(57)【要約】【課題】    加工後に、配線基板表面や切断面に炭化物の付着、割れの残留がなく、分割時に回路パターンを形成する銅箔やはんだが剥離するなどの品質低下を招くことのない加工を効率よく行うことが可能な配線基板の加工方法および加工装置を得る。【解決手段】  加工線に沿って周期的なパルス状のレーザビームを走査させ全加工深さに比して浅い深さの加工溝を形成する加工溝形成工程を複数回繰り返すことにより前記加工溝の加工深さを順次増加させ、全加工深さの加工を行うことで、穴抜き加工，溝加工，外形カット等の加工を行う。【選択図】  図１
2005303322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを走査させて、穴抜き、溝、外形カットの少なくともいずれかの加工を行う配線基板の加工方法において、
周期的にパルス発振するレーザビームを被加工部の加工線に沿って走査させ、全加工深さに比して浅い深さの加工溝を形成する加工溝形成工程を複数回繰り返して前記加工溝の加工深さを順次増加させ、全加工深さの加工を行うことを特徴とする配線基板の加工方法。
【請求項２】
パルス発振するレーザビームの１パルスで形成される加工穴と次の１パルスで形成される加工穴とがつながり、１回のレーザビームの走査によって加工溝を形成することを特徴とする請求項１記載の配線基板の加工方法。
【請求項３】
パルス発振するレーザビームの１パルスで形成される加工穴と次の１パルスで形成される加工穴とがつながらず、１回のレーザビームの走査によって不連続な複数の前記加工穴を形成し、複数回のレーザビームの走査によって複数の前記加工穴を横方向に連結して加工溝を形成することを特徴とする請求項１記載の配線基板の加工方法。
【請求項４】
レーザビームを走査させて、穴抜き、溝、外形カットの少なくともいずれかの加工を行う配線基板の加工装置において、
周期的にパルス発振するレーザビームと、
このレーザビームを被加工部の加工線に沿って走査させるレーザ走査制御手段と、
前記レーザビームによる加工深さの終了時点を判定する終了時点判定手段と
を備え、
前記レーザ走査手段は、全加工深さに比して浅い深さの加工溝を形成する加工溝形成工程を複数回繰り返して前記加工溝の加工深さを順次増加させ、前記終了時点判定手段からの信号に基づいてレーザビームの走査を終了させることを特徴とする配線基板の加工装置。
【請求項５】
被加工部の表面の法線方向３ｍｍ以内にノズルを配置せず、開放された空間としたことを特徴とする請求項４記載の配線基板の加工装置。
【請求項６】
レーザビームの照射軸方向を、前記被加工部の表面の法線方向より傾けたことを特徴とする請求項４記載の配線基板の加工装置。
【請求項７】
終了時点判定手段は、
被加工部から発生する発光を検出する発光検出手段、
前記被加工部から発生する加工音を検出する加工音検出手段、
前記被加工部から発生する振動を検出する振動検出手段、
前記被加工部から発生するプルームにより発生する起電力を検出する起電力検出手段
のうち少なくともいずれかによる検出結果に基づいてレーザビームの走査の終了時点を判定することを特徴とする請求項４記載の配線基板の加工装置。
【請求項８】
レーザ加工用ヘッド本体先端に設けられた外側ノズルと、
この外側ノズルの後方の位置で前記レーザ加工用ヘッド本体内面に設けられた内側ノズルと、
この内側ノズルと前記外側ノズルの間の位置で前記レーザ加工用ヘッド本体側面に接続された流出孔と、
この流出孔に接続される吸気手段と、
前記内側ノズル後方の位置に設けられた気体供給用の流入孔と、
この流入孔の後方の位置に設けられた集光レンズと
を備えたレーザ加工用ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は電子関連機器等に用いられる配線基板への穴抜き加工、溝加工、外形カット等をレーザビームの走査により行う配線基板の加工方法および加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１９および図２０は従来の配線基板の加工方法を示す概略斜視図であり、図において、１は被加工対象である配線基板、１ａ，１ｂは配線基板１が加工により分割されてできる分割配線基板、７は切断部、７ａはミシン目、７ｂはＶ溝，８は回路パターン、９は実装部品である。
【０００３】
配線基板１上には複数の分割配線基板１ａ，１ｂが形成されており、各分割配線基板１ａ，１ｂには、それぞれ回路パターン８が形成されている。また、図１９に示したように実装部品９が実装されている場合もある。分割配線基板１ａ，１ｂの間は、機械加工により切断部７としてのミシン目７ａまたはＶ溝７ｂが形成されている。
【０００４】
次に動作について説明する。配線基板１の製造においては、積層，エッチング，穴あけ，めっき，はんだ付け等により、配線基板１に複数の分割配線基板１ａ，１ｂを同時に形成し、それぞれの分割配線基板１ａ，１ｂに回路パターン８を形成、あるいはさらに実装部品９を実装する。
【０００５】
配線基板１の分割配線基板１ａ，１ｂへの分割においては、ミシン目７ａまたはＶ溝７ｂに沿って折り曲げる力を加えることにより切断部７を切断して、分割配線基板１ａ，１ｂへと分割する。
【０００６】
上記の加工方法においては、ミシン目やＶ溝をルータや回転鋸刃等の回転刃物で機械的に加工していたが、配線基板の材質は例えばガラスエポキシ樹脂積層板などのガラス繊維に樹脂を浸透させた形のガラス繊維強化プラスチック基板、またはガラスやアルミナなどの単一材料より成るセラミックス基板が多く、ガラス繊維やセラミックスなどの硬脆性のため、刃物など工具の消耗が激しく、かつ切りくず、粉塵が多量に発生するため作業性が悪いものであった。さらに、このような加工方法では複雑な形状の外形加工は不可能であった。複雑な形状の加工にはプレスによる打ち抜き加工が行われているが、この場合には実装部品の実装後には加工を行うことができなかった。
【０００７】
上記のような問題点を解決する方法として、ミシン目やＶ溝の形成加工や部品実装後の配線基板の切断加工を回転刃物に代わりレーザ光などの高密度エネルギービームにより非接触で行うことが検討されている。
【０００８】
しかし、レーザ光などの高密度エネルギービームで配線基板を加工すると、ガラス繊維強化プラスチック基板の場合、加工中の熱により配線基板を構成する樹脂層が炭化するため、照射部および照射部近傍の配線基板表面に炭化物が強固に付着して配線基板の絶縁信頼性を著しく低下させるといった問題が生じていた。また、ガラスやアルミナなどのセラミックス基板の場合は、加工中に生じる熱応力により加工終了後、被加工部周辺に割れが残留し、基板の長期信頼性を低下させるといった問題が生じていた。
【０００９】
上記のような問題点を解決する方法として、特許文献１、特許文献２、および特許文献３に示される方法がある。
【００１０】
特許文献１の方法は、パルス状の高密度エネルギービームを用い、１パルスで１穴ずつ貫通穴を開け、ビームの相対移動速度とパルス周波数との関係を調節してミシン目状の穴加工を行い、このミシン目状の穴加工を複数回繰り返し行うことで前工程で形成された穴からずれた加工線上の位置に穴を形成していき加工材を切断するものである。
【００１１】
また、特許文献２の方法は、パルス状の高密度エネルギービームを用い、１パルスで１穴ずつ貫通穴を開け、ビームの相対移動速度とパルス周波数との関係を調節してミシン目状の穴加工を行い、加工後に配線基板に力を加えて加工材を分割するものである。
【００１２】
