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JP2001105164A - レーザ穴あけ加工方法及び加工装置 - Google Patents

レーザ穴あけ加工方法及び加工装置

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Publication number
JP2001105164A
JP2001105164A JP28630499A JP28630499A JP2001105164A JP 2001105164 A JP2001105164 A JP 2001105164A JP 28630499 A JP28630499 A JP 28630499A JP 28630499 A JP28630499 A JP 28630499A JP 2001105164 A JP2001105164 A JP 2001105164A
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Japan
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laser
workpiece
laser beam
mask
holes
Prior art date
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JP28630499A
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English (en)
Inventor
Shiro Hamada
史郎 浜田
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Heavy Industries Ltd filed Critical Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Priority to US10/089,063 priority patent/US6720524B1/en
Priority to CNB008139830A priority patent/CN1170653C/zh
Priority to PCT/JP2000/006878 priority patent/WO2001024964A1/ja
Priority to EP00963076A priority patent/EP1231013A4/en
Priority to TW089120952A priority patent/TW460352B/zh
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 これまでのレーザ穴あけ加工方法に比べて短
い時間で多数の穴あけ加工を行うことのできるレーザ穴
あけ加工装置を提供する。 【解決手段】 レーザ発振器１０と被加工部材としての
プリント配線基板２０との間に、ポリゴンミラー１１、
加工パターンを規定する一列状の複数の穴を持つマスク
１２、ガルバノミラー１６、加工レンズ１７を順に配置
して、レーザ発振器からのレーザ光が前記各要素を順に
経由してプリント配線基板に照射されるようにする。ポ
リゴンミラーは、その一面のミラー毎にマスクの複数の
穴をスキャンするようにレーザ光を振らせることによ
り、プリント配線基板に前記複数の穴が一括して形成さ
れる。ガルバノミラーにより、プリント配線基板に対す
るレーザ光の照射域を一軸方向にシフトさせる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ発振器から
のレーザ光をプリント配線基板やセラミック基板等の被
加工部材に照射して穴あけを行うレーザ穴あけ加工方法
及び加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子機器の小型化、高密度実装化に伴
い、プリント配線基板には高密度化が要求されている。
例えば、ＬＳＩチップを実装してパッケージ化するため
のプリント配線基板としてインターポーザと呼ばれるも
のが知られている。このようなＬＳＩチップとインター
ポーザとの接続は、これまでワイヤボンディング法が主
流であったが、フリップチップ実装と呼ばれる方法が増
加する傾向にあり、パッケージの多ピン化も進んでい
る。
【０００３】このような傾向に伴い、インターポーザに
は、多数のビアホールと呼ばれる穴あけを小径かつ微小
ピッチで行うことが必要となる。
【０００４】このような穴あけ加工は、機械的な微細ド
リルを用いる機械加工や露光（フォトビア）方式が主流
であったが、最近ではレーザ光が利用されはじめてい
る。レーザ光を利用した穴あけ加工装置は、微細ドリル
を用いる機械加工に比べて加工速度や、穴の径の微細化
に対応できる点で優れている。レーザ光としては、レー
