(57)【要約】【課題】本発明の目的は、基板にほぼストレートの穴を開けるための穴形成方法、その方法で穴が形成されたプリント配線基板および穴を形成するための穴形成装置を提供することである。【解決手段】本発明は、プリント配線基板１０に対して表面からレーザー２４を照射して途中までの穴１８ａを形成し、プリント配線基板１０の裏面からレーザー２４を照射して貫通した穴１８を形成する。プリント配線基板１０の両面からレーザー２４を照射して穴１８を形成するため、ほぼストレートの穴１８が形成でき、穴１８内でのめっき液の流れがスムーズになる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面と裏面を有する基板を準備するステップと、
前記基板に基準マークを形成するステップと、
前記基板の表面からレーザーを照射し、基板の途中まで穴を形成するステップと、
前記基板の裏面からレーザーを照射し、前記基板の途中まで形成された穴を貫通させるステップと、
を含む穴形成方法。
【請求項２】
前記基板の途中まで穴を形成するステップの後、基板を裏返すステップを含む請求項１に記載の穴形成方法。
【請求項３】
表面と裏面を有する基板を準備するステップと、
前記基板に基準マークを形成するステップと、
前記基板の表面からレーザーを照射し、基板を貫通する穴を形成するステップと、
前記基板の裏面から前記貫通した穴にレーザーを照射するステップと、
を含む穴形成方法。
【請求項４】
前記基板を貫通する穴を形成するステップの後、基板を裏返すステップを含む請求項３に記載の穴形成方法。
【請求項５】
前記基板を裏返すステップの後、前記基準マークを基準としてレーザー照射位置を決定するステップを含む請求項２または４に記載の穴形成方法。
【請求項６】
基板と、
前記基板を貫通し、基板の両面の穴径が同じであり、基板内の穴径が基板の両面の穴径よりも小さい穴と、
前記穴の位置の基準となる基準マークと、
を含むプリント配線基板。
【請求項７】
前記基準マークが、基板を貫通するアライメントホールを含む請求項６に記載のプリント配線基板。
【請求項８】
前記穴の内壁にめっき層を設けた請求項６または７に記載のプリント配線基板。
【請求項９】
基板に穴を形成するためのレーザーを発振する発振器と、
前記穴を形成する位置を決定するための基準マークを形成する手段と、
前記レーザーを基板の両面から照射するための手段と、
前記基準マークを基準としてレーザーの照射位置を決定する手段と、
を含む穴形成装置。
【請求項１０】
前記レーザーを基板の両面から照射するための手段が、基板を裏返す手段を含む請求項９に記載の穴形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に対する穴形成方法、穴が形成されたプリント配線基板および穴形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント配線基板の穴形成は、機械ドリルまたはレーザーを用いておこなう。穴の内壁をめっきすることによってスルーホールが形成される。
【０００３】
機械ドリルで穴を形成する場合、プリント配線基板のスルーホールの穴径が小さくなったり、スルーホール間のピッチが狭くなったりすると、機械ドリルを細くする必要がある。細い機械ドリルは、回転時に軸がぶれたり穴形成時にたわんだりして所望の穴が形成できない。細い機械ドリルほど折れやすく、値段も高くなる。したがって機械ドリルを用いるとプリント配線基板の製造歩留まりが悪化する。
【０００４】
そこで、機械ドリルではなくレーザーを用いることになる。レーザーの種類は、ＣＯ２（炭酸ガス）レーザーやＵＶ（紫外線）レーザーなどである。穴を形成する方法は、図６（ａ）に示すように、先ず絶縁基板１２の両面に銅箔などの金属箔１４ａ，１４ｂが積層されたプリント配線基板１１を準備する。なお、本明細書および図面において、金属箔１４ａはプリント配線基板１１において表面側にある金属箔とし、金属箔１４ｂはプリント配線基板１１において裏面側にある金属箔とする。
【０００５】
図６（ｂ）に示すように、プリント配線基板１１の四隅に穴を形成する位置の基準マークとしてアライメントマーク３２を設ける。アライメントマーク３２は、周知のパターニング技術で設ける。アライメントマーク３２を基準としてレーザーを照射する位置決めをする。位置決め方法は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）カメラでアライメントマーク３２を撮影し、コンピュータが撮影されたアライメントマーク３２の位置を基準としてレーザーを照射する位置を決定する。決定された位置にレーザーを照射し、プリント配線基板１１に穴３４を開ける。
