(57)【要約】【課題】確実に有機物を加工できるレーザ加工装置を提供する。【解決手段】レーザ加工装置１は、レーザにより樹脂層を加工する加工部１００と、加工中に反応性ガスを供給する反応性ガスソース１５０と、反応性ガスを閉じ込める閉じ込め部１５２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物層を含む被加工物を準備する工程と、
レーザを照射して有機物層を加工するとともに、前記加工中に前記レーザ照射領域に前記有機物と反応する反応性ガスを供給する工程とを備えた、レーザ加工方法。
【請求項２】
前記反応性ガスはオゾンである、請求項１に記載のレーザ加工方法。
【請求項３】
前記反応性ガスは塩素またはフッ素を含む、請求項１に記載のレーザ加工方法。
【請求項４】
前記レーザの波長は４００ｎｍ以下である、請求項１から３のいずれか１項に記載のレーザ加工方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の方法を実施するためのレーザ加工装置であって、
レーザを照射して有機物を加工する加工部と、
加工中に前記レーザ照射領域に前記有機物と反応する反応性ガスを供給する供給部と、
供給された反応性ガスが前記レーザ照射領域から拡散することを防ぐ閉じ込め部とを備えた、レーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーザ加工方法および装置に関し、より特定的には、有機物層を加工するレーザ加工方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ加工方法および装置は、たとえば特開２００８−７３７６０号公報（特許文献１）に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−７３７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、除去されるべき付着物が炭素を含む場合に加工対象物表面から付着物をきれいに除去することができる付着物除去方法を提供することを目的としている。この目的を達成するために、レーザ光源から出力されるレーザ光は、ミラーにより反射された後、レンズにより集光されて付着物に照射される。ガス供給源から供給される助燃ガスは、ガス管を経て、付着物におけるレーザ光照射領域に導入される。加工対象物の表面に付着した付着物を除去するに際して、付着物にレーザ光を照射するとともに、当該照射領域に助燃ガスを導入する。このように処理することにより、除去されるべき付着物が炭素を含む場合であっても、レーザ光照射後に加工対象物表面をきれいにすることができ、加工対象物の表面から付着物をきれいに除去することができる。
【０００５】
しかしながら、従来の特許文献１の方法では、必ずしも十分に有機物を除去することができないという問題があった。
【０００６】
そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、確実に有機物を除去することが可能なレーザ加工方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に従ったレーザ加工方法は、有機物層を含む被加工物を準備する工程と、レーザを照射して有機物層を加工するとともに、加工中にレーザ照射領域に有機物と反応する反応性ガスを供給する工程とを備える。
【０００８】
このように構成されたレーザ加工方法においては、加工中にレーザ照射領域に有機物と反応する反応性ガスが供給されるため、助燃ガスが供給される場合に比べて、有機物が分解されやすくなり、確実に有機物を除去することができる。
【０００９】
好ましくは、反応性ガスはオゾンである。
好ましくは、反応性ガスは塩素またはフッ素を含む。
【００１０】
好ましくは、レーザの波長は４００ｎｍ以下である。
この発明に従ったレーザ加工装置は、上記の方法を実施するためのレーザ加工装置であって、レーザを照射して有機物を加工する加工部と、加工中にレーザ照射領域に有機物と反応する反応性ガスを供給する供給部と、供給された反応性ガスがレーザ照射領域から拡散することを防ぐ閉じ込め部とを備える。
