WO2001024964A1

WO2001024964A1 - Procede et appareil pour perçage au laser

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Publication number: WO2001024964A1
Application number: PCT/JP2000/006878
Authority: WO
Inventors: Shiro Hamada
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries, Ltd.
Priority date: 1999-10-07
Filing date: 2000-10-03
Publication date: 2001-04-12
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Description

明細書レーザ穴あけ加工方法及び加工装置技術分野

本発明は、レーザ発振器からのレーザビームをプリント配線基板やセラミック基板等の被加工部材に照射して穴あけを行うレーザ穴あけ加工方法及び加工装置に関する。背景技術

電子機器の小型化、高密度実装化に伴い、プリント配線基板には高密度化が要求されている。例えば、 L S Iチップを実装してパッケージ化するためのプリント基板としてィンタ一ポ一ザと呼ばれるもの力知られている。このような L S Iチップとインターポーザとの接続は、これまでワイヤボンディング法力主流であったが、フリップチップ実装と呼ばれる方法力増加する傾向にあり、パッケ —ジの多ピン化も進んでいる。このような傾向に伴い、インタ一ポーザには、多数のビアホールと呼ばれる穴あけを小径かつ微小ピツチで行うこと力必要となる。このような穴あけ加工は、 ^«的な微細ドリルを用いる機械加工や露光（フォトビア）方式が主流であつたが、最近ではレーザビーム力利用されはじめている。レーザビームを利用した穴あけ加工装置は、微細ドリルを用 L、る機械加工に比べて加工速度や、穴の径の微細化に対応できる点で優れている。レーザビームの発生源としては、レーザ発振器の価格、ランニングコストが低いという点から C O o レ一ザや高調波固体レ一ザが一般に利用されている。発明が解決しょうとする課題

これまでのレーザ穴あけ加工装置では、レーザ発振器からのレーザビームを反射ミラ一等を含む光学経路を経由させて X— Yスキャナあるいはガルバノスキャナと呼ばれる 2軸のガルバノミラ一を備えたスキャン光学系に導く。このスキヤン光学系によりレーザビームを振らせて加工レンズを通してプリント ,基板に照射することにより穴あけを行っている（例えば、特開平 1 0— 5 8 1 7 8号公報参照）。すなわち、プリント配線基板にあけられるべき穴の位置はあらかじめ決まっているので、これらの穴の位置情報に基づいてスキヤン光学系を制御することで穴あけが 1個ずつ行われている。

しかしながら、 X— Yスキャナあるいはガルバノスキャナによるスキヤン光学系を使用した 1個ずつの穴あけ加工では、プリント配線基板における穴の数の増加に比例して加工時間が長くなる。因みに、ガルバノスキャナの応答性は 5 0 0 p p s程度であるため、毎秒 5 0 0穴以上の穴あけは困難である。また、例えば、一辺が 1 0 mmの正方形のパッケージ基板に、 5 0 / IT1径の穴が 0. 2 mmのピツチで配列されるとすると、 2 5 0 0個の穴が存在する。この場合、毎秒 5 0 0 穴の穴あけを行ったとしても、 2 5 0 0 / 5 0 0 = 5 s e cの加工時間を必要とする。

そこで、本発明の課題は、これまでのレーザ穴あけ加工方法に比べて短い時間で多数の穴あけ加工を行うことのできるレーザ穴あけ加工方法を提供することにあ。

本発明の他の課題は、上記の加工方法に適したレーザ穴あけ加工装置を提供すなことにある発明の開示

本発明は、レーザ発振器からのレーザビームを口ェ部材に照射して穴あけを行うレーザ穴あけ加工方法である。本発明の態様によれば、本加工方法は、レ一ザビームを、ポリゴンミラー、加工パターンを規定する複数の穴をマスクパターンとして持つマスク、少なくとも 1つのガルバノミラ一、加工レンズを経由して照射する。ポリゴンミラーが、マスクの複数の穴をスキャンするようにレーザビームを振らせることにより、被加工部材に複数の穴が形成される。少なくとも 1 つのガルバノミラ一により、被加工部材に対するレーザビームの照射域を一軸方向にシフトさせる。

