(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のレーザ光路から分岐した第２及び第３のレーザ光路のうち、第２のレーザ光路に沿って進行するレーザビームを、樹脂部材の表面上に金属膜が密着した第１の被加工部に入射させて、該第１の被加工部の金属膜に穴を形成する工程と、
前記第１の被加工部を、前記第３のレーザ光路に沿って進行するレーザビームの入射可能位置まで移動させるとともに、前記第１の被加工部の金属膜に形成された穴近辺の熱を移動時間により散逸させて、該穴近辺を冷却しつつ、樹脂部材の表面上に金属膜が密着した第２の被加工部を、前記第２のレーザ光路に沿って進行するレーザビームの入射可能位置に配置する工程と、
前記第１の被加工部の樹脂部材が露出した領域に、前記第３のレーザ光路に沿って進行するレーザビームであって、前記第２のレーザ光路に沿って進行するレーザビームと波長の等しいレーザビームを入射させ、該樹脂部材に穴を形成すると同時に、前記第２の被加工部に、前記第２のレーザ光路に沿って進行するレーザビームを入射させて、該第２の被加工部の金属膜に穴を形成する工程と
を有するレーザ加工方法。
【請求項２】
更に、前記第１の被加工部の金属膜を貫通する穴が形成される時間と、該第１の被加工部の樹脂部分を貫通する穴が形成される時間との差が、前記第２のレーザ光路を進むレーザビームと前記第３のレーザ光路を進むレーザビームとのパワーが等しい時に、前記金属膜を貫通する穴が形成される時間と、前記樹脂部分を貫通する穴が形成される時間との差よりも短くなるように、前記第１のレーザ光路を進むレーザビームを第２及び第３のレーザ光路を進むレーザビームに分岐させる工程を含む請求項１に記載のレーザ加工方法。
【請求項３】
前記第１の被加工部と前記第２の被加工部とは、１本のテープ状加工対象物の異なる部分である請求項１または請求項２に記載のレーザ加工方法。
【請求項４】
前記第１及び第２の被加工部の金属膜に形成する穴が該金属膜を貫通する穴であり、前記第３のレーザ光路に沿って進行するレーザビームを該穴の底面に露出した前記樹脂部材に入射させる請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ加工方法。
【請求項５】
前記第１のレーザ光路を進むレーザビームのパワーの７０％以上が前記第２のレーザ光路に入射する請求項１〜４のいずれかに記載のレーザ加工方法。
【請求項６】
前記レーザビームの波長が６００ｎｍ以下である請求項１〜５のいずれかに記載のレーザ加工方法。
【請求項７】
パルスレーザビームを出射するレーザ光源と、
該レーザ光源から出射されたパルスレーザビームの１パルスを第１のパルスレーザビームと第２のパルスレーザビームとに分ける光学手段であって、前記第１のパルスレーザビームと前記第２のパルスレーザビームとのパワー比を変えることができる光学手段を含み、かつ該第１のパルスレーザビームを第１の加工領域内の点に、該第２のパルスレーザビームを第２の加工領域内の点に入射させる光学系と、
前記第１の加工領域において前記第１のパルスレーザビームを走査させる第１の走査手段と、
前記第２の加工領域において前記第２のパルスレーザビームを走査させる第２の走査手段と、
前記第１の加工領域において加工された加工対象物を、前記第２の加工領域に移動させるとともに、前記第１の加工領域での加工時の熱を移動時間により散逸させて被加工部を冷却する移動手段と
を有するレーザ加工装置。
【請求項８】
前記レーザ光源が６００ｎｍ以下の波長のレーザビームを出射する請求項７に記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザビームを用いた加工方法及び加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５（Ａ）〜（Ｃ）を参照し、２層の金属層を有する基板（２メタル基板）の従来の加工方法を説明する。図５（Ａ）は２メタル基板の概略を表す断面図である。たとえばポリイミドでつくられた樹脂層５１の表面に銅層５２、内部に銅で形成された電極層５３が配された２メタル基板を紫外パルスレーザビーム５４で加工する。
