(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビアホール加工用レーザ装置からの加工用パルスレーザビームを、第１層と第２層とを有する複合材料の上記第１層に繰り返し照射させて、該第１層の厚さが所定の厚さとなるようにビアホールを形成するビアホール加工方法において、
上記加工用パルスレーザビームを第１層に照射させることによって該第１層の表面に生じる直接振動と、この直接振動が上記第２層に伝播されて反射されることによって該第１層の表面に再び生じる反射振動とを計測し、上記加工用パルスレーザビームを第１層に繰り返し照射させて該第１層の厚さが次第に薄くなることにより上記直接振動が得られた時間と反射振動が得られた時間との時間差が予め定めた所定値以内となったら、上記加工用パルスレーザビームによる第１層のビアホール加工を停止することを特徴とするビアホール加工方法。
【請求項２】
上記反射振動は、第２層の表面の反射によって得られる第１の反射振動と、第２層の裏面の反射によって得られる第２の反射振動とのいずれか一方であることを特徴とする請求項１に記載のビアホール加工方法。
【請求項３】
ビアホール加工用レーザ装置からの加工用パルスレーザビームを、第１層と第２層とを有する複合材料の上記第１層に繰り返し照射させて、該第１層の厚さが所定の厚さとなるようにビアホールを形成するビアホール加工方法において、
上記加工用パルスレーザビームを第１層に照射させることによって該第１層の表面に生じる振動を計測し、上記加工用パルスレーザビームを第１層に繰り返し照射させて該第１層の厚さが次第に薄くなることにより上記計測値が予め定めた所定値以上となったら上記加工用パルスレーザビームによる第１層のビアホール加工を停止することを特徴とするビアホール加工方法。
【請求項４】
上記計測する振動は、上記加工用パルスレーザビームを第１層に照射させることによって該第１層の表面に直接生じる直接振動と、この直接振動が上記第２層に伝播され、該第２層の表面によって反射されることによって上記第１層の表面に再び生じる第１の反射振動と、上記直接振動が上記第２層に伝播され、該第２層の裏面によって反射されることによって上記第１層の表面に再び生じる第２の反射振動とのいずれかであることを特徴とする請求項３に記載のビアホール加工方法。
【請求項５】
プローブ用レーザ装置からプローブ用レーザビームを上記第１層の表面に照射するとともに、この第１層の表面から反射されたプローブ用レーザビームを光干渉計に入力させて、この光干渉計で上記振動を計測することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のビアホール加工方法。
【請求項６】
上記光干渉計は、共焦点ファブリペロー光干渉計であることを特徴とする請求項５に記載のビアホール加工装置。
【請求項７】
上記第１層が絶縁樹脂層であり、また第２層が金属の導電層であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のビアホール加工方法。
【請求項８】
上記ビアホール加工を停止した後に、エッチングによりビアホールの底部における第１層を除去して第２層を露出させることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のビアホール加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複合材料にビアホールを加工するビアホール加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば第１層としての絶縁樹脂層と第２層としての金属の導電層とを備えるプリント基板等の複合材料について、上記絶縁樹脂層に所定深さのビアホールを形成する場合には、すなわち上記導電層を露出させることなく所定厚さの絶縁樹脂層を残して必要な深さのビアホールを形成する場合には、予め上記深さが得られるまでのビアホール加工用のレーザ装置によるショット数や加工時間を計測しておき、そのショット数が得られたとき、又は加工時間が経過したときに加工を終了するようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述したショット数や加工時間を計測して加工を終了する場合には、レーザ装置の出力変動や複合材料のバラツキ等から、残される絶縁樹脂層の厚さが不均一となる欠点があった。
仮に、残される絶縁樹脂層の厚さが薄すぎたり完全に除去された場合には、導電層が加熱されて他の部分において該導電層と絶縁樹脂層との間に剥離が生じたり、最悪の場合には導電層に貫通孔が穿設されてプリント基板としては不適切なものとなることがあった。
