(57)【要約】      （修正有）【課題】被加工物に位置精度に優れたレーザ加工で孔が形成できるレーザ加工用治具を得ること。【解決手段】レーザ光Ｌによって孔５ａが形成される被加工物５が載置されて被加工物５を保持する保持板１と、保持板１を上部で支持する枠状の支持体２と、支持体２の下部に配置されて保持板１および支持体２とともに内側に空間を形成する板状の基体３と、基体３の上の貫通孔１ａの直下の部位に配置されたレーザ光吸収体４とからなるレーザ加工用治具１０であって、基体３はレーザ光吸収体４の周囲に位置する基体側吸引孔３ａを有する。基体側吸引孔３ａから吸引される空気の流れによってレーザ光吸収体４および基体３が空冷され、保持板１の熱膨張を抑制し被加工物５の伸長を抑制することができるので、被加工物５に形成される孔５ａの位置精度を良好で高精度なものとすることができる。【選択図】図１
2011067848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光によって孔が形成される被加工物が載置されて該被加工物を保持する、前記孔に対応する位置に前記孔の径よりも大きい径の貫通孔を有する保持板と、該保持板を上部で支持する枠状の支持体と、該支持体の下部に配置されて前記保持板および前記支持体とともに内側に空間を形成する板状の基体と、前記基体の上の前記貫通孔の直下の部位に配置されたレーザ光吸収体とからなるレーザ加工用治具であって、前記基体は、前記レーザ光吸収体の周囲に位置する基体側吸引孔を有することを特徴とするレーザ加工用治具。
【請求項２】
前記基体は、上面の前記レーザ光吸収体が配置される部位に、前記レーザ光吸収体を前記基体の前記上面との間に隙間を設けて支持する突起部を有することを特徴とする請求項１記載のレーザ加工用治具。
【請求項３】
前記基体は、前記レーザ光吸収体の下側に第２の基体側吸引孔を有することを特徴とする請求項２記載のレーザ加工用治具。
【請求項４】
レーザ装置と、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のレーザ加工用治具と、該レーザ加工用治具に接続された吸引装置とを具備することを特徴とするレーザ加工用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばセラミック多層配線基板または有機ビルドアップ基板の製造工程、あるいは積層コンデンサ等の電子部品の製造工程において用いられ、セラミックグリーンシート等の絶縁層となる被加工物にレーザ光を用いて層間の導通を取るための貫通孔を加工するレーザ加工用治具、およびそれを用いたレーザ加工用装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子に形成されるパターンの微細化あるいは電極の狭ピッチ化に伴って、その半導体素子を実装するためのセラミック多層配線基板または有機ビルドアップ基板等にも配線導体の微細化ならびに貫通導体および電極パッドの狭ピッチ化が求められるようになってきている。
【０００３】
セラミック多層配線基板の絶縁層に貫通導体を形成する手法としては、従来はハード加工と呼ばれる、金型を被加工物であるセラミックグリーンシートに押し付けて貫通孔を形成する加工方法が主に用いられてきた。しかし、このハード加工では、微細な構造を持つ金型単価が上昇してきていること、また貫通孔のサイズおよび配置が変わるごとに金型を用意する必要があることから、近年はレーザ光等を用いた加工方法であるソフト加工が注目されている。ソフト加工の中でもレーザ加工は、被加工物を所定の位置に保持するための下治具の構造，形状，材質およびサイズ等によって、被加工物に形成される貫通孔の形状および寸法精度が変わることから、下治具について様々な構造が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１に開示されたレーザ加工装置の例を図４に縦断面図で示す。図４に示す例において、101は加工部材、101ａは開口部、102は空間部、103は吸収層、104は加工台、Ｌはレーザ光（白抜き矢印で表わす）を示している。この例では、加工台104の空間部102内に、加工部材101の開口部101ａを通過したレーザ光Ｌを吸収する吸収層103を設けた構造となっている。これによれば、平行性および貫通性の良い加工を高精度で実現できるレーザ加工装置を提供できるというものである。
【０００５】
また、特許文献２に開示されたレーザ加工装置の例を図５に縦断面図で示す。図５において、201は吸着プレート、202は保持台、203は被加工物、Ｌはレーザ光（白抜き矢印で表わす）、205はレーザ加工部直下の貫通孔、206はレーザ加工部以外の貫通孔、207はキャリアフィルム、209は吸着プレートの上面、210ａおよび210ｂは吸引部、211は保持台202の吸引穴の上面、212はレーザ加工部、213はレーザ加工部直下のレーザ光Ｌを照射しない部分の貫通孔を示している。この例は、被加工物203を載置する吸着プレート201と、吸着プレート201を保持する保持台202とを備え、被加工物203にレーザ光Ｌを照射して加工を行なうレーザ加工装置であり、レーザ光Ｌが照射される被加工物203の直下に相当する吸着プレート201の複数の部分に貫通孔205を設けるとともに、レーザ光Ｌが照射されない吸着プレート201の複数の部分に貫通孔206を設け、レーザ光Ｌが照射される被加工物203の直下に相当する吸着プレート201に設けられた複数個の貫通孔205に対する吸引部210ａと、レーザ光Ｌが照射されない吸着プレート201の部分に設けられた複数個の貫通孔206に対する吸引部210ｂとが、それぞれ独立した構造となっている。これによって、被加工物203に損傷を与えず、薄膜状の高分子フィルムでも高精度の孔開け、溝形成またはマーキング等の微細精密加工ができるレーザ加工装置が得られるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−66788号公報
