(57)【要約】【課題】加工時間の短縮化を図ることが可能なレーザ加工方法を提供する。【解決手段】薄板状の加工対象物であって、配線用の穴を形成すべき複数の位置、及び該配線用の穴よりも大きな位置合わせ用の穴を形成すべき少なくとも１つの位置が画定された加工対象物を準備する。配線用の穴を形成すべき位置にレーザビームを入射させ、配線用の穴を形成する。位置合わせ用の穴を形成すべき位置にレーザビームを入射させて位置合わせ用の穴を形成する。このとき、加工対象物の表面上におけるビームスポットが、配線用の穴を形成するときに照射されるレーザビームのビームスポットよりも大きくなるようにして、ビームスポットを移動させること無く位置合わせ用の穴を形成する。【選択図】　図１
2004034119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）薄板状の加工対象物であって、配線用の穴を形成すべき複数の位置、及び該配線用の穴よりも大きな位置合わせ用の穴を形成すべき少なくとも１つの位置が画定された加工対象物を準備する工程と、
（ｂ）前記配線用の穴を形成すべき位置にレーザビームを入射させ、配線用の穴を形成する工程と、
（ｃ）前記位置合わせ用の穴を形成すべき位置にレーザビームを入射させて位置合わせ用の穴を形成する工程であって、前記加工対象物の表面上におけるビームスポットが、前記工程（ｂ）で照射されるレーザビームのビームスポットよりも大きくなるようにして、ビームスポットを移動させること無く位置合わせ用の穴を形成する工程と
を有するレーザ加工方法。
【請求項２】
前記工程（ｂ）において、１番目に形成される配線用の穴にレーザビームを入射させてから、最後に形成される配線用の穴にレーザビームを入射させるまでの間、前記加工対象物の表面上におけるビームスポットの大きさを変化させない請求項１に記載のレーザ加工方法。
【請求項３】
前記工程（ｂ）において、第１のビーム透過孔を有する第１のマスクの該第１のビーム透過孔を透過したレーザビームを、該第１のビーム透過孔が前記加工対象物の表面上に結像するようにレーザビームを入射させて配線用の穴を形成する請求項１または２に記載のレーザ加工方法。
【請求項４】
前記工程（ｃ）において、前記第１のビーム透過孔よりも大きな第２のビーム透過孔を有する第２のマスクの該第２のビーム透過孔を透過したレーザビームを、該第２のビーム透過孔が前記加工対象物の表面上に結像するようにレーザビームを入射させて配線用の穴を形成する請求項３に記載のレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄板状の加工対象物に、配線用及び位置合わせ用の穴を形成するレーザ加工方法に関し、特にセラミックグリーンシートの加工に適したレーザ加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高密度積層チップインダクタやＬＣフィルタの製造過程に、グリーンシートへ配線用の穴あけ加工を行う工程がある。グリーンシートは、焼成前のセラミック材料で形成されており、樹脂製のキャリアシート上にセラミック材料を塗布することにより作製される。
【０００３】
配線用の穴あけが行われると、穴の中への銅ペーストの埋め込み、回路パターンの印刷、複数のグリーンシートの重ね合わせ、及び焼成が行われる。複数のグリーンシートの重ね合わせのときのグリーンシート間の位置合わせのために、各グリーンシートに位置合わせ用の穴が形成されている。配線用の穴及び位置合わせ用の穴は、例えばレーザビームを入射させることにより形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
位置合わせ用の穴は、配線用の穴よりも大きい。例えば、配線用の穴の直径が５０〜２００μｍであるのに対し、位置合わせ用の穴の直径は３００〜３０００μｍである。照射するレーザビームのビームスポットの大きさは、配線用の穴の大きさに合わせられる。配線用の穴に整合する大きさのビームスポットを有するレーザビームで、配線用の穴よりも大きな位置合わせ用の穴を形成するために、ビームスポットをスパイラル状に移動させるトレパニング工法が採用される。このため、加工に長時間を要する。