本発明の別の態様によるレーザ穴あけ加工方法は、レーザビームを線状あるいは矩形状のレーザビームに整形する整形光学系、ポリゴンミラー、加工パターンを規定する複数の穴をマスクパターンとして持つマスク、少なくとも 1つのガルノノミラー、加工レンズを経由してレーザビームを照射する。ポリゴンミラーが、マスクの複数の穴をスキヤンするようにレーザビームを振らせることにより、被加工部材に複数の穴が一括して形成される。少なくとも 1つのガルバノミラーにより、被加工部材に対するレーザビームの照射域を一軸方向にシフ卜させる。本発明によればまた、レ一ザ発振器からのレーザビームを被加工部材に照射して穴あけを行うレーザ穴あけ加工装置が提供される。本加工装置においては、レ —ザ発振器と被加工部材との間に、ポリゴンミラー、加工パターンを規定する複数の穴をマスクパターンとして持つマスク、少なくとも 1つのガルバノミラー、加工レンズが配置される。レーザ発振器からのレーザビームは前記の^素を経由して被加工部材に照射される。ポリゴンミラーが、マスクの複数の穴をスキヤンするようにレーザビームを振らせることにより、被加工部材に複数の穴が形成される。少なくとも 1つのガルバノミラ一により、被加工部材に対するレーザビ

—ムの照射域を一軸方向にシフ卜させる。

本発明の他の態様によるレーザ穴あけ加工装置においては、レーザ発振器と被加工部材との間に、レーザビームを線状ある L、は矩形状のレーザビームに整形する整形光学系、ポリゴンミラー、加工パターンを規定する複数の穴をマスクパ夕ーンとして持つマスク、少なくとも 1つのガルバノミラ一、加工レンズが配置される。

上記のいずれのレーザ穴あけ加工装置においても、ガルバノミラ一を 2つ備える場合には、一方のガルバノミラーにより被加工部材に対するレーザビームの照射域を一軸方向にシフ卜させる一方、他方のガルバノミラーにより被加工部材に対するレーザビームの照射域を一軸方向に直角な方向にシフ卜させる。

上記の他の態様によるレーザ穴あけ加工装置においては、レーザ発振器とマスクとの間の光路に更に、レーザビームの照射域をシフ卜させる間のレーザビームの照射を回避するマスキング¾«を設けることが望ましい。図面の簡単な説明

第 1図は、本発明の第 1の実施の形態によるレーザ穴あけ加工装置の構成を示した図である。

第 2図は、第 1図の加工装置に使用されるレーザビームの断面形状及びマスクのマスクパターンの一例を示した図である。

第 3図は、第 1図の加工装置により形成される加工パターンの一例を示した図のる。

第 4図は、本発明による加工装置の加工対象となる多面取り用のプリン卜配線基板の一例を示した図である。

第 5図は、本発明の第 2の実施の形態によるレーザ穴あけ加工装置の構成を示した図である。

第 6図は、第 5図の加工装置により形成される加工パターンの一例を示した図しのる。

第 7図は、本発明の第 3の実施の形態によるレーザ穴あけ加工装置の構成を示した図である。

第 8図は、第 Ί図の加工装置に使用されるレーザビームの断面形状及びマスクのマスクパターンの一例を示した図である。

第 9図は、第 7図の加工装置により形成される加工パターンの一例を示した図める。

第 1 0図は、本発明において使用されるレーザビームのビームプロファイルと、第 7図に示された整形光学系によるレーザビームの断面形状を示した図である。第 1 1図は、第 7図に示された加工装置において矩形状のレーザビームを用いて加工領域を 4つの領域に分割して加工する場合の方法を説明するための図である。

第 1 2図は、本発明の第 4の実施の形態によるレーザ穴あけ加工装置の構成を示した図である。

第 1 3図は、第 1 2図の加工装置により形成される加工パターンの一例を示した図である。発明を実施するための最良の形態

第 1図〜第 3図を参照して、本発明の第 1の実施の形態によるレーザ穴あけ加ェ装置について説明する。ここでは、プリント配線基板の樹脂層に穴あけ加工を行う場合について説明する。本加工装置は、レーザ発振器 1 0と、ポリゴンミラ一 1 1と、マスク 1 2と、光学レンズ 1 3と、反射ミラー 1 4、 1 5と、ガルバノミラー 1 6と、加工レンズ 1 Ίとを順に配置して成る。加工レンズ 1 7は f レンズとも呼ばれている。レーザ発振器 1 0からのレーザビーム力上記の素を順に経由して被加工部材、すなわちプリント配線基板 2 0に照射されるように構成されている。