さらに、特許文献３の方法は、パルス状の高密度エネルギービームを用い、１パルスで１穴ずつ非貫通穴を開け、ビームの相対移動速度とパルス周波数との関係を調節してミシン目状の穴加工を行い、このミシン目状の穴加工が重ならないように複数回繰り返し行い、加工後に配線基板に力を加えて加工材を分割するものである。これらの方法によれば、加工材への高密度エネルギービームの照射が非連続的であるため、ビーム照射部の温度上昇が抑制でき、ビーム照射部への炭化物の強固な付着や割れの発生を抑制することができる。
【００１３】
【特許文献１】特開昭６２−２３４６８５号公報
【特許文献２】特開昭６２−２３４６８６号公報
【特許文献３】特開昭６２−２４０１８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来の配線基板の加工方法は以上のように構成されているので、板厚が０．５ｍｍ程度以下の薄板であれば切断面への強固な炭化物の付着や割れの発生はないが、板厚が０．８ｍｍ程度以上に厚くなると、貫通穴や深い非貫通穴を形成するためには照射するレーザの１パルスのエネルギーを大きく取って被加工部に大きなエネルギーを投入する必要があり、ビーム照射部に残留する熱量が多くなり、ビーム照射部近傍の温度上昇により切断面への炭化物の強固な付着や割れが発生してしまうという課題があった。
【００１５】
また、レーザビームの照射された配線基板の被加工部より、一部プラズマ化した雲状の基板分解物であるプルームが発生するが、発生したプルームが被加工部から１ｍｍ程度直上にある加工ノズルにより配線基板表面側に押しつぶされるため、ビーム照射部近傍の配線基板表面が押しつぶされた高温のプルームに曝されて炭化，溶融し、配線基板表面に炭化物が強固に付着したり、割れを含む溶融層が発生したりするという課題があった。
【００１６】
さらに、上記のように高密度エネルギービームを用いてミシン目状の穴加工を複数回繰り返して行う場合、穴の形成位置のずれや基板のうねりによる焦点位置のずれ、被加工材の表面状態の違いによるビーム吸収率の変化、レーザ出力の変動等により完全に切断されるまでのビーム照射の繰り返し回数が変化し、このため、完全に切断する場合には、繰り返し回数を余分に設定しておく必要があり、加工時間が余分にかかるという課題があった。また、残り代を残して完全に切断しない場合にも、同じ理由により、繰り返し回数を少な目にする必要があり、このため残り代が多くなり、配線基板を折り曲げ力により分割する際に加える力が大きくなって基材に力学的ストレスがかかり、回路パターンを形成する銅箔やはんだが剥離するなどして、得られる分割配線基板の品質低下を招きやすいなどの課題があった。
【００１７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、加工後に、配線基板表面や切断面に炭化物の付着、割れの残留がなく、分割時に回路パターンを形成する銅箔やはんだが剥離するなどの品質低下を招くことのない加工を効率よく行うことが可能な配線基板の加工方法および加工装置を得ることを目的とする。
【００１８】
また、この発明は、板厚が０．８ｍｍ程度以上に厚い配線基板においても、切断面への炭化物の強固な付着や割れが発生することのない配線基板の加工方法および加工装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この発明に係る配線基板の加工方法は、加工線に沿ってレーザビームを走査させ全加工深さに比して浅い深さの加工溝を形成する加工溝形成工程を複数回繰り返すことにより前記加工溝の加工深さを順次増加させ、全加工深さの加工を行うことで、穴抜き加工，溝加工，外形カット等の加工を行うもので、レーザビームの走査をパルス状のレーザビームの繰り返し照射により行うようにしたものである。
【００２０】
この発明に係るレーザ加工用ヘッドは、レーザ加工用ヘッド本体先端に設けられた外側ノズルと、前記レーザ加工用ヘッド本体内面・前記外側ノズル後方に設けられた内側ノズルと、前記レーザ加工用ヘッド本体側面・前記外側ノズルと前記内側ノズルとの間に設けられて吸気手段と接続される流出孔と、前記レーザ加工用ヘッド本体側面・前記内側ノズル後方に設けられた気体供給用の流入孔と、前記レーザ加工用ヘッド本体内・前記流入孔後方に設けられた集光レンズとを備えたものである。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、この発明によれば、加工線に沿ってレーザビームを走査させ全加工深さに比して浅い深さの加工溝を形成する加工溝形成工程を複数回繰り返すことにより前記加工溝の加工深さを順次増加させ、全加工深さの加工を行うように構成したので、１回の加工溝形成工程当たりの照射エネルギーを小さく設定することができ、被加工部周辺の温度上昇を抑制することができる効果がある。多数回の加工溝形成工程を繰り返して加工する際にも、被加工部に加工溝形成工程により加えられた熱は次回の加工溝形成工程に入るまでに放散するため、何度でも加工溝形成工程を繰り返すことが可能であり、このため、配線基板の厚さに関係なく被加工部周辺の温度上昇を抑制しながら加工を行うことが可能となり、これにより、板厚が０．８ｍｍ程度以上の配線基板の場合にも照射部への炭化物の強固な付着や割れの発生を抑制しながら加工を行うことができ、加工品質を向上することができる効果がある。また、レーザビームの走査をパルス状のレーザビームの繰り返し照射により行うように構成したので、レーザビーム連続照射の場合と比較して被加工部に残留する熱量を少量とすることができ、被加工部の温度上昇を更に抑制しながら加工を行うことが可能となり、更に加工品質を向上することができる効果がある。
【００２２】
この発明によれば、レーザ加工用ヘッドを、レーザ加工用ヘッド本体先端に設けられた外側ノズルと、前記レーザ加工用ヘッド本体内面・前記外側ノズル後方に設けられた内側ノズルと、前記レーザ加工用ヘッド本体側面・前記外側ノズルと前記内側ノズルとの間に設けられて吸気手段と接続される流出孔と、前記レーザ加工用ヘッド本体側面・前記内側ノズル後方に設けられた気体供給用の流入孔と、前記レーザ加工用ヘッド本体内・前記流入孔後方に設けられた集光レンズとを備えるように構成したので、流出孔に接続された吸気手段により発塵物およびプルームを吸引し、これによりビーム照射部近傍の配線基板表面への炭化物の強固な付着、基板表面の割れを含む溶融層の発生、および発塵物の堆積を抑制し、加工品質の向上および洗浄工程の軽減を達成することができるとともに、流入孔より供給される気体の内側ノズル内から内側ノズル外への流れにより発塵物の集光レンズへの進入を防いで集光レンズの汚れを防止して、集光レンズの長寿命化を図ることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による配線基板の加工方法を示す概略斜視図であり、図において、１は切断加工が行われる配線基板、２は被加工部以外の部分を覆う厚さ１００μｍの銅箔製のパターン保護材、３はＺｎＳｅ製の集光レンズ、４は集光レンズ３により集光され、配線基板１を切断加工する炭酸ガスレーザによるレーザビーム、５は移動する加工テーブル、７は切断部、８は回路パターンである。
【００２４】
次に動作について説明する。配線基板１として、ガラス繊維に樹脂を浸透させた形のガラス繊維強化プラスチック基板である厚さ１ｍｍのガラスエポキシ配線基板（ＦＲ−４）を用い、被加工部以外の部分をパターン保護材２により覆い、被加工部表面におけるビーム径が直径４００μｍとなるように集光レンズ３を用いてレーザビーム４を集光して配線基板１の被加工部に照射し、１０枚の配線基板１を切断した。
【００２５】
切断時には、配線基板１が固定された加工テーブル５を６ｍ／分の速度で移動させることにより、レーザビーム４の相対的な走査速度を６ｍ／分として直線状に配線基板１上を走査させ、この走査を１０回繰り返した。
【００２６】