【０００３】
図５（Ｂ）に示すように、紫外パルスレーザビーム５４を銅層５２に照射し、樹脂層５１を露出させる穴５２ａをあける。
【０００４】
図５（Ｃ）に示すように、この穴５２ａの穿孔に続けて紫外パルスレーザビーム５４のパルスエネルギを小さくし、樹脂層５１に電極層５３に至る穴５１ａを穿つ。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし従来の方法によると高品質の加工は困難である。
【０００６】
図５（Ｄ）を参照して説明する。銅層５２と樹脂層５１の加工を連続して行うため、銅層５２の加工時に樹脂層５１まで伝わった熱及び樹脂層５１の加工時に銅層５２に残存する熱が影響して、アンダーカット５１ｂ等の欠陥が生じやすくなる。したがって、実際に樹脂層５１に穿たれるのは穴５１ａ'のように、穴５２ａの周辺直下の樹脂層５１が損傷し、側面が膨らみを有する穴になる。また、単に銅層５２加工時の熱が散逸するのを待てば、基板加工の時間効率が悪化する。
【０００７】
本発明の目的は金属層加工時の熱の影響を排除して樹脂部の加工を行い、しかも加工時間を短縮する、すなわち品質と時間効率をともに向上させるレーザ加工方法及びレーザ加工装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によれば、第１のレーザ光路から分岐した第２及び第３のレーザ光路のうち、第２のレーザ光路に沿って進行するレーザビームを、樹脂部材の表面上に金属膜が密着した第１の被加工部に入射させて、該第１の被加工部の金属膜に穴を形成する工程と、前記第１の被加工部を、前記第３のレーザ光路に沿って進行するレーザビームの入射可能位置まで移動させるとともに、前記第１の被加工部の金属膜に形成された穴近辺の熱を移動時間により散逸させて、該穴近辺を冷却しつつ、樹脂部材の表面上に金属膜が密着した第２の被加工部を、前記第２のレーザ光路に沿って進行するレーザビームの入射可能位置に配置する工程と、前記第１の被加工部の樹脂部材が露出した領域に、前記第３のレーザ光路に沿って進行するレーザビームであって、前記第２のレーザ光路に沿って進行するレーザビームと波長の等しいレーザビームを入射させ、該樹脂部材に穴を形成すると同時に、前記第２の被加工部に、前記第２のレーザ光路に沿って進行するレーザビームを入射させて、該第２の被加工部の金属膜に穴を形成する工程とを有するレーザ加工方法が提供される。
【０００９】
前記第１の被加工部は、前記第２のレーザ光路に沿って進行するレーザビームにより前記金属膜を加工されてから、前記第３のレーザ光路に沿って進行するレーザビームによって前記樹脂部分を加工されるまでの移送期間に、金属膜加工時の熱を散逸する。したがって前記レーザ加工方法は、良質の加工を提供することができる。また、該第１の被加工部の樹脂部分に穴を形成すると同時に前記第２の被加工部の金属膜に穴を形成するので、加工時間を短縮することができる。
【００１０】
本発明の別の観点によれば、パルスレーザビームを出射するレーザ光源と、該レーザ光源から出射されたパルスレーザビームの１パルスを第１のパルスレーザビームと第２のパルスレーザビームとに分ける光学手段であって、前記第１のパルスレーザビームと前記第２のパルスレーザビームとのパワー比を変えることができる光学手段を含み、かつ該第１のパルスレーザビームを第１の加工領域内の点に、該第２のパルスレーザビームを第２の加工領域内の点に入射させる光学系と、前記第１の加工領域において前記第１のパルスレーザビームを走査させる第１の走査手段と、前記第２の加工領域において前記第２のパルスレーザビームを走査させる第２の走査手段と、前記第１の加工領域において加工された加工対象物を、前記第２の加工領域に移動させるとともに、前記第１の加工領域での加工時の熱を移動時間により散逸させて被加工部を冷却する移動手段とを有するレーザ加工装置が提供される。
