(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層基板内のパターンをレーザビームでトリミングするに際し、
前記レーザビームを第１のビーム径にして前記多層基板の表面に近い第１のパターンをトリミングし、
このトリミング実行中に第１のビーム径でトリミングした第１のパターンより下方位置の第２のパターンを第１のビーム径より小さい第２のビーム径に変更した前記レーザビームでトリミングする
トリミング方法。
【請求項２】
ガラスエポキシ多層基板内のパターンをビームエキスパンダを介するレーザビームでトリミングするに際し、
前記ビームエキスパンダには前記多層基板に照射する前記レーザビームの焦点距離が異なる第１のレンズと第２のレンズとが設けられ、
前記第１のレンズでビーム径を大きくして前記多層基板の表面に近い第１のパターンをトリミングし、
このトリミング実行中に第１のビーム径でトリミングした第１のパターンより下方位置の第２のパターンを前記第２のレンズに切替えてビーム径を小さくしてトリミングする
トリミング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品をレーザビームでトリミングして電気特性を調整するトリミング方法とその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から電子部品の電気特性を所定特性に調整するために電子部品の被トリミング部をレーザビームを用いてトリミングしたり、回路基板の電気特性を所定特性に調整するため、前記回路基板の電気特性を測定しながら前記回路基板に実装された電子部品の被トリミング部をレーザビームでトリミングするトリミング方法が用いられている。
【０００３】
この電子部品としてのトリミング部品には、例えば、コンデンサ部品２１がある。このコンデンサ部品２１は、レーザトリミングによって静電容量を変化させることができ、トリマブルコンデンサと呼ばれる。このコンデンサ部品２１は、図８に示すように、両端電極部２２に接触する内部電極部２３を誘電体２４で挟み、内部電極部２３の上方位置には被トリミング部としての上部電極部２５が設けられ、内部電極部２３と上部電極部２５との間で電荷を蓄える構造となっている。
【０００４】
従来のトリミング方法として、図９に示すように、回路基板に実装されたコンデンサ部品２１を例に説明する。
このトリミング方法は、コンデンサ部品２１の静電容量を測定しながら上部電極部２５をレーザビームによってトリミングして前記静電容量を減少させてその測定値が目標値に到達するようにするものである。
【０００５】
最初に、トリミングするトリミングラインを設定しておき、上部電極部２５の領域ＡＢＣＤを認識手段で認識し、レーザビームの第１照射開始点２６ａ，第２照射開始点２６ｂ，第３照射開始点２６ｃと、各照射開始点２６ａ〜２６ｃからのトリミング方向とを設定する。なお、第１照射開始点２６ａは第１本目のトリミングを開始する点、第２照射開始点２６ｂは第２本目のトリミングを開始する点、第３照射開始点２６ｃは第３本目のトリミングを開始する点であり、各照射開始点２６ａ〜２６ｃと前記トリミング方向とは、上部電極部２５の上側から順に削られるように設定されている。
【０００６】
次いで、コンデンサ部品２１の静電容量を測定しながら、レーザビームで前記第１照射開始点２６ａから第１トリミング終了位置２７ａに向けてトリミングを開始する。もし、所定トリミング長さＴ１をトリミングするまでに、静電容量の測定値が目標値に到達すれば、その時点でトリミングを終了する。
【０００７】
図１０に示すように、所定トリミング長さＴ１をトリミングして第１トリミング終了位置２７ａに到達した場合の静電容量は、この第１本目のトリミングにより静電容量Ｖ１だけ減少している。コンデンサの静電容量は、上部電極部２５をトリミング（カット）した面積の大きさに比例して減少する。
【０００８】