【０００６】
しかし、プリント配線基板１１を構成する絶縁基板１２にレーザーのエネルギーが吸収されてしまう。また、絶縁基板１２にレーザーを照射したときに絶縁基板１２の材料であるエポキシ樹脂などの溶融によるガスが発生し、レーザーのエネルギーが吸収される。レーザーは絶縁基板１２中で先細りになってしまう。図６（ｂ）に示すように、レーザーによって形成された穴３４はテーパー状、つまりプリント配線基板１１の表面における穴径φ４よりも裏面における穴径φ５が小さくなる。例えば、プリント配線基板１１の厚みが約３００μｍであった場合、プリント配線基板１１の表面における穴径φ４が約１００μｍ、裏面における穴径φ５が約８０μｍになる。裏面の穴径φ５が小さいためにめっき液の流れが悪くなり、めっき層が形成できなくなる恐れがある。
【０００７】
２種類のレーザーを用いて穴形成をおこなう方法が特許文献１に開示されている。炭酸ガスレーザーでガラス繊維入りの絶縁層に穴を形成し、穴底が銅箔になるようにする。穴底の銅箔をＹＡＧレーザーで除去して貫通した穴を形成する。２種類のレーザーを使い分けることによって銅箔と絶縁層の界面がえぐられることなく穴を形成できる。すなわち、小径の穴であっても精度良く穴を形成できる。しかし、絶縁層に穴を形成するときに、レーザーのエネルギーが絶縁層に吸収される。したがって、穴がテーパー状になり、めっきができなくなる場合がある。
【０００８】
複数枚のガラス板を重ね合わせ、重ね合わされたガラス板の両面からレーザーを照射して穴を開け、複数枚のガラス板を接着する方法が特許文献２に記載されている。レーザーの焦点を移動させることによって、穴の内壁が溶けて２枚のガラス板を接着することができる。特許文献２はレーザーで穴を開けてはいるが、ガラス板の接着を目的としており、ストレートの穴を開けて、穴にめっきをおこなって、プリント配線基板のスルーホールを作成することを目的とはしていない。重ね合わされたガラス板の両側からレーザーを照射するため、お互いに相手の発振器にレーザーが到達してしまい、発振器を破壊する恐れがある。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−２４４６０６号公報（図１）
【特許文献２】特開２００１−２４７３２１号公報（図１）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、基板にほぼストレートの穴を開けるための穴形成方法、その方法で穴が形成されたプリント配線基板および穴を形成するための穴形成装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の穴形成方法の要旨は、表面と裏面を有する基板を準備するステップと、前記基板に基準マークを形成するステップと、前記基板の表面からレーザーを照射し、基板の途中まで穴を形成するステップと、前記基板の裏面からレーザーを照射し、基板の途中まで形成された穴を貫通させるステップと、を含む。本発明は基板の表面および裏面に対して順次レーザーを照射して穴を形成する。したがって、基板の両面の穴径が揃えられ、ほぼストレートの穴が形成されるため、穴の中にめっき液をスムーズに流すことができる。また、表面からレーザーを照射したときに、基板を貫通する穴を形成し、裏面から貫通した穴に対してレーザーを照射しても良い。
【００１２】
本発明のプリント配線基板の要旨は、基板と、前記基板を貫通し、基板の両面の穴径が同じであり、基板内の穴径が基板の両面の穴径よりも小さい穴と、前記穴の位置の基準となる基準マークと、を含む。基板の両面の穴径が揃っており、めっき液が通りやすくなっている。基板を裏返しても基準マークによって穴を開ける位置を決定できる。
【００１３】
本発明の穴形成装置の要旨は、基板に穴を開けるためのレーザーを発振する発振器と、前記穴を形成する位置を決定するための基準マークを形成する手段と、前記レーザーを基板の両面から照射するための手段と、前記基準マークを基準としてレーザーの照射位置を決定する手段と、を含む。基板の両面にレーザーを照射して穴を形成する。レーザーの照射位置は基準マークを基準として決定する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に係る穴形成方法および穴形成装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。穴を形成する基板はプリント配線基板である。明細書および図面において、基板の一方の面を表面とし、表面の反対側の面を裏面とする。また、明細書および図面において、符号１６は符号１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを総括的に表す。
