(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の被加工層と前記第１の被加工層よりも加工エネルギーが高い第２の被加工層を少なくとも有する被加工物を一つのレーザ発振器から出力するレーザ光線で順次加工する方法において、前記第１の被加工物を加工できるが前記第２の被加工物を加工できないレーザ条件で露出面積を確認しながらレーザ照射して第２の被加工層の露出面積が所定値よりも広くなるまで加工した後、前記レーザ条件よりも加工エネルギーが高く前記第２の被加工物を加工できるレーザ条件に変えて第２の被加工層を貫通加工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、レーザ光で被加工層を加工するレーザ加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下に従来のレーザ光による基板貫通加工について説明する。
【０００３】
従来レーザ光により基板の貫通加工を行う場合、穴あけに必要な高出力の１つの条件を使用して加工を行っていた。
【０００４】
例えば、基板が複数の材質の異なる層からなる場合においても、加工の途中で加工エネルギーを変えるということなく、１つの条件で一気に加工を行っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、電子デバイスで使用される基板において、貫通穴は、上層と下層の導通を図るものであり、下層の穴面積を十分確保し、安定した導通を得る必要があり、複数の材質の異なる層からなる基板においては、下層の材質がその層の上層の材質と比較して、加工エネルギーとして高いエネルギーを必要とする場合、下層を加工するために必要な高いエネルギーで上層と下層を一気に加工を行うと、下層の穴径が小さくなることが観測されている。
【０００６】
これは、上層の加工が進み、穴が深くなるにつれ、上層の穴径は狭まって行き、このまま打ち続けると、下層の加工が進み下層に穴があき、下層に穴があくとレーザは穴から抜けてしまうためで、その後照射を続けても、下層の穴径はあまり大きくならない。
【０００７】
この状況を図８を用いて説明する。図８では、最上層に高い加工エネルギーを必要とする銅箔、中間層に低いエネルギーで加工できる樹脂層、最下層にも高いエネルギーを必要とする銅箔層からなる基板の加工の進行状況を示している。
最上層と最下層にある銅箔層を加工できる高い加工エネルギーを用いて、加工を行うと上層の銅箔に穴があき、その穴径の穴が樹脂層にもあく、高いエネルギーで加工を続けると、樹脂層も貫通し、樹脂層の底面の面積があまり大きくならない間に、最下層の銅箔の加工が進む。レーザの照射を続けると、最下層の銅箔のに貫通穴があき、レーザ光が貫通穴より漏れるようになる。これにより、それ以降にレーザ照射をつづけても、あまり穴径は大きくなって行かない。
【０００８】
本発明は前記従来の問題点を解決するもので、被加工物の安定した電気的導通を確保するために被加工物の広い下穴径の確保を実現する手段を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、第１の被加工層と前記第１の被加工層よりも加工エネルギーが高い第２の被加工層を少なくとも有する被加工物を一つのレーザ発振器から出力するレーザ光線で順次加工する方法において、前記第１の被加工物を加工できるが前記第２の被加工物を加工できないレーザ条件で露出面積を確認しながらレーザ照射して第２の被加工層の露出面積が所定値よりも広くなるまで加工した後、前記レーザ条件よりも加工エネルギーが高く前記第２の被加工物を加工できるレーザ条件に変えて第２の被加工層を貫通加工するレーザ加工方法であり、これにより貫通穴の加工径を大きく加工することができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４５】
図１は、本実施の形態を示すレーザ加工装置の概略図である。
【００４６】
レーザ発振器１から出力されたレーザ光１２は、ベンドミラー６で折り曲げられ、コリメータ２，４、マスク５等の光学部品に導かれる。まず、コリメータ２でビーム径が変更される。場合によって、ビーム整形光学系３で、ビーム形状が変更され、再度コリメータ４によってビームの径が変更されてマスク５を通過し、加工形状を円形にするためと穴径を切換える。その後、レーザ光１２はガルバノ７まで導かれ、フラットフィールドレンズ８とガルバノ７によって、ワーク（被加工物）１０上の所望の位置に照射される。ワーク１０は、加工テーブル１１上に保持され、フラットフィールドレンズ８の加工範囲を超える場合は、加工テーブル１１が移動することで、ワーク１０全体の加工を行う。コントローラ９では、レーザの出力制御、マスク径の変更、また加工位置を決めるためにガルバノ７と加工テーブル１１の制御を行う。特に、レーザの出力制御においては、加工する１つの穴に対して、第１のレーザ条件で加工する。レーザ条件としては、加工エネルギーとそのショット数でおこなう。加工エネルギーは加工周波数で設定してもよい。また、ショット数で照射回数を決定しているが、加工状況を検出するセンサ（図示せず）を用いて加工状況に応じて照射回数を変更しても良い。
【００４７】
