(57)【要約】【課題】  穴位置精度および穴品質に優れるレーザ加工方法およびレーザ加工装置を提供すること。【解決手段】  短パルス化して出力された出射ビーム６を、パルス整形手段により整形して＃１分岐ビーム７を形成し、＃１分岐ビーム７を加工部に供給して加工を行う。この場合、＃１分岐ビーム７が出射ビーム６に同期するようにすると良い。そして、加工対象物が金属材料と、有機材料と無機材料の少なくとも一方と、から構成されている場合、パルス巾１００ｎｓ以上に整形されたレーザ光により金属材料を加工し、パルス巾１００ｎｓ未満に整形されたレーザ光により有機材料および／または無機材料を加工する。【選択図】  図２
2005199323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物に対してレーザ光を照射して加工するレーザ加工方法において、
短パルス化して出力されたレーザ光の波形を整形し、整形されたレーザ光を加工部に供給することを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２】
前記短パルス化して出力されるレーザ光の出力開始に同期してレーザ光の整形を開始す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】
前記被加工物が、加工対象物を構成する金属材料層と、有機材料層または／および無機材料層とが厚さ方向に積層されている場合、パルス巾１００ｎｓ以上に整形されたレーザ光により前記金属材料層を加工し、パルス巾１００ｎｓ未満に整形されたレーザ光により有機材料層および／または無機材料層を加工することを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ加工方法。
【請求項４】
前記整形されるレーザ光のパルス巾およびピーク出力を加工の進行に応じて変化させることを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載のレーザ加工方法。
【請求項５】
パルス状のレーザを出力するレーザ発振器を備え、パルス状のレーザにより加工対象物を加工するレーザ加工装置において、
前記レーザの光路上にパルス整形器を設け、
前記パルス整形器により短パルス化して出力されたレーザ光の波形を整形し、整形されたレーザ光を加工部に供給することを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項６】
前記パルス整形器は、前記短パルス化して出力されるレーザ光の出力開始に同期してレーザ光の整形を開始することを特徴とする請求項５記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記パルス整形器は、加工対象物を構成する金属材料層と、有機材料層または／および無機材料層とが厚さ方向に積層されている場合、前記金属材料層を加工するときと、前記前記有機材料層または／および無機材料層を加工するときとでパスル巾を変更することを特徴とする請求項５または６記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
前記パルス巾は、前記金属材料層を加工するときにはパルス巾１００ｎｓ以上に、前記有機材料層または／および無機材料層を加工するときにはパルス巾１００ｎｓ未満に変更されることを特徴とする請求項７記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板または半導体を加工するのに好適なレーザ加工方法およびレーザ加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＵＶレーザのパルスエネルギは励起時間に対する出力放出時間に依存するので、一般に周波数が低いほど大きなパルスエネルギがえられ、周波数が高くなるに伴いパルスエネルギは小さくなる。
