レーザ加工方法およびレーザ加工装置
【課題】強度を増した被加工物にBVH加工工法を実施した場合であっても、補強材(ガラス繊維)の突き出し、内層銅箔への熱ダメージ、表層から絶縁層にいたる樹脂への熱ダメージによりデスミア後にエッジバックが発生して補強材(ガラス繊維)の突き出しがさらに長くなるという課題を抑制するレーザ加工方法を提供する。
【解決手段】穴20の径よりも小さなスポット径の第1のレーザ光21,22を穴20の内周に沿って照射して加工するステップと、穴20の径よりも小さなスポット径で、かつ第1のレーザ光21,22よりも波長の長い第2のレーザ光24を穴20の周よりも内側に照射するステップを有し、後のステップによって、前のステップで加工されずに残った部分を加工する。
【解決手段】穴20の径よりも小さなスポット径の第1のレーザ光21,22を穴20の内周に沿って照射して加工するステップと、穴20の径よりも小さなスポット径で、かつ第1のレーザ光21,22よりも波長の長い第2のレーザ光24を穴20の周よりも内側に照射するステップを有し、後のステップによって、前のステップで加工されずに残った部分を加工する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はレーザによる穴あけ加工を行うレーザ加工方法およびレーザ加工装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
パーソナルコンピュータや携帯電話等に搭載されているプリント基板および電子部品は年々小型化、高集積化、複合モジュール化に伴い、基板や部品にあける穴径の小径化、狭ピッチ化の需要が増えてきている。
【0003】
また、近年部品の小型化、高集積化、複合モジュール化に伴い、それらの元となる基材が薄板化になってきている。基材が薄くなるにつれ基材の強度が劣り、それに伴う不具合が発生してきたため薄板でありながら、強度が上がった基材に移行しつつある。よって、ドリルによる穴あけに代わってレーザによる穴あけ加工が行われてきている。
【0004】
このような従来のプリント基板のレーザ穴あけ加工の一つに、未貫通穴形成(以下、BVHと記す)加工工法がある。図13はBVH加工工法について示す断面図である。BVH加工工法は図13で示すように被加工物の樹脂などの絶縁層101をレーザによって加工し、内層銅箔102の深さまでレーザ加工を行い、穴103を形成する工法である。
【0005】
この加工工法は、図14,図15に示すような加工工法がある。まず図14の加工工法はパンチング加工工法といい、加工穴径と同等の径のレーザ光を用い、被加工物の加工する位置にレーザ光を単発または連発照射する加工工法である。また、図15の加工工法はトレパニング加工工法といい、加工穴径φAμmに対し、φ10μm〜φ20μm程度の径φBμm(A>B)のレーザ光を用い、被加工物に加工形成する穴の形状に沿って次に照射するレーザが重なる程度の距離を離した間隔でレーザ光を順次照射し、前記穴の形状の全周にレーザ照射をおこなう加工工法である。
【0006】
これら加工工法を用いて図13に示す被加工物の内層銅箔102の深さまでレーザ加工の深さが達するBVH加工を行っていた。
【0007】
しかし近年、強度を増した被加工物が増えてきた。その大半は図16(a)で示すように被加工物の絶縁層101の中に例えばガラス繊維などの補強材104を配置したもので、絶縁層101と補強材104のレーザの吸収率が異なり、その材料を被加工物としてBVH加工工法を実施した場合、従来の穴あけ加工方法では、図16(b)に示すように一部の補強材104が加工できず、穴103内に突き出しが発生する。
【0008】
また補強材104の突き出し部分も除去するように加工を行うと、図17(a)(b)に示すように内層銅箔102の穴103の底部部分102aへの熱ダメージが発生したり、図18(a)(b)に示すように絶縁層101への熱ダメージによりデスミア後に穴103の底面面積が大きくなり壁面の角度が立ち上がるエッジバックが発生したりして、ガラス繊維の突き出しがさらに長くなる等の問題がある。このような問題を改善する先行技術文献としては、特許文献1,特許文献2が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開2004−344961号公報
【特許文献2】国際公開第02/092276号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
上述したように強度を増した被加工物にBVH加工工法を実施した場合、従来の穴あけ加工方法では、材料に含まれる補強材(ガラス繊維)の突き出しが長くなったり、内層銅箔へ熱ダメージが発生したり、絶縁層(樹脂)への熱ダメージによりデスミア後にエッジバックが発生して補強材(ガラス繊維)の突き出しがさらに長くなる等の課題を有していた。
【0011】
本発明は、強度を増した被加工物であってもBVH加工工法を実施するにあたり、良好な穴あけ加工ができるレーザ加工方法およびレーザ加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記課題を解決するために本発明は、被加工物に少なくとも2種類の波長のレーザ光を照射して穴加工を行うレーザ加工方法であって、前記穴の径よりも小さなスポット径の第1のレーザ光を前記穴の内周に沿って照射して加工するステップと、前記穴の径よりも小さなスポット径で、かつ前記第1のレーザ光よりも波長の長い第2のレーザ光を前記穴の周よりも内側に照射するステップを有し、後のステップによって、前のステップで加工されずに残った部分を加工するものである。
【0013】
これにより、被加工物に含まれる吸収率の違う各材料に対して適切なレーザ加工が行われるため、従来の工法を用いて加工した場合に発生していたような不具合を著しく抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【0014】
以上のように、本発明によれば、従来の課題であった材料に含まれるガラス繊維の突き出しが長くなる問題や内層銅層への熱ダメージや表層から絶縁層にいたる樹脂への熱ダメージによりデスミア後にエッジバックが発生してガラス繊維の突き出しがさらに長くなる等の課題を抑制することが可能となり、その結果、レーザ加工の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の実施の形態1におけるレーザ加工方法を示す工程図
【図2】本発明の実施の形態2におけるレーザ加工方法を示す工程図
【図3】本発明の実施の形態3におけるレーザ加工方法を示す工程図
【図4】本発明の実施の形態4におけるレーザ加工方法を示す工程図
【図5】本発明の実施の形態5におけるレーザ加工方法を示す工程図
【図6】本発明の実施の形態6におけるレーザ加工方法を示す工程図
【図7】本発明の実施の形態7におけるレーザ加工方法を示す工程図
【図8】本発明の実施の形態8におけるレーザ加工方法を示す工程図
【図9】本発明の実施の形態9におけるレーザ加工方法を示す工程図
【図10】本発明の実施の形態10におけるレーザ加工装置の構成図
【図11】本発明の実施の形態11におけるレーザ加工装置の構成図
【図12】本発明の実施の形態12におけるレーザ加工装置の構成図
【図13】既存のBVH加工工法を示す断面図
【図14】既存のパンチング加工工法を示す工程図
【図15】既存のトレパニング加工工法を示す工程図
【図16】ガラス繊維入り基材を既存のBVH加工工法で加工した場合の工程図
【図17】(a)はガラス繊維入り基材を既存のBVH加工工法で加工した後の後加工結果を示す平面図、(b)は同断面図
【図18】(a)はガラス繊維入り基材を既存のBVH加工工法で加工した後の後加工結果を示す平面図、(b)は同断面図
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明を実施の形態について、図1〜図12を用いて説明する。
(実施の形態1)
図1に本発明の実施の形態1によるレーザ加工方法の工程を示す。
【0017】
本発明の実施の形態1は、被加工物に少なくとも2種類の波長のレーザ光を照射して穴加工をおこなうレーザ加工方法である。
【0018】
図1に示すレーザ加工方法は、被加工物に設ける穴20の穴径よりも小さなスポット径の紫外線波長の第1のレーザ光21,22を前記穴の内周に沿って照射して加工するステップ(図1(a),(b))と、前記穴20の径よりも小さなスポット径で、かつ第1のレーザ光よりも波長の長い赤外線波長の第2のレーザ光24を照射して前記穴20の内側に加工されずに残った未加工部23を加工するステップ(図1(c),(d))を有するレーザ加工方法である。
【0019】
なお、第1のレーザ光21,22を紫外線波長とするのは、ガラスなどの補強材を確実に加工するためであり、単位面積あたりのエネルギー量を落とさないようにスポット径を小さくするので、穴20の内部に未加工部23が生じる。そこで樹脂などの絶縁層を適切に加工できるように第2のレーザ24を赤外線波長とし、スポット径を大きくとる。
