(57)【要約】      （修正有）【課題】加工時の熱影響を軽減し、穴の品質劣化を防止することが可能なレーザ加工方法を提供する。【解決手段】モードロックレーザ発振器１から、モードロックしたレーザビームを出射する。モードロックレーザ発振器１から出射したレーザビームを、加工対象物９に入射させ、加工対象物９に穴を形成する。モードロックレーザ発振器を用いることにより、パルス幅がピコ秒オーダのパルスレーザビームを得ることができ、熱の影響を軽減することが可能になる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）モードロックレーザ発振器から、モードロックしたレーザビームを出射する工程と、
（ｂ）前記モードロックレーザ発振器から出射したレーザビームを、加工対象物に入射させ、該加工対象物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】
前記工程（ｂ）が、さらに、前記モードロックレーザ発振器から出射したレーザビームを、電気光学効果または音響光学効果を利用した分岐素子により、前記加工対象物に至る経路から分岐させ、ある時間のみ前記加工対象物に入射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】
前記工程（ａ）が、励起用半導体レーザ発振器をパルス動作させて前記モードロックレーザ発振器のレーザ媒体を励起させ、モードロックしたレーザビームをパルス的に出射させる請求項１に記載のレーザ加工方法。
【請求項４】
前記工程（ｂ）が、前記モードロックレーザ発振器から出射したレーザビームを、光増幅器で増幅する工程を含む請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ加工方法。
【請求項５】
前記工程（ｂ）が、前記モードロックレーザ発振器から出射したレーザビームを、波長変換素子に入射させて高調波を発生させ、該高調波を前記加工対象物に入射させて穴を形成する工程を含む請求項１〜４のいずれか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、レーザ加工方法に関し、特にレーザビームを加工対象物に入射させて穴を形成するレーザ加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１に、光源としてＱスイッチレーザを用いて加工対象物に穴を形成するレーザ加工方法が開示されている。加工に用いられるパルスレーザビームの好ましいパルス幅は約４０〜９０ｎｓ又はそれ以下であると説明されている（第１０頁第７〜９行参照）。このような短いパルス幅のレーザビームを用いることにより、熱損傷効果を回避することができる。
【０００３】
【特許文献１】
特表平１０−５０８７９８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
Ｑスイッチレーザを用いてパルスレーザを発生させる場合、その典型的なパルス幅は１００ｎｓであり、高いピークパワーを得ることが困難である。例えば、パルスの繰り返し周波数５０ｋＨｚ、出力５Ｗ、パルス幅１００ｎｓのＱスイッチレーザ発振器のピークパワーは１ｋＷである。
【０００５】
熱の影響による穴の品質劣化を防止するために、加工時の熱影響を、より軽減する方法が求められている。
【０００６】
本発明の目的は、加工時の熱影響を軽減し、穴の品質劣化を防止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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によると、（ａ）モードロックレーザ発振器から、モードロックしたレーザビームを出射する工程と、（ｂ）前記モードロックレーザ発振器から出射したレーザビームを、加工対象物に入射させ、該加工対象物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。
【０００８】
モードロックレーザ発振器を用いることにより、パルス幅がピコ秒オーダのパルスレーザビームを得ることができる。このレーザビームで加工を行うことにより、熱の影響を軽減することが可能になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１に、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、モードロックレーザ発振器を含んで構成される。モードロックレーザ発振器は、非常に接近した波長を持つ振動のいくつかのモードを同期させることによって、ピコ秒のパルス幅を持つレーザビームを発生する。例えば、レーザ媒質としてＮｄ：ＹＡＧを用い、変調周波数を１００ＭＨｚとした場合、パルス幅が約１０ｐｓ、パルス間隔が約１０ｎｓのレーザビームを得ることができる。出力が１０Ｗである場合、パルスエネルギは１００ｎＪ／パルスとなり、ピークパワーは約１０ｋＷになる。なお、変調周波数を３０ＭＨｚ〜５ＧＨｚとしてもよい。
【００１０】
レーザ光源１から出射されたレーザビームが、マスク２に入射する。マスク２には所定の大きさの貫通孔が形成されており、レーザビームの断面を整形する。マスク２の貫通孔を通過したレーザビームが、光スイッチング素子３に入射する。光スイッチング素子３は、入射したレーザビームを所定の期間だけ通過させる。