静電容量の測定値が目標値Ｓに到達していないので、第２照射開始点２６ｂから第２本目のトリミングを開始する。所定トリミング長さＴ１をトリミングして第２トリミング終了位置２７ｂに到達した場合の静電容量は、この第２本目のトリミングにより静電容量Ｖ２だけさらに減少しているが、静電容量の測定値が目標値Ｓに到達していないので、第３照射開始点２６ｃから第３本目のトリミングを開始する。
【０００９】
トリミング長さＴ２までトリミングしたときに、静電容量の測定値が目標値Ｓに到達し、この第３トリミング終了位置２７ｃでトリミングを終了する。
なお、レーザビームは、第１照射開始点２６ａから第１トリミング終了位置２７ａまで、第２照射開始点２６ｂから第２トリミング終了位置２７ｂまでというように、上部電極部２５を上から順番に照射し、このレーザビームを平行にかつ接触もしくはレーザ加工したラインと重なるように動かして照射する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のトリミング方法では、被トリミングに照射するレーザビームのビーム径は、図９に示すように、ビーム径Ｗとして一定に固定されている。これは、ビームエキスパンダとコリメータとの距離の比でビーム径Ｗが決定され、その距離が固定されているからである。
【００１１】
特に、コンデンサの静電容量を大きく減少させて目標値となるようにトリミングする場合には、静電容量を減少させる分だけビーム径Ｗのレーザビームを重ねるように繰り返し上部電極部２５をトリミングしなければならず、減少させたい静電容量とレーザ照射回数は比例するので、レーザ照射回数が増える分トリミング時間が増え、トリミングに時間がかかるという問題がある。
【００１２】
また、ビーム径Ｗは固定されているので変更することができず、静電容量の測定値が目標値に近づいた場合に、微調して測定値を目標値にするトリミングができない。
【００１３】
また、図１１（ａ）に示すように、ガラスエポキシ１１を主体とする多層基板内の銅パターン１２ａ，１２ｂをカットして回路調整を行う場合では、前記多層基板の表面に近い銅パターン１２ａをレーザビームでカットし、レーザビームを一旦止めてフォーカスを変更した後、さらに、図１１（ｂ）に示すように、銅パターン１２ａの下方位置の銅パターン１２ｂを前記レーザビームでカットしている。なお、１４ａは１回目のトリミングによりカットされた部分を示し、１４ｂは２回目のトリミングによりカットされた部分を示す。
【００１４】
何度もカットを行うためにガラスエポキシ１１の基材に熱が吸収され黒く焼けてしまい、このことにより、電気的な特性が変わり、絶縁が取れなくなったりする問題がある。また、何度も繰り返しカットしなければならいのでトリミングに時間がかかる問題がある。
【００１５】
本発明のトリミング方法は、高速かつ高精度にトリミングするトリミング方法とその装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、トリミング部品またはそのトリミング部品を実装した回路基板の特性を測定しながら被トリミング部をレーザビームでトリミングするに際し、トリミング実行中の測定値と目標値との差が大きいときには前記レーザビームを第１のビーム径として被トリミング部をトリミングし、このトリミング実行中にトリミング実行中の測定値と前記目標値との差が小さくなると前記レーザビームを第１のビーム径より小さい第２のビーム径にトリミング実行中に変更してトリミングするものである。
【００１７】
本発明によると、高速かつ高精度にトリミングすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、多層基板内のパターンをレーザビームでトリミングするに際し、  前記レーザビームを第１のビーム径にして前記多層基板の表面に近い第１のパターンをトリミングし、このトリミング実行中に第１のビーム径でトリミングした第１のパターンより下方位置の第２のパターンを第１のビーム径より小さい第２のビーム径に変更した前記レーザビームでトリミングするトリミング方法としたものであり、前記パターン以外に熱を奪われることなく、高速かつ高精度にトリミングすることができる。
【００２２】