ポリゴンミラ一 1 1は、良く知られているように、正多角形の各辺に対応する部分に反射ミラーを持ち、中心軸を中心として回転可能な多面反射ミラ一である。ポリゴンミラー 1 1は、ある面の反射ミラ一に入射したレーザビームを高速である範囲に振らせることができる。マスク 1 2は、第 2図（b ) に示されるように、プリント配線基板 2 0に対する加工パターンを規定する一列状の複数の穴 1 2 a をマスクパターンとして持つ。第 2図（a ) はポリゴンミラ一 1 1に入射するレ —ザビームの断面形状を示している。ポリゴンミラー 1 1は、その一面当たりのミラー毎にマスク 1 2の複数の穴 1 2 aをスキヤンするように入射レーザビームを振らせる。この時、ガルバノミラ一 1 6は停止状態におかれる。その結果、プリント基板 2 0には、マスク 1 2の複数の穴 1 2 aに対応する形状の複数の穴が一括して形成される。

紫外レーザビームによる穴あけ加工装置の場合などには、 Y A Gレーザ発振器からの基本波を波長変換したレーザビームを用いるため、レーザ出力は小さくなる。このような場合には、穴を 1穴ずつ形成する。

第 3図は、プリント配線基板 2 0に形成される穴の加工パターンを示している。ポリゴンミラ一 1 1の一面につき、破線で示す照射領域内に複数の穴 2 0 aカ括して形成される。

ガルバノミラ一 1 6は、これも良く知られているように、反射ミラ一をモータ等の回転駆動機構により回転可能にしたものである。ガルバノミラー 1 6は、反射ミラ一に入射したレーザビームを所望の位置に照射することができる。本形態では、ガルバノミラ一 1 6により、プリント配線基板 2 0に対するレーザビームの照射域（1回当たりの加工域）を一軸方向にシフトさせるために使用している。ここでは、ガルバノミラー 1 6は、ポリゴンミラー 1 1によるスキャン方向（第 3図に実線で示す）に対して直角な方向に照射域をシフ卜するために使用している。

穴あけ加工について説明する。レーザ発振器 1 0からのレーザビームがポリゴンミラー 1 1のある反射ミラーに入射すると、入射レーザビームはこの反射ミラ一の回転によって振られることによりマスク 1 2をスキヤンする。マスク 1 2の各穴 1 2 aを通過したレーザビームは反射ミラ一 1 4、 1 5、固定状態にあるガルバノミラー 1 6、加工レンズ 1 7を経由してプリント 1¾¾基板 2 0上の所定の照射域に連続して照射される。その結果、マスク 1 2の複数の穴 1 2 aで規定される形状及び数の穴 2 0 aがプリント配線基板 2 0に形成される。

続いて、ガルバノミラ一 1 6がわずかに回動し、レーザビームの照射域のシフ卜が行われる。その結果、ポリゴンミラー 1 1の次の反射ミラーに入射したレーザビーム力前述同様に振られることにより、マスク 1 2をスキャンする。そして、マスク 1 2の各穴 1 2 aを通過したレーザビームは反射ミラー 1 4、 1 5、ガルノソミラー 1 6、加工レンズ 1 7を経由してプリント配線基板 2 0上の次の照射域に連続して照射される。その結果、プリント配線基板 2 0上の前回の照射域に隣接した領域にマスク 1 2の複数の穴 1 2 aで規定される形状及び数の穴 2 0 a 力形成される。以下、上記の動作を繰り返すことにより、プリント配線基板 2 0 には、第 3図に示されるように、マスク 1 2の複数の穴 1 2 aで規定される数の穴 2 0 aを一列とする複数列の穴力 <連続して形成される。

上記の動作は、レーザ発振器 1 0力連続状のレーザビームを発生する場合を前提としている。ここで、プリント配線基板 2 0はその樹脂層の厚さにより、 1回のレーザビームの照射では所定の穴あけが完了しな L、場合がある。この場合には、同じ照射域に所定回数のレーザビーム照射が繰り返される。これは、ポリゴンミラー 1 1によるマスク 1 2のスキャン動作が、上記の所定回数と同じ枚数の反射ミラー（ポリゴンミラー 1 1の）の分だけ繰り返されるまでガルバノミラ一 1 6 を固定状態におけば良い。一方、レーザ発振器 1 0がパルス状のレーザビームを発生する場合、パルス状のレーザビームの発生周期がマスク 1 2における各穴 1 2 aに対するスキャン周期と一致するように制御される。そして、ガルバノミラ一 1 6の回動周期を上記と同様に設定することにより、 1穴当たり複数個のパルス状のレーザビームを照射することができる。このような動作は、以降で説明される第 2〜第 4の実施の形態においても同様に適用される。

