WO2003073810A1 - Verfahren zum bohren von löchern mittels eines laserstrahls in einem substrat, insbesondere in einem elektrischen schaltungssubstrat - Google Patents

Verfahren zum bohren von löchern mittels eines laserstrahls in einem substrat, insbesondere in einem elektrischen schaltungssubstrat Download PDF

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WO2003073810A1
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Marc Van Biesen
Hubert De Steur
Eddy Roelants
Oliver Thürk
Petra Mitzinneck
Hans Jürgen Mayer
Andre Kletti
Alexander Kilthau
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Siemens Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the invention relates to a method for drilling holes by means of a laser beam in a substrate, in particular in an electrical circuit substrate, the laser beam centered on the substrate with its beam axis in the region of the hole to be drilled and with a beam spot diameter which is smaller than the diameter of the hole to be drilled is moved in concentric circular paths with a gradually changing radius within the cross-sectional area of the hole to be drilled.
  • a further disadvantage of this type of beam guidance is that the laser beam must undergo a change in direction of 90 ° each time it changes from the radial movement to the circular movement and must be briefly stopped for this purpose and started in the new direction. Overall, this results in an unfavorable movement sequence for the deflection unit of the laser.
  • the aim of the present invention is to improve a method for laser drilling of the type mentioned at the outset in such a way that the course of movement of the laser beam in the hole region is made more favorable and that the hole shape is as ideal as possible, i.e. the circular shape.
  • this is achieved in that the transition from one circular path to the next circular path having a different radius takes place in the form of an arc, which moves approximately tangentially from the last circular path and clings approximately tangentially to the new circular path to be described, such that the starting point of a new circular path is offset from the starting and ending point of the previous circular path by a predetermined angle.
  • the offset according to the invention of the starting points in the individual concentric circular paths achieves that asymmetries in the energy input which occur each time a circular path is started, for example due to inadequate suppression are distributed over the entire circumference of the initial pulses and hen symmetrical as possible, ie circular holes entste ⁇ .
  • a further advantage is that there are no sharp changes in direction of the laser beam transition by direct Ü are required by a radial movement in a circular motion, making a total of more uniform Ge ⁇ speed of the individual elements in the deflection unit and a more even pulse train can be achieved, which in turn means that the energy distribution in the individual circular paths and in the entire hole to be drilled becomes more uniform.
  • the starting points of the circular paths traversed by the laser beam when drilling a hole are preferably distributed uniformly over the entire circumference.
  • the individual circular paths can be traversed once or several times. This can be done in such a way that each circular path is run through several times in succession before the laser beam is then directed onto the next circular path.
  • the shape of the arc when moving from one circular path to the next can be selected differently.
  • the shape of a quarter ellipse is particularly advantageous, whereby an offset of the start and end points of approximately 90 ° is generated in each case.
  • the laser beam is expediently controlled in such a way that energy input occurs only when the
  • the laser beam moves on one of the circular paths, while there is no energy input on the arc between the circular paths.
  • This can for example take place in that the laser beam ⁇ nen at the time of arc travel between two Kreisbah ⁇ is turned off.
  • the laser beam which emits pulses with a high energy density during the productive drilling movement on the circular paths, is switched over to the arc sections between the circular paths in a continuous wave mode with a low energy density.
  • FIG. 1 shows a schematically illustrated laser arrangement for drilling holes in a multilayer substrate
  • FIG. 2 shows the diagram of a conventional drilling movement on circular paths
  • FIG. 3 shows the diagram of a drilling movement according to the invention of a laser beam on four concentric circular paths
  • FIG. 4 shows a movement sequence of a laser beam modified compared to FIG. 3, five concentric circular paths being traversed in two cycles in succession.
  • the arrangement shown schematically in FIG. 1 and in no way to scale shows a laser 1 with a deflection unit 2 and an optical imaging unit 3, via which a laser beam 4 is directed onto a substrate 10.
  • this substrate has an upper, first metal layer (copper layer) 11 and a lower, second metal layer 12, between which a dielectric layer 13 is arranged.
  • This dielectric layer consists for example of a polymer material such as RCC or a glass fiber reinforced polymer material such as FR4. It is known that the metal layers, which generally consist of copper, require a different amount of energy for processing or transmission than the dielectric. Accordingly, different laser settings, such as different pulse refresh rates and different focusing of the laser beam can be selected.
