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レーザ穴あけ加工方法及び加工装置 - 住友重機械工業株式会社
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発明の名称 レーザ穴あけ加工方法及び加工装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−79678(P2001−79678A)
公開日 平成13年3月27日(2001.3.27)
出願番号 特願平11−259058
出願日 平成11年9月13日(1999.9.13)
代理人 【識別番号】100071272
【弁理士】
【氏名又は名称】後藤 洋介 (外1名)
【テーマコード(参考)】
4E068
【Fターム(参考)】
4E068 AF01 CA03 CA04 CB05 CC02 CD05 CD10 CD13 CE04 CE09 DA11 
発明者 礒 圭二
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 被加工基板にレーザ光を照射して複数の穴あけ加工を行うレーザ穴あけ加工方法において、レーザ発振器からのレーザ光を線状あるいは矩形状ビームに整形し、前記線状あるいは矩形状ビームを、複数の穴による加工パターンを有するコンタクトマスクを通してコンタクトマスク法により前記被加工基板の加工領域に照射し、しかも前記線状あるいは矩形状ビームを前記コンタクトマスクに対してスキャンすることにより、前記被加工基板の加工領域に複数の穴あけを行うことを特徴とするレーザ穴あけ加工方法。
【請求項2】 請求項1記載のレーザ穴あけ加工方法において、前記被加工基板をX軸方向及びY軸方向に可動とするX−Yステージ機構のテーブルに搭載して加工領域の移動を行うことを特徴とするレーザ穴あけ加工方法。
【請求項3】 請求項2記載のレーザ穴あけ加工方法において、前記被加工基板は樹脂基板であり、前記レーザ発振器としてCO2 パルスレーザ発振器を用い、1パルス当たりのエネルギーが1J以上、パルス幅20μsec以下、周波数100Hz以上で、前記樹脂基板の加工領域に1パルス以上を照射することを特徴とするレーザ穴あけ加工方法。
【請求項4】 被加工基板にレーザ光を照射して複数の穴あけ加工を行うレーザ穴あけ加工装置において、レーザ発振器と、該レーザ発振器からのレーザ光を線状あるいは矩形状ビームに整形するビーム整形手段と複数の穴による加工パターンを有するコンタクトマスクとを有して、前記線状あるいは矩形状ビームを、前記コンタクトマスクを通してコンタクトマスク法により前記被加工基板の加工領域に照射する光学系と、前記線状あるいは矩形状ビームを前記コンタクトマスクに対してスキャンする機構と、前記被加工基板を搭載するためのテーブルをX軸方向及びY軸方向に可動とすることにより加工領域の移動を行うX−Yステージ機構と、を備えることにより、前記被加工基板に複数の穴あけを行うことを特徴とするレーザ穴あけ加工装置。
【請求項5】 請求項4記載のレーザ穴あけ加工装置において、前記光学系はその下端部に前記コンタクトマスクを備えており、該装置は更に、前記光学系を上下動させて前記コンタクトマスクを前記被加工基板に対して当接、離反させるためのZ軸駆動機構を備えていることを特徴とするレーザ穴あけ加工装置。
【請求項6】 請求項4あるいは5記載のレーザ穴あけ加工装置において、該装置は更に、前記被加工基板の加工領域を撮像する撮像手段と、該撮像手段により撮像された画像を処理して前記コンタクトマスクと前記被加工基板の加工領域とのX軸、Y軸に関する位置ずれを検出する画像処理手段と、検出された位置ずれに基づいて前記X−Yステージ機構を制御して前記コンタクトマスクと前記被加工基板の加工領域との位置合せを行う制御手段とを備えていることを特徴とするレーザ穴あけ加工装置。
【請求項7】 請求項6記載のレーザ穴あけ加工装置において、前記コンタクトマスクは、前記光学系の下端部に、X軸、Y軸に平行な状態で回動可能なθ軸調整機構を介して装着されており、前記画像処理手段は更に、前記撮像手段により撮像された画像を処理して前記コンタクトマスクと前記被加工基板の加工領域との間の前記回動方向に関する位置ずれを検出する機能を有し、前記制御手段は更に、前記回動方向に関する位置ずれに基づいて前記θ軸調整機構を制御して前記コンタクトマスクを回動させることにより前記コンタクトマスクを前記被加工基板の加工領域の所定位置に位置決めすることを特徴とするレーザ穴あけ加工装置。