ポリゴンミラ一 1 1によるレーザビームのスキャン速度は、ガルバノミラー 1 6のスキャン速度に比べて十分に高い。それ故、本加工装置による穴あけ加工速度は、 X— Yスキャナあるいはガルバノスキャナによる 1穴毎の加工方法に比べて十分に高い値力く得られる。前に述べたように、ガルバノミラ一は 5 0 0 H z程度の追従動作しかできないので、 1穴ずつ穴あけを行うと、 5 0 0穴 Z秒程度が限界である。これに対し、ポリゴンミラーによるスキャン速度は非常に高いので、レーザ発振器 1 0の発振周波数が加工速度の限界を与えるようになる。レーザ発振器 1 0の発振周波数を 2 k H zとすると、 2 0 0 0穴 Z秒程度の加工速度を期待できる。この場合、例えば、一辺が 1 0 mmの正方形のパッケージ基板に、 5 径の穴が 0. 2 mmのピッチで 2 5 0 0個形成するものとすると、 2 5 0 0 /2 0 0 0 = 1. 2 5 s e c程度の加工時間で済む。

なお、加工レンズ 1 7の大きさには制限があるので、上記の動作によりプリント ,基板 2 0に多数の穴を形成することのできる領域には制限がある。通常、この領域は一辺が数 c m程度の正方形のエリアである。これに対し、本形態による穴あけ加工は、通常、第 4図に示すように、複数の加工領域 2 1が区画されている多面取り用のプリント配線基板 2 0に対して加工領域毎に行われる。 1つの加工領域 2 1に対しては上記の動作により穴あけ加工力 <行われる力、プリント配線基板 2 0を移動させないと、次の加工領域に対する加工を行うことができない。このため、プリント配線基板 2 0は、 X— Yステージ機構と呼ばれる駆動により駆動されて X軸方向及び Y軸方向に可動のテーブル 3 0 (第 1図）上に搭載される。テーブル 3 0は、プリント ,基板 2 0のチヤッキング機構を有する。テーブル 3 0は、 1つの加工領域 2 1に対する穴あけ加工が終了すると、次の加工領域を加工レンズ 1 7の直下に移動させる。このような制御は、図示しない制御装置により行われる。そして、このような X— Yステージ機構、テーブル及び制御装置は周知であるので、詳しい説明は省略する。

第 5図、第 6図を参照して、本発明の第 2の実施の形態によるレーザ穴あけ加ェ装置について説明する。ここでも、プリント配線基板の樹脂層に穴あけ加工を行う場合について説明する。本加工装置は、第 1図に示された反射ミラー 1 5をガルバノミラー 1 6 Aに置き換えたものであり、他の構成要素は第 1図の実施の形態とまったく同じである。前に述べたように、ガルバノミラー 1 6は、プリント SS^基板 2 0に対するレーザビームの照射域を一軸方向（以下、これを X軸方向と呼ぶ）にシフトさせるために使用される。一方、ガルバノミラー 1 6 Aは、プリント配線基板 2 0に対するレーザビームの照射域を前記一軸方向に直角な方向（以下、これを Y軸方向と呼ぶ）にシフトさせるために使用される。

穴あけ加工について説明する。レーザ発振器 1 0からのレーザビームがポリゴンミラ一 1 1のある反射ミラーに入射すると、入射レーザビームはこの反射ミラ一の回転によって振られることによりマスク 1 2をスキャンする。マスク 1 2の各穴 1 2 aを通過したレーザビームは反射ミラー 1 4、 1 5、固定状態にあるガルバノミラー 1 6 A、 1 6を経由してプリント配線基板 2 0上の所定の照射域に連続して照射される。その結果、マスク 1 2の複数の穴 1 2 aで規定される形状及び数の穴 2 0 aがプリント SS ^基板 2 0に形成される。

続いて、ガルバノミラ一 1 6がわずかに回動し、 X軸方向に関するレーザビ一ムの照射域のシフト力行われる。その結果、ポリゴンミラー 1 1の次の反射ミラ —に入射したレーザビーム力く前述同様に振られることにより、マスク 1 2をスキヤンする。そして、マスク 1 2の各穴 1 2 aを通過したレーザビームは反射ミラ — 1 4、 1 5、ガルバノミラ一 1 6 A、 1 6、加工レンズ 1 7を経由してプリント基板 2 0上の次の照射域に連続して照射される。その結果、プリント配線基板 2 0上の前回の照! ^に隣接した領域にマスク 1 2の複数の穴 1 2 aで規定される形状及び数の穴 2 0 a力形成される。以下、上記の動作を繰り返すことにより、プリント ,基板 2 0には、第 6図に示されるように、マスク 1 2の複数の穴 1 2 aで規定される数の穴 2 0 aを一列とする複数列の穴が X軸方向に連続して形成される。この X軸方向に関する加工領域の範囲 XL は、加工レンズ 1 7 の大きさで決まる。次に、ガルバノミラー 1 6 Aがわずかに回動して、レーザビームの照射域が Y 軸方向にシフトされる。このシフト量は、レーザビームの照射域の長手方向の寸法分である。この後、上記と同様の動作を繰り返すが、ガルバノミラ一 1 6によるレーザビームの照射域のシフト方向は、上記の動作とは逆方向となる。これは、ガルバノミラ一 1 6を、上記の場合とは反対方向、すなわち上記の動作によりある角度だけ回動したものを戻す方向に回動させることを意味する。勿論、 Y軸方向に関する加工領域の範囲も加工レンズ 1 7の大きさにより決まる。

