 구멍(13a)에 의해 노출되어야 할 개소(12e)가 남도록, 구멍(11a)에 대응하고 있고 수지층(13)을 관통하는 구멍(13a)을 안정적으로 형성할 수 있다. 즉, 구멍 바닥이 동박(12)으로 폐색된 막힌 구멍(BH1)을 형성하는 것이 용이하게 된다.
또한, 도 1의 (b)에 나타내는 공정에서는 F-E평면(도 3 참조)에서의
4 ≤ F ≤ 15 … 수식 5
를 만족하도록, 발진기(도시생략)에 의해 UV펄스 레이저를 발생시켜도 된다. 수식 5 및 수식 2를 만족하는 영역은 도 3에 나타내는 이점쇄선(二点鎖線)으로 둘러싸인 영역(PR2)이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 영역(PR2)은 ×로 나타낸 가공조건 및 △으로 나타낸 가공조건을 포함하지 않고, ○로 나타낸 가공조건을 포함하고 있다. 이것에 의해, 동박에서의 가공된 구멍의 직경의 편차를 소정값 미만 내로 수용할 수 있으므로, 구멍내기 가공에서의 가공품질을 더욱 향상시킬 수 있다.
또, 피가공물(10)에 대신하여, 도 2의 (b)에 나타내는 피가공물(20)이 가공되어도 된다. 피가공물(20)은 동박과 수지층이 교호(交互)로 복수 회 적층된 다층 구조를 가진 프린트 배선기판이며, 예를 들면, 동박(27), 수지층(26), 동박(25), 수지층(24), 동박(제2 도체층)(12), 수지층(절연층)(13), 동박(제1 도체층)(11)이 순서대로 적층되어 있다.
실시형태 2.
다음으로, 실시형태 2에 관한 레이저 가공방법에 대해서 도 7을 이용하여 설명한다. 도 7의 (a) ~ (d)는 실시형태 2에 관한 레이저 가공방법을 나타내는 공정 단면도이다. 이하에서는, 실시형태 1과 다른 점을 중심으로 설명한다.
도 7의 (a)에 나타내는 공정 및 도 7의 (b)에 나타내는 공정에서는, 각각, 도 1의 (a)에 나타내는 공정 및 도 1의 (b)에 나타내는 공정과 동일한 처리가 행해진다.
도 7의 (c)에 나타내는 공정에서는, 수식 3 및 수식 4를 만족하는 가공조건을 이용하지 않고, 수식 1 및 수식 2를 만족하는 가공조건을 이용한다. 즉, F-E평면(도 3 참조)에서의 수식 1 및 수식 2를 만족하도록, 발진기(도시생략)에 의해 UV펄스 레이저를 발생시킨다. 수식 1 및 수식 2를 만족하는 영역은 도 3 및 도 4에 나타내는 일점쇄선으로 둘러싸인 영역(PR1)이다. 영역(PR1)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 동박(12)이 제거되는 가공조건에 대응하고, 도 4에 나타내는 바와 같이, 수지층(13)을 제거할 수 있는 가공조건에 대응하고 있다. 즉, 영역(PR1)은 수지층(13)을 제거하여 더욱 동박(12)을 제거할 수 있는 가공조건에 대응하고 있다.
발진기로부터 출사된 UV펄스 레이저는 수지층(13)에서의 구멍(11a)에 의해 노출된 개소(13e)에 복수 회(예를 들면, 5회) 조사된다. 즉, 발진기로부터 출사된 5펄스의 UV펄스 레이저(L311 ~ L315)는 수지층(13)에서의 구멍(11a)에 의해 노출된 개소(13e)에 차례차례 조사된다. 이것에 의해, 도 7의 (d)에 나타내는 바와 같이, 구멍(제2 구멍)(13a)이 형성됨과 아울러, 동박(12)에서의 구멍(13a)에 의해 노출되어야 할 개소(12e)가 제거되어 구멍(12a)이 형성된다. 구멍(13a)은 구멍(11a)에 대응하고 있으며, 수지층(13i)을 관통하는 구멍이다. 구멍(12a)은 구멍(11a) 및 구멍(13a)에 대응하고 있고 동박(12i)을 관통하는 구멍이다.
