(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工プログラムから線状の加工部の軌跡を求め、求めた軌跡の一方の端部を始点とし他方の端部を終点として、パルス状のレーザ光により前記軌跡上をレーザ光の直径よりも大きいレーザ照射間隔Ｐで穴を加工し、
加工位置が前記軌跡の他方の端部を超えたときには、加工する穴の一部が前記一方の端部の既に形成した穴と重なるようにシフト量Ｓだけシフトした位置を始点として前記レーザ光照射間隔Ｐで加工することを繰返して線状の加工部を形成し、
前記軌跡とは不連続であって近接した他の軌跡が予め定める範囲内にある場合は、前記軌跡の終点と前記他の軌跡の始点とを同一点であるとみなして、前記軌跡と前記他の軌跡とを一つの軌跡として加工する
ことを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２】
加工プログラムから線状の加工部の軌跡を求め、求めた軌跡の一方の端部を始点とし他方の端部を終点として、パルス状のレーザ光により前記軌跡上をレーザ光の直径よりも大きいレーザ光照射間隔Ｐで穴を加工し、
加工位置が前記軌跡の他方の端部を超えたときには、加工する穴の一部が前記一方の端部の既に形成した穴と重なるようにシフト量Ｓだけシフトした位置を始点として前記レーザ光照射間隔Ｐで加工することを繰返して線状の加工部を形成し、
前記軌跡が前記レーザ光照射間隔Ｐよりも短い場合は、前記軌跡に対して前記軌跡に隣接する他の軌跡を併合させ、前記軌跡の終点と前記他の軌跡の始点とを同一点であるとみなして、前記軌跡と前記他の軌跡とを一つの軌跡として加工する
ことを特徴とするレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パルス状のレーザ光を用いて、例えばプリント基板に溝や長穴等の線状の加工部を形成するためのレーザ加工方法およびレーザ加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の小型化、高密度実装化に伴って、複数のプリント配線基板を積層した多層配線基板が増加している。多層配線基板では、プリント配線基板の絶縁層の表面から内部の導体層（内層銅箔）に達する直径が数十〜５００μｍの穴（以下、「ビアホール」という）を形成し、形成したビアホールの内部に導電性メッキを施すことにより、上下に積層されるプリント配線基板の導体層を電気的に接続している。
【０００３】
ビアホールは小径で、かつ数が多い。そこで、直径（スポット径）を数十μｍにしたレーザ光をパルス状に照射することにより加工能率を向上させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
パルス状のレーザ光で加工できるのは略スポット径に等しい丸穴であるから、溝をパルス状のレーザ光で加工する場合は、加工した穴の一部が重なるようにレーザ光を照射する必要がある。この場合、レーザ光の照射位置を僅かずつずらしながら加工すると、絶縁層にレーザ光の熱が蓄積され、温度上昇により絶縁層が劣化したり、導体層と絶縁層との間に隙間ができる等、多層配線基板の品質が低下する。レーザ光を照射する時間間隔を長くすれば、上記の品質の低下は避けられるが、加工能率は低下する。
【０００５】
本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、パルス状のレーザ光を用いて、品質に優れる溝や穴等の線状の加工部を、能率よく形成することができるレーザ加工方法および装置を提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、第１の手段は、加工プログラムから線状の加工部の軌跡を求め、求めた軌跡の一方の端部を始点とし他方の端部を終点として、パルス状のレーザ光により前記軌跡上をレーザ光の直径よりも大きいレーザ光照射間隔Ｐで穴を加工し、加工位置が前記軌跡の他方の端部を超えたときには、加工する穴の一部が前記一方の端部の既に形成した穴と重なるようにシフト量Ｓだけシフトした位置を始点として前記レーザ光照射間隔Ｐで加工することを繰返して線状の加工部を形成し、前記軌跡とは不連続であって近接した他の軌跡が予め定める範囲内にある場合は、前記軌跡の終点と前記他の軌跡の始点とを同一点であるとみなして、前記軌跡と前記他の軌跡とを一つの軌跡として加工することを特徴とする。