このように、 Y軸方向へのシフト用のガルバノミラ一 1 6 Aを備えることにより、プリント配線基板 2 0には、第 6図に示されるように、マスク 1 2の複数の穴 1 2 aで規定される数の穴 2 0 aを一列とする複数列の穴力 <、互いに隣接した複数の領域に連続して形成される。

第 7図〜第 9図を参照して、本発明の第 3の実施の形態によるレーザ穴あけ加ェ装置について説明する。ここでも、プリント配線基板の樹脂層に穴あけ加工を行う場合について説明する。本加工装置は、第 1図に示されたマスク 1 2を別のマスク 4 1に置き換えると共に、レーザ発振器 1 0とポリゴンミラー 1 1との間の光路に、整形光学系 4 2とマスキング 3とを配置したものであり、他の構成要素は第 1図の形態と同じである。

マスク 4 1は、第 8図（b ) に示されるように、四角形状のエリアに同形状の多数の穴 4 1 aを等ピッチでマトリクス状に形成したマスクパターンを持つ。しかし、これは一例であり、このようなマスクパターンに限定されるものではない。整形光学系 4 2は後で説明するように、レーザ発振器 1 0からのレーザビームの断面形状を線状ある L、は矩形状のレーザビームに整形するものである。マスキング 4 3は、整形光学系 4 2からのレーザビームを別の経路にそらすためのものであり、これについても後で説明する。

第 1 0図を参照して、レーザ発振器 1 0からのレーザビームは、例えば第 1 0 図（a ) に示すようなビームプロファイルを持つ。ビームプロファイルというのは、レーザビームをその断面形状に関して観察した場合に、一定のエネルギー値力持続する台形状波形のことである。この場合、整形光学系 4 2としてシリンドリカルレンズを用いることにより、ビームプロフアイルを持つ断面円形状のレ一ザビームを、第 1 0図（b) に示すような線状の断面形状を持つ線状レーザビームに整形することができる。シリンドリカルレンズによれば、線状レーザビ一ムのサイズを、幅 1 Z 1 0 (mm) 〜数（mm) 、長さ数（c m) に整形することができる。一方、シリンドリカルレンズに代えて、フライアイレンズを用いることにより、断面円形状のレーザビームを、第 1 0図（c ) に示すような矩形の断面形状を持つ矩形状レーザビームに整形することができる。この場合、断面のビームサイズは、一辺が数 (mm) 程度である。

第 8図（a ) は線状に整形されたレーザビームの断面形状を示す。レーザビ一ムの長手方向のサイズは、第 8図（b) に示すマスク 4 1の縦幅方向のサイズよりやや大きくなるようにされる。以下では、線状のレーザビーム（第 1 0図 b) により穴あけ加工を行う場合について説明する。

ポリゴンミラ一 1 1は、その一面のミラ一毎にマスク 4 1の複数列状の複数の穴 4 1 aから成るマスクパターン全面をスキヤンするように線状のレーザビームを振らせる。この間、ガルバノミラー 1 6は停止状態におかれている。その結果、プリント配線基板 2 0には、マスク 4 1のマスクパターンで規定される複数列状の複数の穴が第 9図に^ ^で示す照射領域に一括して形成される。

ガルバノミラー 1 6は、プリント SE ¾基板 2 0に対するレーザビームの照射域を一軸方向にシフトさせるためのものである。このシフト量は、プリント基板 2 0における 1回の照射領域の縦幅方向の寸法以上の値である。