レーザビーム４の照射においては、炭酸ガスレーザによるレーザビーム４を、ピーク出力５．６ｋＷ、パルス幅５０μｓ、パルス周波数３００Ｈｚで発振させ、また、集光レンズ３保護用のアシストガスとして酸素を１０ｌ／分の流量で配線基板１の表面より１ｍｍ上方に設置した図示しないガスノズルを介してレーザビーム４と同軸で被加工部に供給した。
【００２７】
上記のレーザビーム４の照射条件および加工テーブル５の移動によれば、パルスとパルスの間のレーザビーム４の進行距離が３３０μｍ、パルス持続中の進行距離が５μｍであり、被加工部表面におけるビーム径が直径４００μｍであるため、１パルスで形成される加工穴と次の１パルスで形成される加工穴とがつながった状態となり、１回のレーザビーム４の走査により１回の加工溝形成工程が行われる。
【００２８】
上記の加工の結果、１０枚の配線基板１のどの場合においても、８回から１０回の走査回数により完全に切断された。加工後、パターン保護材２を取り外したところ、切断面、基板表面に炭化物はほとんど残留せず、残留した炭化物も超音波洗浄で簡単に除去された。
【００２９】
以上のように、この実施の形態１によれば、加工溝形成工程を繰り返すことにより全加工深さの加工を行うため、１回の加工溝形成工程当たりの照射エネルギーを小さく設定することができ、被加工部周辺の温度上昇を抑制しながら多数回の加工溝形成工程を繰り返して加工を行うことが可能である。このため、板厚が０．８ｍｍ程度以上のガラス繊維強化プラスチック基板の場合でも配線基板の厚さに関係なく、温度上昇による炭化物の強固な付着を抑制しながら全加工深さの加工を行うことができ、配線基板の絶縁信頼性を低下させない良好な加工品質の加工を行うことができる。
【００３０】
比較形態１．
比較のため、同じガラスエポキシ配線基板で、同じビーム照射条件で、走査速度のみ１ｍ／分とし、１／６の走査速度として１回の走査で切断を行うようにしたところ、切断面に強固な炭化物が残留した。この炭化物は超音波洗浄によっても除去不可能であり、配線基板の絶縁信頼性を低下させた。
【００３１】
さらに、同じ配線基板で、パルス幅のみ５００μｓとして、１パルスのエネルギーを１０倍とし、配線基板に１パルスで貫通穴を形成できるようにして、走査速度６ｍ／分で２回走査して切断を行ったところ、切断面に強固な炭化物が残留した。この炭化物は超音波洗浄によっても除去不可能であり、配線基板の絶縁信頼性を低下させた。
【００３２】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２による配線基板の加工方法を示す概略斜視図であり、図において、１は切断加工が行われる配線基板であり、この実施の形態２においては、単一材料より成るセラミックス基板である厚さ１ｍｍのノンアルカリガラス基板を用いている。なお、図１に示した前記実施の形態１におけるものと同様のものについては同一符号を付して重複説明を省略する。
【００３３】
次に動作について説明する。配線基板１の被加工部以外の部分をパターン保護材２により覆い、被加工部表面におけるビーム径が直径４００μｍとなるように集光レンズ３を用いてレーザビーム４を集光して配線基板１の被加工部に照射し、１０枚の配線基板１を切断した。
【００３４】
切断時には、加工テーブル５の移動により、レーザビーム４の相対的な走査速度を６ｍ／分として配線基板１の基板端面から５ｍｍの加工線上を直線状に走査させ、この走査を１２回繰り返した。
【００３５】
レーザビーム４の照射においては、炭酸ガスレーザによるレーザビーム４を、ピーク出力５．６ｋＷ、パルス幅５０μｓ、パルス周波数３００Ｈｚで発振させ、また、集光レンズ３保護用のアシストガスとして酸素を１０ｌ／分の流量で配線基板１の表面より１ｍｍ上方に設置した図示しないガスノズルを介してレーザビーム４と同軸で被加工部に供給した。
【００３６】
上記の加工の結果、１０枚の配線基板１のどの場合においても、１０回から１２回の走査回数により完全に切断された。加工後、パターン保護材２を取り外したところ、切断面の割れ、基板表面の割れを含む溶融層は生じていなかった。
【００３７】
以上のように、この実施の形態２によれば、加工溝形成工程を繰り返すことにより全加工深さの加工を行うため、１回の加工溝形成工程当たりの照射エネルギーを小さく設定することができ、被加工部周辺の温度上昇を抑制しながら多数回の加工溝形成工程を繰り返して加工を行うことが可能である。このため、板厚が０．８ｍｍ程度以上のセラミックス基板の場合でも配線基板の厚さに関係なく、温度上昇による割れの発生を抑制しながら全加工深さの加工を行うことができ、配線基板の信頼性を低下させない良好な加工品質の加工を行うことができる。
【００３８】
比較形態２．
比較のため、同じノンアルカリガラス基板で、同じビーム照射条件で、走査速度のみ０．５ｍ／分とし、１／１２の走査速度として１回の走査で切断を行ったところ、加工中に被加工部から割れが生じて加工不可能であった。
【００３９】
さらに、同じノンアルカリガラス基板でパルス幅のみ５００μｓとして、１パルスのエネルギーを１０倍とし、配線基板に１パルスで貫通穴を形成できるようにして、走査速度６ｍ／分で２回走査して切断を行ったところ、この場合も加工中に被加工部から割れが生じて加工不可能であった。
【００４０】
実施の形態３．
前記実施の形態１および実施の形態２においては、レーザビーム４をパルス幅５０μｓ、パルス周波数３００Ｈｚで発振させ、レーザビーム４の相対的な走査速度を６ｍ／分とすることにより、１パルスで形成される加工穴と次の１パルスで形成される加工穴とをつながった状態として、１回のレーザビーム４の走査により１回の加工溝形成工程を行うようにしたが、パルス周波数をより低くするなどして１パルスで形成される加工穴と次の１パルスで形成される加工穴とがつながらない状態となるようにし、最初のレーザビーム４の走査により加工線上にミシン目状の複数の加工穴を形成し、次のレーザビーム４の走査により前回と少しずれた加工線上の位置にミシン目状の複数の加工穴を形成し、という走査を繰り返すことにより所定深さの加工溝を形成するなど、複数回のレーザビーム４の走査により１回の加工溝形成工程が行われるようにしてもよい。
【００４１】
この実施の形態３によれば、レーザビーム４の１パルスが照射された後にすぐに被加工部において放熱が始まるため、温度の上昇を更に抑えることが可能となり、照射部への炭化物の強固な付着や割れの発生を更に抑制して良好な加工品質の加工を行うことができる。
【００４２】
なお、以上の各実施の形態においては、加工溝形成工程を行う際のレーザビーム４の走査を、パルス状のレーザビーム４の繰り返し照射により行ったが、連続発振のレーザビーム４の照射により行うようにしてもよく、この場合はパルス状のレーザビーム４の繰り返し照射の場合と比較して温度上昇抑制効果は小さいが、配線基板１の材質によっては有効である。
【００４３】
実施の形態４．
図３はこの発明の実施の形態４によるレーザ加工用ヘッドの断面を示す模式図であり、図において、１０はレーザ加工用ヘッド、１１はレーザ加工用ヘッド１０先端に設けられた外側ノズル、１２はレーザ加工用ヘッド１０内面・外側ノズル１１後方に設けられた内側ノズル、１３はレーザ加工用ヘッド１０側面・外側ノズル１１と内側ノズル１２との間に設けられた流出孔、１４はレーザ加工用ヘッド１０側面・内側ノズル１２後方に設けられたガス供給孔（流入孔）である。また、１５は流出孔１３に接続された吸引ポンプ（吸気手段）、１６はレーザビーム４の照射された配線基板１より発生した一部プラズマ化した雲状の基板分解物であるプルーム、１７は配線基板１より発生した発塵物である。なお、６は集光レンズ３保護用のアシストガス（気体）であり、集光レンズ３はガス供給孔１４の後方に設置されている。図１に示した前記実施の形態１におけるものと同様のものについては同一符号を付して重複説明を省略する。
