WO2010047384A1 - レーザ加工方法およびレーザ加工装置 - Google Patents

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角井　素貴
仲前　一男
忍 玉置
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    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers

Definitions

  • the present invention relates to a laser processing method and a laser processing apparatus for irradiating a pulsed laser beam to remove a predetermined portion of a resin insulating layer laminated on a conductor layer.
  • Printed circuit boards composed of laminated conductor layers and insulating layers are now an indispensable industrial material in various industries such as electrical machinery, communications, and automobiles.
  • processing of the printed circuit board of course, low cost, high reliability, and high throughput are required.
  • the demand for reducing the environmental burden has been added, and there is a strong movement to replace conventional chemical processing with laser processing.
  • the inventors discovered the following problems as a result of examining the above-described conventional laser processing technology in detail.
  • Patent Documents 1 and 2 propose the use of UV laser light having a wavelength of 400 nm or less with low transmittance of the insulating layer (that is, high absorption rate).
  • the absorption rate of copper which is most often used as a conductor layer, is also high, so there is no problem when drilling through both the insulating layer and the conductor layer.
  • the insulating layer is removed but also the conductor layer is removed.
  • the insulating layer is roughly removed using CO 2 laser light, and then the energy density (J / cm 2 ) of laser light irradiation using UV laser light (hereinafter referred to as fluence).
  • fluence the energy density of laser light irradiation using UV laser light
  • a laser processing method for performing a finishing step of setting a lower than a decomposition threshold of a conductor layer to be higher than a decomposition threshold of an insulating layer has been proposed.
  • the purpose of using laser beams having a plurality of wavelengths is not only high in the cost of manufacturing equipment but also in reliability and throughput.
  • UV laser light having a wavelength of 400 nm or less has a conversion efficiency of only 40% in the process of wavelength conversion for generating third harmonics. For this reason, power consumption increases, and even water cooling facilities are often required, which is undesirable from the viewpoint of reducing power consumption.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and uses a non-linear optical crystal for laser processing of an insulating layer, which is one of components of a printed circuit board or the like, particularly in selective removal of the insulating layer. It is an object of the present invention to provide a laser processing method and a laser processing apparatus that do not use a wavelength conversion technique and that use only one wavelength over the entire removal processing.
  • the laser processing method according to the present invention is applied to an object including a laminated structure composed of a conductor layer and a resin insulating layer (an adhesive for directly contacting the conductor layer is also included in the insulating layer) such as a printed circuit board.
  • the portion of the insulating layer located in a predetermined region on the conductor layer is removed by irradiating with pulsed laser light.
  • an object installation process, a wavelength selection process of an irradiated pulsed laser beam, an energy setting process of an irradiated pulsed laser beam, and an irradiation process of a pulsed laser beam are performed.
  • a MOPA Master
  • Oscillator Power Amplifier Oscillator Power Amplifier
  • the object is installed so that the pulsed laser light reaches the conductor layer after passing through the insulating layer.
  • a wavelength at which the absorptance with respect to the conductor layer is less than 10% is selected as the wavelength of the pulse laser beam.
  • the fluence per pulse of the pulsed laser light is set to be equal to or higher than the breakdown damage threshold of the insulating layer.
  • the “destructive damage threshold value” means a decomposition threshold value of an insulating layer as disclosed in Patent Document 1, and is a minimum fluence at which removal of the insulating layer starts due to destruction, damage, or vaporization.
  • a pulsed laser beam having a wavelength selected as described above and having a set fluence per pulse is irradiated onto a predetermined region of the installed object.
  • another embodiment of the laser processing method according to the present invention includes an object installation step, a wavelength selection step of an irradiated pulsed laser beam, an energy setting step of the irradiated pulsed laser beam, and an irradiated pulsed laser beam.
  • the repetition frequency setting step and the pulse laser beam irradiation step may be performed. Each of these steps can also be executed by the laser processing apparatus having the first structure described above.
  • the object installation step the object is installed so that the pulsed laser light reaches the conductor layer after passing through the insulating layer.
  • a wavelength at which the absorptance with respect to the conductor layer is less than 10% is selected as the wavelength of the pulse laser beam.
  • the fluence per pulse of the pulsed laser light is set in relation to the carbon detection concentration on the surface of the conductor layer after the insulating layer is destroyed. The set fluence per pulse may be within an allowable range of 10 to 13 J / cm 2 , for example.
  • the repetition frequency setting step the repetition frequency of the pulse laser beam is set so that the full width at half maximum of the pulse laser beam is less than 5 ns.
  • a predetermined laser beam having a selected wavelength and having a set fluence per pulse and a repetition frequency is irradiated to a predetermined area of the installed object.
  • the wavelength of the pulsed laser light preferably has a transmittance of 70% or more with respect to the insulating layer.
  • the laser processing apparatus uses the laser processing apparatus having the first structure described above as a laser light source as the second structure, and in the processing region of the surface of the insulating layer where the pulse laser beam reaches, the pulse laser beam An irradiating optical system that sweeps the light may be provided.
  • the overlap ratio of the beam spot of the pulse laser beam to be irradiated next with respect to the beam spot of the irradiated pulse laser beam is 40% to 90%, and the surface of the insulating layer is irradiated with the pulsed laser light while sweeping.
  • the wavelength of the pulse laser beam is preferably a wavelength that can be directly output from a laser light source using a photoactive medium containing a rare earth element.
  • the photoactive medium is preferably a Yb-doped optical fiber.
  • the full width at half maximum of the pulsed laser light is set to such an extent that the processing residue of the insulating layer does not remain in the form of a film or island on the surface of the conductor layer.
  • the full width at half maximum of the pulse laser beam is preferably greater than 10 ps and less than 5 ns.
  • the irradiation intensity at the pulse peak of the pulsed laser beam is preferably set to such an extent that the processing residue of the insulating layer does not remain in the form of a film or island on the surface of the conductor layer. This is because it becomes possible to further reduce the carbon detection concentration on the surface of the conductor layer after the insulating layer is destroyed.
  • the laser light source has a beam sweep period of one unit when the beam sweep from the sweep start point to the sweep end point is drawn as one unit while drawing an arbitrary pattern in the processing region.
  • the laser light source has a fluence per pulse of the pulse laser light at the initial stage of the beam sweep including the sweep start time in one unit of the beam sweep, based on the fluence per pulse of the pulse laser light in the period after the initial stage of the beam sweep. It is preferable to set a large value. This is because the processing efficiency can be greatly improved by such a structure.
  • the beam sweep pattern can be arbitrarily set according to the shape of the processing region.
  • the sweep pattern composed only of the linear component the sweep pattern composed only of the linear component
  • the curve component and the straight line Various sweep patterns such as sweep patterns configured by combinations of components are conceivable.
  • the laser light source is configured to calculate the irradiation intensity at the pulse peak of the pulse laser beam at the end of the beam sweep including the end point of the sweep in one unit of beam sweep in the period before the end of the beam sweep. It is preferable to set it larger than the irradiation intensity at the pulse peak of the laser beam.
  • the irradiation optical system is configured so that the overlap rate of the beam spot of the pulse laser beam irradiated next time with respect to the beam spot of the irradiated pulse laser beam is 40% to 90% on the surface of the insulating layer. It is preferable to irradiate the pulse laser beam while sweeping. In this case, the processing residue of the insulating layer can be effectively reduced. Also, damage to the conductor layer located under the insulating layer can be avoided.
  • a wavelength conversion technique using a nonlinear optical crystal is not used, and only one wavelength is used in all steps. Can do.
  • FIG. 3 show the pulse waveform of the output pulse laser beam of the laser processing apparatus (FIG. 3) in mode 1.
  • FIG. These are figures which show the relationship between the repetition frequency of the output pulse laser beam of a laser processing apparatus (FIG. 3) in mode 1, and pulse energy.
  • FIG. These are figures which show the pulse waveform of the output pulse laser beam of the laser processing apparatus (FIG. 3) in mode 2.
  • FIG. These are figures which show the relationship between the repetition frequency of the output pulse laser beam of a laser processing apparatus (FIG. 3) in mode 2, and pulse energy.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a first embodiment (first structure) of a laser processing apparatus suitably used in the laser processing method according to the present embodiment.
  • the laser processing apparatus 1 according to the first embodiment includes a seed light source 100, a YbDF 110, a band pass filter 120, a YbDF 130, a band pass filter 140, a YbDF 150, a YbDF 160, and the like, and a MOPA structure is configured by these elements.
  • the laser processing apparatus 1 outputs a pulse laser beam having a wavelength of about 1060 nm suitable for laser processing, specifically, 1040 nm to 1150 nm.
  • the seed light source 100 includes a semiconductor laser that can be directly modulated, and pulse laser light is output from the semiconductor laser.
  • the semiconductor laser is preferably a Fabry-Perot laser from the viewpoint of high power and from the viewpoint of avoiding nonlinear effects such as stimulated Brillouin scattering (SBS).
  • SBS stimulated Brillouin scattering
  • this semiconductor laser outputs pulsed laser light having a wavelength of about 1060 nm at which YbDFs 20, 40, and 50, which are amplification optical fibers, have a gain.
  • YbDFs 110, 130, 150, and 160 are optical elements that amplify pulse laser light having a wavelength of about 1060 nm output from the seed light source 100, and Yb element is added as an active substance to the core of the optical fiber made of glass. Is obtained.
  • the YbDFs 110, 130, 150, and 160 are advantageous in that the pumping light wavelength and the amplified light wavelength are close to each other and the power conversion efficiency is high.
  • YbDFs 110, 130, 150, and 160 are advantageous in that they have a high gain in the vicinity of a wavelength of 1060 nm.