他方、残される絶縁樹脂層の厚さが厚すぎた場合には、次のエッチング工程で該絶縁樹脂層を完全に除去して上記導電層を露出させることができず、やはりプリント基板としては不適切なものとなることがあった。
本発明はそのような事情に鑑み、より精度よくビアホールを加工することができるビアホール加工方法を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち請求項１の発明は、ビアホール加工用レーザ装置からの加工用パルスレーザビームを、第１層と第２層とを有する複合材料の上記第１層に繰り返し照射させて、該第１層の厚さが所定の厚さとなるようにビアホールを形成するビアホール加工方法において、
上記加工用パルスレーザビームを第１層に照射させることによって該第１層の表面に生じる直接振動と、この直接振動が上記第２層に伝播されて反射されることによって該第１層の表面に再び生じる反射振動とを計測し、上記加工用パルスレーザビームを第１層に繰り返し照射させて該第１層の厚さが次第に薄くなることにより上記直接振動が得られた時間と反射振動が得られた時間との時間差が予め定めた所定値以内となったら、上記加工用パルスレーザビームによる第１層のビアホール加工を停止するようにしたものである。
上記反射振動としては、第２層の表面の反射によって得られる第１の反射振動と、第２層の裏面の反射によって得られる第２の反射振動とのいずれか一方を用いることができる。
また請求項３の発明は、ビアホール加工用レーザ装置からの加工用パルスレーザビームを、第１層と第２層とを有する複合材料の上記第１層に繰り返し照射させて、該第１層の厚さが所定の厚さとなるようにビアホールを形成するビアホール加工方法において、
上記加工用パルスレーザビームを第１層に照射させることによって該第１層の表面に生じる振動を計測し、上記加工用パルスレーザビームを第１層に繰り返し照射させて該第１層の厚さが次第に薄くなることにより上記計測値が予め定めた所定値以上となったら上記加工用パルスレーザビームによる第１層のビアホール加工を停止するようにしたものである。
上記計測する振動は、上記加工用パルスレーザビームを第１層に照射させることによって該第１層の表面に直接生じる直接振動と、この直接振動が上記第２層に伝播され、該第２層の表面によって反射されることによって上記第１層の表面に再び生じる第１の反射振動と、上記直接振動が上記第２層に伝播され、該第２層の裏面によって反射されることによって上記第１層の表面に再び生じる第２の反射振動とのいずれかを用いることができる。
【０００５】
請求項１の発明においては、ビアホール加工用レーザ装置からの加工用パルスレーザビームを複合材料の第１層に照射させると、その照射によって第１層の表面に直接振動が生じるようになる。そしてこの直接振動が上記第２層に伝播されると、該直接振動は第２層の表面によって反射され、第１層の表面に再び第１の反射振動を生じさせるようになる。さらに、上記直接振動は第２層内を伝播されて該第２層の裏面でも反射され、第１層の表面に再び第２の反射振動を生じさせるようになる。
加工の初期は第１層の厚さが厚いので、第１層からの直接振動が得られた瞬間から、第２層からの反射振動（第１反射振動又は第２反射振動）が得られるまでの時間差は大きいが、ビアホールの加工が進んで第１層の厚さが薄くなると、両者の時間差は小さくなる。なお、第２層の厚さは変化しないので、第１反射振動が得られてから第２反射振動が得られるまでの時間差は一定である。
したがって、残存する第１層の厚さが所定の厚さとなった際の時間差を予め計測しておき、上記時間差が予め定めた所定値以内となったら上記ビアホール加工用のレーザ装置による第１層のビアホール加工を停止すれば、常に残存する第１層の厚さを所定の厚さに高精度で管理することができることになる。
また上記振動は、プローブ用レーザ装置からプローブ用レーザビームを上記第１層の表面に照射するとともに、この第１層の表面から反射されたプローブ用レーザビームを光干渉計に入力させることによって、該光干渉計で計測することができる。
また請求項３の発明においては、上述した直接振動、第１の反射振動および第２の反射振動におけるそれぞれの振動数や振幅は、第１層の厚さが薄くなるに従って大きくなるので、予め残存する第１層の厚さが所定の厚さとなった際の計測値の大きさを計測しておけばよい。この場合には、上記計測値が予め定めた所定値以上となったら上記ビアホール加工用のレーザ装置による第１層のビアホール加工を停止すれば、残存する第１層の厚さを所定の厚さに高精度で管理することができることになる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図示実施例について本発明を説明すると、図１において、ビアホール加工用レーザ装置１としては、例えば１０．６μｍの波長を有する加工用パルスレーザビームＬ１を放射するＣＯ２パルスガスレーザ装置１を用いることができる。このレーザビームＬ１は、ビームコンバイナ２、ビームセパレータとしての穴あき反射ミラー３、および集光レンズ４を介して複合材料５に照射されるようになっている。