【0020】
なお、この未加工部23内部のガラスなどの補強材は一部加工されずに残るが、穴20における周縁部分で切断されているので、穴20の洗浄工程で簡単に取り除くことができる。
【0021】
このレーザ加工方法をより詳しく説明する。図1(a)では、第1のレーザ光21を、レーザ照射開始点から終了点まで等間隔でかつ一部重ねて照射するようにする。その距離は回転角度で任意設定とする。今回の回転角度は、約30°オフセットしながら円弧を描きレーザ照射を実施し、1つの加工を終える。
【0022】
図1(b)では、第1のレーザ光21をレーザ照射開始点とレーザ照射次点目が重ならない等間隔で照射する。この一連を1サイクルとし、2サイクル目は第1のレーザ光22をレーザ照射開始点とレーザ照射次点目が重ならない等間隔で照射する。以降もこれを繰り返して実施する。その距離は回転角度で任意設定とする。今回の回転角度は、約70°オフセットしながら円弧を描き、数十サイクルでレーザ照射を実施し、1つの加工を終える。
【0023】
この図1(a)に示すレーザ加工方法または図1(b)に示すレーザ加工方法のいずれを行ってもよいが、被加工物の絶縁層を形成する樹脂が熱に弱い場合は、図1(b)のレーザ加工方法を採用して、レーザ加工時に次のレーザ加工点に与える熱ダメージを低減する。逆に、被加工物の絶縁層を形成する樹脂がそれほど熱に弱くない場合は、図1(a)に示すレーザ加工方法を採用して加工スピードを上げる。
【0024】
前記図1(a)または図1(b)の加工を終えると図1(c)に示すように、前記穴20の内側に加工されずに未加工部23が残る。
【0025】
そこで、図1(d)に示すように、前記穴20の径よりも小さく残った未加工部23より大きなスポット径でかつ、前記第1のレーザ光21,22よりも波長の長い第2のレーザ光24を照射して、未加工部23を加工する。なお、このステップでは前記穴20の径よりも小さく残った未加工部23より大きなスポット径の第2のレーザ光24を用いたが、前記穴20の径よりも小さく残った未加工部23より小さなスポット径の第2のレーザ光を用いた場合は、図1(a),(b)のように加工位置を変えながら複数回照射して未加工部23の加工を行う。
【0026】
このレーザ加工方法を絶縁層厚50μmのガラス繊維入り基板の穴あけに適用したところ、ガラス繊維の突き出し、内層銅箔への熱ダメージ、表層から絶縁層にいたる樹脂への熱ダメージによりデスミア後にエッジバックが発生してガラス繊維の突き出しがさらに長くなる等の課題を抑制することができた。
(実施の形態2)
図2に本発明の実施の形態2におけるレーザ加工方法の工程を示す。
【0027】
この実施の形態2は、上述した実施の形態1の図1(a)または図1(b)に示すステップに対して、図2(a)に示すステップが異なる。なお、本実施の形態で実施の形態1と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【0028】
この図2(a)に示すステップは、紫外線波長の第1のレーザ光21を穴20の内周に沿って照射して加工するステップとして、穴20の内周から穴20の中心に向かって渦巻き状にレーザ光を照射するものである。レーザ照射開始点から終了点まで等間隔でかつ重ねて実施する。その距離は回転角度で任意設定とする。今回の回転角度は、約30°オフセットしながら円弧を描き、数十サイクルでレーザ照射を実施し、1つの加工を終える。
【0029】
前記加工を終えると図2(b)に示すように、前記穴20の内側に加工されずに残った未加工部23が生じる。そこで、図2(c)に示すように、前記穴20の径よりも小さく残った未加工部23より大きなスポット径でかつ、前記第1のレーザ光21よりも波長の長い赤外線波長の第2のレーザ光24を照射して、未加工部23を加工する。
【0030】
なお、このステップでは前記穴20の径よりも小さく残った未加工部23より大きなスポット径の第2のレーザ光24を用いたが、前記穴20の径よりも小さく残った未加工部23より小さなスポット径の第2のレーザ光を用いた場合は、図1(a),(b)のように加工位置を変えながら複数回照射して加工を行う。
【0031】
このレーザ加工方法を絶縁層厚50μmのガラス繊維入り基板の穴あけに適用したところ、ガラス繊維の突き出し、内層銅箔への熱ダメージ、表層から絶縁層にいたる樹脂への熱ダメージによりデスミア後にエッジバックが発生してガラス繊維の突き出しがさらに長くなる等の課題を抑制することができた。
(実施の形態3)
図3に本発明の実施の形態3によるレーザ加工方法の工程を示す。
【0032】
この実施の形態3において、本発明の実施の形態1,2と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【0033】
なお、図3(a)に示したステップは上述した実施の形態1における図1(a)と同じ加工であり、図3(b)に示したステップは上述した実施の形態1における図1(b)と同じ加工である。
【0034】
この実施の形態3の特徴とする点は、図3(d)に示すステップである。このステップでは、第2のレーザ光24を照射して穴20の内側に加工されずに残った未加工部23を加工するステップとして、穴20の中心から穴20の周に向かって渦巻き状に第2のレーザ光24を照射するレーザ加工方法である。
【0035】
図3(a)に示すレーザ加工方法は、紫外線波長の第1のレーザ光21を、レーザ照射開始点から終了点まで等間隔でかつ重ねて照射するようにする。その距離は回転角度で任意設定とする。今回の回転角度は、約30°オフセットしながら円弧を描きレーザ照射を実施し、1つの加工を終える。
【0036】
図3(b)に示すレーザ加工方法は、第1のレーザ光21をレーザ照射開始点とレーザ照射次点目が重ならない等間隔で照射する。この一連を1サイクルとし、2サイクル目は第1のレーザ光22をレーザ照射開始点とレーザ照射次点目が重ならない等間隔で照射する。以降もこれを繰り返して実施する。その距離は回転角度で任意設定とする。今回の回転角度は、約70°オフセットしながら円弧を描き、数十サイクルでレーザ照射を実施し、1つの加工を終える。
【0037】
この図3(a)に示すレーザ加工方法または図3(b)に示すレーザ加工方法のいずれを行ってもよいが、被加工物の絶縁層を形成する樹脂が熱に弱い場合は、図3(b)のレーザ加工方法を採用して、レーザ加工時に次のレーザ加工点に与える熱ダメージを低減する。逆に、被加工物の絶縁層を形成する樹脂がそれほど熱に弱くない場合は、図3(a)に示すレーザ加工方法を採用して加工スピードを上げる。
【0038】
前記図3(a)または図3(b)の加工を終えると図3(c)に示すように、前記穴20の内側に加工されずに未加工部23が残る。
【0039】
そこで、図3(d)に示すように、穴20の径よりも小さく残った未加工部23より大きなスポット径でかつ、第1のレーザ光21、22よりも波長の長い赤外線波長のレーザ光24を穴20の中心から穴20の周に向かって渦巻き状に照射して、その残った未加工部23を加工する。この際、レーザ照射開始点から終了点まで等間隔で、かつ重ねて実施する。その距離は回転角度で任意設定とする。今回の回転角度は、約40°オフセットしながら円弧を描きレーザ照射を実施し、1つの穴加工を終える。
り基板の穴あけに適用したところ、ガラス繊維の突き出し、内層銅箔への熱ダメージ、表層から絶縁層にいたる樹脂への熱ダメージによりデスミア後にエッジバックが発生してガラス繊維の突き出しがさらに長くなる等の課題を抑制することができた。
【0040】
(実施の形態4)
図4に本発明の実施の形態4によるレーザ加工方法の工程を示す。
【0041】
この実施の形態4において、本実施の形態1〜3と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【0042】
実施の形態1のレーザ加工方法において第1のレーザ光21を穴20の内周に沿って照射して加工するステップは、実施の形態4のレーザ加工方法では、穴20の内周から穴の中心に向かって渦巻き状に第1のレーザ光21を照射するステップとなる。
【0043】
また、実施の形態1のレーザ加工方法において、第2のレーザ光24を照射して穴20の内側に加工されずに残った未加工部23を加工するステップは、実施の形態4のレーザ加工方法では、穴20の中心から穴20の周に向かって渦巻き状に第2のレーザ光24を照射するステップとなる。
【0044】
このように、実施の形態4のレーザ加工方法は、実施の形態2のレーザ加工方法を示す図2(a)に示すステップの後、実施の形態3のレーザ加工方法を示す図3(d)に示すステップを行うものである。
【0045】
この図4(a)に示すステップは、紫外線波長の第1のレーザ光21を穴20の内周に沿って照射して加工するステップとして、穴20の内周から穴20の中心に向かって渦巻き状にレーザ光を照射するものである。レーザ照射開始点から終了点まで等間隔でかつ重ねて実施する。その距離は回転角度で任意設定とする。
【0046】
