(57)【要約】【課題】レーザ照射条件をより細かく調整することが可能なレーザパルス切出装置を提供する。【解決手段】ビーム偏向器が、外部からの指令により、入射するレーザビームを加工対象物に向かう加工経路に振り向ける。制御装置が、ビーム偏向器に指令を与えることによって、ビーム偏向器に入射する１つの原初レーザパルスから加工経路に向けてパルス幅及びパルスエネルギの異なる複数のレーザパルスを切り出す機能を持つ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの指令により、入射するレーザビームを加工対象物に向かう加工経路に振り向けるビーム偏向器と、
前記ビーム偏向器に指令を与えることにより、前記ビーム偏向器に入射する１つの原初レーザパルスから前記加工経路に向けてパルス幅及びパルスエネルギの異なる複数のレーザパルスを切り出す機能を持つ制御装置と
を有するレーザパルス切出装置。
【請求項２】
前記制御装置は、複数の制御モードから選択された１つの前記制御モードで前記ビーム偏向器を制御し、前記制御モードの各々では、前記原初レーザパルスから切り出されるパルス幅、切り出されるレーザパルスの個数、及びレーザパルス間のインターバルが設定されており、１つの前記原初レーザパルスのパルス幅内で前記制御モードを切り替える機能を有する請求項１に記載のレーザパルス切出装置。
【請求項３】
入射するレーザビームから加工対象物に向かう加工経路に振り向けるビーム偏向器を、複数の制御モードから選択された１つの前記制御モードで制御する制御装置と、
前記制御装置からの制御によって画像を表示する表示装置と、
入力装置と
を有し、
前記制御モードの各々は、前記ビーム偏向器に入射する原初レーザパルスから前記加工経路に向けて切り出されるレーザパルスのパルス幅、切り出されるレーザパルスの個数、及びレーザパルス間のインターバルを含む制御パラメータで規定され、
前記制御装置は、前記制御パラメータの入力を促す画像情報を前記表示装置に表示させ、前記入力装置から入力された前記制御パラメータを取得するレーザパルス切出装置。
【請求項４】
１つの原初レーザパルスから加工経路に向けてパルス幅及びパルスエネルギの異なる複数のレーザパルスを切り出して加工対象物に入射させることにより、加工対象物のレーザ加工を行うレーザ加工方法。
【請求項５】
１つの前記原初レーザパルスから複数のレーザパルスを切り出している期間の途中から、切り出すレーザパルスのパルス幅を短くすることによってパルスエネルギを小さくして前記加工対象物に穴を形成する請求項４に記載のレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザパルス切出装置及びレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザドリルを用いてプリント基板等に穴開け加工を行う場合には、通常１つの穴に対して複数のレーザパルスを入射させる。レーザ発振器から出力された１つの原初レーザパルスから複数のレーザパルスを切り出して穴開け加工を行うレーザ加工方法が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１０６２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
表面銅層、樹脂層、底面銅層を含む３層のプリント基板の底面銅層を残して、表面銅層と樹脂層とに穴（ブラインドビアホール）を形成する際に、底面銅層にダメージを与えないことが要求される。底面銅層が薄くなるに従って、底面銅層にダメージを与えることなくブラインドビアホールを形成することは困難になる。
【０００５】
３層のプリント基板に、表面銅層側、及び底面銅層側の両方から穴を形成し、樹脂層の中央付近で２つの穴を合体させてスルーホールを形成する際に、樹脂層の中央における穴径を表面銅層及び底面銅層における穴径よりも小さくして、かつ穴径のばらつきを低減させることが要求される。樹脂層が厚くなるに従って、樹脂層の中央における穴径のばらつきを低減させることが困難になる。
