JPH07336055A - レーザ加工方法及びその装置 - Google Patents

レーザ加工方法及びその装置

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JPH07336055A
JPH07336055A JP12389394A JP12389394A JPH07336055A JP H07336055 A JPH07336055 A JP H07336055A JP 12389394 A JP12389394 A JP 12389394A JP 12389394 A JP12389394 A JP 12389394A JP H07336055 A JPH07336055 A JP H07336055A
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laser
processing
cutter
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outer layer
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JP12389394A
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Kunio Arai
邦夫 荒井
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Hitachi Seiko Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】カッタによるザグリの誤差の影響、レーザ照射
による熱影響と生産性の低下を解決する 【構成】プリント基板の表層から内層導体（銅）の直前
までの全ての層を絶縁層の一部を残しカッターで除去し
てから、レーザを照射して内層導体上に残った絶縁層を
除去して内層導体を露出させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はプリント基板のレ−ザ加
工に関する。
【０００２】
【従来の技術】集積回路の高密度化が進むと同時に集積
回路一個当りの外部接続端子数も増加の一途を辿ってい
る。外部接続端子の多い高密度部品を実装するプリント
基板では、従来のように実装部品の周囲の外層上に、リ
ード接続端子パッドを一列に配置した平面的な実装方法
では外部接続端子数を賄いきれない状況である。高密度
部品を実装するプリント基板では、接続端子の細線化及
び接続端子間隔の狭隘化（以下狭ピッチ化という）と同
時に、外層だけでなく内層にも接続端子を設ける必要が
ある。従来、プリント基板の内層を露出するために行わ
れるザグリ加工方法としては、たとえば、絶縁層にレー
ザを直接照射して外層表面から目的とする内層銅箔層ま
での全ての絶縁層を除去して内層を露出させる方法や、
特願平１ー７８２８２号に示されるように、機械的に基
板表面位置を検出して基板の板厚の誤差を知り、定率補
正した内層位置データに基ずいて主軸Ｚ軸のカッターで
所定の深さのザグリ加工を行い内層銅箔を露出させる方
法がある。米国特許第５，０１０，２３２号の底付き穴
加工方法はドリル加工とレーザ加工を組合せて最初にド
リルで外層の銅箔と目的とする内層銅箔層の直前までの
導箔層と絶縁層を除去してからレーザで残った絶縁層を
除去して内層を露出させる方法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】プリント基板のパター
ンの細線化、狭ピッチ化にとって、銅箔層の厚さが薄い
方がパターン形成する際に解像度がよく有利である。プ
リント基板は積層工程で数枚から数十枚重ねて加熱プレ
ス積層される。この加熱プレス工程では、樹脂がプリン
ト基板の周辺端面から流れだすため、中央部の板厚に対
して周辺端面部の板厚が薄く（最大約ー０．１ｍｍ）な
る傾向がある。また、層間の絶縁層厚０．１ｍｍ〜０．
２ｍｍの誤差が最大で０．０３ｍｍ（３０μｍ）程度あ
る為に、直接カッタ−でザグリ加工すると著しく歩留ま
りが低下するため、内層の銅箔厚さをバラツキ３０μｍ
だけ余分に見込んで６０μｍにせざるを得ず細線パター
ンが形成できなかった。
【０００４】プリント基板を直接にレーザ加工法で加工
しようとすると、最大１ｍｍの樹脂とガラス繊維布から
なる絶縁層を除去することになるが、樹脂とガラス繊維
の除去には高出力のエネルギー密度が必要であり、１パ
ルス当たりの除去量は高々１μｍ程度となる。このた
め、１辺２０ｍｍの正方形（面積４００ｍｍ2）を仕上