【０００３】
ピーク出力、パルス巾はパルス周波数、また基本波を生成する結晶の種類、長さ、結晶を励起するＬＤ（レーザダイオ−ド）出力に依存するので、周波数が高くなるに伴い出力放出時間、すなわちパルス巾は長くなる。パルス周波数が低いと結晶を損傷する虞があるので、低周波数域は発振しないように保護されていおり、出力最大位置は下限周波数域よりもやや高い位置に設定されている。ピーク出力は周波数が増加にともない緩やかに低下する。
【０００４】
図１０は、プリント基板の加工に適用されている代表的なＹＶＯ４励起の高ピーク、短パルス巾ＵＶレーザの出力特性を示す特性図である。
【０００５】
ＹＶＯ４ＵＶレーザは、基本波結晶と第３高調波（ＴＨＧ）波長変換結晶とがＥｘｔｅｒｎａｌ  Ｃａｖｉｔｙ構造であり、キュースイッチ（Ｑ−ＳＷ）がオンすると波長が１０６４ｎｍの基本波が発振され、同時に波長変換が行われる。Ｑ−ＳＷに応答速度の速い偏光変調方式の電気光学装置を使用しているため、残留基本波が殆どなくパルス巾は短いが、ピーク強度が高いので結晶がダメ−ジを受け易い。このため、波長変換結晶を定期的に位置をシフトして装置寿命を確保している。
【０００６】
同図に示すように、パルス周波数４０ＫＨｚで平均出力最大約１１Ｗであるが、周波数が増加するにつれて低くなり、１００ＫＨｚでは約５．５Ｗになる。周波数を増加させた場合、パルス立ち上り部の変化は少ないが、パルス巾はパルス立下り部の傾斜が緩やかに増加し２５ｎｓから３５ｎｓに増える。パルスエネルギは５０ＫＨｚに対して１００ＫＨｚでは２５％に低下し、ピーク出力は１９％に低下する。
【０００７】
図１１は、ＹＶＯ４ＵＶレーザ同様に、プリント基板の加工に適用されている代表的なＹＡＧ励起の低ピーク、長パルス巾ＵＶレーザの出力特性を示す特性図であり、比較のため、図１０に示したＹＶＯ４ＵＶレーザの周波数を点線で示している。
【０００８】
ＹＡＧＵＶレーザは、基本波結晶とＴＨＧ波長変換結晶とがＩｎｔｅｒｎａｌ  Ｃａｖｉｔｙ構造であり、Ｑ−ＳＷがオンすると基本波が発振され、同時に波長変換が行われる。Ｑ−ＳＷに応答速度の低い音響光学装置を使用しているので、Ｑ−ＳＷオフ後もビーム通過が終了するまで基本波が変換結晶を通過し続ける。このため、出力時間すなわちパルス巾が長いが、ピーク強度が低いので結晶のダメ−ジは少ない。
【０００９】
同図に示すように、パルス周波数４０ＫＨｚで平均出力最大約１１Ｗであり、周波数が増加するにつれて低くなり、１００ＫＨｚでは約５．５Ｗになる。周波数を増加させた場合、パルス立ち上り部の変化は少ないが、パルス巾はパルス立下り部の傾斜の増加が大きく１３０ｎｓから１８０ｎｓに増加する。パルスエネルギは５０ＫＨｚに対して１００ＫＨｚでは２５％に低下し、ピーク出力は１５％に低下する。
【００１０】
図１０および図１１を比較すると、パルス周波数４０〜１００ＫＨｚの範囲における平均出力は、両者ともほぼ同じである。しかし、ＹＶＯ４ＵＶレーザの周波数５０ＫＨｚを基準（１００％）にした場合、ＹＡＧＵＶレーザの周波数５０ＫＨｚにおけるピーク出力は２０％、また１００ＫＨｚにおけるピーク出力は約４％である。
【００１１】
図１０および図１１から明らかなように、従来のレーザはパルス周波数４０〜１００ＫＨｚの範囲で適用可能なパルス巾は周波数に依存し、ＹＶＯ４ＵＶレーザの場合２０〜３５ｎｓ、またＹＡＧＵＶレーザの場合１３０〜１８０ｎｓの範囲に限定される。このため、図１１に斜線を付して示す、絶縁層加工に好適な範囲のパルス巾による加工を行うことができない。
【００１２】
ところで、平均出力、ピーク出力、パルスエネルギ、パルス周波数、パルス巾、材料除去量、エネルギ密度、出力密度は、
パルスエネルギ（Ｊ）＝平均出力（Ｗ）／パルス周波数（Ｈｚ）