ザ発振器の価格、ランニングコストが低いという点から
ＣＯ2 レーザや高調波固体レーザが一般に利用されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】これまでのレーザ穴あ
け加工装置では、レーザ発振器からのレーザビームを反
射ミラー等を含む光学経路を経由させてＸ−Ｙスキャナ
あるいはガルバノスキャナと呼ばれる２軸のガルバノミ
ラーを備えたスキャン光学系に導き、このスキャン光学
系によりレーザビームを振らせて加工レンズを通してプ
リント配線基板に照射することにより穴あけを行ってい
る（例えば、特開平１０−５８１７８号公報参照）。す
なわち、プリント配線基板にあけられるべき穴の位置は
あらかじめ決まっているので、これらの穴の位置情報に
基づいてスキャン光学系を制御することで穴あけが１個
ずつ行われている。
【０００６】しかしながら、Ｘ−Ｙスキャナあるいはガ
ルバノスキャナによるスキャン光学系を使用した１個ず
つの穴あけ加工では、プリント配線基板における穴の数
の増加に比例して加工時間が長くなる。因みに、ガルバ
ノスキャナの応答性は５００ｐｐｓ程度であるため、毎
秒５００穴以上の穴あけは困難である。また、例えば、
一辺が１０ｍｍの正方形のパッケージ基板に、５０μｍ
径の穴が０．２ｍｍのピッチで配列されるとすると、２
５００個の穴が存在する。この場合、毎秒５００穴の穴
あけを行ったとしても、２５００／５００＝５ｓｅｃの
加工時間を必要とする。
【０００７】そこで、本発明の課題は、これまでのレー
ザ穴あけ加工方法に比べて短い時間で多数の穴あけ加工
を行うことのできるレーザ穴あけ加工方法を提供するこ
とにある。
【０００８】本発明の他の課題は、上記の加工方法に適
したレーザ穴あけ加工装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、レーザ発振器
からのレーザ光を被加工部材に照射して穴あけを行うレ
ーザ穴あけ加工方法であり、前記レーザ光を、ポリゴン
ミラー、加工パターンを規定する複数の穴をマスクパタ
ーンとして持つマスク、少なくとも１つのガルバノミラ
ー、加工レンズを経由して照射するようにし、前記ポリ
ゴンミラーは、前記マスクの複数の穴をスキャンするよ
うに前記レーザ光を振らせることにより、前記被加工部
材に前記複数の穴が一括して形成されるようにし、前記
少なくとも１つのガルバノミラーにより、前記被加工部
材に対する前記レーザ光の照射域を一軸方向にシフトさ
せることを特徴とする。
【００１０】本発明の別の態様によるレーザ穴あけ加工
方法は、前記レーザ光を線状あるいは矩形状のレーザビ
ームに整形する整形光学系、ポリゴンミラー、加工パタ
ーンを規定する複数の穴をマスクパターンとして持つマ
スク、少なくとも１つのガルバノミラー、加工レンズを
経由して照射するようにし、前記ポリゴンミラーは、前
記マスクの複数の穴をスキャンするように前記レーザ光
を振らせることにより、前記被加工部材に前記複数の穴
が一括して形成されるようにし、前記少なくとも１つの
ガルバノミラーにより、前記被加工部材に対する前記レ
ーザ光の照射域を一軸方向にシフトさせることを特徴と
する。
【００１１】本発明によればまた、レーザ発振器からの
レーザ光を被加工部材に照射して穴あけを行うレーザ穴
あけ加工装置において、前記レーザ発振器と前記被加工
部材との間に、ポリゴンミラー、加工パターンを規定す
る複数の穴をマスクパターンとして持つマスク、少なく
とも１つのガルバノミラー、加工レンズを配置して、前
記レーザ発振器からのレーザ光が前記各要素を経由して
前記被加工部材に照射されるようにし、前記ポリゴンミ
ラーは、前記マスクの複数の穴をスキャンするように前
記レーザ光を振らせることにより、前記被加工部材に前
記複数の穴が一括して形成されるようにし、前記少なく
とも１つのガルバノミラーにより、前記被加工部材に対
する前記レーザ光の照射域を一軸方向にシフトさせるこ
とを特徴とするレーザ穴あけ加工装置が提供される。
【００１２】本発明の他の態様によるレーザ穴あけ加工
装置は、前記レーザ発振器と前記被加工部材との間に、
前記レーザ光を線状あるいは矩形状のレーザビームに整
形する整形光学系、ポリゴンミラー、加工パターンを規
定する複数の穴をマスクパターンとして持つマスク、少
なくとも１つのガルバノミラー、加工レンズを配置し
て、前記レーザ発振器からのレーザ光が前記各要素を経
由して前記被加工部材に照射されるようにし、前記ポリ
ゴンミラーは、その一面のミラー毎に前記マスクの複数
の穴をスキャンするように前記レーザ光を振らせること
により、前記被加工部材に前記複数列状の複数の穴が一
括して形成されるようにし、前記少なくとも１つのガル
バノミラーにより、前記被加工部材に対する前記レーザ
光の照射域を一軸方向にシフトさせることを特徴とす
る。
【００１３】上記のいずれのレーザ穴あけ加工装置にお