げるのに必要な加工時間は高出力を１／５に縮小（照射
面積が５倍に拡大）して同時加工面積２０ｍｍ2（５ｍ
ｍ×４ｍｍ）のエキシマレーザ（発振器出口でのビーム
出力５００ｍＪ／ｃｍ2、ビームサイズ５ｍｍ×２０ｍ
ｍ）を使用したとしても合計２０、０００パルスの照射
が必要であり、比較的熱影響の少ないパルス周波数１０
０Ｈｚで加工したとすると最低でも２００秒の加工時間
が必要になる。しかも、品質面では銅箔表面の酸化と境
界部の樹脂の炭化が大きく実用可能な仕上がりではな
い。特願平１ー７８２８２号によるプリント基板のザグ
リ加工の方法では、プリント基板表面の高さを検出して
板厚誤差を補正するが、一度に加工すると切込寸法が深
過ぎる状態になり易いため粗加工と仕上げ加工の２工程
が必要であり、さらに、基板表面検出と仕上げ加工を繰
り返さなければならない場合もある。このため、ザグリ
加工の仕上がり時間が長く例えば２０ｍｍ角の仕上がり
に９０〜１５０秒（従来、２．０ｍｍのカッタの粗加工
速度は２．０ｍ／ｓｅｃ、仕上げ加工速度は０．５ｍ／
ｓｅｃ）を要した。それでも内層深さのばらつきや傾斜
から一つのザグリ部でも均一に仕上がることは困難な作
業であり、一つのプリント基板の中には切込み寸法の設
定次第では、全く加工できない切り残し部分と内層が切
りとられて無くなってしまうことも発生する。また、カ
ッタが摩耗すると加工部の内層にバリや剥離なども発生
することがある。このため歩留まりが低く、また内層の
銅箔を切削するためにカッタ先端の摩耗が無視できずに
ランニングコストが高いということあった。
【０００５】米国特許第５，０１０，２３２の底付き穴
加工方法では、カッタ−とレーザ穴加工をメッキ、パタ
ーン形成、ソルダーマスク工程よりも前に行うことが前
提である。ザグリ加工をメッキ、パターン形成、ソルダ
ーマスク工程よりも前に行おうとするとザグリ部のメッ
キ付着防止やエッチングに対する保護などが必要で現実
には不可能である。従って、メッキ、パターン形成、ソ
ルダーマスク後に行える信頼性の高い加工法の確立が必
要であった。
【０００６】本発明は、前述のカッタによるザグリの誤
差の影響、レーザ照射による熱影響と生産性の低下を解
決することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、プリント基板
の表層から内層導体（銅）の直前までの全ての層を絶縁
層の一部を残しカッターで除去してから、レーザを照射
して内層導体上に残った絶縁層を除去して内層導体を露
出させるレーザ加工方法であり、ビーム形状を細長のパ
ルスビームとし走査する加工により、加工部の熱影響と
加工部形状と樹脂厚について追求した結果、最も熱影響
の少ない最適なレーザ加工方法であり、さらに加工部に
最適な寸法のマスク越しにビームを走査する加工によ
り、シャープな加工部境界を得ることができるレーザ加
工方法である。高密度部品は発熱量が多いため銅層とで
きるだけ広い面積で接触していた方が放熱の面で有利で
あり実装面の内層の銅箔を露出させる必要がある。高密
度部品では信号の安定化にとってプリント基板に実装す
る際にシールド層を近傍に設けると外部ノイズに対して
効果があり、部品の底面をシールド層とするとより効果
的である。
【０００８】
【作用】本発明によれば、カッター加工の切込み深さを
目的とする内層位置の誤差を見込んで浅く加工すればよ
いので、内層位置がばらついてもカッターで内層を傷つ
けることはなくなる。しかも、次工程のレーザ加工は金
属表面では殆ど反射（例えば、波長１０．６μｍのＣＯ
2レーザの反射率：約９７％、波長０．３０８μｍ以下
の紫外レーザの反射率：３０％以下）されるため、照射
するレーザのエネルギー密度を残った絶縁層の樹脂やガ
ラスの閥値よりもやや高く設定し、銅の閥値よりもやや
小さく設定し、かつレーザ照射量を絶縁層残量の最も多
い部分に必要な照射量よりもやや多く設定し、しかもレ
ーザ照射後の銅箔裏側の温度上昇を樹脂の分解温度より
も低くなるように条件選択すれば銅箔を殆ど損傷するこ
となく絶縁層を除去できる。従って、信頼性が向上し歩
留まりを改善できる。
【０００９】
【実施例】以下に本発明の一実施例を図面にしたがい説
明する。◆図１は本発明によりザグリ加工したプリント
基板の加工部の仕上がり後の上面図、図２は図１の側視
断面図、図３は図１の下視図を示す。図４は加工装置の
装置構成図、図５はカッターによるザグリ加工状態を示
す斜視図、図６はレーザによるザグリ加工状態のを示す
斜視図である。図７は加工前の状態を示す上面図、図８