上記加工用パルスレーザビームＬ１としては１０．６μｍの波長を有するものに限定されるものではなく、複合材料５にビアホールを加工することができれば如何なるパルスレーザビームであってもよい。
上記複合材料５は、第１層５Ａと第２層５Ｂとを備えたプリント基板であって、上記第１層５Ａは、例えばポリイミド等からなる絶縁樹脂層５Ａからなり、また第２層は金属の導電層、より具体的には銅層５Ｂからなっている。そして上記レーザ装置１からのレーザビームＬ１を絶縁樹脂層５Ａに照射することにより、銅層５Ｂの僅か手前までビアホール５Ｃを形成するようにしている。
【０００７】
プローブ用レーザ装置６は、例えば０．６３μｍの波長を有する連続レーザビームＬ２を放射するＨｅ−Ｎｅレーザ装置６を用いることができ、このプローブ用レーザビームＬ２は上記ビームコンバイナ２で上記レーザ装置１からのパルスレーザビームＬ１の光軸に集合され、上記穴あき反射ミラー３および集光レンズ４を介して複合材料５に照射されるようになっている。このプローブ用レーザビームＬ２としても０．６３μｍの波長を有するものに限定されるものではなく、複合材料５の表面で反射されるものであれば如何なるレーザビームであってもよい。
さらに上記複合材料５から反射されたプローブ用レーザビームＬ２の反射レーザビームＬ３は、穴あき反射ミラー３によって上記レーザビームＬ１、Ｌ２の光軸上から横方向に分離され、集光レンズ７および共焦点ファブリペロー光干渉計８を介してアバランシェフォトダイオードや光電子倍増管などの光測定器９に入力される。そしてさらにフィルタ１０および増幅器１１を介してオシロスコープ１２に入力されて波形が検出される。
【０００８】
図２は上記オシロスコープ１２で表示される検出波形で、同図において、１４はプローブ用レーザビームＬ２のみが絶縁樹脂層５Ａの表面に照射されて、該絶縁樹脂層５Ａの表面で反射された反射レーザビームＬ３が検出されている状態における電圧値である。この状態では、光測定器９によって検出される電圧は小さな値１４となっている。
この状態で加工用パルスレーザビームＬ１が絶縁樹脂層５Ａの表面に照射されると、その衝撃によって絶縁樹脂層５Ａの表面に振動が生じる。このときの振動を、すなわち加工用パルスレーザビームＬ１が絶縁樹脂層５Ａの表面に照射されることによって直接的に生じる振動を直接振動と称する。
絶縁樹脂層５Ａの表面に上記直接振動が生じてその表面に微少な変位が生じると、該表面によって反射される反射レーザビームＬ３の光路長に差が生じるようになり、光干渉計８はその光路長の差により上記振動を光の強弱として検出することができる。そして光測定器９はその光の強弱を電圧に変換するので、該光測定器９による検出電圧は大きな値１５となる。すなわち、光干渉計８によって上記直接振動１５を測定することができることになる。
上記直接振動１５を検出することができるのは微少な時間であり、絶縁樹脂層５Ａの表面の直接振動が収まれば、光測定器９によって検出される電圧は再び小さな値１４となる。
【０００９】
上記直接振動１５は、絶縁樹脂層５Ａ内を伝達されて銅層５Ｂに伝播されると、該直接振動は銅層５Ｂの表面によって反射され、再び絶縁樹脂層５Ａ内を伝達されて該絶縁樹脂層５Ａの表面に振動を生じさせるようになる。このときの振動を第１の反射振動１６と称する。
また、上記銅層５Ｂに伝播された直接振動は、該銅層５Ｂの表面によって反射されるだけではなく銅層５Ｂ内を伝達されるようになり、該銅層５Ｂの裏面によっても反射されるようになる。そして該銅層５Ｂの裏面によって反射された直接振動は、該銅層５Ｂ内および上記絶縁樹脂層５Ａ内を伝達されて、上記第１の反射振動１６よりも遅れて、該絶縁樹脂層５Ａの表面に振動を生じさせるようになる。このときの振動を第２の反射振動１７と称する。
上記絶縁樹脂層５Ａの表面に生じる第１の反射振動１６と第２の反射振動１７とは、図２に示すように、時間差を持って順次光干渉計８によって検出され、光測定器９によって電圧に変換されるようになる。このとき、第１の反射振動１６は絶縁樹脂層５Ａ内を伝達される間に減衰されて小さくなるので、上記直接振動１５よりも小さな電圧値となる。また第２の反射振動１７は銅層５Ｂ内を伝達される分、第１の反射振動１６よりも小さな電圧値となる。
【００１０】
絶縁樹脂層５Ａの加工初期には、該絶縁樹脂層５Ａの表面と銅層５Ｂの表面との距離、すなわち絶縁樹脂層５Ａの厚さδは厚いので、上記絶縁樹脂層５Ａの表面の直接振動１５が得られてから銅層５Ｂの表面の反射による第１の反射振動１６が得られるまでの時間的間隔ｔ０は大きくなっている。