【０００７】
また、第２の手段は、加工プログラムから線状の加工部の軌跡を求め、求めた軌跡の一方の端部を始点とし他方の端部を終点として、パルス状のレーザ光により前記軌跡上をレーザ光の直径よりも大きいレーザ光照射間隔Ｐで穴を加工し、加工位置が前記軌跡の他方の端部を超えたときには、加工する穴の一部が前記一方の端部の既に形成した穴と重なるようにシフト量Ｓだけシフトした位置を始点として前記ピッチで加工することを繰返して線状の加工部を形成し、前記軌跡が前記レーザ光照射間隔Ｐよりも短い場合は、前記軌跡に対して前記軌跡に隣接する他の軌跡を併合させ、前記軌跡の終点と前記他の軌跡の始点とを同一点であるとみなして、前記軌跡と前記他の軌跡とを一つの軌跡として加工することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るレーザ穴明け装置の構成図である。レーザ穴明け装置は、機械装置４とＣＮＣ装置５とから形成されている。ＣＮＣ装置部５は、表示装置６、記憶装置７、演算装置８およびキーボード等の入力装置９とから構成されている。記憶装置７には、加工プログラムや加工条件等が予め入力されている。機械装置４は、多層配線基板を載置してＸＹ方向に移動するテーブルや、レーザ発振機およびレーザ発振機から出力されたレーザ光を加工部に導く光学系等から構成されている。加工プログラムには、多層配線基板に、多数のビアホールの他に溝を加工することが記載されている。
【００１０】
次に、本発明の動作を説明する。図２及び図３は本発明の動作を示すフローチャートである。
【００１１】
図示を省略する起動ボタンがオンされ、あるいは加工プログラムを溝加工用の加工プログラムに変換する処理が指令されると、ＣＮＣ装置５は、溝の数を表すｉを０としてから（図２の手順Ｓ１００）、加工プログラムが終了かどうかを確認し（手順Ｓ１１０）、加工プログラムが終了していない場合は手順１２０の処理を行い、加工プログラムが終了である場合は手順Ｓ２００の処理を行う。手順１２０では溝の有無を確認し、溝がある場合は手順１３０の処理を行い、溝がない場合は手順Ｓ２００の処理を行う。手順Ｓ１３０ではｉに１を加えてから、当該溝の軌跡Ｒｉを演算により求め（手順Ｓ１４０）、求めた軌跡Ｒｉを記憶した後（手順Ｓ１５０）、手順Ｓ１１０の処理を行う。
【００１２】
手順Ｓ２００では、ｉの最大値であるｉｍａｘと０とを比較し、ｉｍａｘ≦０の場合は処理を終了し、その他の場合は手順Ｓ２１０の処理を行う。手順Ｓ２１０では、後述するグループ化した軌跡（以下、「併合軌跡」という）の数であるｊを０とし、ｉの値が最も大きい軌跡である軌跡Ｒｉｍａｘに隣接する他の軌跡Ｒｉ、すなわち予め定める範囲内に他の軌跡Ｒｉがあるかどうかを確認し、該当する軌跡Ｒｉがある場合は手順２３０の処理を行い、その他の場合は手順Ｓ２７０の処理を行う。手順Ｓ２３０ではｊに１を加えてから、併合軌跡Ｒｊの軌跡を演算し（手順Ｓ２４０）、求めた併合軌跡Ｒｊを記憶すると共に（手順Ｓ２５０）、併合した軌跡Ｒｉを削除して（手順Ｓ２６０）、手順Ｓ２７０の処理を行う。手順Ｓ２７０ではｉｍａｘから１を減算し、ｉｍａｘと１とを比較して、ｉｍａｘ＞１の場合は手順Ｓ２２０の処理を行い、その他の場合は手順Ｓ３００の処理を行う（手順Ｓ２８０）。
【００１３】
手順Ｓ３００では、ｊの値が最も大きい併合軌跡Ｒｊｍａｘが後述するピッチＰの５倍以上であるかどうかを確認し、Ｒｊｍａｘが５Ｐ以上である場合は手順Ｓ３１０の処理を行い、その他の場合は手順Ｓ４００の処理を行う。手順Ｓ３１０ではｊｍａｘから１を減算し、減算したｊｍａｘと０とを比較して、ｊｍａｘ≦０の場合は手順Ｓ３３０の処理を行い、その他の場合は手順Ｓ３００の処理を行う。
【００１４】
手順Ｓ４００では、他の軌跡Ｒｉあるいは併合軌跡Ｒｊの有無を確認し、他の軌跡Ｒｉあるいは併合軌跡Ｒｊがある場合は手順Ｓ４１０の処理を行い、その他の場合は手順Ｓ４８０の処理を行う。手順Ｓ４１０では、併合軌跡Ｒｊｍａｘを他の軌跡Ｒｉまたは併合軌跡Ｒｊに併合させ、併合先の軌跡Ｒｉまたは併合軌跡Ｒｊを新たな軌跡Ｒｉまたは併合軌跡Ｒｊに置き換えた後（手順Ｓ４２０）、併合軌跡Ｒｊｍａｘを削除して、手順Ｓ３１０の処理を行う（手順Ｓ４３０）。