【００１５】
図２に示す本発明の穴形成装置２０は、プリント配線基板１０に穴を形成するためのレーザー２４を発振する発振器２２と、穴を形成する位置を決定するための基準マークを形成する手段と、レーザー２４をプリント配線基板１０の両面から照射するための手段と、プリント配線基板１０に設けられた基準マークを基準としてレーザー２４の照射位置を決定する手段と、を含む。
【００１６】
レーザー２４は、ＣＯ２レーザーやＵＶレーザーを使用する。図１（ａ）に示すように、プリント配線基板１０は絶縁基板１２の両面に銅などの金属箔１４が積層されている。レーザー２４の出力を金属箔１４ａ，１４ｂに穴を形成するときと絶縁基板１２に穴を形成するときで変える。例えば、金属箔１４ａ，１４ｂに穴を形成するときのレーザー２４の出力は１ショット当たり約５ｍＪ／７μｓｅｃである。絶縁基板１２に穴を形成するときのレーザー２４の出力は１ショット当たり約５ｍＪ／１００μｓｅｃである。なお、金属箔１４ａはプリント配線基板１０において表面側にあり、金属箔１４ｂは裏面側にある。
【００１７】
レーザー２４をプリント配線基板１０の両面から照射するための手段は、プリント配線基板１０を裏返す手段を含む。裏返す手段は、プリント配線基板１０を挟み持って裏返すことが可能なロボットアームなどである。プリント配線基板１０の表面からレーザー２４を照射した後、ロボットアームなどを用いてプリント配線基板１０を裏返してレーザー２４を照射する。また、ロボットアームの変わりに人間の手によってプリント配線基板１０を裏返しても良い。
【００１８】
プリント配線基板１０に設けられた基準マークを基準としてレーザー２４の照射位置を決定する手段は、ＣＣＤカメラ２８と、ＣＣＤカメラ２８が撮影した基準マークの位置からレーザー２４を照射する位置を決定するコンピュータとを含む。本発明の基準マークとしては、プリント配線基板１０を貫通するアライメントホールとする。例えば、図３に示すように、プリント配線基板１０の四隅にそれぞれアライメントホール１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄがあるとする。コンピュータは撮影されたアライメントホール１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄの位置を基準としてプリント配線基板１０のどの位置にレーザー２４を照射するかを決定する。後述するステージ３０においてプリント配線基板１０の載置位置を厳格に決定する必要はない。
【００１９】
基準マークを形成する手段としては、プリント配線基板１０に穴を形成するためのレーザー２４を発振する発振器２２を利用する。発振器２２を利用する理由は、基準マークであるアライメントホール１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄがプリント配線基板１０を貫通する穴であるからである。
【００２０】
図２に示す２枚のコリメートレンズ（Ｃｏｌｌｉｍａｔｅ  Ｌｅｎｓ）ＣＬは、レーザー２４の焦点を変化させる。マスク（Ｍａｓｋ）は、レーザー２４の直径を調節する。ベンドミラー（Ｂｅｎｄ  Ｍｉｒｒｏｒ）ＢＭは伝搬しているレーザー２４を反射させるためのミラーである。集光レンズ２６は、レーザー２４が中央を通ると、レーザー２４をプリント配線基板１０に垂直に照射するレンズである。２枚のガルバノミラー（Ｇａｌｖａｎ  Ｍｉｒｒｏｒ）ＧＭの角度を調節することによって、レーザー２４が集光レンズ２６の通過する位置を調節できる。
【００２１】
穴形成装置２０は、プリント配線基板１０を載置して移動させるステージ３０を含む。プリント配線基板１０におけるレーザー２４の照射位置を変えることができる。
【００２２】
穴形成装置２０を用いた穴形成方法について説明する。図１（ａ）に示すように、絶縁基板１２の両側に銅箔などの金属箔１４ａ，１４ｂが積層されたプリント配線基板１０を準備する。本実施形態で説明するプリント配線基板１０の厚みは、例えば約３００μｍである。
【００２３】