【特許文献２】特開2003−71585号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図４に示す従来のレーザ加工装置においては、加工台104の空間部102内に加工部材101の開口部101ａを通過したレーザ光Ｌを吸収する吸収層103を設けた構造は、加工台104と吸収層103とが接触していることから、レーザ光Ｌを吸収することによって吸収層103で発生した熱が加工台104に伝導し、加工台104が熱膨張することによって加工台104に載置された加工部材101も伸長した状態で貫通孔である開口部101ａが形成されるので、加工後に加工台104が放熱して収縮することによって元に戻る加工部材101に形成された開口部101ａの位置精度が劣化するという問題があった。
【０００８】
また、図５に示す他の従来のレーザ加工装置においては、レーザ光Ｌが照射される被加工物203の直下に相当する吸着プレート201の複数の部分にレーザ加工部直下の貫通孔205を設けるとともに、レーザ光Ｌが照射されない吸着プレート201の複数の部分にレーザ加工部以外の貫通孔206を設け、レーザ光Ｌが照射される被加工物203の直下に相当する吸着プレート201に設けられた複数個のレーザ加工部直下の貫通孔205に対する吸引部210ａと、レーザ光Ｌが照射されない吸着プレート201の部分に設けられた複数個のレーザ加工部以外の貫通孔206に対する吸引部210ｂとがそれぞれ独立している構造は、レーザ光Ｌが吸着プレート201の複数の部分に設けられたレーザ加工部直下の貫通孔205を透過して保持台202の吸引穴の上面211に直接照射されてしまうため、保持台202がレーザ光Ｌの照射によって加熱されて熱膨張することにより、吸着プレート201が伸長して、載置された被加工物303も伸長した状態で貫通孔であるレーザ加工部212が形成されるので、やはり加工後の放熱によって保持台202が収縮して吸着プレート201とともに元に戻る被加工物203に形成されたレーザ加工部212の位置精度が劣化するという問題があった。
【０００９】
本発明は以上のような従来の技術における問題点を解決するために案出されたものであり、その目的は、被加工物に形成される貫通孔について、その位置精度に優れた高精度のレーザ加工ができるレーザ加工用治具を提供することにある。また、その本発明のレーザ加工用治具を用いたレーザ加工用装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のレーザ加工用治具は、レーザ光によって孔が形成される被加工物が載置されて該被加工物を保持する、前記孔に対応する位置に前記孔の径よりも大きい径の貫通孔を有する保持板と、該保持板を上部で支持する枠状の支持体と、該支持体の下部に配置されて前記保持板および前記支持体とともに内側に空間を形成する板状の基体と、該基体の上の前記貫通孔の直下の部位に配置されたレーザ光吸収体とからなるレーザ加工用治具であって、前記基体は、前記レーザ光吸収体の周囲に位置する基体側吸引孔を有することを特徴とする。これを第１のレーザ加工用治具とする。
【００１１】
また、本発明のレーザ加工用治具は、第１のレーザ加工用治具において、前記基体は、上面の前記レーザ光吸収体が配置される部位に、前記レーザ光吸収体を前記基体の前記上面との間に隙間を設けて支持する突起部を有することを特徴とする。これを第２のレーザ加工用治具とする。
【００１２】
また、本発明のレーザ加工用治具は、第２のレーザ加工用治具において、前記基体は、前記レーザ光吸収体の下側に第２の基体側吸引孔を有することを特徴とする。これを第３のレーザ加工用治具とする。
【００１３】
本発明のレーザ加工用装置は、レーザ装置と、上記第１乃至第３のいずれかのレーザ加工用治具と、該レーザ加工用治具に接続された吸引装置とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のレーザ加工用治具である第１のレーザ加工用治具によれば、レーザ光によって孔が形成される被加工物が載置されてこの被加工物を保持する、孔に対応する位置に孔の径よりも大きい径の貫通孔を有する保持板と、この保持板を上部で支持する枠状の支持体と、この支持体の下部に配置されて保持板および支持体とともに内側に空間を形成する板状の基体と、この基体の上の貫通孔の直下の部位に配置されたレーザ光吸収体とからなるレーザ加工用治具であって、基体は、レーザ光吸収体の周囲に位置する基体側吸引孔を有することから、レーザ光吸収体にレーザ光が照射されるとレーザ光吸収体がレーザ光を吸収することによって、レーザ光が反射してこの反射したレーザ光が基体や保持板に吸収されて発熱することによる熱膨張を抑制でき、かつレーザ光吸収体がレーザ光を吸収して発熱することによってレーザ光吸収体に蓄積された熱が、基体側吸引孔から吸引される空気の流れによってレーザ光吸収体および基体が空冷されることにより、基体から支持体を介して保持板へ伝導することを抑制できるので、保持板の熱膨張を抑制できる。従って、保持板に載置される被加工物の伸長を抑制することができることから、被加工物に形成される孔の位置精度を良好で高精度なものとすることが可能となる。
【００１５】
また、基体側吸引孔がレーザ光吸収体を取り囲むように位置していることから、レーザ光の入射側から出射側に向かって、被加工物に形成された孔（貫通孔）、保持板の貫通孔、支持体の内側の空間および基体側吸引孔の順に空気の流れを生じ、レーザ光が照射されて高温となったレーザ光吸収体の熱を効果的に空冷することができるので、基体，支持体および保持板の熱膨張を抑制して、被加工物に形成される孔の位置精度を良好で高精度なものとすることが可能となる。