  • blind holes with a diameter D1 are to be drilled in the substrate 1.
  • holes 14 can be drilled through the copper layer 11 with a first setting of the laser, for example, and then the blind holes 15 can be made in the dielectric layer 13 with another laser setting. Regardless of which material is drilled, it is assumed here that the laser beam 4 with its focal spot F1 is moved in concentric circles in the hole region to be drilled until the material is completely removed from the hole 14 or 15 in question.
  • the laser beam is first centered on the center M of the hole to be drilled and from there moved in the radial direction to a first circular path, where it starts its circular movement at point P1 via the circular path Kl starts.
  • the beam has returned to point P1, it is stopped and moved again in the radial direction to circular path K2, where it then starts its circular movement on point K2 from point P2.
  • the drilling movement ends with a slight overlap from point P2 to point P3.
  • This type of drilling movement in concentric paths with radial intermediate steps usually takes place with a laser that is in continuous operation, since irregular switching off occurs at the respective starting points P1 and P2 during the radial movement at the respective starting points P1 and P2.
  • the radial movement and the arrangement of the starting points P1 and P2 in a radial line creates a borehole whose circumference L does not have the desired circular shape, but has a bulge to the right.
  • FIG. 3 shows the movement of the laser beam in the method according to the invention.
  • the laser beam is also in this Case first centered on the center M of the hole to be drilled. From there, he performs first an arcuate motion to the arc portion bl, a circle ⁇ preferably arc, to the start point A on the first circular path Kl. From the start point A passes through the pulsed laser beam, the circular path Kl until it again after the end of this circular path arrives at starting point A. From this starting point A, it then moves on an arc section b2 to the next starting point B on the circular path K2.
  • the arc section b2 is preferably a quarter ellipse and causes an angular offset between the starting point A and the starting point B of 90 °.
  • the laser beam then moves from the starting point B on the circular path K2 until this circle is closed.
  • the laser beam then moves again on an arc section b3 to the starting point C on the next circular path K3. If this circular path K 3 has been traversed, the laser beam moves on the arc section b4 to the starting point D on the circular path K4.
  • the laser beam can be moved back to the center M via a further arc section bO; from there it can be moved to a next hole or to its center, or it can return to the inner circle Kl via an arc section bO ⁇ in order to start a new cycle with concentric circular movements in the same hole.
  • the laser preferably emits a pulsed energy beam on the circular paths.
  • the laser beam is switched off on arc sections bl to b4 or bO or operated in continuous light mode with a low energy density.
  • FIG. 4 shows a movement sequence similar to that of FIG. 3.
  • the invention is of course not limited to the exemplary embodiments shown. Variations in the angular offset of the individual starting points are possible.
  • the individual circular paths can also be traversed in reverse order, so that in this case first the outer circular paths and then the inner ones are traversed by the laser beam.

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Abstract

Beim Bohren von Löchern in einem elektrischen Schaltungssub-strat wird ein Laserstrahl (4) im Bereich des zu bohrenden Loches auf konzentrischen Kreisbahnen bewegt. Der Übergang von einer Kreisbahn (K1 bis K5) zur nächsten erfolgt jeweils auf einem Bogen (b1 bis b4), der sich annähernd tangential von der zuletzt durchlaufenen Kreisbahn entfernt und sich annähernd tangential an die neu zu beschreibende Kreisbahn anschmiegt, derart, daß jeweils der Startpunkt einer neuen Kreisbahn gegenüber dem Startpunkt der vorangehenden Kreisbahn um einen vorgegebenen Winkel versetzt ist. Dadurch ergibt sich eine gleichmäßige Energieverteilung der Laserstrahlung und eine verbesserte Kreisform des gebohrten Loches.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Bohren von Löchern mittels eines Laserstrahls in einem Substrat, insbesondere in einem elektrischen Schal- tungssubstrat
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bohren von Löchern mittels eines Laserstrahls in einem Substrat, insbesondere in einem elektrischen Schaltungssubstrat, wobei der Laserstrahl mit seiner Strahlachse auf dem Substrat in den Bereich des zu bohrenden Loches zentriert und mit einem Strahl- Fleckdurchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser des zu bohrenden Loches, in konzentrischen Kreisbahnen mit schrittweise verändertem Radius innerhalb der Querschnittsfläche des zu bohrenden Loches bewegt wird.