穴あけ加工について説明する。整形光学系 4 2からの線状のレーザビームがポリゴンミラ一 1 1のある反射ミラーに入射すると、入射レーザビームはこの反射ミラーの回転によって振られることによりマスク 4 1の全面をスキヤンする。マスク 4 1の各穴 4 1 aを通過したレーザビームは反射ミラー 1 4、 1 5、固定状態にあるガルバノミラ一 1 6、加工レンズ 1 7を経由してプリント配線基板 2 0 上の所定の照射域に連続して照射される。その結果、マスク 4 1のマスクパターンで規定される複数の穴 2 0 aがプリント配線基板 2 0に一括して形成される。続いて、ガルバノミラ一 1 6がわずかに回動し、レーザビームの照射域のシフトカ《行われる。その結果、ポリゴンミラー 1 1の次の反射ミラ一に入射したレーザビーム力前述同様に振られることにより、マスク 4 1全面をスキャンする。そして、マスク 4 1の各穴 4 1 aを通過したレーザビームは反射ミラー 1 4、 1 5、ガルバノミラ一 1 6、加工レンズ 1 7を経由してプリン卜配線基板 2 0上の次の照に連続して照射される。その結果、プリント配線基板 2 0上の前回の照射域に隣接した領域にマスク 4 1のマスクパターンで規定される複数の穴 2 0 &カ形成される。以下、上記の動作を繰り返すことにより、プリント配線基板 2 0には、第 9図に示されるように、マスク 4 1のマスクパターンで規定される複数列の穴 2 0 aが連続して形成される。

次に、線状のレーザビームに代えて、矩形状のレーザビームを用いて穴あけ加ェを行う場合について説明する。この場合のレーザ穴あけ加工装置は、矩形状のレーザビームの断面サイズが一辺数 mmと小さいので、マスクのサイズもこれに合わせて小さくする。

例えば、加工領域 2 1のサイズが一辺 1 0 mmの正方形であり、矩形状のレ一ザビームの断面サイズ力一辺 5 mmの正方形であるとする。この場合、第 1 1図

( a ) に示すように、マスク 4 1 'のサイズを 5 mm X 1 0 mmとする。一方、第 1 1図（b ) に示すように、加工領域 2 1は 2つの領域 2 1— 1、 2 1—2に等分される。そして、最初に領域 2 1—1に矩形状のレーザビームが照射されて、領域 2 1—1に連続してマスク 4 1 'のマスクパターンで決まる数の穴あけが行われる。次に、ガルバノミラー 1 6により矩形状のレーザビームの照を一軸方向にシフ卜させて領域 2 1— 2に対する穴あけ力く行われる。

なお、第 2図（b ) 、第 8図（b ) に示したマスクパターンは作図上、穴の数を少なくしてあるが、実際には微小な穴が微小なピッチで多数設けられているものである。

ところで、第 3の実施の形態においては、第 9図で説明したガルバノミラー 1 6による照射域のシフト及び第 1 1図で説明した照射域のシフ卜には非常に短い時間ではあるがある時間を必要とする。これに対し、レーザ発振器 1 0の発振は続いている。それ故、上記のシフトの間に発生されるレーザビームをポリゴンミラ一 1 1に入射させると、プリント基板 2 0の予期しない領域にマスク 4 1、 4 1 'のマスクパターンによる複数の穴あけが行われてしまうおそれがある。マスキング機構 4 3は、上記の問題点を解消するためのものである。マスキング , 4 3は、上記のシフト力く行われている間、整形光学系 4 2からのレーザビ —ムをポリゴンミラ一 1 1への入射経路から外すように作用する。マスキング機構 4 3の簡単な例を言えば、回動可能な反射ミラーとターゲット部材との組合わせで実現できる。すなわち、反射ミラ一は通常は整形光学系 4 2からのレーザビ —ムをポリゴンミラー 1 1に入射させるようにする。一方、上記のシフトの間は、反射ミラ一をわずかに回動させて整形光学系 4 2からのレーザビームをターゲット部材に入射させる。このような制御も、図示しない制御装置により行われる。なお、ターゲット部材には、レーザビームの入射による発熱を抑制するために水冷等の冷却部を組合わせること力必要となる。このようなマスキング機構は、第 1図、第 5図において説明した第 1、第 2の実施の形態でも、シフト時間が無視できない長さである場合には設置される必要がある。

第 1 2図、第 1 3図を参照して、本発明の第 4の実施の形態によるレーザ穴あけ加工装置について説明する。ここでも、プリント配線基板の樹脂層に穴あけ加ェを行う場合について説明する。本加工装置は、第 7図に示された反射ミラー 1 5をガルバノミラー 1 6 Aに置き換えたものであり、他の構成要素は第 7図の形態と同じである。前に述べたように、ガルバノミラ一 1 6は、プリント配線基板 2 0に対するレーザビームの照射域を X軸方向にシフトさせるために使用される。一方、ガルバノミラー 1 6 Aは、プリント配線基板 2 0に対するレーザビームの照！^を Y軸方向にシフトさせるために使用される。