請求項２に記載の発明は、ガラスエポキシ多層基板内のパターンをビームエキスパンダを介するレーザビームでトリミングするに際し、前記ビームエキスパンダには前記多層基板に照射する前記レーザビームの焦点距離が異なる第１のレンズと第２のレンズとが設けられ、前記第１のレンズでビーム径を大きくして前記多層基板の表面に近い第１のパターンをトリミングし、このトリミング実行中に第１のビーム径でトリミングした第１のパターンより下方位置の第２のパターンを前記第２のレンズに切替えてビーム径を小さくしてトリミングするトリミング方法としたものであり、ガラスエポキシの基材に熱を奪われることなく、高速かつ高精度にトリミングすることができる。
【００２５】
以下、本発明のトリミング方法とその装置を具体的な実施の形態に基づいて説明する。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１のトリミング装置は、図１に示すように、トリミング実行中に被トリミング部１に照射するレーザビームのビーム径を変更するビーム径変更手段２と、トリミング実行中の測定値と目標値との比較に応じて前記ビーム径の変更を指示する制御手段３とを設けたものである。
【００２６】
この制御手段３は、例えば、トリミング実行中の測定値と目標値との比較を比較部で行い、その比較結果に応じてビーム径の変更を指示するようにマイクロコンピュータを用いて構成されている。
【００２７】
このビーム径変更手段２は、例えば、被トリミング部１に照射するレーザビームの焦点距離を変更してビーム径を変更するレンズ７ａ〜７ｄを図２に示す光学機構部のビームエキスパンダ４に設けて構成されている。具体的に、このビームエキスパンダ４は、図３に示すように、被トリミング部１に照射するレーザビームの焦点距離の異なるレンズ７ａ〜７ｄが円筒の部分に装着されていて、その円筒を回転させることでレンズを切り替えるように構成されている。
【００２８】
例えば、ビームエキスパンダ４のレンズ４ａでトリミングする場合は、図２（ａ）に示すように、ビーム径を広げられたレーザ光８はコリメータ５によりレーザ光８が平行になるよう屈折させ、ガルバノミラー６により反射された後、フォーカスレンズとしてのｆθレンズ７によりレーザ光８を絞りレーザビームとして被トリミング部１に照射する。なお、レーザビームの最も集光している焦点の合った部分のレーザビームの直径をビーム径と呼び、このときのビーム径はＨ１である。このときビームエキスパンダ４をコリメータ５に水平に近づけると焦点距離は被トリミング部１の表面から下に移動する。逆にビームエキスパンダ４をコリメータ５から遠ざけると焦点距離は被トリミング部１の表面から上に移動する。この方法により被トリミング部１の表面位置が変更された際にもビームエキスパンダ４を移動させることによりフォーカス位置を変更することができる。
【００２９】
ビーム径は、ビームエキスパンダ４とコリメータ５との距離の比で決定される。
トリミング部品としてのコンデンサ部品２１を実装した回路基板の回路特性を測定しながらレーザビームでコンデンサ部品２１の被トリミング部１としての上部電極部２５をトリミングして前記回路基板の回路特性を所定の目標値に調整する場合について説明する。
【００３０】
まず、前記回路基板の回路特性としてのコンデンサ部品２１の静電容量を測定して、初期特性としてトリミング前の静電容量を求める。
コンデンサの静電容量の目標値を制御手段３に設定し、このコンデンサ部品２１の静電容量が目標値になるように、上部電極部２５の上側からトリミングを開始する。
【００３１】
このとき、制御手段３で測定値と目標値とを比較してその差が大きいときには、制御手段３の指示に基づいてビーム径変更手段２はビームエキスパンダ４のレンズを焦点距離の長いレンズ４ａに変更し、図４に示すように、第１のビーム径としてのビーム径Ｈ１で上部電極部２５の第１照射開始点９ａから第１トリミング終了位置１０ａまでをトリミングする。このビーム径Ｈ１は、従来に比べて大きい。所定トリミング長さＴ１をトリミングして第１トリミング終了位置１０ａに到達した場合の静電容量は、図５に示すように、この第１本目のトリミングにより静電容量Ｕ１だけ大きく減少している。この静電容量Ｕ１は、従来の第１本目のトリミングによる静電容量Ｔ１と第２本目のトリミングによる静電容量Ｔ２との和に比べて大きく、本実施の形態１の第１本目のトリミングによって従来に比べて大きく静電容量を減少させていることがわかる。