いても、前記ガルバノミラーを２つ備える場合には、一
方のガルバノミラーにより前記被加工部材に対する前記
レーザ光の照射域を一軸方向にシフトさせ、他方のガル
バノミラーにより前記被加工部材に対する前記レーザ光
の照射域を前記一軸方向に直角な方向にシフトさせるこ
とを特徴とする。
【００１４】上記の他の態様によるレーザ穴あけ加工装
置においては、前記レーザ発振器と前記マスクとの間の
光路に更に、前記レーザ光の照射域をシフトさせる間の
前記レーザ光の照射を回避するマスキング機構を設ける
ことが望ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１〜図３を参照して、本発明に
よるレーザ穴あけ加工装置の第１の実施の形態を、プリ
ント配線基板の樹脂層に穴あけ加工を行う場合について
説明する。本装置は、レーザ発振器１０と、ポリゴンミ
ラー１１と、マスク１２と、光学レンズ１３と、反射ミ
ラー１４、１５と、ガルバノミラー１６と、ｆθレンズ
とも呼ばれる加工レンズ１７とを順に配置して成る。そ
して、レーザ発振器１０からのレーザ光が上記の各要素
を順に経由して被加工部材、すなわちプリント配線基板
２０に照射されるように構成されている。
【００１６】ポリゴンミラー１１は、良く知られている
ように、正多角形の各辺に対応する部分に反射ミラーを
持ち、中心軸を中心として回転可能な多面反射ミラーで
あり、ある面の反射ミラーに入射したレーザ光を高速で
ある範囲に振らせることができる。マスク１２は、図２
（ｂ）に示されるように、プリント配線基板２０に対す
る加工パターンを規定する一列状の複数の穴１２ａをマ
スクパターンとして持つ。図２（ａ）はポリゴンミラー
１１に入射するレーザ光の断面形状を示している。ポリ
ゴンミラー１１は、その一面当たりのミラー毎にマスク
１２の複数の穴１２ａをスキャンするように入射レーザ
光を振らせる。この時、ガルバノミラー１６は停止状態
におかれる。その結果、プリント配線基板２０には、マ
スク１２の複数の穴１２ａに対応する形状の複数の穴が
一括して形成される。
【００１７】図３は、プリント配線基板２０に形成され
る穴の加工パターンを示しており、ポリゴンミラー１１
の一面につき、破線で示す照射領域内に複数の穴２０ａ
が一括して形成される。
【００１８】ガルバノミラー１６は、これも良く知られ
ているように、反射ミラーをモータ等の回転駆動機構に
より回転可能にしたものであり、反射ミラーに入射した
レーザ光を所望の位置に照射することができる。本形態
では、ガルバノミラー１６により、プリント配線基板２
０に対するレーザ光の照射域（１回当たりの加工域）を
一軸方向にシフトさせるために使用している。ここで
は、ガルバノミラー１６は、図３に実線で示すポリゴン
ミラー１１によるスキャン方向に対して直角な方向に照
射域をシフトするために使用している。
【００１９】穴あけ加工について説明すると、レーザ発
振器１０からのレーザ光がポリゴンミラー１１のある反
射ミラーに入射すると、入射レーザ光はこの反射ミラー
の回転によって振られることによりマスク１２をスキャ
ンする。マスク１２の各穴１２ａを通過したレーザ光は
反射ミラー１４、１５、固定状態にあるガルバノミラー
１６、加工レンズ１７を経由してプリント配線基板２０
上の所定の照射域に連続して照射される。その結果、マ
スク１２の複数の穴１２ａで規定される形状及び数の穴
２０ａがプリント配線基板２０に形成される。
【００２０】続いて、ガルバノミラー１６がわずかに回
動し、レーザ光の照射域のシフトが行われる。その結
果、ポリゴンミラー１１の次の反射ミラーに入射したレ
ーザ光が前述同様に振られることにより、マスク１２を
スキャンする。そして、マスク１２の各穴１２ａを通過
したレーザ光は反射ミラー１４、１５、ガルバノミラー
１６、加工レンズ１７を経由してプリント配線基板２０
上の次の照射域に連続して照射される。その結果、プリ
ント配線基板２０上の前回の照射域に隣接した領域にマ
スク１２の複数の穴１２ａで規定される形状及び数の穴
２０ａが形成される。以下、上記の動作を繰り返すこと
により、プリント配線基板２０には、図３に示されるよ
うに、マスク１２の複数の穴１２ａで規定される数の穴
２０ａを一列とする複数列の穴が連続して形成される。
【００２１】上記の動作は、レーザ発振器１０が連続状
のレーザ光を発生する場合を前提としている。ここで、
プリント配線基板２０はその樹脂層の厚さにより、１回
のレーザ光の照射では所定の穴あけが完了しない場合が
ある。この場合には、同じ照射域に所定回数のレーザ光
照射が繰り返される。これは、ポリゴンミラー１１によ
るマスク１２のスキャン動作が、上記の所定回数と同じ
枚数の反射ミラーの分だけ繰り返されるまでガルバノミ
ラー１６を固定状態におけば良い。一方、レーザ発振器
１０がパルス状のレーザ光を発生する場合、パルス上の
レーザ光の発生周期がマスク１２における各穴１２ａに