図１（ｂ）に示すように、レーザー２４を用いてプリント配線基板１０に基準マークであるアライメントホール１６を開ける。レーザー２４は後工程の穴形成をおこなうときに使用するレーザー２４と同じレーザー２４を使用する。したがって、アライメントホール１６の穴径は、表面の穴径が裏面の穴径より大きくなっている。使用するレーザー２４は、ＣＯ２レーザーやＵＶレーザーである。例えば、図３に示すように、プリント配線基板１０の四隅にアライメントホール１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを開ける。
【００２４】
アライメントホール１６を基準としてレーザー２４を照射する位置を決定する。決定の方法は、先ず、ＣＣＤカメラ２８でアライメントホール１６を撮影する。コンピュータは撮影されたアライメントホール１６のプリント配線基板１０におけるｘ（横方向）、ｙ（縦方向）の位置からレーザー２４を照射するｘ、ｙの位置を決定する。
【００２５】
図１（ｃ）に示すように、プリント配線基板１０にレーザー２４を照射してプリント配線基板１０の途中まで穴１８ａを形成する。穴１８ａの深さは、プリント配線基板１０の中程までの深さにする。穴１８ａを複数形成するのであれば、プリント配線基板１０の複数の位置にレーザー２４を照射する。金属箔１４ａと絶縁基板１２とで材質が異なるため、レーザー２４の出力を変更する。例えば、金属箔１４ａに穴１８ａを開けるときのレーザー２４の出力は１ショット当たり約５ｍＪ／７μｓｅｃである。絶縁基板１２に穴１８ａを開けるときのレーザー２４の出力は１ショット当たり約５ｍＪ／１００μｓｅｃである。１ショットで所望の深さの穴が形成されない場合は、複数ショットで所望の深さの穴を形成する。
【００２６】
図１（ｄ）に示すように、プリント配線基板１０を裏返し、アライメントホール１６を基準としてレーザー２４の照射位置を決定する。位置の決定方法は、上述のアライメントホール１６を利用した位置の決定方法と同じである。
【００２７】
レーザー２４を照射する位置を決定した後、その位置にレーザー２４を照射する。レーザー２４を照射して、プリント配線基板１０の途中まで形成された穴１８ａを貫通させる。貫通された穴１８は、プリント配線基板１０の両面において穴径φ１、φ２が同じである。プリント配線基板１０の中程において穴径φ３が最小となる。例えば穴径φ１，φ２は１００μｍであり、穴径φ３は９０μｍである。穴径φ３は図６で示した穴径φ５よりも大きく、スムーズにめっき液を流すことができる。
【００２８】
プリント配線基板１０の両面にめっきレジストを形成する。穴１８の内部にめっき液を流して、穴１８の内壁にめっき層を形成し、スルーホールを完成させる。
【００２９】
以上の工程によって穴１８が形成され、本発明のプリント配線基板１０が製造される。プリント配線基板１０の表面および裏面に対して順次レーザー２４を照射して穴１８を形成するため、プリント配線基板１０の両面で穴１８の穴径φ１，φ２が揃う。穴１８は、穴１８の中心の穴径φ３が一番小さくなっているが、従来技術で説明したレーザー２４の裏面の穴径φ５よりも大きい。すなわち、穴１８はほぼストレートになっており、めっき液の流れに悪影響を与えることはなく、穴１８の内壁にめっきをおこなうことができる。アスペクト比の大きなスルーホールを設けることができ、プリント配線基板１０の回路パターンの微細化が可能である。なお、アスペクト比は穴１８の深さを穴径で除した値である。アライメントホール１６を設けているため、プリント配線基板１０を裏返した後も位置ずれを起こすことなくレーザー２４を照射して穴１８を形成することができる。
【００３０】
プリント配線基板１０の途中までレーザー２４で穴１８ａを形成してからプリント配線基板１０を裏返したが、プリント配線基板１０を貫く穴を形成してからプリント配線基板１０を裏返しても良い。図４（ａ）に示すように、絶縁基板１２の両面に金属箔１４が積層されたプリント配線基板１０を準備する。
【００３１】
図４（ｂ）に示すように、プリント配線基板１０にアライメントホール１６を形成する。アライメントホール１６はプリント配線基板１０の四隅に形成する。アライメントホール１６を利用してレーザー２４を照射する位置を決定する。決定された位置にレーザー２４を照射して、プリント配線基板１０を貫通する穴１８ｂを形成する。
【００３２】
プリント配線基板１０の表面からプリント配線基板１０を貫通する穴１８ｂを形成した後、図４（ｃ）に示すように、プリント配線基板１０を裏返してプリント配線基板１０の裏面から穴１８ａにレーザー２４を照射し、穴１８を完成させる。レーザー２４を照射する前にアライメントホール１６を利用してレーザー２４を照射する位置を決定する。