【０００６】
底面銅層にダメージを与えることなくブラインドビアホールを形成するために、レーザ照射条件をより細かく調整することが好ましい。同様に、樹脂層の中央におけるスルーホールの穴径のばらつきを低減させるために、レーザ照射条件をより細かく調整することが好ましい。
【０００７】
本発明の目的は、レーザ照射条件をより細かく調整することが可能なレーザパルス切出装置を提供することである。本発明の他の目的は、レーザ照射条件をより細かく調整することが可能なレーザ加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一観点によると、
外部からの指令により、入射するレーザビームを加工対象物に向かう加工経路に振り向けるビーム偏向器と、
前記ビーム偏向器に指令を与えることにより、前記ビーム偏向器に入射する１つの原初レーザパルスから前記加工経路に向けてパルス幅及びパルスエネルギの異なる複数のレーザパルスを切り出す機能を持つ制御装置と
を有するレーザパルス切出装置が提供される。
【０００９】
本発明の他の観点によると、
入射するレーザビームから加工対象物に向かう加工経路に振り向けるビーム偏向器を、複数の制御モードから選択された１つの前記制御モードで制御する制御装置と、
前記制御装置からの制御によって画像を表示する表示装置と、
入力装置と
を有し、
前記制御モードの各々は、前記ビーム偏向器に入射する原初レーザパルスから前記加工経路に向けて切り出されるレーザパルスのパルス幅、切り出されるレーザパルスの個数、及びレーザパルス間のインターバルを含む制御パラメータで規定され、
前記制御装置は、前記制御パラメータの入力を促す画像情報を前記表示装置に表示させ、前記入力装置から入力された前記制御パラメータを取得するレーザパルス切出装置が提供される。
【００１０】
本発明のさらに他の観点によると、
１つの原初レーザパルスから加工経路に向けてパルス幅及びパルスエネルギの異なる複数のレーザパルスを切り出して加工対象物に入射させることにより、加工対象物のレーザ加工を行うレーザ加工方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
１つの原初レーザパルスからパルス幅及びパルスエネルギの異なる複数のレーザパルスを切り出すことにより、レーザ照射条件をより細かく調整することが可能になる。オペレータは、複数の制御モードを規定する制御パラメータの入力を促す画像表示を見て、容易に制御パラメータの値を入力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施例によるレーザパルス切出装置が用いられているレーザ加工装置（レーザドリル）の概略図である。
【図２】図２Ａ〜図２Ｄは、加工対象物であるプリント基板の加工前、加工途中段階、及び加工終了時における断面図である。
【図３】図３Ａは、実施例による方法でプリント基板を加工するときのレーザパルスの波形の概略を示すグラフであり、図３Ｂ及び図３Ｃは、比較例による方法でプリント基板を加工するときのレーザパルスの波形の概略を示すグラフである。
【図４】図４は、実施例によるレーザパルス切出装置の表示装置に表示されたダイアログの一例を示す図である。
【図５】図５Ａ〜図５Ｅは、他の実施例によるレーザ加工方法でスルーホールを形成する各工程におけるプリント基板の断面図である。
【図６】図６は、レーザパルスＬＰ３２及びレーザパルスＬＰ４２のパルス数と、厚さ方向の中央部におけるスルーホールの内径のばらつきとの関係を示すグラフである。
【図７】図７は、図５Ａ〜図５Ｅに示した実施例による方法でスルーホールを形成するときのレーザパルスの波形の一例を示すグラフである。
【図８】図８Ａは、図５Ａ〜図５Ｅに示した実施例による方法で加工を行うときの複数のレーザパルスＬＰ３２のパルス列の例を示すグラフであり、図８Ｂは、比較例による方法で加工を行うときの複数のレーザパルスＬＰ３２のパルス列の例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１〜図４を参照して、実施例によるレーザパルス切出装置及びレーザ加工方法について説明する。