【００１１】
このように構成されたレーザ加工装置においては、反応性ガスが閉じ込め部に閉じ込められるため、確実に反応性ガスと有機物を反応されることができ、有機物を除去することが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明は確実に有機物を除去することが可能なレーザ加工方法および装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１に従った、反応性ガスを用いたレーザ加工装置の模式図である。
【図２】この発明の実施の形態１に従ったレーザ加工方法で加工されるフレキシブルプリント基板の断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に従ったレーザ加工方法において有機物を除去する工程を説明するための断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１に従ったレーザ加工方法において孔の検査工程を説明するための断面図である。
【図５】ポリイミドの可視および紫外領域における透過率（縦軸）と波長（横軸）との関係を示すグラフである。
【図６】ポリイミドの可視および紫外領域における吸収率（縦軸）と波長（横軸）との関係を示すグラフである。
【図７】ポリイミドの赤外領域における吸収（縦軸）と波数（横軸）との関係を示すグラフである。
【図８】この発明の実施の形態２に従った加工方法で有機物層として用いられるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）および液晶ポリマーの可視および紫外領域における透過率（縦軸）と波長（横軸）との関係を示すグラフである。
【図９】有機物層としてＰＥＴ樹脂を用いたフラットケーブルの断面図である。
【図１０】有機物層としてＰＥＴ樹脂を用いたフラットケーブルの加工工程を示す断面図である。
【図１１】この発明に従って形成された孔の平面図である。
【図１２】ＰＥＴの赤外領域における吸収（縦軸）と波数（横軸）との関係を示すグラフである。
【図１３】液晶ポリマーの赤外領域における吸収（縦軸）と波数（横軸）との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。また、各実施の形態を組合せることも可能である。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に従った、加工部と測定部とを有するレーザ加工装置の模式図である。図１を参照して、この発明の実施の形態１に従ったレーザ加工装置１は、樹脂を加工する加工部１００と、加工部１００で加工された樹脂を測定する測定部２００とを有する。加工部１００は、炭酸ガスレーザ源である加工用レーザ源１１０と、加工用レーザ源１１０から照射されたレーザ光１１１の向きを変えるためのガルバノスキャナ１２０と、ガルバノスキャナ１２０で反射したレーザ光を収束させるＦθレンズ１３０とを有する。Ｆθレンズ１３０で集光されたレーザ光１１２は、フレキシブルプリント基板３００の表面に照射される。レーザ光１１２が照射される領域が加工エリア３１０であり、フレキシブルプリント基板上の有機物層が除去される。
【００１６】
加工エリア３１０に隣接するように測定エリア３２０が設けられる。測定エリア３２０では、加工エリア３１０で加工された部分が正しく加工されているかどうかが測定される。
【００１７】
加工エリア３１０では、加工箇所に反応性ガス（オゾン、ＳＦ6）などのアシストガスを供給する。具体的には、反応性ガスソース１５０から反応性ガスがパイプ１５１を経由して閉じ込め部１５２へ供給される。反応性ガスは、レーザ光１１２が照射された有機物と反応することで有機物を確実に除去することができる。
【００１８】
測定部２００は、残渣測定用レーザ源２１０を有する。残渣測定用レーザ源２１０から射出されたレーザ光２１１は、ガルバノスキャナ２２０で反射してそのレーザ光は集光レンズ２３０を透過する。集光レンズ２３０を透過したレーザ光は測定エリア３２０のフレキシブルプリント基板３００表面で反射して受光部２４０で検出される。受光部２４０は、レーザ光２１３を測定することで加工エリア３１０での加工状態を撮像することができる。なお、測定部２００は必ずしも設ける必要はない。