ピーク出力（Ｗ）＝パルスエネルギ（Ｊ）／パルス巾（ｓ）
除去量≒パルスエネルギ×パルス数
エネルギ密度（Ｊ／ｃｍ２）＝パルスエネルギ（Ｊ）／ビーム面積（ｃｍ２）
出力密度（Ｗ／ｃｍ２）＝ピーク出力（Ｗ）／ビーム面積（ｃｍ２）
以下の関係にある。
【００１３】
すなわち、パルスエネルギはパルス周波数に反比例し、ピーク出力はパルス巾に反比例する。また、熱伝導率の高い銅等の金属材料を除き、通常、出力密度は（単位時間当りのエネルギ密度）材料の分解しきい値よりも十分に大きいので、除去量はト−タルエネルギ（パルスエネルギ×パルス数）にほぼ比例する。したがって、最大出力付近で加工をすると効率がよく、加工速度を速くすることができる。
【００１４】
一方、代表的なプリント基板材料であるＦＲ−４材の場合、導体層である銅導体層、絶縁層（ガラス繊維に樹脂を含浸させた層）は、材料物性値の違いにより、出力密度およびエネルギ密度しきい値に約１０倍の差（銅：ガラス繊維：樹脂≒１０：３：１）があり、しかも材質毎に適切な条件がある。以下、具体的に説明する。
【００１５】
（１）表面の銅導体層を加工する場合、エネルギ密度、出力密度が高すぎると、銅導体層が除去された瞬間に導体層直下の絶縁層が大出力で加工されるため、樹脂が除去されて絶縁層のアンダ−カットが大きくなる。一方、エネルギ密度、出力密度が低すぎると、供給された熱が加工部周辺に拡散してしまい、パルス当りの除去量が減る。このため、パルス数が増えて加工速度が遅くなる。以上から、銅導体層の加工に好適なエネルギ密度、出力密度は、高ピーク短パルス巾の場合約５〜１０Ｊ／ｃｍ２、約１５０〜３００ＭＷ／ｃｍ２、の範囲であり、低ピーク長パルス巾の場合、約１０〜２０Ｊ／ｃｍ２、約１００〜２００ＭＷ／ｃｍ２の範囲である。
【００１６】
（２）ガラス繊維を加工する場合、エネルギ密度、出力密度が高すぎると、表面反射光で周辺の樹脂が除去されてガラス繊維の樹脂面からの突出しが大きくなることに加え、加工が進行して絶縁層の残量が少なくなると、穴底の銅導体層を損傷する。一方、エネルギ密度、出力密度が低すぎると、パルス当りの除去量が減るため、パルス数が増えて加工速度が遅くなる。
【００１７】
以上から、ガラス繊維の加工に好適なエネルギ密度、出力密度は、高ピーク短パルス巾の場合、約２〜６Ｊ／ｃｍ２、約１００〜２００ＭＷ／ｃｍ２である。また、低ピーク長パルス巾の場合、約３〜８Ｊ／ｃｍ２、約６０〜１２０ＭＷ／ｃｍ２の範囲である。
【００１８】
（３）樹脂を加工する場合、エネルギ密度、出力密度が高すぎると、穴底の銅導体層を損傷する。一方、エネルギ密度、出力密度が低すぎると、穴底の樹脂残さが多くなることに加え、パルス数が増えるため加工速度が遅くなる。
【００１９】
以上から、樹脂の加工に好適なエネルギ密度、出力密度は、高ピーク短パルス巾の場合、約０．５〜１．５Ｊ／ｃｍ２、約１５〜３０ＭＷ／ｃｍ２である。また、低ピーク長パルス巾の場合、約０．７〜１．５Ｊ／ｃｍ２、約１０〜２０ＭＷ／ｃｍ２の範囲である。
【００２０】
このようなことから明らかなように、穴品質、穴形状、加工速度を基準にすると、被加工物の材質毎に適切なエネルギ密度および出力密度のしきい値に上限値、下限値が存在し、最大出力付近で加工をすると穴品質や穴形状が劣化する。例えば、図１０および図１１に示すＵＶレーザを用いて銅導体層、ガラス繊維、樹脂に穴径５０μｍを加工する場合、好適なエネルギ密度および出力密度から、実用的なパルス周波数はそれぞれ約４０ＫＨｚ以下、約６０ＫＨｚ以下、約１００ＫＨｚ以下の範囲に制約される。
【００２１】
そこで、従来は、加工の進行に伴い（すなわち加工する材質が変わる毎に）周波数４０から１００ＫＨｚの範囲で銅導体層加工、ガラス繊維加工、樹脂加工に必要なエネルギ（またはピーク出力）を基準にパルス周波数を変えて加工するか、あるいは、銅導体層加工に必要なエネルギ（またはピーク出力）を基準にパルス周波数を決め、ガラス繊維、樹脂に対してはパルス周波数を変えずにＬＤ出力（すなわちレーザ発振器の出力）を変えてエネルギ（またはピーク出力）を調整し、加工していた。