【請求項8】 請求項6記載のレーザ穴あけ加工装置において、前記テーブルは、θ軸調整機構によりX軸、Y軸に平行な状態で回動可能に前記X−Yステージ機構に装着されており、前記画像処理手段は更に、前記撮像手段により撮像された画像を処理して前記コンタクトマスクと前記被加工基板の加工領域との間の前記回動方向に関する位置ずれを検出する機能を有し、前記制御手段は更に、前記回動方向に関する位置ずれに基づいて前記θ軸調整機構を制御して前記テーブルに搭載された被加工基板を回動させることにより、前記コンタクトマスクと前記被加工基板の加工領域との位置合せを行うことを特徴とするレーザ穴あけ加工装置。
【請求項9】 請求項6〜8のいずれかに記載のレーザ穴あけ加工装置において、前記X−Yステージ機構は、X軸方向駆動用のリニアモータ及びY軸方向駆動用のリニアモータを駆動源として備えると共に、X軸方向の位置及びY軸方向の位置を計測する手段としてX軸方向用のリニアエンコーダ及びY軸方向用のリニアエンコーダを備えていることを特徴とするレーザ穴あけ加工装置。
【請求項10】 請求項4〜9のいずれかに記載のレーザ穴あけ加工装置において、前記被加工基板は樹脂基板であり、前記レーザ発振器としてCO2 パルスレーザ発振器を用い、1パルス当たりのエネルギーが1J以上、パルス幅20μsec以下、周波数100Hz以上で、前記樹脂基板の加工領域に1パルス以上を照射することを特徴とするレーザ穴あけ加工装置。
【請求項11】 請求項4〜10のいずれかに記載のレーザ穴あけ加工装置において、前記ビーム整形手段として、シリンドリカルレンズあるいは集光レンズを用いることを特徴とするレーザ穴あけ加工装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光によりプリント配線基板のような樹脂層に穴あけ加工を行うのに適したレーザ穴あけ加工方法及び加工装置に関し、特にコンタクトマスク法によるレーザ穴あけ加工方法及び加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】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、LSIチップを実装してパッケージ化するためのプリント配線基板としてインターポーザと呼ばれるものが知られている。このようなLSI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が主流であったが、フリップチップ実装と呼ばれる方法が増加する傾向にあり、パッケージの多ピン化も進んでいる。
【0003】このような傾向に伴い、インターポーザには、多数のビアホールと呼ばれる穴あけを小径かつ微小ピッチで行うことが必要となる。
【0004】このような穴あけ加工は、機械的な微細ドリルを用いる機械加工や露光(フォトビア)方式が主流であったが、最近ではレーザ光が利用されはじめている。レーザ光を利用した穴あけ加工装置は、微細ドリルを用い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。レーザ光としては、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CO2 レーザや高調波固体レーザが一般に利用されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】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ー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スキャン光学系に導き、このスキャ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配線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10−58178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ャ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。