は図７の側視断面図を示す。図９はカッターによるザグ
リ加工状態を示すプリント基板の上面図、図１０は図９
の側視断面図を示す。図１１はレーザによるザグリ加工
状態を示すプリント基板の上面図、図１２は図１１の側
視断面図を示す。図１３はレーザ加工ヘッド光学系によ
る細長ビーム生成方法を示す図である。図１４はレーザ
加工ヘッド光学系の細長ビームの分割方法を示す。図１
５はレーザ加工ヘッド光学系機構の正面部分断面図、図
１６は図１５の側視部分断面図、図１７は図１５におけ
るＡ−Ａ断面図を示す。図１８はビームの均一化を配慮
したレーザ加工ヘッド光学系の正面配置、図１９は図１
８の側視図を示す。
【００１０】本発明によりザグリ加工されたプリント基
板の仕上がり形状を図１乃至図３に示す。１は外層に設
けられた外部接続用導体端子、２は内層に設けられた外
部接続用導体端子、３、４及び５は各々もう一方の外層
に設けられた外部接続用導体端子、６は内層に設けられ
た主にＬＳＩチップなどの実装とアース接続などを兼ね
る実装用導体端子である。また、７は前述の外部接続用
導体端子１と３とを接続するメッキ導通穴（ＰＴＨ）で
あり、８は外部接続用導体端子２と４とを接続する行止
まり穴（ＢＨ）である。９は外部接続用導体端子５と実
装用導体端子６とを接続するＢＨである。１０及び１１
は各々前述の内層と外層とを絶縁する絶縁層でありガラ
ス繊維布と樹脂により構成される。
【００１１】本発明を実施する加工装置の主要な構成
は、図４に示すように、１０１はプリント基板、１０２
はプリント基板１０１を設置するモータ駆動方式（図示
せず）のＸＹテーブル、１０３はカッタザグリ加工ヘッ
ド（以下、カッタ加工ヘッドという）、１０４はレーザ
ザグリ加工ヘッド（以下、レーザ加工ヘッドという）、
１０５はレーザ発振器、１０６は装置のベッドでＸＹテ
ーブル１０２とコラム１０７（カッタ加工ヘッド１０
３、レーザ加工ヘッド１０４を搭載する）のベースであ
る。
【００１２】次に図５乃至図１２を用いて本発明のレ−
ザ−加工方法によるプリント基板のザグリ加工について
説明する。◆モータ駆動式のＸＹテーブル１０２上に設
置されたプリント基板１０１は、ＮＣ装置（図示せず）
により加工プログラムにしたがって加工部（図７，図
８）カッタ加工ヘッド１０３のカッタ１０８の加工位置
に位置決めされると、例えば（切削方法及び方向は任意
いが）矢印１０９に沿って所定の深さＫｈのザグリ加工
が行われ、所定の絶縁層厚をＲｈだけ残してカッタザグ
リ加工が終了する（図９，図１０）。
【００１３】次に、ＸＹテーブル１０２が移動してプリ
ント基板１０１はレーザ加工ヘッド１０４の加工位置に
位置決めされ、細長ビーム１１０（詳細後述）がマスク
１１１越しに照射されると矢印１１２の方向に走査され
加工が行われる。そして、絶縁層厚Ｒｈが除去され内層
６が露出して、波長検出センサー１１３が加工部より発
する光１１４が樹脂を主体としたの波長成分（可視光か
ら赤外光）から銅の波長成分（紫外光から可視光）に変
化したことを検知すると、さらに予め設定された前述の
高さの差Ｌｈ分だけ走査してレーザザグリ加工を終える
（図１１，図１２）。
【００１４】レーザ加工ヘッドの光学系の構成は、図１
３及び図１４において、１１５は正方形状に近い矩形ビ
ーム、１１６はコーナーミラ−、１１７は細長ビームの
細い辺を造るため矩形ビーム１１５の一方の辺を矢印１
１２の方向に縮小するための長焦点の凸形シリンドリカ
ルレンズ、１１８は細長の長い辺を造るため矩形のもう
一方の辺を矢印１１９の方向に拡大するための凹形シリ
ンドリカルレンズ、１２０は矢印１１２の方向により縮
小され矢印１１９の方向に拡大された光を加工位置でほ
ぼ均一なエネルギー密度となるように細長に結像させる
３次元の凸形シリンドリカルレンズである。１２１は遮
蔽物、１２２は細長ビーム１１０を分割するために設け
た１２１の遮蔽部、１２３は分割された細長ビームであ
る。上記細長ビームは、レーザ加工ヘッドの光学系によ
って次のように造られる。エキシマレーザの場合、発振
器１０５の電極配置構造から出射されるレーザ光の断面
形状は矩形であり、ビームエキスパンダ（図示せず）に
より拡大された矩形ビーム１１５はコーナーの全反射ミ
ラ−１１６により方向を変えた後でも矩形である。矩形
ビーム１１５は長焦点の凸形シリンドリカルレンズ１１
７によって、矢印１１９側はそのまま矢印１１２側のみ
縮小され、凹形シリンドリカルレンズ１１８では矢印１
１９側のみ拡大され細長形状になる。そして最終的に３
次元の凸形シリンドリカルレンズ１２０によって矢印１
１２側にはより縮小されるが、矢印１１９の方向には凹