【００４４】
この実施の形態４のレーザ加工用ヘッド１０は、吸引ポンプ１５を用いて流出孔１３より気体を吸引しながら、ガス供給孔１４より、集光レンズ３保護用のアシストガス６を供給するものである。なお、基板表面から外側ノズル１１までの距離は１ｍｍ、基板表面から内側ノズル１２までの距離は８ｍｍとしている。
【００４５】
次に動作について説明する。配線基板１として、ガラス繊維強化プラスチック基板である厚さ１ｍｍのガラス強化ＢＴレジン基板を用い、被加工部表面でのビーム径が直径４００μｍとなるように集光レンズ３を用いてレーザビーム４を集光して配線基板１の被加工部に照射し、１０枚の配線基板１を切断した。
【００４６】
切断時には、配線基板１が固定された加工テーブル５を６ｍ／分の速度で移動させることにより、レーザビーム４の相対的な走査速度を６ｍ／分として直線状に配線基板１上を走査させ、この走査を１０回繰り返した。
【００４７】
レーザビーム４の照射においては、炭酸ガスレーザによるレーザビーム４を、ピーク出力５．６ｋＷ、パルス幅５０μｓ、パルス周波数３００Ｈｚで発振させ、また、集光レンズ３保護用のアシストガス６として乾燥エアーを１０ｌ／分の流量で内側ノズル１２内に供給し、外側ノズル１１内を吸引ポンプにより負圧とした。
【００４８】
その結果、外側ノズル１１内への外部からの空気の流れが発生し、加工中のプルーム１６、発塵物１７が外側ノズル１１内に吸引され、また、ガス供給孔１４より供給されたアシストガス６により、プルーム１６、発塵物１７による集光レンズ３の汚れの発生が抑制された。１０枚の配線基板１のどの場合においても、８回から１０回の走査回数で完全に切断され、切断面、基板表面には炭化層、発塵物１７ともに残留していなかった。
【００４９】
以上のように、この実施の形態４によれば、配線基板１の被加工部より発生したプルーム１６および発塵物１７を外側ノズル１１内に吸引し、これによりレーザビーム４照射部近傍の配線基板１表面への炭化物の強固な付着および発塵物１７の堆積を抑制し、加工品質の向上および洗浄工程の軽減を達成することができるとともに、ガス供給孔１４より供給されるアシストガス６により発塵物１７の集光レンズ３への進入を防いで集光レンズ３の汚れを防止して、集光レンズ３の長寿命化を図ることができる。
【００５０】
実施の形態５．
図４はこの発明の実施の形態５によるレーザ加工用ヘッドの断面を示す模式図であり、図において、１０はレーザ加工用ヘッド、１８は空気流入孔（流入孔）である。なお、図３に示した前記実施の形態４におけるものと同様のものについては同一符号を付して重複説明を省略する。
【００５１】
この実施の形態５のレーザ加工用ヘッド１０は、空気流入孔１８より外部から空気が流入可能な状態として、吸引ポンプ１５を用いて流出孔１３より気体を吸引するものである。なお、基板表面から外側ノズル１１までの距離は１ｍｍ、基板表面から内側ノズル１２までの距離は８ｍｍとしている。
【００５２】
次に動作について説明する。配線基板１として、ガラス繊維強化プラスチック基板である厚さ１ｍｍのガラスポリイミド配線基板を用い、被加工部表面でのビーム径が直径４００μｍとなるように集光レンズ３を用いてレーザビーム４を集光して配線基板１の被加工部に照射し、１０枚の配線基板１を切断した。
【００５３】
切断時には、配線基板１が固定された加工テーブル５を６ｍ／分の速度で移動させることにより、レーザビーム４の相対的な走査速度を６ｍ／分として直線状に配線基板１上を走査させ、この走査を１０回繰り返した。
【００５４】
レーザビーム４の照射においては、炭酸ガスレーザによるレーザビーム４を、ピーク出力５．６ｋＷ、パルス幅５０μｓ、パルス周波数３００Ｈｚで発振させ、また、外側ノズル１１内を吸引ポンプ１５により負圧とした。
【００５５】
その結果、外側ノズル１１内への外部からの空気の流れ、および空気流入孔１８から流入して内側ノズル１２内から内側ノズル１２外へ向かう空気の流れが発生し、加工中のプルーム１６、発塵物１７が外側ノズル１１内に吸引され、また、プルーム１６、発塵物１７による集光レンズ３の汚れの発生が抑制された。１０枚の配線基板１のどの場合においても、８回から１０回の走査回数で完全に切断され、切断面、基板表面には炭化層、発塵物１７ともに残留していなかった。
【００５６】
以上のように、この実施の形態５によれば、前記実施の形態４と同様にプルーム１６および発塵物１７を外側ノズル１１内に吸引し、これにより加工品質の向上および洗浄工程の軽減を達成することができるとともに、前記実施の形態４のようにアシストガス６を特に供給することなく、発塵物１７の集光レンズ３への進入を防いで集光レンズ３の汚れを防止して、集光レンズ３の長寿命化を図ることができる。
【００５７】
実施の形態６．
図５はこの発明の実施の形態６による配線基板の加工装置の構成を示すブロック図であり、図において、２０は、例えば前記実施の形態４，５に示したレーザ加工用ヘッド１０等が配置されてレーザビーム４が照射されるレーザ加工用ヘッド、２１はレーザ加工用ヘッド２０にレーザビーム４を発振・供給するレーザ発振器、２２はレーザ発振器２１を制御するレーザ発振器制御部（レーザ走査制御手段）、２３は加工テーブル５の移動を制御する加工テーブル制御部（レーザ走査制御手段）、２４はレーザ発振器制御部２２および加工テーブル制御部２３に指令を出すＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）操作盤等の制御部（レーザ走査制御手段）である。
【００５８】
なお、この実施の形態６におけるレーザ走査制御手段は、前記実施の形態１，２，４，５においてレーザビーム４のパルス幅を５０μｓ，パルス周波数を３００Ｈｚ，走査速度を６ｍ／分とした場合と同様に、１回のレーザビーム４の走査により１回の加工溝形成工程を行うように制御するものとして説明する。
【００５９】
次に動作について説明する。加工装置の操作者は、制御部２４に加工テーブル５の移動速度、レーザビーム４の出力、パルス幅、パルス周波数、走査回数等を入力し、加工開始を指示する。制御部２４からの制御指令を受けたレーザ発振器制御部２２はレーザ発振器２１のＯＮ・ＯＦＦや出力等を制御し、また、制御部２４からの制御指令を受けた加工テーブル制御部２３は加工テーブル５を操作者により入力された移動速度で移動させ、以上によりレーザビーム４の走査が行われる。
【００６０】
１回の走査が終了すると、制御部２４の指令により図示しないシャッターが閉じるなどしてレーザビーム４の配線基板１への照射が中断され、加工テーブル制御部２３が加工テーブル５の位置を戻した後、再度走査が行われる。操作者により入力された走査回数の走査の終了または全加工深さへの到達により加工が終了する。
【００６１】
上記の配線基板の加工装置を用いて、前記各実施の形態１，２，４，５に示したように、加工テーブル５の移動速度を６ｍ／分、炭酸ガスレーザによるレーザビーム４のピーク出力を５．６ｋＷ、パルス幅を５０μｓ、パルス周波数を３００Ｈｚに入力して各配線基板１への加工を行ったところ、加工溝形成工程を繰り返すことにより全加工深さの加工を行うことができ、前記各実施の形態１，２，４，５に示した効果が得られた。
【００６２】
以上のように、この実施の形態６によれば、加工溝形成工程を繰り返すことにより全加工深さの加工を行うことができるため、１回の加工溝形成工程当たりの照射エネルギーを小さく設定することができ、被加工部周辺の温度上昇を抑制しながら多数回の加工溝形成工程を繰り返して加工を行うことが可能である。このため、板厚が０．８ｍｍ程度以上の配線基板１の場合でも配線基板１の厚さに関係なく、温度上昇による炭化物の強固な付着や割れの発生を抑制しながら全加工深さの加工を行うことができ、配線基板の信頼性を低下させない良好な加工品質の加工を行うことが可能な配線基板の加工装置とすることができる。