【００１１】
該レーザ加工装置は、前記第１の加工領域で加工された加工対象物を移動手段により移動させ、前記第２の加工領域で更に加工する。加工を二つの段階に分け、そこに時間間隔を設けることによって、前記加工対象物が前記第１の加工領域における加工で受けた熱影響を排除することができる。したがって良質の加工を実現することが可能となる。また、前記第１の加工領域における加工と前記第２の加工領域における加工とを同時に行うことができるため、一つの加工領域で異なる種類の加工を施す場合に比し、加工時間の短縮が実現される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の実施例によるレーザ加工装置の概略図を示す。レーザ発振器１０からパルスレーザビームが出射される。レーザ発振器１０は、たとえばＮｄ：ＹＡＧレーザである。パルスレーザビームがマスク１１に入射し、マスク１１に設けられた貫通孔を通過してＥＯＭ（electric  optical  modulator）１２に入射する。偏光板１３が互いにエネルギの異なる二つのパルスレーザビーム、すなわち反射パルスレーザビームと透過パルスレーザビームとに分ける。反射パルスレーザビームはガルバノスキャナ１５に、透過パルスレーザビームは反射ミラー１４で反射されてガルバノスキャナ１７に向かう。
【００１３】
ＥＯＭ１２はたとえばＬｉＴａＯ3もしくはＬｉＮｂＯ3等を用いたポッケルス素子により構成されている。ポッケルス素子は、印加される電界に応じてその内部を通過する光の偏光方向を変化させる。偏光板１３は入射する光の偏光方向に応じて、偏光板１３における反射光と透過光の強度の割合を変化させる。したがってＥＯＭ１２と偏光板１３とにより、ガルバノスキャナ１５に入射するパルスレーザビームとガルバノスキャナ１７に入射するパルスレーザビームとの強度の割合を調整することが可能である。
【００１４】
ガルバノスキャナ１５及びガルバノスキャナ１７は一対の揺動可能な反射鏡を含んで構成され、パルスレーザビームを２次元方向に走査する。ガルバノスキャナ１５で走査されたパルスレーザビームはｆθレンズ１６を透過してＴＡＢ（tape  automated  bonding）用テープ２０に入射し加工を行う。ガルバノスキャナ１７で走査されたパルスレーザビームはｆθレンズ１８を透過してＴＡＢ用テープ２０に入射し加工を行う。ガルバノスキャナ１５及び１７の加工領域はＴＡＢ用テープ２０の長さ方向（矢印３０方向）にある長さをもち、幅方向（ＴＡＢ用テープ２０上において矢印３０方向と交差する方向）にある幅をもつ。ｆθレンズ１６及びｆθレンズ１８はマスク１１の貫通孔をＴＡＢ用テープ２０の表面に結像させる。ロール機構１９はＴＡＢ用テープ２０を矢印３０方向に移動させる。
【００１５】
図２に示すように、加工対象物、ここではＴＡＢ用テープ２０の長さ方向に、単位加工領域Ｘ（１）、Ｘ（２）、・・・Ｘ（ｉ）、Ｘ（ｉ＋１）、・・・がこの順番に配列しており、隣り合う単位加工領域Ｘ（ｉ）とＸ（ｉ＋１）とは相互に接している。単位加工領域とはロール機構１９によりＴＡＢ用テープ２０を移動させることなく、ガルバノスキャナ１５または１７による走査のみで加工が可能な、ＴＡＢ用テープ２０上のまとまった領域をいう。各単位加工領域にはｎ個の被加工部が分布する。すなわち単位加工領域Ｘ（ｉ）内には被加工部ａi1、ａi2、・・・、ａinが配置されている。パルスレーザビームはガルバノスキャナで走査され、該ガルバノスキャナの加工領域に進入した単位加工領域に配置されているｎ個の被加工部に入射する。なお、単位加工領域によって被加工部の数ｎは異なってもよい。
【００１６】
図３（Ａ）はガルバノスキャナ１５の加工領域に単位加工領域Ｘ（１）が進入し、ガルバノスキャナ１５で走査されるパルスレーザビームにより、被加工部ａ11〜ａ1nが第１段階の加工を施される様子を示す。この第１段階の加工が終了すると、ＴＡＢ用テープ２０がロール機構１９により矢印３０方向に送られ、ガルバノスキャナ１５の加工領域には単位加工領域Ｘ（２）が進入する。