今回の回転角度は、約30°オフセットしながら円弧を描き、数十サイクルでレーザ照射を実施し、1つの加工を終える。
【0047】
前記加工を終えると図4(b)に示すように、穴20の内側に加工されずに残った未加工部23が生じる。そこで、図4(c)に示すように、穴20の径よりも小さく残った未加工部23より大きなスポット径でかつ、第1のレーザ光21、22よりも波長の長い赤外線波長のレーザ光24を穴20の中心から穴20の周に向かって渦巻き状に照射して、その残った未加工部23を加工する。
【0048】
この際、レーザ照射開始点から終了点まで等間隔でかつ重ねて実施する。その距離は回転角度で任意設定とする。今回の回転角度は、約40°オフセットしながら円弧を描きレーザ照射を実施し、1つの穴加工を終える。
【0049】
このレーザ加工方法を絶縁層厚50μmのガラス繊維入り基板の穴あけに適用したところ、ガラス繊維の突き出し、内層銅箔への熱ダメージ、表層から絶縁層にいたる樹脂への熱ダメージによりデスミア後にエッジバックが発生してガラス繊維の突き出しがさらに長くなる等の課題を抑制することができた。
(実施の形態5)
図5に本発明の実施の形態5によるレーザ加工方法の工程を示す。
【0050】
この実施の形態5において、実施の形態1〜4と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【0051】
この実施の形態5におけるレーザ加工方法は、被加工物に少なくとも2種類の波長のレーザ光を照射して穴加工を行うレーザ加工方法であって、穴20の径よりも小さなスポット径の赤外線波長の第2のレーザ光24を穴20の周よりも内側に照射して加工するステップ(図5(a))と、第2のレーザ光24よりも波長の短い紫外線波長の第1のレーザ光21,22を穴20の内周に沿って照射して穴20の周に加工されずに残った未加工部分の突き出し部25(図5(b))を加工するステップ(図5(c)(d))を有するものである。
【0052】
なお、第1のレーザ光21,22を紫外線波長とするのは、ガラスなどの補強材を確実に加工するためであり、第2のレーザ24を赤外線波長とするのはスポット径を大きくとっても樹脂などの絶縁層を適切に加工できるようするためである。
【0053】
先ず、図5(a)に示すステップとして、穴20の径よりも僅かに小さなスポット径で波長の長い赤外線波長の第2のレーザ光24を穴20の周よりも内側に照射して加工する。今回3サイクルでレーザ照射を実施し、1つの加工を終える。
【0054】
この加工を終えると図5(b)に示すように、穴20の内周に加工されずに残ったガラス繊維などの補強材の突き出し部25が生じる。
【0055】
そこで、図5(c)または図5(d)に示すステップを行う。
【0056】
この図5(c)に示すレーザ加工方法は、紫外線波長の第1のレーザ光21を、レーザ照射開始点から終了点まで等間隔でかつ重ねて照射するようにする。その距離は回転角度で任意設定とする。今回の回転角度は、約30°オフセットしながら円弧を描きレーザ照射を実施し、1つの加工を終える。
【0057】
また図5(d)に示すレーザ加工方法は、紫外線波長の第1のレーザ光21をレーザ照射開始点とレーザ照射次点目が重ならない等間隔で照射する。この一連を1サイクルとし、2サイクル目は第1のレーザ光22をレーザ照射開始点とレーザ照射次点目が重ならない等間隔で照射する。
【0058】
以降もこれを繰り返して実施する。その距離は回転角度で任意設定とする。今回の回転角度は、約70°オフセットしながら円弧を描き、数十サイクルでレーザ照射を実施し、1つの加工を終える。
【0059】
この図5(c)に示すレーザ加工方法または図5(d)に示すレーザ加工方法のいずれを行ってもよいが、被加工物の絶縁層を形成する樹脂が熱に弱い場合は、図5(d)のレーザ加工方法を採用して、レーザ加工時に次のレーザ加工点に与える熱ダメージを低減する。逆に、被加工物の絶縁層を形成する樹脂がそれほど熱に弱くない場合は、図5(c)に示すレーザ加工方法を採用して加工スピードを上げる。
【0060】
このステップは、穴20の穴径よりも小さなスポット径で、かつ前記レーザ光よりも波長の短いレーザ光22を穴20の内周に沿って照射して加工するステップである。
【0061】
図5(c)は、レーザ照射開始点から終了点まで等間隔でかつ重ねて実施する。その距離は回転角度で任意設定とする。今回の回転角度は、約30°オフセットしながら円弧を描きレーザ照射を実施し、1つの穴加工を終える。
【0062】
図5(d)は、レーザ照射開始点とレーザ照射次点目が重ならない等間隔で照射する。この一連を1サイクルとし、2サイクル目以降も前記照射手段で実施する。その距離は回転角度で任意設定とする。今回の回転角度は、約70°オフセットしながら円弧を描き、数十サイクルでレーザ照射を実施し、1つの穴加工を終える。
【0063】
このレーザ加工方法を絶縁層厚50μmのガラス繊維入り基板の穴あけに適用したところ、ガラス繊維の突き出し、内層銅箔への熱ダメージ、表層から絶縁層にいたる樹脂への熱ダメージによりデスミア後にエッジバックが発生してガラス繊維の突き出しがさらに長くなる等の課題を抑制することができた。
(実施の形態6)
図6に本発明の実施の形態6によるレーザ加工方法の工程を示す。
【0064】
この実施の形態6において、実施の形態1〜5と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【0065】
実施の形態5におけるレーザ加工方法では、前のステップとして穴20の径よりも小さなスポット径の赤外線波長の第2のレーザ光24を穴20の周よりも内側に照射して加工するステップを有していたが、この実施の形態6では、赤外線波長の第2のレーザ光24を穴20の中心から穴20の周に向かって渦巻き状に照射するものであり、その後のステップは実施の形態5のものと同じである。
【0066】
先ず、図6(a)に示すように、穴20の径よりも小さなスポット径の赤外線波長の第2のレーザ光24を穴20の中心から穴20の周に向かって渦巻き状に照射する。この際、レーザ照射開始点から終了点まで等間隔でかつ重ねて実施する。その距離は回転角度で任意設定とする。今回の回転角度は、約40°オフセットしながら円弧を描きレーザ照射を実施し、1つの加工を終える。
【0067】
この加工を終えると図6(b)に示すように、穴20の内周に加工されずに残ったガラス繊維などの補強材の突き出し部25が生じる。
【0068】
そこで、図6(c)または図6(d)に示すステップを行う。
【0069】
この図6(c)に示すレーザ加工方法は、紫外線波長の第1のレーザ光21を、レーザ照射開始点から終了点まで等間隔でかつ重ねて照射するようにする。その距離は回転角度で任意設定とする。今回の回転角度は、約30°オフセットしながら円弧を描きレーザ照射を実施し、1つの加工を終える。
【0070】
また図6(d)に示すレーザ加工方法は、紫外線波長の第1のレーザ光21をレーザ照射開始点とレーザ照射次点目が重ならない等間隔で照射する。この一連を1サイクルとし、2サイクル目は第1のレーザ光22をレーザ照射開始点とレーザ照射次点目が重ならない等間隔で照射する。
【0071】
以降もこれを繰り返して実施する。その距離は回転角度で任意設定とする。今回の回転角度は、約70°オフセットしながら円弧を描き、数十サイクルでレーザ照射を実施し、1つの加工を終える。
【0072】
この図6(c)に示すレーザ加工方法または図6(d)に示すレーザ加工方法のいずれを行ってもよいが、被加工物の絶縁層を形成する樹脂が熱に弱い場合は、図6(d)のレーザ加工方法を採用して、レーザ加工時に次のレーザ加工点に与える熱ダメージを低減する。逆に、被加工物の絶縁層を形成する樹脂がそれほど熱に弱くない場合は、図6(c)に示すレーザ加工方法を採用して加工スピードを上げる。
【0073】
このレーザ加工方法を絶縁層厚50μmのガラス繊維入り基板の穴あけに適用したところ、ガラス繊維の突き出し、内層銅箔への熱ダメージ、表層から絶縁層にいたる樹脂への熱ダメージによりデスミア後にエッジバックが発生してガラス繊維の突き出しがさらに長くなる等の課題を抑制することができた。
(実施の形態7)
図7に本発明の実施の形態7によるレーザ加工方法の工程を示す。
【0074】
この実施の形態7において、実施の形態1〜6と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【0075】
実施の形態5におけるレーザ加工方法では、穴20の周に加工されずに残った未加工部分の突き出し部25を加工するステップとして紫外線波長の第1のレーザ光21を、レーザ照射開始点から終了点まで等間隔でかつ重ねて照射するようにするステップを有していたが、この実施の形態7では、未加工部分の突き出し部25を加工するステップとして紫外線波長の第1のレーザ光21を穴20の内周から穴20の中心に向かって渦巻き状に照射するものであり、それまでのステップは実施の形態5のものと同じである。
【0076】
