(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の材料からなる表層部を有する下地部材と、該下地部材の一部の表面に密着し、該第１の材料とは異なる第２の材料で形成された被覆層とを含み、該下地部材の表面に、閉じた仮想曲線に沿って連続的にまたは離散的に段差が形成されている加工対象物を準備する工程と、
前記被覆層を透過し、前記下地部材の表面で反射し、反射位置の該被覆層を該下地部材から剥離させる性質を有するレーザビームを、前記仮想曲線の内側の少なくとも一部の領域に入射させ、該被覆層を該下地部材から剥離させ、穴を形成する工程とを有するレーザ加工方法。
【請求項２】
前記下地部材の表面に凸部または凹部が形成されており、前記段差が該凸部または凹部の側面で構成されている請求項１に記載のレーザ加工方法。
【請求項３】
前記凸部が、前記仮想曲線の内側に、該仮想曲線の外側の表面よりも高い上面を有する請求項２に記載のレーザ加工方法。
【請求項４】
前記凸部が、前記仮想曲線に沿って連続的または離散的に配置された尾根状構造体である請求項２に記載のレーザ加工方法。
【請求項５】
前記凹部が、前記仮想曲線の内側に、該仮想曲線の外側の表面よりも低い底面を有する請求項２に記載のレーザ加工方法。
【請求項６】
前記凹部が、前記仮想曲線に沿って連続的または離散的に配置された溝である請求項２に記載のレーザ加工方法。
【請求項７】
（ａ）第１の材料からなる表層部を有する下地部材と、該下地部材の一部の表面に密着し、該第１の材料とは異なる第２の材料で形成された被覆層とを含み、該被覆層の内部に、該第２の材料とは異なる第３の材料で形成された薄膜が、該被覆層の厚さ方向に間隙を隔てて積層されており、上下に隣り合う該薄膜の間に
は前記第２の材料が挟まれており、該下地部材の表面の法線に平行な視線で見たとき、該薄膜は、該下地部材の表面の一部の領域に内包されている加工対象物を準備する工程と、
（ｂ）前記被覆層を透過し、該被覆層と前記下地部材との界面、及び該被覆層と前記薄膜との界面で反射し、該界面よりも上方の該被覆層を該界面から剥離させる性質を有するレーザビームを、該薄膜の配置されている位置に入射させ、該被覆層のうち最上層の該薄膜よりも上の部分を該薄膜から剥離する工程と、
（ｃ）前記被覆層の剥離された部分に露出した前記薄膜を除去する工程と、
（ｄ）前記工程（ｂ）及び工程（ｃ）を繰り返し実行する工程とを有するレーザ加工方法。
【請求項８】
（ｅ）第１の材料からなる表層部を有する下地部材と、該下地部材の一部の表面に密着し、該第１の材料とは異なる第２の材料で形成された被覆層とを含み、該被覆層の内部に、該第２の材料とは異なる第３の材料で形成された薄膜が、該被覆層の厚さ方向に間隙を隔てて積層されており、上下に隣り合う該薄膜の間に
は前記第２の材料が挟まれており、該下地部材の表面の法線に平行な視線で見たとき、該薄膜は、該下地部材の表面の一部の領域に内包されている加工対象物を準備する工程と、
（ｆ）前記被覆層を透過し、前記薄膜に吸収され、前記被覆層と前記薄膜との界面よりも上方の該被覆層を該界面から剥離させる性質を有するレーザビームを、該薄膜の配置されている位置に入射させ、該被覆層のうち最上層の該薄膜よりも上の部分を該薄膜から剥離する工程と、
（ｇ）前記被覆層の剥離された部分に露出した前記薄膜を除去する工程と、
（ｈ）前記工程（ｆ）及び工程（ｇ）を繰り返し実行する工程とを有するレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも２つの部材を有する加工対象物にレーザビームを照射し、上部部材に貫通する穴を開けるレーザ加工方法、及びその方法で加工された加工対象物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属層上に形成された樹脂層に、紫外線の波長領域のパルスレーザビームを集光させ、穴を開ける方法が知られている。樹脂層がアブレーションされ金属層がアブレーションされない大きさに、レーザビームのパルスエネルギを設定しておくと、下地の金属層にほとんどダメージを与えることなく、樹脂層に貫通孔を形成することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アブレーション加工で大面積の穴を開けようとすると、厚さ５０μｍの樹脂層に直径５０μｍ程度の穴を開けるのでも１００ショット前後のパルスレーザビームが必要であった。