  • These YbDFs 110, 130, 150, and 160 constitute a four-stage optical fiber amplifier.
  • the first stage YbDF 110 is supplied with pumping light output from the pumping light source 112 and sequentially passing through the optical coupler 113 and the optical coupler 111 in the forward direction. Further, the YbDF 110 amplifies the pulsed laser light output from the seed light source 100 and passed through the optical isolator 114 and the optical coupler 111 in order. The pulse laser beam amplified by the YbDF 110 is output through the optical isolator 115.
  • the band-pass filter 120 receives the pulsed laser light that has been amplified in the first stage YbDF 110 and then passed through the optical isolator 115, and attenuates a component in a specific wavelength band out of the wavelength band of the input pulsed laser light.
  • the second stage YbDF 130 is supplied with pumping light output from the pumping light source 112 and sequentially passing through the optical coupler 113 and the optical coupler 131 in the forward direction. Further, the YbDF 130 amplifies the pulse laser beam output from the band pass filter 120 and passed through the optical isolator 131.
  • the band pass filter 140 receives the pulse laser beam amplified in the second stage YbDF 130, and attenuates a component in a specific wavelength band in the wavelength band of the input pulse laser beam.
  • the third stage YbDF 150 is supplied with pumping light output from the pumping light source 152 and passing through the optical coupler 151 in the forward direction. Further, the YbDF 150 amplifies the pulsed laser light output from the bandpass filter 140 and passed through the optical isolator 153.
  • the fourth stage YbDF 160 is supplied with the pumping light output from the pumping light sources 162 to 166 and passing through the combiner 161 in the forward direction. Further, the YbDF 160 amplifies the pulse laser light amplified in the third stage YbDF 150 and sequentially passing through the optical isolator 167 and the combiner 161. The pulse laser beam amplified by the YbDF 160 is output to the outside of the laser processing apparatus (laser light source) via the end cap 170.
  • the first stage YbDF110 is a single clad Al co-doped silica-based YbDF, 5 wt% Al concentration, 10 ⁇ m core diameter, 125 ⁇ m clad diameter, 70 dB / m 915 nm band excitation light unsaturated absorption, 240 dB / m 975 nm excitation light unsaturated absorption peak, and a fiber length of 7 m.
  • the second stage YbDF 130 is a single clad Al co-doped silica-based YbDF, 5 wt% Al concentration, 10 ⁇ m core diameter, 125 ⁇ m cladding diameter, 70 dB / m 915 nm band excitation light unsaturated absorption, 240 dB / m 975 nm excitation light unsaturated absorption peak, and a fiber length of 7 m.
  • the third stage YbDF150 is a double clad phosphate glass-based YbDF, with a P concentration of 26.4 wt%, an Al concentration of 0.8 wt%, a core diameter of 10 ⁇ m, an outer diameter of 125 ⁇ m, and its cross-sectional shape is It has an octagonal first cladding diameter, 1.8 dB / m 915 nm band excitation light unsaturated absorption, and a fiber length of 3 m.
  • the fourth stage YbDF160 is a double clad Al co-doped silica-based YbDF, 5 wt% Al concentration, 10 ⁇ m core diameter, 125 ⁇ m clad diameter, 80 dB / m 915 nm band excitation light unsaturated absorption, 3.5 m Fiber length.
  • the wavelengths of the excitation light supplied to YbDF110, 130, 150, 160 are all in the 0.975 ⁇ m band.
  • the excitation light supplied to the YbDF 110 is single mode light with a power of 200 mW.
  • the excitation light supplied to the YbDF 130 is single mode light with a power of 200 mW.
  • the excitation light supplied to the YbDF 150 is multimode light with a power of 2W.
  • the excitation light supplied to the YbDF 160 is multimode light with a power of 14 W.
  • a Fabry-Perot type semiconductor laser is applied as the seed light source 100.
  • the center wavelength of the bandpass filter 120 provided at the rear stage of the seed light source 100 is a graph shown in each area.
  • the full width at half maximum of the pulsed laser beam can be compressed from about 5 ns to 0.5 ns by adjusting to be in the state of C2 or C3.
  • Region (a) in FIG. 4 shows a pulse waveform when the output pulse of the seed light source 100 is deformed by adjusting the center wavelength of the band-pass filter 120 provided at the subsequent stage of the seed light source 100.
  • Region (b) in FIG. 4 shows the spectrum in that case.
  • region (c) of FIG. 4 is the figure which expanded a part of area
  • a graph C1 shown in each region shows a case where there is no bandpass filter.
  • Graphs C2 to C7 show the case where the center wavelength of the bandpass filter 120 is gradually changed from the long wavelength side to the short wavelength side.
  • the center wavelength of the bandpass filter 120 is significantly detuned from the center wavelength of the spectrum of the seed light source 100 as shown in the graphs C2 and C3, the ASE generated in the downstream YbDF increases.
  • the full width at half maximum of the transmission spectrum of each of the bandpass filters 120 and 140 is 3 nm.
  • 5 and 6 are diagrams schematically showing how the ASE is removed by the band-pass filters 120 and 140 in the laser processing apparatus 1 (FIG. 3).
  • the center wavelength of the transmission spectrum of band-pass filter 120 (D1 in region (a) and region (b) in FIG. 5) is the spectrum of output light from seed light source 10 (region (b in FIG. 5)).
  • the power of the light output from the bandpass filter 120 (D3 in the region (b) in FIG. 5) can be kept high.
  • the S / N ratio compared to the ASE component included in the light (D4 in the region (b) in FIG. 5) output from the YbDF 130 at the subsequent stage of the bandpass filter 120 can be kept high.
  • the center wavelength of the transmission spectrum of band-pass filter 120 (E1 in regions (a) to (c) of FIG. 6) is the spectrum of the output light of seed light source 10 (FIG. 6).
  • the peak wavelength of E2) in the area (a) is greatly deviated
  • the power of the light output from the bandpass filter 120 (E3 in the area (b) in FIG. 6) is larger than that at the time of input. It will be attenuated.
  • the S / N ratio compared to the ASE component included in the light (E4 in the region (b) and region (c) in FIG. 6) output from the YbDF 130 at the subsequent stage of the bandpass filter 120 is significantly deteriorated. To do.
  • the S / N ratio of the light (E5 in the region (c) of FIG. 6) output from the bandpass filter 120 is improved by inserting a bandpass filter 140 further downstream of the YbDF 130. be able to.
  • the center wavelength of the bandpass filter 140 is preferably set closer to the peak wavelength of the output spectrum of the seed light source 10 than the center wavelength of the bandpass filter 120.
  • a phosphate glass-based YbDF whose ASE band is narrower than the Al-codoped quartz-based YbDF is applied to the third-stage YbDF150.
  • FIG. 7 shows pulse waveforms with repetition frequencies of 100 kHz, 166.7 kHz, 200 kHz, 312.5 kHz, 500 kHz, 1 MHz, and 2.5 MHz.
  • a space attenuator with an attenuation of about 65 dB is inserted after the end cap 170 at the output end of the laser processing apparatus 1, and the output light from the end cap 170 is converted into a Thorlabs photoelectric conversion module (SIR 5 -FC type) and the electric output waveform from the photoelectric conversion module was observed with an oscilloscope (DL9240) manufactured by Yokogawa Electric Corporation.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the repetition frequency of the output pulse laser beam of the laser processing apparatus 1 and the pulse energy. As shown in FIG. 8, the pulse energy of the output pulse laser beam was 0.041 mJ at the maximum. This operating state will be referred to as mode 1 for convenience in the future.
  • FIG. 9 is a diagram showing a pulse waveform of the output pulse laser beam of the laser processing apparatus 1 in mode 2.
  • FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the repetition frequency of the output pulse laser beam of the laser processing apparatus 1 in mode 2 and the pulse energy.
  • the full width at half maximum of the pulse is 18 ns when the repetition frequency is 500 kHz.
  • the full width at half maximum of the pulse is caused by the transient response of the optical fiber amplifier. Becomes smaller.
  • the pulse energy is a maximum of 0.24 mJ, which is about 6 times that in the mode 1.
  • FIG. 11 shows the configuration of the laser processing apparatus 2 according to the second embodiment for realizing such an experiment.
  • the laser processing apparatus 2 according to the second embodiment uses the laser processing apparatus 1 according to the first embodiment described above as a laser light source, and further includes an illumination optical system 200a.
  • the irradiation optical system from the end cap 170 of the laser processing apparatus 1 (laser light source) to the object includes a collimator 171 having an outgoing beam diameter of 1.6 mm, a polarization-independent isolator 172, a beam expander 173 having a magnification of 8 times, in order.
  • a galvano scanner 174 and a telecentric F ⁇ lens 175 are included. When the pulse laser beam output from the end cap 170 passes through these optical elements, the transmittance of the pulse laser beam is 75%.
  • the focal length of the F ⁇ lens is 164 mm.
  • the spot area of the laser beam on the object is 2.35 ⁇ 10 ⁇ 6 cm 2 .
  • the galvano scanner 174 irradiates the surface of the object 10 with the pulse laser beam P through the F ⁇ lens 175 while sweeping along the direction indicated by the arrow S1 from the sweep start point P1.
  • the object 10 has a laminated structure including at least a conductor layer 11 and an insulating layer 12 provided so as to be in direct contact with the surface 11 a of the conductor layer 11. Further, the center of the pulsed laser beam P irradiated on the surface 12a of the insulating layer 12 is within the processing area AS along the direction indicated by the arrow S1 from the starting point P1, as shown in the area (b) of FIG. Swept in a spiral. Further, as shown in the area (c) of FIG.
