(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層と金属膜とが積層されたプリント基板にレーザ光を照射して前記絶縁層に穴を形成するレーザドリル装置において、前記絶縁層を蒸発させる第１のレーザ光を発生する第１のレーザ発振器と、前記第１のレーザ光の光強度を調節する第１のアッテネータと、該第１のアッテネータから出射する前記第１のレーザ光のエネルギー密度分布を均一にする第１の均一光学系と、該第１の均一光学系から出射する前記第１のレーザ光の一部を通過させる第１のマスクと、該第１のマスクを通過した前記第１のレーザ光を走査させる第１のガルバノスキャナーと、該第１のガルバノスキャナーにより走査される前記第１のレーザ光を第１の被加工物に入射させるための第１のｆ-θレンズと、前記第１のレーザ光よりも高い周波数を有し、前記第１のレーザ光を前記絶縁層に照射することにより発生するスミアを蒸発させる第２のレーザ光を発生する第２のレーザ発振器と、前記第２のレーザ光の光強度を調節する第２のアッテネータと、該第２のアッテネータから出射する前記第２のレーザ光のエネルギー密度分布を均一にする第２の均一光学系と、該前記第２の均一光学系から出射する前記第２のレーザ光の一部を通過させる第２のマスクと、該第２のマスクを通過した前記第２のレーザ光を走査させる第２のガルバノスキャナーと、該第２のガルバノスキャナーにより走査される前記第２のレーザ光を前記第１の被加工物とは別の第２の被加工物に入射させるための第２のｆ-θレンズと、前記第１の被加工物と前記第２の被加工物を並列させて保持するとともに、これらを独立に回転させることができるＸ−Ｙステージとを有し、前記第１の被加工物への前記第１のレーザ光の照射と、前記第２の被加工物への前記第２のレーザ光の照射とを同時に行えるようにしたことを特徴とするレーザドリル装置。
【請求項２】
絶縁層と金属膜とが積層されたプリント基板にレーザ光を照射して前記絶縁層に穴を形成するレーザ穴あけ加工方法において、単一のＸ−Ｙステージ上に未加工の第１のプリント基板と予め第１のレーザ光を照射して穴あけ加工した穴あけ加工済みの第２のプリント基板とを併置し、前記絶縁層を蒸発させる第１のレーザ光を前記第１のプリント基板に照射すると同時に、前記第１のレーザ光よりも高い周波数を有し、スミアを蒸発させる第２のレーザ光を前記第２のプリント基板に照射して穴あけ加工を行うことを特徴とするレーザ穴あけ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザドリル装置に関し、特にスミヤの除去を可能にしたレーザドリル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高密度多層プリント基板の製造においては、積層された配線パターンの層間接続を行うため、配線パターン間に配された絶縁樹脂に、インナーバイアやブラインドバイアといった穴（ビアホール）を形成する必要がある。
【０００３】
ビアホールの形成は、以前は機械式ドリルや露光方式（ホトリソグラフィ技術）によって行われていたが、最近では、さらなる高密度化の要求に答えるため、より小径のビアホール形成が可能な、レーザ光を用いる技術が利用されるようになって来ている。
【０００４】
従来のレーザドリル装置は、パルス発振型のレーザ発振器と、レーザ発振器からのレーザ光を被加工物に照射するための光学系と、被加工物を保持固定する加工台とを有している。
【０００５】