対するスキャン周期と一致するように制御される。そし
て、ガルバノミラー１６の回動周期を上記と同様に設定
することにより、１穴当たり複数個のパルス状レーザ光
を照射することができる。このような動作は、以降で説
明される第２〜第４の実施の形態においても同様に適用
される。
【００２２】ここで、ポリゴンミラー１１によるレーザ
光のスキャン速度は、ガルバノミラー１６のスキャン速
度に比べて十分に高いので、本装置による穴あけ加工速
度は、Ｘ−Ｙスキャナあるいはガルバノスキャナによる
１穴毎の加工方式に比べて十分に高い値が得られる。前
に述べたように、ガルバノミラーは５００Ｈｚ程度の追
従動作しかできないので、１穴ずつ穴あけを行うと、５
００穴／秒程度が限界である。これに対し、ポリゴンミ
ラーによるスキャン速度は非常に高いので、レーザ発振
器１０の発振周波数が加工速度の限界を与えるようにな
る。レーザ発振器１０の発振周波数を２ｋＨｚとする
と、２０００穴／秒程度の加工速度を期待できる。この
場合、例えば、一辺が１０ｍｍの正方形のパッケージ基
板に、５０μｍ径の穴が０．２ｍｍのピッチで２５００
個形成するものとすると、２５００／２０００＝１．２
５ｓｅｃ程度の加工時間で済む。
【００２３】なお、加工レンズ１７の大きさには制限が
あるので、上記の動作によりプリント配線基板２０に多
数の穴を形成することのできる領域には制限がある。通
常、この領域は一辺が数ｃｍ程度の正方形のエリアであ
る。これに対し、本形態による穴あけ加工は、通常、図
４に示すように、複数の加工領域２１が区画されている
多面取り用のプリント配線基板２０に対して加工領域毎
に行われる。１つの加工領域２１に対しては上記の動作
により穴あけ加工が行われるが、プリント配線基板２０
を移動させないと、次の加工領域に対する加工を行うこ
とができない。このため、プリント配線基板２０は、Ｘ
−Ｙステージ機構と呼ばれる駆動機構により駆動されて
Ｘ軸方向及びＹ軸方向に可動のテーブル３０上に搭載さ
れる。テーブル３０は、プリント配線基板２０のチャッ
キング機構を有し、１つの加工領域２１に対する穴あけ
加工が終了すると、次の加工領域を加工レンズ１７の直
下に移動させる。このような制御は、図示しない制御装
置により行われる。そして、このようなＸ−Ｙステージ
機構、テーブル及び制御装置は周知であるので、詳しい
説明は省略する。
【００２４】図５、図６を参照して、本発明によるレー
ザ穴あけ加工装置の第２の実施の形態を、プリント配線
基板の樹脂層に穴あけ加工を行う場合について説明す
る。本装置は、図１に示された反射ミラー１５をガルバ
ノミラー１６Ａに置き換えたものであり、他の構成要素
は図１の形態とまったく同じである。前に述べたよう
に、ガルバノミラー１６は、プリント配線基板２０に対
するレーザ光の照射域を一軸方向（以下、これをＸ軸方
向と呼ぶ）にシフトさせるために使用されるが、ガルバ
ノミラー１６Ａは、プリント配線基板２０に対するレー
ザ光の照射域を前記一軸方向に直角な方向（以下、これ
をＹ軸方向と呼ぶ）にシフトさせるために使用される。
【００２５】穴あけ加工について説明すると、レーザ発
振器１０からのレーザ光がポリゴンミラー１１のある反
射ミラーに入射すると、入射レーザ光はこの反射ミラー
の回転によって振られることによりマスク１２をスキャ
ンする。マスク１２の各穴１２ａを通過したレーザ光は
反射ミラー１４、１５、固定状態にあるガルバノミラー
１６Ａ、１６を経由してプリント配線基板２０上の所定
の照射域に連続して照射される。その結果、マスク１２
の複数の穴１２ａで規定される形状及び数の穴２０ａが
プリント配線基板２０に形成される。
【００２６】続いて、ガルバノミラー１６がわずかに回
動し、Ｘ軸方向に関するレーザ光の照射域のシフトが行
われる。その結果、ポリゴンミラー１１の次の反射ミラ
ーに入射したレーザ光が前述同様に振られることによ
り、マスク１２をスキャンする。そして、マスク１２の
各穴１２ａを通過したレーザ光は反射ミラー１４、１
５、ガルバノミラー１６Ａ、１６、加工レンズ１７を経
由してプリント配線基板２０上の次の照射域に連続して
照射される。その結果、プリント配線基板２０上の前回
の照射域に隣接した領域にマスク１２の複数の穴１２ａ
で規定される形状及び数の穴２０ａが形成される。以
下、上記の動作を繰り返すことにより、プリント配線基
板２０には、図６に示されるように、マスク１２の複数
の穴１２ａで規定される数の穴２０ａを一列とする複数
列の穴がＸ軸方向に連続して形成される。このＸ軸方向
に関する加工領域の範囲ＸL は、加工レンズ１７の大き
さで決まる。
【００２７】次に、ガルバノミラー１６Ａがわずかに回
動して、レーザ光の照射域がＹ軸方向にシフトされる。
このシフト量は、レーザ光の照射域の長手方向の寸法分
である。この後、上記と同様の動作を繰り返すが、ガル
バノミラー１６によるレーザ光の照射域のシフト方向
