(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光を吸収でき且つ該レーザー光の吸光係数が異なる複数の材料層を吸光係数の大きさの順に積層して構成された被加工部を用意し、
被加工部の吸光係数が最も小さな材料層に向かってレーザー光を照射することにより、吸光係数が小さな材料層から吸光係数が大きな材料層へのレーザー光のエネルギー伝達を制限しつつ被加工部に対して所定の加工を行う、
ことを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項２】
被加工部を構成する各材料層の厚みはそれぞれ１／（吸光係数×１０）以上である、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザー加工方法。
【請求項３】
被加工部を構成する各材料層は、未焼成または焼成後のセラミクスから成る、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のレーザー加工方法。
【請求項４】
被加工部を構成する各材料層は、樹脂から成る、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のレーザー加工方法。
【請求項５】
被加工部は、回路基板の少なくとも一部を構成する、
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のレーザー加工方法。
【請求項６】
レーザー光を吸収でき且つ該レーザー光の吸光係数が異なる複数の材料層を吸光係数の大きさの順に積層して構成されたマスクを用意し、
マスクを吸光係数が最も大きな材料層が被加工物と向き合うように配置し、
マスクの吸光係数が最も小さな材料層に向かってレーザー光を照射することにより、吸光係数が小さな材料層から吸光係数が大きな材料層へのレーザー光のエネルギー伝達を制限しつつマスクに対して所定の加工を行うと共に、マスクから被加工物へのレーザー光のエネルギー伝達を制限しつつ被加工物に対して所定の加工を行う、
ことを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項７】
マスクを構成する各材料層の厚みはそれぞれ１／（吸光係数×１０）以上である、
ことを特徴とする請求項６に記載のレーザー加工方法。
【請求項８】
マスクを構成する各材料層は、未焼成または焼成後のセラミクスから成る、
ことを特徴とする請求項６または７に記載のレーザー加工方法。
【請求項９】
マスクを構成する各材料層は、樹脂から成る、
ことを特徴とする請求項６または７に記載のレーザー加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザー光を被加工物に照射して所定の加工を行うレーザー加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被加工物に穴開け，溝切り等のマイクロ加工を行う手法として、基本波や高調波を出射可能なＹＡＧレーザーやＣＯ2 レーザー等のレーザー発振器を用いたレーザー加工方法が一般に用いられている。被加工物に対する加工は、レーザー装置から出射されたレーザー光を適当な光学系を介して被加工物に照射することによって実施されており、被加工物に対するレーザー光の照射形状は光学系に含まれる対物レンズやマスクによって規定されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図１には、積層チップインダクタを製造する際に用いられるセラミクスグリーンシート（以下単にグリーンシートと言う）に、コイル用導体層を相互接続するためのスルーホールをレーザー加工によって形成する方法を示す。図中の符号１はグリーンシート、２はグリーンシート１を支持するキャリアフィルム、ＬＢはレーザー光である。
【０００４】
キャリアフィルム２上のグリーンシート１に向かってレーザー光ＬＢを照射すると、グリーンシート１がレーザー光ＬＢのエネルギーによって加熱され消失してスルーホールＳＨが形成される。スルーホールＳＨの形状はエネルギー減衰の関係から概ね逆円錐台形となるが、スルーホールＳＨのアスペクト比はグリーンシート１が持つレーザー光ＬＢの吸光係数によって変動する。
【０００５】
レーザー光ＬＢの照射エネルギーを高効率で利用するにはグリーンシート１として吸光係数の大きなものを用いればよいが、このようなグリーンシート１を用いるとスルーホールＳＨの口径が大きくなってアスペクト比が大きく減少すると共に、スルーホールＳＨの内面にダメージが生じ易くなるため、微小口径のスルーホールＳＨを狭ピッチで形成することが難しくなる不具合がある。逆に、高アスペクト比のスルーホールＳＨを形成するには、グリーンシート１として吸光係数の小さなものを用いればよいが、レーザー光ＬＢの照射エネルギーを増加させないと所期のスルーホールＳＨを形成できないため、レーザー加工機として高出力仕様のものが必要となると共にランニングコストが嵩んでしまう不具合がある。
【０００６】
前記の相反する不具合は、グリーンシートに溝切り等の他の加工を行う場合は勿論のこと、レーザー光を用いてグリーンシート以外の被加工物に穴開け，溝切り等の加工を行う場合にも同様に生じ得る。
【０００７】