Aus der US 5 593 606 ist ein derartiges Verfahren bekannt, wobei Löcher mit einem größeren Durchmesser als der Strahldurchmesser des Lasers dadurch erzeugt werden, daß der Laser- strahl entweder in Spiralbahnen oder in konzentrischen Kreisen innerhalb des Lochbereiches von innen nach außen oder von außen nach innen bewegt wird. Bei der Bewegung des Laserstrahls in einer Spiralbahn ergibt sich eine Unsym etrie des gebohrten Loches, wobei insbesondere das Ende der Spiralbahn einen Absatz im Randverlauf des Loches hinterläßt.
Beim Bohren durch Kreisbewegungen des Laserstrahls werden zweckmäßigerweise immer volle Kreise zurückgelegt, um ein möglichst kreisförmiges Loch zu erzeugen. Dabei wird übli- cherweise der Strahl jeweils beim Wechsel von einer Kreisbahn auf eine andere mit unterschiedlichem Radius auf dem kürzesten Weg, d.h. in Radialrichtung, bewegt. Die Startpunkte für alle Kreisbahnen liegen demnach alle auf einer Radiallinie. Wenn der Laser während dieser Radialbewegung zwischen den einzelnen Kreisbahnen weiter Impulse abgibt, bewirkt das einen zusätzlichen Energieeintrag in Richtung dieser Radiallinie und insgesamt eine unsymmetrische Energieverteilung im Lochbereich. Schaltet man aber den Laser während der Radial¬ bewegung ab, so ergibt sich trotzdem im Übergangsbereich zwischen der Radialbewegung und der Kreisbewegung ein unsauberer Bohrverlauf, weil die ersten Pulse jeweils nach dem Wieder- einschalten einen etwas anderen Energieverlauf haben als die übrigen Pulse. Auch diese Unsymmetrien liegen alle in einer Radialrichtung und summieren sich somit zu einer Unsymmetrie am Lochrand.
Nachteilig ist ferner bei dieser Art der Strahlführung, daß der Laserstrahl jeweils beim Übergang von der Radialbewegung in die Kreisbewegung eine Richtungsänderung von 90° vollziehen muß und zu diesem Zweck jeweils kurz gestoppt und in der neuen Richtung angefahren werden muß. Damit ergibt sich ins- gesamt ein ungünstiger Bewegungsablauf für die Ablenkeinheit des Lasers.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Laserbohren der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß der Bewegungsablauf des Laserstrahls im Lochbereich günstiger gestaltet wird und daß dadurch die Lochform möglichst die Idealform, d.h. die Kreisform, erreichen kann.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Übergang von einer Kreisbahn zur jeweils nächsten, einen unterschiedlichen Radius aufweisenden Kreisbahn jeweils in Form eines Bogens erfolgt, der sich annähernd tangential von der zuletzt durchlaufenden Kreisbahn entfernt und sich annähernd tangential an die neue zu beschreibende Kreisbahn anschmiegt, der- art, daß jeweils der Startpunkt einer neuen Kreisbahn gegenüber dem Start- und Endpunkt der vorangehenden Kreisbahn um einen vorgegebenen Winkel versetzt ist.
Durch den erfindungsgemäßen Versatz der Startpunkte in den einzelnen konzentrischen Kreisbahnen erreicht man, daß Unsymmetrien im Energieeintrag, die jeweils beim Start einer Kreisbahn auftreten, etwa durch unzureichende Unterdrückung der Anfangspulse, über den ganzen Umfang verteilt werden und so möglichst symmetrische, d.h. kreisförmige Löcher entste¬ hen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß keine scharfen Richtungsänderungen des Laserstrahls durch unmittelbaren Übergang von einer Radialbewegung in eine Kreisbewegung erforderlich sind, wodurch insgesamt eine gleichmäßigere Ge¬ schwindigkeit der Einzelelemente in der Ablenkeinheit und eine gleichmäßigere Pulsfolge erreicht werden kann, was wiederum bedeutet, daß die Energieverteilung in den einzelnen Kreisbahnen und im gesamten zu bohrenden Loch gleichförmiger wird.