また、レーザ条件としては８種類のレーザ条件を設定できるようにしている。これは、ワーク１１の複数の層を順次加工していくために準備したものである。
【００４８】
ワーク１１の上層が高い加工エネルギーを必要とする銅箔で、次の層が加工エネルギーの低い樹脂層で、最下層が上層と同様な銅箔であった場合、まず上層の加工のために高いエネルギーが照射できるようにレーザ発振器１を制御することで上層が加工できる。この加工で樹脂層もある程度加工される。つぎに樹脂層が加工できる弱いエネルギーにレーザ発振器１を制御し樹脂層を加工し、最下層の銅箔の露出面積を確保する。最後に銅箔層を加工できる高いエネルギーにレーザ発振器を制御し銅箔を貫通加工する。
【００４９】
ワーク１１の上層が加工エネルギーの低い樹脂層で、下層が加工エネルギーの高い銅箔の場合、初めから低いエネルギーで下層の銅箔露出面積が大きくなるまでレーザ照射し、第２のエネルギーの高いレーザ条件で銅箔の貫通加工しても良いし、上層の樹脂層を最初は高いエネルギーで加工し、銅箔の露出面積を確保するために樹脂層が加工できる弱いエネルギーで引き続き加工し、最後に銅箔の貫通のために再度高いエネルギーで加工を行う。
【００５０】
以上のように、本実施の形態によれば、最下層の加工エネルギーとして高いエネルギーを必要とする銅箔の貫通穴径を大きく加工することが出来る。
【００５１】
なお、加工条件としてエネルギーとショット数で説明したが、１つの穴に対して、複数の加工条件を連続して照射しても良いし、１つの条件で全ての穴を加工し条件を変更して再度全ての穴に照射を行うようにレーザ発振器１、ガルバノ７、加工テーブル１０を制御しても同様の効果を得ることが出来る。
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２を示す図である。
【００５２】
図はレーザ加工方法を示しており、第１の被加工層に加工するために、第１層を加工できる低いエネルギーとなっている第１の条件としてレーザ条件を設定する。次にレーザ照射を行い第２層の露出面積が所定値になるまで続ける。このとき、あらかじめ確認した露出面積を確保するためのショット数の照射を行っても良いし、露出面積を確認しながら照射を行っても良い。第2層の露出面積が確保された段階で第２層を加工するための高いエネルギーである第２の条件にレーザ条件を切換える。第２の条件で第２層にレーザ照射を行い、第２層に貫通加工が完了するまで照射を続ける。このとき、あらかじめ確認した貫通穴があくまでの照射回数の加工を行ってもよいし、貫通穴を確認しながら照射を行っても良い。
【００５３】
以上のように、本実施の形態によれば、最下層の加工エネルギーとして高いエネルギーを必要とする銅箔の貫通穴径を大きく加工することが出来る。
（実施の形態３）
図３は本発明の実施の形態３を示す図である。
【００５４】
図は加工した電子デバイスのレーザ加工の進行を示しており、ａ）は第１の被加工層（ここでは樹脂層とする）に加工するために、第１層を加工できる低いエネルギーである第１のレーザ条件で照射を開始した状況である。次のｂ）は低いエネルギーでレーザ照射を行い第２層（ここでは銅箔層とする）に加工穴が到達した時点の加工状況である。ｃ）は更に第１のレーザ条件で加工を続け第2層の銅箔層の露出面積が所定値になった加工状況である。ｄ）は第２層である銅箔層に銅箔層を加工できる高いレーザ条件である第２のレーザ条件で第２層にレーザ照射を行った状況を示している。ｃ）の段階で第１層である樹脂層に大きい径の穴をあけておいたことで第２層の銅箔に大きな貫通穴をあけることが出来る。
【００５５】
以上のように、本実施の形態によれば、最下層の加工エネルギーとして高いエネルギーを必要とする銅箔の貫通穴径を大きく加工することが出来る。
（実施の形態４）
図４は本発明の実施の形態４を示す図である。
【００５６】
図はレーザ加工方法を示しており、第１の被加工層に加工するために、第１層を高速に加工できる高いエネルギーである第１の条件をレーザ条件として設定する。このレーザ条件で加工を行い第2層の到達するかあるいはその近くまで加工を行う。次に第１層を加工できる低いエネルギーである第２の条件にレーザ条件を設定しレーザ照射を行う。レーザ照射は第２層の露出面積が所定値になるまで続けられる。このとき、あらかじめ確認した露出面積を確保するためのショット数の照射を行っても良いし、露出面積を確認しながら照射を行っても良い。第２層の露出面積が確保された段階で第２層を加工するための高いエネルギーである第３の条件にレーザ条件を切換える。第３の条件で第２層にレーザ照射を行い、第２層に貫通加工が完了するまで照射を続ける。このとき、あらかじめ確認した貫通穴があくまでの照射回数の加工を行ってもよいし、貫通穴を確認しながら照射を行っても良い。
【００５７】
以上のように、本実施の形態によれば、最下層の加工エネルギーとして高いエネルギーを必要とする銅箔の貫通穴径を大きく加工することが出来る。
（実施の形態５）
図５は本発明の実施の形態５を示す図である。
【００５８】