【００６３】
なお、上記においては、レーザ走査制御手段が１回のレーザビーム４の走査により１回の加工溝形成工程を行うように制御するものとして説明したが、前記実施の形態３に示したように、複数回のレーザビーム４の走査により１回の加工溝形成工程を行うように制御するものとしてもよく、また、レーザビーム４の走査を、パルス状の繰り返し照射ではなく連続照射により行うようにしてもよいことはいうまでもない。
【００６４】
また、以上に示したレーザ走査制御手段の構成および機能分担は一例であり、他の構成および機能分担とすることも可能であることはいうまでもない。例えば、加工テーブル５を固定としてレーザ加工用ヘッド２０を駆動して上記のようなレーザビーム４の走査を行うことも任意であり、また、加工装置の操作者が制御部２４に入力する値を上記各値とせずに、１回の加工溝形成工程において加工する加工溝の深さ等を入力して、配線基板１の材質等に応じた適切な値の上記各値を制御部２４が自動的に算出するようにしてもよい。
【００６５】
実施の形態７．
図６はこの発明の実施の形態７による配線基板の加工装置の被加工部周辺の構成を示す模式図であり、図において、３０はレーザ加工用ヘッド２０の先端に設けられ、集光レンズ３保護用のアシストガス６を被加工部に供給するガスノズルであり、その配線基板１からの距離を調節することが可能なように設けられているものである。なお、図１，図３，および図５に示したものと同様のものについては同一符号を付して重複説明を省略する。また、この配線基板の加工装置の被加工部周辺以外の構成は、図５に示した前記実施の形態６のものと同様である。
【００６６】
次に動作について説明する。この実施の形態７においては、配線基板１として、ガラス繊維強化プラスチック基板である厚さ１ｍｍのガラスエポキシ配線基板（ＦＲ−４）を用い、配線基板１の基板表面からガスノズル３０までの距離を通常の高さである１ｍｍから１１ｍｍまで変化させて、各ノズル高さ条件において１０枚の配線基板１に対する切断加工を行い、ノズル高さ条件と切断加工後の被加工部の状態との関係を検証した。
【００６７】
ノズル高さ条件を変化させる際には、集光レンズ３の基板表面からの距離は一定として集光されたレーザビーム４の被加工部表面におけるビーム径が直径４００μｍ一定となるようにしながら、ガスノズル３０先端の基板表面からの距離のみを変化させた。
【００６８】
切断時には、加工テーブル５の移動により、レーザビーム４の相対的な走査速度を６ｍ／分として直線状に走査させ、この走査を１０回繰り返した。
【００６９】
レーザビーム４の照射においては、炭酸ガスレーザによるレーザビーム４を、ピーク出力５．６ｋＷ、パルス幅５０μｓ、パルス周波数３００Ｈｚで発振させ、また、集光レンズ３保護用のアシストガス６として酸素を１０ｌ／分の流量でガスノズル３０を介して被加工部に供給した。
【００７０】
その結果、どのノズル高さ条件においても８回から１０回の走査回数で完全に切断された。
【００７１】
図７にこの実施の形態７におけるノズル高さと基板表面の切断部両側に生じた炭化層の幅との関係を示す。図４に示したように、ノズル高さを３ｍｍ以上とした場合において炭化層の発生が抑制されており、ノズル高さを５ｍｍ以上とした場合には炭化層の発生が認められなかった。
【００７２】
切断された分割配線基板に対して、超音波洗浄後、短絡試験を実施したところ、ノズル高さ５ｍｍ以上で加工が行われた分割配線基板では、短絡しているものは認められなかった。これに対し、ノズル高さ２ｍｍ以下で加工が行われた分割配線基板では、どのノズル高さにおいても一部短絡していた。
【００７３】
以上のように、この実施の形態７によれば、ノズル高さを３ｍｍ以上として加工を行うことにより、被加工部より発生する高温のプルーム１６がガスノズル３０により押しつぶされて配線基板１に当たり、配線基板１表面を炭化，溶融することを抑制することができ、配線基板表面に強固に付着する炭化物の発生を抑制して絶縁信頼性を低下させない良好な切断面の分割配線基板を得ることができる。また、ノズル高さを５ｍｍ以上として加工を行うことにより、配線基板表面に強固に付着する炭化物の発生をほぼ完全に抑制して良好な切断面の分割配線基板を得ることができる。
【００７４】
実施の形態８．
図８はこの発明の実施の形態８による配線基板の加工装置の被加工部周辺の構成を示す模式図であり、図において、３はその光軸を配線基板１の基板面法線方向より進行方向後ろ側に６０度傾けて設けられた集光レンズ、４はレーザビームである。なお、ガスノズルは設けていない。図１に示したものと同様のものについては同一符号を付して重複説明を省略する。また、この配線基板の加工装置の被加工部周辺以外の構成は、図５に示した前記実施の形態６のものと同様である。
【００７５】
次に動作について説明する。この実施の形態８においては、配線基板１として、ガラス繊維強化プラスチック基板である厚さ１ｍｍのガラスエポキシ配線基板（ＦＲ−４）を用い、この配線基板１に、被加工部表面でのビーム径が直径４００μｍとなるように集光レンズ３を用いて集光したレーザビーム４を、基板面法線方向より進行方向後ろ側に６０度傾けて照射して、１０枚の配線基板１を切断した。
【００７６】
切断時には、加工テーブル５の移動により、レーザビーム４の相対的な走査速度を６ｍ／分として直線状に走査させ、この走査を１０回繰り返した。レーザビーム４の照射においては、炭酸ガスレーザによるレーザビーム４を、ピーク出力５．６ｋＷ、パルス幅５０μｓ、パルス周波数３００Ｈｚで発振させた。ガスノズルは設けておらず、アシストガス６の供給は行わなかった。
【００７７】
上記の加工の結果、１０枚の配線基板１のどの場合においても、６回から９回の走査回数で完全に切断された。この走査回数はレーザビーム４を基板面法線方向から照射した前記実施の形態７の場合と比較して少ないものとなっている。これは、斜め方向より照射されたレーザビーム４が被加工部より発生したプルーム１６に干渉されずに被加工部に直接到達しやすくビームエネルギーの損失が少ないためであると考えられる。
【００７８】
また、切断面、基板表面には炭化層がほとんど残留しておらず、得られた分割配線基板に対して超音波洗浄後、短絡試験を実施したところ、短絡しているものは認められなかった。
【００７９】
以上のように、この実施の形態８によれば、被加工部表面の法線方向を開放された空間としてプルーム１６を自由に成長させることができ、ビーム照射部近傍の配線基板表面への炭化物の強固な付着や基板表面の割れを含む溶融層の発生を抑制することができる。また、照射されたレーザビーム４を、被加工部表面の法線方向へ成長するプルーム１６と干渉しないようにすることができ、ビームエネルギーのプルーム１６による損失を低減して、加工効率を向上することができる。
【００８０】
なお、上記においては集光レンズ３の光軸を配線基板１の基板面法線方向より進行方向後ろ側に６０度傾けて設けたが、特にこれに限るものではなく、基板面法線方向より傾ければ、他の方向・角度でも程度の差はあるが同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００８１】
実施の形態９．
図９はこの発明の実施の形態９による配線基板の加工装置の被加工部周辺の構成を示す模式図であり、図において、３１は吸引ポンプ１５（ガス吸引手段）に接続された吸引ノズル（ガス吸引手段）である。なお、図１，図３，および図８に示したものと同様のものについては同一符号を付して重複説明を省略する。また、この配線基板の加工装置の被加工部周辺以外の構成は、図５に示した前記実施の形態６のものと同様である。
【００８２】