  • the centers P1a and P1b of the adjacent pulse laser beams P (the centers of the pulse laser beams move in the direction indicated by the arrow S2)
  • a predetermined overlap rate (preferably 40% to 90%) is satisfied so as to overlap.
  • the spiral sweep pattern is shown by the area
  • an arbitrary beam sweep pattern such as a sweep pattern composed of only a linear component or a sweep pattern composed of a combination of a curve component and a linear component can be set.
  • the insulating layer 12 is positioned in the removed portion (corresponding to the processing region AS).
  • the surface 11a of the conductor layer 11 to be exposed can be exposed.
  • auxiliary combustion gas such as oxygen as an assist gas
  • processing region AS irradiation region of the pulse laser beam
  • high efficiency is required for drilling a printed circuit board, and as described above (see paragraph “0035” of the present specification), in most cases, high-speed beam sweeping using a galvano scanner 174 and a telecentric F ⁇ lens 175 is required. is there. In this case, since the beam spot of the pulse laser beam moves at a high speed, it is impossible to spray the auxiliary combustion gas only on the beam spot.
  • a wind tunnel 176 is installed directly below the F ⁇ lens 175 (between the F ⁇ lens 175 and the surface 12a of the insulating layer 12), and a combustion gas ( A structure for injecting O 2 ) is provided.
  • the laser processing apparatus 3 according to the third embodiment has substantially the same configuration as the laser processing apparatus 2 according to the second embodiment, but structurally, an F ⁇ lens. 175 and the surface 12a of the insulating layer 12 are different in that a wind tunnel 176 is provided.
  • FIG. 13 is a graph showing the relationship between the full width at half maximum of the pulse and the fluence per pulse in mode 1 and mode 2, respectively.
  • mode 1 data is indicated by ⁇
  • mode 2 data is indicated by ⁇ .
  • mode 2A data to be described later is indicated by ⁇ .
  • the relationship “the fluence destruction threshold is proportional to the square root of the pulse width” described in paragraph “0005” of Patent Document 3 is indicated by a broken line.
  • the fluence per one pulse becomes 77j / cm 2 at maximum in mode 1 13J / cm 2, and the a maximum in mode 2.
  • the printed circuit board 10 While the pulse laser light of mode 1 and mode 2 is swept at an overlap rate of 88% when the repetition frequency is 100 kHz, the printed circuit board 10 whose cross-sectional structure is shown in FIG. Via hole processing was performed by irradiating 12 objects).
  • This printed circuit board 10 is formed by laminating a copper foil 11 having a thickness of 18 ⁇ m (corresponding to the region (a) in FIG. 11 and the conductor layer in FIG. 12), a polyimide resin layer 12b having a thickness of 14 ⁇ m, and a copper foil 13 having a thickness of 18 ⁇ m. Has a structured.
  • the printed circuit board 10 also includes an adhesive layer (TPI) that adheres the layers 11, 12 b, and 13.
  • TPI adhesive layer
  • the polyimide resin layer 12b and the adhesive layer constitute the insulating layer 12 (corresponding to the region (a) in FIG. 11 and the insulating layer in FIG. 12).
  • the copper foil 13 of the printed circuit board 10 is previously punched by chemical processing or laser processing. The results of this via hole processing are shown in FIGS. 15 and 16.
  • FIG. 15 and FIG. 16 are a photograph and an SEM photograph of the Via hole observed with an optical microscope when the pulse is changed at repetition frequencies of 500, 400, 312.5, 200, 166.7, and 100 kHz in mode 1, respectively.
  • FIG. 15 shows the results when processing in normal air without using an assist gas.
  • FIG. 16 shows the results when processing while blowing oxygen gas as the assist gas.
  • region (a) of each of FIG. 15 and FIG. 16 shows an optical micrograph
  • region (b) of FIG. 15 and FIG. 16 shows a SEM photograph.
  • FIG. 17 is a graph showing the relationship between the fluence per pulse at the above-mentioned repetition frequency in mode 1 and the detected concentration of carbon remaining at the bottom of the Via hole.
  • EDX energy dispersive X-ray fluorescence analyzer
  • smear a processing residue remaining in the form of a film or island on the surface of the conductor layer
  • smear is the heat conductivity of the pulse laser beam irradiation.
  • the maximum power that is instantaneously irradiated that is, the irradiation intensity at the pulse peak, simultaneously with the fluence.
  • the oxygen assist gas when used, the insulating layer 12 is successfully removed at an irradiation intensity of 18 GW / cm 2 or more.
  • the insulating layer 12 is successfully removed if the irradiation intensity is 24 GW / cm 2 or more.
  • These threshold values of the irradiation intensity are considered to depend on the material and thickness of the conductor layer 11 and also on the material of the stage on which the conductor layer 11 is placed. It seems to be necessary.
  • the material of the upper surface of the stage on which the printed circuit board 10 is installed is preferably not a highly heat conductive metal or the like, but a ceramic or glass having a low heat conductivity.
  • the mode 2A of FIG. A removal area is swept using a pulse having a high fluence, and a beam sweep in the processing area AS as shown in the area (b) of FIG.
  • the latter stage of sweeping that is, in the smear removal stage, if mode 1 is applied which is excellent in maximum irradiation intensity and fluence is suppressed, and beam sweep is performed over the entire processing area AS (removal area) It is expected that both the time spent for removing the insulating layer 12 and the damage to the conductor layer 11 can be minimized.
  • both can be processed with a single laser.
  • FIG. 18 An example of the beam sweep pattern at this time is shown in FIG.
  • a region (a) in FIG. 18 shows the inside of a hole having a diameter of 50 ⁇ m (a hole formed in advance in the conductor layer 13 and its bottom corresponds to the processing region AS) by the arrow S3 from the sweep start point P1.
  • An Archimedes spiral beam sweep pattern (corresponding to one beam sweep) directed toward the sweep end point P2 (the center of the processing region AS) along the direction is shown.
  • the region (b) in FIG. 18 moves from the sweep start point P1 to the center of the machining area AS along the direction indicated by the arrow S4.
  • a beam sweep pattern from the center of the machining area AS toward the sweep end point P2 along the direction indicated by the arrow S5 is shown.
  • the beam sweep pattern in the region (a) in FIG. 18 performs only the beam sweep in the mode 2A (described later) during one beam sweep from the sweep start point P1 to the sweep end point P2.
  • the beam sweep pattern in the region (b) in FIG. 18 has twice the radius change amount as the beam sweep pattern shown in the region (a) in FIG.
  • the beam sweep in the mode 2A is performed in the first half (from the sweep start point P1 to the center of the processing region AS) in one beam sweep, while the second half (processing region)
  • the beam sweep in the mode 1 is performed from the center of the AS to the sweep end point P2.
  • the number of pulse shots in the machining area AS is 100.
  • the processing is not successful unless the pulse width is set to 10 ps or less. As shown in FIG. 7, the processing is performed even when the full width at half maximum of the pulse is about 0.6 ns. Therefore, a special pulse compression method in the optical amplifying unit such as CPA is unnecessary.
  • each of the polyimide resin layer 12b and the adhesive layer (which constitutes the insulating layer 12 and can be smeared) constituting the printed circuit board 10 has various compositions and is not necessarily a short pulse as in mode 1.
  • the insulating layer 12 can be removed.
  • the modulation current pulse width of the seed light source 100 in mode 2 is 5 ns
  • the output pulse waveform is as shown in FIG. 19, and the full width at half maximum of the pulse is about 2 ns at a repetition frequency of 100 to 400 kHz.
  • this operation is referred to as mode 2A.
  • the irradiation optical system 200b of the laser processing apparatus 3 uses oxygen gas as an assist gas, irradiates a printed circuit board with pulsed laser light, and performs via hole processing.
  • oxygen gas as an assist gas
  • the EDX detection concentration of carbon is about 20 At.% Or less (in the best case, 0 At. %) And can. At this time, the surface of the conductor layer is hardly damaged.
  • the carbon EDX The detected concentration was 20 At. %.
  • the fluence per pulse is high, or it is desirable that the repetition frequency is high (300 kHz or more, that is, the overlap rate is 96%) even if the fluence per pulse is low. There is also.
  • the pulse width was 5 ns or more, good results were not obtained regardless of the repetition frequency.
  • the insulating layer portion that is in contact with the conductor is smeared as described above, heat easily escapes to the conductor even if it is irradiated with a laser. Therefore, a higher peak power in a shorter time (as shown in FIG. As described above, it is considered that it is desirable to concentrate and heat the object to be processed at 7.5 kW or more.
  • FIG. 20 is a table summarizing the relationship between the repetition frequency, pulse width, and fluence in each of mode 1, mode 2, and mode 2A.
  • area (a) shows the case of mode 1
  • area (b) shows the case of mode 2
  • area (c) shows the case of mode 1A.
  • the example numbers when the processing of the insulating layer 12 is successful are shown.
  • Example 1 and Example 2 are matched and shown in FIG.
  • selective laser removal of the insulating layer in a printed circuit board or a composite material composed of a conductor layer and an insulating layer in a wavelength range that originally transmits the insulating layer is not necessarily performed using copper and a polyimide resin.
  • the selective removal process is good even when an alloy mainly composed of gold (Au), aluminum (Al) or the like is used for the conductor layer or the plating layer attached to the surface of the conductor layer. Is feasible.
  • Laser processing device 200a, 200b ... Illumination optical system, 100 ... Seed light source, 110 ... YbDF, 111 ... Optical coupler, 112 ... Excitation light source, 113 ... Optical coupler, 114, 115 ... Optical isolator, 120 ... band pass filter, 130 ... YbDF, 131 ... optical coupler, 140 ... band pass filter, 150 ... YbDF, 151 ... optical coupler, 152 ... excitation light source, 153 ... optical coupler, 160 ... YbDF, 161 ...