線状のレーザビームによる穴あけ加工について説明する。整形光学系 4 2からの線状のレーザビームがポリゴンミラー 1 1のある反射ミラーに入射すると、入射レーザビームはこの反射ミラーの回転によって振られることによりマスク 4 1 の全面をスキャンする。マスク 4 1の各穴 4 1 aを通過したレーザビームは反射ミラー 1 4、 1 5、固定状態にあるガルバノミラ一 1 6、加工レンズ 1 7を経由してプリント配線基板 2 0上の所定の照！ ί¾ 2 O Aに連続して照射される。その結果、マスク 4 1のマスクパターンで規定される複数の穴 2 0 aがプリント配線基板 2 0に一括して形成される。

続いて、ガルバノミラー 1 6がわずかに回動し、レーザビームの照射域のシフ卜が行われる。その結果、ポリゴンミラ一 1 1の次の反射ミラ一に入射したレーザビーム力前述同様に振られることにより、マスク 4 1全面をスキャンする。そして、マスク 4 1の各穴 4 1 aを通過したレーザビームは反射ミラ一 1 4、 1 5、ガルバノミラ一 1 6、加工レンズ 1 7を経由してプリント配線基板 2 0上の次の照射域 2 0 Bに連続して照射される。その結果、プリント配線基板 2 0上の前回の照射域 2 O Aに隣接した領域 2 0 Bにマスク 4 1のマスクパターンで規定される複数の穴 2 0 aカ形成される。この X軸方向に関する加工領域の範囲 XL は、加工レンズ 1 7の大きさで決まる。

次に、ガルバノミラー 1 6 Aがわずかに回動して、レーザビームの照射域が Y 軸方向にシフトされる。このシフト量は、レーザビームの照射域の幅方向の寸法分である。この後、上記と同様の動作を繰り返すが、ガルバノミラー 1 6によるレーザビームの照射域のシフト方向は、上記の動作とは逆方向となる。これは、ガルバノミラー 1 6を、上記の場合とは反対方向、すなわち上記の動作によりある角度だけ回動したものを戻す方向に回動することを意味する。勿論、 Y軸方向に関する加工領域の範囲も加工レンズ 1 7の大きさにより決まる。

このように、 Y軸方向へのシフト用のガルバノミラー 1 6 Aを備えることにより、プリント配線基板 2 0には、第 1 3図に示されるように、マスク 4 1のマスクパターンで規定される複数列の穴 2 0 aカ、互いに隣接した複数の領域に連続して形成される。

なお、第 4の実施の形態においては、矩形状のレーザビームを使用して穴あけを行う場合、各照射域 2 0 A、 2 0 B、 2 0 Cに対する穴あけ加工が第 1 1図で説明した方法と同様の方法で行われる。マスキング機構 4 3は、第 3の実施の形態で説明した動作と同様に動作する。

以上、本発明を複数の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。レーザ発振器 1 0としては、 Y A Gレーザ発振器、 C 0₂ レーザ発振器、その第 2高調波 (2 ω) 、第 3高調波（3 ω) 、第 4高調波（4 ω) を用いたり、更にはエキシマレ一ザ発振器を用いることができる。また、被加工部材はプリント配線基板のような樹脂材料に限らず、セラミツクのような基板材料にも穴あけ加工を行うことができる。

以上説明してきたように、本発明によれば、これまでのレーザ穴あけ加工装置に比べて短、時間で多数の穴あけ加工を行うことのできるレーザ穴あけ加工方法及び加工装置を提供することができる。産業上の利用可食 Itt

以上のように、本発明にかかるレーザ穴あけ加工方法及び加工装置は、プリント■基板や、電気部品、例えばコンデンサゃ圧電素子に絶縁材料として用いられるセラミック薄板のような材料への穴あけ加工に適している。

Claims

請求の範囲

1. レーザ発振器からのレーザビームを被加工部材に照射して穴あけを行うレーザ穴あけ加工方法において、前記レーザビームを、ポリゴンミラー、加工パターンを規定する複数の穴をマスクパターンとして持つマスク、少なくとも 1つのガルバノミラー、加工レンズを経由して照射するようにし、前記ポリゴンミラ一は、前記マスクの複数の穴をスキャンするように前記レーザビームを振らせることにより、前記被加工部材に前記複数の穴が形成されるようにし、前記少なくとも 1つのガルバノミラーにより、前記被加工部材に対する前記レーザビームの照射域を一軸方向にシフトさせることを特徴とするレーザ穴あけ加工方法。

2. 請求項 1記載のレーザ穴あけ加工方法において、前記ガルバノミラーを 2つ備え、一方のガルバノミラ一により前記被加工部材に対する前記レーザビームの照射域を一軸方向にシフトさせ、他方のガルバノミラーにより前記被加工部材に対する前記レーザビームの照射域を前記一軸方向に直角な方向にシフトさせることを特徴とするレーザ穴あけ加工方法。

