(57)【要約】      （修正有）【課題】コンフォーマル方式で製造されるビルドアップ基板等の表面銅箔に窓を形成するのに用いるのに好適な、窓形成時の品質が高いレーザ加工方法および加工装置を提供する。【解決手段】銅箔に対する吸収率が高いＵＶレーザを用いて、ビーム経を所望の窓穴径より小さくするとともに、ビームを旋回させて加工する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に金属箔が配設された基板に窓を形成する際に、
金属箔に対する吸収率が高いレーザを用いて、所望の窓穴径より小さなビーム径とし、ビームを旋回させて加工することを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２】
前記ビーム径を窓穴径の１／２以上とし、該ビームを一回だけ旋回させることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工方法。
【請求項３】
前記レーザとして、紫外線領域の波長を有するパルスレーザを用いることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ加工方法。
【請求項４】
前記ビームの加工面におけるエネルギ密度を３０Ｊ／ｃｍ2以上とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のレーザ加工方法。
【請求項５】
表面に金属箔が配設された基板に窓を形成するためのレーザ加工装置において、
金属箔に対する吸収率が高いレーザと、
該レーザのビームを所望の窓穴径より小さなビーム径とする手段と、
ビームを旋回させて加工する手段と、
を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に金属箔が配設された基板に窓を形成するレーザ加工方法及び装置に係り、特に、コンフォーマル方式により製造されるビルドアップ基板の表面銅箔に窓を形成する際に用いるのに好適な、窓形成時の品質が高いレーザ加工方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に例示する如く、コア基板１０の両面に配線パターン１２を形成し、その上に、フィルム状又は液体の絶縁樹脂１４をラミネート又はスピンコートし、更に銅箔１６を重ねてエッチング等によりマスク（コンフォーマルマスク）を形成し、レーザで絶縁樹脂１４に穴をあけて、めっき等でパターン１８を形成したビルドアップ基板が、携帯電話用途を初め、小型電子機器に広く使用されている。基板製造には、レーザを用いて直接穴あけを行なう方式の他、図１に示した如く、表面に銅箔１６製のコンフォーマルマスクを用いるコンフォーマル方式が用いられている。後者のコンフォーマル方式に際しては、表面銅箔１６の窓形成に、エッチング等による化学処理が使用されている。しかしながら、廃液処理の環境問題と窓形成時の位置ずれの課題がある。
【０００３】
一方、化学処理をせずに、レーザにより直接窓形成を行なうものとして、炭酸ガス（ＣＯ2）レーザを用いる試みがなされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図２に示す如く、波長９．３μｍのＣＯ2レーザは、実線Ａに示す如く、銅箔に対する吸収率が低く、実線Ｂに示す如く、表面を荒らしたり、実線Ｃに示す如く、酸化させるなど特殊な銅箔表面処理が必要となり、製造コストが上昇する。又、１パルスでの加工が必要であり、銅箔盛り上り、真円度不良、オーバーハング等の加工品質の問題があった。
【０００５】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、炭酸ガスレーザでの課題を解決し、窓形成時の品質を向上させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、表面に金属箔が配設された基板に窓を形成する際に、金属箔に対する吸収率が高いレーザを用いて、所望の窓穴径より小さなビーム径とし、ビームを旋回させて加工することにより、前記課題を解決したものである。
【０００７】
又、前記ビーム径を窓穴径の１／２以上とし、該ビームを一回だけ旋回させるようにしたものである。
【０００８】
又、前記レーザとして、紫外線領域の波長を有するパルスレーザを用いるようにしたものである。
【０００９】
又、前記ビームの加工面におけるエネルギ密度を３０Ｊ／ｃｍ2以上とするようにしたものである。
【００１０】
本発明は、又、表面に金属箔が配設された基板に窓を形成するためのレーザ加工装置において、金属箔に対する吸収率が高いレーザと、該レーザのビームを所望の窓穴径より小さなビーム径とする手段と、ビームを旋回させて加工する手段とを備えることにより、前記課題を解決したものである。
【００１１】
本発明においては、図２に示した如く、好ましくは金属箔（例えば銅箔）に対する吸収率が６０％以上と高い、紫外線領域の波長を有するパルスレーザ（以下ＵＶレーザと称する）を用いて銅箔加工を行なう。一般にコンフォーマル工法の窓穴径は１００μｍ程度である。最近、ＵＶレーザの出力（パルスエネルギ）が向上し、図３に示す如く、ビーム２０により、直径１００μｍの窓１６Ａのパンチング加工が可能である。しかしながら、図４に示す如く、銅箔１６の窓１６Ａ周辺の盛り上り（デブリとも称する）１６Ｂ及び飛散物が多くなり、品質上問題になる。
【００１２】
これを避けるため、本発明では、図５に示す如く、ビーム２０を、所望の穴径より小さビーム径に絞り、ビーム２０を矢印Ｄ方向に旋回させて加工するトレパニング工法を用いる。
【００１３】
一般に、ＵＶレーザでの銅箔加工は、エネルギ密度が２０Ｊ／ｃｍ2程度で実施されている。この条件は、炭酸ガスレーザと比較して品質は向上するが、穴１６Ａ周辺の盛り上り１６Ｂがあり、化学処理等で平滑する必要がある。エネルギ密度と盛り上り１６Ｂの最大高さｈとの関係を表１に示す。