この実施の形態９は、前記実施の形態８の配線基板の加工装置に、吸引ポンプ１５に接続された吸引ノズル３１を加えたものである。吸引ノズル３１は、ノズル先端を基板表面から１ｍｍ上方に、基板面法線方向に向けて配置した。
【００８３】
次に動作について説明する。吸引ノズル３１による吸引以外を前記実施の形態８と同一条件として、１０枚の配線基板１を切断した。
【００８４】
その結果、切断面、基板表面には炭化層がほとんど残留しないことに加え、吸引ノズル３１による吸引により、発塵物１７の付着も抑制された。得られた分割配線基板に対して超音波洗浄後、短絡試験を実施したところ、炭化層、発塵物１７は完全に除去され、短絡しているものは認められなかった。
【００８５】
以上のように、この実施の形態９によれば、基板表面への炭化物の強固な付着の抑制、加工効率の向上が可能であるとともに、従来、被加工部から発生して被加工部近傍に堆積していた発塵物１７を吸引ノズル３１により吸引し、配線基板１表面への発塵物１７の堆積を抑制して、加工後の発塵物１７の洗浄工程を軽減または省略することができる。
【００８６】
実施の形態１０．
図１０はこの発明の実施の形態１０による配線基板の加工装置の被加工部周辺の構成を示す模式図であり、図において、３２はガス供給孔１４の設けられたガス供給ノズル（ガス供給手段）、６はガス供給ノズル３２より被加工部に供給されるアシストガス（気体）である。なお、図９に示したものと同様のものについては同一符号を付して重複説明を省略する。
【００８７】
この実施の形態１０は、前記実施の形態９の配線基板の加工装置に、ガス供給孔１４の設けられたガス供給ノズル３２を加えたものである。ガス供給ノズル３２は、レーザビーム４の照射軸と同軸に配置した。
【００８８】
次に動作について説明する。ガス供給孔１４よりアシストガス６としての酸素ガスを１０ｌ／分で供給してこれをガス供給ノズル３２先端から被加工部に供給しながら、これ以外を前記実施の形態８と同一条件として、１０枚の配線基板１を切断した。
【００８９】
その結果、切断面、基板表面の炭化層の残留はさらに低減され、発塵物１７の付着も抑制された。また、集光レンズ３への発塵物１７の付着も減少し、レンズ寿命を向上することができた。
【００９０】
得られた分割配線基板に対して超音波洗浄後、短絡試験を実施したところ、炭化層、発塵物１７は完全に除去され、短絡しているものは認められなかった。
【００９１】
以上のように、この実施の形態１０によれば、基板表面への炭化物の強固な付着や発塵物１７の堆積の更なる抑制および加工効率の向上が可能であるとともに、集光レンズ３への発塵物１７の進入を阻止して集光レンズ３の汚れを防止し、集光レンズ３を長寿命化することができる。
【００９２】
実施の形態１１．
図１１はこの発明の実施の形態１１による配線基板の加工装置の構成を示す説明図であり、図において、４４は外側ノズル１１内に設けられ、プルーム１６の発光量を検出するフォトダイオード（発光検出手段）、４０はフォトダイオード４４による前回の検出値を記憶する検出値記憶部（終了時点判定手段）、４１はフォトダイオード４４による今回の検出値と前回の検出値との比を演算する演算部（終了時点判定手段）、４２は検出値および比の基準値が設定される基準値設定部（終了時点判定手段）、４３は検出値および比の基準値との比較を行う比較部（終了時点判定手段）であり、検出値記憶部４０，演算部４１，基準値設定部４２，および比較部４３はメモリ，マイコン，電気回路等により構成されている。なお、図４および図５に示したものと同様のものについては同一符号を付して重複説明を省略する。
【００９３】
この実施の形態１１の配線基板の加工装置は、図５に示した前記実施の形態６の配線基板の加工装置におけるレーザ加工用ヘッド２０として、図４に示した前記実施の形態５のレーザ加工用ヘッド１０を配置し、このレーザ加工用ヘッド１０の外側ノズル１１内にフォトダイオード４４を配置して、制御部２４の周辺に検出値記憶部４０，演算部４１，基準値設定部４２，および比較部４３を配置したものである。なお、一例として、検出値記憶部４０，演算部４１，基準値設定部４２，比較部４３、およびフォトダイオード４４との入出力を、終了時点判定手段としての機能を有した制御部２４が行うものとして説明する。
【００９４】
次に動作について説明する。発光検出手段および終了時点判定手段の動作の概要は以下のようなものである。すなわち、切断加工中、被加工部から発生するプルーム１６の発光量がフォトダイオード４４により検出され、この発光量と検出値記憶部４０に記憶された１回前の加工溝形成工程における発光量との比が演算部４１により変化率として計算される。比較部４３では、発光量の絶対値および変化率が予め基準値設定部４２に設定された絶対値および変化率の基準値と比較される。この結果、絶対値が基準値よりも小さい場合、あるいは変化率が基準値よりも大きい場合には、制御部２４がレーザ発振器制御部２２および加工テーブル制御部２３に停止指令を出し、加工が終了する。
【００９５】
図１２はプルームからの発光量検出値の走査回数に対する変化の測定結果を示すグラフ図である。この発光量の変化は、加工進行による加工深さの増加に伴い、レーザビーム４の焦点と被加工部との距離が変化して被加工部でのビームエネルギー密度が変化することにより、また、加工溝の一部が貫通すること等により生じるものである。
【００９６】
図１２の結果を用いて、制御部２４における入力により基準値設定部４２に基準値を適正に設定した上で、配線基板１として厚さ１ｍｍのガラスポリイミド基板を用い、基板表面から外側ノズル１１までの距離を１ｍｍ、内側ノズル１２までの距離を８ｍｍとし、被加工部表面でのビーム径が直径４００μｍとなるように集光レンズ３を用いてレーザビーム４を集光して配線基板１の被加工部に照射して、１０枚の配線基板１の切断加工を行った。制御部２４に対する設定としては、前記各実施の形態と同様に、加工テーブルの移動速度６ｍ／分，炭酸ガスレーザによるレーザビーム４のピーク出力５．６ｋＷ，パルス幅５０μｓ，パルス周波数３００Ｈｚとし、また、外側ノズル１１内を吸引ポンプ１５により負圧とした。
【００９７】
上記のようにして切断加工を行ったところ、各配線基板１において、切断された直後に加工が停止し、余分なレーザビーム４の照射が全くなくなった。また、基準値を変更することにより、各配線基板１が完全に切断される直前でレーザビーム４の照射を停止させることも可能となった。
【００９８】
以上のように、この実施の形態１１によれば、残り代を形成して折り曲げ力を加えた分割により分割配線基板を作成する場合には、少ない残り代を安定に形成することができる。従って、分割時に加える力を小さくして基材にかかる力学的ストレスを低減することができ、回路パターンを形成する銅箔やはんだの剥離などの品質低下を抑制することができる。
【００９９】
また、完全に切断する場合には、切断が終了した時点で最低の繰り返し回数により加工が終了されるため、加工のばらつきを考慮して余分な繰り返し回数を設定して加工を行う必要がなくなり、加工時間を最小限に低減することができる。
【０１００】
なお、図１１に示した発光検出手段および終了時点判定手段の構成および機能分担は一例であり、他の構成および機能分担とすることも可能であることはいうまでもない。
【０１０１】
実施の形態１２．
図１３はこの発明の実施の形態１２による配線基板の加工装置の構成を示す説明図であり、図において、４５は外側ノズル１１に設けられ、被加工部から発生する加工音を検出するマイクロフォン（加工音検出手段）である。また、５０はマイクロフォン４５による前回の検出値を記憶する検出値記憶部（終了時点判定手段）、５１はマイクロフォン４５による今回の検出値と前回の検出値との比を演算する演算部（終了時点判定手段）、５２は検出値および比の基準値が設定される基準値設定部（終了時点判定手段）、５３は検出値および比の基準値との比較を行う比較部（終了時点判定手段）である。なお、図１１に示したものと同様のものについては同一符号を付して重複説明を省略する。