【００１４】
図１は、実施例によるレーザパルス切出装置が用いられているレーザ加工装置（レーザドリル）の概略図である。レーザ光源１０が、制御装置５５から発振指令信号Ｓ０を受けてレーザ発振し、パルスレーザビームＰＬＢを出力する。レーザ光源１０には、例えば炭酸ガスレーザが用いられる。例えば、発振指令信号Ｓ０の立ち上がりにより、発振開始が指令され、発振指令信号Ｓ０の立下りにより、発振停止が指令される。
【００１５】
レーザ光源１０から出力され、光学系１１を経由したパルスレーザビームＰＬＢの経路に、ビーム偏向器２０が配置されている。ビーム偏向器２０には、例えば音響光学偏向素子（ＡＯＤ）を用いることができる。光学系１１は、例えばビームエキスパンダ、アパーチャ等を含む。ビーム偏向器２０は、入射したレーザビームを、ビームダンパ１３に向かうダンパ経路ＰＤ、第１の加工経路ＭＰ１、及び第２の加工経路ＭＰ２のいずれかに振り向ける。ビーム偏向器２０は、音響光学結晶２１、トランスデューサ２２、及びドライバ２３を含む。トランスデューサ２２は、ドライバ２３によって駆動されることにより、音響光学結晶２１内に弾性波を生じさせる。
【００１６】
ドライバ２３に、経路切替端子２４、切出端子２５、第１の回折効率調整ノブ２６、及び第２の回折効率調整ノブ２７が設けられている。経路切替端子２４に、制御装置５５から経路選択信号Ｓ１が入力される。経路選択信号Ｓ１によって、第１の加工経路ＭＰ１及び第２の加工経路ＭＰ２のうち一方の経路が選択される。切出端子２５に、制御装置５５から切出信号Ｓ２が入力される。切出信号Ｓ２が入力されていない期間、ビーム偏向器２０は、入射したレーザビームをダンパ経路ＰＤに振り向ける。切出信号Ｓ２が入力されている期間、ビーム偏向器２０は、第１の加工経路ＭＰ１及び第２の加工経路ＭＰ２のうち経路選択信号Ｓ１によって選択されている方の経路にレーザビームを振り向ける。
【００１７】
第１の回折効率調整ノブ２６により、入力されたレーザビームを第１の加工経路ＭＰ１に振り向けるときの回折効率を調整することができる。第２の回折効率調整ノブ２７により、入力されたレーザビームを第２の加工経路ＭＰ２に振り向けるときの回折効率を調整することができる。このように、ビーム偏向器２０は、第１の加工経路ＭＰ１への回折効率と、第２の加工経路ＭＰ２への回折効率とを、独立に調整する機能を有する。回折効率を調整することにより、第１の加工経路ＭＰ１及び第２の加工経路ＭＰ２に振り向けられるレーザビームの光強度を調整することができる。第１の回折効率調整ノブ２６及び第２の回折効率調整ノブ２７で回折効率を調整する方法に替えて、制御装置５５から回折効率の指令値をドライバ２３に入力する構成としてもよい。
【００１８】
制御装置５５及びビーム偏向器２０は、パルスレーザビームＰＬＢの各レーザパルスから第１の加工経路ＭＰ１に向かうレーザパルス、及び第２の加工経路ＭＰ２に向かうレーザパルスを切り出すレーザパルス切出装置として機能する。
【００１９】
第１の加工経路ＭＰ１に出力されたレーザビームは、ミラー３０で反射されてビームスキャナ３１に入射する。ビームスキャナ３１は、レーザビームの進行方向を二次元方向に変化させる。ビームスキャナ３１には、例えば一対のガルバノスキャナを用いることができる。ビームスキャナ３１で偏向されたレーザビームが、ｆθレンズ３２で収束された後、加工対象物３３に入射する。同様に、第２の加工経路ＭＰ２に出力されたレーザビームは、ミラー４０、ビームスキャナ４１、ｆθレンズ４２を経由して加工対象物４３に入射する。加工対象物３３、４３は、ステージ５０に保持されている。
【００２０】
ビームスキャナ３１、４１は、それぞれ制御装置５５から制御信号Ｇ１、Ｇ２を受けて、レーザビームが指令された目標位置に入射するように動作する。レーザビームの入射位置が指令された目標位置に整定されると、整定完了を制御装置５５に通知する。
【００２１】