形シリンドリカルレンズ１１８によるビームの拡大を打
消し、それ以上拡大されずビームの中心線１２４が加工
面にほぼ直角になるように、かつ加工位置（３次元の凸
形シリンドリカルレンズ１２０から寸法ＨＬの位置）で
ほぼ均一なエネルギー密度となるように細長に結像され
る。また、細長ビーム１１０は長焦点の凸形シリンドリ
カルレンズ１１７と凹形シリンドリカルレンズ１１８間
に設置した遮蔽物１２１の遮蔽部１２２によって矢印１
１９の方向に長さＢＬの隙間をもって分割され分割細長
ビーム１２３が造られる。
【００１５】レーザ加工における加工部の温度上昇はレ
ーザのパルスピーク値、パルス巾、パルス形状、パルス
周波数などの出力特性、被加工材の面積、および被加工
材である樹脂、ガラス、銅などの熱的物性値（レーザ吸
収率、熱伝導速度など）に依存する。つまり、レーザの
出力特性、被加工材の面積を同一条件にすれば、加工部
の温度上昇値はレーザ照射による蓄熱量、すなわちレー
ザ吸収熱量と熱拡散量（拡散による通過熱量の和）の和
に依存する。従って、熱影響の低減には線形に近い加工
部形状と薄い加工厚さが必要である。すなわち、レーザ
照射中は同時に照射される面積が大きいほど、正方形や
円形に近いほど、中心部の蓄熱量が大きく温度上昇が大
きいため加工部に熱影響がでやすい。被加工材料の加工
厚さも同様であり、厚くなるにつれて蓄熱量が大きく温
度上昇も大きいため加工部に熱影響がでやすい。逆に、
同時に照射される面積が小さいか線形に近いと、また被
加工材料の加工厚が薄いと蓄熱量が少なく温度上昇が少
ないため加工部の熱影響が少なくなる。従って、レーザ
側による熱影響の低減には細長ビーム１１０が必要にな
る。すなわち、同時に加工する面積を変えずに熱影響を
最小化するためには、適度の長さとエネルギー密度をも
つ細長ビーム（限界値はビーム寸法、レンズの焦点距離
及びレーザの波長で理論的に決まる）にして矢印１１２
方向に適当なパルスピッチと送り速度で走査させるとよ
い。すなわち、矢印１１２方向と１１９方向の熱伝導比
率が変わり、加工部の温度上昇最大値が下がるため銅の
酸化や樹脂の炭化を大巾に改善できる。高密度部品は発
熱量が多いため銅層とできるだけ広い面積で接触してい
た方が放熱の面で有利であり実装面の内層の銅箔を露出
させる必要がある。高密度部品では信号の安定化にとっ
てプリント基板に実装する際にシールド層を近傍に設け
ると外部ノイズに対して効果があり、部品の底面をシー
ルド層とするとより効果的である。
【００１６】・熱影響をより少なくするには細長ビーム
を分割する◆ 試験データによれば、熱影響の少ない矢印方向１１２の
ビーム巾は０．３０ｍｍ以下がよく０．１０ｍｍ以下が
より望ましい。矢印方向１１９のビーム巾は加工部に必
要なエネルギー密度（発振器の出力と光学系の縮小率に
依存）と矢印方向１１２側のビーム巾とで幾何学的に決
まり１００ｍｍ以上も可能であるが、銅の酸化などの熱
影響を少なくするには、３〜２０ｍｍがよく３〜１０ｍ
ｍがより望ましい。ビーム巾３〜１０ｍｍに分断して熱
影響を少なくするには、前述の凹形シリンドリカルレン
ズ１１８と３次元の凸形のシリンドリカルレンズ１２０
間に遮蔽物１２１を設けて矩形ビーム１１０を分割細長
ビーム１２３のように分割して走査毎に分割位置を移動
するとよい。また、遮蔽物１２１を矢印方向１１９に連
続的に往復動させ分割位置を変えながら走査してもよ
い。遮蔽物１２１は凸形シリンドリカルレンズ１１７と
凹形シリンドリカルレンズ１１８との間に設置してもよ
い。
【００１７】・細長ビームに必要な加工部エネルギー密
度◆ 我々の経験によれば、エキシマレーザで樹脂とガラスが
スムーズに除去され銅表面にダメージが少なく、熱影響
の少ない矩形ビーム１１０または分割細長ビーム１２３
のエネルギ密度は１．０〜３．０Ｊ／ｃｍ2であり、
１．５〜２．５Ｊ／ｃｍ2がより望ましい。エネルギ密
度を３Ｊ／ｃｍ2以上にすると加工平面方向だけでなく
深さ方向の温度上昇が大きく熱時定数も長くなるため、
樹脂の炭化が多くなり銅表面の酸化も多くなる。また、
絶縁層の残厚Ｒｈが大きい（例えば６０μｍ以上）とエ
ネルギー密度が２．０Ｊ／ｃｍ2程度であっても、同じ
ように深さ方向の熱時定数が長くなり温度上昇も大きく
なるため、樹脂の炭化や銅表面の酸化が多くなる。我々
の経験値によれば、加工部の樹脂残厚Ｒｈは薄い方がよ
く３０μｍ以下が望ましい。
【００１８】・熱影響の少ない走査パルスピッチと走査
速度◆ パルス周波数１００〜５００Ｈｚの場合、加工部に熱影
響の少ない走査パルスピッチは０．０１〜０．３０ｍｍ