Vorzugsweise werden die Startpunkte der beim Bohren eines Loches von dem Laserstrahl durchlaufenen Kreisbahnen gleichmä- ßig über den gesamten Umfang verteilt. Je nach dem Material des zu bohrenden Loches, der Lochgröße und den verwendeten Lasereigenschaften können die einzelnen Kreisbahnen einmal oder auch mehrmals durchlaufen werden. Dies kann in der Weise geschehen, daß jede Kreisbahn mehrmals nacheinander durchlau- fen wird, bevor der Laserstrahl dann auf die nächste Kreisbahn gelenkt wird. Es ist jedoch zweckmäßig, jeweils in einem Zyklus alle Kreisbahnen je einmal mit versetzten Startpunkten zu durchlaufen und bei einem nächsten Zyklus wiederum jede Kreisbahn je einmal zu durchlaufen, wobei bei jedem Zyklus die Startpunkte der einzelnen Kreisbahnen von dem vorherigen Zyklus unterschiedlich sind.
Die Form des Bogens bei der Versatzbewegung von einer Kreisbahn zur nächsten kann unterschiedlich gewählt werden. Beson- ders vorteilhaft ist dabei die Form einer Viertelellipse, wobei jeweils ein Versatz der Start- und Endpunkte von etwa 90° erzeugt wird.
Zweckmäßigerweise wird der Laserstrahl so gesteuert, daß ein Energieeintrag jeweils nur dann stattfindet, wenn sich der
Laserstrahl auf einer der Kreisbahnen bewegt, während auf dem Bogen zwischen den Kreisbahnen kein Energieeintrag erfolgt. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß der Laser¬ strahl in der Zeit der Bogenbewegung zwischen zwei Kreisbah¬ nen abgeschaltet wird. Eine andere, besonders vorteilhafte Möglichkeit besteht darin, daß der Laserstrahl, der bei der produktiven Bohrbewegung auf den Kreisbahnen jeweils Pulse mit hoher Energiedichte abgibt, jeweils auf den Bogenab- schnitten zwischen den Kreisbahnen in einen Dauerstrichbetrieb mit niedriger Energiedichte umgeschaltet wird.
Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen an¬ hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Figur 1 eine schematisch dargestellte Laseranordnung zum Bohren von Löchern in einem Mehrschichtsubstrat, Figur 2 das Schema einer herkömmlichen Bohrbewegung auf Kreisbahnen,
Figur 3 das Schema einer erfindungsgemäßen Bohrbewegung eines Laserstrahls auf vier konzentrischen Kreisbahnen und Figur 4 einen gegenüber Figur 3 abgewandelten Bewegungsablauf eines Laserstrahls, wobei fünf konzentrische Kreisbahnen in zwei Zyklen hintereinander durchlaufen werden.
Die in Figur 1 schematisch und keineswegs maßstabsgerecht gezeigte Anordnung zeigt einen Laser 1 mit einer Ablenkeinheit 2 und einer optischen Abbildungseinheit 3, über die ein Laserstrahl 4 auf ein Substrat 10 gerichtet wird. Dieses Substrat besitzt in dem gezeigten Beispiel eine obere, erste Metallschicht (Kupferschicht) 11 sowie eine untere, zweite Metallschicht 12, zwischen denen eine Dielektrikumsschicht 13 angeordnet ist. Diese Dielektrikumsschicht besteht beispielsweise aus einem Polymermaterial wie RCC oder einem glasfaserverstärkten Polymermaterial, wie FR4. Es ist bekannt, daß die Metallschichten, die in der Regel aus Kupfer bestehen, eine andere Energiemenge zur Bearbeitung bzw. Übertragung erfor- dem als das Dielektrikum. Entsprechend können auch unterschiedliche Lasereinstellungen, wie unterschiedliche Pulswie- derholraten und unterschiedliche Fokussierung des Laserstrahls gewählt werden.
Wie in Figur 1 gezeigt ist, sollen in das Substrat 1 jeweils Sacklöcher mit einem Durchmesser Dl gebohrt werden. Zu diesem Zweck können beispielsweise mit einer ersten Einstellung des Lasers Löcher 14 durch die Kupferschicht 11 gebohrt werden, und dann können mit einer anderen Lasereinstellung die Sacklöcher 15 in die Dielektrikumsschicht 13 eingebracht werden. Unabhängig davon, welches Material gebohrt wird, wird hier davon ausgegangen, daß der Laserstrahl 4 jeweils mit seinem Brennfleck Fl in konzentrischen Kreisen in dem zu bohrenden Lochbereich bewegt wird, bis das Material vollständig aus dem betreffenden Loch 14 bzw. 15 entfernt ist.