表示装置５６が、制御装置５５からの制御によって画像を表示する。オペレータが入力装置５７を操作することにより、レーザ加工を行うための種々の制御パラメータを入力する。制御装置５５は入力装置５７から、入力された制御パラメータを取得し、記憶装置に記憶させる。表示装置５６には、例えば液晶ディスプレイ等が用いられる。入力装置５７には、例えばキーボード、ポインティングデバイス等が用いられる。表示装置５６及び入力装置５７にタッチパネルを用いてもよい。
【００２２】
図２Ａ〜図２Ｄは、加工対象物であるプリント基板６０の加工前、加工途中段階、及び加工終了時における断面図である。図２Ａに示すように、プリント基板６０は、表面銅層６２、樹脂層６１、及び底面銅層６３が積層された３層構造を有する。
【００２３】
図２Ｂに示すように、表面銅層６２にレーザパルスＬＰ１１を入射させることにより、凹部６５を形成する。凹部６５は、表面銅層６２の表面から樹脂層６１の深さ方向の途中まで達する。
【００２４】
図２Ｃに示すように、凹部６５の底面に、例えば２つのレーザパルスＬＰ１２を入射させることにより、凹部６５を深くする。この時点で凹部６５は底面銅層６３まで達していない。
【００２５】
図２Ｄに示すように、凹部６５の底面に、例えば２つのレーザパルスＬＰ１３を入射させることにより、凹部６５をさらに深くする。この時点で凹部６５が底面銅層６３まで達し、ブラインドビアホールが形成される。
【００２６】
レーザパルスＬＰ１１（図２Ｂ）は、表面銅層６２を貫通させることができるパルスエネルギを有する。レーザパルスＬＰ１２（図２Ｃ）のパルスエネルギは、レーザパルスＬＰ１１のパルスエネルギよりも小さい。レーザパルスＬＰ１２のパルスエネルギは、凹部６５が底面銅層６３まで到達せず、かつ樹脂層６１を掘り進めることができる程度の大きさに設定されている。レーザパルスＬＰ１１及びＬＰ１２のパルスエネルギは、加工対象物の材料、厚さ等によって好適な値に設定される。
【００２７】
レーザパルスＬＰ１３（図２Ｄ）のパルスエネルギは、レーザパルスＬＰ１２（図２Ｃ）のパルスエネルギよりも小さく、露出した底面銅層６３に入射しても実質的に底面銅層６３にダメージを与えない程度に設定されている。
【００２８】
図３Ａは、プリント基板６０を加工するときのレーザパルスの波形の概略を示すグラフである。レーザ光源１０から原初レーザパルスＬＯ１及びＬＯ２が出力される。原初レーザパルスＬＯ１及びＬＯ２の波形は、立ち上がり時点から光強度が上昇する部分、光強度の変化が緩やかな部分、光強度が急峻に立ち下がる部分を含む。第１の加工経路ＭＰ１及び第２の加工経路ＭＰ２に向けられるレーザパルスは、光強度の変化が緩やかな部分から切り出される。
【００２９】
原初レーザパルスＬＯ１の前半部分から、第１の加工経路ＭＰ１に向かうレーザパルスＬＰ１１が切り出され、後半部分から、第２の加工経路ＭＰ２に向かうレーザパルスＬＰ２１が切り出される。レーザパルスＬＰ１１は、図２Ｂに示した加工工程で凹部６５を形成する。
【００３０】
原初レーザパルスＬＯ２の前半部分から、第１の加工経路ＭＰ１に向かう２つのレーザパルスＬＰ１２及び２つのレーザパルスＬＰ１３が切り出され、後半部分から、第２の加工経路ＭＰ２に向かう２つのレーザパルスＬＰ２２及び２つのレーザパルスＬＰ２３が切り出される。
【００３１】
レーザパルスＬＰ１３のパルス幅は、レーザパルスＬＰ１２のパルス幅より短い。このため、レーザパルスＬＰ１３のパルスエネルギは、レーザパルスＬＰ１２のパルスエネルギより小さくなる。パルス幅及びパルスエネルギに関して、レーザパルスＬＰ２２とＬＰ２３との関係はレーザパルスＬＰ１２とＬＰ１３との関係と同一である。２つのレーザパルスＬＰ１２は、図２Ｃに示した加工工程で凹部６５を掘り進める用途に用いられる。２つのレーザパルスＬＰ１３は、図２Ｄに示した加工工程で凹部６５を底面銅層６３まで到達させる用途に用いられる。
【００３２】