【００１７】
図３（Ｂ）はガルバノスキャナ１５の加工領域に単位加工領域Ｘ（２）が進入し、ガルバノスキャナ１５で走査されるパルスレーザビームにより、被加工部ａ21〜ａ2nが第１段階の加工を施される様子を示す。この第１段階の加工が終了すると、ＴＡＢ用テープ２０がロール機構１９により矢印３０方向に送られ、ガルバノスキャナ１５の加工領域には単位加工領域Ｘ（３）が進入する。以下同様である。
【００１８】
図３（Ｃ）はガルバノスキャナ１５の加工領域に単位加工領域Ｘ（ｉ）が進入し、ガルバノスキャナ１５で走査されるパルスレーザビームにより、被加工部ａi1〜ａinが第１段階の加工を施される様子を示す。これと同時にガルバノスキャナ１７の加工領域には単位加工領域Ｘ（１）が進入し、ガルバノスキャナ１７で走査されるパルスレーザビームにより、被加工部ａ11〜ａ1nが第２段階の加工を施される。単位加工領域Ｘ（ｉ）、Ｘ（１）の加工がともに終了すると、ＴＡＢ用テープ２０がロール機構１９により矢印３０方向に送られる。
【００１９】
図３（Ｄ）は、図３（Ｃ）の示す加工に続いて、ガルバノスキャナ１５の加工領域に単位加工領域Ｘ（ｉ＋１）が進入し、これと同時にガルバノスキャナ１７の加工領域に単位加工領域Ｘ（２）が進入した様子を表す。被加工部ａi+1,1〜部ａi+1,nがガルバノスキャナ１５で走査されるパルスレーザビームにより、第１段階の加工を施される。これと同時に、被加工部ａ21〜ａ2nがガルバノスキャナ１７で走査されるパルスレーザビームにより、第２段階の加工を施される。
【００２０】
図４（Ａ）、（Ｂ）を参照し、実施例によるレーザ加工方法について説明を続ける。加工対象物はＴＡＢ用テープ２０で、ポリイミド等の樹脂製のベースフィルム４０の両面に、それぞれ銅層４１及び銅層４２が接着されている。ベースフィルム４０の厚さはたとえば２５〜５０μｍであり、銅層４１及び銅層４２の厚さはたとえば９〜１８μｍである。
【００２１】
図４（Ａ）は、図３に示したガルバノスキャナ１５で走査されたパルスレーザビーム４３を、ＴＡＢ用テープ２０上の被加工部ａ1iの銅層４１に入射させ、銅層４１を貫通する穴４１ａを形成する様子を表す。これが前述した第１段階の加工である。穴４１ａの形成にはたとえば銅層表面に約２０Ｊ／ｃｍ2のパルスエネルギ密度を与えるパルスレーザビームが必要である。ロール機構１９が、すでに穴４１ａを穿たれ、穴４１ａの底にベースフィルム４０が露出しているＴＡＢ用テープ２０上の被加工部ａ1iを、ガルバノスキャナ１７の加工領域に運ぶ。その間に穴４１ａ加工時の熱が散逸し、穴４１ａ近辺が冷却される。
【００２２】
図４（Ｂ）は、図３に示したガルバノスキャナ１７で走査されたパルスレーザビーム４４を、被加工部ａ1iのベースフィルム４０に入射させ、ベースフィルム４０を貫通する穴４０ａを形成する様子を表す。これが前述した第２段階の加工である。この穴４０ａの形成にはたとえばベースフィルム４０に約２Ｊ／ｃｍ2のパルスエネルギ密度を与えるパルスレーザビームが必要である。
【００２３】
このように銅層４１の加工とベースフィルム４０の加工との間に時間間隔を設けることによって、良質の加工を実現できる。またガルバノスキャナ１７による被加工部ａ1iのベースフィルム４０の加工時、ガルバノスキャナ１５の加工領域では被加工部ａijの銅層４１が加工されていることは、図３（Ｃ）を参照しながら先に述べた。したがって加工時間の短縮も実現されることになる。
【００２４】