【００１１】
光スイッチング素子３は、例えば偏光板と電気光学素子と偏光ビームスプリッタとで構成することができる。マスク２を通過したレーザビームが、偏光板により、偏光ビームスプリッタに対してＰ波になる。Ｐ波が電気光学素子に入射する。電気光学素子は、外部から与えられる信号により、偏光方向をπ／２だけ旋回させ、Ｐ波をＳ波に変換する。偏光ビームスプリッタは、Ｐ波を透過させ、Ｓ波を反射する。偏光ビームスプリッタで反射したＳ波は、ビームダンパに入射する。このように、光スイッチング素子３は、レーザビームを所定の期間だけ透過させることができる。光スイッチング素子３がレーザビームを透過させる状態を「透過状態」と呼び、透過させない状態を「非透過状態」と呼ぶこととする。
【００１２】
なお、光スイッチング素子３を、音響光学素子で構成してもよい。音響光学素子は、外部から与えられリ信号により、レーザビームの進行方向を変化させることができる。
【００１３】
光スイッチング素子３を通過したレーザビームが、光機能素子４に入射する。光機能素子４は、例えば光増幅器である。光増幅器は、入射したレーザビームを増幅する。光機能素子４を波長変換素子で構成してもよい。波長変換素子は、入射したレーザビームの高調波を発生する。また、光機能素子４を、光増幅器と波長変換素子とで構成してもよい。
【００１４】
光機能素子４を通過したレーザビームが折り返しミラー５で反射し、ガルバノスキャナ６に入射する。ガルバノスキャナ６は、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６で走査されたレーザビームが、ｆθレンズ７により収束され、ＸＹステージ８に保持された加工対象物９に入射する。ｆθレンズ７は、マスク２の貫通孔を加工対象物９の表面上に結像させる。加工対象物９は、例えばプリント配線基板、パッケージインターポーザ等である。
【００１５】
レーザ光源１、光スイッチング素子３、及びガルバノスキャナ６は、制御装置１０により制御される。
【００１６】
次に、実施例によるレーザ加工方法について説明する。まず、加工対象物をＸＹステージ８に載置する。光スイッチング素子３を非透過状態にしておき、レーザ光源１から、モードロックしたレーザビームを出射する。レーザビームが加工対象物９の所望の位置に入射するように、ガルバノスキャナ６を制御する。所望の時間だけ、光スイッチング素子３を透過状態にする。これにより、加工対象物９の所望の位置に所望の深さの穴を形成することができる。
【００１７】
ガルバノスキャナ６の制御と、光スイッチング素子３の制御とを繰り返すことにより、複数の穴を形成することができる。
【００１８】
上記実施例では、加工対象物９に入射するレーザビームのパルス幅は１０ｐｓ程度と非常に短い。このため、レーザビームの入射による熱影響を回避することができ、熱影響による穴の品質低下を防止することができる。なお、熱影響を回避するために、パルス幅を１ｐｓ〜３００ｐｓとすることが好ましい。
【００１９】
上記実施例では、レーザ光源１としてモードロックレーザ発振器を使用しているため、パルス幅の非常に短いレーザビームを得ることができる。パルス幅が短いため、ピークパワーが大きくなる。通常、光増幅器の増幅率や波長変換素子の変換効率は、入射するレーザビームのピークパワーが大きいほど高くなる。このため、光機能素子４を構成する光増幅器の増幅率を高くし、波長変換素子の変換効率を高くすることができる。
【００２０】
上記実施例では、モードロックレーザ発振器のレーザ媒質としてＮｄ：ＹＡＧを用いたが、その他にＮｄ：ＹＬＦ、Ｎｄ：ＹＶＯ４、Ｔｉ：サファイヤ等を用いてもよい。これらのレーザ媒質を用いた場合の発振波長は赤外領域であるが、光機能素子４を波長変換素子で構成することにより、可視域や紫外域のレーザビームを得ることができる。
【００２１】
上記実施例では、モードロックレーザ発振器を連続で発振させ、光スイッチング素子３でレーザビームの透過状態を制御することにより、ピコ秒パルスが一定の周期で並んだレーザビームから、多数のピコ秒パルスを含むパルス群を切り出した。モードロックレーザ発振器の励起光源として、パルス動作する半導体レーザ発振器を使用してもよい。所望の時間だけモードロックレーザ発振器を励起することにより、光スイッチング素子を使用することなく、所望の期間だけ、加工対象物にレーザビームを入射させることができる。
【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、レーザ光源としてモードロックレーザ発振器を使用することにより、パルス幅がピコ秒オーダのパルスレーザビームを用いて穴あけ加工を行うことができる。これにより、熱影響による加工品質の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例によるレーザ加工方法で用いられるレーザ加工装置の概略図である。
【符号の説明】
１  レーザ光源
２  マスク
３  光スイッチング素子
４  光機能素子
５  折り返しミラー
６  ガルバノスキャナ
７  ｆθレンズ
８  ＸＹステージ
９  加工対象物
１０  制御装置
【図１】
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