【0006】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ャ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500pps程度であるため、毎秒500穴以上の穴あけは困難である。また、例えば、一辺が10mmの正方形のパッケージ基板に、50μm径の穴が0.2mmのピッチで配列されるとすると、2500個の穴が存在する。この場合、毎秒500穴の穴あけを行ったとしても、2500/500=5secの加工時間を必要とする。
【0007】そこで、本発明の課題は、これまでのレーザ穴あけ加工装置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る。
【0008】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ることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明によるレーザ穴あけ加工方法は、被加工基板にレーザ光を照射して複数の穴あけ加工を行うレーザ穴あけ加工方法であり、レーザ発振器からのレーザ光を線状あるいは矩形状ビームに整形し、前記線状あるいは矩形状ビームを、複数の穴による加工パターンを有するコンタクトマスクを通してコンタクトマスク法により前記被加工基板の加工領域に照射し、しかも前記線状あるいは矩形状ビームを前記コンタクトマスクに対してスキャンすることにより、前記被加工基板に複数の穴あけを行うことを特徴とする。
【0010】本発明によるレーザ穴あけ加工装置は、被加工基板にレーザ光を照射して複数の穴あけ加工を行うレーザ穴あけ加工装置において、レーザ発振器と、該レーザ発振器からのレーザ光を線状あるいは矩形状ビームに整形するビーム整形手段と複数の穴による加工パターンを有するコンタクトマスクとを有して、前記線状あるいは矩形状ビームを、前記コンタクトマスクを通してコンタクトマスク法により前記被加工基板の加工領域に照射する光学系と、前記線状あるいは矩形状ビームを前記コンタクトマスクに対してスキャンする機構と、前記被加工基板を搭載するためのテーブルをX軸方向及びY軸方向に可動とすることにより加工領域の移動を行うX−Yステージ機構とを備えることにより、前記被加工基板に複数の穴あけを行うことを特徴とする。
【0011】本レーザ穴あけ加工装置においては、前記光学系はその下端部に前記コンタクトマスクを備えており、該装置は更に、前記光学系を上下動させて前記コンタクトマスクを前記被加工基板に対して当接、離反させるためのZ軸駆動機構を備えている。
【0012】本レーザ穴あけ加工装置においてはまた、該装置が更に、前記被加工基板の加工領域を撮像する撮像手段と、該撮像手段により撮像された画像を処理して前記コンタクトマスクと前記被加工基板の加工領域とのX軸、Y軸に関する位置ずれを検出する画像処理手段と、検出された位置ずれに基づいて前記X−Yステージ機構を制御して前記コンタクトマスクと前記被加工基板の加工領域との位置合せを行う制御手段とを備えている。
【0013】本レーザ穴あけ加工装置においては更に、前記コンタクトマスクは、前記光学系の下端部に、X軸、Y軸に平行な状態で回動可能なθ軸調整機構を介して装着されており、前記画像処理手段は更に、前記撮像手段により撮像された画像を処理して前記コンタクトマスクと前記被加工基板の加工領域との間の前記回動方向に関する位置ずれを検出する機能を有し、前記制御手段は更に、前記回動方向に関する位置ずれに基づいて前記θ軸調整機構を制御して前記コンタクトマスクを回動させることにより前記コンタクトマスクを前記被加工基板の加工領域の所定位置に位置決めすることを特徴とする。