図３Ａに示したように、制御装置５５及びビーム偏向器２０からなるレーザパルス切出装置は、１つの原初レーザパルスＬＯ２から１つの加工経路、例えば第１の加工経路ＭＰ１に向けてパルス幅及びパルスエネルギの異なる複数のレーザパルスＬＰ１２及びＬＰ１３を切り出す機能を持つ。同様に、実施例によるレーザパルス切出装置は、第２の加工経路ＭＰ２に向けても、１つの原初レーザパルスＬＯ２からパルス幅及びパルスエネルギの異なる複数のレーザパルスＬＰ２２及びＬＰ２３を切り出す機能を持つ。このため、実施例によるレーザパルス切出装置を用いたレーザ加工装置は、２枚の加工対象物３３及び４３（図１）に対して同時にレーザ加工を行うことができる。
【００３３】
次に、図３Ｂ及び図３Ｃに示した比較例と比較しながら実施例によるレーザパルス切出装置の優れた効果について説明する。比較例によるレーザパルス切出装置は、１つの原初レーザパルスから切り出すレーザパルスのパルス幅を変化させる機能を持たない。
【００３４】
図３Ｂは、比較例によるレーザパルス切出装置を用いてレーザ加工を行うときのレーザパルスの波形の概略の一例を示すグラフである。比較例によるレーザパルス切出装置は、１つの原初レーザパルスから切り出すレーザパルスのパルス幅を変化させる機能を持たないため、原初レーザパルスＬＯ２から切り出すレーザパルスＬＰ１２及びレーザパルスＬＰ１３のパルス幅が同一になってしまう。
【００３５】
図２Ｄに示した凹部６５を底面銅層６３まで到達させる加工工程において、レーザパルスＬＰ１２のパルス幅と同一のパルス幅のレーザパルスＬＰ１３で加工を行うと、パルスエネルギが高すぎて底面銅層６３にダメージを与えてしまう。底面銅層６３にダメージを与えない程度までレーザパルスＬＰ１３のパルスエネルギを小さくするためには、レーザパルスＬＰ１２のパルスエネルギも小さくしなければならない。このため、図２Ｃに示した凹部６５を掘り進める加工工程で、加工速度が著しく遅くなる。
【００３６】
図３Ｃは、比較例によるレーザパルス切出装置を用いて、底面銅層６３にダメージを与えないように穴開け加工を行うときのレーザパルスの波形の概略を示すグラフである。原初レーザパルスＬＯ２から、図２Ｃの凹部６５を掘り進める加工工程で使用される２つのレーザパルスＬＰ１２のみを切り出す。図２Ｄに示した凹部６５を底面銅層６３まで到達させる加工工程で使用される２つのレーザパルスＬＰ１３は、後続の原初レーザパルスＬＯ３から切り出す。
【００３７】
レーザパルスＬＰ１２を切り出す原初レーザパルスＬＯ２と、レーザパルスＬＰ１３を切り出す原初レーザパルスＬＯ３とが異なるため、レーザパルスＬＰ１３のパルス幅を、レーザパルスＬＰ１２のパルス幅と異ならせることができる。このため、図３Ａに示した実施例と同様に、底面銅層６３に与えるダメージを低減することができる。
【００３８】
ところが、図３Ｃに示した例では、１つのブラインドビアホールを形成するために、３個の原初レーザパルスＬＯ１、ＬＯ２、ＬＯ３が必要となる。このため、図３Ａに示した実施例と比較して、加工時間が長くなり、レーザビームのエネルギ利用効率の低下してしまう。
【００３９】
実施例によるレーザパルス切出装置を用いることにより、加工時間を長くすることなく、底面銅層６３に与えるダメージを低減させることができる。
【００４０】
次に、実施例によるレーザ加工方法のレーザ照射条件について説明する。レーザ光源１０（図１）が出力する原初レーザパルスＬＯ１、ＬＯ２（図３Ａ）のパルス幅、原初レーザパルスの立ち上がり時点から第１の加工経路ＭＰ１に向かう最初のレーザパルスを切り出す時点までの時間幅、原初レーザパルスの立ち上がり時点から第２の加工経路ＭＰ２に向かう最初のレーザパルスを切り出す時点までの時間幅は、予め設定されている。
【００４１】
表面銅層６２を加工するときの照射条件を決定する制御パラメータは、レーザパルスＬＰ１１、ＬＰ１２（図３Ａ）のパルス幅を含む。樹脂層６１の加工は、凹部６５を掘り進める加工を行う制御モード（図２Ｃ）、及び凹部６５を底面銅層６３まで到達させる加工を行う制御モード（図２Ｄ）の２つの制御モードを切り替えることにより実行される。従って、樹脂層６１を加工するときの照射条件として、この２つの制御モードの照射条件を設定する必要がある。各制御モードは、加工経路に切り出すレーザパルスのパルス幅、レーザパルスの個数、及びレーザパルス間の時間幅（インターバル）を含む制御パラメータによって規定される。
【００４２】