【００１９】
反応性ガスソース１５０、加工用レーザ源１１０、ガルバノスキャナ１２０、２２０、残渣測定用レーザ源２１０および受光部２４０はそれぞれ制御部４００に接続されている。測定したデータまたは照射するレーザの強さなどが制御部４００により送られる。制御部４００では、コンピュータにより、得られたデータをもとにして、加工が適切に行なわれているかどうかを判断することができる。
【００２０】
図２は、この発明の実施の形態１にレーザ加工方法で加工されるフレキシブルプリント基板の断面図である。図２を参照して、導電層１０、有機物層２０および導電層３０の積層構造体に開口３１を形成する。開口３１の直径はＤとされる。導電層１０はいずれの導電層であってもよい。たとえば、銅、アルミニウムなどの金属であってもよく、不純物が導入されたシリコンなどの半導体であってもよい。
【００２１】
また、有機物層２０は、たとえばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）および液晶ポリマー（ＬＣＰ）などのさまざまな有機物を採用することが可能である。
【００２２】
図３は、この発明の実施の形態１に従ったレーザ加工方法において有機物を除去する工程を説明するための断面図である。図３を参照して、レーザ光１１２により、有機物層２０に孔２２を形成する。このとき、レーザ光１１２は、導電層１０を露出させるようにレーザ光１１２が照射される。しかしながら、有機物の取り残しが孔２２の底部分に残存する場合がある。
【００２３】
図４は、この発明の実施の形態１に従ったレーザ加工方法において孔の検査工程を説明するための断面図である。図４を参照して、残渣測定用レーザ源２１０からレーザ光２１１を照射する。そして、孔２２の底２２ａから反射した電磁波を受光部２４０が検出する。このときの検出量によって、底２２ａにどの程度残存した有機物層２０が残っているかどうかを検出することができる。そして、底２２ａ全体で有機物層２０の残存量のマップを作成する。
【００２４】
図５は、ポリイミドの可視および紫外領域における透過率（縦軸）と波長（横軸）との関係を示すグラフである。図６は、ポリイミドの可視および紫外領域における吸収率（縦軸）と波長（横軸）との関係を示すグラフである。図５および図６を参照して、吸収率は、透過率と関連しており、吸収率＝１−透過率という式が成立する。
【００２５】
図７は、ポリイミドの赤外領域における吸収（縦軸）と波数（横軸）との関係を示すグラフである。図７を参照して、いずれの有機物層２０を構成する材料においても、特定の波数で吸収が大きくなっていることがわかる。これは、有機物層２０を構成する化学結合に起因する吸収である。
【００２６】
すなわち、レーザ加工方法は、有機物層２０を含む被加工物としてのＦＰＣ基板３００を準備する工程と、レーザ光１１２を照射して有機物層２０を加工するとともに、加工中にレーザ照射領域に有機物と反応する反応性ガスを供給する工程とを備える。反応性ガスは、加工前から供給されていてもよく、加工中にのみ供給されていてもよい。反応性ガスはオゾン、塩素またはフッ素を含むガスであってもよい。そして、加工に用いられるレーザ光１１２の波長は４００ｎｍ以下であることが望ましい。
【００２７】
（実施の形態２）
図８は、この発明の実施の形態２に従った加工方法で有機物層として用いられるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）および液晶ポリマーの可視および紫外領域における透過率（縦軸）と波長（横軸）との関係を示すグラフである。
【００２８】
図８を参照して、ＰＥＴおよび液晶ポリマーでは、約２００〜４５０ｎｍの範囲で吸光度が大きくなる。したがって、加工用のレーザ源としてこの波長のレーザを用いれば、有機物層を構成するＰＥＴおよび液晶ポリマーでの吸収が大きくなり、確実に除去することができる。なお、紫外および可視領域での吸収は、赤外領域での吸収のように、有機物を構成する特定の化学結合に基づく吸収ではない。そのため、赤外吸収で見られた鋭いピークは紫外および可視領域では見当たらない。