【0014】なお、上記のコンタクトマスクに対するθ軸調整機構に代えて、前記テーブルをθ軸調整機構によりX軸、Y軸に平行な状態で回動可能に前記X−Yステージ機構に装着するようにしても良い。この場合、前記画像処理手段は、前記撮像手段により撮像された画像を処理して前記コンタクトマスクと前記被加工基板の加工領域との間の前記回動方向に関する位置ずれを検出する。そして、前記制御手段は、前記回動方向に関する位置ずれに基づいて前記θ軸調整機構を制御して前記テーブルに搭載された被加工基板を回動させることにより、前記コンタクトマスクと前記被加工基板の加工領域との位置合せを行う。
【0015】前記X−Yステージ機構は、X軸方向駆動用のリニアモータ及びY軸方向駆動用のリニアモータを駆動源として備えると共に、X軸方向の位置及びY軸方向の位置を計測する手段としてX軸方向用のリニアエンコーダ及びY軸方向用のリニアエンコーダを備えている。
【0016】前記被加工基板が樹脂基板である場合、前記レーザ発振器としてCO2 パルスレーザ発振器を用い、1パルス当たりのエネルギーが1J以上、パルス幅20μsec以下、周波数100Hz以上で、前記樹脂基板の加工領域に1パルス以上を照射する。
【0017】前記ビーム整形手段としては、シリンドリカルレンズあるいは集光レンズを用いることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下に、プリント配線基板に多数の穴を加工する場合の実施の形態について説明する。特に、ここでは、後で説明されるように、プリント配線基板が多面取り用の母板の形式で用意される場合について説明する。
【0019】図1を参照して、本発明によるレーザ穴あけ加工装置は、TEA CO2 パルスレーザ発振器(以下、レーザ発振器と呼ぶ)10と、反射ミラー11、12、13を含む光学経路とを備えている。反射ミラー13以降の光学経路中にはまた、レーザ発振器10からのレーザ光をプリント配線基板20における1つの加工領域に対応するサイズを持つ線状ビームに整形するビーム整形手段と、このビーム整形手段からの線状ビームをコンタクトマスク法によりパッケージ基板20の加工領域に照射するためのコンタクトマスクとを含む光学系14が配置されている。
【0020】図2を参照して、光学系14には、ビーム整形手段としてシリンドリカルレンズ14−1が収容されていると共に、下端部にコンタクトマスク14−2が装着されている。光学系14は、図示しないZ軸駆動機構により上下方向(Z軸方向)に駆動され、コンタクトマスク14−2をプリント配線基板20に対して当接、離反させることができるようにされている。
【0021】コンタクトマスク14−2は、光学系14の下端部に、図示しないθ軸調整機構を介してX軸、Y軸に平行な状態で回動可能に装着されている。回動角度は微小であり、θ軸調整機構の一例について言えば、コンタクトマスク14−2をその1つのコーナ部において回動軸により支持し、回動軸を駆動機構により回動させれば良い。
【0022】図3を参照して、コンタクトマスク14−2は、プリント配線基板20の加工領域に多数の穴を形成するためのものであり、定ピッチで形成された多数の透過穴から成る加工パターンを持つ。この加工パターンは、プリント配線基板20の加工領域に形成される多数の穴から成るパターンと同じであるが、図3に示されるような加工パターンに限定されるものではない。
【0023】本形態では、コンタクトマスク14−2に対してこれと同幅以上の長さ方向のサイズを持つ線状ビームを一軸方向にスキャンする機構を備えることにより、プリント配線基板20の加工領域に対するスキャンを行うことができる。このようなスキャン機構は、例えば、反射ミラー13を図1に示すL軸方向、すなわち線状レーザビームの入射方向に可動とすることにより実現される。このようなスキャン機構は、周知技術を利用して実現可能であるので図示、説明は省略する。なお、コンタクトマスク14−2の加工パターンは、3μm程度の誤差の範囲内で製作することができる。
【0024】図1に戻って、本レーザ穴あけ加工装置は更に、プリント配線基板20をチャッキングする機能を持つチャッキングプレートあるいはテーブル(図示省略)を搭載してこれをX軸方向及びY軸方向に可動とすることによりプリント配線基板20の加工領域の移動を行うX−Yステージ機構30を備えている。X−Yステージ機構30は、図示しないフレームに取付けられている。X−Yステージ機構30は、X軸方向への駆動用のリニアモータ及びY軸方向への駆動用のリニアモータを駆動源として備えると共に、X軸方向の位置及びY軸方向の位置を計測する手段としてX軸方向用のリニアエンコーダ及びY軸方向用のリニアエンコーダを備えている。このようなX−Yステージ機構30においても、後述する画像処理装置と制御装置との組合わせにより、プリント配線基板20を3μm程度の誤差の範囲内で位置決めすることができる。そして、このようなX−Yステージ機構30も周知であるので、詳しい説明は省略する。