【００１６】
また、本発明のレーザ加工用治具である第２のレーザ加工用治具によれば、基体が、上面のレーザ光吸収体が配置される部位に、レーザ光吸収体を基体の上面との間に隙間を設けて支持する突起部を有することから、レーザ光吸収体と基体との接触面積が小さくなっており、レーザ光の照射によってレーザ光吸収体に蓄積された熱が、レーザ光吸収体から基体および支持体を介して保持板へと伝導することを効果的に抑制できるので、基体の熱膨張を抑制し、支持体および保持板が熱膨張して被加工物が伸長することを抑制して、被加工物に形成される孔の位置精度を安定して良好で高精度なものとすることが可能となる。
【００１７】
また、本発明のレーザ加工用治具である第３のレーザ加工用治具によれば、基体が、レーザ光吸収体の下側に第２の基体側吸収孔を有することから、レーザ光の照射によってレーザ光吸収体に蓄積された熱を、レーザ光吸収体の周囲から下側の第２の基体側吸収孔への空気の流れによってレーザ光吸収体の表面で効果的に冷却することができ、レーザ光吸収体と基体とが接触する面積が小さくなっていることとあいまって、レーザ光吸収体から基体への熱伝導を効果的に抑制することが可能となり、基体、支持体および保持板の熱膨張を効果的に抑制できるので、基体、支持体および保持板が熱膨張して被加工物が伸長することを効果的に抑制して、被加工物に形成される孔の位置精度を安定して良好で高精度なものとすることが可能となる。
【００１８】
本発明のレーザ加工装置によれば、レーザ装置と、本発明の第１乃至第３のいずれかのレーザ加工用治具と、レーザ加工用治具に接続された吸引装置とを具備することから、被加工物に形成される孔の位置精度を良好で高精度なものとすることが可能なレーザ加工装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のレーザ加工用治具の実施の形態の一例を示す、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は平面図である。
【図２】本発明のレーザ加工用治具の実施の形態の他の例を示す、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は平面図である。
【図３】本発明のレーザ加工用治具の実施の形態のさらに他の例を示す、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は平面図である。
【図４】従来のレーザ加工装置の例を示す断面図である。
【図５】従来のレーザ加工装置の他の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、添付の図面を参照して、本発明のレーザ加工用治具の実施の形態の例について説明する。
【００２１】
図１は本発明のレーザ加工用治具の実施の形態の一例を示す、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は平面図である。この例は本発明の第１のレーザ加工用治具に相当する。図１において、10はレーザ加工用治具全体を表しており、１は保持板、１ａは保持板１に形成された貫通孔、２は枠状の支持体、３は基体、３ａは基体側吸引孔（第１の基体側吸引孔）、４はレーザ光吸収体、５は被加工物、５ａは被加工物５に形成された孔（貫通孔）、Ｌはレーザ光（白抜き矢印で表わす）を示す。
【００２２】
本発明の第１のレーザ加工用治具は、レーザ光Ｌによって孔が形成される被加工物５と、被加工物５が載置されてこの被加工物５を保持する、孔に対応する位置に孔の径よりも大きい径の貫通孔１ａを有する保持板１と、保持板１を上部で支持する枠状の支持体２と、支持体２の下部に配置されて保持板１および支持体２とともに内側に空間を形成する板状の基体３と、基体３の上の貫通孔１ａの直下の部位に配置されたレーザ光吸収体４とからなる。また、基体側吸引孔（第１の基体側吸引孔）３ａは、レーザ光Ｌの入射側から見て、レーザ光吸収体４の周囲でレーザ光吸収体４と重ならない位置に形成されており、基体３は、レーザ光吸収体４の周囲に位置する基体側吸引孔３ａを有することから、レーザ光吸収体４にレーザ光Ｌが照射されるとレーザ光吸収体４がレーザ光Ｌを吸収することによって、レーザ光Ｌが反射してこの反射したレーザ光Ｌが基体３や保持板５等に吸収されて発熱することによる基体３や保持板５の熱膨張を抑制でき、かつレーザ光吸収体４がレーザ光Ｌを吸収して発熱することによってレーザ光吸収体４に蓄積された熱が、基体側吸引孔３ａから吸引される空気の流れによってレーザ光吸収体４および基体３が空冷されることにより、レーザ光吸収体４に蓄積された熱が基体３から支持体２を介して保持板１へ伝導することを抑制できるので、保持板１の熱膨張を抑制できる。従って、保持板１に載置される被加工物５の伸長を抑制することができることから、被加工物５に形成される孔５ａの位置精度を良好で高精度なものとすることが可能となる。
【００２３】
基体３は、材料にはステンレス等の金属またはセラミックス、あるいはテトラフルオロエチレン等のプラスチックを用いて、サイズは被加工物５のサイズを基準にして保持板１および支持体２と同じサイズかそれ以上のサイズにしておけばよい。また、レーザ加工を行なう際には高速に基体３を動かす必要があるために、必要な機能を備えつつ、軽量化しておくことが望ましい。また、基体３の厚みは、10ｍｍ〜20ｍｍ程度であればよい。基体３の厚みが10ｍｍよりも小さくなると、基体３によって支持体２，保持板１および被加工物５を安定して保持できなくなってしまう傾向があり、被加工物５に形成される貫通孔５ａの位置精度が劣化してしまう傾向がある。一方で、基体３の厚みが20ｍｍを超えてしまうと、基体３に基体側吸引孔３ａおよび後述する第２の基体側吸引孔３ｃを形成することが困難になってしまう傾向がある。