【００３３】
最初に穴１８ａを開けたときは裏面の穴径が表面の穴径よりも小さい従来の穴と同じであるが、当該裏面からレーザー２４を照射することによって、表面と裏面の穴径を揃えることができる。プリント配線基板１０の両面からレーザー２４を照射することによって、ほぼストレートの穴１８を形成することができる。穴１８の中をめっき液がスムーズに流れ、穴１８の内壁にめっきすることができる。
【００３４】
プリント配線基板１０の片面ずつレーザー２４を照射したが、一度にプリント配線基板１０の両面からレーザー２４を照射して穴１８を形成しても良い。この場合、穴形成装置は、図２に示したレーザー２４の発振器２２などを２組用意する。ステージ３０の変わりにプリント配線基板１０を挟持する手段にする。穴１８が形成された後、すぐにレーザー２４の発振を停止しないと相手の発振器２２にレーザー２４が照射されてしまう。発振器２２がお互いのレーザー２４によって破壊されてしまう。そこで、発振器２２からプリント配線基板１０までの間にハーフミラーを設け、相手のレーザー２４が発振器２２に到達しないようにする。
【００３５】
基準マークとしてはプリント配線基板１０を貫通するアライメントホール１６を形成したが他の基準マークを形成してもよい。例えば、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、プリント配線基板１０の角を丸や角形の切り欠き１７ａ，１７ｂを設けても良い。プリント配線基板１０の両面から切り欠き１７ａ，１７ｂを確認することができるため、プリント配線基板１０を裏返した後も、レーザー２４を照射する位置を決定することができる。
【００３６】
プリント配線基板１０に対する穴形成について説明したが、他の基板に本発明を適用しても良い。透明の基板であれば、基準マークは基板を貫通するアライメントホール１６以外でも良い。例えば、基板の片面に基準マークとなる点や丸を描いたりする。
【００３７】
以上、本発明の実施形態を上述したが、本発明は上記の実施形態に限定されることはない。その他、本発明は、主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によると、基板の両側からレーザーを照射して穴を形成することによって、ほぼストレートの穴を形成することができる。穴の中でめっき液の流れが悪くなることはなく、穴の内壁をめっきすることができる。基板の四隅には基板を貫通する基準マークを設けるため、基板を裏返したときにレーザーを照射する位置の位置決めができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の穴形成方法を示す図であり、（ａ）はプリント配線基板の断面図であり、（ｂ）はアライメントホールを形成した図であり、（ｃ）はプリント配線基板の途中まで穴を形成した図であり、（ｄ）はプリント配線基板を裏返して穴を完成させた図である。
【図２】本発明の穴形成装置の構成を示す図である。
【図３】四隅にアライメントホールを形成したプリント配線基板の正面図である。
【図４】本発明の他の穴形成方法を示す図であり、（ａ）はプリント配線基板の断面図であり、（ｂ）はアライメントホールおよびプリント配線基板を貫通する穴を形成した図であり（ｃ）はプリント配線基板を裏返して穴を完成させた図である。
【図５】本発明の他の穴形成方法を示す図であり、（ａ）はプリント配線基板の角に丸形の切り欠きを設けた平面図であり、（ｂ）は角形の切り欠きを設けた平面図である。
【図６】従来の穴形成方法を示す図であり、（ａ）はプリント配線基板の断面図であり、（ｂ）はアライメントマークおよび穴を形成した図である。
【符号の説明】
１０，１１：プリント配線基板
１２：絶縁基板
１４ａ，１４ｂ：金属箔
１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ：アライメントホール
１７ａ，１７ｂ：切り欠き
１８，１８ａ，１８ｂ，３４：穴
２０：穴形成装置
２２：発振器
２４：レーザー
２６：集光レンズ
２８：ＣＣＤカメラ
３０：ステージ
３２：アライメントマーク
【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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