【0025】X−Yステージ機構30に対する位置決め制御を行うために、ここでは、プリント配線基板20の上方に画像処理装置40が配置されている。画像処理装置40は、プリント配線基板20の1つの加工領域における領域を撮像するCCD等による撮像装置と、得られた画像を処理してプリント配線基板20の加工領域とこの上に置かれるコンタクトマスク14−2との間の相対誤差、すなわちX軸方向、Y軸方向に関する位置ずれと、コンタクトマスク14−2の回動方向に関する位置ずれとを検出するための画像処理部とを有する。
【0026】このような相対誤差を検出する方法の一例について簡単に説明する。プリント配線基板20には、その加工領域毎にそのコーナ部に近い部分にあらかじめアライメントマークが付されている。画像処理装置40は更に、プリント配線基板20の加工領域周辺のアライメントマークを含む画像を、シリンドリカルレンズ14−1を通さずに撮像装置に導く光学経路を有する。このような光学経路は、光学系14内のシリンドリカルレンズ14−1とコンタクトマスク14−2との間に、レーザ光を透過し、可視光を反射するミラーを45度の角度で配置することで容易に実現できる。撮像装置により得られた画像は、画像処理部においてアライメントマークが認識され、この認識結果と画像上にあらかじめ設定されている基準位置との比較結果に基づいてアライメントマークのX軸方向、Y軸方向に関する位置ずれと、コンタクトマスク14−2の回動方向に関する位置ずれとが相対誤差として検出される。このような相対誤差の検出がすべてのアライメントマークに対して行われる。コンタクトマスク14−2全体のX軸方向、Y軸方向に関する位置ずれと、コンタクトマスク14−2の回動方向に関する位置ずれを検出するためには、少なくとも3個のアライメントマークがあれば良い。このような相対誤差の検出方法もまた良く知られている。
【0027】図示しない制御装置は、検出された位置ずれ量に基づいてX−Yステージ機構30を制御してX軸方向、Y軸方向に関する位置ずれ量が0となるようにプリント配線基板20の位置合せ調整を行う。制御装置はまた、上記の回動方向に関する位置ずれ量に基づいてθ軸調整機構を制御してコンタクトマスク14−2の回動方向に関する位置ずれ量が0となるようにコンタクトマスク14−2の位置調整行う。
【0028】なお、X−Yステージ機構30は2軸の制御機構である。これに加えて、チャッキングプレート自体を微小角度回動させることができるようにθ軸調整機構を介してX−Yステージ機構30に搭載するようにしても良い。このようなθ軸調整機構付きのチャッキングプレートもθテーブルと呼ばれて良く知られている。この場合、プリント配線基板20が水平面上、すなわちX軸、Y軸に平行な状態で回動されることになる。このようなチャッキングプレートを備える場合には、コンタクトマスク14−2を回動させる前述のθ軸調整機構は不要である。
【0029】レーザ発振器10は、パルスレーザ発振器であり、図4(a)に示すようなマルチモードのビームプロファイルを持ち、その1パルス当たりのエネルギーが1000(mJ)であるものを使用する。マルチモードのビームプロファイルというのは、単一のエネルギーピーク値を持つ尖頭波形のビームプロファイルとは異なり、一定のエネルギー値が持続する台形状波形のことである。一方、ビーム整形手段としてシンドリカルレンズ14−1を用いることにより、マルチモードのビームプロファイルを持つ断面円形状のレーザビームを、図4(b)に示すような線状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、線状ビームのサイズを、幅1/10(mm)〜数(mm)、長さ数(cm)に整形することができる。なお、反射ミラー12と13との間に周知のビームエキスパンダと呼ばれる光学系を配置して、レーザ発振器10からのレーザビームをシンドリカルレンズ14−1で整形し易い断面形状に整形するようにしても良い。
