(57)【要約】【解決手段】  バンプ７を覆う被覆材８を除去して該バンプを露出させるレーザ加工方法に関する。第１ステップでは、バンプの中心頂部とその周辺部分とを覆う被覆材にレーザ光を照射して該部分に浅い凹部９を形成することにより、上記バンプの周辺部分に被覆材を残したまま該バンプの中心頂部を露出させる。第２ステップでは、レーザ光による上記被覆材の有効穿孔径Ｒ２を第１ステップにおける有効穿孔径Ｒ１よりも小さく設定して、該レーザ光を上記第１ステップで穿孔された凹部９内の被覆材８に照射して上記バンプの周辺部分の被覆材を除去することにより、該バンプの周辺部分を露出させる。【効果】  バンプ７の溶融を防止しながら、バンプの中心頂部とその周辺部分とを覆う被覆材を除去することができる。【選択図】  図２
2013058552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電極を有する基板と、上記電極に接続した球状のバンプと、該バンプを被覆した被覆材とを備えた加工対象物にレーザ光を照射して、上記バンプを覆う被覆材を除去して該バンプを露出させるようにしたレーザ加工方法において、
上記バンプの中心頂部とその周辺部分とを覆う被覆材にレーザ光を照射して該部分に浅い凹部を形成することにより、上記バンプの周辺部分に被覆材を残したまま該バンプの中心頂部を露出させる第１ステップと、
レーザ光による上記被覆材の有効穿孔径を第１ステップにおける有効穿孔径よりも小さく設定して、該レーザ光を上記第１ステップで穿孔された凹部内の被覆材に照射して上記バンプの周辺部分の被覆材を除去することにより、該バンプの周辺部分を露出させる第２ステップとを備えたことを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２】
上記第１ステップと第２ステップとにおいて、上記レーザ光の光軸は、バンプの中心線と平行で該中心線からオフセットされていて、バンプの中心線の周囲を旋回されることにより上記被覆材を除去するようになっていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザ加工方法。
【請求項３】
上記第１ステップのオフセット量と第２ステップのオフセット量とは同一に設定されていることを特徴とする請求項３に記載のレーザ加工方法。
【請求項４】
上記第１ステップと第２ステップにおいて照射されるレーザ光はいずれもガウシアンモードであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザ加工方法に関し、より詳しくは、被覆材で被覆されたバンプを露出させるためのレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の電極を有する基板と、上記電極に接続した球状のバンプと、該バンプを被覆した被覆材とを備えた加工対象物にレーザ光を照射して、上記バンプを覆う被覆材を除去して該バンプを露出させるようにしたレーザ加工方法は、既に公知である（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２９７９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のレーザ加工方法においては、球状のバンプの中心頂部を僅かに露出させるだけでよい場合には問題は生じないが、バンプの中心頂部だけではなくその周辺部分までもより深く露出させるようにした場合には、バンプが溶融して隣接のバンプと接触してしまうという危険性が生じていた。
すなわち、バンプの中心頂部を僅かに露出させる場合には、バンプの中心頂部を覆う被覆材にレーザ光を照射して該バンプの中心頂部を覆う被覆材を除去すればよく、その際にバンプに伝達されるレーザ光の熱を相対的に少なくすることができるので、該バンプを溶融させることが無い。
これに対し、バンプの中心頂部だけではなくその周辺部分までより深く露出させる場合には、レーザ光はバンプの中心頂部を覆う被覆材を除去するだけではなく、その周辺部分までより深く被覆材を除去する必要がある。その場合には、上記周辺部分の被覆材を除去する際に、レーザ光が露出されたバンプにも照射されることになるので、該バンプが過熱溶融されて変形してしまう危険性がある。