3. レーザ発振器からのレーザビームを被加工部材に照射して穴あけを行うレーザ穴あけ加工方法において、前記レーザビームを線状あるいは矩形状のレーザビームに整形する整形光学系、ポリゴンミラ一、加工パターンを規定する複数の穴をマスクパターンとして持つマスク、少なくとも 1つのガルバノミラー、加エレンズを経由してレーザビームを照射するようにし、前記ポリゴンミラ一は、前記マスクの複数の穴をスキャンするように前記レーザビームを振らせることにより、前記被加工部材に前記複数の穴が一括して形成されるようにし、前記少なくとも 1つのガルバノミラーにより、前記被加工部材に対する前記レーザビームの照射域を一軸方向にシフトさせることを特徴とするレーザ穴あけ加工方法。

4. 請求項 3記載のレーザ穴あけ加工方法において、前記ガルバノミラーを 2つ備え、一方のガルバノミラーにより前記被加工部材に対する前記レーザビームの照射域を一軸方向にシフトさせ、他方のガルノくノミラ一により前記被加工部材に対する前記レーザビームの照射域を前記一軸方向に直角な方向にシフトさせることを特徴とするレーザ穴あけ加工方法。

5. 請求項 3あるいは 4記載のレーザ穴あけ加工方法において、前記レーザ発振器と前記マスクとの間の光路にマスキング機構を配置することにより、前記レーザビームの照射域をシフトさせる間の前記レーザビームの照射を回避することを特徴とするレーザ穴あけ加工方法。

6. レーザ発振器からのレーザビームを被加工部材に照射して穴あけを行うレーザ穴あけ加工装置において、

前記レーザ発振器と前記被加工部材との間に、ポリゴンミラー、加工パターンを規定する複数の穴をマスクパターンとして持つマスク、少なくとも 1つのガルバノミラー、加工レンズを配置して、前記レーザ発振器からのレーザビームが前記^素を経由して前記被加工部材に照射されるようにし、

前記ポリゴンミラ一は、前記マスクの複数の穴をスキヤンするように前記レ一ザビームを振らせることにより、前記被加工部材に前記複数の穴が形成されるようにし、

前記少なくとも 1つのガルバノミラーにより、前記被加工部材に対する前記レ一ザビームの照射域を一軸方向にシフトさせることを特徴とするレーザ穴あけ加工装置。

7. 請求項 6記載のレーザ穴あけ加工装置において、前記ガルバノミラーを 2つ備え、一方のガルバノミラーにより前記被加工部材に対する前記レーザビームの照射域を一軸方向にシフ卜させ、他方のガルバノミラーにより前記被加工部材に対する前記レーザビ一ムの照射域を前記一軸方向に直角な方向にシフトさせることを特徴とするレーザ穴あけ加工装置。

8. レーザ発振器からのレーザビームを被加工部材に照射して穴あけを行うレーザ穴あけ加工装置において、

前記レ一ザ発振器と前記被加工部材との間に、前記レーザビームを線状あるいは矩形状のレーザビームに整形する整形光学系、ポリゴンミラ一、加工パターンを規定する複数の穴をマスクバターンとして持つマスク、少なくとも 1つのガルバノミラ一、加工レンズを配置して、前記レーザ発振器からのレーザビームが前記^素を経由して前記被加工部材に照射されるようにし、

前記ポリゴンミラ一は、前記マスクの複数の穴をスキャンするように前記レ一ザビームを振らせることにより、前記被加工部材に前記複数の穴が一括して形成されるようにし、

前記少なくとも 1つのガルバノミラーにより、前記被加工部材に対する前記レ

—ザビームの照射域を一軸方向にシフトさせることを特徴とするレーザ穴あけ加

9. 請求項 8記載のレーザ穴あけ加工装置において、前記ガルバノミラーを 2つ備え、一方のガルバノミラーにより前記被加工部材に対する前記レーザビームの照射域を一軸方向にシフ卜させ、他方のガルバノミラ一により前記被加工部材に対する前記レーザビ一ムの照射域を前記一軸方向に直角な方向にシフトさせることを特徴とするレーザ穴あけ加工装置。

1 0. 請求項 8あるいは 9記載のレーザ穴あけ加工装置において、前記レ一ザ発振器と前記マスクとの間の光路に更に、前記レーザビームの照射域をシフ卜させる間の前記レーザビームの照射を回避するマスキング機構を設けたことを特徴とするレーザ穴あけ加工装置。