Bei einem herkömmlichen Verfahren, wie es in Figur 2 schematisch dargestellt ist, wird der Laserstrahl zunächst auf den Mittelpunkt M des zu bohrenden Loches zentriert und von dort in Radialrichtung bis zu einer ersten Kreisbahn bewegt, wo er am Punkt Pl seine Kreisbewegung über die Kreisbahn Kl beginnt. Wenn der Strahl zurück zum Punkt Pl gelangt ist, wird er gestoppt und wieder in Radialrichtung bis zur Kreisbahn K2 bewegt, wo er dann vom Punkt P2 ausgehend seine Kreisbewegung auf dieser Bahn K2 durchführt. Die Bohrbewegung endet mit ei- ner leichten Überlappung vom Punkt P2 bis zum Punkt P3. Diese Art der Bohrbewegung in konzentrischen Bahnen mit radialen Zwischenschritten erfolgt meist mit dauernd in Betrieb befindlichem Laser, da bei zwischenzeitlichem Abschalten während der Radialbewegung an den jeweiligen Startpunkten Pl und P2 Unregelmäßigkeiten beim Materialabtrag auftreten. Durch die Radialbewegung und durch die Anordnung der Startpunkte Pl und P2 in einer Radiallinie entsteht ein Bohrloch, dessen Umfang L nicht die gewünschte Kreisform erhält, sondern nach rechts eine Ausbuchtung aufweist.
Figur 3 zeigt die Bewegung des Laserstrahls bei dem erfindungsgemäßen Verfahren. Der Laserstrahl wird auch in diesem Fall zunächst auf den Mittelpunkt M des zu bohrenden Loches zentriert. Von da aus vollführt er zunächst eine bogenförmige Bewegung auf dem Bogenabschnitt bl, vorzugsweise einem Kreis¬ bogen, bis zum Startpunkt A auf der ersten Kreisbahn Kl. Von dem Startpunkt A aus durchläuft der gepulste Laserstrahl die Kreisbahn Kl, bis er nach Schluß dieser Kreisbahn wieder beim Startpunkt A anlangt. Von diesem Startpunkt A aus bewegt er sich dann auf einem Bogenabschnitt b2 bis zum nächsten Startpunkt B auf der Kreisbahn K2. Der Bogenabschnitt b2 ist vor- zugsweise eine Viertelellipse und bewirkt einen Winkelversatz zwischen dem Startpunkt A und dem Startpunkt B von 90°.
Vom Startpunkt B aus bewegt sich der Laserstrahl dann auf der Kreisbahn K2, bis dieser Kreis geschlossen ist. Danach bewegt sich der Laserstrahl wieder auf einem Bogenabschnitt b3 bis zum Startpunkt C auf der nächsten Kreisbahn K3. Ist diese Kreisbahn K 3 durchlaufen, so bewegt sich der Laserstrahl auf dem Bogenabschnitt b4 zum Startpunkt D auf der Kreisbahn K4. Ist auch diese Kreisbahn vollständig einmal durchlaufen, kann der Laserstrahl über einen weiteren Bogenabschnitt bO zurück zum Mittelpunkt M bewegt werden; von dort kann er zu einem nächsten Loch bzw. zu dessen Mittelpunkt bewegt werden, oder er kann über einen Bogenabschnitt bO λ zum inneren Kreis Kl zurückkehren, um im gleichen Loch einen neuen Zyklus mit kon- zentrischen Kreisbewegungen zu beginnen. Es ist aber auch mö.glich, den Laserstrahl unmittelbar von dem Punkt D aus zu einem neuen Bohrloch zu bewegen.
Wie erwähnt, gibt der Laser auf den Kreisbahnen vorzugsweise jeweils einen gepulsten Energiestrahl ab. Auf den Bogenab- schnitten bl bis b4 bzw. bO wird der Laserstrahl abgeschaltet oder im Dauerlichtbetrieb mit niedriger Energiedichte betrieben.
Figur 4 zeigt einen ähnlichen Bewegungsablauf wie Figur 3.