／パルスであるが、０．０２５〜０．１０ｍｍ／パルス
がより望ましい。従って、走査速度は１．０〜１５０ｍ
ｍ／ｓｅｃであるが２．５〜２５ｍｍ／ｓｅｃがより望
ましい。また、走査パルスピッチと走査速度を２倍に上
げて各々０．０２〜０．６０ｍｍ、２〜３００ｍｍ／ｓ
ｅｃにしてパルス照射位置を走査方向に１／２パルスピ
ッチだけ毎回ずらしながら走査してもよい。
【００１９】・加工部の樹脂残厚の最少化にはカッタ加
工法が有効である◆ 加工部の樹脂残厚の最少化にはカッタ加工法が有効であ
る。プリント基板の板厚誤差は０．１ｍｍ程度あり絶縁
層誤差は３０μｍあるが、ほぼ誤差は板厚に比例するた
め、目的とする内層位置が加工テーブル表面に対して表
面側に近い場合には、基板の表面を基準にして切込み深
さを決めれば誤差を最少化できる。また、裏面に近い場
合には加工テーブル表面を基準にして切込み深さを決め
れば誤差を最少化できる。
【００２０】・カッタ加工の切込み深さコントロール方
法（図示せず）は次の通りである◆ 加工位置のテーブル高さと基板表面高さとはザグリ加工
ヘッドに設置した高さ検出機構によって行われる。そし
て基板の表面基準の場合には、基板表面高さとテーブル
高さの実測値の差から加工部の基板厚を知り、基板厚の
設計値との差分だけ加工深さを基板表面側から定率補正
する。また、加工テーブル表面基準の場合にも同様の処
理を行い加工深さを基板低面側から定率補正する。そし
て切込み深さを補正量と内層導体の深さ誤差３０μｍを
見込んでも、内層導体にカッターで損傷させないように
設定している。レーザ加工の場合にも前述の定率補正デ
ータに基ずいてそれぞれレーザ加工高さの補正が行われ
る。
【００２１】・レーザ加工ヘッド光学系機構部の構成◆ 図１５乃至図１７において、プレッシャフット２０１は
下部にマスク１１１が装着されており、上部は上部エア
軸受けガイド面２０３、側部エア軸受けガイド面２０４
および下部ガイド面２０５でプレッシャフットホルダ２
０２にガイドされ矢印１１２（前述）方向に自在に滑動
可能に装着されており、マスクセット用シリンダ２０６
のシリンダロッド２０７によりセット方向（矢印２０
８）に駆動されると、プレッシャフット２０１はストッ
パ２０９により走査開始位置に位置決めされる。エアベ
アリングのエア２１０は２個のフィティング２１１と供
給孔２１２、上部オリフィス２１３および側部オリフィ
ス２１４を経て、それぞれガイド面２０３および２０４
に供給される。
【００２２】一方、プレッシャフットホルダ２０２はレ
ンズボディ２１５（凸形シリンドリカルレンズ１１７、
凹形シリンドリカルレンズ１１８、３次元の凸形シリン
ドリカルレンズ１２０を内蔵する）と２本のガイドロッ
ド２１６を介して携合され、クランプ用シリンダ２１７
のシリンダロッド２１８により光軸方向（クランプ方向
矢印２１９、引上げ方向矢印２２０）に自在に動作可能
である。２２１はプレッシャフットホルダ２０２とレン
ズボディ２１５の相対位置の変化を検出する位置検出
器、２２２はユニットベース２２３上に固定された駆動
モータ、２２４は駆動ネジでレンズボディ２１５上に固
定されたナット２２５により、レンズボディ２１５の高
さ方向位置決めが可能である。
【００２３】・加工位置ＨＬのコントロール◆ 加工準備信号によって、先ずマスクセット用シリンダ２
０６のシリンダロッド２０７がセット方向（矢印２０
８）に駆動されプレッシャフット２０１がストッパ２０
９により走査開始位置に位置決めされる。次いでクラン
プ用シリンダ２１７のシリンダロッド２１８がクランプ
方向（矢印２１９）に駆動されると、プレッシャフット
２０１がマスク１１１を介してプリント基板を加圧クラ
ンプする。そして、シリンダロッド２１８が戻（矢印２
２０と反対方向）される。その時プレッシャフットホル
ダ２０２の高さを位置検出器２２１で検出するが、その
出力が予め設定されたＨＬーＫｈ（３次元の凸形シリン
ドリカルレンズ１２０とカッタザグリ深さの差）と異な
る場合にはＮＣ装置（図示せず）、駆動モータ２２２、
駆動ネジ２２４、ナット２２５によりこれら出力の差が
０になるように自動的に調整され、加工面と３次元の凸
形シリンドリカルレンズ１２０間距離ＨＬが一定に保た
れる。
【００２４】・ビーム走査に対するマスク機構部の機能
◆ クランプ用シリンダ２１７が駆動されると、マスク１１
１によって基板が加圧され摩擦力で契合されるが、プレ
ッシャフット２０１とプレッシャフットホルダ２０２間
にはエア軸受けガイド面２０３と２０４によって摩擦力
がほとんどなく互いにスムーズに滑動するため、プレッ
シャフットホルダ２０２を移動させてビームを矢印１１