制御装置５５（図１）は、これらの照射条件が未設定である場合、またはオペレータが照射条件を変更する操作を行った場合、制御パラメータの入力を促す画像情報（ダイアログ）を表示装置５６に表示させる。さらに、「確定ボタン」及び「戻るボタン」を表示する。オペレータが「戻るボタン」を選択すると、制御装置５５は、ダイアログを表示する前の画面、例えばメインメニュー画面を表示する。
【００４３】
図４は、表示装置５６に表示されたダイアログの一例を示す図である。制御装置５５は、「照射条件を入力してください。」というメッセージとともに、表面銅層６２を加工するときのパルス幅、樹脂層６１を加工するときの制御モードごとのパルス幅、パルスの個数、及びインターバルの入力を行う画像を表形式で表示する。表面銅層６２を加工するときのパルス数は１個であるため、表面銅層６２を加工するときのパルスの個数及びインターバルは入力する必要がない。オペレータが、入力装置５７を操作してこれらの制御パラメータの値を入力し、「確定ボタン」を選択すると、制御装置５５は、入力装置５７からこれらの制御パラメータの値を取得し、記憶装置に記憶させる。制御パラメータが設定されると、制御装置５５は、設定された制御パラメータに従ってビーム偏向器２０を制御する。
【００４４】
オペレータは、図４に示したダイアログを見ながら、必要となる制御パラメータを容易に入力することができる。
【００４５】
上記実施例では、制御装置５５が１つの原初レーザパルスのパルス幅内で２つの制御モードの一方から他方に切り替えてビーム偏向器２０を制御することとしたが、３つ以上の制御モードから選択された１つの制御モードでビーム偏向器２０を制御するようにしてもよい。この場合、制御装置５５は、１つの原初レーザパルスのパルス幅内で、制御モードの切り替えを複数回行う機能を持つ。これにより、レーザ照射条件をより細かに調整することが可能になる。
【００４６】
上記実施例では、表面銅層６２、樹脂層６１、及び底面銅層６３からなる３層構造のプリント基板６０（図２Ａ）を加工対象物としたが、その他の構造の加工対象物にブラインドビアホールを形成するレーザ加工に上記実施例によるレーザパルス切出装置を用いることも可能である。例えば、表面銅層と複数の内層銅層を有する多層プリント基板に、内層銅層に達するブラインドビアホールを形成するレーザ加工に、実施例によるレーザパルス切出装置を用いることも可能である。
【００４７】
上記実施例では、表面銅層６２に開口が形成されていない状態で、表面銅層６２と樹脂層６１との両方を貫通するブラインドビアホールを形成した。このようなビアホールの形成方法は「ダイレクト加工」と呼ばれる。上記実施例によるレーザパルス切出装置は、表面銅層に既にビアホール用の開口が形成されており、その下の樹脂層のみに凹部を形成するレーザ加工にも適用することができる。このようなビアホールの形成方法は「コンフォーマル加工」と呼ばれる。コンフォーマル加工を行う場合には、レーザパルスＬＰ１１を用いた加工工程（図２Ｂ）を省略し、レーザパルスＬＰ１２を用いた加工工程（図２Ｃ）とレーザパルスＬＰ１３を用いた加工工程（図２Ｄ）を実行すればよい。
【００４８】
上記実施例では、ビーム偏向器２０として音響光学偏向素子を用いたが、電気光学変調器（ＥＯＭ）と偏光ビームスプリッタとを用いてレーザビームの進行方向を変化させてもよい。また、上記実施例では、ビーム偏向器２０が、入射するレーザビームを２つの加工経路に振り向ける機能を有していたが、１つの加工経路のみに振り向ける機能を有するビーム偏向器を用いてもよい。
【００４９】
次に、図５Ａ〜図８Ｂを参照して、他の実施例によるレーザ加工方法について説明する。このレーザ加工方法で使用するレーザパルス切出装置及びレーザ加工装置は、図１に示したものと同一である。
【００５０】
以下、図１〜図４に示した実施例と共通の構成については説明を省略する。図１〜図４に示した実施例ではプリント基板６０にブラインドビアホールを形成したが、本実施例では、プリント基板６０に両側からレーザパルスを入射させてスルーホールを形成する。
【００５１】