Hier ist ein Fall mit fünf konzentrischen Kreisbahnen Kl bis K5 beschrieben, wobei jeweils der Weg von einer Kreisbahn zur nächsten über Bogenabschnitte bl bis b5 zurückgelegt wird. In diesem Fall verläuft dann der Weg vom Startpunkt El nach Durchlaufen der Kreisbahn K5 über den Bogenabschnitt b6 wieder zur innersten Kreisbahn Kl, allerdings zu einem neuen Startpunkt A2, von wo aus ein neuer Zyklus beginnt, bei dem alle Kreisbahnen Kl bis K5 nacheinander durchlaufen werden. Der Übergang von einer Kreisbahn zur nächsten erfolgt auch hier wieder über Bogenabschnitte, die hier der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet sind. Da jeweils die Start- punkte des zweiten Zyklus, nämlich A2 bis E2, jeweils den
Startpunkten AI bis El des ersten Zyklus auf den Kreisbahnen Kl bis K5 gegenüberliegen, ergibt sich über die zwei Zyklen eine weitgehend symmetrische Energieverteilung der eingebrachten Laserstrahlung.
Die Erfindung ist natürlich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Es sind durchaus Variationen in dem Winkelversatz der einzelnen Startpunkte möglich. Auch können die einzelnen Kreisbahnen in umgekehrter Reihenfolge durchlaufen werden, so daß in diesem Fall zuerst die äußeren Kreisbahnen und dann die inneren von dem Laserstrahl durchlaufen werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bohren von Löchern mittels eines Laserstrahls in einem Substrat, insbesondere in einem elektrischen Schaltungssubstrat, wobei der Laserstrahl (4) auf dem Substrat in den Bereich eines zu bohrenden Loches (14,15) zentriert und dann mit einem Strahl-Fleckdurchmesser (Fl) , der kleiner ist als der Lochdurchmesser (Dl) , in konzentrischen Kreisbahnen mit schrittweise verändertem Radius innerhalb der Querschnittsfläche des Loches bewegt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Übergang von einer Kreisbahn zur jeweils nächsten, einen unterschiedlichen Radius aufweisenden Kreisbahn (Kl bis K5) jeweils in Form eines Bogens (bl bis b6) erfolgt, der sich an- nähernd tangential von der zuletzt durchlaufenen Kreisbahn
(Kl bis K5) entfernt und sich annähernd tangential an die neu zu beschreibende Kreisbahn (K2 bis K6) anschmiegt, derart, daß jeweils der Startpunkt (A bis E; AI bis E2) einer neuen Kreisbahn (K2 bis K6) gegenüber dem Start- und Endpunkt der vorangehenden Kreisbahn (Kl bis K5) um einen vorgegebenen Winkel versetzt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Start- punkte (A bis E; AI bis E2) der beim Bohren eines Loches von dem Laserstrahl (4) durchlaufenen Kreisbahnen (Kl bis K6) mit jeweils gleichem Winkelversatz über den gesamten Umfang des Loches (14,15) verteilt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Bogen (b2 bis b6) von einer Kreisbahn (Kl bis K5) zu einer nächsten Kreisbahn (K2 bis K6) jeweils die Form eines Ellipsenabschnitts beschreibt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Laserstrahl (4) jeweils während der Bogenbewegung seiner Strahlachse von einer Kreisbahn zur nächsten abgeschaltet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Laserstrahl (4) jeweils während der Bewegung auf den Kreisbahnen (Kl bis K5) Pulse mit hoher Energiedichte abgibt und daß er jeweils während einer Bogenbewegung (bl bis b5) von einer Kreisbahn (Kl bis K5) zur nächsten auf einen Dauerstrichbetrieb mit niedriger Energiedichte geschaltet wird (cw-mode) .
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Laserstrahl jede Kreisbahn (Kl bis K5) mehrmals durchläuft, bevor er zum Startpunkt der nächstfolgenden Kreisbahn (K2 bis K5) bewegt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Laserstrahl in einem ersten Zyklus alle Kreisbahnen (Kl bis K5) je einmal durchläuft und danach in einem neuen Zyklus oder in mehreren neuen Zyklen wiederum jede der Kreisbahnen (Kl bis K5) durchläuft.
8. Verfahren nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Startpunkte (AI bis El; A2 bis E2) der einzelnen Kreisbahnen bei jedem Zyklus anders gewählt werden.