【００３２】
次に、静電容量の測定値と目標値Ｓとの差が小さくなりこの測定値が目標値Ｓに近づいてきたので、トリミング実行中にビーム径Ｈ１より小さい第２のビーム径としてのビーム径Ｈ２に切替えて第２照射開始点９ｂから第２本目のトリミングを開始する。具体的には、制御手段３では、測定値と目標値とを比較しその差が小さいことからビーム径変更手段２に対してレンズの変更指示を出力し、その変更指示に基づいてビーム径変更手段２は、図２（ｂ）に示すように、ビームエキスパンダ４の焦点距離の長いレンズ４ａを焦点距離の短いレンズ４ｂに変更してビーム径Ｈ１より小さいビーム径Ｈ２に変更する。
【００３３】
トリミング長さＴ１までトリミングした時点で静電容量の測定値が目標値Ｓに到達したので、この第２トリミング終了位置１０ｂでトリミングを終了する。
なお、この実施の形態１では、ビーム径Ｈ１とビーム径Ｈ２で各１回ずつトリミングを行っているが、測定値と目標値との比較に応じて同じビーム径のトリミングを再度繰り返して目標値に到達するように調整することもある。
【００３４】
以上のことより、初期測定の結果、上部電極部２５の面積を多く削る必要がある場合や測定値と目標値Ｓとを比較してその差が大きい場合には、トリミング実行中に焦点距離の長いレンズ４ａに変更して、ビーム径が大きい状態でトリミングを行うことができる。従来では、レーザ加工する部分の少なくとも一部が重なるようにして、何本ものレーザビームで繰り返しカットしなければならなかったが、ビーム径を大きくすることにより１回または従来に比べて少ない回数で行うことができ、トリミング回数を減らすことができる。よって、トリミング時間を短縮することができ、生産性を向上させることができる。
【００３５】
また、トリミング実行中の測定値が目標値Ｓに近づいてきた場合や前記測定値が目標値Ｓより手前に予め設定した値に到達した場合には、トリミング実行中に焦点距離の短いレンズ４ｂに切り替えてビーム径をより細くすることができ、最終的な静電容量の調整を変化率の小さい状態で微少に行うことができ、回路調整値のバラツキを小さくすることができ、高精度な調整を行うことができる。
【００３６】
この実施の形態１では、例えばレーザビームの第１照射開始点９ａからその終了点１０ａまでの一走査内はビーム径が一定であるが、図６に示すようにトリミング実行中の一走査内にビーム径Ｈを変更させてトリミングすることもできる。
【００３７】
この実施の形態１では、ビームエキスパンダに設けられた焦点距離の異なるレンズを切替えてビーム径を変更しているが、ビームエキスパンダとコリメータとの距離を変更させてビーム径を変更するなどビーム径を変更するものであれば、同様の効果を有する。
【００３８】
この実施の形態１では、トリミング部品を実装した回路基板の特性を測定しながらトリミングしているが、トリミング部品単品の特性を測定しながらトリミングする場合であっても、同様の効果を有する。
【００３９】
この実施の形態１では、トリミング部品をコンデンサとしているが、抵抗やインダクタなどコンデンサ以外の電気素子であっても、同様の効果を有する。
（実施の形態２）
本実施の形態２のトリミング方法は、図７に示すように、多層基板内のパターンとしての銅パターン１２ａ，１２ｂをレーザビームでトリミングするに際し、前記レーザビームを第１のビーム径としてのビーム径Ｈ１にして前記多層基板の表面に近い第１のパターンとしての銅パターン１２ａをトリミングし、このトリミング実行中にビーム径Ｈ１でトリミングした銅パターン１２ａより下方位置の第２のパターンとしての銅パターン１２ｂをビーム径Ｈ１より小さい第２のビーム径としてのビーム径Ｈ２に変更した前記レーザビームでトリミングするものである。この多層基板は、ガラスエポキシを主体として形成されていて、その内部に銅パターン１２ａ，１２ｂを形成されている。