【００１５】
手順Ｓ３３０では、ｉが最大である軌跡ＲｉｍａｘがピッチＰの５倍以上であるかどうかを確認し、Ｒｉｍａｘが５Ｐ以上である場合は手順Ｓ３４０の処理を行い、その他の場合は手順Ｓ４４０の処理を行う。手順Ｓ３４０ではｉｍａｘから１を減算して、減算したｉｍａｘと０とを比較し、ｉｍａｘ≦０の場合は処理を終了し、その他の場合は手順Ｓ３３０の処理を行う（手順Ｓ３５０）。
【００１６】
手順Ｓ４４０では、他の軌跡Ｒｉあるいは併合軌跡Ｒｊの有無を確認し、他の軌跡Ｒｉあるいは併合軌跡Ｒｊがある場合は手順Ｓ４５０の処理を行い、その他の場合は手順Ｓ４８０の処理を行う。手順Ｓ４５０では、併合軌跡Ｒｊｍａｘを他の軌跡Ｒｉまたは併合軌跡Ｒｊに併合させ、併合先の軌跡Ｒｉまたは併合軌跡Ｒｊを新たな軌跡Ｒｉまたは併合軌跡Ｒｊに置き換えた後（手順Ｓ４６０）、軌跡Ｒｉｍａｘを削除して、手順Ｓ３４０の処理を行う（手順Ｓ４７０）。
【００１７】
手順Ｓ４８０では、後述する分散処理を行った後、処理を終了する。
【００１８】
次に、ピッチＰおよび併合軌跡Ｒｊについて説明する。図４は、溝の加工手順を示す図であり、（ａ）は直線、（ｂ）はＬ型、（ｃ）は近接した２本の溝の場合である。なお、レーザ光のスポット径は０．０１ｍｍである。
【００１９】
同図（ａ）の場合：
軌跡Ｒｉは、加工プログラム上で
Ｘ１０Ｙ１０
Ｇ０１Ｘ２０Ｙ１０
と記載されている。
【００２０】
この場合、１行目のＸ１０Ｙ１０は点のＸＹ座標を示している。また、２行目のＧ０１は直線を表し、終点のＸＹ座標がＸ２０Ｙ１０であることを示している。
【００２１】
ＣＮＣ装置５は、上記の加工プログラムを下記に示す溝加工用のプログラムに書き替えると共に、予め入力されている加工条件を付加する。
【００２２】
Ｘ１０Ｙ１０Ｇ８５Ｘ２０Ｙ１０Ｓ０．００５Ｐ１Ｃ３
ここで、Ｘ１０Ｙ１０は始点のＸＹ座標、Ｇ８５は溝加工の指定、Ｘ２０Ｙ２０は終点のＸＹ座標、Ｓ＊はシフト量（シフト量はレーザ光の半径程度の大きさに定められる。この場合は、＊＝０．００５ｍｍ）、Ｐ＃はピッチ（この場合、＃＝１ｍｍ）、Ｃ＆はサイクル数（この場合、＆＝３）である。
【００２３】
先ず、レーザ光の中心を、始点（１０，１０）から終点（２０，１０）までの軌跡Ｒｉ上を１ピッチ毎に位置決めし、パルス状のレーザ光を照射する。この結果、図中の実線で示す丸穴が１ｍｍ毎に加工される。終点を加工した後は、レーザ光の中心を、始点（１０，１０）から０．００５ｍｍ離れた（１０．００５，１０）に位置決めし、上記と同様に、終点（２０，１０）までの軌跡Ｒｉ上を１ピッチ毎に位置決めして、パルス状のレーザ光を照射する。この結果、図中の点線で示す丸穴が１ｍｍ毎に加工される。この場合、１０ピッチ目は軌跡Ｒｉを外れるから、始点（１０，１０）から０．０１ｍｍ離れた（１０．０１，１０）に位置決めし、上記と同様に、終点（２０，１０）までの軌跡Ｒｉ上を１ピッチ毎に位置決めする。そして、パルス状のレーザ光を照射することにより、図中の２点鎖線で示す丸穴を加工する。以下、シフト量の合計が１ピッチになるまで、すなわち、軌跡Ｒｉが隣接する中心の距離が０．００５ｍｍである丸穴で接続されるまで、上記の動作を繰り返す。
【００２４】
そして、サイクル数が３に指定されているので、上記の動作をさらに後２回繰り返して、溝を完成させる。
【００２５】
同図（ｂ）の場合：
軌跡Ｒｉは、加工プログラム上で
Ｘ１０Ｙ１０
Ｇ０１Ｘ２０Ｙ１０
Ｇ０１Ｘ２０Ｙ２０
と記載されている。
【００２６】
この場合、ＣＮＣ装置５は、（ａ）と同様にして、上記の加工プログラムを下記に示す溝加工用のプログラムに書き替えると共に、予め入力されている加工条件を付加する。
【００２７】
Ｘ１０Ｙ１０Ｇ８５Ｘ２０Ｙ１０Ｓ０．００５Ｐ１Ｃ３
Ｇ８５．１Ｘ２０Ｙ２０
ここで、Ｇ８５．１は溝加工の連続指定であり、他の記述は上記（ａ）の場合と同じである。
【００２８】
この場合は、始点（１０，１０）、終点（２０，２０）の軌跡Ｒｉ上を（ａ）の場合と同様に、レーザ光を１ピッチ毎に位置決めする。なお、加工工程は（ａ）の場合と同じであるため、詳細な説明を省略する。