【００２４】
基体３にレーザ光吸収体４の周囲に位置するように形成される基体側吸引孔３ａは、被加工物５の孔５ａに対して要求される寸法精度に応じて、基体３の全表面積に対する開口面積の比率，配置，径の大きさ，数および形状等を調整することが望ましい。
【００２５】
基体側吸引孔３ａの開口面積の基体３の表面積（上面の面積）に対する比率としては、例えば30〜70％程度であれば、基体側吸引孔３ａから吸引される空気の流れによってレーザ光吸収体４および基体３が良好に空冷され、かつ基体３の上面にレーザ光吸収体４がレーザ光Ｌを吸収するように保持することができるため、好ましい。また例えば、被加工物５のサイズを320ｍｍ□とし、保持板１および基体３のサイズも320ｍｍ□とし、レーザ光吸収体４のサイズを260ｍｍ□とし、基体側吸引孔３ａの径を５ｍｍφとすると、基体側吸引孔３ａの開口面積は、合計で3,000〜7,000ｍｍ２程度（基体側吸引孔３ａの数で15〜36個程度）であることが望ましい。この場合に基体側吸引孔３ａの開口面積が合計で3,000ｍｍ２よりも小さいと、レーザ光Ｌの照射によるレーザ光吸収体４の熱が基体３へ伝導して基体３が熱膨張することによって、支持体２および保持板１も熱膨張してしまい、保持板１に載置された被加工物５も伸長した状態で孔５ａが形成されることとなるため、加工後に基体３が放熱し収縮して保持板１とともに元に戻る被加工物５に形成された孔５ａの位置精度が劣化してしまうようになる。また、基体側吸引孔３ａの開口面積が合計で7,000ｍｍ２を大きく超えてしまうと、基体３の上面にレーザ光吸収体４がレーザ光Ｌを吸収するように安定して保持することができなくなるようになる。
【００２６】
また、基体側吸引孔３ａは、同じ大きさのものをレーザ光吸収体４の周囲に等間隔で配置することによって、基体３の全体がレーザ光吸収体４とともに均等に空冷されるため、好ましいものとなる。基体側吸引孔３ａの径の大きさは、基体側吸引孔３ａの開口面積の基体３の全表面積に対する比率を調整するために、レーザ光吸収体４での発熱および基体３への伝熱と基体側吸引孔３ａによる空冷の程度とを考慮して調整される。上記の例においていえば、基体側吸引孔３ａの径の大きさは１〜10ｍｍφ程度として形成することが好ましい。この場合に基体側吸引孔３ａの径が１ｍｍφよりも小さいと、基体側吸引孔３ａへの空気の流れ込む勢いが弱くなり量が少なくなって十分に空冷することができなくなり、また被加工物５が加工された際に発生した被加工物５の屑等が詰まりやすくなるので、空冷が困難となるようになる。他方、基体側吸引孔３ａの径の大きさが10ｍｍφを大きく超えてしまうと、基体側吸引孔３ａから吸引される空気による基体３およびレーザ光吸収体４の冷却効率が低下するようになるため、レーザ光Ｌの照射によるレーザ光吸収体４での発熱が基体３から支持体２を介して保持板１に伝熱してしまい、被加工物５に形成される孔５ａの位置精度が劣化するようになる。
【００２７】
また、基体側吸引孔３ａが複数形成される場合においては、図１（ｂ）に示すように、レーザ光吸収体４の外周に沿って１列に並べて配置すればよいことはいうまでもないが、２重あるいは３重になるように２列あるいは３列に並べてもよい。さらに内側の列の基体側吸引孔３ａの並びの間に外側の列の基体側吸引孔３ａが位置するように、いわゆる千鳥形状に交互に配置されていると、基体３の基体側吸引孔３ａの並びの内側から外側への伝熱の経路がより長くなるとともに、基体側吸引孔３ａの並びにおける空冷の効率が良くなるため、基体３およびレーザ光吸収体４が空冷されやすくなるので、より好ましい。
【００２８】
支持体２は、レーザ光Ｌの進行方向に対して、保持板１および被加工物５が垂直となる状態を保ち、かつ支持体２の内側に基体３および保持板１とともに空間を形成して、その空間内にレーザ光吸収体４を保持板１と離隔して配置するものである。レーザ光吸収体４と保持板１とが接触してしまうと、貫通孔１ａを通過したレーザ光Ｌがレーザ光吸収剤４に吸収されて発生した熱が保持板１から被加工物５に伝熱し、被加工物５に加工される孔５ａの位置精度を劣化させてしまう。また、レーザ光吸収体４を空冷することができなくなるため、レーザ光吸収体４で発生した熱が保持板１へとより伝熱しやすくなる。
【００２９】
支持体２は、保持板１および被加工物５を支持して基体３との間に空間を形成することができるものであれば特に制限はなく、上記した基体３と同様の材料あるいは紙フェノール等の複合材料を用いればよい。
【００３０】
支持体２の高さおよび厚みとしては、被加工物５および保持板１が垂直となる状態を保ち、かつ支持体２の内側で基体３の上に配置されたレーザ光吸収体４が保持板１と離隔して配置され、保持板１の貫通孔１ａにかからないようにレーザ加工の領域を確保している程度の高さおよび厚みであればよい。例えば、支持体２の厚みとしては、１〜10ｍｍ程度であればよく、支持体２の高さとしては、10ｍｍ程度であればよい。これにより、レーザ加工中にレーザ加工用治具10が加工する孔５ａの位置に応じて移動する際に、被加工物５および保持板１が傾いた状態となって孔５ａが傾斜して形成されるようなことがなく、かつレーザ加工用治具10の重量が増加することによってレーザ加工用治具10の移動速度が低下することを防ぐことができる。
【００３１】
また、支持体２のサイズとしては、保持板１を外周部で安定して支持できれば、保持板１よりも大きくても構わないが、レーザ加工用治具10の小型化や軽量化を考慮すると、保持板１のサイズと同じとしておくのが好ましい。