【００２９】
なお、以下において各樹脂の吸光度について説明する。
ＰＥＴでは、波数が１７１２ｃｍ-1において吸光度のピークが存在する。このピークは、エステルのＣ＝Ｏ結合に由来する。このピークの波長は５．８４μｍである。このような波長のレーザとして、浜松ホトニクス社量子カスケードレーザ（波長５．８μｍ）がある。
【００３０】
またＰＥＴは、波数が１２４０ｃｍ-1において吸光度のピークを有する。このピークは、カルボニル基のＣ−Ｏ結合に由来する。このピークの波長は８．０６μｍであり、このような波長のレーザとして、半導体レーザ（ＰｂＳ1-xＳｅx（波長４−８．５μｍ））がある。
【００３１】
またＰＥＴは波数１１００ｃｍ-1において吸光度のピークを有する。このピークはカルボニル基のＣ−Ｏ結合に由来する。このピークの波長は９．０９μｍであり、このような波長のレーザとして、半導体レーザ（Ｐｂ1-xＳｎxＴｅ（波長６．３−３２μｍ））がある。
【００３２】
またＰＥＴは可視領域の波長３００ｎｍにおいて吸光度のピークを有する。このような波長のレーザとして、ＸｅＣｌエキシマレーザ（波長０．３０８μｍ）がある。
【００３３】
ＰＩは赤外領域の波数が１７７５ｃｍ-1において吸光度のピークを有する。このピークはイミドＣ＝Ｏ結合に由来する。このピークの波長は５．６３μｍであり、このような波長のレーザとして、ＤＢｒ化学レーザ（波長５．８−６．３μｍ）がある。
【００３４】
またＰＩは、波数が１７１２ｃｍ-1の吸光度のピークを有する。このピークはイミドＣ＝Ｏ結合に由来する。このピークの波長は５．８４μｍであり、このような波長のレーザとしてＤＢｒ化学レーザ（波長５．８−６．３μｍ）がある。
【００３５】
またポリイミドは、波数１４００ｃｍ-1において吸光度のピークを有する。このピークは両側のベンゼン環のメチレンに由来する。このピークの波長は７．１４μｍであり、このような波長のレーザとして半導体レーザ（ＰｂＳ1-xＳｅx（波長４−８．５μｍ））が存在する。
【００３６】
またポリイミドは可視領域において波長が４５０ｎｍで吸光度のピークを有し、このような波長のレーザとしてＡｒイオンレーザ（波長０．４５μｍ）が存在する。
【００３７】
ＬＣＰは赤外領域において波数が１７３０ｃｍ-1の吸光度のピークを有する。このピークはエステルのＣ＝Ｏ結合に由来する。このピークの波長は５．７８μｍであり、このような波長のレーザとして浜松ホトニクス社製量子カスケードレーザ（波長５．８μｍ）または半導体レーザ（ＰｂＳ1-xＳｅx（波長４−８．５μｍ））が存在する。
【００３８】
またＬＣＰは波数１３００−１１５０ｃｍ-1の吸光度のピークを有する。このピークはエステルのＣ−Ｏ結合に由来する。このピークの波長は７．６９−８．７０μｍであり、このような波長のレーザとして半導体レーザ（ＰｂＳ1-xＳｅx（波長４−８．５μｍ））がある。
【００３９】
ＬＰＣは波数１６５０−１４００ｃｍ-1の吸光度のピークを有する。このピークは、ベンゼン環のＣ＝Ｃ結合に由来する。このピークの波長は６．０６−１．７４μｍである。このような波長のレーザとして、ＤＢｒ化学レーザ（波長５．８−６．３μｍ）、半導体レーザ（ＰｂＳ1-xＳｅx（波長４−８．５μｍ））がある。
【００４０】
また、ＬＰＣは波長４００ｎｍにおいて吸光度のピークを有し、このような波長のレーザとして半導体レーザ（波長が０．４１μｍ）およびＰｂ蒸気レーザ（波長０．４１μｍ）が存在する。
【００４１】
これらのレーザを加工用に用いることで、有機物層２０による吸収を高めることができる。
【００４２】
（実施の形態３）
図９は、有機物層としてＰＥＴ樹脂を用いたフラットケーブルの断面図である。図１０は、有機物層としてＰＥＴ樹脂を用いたフラットケーブルの加工工程を示す断面図である。図１１は、この発明に従って形成された孔の平面図である。
図９から図１１を参照して、有機物層２０に導電層２９が埋め込まれたフラットケーブルであっても、この発明の従った加工方法および加工装置の加工対象となる。具体的には、図１０で孔２２を製造する工程において、図１で示した方法および装置を使用することによって、有機物と反応性ガスとを反応させて確実に有機物を除去することができる。
【００４３】