本発明は前述の事情に鑑みて創作されたもので、その目的とするところは、レーザー加工機の仕様を大幅に変更することなく加工形状の制御を容易に行うことができるレーザー加工方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の第１のレーザー加工方法は、レーザー光を吸収でき且つ該レーザー光の吸光係数が異なる複数の材料層を吸光係数の大きさの順に積層して構成された被加工部を用意し、被加工部の吸光係数が最も小さな材料層に向かってレーザー光を照射することにより、吸光係数が小さな材料層から吸光係数が大きな材料層へのレーザー光のエネルギー伝達を制限しつつ被加工部に対して所定の加工を行う、ことをその特徴とする。
【０００９】
この第１のレーザー加工方法によれば、レーザー光を被加工部に照射したときに、被加工部を構成する吸光係数の小さな材料層によって吸光係数の大きな材料層へのエネルギー伝達を制限することができ、これにより被加工部に施される加工の形状制御を行うことができる。
【００１０】
また、本発明に係る第２のレーザー加工方法は、レーザー光を吸収でき且つ該レーザー光の吸光係数が異なる複数の材料層を吸光係数の大きさの順に積層して構成されたマスクを用意し、マスクを吸光係数が最も大きな材料層が被加工物と向き合うように配置し、マスクの吸光係数が最も小さな材料層に向かってレーザー光を照射することにより、吸光係数が小さな材料層から吸光係数が大きな材料層へのレーザー光のエネルギー伝達を制限しつつマスクに対して所定の加工を行うと共に、マスクから被加工物へのレーザー光のエネルギー伝達を制限しつつ被加工物に対して所定の加工を行う、ことをその特徴とする。
【００１１】
この第２のレーザー加工方法によれば、レーザー光をマスクに照射したときに、マスクを構成する吸光係数の小さな材料層によって被加工物に近い側の材料層へのエネルギー伝達を制限し、また、被加工物へのエネルギー伝達をマスクによって制限することができ、これにより被加工物に施される加工の形状制御を行うことができる。
【００１４】
本発明の前記目的とそれ以外の目的と、構成特徴と、作用効果は、以下の説明と添付図面によって明らかとなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
図２（Ａ）〜図２（Ｃ）には、積層チップインダクタを製造する際に用いられるセラミクスグリーンシートにスルーホールを形成するレーザー加工に本発明を適用した第１実施形態を示す。図中の符号１１は積層チップインダクタを製造する際に用いられるセラミクスグリーンシート（以下単にグリーンシートと言う）、１２はグリーンシート１１を支持するＰＥＴ等から成るキャリアフィルム、ＬＢはＹＡＧレーザーやＣＯ2 レーザー等のレーザー発振器から光学系を介してグリーンシート１１に照射されるレーザー光である。
【００１６】
グリーンシート１１は図２（Ａ）に示すように第１材料層１１ａと第２材料層１１ｂとを備える。このグリーンシート１１は、ドクターブレード法等の手法によってキャリアフィルム１２上に第１材料層用スラリーを所定の厚みで塗布して第１材料層１１ａを形成し、同手法によって第１材料層１１ａ上に第２材料層用スラリーを所定の厚みで塗布して第２材料層１１ｂを形成する方法、或いは、別々に形成した各材料層１１ａ及び１１ｂをキャリアフィルム１２上に重ね合わせる方法によって作成されている。
【００１７】
また、グリーンシート１１を構成する２つの材料層１１ａ及び１１ｂが持つレーザー光ＬＢの吸光係数は、第１材料層１１ａ＞第２材料層１１ｂの関係となるように設定されている。また、第１材料層１１ａの厚みｄ１は好ましくはｄ１≧１／（吸光係数×１０）に設定され、これと同様に、第２材料層１１ｂの厚みｄ２は好ましくはｄ２≧１／（吸光係数×１０）に設定されている。尚、２つの材料層１１ａ及び１１ｂの吸光係数は各々を形成するためのスラリーの成分及びその配合割合を変更する他、各々のスラリーに色素や炭素粉末等の吸光係数調整材料を添加することによって任意に変更・設定することができる。
【００１８】
前記のグリーンシート１１にコイル用導体層ＣＬを相互接続するためのスルーホールＳＨを形成するときには、図２（Ｂ）に示すようにレーザー光ＬＢをグリーンシート１１の第２材料層１１ｂに向かって必要とするスルーホール数分だけ繰り返し照射する。これにより、第２材料層１１ｂと第１材料層１１ａがレーザー光ＬＢのエネルギーによって加熱され消失してスルーホールＳＨが形成される。
【００１９】
先に述べたように２つの材料層１１ａ及び１１ｂが持つレーザー光ＬＢの吸光係数が第２材料層１１ｂ＜第１材料層１１ａの関係に設定されているため、スルーホールＳＨの第２材料層１１ｂが対応する部分の口径はさほど大きくならない。また、第１材料層１１ａの吸光係数は第２材料層１１ｂの吸光係数よりも大きいが、第１材料層１１ａへのエネルギー伝達が第２材料層１１ｂによって制限されるため、スルーホールＳＨの第１材料層１１ａが対応する部分の口径は第１材料層１１ａに直接レーザー光ＬＢを照射する場合のように大きくならず、同部分の内面に生じ得るダメージも抑制される。
【００２０】
つまり、レーザー光ＬＢの照射によってグリーンシート１１に形成されるスルーホールＳＨは、エネルギー減衰の関係から逆円錐台形に近い形状となるものの、縦長円柱形に近い高アスペクト比を持つものとなり、しかも、内面ダメージが少ない高品質なものとなる。尚、前記の作用は、グリーンシート１１を構成する第１材料層１１ａの厚みｄ１と第２材料層１１ｂの厚みｄ２をそれぞれｄ１≧１／（吸光係数×１０），ｄ２≧１／（吸光係数×１０）に設定しておくことによって、より的確に得ることができる。
【００２１】
