TW470680B - Laser machining device and laser machining mask and production method therefor - Google Patents

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470630 A7 B7 五、發明說明h ) (技術領域） 本發明係關於一種將來自雷射振盪器之雷射束，藉通 過具有事先決定之加工圖案的掩模照射在工件，對於工件 進行以加工圖案所規定之加工的雷射加工裝置及雷射加工 用掩模及其製造方法。 提供一種將雷射束照射在印刷配線基板之樹脂層進行 開孔的雷射，開孔加工裝置。尤其是在最近，也提供一種一 倂進行複數開孔的雷射開孔加工裝置。參照第1圖說明該 一例。在第1圖中，將來自C 0 2雷射振盪器2 1之脈衝狀 雷射束入射在均勻光學系2 2並將有關於該剖面之能量密 度分布成爲均句。出射均勻光學系2 2之雷射束係反射鏡 2 3朝下方反射，入射在變換光學系2 4。入射在變換光 學系2 4係具有圓形狀或矩形狀之剖面形狀。變換光學系 2 4係用以將雷射束之剖面形狀從圓形狀或矩形狀變換成 具有一定寬度W及長度L的線狀雷射束者。爲此，變換光 學系2 4係具有規定寬度W所用之柱面透鏡系2 4 - 1 , 及規定長度L所用之柱面透鏡系2 4 — 2。此種變換光學 系2 4係公知，得到寬度W爲0 . 1 m m至約數m m ,長 度L爲約數十m m之尺寸。 在變換光學系2 4之正下方。配置有用以將掩模2 6 朝一軸方向驅動的掩模台2 5。掩模2 6係如以後所述， 具有規定對於如印刷配線基板的工件2 7之樹脂層之加工 圖案的多數孔。在掩模台2 5與工件2 7之間，配置有"Η 像透鏡系2 8。圖像透鏡系2 8係用以規定投影於卫件 丨裝： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -luOJ. · 參 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -4 _ 470680 A7 B7 五、發明說明（2 ) 2 7的掩模2 6之加工圖案的縮小比者。在此，縮小比係 1:1° (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 工件2 7係裝載在至少與掩模台2 5之移動相同軸方 向且朝相反方向可動的工件台2 9。尤其是，掩模台2 5 與工件台2 9 ’係藉未圖示之控制裝置控制成同步地移動 〇 第2圖；[系表示掩模2 6及藉變換光學系2 4所變換之 線狀雷射（以斜線表示）之剖面形狀的關係。掩模2 6係 具有對於以箭號所示之移動方向，以一定節距P使複數孔 2 6 - 1具有隨機或排列地所形成之加工圖案。線狀雷射 束係寬度W比孔2 6 — 1之直徑大，而長度L也形成比有 關於掩模2 6之寬度方向的加工圖案之範圍大。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在第1圖及第2圖中，藉橫過線狀之雷射束照射域地 掩模2 6通過，使透過掩模2 6之一列孔2 6 - 1的複數 雷射束經圖像透鏡2 8被照射在工件2 7。尤其是，由於 掩模台2 5之移動與工件台2 9之移動控制成在相同軸方 向朝相反方向且同步之移動，因此在工件2 7，依掩模 2 6之加工圖案的開孔一列一列地順序連續進行。當然， 來自C 0 2雷射振憑器2 1之雷射束的脈衝頻率，係設成同 步於掩模台2 5之每一節距之移動。例如在掩模2 6之相 同列之孔6 - 1 ，隨著雷射束之能量強度至少照射一次， 如需要則照射兩次雷射束。此乃指在工件2 7之相同領域 至少進行一次之雷射束照射，而如需要則進行兩次之雷射 束照射。結果，在雷射束所照射之工件2 7領域形成有孔 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 470630 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（3 ) 〇 上述之例子，係雷射束爲固定，而掩模台2 5 ，工件 台2 9爲可動時之例子。代替此，形成於工件之孔直徑， 列方向之間隔，節距均相同且雷射束之脈衝寬爲#，s e c級時，如第3圖所示，使用一列分之孔2 6 — 1 >的掩 模2 6 z 。此時，掩模台之雷射照射中的驅動係不需要。 