【０００５】
本発明の目的は、加工時間の短縮化を図ることが可能なレーザ加工方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によると、薄板状の加工対象物であって、配線用の穴を形成すべき複数の位置、及び該配線用の穴よりも大きな位置合わせ用の穴を形成すべき少なくとも１つの位置が画定された加工対象物を準備する工程と、前記配線用の穴を形成すべき位置にレーザビームを入射させ、配線用の穴を形成する工程と、前記位置合わせ用の穴を形成すべき位置にレーザビームを入射させて位置合わせ用の穴を形成する工程であって、前記加工対象物の表面上におけるビームスポットが、前記配線用の穴を形成するときに照射されるレーザビームのビームスポットよりも大きくなるようにして、ビームスポットを移動させること無く位置合わせ用の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。
【０００７】
位置合わせ用の穴を形成するときに、レーザビームのビームスポットを大きくするために、ビームスポットを移動させること無く、配線用の穴よりも大きな位置合わせ用の穴を形成することができる。
【０００８】
【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方法で使用されるレーザ加工装置の概略図を示す。レーザ光源１が、パルスレーザビームを出射する。レーザ光源１は、例えば炭酸ガスレーザ発振器であり、その発振波長は約１０μｍである。レーザ光源１から出射されたパルスレーザビームが、ビームエキスパンダ２によりビーム径を広げられ、マスク３に入射する。
【０００９】
マスク３にはビーム透過孔が形成されており、このビーム透過孔を透過したパルスレーザビームが、折り返しミラー４で反射し、フィールドレンズ５に入射する。ビーム透過孔の大きさの異なる複数のマスク３が準備されている。フィールドレンズ５により収束されたレーザビームが、ガルバノスキャナ６に入射する。ガルバノスキャナ６は、入射したパルスレーザビームを２次元方向に走査する。
【００１０】
走査されたパルスレーザビームが、ｆθレンズ７で収束され、ＸＹステージ８に保持された加工対象物２１に入射する。フィールドレンズ５及びｆθレンズ７で構成された集光光学系は、マスク３のビーム透過孔を加工対象物２１の表面上に結像させる。縮小率は、例えば１０〜２０倍である。
【００１１】
ガルバノスキャナ６でレーザビームを走査することにより、マスク３のビーム透過孔の結像位置を加工対象物２１の表面上のある領域内で移動させることができる。ガルバノスキャナ６により結像位置の移動可能な領域を単位加工領域と呼ぶこととする。一つの単位加工領域内のすべての穴あけ加工が終了すると、ＸＹステージ８を駆動して加工対象物２１を移動させることにより、他の単位加工領域内の穴あけ加工を行うことができる。
【００１２】
図２に、加工対象物２１の断面図を示す。ＰＥＴ製のキャリアシート２１ａにグリーンシート２１ｂが密着している。例えば、キャリアシート２１ａの厚さは７５μｍ、グリーンシート２１ｂの厚さは４０μｍである。グリーンシート２１ｂにレーザビーム２５が入射することにより、グリーンシート２１ｂに穴２４が形成される。穴２４は、キャリアシート２１ａの表層部まで達するが、キャリアシート２１ａを貫通しない。
【００１３】
次に、図３を説明して、本発明の実施例によるレーザ加工方法について説明する。図２に示した加工対象物と同様の積層構造を有する加工対象物２１Ａ及び２１Ｂが準備されている。加工対象物２１Ａ及び２１Ｂの表面上に、複数の単位加工領域３０及び位置合わせ用の穴３２を形成すべき位置が画定されている。位置合わせ用の穴３２は、例えば長方形の加工対象物２１の四隅に配置される。各単位加工領域３０内に、複数の配線用の穴３１を形成すべき位置が画定されている。図１に示したガルバノスキャナ６によってレーザビームを走査することにより、１つの単位加工領域３０内のすべての配線用の穴３１を形成することができる。位置合わせ用の穴３２は、配線用の穴３１よりも大きい。位置合わせ用の穴３２の直径は、例えば０．３ｍｍ〜３ｍｍであり、配線用の穴３１の直径は、例えば５０μｍ〜２００μｍである。