【０００４】
本発明の目的は、加工対象物の下地部材表面に形成された被覆層に、少ない照射量で、穴を開けることのできるレーザ加工方法を提供することである。
また、そのレーザ加工方法を用い、直径５０μｍ未満の穴を開けられた有孔部材を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によれば、第１の材料からなる表層部を有する下地部材と、該下地部材の一部の表面に密着し、該第１の材料とは異なる第２の材料で形成された被覆層とを含み、該下地部材の表面に、閉じた仮想曲線に沿って連続的にまたは離散的に段差が形成されている加工対象物を準備する工程と、前記被覆層を透過し、前記下地部材の表面で反射し、反射位置の該被覆層を該下地部材から剥離させる性質を有するレーザビームを、前記仮想曲線の内側の少なくとも一部の領域に入射させ、該被覆層を該下地部材から剥離させ、穴を形成する工程とを有するレーザ加工方法が提供される。
【０００６】
前記被覆層の表面に入射した前記レーザビームは、前記被覆層と前記下地部材との界面で高圧力状態を引き起こし、この圧力により前記被覆層を剥離させる。この際、前記段差を有する部分から亀裂が発生し、該亀裂に沿って前記被覆層が前記下地部材から剥離し、穴が開く。したがって、前記被覆層と前記下地部材の界面で前記仮想曲線の囲む面とほぼ大きさの等しい底面を有する穴を開けることができる。すなわち穴の大きさの制御が可能となる。
【０００７】
また、本発明の他の観点によれば、第１の材料からなる表層部を有する下地部材と、該下地部材の一部の表面に密着し、該第１の材料とは異なる第２の材料で形成された被覆層とを含み、該被覆層の内部に、該第２の材料とは異なる第３の材料で形成された薄膜が、該被覆層の厚さ方向に間隙を隔てて積層されており、上下に隣り合う該薄膜の間には前記第２の材料が挟まれており、該下地部材の表面の法線に平行な視線で見たとき、該薄膜は、該下地部材の表面の一部の領域に内包されている加工対象物を準備する工程と、前記被覆層を透過し、該被覆層と前記下地部材との界面、及び該被覆層と前記薄膜との界面で反射し、該界面よりも上方の該被覆層を該界面から剥離させる性質を有するレーザビームを、該薄膜の配置されている位置に入射させ、該被覆層のうち最上層の該薄膜よりも上の部分を該薄膜から剥離する工程と、前記被覆層の剥離された部分に露出した前記薄膜を除去する工程と、前記剥離する工程及び前記除去する工程を繰り返し実行する工程とを有するレーザ加工方法が提供される。
【０００８】
前記被覆層の表面に入射した前記レーザビームは、まず、最上部の前記薄膜と前記被覆層との界面において高圧力状態を引き起こし、この圧力で最上部の前記薄膜より上にある前記被覆層を剥離させる。次に前記レーザビームが最上部の前記薄膜に入射し、これをアブレーションする。更に前記レーザビームを照射すると、上から２番目に積層されていた前記薄膜と前記被覆層との界面において高圧力状態が発生し、この２番目の前記薄膜より上に存在する前記被覆層が剥離する。これを繰り返すことにより、前記薄膜の外周にほぼ沿った側面形状を有する穴を開けることができる。すなわち穴の大きさに加え、穴の形状の制御が可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）は本発明の第１の実施例によるレーザ加工方法で使用する加工対象物である多層基板の断面図である。ただし、亀裂５は後の説明のために書き入れたものであり、最初に準備された多層基板に亀裂５は生じていない。図１（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）についても同様である。
【００１０】