【００３２】
レーザ光吸収体４は、基体３の上であって保持板１の貫通孔１ａの直下の領域をカバーする部位に配置されて、被加工物５に孔５ａを形成して保持板１の貫通孔１ａを通過したレーザ光Ｌを吸収するものである。レーザ光吸収体４の材料は、レーザ光Ｌの吸収率が高く、かつレーザ光Ｌを吸収した際に発生した熱によりレーザ光吸収体４の溶融物が発生しないように熱に対して耐性があるものが好ましく、例えば、レーザにＵＶ−ＹＡＧレーザ（波長0.36μｍ）を用いる場合であれば、酸化アルミニウムや窒化アルミニウム等が上げられる。
【００３３】
レーザ光吸収体４の厚みは、保持板１と支持体２と基体３とで囲まれた空間内で基体３の上の貫通孔１ａの直下の部位に配置されて、基体側吸引孔３ａからの吸引によって被加工物５に形成された孔５ａおよび保持板１に形成された貫通孔１ａを通って空気が流通する空間を確保して基体側吸引孔３ａからの吸引による空冷の効果が得られ、レーザ光Ｌを吸収した際に発生した熱で破損しない程度の厚みであればよい。例えば、材料が酸化アルミニウムであれば、レーザ光吸収体４の厚みは１ｍｍ程度であればよい。また、レーザ光吸収体４の形状およびサイズは、被加工物５に形成される孔１ａが分布している範囲に対応する形状およびサイズを有しているものであればよい。
【００３４】
被加工物５は、使用するレーザ光Ｌの種類によって、レーザ光Ｌを吸収性が高いものを使用すると、孔５ａを加工しやすくなり、好ましい。例えば、被加工物５としてセラミックグリーンシート等を使用する場合であれば、レーザ光Ｌの吸収性のよいキャリアフィルムで支持して使用するとよい。セラミックグリーンシートは、セラミック粉末および有機バインダーに溶剤および分散剤を加えて混合することによってスラリーと呼ばれる泥漿状のものを得て、これをキャリアフィルムの上に、例えばドクターブレード法，カレンダー法，リバースコータ法でシート状に成形し、乾燥することによって形成されたものである。キャリアフィルムとしては、レーザ光ＬとしてＵＶ−ＹＡＧを用いる場合であれば、キャリアフィルムにＵＶ吸収剤を含有させておくと、被加工物５であるセラミックグリーンシートとキャリアフィルムとを積層したものに対する孔５ａの形成をより効率的に行なうことが可能となり、好ましい。
【００３５】
ここで、レーザ光Ｌに対する吸収剤としては、カーボンブラック等の顔料または酸化チタン，酸化亜鉛等の無機材料を用いることができる。なお、これら吸収剤は、キャリアフィルムの表面にコートしても、またはキャリアフィルムの成分に含有させてもよい。キャリアフィルムの材料は、樹脂製のフィルム状のものを用いればよく、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂，ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）樹脂，ポリフッ化エチレン系樹脂，セルロース系樹脂またはアクリル系樹脂から成るプラスチック製フィルム等から成り、セラミックグリーンシートを支持する役割を持つ。これらの中でもＰＥＴフィルムは、安価であり強度が十分であることから好ましい。セラミック粉末の材料には、酸化アルミニウム，窒化アルミニウム，炭化珪素，窒化珪素，ムライトまたはガラスセラミックス等が挙げられる。例えば、セラミックグリーンシートを被加工物５として用いてセラミック多層配線基板を作製するのであれば、低抵抗の配線導体と同時焼成することが可能であり、また誘電損失が低いことから、高周波用途としてガラスセラミックスが多用される。ここで、セラミックグリーンシート内にレーザ光Ｌに対する吸収剤としてＵＶ吸収剤を添加しておくと、加工性がより向上し、好ましい。
【００３６】
シート状の被加工物５としては、セラミックグリーンシートの他に、ポリイミド，エポキシ樹脂，フッ素樹脂，ポリノルボルネンもしくはベンゾシクロブテン等の有機絶縁材料、またはセラミック粉末等の無機絶縁物粉末をエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂に混合して成る複合絶縁材料等の電気的絶縁性材料からなるシートであってもよい。例えば、被加工物５が複合絶縁材料から成る場合には、セラミックス粉末を混合した熱硬化性のエポキシ樹脂、またはガラス繊維を織り込んだ布にエポキシ樹脂を含浸させたガラスエポキシ樹脂から成る絶縁層の上面に、液状の樹脂前駆体をスピンコート法またはカーテンコート法等により塗布し、これを予備熱硬化処理することによって形成される。
【００３７】
保持板１は、被加工物５が載置されてこれを保持するために枠状の支持体２上に配置されている板状の部材であり、被加工物５に形成される孔５ａに対応する位置にその孔５ａの径よりも大きい径の貫通孔１ａを有している。これにより、被加工物５の孔５ａを貫通したレーザ光Ｌが保持板１に形成された貫通孔１ａを通過するので、レーザ光Ｌが保持板１に吸収されるのを抑制できるので、レーザ光Ｌによる熱影響によって被加工物５の下面が保持板１の上面に融着して、貫通孔５ａを形成後に被加工物５を取り外す際に孔５ａの位置精度が劣化することを防ぐことができる。
【００３８】
保持板１のサイズとしては、被加工物５を載置して安定して保持できればよいので、被加工物５と同じか一回り大きいサイズであればよいが、レーザ加工用治具10の小型化および軽量化を考慮して、被加工物５を載置するときの位置合わせの容易さも考慮すると、被加工物５と同じサイズとしておくのが好ましい。また、保持板１の厚みは、レーザ光Ｌの焦点および被加工物５の保持性を考慮して設定され、0.5ｍｍ〜10ｍｍ程度とすることが好ましい。保持板１の厚みが0.5ｍｍ以下では、被加工物５をレーザ光Ｌの入射方向に対して垂直に保つことが困難になり、被加工物５に形成される貫通孔５ａの位置精度が劣化してしまう傾向がある。また、保持板１の厚みが10ｍｍを超えてしまうと、保持板１に貫通孔１ａを形成することが困難になってしまう傾向がある。