また、特に高密度化により隣接するバンプの間隔が狭い場合には、上記周辺部分の被覆材を除去する際に隣接するバンプの周辺部分の被覆材を除去してしまうので、上記溶融されたバンプが隣接したバンプ側に流動して両者が接触してしまう危険性もあった。
本発明はそのような事情に鑑み、バンプの中心頂部だけではなくその周辺部分までより深く露出させる必要がある場合であっても、該バンプが過熱溶融されてしまう危険性を低減することができるレーザ加工方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち本発明は、複数の電極を有する基板と、上記電極に接続した球状のバンプと、該バンプを被覆した被覆材とを備えた加工対象物にレーザ光を照射して、上記バンプを覆う被覆材を除去して該バンプを露出させるようにしたレーザ加工方法において、
上記バンプの中心頂部とその周辺部分とを覆う被覆材にレーザ光を照射して該部分に浅い凹部を形成することにより、上記バンプの周辺部分に被覆材を残したまま該バンプの中心頂部を露出させる第１ステップと、
レーザ光による上記被覆材の有効穿孔径を第１ステップにおける有効穿孔径よりも小さく設定して、該レーザ光を上記第１ステップで穿孔された凹部内の被覆材に照射して上記バンプの周辺部分の被覆材を除去することにより、該バンプの周辺部分を露出させる第２ステップとを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、上記第１ステップでは、上記バンプの中心頂部とその周辺部分とを覆う被覆材にレーザ光を照射して該部分に浅い凹部を形成することにより、上記バンプの周辺部分に被覆材を残したまま該バンプの中心頂部を露出させているので、従来方法と同様にバンプに伝達されるレーザ光の熱を相対的に少なくすることができ、該バンプの溶融を防止することができる。
そして第２ステップでは、レーザ光を上記第１ステップで穿孔された凹部内の被覆材に照射して上記バンプの周辺部分の被覆材を除去することにより、該バンプの周辺部分を露出させるようにしているが、その際には、該第２ステップにおけるレーザ光の有効穿孔径を第１ステップにおける有効穿孔径よりも小さく設定してしているので、上記バンプの周辺部分の被覆材を除去する際にバンプに伝達されるレーザ光の熱を少なくすることができる。
したがって、バンプを溶融させる危険性を低減することができ、また隣接するバンプの周辺部分を被覆する被覆材を除去する範囲を小さくすることができるので、当該バンプを溶融させる危険性を低減することができることと相まって、該バンプが隣接するバンプ側に流動して両者が接触してしまう危険性を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明方法を実行するためのレーザ加工機２の一例を示す構成図。
【図２】（ａ）は第１ステップを開始した状態を示す断面図。（ｂ）は第１ステップを終了した状態を示す断面図。（ｃ）は第２ステップを開始した状態を示す断面図。（ｄ）は第２ステップを終了した状態を示す断面図。（ｅ）は第３ステップを開始した状態を示す断面図。（ｆ）は第３ステップを終了した状態を示す断面図。
【図３】第１ステップと第２ステップとにおけるレーザ光Ｌ１の有効穿孔径Ｒ１、Ｒ２の差異を説明するための説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下図示実施例について本発明を説明すると、図１において、加工対象物１はレーザ加工機２のＸ−Ｙテーブル３上に載置されており、このＸ−Ｙテーブル３は制御装置４によって水平面内で互いに直交するＸ方向とＹ方向とに移動されるようになっている。
上記加工対象物１は、図２に示すように、それぞれ複数の電極５を有する多数の基板６と、上記各電極５に接続した球状のバンプ７と、各バンプ７を被覆した被覆材８とを備えている。
図２では１つのバンプ７のみが記載されているが、このバンプ７は所定の微少の間隔をあけて多数配置されている。また各バンプ７は、リフローによって僅かに溶融されて各電極５に溶着されている。