図は加工した電子デバイスのレーザ加工の進行を示しており、ａ）は第１の被加工層（ここでは樹脂層とする）に加工するために、第１層を高速に加工できる高いエネルギーである第１の条件で照射を開始した状況である。次のｂ）は高いエネルギーでレーザ照射を行い第２層（ここでは銅箔層とする）に加工穴が到達した時点の加工状況である。ｃ）は次に第２の樹脂層を加工できるエネルギーの低いレーザ条件で加工を行い第2層の銅箔層の露出面積が所定値になった加工状況である。ｄ）は第２層である銅箔層に銅箔層を加工できる高いレーザ条件である第３の条件で第２層にレーザ照射を行った状況を示している。ｃ）の段階で第１層である樹脂層に大きい径の穴をあけておいたことで第２層の銅箔に大きな貫通穴をあけることが出来る。
【００５９】
以上のように、本実施の形態によれば、最下層の加工エネルギーとして高いエネルギーを必要とする銅箔の貫通穴径を大きく加工することが出来る。
（実施の形態６）
図６は本発明の実施の形態６を示す図である。
【００６０】
図はレーザ加工方法を示しており、第１の被加工層に加工するために、第１層は高い加工エネルギーを必要とする銅箔であり高いエネルギーである第１の条件のレーザ条件を設定する。このレーザ条件で加工を行い第２層の到達するかあるいはその近くまで加工を行う。このときあらかじめ確認した照射回数の加工を行っても良いし、第３層の近傍まで加工できたかどうかを確認しながら照射を行っても良い。次に第２層を加工できる低いエネルギーである第２の条件のレーザ条件を設定しレーザ照射を行う。レーザ照射は第３層の露出面積が所定値になるまで続けられる。このとき、あらかじめ確認した露出面積を確保するためのショット数の照射を行っても良いし、露出面積を確認しながら照射を行っても良い。第３層の露出面積が確保された段階で第３層を加工するための高いエネルギーである第３の条件にレーザ条件を切換える。第３の条件で第３層にレーザ照射を行い、第２層に貫通加工が完了するまで照射を続ける。このとき、あらかじめ確認した貫通穴があくまでの照射回数の加工を行ってもよいし、貫通穴を確認しながら照射を行っても良い。
【００６１】
以上のように、本実施の形態によれば、最下層の加工エネルギーとして高いエネルギーを必要とする銅箔の貫通穴径を大きく加工することが出来る。
（実施の形態７）
図７は本発明の実施の形態７を示す図である。
【００６２】
図は加工した電子デバイスのレーザ加工の進行を示しており、ａ）は第１の被加工層（ここでは銅箔層とする）に加工するために、第１層を加工できる高いエネルギーである第１の条件で照射を開始した状況である。次のｂ）は高いエネルギーでレーザ照射を行い第３層（ここでは銅箔層とする）に加工穴が到達した時点の加工状況である。ｃ）は次に第２の樹脂層を加工できるエネルギーの低いレーザ条件で加工を行い第３層の銅箔層の露出面積が所定値になった加工状況である。ｄ）は第３層である銅箔層に銅箔層を加工できる高いレーザ条件である第３の条件で第２層にレーザ照射を行った状況を示している。ｃ）の段階で第２層である樹脂層に大きい径の穴をあけておいたことで第３層の銅箔に大きな貫通穴をあけることが出来る。
【００６３】
以上のように、本実施の形態によれば、最下層の加工エネルギーとして高いエネルギーを必要とする銅箔の貫通穴径を大きく加工することが出来る。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、貫通させたい被加工層が上の層より加工エネルギーを必要とする場合に、上の層を加工できる弱めのエネルギーで貫通させたい被加工層の露出面積を確保し、その後、露出した被加工層の貫通加工を行うことで、貫通穴の加工径を大きく加工することができる。
【００６５】
また、貫通させたい被加工層が上の層より加工エネルギーを必要とする場合に、上の層を加工できる弱めのエネルギーで貫通させたい被加工層の露出面積を確保し、その後、露出した被加工層の貫通加工を行う加工機により、貫通穴の加工径を大きく加工することができる。
【００６６】
また、貫通させたい被加工層が上の層より加工エネルギーを必要とする場合に、上の層を加工できる弱めのエネルギーで貫通させたい被加工層の露出面積を確保し、その後、露出した被加工層の貫通加工を行うことにより貫通穴の加工径を大きく加工した穴を介して上の導体層と下の導体層を銅通させた電子デバイスは、導通の抵抗値を下げることができ、安定した回路形成を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の概略図
【図２】本発明の実施の形態２の処理の流れ図
【図３】本発明の実施の形態３の電子デバイスの加工状況を示す図
【図４】本発明の実施の形態４の処理の流れ図
【図５】本発明の実施の形態５の電子デバイスの加工状況を示す図
【図６】本発明の実施の形態６の処理の流れ図
【図７】本発明の実施の形態７の電子デバイスの加工状況を示す図
【図８】従来の電子デバイス加工の課題をしめす概略図
【符号の説明】
１  レーザ発振器
２  コリメータ１
３  ビーム整形光学系
４  コリメータ２
５  マスク
６  ベンドミラ−
７  ガルバノ
８  フラットフィールドレンズ
９  コントローラ
１０  加工テーブル
１１  ワーク（被加工物）
１２  レーザ光
【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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