加工の時間効率を向上させるために、ＥＯＭ１２及び偏光板１３によってパルスレーザビームを適切にパワー配分することが好ましい。銅層４１の加工にパワーの７０％以上を分配する。最適例のひとつとして、レーザ発振器１０にＮｄ：ＹＡＧレーザを用い、パルスレーザビームの波長３５５ｎｍ（３倍高調波）、パルス幅５０ｎｓｅｃ、パルス周波数１０ｋＨｚ、出力１０Ｗの場合を考える。穴径５０μｍの穴を開けるとすると、銅層４１の加工に９０％、ベースフィルム４０の加工に１０％のパワーを分割することにより、厚さ１２μｍの銅層４１、厚さ２５μｍのベースフィルム４０にともに１５ショットの照射で、穴を貫通させることができる。このとき銅層４１に入射するパルスレーザビームのパルスエネルギ密度は約２０Ｊ／ｃｍ2、ベースフィルム４０に入射するパルスレーザビームのパルスエネルギ密度は約２Ｊ／ｃｍ2である。この最適例においては、図３（Ｃ）で示したガルバノミラー１７の加工領域で被加工部ａ1iのベースフィルム４０が加工されると同時に、ガルバノミラー１５の加工領域では被加工部ａiiの銅層４１が加工されることになる。
【００２５】
なお実際の加工においては、予め計算された分割比の周辺で微調整を行うことになる。
【００２６】
また、用いるパルスレーザビームの波長は６００ｎｍ以下のものが望ましい。波長が６００ｎｍを超える場合、銅箔に対する吸収率が１０％以下となり、銅層の加工が困難となるためである。
【００２７】
ここではマスク１１の貫通孔をＴＡＢ用テープ２０の表面に結像させるマスクイメージング光学系の実施例をあげたが、これが焦点レンズを用いてＴＡＢ用テープ２０上にパルスレーザビームの焦点を結ばせる集光光学系であっても、事情は全く同じである。
【００２８】
また、加工対象物がＴＡＢ用テープ２０ではなくＸＹステージに載った基板であっても、ステージのストロークを長くとれば同様に良質で時間効率のよい加工を行うことができる。
【００２９】
更にまた、パルス発振器１０から出射されたパルスレーザビームを分ける光学手段にビームスプリッタを用いることも考えられる。
【００３０】
以上、本発明の実施例について例示したが、その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能であることは当業者には自明であろう。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、金属層加工時に蓄積された熱の影響を排除して樹脂部の加工を行い、しかも加工時間を短縮することができる。これにより樹脂部材上に金属層が密着した加工対象物の加工において、品質と時間効率をともに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例によるレーザ加工装置の概略図である。
【図２】ＴＡＢ用テープの単位加工領域及び被加工部を形式的に表した図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の実施例によるレーザ加工方法を説明するための図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の実施例によるレーザ加工方法を説明するためのＴＡＢ用テープの断面図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｄ）は従来の２メタル基板の加工方法を説明するための２メタル基板断面図である。
【符号の説明】
Ｘ（ｉ）  単位加工領域
ａij  被加工部
１０  レーザ発振器
１１  マスク
１２  ＥＯＭ
１３  偏光板
１４  反射ミラー
１５  ガルバノスキャナ
１６  ｆθレンズ
１７  ガルバノスキャナ
１８  ｆθレンズ
１９  ロール機構
２０  ＴＡＢ用テープ
３０  矢印
４０  ベースフィルム
４０ａ  穴
４１、４２  銅層
４１ａ  穴
４３、４４  パルスレーザビーム
５１  樹脂層
５１ａ、５１ａ'  穴
５１ｂ  アンダーカット
５２  銅層
５２ａ  穴
５３  電極層
５４  紫外パルスレーザビーム
【図１】
0003715242.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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