は、上記の動作とは逆方向となる。これは、ガルバノミ
ラー１６の回動を、上記の場合とは反対方向、すなわち
上記の動作によりある角度だけ回動したものを戻す方向
に行うことを意味する。勿論、Ｙ軸方向に関する加工領
域の範囲も加工レンズ１７の大きさにより決まる。
【００２８】このように、Ｙ軸方向へのシフト用のガル
バノミラー１６Ａを備えることにより、プリント配線基
板２０には、図６に示されるように、マスク１２の複数
の穴１２ａで規定される数の穴２０ａを一列とする複数
列の穴が、互いに隣接した複数の領域に連続して形成さ
れる。
【００２９】図７〜図９を参照して、本発明によるレー
ザ穴あけ加工装置の第３の実施の形態を、プリント配線
基板の樹脂層に穴あけ加工を行う場合について説明す
る。本装置は、図１に示されたマスク１２を別のマスク
４１に置き換えると共に、レーザ発振器１０とポリゴン
ミラー１１との間の光路に、整形光学系４２とマスキン
グ機構４３とを配置したものであり、他の構成要素は図
１の形態とまったく同じである。
【００３０】マスク４１は、図８（ｂ）に示されるよう
に、四角形状のエリアに同形状の多数の穴４１ａを等ピ
ッチでマトリクス状に形成したマスクパターンを持つ
が、これは一例であり、このようなマスクパターンに限
定されるものではない。整形光学系４２は後で説明する
ように、レーザ発振器１０からのレーザ光の断面形状を
線状あるいは矩形状のレーザ光に整形するものである。
マスキング機構４３は、整形光学系４２からのレーザ光
を別の経路にそらすためのものであり、これについても
後で説明する。
【００３１】図１０を参照して、レーザ発振器１０から
のレーザ光は、例えば図１０（ａ）に示すようなビーム
プロファイルを持つ。ビームプロファイルというのは、
レーザビームをその断面形状に関して観察した場合に、
一定のエネルギー値が持続する台形状波形のことであ
る。この場合、整形光学系４２としてシリンドリカルレ
ンズを用いることにより、ビームプロファイルを持つ断
面円形状のレーザビームを、図１０（ｂ）に示すような
線状の断面形状を持つ線状ビームに整形することができ
る。シリンドリカルレンズによれば、線状ビームのサイ
ズを、幅１／１０（ｍｍ）〜数（ｍｍ）、長さ数（ｃ
ｍ）に整形することができる。一方、シリンドリカルレ
ンズに代えて、フライアイレンズを用いることにより、
図１０（ｃ）に示すような矩形の断面形状を持つ矩形状
ビームに整形することができる。この場合、ビームサイ
ズは、一辺が数（ｍｍ）程度である。
【００３２】図８（ａ）は線状に整形されたレーザ光の
断面形状を示し、その長手方向のサイズは、図８（ｂ）
に示すマスク４１の縦幅方向のサイズよりやや大きくな
るようにされる。以下では、線状のレーザビームにより
穴あけ加工を行う場合について説明する。
【００３３】ポリゴンミラー１１は、その一面のミラー
毎にマスク４１の複数列状の複数の穴４１ａから成るマ
スクパターン全面をスキャンするように線状のレーザビ
ームを振らせる。この間、ガルバノミラー１６は停止状
態におかれている。その結果、プリント配線基板２０に
は、マスク４１のマスクパターンで規定される複数列状
の複数の穴が図９に破線で示す照射領域に一括して形成
される。
【００３４】ガルバノミラー１６は、プリント配線基板
２０に対するレーザ光の照射域を一軸方向にシフトさせ
るためのものである。このシフト量は、プリント配線基
板２０における１回の照射領域の縦幅方向の寸法以上の
値である。
【００３５】穴あけ加工について説明すると、整形光学
系４２からの線状のレーザ光がポリゴンミラー１１のあ
る反射ミラーに入射すると、入射レーザ光はこの反射ミ
ラーの回転によって振られることによりマスク４１の全
面をスキャンする。マスク４１の各穴４１ａを通過した
レーザ光は反射ミラー１４、１５、固定状態にあるガル
バノミラー１６、加工レンズ１７を経由してプリント配
線基板２０上の所定の照射域に連続して照射される。そ
の結果、マスク４１のマスクパターンで規定される複数
の穴２０ａがプリント配線基板２０に一括して形成され
る。
【００３６】続いて、ガルバノミラー１６がわずかに回
動し、レーザ光の照射域のシフトが行われる。その結
果、ポリゴンミラー１１の次の反射ミラーに入射したレ
ーザ光が前述同様に振られることにより、マスク４１全
面をスキャンする。そして、マスク４１の各穴４１ａを
通過したレーザ光は反射ミラー１４、１５、ガルバノミ
ラー１６、加工レンズ１７を経由してプリント配線基板
２０上の次の照射域に連続して照射される。その結果、
プリント配線基板２０上の前回の照射域に隣接した領域
にマスク４１のマスクパターンで規定される複数の穴２
０ａが形成される。以下、上記の動作を繰り返すことに
より、プリント配線基板２０には、図９に示されるよう
に、マスク４１のマスクパターンで規定される複数列の
穴２０ａが連続して形成される。
【００３７】次に、線状のレーザ光に代えて、矩形状の