亦即，來自變換光學系2 4之線狀雷射束係照射在經常處 於固定狀態之掩模2 6 >，僅工件台2 9在第3圖中，朝 箭號方向可動就可以。 又也有將掩模2 6作爲固定，並將線狀雷射束藉電流 掃描器在掩模2 6上朝一軸方向掃描而照射在工件2 7之 情形。爲了此，電流掃描器配置在變換光學系2 5與掩模 2 6之間。此時’工件台2 9係使用在依電流掃描器之掃 描終了後，用以將工件2 7之下一加工領域移動至依電流 掃描器之掃描領域。 任何情形’均藉上述開孔加工所形成的孔直徑係約 3 0至3 Ο Ο e m。此時’將圖像透鏡系2 8之縮小比作 爲1 : 1時，則形成在掩模2 6之孔2 6 — 1的直徑也成 爲3 0至3 ◦ 0 // m。一般掩模2 6係以金屬材料所製作 ，孔2 6 - 1之寬高比（孔之直徑與深度之比）係約1。 因此，若孔26-1之直徑爲50；am，則掩模26之厚 度也成爲5 0 。此爲與表示於第3圖之掩模2 6 /之 情形也同樣。 然而’在如上述之厚度的掩模，若孔2 6 ~ 1之密度 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮)'— ----- Μ -.?---------------線—I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 470630 A7 —______B7___ 五、發明說明（4 ) 變大時，由於依雷射束照射之熱的逸散量較少，因此有掩 模2 6成爲高溫而變形之問題。當掩模2 6變形時，有被 加工之孔位置偏離，或孔形狀畸變之情形。 本發明之目的係在於提供一種可避免藉起因於雷射束 照射之發熱而產生變形的雷射加工用之掩模。 本發明之其他目的係在於提供一種適用於上述掩模之 製造方法。 本發明之另一目的係在於提供一種上述掩模的雷射加 工裝置。 (發明之槪要） 依本發明之雷射加工用掩模係具有事先決定之加工圖 案。該掩模係由：具有上述加工圖案，雷射束之反射材料 所構成的掩模構件，及從上下兩面夾住該掩模構件之雷射 束之透過材料所構成的基板構件所形成。 上述雷射光係例如紅外光；掩模構件之材料係A u、 C u、N i、鈹銅之任一種；基板構件之材料係G e、

ZnS、 ZnSe之任一種。 依本發明之雷射加工裝置係藉將來自雷射振盪器之雷 射束，經具有事先決定之加工圖案的掩模而照射在工件， 對於工件進行在加工圖案所規定之加工。該掩模也係由·· 具有上述之加工圖案，雷射束之反射材料所構成的掩模構 件，及上下兩面夾住該掩模構件之掩模之透過材料所構成 的基板構件所形成。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------^ . Ί I Λ— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 470630 A7 ______B7____ 五、發明說明（5 ) 上述雷射振盪器係例如C 0 2雷射振盪器；掩模構件之 材料係A u、c u、N i、鈹銅之任一種；基板構件之材 料係Ge、 ZnS、 ZnSe之任一種。 依照本發明又提供一種具有事先決定之加工圖案的雷 射加工用掩模之製造方法。該製造方法係包含：在依雷射 束之透過材料的第一基板構件之一面側形成雷射束之反射 材料所構成,的材料層的第一工程，及在材料層形成上述加 工圖案的第二工程，及在形成加工圖案之材料層的未形成 有第一基板構件之一邊，接合雷射束之透過材料所構成的 第二基板構件的第三工程。 上述第一工程係藉蒸鍍法或電鍍法所進行；上述第二 工程係藉微影成像術或蝕刻或雷射加工所進行。 在上述在第三工程，藉將高頻振動給與組合形成加工 圖案之材料層與第一基板構件之組合體及第二基板構件之 至少一方，使兩者互相接合。 (實施發明所用的最佳形態） 參照第4圖，說明依本發明之較佳實施形態的掩模之 製造方法。在此，雷射振盪器係說明表示於第1圖的C〇2 雷射振盪器之情形。 在第4 (a)圖中，在依對於C〇2雷射束之波長（ 9 3em、9 · 4μιή、或 10 . 6//m 等）透過率優 異之G e的基板構件1 1 (第一基板構件）之一面側，藉 蒸鍍法蒸鍍A u形成厚約5 0 之掩模構件層1 2。代 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 裝·'-------訂---------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 470630 A7 _____B7 五、發明說明（6 ) 替蒸鍍法也可使用電鍍法。 