【００３９】
保持板１の材料としては、レーザ光Ｌの吸収率が高い材料で、かつ被加工物５を保持する程度の剛性を有するものが用いられる。例えば、レーザ光ＬとしてＵＶ−ＹＡＧレーザを用いる場合は、フェノール樹脂あるいはＵＶ吸収剤入りアクリル樹脂，ポリイミド等が使用できる。
【００４０】
保持板１に形成された貫通孔１ａは、被加工物５に形成される孔５ａの径に比べて大きい径を有していることから、孔５ａを通過したレーザ光Ｌが保持板１に吸収されることがないので、レーザ光Ｌによる加工中に被加工物５と保持板１とが溶融接着し、加工後に被加工物５を保持体１から取り外す際に被加工物５が変形することによって孔５ａの位置精度が劣化するようなことを抑制できる。
【００４１】
保持板１の貫通孔１ａの径の大きさは、孔５ａを通過したレーザ光Ｌが貫通孔１ａの内面で吸収されないように被加工物５に形成される孔５の径よりも大きく、それによって被加工物５の下面と保持板１の上面との間で溶融による接着が発生せず、かつ隣り合う貫通孔１ａがつながってしまわない程度の大きさであればよい。
【００４２】
例えば、被加工物５の孔５ａの径がφ40μｍで、間隔（ピッチ）が175μｍである場合であれば、保持板１に形成される貫通孔１ａの径は、100〜150μｍ程度とすればよい。このとき、貫通孔１ａの径が100μｍよりも小さいと、貫通孔１ａの内面で孔５ａを通過したレーザ光Ｌを吸収して被加工物５の下面と保持板１の上面との溶融による接着を引き起こし、レーザ加工後に被加工物５を取り外す際に、被加工物５の孔５ａの位置精度の劣化を引き起こしてしまうことがある。一方で、貫通孔１ａの径が150μｍを超えてしまうと、隣り合う貫通孔１ａ同士がつながってしまい、被加工物５がつながった貫通孔１ａ上で吸引による撓みを引き起こすこととなって、被加工物５の孔５ａの径について設計値からのずれやばらつきが大きくなってしまうことがある。
【００４３】
また、保持板１の貫通孔１ａの径の大きさは、加工される被加工物５の孔５ａの大きさに応じて変更することが好ましい。例えば、被加工物５の材質が50μｍ程度の厚みを有するポリエステルフィルムである場合に、加工する孔５ａの２種類の径の大きさをそれぞれφ40μｍおよびφ90μｍとすると、それら加工する孔５ａに対応する貫通孔１ａの径の大きさをそれぞれφ80μｍおよびφ150μｍ程度とすることによって、被加工物５と保持板１との溶融による接着がなく、かつ孔５ａの径の設計値からのずれやばらつきが発生しない、良好なレーザ加工を行なうことができる。
【００４４】
保持板１に貫通孔１ａを形成する際の加工は、被加工物５の孔５ａと同じ装置で径の大きさに応じて条件を変更して加工を行なうようにしてもよい。そのようにすることで、保持板１に貫通孔１ａを形成した後、レーザ加工用治具10から保持板１を取り外すことなく、その保持板１の上面に被加工物５を載置して、被加工物５に孔５ａを形成することができるので、被加工物５の孔５ａと保持板１の貫通孔１ａとの位置ずれを低減でき、その分貫通孔１ａの径の大きさを小さくできる。
【００４５】
レーザ光Ｌは、被加工物５のレーザ加工に適当なレーザ光を選択すればよく、例えばＣＯ２レーザ（波長1.06μｍ）あるいはＵＶ−ＹＡＧレーザ（波長0.36μｍ）等のレーザ光が挙げられる。特に、近年の孔５ａの狭ピッチ化に伴うφ30μｍ程度の微細な径の孔５ａを形成するには、レーザ光Ｌに波長がより短いＵＶ−ＹＡＧレーザを用いることが好ましい。
【００４６】
次に、図２は本発明のレーザ加工用治具の実施の形態の他の例を示す、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は平面図である。この例は本発明の第２のレーザ加工用治具に相当する。なお、図２において各部位の参照符号については、図１と同様のものには同じ符号を付している。
【００４７】
図２に示す例では、基体３は、上面のレーザ光吸収体４が配置される部位に、レーザ光吸収体４を基体３の上面との間に隙間を設けて支持する突起部３ｂを有している。基体３がこのような突起部３ｂを有しており、突起部３ｂの上にレーザ光吸収体４が基体３の上面との間に隙間を設けて載置されて支持されることで、レーザ光吸収体４と基体３との接触面積が小さくなり、レーザ光Ｌの照射によりレーザ光吸収体４で発生して蓄積された熱が、レーザ光吸収体４から基体３および支持体２を介して保持板１へと伝導することを抑制できるので、基体３の熱膨張を抑制して、被加工物５に形成された孔５ａの位置精度を良好で高精度なものとすることが可能となる。
【００４８】
突起部３ｂが基体３のレーザ光吸収体４が配置される部位に複数個配置される場合においては、突起部３ｂの高さが同じであることが、レーザ光吸収体４を安定して保持してレーザ光Ｌの照射に対して主面を垂直に保つことができ、レーザ光Ｌの反射を抑制することができるので、好ましい。さらに、突起部３ｂは、レーザ光吸収体４の４隅に対応する位置に小さいものを配置することが好ましい。なお、この突起部３ｂがレーザ光吸収体４に接する頭部の大きさは、１〜20ｍｍφ程度であることが、レーザ光吸収体４を安定して支持しつつその主面をレーザ光Ｌの照射に対して垂直に保ち、レーザ光吸収体４で発生した熱の基体３への伝熱を防ぐことができるので、好ましい。
【００４９】
突起部３ｂの形状は、特に制約はなく、例えば円錐形であればよく、円柱形または多角柱形等であってもよい。
【００５０】