２方向（前述）に走査してもマスク１１１と基板とはず
れずに滑動する。加工が終了するとクランプ用シリンダ
２１７が矢印２２０の方向に駆動され、マスク１１１が
引上げられ次の加工位置に移動する。
【００２５】・レーザ加工部に必要なマスク寸法形状◆ エキシマレーザのようなガウスビームはビームの中央か
ら離れるに従ってエネルギー密度が低下するためビーム
境界部に低エネルギー部が現れ直接加工すると境界部に
ダレを生じ易い。このため、境界面の品質に影響の大き
い焦点光学系で加工する場合、加工部の形状に合せたカ
ッタザグリ加工部よりもやや小さめ（矢印１１２方向で
は、焦点絞り角θ（３゜〜８゜）によって影になる分
（Ｋｈ＊ｔａｎθ）ｍｍ＋（０．０１０〜０．０２５）
ｍｍ、矢印１１９方向では０．０１０〜０．０２５ｍｍ
だけ小さい）の金属のマスク１１１を加工部上面に設置
して加工すると、側面１３にダメージを与えることなく
加工部のコーナー部１４もシヤープに仕上がる。また、
コーナーの摩耗したカッタで加工部１４のコーナーに丸
みがあっても同じようにシヤープな加工境界が得られ
る。
【００２６】・銅表面の酸化防止◆ 銅表面の酸化は有機材料である樹脂が分解した際の遊離
酸素が高温化した銅と結合して生じるもので、酸化防止
にはＡｒ＋Ｈ２を還元材として使用すると効果的であ
る。また、エネルギ密度を３Ｊ／ｃｍ2以上の酸化防止
には不活性ガス雰囲気で加工すると効果的である。２２
６は還元またはシールド用のガスでフィティング２２
７、通路２２８及び２２９を経てノズル２３０から加工
部に供給される。２３１はシールド効果、レンズを保護
を目的にしたレーザ光を透過するウインドウであり、２
３２は加工で生じた飛散物を集塵するバキューム孔であ
る。
【００２７】・複数レーザ加工ヘッドでのビームサイズ
の均一化◆ 一つのレーザ光を複数のレーザ加工ヘッドに分光して多
軸化する場合、レーザ光は僅かな開き角をもっているた
め、加工位置で同じビームサイズを得ることは難しい。
図１８、図１９は各加工位置までの経路の長さを同一に
して加工位置で均一なビームサイズを得る光学系の例で
ある。２３３〜２４２は全反射ミラー、２４３〜２４５
はレーザ光を５０％透過するハーフミラーである。本光
学系において、（１）と（４）、（７）と（９）、（１
１）と（１４）の長さを同じにすれば、ミラー２３３か
ら加工位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄまでの距離はすべて同じであ
る。ここでは、４軸の例で説明したが２軸以上の偶数軸
に対してすべて有効である。
【００２８】・複数レーザ加工ヘッドに対する走査回数
のコントロール◆ 多軸ヘッドの場合樹脂の残量Ｒｈの差が大きいと、波長
検出センサー１１３の時間的なズレが大きくなるため各
軸毎の除去量がまちまちになり除去過多も発生する。こ
のため、ビームシャッター（図示せず）を各軸毎すなわ
ち、加工位置Ａでは光路（６）以降、Ｂでは（９）以
降、Ｃでは（１１）以降、Ｄでは（１３）以降に設け
て、各軸毎に波長検出センサー１１３の波長成分変化を
検出してから、前述と同じＬｈ分だけ走査してシャッタ
ーを閉じればよい。
【００２９】なお、本発明はむろん下記の変形例におい
ても有効に適用できる事は言うまでもないことである。
◆ １）カッター加工ヘッドとレーザ加工ヘッドとを一つの
装置に搭載した装置でなく、これらを個別に搭載した装
置であってもよい。◆ ２）レーザ源としてエキシマレーザの例で説明したがＣ
Ｏ2レーザでもよい。◆ ３）加工法はエネルギー密度で優れる焦点光学系による
コンフォーマルマスク法でもよいし、解像度で優れる縮
小投影光学系によるマスクイメージング法であってもよ
い。◆ ４）外層表面に銅箔のない例で説明したが、銅箔があっ
ても無論差し支えない。 ◆５）細長ビームの成形、エネルギー密度の均一化につ
いて１２０の３次元の凸形のシリンドリカルレンズに機
能を集中したが、１１７を２次元化して矢印１１２方向
のビームの縮小率を中央で大きく両端で小さくして、同
時に１２０を２次元化することにより同様な機能をもた
せてもよい。◆ ６）細長ビーム１１０の矢印１１９方向長が小さい（レ
ンズ１１７とレンズ１２０位置でビーム巾で差が少な
い）場合にはレンズ１１８は取り去ってもよい。◆ ７）マスク１１１を装置一体方式の例で説明したが、ザ
グリ位置に対応して設けた装置と一体でない固定式のオ
ーバーレイ方式のものでもよい。ここにオーバーレイ方
式とは、プリント基板にマスク１１１を固定しておい
て、レ−ザ−照射時には上記マスクの上からレ−ザ−を