【００１４】
まず、１つの単位加工領域３０内の配線用の穴３１を形成すべき位置に、順番にレーザビームを入射させ、配線用の穴３１を形成する。このときに使用されるマスク２のビーム透過孔は、直径１ｍｍの円形であり、加工対象物２１Ａの表面上のビームスポットは、直径０．１ｍｍの円形である。照射するレーザビームのパルスエネルギは２．３５５ｍＪ、パルス幅は１０μｓ、加工対象物２１Ａの表面におけるパルスエネルギ密度は３０Ｊ／ｃｍ２である。この条件で、２ショットのパルスレーザビームを照射すると、図２に示したグリーンシート２１ｂを貫通する穴が形成される。
【００１５】
１つの単位加工領域３０内のすべての配線用の穴３１が形成されると、図１に示したＸＹステージ８を動作させて、次に加工すべき単位加工領域３０内の加工を行う。
【００１６】
すべての単位加工領域３０内の加工が終了すると、図１に示したマスク３を、ビーム透過孔の大きなものに置き換える。図１に示したＸＹステージ８を動作させて、位置合わせ用の穴３２を形成すべき領域にレーザビームを入射させ、位置合わせ用の穴３２を形成する。このときに使用されるマスク２のビーム透過孔は、直径１０ｍｍの円形であり、加工対象物２１Ａの表面上のビームスポットは、直径１ｍｍの円形である。照射するレーザビームのパルスエネルギは２３５．５ｍＪ、パルス幅は１０μｓ、加工対象物２１Ａの表面におけるパルスエネルギ密度は３０Ｊ／ｃｍ２である。この条件で、２ショットのパルスレーザビームを照射すると、図２に示したグリーンシート２１ｂを貫通する位置合わせ用の穴が形成される。
【００１７】
同様の方法で、加工対象物２１Ｂ及びその他の加工対象物に、配線用の穴３１及び位置合わせ用の穴３２を形成する。
【００１８】
複数の加工対象物に形成された配線用の穴３１内に銅ペーストを埋め込む。図２に示したグリーンシート２１ｂの表面上に回路パターンを印刷する。グリーンシート２１ｂからキャリアシート２１ａを剥がし、複数のグリーンシートを重ねる。このとき、各グリーンシートに形成されている位置合わせ用の穴３２を使用して、グリーンシート同士の位置合わせが行われる。複数のグリーンシートを重ねた状態で、回路を分離するための切り込み溝を形成し、焼成を行う。
【００１９】
上記実施例では、位置合わせ用の穴３２を形成するときのビームスポットを、配線用の穴３１を形成するときのビームスポットよりも大きくしているため、ビームスポットを移動させること無く、位置合わせ用の穴３２を形成することができる。トレパニング工法を採用しないため、加工時間を短くすることができる。
【００２０】
また、上記実施例では、配線用の穴３１を形成しているときには、マスク２を交換することなくビームスポットの大きさも変化しない。すべての配線用の穴３１が形成された後に、マスク２の交換が行われる。このため、マスク２の交換回数を減らし、加工時間を短くすることができる。なお、先に位置合わせ用の穴３２を形成し、その後、配線用の穴３１を形成してもよい。
【００２１】
マスク２の交換回数を減らすために、１番目に形成される配線用の穴３１にレーザビームを入射させてから、最後に形成される配線用の穴３１にレーザビームを入射させるまでに、位置合わせ用の穴３２を形成することなく、配線用の穴３１を連続して形成することが好ましい。
【００２２】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれら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。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、径の大きな位置合わせ用の穴を形成するときのビームスポットを、径の小さな配線用の穴を形成するときのビームスポットよりも大きくすることにより、加工時間を短縮することができる。