突起部３ｂは、基体３と一体に形成されていても、基体３およびレーザ光吸収体４の少なくとも一方と接合されていてもよく、また、基体３およびレーザ光吸収体４のどちらとも接合されていなくてもよい。なお、突起部３ｂがレーザ光吸収体４と接合されていない場合は、接合している場合と比較して、レーザ光吸収体４を容易に交換できることから、好ましい。
【００５１】
次に、図３は本発明のレーザ加工用治具の実施の形態のさらに他の例を示す、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は平面図である。この例は本発明の第３のレーザ加工用治具に相当する。なお、図３においても各部位の参照符号については、図１および図２と同様のものには同じ符号を付している。
【００５２】
図３に示す例では、基体３は、レーザ光吸収体４の下側に第２の基体側吸引孔３ｃを有している。この第２の基体側吸引孔３ｃは、基体側吸引孔３ａが第１の基体側吸引孔としてレーザ光吸収体４の周囲に位置しているのに対して、レーザ光吸収体４と重なる位置に形成されて、レーザ光吸収体の直下に位置している。また、図３に示す例では、第２の基体側吸引孔３ｃは、その位置がレーザ光吸収体４の中心と重なるように形成されている。
【００５３】
この第２の基体側吸引孔３ｃは、第１の基体側吸引孔である基体側吸引孔３ａへの空気の流れがレーザ光吸収体４の上面から側面を通る空気の流れであるのに対して、レーザ光吸収体４の側面から下面側に回り込む空気の流れを作り出すことができるものであり、これによって、レーザ光吸収体４が空気の流れと接触する表面積を増やすことができ、レーザ光Ｌの照射によってレーザ光吸収体４に発生して蓄積された熱を、より効率よく空冷することが可能となる。
【００５４】
第２の基体側吸引孔３ｃの径は、基体３の上面に設けられた突起部３ｂと重ならない程度の大きさであればよい。例えば第２の基体側吸引孔３ｃの径が１〜30ｍｍφ程度であれば、第２の基体側吸引孔３ｃへ空気が流れ込む力が弱くてレーザ光吸収体４を十分に空冷することができないことや、被加工物５が加工された際に発生した被加工物５の屑等が詰まってレーザ光吸収体４の空冷が困難となることを抑制することができるので、レーザ光吸収体４を基体３の上に安定して保持しつつレーザ光吸収体４を効率よく空冷して被加工物５の孔５ａの位置精度が高精度なレーザ加工用治具10とすることができる。
【００５５】
第２の基体側吸引孔３ｃの形状は、円形，三角形，楕円形，長方形または正方形等のいずれでもよい。また、第２の基体側吸引孔３ｃは、径が小さい複数の孔から構成されていてもよい。また、第２の基体側吸引孔３ｃの配置および数は、レーザ光Ｌが入射される側から見て突起部３ｂと重ならないように配置され、例えば突起部３ｂがレーザ光吸収体４の４隅に対応する位置に小さいものを配置された場合であれば、対角に位置する突起部３ｂの距離から突起部３ｂの径を引いた長さ程度の直径を持った第２の基体側吸引孔３ｃをレーザ光吸収体４の中心に１つ配置することが、レーザ光吸収体４の下面側の空気の流れを良好にし、レーザ光吸収体４をより効率よく空冷できることから、好ましい。あるいは、第２の基体側吸引孔３ｃとしてさらに小さな径を持つものを、レーザ光吸収体４の４隅で囲まれる面積にできるだけ多く配置されるようにしてもよい。この場合は、第２の基体側吸引孔３ｃをいわゆる千鳥格子状に配置してもよい。
【００５６】
本発明のレーザ加工装置は、レーザ光Ｌを照射するためのレーザ装置と、上記第１〜第３のいずれかの本発明のレーザ加工用治具10と、このレーザ加工用治具10に接続された吸引装置とを具備しているものである。吸引装置である例えば真空ポンプは、吸引ホースを介して基体３に設けられた第１および第２の基体側吸引孔３ａ，３ｃと繋がっており、吸引により生じる気圧の差を利用して被加工物５を保持板１上に吸引して保持している。
【００５７】
被加工物５を保持板１上に吸引して保持する際の吸引力は、−５〜−55ｋＰａ程度の圧力となるように調整される。吸引力が−55ｋＰａを下回って大きくなると、被加工物５が保持板１に形成された貫通孔１ａ内に引き寄せられすぎて被加工物５が撓むようになってレーザ光Ｌの焦点深度がずれてしまい、孔５ａの形状が変形したり、位置精度が劣化したりしてしまうこととなる。また、吸引力が−５ｋＰａを上回って小さくなると、同時に空気の流れが弱まってしまい、レーザ光Ｌの照射によって高温となったレーザ光吸収体４を空冷する力が弱まってしまったり、被加工物５に孔５ａを形成したときに発生する加工屑が基体側吸引孔３ａに吸い込まれにくくなって除去力が低下してしまって、被加工物５に形成された孔５ａの内面に付着する割合が増えてしまったりすることとなる。
【００５８】
なお、本発明のレーザ加工装置において、レーザ加工用治具10は、被加工物５への孔５ａの加工に合わせて、それ自体を固定してレーザ装置を移動させてもよく、レーザ装置を固定してそれ自体が動いてもよい。レーザ加工用治具10自体を移動させる場合には、被加工物５に形成する孔５ａを加工するための領域が、ガルバノと呼ばれる鏡（図示せず）によってレーザ光Ｌの届く領域を越えて大きくなった場合においても、被加工物５に形成される孔５ａの位置精度を高精度として良好に加工することが可能となる。例えば、被加工物５において孔５ａを加工する領域が250ｍｍ□であり、ガルバノのスキャンエリアが200ｍｍ□であっても、レーザ加工用治具10自体が移動することによって、被加工物５を配置し直すことなく孔５ａを加工することが可能となる。
【００５９】
以上の本発明のレーザ加工治具およびレーザ加工装置によれば、被加工物５に形成される貫通孔である孔５ａについて、その位置精度に優れた高精度のレーザ加工ができる。
【実施例】
【００６０】
以下、本発明のレーザ加工用治具の実施例について説明する。
【００６１】