先ず、図7(a)に示すように、穴20の径よりも僅かに小さなスポット径で波長の長い赤外線波長の第2のレーザ光24を穴20の周よりも内側に照射して加工する。今回3サイクルでレーザ照射を実施し、1つの加工を終える。
【0077】
前記加工を終えると図7(b)に示すように、穴20の内周に加工されずに残ったガラス繊維などの補強材の突き出し部25が生じる。
【0078】
そこで、図7(c)に示すステップを行う。
【0079】
この図7(c)に示すステップは、紫外線波長の第1のレーザ光21を穴20の内周から穴20の中心に向かって渦巻き状に照射するものである。この際、レーザ照射開始点から終了点まで等間隔でかつ重ねて実施する。その距離は回転角度で任意設定とする。今回の回転角度は、約30°オフセットしながら円弧を描き、数十サイクルでレーザ照射を実施し、1つの加工を終える。
【0080】
このレーザ加工方法を絶縁層厚50μmのガラス繊維入り基板の穴あけに適用したところ、ガラス繊維の突き出し、内層銅箔への熱ダメージ、表層から絶縁層にいたる樹脂への熱ダメージによりデスミア後にエッジバックが発生してガラス繊維の突き出しがさらに長くなる等の課題を抑制することができた。
(実施の形態8)
図8に本発明の実施の形態8によるレーザ加工工法の工程を示す。
【0081】
この実施の形態8において、実施の形態1〜7と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【0082】
この実施の形態8は、波長の長い赤外線波長の第2のレーザ光24を穴20の中心から穴20の周に向かって渦巻き状に第2のレーザ光24を照射するステップと、波長の短い紫外線波長の第1のレーザ光21を穴20の内周から穴20の中心に向かって渦巻き状に照射するステップを有する。
【0083】
先ず、図8(a)に示すように、穴20の径よりも小さなスポット径の赤外線波長の第2のレーザ光24を穴20の中心から穴20の周に向かって渦巻き状に照射する。この際、レーザ照射開始点から終了点まで等間隔でかつ重ねて実施する。その距離は回転角度で任意設定とする。今回の回転角度は、約40°オフセットしながら円弧を描きレーザ照射を実施し、1つの加工を終える。
【0084】
この加工を終えると図8(b)に示すように、穴20の内周に加工されずに残ったガラス繊維などの補強材の突き出し部25が生じる。
【0085】
そこで、図8(c)に示すステップを行う。
【0086】
この図8(c)に示すステップは、紫外線波長の第1のレーザ光21を穴20の内周から穴20の中心に向かって渦巻き状に照射するものである。この際、レーザ照射開始点から終了点まで等間隔でかつ重ねて実施する。その距離は回転角度で任意設定とする。今回の回転角度は、約30°オフセットしながら円弧を描き、数十サイクルでレーザ照射を実施し、1つの加工を終える。
【0087】
このレーザ加工方法を絶縁層厚50μmのガラス繊維入り基板の穴あけに適用したところ、ガラス繊維の突き出し、内層銅箔への熱ダメージ、表層から絶縁層にいたる樹脂への熱ダメージによりデスミア後にエッジバックが発生してガラス繊維の突き出しがさらに長くなる等の課題を抑制することができた。
(実施の形態9)
図9に本発明の実施の形態9によるレーザ加工工法の工程を示す。
【0088】
この実施の形態9において、実施の形態1〜8と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【0089】
本実施の形態9は、上述した実施の形態1〜8において、レーザの吸収率の異なる複数の材料からなり、吸収率の低い材料(例えば強度を補強するためのガラス繊維からなる補強財)を内部に配置した被加工物を用いる際に、吸収率の低い材料が露出するまでは、単位面積当りのレーザパワーを小さく設定し、吸収率の低い材料が露出してからは、単位面積当りのレーザパワーをそれまでより大きくするものである。
【0090】
図9(a)は、吸収率の異なる複数の部材のレーザ加工前の断面図であり、この被加工物15は、樹脂からなる絶縁層16と、この絶縁層16内部に強度を補強するためのガラス繊維からなる補強財17と、内層銅箔18からなる。
【0091】
図9(b)に示すように、上述した実施の形態1〜8のレーザ加工方法のいずれかによって、単位面積当りのレーザ出力を小さく設定して、被加工物15内部の補強材17が露出するまで穴(図中19の部分)を加工し、一旦1つの加工を終える。
【0092】
補強材17が露出した後からは、図9(c)に示すように、上述した実施の形態1〜8のレーザ加工方法のいずれかによって、単位面積当りのレーザ出力をそれまでより大きく設定して1つの穴(図中20の部分)の加工を終え、一連の加工を終える。
【0093】
このレーザ加工方法を絶縁層厚50μmのガラス繊維入り基板の穴あけに適用したところ、ガラス繊維の突き出し、内層銅箔への熱ダメージ、表層から絶縁層にいたる樹脂への熱ダメージによりデスミア後にエッジバックが発生してガラス繊維の突き出しがさらに長くなる等の課題を抑制することができた。
(実施の形態10)
図10は、上述した実施の形態1〜9におけるレーザ加工方法を実施する実施の形態10におけるレーザ加工装置の構成を示している。
【0094】
図10に示すレーザ加工装置は、被加工物に少なくとも2種類の波長のレーザ光を照射して穴加工を行うレーザ加工方法に用いる。図10に示す第1のレーザ発信器1aは紫外線波長の第1のレーザ光2aを出力し、第2のレーザ発信器1bは赤外線波長の第2のレーザ光2bを出力する。
【0095】
この第1のレーザ光2aはミラー3aで所定の光路に進行方向を変更し、レンズ4aでレーザの密度を調整し、マスク5aでレーザ形状を整形し、アイリス6aでレーザの雑光を抑える。
【0096】
そして、第1のレーザ光2aをX軸方向に振るためのガルバノミラー(X軸)7aと、ガルバノミラー(X軸)7aで反射した第1のレーザ光2aをY軸方向に振るためのガルバノミラー(Y軸)8aで位置決めした後、エフ・シータ・レンズ9を通して、加工テーブル10上に載置した被加工物11の加工点12aに照射するように構成している。
【0097】
このように、図10に示す実施の形態10におけるレーザ加工装置では、マスク5aとエフ・シータ・レンズ9とで加工点の穴の径よりも小さなスポット径に整形し、第1のレーザ光2aを被加工物11に導く第1の光学手段を、ミラー3a、レンズ4a、マスク5a、アイリス6a、ガルバノミラー(X軸)7a、ガルバノミラー(Y軸)8a、エフ・シータ・レンズ9で構成している。
【0098】
また、第2のレーザ光2bはミラー3bで所定の光路に進行方向を変更し、レンズ4bでレーザの密度を調整し、マスク5bでレーザ形状を整形し、アイリス6bでレーザの雑光を抑える。
【0099】
そして、第2のレーザ光2bをX軸方向に振るためのガルバノミラー(X軸)7bと、ガルバノミラー(X軸)7bで反射した第2のレーザ光2bをY軸方向に振るためのガルバノミラー(Y軸)8bで位置決めした後、エフ・シータ・レンズ9を通して、加工テーブル10上に載置した被加工物11の加工点12bに照射するように構成している。
【0100】
このように、図10に示す実施の形態10におけるレーザ加工装置では、マスク5bとエフ・シータ・レンズ9とで加工点の穴の径よりも小さなスポット径に整形し、第2のレーザ光2bを被加工物11に導く第2の光学手段を、ミラー3b、レンズ4b、マスク5b、アイリス6b、ガルバノミラー(X軸)7b、ガルバノミラー(Y軸)8b、エフ・シータ・レンズ9で構成している。
【0101】
なお、これらの第1のレーザ発信器1a、ガルバノミラー(X軸)7a、ガルバノミラー(Y軸)8a、第2のレーザ発信器1b、ガルバノミラー(X軸)7b、ガルバノミラー(Y軸)8bおよび加工テーブル10は、制御装置13で動作制御している。
【0102】
この構成において、上述した実施の形態1〜9のレーザ加工方法を実施する。
【0103】
本実施の形態では加工点12aと加工点12bを異なる位置に図示したが、ガルバノミラー(X軸)7a、ガルバノミラー(Y軸)8a、ガルバノミラー(X軸)7b、ガルバノミラー(Y軸)8bを制御することにより同じ位置の加工点を加工することができる。
(実施の形態11)
図11は、上述した実施の形態1〜9におけるレーザ加工方法を実施する実施の形態11におけるレーザ加工装置の構成を示している。
【0104】
図11に示すレーザ加工装置は、被加工物に少なくとも2種類の波長のレーザ光を照射して穴加工を行うレーザ加工方法に用いる。図11に示す第1のレーザ発信器1aは紫外線波長の第1のレーザ2aを出力し、第2のレーザ発信器1bは赤外線波長の第2のレーザ光2bを出力する。
【0105】
この第1のレーザ光2aはミラー3で所定の光路に進行方向を変更し、レンズ4でレーザの密度を調整し、マスク5でレーザ形状を整形し、アイリス6でレーザの雑光を抑える。
【0106】
そして、第1のレーザ光2aをX軸方向に振るためのガルバノミラー(X軸)7と、ガルバノミラー(X軸)7で反射した第1のレーザ光2をY軸方向に振るためのガルバノミラー(Y軸)8で位置決めした後、エフ・シータ・レンズ9を通して、加工テーブル10上に載置した被加工物11の加工点12に照射するように構成している。