【0030】本形態による穴あけ加工は、通常、図5に示すように、複数の加工領域21が区画されている多面取り用の樹脂材料によるプリント配線基板20に対して加工領域毎に行われる。プリント配線基板20は、X−Yステージ機構30上に設けられたチャッキングプレートに搭載されている。
【0031】次に、線状ビームにより穴あけ加工を行う場合について説明する。基本動作は以下の通りである。
【0032】1.プリント配線基板20をX−Yステージ機構30のチャッキングプレートに搭載する。
【0033】2.画像処理装置40によりプリント配線基板20の加工領域21上のアライメントマークを認識して、加工領域21の位置を認識し、X軸方向、Y軸方向、θ方向(コンタクトマスク14−2の回動方向)の位置ずれ量を算出する。
【0034】3.プリント配線基板20上の最初の加工領域21がコンタクトマスク14−2の直下になるようX−Yステージ機構30を制御する。
【0035】4.θ軸調整機構を制御してコンタクトマスク14−2のθ方向位置ずれを補正する。
【0036】5.Z軸駆動機構によりコンタクトマスク14−2を加工領域21上にセットする。
【0037】6.レーザ発振器10を発振させ、スキャン機構により線条ビームをL軸方向に移動させて、コンタクトマスク14−2のパターン全域を照射する。
【0038】7.パターン全域の照射が終了したら、Z軸駆動機構によりコンタクトマスク14−2を上方へ移動させる。
【0039】8.次の加工領域21がコンタクトマスク14−2の直下にくるようにX−Yステージ機構30によりプリント配線基板20を移動させる。
【0040】9.2以降を繰り返す。加工領域21毎に位置ずれの補正を行うのは、以下の理由による。通常は、2番目以降の加工領域21に対する加工において位置ずれ補正動作は不要である。これは、前に述べたように、X−Yステージ機構30による位置決め誤差は3μm以内であるのに対し、加工領域21に形成される穴のピッチは上記の誤差に比べて十分に大きく、この程度の誤差は問題にならないからである。しかしながら、実際には、複数の加工領域21に対して上記の加工を行ってゆくと、熱等の影響でプリント配線基板20に歪みが生じ、無視できない位置ずれが生じる場合があるからである。
【0041】以上のような基本動作により穴あけ加工が行われるが、ビーム整形手段としてシリンドリカルレンズ14−1を用いることにより、幅1/10(mm)〜数(mm)、長さ数(cm)の線状ビームを得ることができることは前述した通りである。例えば、シリンドリカルレンズ14−1からの線状ビームが加工領域21上に幅0.6mm、長さ30mmのサイズで投影される場合、一辺が30mmの正方形の加工領域に適している。すなわち、この場合には、前に述べたスキャン機構により線状ビームをL軸方向にスキャンさせることにより、線状ビームが正方形の加工領域全面をL軸方向にスキャンするようにされる。厳密に言えば、線状ビームはコンタクトマスク14−2上を一軸方向にスキャンするようにされる。
【0042】本形態によるレーザ穴あけ加工装置は、上記のような線状ビームをコンタクトマスク14−2を通してプリント配線基板20における加工領域21にスキャンしながら照射することにより、この照射域に多数の穴を一括してあけることができる。
【0043】以下に、具体的な実施例について説明する。
【0044】レーザ発振器10としては、平均出力300W、1パルス当たりのエネルギーが1J以上、好ましくは2J、パルス幅が20μsec以下、好ましくは0.2μsec、周波数は100Hz以上、好ましくは150Hzとする。そして、加工面でのエネルギー密度を、2J/cm2 以上とする。
【0045】一方、1つの加工領域21には、ピッチが0.2〜0.3mm、直径が50〜150μmというように、小径かつ高密度で穴が形成される。
【0046】例えば、一辺が10mmの正方形の加工領域21に50μm径の穴が0.2mmピッチで配列されると、2500個の穴が存在する。