スルーホールＳＨが形成された後のグリーンシート１１上には、図２（Ｃ）に示すように導体ペーストを材料として所定形状のコイル用導体層ＣＬがスクリーン印刷等の手法によって形成される。このコイル用導体層ＣＬはその一部がスルーホールＳＨと重なるように形成されるため、スルーホールＳＨ内にはペースト印刷と同時に導体ペーストが充填される。
【００２２】
コイル用導体層ＣＬを形成した後のグリーンシート１１はキャリアフィルム１２から剥離され、スルーホール及びコイル用導体層を形成していないグリーンシートの間に挟み込まれるような状態で順次積層して圧着される。この積層・圧着により、グリーンシート１１間に存在するコイル用導体層ＣＬはスルーホールＳＨ内に充填された導体部分を通じて相互に接続されコイル状となる。ちなみに、積層・圧着後の積層体は部品寸法に切断された後に焼成され、焼成チップの表面には外部電極が形成される。
【００２３】
前述のレーザー加工方法によれば、グリーンシート１１を構成する２つの材料層１１ａ及び１１ｂが持つレーザー光ＬＢの吸光係数の関係を第１材料層１１ａ＞第２材料層１１ｂに設定することにより、スルーホールＳＨの第２材料層１１ｂが対応する部分の口径の微小化を図ることができると共に、第１材料層１１ａへのエネルギー伝達を第２材料層１１ｂにより制限することによってスルーホールＳＨの第１材料層１１ａが対応する部分の口径の微小化とダメージ抑制を図ることができ、これによってグリーンシート１１に５０μｍ以下の微小口径で、且つ、高アスペクト比を有するスルーホールＳＨを適切な深さで、且つ、高品質に形成することができる。
【００２４】
即ち、レーザー光ＬＢの吸光係数が異なる２つの材料層１１ａ及び１１ｂを吸光係数の大きさの順に積層して構成されたグリーンシート１１を用意し、吸光係数が最も小さい第２材料層１１ｂに向かってレーザー光ＬＢを照射することにより、レーザー加工機の仕様を大幅に変更することなく、グリーンシート１１に形成されるスルーホールＳＨの口径及び深さを含む形状の制御を容易に行うことができる。換言すれば、レーザー光ＬＢの吸光係数が異なる２つの材料層１１ａ及び１１ｂを吸光係数の大きさの順に積層して構成されたグリーンシート１１を用意しておくだけで、前記のレーザー加工方法を的確に実施して同様の効果を得ることができる。
【００２５】
尚、前述の説明では、グリーンシートとして２層構造のものを示したが、３以上の材料層を吸光係数の大きさの順に積層してグリーンシートを構成しても同様の作用効果を得ることができる。
【００２６】
また、前述の説明では、積層チップインダクタを製造する際に用いられるグリーンシートにスルーホールを形成する方法を例示したが、前述のレーザー加工方法は、グリーンシートに溝切り等の他の加工を行う場合は勿論のこと、積層ＬＣフィルターや積層インダクタアレイ等の他種の積層型電子部品を製造する際に用いられるグリーンシートや、同様の層構造を有するグリーンシート以外の被加工物、即ち、被加工物の全部が、レーザー光の吸光係数が異なる複数の材料層を吸光係数の大きさの順に積層して構成された被加工物に対して穴開けや溝切り等の加工を行う場合にも適用でき同様の作用効果を得ることができる。
【００２７】
［第２実施形態］
図３（Ａ）〜図３（Ｃ）には、多層構造の回路基板に導体カラム用のバイアホールを形成するレーザー加工に本発明を適用した第２実施形態を示す。図中の符号２１は多層構造の回路基板、ＬＢはＹＡＧレーザーやＣＯ2 レーザー等のレーザー発振器から光学系を介して回路基板２１に照射されるレーザー光である。
【００２８】
回路基板２１は図３（Ａ）に示すように第１材料層２１ａと第２材料層２１ｂと第３材料層２１ｃと第４材料層２１ｄとを備えており、第１材料層２１ａ上には銅等の金属から成る導体層ＩＰが設けられている。この回路基板２１は、ベース上に第１材料層用樹脂材料を所定の厚みでコーティングして第１材料層２１ａを形成し、この第１材料層２１ａ上に第２材料層用樹脂材料を所定の厚みでコーティングして第２材料層２１ｂを形成し、この第２材料層２１ｂ上に第３材料層用樹脂材料を所定の厚みでコーティングして第３材料層２１ｃを形成し、この第３材料層２１ｃ上に第４材料層用樹脂材料を所定の厚みでコーティングして第４材料層２１ｄを形成する方法、或いは、別々に形成した各材料層２１ａ〜２１ｄを重ね合わせて接合させる方法によって作成されている。
【００２９】
また、回路基板２１を構成する４つの材料層２１ａ〜２１ｄのうち、第１材料層２１ａを除く３つの材料層２１ｂ〜２１ｄが持つレーザー光ＬＢの吸光係数は、第２材料層２１ｂ＞第３材料層２１ｃ＞び第４材料層２１ｄの関係となるように設定されている。また、第２材料層２１ｂの厚みｄ１は好ましくはｄ１≧１／（吸光係数×１０）に設定され、これと同様に、第３材料層２１ｃの厚みｄ２は好ましくはｄ２≧１／（吸光係数×１０）に設定され、第４材料層２１ｄの厚みｄ３は好ましくはｄ３≧１／（吸光係数×１０）に設定されている。尚、３つの材料層２１ｂ〜２１ｄの吸光係数は各々を形成するための樹脂材料の種類及びその混合割合を変更する他、各々の樹脂材料に色素や炭素粉末等の吸光係数調整材料を添加することによって任意に変更・設定することができる。具体例を挙げれば、第２材料層２１ｂは色素を含有したエポキシ樹脂から成り、第３材料層２１ｃはポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂から成り、第４材料層２１ｄはフッ素樹脂、フッ素樹脂とポリイミド樹脂の混合樹脂、またはＳｉＯ2 フィラーを含有したエポキシ樹脂から成る。ちなみに、第１材料層２１ａはエポキシ樹脂から成る。
【００３０】