【００４０】
この多層基板の内部の銅パターン１２ａ，１７ｂをレーザビームによりトリミング（カット）して回路調整を行う場合について説明する。
まず、実施の形態１と同様にビーム径が太いビーム径Ｈ１で多層基板の表面に近い銅パターン１２ａをカットを行う。次に、ビーム径Ｈ１でトリミングした銅パターン１２ａより下方位置の銅パターン１２ｂをビーム径Ｈ１より小さいビーム径Ｈ２でカットする。
【００４１】
以上のことにより、多層基板のパターン以外に熱を奪われることなく、レーザビームの全ての熱を銅パターン１２ｂに集中させることができ、カットも効率よく行うことができる。また、ビーム径も小さいために高精度にトリミングすることができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように本発明のトリミング方法によれば、トリミング実行中の測定値と目標値との差が大きいときにはレーザビームを第１のビーム径として被トリミング部をトリミングし、このトリミング実行中にトリミング実行中の測定値と前記目標値との差が小さくなると前記レーザビームを第１のビーム径より小さい第２のビーム径にトリミング実行中に変更してトリミングすることにより、測定値と目標値とを比較してその差が大きい場合には、トリミング実行中にビーム径を大きくして１回のトリミング量を増加させてトリミングするので、トリミング回数を減らすことができ、トリミング時間を短縮することができ、生産性を向上させることができる。また、トリミング実行中の測定値が目標値に近づいてきた場合には、トリミング実行中にビーム径をより小さいビーム径に変更することができ、トリミング実行中の測定値の微少調整ができ、最終的な調整値のバラツキを小さくすることができ、高精度な調整を行うことができる。
【００４３】
例えば、コンデンサ部品の静電容量を目標値に到達させる場合では、レーザビームのビーム径を大きくして１ラインカットするのみでコンデンサ容量を大きく減少させることができ、測定している静電容量が目標値に近づいてきたときにはトリミング実行中にビーム径を小さくしてトリミングすることにより微細な特性調整ができ、よって高速で高精度にトリミングすることができる。
【００４４】
また、本発明のトリミング装置は、トリミング実行中に被トリミング部に照射するレーザビームのビーム径を変更するビーム径変更手段と、トリミング実行中の測定値と目標値との比較に応じて前記ビーム径の変更を指示する制御手段とを設けて構成しているので、本発明のトリミング方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の各実施の形態のトリミング装置を示すブロック図
【図２】本発明の各実施の形態のトリミング装置の光学機構部を示す図
【図３】本発明の各実施の形態のビームエキスパンダを示す平面図
【図４】本発明の実施の形態１のトリミング状態を示す平面図
【図５】同実施の形態１の静電容量を示す特性図
【図６】本発明の他の実施の形態のトリミング状態を示す平面図
【図７】本発明の実施の形態２の多層基板のトリミング状態を示す断面図
【図８】従来のトリミング状態を示す平面図
【図９】従来の静電容量を示す特性図
【図１０】従来のコンデンサ部品の概観斜視図
【図１１】従来の多層基板のトリミング状態を示す断面図
【符号の説明】
１    被トリミング部
２    ビーム径変更手段
３    制御手段
４    ビームエキスパンダ
４ａ〜４ｄ    焦点距離の異なるレンズ
１１    ガラスエポキシ
１２ａ，１２ｂ  銅パターン
１３ａ  ビーム径Ｈ１でカットされた部分
１３ｂ  ビーム径Ｈ２でカットされた部分
Ｈ      ビーム径
Ｈ１    大きいビーム径
Ｈ２    小さいビーム径
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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