【0107】
このように、図11に示す実施の形態11におけるレーザ加工装置では、マスク5とエフ・シータ・レンズ9とで加工点の穴の径よりも小さなスポット径に整形し、第1のレーザ光2aを被加工物11に導く第1の光学手段を、ミラー3、レンズ4、マスク5、アイリス6、ガルバノミラー(X軸)7、ガルバノミラー(Y軸)8、エフ・シータ・レンズ9で構成している。
【0108】
また、第2のレーザ光2bはミラー3で所定の光路に進行方向を変更し、レンズ4でレーザの密度を調整し、マスク5でレーザ形状を整形し、アイリス6でレーザの雑光を抑える。
【0109】
そして、第2のレーザ光2bをX軸方向に振るためのガルバノミラー(X軸)7と、ガルバノミラー(X軸)7で反射した第2のレーザ光2をY軸方向に振るためのガルバノミラー(Y軸)8で位置決めした後、エフ・シータ・レンズ9を通して、加工テーブル10上に載置した被加工物11の加工点12に照射するように構成している。
【0110】
この構成において、マスク5とエフ・シータ・レンズ9とで加工点の穴の径よりも小さなスポット径に整形し、第2のレーザ光2bを被加工物11に導く第2の光学手段を、ミラー3、レンズ4、マスク5、アイリス6、ガルバノミラー(X軸)7、ガルバノミラー(Y軸)8、エフ・シータ・レンズ9で構成している。
【0111】
なお、これらの第1のレーザ発信器1a、ガルバノミラー(X軸)7、ガルバノミラー(Y軸)8、第2のレーザ発信器1、加工テーブル10は、制御装置13で動作制御している。
【0112】
この構成において、上述した実施の形態1〜9のレーザ加工方法を実施する。
【0113】
本実施の形態と、上述した実施の形態10との差異は、第1のレーザ発信器1aから出力した第1のレーザ光2aと、第2のレーザ発信器1bから出力した第1のレーザ光2bを同一の光路上に配置し、それ以降の光学手段を共通にしたことである。
【0114】
この構成により、本実施の形態におけるレーザ加工装置は、実施の形態10におけるレーザ加工装置に比べて構成部品が少なくなり、実施の形態10におけるレーザ加工装置に比べて小型化および低価格化することができる。
【0115】
ただし、本実施の形態においては波長の異なるレーザ光を同一の光学手段で整形、位置決めするので、それら光学手段の設計には十分な注意が必要となる。
(実施の形態12)
図12は、上述した実施の形態1〜9におけるレーザ加工方法を実施する実施の形態12におけるレーザ加工装置の構成を示している。
【0116】
図12に示すレーザ加工装置は、被加工物に少なくとも2種類の波長のレーザ光を照射して穴加工を行うレーザ加工方法に用いる。レーザ加工装置として、レーザ発信器1から赤外線波長の第2のレーザ光2bを出力し、この第2のレーザ光2bの光路に出入りする高調波発生手段14で紫外線波長の第1のレーザ2aに変換できるようにしている。
【0117】
すなわち、高調波発生手段14が第2のレーザ光2bの光路に位置する時には、この高調波発生手段14以降の光路を第1のレーザ光2aが進み、高調波発生手段14が第2のレーザ光2bの光路から外れた時には、この高調波発生手段14以降の光路を第2のレーザ光2bが進むように構成している。
【0118】
したがって、第1のレーザ光2a、第2のレーザ光2bはミラー3で所定の光路に進行方向を変更し、レンズ4でレーザの密度を調整し、マスク5でレーザ形状を整形し、アイリス6でレーザの雑光を抑える。
【0119】
そして、第1のレーザ光2a、第2のレーザ光2bをX軸方向に振るためのガルバノミラー(X軸)7と、ガルバノミラー(X軸)7で反射した第1のレーザ光2a、第2のレーザ光2bをY軸方向に振るためのガルバノミラー(Y軸)8で位置決めした後、エフ・シータ・レンズ9を通して、加工テーブル10上に載置した被加工物11の加工点12に照射するように構成している。
【0120】
このように、図12に示す実施の形態12におけるレーザ加工装置では、マスク5とエフ・シータ・レンズ9とで加工点の穴の径よりも小さなスポット径に整形し、第1のレーザ光2a、第2のレーザ光2bを被加工物11に導く第1の光学手段および第2の光学手段を、ミラー3、レンズ4、マスク5、アイリス6、ガルバノミラー(X軸)7、ガルバノミラー(Y軸)8、エフ・シータ・レンズ9で構成している。
【0121】
この構成において、上述した実施の形態1〜9のレーザ加工方法を実施する。
【0122】
本実施の形態と、上述した実施の形態11との差異は、高調波発生手段14を用いることで、少なくとも2つ必要であったレーザ発信器をレーザ発信器1一つにすることができることである。
【0123】
この構成により、本実施の形態におけるレーザ加工装置は、実施の形態11に比べて構成部品が更に少なくなり、実施の形態11に比べて小型化および低価格化することができる。
【0124】
ただし、本実施の形態においては波長のことなるレーザ光を同一の光学手段で整形、位置決めするので、それら光学手段の設計には十分な注意が必要となるとともに、第1のレーザ光と第2のレーザ光の切り替えに時間がかかる。
【産業上の利用可能性】
【0125】
本発明のレーザ加工方法およびレーザ加工装置は、従来の課題であった材料に含まれるガラス繊維の突き出しが長くなる問題や内層銅層への熱ダメージや表層から絶縁層にいたる樹脂への熱ダメージによりデスミア後にエッジバックが発生してガラス繊維の突き出しがさらに長くなる等の課題を抑制することが可能となり、レーザ加工方法およびレーザ加工装置として有用である。
【符号の説明】
【0126】
1 レーザ発信器
1a 第1のレーザ発信器
1b 第2のレーザ発信器
2a 第1のレーザ光
2b 第2のレーザ光
3,3a,3b ミラー
4,4a,4b レンズ
5,5a,5b マスク
6,6a,6b アイリス
7,7a,7b ガルバノミラー(X軸)
8,8a,8b ガルバノミラー(Y軸)
9 エフ・シータ・レンズ
10 加工テーブル
11 被加工物
12,12a,12b 加工点
13 制御装置
14 高調波発生手段
15 被加工物
16 絶縁層
17 補強材
18 内層銅箔
19,20 穴
21、22 第1のレーザ光
23 未加工部
24 第2のレーザ光
25 突き出し部
【技術分野】
【0001】
本発明はレーザによる穴あけ加工を行うレーザ加工方法およびレーザ加工装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
パーソナルコンピュータや携帯電話等に搭載されているプリント基板および電子部品は年々小型化、高集積化、複合モジュール化に伴い、基板や部品にあける穴径の小径化、狭ピッチ化の需要が増えてきている。
【0003】
また、近年部品の小型化、高集積化、複合モジュール化に伴い、それらの元となる基材が薄板化になってきている。基材が薄くなるにつれ基材の強度が劣り、それに伴う不具合が発生してきたため薄板でありながら、強度が上がった基材に移行しつつある。よって、ドリルによる穴あけに代わってレーザによる穴あけ加工が行われてきている。
【0004】
このような従来のプリント基板のレーザ穴あけ加工の一つに、未貫通穴形成(以下、BVHと記す)加工工法がある。図13はBVH加工工法について示す断面図である。BVH加工工法は図13で示すように被加工物の樹脂などの絶縁層101をレーザによって加工し、内層銅箔102の深さまでレーザ加工を行い、穴103を形成する工法である。
【0005】
この加工工法は、図14,図15に示すような加工工法がある。まず図14の加工工法はパンチング加工工法といい、加工穴径と同等の径のレーザ光を用い、被加工物の加工する位置にレーザ光を単発または連発照射する加工工法である。また、図15の加工工法はトレパニング加工工法といい、加工穴径φAμmに対し、φ10μm〜φ20μm程度の径φBμm(A>B)のレーザ光を用い、被加工物に加工形成する穴の形状に沿って次に照射するレーザが重なる程度の距離を離した間隔でレーザ光を順次照射し、前記穴の形状の全周にレーザ照射をおこなう加工工法である。
【0006】
これら加工工法を用いて図13に示す被加工物の内層銅箔102の深さまでレーザ加工の深さが達するBVH加工を行っていた。
【0007】
しかし近年、強度を増した被加工物が増えてきた。その大半は図16(a)で示すように被加工物の絶縁層101の中に例えばガラス繊維などの補強材104を配置したもので、絶縁層101と補強材104のレーザの吸収率が異なり、その材料を被加工物としてBVH加工工法を実施した場合、従来の穴あけ加工方法では、図16(b)に示すように一部の補強材104が加工できず、穴103内に突き出しが発生する。
【0008】
また補強材104の突き出し部分も除去するように加工を行うと、図17(a)(b)に示すように内層銅箔102の穴103の底部部分102aへの熱ダメージが発生したり、図18(a)(b)に示すように絶縁層101への熱ダメージによりデスミア後に穴103の底面面積が大きくなり壁面の角度が立ち上がるエッジバックが発生したりして、ガラス繊維の突き出しがさらに長くなる等の問題がある。このような問題を改善する先行技術文献としては、特許文献1,特許文献2が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開2004−344961号公報