前記の回路基板２１に第１材料層２１ａ上の導体層ＩＰに達するバイアホールＶＨを形成するときには、図３（Ｂ）に示すようにレーザー光ＬＢを回路基板２１の第４材料層２１ｄに向かって必要とするバイアホール数分だけ繰り返し照射する。これにより、第４材料層２１ｄと第３材料層２１ｃと第２材料層２１ｂがレーザー光ＬＢのエネルギーによって加熱され消失してバイアホールＶＨが形成される。
【００３１】
先に述べたように３つの材料層２１ｂ〜２１ｄが持つレーザー光ＬＢの吸光係数が第４材料層２１ｄ＜第３材料層２１ｃ＜第２材料層２１ｂの関係に設定されているため、バイアホールＶＨの第４材料層２１ｄが対応する部分の口径はさほど大きくならない。また、第３材料層２１ｃの吸光係数は第４材料層２１ｄの吸光係数よりも大きいが、第３材料層２１ｃへのエネルギー伝達が第４材料層２１ｄによって制限されるため、バイアホールＶＨの第３材料層２１ｃが対応する部分の口径は第３材料層２１ｃに直接レーザー光ＬＢを照射する場合のように大きくならず、同部分の内面に生じ得るダメージも抑制される。さらに、第２材料層２１ｂの吸光係数は第３材料層２１ｃの吸光係数よりも大きいが、第２材料層２１ｂへのエネルギー伝達が第３材料層２１ｃによって制限されるため、バイアホールＶＨの第２材料層２１ｂが対応する部分の口径は第２材料層２１ｂに直接レーザー光ＬＢを照射する場合のように大きくならず、同部分の内面に生じ得るダメージも抑制される。
【００３２】
つまり、レーザー光ＬＢの照射によって回路基板２１に形成されるバイアホールＶＨは、エネルギー減衰の関係から逆円錐台形に近い形状となるものの、縦長円柱形に近い高アスペクト比を持つものとなり、しかも、内面ダメージが少ない高品質なものとなる。尚、前記の作用は、回路基板２１の一部を構成する第２材料層２１ｂの厚みｄ１と第３材料層２１ｃの厚みｄ２と第４材料層２１ｄの厚みｄ３をそれぞれｄ１≧１／（吸光係数×１０），ｄ２≧１／（吸光係数×１０），ｄ３≧１／（吸光係数×１０）に設定しておくことによって、より的確に得ることができる。
【００３３】
バイアホールＶＨが形成された後の回路基板２１には、図２（Ｃ）に示すようにメッキ処理によってバイアホールＶＨ内に銅等の金属から成る導体カラムＣＣが形成される。
【００３４】
導体カラムＣＣが形成された後の回路基板２１上には導体カラムＣＣの露出端と接続するように電子部品が実装される。実装部品の外部端子は導体カラムＣＣを介して回路基板２１内の導体層ＩＰと導通する。
【００３５】
前述のレーザー加工方法によれば、回路基板２１を構成する４つの材料層２１ａ〜２１ｄのうち、第１材料層２１ａを除く３つの材料層２１ｂ〜２１ｄが持つレーザー光ＬＢの吸光係数の関係を第２材料層２１ｂ＞第３材料層２１ｃ＞び第４材料層２１ｄに設定することにより、バイアホールＶＨの第４材料層２１ｄが対応する部分の口径の微小化を図ることができると共に、第３材料層２１ｃへのエネルギー伝達を第４材料層２１ｄによって制限し、また、第２材料層２１ｂへのエネルギー伝達を第３材料層２１ｃによって制限することによってバイアホールＶＨの第３材料層２１ｃと第２材料層２１ｂが対応する部分の口径の微小化とダメージ抑制を図ることができ、これによって回路基板２１に３０μｍ以下の微小口径で、且つ、高アスペクト比を有するバイアホールＶＨを導体層ＩＰに達する適切な深さで、且つ、高品質に形成することができる。
【００３６】
即ち、ベースとなる第１材料層２１ａ上にレーザー光ＬＢの吸光係数が異なる３つの材料層２１ｂ〜２１ｄを吸光係数の大きさの順に積層して構成された回路基板２１を用意し、吸光係数が最も小さい第４材料層１１ｂに向かってレーザー光ＬＢを照射することにより、レーザー加工機の仕様を大幅に変更することなく、回路基板２１に形成されるバイアホールＶＨの口径及び深さを含む形状の制御を容易に行うことができる。換言すれば、ベースとなる第１材料層２１ａ上にレーザー光ＬＢの吸光係数が異なる３つの材料層２１ｂ〜２１ｄを吸光係数の大きさの順に積層して構成された回路基板２１を予め用意しておくだけで、前記のレーザー加工方法を的確に実施して同様の効果を得ることができる。
【００３７】
尚、前述の説明では、回路基板として４層構成のものを示しそのうちの３つの材料層を吸光係数の大きさの順に積層したものを示したが、表面側から２つの材料層を吸光係数の大きさの順に積層して２つの材料層にバイアホールを形成するようにしても構わない。勿論、回路基板を構成する４つの材料層を吸光係数の大きさの順に積層して４つの材料層を貫通するバイアホールを形成するようにしてもよい。また、回路基板として４層構造のものを示したが、５以上または３以下の層構造を有する回路基板であっても前述のレーザー加工方法を適用できる。さらに、回路基板を構成する各材料層を樹脂によって形成したものを示したが、各材料層が焼成後のセラミクスであっても前記同様の作用効果を得ることができる。
【００３８】
また、前述の説明では、多層構造の回路基板に導体カラム用のバイアホールを形成する方法を例示したが、前述のレーザー加工方法は、回路基板に溝切り等の他の加工を行う場合は勿論のこと、同様の層構造を有する回路基板以外の被加工物、即ち、被加工物の一部または全部が、レーザー光の吸光係数が異なる複数の材料層を吸光係数の大きさの順に積層して構成された被加工物に対して穴開けや溝切り等の加工を行う場合にも適用でき同様の作用効果を得ることができる。
【００３９】
［第３実施形態］
図４（Ａ）〜図４（Ｃ）には、回路基板の樹脂層に導体カラム用のバイアホールを形成するレーザー加工に本発明を適用した第３実施形態を示す。図中の符号３１は回路基板、３２は回路基板３１上に形成された樹脂層、３３はマスク、ＬＢはＹＡＧレーザーやＣＯ2 レーザー等のレーザー発振器から光学系を介してマスク３３に照射されるレーザー光である。