  • combiner 162 to 166, excitation light source, 167, optical isolator, 170, end cap, 171, collimator, 172, polarization-independent isolator, 173, beam expander, 174, galvano scanner, 175, telecentric F ⁇ lens 175, 176,. Wind tunnel.

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Abstract

　本発明は、プリント基板の絶縁層の選択的除去において、非線形光学結晶による波長変換技術を使用せず、しかも除去加工全般に亘って１波長のみを使用することができるレーザ加工方法等に関する。当該レーザ加工方法において好適に用いられるレーザ加工装置(1)は、ＭＯＰＡ構造を有するとともに、種光源(100)、ＹｂＤＦ(110)、バンドパスフィルタ(120)、ＹｂＤＦ(130)、バンドパスフィルタ(140)、ＹｂＤＦ(150)およびＹｂＤＦ(160)等を備える。本発明のレーザ加工方法は、レーザ加工装置(1)から出力されるパルスレーザ光を照射して導体層上に積層された樹脂製の絶縁層を除去加工するレーザ加工方法であって、導体層に吸収される光が１０％未満となる波長のレーザ光を用い、１パルス当りのフルーエンスを絶縁層の破壊損傷閾値以上とする。

Description

レーザ加工方法およびレーザ加工装置
　本発明は、パルスレーザ光を照射して導体層上に積層された樹脂製絶縁層の所定部位を除去するレーザ加工方法およびレーザ加工装置に関するものである。
　積層された導体層と絶縁層とから構成されるプリント基板は、電機・通信・自動車など各業界において、今や不可欠の産業素材の一つとなっている。そのプリント基板の加工においても、当然ながら、低コスト・高信頼性・高スループットであることが求められる。更に昨今では、環境負荷の低減という要求も加わり、従来の化学的加工をレーザ加工に置き換える動きが盛んである。
特開２００２－１１８３４４号公報 米国特許第５５９３６０６号明細書 特許第３８２４５２２号公報
　発明者らは、上述の従来のレーザ加工技術について詳細に検討した結果、以下のような課題を発見した。
　すなわち、プリント基板のレーザ加工は、特許文献１の段落「００１２」、「００１３」に指摘されるとおり、導体層に接している絶縁層が極薄い層（厚み０.２～３μｍ）であることから、絶縁層へのレーザ光照射による熱が熱伝導率の高い導体層に放散して、絶縁層除去を目的としたレーザ加工を施すことが困難となる。なお、今日、特に重要なフレキシブルプリント基板では、こうした絶縁層にはポリイミド系樹脂を用いることが最も多いが、図１に示すように、０.８μｍより長い波長域（すなわち、近赤外域）ではポリイミド系樹脂の透過率は８０％以上となり、殊更にレーザ光照射による熱を使ったポリイミド系樹脂の加工が難しくなる。
　こうした困難を克服するために、特許文献１および２では、絶縁層の透過率の低い（すなわち、吸収率の高い）波長４００ｎｍ以下のＵＶレーザ光を使用することが提案されている。しかしながら、この波長域では、図２に示すように、導体層として最も使用されることの多い銅の吸収率も高く、そのため、絶縁層および導体層の双方を貫通させる穴あけ加工時などは問題ないが、特許文献１に指摘されるデスミア工程が必要となるブラインドＶｉａホール加工などの場合、絶縁層の除去のみならず導体層までも除去加工されてしまうという不具合が生じていた。
　これを回避するため、特許文献１では、ＣＯ2レーザ光を用いて絶縁層を粗方除去した後、ＵＶレーザ光を用いてレーザ光照射のエネルギー密度（Ｊ／ｃｍ2）（以下、フルーエンスという）を、導体層の分解閾値より低く絶縁層の分解閾値より高く設定するという仕上げ工程を行うレーザ加工方法などが提案されている。しかしながら、わざわざこうした複数の波長のレーザ光を用いることは、製造設備のコスト高につながることは勿論、信頼性の低下や、スループットの低下にもつながる。
　何よりＵＶレーザ光を使用すること自体、特許文献２に述べられているとおり、高調波発生のために非線形光学結晶を必要とし、非線形光学結晶自体の光損傷の危険性による信頼性の低下、出力パワーの低下および不安定化、出射ビームプロファイルの不安定化、コストの上昇等を招き、上述のプリント基板加工への要求と一致しない。
　また波長４００ｎｍ以下のＵＶレーザ光は、第３次高調波発生のための波長変換の過程において、その変換効率は精々４０％しかない。このため、消費電力が増大し、往々にして水冷設備まで必要となり、消費電力低減の観点からも望ましくない。
　本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、プリント基板等の構成要素の一つである絶縁層に対するレーザ加工、特に絶縁層の選択的除去において、非線形光学結晶による波長変換技術を使用せず、しかも除去加工全般に亘って１波長のみを使用するレーザ加工方法およびレーザ加工装置を提供することを目的としている。
　本発明に係るレーザ加工方法は、プリント基板など、導体層と樹脂製の絶縁層（導体層に直接接触させるための接着剤も絶縁層に含まれる）により構成される積層構造を含む対象物に、パルスレーザ光を照射することにより、絶縁層のうち導体層上の所定領域に位置する部分を除去するレーザ加工方法である。当該レーザ加工方法の一実施形態は、対象物の設置工程、照射されるパルスレーザ光の波長選択工程、照射されるパルスレーザ光のエネルギー設定工程、およびパルスレーザ光の照射工程を実施する。また、これら各工程は、本発明に係るレーザ加工装置（第１構造）により実行され、この第１構造のレーザ加工装置では、種光源、増幅用光ファイバ、波長選択手段等により、ＭＯＰＡ（Master Oscillator Power Amplifier）構造が構成されている。
　具体的に、対象物の設置工程では、パルスレーザ光が絶縁層を通過した後に導体層に到達するよう、対象物が設置される。波長選択工程では、パルスレーザ光の波長として、導体層に対する吸収率が１０％未満となる波長が選択される。エネルギー設定工程では、パルスレーザ光の１パルス当たりのフルーエンスが、絶縁層の破壊損傷閾値以上に設定される。なお、「破壊損傷閾値」とは、特許文献１にも開示されたように絶縁層の分解閾値を意味し、破壊、損傷、気化により、当該絶縁層の除去が始まる最小フルーエンスである。そして、照射工程では、上述のように選択された波長を有するとともに設定された１パルス当たりのフルーエンスを有するパルスレーザ光が、設置された対象物の所定領域に照射される。
　また、本発明に係るレーザ加工方法の他の実施形態は、対象物の設置工程、照射されるパルスレーザ光の波長選択工程、照射されるパルスレーザ光のエネルギー設定工程、照射されるパルスレーザ光の繰り返し周波数設定工程、およびパルスレーザ光の照射工程を実施してもよい。また、これら各工程も、上述の第１構造のレーザ加工装置により実行可能である。
　具体的に、対象物の設置工程では、パルスレーザ光が絶縁層を通過した後に導体層に到達するよう、対象物が設置される。波長選択工程では、パルスレーザ光の波長として、導体層に対する吸収率が１０％未満となる波長が選択される。エネルギー設定工程では、パルスレーザ光の１パルス当たりのフルーエンスが、絶縁層が破壊された後の導体層表面における炭素検出濃度との関係において設定される。なお、設定される１パルス当たりのフルーエンスは、例えば、１０～１３Ｊ／ｃｍ2の許容範囲内であればよい。また、繰り返し周波数設定工程では、パルスレーザ光の繰り返し周波数が、パルスレーザ光の半値全幅が５ｎｓ未満となるように設定される。照射工程では、選択された波長を有するとともに設定された１パルス当たりのフルーエンスおよび繰り返し周波数を有するパルスレーザ光が、設置された対象物の所定領域に照射される。
　本発明に係るレーザ加工方法の各実施形態において、パルスレーザ光の波長は、絶縁層に対して７０％以上の透過率を有するのが好ましい。
　また、本発明に係るレーザ加工装置は、第２構造として、上述の第１構造のレーザ加工装置をレーザ光源として用いるとともに、パルスレーザ光が到達する絶縁層表面の加工領域内において、パルスレーザ光を掃引させる照射光学系を備えてもよい。この場合、絶縁層表面において、照射されたパルスレーザ光のビームスポットに対する次回照射されるパルスレーザ光のビームスポットのオーバーラップ率（２つのスポット中心を通る直線上における重複領域の幅／スポット径×１００）が４０％～９０％となるように、絶縁層表面に対してパルスレーザ光が掃引させながら照射される。
　本発明に係るレーザ加工方法の各実施形態において、パルスレーザ光の波長は、希土類元素を含む光活性媒質を用いたレーザ光源から直接出力し得る波長であるのが好ましい。この場合、光活性媒質は、Ｙｂ添加光ファイバであるのが好ましい。