PCT/DE2003/000314 2002-02-21 2003-02-04 Verfahren zum bohren von löchern mittels eines laserstrahls in einem substrat, insbesondere in einem elektrischen schaltungssubstrat WO2003073810A1 (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101242143B1 (ko) * 2004-08-04 2013-03-12 일렉트로 싸이언티픽 인더스트리이즈 인코포레이티드 정밀하게 시간 조정된 레이저 펄스를 원형 및 나선형 궤적으로 이동시킴으로써 구멍을 처리하는 방법
CN105983786A (zh) * 2015-02-04 2016-10-05 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种采用激光实现玻璃加工的方法
EP3486026A4 (de) * 2016-07-13 2020-01-22 Omron Corporation Laserverarbeitungsverfahren und laserverarbeitungsvorrichtung

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040112881A1 (en) * 2002-04-11 2004-06-17 Bloemeke Stephen Roger Circle laser trepanning
DE102005042072A1 (de) * 2005-06-01 2006-12-14 Forschungsverbund Berlin E.V. Verfahren zur Erzeugung von vertikalen elektrischen Kontaktverbindungen in Halbleiterwafern
US7872211B2 (en) * 2005-06-10 2011-01-18 Igor Troitski Laser-dynamic system for using in games
JP4774852B2 (ja) * 2005-08-02 2011-09-14 セイコーエプソン株式会社 構造体の製造方法
JP2007268576A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Hitachi Via Mechanics Ltd レーザ加工方法
KR101511199B1 (ko) * 2006-08-22 2015-04-10 캠브리지 테크놀로지 인코포레이티드 엑스-와이 고속 천공 시스템에서 공진 스캐너를 사용하기 위한 시스템 및 방법
US20090312859A1 (en) * 2008-06-16 2009-12-17 Electro Scientific Industries, Inc. Modifying entry angles associated with circular tooling actions to improve throughput in part machining
US20110150371A1 (en) * 2008-07-28 2011-06-23 Sonoco Development, Inc. Flexible Pouch With Easy-Opening Features
US8230664B2 (en) * 2008-07-28 2012-07-31 Sonoco Development, Inc. Pouch opening feature and method for making the same
KR20120086688A (ko) * 2009-10-13 2012-08-03 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 전극판의 통기공 형성 방법
CN101829850A (zh) * 2010-04-01 2010-09-15 深圳市大族激光科技股份有限公司 盲孔加工方法
JP2010240743A (ja) * 2010-07-21 2010-10-28 Hitachi Via Mechanics Ltd レーザ加工方法
CN102500927B (zh) * 2011-09-30 2015-01-14 武汉克瑞斯光电技术有限公司 一种光学振镜式激光药片打孔方法
CN102489884A (zh) * 2011-12-02 2012-06-13 深圳光韵达光电科技股份有限公司 一种激光切割圆孔或椭圆孔的方法
US9289858B2 (en) * 2011-12-20 2016-03-22 Electro Scientific Industries, Inc. Drilling holes with minimal taper in cured silicone
US8716625B2 (en) * 2012-02-03 2014-05-06 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Workpiece cutting
CN104308370B (zh) * 2014-08-25 2016-05-11 上海柏楚电子科技有限公司 一种圆弧快速切割方法
US10875208B1 (en) * 2015-01-26 2020-12-29 John Bean Technologies Corporation Portioning strips from a block work product
CN104759764B (zh) * 2015-03-28 2018-02-02 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种玻璃的激光钻孔方法
JP6810951B2 (ja) * 2016-07-29 2021-01-13 三星ダイヤモンド工業株式会社 脆性材料基板のレーザー加工方法およびレーザー加工装置
JP6813168B2 (ja) * 2016-07-29 2021-01-13 三星ダイヤモンド工業株式会社 脆性材料基板のレーザー加工方法およびレーザー加工装置
EP3335826A1 (de) * 2016-12-13 2018-06-20 Universita' Degli Studi Dell'Insubria Laserbasierte lochherstellung und ätzen von transparenten materialien
JP2018134678A (ja) * 2017-02-23 2018-08-30 ローランドディー.ジー.株式会社 加工方法
CN108188585B (zh) * 2017-12-25 2020-04-17 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种在陶瓷上加工cd纹的方法
JP7325194B2 (ja) * 2019-02-19 2023-08-14 三菱重工業株式会社 溶接物製造方法、溶接物製造システム及び溶接物
JP7291510B2 (ja) * 2019-03-25 2023-06-15 三菱重工業株式会社 レーザ加工方法
US11508947B2 (en) * 2019-09-30 2022-11-22 Samsung Display Co., Ltd. Method of manufacturing electronic apparatus

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3576965A (en) * 1967-09-25 1971-05-04 Laser Tech Sa Method and device for boring workpieces, particularly watch jewels by means of laser pulses
JPH02169194A (ja) * 1988-12-23 1990-06-29 Shin Meiwa Ind Co Ltd 穴あけ切断方法
US4959119A (en) * 1989-11-29 1990-09-25 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method for forming through holes in a polyimide substrate