【００４０】
回路基板３１は樹脂やセラミクス等から成り、その表面には銅等の金属から成る導体層ＣＰが設けられている。樹脂層３２はポリイミド樹脂やポリアミドイミド樹脂等の耐熱性に優れた樹脂から成り、導体層ＣＰを覆うように回路基板３１の表面に所定の厚みで形成されている。
【００４１】
マスク３３は図４（Ａ）に示すように樹脂製の第１材料層３３ａと第２材料層３３ｂと第３材料層３３ｃとを備える。このマスク３３は、ベース上に第１材料層用樹脂材料を所定の厚みでコーティングして第１材料層３３ａを形成し、この第１材料層３３ａ上に第２材料層用樹脂材料を所定の厚みでコーティングして第２材料層３３ｂを形成し、この第２材料層３３ｂ上に第３材料層用樹脂材料を所定の厚みでコーティングして第３材料層３３ｃを形成する方法、或いは、別々に形成した各材料層３３ａ〜３３ｃを重ね合わせて接合させる方法によって作成されている。
【００４２】
また、マスク３３を構成する３つの材料層３３ａ〜３３ｃが持つレーザー光ＬＢの吸光係数は、第１材料層３３ａ＞第２材料層３３ｂ＞び第３材料層３３ｃの関係となるように設定されている。また、第１材料層３３ａの厚みｄ１は好ましくはｄ１≧１／（吸光係数×１０）に設定され、これと同様に、第２材料層３３ｂの厚みｄ２は好ましくはｄ２≧１／（吸光係数×１０）に設定され、第３材料層３３ｃの厚みｄ３は好ましくはｄ３≧１／（吸光係数×１０）に設定されている。尚、３つの材料層３３ａ〜３３ａの吸光係数は各々を形成するための樹脂材料の種類及びその混合割合を変更する他、各々の樹脂材料に色素や炭素粉末等の吸光係数調整材料を添加することによって任意に変更・設定することができる。具体例を挙げれば、第１材料層３３ａは蛍光色素を含有したエポキシ樹脂から成り、第２材料層３３ｂはポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂から成り、第３材料層３３ｃはフッ素樹脂、フッ素樹脂とポリイミド樹脂の混合樹脂、またはＳｉＯ2 フィラーを含有したエポキシ樹脂から成る。
【００４３】
前記の回路基板３１の樹脂層３２に導体層ＣＰに達するバイアホールＶＨを形成するときには、図４（Ｂ）に示すように、まず、マスク３３をその第１材料層３３ａが樹脂層３２の上面に接するように配置し、そして、レーザー光ＬＢを各導体層ＣＰの上方からマスク３３の第３材料層３３ｃに向かって必要とするバイアホール数分だけ繰り返し照射する。
【００４４】
これにより、マスク３３の第３材料層３３ｃと第２材料層３３ｂと第１材料層３３ａがレーザー光ＬＢのエネルギーによって加熱され消失してスルーホールＳＨが形成されると同時に、このスルーホールＳＨを通じて樹脂層３２にレーザー光ＬＢが照射され、このレーザー光ＬＢのエネルギーによって樹脂層３２が加熱され消失してバイアホールＶＨが形成される。図示を省略したが、バイアホールＶＨの周囲には、樹脂層３２と実装部品との熱膨張差を原因として接続部分にクラック等を生じることを防止するためのリング状溝が必要に応じて形成される。
【００４５】
先に述べたようにマスク３３を構成する３つの材料層３３ａ〜３３ｃが持つレーザー光ＬＢの吸光係数が第３材料層３３ｃ＜第２材料層３３ｂ＜第１材料層３３ａの関係に設定されているため、スルーホールＳＨの第３材料層３３ｃが対応する部分の口径はさほど大きくならない。また、マスク３３の第２材料層３３ｂの吸光係数は第３材料層３３ｃの吸光係数よりも大きいが、第２材料層３３ｂへのエネルギー伝達が第３材料層３３ｃによって制限されるため、スルーホールＳＨの第２材料層３３ｂが対応する部分の口径は第２材料層３３ｂに直接レーザー光ＬＢを照射する場合のように大きくならない。さらに、マスク３３の第１材料層３３ａの吸光係数は第２材料層３３ｂの吸光係数よりも大きいが、第１材料層３３ａへのエネルギー伝達が第２材料層３３ｂによって制限されるため、スルーホールＳＨの第１材料層３３ａが対応する部分の口径は第１材料層３３ａに直接レーザー光ＬＢを照射する場合のように大きくならない。
【００４６】
一方、回路基板３１の樹脂層３２へのエネルギー伝達はその上側のマスク３３によって制限されるため、バイアホールＶＨの口径は樹脂層３２に直接レーザー光ＬＢを照射する場合のように大きくならず、バイアホールＶＨの内面に生じ得るダメージも抑制される。
【００４７】
つまり、レーザー光ＬＢの照射によってマスク３３を介して回路基板３１の樹脂層３２に形成されるバイアホールＶＨは、エネルギー減衰の関係から逆円錐台形に近い形状となるものの、縦長円柱形に近い高アスペクト比を持つものとなり、しかも、内面ダメージが少ない高品質なものとなる。尚、前記の作用は、マスク３３を構成する第１材料層３３ａの厚みｄ１と第２材料層３３ｂの厚みｄ２と第３材料層３３ｃの厚みｄ３をそれぞれｄ１≧１／（吸光係数×１０），ｄ２≧１／（吸光係数×１０），ｄ３≧１／（吸光係数×１０）に設定しておくことによって、より的確に得ることができる。
【００４８】
バイアホールＶＨが形成された後は回路基板３１の樹脂層３２上からマスク３３が取り除かれ、図４（Ｃ）に示すようにメッキ処理によってバイアホールＶＨ内に銅等の金属から成る導体カラムＣＣが形成される。
【００４９】
導体カラムＣＣが形成された後の回路基板３１の樹脂層３２上には、図４（Ｃ）に仮想線で示すように導体カラムＣＣの露出端と接続するようにＩＣチップ等の電子部品３４が半田等の接合材料から成るボールＣＢを介して実装される。電子部品３４の外部端子はボールＣＢ及び導体カラムＣＣを介して回路基板３１の導体層ＣＰと導通する。