【0047】本例によるレーザ穴あけ加工装置の特徴は、一穴加工方式ではなく、多穴加工方式を採用した点にある。エポキシ系樹脂のような厚さ40μmのプリント配線基板20の加工領域21への穴あけ加工の場合、加工面のエネルギー密度は10J/cm2 で3ショットで加工可能である。このような線状ビームを用いると、スポットサイズが(2/10)=0.2cm2 、150Hz発振のため、1秒間に0.2×(150/3)=10cm2 の加工領域に穴あけ加工を行うことができる。したがって、一辺が10mm(1cm2 )の正方形の加工領域51に2500穴をあける場合、加工時間は、1/10=0.1sec程度となる。
【0048】これに対し、一穴加工方式(ガルバノスキャナ方式)の場合、前述したように、ガルバノスキャナの応答性が500pps程度のため、毎秒500穴の穴あけをしたとしても、加工時間は、2500/500=5secとなる。
【0049】次に、線状ビームに代えて矩形状ビームを用いる場合について説明する。シリンドリカルレンズ14−1に代えて、集光レンズを用いることにより、図4(c)に示すような矩形状ビームに整形することができる。この場合、ビームサイズは、一辺が数(mm)程度である。この場合のレーザ穴あけ加工装置は、上記のL軸方向のスキャン機構ではコンタクトマスク14−2の全域を一軸方向のスキャンだけでカバーすることはできない。このため、L軸方向のスキャン機構に代えて2軸スキャン機構を用いる。すなわち、2軸スキャン機構により反射ミラー13をL軸方向とそれに直角な方向に移動させることにより、矩形状ビームがコンタクトマスク14−2の全域をスキャンするようにしてプリント配線基板20の加工領域21に照射することにより、この照射域に多数の穴をあけることができる。
【0050】例えば、コンタクトマスク14−2のサイズが一辺10mmの正方形であり、集光レンズを通してコンタクトマスク14−2上に投影される矩形状ビームの断面サイズが一辺5mmの正方形である場合、図6に示すように、コンタクトマスク14−2は4つの領域14−2a〜14−2dに等分される。そして、最初に領域14−2aにパルス状の矩形状ビームが少なくとも1回照射されて、領域14−2a直下の加工領域21に一括して領域14−2aの加工パターンで決まる数の穴あけが行われる。次に、2軸スキャン機構により矩形状ビームを移動させて、領域14−2bにくるようにし、領域14−2bの直下に対する穴あけが行われる。以下、同様にして、領域14−2c、14−2d直下に対する穴あけが行われる。ここで、1つの領域に対するパルス状の矩形状ビームの照射回数は、前に述べたように、穴あけを行う樹脂層の材料や厚さに応じて決まる。
【0051】上記のようなスキャンを可能にするために、図示しない制御装置が、2軸スキャン機構を制御すると共に、レーザ発振器10に対してパルスの発振周期を決めるトリガーパルスを出力する。
【0052】レーザ発振器10の条件及び加工領域21の条件を前に述べた線状ビームと同じとして、加工領域21へ穴あけ加工を行う場合、例えば、8J/cm2 加工するものとすると、矩形状ビームのサイズを、一辺が5mmの正方形状とすることができる。この場合、図6で説明したように、コンタクトマスク14−2の領域を4分割して順に穴あけ加工を行う。そして、8J/cm2 の場合、1つの分割領域に対して10ショット程度で穴あけを完了できるため、一辺が5mmの分割領域に対するレーザ穴あけ時間は、10/150Hz=66msecである。一方、2軸スキャン機構による次分割領域への移動所要時間は、リニアモータの採用により、100msec以下である。
【0053】したがって、一辺が10mmの正方形の加工領域21に2500穴をあける場合、加工時間は、66msec×4=0.264sec程度となる。
【0054】なお、上記の形態では、プリント配線基板への穴あけ加工について説明したが、被加工部材はプリント配線基板の樹脂層に限られるものではない。また、レーザ発振器もTEA CO2 レーザ発振器に限られるものではない。
【0055】
【発明の効果】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及び加工装置を提供することができ、高密度で多数の穴を形成されることが要求されるプリント配線基板での分野において、高速穴あけ加工が可能となる。




 

 


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