レーザ発振器からのレーザ光は、光学系を介して加工台上の被加工物（多層プリント基板）に照射され、被加工物の一部を蒸発させる（レーザアブレーション）。被加工物にパルス状のレーザ光を数回照射することにより、被加工物には、所定深さの穴が形成される。通常、穴の形成は、絶縁樹脂に埋め込まれた銅ランドの一部を露出させて終了する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のレーザドリル装置を用いた穴あけでは、形成した穴の底部に、煤などの残留物（スミアと呼ばれる）が付着してしまうという問題点が有る。このため、従来は、レーザ穴あけ加工を終えた後、水で洗い流したり、エアで吹き飛ばしたり、デスミヤ（スミアを除去すること）専用の処理液に浸したりしてスミアの除去を行なっているが、形成する穴の径が小さくなる（例えば１００μｍ以下）に従い、これらの方法では、スミアの除去が困難になってきている。
【０００７】
本発明は、スミアを残すことなく、プリント基板にビアホール等の穴を形成することが可能な、レーザドリル装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、絶縁層と金属膜とが積層されたプリント基板にレーザ光を照射して前記絶縁層に穴を形成するレーザドリル装置において、前記絶縁層を蒸発させる第１のレーザ光を発生する第１のレーザ発振器と、前記第１のレーザ光の光強度を調節する第１のアッテネータと、該第１のアッテネータから出射する前記第１のレーザ光のエネルギー密度分布を均一にする第１の均一光学系と、該第１の均一光学系から出射する前記第１のレーザ光の一部を通過させる第１のマスクと、該第１のマスクを通過した前記第１のレーザ光を走査させる第１のガルバノスキャナーと、該第１のガルバノスキャナーにより走査される前記第１のレーザ光を第１の被加工物に入射させるための第１のｆ-θレンズと、前記第１のレーザ光よりも高い周波数を有し、前記第１のレーザ光を前記絶縁層に照射することにより発生するスミアを蒸発させる第２のレーザ光を発生する第２のレーザ発振器と、前記第２のレーザ光の光強度を調節する第２のアッテネータと、該第２のアッテネータから出射する前記第２のレーザ光のエネルギー密度分布を均一にする第２の均一光学系と、該前記第２の均一光学系から出射する前記第２のレーザ光の一部を通過させる第２のマスクと、該第２のマスクを通過した前記第２のレーザ光を走査させる第２のガルバノスキャナーと、該第２のガルバノスキャナーにより走査される前記第２のレーザ光を前記第１の被加工物とは別の第２の被加工物に入射させるための第２のｆ-θレンズと、前記第１の被加工物と前記第２の被加工物を並列させて保持するとともに、これらを独立に回転させることができるＸ−Ｙステージとを有し、前記第１の被加工物への前記第１のレーザ光の照射と、前記第２の被加工物への前記第２のレーザ光の照射とを同時に行えるようにしたことを特徴とするレーザドリル装置が得られる。
【０００９】
また、本発明によれば、絶縁層と金属膜とが積層されたプリント基板にレーザ光を照射して前記絶縁層に穴を形成するレーザ穴あけ加工方法において、単一のＸ−Ｙステージ上に未加工の第１のプリント基板と予め第１のレーザ光を照射して穴あけ加工した加工済みの第２のプリント基板とを併置し、前記絶縁層を蒸発させる第１のレーザ光を前記第１のプリント基板に照射すると同時に、前記第１のレーザ光よりも高い周波数を有し、スミアを蒸発させる第２のレーザ光を前記第２のプリント基板に照射して穴あけ加工を行うことを特徴とするレーザ穴あけ加工方法が得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１１】
図１に本発明の一実施の形態によるレーザドリル装置を示す。図１に示すように、このレーザドリル装置は、ＣＯ2レーザ１１、第１のアッテネータ１２、第 １の均一光学系１３、第１のターンミラー１４、第１のマスク１５、第１のガルバノスキャナー１６、第１のｆ−θレンズ１７、ＹＡＧ４ωレーザ（第４高調波レーザ）１８、第２のアッテネータ１９、第２の均一光学系２０、第２のターンミラー２１、第２のマスク２２、第２のガルバノスキャナー２３、第２のｆ−θレンズ２４、及びＸ−Ｙステージ２５を有している。