【００５０】
前述のレーザー加工方法によれば、マスク３３を構成する３つの材料層３３ａ〜３３ｃが持つレーザー光ＬＢの吸光係数の関係を第１材料層３３ａ＞第２材料層３３ｂ＞び第３材料層３３ｃに設定することにより、スルーホールＳＨの第３材料層３３ｃが対応する部分の口径の微小化を図ることができると共に、第２材料層３３ｂへのエネルギー伝達を第３材料層３３ｃによって制限し、また、第１材料層３３ａへのエネルギー伝達を第２材料層３３ｂによって制限することによってスルーホールＳＨの第２材料層３３ｂと第１材料層３３ａが対応する部分の口径の微小化とダメージ抑制を図ることができる。
【００５１】
また、回路基板３１の樹脂層３２へのエネルギー伝達をその上側のマスク３３によって制限することによって、回路基板３１の樹脂層３２に３０μｍ以下の微小口径で、且つ、高アスペクト比を有するバイアホールＶＨを各導体層ＣＰに達する適切な深さで、且つ、高品質に形成することができる。しかも、レーザー加工機の対物レンズの収差の影響でバイアホールＶＨの横断面形状が楕円となることを前記のマスク３３によって防止して、真円またこれに近い横断面形状を有するバイアホールＶＨを回路基板３１の樹脂層３２に形成することができる。
【００５２】
即ち、レーザー光ＬＢの吸光係数が異なる３つの材料層３３ａ〜３３ｃを吸光係数の大きさの順に積層して構成されたマスク３３を用意し、このマスク３３を吸光係数が最も大きい第１材料層３３ａが回路基板３１の樹脂層３２と向き合うように配置し、そして、マスク３３の吸光係数が最も小さい第３材料層３３ｃに向かってレーザー光ＬＢを照射することにより、レーザー加工機の仕様を大幅に変更することなく、回路基板３１の樹脂層３２に形成されるバイアホールＶＨの口径及び深さを含む形状の制御を容易に行うことができる。換言すれば、レーザー光ＬＢの吸光係数が異なる３つの材料層３３ａ〜３３ｃを吸光係数の大きさの順に積層して構成されたマスク３３を用意しておくだけで、前記のレーザー加工方法を的確に実施して同様の効果を得ることができる。
【００５３】
尚、前述の説明では、マスクとして３層構成のものを示したが、４以上または２以下の材料層を吸光係数の大きさの順に積層してマスクを構成しても同様の作用効果を得ることができる。また、マスクを構成する各材料層を樹脂によって形成したものを示したが、各材料層が焼成後のセラミクスであっても同様の作用効果を得ることができる。さらに、マスクの取り扱いを容易とするために、マスクの両面にＰＥＴ等から成る保護フィルムを貼り付けておき、マスク利用時にこのフィルムを剥離するようにしてもよい。
【００５４】
また、前述の説明では、回路基板上の樹脂層に導体カラム用のバイアホールを形成する方法を例示したが、前述のレーザー加工方法は、樹脂，セラミクス等から成る単層或いは多層構造の回路基板に所定深さのバイアホールを形成する場合や基板を貫通するバイアホールを形成する場合や基板に溝切りやマーキング等の他の加工を行う場合は勿論のこと、回路基板以外の被加工物に対して穴開けや溝切りやマーキング等の加工を行う場合、例えばインクジェット用ノズル等に穴開け加工を行う場合等にも適用でき同様の作用効果を得ることができる。
【００５５】
［第４実施形態］
図５（Ａ）〜図５（Ｃ）には、多層構造の回路基板に深さが異なる導体カラム用のバイアホールを形成するレーザー加工に本発明を適用した第４実施形態を示す。図中の符号４１は多層構造の回路基板、４２はマスク、ＬＢはＹＡＧレーザーやＣＯ2 レーザー等のレーザー発振器から光学系を介してマスク４２に照射されるレーザー光である。
【００５６】
回路基板４１は樹脂やセラミクス等から成り、図５（Ａ）に示すように第１層４１ａと第１層４１ａ上に設けられた第２層４１ｂと第２層４１ｂ上に設けられた第３層４１ｃとを備えている。また、回路基板４１の第１層４１ａ上には銅等の金属から成る第１導体層ＩＰ１が設けられ、第２層４１ｂ上には銅等の金属から成る第２導体層ＩＰ２が設けられている。
【００５７】
マスク４２は図５（Ａ）に示すように樹脂製の第１材料層４２ａと第２材料層４２ｂと第３材料層４２ｃとを備える。図から分かるようにマスク４２の第１材料層４２ａは回路基板４１の第２導体層ＩＰ２のみに対応して設けられていて、マスク４２の第１導体層ＩＰ１に対応する部分は第２材料層４２ｂと第３材料層４２ｃによって構成されている。このマスク４２は、ベース上に第１材料層用樹脂材料を所定の厚みでコーティングして第１材料層４２ａを形成し、この第１材料層４２ａ上に第２材料層用樹脂材料を所定の厚みでコーティングして第２材料層４２ｂを形成し、この第２材料層４２ｂ上に第３材料層用樹脂材料を所定の厚みでコーティングして第３材料層４２ｃを形成する方法、或いは、別々に形成した各材料層４２ａ〜４２ｃを重ね合わせて接合させる方法によって作成されている。
【００５８】
また、マスク４２を構成する３つの材料層４２ａ〜４２ｃが持つレーザー光ＬＢの吸光係数は、第１材料層４２ａ＞第２材料層４２ｂ＞び第３材料層４２ｃの関係となるように設定されている。また、第１材料層４２ａの厚みｄ１は好ましくはｄ１≧１／（吸光係数×１０）に設定され、これと同様に、第２材料層４２ｂの薄い部分と厚い部分それぞれの厚みｄ２は好ましくはｄ２≧１／（吸光係数×１０）に設定され、第３材料層４２ｃの厚みｄ３は好ましくはｄ３≧１／（吸光係数×１０）に設定されている。尚、３つの材料層４２ａ〜４２ａの吸光係数は各々を形成するための樹脂材料の種類及びその混合割合を変更する他、各々の樹脂材料に色素や炭素粉末等の吸光係数調整材料を添加することによって任意に変更・設定することができる。具体例を挙げれば、第１材料層４２ａは蛍光色素を含有したエポキシ樹脂から成り、第２材料層４２ｂはポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂から成り、第３材料層４２ｃはフッ素樹脂、フッ素樹脂とポリイミド樹脂の混合樹脂、またはＳｉＯ2 フィラーを含有したエポキシ樹脂から成る。