이와 같이 하여, 도 7의 (d)에 나타내는 바와 같이, 구멍(11a), 구멍(13a) 및 구멍(12a)으로 이루어지고, 피가공물(10)(프린트 배선기판)을 관통하는 관통구멍(TH300)이 형성된다.
이상과 같이, 실시형태 2에서도, 도 7의 (b)에 나타내는 공정에 있어서, 3㎑ 이상 15㎑ 이하의 발진 주파수로 발생시킨 UV펄스 레이저를 동박(11)에서의 동일 개소(11e)에 복수 회 조사한다. 이것에 의해, 동박(11)을 관통하는 구멍(11a)을 형성하는 펀칭 가공을 안정적으로 행할 수 있기(도 3 참조) 때문에, 도 7의 (c)에 나타내는 공정에 있어서, 구멍(11a)에 대응하고 있고 수지층(13)을 관통하는 구멍(13a)과 구멍(13a)에 대응하고 있고 동박(12)을 관통하는 구멍(12a)을 안정적으로 형성하는 것도 용이하게 된다. 즉, 피가공물(10)에 구멍내기 가공할(즉, 구멍(11a), 구멍(13a), 및 구멍(12a)으로 이루어지는 관통 구멍(TH300)의 가공을 행할) 때에, 안정된 구멍내기 가공을 행할 수 있다.
<산업상의 이용 가능성>
이상과 같이, 본 발명에 관한 레이저 가공방법은 프린트 배선기판에서의 표면의 도체층의 펀칭 가공에 적합하다.
10 피가공물 11, 11i 동박
11a 구멍 12, 12i 동박
13, 13i 수지층 13a 구멍
20 피가공물 24 수지층
25 동박 26 수지층
27 동박 110 피가공물
111, 111i 동박 111a 구멍
112 동박 113, 113i 수지층
113a 구멍 210 피가공물
211, 211i 동박 211a 구멍
212 동박 213, 213i 수지층
213a 구멍 910 피가공물
911, 911i 동박 911a 구멍
912 동박 913 수지층
BH1 막힌 구멍 BH100 막힌 구멍
BH200 막힌 구멍 L1 ~ L15UV 펄스 레이저
L101 ~ L120UV 펄스 레이저 L201 ~ L225UV 펄스 레이저
L311 ~ L315UV 펄스 레이저 L901 ~ L915UV 펄스 레이저
PR1 영역 PR2 영역
PR3 영역 TH300 관통 구멍

Claims (5)

  1. 제1 도체층과 제2 도체층과의 사이에 절연층이 끼워진 피가공물에 펄스 레이저로 구멍내기 가공을 행하는 레이저 가공방법으로서,
    상기 제1 도체층에서의 동일 개소에 펄스 레이저를 복수 회 조사하여, 상기 제1 도체층을 관통하는 제1 구멍을 형성하는 제1 공정과,
    상기 절연층에서의 상기 제1 구멍에 의해 노출된 개소에 펄스 레이저를 복수 회 조사하여, 상기 제1 구멍에 대응하고 있고 상기 절연층을 관통하는 제2 구멍을 형성하는 제2 공정을 구비하며,
    상기 제1 공정에서는 4㎑ 이상 15㎑ 이하의 발진 주파수로 발생시킨 펄스 레이저를 상기 동일 개소에 복수 회 조사하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 공정에서는 0.05J/㎟ 이상 0.30J/㎟ 이하의 에너지 밀도로 발생시킨 펄스 레이저를 상기 동일 개소에 복수 회 조사하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 공정에서는 상기 제2 도체층에서의 상기 제2 구멍에 의해 노출되어야 할 개소가 남도록, 15㎑보다 크고 45㎑ 이하의 발진 주파수로 발생시킨 펄스 레이저를 상기 제1 구멍에 의해 노출된 개소에 복수 회 조사하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 공정에서는 상기 제2 도체층에서의 상기 제2 구멍에 의해 노출되어야 할 개소가 남도록, 0.02J/㎟ 이상이며 0.05J/㎟보다 작은 에너지 밀도로 발생시킨 펄스 레이저를 상기 제1 구멍에 의해 노출된 개소에 복수 회 조사하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
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