【０００９】
図１に示すように、上記レーザ加工機２は、上記被覆材８を除去するための加工用レーザ装置１１と、この加工用レーザ装置１１による加工が終了した後に加工塵８ａ（図２（ｂ）参照）を除去してバンプ７の露出した表面をクリーニングするためのクリーニング用レーザ装置１２とを備えている。
上記加工用レーザ装置１１は、ＣＯ２パルスレーザ発振器１４と、コリメータ１５と、ベンドミラー１６と、Ｘガルバノミラー１７と、Ｙガルバノミラー１８と、さらにｆθレンズ１９とを備えており、上記ＣＯ２パルスレーザ発振器１４から水平方向に発振されたレーザ光Ｌ１は、コリメータ１５によって所要の直径の平行光線となるように調整される。このレーザ光Ｌ１のビームモードはガウシアンモードである。
【００１０】
上記コリメータ１５は、図示しないが例えばカメラの絞りに用いられているようなレーザ光の透過面積を変更することができるアパーチャーを備えており、該コリメータ１５によって所要の直径に調整されたレーザ光Ｌ１は、ベンドミラー１６によって鉛直下方に反射され、Ｘガルバノミラー１７とＹガルバノミラー１８とに順次導入される。Ｘガルバノミラー１７とＹガルバノミラー１８はガルバノスキャナーを構成しており、従来周知のように、レーザ光Ｌ１はガルバノスキャナーによって適宜の必要な方向に走査されるようになっている。
上記ｆθレンズ１９はテレセントリック特性を有しており、上記ガルバノスキャナーによるレーザ光Ｌ１の等角速度運度を等速運動に変換して加工対象物１の表面にこれに垂直に照射することができるようになっている。
【００１１】
図３はガウシアンモードを有するレーザ光Ｌ１の出力分布を示したものである。従来周知のように、ガウシアンモードのレーザ光Ｌ１の出力は、その中心部分の出力が高く、その周辺の出力が小さくなっている。
上記加工用レーザ装置１１は、後に詳述するように上記被覆材８を除去するために、本発明方法における第１ステップと第２ステップとで用いられる。
第１ステップではレーザ出力が大きくセットされるとともに、上記コリメータ１５のアパーチャーの面積が大きくセットされる。図３の点線Ａは、被覆材８を除去（穿孔）するために必要な最小限のパワー密度を示している。同図から理解されるように、第１ステップにおけるレーザ光Ｌ１による上記被覆材８の有効穿孔径Ｒ１は大きくなり、大きな範囲で被覆材８を除去することができるようになっている。
他方、第２ステップでは、レーザ出力が小さくセットされるとともに、上記コリメータ１５のアパーチャーの面積も小さくセットされる。この場合には、第２ステップにおけるレーザ光Ｌ１の有効穿孔径Ｒ２は小さくなり、小さな範囲で被覆材８を除去することが可能となる。
【００１２】
上記クリーニング用レーザ装置１２は、上記加工塵８ａを除去するために、本発明方法の第３ステップで用いられる。
該クリーニング用レーザ装置１２は、ＹＡＧパルスレーザ発振器２４と、コリメータ２５と、ベンドミラー２６と、Ｘガルバノミラー２７と、Ｙガルバノミラー２８と、さらにｆθレンズ２９とを備えており、ＹＡＧパルスレーザ発振器２４内には音響光学素子を用いたＱスイッチ３０と非線形光学結晶３１とが設けられている。
上記Ｑスイッチ３０は高いパルスエネルギーを作り出すための光学部品であり、また非線形光学結晶３１はＹＡＧの基本波をＵＶ波長領域に変換するために用いられている。
ＵＶ波長領域のレーザ光Ｌ２は、加工塵８ａに対する吸収性が良くてその除去が良好であり、またパルス照射は、過入熱によるバンプ７の溶融を防ぐために有効である。
そして上記ＹＡＧパルスレーザ発振器２４から水平方向に発振されたレーザ光Ｌ２は、上記加工用レーザ装置１１と同様にして、加工対象物１に照射されるようになっている。
【００１３】
以上の構成において、先ず、加工対象物１がＸ−Ｙテーブル２上の所定位置にセットされる。図示しないが上記加工対象物１に設けられた各基板６にはそれぞれアライメントマークが設けられており、レーザ加工機２は上記アライメントマークを撮影するカメラからの画像と、予め記録された基板６の設計寸法とからそれぞれの基板６毎にバンプ７が埋設されている位置を算出する。