【００５９】
前記の回路基板４１に第１導体層ＣＰ１に達するバイアホールＶＨ１と第２導体層ＣＰ２に達するバイアホールＶＨ２を形成するときには、図４（Ｂ）に示すように、まず、第１材料層４２ａが第２導体層ＩＰ２の上方に位置し、且つ、第２材料層４２ｂが第１導体層ＩＰ１の上方に位置するようにマスク４２を回路基板４１の上面に接するように配置し、そして、レーザー光ＬＢを各導体層ＩＰ１及びＩＰ２の上方からマスク４２の第３材料層４２ｃに向かって必要とするバイアホール数分だけ繰り返し照射する。
【００６０】
これにより、第１導体層ＩＰ１の上側においては、マスク４２の第３材料層４２ｃと第２材料層４２ｂがレーザー光ＬＢのエネルギーによって加熱され消失して第１スルーホールＳＨ１が形成されると同時に、この第１スルーホールＳＨ１を通じて回路基板４１の第２層４１ｂと第３層４１ｃにレーザー光ＬＢが照射され、このレーザー光ＬＢのエネルギーによって第２層４１ｂと第３層４１ｃが加熱され消失して第１バイアホールＶＨ１が形成される。
【００６１】
また、第２導体層ＩＰ２の上側においては、マスク４２の第３材料層４２ｃと第２材料層４２ｂと第１材料層４２ａがレーザー光ＬＢのエネルギーによって加熱され消失して第２スルーホールＳＨ２が形成されると同時に、この第２スルーホールＳＨ２を通じて回路基板４１の第３層４１ｃにレーザー光ＬＢが照射され、このレーザー光ＬＢのエネルギーによって第３層４１ｃが加熱され消失して第２バイアホールＶＨ２が形成される。
【００６２】
先に述べたようにマスク４２を構成する３つの材料層４２ａ〜４２ｃが持つレーザー光ＬＢの吸光係数が第３材料層４２ｃ＜第２材料層４２ｂ＜第１材料層４２ａの関係に設定されているため、第１スルーホールＳＨ１の第３材料層４２ｃが対応する部分の口径はさほど大きくならない。また、マスク４２の第２材料層４２ｂの吸光係数は第３材料層４２ｃの吸光係数よりも大きいが、第２材料層４２ｂへのエネルギー伝達が第３材料層４２ｃによって制限されるため、第１スルーホールＳＨ１の第２材料層４２ｂが対応する部分の口径は第２材料層４２ｂに直接レーザー光ＬＢを照射する場合のように大きくならない。
【００６３】
また、前記の吸光係数の関係から第２スルーホールＳＨ２の第３材料層４２ｃが対応する部分の口径はさほど大きくならない。また、マスク４２の第２材料層４２ｂの吸光係数は第３材料層４２ｃの吸光係数よりも大きいが、第２材料層４２ｂへのエネルギー伝達が第３材料層４２ｃによって制限されるため、第１スルーホールＳＨ１の第２材料層４２ｂが対応する部分の口径は第２材料層４２ｂに直接レーザー光ＬＢを照射する場合のように大きくならない。さらに、マスク４２の第１材料層４２ａの吸光係数は第２材料層４２ｂの吸光係数よりも大きいが、第１材料層４２ａへのエネルギー伝達が第２材料層４２ｂによって制限されるため、第２スルーホールＳＨ２の第１材料層４２ａが対応する部分の口径は第１材料層４２ａに直接レーザー光ＬＢを照射する場合のように大きくならない。
【００６４】
一方、回路基板４１へのエネルギー伝達はその上側のマスク４２によって制限されるため、第１導体層ＩＰ１上の第１バイアホールＶＨ１の口径は第２層４１ｂ及び第３層４１ｃに直接レーザー光ＬＢを照射する場合のように大きくならず、第１バイアホールＶＨ１の内面に生じ得るダメージも抑制される。また、第２導体層ＩＰ２上の第２バイアホールＶＨ２の口径は第３層４１ｃに直接レーザー光ＬＢを照射する場合のように大きくならず、第２バイアホールＶＨ２の内面に生じ得るダメージも抑制される。
【００６５】
つまり、レーザー光ＬＢの照射によってマスク４２を介して回路基板４１に形成される第１バイアホールＶＨ１と第２バイアホールＶＨ２は、エネルギー減衰の関係から逆円錐台形に近い形状となるものの、縦長円柱形に近い高アスペクト比を持つものとなり、しかも、内面ダメージが少ない高品質なものとなる。尚、前記の作用は、マスク４２を構成する第１材料層４２ａの厚みｄ１と第２材料層４２ｂの薄い部分と厚い部分それぞれの厚みｄ２と第３材料層４２ｃの厚みｄ３をそれぞれｄ１≧１／（吸光係数×１０），ｄ２≧１／（吸光係数×１０），ｄ３≧１／（吸光係数×１０）に設定しておくことによって、より的確に得ることができる。
【００６６】
２つのバイアホールＶＨ１及びＶＨ２が形成された後は回路基板４１上からマスク４２が取り除かれ、図５（Ｃ）に示すようにメッキ処理によって第１バイアホールＶＨ１内に銅等の金属から成る第１導体カラムＣＣ１が形成され、第２バイアホールＶＨ２内に銅等の金属から成る第２導体カラムＣＣ２が形成される。
【００６７】
２つの導体カラムＣＣ１及びＣＣ２が形成された後の回路基板４１上には各導体カラムＣＣ１及びＣＣ２の露出端と接続するように単一または複数の電子部品が実装される。実装部品の外部端子は第１導体カラムＣＣ１を介して回路基板４１内の第１導体層ＩＰ１と導通し、第２導体カラムＣＣ２を介して回路基板４１内の第１導体層ＩＰ２と導通する。
【００６８】