　本発明に係るレーザ加工方法の各実施形態において、パルスレーザ光の半値全幅は、絶縁層の加工残渣が導体層表面に膜状または島状に残らない程度に設定されるのが好ましい。パルスレーザ光の半値全幅は、１０ｐｓより大きく、かつ、５ｎｓ未満であるのが好ましい。パルスレーザ光のパルスピークにおける照射強度は、絶縁層の加工残渣が導体層表面に膜状または島状に残らない程度に設定されているのが好ましい。絶縁層が破壊された後の導体層表面における炭素検出濃度をより低減することが可能になるからである。
　なお、上述の第２構造のレーザ加工装置において、レーザ光源は、加工領域内において任意パターンを描きながら掃引始点から掃引終点に向かうビーム掃引を一単位とするとき、この一単位のビーム掃引の期間中、パルスレーザ光の生成条件のうち、パルス幅および繰返し周波数の少なくともいずれかを、１回またはそれ以上変更するのが好ましい。また、レーザ光源は、一単位のビーム掃引における掃引開始時点を含むビーム掃引初期のパルスレーザ光の１パルス当たりのフルーエンスを、該ビーム掃引初期以降の期間におけるパルスレーザ光の１パルス当たりのフルーエンスより大きく設定するのが好ましい。このような構造により、加工効率を大幅に向上させることが可能になるからである。なお、ビーム掃引パターンは、加工領域の形状に合わせて任意に設定可能であり、例えば曲線成分のみで構成された螺旋状掃引パターンの他、直線成分のみで構成された掃引パターン、曲線成分と直線成分の組み合わせにより構成された掃引パターンなど種々の掃引パターンが考えられる。
　また、第２構造のレーザ加工装置において、レーザ光源は、一単位のビーム掃引における掃引終了時点を含むビーム掃引終期のパルスレーザ光のパルスピークにおける照射強度を、該ビーム掃引終期以前の期間におけるパルスレーザ光のパルスピークにおける照射強度よりも大きく設定するのが好ましい。さらに、照射光学系は、絶縁層表面において、照射されたパルスレーザ光のビームスポットに対する次回照射されるパルスレーザ光のビームスポットのオーバーラップ率が４０％～９０％となるように、絶縁層表面に対してパルスレーザ光を掃引させながら照射するのが好ましい。この場合、絶縁層の加工残渣を効果的に低減することが可能になる。また、絶縁層下に位置する導体層の損傷も回避され得る。
　本発明に係るレーザ加工方法およびレーザ加工装置によれば、プリント基板等の絶縁層の選択的除去において、非線形光学結晶による波長変換技術を使用せず、しかも全工程において１波長のみを使用することができる。
は、各種絶縁体の透過率スペクトルを示す図である。 は、各種金属の吸収率スペクトルを示す図である。 は、本発明に係るレーザ加工方法において好適に用いられるレーザ加工装置の第１実施形態（第１構造）の構成を示す図である。 は、種光源の後段に設けられたバンドパスフィルタの中心波長を調整することで種光源の出力パルスを変形した場合のパルス波形およびスペクトルを示す図である。 は、図３の第１実施形態に係るレーザ加工装置におけるバンドパスフィルタによるＡＳＥ除去の様子を模式的に示す図である。 は、図３の第１実施形態に係るレーザ加工装置におけるバンドパスフィルタによるＡＳＥ除去の様子を模式的に示す図である。 は、モード１でのレーザ加工装置（図３）の出力パルスレーザ光のパルス波形を示す図である。 は、モード１でのレーザ加工装置（図３）の出力パルスレーザ光の繰り返し周波数とパルスエネルギーとの関係を示す図である。 は、モード２でのレーザ加工装置（図３）の出力パルスレーザ光のパルス波形を示す図である。 は、モード２でのレーザ加工装置（図３）の出力パルスレーザ光の繰り返し周波数とパルスエネルギーとの関係を示す図である。 は、本発明に係るレーザ加工方法において好適に用いられるレーザ加工装置の第２実施形態（第２構造）の構成を示す図である。 は、本発明に係るレーザ加工方法において好適に用いられるレーザ加工装置の第３実施形態（第３構造）の構成を示す図である。 は、モード１およびモード２それぞれにおけるパルス半値全幅と１パルス当たりのフルーエンスとの関係を示すグラフである。 は、プリント基板（導体層と絶縁層の積層構造を含む）の断面図である。 は、モード１においてパルスを繰り返し周波数５００、４００、３１２.５、２００、１６６.７、１００ｋＨｚと変化させたときのＶｉａホールを光学顕微鏡で観察した写真およびＳＥＭ写真である。 は、モード１においてパルスを繰り返し周波数５００、４００、３１２.５、２００、１６６.７、１００ｋＨｚと変化させたときのＶｉａホールを光学顕微鏡で観察した写真およびＳＥＭ写真である。 は、モード１において上述の繰り返し周波数での１パルス当たりのフルーエンスと、Ｖｉａホールの底に残った炭素の検出濃度との関係を示すグラフである。 は、加工領域内におけるパルスレーザ光の掃引パターンの一例を示す図である。 は、モード２において種光源の変調電流パルス幅を５ｎｓとした場合の出力パルス波形を示す図である。 は、モード１、２、２Ａそれぞれの場合の繰り返し周波数、パルス幅およびフルーエンスの関係を纏めた表である。
　以下、本発明に係るレーザ加工方法およびレーザ加工方法の書く実施形態を、図３～２０を参照しながら詳細に説明する。なお、図面の説明において同一部位、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
　図３は、本実施形態に係るレーザ加工方法において好適に用いられるレーザ加工装置の第１実施形態（第１構造）の構成を示す図である。図３において、第１実施形態に係るレーザ加工装置１は、種光源１００、ＹｂＤＦ１１０、バンドパスフィルタ１２０、ＹｂＤＦ１３０、バンドパスフィルタ１４０、ＹｂＤＦ１５０およびＹｂＤＦ１６０等を備え、これら要素によりＭＯＰＡ構造が構成されている。このレーザ加工装置１は、レーザ加工に好適である波長１０６０ｎｍ付近、具体的には、１０４０ｎｍ～１１５０ｎｍのパルスレーザ光を出力する。
　種光源１００は、直接変調可能な半導体レーザを含み、この半導体レーザからパルスレーザ光が出力される。半導体レーザは、ハイパワー化の観点から、また、誘導ブリユアン散乱（ＳＢＳ）などの非線形効果を避ける観点から、ファブリーペロ型レーザであるのが好ましい。また、この半導体レーザは、増幅用光ファイバであるＹｂＤＦ２０、４０、５０が利得を有する波長１０６０ｎｍ付近のパルスレーザ光を出力する。
　ＹｂＤＦ１１０、１３０、１５０、１６０は、種光源１００から出力される波長１０６０ｎｍ付近のパルスレーザ光を増幅する光学要素であり、それぞれガラスからなる光ファイバのコアに活性物質としてＹｂ元素が添加されることにより得られる。ＹｂＤＦ１１０、１３０、１５０、１６０は、励起光波長と被増幅光波長とが互いに近くパワー変換効率的の点で有利である。また、ＹｂＤＦ１１０、１３０、１５０、１６０は、波長１０６０ｎｍ付近において高い利得を有する点で有利である。これらＹｂＤＦ１１０、１３０、１５０、１６０により、４段の光ファイバ増幅器が構成されている。
　第１段のＹｂＤＦ１１０には、励起光源１１２から出力された励起光であって光カプラ１１３および光カプラ１１１を順に通過した励起光が順方向に供給される。さらに、ＹｂＤＦ１１０は、種光源１００から出力されたパルスレーザ光であって光アイソレータ１１４および光カプラ１１１を順に通過したパルスレーザ光を増幅する。ＹｂＤＦ１１０で増幅されたパルスレーザ光は、光アイソレータ１１５を介して出力される。
　バンドパスフィルタ１２０は、第１段のＹｂＤＦ１１０において増幅された後に光アイソレータ１１５を通過したパルスレーザ光を入力し、その入力されたパルスレーザ光の波長帯域のうち特定波長帯域の成分を減衰させる。
　第２段のＹｂＤＦ１３０は、励起光源１１２から出力された励起光であって光カプラ１１３および光カプラ１３１を順に通過した励起光が順方向に供給される。さらに、ＹｂＤＦ１３０は、バンドパスフィルタ１２０から出力されたパルスレーザ光であって光アイソレータ１３１を通過したパルスレーザ光を増幅する。
　バンドパスフィルタ１４０は、第２段のＹｂＤＦ１３０において増幅されたパルスレーザ光を入力し、その入力されたパルスレーザ光の波長帯域のうち特定波長帯域の成分を減衰させる。
　第３段のＹｂＤＦ１５０は、励起光源１５２から出力された励起光であって光カプラ１５１を通過した励起光が順方向に供給される。さらに、ＹｂＤＦ１５０は、バンドパスフィルタ１４０から出力されたパルスレーザ光であって光アイソレータ１５３を通過したパルスレーザ光を増幅する。
　第４段のＹｂＤＦ１６０は、励起光源１６２～１６６それぞれから出力された励起光であってコンバイナ１６１を通過した励起光が順方向に供給される。さらに、ＹｂＤＦ１６０は、第３段のＹｂＤＦ１５０において増幅されたパルスレーザ光であって光アイソレータ１６７およびコンバイナ１６１を順に通過したパルスレーザ光を増幅する。このＹｂＤＦ１６０で増幅されたパルスレーザ光は、エンドキャップ１７０を介して、当該レーザ加工装置（レーザ光源）の外部へ出力させる。