【００１４】
１つのバンプ７が選択されたら、制御装置４により第１ステップの作業が行われる。
すなわち図２（ａ）に示すように、制御装置４はレーザ光Ｌ１の光軸を、選択したバンプ７の中心線Ｏと平行で、かつ該中心線Ｏから所要距離ｅだけオフセットした位置に設定する。このオフセット量ｅは、レーザ光Ｌ１の光軸が直接バンプ７の表面と重なることがないように、球状のバンプ７の半径Ｒ以上に設定することが好ましい。
またレーザ光Ｌ１の焦点はバンプ７の中心の高さ位置に設定することが好ましく、その焦点のスポット径はバンプ７の直径の１／２〜１／５程度が好ましい。
この状態で上記加工用レーザ装置１１が起動され、１つのパルスレーザ光Ｌ１が選択したバンプ７を覆う被覆材８の表面に照射される。前述したように、パルスレーザ光Ｌ１はガウシアンモードとなっているので、該レーザ光Ｌ１の中心部分の出力が高く、その周辺の出力が小さくなり、それによって被覆材８の表面は半球状凹面に除去されてバンプ７の頂上部分が露出されるようになる。
またこの際、レーザ光Ｌ１による上記被覆材８の有効穿孔径Ｒ１は相対的に大きいので、被覆材８の表面は比較的大きく半球状凹面に除去されることになる。
【００１５】
上記制御装置４は、レーザ光Ｌ１の発振と同時に該レーザ光Ｌ１の光軸を上記バンプ７の中心線Ｏの周囲に旋回させるようになり、それによって上記中心線Ｏの周囲の被覆材８は、レーザ光Ｌ１の多数回の照射によりドーナツ状に除去される。
このとき、バンプ７の中心線Ｏは鉛直方向であり、またレーザ光Ｌ１の光軸は、上記ｆθレンズ１９によって加工対象物１の表面にこれに垂直に照射されるようになっているので、レーザ光Ｌ１の光軸はバンプ７の中心線Ｏに対して平行状態を保って、その周囲を旋回されるようになる。
またレーザ光Ｌ１の照射タイミングは、先行するレーザ光Ｌ１の照射領域と後続のレーザ光Ｌ１の照射領域とが重なり合うようなタイミングで被覆材８の表面に照射されるようになっており、それによって上記中心線Ｏの周囲の被覆材８をドーナツ状に除去することができるようにしてある。
【００１６】
上記レーザ光Ｌ１はバンプ７の中心線Ｏの周囲を旋回されながら被覆材８にパルス状に照射されるが、その際、レーザ光Ｌ１はガウシアンモードとなっているので、バンプ７の中心頂部に照射される熱量を低減することができる。
すなわち、ガウシアンモードではレーザ光Ｌ１の中心部分の出力が高く、その周辺の出力が小さいので、上述したようにレーザ光Ｌ１の光軸をバンプ７の中心線Ｏから所要距離ｅだけオフセットさせれば、レーザ光Ｌ１の光軸とバンプ７の中心線Ｏとを一致させた場合に比較してバンプ７に加えられる熱量を小さくすることができ、それによってバンプ７が溶融する危険性を低減することができる。
特に、上記オフセット量ｅをバンプ７の半径Ｒ以上に設定すれば、レーザ光Ｌ１の光軸が直接バンプ７の表面と重なることがないので、バンプ７が溶融する危険性をより低減することができる。
【００１７】
図２（ｂ）は第１ステップが終了した状態を示しており、この状態ではバンプ７の中心線Ｏの周囲の被覆材８が相対的に広く浅くドーナツ状に除去されて凹部９が形成されており、その中心にバンプ７の中心頂部が露出されている。なお、図中の符号８ａは、被覆材８が除去された際に、露出したバンプ７の頂部に残存する加工塵である。
またこの状態では、バンプ７の中心を水平に横切る水平面におけるバンプの周辺部分は、被覆材８内に埋没されていて、この部分は未だ露出されてはいない。
【００１８】
上述した第１ステップの作業が終了したら、引き続き第２ステップの作業が行われる。
この第２ステップでは、上述したようにコリメータ１５のアパーチャーが調整されてレーザ光Ｌ１のビーム径が絞られ、レーザ光Ｌ１による上記被覆材８の有効穿孔径Ｒ２は第１ステップにおける有効穿孔径Ｒ１よりも小さく設定される。
また、第２ステップのレーザ光のパルス幅が第１ステップのパルス幅よりも小さく設定されて、該第２ステップのレーザ出力が第１ステップのレーザ出力よりも小さく設定される。