図５Ａ〜図５Ｅは、本実施例によるレーザ加工方法でスルーホールを形成するときの加工前、加工途中段階、及び加工後のプリント基板６０の断面図である。
【００５２】
図５Ａに示すように、スルーホールを形成するプリント基板６０は、表面銅層６２、樹脂層６１、及び底面銅層６３が積層された３層構造を有する。
【００５３】
図５Ｂに示すように、表面銅層６２にレーザパルスＬＰ３１を入射させることにより、表面銅層６２を貫通する凹部７０を形成する。凹部７０の縦断面の形状は、ほぼ台形状である。さらに、図５Ｃに示すように、凹部７０の底面に複数のレーザパルスＬＰ３２を入射させることにより、凹部７０を掘り進める。複数のレーザパルスＬＰ３２の入射が終了した時点で、凹部７０は樹脂層６１の厚さ方向のほぼ中間点まで達する。レーザパルスＬＰ３２の各々のパルス幅は、レーザパルスＬＰ３１（図５Ｂ）のパルス幅より短い。その結果、レーザパルスＬＰ３２の各々のパルスエネルギは、レーザパルスＬＰ３１のパルスエネルギより小さくなる。
【００５４】
レーザパルスＬＰ３２の照射が終了すると、プリント基板６０の表裏を反転させる。その後、図５Ｄに示すように、底面銅層６３にレーザパルスＬＰ４１を入射させることにより、底面銅層６３を貫通する凹部７１を形成する。レーザパルスＬＰ４１は、凹部７０が形成されている位置に対応する位置に入射させる。この時点で、凹部７１は、表面銅層６２側から形成されている凹部７０の底面まで到達しない。
【００５５】
図５Ｄに示すように、凹部７１の底面に複数のレーザパルスＬＰ４２を入射させることにより、凹部７１を掘り下げる。これにより、表側から形成された凹部７０と裏側から形成された凹部７１とが合体し、スルーホール７２が形成される。凹部７０及び凹部７１の各々の縦断面が台形状の形状を有するため、スルーホール７２は、厚さ方向のほぼ中央部において最も内径が小さくなる。
【００５６】
次に、図６を参照して、厚さ方向の中央部におけるスルーホール７２（図５Ｅ）の内径のばらつきと、レーザパルスＬＰ３２（図５Ｃ）及びレーザパルスＬＰ４２（図５Ｅ）のパルス数との関係について説明する。
【００５７】
図６は、レーザパルスＬＰ３２（図５Ｃ）及びレーザパルスＬＰ４２（図５Ｅ）のパルス数と、厚さ方向の中央部におけるスルーホール７２（図５Ｅ）の内径のばらつきとの関係を示すグラフである。レーザパルスＬＰ３２及びレーザパルスＬＰ４２のパルス数が異なる条件で複数のスルーホール７２を形成し、スルーホール７２の中央部における穴径を測定した。横軸は、レーザパルスＬＰ３２及びレーザパルスＬＰ４２各々のパルス数を表し、縦軸は、中央部におけるスルーホール７２の内径のピークツーピーク値を単位「μｍ」で表す。
【００５８】
表側から加工するレーザパルスＬＰ３２のパルス数と、裏側から加工するレーザパルスＬＰ４２のパルス数とは同一にした。また、複数のレーザパルスＬＰ３２のパルスエネルギの合計値、及び複数のレーザパルスＬＰ４２のパルスエネルギの合計値が最適化されるように、レーザパルスＬＰ３２及びレーザパルスＬＰ４２の各々のパルス幅を設定した。
【００５９】
レーザパルスＬＰ３２及びレーザパルスＬＰ４２のパルス数を増やすと、スルーホール７２の中央部の穴径のばらつきが低減することがわかる。この実験結果からわかるように、スルーホール７２の中央部の穴径のばらつきを低減させるために、樹脂層６１の凹部７０及び７１を掘り進めるためのレーザパルスＬＰ３２（図５Ｃ）及びレーザパルスＬＰ４２（図５Ｅ）のパルス数を増やすことが好ましい。
【００６０】
図７は、本実施例による方法でスルーホールを形成するときのレーザパルスの波形の一例を示すグラフである。
【００６１】
第１の加工経路ＭＰ１に配置されたプリント基板６０の表面銅層６２を加工するレーザパルスＬＰ３１（図５Ｂ）は、原初レーザパルスＬＯ１０から切り出され、表側から樹脂層６１を加工するレーザパルスＬＰ３２（図５Ｃ）は、原初レーザパルスＬＯ１１から切り出される。底面銅層６３を加工するレーザパルスＬＰ４１（図５Ｄ）は、原初レーザパルスＬＯ２０から切り出され、裏側から樹脂層６１を加工するレーザパルスＬＰ４２（図５Ｅ）は、原初レーザパルスＬＯ２１から切り出される。