レーザ光を用いて穴あけ加工を行う場合について説明す
る。この場合のレーザ穴あけ加工装置は、矩形状のレー
ザ光の断面サイズが一辺数ｍｍと小さいので、マスクの
サイズもこれに合わせて小さくする。
【００３８】例えば、加工領域２１のサイズが一辺１０
ｍｍの正方形であり、矩形状のレーザ光の断面サイズが
一辺５ｍｍの正方形である場合、図１１（ａ）に示すよ
うに、マスク４１´のサイズを５ｍｍ×１０ｍｍとし、
図１１（ｂ）に示すように、加工領域２１は２つの領域
２１−１、２１−２に等分される。そして、最初に領域
２１−１に矩形状のレーザ光が照射されて、領域２１−
１に一括してマスク４１´のマスクパターンで決まる数
の穴あけが行われる。次に、ガルバノミラー１６により
矩形状のレーザ光の照射域を一軸方向にシフトさせて領
域２１−２に対する穴あけが行われる。
【００３９】なお、図２（ｂ）、図８（ｂ）に示したマ
スクパターンは作図上、穴の数を少なくしてあるが、実
際には微小な穴が微小なピッチで多数設けられているも
のである。
【００４０】ところで、この第３の形態においては、図
９で説明したガルバノミラー１６による照射域のシフト
及び図１１で説明した照射域のシフトには非常に短い時
間ではあるがある時間を必要とする。これに対し、レー
ザ発振器１０の発振は続いているので、上記のシフトの
間に発生されるレーザ光をポリゴンミラー１１に入射さ
せると、プリント配線基板２０の予期しない領域にマス
ク４１、４１´のマスクパターンによる複数の穴あけが
行われてしまうおそれがある。
【００４１】マスキング機構４３は、これを防ぐための
ものであり、上記のシフトが行われている間、整形光学
系４２からのレーザ光をポリゴンミラー１１への入射経
路から外すように作用する。マスキング機構４３の簡単
な例を言えば、回動可能な反射ミラーとターゲット部材
との組合わせで実現できる。すなわち、反射ミラーは通
常は整形光学系４２からのレーザ光をポリゴンミラー１
１に入射させるようにし、上記のシフトの間はわずかに
回動させて整形光学系４２からのレーザ光をターゲット
部材に入射させるようにする。このような制御も、図示
しない制御装置により行われる。なお、ターゲット部材
には、レーザ光の入射による発熱を抑制するために水冷
等の冷却手段を組合わせることが必要となる。このよう
なマスキング機構は、図１、図５において説明した第
１、第２の形態でも、シフト時間が無視できない長さで
ある場合には設置される必要がある。
【００４２】図１２、図１３を参照して、本発明による
レーザ穴あけ加工装置の第４の実施の形態を、プリント
配線基板の樹脂層に穴あけ加工を行う場合について説明
する。本装置は、図７に示された反射ミラー１５をガル
バノミラー１６Ａに置き換えたものであり、他の構成要
素は図７の形態とまったく同じである。前に述べたよう
に、ガルバノミラー１６は、プリント配線基板２０に対
するレーザ光の照射域をＸ軸方向にシフトさせるために
使用されるが、ガルバノミラー１６Ａは、プリント配線
基板２０に対するレーザ光の照射域をＹ軸方向にシフト
させるために使用される。
【００４３】線状のレーザ光による穴あけ加工について
説明すると、整形光学系４２からの線状のレーザ光がポ
リゴンミラー１１のある反射ミラーに入射すると、入射
レーザ光はこの反射ミラーの回転によって振られること
によりマスク４１の全面をスキャンする。マスク４１の
各穴４１ａを通過したレーザ光は反射ミラー１４、１
５、固定状態にあるガルバノミラー１６、加工レンズ１
７を経由してプリント配線基板２０上の所定の照射域２
０Ａに連続して照射される。その結果、マスク４１のマ
スクパターンで規定される複数の穴２０ａがプリント配
線基板２０に一括して形成される。
【００４４】続いて、ガルバノミラー１６がわずかに回
動し、レーザ光の照射域のシフトが行われる。その結
果、ポリゴンミラー１１の次の反射ミラーに入射したレ
ーザ光が前述同様に振られることにより、マスク４１全
面をスキャンする。そして、マスク４１の各穴４１ａを
通過したレーザ光は反射ミラー１４、１５、ガルバノミ
ラー１６、加工レンズ１７を経由してプリント配線基板
２０上の次の照射域２０Ｂに連続して照射される。その
結果、プリント配線基板２０上の前回の照射域２０Ａに
隣接した領域２０Ｂにマスク４１のマスクパターンで規
定される複数の穴２０ａが形成される。このＸ軸方向に
関する加工領域の範囲ＸL は、加工レンズ１７の大きさ
で決まる。
【００４５】次に、ガルバノミラー１６Ａがわずかに回
動して、レーザ光の照射域がＹ軸方向にシフトされる。
このシフト量は、レーザ光の照射域の幅方向の寸法分で
ある。この後、上記と同様の動作を繰り返すが、ガルバ
ノミラー１６によるレーザ光の照射域のシフト方向は、
上記の動作とは逆方向となる。これは、ガルバノミラー
１６の回動を、上記の場合とは反対方向、すなわち上記
の動作によりある角度だけ回動したものを戻す方向に行