【００２２】
ところで、ＵＶレーザは出力を安定化するため、波長変換用結晶温度を０．１℃以内で制御する必要がある。すなわち、パルス周波数を変える場合、あるいはＬＤ出力によりピーク出力を制御する場合のいずれも、ＳＨＧ、ＴＨＧ用波長変換結晶（ＬＢＯ、ＣＬＢＯ、ＢＢＯ）に対する熱的平衡状態が崩れると、結晶温度変動に伴う屈折率変動により、ビーム出射角度が変動する結果、穴位置精度や穴形状が劣化するためである。
【００２３】
しかし、波長変換用結晶温度を０．１℃以内に制御しても、時間遅れ等により、例えば、周波数４０ＫＨｚを基準にすると、６０ＫＨｚのとき４０μｒａｄ、８０KHｚのとき６０μｒａｄのビーム出射角変動が発生し、穴位置精度が最大で約５μｍ劣化した。また、出力変動、ビームモード（空間エネルギ分布）が崩れて、穴品質、穴形状が劣化した。
【００２４】
さらに、材料毎に好適な条件を確保できないため、所望の穴位置精度、穴品質、穴形状を得ることができなかった。
【００２５】
そこで、例えば特許文献１には、パルス周波数を一定にしておき、ピーク出力をレーザ発振器の外部で切り換え、高エネルギ密度、高出力密度で銅導体層を加工してから、中エネルギ密度、中出力密度に切り換えてガラス加工を行い、最後に低エネルギ密度、低出力密度に切り換えて加工する加工法が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−３３５０６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
しかし、特許文献１に開示された技術では、銅導体層、ガラス繊維、樹脂に対してパルス周波数、ピーク出力を設定できるが、ピーク出力を小さくしてパルス巾を長くすると、穴底の樹脂残さが多くなる。したがって、樹脂残さを減らすためには、ピーク出力を大きくした状態でパルス巾を小さくする必要がある。 
そこで、 本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、穴位置精度および穴品質に優れたレーザ加工方法およびレーザ加工装置を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
上記課題を解決するため、本発明の第１の手段は、レーザ加工方法として、短パルス化して出力されたレーザ光の波形を整形し、整形したレーザ光を加工部に供給することを特徴とする。
【００２８】
また、本発明の第２の手段は、パルス状のレーザを出力するレーザ発振器を備え、パルス状のレーザにより加工対象物を加工するレーザ加工装置において、パルス整形器を設け、このパルス整形器をレーザの光路上に配置し、本発明の第１の手段を用いて加工をすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、短パルス化して出力されたレーザ光の波形を整形し、整形したレーザ光を加工部に供給するので、穴位置精度および穴品質に優れたレーザ加工を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面を参照し、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００３１】
図１は、本発明の第１の実施例に係るレーザ加工装置の構成図である。
【００３２】