【特許文献2】国際公開第02/092276号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
上述したように強度を増した被加工物にBVH加工工法を実施した場合、従来の穴あけ加工方法では、材料に含まれる補強材(ガラス繊維)の突き出しが長くなったり、内層銅箔へ熱ダメージが発生したり、絶縁層(樹脂)への熱ダメージによりデスミア後にエッジバックが発生して補強材(ガラス繊維)の突き出しがさらに長くなる等の課題を有していた。
【0011】
本発明は、強度を増した被加工物であってもBVH加工工法を実施するにあたり、良好な穴あけ加工ができるレーザ加工方法およびレーザ加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記課題を解決するために本発明は、被加工物に少なくとも2種類の波長のレーザ光を照射して穴加工を行うレーザ加工方法であって、前記穴の径よりも小さなスポット径の第1のレーザ光を前記穴の内周に沿って照射して加工するステップと、前記穴の径よりも小さなスポット径で、かつ前記第1のレーザ光よりも波長の長い第2のレーザ光を前記穴の周よりも内側に照射するステップを有し、後のステップによって、前のステップで加工されずに残った部分を加工するものである。
【0013】
これにより、被加工物に含まれる吸収率の違う各材料に対して適切なレーザ加工が行われるため、従来の工法を用いて加工した場合に発生していたような不具合を著しく抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【0014】
以上のように、本発明によれば、従来の課題であった材料に含まれるガラス繊維の突き出しが長くなる問題や内層銅層への熱ダメージや表層から絶縁層にいたる樹脂への熱ダメージによりデスミア後にエッジバックが発生してガラス繊維の突き出しがさらに長くなる等の課題を抑制することが可能となり、その結果、レーザ加工の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の実施の形態1におけるレーザ加工方法を示す工程図
【図2】本発明の実施の形態2におけるレーザ加工方法を示す工程図
【図3】本発明の実施の形態3におけるレーザ加工方法を示す工程図
【図4】本発明の実施の形態4におけるレーザ加工方法を示す工程図
【図5】本発明の実施の形態5におけるレーザ加工方法を示す工程図
【図6】本発明の実施の形態6におけるレーザ加工方法を示す工程図
【図7】本発明の実施の形態7におけるレーザ加工方法を示す工程図
【図8】本発明の実施の形態8におけるレーザ加工方法を示す工程図
【図9】本発明の実施の形態9におけるレーザ加工方法を示す工程図
【図10】本発明の実施の形態10におけるレーザ加工装置の構成図
【図11】本発明の実施の形態11におけるレーザ加工装置の構成図
【図12】本発明の実施の形態12におけるレーザ加工装置の構成図
【図13】既存のBVH加工工法を示す断面図
【図14】既存のパンチング加工工法を示す工程図
【図15】既存のトレパニング加工工法を示す工程図
【図16】ガラス繊維入り基材を既存のBVH加工工法で加工した場合の工程図
【図17】(a)はガラス繊維入り基材を既存のBVH加工工法で加工した後の後加工結果を示す平面図、(b)は同断面図
【図18】(a)はガラス繊維入り基材を既存のBVH加工工法で加工した後の後加工結果を示す平面図、(b)は同断面図
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明を実施の形態について、図1〜図12を用いて説明する。
(実施の形態1)
図1に本発明の実施の形態1によるレーザ加工方法の工程を示す。
【0017】
本発明の実施の形態1は、被加工物に少なくとも2種類の波長のレーザ光を照射して穴加工をおこなうレーザ加工方法である。
【0018】
図1に示すレーザ加工方法は、被加工物に設ける穴20の穴径よりも小さなスポット径の紫外線波長の第1のレーザ光21,22を前記穴の内周に沿って照射して加工するステップ(図1(a),(b))と、前記穴20の径よりも小さなスポット径で、かつ第1のレーザ光よりも波長の長い赤外線波長の第2のレーザ光24を照射して前記穴20の内側に加工されずに残った未加工部23を加工するステップ(図1(c),(d))を有するレーザ加工方法である。
【0019】
なお、第1のレーザ光21,22を紫外線波長とするのは、ガラスなどの補強材を確実に加工するためであり、単位面積あたりのエネルギー量を落とさないようにスポット径を小さくするので、穴20の内部に未加工部23が生じる。そこで樹脂などの絶縁層を適切に加工できるように第2のレーザ24を赤外線波長とし、スポット径を大きくとる。
【0020】
なお、この未加工部23内部のガラスなどの補強材は一部加工されずに残るが、穴20における周縁部分で切断されているので、穴20の洗浄工程で簡単に取り除くことができる。
【0021】
このレーザ加工方法をより詳しく説明する。図1(a)では、第1のレーザ光21を、レーザ照射開始点から終了点まで等間隔でかつ一部重ねて照射するようにする。その距離は回転角度で任意設定とする。今回の回転角度は、約30°オフセットしながら円弧を描きレーザ照射を実施し、1つの加工を終える。
【0022】
図1(b)では、第1のレーザ光21をレーザ照射開始点とレーザ照射次点目が重ならない等間隔で照射する。この一連を1サイクルとし、2サイクル目は第1のレーザ光22をレーザ照射開始点とレーザ照射次点目が重ならない等間隔で照射する。以降もこれを繰り返して実施する。その距離は回転角度で任意設定とする。今回の回転角度は、約70°オフセットしながら円弧を描き、数十サイクルでレーザ照射を実施し、1つの加工を終える。
【0023】
この図1(a)に示すレーザ加工方法または図1(b)に示すレーザ加工方法のいずれを行ってもよいが、被加工物の絶縁層を形成する樹脂が熱に弱い場合は、図1(b)のレーザ加工方法を採用して、レーザ加工時に次のレーザ加工点に与える熱ダメージを低減する。逆に、被加工物の絶縁層を形成する樹脂がそれほど熱に弱くない場合は、図1(a)に示すレーザ加工方法を採用して加工スピードを上げる。
【0024】
前記図1(a)または図1(b)の加工を終えると図1(c)に示すように、前記穴20の内側に加工されずに未加工部23が残る。
【0025】
そこで、図1(d)に示すように、前記穴20の径よりも小さく残った未加工部23より大きなスポット径でかつ、前記第1のレーザ光21,22よりも波長の長い第2のレーザ光24を照射して、未加工部23を加工する。なお、このステップでは前記穴20の径よりも小さく残った未加工部23より大きなスポット径の第2のレーザ光24を用いたが、前記穴20の径よりも小さく残った未加工部23より小さなスポット径の第2のレーザ光を用いた場合は、図1(a),(b)のように加工位置を変えながら複数回照射して未加工部23の加工を行う。
【0026】
このレーザ加工方法を絶縁層厚50μmのガラス繊維入り基板の穴あけに適用したところ、ガラス繊維の突き出し、内層銅箔への熱ダメージ、表層から絶縁層にいたる樹脂への熱ダメージによりデスミア後にエッジバックが発生してガラス繊維の突き出しがさらに長くなる等の課題を抑制することができた。
(実施の形態2)
図2に本発明の実施の形態2におけるレーザ加工方法の工程を示す。
【0027】
この実施の形態2は、上述した実施の形態1の図1(a)または図1(b)に示すステップに対して、図2(a)に示すステップが異なる。なお、本実施の形態で実施の形態1と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【0028】
この図2(a)に示すステップは、紫外線波長の第1のレーザ光21を穴20の内周に沿って照射して加工するステップとして、穴20の内周から穴20の中心に向かって渦巻き状にレーザ光を照射するものである。レーザ照射開始点から終了点まで等間隔でかつ重ねて実施する。その距離は回転角度で任意設定とする。今回の回転角度は、約30°オフセットしながら円弧を描き、数十サイクルでレーザ照射を実施し、1つの加工を終える。
【0029】
前記加工を終えると図2(b)に示すように、前記穴20の内側に加工されずに残った未加工部23が生じる。そこで、図2(c)に示すように、前記穴20の径よりも小さく残った未加工部23より大きなスポット径でかつ、前記第1のレーザ光21よりも波長の長い赤外線波長の第2のレーザ光24を照射して、未加工部23を加工する。
【0030】
なお、このステップでは前記穴20の径よりも小さく残った未加工部23より大きなスポット径の第2のレーザ光24を用いたが、前記穴20の径よりも小さく残った未加工部23より小さなスポット径の第2のレーザ光を用いた場合は、図1(a),(b)のように加工位置を変えながら複数回照射して加工を行う。