　より好適な構成例は以下のとおりである。第１段のＹｂＤＦ１１０は、単一クラッドＡｌ共添加石英系ＹｂＤＦであり、５ｗｔ％のＡｌ濃度、１０μｍのコア径、１２５μｍのクラッド径、７０ｄＢ／ｍの９１５ｎｍ帯励起光非飽和吸収、２４０ｄＢ／ｍの９７５ｎｍ帯励起光非飽和吸収ピーク、７ｍのファイバ長を有する。第２段のＹｂＤＦ１３０は、単一クラッドＡｌ共添加石英系ＹｂＤＦであり、５ｗｔ％のＡｌ濃度、１０μｍのコア径、１２５μｍのクラッド径、７０ｄＢ／ｍの９１５ｎｍ帯励起光非飽和吸収、２４０ｄＢ／ｍの９７５ｎｍ帯励起光非飽和吸収ピーク、７ｍのファイバ長を有する。
　第３段のＹｂＤＦ１５０は、二重クラッドリン酸塩ガラス系ＹｂＤＦであり、２６．４ｗｔ％のＰ濃度、０．８ｗｔ％のＡｌ濃度、１０μｍのコア径、外径が１２５μｍでありその断面形状が８角形である第一クラッド径、１．８ｄＢ／ｍの９１５ｎｍ帯励起光非飽和吸収、３ｍのファイバ長を有する。第４段のＹｂＤＦ１６０は、二重クラッドＡｌ共添加石英系ＹｂＤＦであり、５ｗｔ％のＡｌ濃度、１０μｍのコア径、１２５μｍのクラッド径、８０ｄＢ／ｍの９１５ｎｍ帯励起光非飽和吸収、３．５ｍのファイバ長を有する。
　ＹｂＤＦ１１０、１３０、１５０、１６０に供給される励起光の波長は何れも０.９７５μｍ帯である。ＹｂＤＦ１１０に供給される励起光は、パワー２００ｍＷの単一モード光である。ＹｂＤＦ１３０に供給される励起光は、パワー２００ｍＷの単一モード光である。ＹｂＤＦ１５０に供給される励起光は、パワー２Ｗのマルチモード光である。また、ＹｂＤＦ１６０に供給される励起光は、パワー１４Ｗのマルチモード光である。
　この第１実施形態に係るレーザ加工装置１では、種光源１００としてファブリーペロ型の半導体レーザが適用される。また、短パルス化のため、図４の領域（ａ）および領域（ｂ）に示すように、種光源１００の後段に設けられたバンドパスフィルタ１２０の中心波長は、各領域に示されたグラフＣ２またはＣ３の状態になるように調整されて、パルスレーザ光の半値全幅が約５ｎｓから０.５ｎｓまで圧縮され得る。
　図４の領域（ａ）は、種光源１００の後段に設けられるバンドパスフィルタ１２０の中心波長を調整することで種光源１００の出力パルスを変形した場合のパルス波形を示す。図４の領域（ｂ）は、その場合のスペクトルを示す。また、図４の領域（ｃ）は、図４の領域（ａ）の一部を拡大した図である。各領域に示されたグラフＣ１は、バンドパスフィルタがない場合を示す。グラフＣ２～Ｃ７は、バンドパスフィルタ１２０の中心波長を長波長側から徐々に短波長側にした場合を示す。
　なお、グラフＣ２、Ｃ３のようにバンドパスフィルタ１２０の中心波長を種光源１００のスペクトルの中心波長から大幅にデチューニングさせると、その下流のＹｂＤＦで発生するＡＳＥが増大する。このようなＡＳＥ成分を抑圧するためには、図３に示すように、種光源の下流に接続される光増幅器の内部に複数のバンドパスフィルタが挿入されることが望ましい。
　バンドパスフィルタ１２０、１４０それぞれの透過スペクトルの半値全幅は３ｎｍである。図５および図６は、レーザ加工装置１（図３）におけるバンドパスフィルタ１２０、１４０によるＡＳＥ除去の様子を模式的に示す図である。
　図５に示すように、バンドパスフィルタ１２０の透過スペクトル（図５の領域（ａ）および領域（ｂ）中のＤ１）の中心波長が種光源１０の出力光のスペクトル（図５の領域（ｂ）中のＤ２）のピーク波長に略一致している場合には、バンドパスフィルタ１２０から出力される光（図５の領域（ｂ）中のＤ３）のパワーを高く保つことができる。その結果、バンドパスフィルタ１２０の後段にあるＹｂＤＦ１３０から出力される光（図５の領域（ｂ）中のＤ４）に含まれるＡＳＥ成分と比較したＳ／Ｎ比を高く保つことができる。
　これに対して、図６に示すように、バンドパスフィルタ１２０の透過スペクトル（図６の領域（ａ）～（ｃ）中のＥ１）の中心波長が種光源１０の出力光のスペクトル（図６の領域（ａ）中のＥ２）のピーク波長から大きくずれている場合には、バンドパスフィルタ１２０から出力される光（図６の領域（ｂ）中のＥ３）のパワーが入力時に対して大きく減衰することになる。その結果、バンドパスフィルタ１２０の後段にあるＹｂＤＦ１３０から出力される光（図６の領域（ｂ）および領域（ｃ）中のＥ４）に含まれるＡＳＥ成分と比較したＳ／Ｎ比が大幅に劣化する。これを回避するため、ＹｂＤＦ１３０の下流に更にバンドパスフィルタ１４０を挿入することで、バンドパスフィルタ１２０から出力される光（図６の領域（ｃ）中のＥ５）のＳ／Ｎ比を改善することができる。なお、このとき、バンドパスフィルタ１４０の中心波長は、バンドパスフィルタ１２０の中心波長より、種光源１０出力スペクトルのピーク波長に近く設定することが望ましい。
　更に３段目ＹｂＤＦ１５０には、ＡＳＥ帯域がＡｌ共添加石英系ＹｂＤＦよりも狭いリン酸塩ガラス系ＹｂＤＦが適用されている。
　以上のように構成されたレーザ加工装置１において、図７に示すようにパルスピークが最高５６ｋＷに至る出力が実現された。この図７には、繰り返し周波数が１００ｋＨｚ、１６６.７ｋＨｚ、２００ｋＨｚ、３１２.５ｋＨｚ、５００ｋＨｚ、１ＭＨｚおよび２.５ＭＨｚのパルス波形が示されている。なお、このパルス波形の測定に際しては、レーザ加工装置１の出力端にあるエンドキャップ１７０の後に減衰量６５ｄＢ程度の空間アッテネータを挿入し、エンドキャップ１７０からの出力光をソーラボ製光電変換モジュール（ＳＩＲ５－ＦＣ型）で受光し、その光電変換モジュールからの電気出力波形を横河電機製オシロスコープ（ＤＬ９２４０）で観測した。繰り返し周波数２.５ＭＨｚ～１００ｋＨｚの何れの条件でも、パルス幅は０.５±０.１ｎｍの範囲内であった。図８は、レーザ加工装置１の出力パルスレーザ光の繰り返し周波数とパルスエネルギーとの関係を示す図である。この図８に示すように、出力パルスレーザ光のパルスエネルギーは最高でも０．０４１ｍＪであった。この動作状態を今後便宜的にモード１と呼ぶ。
　なお、比較のため、図３に示す構成からバンドパスフィルタ１４０を取り除いた構成において、上述したような短パルス化を目的とするバンドパスフィルタ１２０の調整をしない場合で、パルス半値全幅５ｎｓ以上の出力パルスレーザ光を使ったレーザ加工も試行した。この動作状態を、今後便宜的にモード２と呼ぶ。図９は、モード２でのレーザ加工装置１の出力パルスレーザ光のパルス波形を示す図である。図１０は、モード２でのレーザ加工装置１の出力パルスレーザ光の繰り返し周波数とパルスエネルギーとの関係を示す図である。なお、電気的なパルス変調幅を２０ｎｓと設定したことから、繰り返し周波数が５００ｋＨｚであるときにはパルス半値全幅は１８ｎｓであるが、繰り返し周波数を下げる程、光ファイバ増幅部の過渡応答によりパルスの半値全幅は小さくなる。例えば、繰り返し周波数が５０ｋＨｚであるときにはパルスの半値全幅は５.３ｎｓとなる。図１０に示すように、そのパルスエネルギーは、最高０．２４ｍＪとなり、モード１の場合の約６倍にも達する。
　次に、レーザ加工装置１から出力されるパルスレーザ光を加工対象物に照射した実験について説明する。具体的には、このような実験を実現する第２実施形態に係るレーザ加工装置２の構成を図１１に示す。図１１の領域（ａ）に示すように、第２実施形態に係るレーザ加工装置２は、上述の第１実施形態に係るレーザ加工装置１をレーザ光源とし、さらに、照明光学系２００ａを備える。レーザ加工装置１（レーザ光源）のエンドキャップ１７０から対象物へ至る照射光学系は、順に、出射ビーム径１．６ｍｍのコリメータ１７１、偏波無依存アイソレータ１７２、倍率８倍のビームエキスパンダ１７３、ガルバノスキャナ１７４およびテレセントリックＦθレンズ１７５により構成される。エンドキャップ１７０から出力されたパルスレーザ光がこれら光学要素を通過したときの該パルスレーザ光に対する透過率は７５％である。上記Ｆθレンズの焦点距離は１６４ｍｍである。対象物１０上のビームスポット径ｄは、「ｄ＝（４／π）・（焦点距離×波長）／（レンズ前ビーム径）」なる式で与えられ、１７．３μｍが得られる。その結果、対象物におけるレーザ光のスポット面積は２．３５×１０-6ｃｍ2である。
　また、ガルバノスキャナ１７４は、Ｆθレンズ１７５を介してパルスレーザ光Ｐを、掃引始点Ｐ１から矢印Ｓ１で示す方向に沿って掃引しながら対象物１０の表面に照射する。なお、対象物１０は、少なくとも、導体層１１と、この導体層１１の表面１１ａ上に直接接触するように設けられた絶縁層１２により構成された積層構造を有する。また、絶縁層１２の表面１２ａ上に照射されるパルスレーザ光Ｐの中心は、図１１の領域（ｂ）に示すように、加工領域ＡＳ内を、始点Ｐ１から矢印Ｓ１で示す方向に沿って、螺旋状に掃引される。また、図１１の領域（ｃ）に示すように、隣接するパルスレーザ光Ｐの中心Ｐ１ａ、Ｐ１ｂ（パルスレーザ光の中心は矢印Ｓ２で示す方向に移動）は、それぞれのビームスポットが領域Ａ１０で重なるよう所定のオーバーラップ率（好ましくは４０％～９０％）を満たしている。なお、図１１の領域（ｂ）には、ビーム掃引パターンの一例として、螺旋状掃引パターンが示されているが、これには限定されない。例えば、螺旋状掃引パターンの他、直線成分のみで構成された掃引パターン、曲線成分と直線成分の組み合わせにより構成された掃引パターンなど、任意のビーム掃引パターンが設定可能である。