【０１０２】
次に動作について説明する。加工音検出手段および終了時点判定手段の動作の概要は以下のようなものである。すなわち、切断加工中、被加工部から衝撃波を伴う加工音が発生し、この加工音がマイクロフォン４５により検出され、この加工音量と検出値記憶部５０に記憶された１回前の加工溝形成工程における加工音量との比が演算部５１により変化率として計算される。比較部５３では、加工音量の絶対値および変化率が予め基準値設定部５２に設定された絶対値および変化率の基準値と比較される。この結果、絶対値が基準値よりも小さい場合、あるいは変化率が基準値よりも大きい場合には、制御部２４がレーザ発振器制御部２２および加工テーブル制御部２３に停止指令を出し、加工が終了する。
【０１０３】
図１４は被加工部からの加工音量検出値の走査回数に対する変化の測定結果を示すグラフ図である。この加工音量の変化は、加工進行による加工深さの増加に伴い、レーザビーム４の焦点と被加工部との距離が変化して被加工部でのビームエネルギー密度が変化することにより、また、加工溝の一部が貫通すること等により生じるものである。
【０１０４】
図１４の結果を用いて、制御部２４における入力により基準値設定部５２に基準値を適正に設定した上で、配線基板１として厚さ１ｍｍのガラス強化ＢＴレジン基板を用い、基板表面から外側ノズル１１までの距離を１ｍｍ、内側ノズル１２までの距離を８ｍｍとし、被加工部表面でのビーム径が直径４００μｍとなるように集光レンズ３を用いてレーザビーム４を集光して配線基板１の被加工部に照射して、１０枚の配線基板１の切断加工を行った。制御部２４に対する設定としては、前記各実施の形態と同様に、加工テーブル５の移動速度６ｍ／分，炭酸ガスレーザによるレーザビーム４のピーク出力５．６ｋＷ，パルス幅５０μｓ，パルス周波数３００Ｈｚとし、また、外側ノズル１１内を吸引ポンプ１５により負圧とした。
【０１０５】
上記のようにして切断加工を行ったところ、各配線基板１において、切断された直後に加工が停止し、余分なレーザビーム４の照射が全くなくなった。また、基準値を変更することにより、各配線基板１が完全に切断される直前でレーザビーム４の照射を停止させることも可能となった。
【０１０６】
以上のように、この実施の形態１２によれば、前記実施の形態１１と同様に、残り代を形成する場合には少ない残り代を安定に形成して品質低下を抑制することができ、また、完全に切断する場合には、切断が終了した時点で最低の繰り返し回数により加工を終了することができる。
【０１０７】
実施の形態１３．
図１５はこの発明の実施の形態１３による配線基板の加工装置の構成を示す説明図であり、図において、４６は配線基板１付近に設けられ、被加工部において蒸発反力により発生した振動を検出するＡＥセンサ（振動検出手段）である。また、６０はＡＥセンサ４６による前回の検出値を記憶する検出値記憶部（終了時点判定手段）、６１はＡＥセンサ４６による今回の検出値と前回の検出値との比を演算する演算部（終了時点判定手段）、６２は検出値および比の基準値が設定される基準値設定部（終了時点判定手段）、６３は検出値および比の基準値との比較を行う比較部（終了時点判定手段）である。なお、図１１に示したものと同様のものについては同一符号を付して重複説明を省略する。
【０１０８】
次に動作について説明する。振動検出手段および終了時点判定手段の動作の概要は以下のようなものである。すなわち、切断加工中、被加工部において蒸発反力により振動が発生し、この振動がＡＥセンサ４６により検出され、この振動強度と検出値記憶部６０に記憶された１回前の加工溝形成工程における振動強度との比が演算部６１により変化率として計算される。比較部６３では、振動強度の絶対値および変化率が予め基準値設定部６２に設定された絶対値および変化率の基準値と比較される。この結果、絶対値が基準値よりも小さい場合、あるいは変化率が基準値よりも大きい場合には、制御部２４がレーザ発振器制御部２２および加工テーブル制御部２３に停止指令を出し、加工が終了する。
【０１０９】
図１６は被加工部からの振動強度検出値の走査回数に対する変化の測定結果を示すグラフ図である。この振動強度の変化は、加工進行による加工深さの増加に伴い、レーザビーム４の焦点と被加工部との距離が変化して被加工部でのビームエネルギー密度が変化することにより、また、加工溝の一部が貫通すること等により生じるものである。
【０１１０】
図１６の結果を用いて、制御部２４における入力により基準値設定部６２に基準値を適正に設定した上で、配線基板１として厚さ１ｍｍのガラスポリイミド基板を用い、基板表面から外側ノズル１１までの距離を１ｍｍ、内側ノズル１２までの距離を８ｍｍとし、被加工部表面でのビーム径が直径４００μｍとなるように集光レンズ３を用いてレーザビーム４を集光して配線基板１の被加工部に照射して、１０枚の配線基板１の切断加工を行った。制御部２４に対する設定としては、前記各実施の形態と同様に、加工テーブル５の移動速度６ｍ／分，炭酸ガスレーザによるレーザビーム４のピーク出力５．６ｋＷ，パルス幅５０μｓ，パルス周波数３００Ｈｚとし、また、外側ノズル１１内を吸引ポンプ１５により負圧とした。
【０１１１】
上記のようにして切断加工を行ったところ、各配線基板１において、切断された直後に加工が停止し、余分なレーザビーム４の照射が全くなくなった。また、基準値を変更することにより、各配線基板１が完全に切断される直前でレーザビーム４の照射を停止させることも可能となった。
【０１１２】
以上のように、この実施の形態１３によれば、前記実施の形態１１および実施の形態１２と同様に、残り代を形成する場合には少ない残り代を安定に形成して品質低下を抑制することができ、また、完全に切断する場合には、切断が終了した時点で最低の繰り返し回数により加工を終了することができる。
【０１１３】
実施の形態１４．
図１７はこの発明の実施の形態１４による配線基板の加工装置の構成を示す説明図であり、図において、４７ａ〜４７ｄは外側ノズル１１に設けられ、被加工部から発生するプルーム１６により発生する起電力を検出する電極（起電力検出手段）、４８は各電極４７ｂ〜４７ｄと電極４７ａとの間の起電力を検出する電圧計（起電力検出手段）である。また、７２は各電極４７ｂ〜４７ｄと電極４７ａとの間の起電力の基準値が設定される基準値設定部（終了時点判定手段）、７３は各電極４７ｂ〜４７ｄと電極４７ａとの間の起電力の検出値と基準値との比較を行う比較部（終了時点判定手段）、７４は比較部７３における比較結果を基にプルーム１６の高さを判定する判定部（終了時点判定手段）である。なお、図１１に示したものと同様のものについては同一符号を付して重複説明を省略する。
【０１１４】
電極４７ａ〜４７ｄとしては、φ０．２ｍｍの銅線を用い、電極４７ａを配線基板１の表面直上に、電極４７ｂを外側ノズル１１先端に、電極４７ｃを外側ノズル１１先端から集光レンズ３側に１ｍｍの位置に、電極４７ｄを外側ノズル１１先端から集光レンズ３側に２ｍｍの位置に設置し、電極４７ａを接地した。また、外側ノズル１１先端が、配線基板１の表面から１ｍｍ上方になるようにレーザ加工用ヘッド１０を配置した。
【０１１５】
次に動作について説明する。切断加工中、被加工部において一部プラズマ化した雲状の基板分解物であるプルーム１６が発生し、このプラズマ化したプルーム１６が電極４７ａおよび電極４７ｂ〜４７ｄと触れることにより電極４７ｂ〜４７ｄと電極４７ａとの間に起電力が発生し、この起電力が電圧計４８により測定される。電極４７ｂ〜４７ｄのうちプルーム１６が触れた電極は、試料表面直上の接地された電極４７ａとの間に約−１５０ｍＶの起電力が測定される。