【００６２】
第２の加工経路ＭＰ２に配置されたプリント基板６０の加工には、原初レーザパルスＬＯ１０、ＬＯ１１、ＬＯ２０、ＬＯ２１の各々の後半部分から切り出されるレーザパルスが用いられる。
【００６３】
図８Ａは、複数のレーザパルスＬＰ３２のパルス列の例を示すグラフである。上段のグラフは、６個のレーザパルスＬＰ３２のパルス幅が全て０．５μｓの例を示している。中段のグラフは、５個のレーザパルスＬＰ３２のパルス幅が０．５μｓであり、残りの１つのレーザパルスＬＰ３２のパルス幅が０．４μｓである例を示している。下段のグラフは、４個のレーザパルスＬＰ３２のパルス幅が０．５μｓであり、残りの２つのレーザパルスＬＰ３２のパルス幅が０．４μｓである例を示している。以下、レーザパルスＬＰ３２の各々のパルス幅は、０．１μｓ間隔で調整することができる例について説明する。
【００６４】
次に、図８Ｂに示した比較例と比較して、本実施例の優れた効果について説明する。比較例によるレーザ加工方法で使用されるレーザパルス切出装置は、１つの原初レーザパルスから異なるパルス幅の複数のレーザパルスを切り出すことができない。
【００６５】
図８Ｂは、比較例によるレーザ加工方法で加工するときのレーザパルスの波形の一例を示すグラフである。比較例では、複数のレーザパルスＬＰ３２のパルス幅を１つの原初レーザパルスＬＯ１１内で変更することができない。図８Ｂの上段、中段、及び下段のグラフは、それぞれ６個のレーザパルスＬＰ３２のパルス幅が全て０．５μｓ、０．４μｓ、及び０．３μｓである例を示している。
【００６６】
図８Ｂの上段、中段、及び下段のグラフに示したパルス列のパルス幅の合計は、それぞれ３．０μｓ、２．４μｓ、及び１．８μｓである。このように、比較例によるレーザパルス切出装置を用いた場合には、レーザパルスＬＰ３２のパルス数を６個にするという条件の下で、パルス幅の合計値を０．６μｓの刻み幅でしか調整できない。例えば、スルーホールの中央部の穴径を目標値に一致させるために、パルス幅の合計値を２．７μｓにすることが望ましい場合でも、パルス幅の合計値をその値に一致させることができず、パルス幅の合計値を３．０μｓまたは２．４μｓとした条件で加工を行わざるを得ない。
【００６７】
これに対し、本実施例によるレーザパルス切出装置を用いた場合には、図８Ａに示したように、パルス幅の合計値を０．１μｓの刻み幅で調整することができる。パルス幅の合計値は、パルスエネルギの合計値に対応する。従って、本実施例では、パルスエネルギの合計値を、比較例の場合より細かい刻み幅で調整することが可能である。これにより、スルーホールの中央部の穴径を目標値に一致させるための最適な条件で加工を行うことが可能になる。
【００６８】
上述の各実施例は例示であり、異なる実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。複数の実施例の同様の構成による同様の作用効果については実施例ごとには逐次言及しない。さらに、本発明は上述の実施例に制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【００６９】
１０  レーザ光源
１１  光学系
１３  ビームダンパ
２０  ビーム偏向器
２１  音響光学結晶
２２  トランスデューサ
２３  ドライバ
２４  経路切替端子
２５  切出端子
２６  第１の回折効率調整ノブ
２７  第２の回折効率調整ノブ
３０  ミラー
３１  ビームスキャナ
３２  ｆθレンズ
３３  加工対象物
４０  ミラー
４１  ビームスキャナ
４２  ｆθレンズ
４３  加工対象物
５０  ステージ
５５  制御装置
５６  表示装置
５７  入力装置
６０  プリント基板
６１  樹脂層
６２  表面銅層
６３  底面銅層
６５  凹部
７０、７１  凹部
７２  スルーホール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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