SU1750900A1 (ru) * 1990-05-08 1992-07-30 Особое конструкторское бюро "Старт" Способ лазерного сверлени отверстий и устройство дл его осуществлени
US5593606A (en) * 1994-07-18 1997-01-14 Electro Scientific Industries, Inc. Ultraviolet laser system and method for forming vias in multi-layered targets
US5910255A (en) * 1996-11-08 1999-06-08 W. L. Gore & Associates, Inc. Method of sequential laser processing to efficiently manufacture modules requiring large volumetric density material removal for micro-via formation

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5856649A (en) * 1994-02-25 1999-01-05 Fanuc Ltd. Laser beam machine
US5841099A (en) * 1994-07-18 1998-11-24 Electro Scientific Industries, Inc. Method employing UV laser pulses of varied energy density to form depthwise self-limiting blind vias in multilayered targets
DE19537467C1 (de) * 1995-10-07 1997-02-27 Pkl Verpackungssysteme Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen wiederkehrender Muster in kontinuierlich bewegtem Flachmaterial durch Schneiden, Perforieren oder Beschriften mittels Laserbestrahlung
DE19905571C1 (de) * 1999-02-11 2000-11-16 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Erzeugung definiert konischer Löcher mittels eines Laserstrahls
TW482705B (en) * 1999-05-28 2002-04-11 Electro Scient Ind Inc Beam shaping and projection imaging with solid state UV Gaussian beam to form blind vias
US6791060B2 (en) * 1999-05-28 2004-09-14 Electro Scientific Industries, Inc. Beam shaping and projection imaging with solid state UV gaussian beam to form vias
JP2002066780A (ja) * 2000-08-30 2002-03-05 Canon Inc レーザ加工装置
US6720519B2 (en) * 2001-11-30 2004-04-13 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. System and method of laser drilling

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3576965A (en) * 1967-09-25 1971-05-04 Laser Tech Sa Method and device for boring workpieces, particularly watch jewels by means of laser pulses
JPH02169194A (ja) * 1988-12-23 1990-06-29 Shin Meiwa Ind Co Ltd 穴あけ切断方法
US4959119A (en) * 1989-11-29 1990-09-25 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method for forming through holes in a polyimide substrate
SU1750900A1 (ru) * 1990-05-08 1992-07-30 Особое конструкторское бюро "Старт" Способ лазерного сверлени отверстий и устройство дл его осуществлени
US5593606A (en) * 1994-07-18 1997-01-14 Electro Scientific Industries, Inc. Ultraviolet laser system and method for forming vias in multi-layered targets
US5910255A (en) * 1996-11-08 1999-06-08 W. L. Gore & Associates, Inc. Method of sequential laser processing to efficiently manufacture modules requiring large volumetric density material removal for micro-via formation

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DATABASE WPI Week 199330, Derwent World Patents Index; AN 1993-241531, XP002242761 *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 014, no. 428 (M - 1025) 14 September 1990 (1990-09-14) *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101242143B1 (ko) * 2004-08-04 2013-03-12 일렉트로 싸이언티픽 인더스트리이즈 인코포레이티드 정밀하게 시간 조정된 레이저 펄스를 원형 및 나선형 궤적으로 이동시킴으로써 구멍을 처리하는 방법
JP2013091102A (ja) * 2004-08-04 2013-05-16 Electro Scientific Industries Inc 円状及びスパイラル形の軌道において正確にタイミングを図ったレーザパルスを移動することによって穴を形成する方法。
CN105983786A (zh) * 2015-02-04 2016-10-05 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种采用激光实现玻璃加工的方法
CN105983786B (zh) * 2015-02-04 2019-06-11 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种采用激光实现玻璃加工的方法
EP3486026A4 (de) * 2016-07-13 2020-01-22 Omron Corporation Laserverarbeitungsverfahren und laserverarbeitungsvorrichtung

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Publication number Publication date
US20030201260A1 (en) 2003-10-30
JP4250533B2 (ja) 2009-04-08
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