この状態からビアホール５Ｃの加工が進み、絶縁樹脂層５Ａの厚さδが薄くなってくると、該絶縁樹脂層５Ａの表面と銅層５Ｂの表面との距離が短くなるので、絶縁樹脂層５Ａの表面の直接振動１５と銅層５Ｂの表面による第１の反射振動１６との時間的間隔が次第に小さくなる（図３参照）。同様に、直接振動１５と銅層５Ｂの裏面による第２の反射振動１７との時間的間隔も次第に小さくなるが、第１の反射振動１６と第２の反射振動１７との時間的間隔ｔは、銅層５Ｂの厚さに変化がないので一定である。
そして図３に示すように、ビアホール５Ｃの必要な深さが得られた際、すなわち絶縁樹脂層５Ａの厚さδが所定の薄さとなった際における上記直接振動１５と第１の反射振動１６との時間的間隔ｔ１は予め計測してあり、その所定の時間的間隔ｔ１が得られたら上記加工用パルスレーザビームＬ１の照射が停止される。これにより、所定の薄さδの絶縁樹脂層５Ａを残して必要な深さのビアホール５Ｃが得られることになる。そしてこの後、従来公知のエッチングによりビアホール５Ｃの底部における絶縁樹脂層５Ａが除去されて銅層５Ｂの表面が露出される。
【００１１】
なお、絶縁樹脂層５Ａの厚さδが所定の薄さとなった際における直接振動１５と第２の反射振動１７との時間的間隔を予め計測して、その所定の時間的間隔が得られたら上記加工用パルスレーザビームＬ１の照射を停止しても、所定の薄さδの絶縁樹脂層５Ａを残して必要な深さのビアホール５Ｃを得ることができることは明かである。
【００１２】
次に、上記実施例では、所定の時間的間隔ｔ１が得られたら加工を終了させるようにしているが、その代わりに、絶縁樹脂層５Ａの厚さδが薄くなってくると上記直接振動１５、第１の反射振動１６および第２の反射振動１７における振動数や振幅がそれぞれ次第に大きくなってくるので、これを利用して必要な深さのビアホール５Ｃを得るようにしてもよい。
すなわち、複合材料５にビアホール５Ｃが形成されていない状態では該複合材料５は厚く、ビアホール５Ｃが深く形成されるに従って該複合材料５は薄くなる。すると、厚い複合材料５に加工用パルスレーザビームＬ１を照射した際にはその直接振動１５の振動数は相対的に低いが、複合材料５が薄くなるに従って直接振動１５の振動数が高くなり、また振幅も大きくなる。これは、第１の反射振動１６および第２の反射振動１７についても同様である。そして上記振動１５、１６、１７の振動数や振幅が大きくなると、上記光干渉計８によって測定される光の強弱が大きくなるのでその計測値が大きくなり、光測定器９で得られる電圧も高くなる。
したがって、例えば直接振動１５について述べれば、予め絶縁樹脂層５Ａの厚さδが所定の薄さとなった際における上記絶縁樹脂層５Ａ電圧ｖの大きさを計測しておき、直接振動１５の電圧がその所定の大きさを越えたら、加工用のパルスレーザビームＬ１の照射を停止させるようにしてもよい。これにより、所定の薄さδの絶縁樹脂層５Ａを残して必要な深さのビアホール５Ｃが得られることになる。
【００１３】
なお、第１の反射振動１６、および第２の反射振動１７の大きさを検出しても同様に必要な深さのビアホール５Ｃを得ることができる。このとき、一般的には値が最も大きい直接振動１５を検出することが望ましいが、第１の反射振動１６、または第２の反射振動１７の大きさを検出してもよい。但し、第１の反射振動１６と第２の反射振動１７との比較では、値の大きい第１の反射振動１６を検出することが望ましい。
また、上記実施例では光干渉計８で測定した光の強さを光測定器９で電圧に変換しているが必ずしもこれに限定されるものではなく、光干渉計８による測定値を利用することができれば如何なるものであってもよい。
【００１４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、第１層の厚さが所定の厚さとなったらビアホール加工用のレーザ装置による第１層のビアホール加工を停止することができるので、従来に比較して精度よくビアホールを加工することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す概略構成図。
【図２】本発明によって得られる波形図。
【図３】図２よりもビアホール加工が進んだ状態における波形図。
【符号の説明】
１…ビアホール加工用レーザ装置      ２…ビームコンバイナ
３…穴あき反射ミラー（セパレータ）  ５…複合材料
５Ａ…絶縁樹脂層（第１層）          ５Ｂ…銅層（第２層）
５Ｃ…ビアホール                    ６…プローブ用レーザ装置
８…光干渉計                        Ｌ１〜Ｌ３…レーザビーム
ｔ１、ｔ２…時間差                    δ…厚さ
【図１】
0004310671.tif 000002
【図２】
0004310671.tif 000003
【図３】
0004310671.tif 000004