支持材料（補強材料）たとえばガラス繊維で強化されたエポキシ樹脂の支持基板３、金属材料たとえば銅で作られた下地部材である金属層２、誘電体材料たとえばエポキシ樹脂で作られた被覆層である樹脂層１、がこの順に下から積層されている。樹脂層１の厚みは３０〜６０μｍ、金属層２の厚みは１０〜２０μｍである。樹脂層１が金属層２の上面に密着している。金属層２の上面には、閉じた曲線または折れ線に沿った段差が形成されている。たとえば、図１（Ａ）に示す多層基板において段差を形成しているのは、樹脂層１と金属層２との界面で、金属層２が多層基板の厚さ方向に有する突起部４である。突起部４は上段部外周が角を有する形状に、たとえば上面直径３０μｍの円柱状に形成されている。
【００１１】
樹脂層１の誘電体材料の例としては、エポキシ樹脂の他、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＢＴレジン（三菱ガス化学株式会社の商標）、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）などがある。
以上
【００１２】
金属層２の金属材料の例としては、銅の他、アルミ、金、銀、パラジューム、ニッケル、チタン、タングステン、プラチナ、モリブデン、及びこれらの金属の合金などがある。
【００１３】
支持基板３は、支持材料（補強材料）たとえばガラス繊維の他、アルミナ繊維、アラミド繊維、ケプラーなどで強化されたエポキシ樹脂で形成される。
樹脂層１の上面から、パルスレーザビーム１０が入射する。パルスレーザビーム１０は樹脂層１に多くは吸収されることなく透過し、金属層２で大部分反射され透過しない性質をもつ。たとえばパルスレーザビーム１０の波長は１０４７ｎｍ、パルス幅は１５ｎｓ、パルスエネルギは３ｍＪである。この多層基板にパルスレーザビーム１０が１ショット入射すると、樹脂層１と金属層２との界面が高圧力状態となり、この圧力によって金属層２上面におけるパルスレーザビーム１０の反射位置付近の樹脂層１の一部が金属層２から剥離する。この現象を「リフティング現象」と呼び、「リフティング現象」を利用した加工を「リフティング加工」と呼ぶこととする。
【００１４】
パルスレーザビーム１０の入射位置はたとえば突起部４の直上の樹脂層１とし、またその位置において、パルスレーザビーム１０を突起部４の上面直径より小さいスポットに集光する。
【００１５】
図１（Ａ）に示す多層基板においては、樹脂層１と金属層２の界面が高圧力状態になることで、金属層２の突起部４の角に応力集中が起こり、亀裂５が発生する。この亀裂５から樹脂層１の剥離が生じる。したがって、樹脂層１が剥離することによって形成される穴は、亀裂５から延びる面を側面の一部とすることになる。この穴は金属層２の突起部４の上面を底面とする。
【００１６】
したがって樹脂層１と金属層２の境界面で円形の底面を有する穴を樹脂層１に開ける場合、たとえば金属層２の突起部４を上面直径３０μｍの円柱状に作製すれば、底面の穴径が３０μｍの穴を開けることができる。
【００１７】
図１（Ｂ）は突起部のかわりに、金属層２の上面に窪み部６が、たとえば底面の直径が３０μｍの円柱をくりぬいた形状に形成された、多層基板の断面図である。パルスレーザビーム１０を図１（Ａ）の場合と同様に照射すると、窪み部６の開口部の縁から亀裂５が生じ、亀裂５から延びる面を側面の一部とする穴が開けられる。
【００１８】
図１（Ｃ）は亀裂を誘起する段差として、樹脂層１と金属層２の密着面において、金属層２に溝を設けた多層基板の断面図である。金属層２上面には穴開け加工後に露出させたい穴底面の外周に角をつける形の溝７が、たとえば直径３０μｍの円の周囲をなぞりながら形成されている。この場合も、パルスレーザビーム１０をたとえば露出させたい穴底面直上の樹脂層１に、穴径よりも小さなスポットに集光させて１ショット入射させると、リフティング現象により、応力集中の起こる溝７の開口部の縁から亀裂５が走って、穴が穿たれる。
【００１９】
図１（Ｄ）は金属層２に、図１（Ｃ）の溝７のかわりに角を有する尾根状構造体８が、たとえば直径３０μｍの円の周囲をなぞるように形成された、多層基板の断面図である。パルスレーザビーム１０を図１（Ｃ）の場合と同様に照射すると、尾根状構造体８の角の部分から亀裂５が走り、亀裂５から延びる面を側面の一部とする穴が開けられる。