【００２９】
同図（ｃ）の場合：
軌跡Ｒｉは、加工プログラム上で
Ｘ１０Ｙ１０
Ｇ０１Ｘ２０Ｙ１０
Ｘ１５Ｙ１２
Ｇ０１Ｘ１５Ｙ１５
と記載されている。
【００３０】
この場合、ＣＮＣ装置５は、（ａ）と同様にして、上記の加工プログラムを下記に示す溝加工用のプログラムに書き替えると共に、予め入力されている加工条件を付加する。
【００３１】
Ｘ１０Ｙ１０Ｇ８５Ｘ２０Ｙ１０Ｓ０．００５Ｐ１Ｃ３
Ｘ１５Ｙ１２Ｇ８５Ｘ１５Ｙ１５Ｓ０．００５Ｐ１Ｃ３
この場合、図中下側の軌跡（以下、下側の軌跡を「軌跡１」、上側の軌跡を「軌跡２」という）は全長が３ｍｍであるため、上記手順Ｓ３００および手順Ｓ４００〜手順Ｓ４３０において併合され、ＣＮＣ５の内部で下記のように書き換えられる。
【００３２】
Ｘ１０Ｙ１０Ｇ８５Ｘ２０Ｙ１０Ｓ０．００５Ｐ１Ｃ３
Ｇ８５．１Ｘ１５Ｙ１２Ｘ１５Ｙ１５
すなわち、ピッチをカウントする上では軌跡１の終点（２０，２０）と軌跡２の始点（１５，１２）が同一点であるとみなしてレーザ光を、１ピッチ毎に位置決めする。この結果、軌跡２上で最初にレーザ光が照射される位置は（１５，１３）である。この場合、軌跡２の始点（１５，１２）は加工されないことになるが、実用上問題になることはない。なお、軌跡１の終点がピッチＰの整数倍である場合は、軌跡２の始点を加工するように予め定めておけば、軌跡２の始点を加工することができる。
【００３３】
なお、手順Ｓ２２０における予め定める範囲が、例えば軌跡Ｒｉから３ｍｍに指定されていた場合、上記軌跡１と軌跡２は手順Ｓ２２０〜手順Ｓ２６０において併合される。
【００３４】
次に、分散処理について説明する。例えば、溝が１個だけであり、かつ全長が短い場合は、分散処理を行う。すなわち、軌跡Ｒ１をシフト量Ｓ＊で分割し、総ての点の座標を求める。そして、他の丸穴を、例えば｛（Ｐ＃／Ｓ＊）−１｝個加工する毎にレーザ光を軌跡Ｒ１上に位置決めする。
【００３５】
以上説明したように、本発明では、溝を加工する場合でも、レーザ光を１ピッチ離して照射するから、放熱により、絶縁層には熱が蓄積されず、品質に優れる溝を形成することができる。また、レーザ光を通常の時間間隔で照射することができるため、加工能率が低下することもない。
【００３６】
また、軌跡Ｒｉ上の加工座標を個別に入力する必要がないから、加工プログラムの作成が容易である。
【００３７】
なお、上記では軌跡が直線の場合について説明したが、軌跡が曲線の場合も、上記と同様の手順で加工することができる。
【００３８】
また、上記の加工プログラムでは、シフト量とピッチを指定したが、照射するレーザ光のスポット径ｄの関数として定義、すなわちシフト量をｄ／２またピッチ５ｄにする等、するようにしてもよい。
【００３９】
また、シフト量とピッチは、レーザ光のスポット径および入力されるエネルギの値によって、選択することができる。
【００４０】
さらに、溝を形成する場合について説明したが、多層配線基板に貫通穴を形成する場合にも適用することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、加工プログラムから線状の加工部の軌跡を求め、求めた軌跡の一方の端部を始点として、パルス状のレーザ光により前記軌跡上をレーザ光の直径よりも大きいピッチで穴を加工し、加工位置が前記軌跡の他方の端部を超えたときには、加工する穴の一部が前記一方の端部の既に形成した穴と重なる位置を始点として前記ピッチで加工することを繰返すから、例えば、多層配線基板に、品質に優れる溝を能率よく形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレーザ穴明け装置の構成図である。
【図２】本発明の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の動作を示すフローチャートである。
【図４】溝の加工手順を示す図である。
【符号の説明】
Ｒｉ  軌跡
Ｒｊ  併合軌跡
Ｐ  ピッチ
Ｓ＊  シフト量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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