【００１４】
【表１】
2005093679.tif 000003
【００１５】
そこで、加工面のエネルギ密度を３０Ｊ／ｃｍ2以上で加工することが望ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、特殊な金属箔表面処理を行なうことなく、窓形成時の品質を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１８】
本実施形態は、図６に示す如く、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第３高調波を用いたパルスレーザであるＵＶレーザ２２と、該ＵＶレーザ２２から照射されるパルス状のレーザビーム２０を所望の窓穴径より小さなビーム径に絞るための光学系（ここでは絞り）２４と、レーザビーム２０をＸ方向及びＹ方向にそれぞれ走査するためのＸミラー３２Ｘ、Ｙミラー３２Ｙを備えたスキャナ３０Ｘ、３０Ｙと、該スキャナ３０Ｘ、３０Ｙを駆動するためのドライバ３４Ｘ、３４Ｙと、該ドライバ３４Ｘ、３４Ｙにレーザビーム２０を旋回させるための指令値を与えるコントローラ４０とを備えている。
【００１９】
ここで、図７に示す如く、レーザビーム径ｄｂは、加工すべき銅箔加工径（窓穴径）ｄｈに対し、次式の関係とすることができる。
【００２０】
ｄｂ≧（１／２）ｄｈ          …（１）
【００２１】
その理由は、１回旋回加工で、銅箔加工領域を全てカバーさせるためである。ここで、１回旋回加工とするのは、加工速度を落とさないためである。
【００２２】
今、図７に示した如く、旋回走行の直径をｄμｍ、制御周期当たりの移動量をΔｌμｍ、制御周期をΔｔμ秒とすると、円周長はπｄμｍ、１周移動時間はπｄ／Δｌ×Δｔとなる。
【００２３】
例えば、直径１００μｍの銅箔窓加工をする場合、加工面エネルギ密度を３５Ｊ／ｃｍ2に設定し、レーザビーム径をφ５０μｍとする。
【００２４】
旋回走行の直径は、ｄ＝５０μｍ
円周長は        πｄ＝１５７μｍ
制御周期は      Δｔ＝５０μｓ（制御回路の演算処理速度で決定される）
銅箔厚みが１２μｍの場合、合計３０ショット程度必要である。
【００２５】
１パルスエネルギが１ｍＪのＵＶレーザ２２を用い、パルス周波数は１０ＫＨｚとなる。
【００２６】
従って、一回転に要する時間は、４０ショット／１０ＫＨｚ＝４ｍｓ、
制御周期当たりの移動量は、
πｄ／Δｌ×Δｔ＝４ｍｓ
Δｌ＝（１５７μｍ×５０μｓ）／４ｍｓ≒２μｍ
実際の旋回軌跡は図８のようになり、
１５７μｍ÷２μｍ＝７８
約７８角形の多角形軌跡となる。
【００２７】
コントローラ４０は、Δｔが固定であるため、入力パラメータである旋回走行の直径ｄ、加工条件（ショット数／レーザ周波数）で決まる（πｄ／Δｌ×Δｔ）よりΔｌを計算し、スキャナドライバ３４Ｘ、３４ＹにΔｔの周期で指令値を出力する。
【００２８】
同時に、ＵＶレーザ２２に対し、加工条件となるトリガパルスを出力する。
【００２９】
この方式により、多角形（ｎ角形）走行による銅箔窓加工を行うことができる。
【実施例】
【００３０】
例えば直径１００μｍの窓穴形成に対し、最大パルスエネルギが１ｍＪのＵＶレーザを用い、マスク縮小率を１６となる光学系を構成し、ビーム径を４０μｍとし、直径６０μｍの旋回加工を１周行なう。加工面エネルギ密度は３５及び４８Ｊ／ｃｍ2で行なった。両者共、２０Ｊ／ｃｍ2と比較し、穴周辺の盛り上り及び飛散物が少ない加工が可能であった。
【００３１】
なお、前記実施形態においては、銅箔が加工されていたが、加工対象は、これに限定されず、アルミニウム箔や金箔等、他の金属箔も、同様に加工できる。
【００３２】
又、前記実施形態では、紫外線領域の波長を有するパルスレーザビームとして、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第３高調波を用いたが、その他のレーザを用いてもよい。例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第４もしくは第５高調波を用いてもよいし、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの代わりにＹＬＦレーザやＹＶＯ４レーザを用いてもよい。又、ＫｒＦエキシマレーザやＸｅＣｌエキシマレーザの基本波を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】コンフォーマル方式によるビルドアップ基板のレーザ穴あけ工程を示す工程図
【図２】本発明の原理を説明するための、プリント配線基板材料のレーザの波長による吸収率の違いを示す線図
【図３】パンチング工法を示す側面図
【図４】パンチング工法の問題点を説明するための拡大断面図
【図５】トレパニング工法を示す平面図
【図６】本発明の実施形態における制御回路の構成を示すブロック図
【図７】同じくレーザビームの軌跡を示す平面図
【図８】実際の旋回軌跡の一部を示す平面図
【符号の説明】
【００３４】
２０…ビーム
２２…ＵＶレーザ
２４…光学系（絞り）
３０Ｘ、３０Ｙ…スキャナ
３２Ｘ、３２Ｙ…ミラー
３４Ｘ、３４Ｙ…ドライバ
４０…コントローラ
【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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【図７】
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【図８】
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