うことを意味する。勿論、Ｙ軸方向に関する加工領域の
範囲も加工レンズ１７の大きさにより決まる。
【００４６】このように、Ｙ軸方向へのシフト用のガル
バノミラー１６Ａを備えることにより、プリント配線基
板２０には、図１３に示されるように、マスク４１のマ
スクパターンで規定される複数列の穴２０ａが、互いに
隣接した複数の領域に連続して形成される。
【００４７】なお、この第４の実施の形態においては、
矩形状のレーザ光を使用して穴あけを行う場合、各照射
域２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃに対する穴あけ加工が図１１
で説明した方法と同様の方法で行われる。マスキング機
構４３は、第３の実施の形態で説明した動作と同様に動
作する。
【００４８】レーザ発振器１０としては、ＹＡＧレーザ
発振器、ＣＯ2 レーザ発振器、その第２高調波（２
ω）、第３高調波（３ω）、第４高調波（４ω）を用い
たり、更にはエキシマレーザ発振器を用いることができ
る。また、被加工部材はプリント配線基板のような樹脂
材料に限らず、セラミックのような基板材料にも穴あけ
加工を行うことができる。
【００４９】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、これまでのレーザ穴あけ加工装置に比べて短い時間
で多数の穴あけ加工を行うことのできるレーザ穴あけ加
工方法及び加工装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるレーザ穴あけ
加工装置の構成を示した図である。
【図２】図１の加工装置に使用されるレーザ光の断面形
状及びマスクのマスクパターンの一例を示した図であ
る。
【図３】図１の加工装置により形成される加工パターン
の一例を示した図である。
【図４】本発明による加工装置の加工対象となる多面取
り用のプリント配線基板の一例を示した図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態によるレーザ穴あけ
加工装置の構成を示した図である。
【図６】図５の加工装置により形成される加工パターン
の一例を示した図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態によるレーザ穴あけ
加工装置の構成を示した図である。
【図８】図７の加工装置に使用されるレーザ光の断面形
状及びマスクのマスクパターンの一例を示した図であ
る。
【図９】図７の加工装置により形成される加工パターン
の一例を示した図である。
【図１０】本発明において使用されるレーザ光のビーム
プロファイルと、図７に示された整形光学系によるレー
ザ光の断面形状を示した図である。
【図１１】図７に示された加工装置において矩形状のレ
ーザ光を用いて加工領域を４つの領域に分割して加工す
る場合の方法を説明するための図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態によるレーザ穴あ
け加工装置の構成を示した図である。
【図１３】図１２の加工装置により形成される加工パタ
ーンの一例を示した図である。
【符号の説明】
１０ レーザ発振器 １１ ポリゴンミラー １２、４１ マスク １３ 光学レンズ １４、１５ 反射ミラー １６、１６Ａ ガルバノミラー １７ 加工レンズ ２０ プリント配線基板 ２１ 加工領域 ３０ テーブル ４２ 整形光学系 ４３ マスキング機構

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 レーザ発振器からのレーザ光を被加工部
    材に照射して穴あけを行うレーザ穴あけ加工方法におい
    て、前記レーザ光を、ポリゴンミラー、加工パターンを
    規定する複数の穴をマスクパターンとして持つマスク、
    少なくとも１つのガルバノミラー、加工レンズを経由し
    て照射するようにし、前記ポリゴンミラーは、前記マス
    クの複数の穴をスキャンするように前記レーザ光を振ら
    せることにより、前記被加工部材に前記複数の穴が一括
    して形成されるようにし、前記少なくとも１つのガルバ
    ノミラーにより、前記被加工部材に対する前記レーザ光
    の照射域を一軸方向にシフトさせることを特徴とするレ
    ーザ穴あけ加工方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のレーザ穴あけ加工方法に
    おいて、前記ガルバノミラーを２つ備え、一方のガルバ
    ノミラーにより前記被加工部材に対する前記レーザ光の
    照射域を一軸方向にシフトさせ、他方のガルバノミラー
    により前記被加工部材に対する前記レーザ光の照射域を
    前記一軸方向に直角な方向にシフトさせることを特徴と
    するレーザ穴あけ加工方法。