【００２０】
以上、第１の実施例においては、樹脂層１と金属層２の界面において形成する段差は、外周が閉じた曲線や折れ線でつくられた突起、窪み部、溝、尾根状構造体によるものでなくてもよい。一例をあげる。
【００２１】
図１（Ｅ）は図１（Ｃ）に示した多層基板の溝７を金属層２の上面から見た図である。溝７が連続的に形成されているが、溝７は図１（Ｆ）に示すように、離散的に形成されていてもよい。
【００２２】
更に、パルスレーザビーム１０の入射位置は、段差の存在する部分に応力集中を惹起し、亀裂を発生させる場所であればよい。
図２（Ａ）は本発明の第２の実施例によるレーザ加工方法で使用する多層基板の断面図である。第１の実施例と同じく、支持材料（補強材料）たとえばガラス繊維で強化されたエポキシ樹脂により形成された支持基板３、金属材料たとえば銅で作られた下地部材である金属層２、誘電体材料たとえばエポキシ樹脂で作られた被覆層である樹脂層１、がこの順に下から積層されている。樹脂層１の厚みは５０μｍ、金属層２の厚みは１０〜２０μｍである。
【００２３】
第１の実施例と異なるのは、樹脂層１と金属層２との界面において、金属層２が突起部や溝などによる段差をもたないということである。そのかわり、樹脂層１には金属薄膜１１が多層基板の厚さ方向に間隙を隔てて積層されている。上下に隣り合う金属薄膜１１の間には、樹脂層１を形成する材料が存在している。
【００２４】
金属薄膜１１は入射パルスレーザビーム１０を主に反射する金属材料、たとえば銅でつくられており、厚さはたとえばサブミクロンである。金属層２と異なる材料でも構わない。たとえば直径３０μｍの円盤状薄膜が樹脂層１の厚さ方向と垂直に、外周が重なるように位置合わせをされ、積層されている。金属薄膜１１の積層間隔（ピッチ）はたとえば１０μｍ未満である。
【００２５】
樹脂層１を透過し、金属薄膜１１及び金属層２でほとんどが反射される性質をもつパルスレーザビーム１０を、金属薄膜１１が積層された直上の樹脂層１表面から１ショット入射させる。パルスレーザビーム１０は金属薄膜１１の上面の円面積よりも小さい範囲に集光させる。ビームは最上部の金属薄膜１１と樹脂層１の界面においてリフティング現象を引き起こし、最上部の金属薄膜１１より上の部分に穴を開ける。
【００２６】
このままパルスレーザビーム１０を照射し続けると、最上部の金属薄膜１１がアブレーションされる。その後照射したパルスレーザビーム１０が、樹脂層１表面から数えて２番目に積層されていた金属薄膜１１と樹脂層１との界面で、リフティング現象を引き起こし、この２番目の金属薄膜１１より上の樹脂層１を剥離させ、穴を深める。これを続けていくと図２（Ａ）に点線で示したような、積層した金属薄膜１１の外周にほぼ沿う、金属層２に至る穴を形成することができる。
【００２７】
このレーザ加工方法においては、積層された金属薄膜１１の外周にほぼ沿った穴が形成されるので、穴を開けたい領域の樹脂層１に金属薄膜１１を積層すればよいことになる。金属薄膜１１の大きさや形状に従って、穿つ穴の大きさや形状も制御することが可能である。
【００２８】
また、穴側面を順テーパ状に加工することもできる。次にそのことを説明する。
図２（Ｂ）は樹脂層１の厚さ方向に、金属層２に近づくにつれ外周が小さくなるように金属薄膜１１を積層した多層基板の断面図である。更に、金属層２に近づくほど、厚さ方向に積層されている金属薄膜１１の積層間隔（ピッチ）も小さくなっている。たとえば円盤状薄膜が、樹脂層１の厚さ方向と垂直に、かつ各円盤の中心が厚さ方向にのびる直線上に並べられて、積層されている。
【００２９】
樹脂層１を透過し、金属薄膜１１及び金属層２でほとんどが反射される性質をもつパルスレーザビーム１０を、樹脂層１表面から１ショット入射させる。ビームは最も金属層２に近い場所に積層された金属薄膜１１の直上位置の樹脂層１表面に、その金属薄膜１１の上面の円面積よりも小さい範囲に集光させる。
【００３０】