【０１１６】
図１８は被加工部から発生するプルーム１６により、各電極４７ｂ〜４７ｄに発生する起電力の走査回数に対する変化の測定結果を示すグラフ図である。この起電力の変化は、加工進行による加工深さの増加に伴い、レーザビーム４の焦点と被加工部との距離が変化して被加工部でのビームエネルギー密度が変化することにより、また、加工溝の一部が貫通すること等により生じるものであり、加工の進行により、まず最も上方にある電極４７ｄの電極４７ａとの間の起電力（絶対値）が低下し、次に電極４７ｃの電極４７ａとの間の起電力が低下し、最後に電極４７ｂの電極４７ａとの間の起電力が低下する。従って、この各電極４７ｂ〜４７ｄの起電力の変化により、配線基板１の加工の進行状況を知ることができる。
【０１１７】
起電力検出手段および終了時点判定手段の動作の概要は以下のようなものである。すなわち、基準値設定部７２には、予め、各電極４７ｂ〜４７ｄの起電力の基準値が制御部２４における入力により設定される。また、制御部２４に加工を終了するプルーム１６の高さが入力されて加工が開始される。
【０１１８】
切断加工中、各電極４７ｂ〜４７ｄの起電力は電圧計４８により検出され、この検出値と基準値設定部７２に設定された各電極４７ｂ〜４７ｄの起電力の基準値とが比較部７３において比較される。
【０１１９】
判定部７４においては、比較部７３における比較結果を基に、配線基板１表面からのプルーム１６の高さを、
・電極４７ｄの起電力の検出値が基準値以上の場合は３ｍｍ以上、
・電極４７ｄの起電力の検出値が基準値に等しい場合は３ｍｍ、
・電極４７ｄの起電力の検出値が基準値未満で電極４７ｃの起電力の検出値が基準値以上の場合は２ｍｍ以上３ｍｍ未満、
・電極４７ｃの起電力の検出値が基準値に等しい場合は２ｍｍ、
・電極４７ｃの起電力の検出値が基準値未満で電極４７ｂの起電力の検出値が基準値以上の場合は１ｍｍ以上２ｍｍ未満、
・電極４７ｂの起電力の検出値が基準値に等しい場合は１ｍｍ、
・電極４７ｂの起電力の検出値が基準値未満の場合は１ｍｍ未満
というように判定する。
【０１２０】
判定部７４により判定されたプルーム１６の高さが、制御部２４に入力された加工を終了するプルーム１６の高さに一致したとき、制御部２４はレーザ発振器制御部２２および加工テーブル制御部２３に停止指令を出し、加工が終了する。
【０１２１】
基準値設定部７２に各電極４７ｂ〜４７ｄの起電力の基準値を適正に設定し、また、加工を終了するプルーム１６の高さを１ｍｍ未満と入力した上で、配線基板１として厚さ１ｍｍのガラスエポキシ基板を用い、基板表面から外側ノズル１１までの距離を１ｍｍ、内側ノズル１２までの距離を８ｍｍとし、被加工部表面でのビーム径が直径４００μｍとなるように集光レンズ３を用いてレーザビーム４を集光して配線基板１の被加工部に照射して、１０枚の配線基板１の切断加工を行った。制御部２４に対する設定としては、前記各実施の形態と同様に、加工テーブル５の移動速度６ｍ／分，炭酸ガスレーザによるレーザビーム４のピーク出力５．６ｋＷ，パルス幅５０μｓ，パルス周波数３００Ｈｚとし、また、外側ノズル１１内を吸引ポンプ１５により負圧とした。
【０１２２】
上記のようにして切断加工を行ったところ、各配線基板１において、切断された直後に加工が停止し、余分なレーザビーム４の照射が全くなくなった。また、基準値を変更することや、加工を終了するプルーム１６の高さを１〜２ｍｍに変更することでそれぞれの基板が完全に切断される直前でビーム照射を停止させることも可能となった。
【０１２３】
以上のように、この実施の形態１４によれば、前記実施の形態１１から実施の形態１３と同様に、残り代を形成する場合には少ない残り代を安定に形成して品質低下を抑制することができ、また、完全に切断する場合には、切断が終了した時点で最低の繰り返し回数により加工を終了することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】この発明の実施の形態１による配線基板の加工方法を示す概略斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態２による配線基板の加工方法を示す概略斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態４によるレーザ加工用ヘッドの断面を示す模式図である。
【図４】この発明の実施の形態５によるレーザ加工用ヘッドの断面を示す模式図である。
【図５】この発明の実施の形態６による配線基板の加工装置の構成を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態７による配線基板の加工装置の被加工部周辺の構成を示す模式図である。
【図７】実施の形態７におけるノズル高さと切断部の基板表面に生じた炭化層幅との関係を示すグラフ図である。
【図８】この発明の実施の形態８による配線基板の加工装置の被加工部周辺の構成を示す模式図である。
【図９】この発明の実施の形態９による配線基板の加工装置の被加工部周辺の構成を示す模式図である。
【図１０】この発明の実施の形態１０による配線基板の加工装置の被加工部周辺の構成を示す模式図である。
【図１１】この発明の実施の形態１１による配線基板の加工装置の構成を示す説明図である。
【図１２】プルームからの発光量検出値の走査回数に対する変化の測定結果を示すグラフ図である。
【図１３】この発明の実施の形態１２による配線基板の加工装置の構成を示す説明図である。
【図１４】被加工部からの加工音量検出値の走査回数に対する変化の測定結果を示すグラフ図である。
【図１５】この発明の実施の形態１３による配線基板の加工装置の構成を示す説明図である。
【図１６】被加工部からの振動強度検出値の走査回数に対する変化の測定結果を示すグラフ図である。
【図１７】この発明の実施の形態１４による配線基板の加工装置の構成を示す説明図である。
【図１８】被加工部から発生するプルームにより、各電極に発生する起電力の走査回数に対する変化の測定結果を示すグラフ図である。
【図１９】従来の配線基板の切断方法を示す概略斜視図である。
【図２０】従来の配線基板の切断方法を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１  配線基板、３  集光レンズ、４  レーザビーム、６  アシストガス（気体）、１０  レーザ加工用ヘッド、１１  外側ノズル、１２  内側ノズル、１３流出孔、１４  ガス供給孔（流入孔）、１５  吸引ポンプ（吸気手段，ガス吸引手段）、１６  プルーム、１８  空気流入孔（流入孔）、２２  レーザ発振器制御部（レーザ走査制御手段）、２３  加工テーブル制御部（レーザ走査制御手段）、２４  制御部（レーザ走査制御手段，終了時点判定手段）、３１  吸引ノズル（ガス吸引手段）、３２  ガス供給ノズル（ガス供給手段）、４０，５０，６０  検出値記憶部（終了時点判定手段）、４１，５１，６１  演算部（終了時点判定手段）、４２，５２，６２，７２  基準値設定部（終了時点判定手段）、４３，５３，６３，７３  比較部（終了時点判定手段）、４４  フォトダイオード（発光検出手段）、４５  マイクロフォン（加工音検出手段）、４６  ＡＥセンサ（振動検出手段）、４７ａ〜４７ｄ  電極（起電力検出手段）、４８  電圧計（起電力検出手段）、７４  判定部（終了時点判定手段）
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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