  3. 【請求項３】 レーザ発振器からのレーザ光を被加工部
    材に照射して穴あけを行うレーザ穴あけ加工方法におい
    て、前記レーザ光を線状あるいは矩形状のレーザビーム
    に整形する整形光学系、ポリゴンミラー、加工パターン
    を規定する複数の穴をマスクパターンとして持つマス
    ク、少なくとも１つのガルバノミラー、加工レンズを経
    由して照射するようにし、前記ポリゴンミラーは、前記
    マスクの複数の穴をスキャンするように前記レーザ光を
    振らせることにより、前記被加工部材に前記複数の穴が
    一括して形成されるようにし、前記少なくとも１つのガ
    ルバノミラーにより、前記被加工部材に対する前記レー
    ザ光の照射域を一軸方向にシフトさせることを特徴とす
    るレーザ穴あけ加工方法。
  4. 【請求項４】 請求項３記載のレーザ穴あけ加工方法に
    おいて、前記ガルバノミラーを２つ備え、一方のガルバ
    ノミラーにより前記被加工部材に対する前記レーザ光の
    照射域を一軸方向にシフトさせ、他方のガルバノミラー
    により前記被加工部材に対する前記レーザ光の照射域を
    前記一軸方向に直角な方向にシフトさせることを特徴と
    するレーザ穴あけ加工方法。
  5. 【請求項５】 請求項３あるいは４記載のレーザ穴あけ
    加工方法において、前記レーザ発振器と前記マスクとの
    間の光路にマスキング機構を配置することにより、前記
    レーザ光の照射域をシフトさせる間の前記レーザ光の照
    射を回避することを特徴とするレーザ穴あけ加工方法。
  6. 【請求項６】 レーザ発振器からのレーザ光を被加工部
    材に照射して穴あけを行うレーザ穴あけ加工装置におい
    て、 前記レーザ発振器と前記被加工部材との間に、ポリゴン
    ミラー、加工パターンを規定する複数の穴をマスクパタ
    ーンとして持つマスク、少なくとも１つのガルバノミラ
    ー、加工レンズを配置して、前記レーザ発振器からのレ
    ーザ光が前記各要素を経由して前記被加工部材に照射さ
    れるようにし、 前記ポリゴンミラーは、前記マスクの複数の穴をスキャ
    ンするように前記レーザ光を振らせることにより、前記
    被加工部材に前記複数の穴が一括して形成されるように
    し、 前記少なくとも１つのガルバノミラーにより、前記被加
    工部材に対する前記レーザ光の照射域を一軸方向にシフ
    トさせることを特徴とするレーザ穴あけ加工装置。
  7. 【請求項７】 請求項６記載のレーザ穴あけ加工装置に
    おいて、前記ガルバノミラーを２つ備え、一方のガルバ
    ノミラーにより前記被加工部材に対する前記レーザ光の
    照射域を一軸方向にシフトさせ、他方のガルバノミラー
    により前記被加工部材に対する前記レーザ光の照射域を
    前記一軸方向に直角な方向にシフトさせることを特徴と
    するレーザ穴あけ加工装置。
  8. 【請求項８】 レーザ発振器からのレーザ光を被加工部
    材に照射して穴あけを行うレーザ穴あけ加工装置におい
    て、 前記レーザ発振器と前記被加工部材との間に、前記レー
    ザ光を線状あるいは矩形状のレーザビームに整形する整
    形光学系、ポリゴンミラー、加工パターンを規定する複
    数の穴をマスクパターンとして持つマスク、少なくとも
    １つのガルバノミラー、加工レンズを配置して、前記レ
    ーザ発振器からのレーザ光が前記各要素を経由して前記
    被加工部材に照射されるようにし、 前記ポリゴンミラーは、前記マスクの複数の穴をスキャ
    ンするように前記レーザ光を振らせることにより、前記
    被加工部材に前記複数の穴が一括して形成されるように
    し、 前記少なくとも１つのガルバノミラーにより、前記被加
    工部材に対する前記レーザ光の照射域を一軸方向にシフ
    トさせることを特徴とするレーザ穴あけ加工装置。
  9. 【請求項９】 請求項８記載のレーザ穴あけ加工装置に
    おいて、前記ガルバノミラーを２つ備え、一方のガルバ
    ノミラーにより前記被加工部材に対する前記レーザ光の
    照射域を一軸方向にシフトさせ、他方のガルバノミラー
    により前記被加工部材に対する前記レーザ光の照射域を
    前記一軸方向に直角な方向にシフトさせることを特徴と
    するレーザ穴あけ加工装置。
  10. 【請求項１０】 請求項８あるいは９記載のレーザ穴あ
    け加工装置において、前記レーザ発振器と前記マスクと
    の間の光路に更に、前記レーザ光の照射域をシフトさせ
    る間の前記レーザ光の照射を回避するマスキング機構を
    設けたことを特徴とするレーザ穴あけ加工装置。
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