ＹＡＧＵＶレーザを出力するレーザ発振器１は、レーザ電源コントローラ４を介して、システムコントローラ３に接続されている。レーザ発振器１から出力される出射ビーム６の光軸上に配置されたパルス整形器２は、パルス整形器コントローラ５を介して、システムコントローラ３に接続されている。なお、＃１分岐ビーム７（加工ビーム）は図示を省略する加工部に導かれ、＃０分岐ビーム８は図示を省略するダンパに導かれて熱に変えられる。レーザ電源コントローラ４は、システムコントローラ３から出力される出射ビーム６のパルスモード（パルス巾すなわち周波数およびピーク出力）を規定するパルス出力指令信号９に基づいて、レーザ発振器１の内部に配置されたＱ−ＳＷのオンオフ信号１１を出力する。
【００３３】
パルス整形器コントローラ５は、システムコントローラ３から出力されるパルスモード（ピーク出力およびパルス巾）を規定する出力指令信号１０に基づいて、パルス整形器２（ＡＯＭまたはＥＯＭ。ここではＡＯＭ。）を制御するオンオフ信号１２を出力し、出射ビーム６から加工に使用される＃１分岐ビーム７を形成する。なお、パルス整形器２は、透過率を制御することができ、出射光の入射光に対するピーク出力を１００〜２０％の範囲で制御することができる。
【００３４】
次に、この実施形態における動作を説明する。
【００３５】
図２は、動作を示すタイムチャートであり、（ａ）はパルス出力指令信号９および出力指令信号１０を、（ｂ）はレーザ発振器１内部のレーザダイオード（ＬＤ）に供給する電流値を、（ｃ）は出射ビーム６を、（ｄ）は＃１分岐ビーム７を、（ｅ）はＱ−ＳＷのオンオフ信号１１を、（ｆ）はパルス整形器２のオンオフ信号１２を、それぞれ示している。
【００３６】
ＬＤには常に電流が供給されており、パルス出力指令信号９によりＱ−ＳＷがオンされて出射ビーム６が出力される。また、出力指令信号１０によりパルス整形器２がオンされて、＃１分岐ビーム７が加工部に供給される。
【００３７】
図中、Ｑ−ＳＷのオン時間Ｔ１がレーザ出力時間、Ｑ−ＳＷのオフ時間Ｔ２がレーザゲイン蓄積時間であり、Ｔ１＋Ｔ２がパルス周期Ｔである。オフ時間Ｔ２が長いほど（すなわちパルス周期Ｔが長いほど）レーザゲイン蓄積が大きくなり、出射ビーム６のピーク出力ＷＰは高くなる。そして、Ｑ−ＳＷのオン時間Ｔ１内でパルス整形器２をオンする時間（図中のＴＰＡ、ＴＰＢ、ＴＰＣ）を変えることにより、＃１分岐ビーム７のパルス巾調整を行うことができる。
【００３８】
図中に示すＴＷＡ、ＴＷＢ、ＴＷＣはパルス整形器２のオン時間ＴＰＡ、ＴＰＢ、ＴＰＣにおける＃１分岐ビーム７の実パルス巾（一般的な尺度である半値巾）であり、それぞれのピーク出力はＷＰＡ、ＷＰＢ、ＷＰＣである。
【００３９】
＃１分岐ビーム７のパルス形状について、さらに説明する。  
図３は、出射ビーム６と＃１分岐ビーム７との関係を示す図である。なお、パルス整形器２の透過率は１００％である。同図における波形Ａ（図２における波形１４に対応）はパルス巾ＴＷＡが１２５ｎｓになるようにパルス整形器２のオン時間ＴＰＡを設定した場合の、波形Ｂ（図２における波形１５に対応）はパルス巾ＴＷＢが８０ｎｓになるようにパルス整形器コントローラ５のオン時間ＴＰＢを設定した場合の、波形Ｃ（図２における波形１６に対応）はパルス巾ＴＷＣが６０ｎｓになるようにパルス整形器２のオン時間ＴＰＣを設定した場合の、＃１分岐ビーム７の各波形である。
【００４０】
例えば、波形Ａと波形Ｃを比較すると、同図に示されているように、パルス立ち上り部は変わらないが、パルステ−ル部（パルスの後半部）のエネルギが除去され波形Ｃのエネルギは、波形Ａの約１／４になる。したがって、パルス整形器２のオン時間と透過率とを変えることにより、＃１分岐ビーム７のエネルギを出射ビーム６のエネルギの１００〜５％の範囲で精度良く調整することができる。
【００４１】
図４は出射ビーム６、＃１分岐ビーム７および＃０分岐ビーム８の関係を示す図である。＃０分岐ビーム８のエネルギは出射ビーム６と＃１分岐ビーム７との差であるから、同図（ｄ）に示す波形１７，１８，１９になる。なお、同図（ａ）はパルス整形器２のオンオフ信号１２（図２における（ｆ））、（ｂ）は出射ビーム６（図２における（ｃ））、（ｃ）は＃１分岐ビーム７（図２における（ｄ））である。