当てる方式で、レ−ザ−照射時にマスクをプリント基板
に当てたり外したりする工程が必要無い。
【００３０】
【発明の効果】本発明のレーザ加工方法によるザグリ加
工によれば下記の利点があり、従来不可能であった製品
の実用化が可能になる。◆ １）穴明け工程、メッキ工程、パターン形成後であって
も下記の品質が安定して得られるため従来の７０％程度
の歩留まりが飛躍的に（０．１％以下）に向上する。◆ ・内層の外部接続用導体端子２の表面に絶縁層のガラス
や樹脂の残磋がない。◆ ・外部接続用導体端子２とチップ実装用導体端子６にカ
ッタ切削で発生するようなバリが全くない。◆ ・内層の外部接続用導体端子２とチップ実装用導体端子
６の位置は、樹脂面１２よりも０〜導体層厚の８０％高
いことが絶縁上望ましいが容易に実現できる。◆ ・側面１３に加工による損傷がない。
【００３１】２）総加工時間は従来のカッタ加工による
方法に比べて２／３に短縮される。◆カッタザグリ加工
で可能な切込み深さはｍｍのレベルであり、ザグリ深さ
は１サイクルの加工で確保できる。カッタザグリ加工に
必要な１サイクル当たりの仕上がり時間は１辺が２０ｍ
ｍの正方形のザグリを例にとると、カッタ径２．０ｍｍ
の機械的ザグリの送り速度は仕上げ速度で加工する必要
がなく粗加工げ速度の１．０ｍ／ｍｉｎで充分であり仕
上がり時間は３０秒（従来９０秒：粗加工３０秒＋仕上
げ加工６０秒）に短縮される。
【００３２】エキシマレーザ加工で１パルス当たりの除
去量は１μｍのレベルであり、例えば厚さ３０μｍの樹
脂残りがあると３０サイクルの走査が必要である。従っ
て、レーザザグリ加工に必要な仕上がり時間はパルス周
波数２００Ｈｚ、走査速度２０ｍｍ／ｓｅｃとすると１
サイクル当たり１秒必要であり総走査時間は３０秒です
む。従って、総加工時間は従来のカッタザグリ加工のみ
による方法に比べて２／３（６０／９０）に短縮され
る。
【００３３】３）カッタ−の寿命が大巾に延長されるた
めランニングコストは１／５〜１／１０に低減される。
◆カッタ−ザグリ工程のように内層銅箔を切削する必要
がないので、カッタ−の摩耗が従来の１／３以下であ
る。しかもカッターが摩耗しても加工部の品質に影響す
ることがないので、カッタ−の先端摩耗量を見込んで切
込み深さを補正することにより寿命が５倍程度延長され
る。ランニングコストのほとんどを占めるレーザガスの
コストはカッタ−に比べて安価である。レーザは一台の
発振器から出射された光を分けて多ヘッド化することも
可能でありより低コスト化が可能である。従って、本発
明のプロセスによればランニングコストは１／５〜１／
１０に低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のザグリ加工により行った加工部の仕上
がり後の上面図
【図２】同側視断面図
【図３】同下視図
【図４】加工装置の装置構成図
【図５】カッターによるザグリ加工状態の斜視図
【図６】レーザによるザグリ加工状態の斜視図
【図７】加工部の加工前の状態の上面図
【図８】同側視断面図
【図９】カッターによるザグリ加工状態の上面図
【図１０】同側視断面図
【図１１】レーザによるザグリ加工状態の上面図
【図１２】同側視断面図
【図１３】レーザ加工ヘッド光学系による細長ビーム生
成方法
【図１４】レーザ加工ヘッド光学系の細長ビームの分割
方法
【図１５】レーザ加工ヘッド光学系機構の正面部分断面
図
【図１６】同上側視部分断面図
【図１７】同上Ａ−Ａ断面図
【図１８】ビームの均一化を配慮したレーザ加工ヘッド
光学系の正面配置図
【図１９】同上側面配置図
【符号の説明】
１ 外層上に設けられた外部接続用導体端子 ２ 内層上に設けられた外部接続用導体端子 ３ もう一方の外層上に設けられた外部接続用導
体端子 ４ もう一方の外層上に設けられた外部接続用導
体端子 ５ もう一方の外層上に設けられた外部接続用導
体端子 ６ 内層上に設けられたチップ実装用導体端子 ７ １と３とを接続するメッキ導通穴（ＰＴＨ） ８ ２と４とを接続する行止まり穴（ＢＨ） ９ ５と６とを接続するＢＨ １０ 内層と外層とを絶縁する絶縁層 １１ 内層と外層とを絶縁する絶縁層 １２ 樹脂面 １３ 側面 １０１ プリント基板 １０２ ＸＹテーブル １０３ カッターザグリ加工ヘッド １０４ レーザザグリ加工ヘッド １０５ レーザ発振器 １０６ 装置のベッド １０７ コラム １０８ カッタ １０９ カッタ加工方向矢印 １１０ 細長ビーム １１１ マスク １１２ 走査方向矢印 １１３ 波長検出センサー １１４ 加工部より発する光 １１５ 矩形ビーム １１６ コーナーミラー １１７ 長焦点の凸形シリンドリカルレンズ １１８ 凹形シリンドリカルレンズ １１９ 走査方向と直角方向矢印 １２０ ３次元の凸形シリンドリカルレンズ １２１ 遮蔽物 １２２ 遮蔽物１２０の遮蔽部 １２３ 分割された細長ビーム １２４ ビームの中心線 ２０１ プレッシャフット ２０２ プレッシャフットホルダ ２０３ 上部エア軸受けガイド面 ２０４ 側部エア軸受けガイド面 ２０５ 下部ガイド面 ２０６ マスクセット用シリンダ ２０７ 同上シリンダロッド ２０８ セット方向矢印 ２０９ ストッパ ２１０ ベアリング用エア ２１１ フィティング ２１２ 供給孔 ２１３ 上部オリフィス ２１４ 側部オリフィス ２１５ レンズボディ ２１６ ガイドロッド ２１７ クランプ用シリンダ ２１８ シリンダロッド ２１９ クランプ方向矢印 ２２０ 引上げ方向矢印 ２２１ 位置検出器 ２２２ 駆動モータ ２２３ ユニットベース ２２４ 駆動ネジ ２２５ ナット２２４ ２２６ 還元またはシールド用のガス ２２７ フィティング ２２８ 通路 ２２９ 通路 ２３０ ノズル ２３１ ウインドウ ２３２ 集塵バキューム孔

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】プリント基板の外層とこの外層の下に配置
    された絶縁物の一部を除去してから、レーザ光を照射し
    て内層上に残った絶縁物を除去することにより上記内層
    を露出するようにしたことを特徴とするレ−ザ加工方
    法。
  2. 【請求項２】プリント基板の外層とこの外層の下に配置
    された絶縁物の一部を除去する手段はカッタ−によるザ
    グリ加工であり、レーザ加工する手段として焦点光学系
    により加工位置のビーム形状が細長でほぼ均一な密度を
    持つレーザ光の長辺側を加工物、及びマスクに対して走
    査して選択的に大面積加工を行うことを特徴とする請求
    項１記載のレ−ザ加工方法。
  3. 【請求項３】プリント基板の外層とこの外層の下に配置
    された絶縁物の一部を除去する手段はカッタ−によるザ
    グリ加工であり、レーザ加工する手段として結像光学系
    により加工位置でのビーム形状が細長でほぼ均一な密度
    を持つレーザ光の長辺側をイメージングマスク、及び加
    工物に対して相対的に走査して選択的に大面積の加工を
    行うことを特徴とする請求項１記載のレ−ザ加工方法。
  4. 【請求項４】レ−ザ加工部のレーザ光のエネルギー密度
    が０．０２〜０．５Ｊ／ｃｍ2であり、パルスピッチが
    ０．１〜０．３ｍｍ／パルスであり、パルス巾が１ｍｓ
    以下であり、レーザ光がＣＯ2レーザであることを特徴
    とする請求項１乃至３のいずれかに記載のレーザ加工方
    法。
  5. 【請求項５】レ−ザ加工部のレーザ光のエネルギー密度
    が１．０〜２．５Ｊ／ｃｍ2であり、パルスピッチが
    ０．０１〜０．３ｍｍ／パルスであり、パルス巾が１ｍ
    ｓ以下であり、レーザ光がエキシマレーザであることを
    特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のレーザ加
    工方法。
  6. 【請求項６】レーザ光の光軸の途中にレーザ光を長軸方
    向に部分的に遮る遮蔽物を設けて被加工材料の温度上昇
    を均一化することを特徴とする請求項４及び５のいずれ
    かに記載のレーザ加工方法。
  7. 【請求項７】マスクはカッタ−のザグリ寸法よりもやや
    小さめの寸法のコンタクトマスクとし、シャープな加工
    部境界とすることを特徴とする請求項２乃至６のいずれ
    かに記載のレーザ加工方法。
  8. 【請求項８】プリント基板の外層とこの外層の下に配置
    された絶縁物の一部を除去するカッタ−手段と、上記カ
    ッタ−手段によるザグリ加工で残された絶縁物を除去し
    この絶縁物の更に下に配置された内層上までレーザ光を
    照射して上記内層上に残った絶縁物を除去することによ
    り上記内層を露出するレーザ加工手段と、上記内層を露
    出するようにしたレーザ加工手段として焦点光学系によ
    り加工位置のビーム形状が細長でほぼ均一な密度を持つ
    レーザ光の長辺側を加工物、及びマスクに対して走査し
    て選択的に大面積加工を行うことを特徴とするレ−ザ加
    工装置。
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