さらに、第２ステップにおいてもレーザ光Ｌ１の照射タイミングは、先行するレーザ光Ｌ１の照射領域と後続のレーザ光Ｌ１の照射領域とが重なり合うようなタイミングで被覆材８の表面に照射されるが、上述したように第２ステップの有効穿孔径Ｒ２が第１ステップの有効穿孔径Ｒ１よりも小さく設定される関係上、２つの隣接する照射領域間のピッチは第１ステップのピッチよりも細かくなるように設定される。これにより、バンプ７の周辺部分を全周に亘って確実に露出させることができるようにしてある。
その他の条件は、すなわちレーザ光Ｌ１の光軸がバンプ７の中心線Ｏと平行であることや、上記オフセット量ｅやレーザ光Ｌ１の焦点位置は、第１ステップと同一のままである。
【００１９】
この状態で上記加工用レーザ装置１１が起動され、図２（ｃ）に示すように、１つのパルスレーザ光Ｌ１が上記第１ステップによって除去された凹部９内における被覆材８の表面に照射される。この場合においても被覆材８の表面は１つのパルスレーザ光Ｌ１によって半球状凹面に除去されるが、この際には、前述したように、第２ステップにおけるレーザ光Ｌ１の有効穿孔径Ｒ２は小さいので、小さな範囲でしか被覆材８を除去することができず、したがって被覆材８は第１ステップの場合よりも狭い範囲で球状凹面に除去される。
これによって、バンプ７の中心頂部に連続して、バンプ７の中心を水平に横切る水平面におけるバンプの周辺部分が露出されるようになる。
【００２０】
上記制御装置４は、第１ステップと同様に、レーザ光Ｌ１の発振と同時に該レーザ光Ｌ１の光軸を上記バンプ７の中心線Ｏの周囲に旋回させるようになり、それによって上記中心線Ｏの周囲の被覆材８は、レーザ光Ｌ１の多数回の照射により円筒状に除去される。
その結果、図２（ｄ）に示すように、バンプ７の中心頂部に連続して、バンプ７の中心を水平に横切る水平面におけるバンプの周辺部分も露出されるようになる。
この際、該第２ステップにおいては、レーザ出力を小さく、また被覆材８の有効穿孔径Ｒ２を小さく設定しているので、上記バンプ７の周辺部分の被覆材８を除去する際にバンプ７に伝達されるレーザ光Ｌ１の熱を少なくすることができる。
したがって、被覆材８の有効穿孔径を大きく設定したままの場合に比較して、バンプ７に照射されるレーザ光Ｌ１の照射量を小さくして該バンプ７を溶融させる危険性を低減することができる。また、隣接する図示しないバンプの周辺部分を被覆する被覆材８を除去してしまう範囲を小さくすることができるので、該被覆材８を超えてバンプ７が隣接するバンプ側に流動して両者が接触してしまう危険性も低減することができる。
【００２１】
上記第２ステップが終了したら、引き続き、バンプ７の表面に付着している加工塵８ａを除去する第３ステップが実行される。
この第３ステップでは、クリーニング用レーザ装置１２が選択使用される。この第３ステップでは、図２（ｅ）で示すように、レーザ光Ｌ２の光軸とバンプ７の中心線Ｏとが一致され、上記制御装置４は、レーザ光Ｌ２のパルス発振と同時に該レーザ光Ｌ２の光軸を上記バンプ７の中心線Ｏを中心として、その周囲に渦巻き状に徐々に離隔させながら旋回させるようになる。
これによりＵＶ波長領域のレーザ光Ｌ２がバンプ７の露出した表面全域に照射されて、図２（ｆ）で示すように、上記加工塵８ａが除去される。
【００２２】
以上のようにして１つのバンプ７が露出されたら、以後、新たに被覆材８で被覆されたバンプ７が選択されて、各バンプ７ごとに上述の第１ステップから第３ステップまでの作業が繰り返されることになる。
【符号の説明】
【００２３】
１  加工対象物                      ２  レーザ加工機
５  電極                            ６  基板
７  バンプ                          ８  被覆材
８ａ  加工塵                        ９  凹部
ｅ  オフセット量                    Ｌ１、Ｌ２  レーザ光
Ｒ１、Ｒ２  有効穿孔径                Ｏ  バンプの中心線
【図１】
2013058552.tif 000003
【図２】
2013058552.tif 000004
【図３】
2013058552.tif 000005