【００４２】
次に、具体的な加工例について説明する。  
図５は、被加工物とピーク出力との関係を示す図であり、（ａ）は＃１分岐ビーム７を、（ｂ）はビームモードおよび材質に固有の閾値を、（ｃ）は加工結果を、それぞれ示している。ガラス入り材料の場合、外層の銅導体層２４と内層または裏面の銅導体層２８との間には、ガラス繊維２６と樹脂２７とが一体化された絶縁層２５が配置されている。銅のエネルギしきい値ＴＨＣＵと、ガラスのエネルギしきい値ＴＨＧと、樹脂のエネルギしきい値ＴＨＲとの比率は約１０：３：１であるが、ビームモード２９であるパルス巾１００ｎｓ以上の分岐＃１ビーム７（例えば図３に示す波形Ａ）を予め定める回数照射することにより銅導体層２４を、ビームモード３０であるパルス巾約１００ｎｓ未満の分岐＃１ビーム７（例えば図３に示す波形Ｂ）を予め定める回数照射することによりガラス繊維２６を、ビームモード３１であるパルス巾約１００ｎｓ未満の分岐＃１ビーム７（例えば図３に示す波形Ｃ）を予め定める回数照射することにより穴底の樹脂２７を、それぞれ加工することにより、形状精度に優れ、かつ穴底に樹脂２７が残らない穴を加工することができる。
【００４３】
さらに具体的に説明する。  
１）加工品質について；
例えば、パルス周波数４０ＫＨｚ、パルス巾１００ｎｓ以上、エネルギ密度約１２Ｊ／ｃｍ２、出力密度約１６０ＭＷ／ｃｍ２で銅導体層加工を行い、引き続きパルス巾１００ｎｓ未満、エネルギ密度約４Ｊ／ｃｍ２、出力密度約７０ＭＷ／ｃｍ２でガラス加工を行い、さらにパルス巾８０ｎｓ以下、エネルギ密度約１Ｊ／ｃｍ２、出力密度約１２ＭＷ／ｃｍ２で樹脂加工を行うことにより穴品質に優れる加工を行うことができた。
【００４４】
樹脂を加工する場合、パルス巾、ピーク出力に拘わらず、加工エネルギを一定にすると除去量を同じにすることができる。しかし、穴底のダメ−ジと穴底の樹脂残さとがトレードオフの関係にあるため、ピーク出力が低くパルス巾が長い場合、穴底に樹脂残さが多くなる。これに対して、周波数を下げ、ピーク出力を確保した状態で短パルス化すると、樹脂残さを減らすことができるので、穴品質が向上する。
【００４５】
なお、ＵＶレーザによりブラインドホ−ル（底付き穴）を加工する場合、材料のエネルギ吸収率が比較的高いので、エネルギ分布が均一でないと穴底を損傷する。そこで、図示を省略するビーム整形ユニットにより＃１分岐ビーム７のビーム形状をいわゆるトップハットビームにすることが望ましい。
【００４６】
２）加工位置精度について；
例えば、銅導体層１２μｍ、絶縁層厚８０μｍのＦＲ−４材を加工する場合、加工に必要なパルス数は、銅導体層に対して１０〜１５パルス、絶縁層ガラス部に対して５０〜７０パルス、穴底に対して５〜１０パルスである。このため、パルス周波数、ＬＤ電流を調整する従来法では、結晶の熱的変動によるビーム出射角の変動が約６０μｒａｄであるため、光学系の穴位置精度誤差は約５μｍであった。
【００４７】
これに対して、本発明（すなわち、パルス周波数、パルス出力一定、発振器外部で実パルス巾、実ピーク出力を調整する構成）によれば、結晶の熱的変動が最小化されるため、ビームの出射角変動は最大２０μｒａｄ以下に低減され、光学系の穴位置精度誤差を２μｍ以下にすることができた。
【００４８】
そして、本発明では、同一ビームでピーク出力とパルス巾の両方を調整できるようにしたことにより出力調整範囲が２０倍に広がり、エネルギしきい値で約１０倍の差があるＦＲ−４材（銅、ガラス繊維入り樹脂からなる）を高品質に加工することができる。
【００４９】
ところで、パルス出力指令信号９に対してＱ−ＳＷのオンオフ信号１１が時間ＴＤだけ遅れる場合があり得る。