【００１２】
ＣＯ2レーザ１１は、絶縁層と金属膜とが積層されたプリント基板の絶縁層を 蒸発（アブレーション）させるレーザ光（赤外線）を発生させる。
【００１３】
ＹＡＧ４ωレーザ１８は、ＹＡＧレーザが発生するレーザ光の第４高調波をレーザ光として発生する。このレーザ光は、ＣＯ2レーザ１１からのレーザ光を用 いて絶縁層を蒸発させた場合に発生するスミアを除去するために利用される。
【００１４】
第１及び第２のアッテネータ１２，１９は、それぞれ、ＣＯ2レーザ１１及び ＹＡＧ４ωレーザ１８からのレーザ光のエネルギー密度を調整する。
【００１５】
第１及び第２の均一光学系１３，２０は、それぞれ、第１及び第２のアッテネータ１２，１９からのレーザ光のエネルギー強度を均一にする。
【００１６】
第１及び第２のターンミラー１４，２１は、それぞれ、第１及び第２の均一光学系１３，２１からのレーザ光を第１及び第２のマスク１５，２２に入射させる。
【００１７】
第１及び第２のマスク１５，２２は、それぞれ、第１及び第２のターンミラー１４，２１からのレーザ光の一部を通過させるマスク穴を有し、残りのレーザ光を阻止する。第１のマスクのマスク穴は、プリント基板に形成される穴の径を規定する。第２のマスクのマスク穴は、第１のマスク穴に一致させてある。
【００１８】
第１及び第２のガルバノスキャナー１６，２３は、それぞれ、２枚のスキャニングミラーを有し、入射したレーザ光をＸ−Ｙ平面上で走査する。
【００１９】
第１及び第２のｆ−θレンズ１７，２４は、それぞれ、ガルバノスキャナー１６，２３からのレーザ光をＸ−Ｙステージ２５（つまりプリント基板２６及び２７）に対して垂直に入射するように、屈折、収束させる。
【００２０】
次に、このレーザドリル装置の動作について説明する。
【００２１】
まず、Ｘ−Ｙステージ２５の第１の領域に被加工物であるプリント基板２６を載置する。これは、手動または自動にて行われる。
【００２２】
次に、基板に形成されたアライメントマークを図示しないアライメント装置により検出し、検出結果を参照しながらＸ−Ｙステージ２５を走査してプリント基板２６の位置決めを行う。この際、図示しない第１のθステージを操作してプリント基板２６の向き（θ角）も調整する（Ｘ−Ｙステージに対してプリント基板を回転させる）。
【００２３】
次に、ＣＯ2レーザ１１を発振させ、レーザ光を出射させる。ＣＯ2レーザ１１からのレーザ光は、第１のアッテネータ１２でエネルギー密度の調整が為され、第１の均一光学系１３でエネルギー強度が均一化されて、第１のターンミラー１４で屈折させられ、マスク１５に到達する。
【００２４】
マスク１５、マスク穴から入射したレーザ光の一部を通過させる。マスク１５通過したレーザ光は、ガルバノスキャナー１６に入射し、プリント基板２６の所望位置へ照射すべく、走査が行われる。ガルバノスキャナ１６からのレーザ光は、ｆ−θレンズ１７により集光され、プリント基板２６に垂直に照射される。
【００２５】
プリント基板２６では、ＣＯ2レーザ１１からのレーザ光により絶縁層のアブ レーションが発生し穴が形成される。この時穴の底にはスミアが残留する。
【００２６】
以上のレーザ発振以降の動作を繰り返し、ガルバノスキャナー１６で対応できる加工エリア（例えば５０mm×５０mm）の加工が終了すると、Ｘ−Ｙステージ２５を走査して次の加工エリアの加工を行う。
【００２７】
以上のようにして、プリント基板の穴あけ加工が終了すると、図示しない搬送器によりプリント基板２６をＸ−Ｙテーブル２５上の第２の領域へ移動させ、プリント基板２７とする。そして、Ｘ−Ｙテーブル２５の第１の領域には、新たにプリント基板２６を載置する。
【００２８】
新たなプリント基板２６に対しては、上述したように、アライメント面とマークを利用してＸ−Ｙ方向、及びθ角についての位置決め処理を行う。