【0031】
このレーザ加工方法を絶縁層厚50μmのガラス繊維入り基板の穴あけに適用したところ、ガラス繊維の突き出し、内層銅箔への熱ダメージ、表層から絶縁層にいたる樹脂への熱ダメージによりデスミア後にエッジバックが発生してガラス繊維の突き出しがさらに長くなる等の課題を抑制することができた。
(実施の形態3)
図3に本発明の実施の形態3によるレーザ加工方法の工程を示す。
【0032】
この実施の形態3において、本発明の実施の形態1,2と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【0033】
なお、図3(a)に示したステップは上述した実施の形態1における図1(a)と同じ加工であり、図3(b)に示したステップは上述した実施の形態1における図1(b)と同じ加工である。
【0034】
この実施の形態3の特徴とする点は、図3(d)に示すステップである。このステップでは、第2のレーザ光24を照射して穴20の内側に加工されずに残った未加工部23を加工するステップとして、穴20の中心から穴20の周に向かって渦巻き状に第2のレーザ光24を照射するレーザ加工方法である。
【0035】
図3(a)に示すレーザ加工方法は、紫外線波長の第1のレーザ光21を、レーザ照射開始点から終了点まで等間隔でかつ重ねて照射するようにする。その距離は回転角度で任意設定とする。今回の回転角度は、約30°オフセットしながら円弧を描きレーザ照射を実施し、1つの加工を終える。
【0036】
図3(b)に示すレーザ加工方法は、第1のレーザ光21をレーザ照射開始点とレーザ照射次点目が重ならない等間隔で照射する。この一連を1サイクルとし、2サイクル目は第1のレーザ光22をレーザ照射開始点とレーザ照射次点目が重ならない等間隔で照射する。以降もこれを繰り返して実施する。その距離は回転角度で任意設定とする。今回の回転角度は、約70°オフセットしながら円弧を描き、数十サイクルでレーザ照射を実施し、1つの加工を終える。
【0037】
この図3(a)に示すレーザ加工方法または図3(b)に示すレーザ加工方法のいずれを行ってもよいが、被加工物の絶縁層を形成する樹脂が熱に弱い場合は、図3(b)のレーザ加工方法を採用して、レーザ加工時に次のレーザ加工点に与える熱ダメージを低減する。逆に、被加工物の絶縁層を形成する樹脂がそれほど熱に弱くない場合は、図3(a)に示すレーザ加工方法を採用して加工スピードを上げる。
【0038】
前記図3(a)または図3(b)の加工を終えると図3(c)に示すように、前記穴20の内側に加工されずに未加工部23が残る。
【0039】
そこで、図3(d)に示すように、穴20の径よりも小さく残った未加工部23より大きなスポット径でかつ、第1のレーザ光21、22よりも波長の長い赤外線波長のレーザ光24を穴20の中心から穴20の周に向かって渦巻き状に照射して、その残った未加工部23を加工する。この際、レーザ照射開始点から終了点まで等間隔で、かつ重ねて実施する。その距離は回転角度で任意設定とする。今回の回転角度は、約40°オフセットしながら円弧を描きレーザ照射を実施し、1つの穴加工を終える。
り基板の穴あけに適用したところ、ガラス繊維の突き出し、内層銅箔への熱ダメージ、表層から絶縁層にいたる樹脂への熱ダメージによりデスミア後にエッジバックが発生してガラス繊維の突き出しがさらに長くなる等の課題を抑制することができた。
【0040】
(実施の形態4)
図4に本発明の実施の形態4によるレーザ加工方法の工程を示す。
【0041】
この実施の形態4において、本実施の形態1〜3と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【0042】
実施の形態1のレーザ加工方法において第1のレーザ光21を穴20の内周に沿って照射して加工するステップは、実施の形態4のレーザ加工方法では、穴20の内周から穴の中心に向かって渦巻き状に第1のレーザ光21を照射するステップとなる。
【0043】
また、実施の形態1のレーザ加工方法において、第2のレーザ光24を照射して穴20の内側に加工されずに残った未加工部23を加工するステップは、実施の形態4のレーザ加工方法では、穴20の中心から穴20の周に向かって渦巻き状に第2のレーザ光24を照射するステップとなる。
【0044】
このように、実施の形態4のレーザ加工方法は、実施の形態2のレーザ加工方法を示す図2(a)に示すステップの後、実施の形態3のレーザ加工方法を示す図3(d)に示すステップを行うものである。
【0045】
この図4(a)に示すステップは、紫外線波長の第1のレーザ光21を穴20の内周に沿って照射して加工するステップとして、穴20の内周から穴20の中心に向かって渦巻き状にレーザ光を照射するものである。レーザ照射開始点から終了点まで等間隔でかつ重ねて実施する。その距離は回転角度で任意設定とする。
【0046】
今回の回転角度は、約30°オフセットしながら円弧を描き、数十サイクルでレーザ照射を実施し、1つの加工を終える。
【0047】
前記加工を終えると図4(b)に示すように、穴20の内側に加工されずに残った未加工部23が生じる。そこで、図4(c)に示すように、穴20の径よりも小さく残った未加工部23より大きなスポット径でかつ、第1のレーザ光21、22よりも波長の長い赤外線波長のレーザ光24を穴20の中心から穴20の周に向かって渦巻き状に照射して、その残った未加工部23を加工する。
【0048】
この際、レーザ照射開始点から終了点まで等間隔でかつ重ねて実施する。その距離は回転角度で任意設定とする。今回の回転角度は、約40°オフセットしながら円弧を描きレーザ照射を実施し、1つの穴加工を終える。
【0049】
このレーザ加工方法を絶縁層厚50μmのガラス繊維入り基板の穴あけに適用したところ、ガラス繊維の突き出し、内層銅箔への熱ダメージ、表層から絶縁層にいたる樹脂への熱ダメージによりデスミア後にエッジバックが発生してガラス繊維の突き出しがさらに長くなる等の課題を抑制することができた。
(実施の形態5)
図5に本発明の実施の形態5によるレーザ加工方法の工程を示す。
【0050】
この実施の形態5において、実施の形態1〜4と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【0051】
この実施の形態5におけるレーザ加工方法は、被加工物に少なくとも2種類の波長のレーザ光を照射して穴加工を行うレーザ加工方法であって、穴20の径よりも小さなスポット径の赤外線波長の第2のレーザ光24を穴20の周よりも内側に照射して加工するステップ(図5(a))と、第2のレーザ光24よりも波長の短い紫外線波長の第1のレーザ光21,22を穴20の内周に沿って照射して穴20の周に加工されずに残った未加工部分の突き出し部25(図5(b))を加工するステップ(図5(c)(d))を有するものである。
【0052】
なお、第1のレーザ光21,22を紫外線波長とするのは、ガラスなどの補強材を確実に加工するためであり、第2のレーザ24を赤外線波長とするのはスポット径を大きくとっても樹脂などの絶縁層を適切に加工できるようするためである。
【0053】
先ず、図5(a)に示すステップとして、穴20の径よりも僅かに小さなスポット径で波長の長い赤外線波長の第2のレーザ光24を穴20の周よりも内側に照射して加工する。今回3サイクルでレーザ照射を実施し、1つの加工を終える。
【0054】
この加工を終えると図5(b)に示すように、穴20の内周に加工されずに残ったガラス繊維などの補強材の突き出し部25が生じる。
【0055】
そこで、図5(c)または図5(d)に示すステップを行う。
【0056】
この図5(c)に示すレーザ加工方法は、紫外線波長の第1のレーザ光21を、レーザ照射開始点から終了点まで等間隔でかつ重ねて照射するようにする。その距離は回転角度で任意設定とする。今回の回転角度は、約30°オフセットしながら円弧を描きレーザ照射を実施し、1つの加工を終える。
【0057】
また図5(d)に示すレーザ加工方法は、紫外線波長の第1のレーザ光21をレーザ照射開始点とレーザ照射次点目が重ならない等間隔で照射する。この一連を1サイクルとし、2サイクル目は第1のレーザ光22をレーザ照射開始点とレーザ照射次点目が重ならない等間隔で照射する。
【0058】
以降もこれを繰り返して実施する。その距離は回転角度で任意設定とする。今回の回転角度は、約70°オフセットしながら円弧を描き、数十サイクルでレーザ照射を実施し、1つの加工を終える。
【0059】
この図5(c)に示すレーザ加工方法または図5(d)に示すレーザ加工方法のいずれを行ってもよいが、被加工物の絶縁層を形成する樹脂が熱に弱い場合は、図5(d)のレーザ加工方法を採用して、レーザ加工時に次のレーザ加工点に与える熱ダメージを低減する。逆に、被加工物の絶縁層を形成する樹脂がそれほど熱に弱くない場合は、図5(c)に示すレーザ加工方法を採用して加工スピードを上げる。
【0060】