【実施例２】
【００５０】
図６は、本発明の第２の実施例に係るレーザ加工装置の構成図であり、第１の実施例における図１と同じものまたは同一機能のものは同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００５１】
光学式センサ２２は、パルス整形器コントローラ５に接続されており、パルス整形器２表面で反射された反射光２１を検出すると、検出信号１０ａをパルス整形器コントローラ５に出力する。光学式センサ２２の動作速度は数ｎｓ程度である。
【００５２】
この実施例の場合、システムコントローラ３は、パルス整形器コントローラ５に対して、パルスモード信号２３すなわちパルス整形器２のオン時間Ｔ２を指令する。
【００５３】
図７は、この実施例の動作を示すタイムチャートであり、（ａ）はパルス出力指令信号９および出力指令信号２３を、（ｂ）レーザ発振器１内部のＬＤに供給する電流値を、（ｃ）は出射ビーム６を、（ｄ）は＃１分岐ビーム７を、（ｅ）はＱ-ＳＷのオンオフ信号１１を、（ｆ）は光学式センサ２２の検出信号１０ａを、（ｇ）はパルス整形器２のオンオフ信号１２を、それぞれ示している。
【００５４】
同図に示すように、この実施例では、パルス出力指令信号９に対してＱ−ＳＷのオンオフ信号１１が時間ＴＤだけ遅れても、出射ビーム６が出力されたことを確認してパルス整形器２を動作させるので、出力指令信号１２とＱ−ＳＷのオンオフ信号１１とを実質的に同期させることができる。この結果、分岐＃１ビーム７の波形を精度良くかつ均一なものとすることができる。
【００５５】
なお、光学センサ２２を発振器１の外部に設けることに代えてレーザ発振器１の内部に光学センサ２２を設けて反射光、分岐光、散乱光を捕らえるようにしてもよい。
【００５６】
また、上記第１および第２の実施例では、被加工物の材質に応じて＃１分岐ビーム７のパルス巾およびピーク出力を段階的に変えるようにしたが、加工の進行に伴って＃１分岐ビーム７のパルス巾、ピーク出力を連続的に変えたり、段階的と連続的とを併用して調整するように制御することもできる。このように＃１分岐ビーム７のパルス巾、ピーク出力を連続的にあるいは段階的かつ連続的に調整するように制御すると、例えば、銅と絶縁層の境界部、あるいは絶縁層と穴底導体層の境界部の品質を向上することができる。
【００５７】
また、銅導体層を長パルス巾（すなわちパルス巾の大きい＃１分岐ビーム７）で加工した場合、穴入口に飛散物が発生したり、穴入口形状が大きくなる等の影響が出る場合があるが、パルス整形器２の透過率およびオン時間Ｔ２を加工材質に応じて選択することにより改善することができる。
【００５８】
ところで、パルス整形器２に音響光学装置（ＡＯＭまたはＥＯＭ）を使用した場合、パルス巾は超音波の結晶内ビーム径通過時間τ（τ＝Ｄ/Ｖ。ここで、Ｄはビーム径、Ｖは超音波の結晶通過速度である。）の影響を受ける。すなわち、パルス整形器２に入射する入射ビーム径Ｄが大きいほど通過時間（応答速度）τが長くなり、出力立ち上りがなだらかになる。
【００５９】
結晶がＳｉＯ２の場合、Ｖ＝５.９６Ｋｍ／ｓであるから、例えばＤ＝０.３ｍｍとすると応答速度τは５０ｎｓである。また、超音波がビームに到達する遅れ時間はトランスデューサ（超音波の発振源）からビーム間の距離を０．３ｍｍとすると５０ｎｓである。したがって、実用上、パルス巾を制御できるのは５０ｎｓ以上の範囲である。
【００６０】
一方、超音波の周波数が４０ＭＨｚの場合、電気的な分解能は２５ｎｓ（全波整流１２．５ｎｓ）である。このため、分解能を最小化するためには、光学式センサ２２の検出信号に対してＡＯＭ（パルス整形器２）に対するオン信号を同期させるか、あるいは複数のクロックを設け、最も近いクロックを選択してＡＯＭをオンさせることにより、電気的な遅れを数ｎｓに短縮することができる。