之後，在第4 ( b )圖中，藉由公知之微影成像技術 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 與蝕刻方法或依雷射加工之直接描畫加工，在掩模構件層 1 2，形成規定加工圖案之直徑5 0 之複數孔1 2 - 1 〇 然後，在第4 (C)圖中，在與具有多數孔12 — 1 之掩模構件，層1 2之基板構件1 1相反側之面，置放與依 基板構件1 1相同材料之基板構件1 3 (第二基板構件） 並加以接合。作爲接合之一方法，將組合基板構件1 1與 掩模構件層1 2之組合體，基板構件1 3之至少一方，朝 平行於面之方.向以高頻數振動。如此，藉發生在掩模構件 層1 2與基板構件1 3之間的摩擦熱，兩者係被黏接。 結果，得到具有依寬高比1之直徑5 0 // m之複數孔 1 2 - 1的掩模1〇。又，第一、第二基板構件之厚度係 約數十至數百；cz m。 經濟部智慧財產局員Η消費合作杜印製 依照此種掩模1 0，在對應於掩模構件層1 2之孔 1 2 - 1的部分只有G e、C ◦ 2雷射束之透過性優異。如 此’由於A u之雷射束反射性高，被吸收之熱係經第一、 第一基板構件1 1、1 3被散熱，因此不會成爲高溫，也 不會產生變形。又，第一、第二基板構件11、 13係也 具有機械地按壓抑制依位於此等之間的掩模構件層1 2之 熱所產生之變形的效果。 作爲掩模1 0之各構成要件之材料，有以下之組合。 作爲第一、第二之基板構件1 1、 1 3之材料，除了 G e

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）TgT 470630 ----------------- 五、發明說明（7 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 之外’速可使用Z n S、Z n S e。另一方面，作爲掩模 構件層12之材料，除了Au之外，還可使用cu、 Ni 、鈹銅。 其中’較佳組合例爲G e — A u、G e — c u、G e 一 Ni 。在〇6— Au時，幾乎不會熔合而成爲共晶合金 。共晶組成係在2 7 a t % G e ，共晶溫度低至3 5 6 t： ’爲低融點合金。 t

Ge — Cu時，Ge係約10a t%熔進Cu。在比 該部分較多G e之領域，形成各種金屬間化合物，而在約 2 5 a t %以上成爲C u 3 g e與G e之共晶合金（共晶點 約 6 4 0 t )。 --線· 又，Ge— Ni時，Ge係約12a t%熔進Ni 。 在比該部分較多G e之領域，形成各種金屬間化合物，而 在約5 0 a t %以上成爲N i G e與G e之共晶合金（共 晶點約7 8 0 °C )。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 由以上說明’在容易成爲合金上G e — A u系最理想 ，惟應注意因低融點而在3 5 6 °C熔融之事項。因G e與 A u係容易成爲共晶合金，因此，G e與A u係成爲一體 構造而使熱傳送成爲順暢，此外，以A u稍被吸收之雷射 束所產生之發熱也經第一、第二基板構件1 1、 1 3容易 逸散。 依上述實施形態之掩模，係適用於在如第1圖所示之 印刷配線基板之樹脂層進行開孔的雷射開孔加工裝置之掩 模2 6。然而，依本發明之掩模係並不被限定於雷射開孔 -10 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 470680 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（8 ) 加工裝置用之掩模者。例如，也可適用在一列狀地排列之 複數微小陶瓷基板上，分別一倂照射複數雷射束而在各陶 瓷基板用以進行給與微小畸變加工的雷射畸變加工裝置之 掩模。 又，雷射振擾器也並不被限定於C〇2雷射振盪器，也 可使用例如Y A G或Y L F雷射振盪器之其他雷射振盪器 ，隨著此，，選定第一、第二基板構件、掩模構件層之材料 〇 依照本發明，由於藉第一、第二基板構件進行掩模構 件層之散熱，而且可機械式地推進掩模構件層，因此，可 提供一種避免.藉起因於雷射光照射之發熱而產生變形的雷 射加工用之掩模。 (產業上之利用可能性） 如上所述，本發明之掩模係適用於在工件進行開孔的 雷射開孔加工裝置，或將畸變給予工件的雷射畸變加工裝 置之掩模。 (圖示之簡單說明） 第1圖係表示使用於本發明可適用之複數孔之~倂形 成的雷射加工裝置之構成之一例的圖式。 第2圖係表示使用於圖示在第1圖之雷射加工裝置之 掩模之一例與剖面線狀之雷射光之剖面形狀之關係的圖式 裝.I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 線. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -11 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 470680 A7 -— ___B7_ 五、發明說明（9 ) 第3圖係表示掩模之其他例子與剖面線狀之雷射光之 剖面形狀之關係的圖式。 第4圖係表示用以說明依本發明之掩模之製造工程的 剖面圖。 (記號之說明） 10 掩模

I 1 1 第一基板構件 12 掩模構件層 13 第二基板構件 2 1 C Ο 2雷射振盪器 2 2 均勻光學系 2 3 反射鏡 2 4 變換光學系 24—1、 24-2 柱面透鏡系 2 5 掩模台 2 6 掩模 2 7 工件 2 8 圖像透鏡系 2 9 工件台 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -12- — — — — — —III — — ^ —I— ^ illllllt I I V (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 470680 A8 B8 C8 _____D8 六、申請專利範圍 1 · 一種雷射加工用掩模，屬於具有事先決定之加工 圖案的雷射加工用掩模，其特徵爲： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 上述掩模係由：具有上述加工圖案的雷射光之反射材 料所構成的掩模構件，及從上下兩面夾住該掩模構件之雷 射光之透過材料所構成的基板構件所形成。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之雷射加工用掩模， 其中，上述，雷射光係紅外光；上述掩模構件係A u、，C u 、：N i、鈹銅之任一種；上述基板構件係G e、Z n S、 Z n S e之任一種。 3 . —種雷射加工裝置，屬於藉將來自雷射振盪器之 雷射光，經具有事先決定之加工圖案的掩模而照射在工件 ，對於上述工件進行在上述加工圖案所規定之加工的雷射 加工裝置，其特徵爲： 上述掩模係由：具有上述加工圖案的雷射光之反射材 料所構成的掩模構件，及從上下兩面夾住該掩模構件之雷 射光之透過材料所構成的基板構件所形成。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 .如申請專利範圍第3項所述之雷射加工裝置，其 中，上述雷射振盪器係C Ο 2雷射振盪器；上述掩模構件係 A u、C u、N i、鈹銅之任一種；上述基板構件係G e 、ZnS、 ZnSe之任一種。 5 · —種雷射加工用掩模之製造方法，屬於具有事先 決定之加工圖案的雷射加工用掩模之製造方法，其特徵爲 包括： 在依雷射光之透過材料之第一基板構件之一面側形成 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 470630 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 雷射光之反射材料所構成的材料層的第一工程，及 在上述材料層形成上述加工圖案的第二工程，及 在形成上述加工圖案之上述材料層的未形成有上述第 一基板構件之一邊，接合雷射光之透過材料所構成的第二 基板構件的第三工程。 6 .如申請專利範圍第5項所述的雷射加工用掩模之 製造方法’，其中’上述第一工程係藉蒸鍍法或電鍍法所進 行；上述第二工程係藉微影成像術或蝕刻或雷射加工所進 行。 7 .如申請專利範圍第5項所述的雷射加工用掩模之 製造方法’其中，上述第三工程，係藉將高頻振動給與組 合形成上述加工圖案之上述材料層與上述第一基板構件之 組合體及上述第二基板構件之至少一方，使兩者互相接合 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）