まず、ガラスセラミック粉末に有機バインダーおよび溶剤を添加し、ボールミルで24時間混合して、セラミックスラリーを作製した。そのセラミックスラリーを、厚み50μｍでＰＥＴ製キャリアフィルム上にリップコーター法にて塗布してシート状に成形し、熱風乾燥機で乾燥することで、厚みが129μｍの被加工物５としてのセラミックグリーンシートを作製し、これを320ｍｍ□の大きさに切断した。この被加工物５に対してレーザ光Ｌによって孔５ａを形成する領域は、中央部の260ｍｍ□の範囲とした。
【００６２】
次に、レーザ加工用治具10の構成部材となる、載置されるレーザ光吸収体４の周囲に配置された基体側吸引孔３ａの開口面積の和が9400，6500，4400，3500および2200ｍｍ２である基体３を準備した。なお、これら基体側吸引孔３ａの径および配置は、基体側吸引孔３ａの径を１ｍｍφとし、隣り合う基体側吸引孔３ａ間の距離は５ｍｍとして、正方格子状の配置とした。また、この基体３は、プラスチックからなり、厚みが20ｍｍで、サイズは被加工物５のサイズに合わせて320ｍｍ□であるものとした。
【００６３】
そして、基体３の基体側吸引孔３ａを形成した内側の部位に、酸化アルミニウムからなる、260ｍｍ□の大きさで厚みが１ｍｍのレーザ光吸収体４を、被加工物５の孔５ａが形成される領域に対応させて載置した。そして、この基体３の上に、紙フェノールからなり、サイズを被加工物５のサイズに合わせて320ｍｍ□とし、厚みを２ｍｍとした枠状の支持体２および紙フェノールからなり、サイズを被加工物５のサイズに合わせて320ｍｍとし、厚みを１ｍｍとした保持板１を設置した。
【００６４】
次に、保持板１に、第３高調波を用いたＵＶ−ＹＡＧレーザ加工機（波長0.36μｍ）を用いて、レーザ光のビーム径を25μｍ、出力を５Ｗ、周波数を30ｋＨｚ、パルス数を10としたレーザ光条件にて、φ80μｍの貫通孔１ａを、150μｍの間隔で1000個程度形成した。これにより、本発明のレーザ加工用治具10を得た。
【００６５】
次に、貫通孔１ａを形成した保持板１上に、被加工物５であるセラミックグリーンシートを載せて、上記のＵＶ−ＹＡＧレーザ加工機を用いて、レーザ光Ｌのビーム径を12μｍ、出力を2.5Ｗ、周波数を30ｋＨｚ、パルス数を１としたレーザ光条件にて貫通孔１ａと同じ箇所に加工して、φ40μｍの貫通孔である孔５ａを190μｍの間隔で1000個程度形成した。
【００６６】
そして、この孔５ａを形成したセラミックグリーンシートについて、工場顕微鏡を用いて孔５ａ同士の距離および孔５ａの径を測定した。
【００６７】
被加工物５に形成された孔５ａの位置精度と、孔５ａの径およびそのばらつきとの測定結果を表１に示す。表１に示す結果において、「位置精度」欄の「○」は、設計値±15μｍ以内であり、優れていたことを示す。また、「△」は、設計値±15μｍ以上であったが実用上は支障がないことが確認されたことを示す。また、「孔径／ばらつき」欄の「○」は、孔５ａの径および径のばらつきが設計値±５μｍ以内で形成されており、優れていたことを示す。また、「△」は、設計値±５μｍから外れているが実用上は支障がない孔５ａが形成されたことが確認されたことを示す。
【００６８】
【表１】
2011067848.tif 000003
【００６９】
表１に示す結果から明らかなように、基体側吸引孔３ａの開口面積の和が3000ｍｍ２よりも大きい実施例１，２，３および４では、被加工物５の孔５ａの位置精度が設計値±15μｍの要求値に対して、いずれもその要求値を満足する結果を得た。その一方で、基体側吸引孔３ａの開口面積の和が3000ｍｍ２よりも小さい実施例５では、被加工物５の孔５ａの位置精度が設計値±15μｍの要求値に対して、いくつかはばらつきが15μｍを超えてしまうことがあり、実用上は支障がないものの、位置精度の要求値を必ずしも優れたレベルでは満足できなかった（表１中の「位置精度」欄に「△」で示す）。また、基体側吸引孔３ａの開口面積の和が7000ｍｍ２よりも小さい実施例２，３，４および５では、被加工物５の孔５ａの径が、設計値±５μｍの要求値に対して、いずれもこれを満足する結果であった（表中の「孔径／ばらつき」欄に「○」で示す）。さらにまた、基体側吸引孔３ａの開口面積の和が7000ｍｍ２よりも大きい実施例１では、設計値±５μｍの位置精度の要求値に対して、孔５ａの位置のばらつきは４μｍ程度であったが、いくつかは孔５ａの径の平均値が設定値を超えて10μｍ以上となっていたため、実用上は支障がないものの、必ずしも優れたレベルで要求値を満足できているとはいえないとした。（表中の「孔径／ばらつき」欄に「△」で示す）。この結果によれば、基体側吸引孔３ａの開口面積の和が3000ｍｍ２よりも大きく、7000ｍｍ２よりも小さい実施例２，３および４では、被加工物５の孔５ａについて、位置精度および貫通孔径／ばらつきがともに要求値を優れたレベルで満たした結果となり、高精度で優れたレーザ加工ができたものであった（表中の「総合判定」欄に「○」で示す）。
【００７０】
なお、本発明は上述の実施の形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更は可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１・・・保持板
１ａ・・・貫通孔
２・・・支持体
３・・・基体
３ａ・・・基体側吸引孔（第１の基板側吸引孔）
３ｂ・・・突起部
３ｃ・・・第２の基体側吸引孔
４・・・レーザ光吸収体
５・・・被加工物
５ａ・・・孔（貫通孔）
10・・・レーザ加工用治具
Ｌ・・・レーザ光
【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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