　以上のように、加工領域ＡＳ内においてパルスレーザ光Ｐを掃引することにより、図１１の領域（ｄ）に示すように、絶縁層１２のうち除去された部分（加工領域ＡＳに相当）に位置する導体層１１の表面１１ａを露出させることが可能になる。
　なお、絶縁層１２の除去性能を向上するためには、パルスレーザ光の照射領域（加工領域ＡＳ）にアシストガスとして酸素などの助燃ガスを吹き付けるのが更に有効である。しかしながら、プリント基板の穴あけ加工は高い能率が要求され、上述のように（本願明細書の段落「００３５」参照）、ガルバノスキャナ１７４とテレセントリックＦθレンズ１７５によるビーム高速掃引が必要となるケースが殆どである。この場合、パルスレーザ光のビームスポットが高速で動いてしまうので、ビームスポットのみに助燃ガスを吹き付けることは不可能である。この対策として、第３実施形態に係るレーザ加工装置３では、Ｆθレンズ１７５の真下（Ｆθレンズ１７５と絶縁層１２の表面１２ａの間）に風洞１７６を設置し、この風洞１７６内に助燃ガス（Ｏ2）を注入する構成を備える。具体的に第３実施形態に係るレーザ加工装置３は、図１２に示すように、実質的に第２実施形態に係るレーザ加工装置２と同様の構成を備えるが、構造的には、Ｆθレンズ１７５と絶縁層１２の表面１２ａの間に風洞１７６が設けられた点で異なる。
　図１３は、モード１およびモード２それぞれにおけるパルス半値全幅と１パルス当たりのフルーエンスとの関係を示すグラフである。この図１３には、モード１のデータが△印で示され、モード２のデータが◇印で示されている。また、後述するモード２Ａのデータが□印で示されている。また、図１３には、特許文献３の段落「０００５」に記載されている「フルーエンス破壊閾値がパルス幅の平方根に比例」の関係が破線で示されている。図１３に示すとおり、１パルス当たりのフルーエンスは、モード１では最高で１３Ｊ／ｃｍ2となり、モード２では最高で７７Ｊ／ｃｍ2となる。
　これらモード１およびモード２のパルスレーザ光を、繰り返し周波数１００ｋＨｚの時のオーバーラップ率８８％で掃引しながら、図１４に断面構造が示されたプリント基板１０（図１１の領域（ａ）および図１２の対象物に相当）に照射してＶｉａホール加工が行われた。このプリント基板１０は、厚さ１８μｍの銅箔１１（図１１の領域（ａ）および図１２の導体層に相当）、厚さ１４μｍのポリイミド系樹脂層１２ｂおよび厚さ１８μｍの銅箔１３が積層された構造を有する。また、プリント基板１０は、これら層１１、１２ｂ、１３を接着する接着層（ＴＰＩ）をも含む。したがって、ポリイミド系樹脂層１２ｂおよび接着層が絶縁層１２（図１１の領域（ａ）および図１２の絶縁層に相当）を構成する。また、プリント基板１０の銅箔１３には、化学的加工またはレーザ加工により予め穴が開けられている。このＶｉａホール加工の結果が図１５および図１６に示されている。
　図１５および図１６それぞれは、モード１においてパルスを繰り返し周波数５００、４００、３１２.５、２００、１６６.７、１００ｋＨｚと変化させたときのＶｉａホールを光学顕微鏡で観察した写真およびＳＥＭ写真である。特に、図１５には、アシストガスを用いず通常の大気中で加工したときの結果を示す。図１６には、アシストガスとして酸素ガスを吹き付けながら加工したときの結果を示す。また、図１５および図１６それぞれの領域（ａ）は光学顕微鏡写真を示し、図１５および図１６それぞれの領域（ｂ）はＳＥＭ写真を示す。また、図１７は、モード１において上述の繰り返し周波数での１パルス当たりのフルーエンスと、Ｖｉａホールの底に残った炭素の検出濃度との関係を示すグラフである。ただし、炭素の検出に際しては、エネルギー分散型Ｘ線蛍光分析装置（以下、ＥＤＸという）が使用された。
　ＵＶレーザで加工した時にも２０Ａｔ．％程度の残渣は残るが、図１６に示すとおり、モード１では酸素ガスをアシストガスとし、フルーエンスを１０Ｊ／ｃｍ2以上とすれば、ＵＶレーザと同等にまで残渣の濃度を下げられることが判る。一方、図１５に示すとおり、アシストガスとして酸素ガスを用いない場合でも、フルーエンスが１３Ｊ／ｃｍ2であるときでは、ＵＶレーザと同等にまで残渣の濃度を下げられる。そして導体層の表面は殆ど除去されない。
　なお、スメア（smear：導体層表面に膜状あるいは島状に残る加工残渣）は、上述のように（本願明細書の段落「０００３」参照）、パルスレーザ光照射による熱が、熱伝導率の高い導体層１１に逃げるため、絶縁層１２の除去に成功する条件として、フルーエンスと同時に、瞬時的に照射される最大パワー、すなわちパルスピークにおける照射強度も考慮する必要がある。モード１では、酸素アシストガスを用いた場合、照射強度１８ＧＷ／ｃｍ2以上で絶縁層１２の除去に成功している。酸素アシストガスを用いない場合でも、照射強度２４ＧＷ／ｃｍ2以上であれば絶縁層１２の除去に成功している。これら照射強度の閾値は、導体層１１の材質、厚み、更に導体層１１が置かれているステージの材質にも依存すると考えられ、対象物であるプリント基板１０の設計に応じて所定の値が必要になると思われる。
　以上のことから、プリント基板１０を設置するステージ上面の材質は、熱伝導性の高い金属などではなく、熱伝導性の低いセラミック、ガラスなどが望ましい。
　また、絶縁層１２の除去の初期段階（図１１の領域（ｂ）に示すような加工領域ＡＳ内のビーム掃引を１回行う場合の初期掃引段階）においては、後述する図１９のモード２Ａのフルーエンスの高いパルスを用いて除去エリア（加工領域ＡＳ）を掃引して、絶縁層１２の除去の後期段階（図１１の領域（ｂ）に示すような加工領域ＡＳ内のビーム掃引を１回行う場合の後期掃引段階）、すなわち、スメアの除去段階では、最大照射強度に優れ、かつ、フルーエンスは抑えられているモード１を適用し、加工領域ＡＳ（除去エリア）全域に対してビーム掃引すれば、絶縁層１２の除去に費やされる時間も、導体層１１の損傷も、何れも最小限に抑えられると期待される。特許文献１の、ＣＯ2レーザとＵＶレーザを併用する方式と類似しているが、本発明では１台のレーザで両者の加工が可能である。
　この時のビーム掃引のパターンの一例を図１８に示す。ここで、図１８の領域（ａ）は、直径５０μｍのホール内部（導体層１３に予め形成されたホールであって、この底部が加工領域ＡＳに相当）を、掃引始点Ｐ１から矢印Ｓ３で示す方向に沿って掃引終点Ｐ２（加工領域ＡＳの中心）に向かうアルキメデスの螺旋状のビーム掃引パターン（１回のビーム掃引に相当）を示す。最も外周付近に近い照射スポットの中心同士の間の距離は１１μｍであり、スポット径１７．３μｍを考慮すると、オーバーラップ率は３６％程度（＝（１７．３－１１）／１７．３×１００）である。また、図１８の領域（ｂ）は、掃引始点Ｐ１から掃引終点Ｐ２に向かう１回のビーム掃引における前半では、掃引始点Ｐ１から矢印Ｓ４で示す方向に沿って加工領域ＡＳの中心に向かう一方、１回のビーム掃引の後半では、加工領域ＡＳの中心から矢印Ｓ５で示す方向に沿って掃引終点Ｐ２に向かうビーム掃引パターンを示す。最も外周付近に近い照射スポットの中心同士の間の距離は７μｍであり、スポット径１７．３μｍを考慮すると、オーバーラップ率は５９％程度（＝（１７．３－７）／１７．３×１００）である。
　なお、図１８の領域（ａ）のビーム掃引パターンは、掃引始点Ｐ１から掃引終点Ｐ２に向かう１回のビーム掃引の期間中、後述するモード２Ａでのビーム掃引のみが行われる。図１８の領域（ｂ）のビーム掃引パターンは、その半径変化量が、図１８の領域（ａ）に示すビーム掃引パターンの２倍である。また、図１８の領域（ｂ）のビーム掃引パターンでは、１回のビーム掃引における前半（掃引始点Ｐ１から加工領域ＡＳの中心まで）はモード２Ａでのビーム掃引が行われる一方、後半（加工領域ＡＳの中心から掃引終点Ｐ２まで）はモード１でのビーム掃引が行われている。何れも加工領域ＡＳ内のパルスショット数は１００である。
　続いて説明を図１７に戻し、モード２においては、繰り返し周波数を５０～５００ｋＨｚの範囲（すなわち、１パルス当りのフルーエンスを８～７７Ｊ／ｃｍ2の範囲）で変えても、ＥＤＸによる炭素の検出濃度は変わらず６０Ａｔ．％程度であった。
　以上の加工結果と図１３とを比較する限り、ＬＩＢ閾値となるフルーエンスのパルス幅への依存性は、特許文献３に記載されているようにフルーエンス破壊閾値がパルス幅の平方根に比例するという古典的な関係ではない。恐らく、特許文献１に記載されているとおり、スメアとなる、導体層１１に接している絶縁層１２の部分は、レーザ照射されても熱が導体に逃げ易いので、より短時間に集中して加熱することが望ましい結果、材料単体を想定した上記のＬＩＢ閾値の議論は当てはまらないと考えられる。