【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方法で使用されるレーザ加工装置の概略図である。
【図２】加工対象物の断面図である。
【図３】加工対象物を積層する様子を示す斜視図である。
【符号の説明】
１　レーザ光源
２　ビームエキスパンダ
３　マスク
４　折り返しミラー
５　フィールドレンズ
６　ガルバノスキャナ
７　ｆθレンズ
８　ＸＹステージ
２１　加工対象物
２４　穴
２５　レーザビーム
３０　単位加工領域
３１　配線用の穴
３２　位置合わせ用の穴
【図１】
2004034119.tif 000003
【図２】
2004034119.tif 000004
【図３】
2004034119.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成15年4月22日(2003.4.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
（ａ）キャリアシート上にグリーンシートが密着した薄板状の加工対象物であって、配線用の穴を形成すべき複数の位置、及び該配線用の穴よりも大きな位置合わせ用の穴を形成すべき少なくとも１つの位置が画定された加工対象物を準備する工程と、
（ｂ）前記配線用の穴を形成すべき位置にレーザビームを入射させ、前記グリーンシートを貫通する配線用の穴を形成する工程と、
（ｃ）前記位置合わせ用の穴を形成すべき位置にレーザビームを入射させて位置合わせ用の穴を形成する工程であって、前記加工対象物の表面上におけるビームスポットが、前記工程（ｂ）で照射されるレーザビームのビームスポットよりも大きくなるようにして、ビームスポットを移動させること無く、前記グリーンシートを貫通する位置合わせ用の穴を形成する工程と、
（ｄ）前記配線用の穴にペーストを埋め込むとともに、該グリーンシートの表面上に回路パターンを形成する工程と、
（ｅ）前記グリーンシートから前記キャリアシートを剥がす工程と、
（ｆ）前記工程（ａ）〜工程（ｅ）を繰り返して、複数のグリーンシートを形成する工程と、
（ｇ）複数の前記グリーンシートを、前記位置合わせ用の穴を使用して位置合わせを行い、重ね合わせる工程と
を有するレーザ加工方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
前記工程（ｃ）において、前記第１のビーム透過孔よりも大きな第２のビーム透過孔を有する第２のマスクの該第２のビーム透過孔を透過したレーザビームを、該第２のビーム透過孔が前記加工対象物の表面上に結像するようにレーザビームを入射させて位置合わせ用の穴を形成する請求項３に記載のレーザ加工方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によると、（ａ）キャリアシート上にグリーンシートが密着した薄板状の加工対象物であって、配線用の穴を形成すべき複数の位置、及び該配線用の穴よりも大きな位置合わせ用の穴を形成すべき少なくとも１つの位置が画定された加工対象物を準備する工程と、（ｂ）前記配線用の穴を形成すべき位置にレーザビームを入射させ、前記グリーンシートを貫通する配線用の穴を形成する工程と、（ｃ）前記位置合わせ用の穴を形成すべき位置にレーザビームを入射させて位置合わせ用の穴を形成する工程であって、前記加工対象物の表面上におけるビームスポットが、前記工程（ｂ）で照射されるレーザビームのビームスポットよりも大きくなるようにして、ビームスポットを移動させること無く、前記グリーンシートを貫通する位置合わせ用の穴を形成する工程と、（ｄ）前記配線用の穴にペーストを埋め込むとともに、該グリーンシートの表面上に回路パターンを形成する工程と、（ｅ）前記グリーンシートから前記キャリアシートを剥がす工程と、（ｆ）前記工程（ａ）〜工程（ｅ）を繰り返して、複数のグリーンシートを形成する工程と、（ｇ）複数の前記グリーンシートを、前記位置合わせ用の穴を使用して位置合わせを行い、重ね合わせる工程とを有するレーザ加工方法が提供される。