パルスレーザビーム１０は最上部の金属薄膜１１と樹脂層１の界面においてリフティング現象を引き起こし、最上部の金属薄膜１１より上の部分に穴を開ける。続けてパルスレーザビーム１０を照射すると、最上部の金属薄膜１１がアブレーションされる。その後照射したパルスレーザビーム１０が再びリフティング現象を引き起こし、樹脂層１表面から数えて２番目に積層されていた金属薄膜１１より上の樹脂層１を剥離させ、穴を深める。これを続けていくと図２（Ｂ）に点線で示すような、樹脂層１の厚さ方向に積層された金属薄膜１１の外周にほぼ沿った、金属層２に至る順テーパ状の穴を形成することができる。
【００３１】
ここで、金属薄膜１１が金属層２に近づくにつれ積層間隔（ピッチ）を狭めているのは、金属薄膜１１の間にある樹脂層１を形成する材料の厚さが同じである場合には、穿たれる穴が順テーパ形状を示さないことがある、つまり、穴の上部と下部との大きさに大差のない穴が開けられることがあるためである。
【００３２】
図２（Ｃ）は、図２（Ａ）に示した多層基板において、金属薄膜のかわりに、照射するパルスレーザビーム１０の波長に対して吸収の強い材料、たとえばイモニウム系色素、アミニウム系色素、フタロシアニン系色素、ナフタロシアニン系色素、ポリメチン系色素、キノン系色素、金属錯体色素、アゾ系色素等を含んだ樹脂でつくられた、極めて薄い吸収性薄膜１２を、樹脂層１の厚さ方向に積層した多層基板の断面図である。この多層基板に、吸収性薄膜１２が積層された直上の樹脂層１表面からパルスレーザビーム１０を入射させる。ビームは吸収性薄膜１２の上面面積よりも小さい範囲に集光させる。この場合も、吸収性薄膜１２の外周にほぼ沿った穴を形成することができる。
【００３３】
以上、第１及び第２の実施例においては、パルスレーザビーム１０として、波長１０４７ｎｍ、パルス幅１５ｎｓのレーザビームを用いた。これは、Ｎｄ：ＹＬＦレーザの基本波であるが、これがたとえば、パルス幅１５ｎｓのＮｄ：ＹＬＦレーザの２倍高調波（波長５２３ｎｍ）や、パルス幅１０ｐｓのＮｄ：ＹＬＦレーザの基本波（１０４７ｎｍ）でもよい。パルスレーザビーム１０としては、波長が５００〜６００ｎｍであり、パルス幅が１０〜３０ｎｓであり、パルスエネルギが５０μＪ／パルス以上であるレーザビームを用いることができる。また、波長が８００〜３０００ｎｍであるレーザビームを用いることもできる。
【００３４】
以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。たとえば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは、当業者に自明であろう。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、下地部材と、下地部材の一部の表面に密着し、下地部材と異なる材料で形成された被覆層とを含み、下地部材の表面に閉じた仮想曲線に沿って連続的または離散的に段差が設けられた加工対象物を用い、穴の大きさを制御するレーザ加工方法、及びそのレーザ加工方法で加工された有孔部材を提供することができる。
【００３６】
また、下地部材と、下地部材の一部の表面に密着し、下地部材と異なる材料で形成された被覆層と、被覆層の内部に、被覆層の厚さ方向に間隙を隔てて積層された薄膜とを含む加工対象物を用い、穴の大きさと形状とを制御するレーザ加工方法、及びそのレーザ加工方法で加工された有孔部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）は、本発明の第１の実施例によるレーザ加工方法で使用する多層基板の断面図であり、（Ｅ）及び（Ｆ）はその多層基板の金属層の上面図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、本発明の第２の実施例によるレーザ加工方法で使用する多層基板の断面図である。
【符号の説明】
１  樹脂層
２  金属層
３  支持基板
４  突起部
５  亀裂
６  窪み部
７  溝
８  尾根状構造体
１０  パルスレーザビーム
１１  金属薄膜
１２  吸収性薄膜
【図１】
0003966739.tif 000002
【図２】
0003966739.tif 000003