前述のレーザー加工方法によれば、マスク４２を構成する３つの材料層４２ａ〜４２ｃが持つレーザー光ＬＢの吸光係数の関係を第１材料層４２ａ＞第２材料層４２ｂ＞び第３材料層４２ｃに設定することにより、第１スルーホールＳＨ１の第３材料層４２ｃが対応する部分の口径の微小化を図ることができると共に、第２材料層４２ｂへのエネルギー伝達を第３材料層４２ｃによって制限することによって第１スルーホールＳＨ１の第２材料層３３ｂが対応する部分の口径の微小化とダメージ抑制を図ることができる。一方、第２スルーホールＳＨ２の第３材料層４２ｃが対応する部分の口径の微小化を図ることができると共に、第２材料層４２ｂへのエネルギー伝達を第３材料層４２ｃによって制限し、また、第１材料層４２ａへのエネルギー伝達を第２材料層４２ｂによって制限することによって第２スルーホールＳＨ２の第２材料層４２ｂと第１材料層４２ａが対応する部分の口径の微小化とダメージ抑制を図ることができる。
【００６９】
また、回路基板４１の第１導体層ＩＰ１の上側部分へのエネルギー伝達をその上側のマスク４２によって制限することによって、回路基板４１の第１導体層ＩＰ１の上側部分に３０μｍ以下の微小口径で、且つ、高アスペクト比を有する第１バイアホールＶＨ１を第１導体層ＩＰ１に達する適切な深さで、且つ、高品質に形成することができると共に、回路基板４１の第２導体層ＩＰ２の上側部分に３０μｍ以下の微小口径で、且つ、高アスペクト比を有する第２バイアホールＶＨ２を第２導体層ＩＰ２に達する適切な深さで、且つ、高品質に形成することができる。しかも、レーザー加工機の対物レンズの収差の影響で第１バイアホールＶＨ１と第２バイアホールＶＨ２の横断面形状が楕円となることを前記のマスク４２によって防止して、真円またこれに近い横断面形状を有するバイアホールＶＨ１及びＶＨ２を回路基板４１に形成することができる。
【００７０】
即ち、レーザー光ＬＢの吸光係数が異なる３つの材料層４２ａ〜４２ｃを吸光係数の大きさの順に積層して構成されたマスク４２を用意し、このマスク４２を吸光係数が最も大きい第２材料層４２ｂまたは第１材料層４２ａが回路基板４１と向き合うように配置し、そして、マスク４２の吸光係数が最も小さい第３材料層４２ｃに向かってレーザー光ＬＢを照射することにより、レーザー加工機の仕様を大幅に変更することなく、回路基板４１に形成されるバイアホールＶＨ１及びＶＨ２の口径及び深さを含む形状の制御を容易に行うことができる。換言すれば、レーザー光ＬＢの吸光係数が異なる３つの材料層４２ａ〜４２ｃを吸光係数の大きさの順に積層して構成されたマスク４２を用意しておくだけで、前記のレーザー加工方法を的確に実施して同様の効果を得ることができる。
【００７１】
尚、前述の説明では、マスクとして３層構成（部分的には２層構成）のものを示したが、４以上または２以下の材料層を吸光係数の大きさの順に積層してマスクを構成しても同様の作用効果を得ることができる。また、マスクを構成する各材料層を樹脂によって形成したものを示したが、各材料層が焼成後のセラミクスであっても同様の作用効果を得ることができる。さらに、マスクの取り扱いを容易とするために、マスクの両面にＰＥＴ等から成る保護フィルムを貼り付けておき、マスク利用時にこのフィルムを剥離するようにしてもよい。
【００７２】
また、前述の説明では、多層構造の回路基板に深さが異なる導体カラム用の２つのバイアホールを形成する方法を例示したが、マスクの層構成を変更すれば深さが異なる３以上のバイアホールを回路基板に形成することができる。また、前述のレーザー加工方法は、単層構造の回路基板に所定深さのバイアホールを適当数形成する場合や基板に溝切りやマーキング等の他の加工を行う場合は勿論のこと、回路基板以外の被加工物に穴開けや溝切りやマーキング等の加工を行う場合等にも幅広く適用でき同様の作用効果を得ることができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、レーザー光によって種々の加工を行う場合においてその加工形状の制御を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】グリーンシートにスルーホールをレーザー加工によって形成する従来方法を示す図
【図２】積層チップインダクタを製造する際に用いられるセラミクスグリーンシートにスルーホールを形成するレーザー加工に本発明を適用した第１実施形態を示す図
【図３】多層構造の回路基板に導体カラム用のバイアホールを形成するレーザー加工に本発明を適用した第２実施形態を示す図
【図４】回路基板の樹脂層に導体カラム用のバイアホールを形成するレーザー加工に本発明を適用した第３実施形態を示す図
【図５】多層構造の回路基板に深さが異なる導体カラム用のバイアホールを形成するレーザー加工に本発明を適用した第４実施形態を示す図
【符号の説明】
ＬＢ…レーザー光、１１…グリーンシート、１１ａ…第１材料層、１１ｂ…第２材料層、ＳＨ…スルーホール、２１…回路基板、２１ａ…第１材料層、２１ｂ…第２材料層、２１ｃ…第３材料層、２１ｄ…第４材料層、ＩＰ…導体層、ＶＨ…バイアホール、ＣＣ…導体カラム、３１…回路基板、３２…樹脂層、ＣＰ…導体層、３３…マスク、３１ａ…第１材料層、３１ｂ…第２材料層、３１ｃ…第３材料層、ＶＨ…バイアホール、ＣＣ…導体カラム、４１…回路基板、ＩＰ１，ＩＰ２…導体層、４２…マスク、４１ａ…第１材料層、４１ｂ…第２材料層、４１ｃ…第３材料層、ＶＨ１，ＶＨ２…バイアホール、ＣＣ１，ＣＣ２…導体カラム。
【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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