図１２は、ＰＥＴの赤外領域における吸収（縦軸）と波数（横軸）との関係を示すグラフである。図１３は、液晶ポリマーの赤外領域における吸収（縦軸）と波数（横軸）との関係を示すグラフである。図１２および図１３を参照して、特定の波数において、吸収が大きくなっていることがわかる。これは、有機物を構成する特定の化学結合（官能基）による吸収であり、このような吸収が存在すれば、その官能基を有する有機物が残存していることがわかる。そして、吸収が大きい波数のレーザを照射することで、効率よく樹脂にレーザのエネルギーを吸収させることができる。
【実施例１】
【００４４】
図２で示すような、銅板（厚みが１８μｍ）、ポリイミド樹脂（厚みが１８μｍ）、銅板（厚みが１８μｍ）の層構造を有するフレキシブルプリント基板を準備した。このフレキシブルプリント基板において、予め片側の銅板に図２で示すようにフォトリソグラフィと銅エッチングにより開口３１が形成されている。そしてファイバレーザからのパルス照射により、ポリイミド樹脂を除去するブラインドビア構造のフレキシブルプリント基板を加工した。ここで、レーザは、出力１２Ｗ、約５ｎ秒パルス、２００ｋＨｚ、波長１．０６μｍ発振とする。ファイバレーザは、図１で示すガルバノスキャナ１２０により銅の孔加工されている位置へ照射できるように制御される。ここでファイバレーザ照射エリアにアシストガスとしてオゾンを１ｄｍ3／ｍｉｎ、１ｐｐｍ以上の流量および濃度で導入する。オゾンガス導入後にファイバレーザを照射することにより、オゾンガスがポリイミド樹脂と積極的に反応すると同時に、ファイバレーザ照射により分解されて生成された炭化化合物に積極的に反応してガス化することによりポリイミド樹脂が除去される。このとき、オゾンガスと同時に約１０体積％のＳＦ6ガスを導入してポリイミド樹脂もレーザで除去される。
【実施例２】
【００４５】
ＰＥＴ樹脂（厚みが１８μｍ）、銅板（厚みが１８μｍ）、ＰＥＴ樹脂（厚みが１８μｍ）の層構造を有するフラットケーブル（図９）を準備した。片側のＰＥＴ樹脂をファイバレーザのファイバレーザからのパルス照射により、ＰＥＴ樹脂の除去加工をした（図１０）。ここで、レーザは、出力１２Ｗ、約５ｎ秒パルス、２００ｋＨｚ、波長１．０６μｍ発振とする。ファイバレーザは、図１で示すガルバノスキャナ１２０により直線加工されている位置へ照射できるように制御される。ここでファイバレーザ照射エリアにアシストガスとしてオゾンを１ｄｍ3／ｍｉｎ、１ｐｐｍ以上の流量および濃度で導入する。オゾンガス導入後にファイバレーザを照射することにより、オゾンガスがＰＥＴ樹脂と積極的に反応すると同時に、ファイバレーザ照射により分解されて生成された炭化化合物に積極的に反応してガス化することによりＰＥＴ樹脂が除去される。このとき、オゾンガスと同時に約１０体積％のＳＦ6ガスを導入してＰＥＴ樹脂もレーザで除去される。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
この発明は、有機物層を加工することが可能なレーザ加工装置の分野で用いることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１  レーザ加工装置、１０，３０  導電層、２０  有機物層、２１  残渣、２２  孔、２２ａ  底、３１  開口、１００  加工部、１１０  加工用レーザ源、１１１，１１２，２１１，２１３  レーザ光、１２０，２２０  ガルバノスキャナ、１３０  レンズ、１５０、反応性ガスソース、１５１  パイプ、１５２  閉じ込め部、２００  測定部、２１０  残渣測定用レーザ源、２３０  集光レンズ、２４０  受光部、３００  フレキシブルプリント基板、３１０  加工エリア、３２０  測定エリア、４００  制御部。
【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】
2012045568.tif 000012
【図１２】
2012045568.tif 000013
【図１３】
2012045568.tif 000014
【図１１】
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