　しかしながら、いずれにせよ、特許文献３に記載されているように、パルス幅を１０ｐｓ以下にしなければ加工が成功しないなどということはなく、図７に示すとおりパルス半値全幅が０．６ｎｓ程度でも加工に成功することができるので、ＣＰＡなどの光増幅部における特殊なパルス圧縮方式は不要である。
　ただし、プリント基板１０を構成するポリイミド系樹脂層１２ｂおよび接着層（絶縁層１２を構成し、何れもスメアとなり得る）それぞれには様々な組成があり、必ずしもモード１のような短パルスでなくても絶縁層１２を除去できるケースがある。例えばモード２において種光源１００の変調電流パルス幅を５ｎｓとした場合、出力パルス波形は図１９に示すとおりとなり、１００～４００ｋＨｚの繰返し周波数において、そのパルス半値全幅は２ｎｓ前後となる。以下、この動作をモード２Ａと呼ぶ。
　モード２Ａにおいて、第３実施形態に係るレーザ加工装置３の照射光学系２００ｂにより、アシストガスとして酸素ガスを使用し、プリント基板にパルスレーザ光を照射して、Ｖｉａホール加工を行った結果、繰り返し周波数３００～８００ｋＨｚと比較的高い（すなわち、１パルス当りのフルーエンスは１０Ｊ／ｃｍ2程度と低い）動作領域で、炭素のＥＤＸ検出濃度は２０At.％程度またはそれ以下（最も良好な場合は０Ａｔ．％）と出来る。そして、このときも、導体層の表面には殆ど損傷がない。
　尚、上記の絶縁層にモード１のパルス列を照射した時は、寧ろ繰返し周波数３００～４００ｋＨｚの場合（すなわち、１パルス当りのフルーエンスが５Ｊ／ｃｍ2程度と比較的低い場合）に、炭素のＥＤＸ検出濃度は２０Ａｔ．％程度に低減できた。
　すなわち、絶縁層の材質によって１パルス当りのフルーエンスが高いことが望ましいこともあれば、１パルス当りのフルーエンスが低くても繰返し周波数が高い（３００ｋＨｚ以上、すなわちオーバーラップ率９６％）ことが望ましいこともある。しかし、図１１に示すとおり、パルス幅が５ｎｓ以上である場合は、繰返し周波数に関わらず良好な結果が得られなかった。これは上述の通り、スメアとなる、導体に接している絶縁層部分は、レーザ照射されても熱が導体に逃げ易いので、より短時間に高いピークパワー（図１９のとおり、光源出力では１０ｋＷ以上、加工対象の上では７.５ｋＷ以上）で集中して加熱することが望ましい為であろうと考えられる。
　図２０は、モード１、モード２、モード２Ａそれぞれの場合の繰り返し周波数、パルス幅およびフルーエンスの関係を纏めた表である。特に、図２０において、領域（ａ）はモード１の場合を示し、領域（ｂ）はモード２の場合を示し、領域（ｃ）はモード１Ａの場合を示す。また、これら図２０の領域（ａ）～（ｃ）では、絶縁層１２の加工が成功した場合の実施例番号が示されている。なお、実施例１および実施例２は、図１３中に対応付けて示してある。
　本実施形態では、絶縁層を本来透過する波長域での導体層と絶縁層とから構成されるプリント基板またはこれに類する複合材における絶縁層の選択的なレーザ除去は、必ずしも銅とポリイミド系樹脂との組合せに限らず、例えば金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などを主成分とする合金を、導体層または導体層表面に付されたメッキ層に用いた場合も良好な選択的な除去加工が実現可能である。
　１、２、３…レーザ加工装置（レーザ光源）、２００ａ、２００ｂ…照明光学系、１００…種光源、１１０…ＹｂＤＦ、１１１…光カプラ、１１２…励起光源、１１３…光カプラ、１１４、１１５…光アイソレータ、１２０…バンドパスフィルタ、１３０…ＹｂＤＦ、１３１…光カプラ、１４０…バンドパスフィルタ、１５０…ＹｂＤＦ、１５１…光カプラ、１５２…励起光源、１５３…光カプラ、１６０…ＹｂＤＦ、１６１…コンバイナ、１６２～１６６…励起光源、１６７…光アイソレータ、１７０…エンドキャップ、１７１…コリメータ、１７２…偏波無依存アイソレータ、１７３…ビームエキスパンダ、１７４…ガルバノスキャナ、１７５…テレセントリックＦθレンズ１７５、１７６…風洞。

Claims (12)

  1. 導体層と前記導体層上に積層された樹脂製の絶縁層とを含む対象物をパルスレーザ光の光路上に設置し、前記対象物にパルスレーザ光を照射することにより、前記絶縁層のうち前記導体層上の所定領域に位置する部分を除去するレーザ加工方法であって、
    　前記パルスレーザ光の波長として、前記導体層に対する吸収率が１０％未満かつ前記絶縁層に対する透過率が７０％以上となる波長が選択された前記パルスレーザ光を、前記絶縁層を通過した後に前記導体層に到達するよう、前記対象物の所定領域に照射するレーザ加工方法。
  2. 導体層と前記導体層上に積層された樹脂製の絶縁層とを含む対象物をパルスレーザ光の光路上に設置し、前記対象物にパルスレーザ光を照射することにより、前記絶縁層のうち前記導体層上の所定領域に位置する部分を除去するレーザ加工方法であって、
    　前記パルスレーザ光の波長として、前記導体層に対する吸収率が１０％未満かつ前記絶縁層に対する透過率が７０％以上となる波長を選択し、
    　前記絶縁層が除去された後の前記導体層表面における炭素検出濃度の許容レベルとの関係において、前記パルスレーザ光の１パルス当たりのフルーエンスを設定し、
    　前記パルスレーザ光の半値全幅が５ｎｓ未満となるように、前記パルスレーザ光の繰り返し周波数を設定し、
    　前記選択された波長、前記設定された１パルス当たりのフルーエンスおよび前記設定された繰り返し周波数を有する前記パルスレーザ光を、前記絶縁層を通過した後に前記導体層に到達するよう、前記対象物の所定領域に照射するレーザ加工方法。
  3. 前記絶縁層表面において、照射されたパルスレーザ光の照射スポットに対する次回照射されるパルスレーザ光の照射スポットのオーバーラップ率が４０％～９０％となるように、前記絶縁層表面に対して前記パルスレーザ光を掃引させながら照射することを特徴とする請求項１または２記載のレーザ加工方法。
  4. 前記パルスレーザ光の波長は、希土類元素を含む光活性媒質を用いたレーザ光源から直接出力し得る波長であることを特徴とする請求項１または２記載のレーザ加工方法。
  5. 前記光活性媒質は、Ｙｂ添加光ファイバであることを特徴とする請求項４記載のレーザ加工方法。
  6. 前記パルスレーザ光の半値全幅は、前記絶縁層の加工残渣が前記導体層表面に膜状または島状に残らない程度に設定されることを特徴とする請求項１または２記載のレーザ加工方法。
  7. 前記パルスレーザ光の半値全幅は、５ｎｓ未満であることを特徴とする請求項１記載のレーザ加工方法。
  8. 前記パルスレーザ光の半値全幅は、１０ｐｓより大きいことを特徴とする請求項１または２記載のレーザ加工方法。
  9. 前記パルスレーザ光のパルスピークにおける照射強度は、前記絶縁層の加工残渣が前記導体層表面に膜状または島状に残らない程度に設定されていることを特徴とする請求項１または２記載のレーザ加工方法。
  10. 請求項１～９のいずれか一項記載のレーザ加工方法を実行するレーザ加工装置であって、
    　当該レーザ加工装置は、前記パルスレーザ光を生成するレーザ光源と、前記パルスレーザ光が到達する前記絶縁層表面の加工領域内において、前記パルスレーザ光をビーム掃引する照射光学系とを備えるとともに、
    　前記レーザ光源は、前記加工領域内において任意のパターンを描きながら掃引始点から掃引終点に向かうビーム掃引を一単位とするとき、この一単位のビーム掃引の期間中、前記パルスレーザ光の生成条件のうち、パルス幅および繰返し周波数の少なくともいずれかを、１回またはそれ以上変更し、
    　前記レーザ光源は、前記一単位のビーム掃引における掃引開始時点を含むビーム掃引初期の前記パルスレーザ光の１パルス当たりのフルーエンスを、前記ビーム掃引初期以降の期間における前記パルスレーザ光の１パルス当たりのフルーエンスより大きく設定することを特徴とするレーザ加工装置。
  11. 前記レーザ光源は、前記一単位のビーム掃引における掃引終了時点を含むビーム掃引終期の前記パルスレーザ光のパルスピークにおける照射強度を、前記ビーム掃引終期以前の期間における前記パルスレーザ光のパルスピークにおける照射強度よりも大きく設定することを特徴とする請求項１０記載のレーザ加工装置。
  12. 前記照射光学系は、前記絶縁層表面において、照射されたパルスレーザ光のビームスポットに対する次回照射されるパルスレーザ光のビームスポットのオーバーラップ率が４０％～９０％となるように、前記絶縁層表面に対して前記パルスレーザ光を掃引させながら照射することを特徴とする請求項１０または１１記載のレーザ加工装置方法。
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