【００２９】
プリント基板２７については、第２のθテーブルを調整してθ角の調整が行われる。そして、プリント基板２７の位置をアライメントマークを利用して検出し、ガルバノスキャナの制御装置（図示せず）へオフセットとして供給する。
【００３０】
次に、ＣＯ2レーザ１１を発振させ、プリント基板２６に対しては、上述のよ うに穴あけ加工を行う。
【００３１】
一方、プリント基板２７に関しては、ＹＡＧ４ωレーザ１８を発振させ、第２のアッテネータ１９、第２の均一光学系２０、第２のターンミラー２１、マスク２２、ガルバノスキャナ２３、及び、ｆ−θレンズ２４を介して、そのレーザ光を、形成された穴の内部に照射する。これにより、上述した穴あけ加工工程で発生したスミアは除去される。
【００３２】
プリント基板２６に対する穴あけ加工と、プリント基板２７に対するスミア除去の処理とが終了すると、図示しない搬送器は、プリント基板２７を搬出し、プリント基板２６を新たなプリント基板２７とするとともに、新たなプリント基板２６を搬入する。以降、上記動作を繰り返す。
【００３３】
以上のように、本実施の形態によれば、穴の形成と、デスミア処理とを並行して行うことができるので、デスミア処理に要する時間をほぼ削減することができる。特に、同一形状のプリント基板を複数連続的に加工する場合には、ＣＯ2レ ーザ１１と、ＹＡＧ４ωレーザ１８とを同期させることにより、一枚のプリント基板に対する穴あけ加工と、他の一枚のデスミア処理とを同時に行うことができる。
【００３４】
また、レーザ光を用いてデスミア処理を行うので、形成された穴の底にスミアが残るようなこともない。
【００３５】
更に、１台の装置で穴あけ加工とデスミア処理が行え、デスミア処理のための特別な施設等を必要としない。
【００３６】
なお、上記実施の形態では、ＣＯ2レーザとＹＡＧ４ωレーザとを用いる場合 について説明したが、ＣＯ2レーザに代えて、ＹＡＧレーザやＹＬＦレーザを、 ＹＡＧ４ωレーザに代えて、ＹＡＧ２ωレーザ、ＹＡＧ３ωレーザ、ＹＬＦ２ωレーザ、ＹＬＦ３ωレーザ、または、ＹＬＦ４ωレーザを用いることもできる。
【００３７】
また、ＹＡＧレーザとＹＡＧ４ωレーザのように、同種のレーザ発振器を用いる場合には、単一のレーザ発振器からのレーザ光を分岐して一方のレーザ光を波長変換用結晶を用いて波長変換するようにしてもよい。
【００３８】
さらにまた、上記実施の形態では、一般光学系としてターンミラーしか示されていないが、ミラーやレンズは、適宜、配されるものであって、追加及び削除は自由である。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、レーザ光を用いてプリント基板に穴を形成する工程と、その工程によって発生するスミアを別の波長のレーザ光をにより蒸発させる工程とを並行して行えるようにしたことで、デスミア処理のみを行う時間を設けることなく、スミアの残留のない穴あけ加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す概略図である。
【符号の説明】
１１      ＣＯ2レーザ
１２      第１のアッテネータ
１３      第１の均一光学系
１４      第１のターンミラー
１５      第１のマスク
１６      第１のガルバノスキャナ
１７      ｆ−θレンズ
１８      ＹＡＧ４ωレーザ
１９      第２のアッテネータ
２０      第２の均一光学系
２１      第２のターンミラー
２２      第２のマスク
２３      第２のガルバノスキャナ
２４      第２のｆ−θレンズ
２５      Ｘ−Ｙステージ
２６      プリント基板
２７      プリント基板
【図１】
0003940217.tif 000002