【００６１】
また、パルス整形器２として偏光変調方式の電気光学装置とλ／４板およびブリュスター板を組み合わせたものとする場合、応答速度を数ｎｓに向上させることができるので、パルス巾を２０〜１００ｎｓに制御することが可能になる。また、パルス立ち上り部の制御が可能になるので、＃１分岐ビーム７の形状をさらに細かく制御することができる。
【００６２】
その他、特に説明しない各部は前述の第１の実施例と同等に構成され、同等に機能する。
【００６３】
なお、本発明は、ガラス入り材料に限らず、図８に示すように、樹脂付銅導体層ＲＣＣ材（銅導体層導体層、樹脂絶縁層からなる）を使用したビルドアップ層の底付き穴加工や、樹脂絶縁層のみのビルドアップ層の底付き穴加工に対しても有効である。
【００６４】
また、第１の実施例において、パルス出力指令信号９に対するＱ−ＳＷのオンオフ信号１１が遅れる遅れ時間ＴＤが知られている場合、タイマ要素を設け、パルス出力指令信号９が出力されてから遅れ時間ＴＤ後にパルス整形器２が動作するように構成すると、第２の実施例で説明した光学式センサ２２を設ける必要がない。
【００６５】
また、本発明は、図９に示すように、パルス整形器２により材質に応じた最適なビームモードを適用することにより、多層基板（外層銅導体層、内層銅導体層、ガラス入りビルドアップ層、ガラス入りコア層３２からなる）のスル−ホ−ル（貫通穴）加工にも適用することができる。
【００６６】
また、本発明による短パルス化はＩｎｔｅｒｎａｌ  Ｃａｖｉｔｙ構造、Ｅｘｔｅｒｎａｌ  Ｃａｖｉｔｙ構造のロングパルスレーザ、たとえばＹＡＧレーザ、ＹＬＦレーザ、（ＹＶＯ４レーザ）を基本波とするＵＶレーザから可視光レーザ、さらに近赤外レーザに対しても適用することができる。
【００６７】
以上のようにこれらの実施例によれば、以下のような効果を奏する。
【００６８】
すなわち、レーザ発振器から出力させるパルスの周波数およびパルス出力一定にしておき、レーザ発振器外部で実パルス巾、実ピーク出力を調整するので、レーザ発振器内部の熱的変動を最小化することでき、加工位置精度を向上させることができる。
【００６９】
また、パルスのエネルギを１００〜５％の範囲で精度良く調整できるので、例えばエネルギしきい値で約１０倍の差があるＦＲ−４材（銅、ガラス繊維入り樹脂からなる）であっても高品質な加工を行うことができる。
【００７０】
さらに、従来採用することができなかった例えばパルス巾２５〜１１０ｎｓ（４０ＫＨｚの場合）で加工を行うことができるので、穴品質、穴形状の制御が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１の実施例に係るレーザ加工装置の構成図である。
【図２】本発明の動作を示すタイムチャートである。
【図３】本発明における出射ビーム６と＃１分岐ビーム７との関係を示す図である。
【図４】本発明における出射ビーム６、＃１分岐ビーム７および＃０分岐ビーム８の関係を示す図である。
【図５】本発明における被加工物とピーク出力との関係を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施例に係るレーザ加工装置の構成図である。
【図７】本発明の第２の実施例の動作を示すタイムチャートである。
【図８】本発明による加工例を示す図である。
【図９】本発明による加工例を示す図である。
【図１０】ＹＶＯ４励起のＵＶレーザの出力特性図である。
【図１１】ＹＡＧ励起のＵＶレーザの出力特性図である。
【符号の説明】
【００７２】
６  出射ビーム
７  ＃１分岐ビーム
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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