このステップは、穴20の穴径よりも小さなスポット径で、かつ前記レーザ光よりも波長の短いレーザ光22を穴20の内周に沿って照射して加工するステップである。
【0061】
図5(c)は、レーザ照射開始点から終了点まで等間隔でかつ重ねて実施する。その距離は回転角度で任意設定とする。今回の回転角度は、約30°オフセットしながら円弧を描きレーザ照射を実施し、1つの穴加工を終える。
【0062】
図5(d)は、レーザ照射開始点とレーザ照射次点目が重ならない等間隔で照射する。この一連を1サイクルとし、2サイクル目以降も前記照射手段で実施する。その距離は回転角度で任意設定とする。今回の回転角度は、約70°オフセットしながら円弧を描き、数十サイクルでレーザ照射を実施し、1つの穴加工を終える。
【0063】
このレーザ加工方法を絶縁層厚50μmのガラス繊維入り基板の穴あけに適用したところ、ガラス繊維の突き出し、内層銅箔への熱ダメージ、表層から絶縁層にいたる樹脂への熱ダメージによりデスミア後にエッジバックが発生してガラス繊維の突き出しがさらに長くなる等の課題を抑制することができた。
(実施の形態6)
図6に本発明の実施の形態6によるレーザ加工方法の工程を示す。
【0064】
この実施の形態6において、実施の形態1〜5と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【0065】
実施の形態5におけるレーザ加工方法では、前のステップとして穴20の径よりも小さなスポット径の赤外線波長の第2のレーザ光24を穴20の周よりも内側に照射して加工するステップを有していたが、この実施の形態6では、赤外線波長の第2のレーザ光24を穴20の中心から穴20の周に向かって渦巻き状に照射するものであり、その後のステップは実施の形態5のものと同じである。
【0066】
先ず、図6(a)に示すように、穴20の径よりも小さなスポット径の赤外線波長の第2のレーザ光24を穴20の中心から穴20の周に向かって渦巻き状に照射する。この際、レーザ照射開始点から終了点まで等間隔でかつ重ねて実施する。その距離は回転角度で任意設定とする。今回の回転角度は、約40°オフセットしながら円弧を描きレーザ照射を実施し、1つの加工を終える。
【0067】
この加工を終えると図6(b)に示すように、穴20の内周に加工されずに残ったガラス繊維などの補強材の突き出し部25が生じる。
【0068】
そこで、図6(c)または図6(d)に示すステップを行う。
【0069】
この図6(c)に示すレーザ加工方法は、紫外線波長の第1のレーザ光21を、レーザ照射開始点から終了点まで等間隔でかつ重ねて照射するようにする。その距離は回転角度で任意設定とする。今回の回転角度は、約30°オフセットしながら円弧を描きレーザ照射を実施し、1つの加工を終える。
【0070】
また図6(d)に示すレーザ加工方法は、紫外線波長の第1のレーザ光21をレーザ照射開始点とレーザ照射次点目が重ならない等間隔で照射する。この一連を1サイクルとし、2サイクル目は第1のレーザ光22をレーザ照射開始点とレーザ照射次点目が重ならない等間隔で照射する。
【0071】
以降もこれを繰り返して実施する。その距離は回転角度で任意設定とする。今回の回転角度は、約70°オフセットしながら円弧を描き、数十サイクルでレーザ照射を実施し、1つの加工を終える。
【0072】
この図6(c)に示すレーザ加工方法または図6(d)に示すレーザ加工方法のいずれを行ってもよいが、被加工物の絶縁層を形成する樹脂が熱に弱い場合は、図6(d)のレーザ加工方法を採用して、レーザ加工時に次のレーザ加工点に与える熱ダメージを低減する。逆に、被加工物の絶縁層を形成する樹脂がそれほど熱に弱くない場合は、図6(c)に示すレーザ加工方法を採用して加工スピードを上げる。
【0073】
このレーザ加工方法を絶縁層厚50μmのガラス繊維入り基板の穴あけに適用したところ、ガラス繊維の突き出し、内層銅箔への熱ダメージ、表層から絶縁層にいたる樹脂への熱ダメージによりデスミア後にエッジバックが発生してガラス繊維の突き出しがさらに長くなる等の課題を抑制することができた。
(実施の形態7)
図7に本発明の実施の形態7によるレーザ加工方法の工程を示す。
【0074】
この実施の形態7において、実施の形態1〜6と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【0075】
実施の形態5におけるレーザ加工方法では、穴20の周に加工されずに残った未加工部分の突き出し部25を加工するステップとして紫外線波長の第1のレーザ光21を、レーザ照射開始点から終了点まで等間隔でかつ重ねて照射するようにするステップを有していたが、この実施の形態7では、未加工部分の突き出し部25を加工するステップとして紫外線波長の第1のレーザ光21を穴20の内周から穴20の中心に向かって渦巻き状に照射するものであり、それまでのステップは実施の形態5のものと同じである。
【0076】
先ず、図7(a)に示すように、穴20の径よりも僅かに小さなスポット径で波長の長い赤外線波長の第2のレーザ光24を穴20の周よりも内側に照射して加工する。今回3サイクルでレーザ照射を実施し、1つの加工を終える。
【0077】
前記加工を終えると図7(b)に示すように、穴20の内周に加工されずに残ったガラス繊維などの補強材の突き出し部25が生じる。
【0078】
そこで、図7(c)に示すステップを行う。
【0079】
この図7(c)に示すステップは、紫外線波長の第1のレーザ光21を穴20の内周から穴20の中心に向かって渦巻き状に照射するものである。この際、レーザ照射開始点から終了点まで等間隔でかつ重ねて実施する。その距離は回転角度で任意設定とする。今回の回転角度は、約30°オフセットしながら円弧を描き、数十サイクルでレーザ照射を実施し、1つの加工を終える。
【0080】
このレーザ加工方法を絶縁層厚50μmのガラス繊維入り基板の穴あけに適用したところ、ガラス繊維の突き出し、内層銅箔への熱ダメージ、表層から絶縁層にいたる樹脂への熱ダメージによりデスミア後にエッジバックが発生してガラス繊維の突き出しがさらに長くなる等の課題を抑制することができた。
(実施の形態8)
図8に本発明の実施の形態8によるレーザ加工工法の工程を示す。
【0081】
この実施の形態8において、実施の形態1〜7と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【0082】
この実施の形態8は、波長の長い赤外線波長の第2のレーザ光24を穴20の中心から穴20の周に向かって渦巻き状に第2のレーザ光24を照射するステップと、波長の短い紫外線波長の第1のレーザ光21を穴20の内周から穴20の中心に向かって渦巻き状に照射するステップを有する。
【0083】
先ず、図8(a)に示すように、穴20の径よりも小さなスポット径の赤外線波長の第2のレーザ光24を穴20の中心から穴20の周に向かって渦巻き状に照射する。この際、レーザ照射開始点から終了点まで等間隔でかつ重ねて実施する。その距離は回転角度で任意設定とする。今回の回転角度は、約40°オフセットしながら円弧を描きレーザ照射を実施し、1つの加工を終える。
【0084】
この加工を終えると図8(b)に示すように、穴20の内周に加工されずに残ったガラス繊維などの補強材の突き出し部25が生じる。
【0085】
そこで、図8(c)に示すステップを行う。
【0086】
この図8(c)に示すステップは、紫外線波長の第1のレーザ光21を穴20の内周から穴20の中心に向かって渦巻き状に照射するものである。この際、レーザ照射開始点から終了点まで等間隔でかつ重ねて実施する。その距離は回転角度で任意設定とする。今回の回転角度は、約30°オフセットしながら円弧を描き、数十サイクルでレーザ照射を実施し、1つの加工を終える。
【0087】
このレーザ加工方法を絶縁層厚50μmのガラス繊維入り基板の穴あけに適用したところ、ガラス繊維の突き出し、内層銅箔への熱ダメージ、表層から絶縁層にいたる樹脂への熱ダメージによりデスミア後にエッジバックが発生してガラス繊維の突き出しがさらに長くなる等の課題を抑制することができた。
(実施の形態9)
図9に本発明の実施の形態9によるレーザ加工工法の工程を示す。
【0088】
この実施の形態9において、実施の形態1〜8と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【0089】
本実施の形態9は、上述した実施の形態1〜8において、レーザの吸収率の異なる複数の材料からなり、吸収率の低い材料(例えば強度を補強するためのガラス繊維からなる補強財)を内部に配置した被加工物を用いる際に、吸収率の低い材料が露出するまでは、単位面積当りのレーザパワーを小さく設定し、吸収率の低い材料が露出してからは、単位面積当りのレーザパワーをそれまでより大きくするものである。
【0090】
図9(a)は、吸収率の異なる複数の部材のレーザ加工前の断面図であり、この被加工物15は、樹脂からなる絶縁層16と、この絶縁層16内部に強度を補強するためのガラス繊維からなる補強財17と、内層銅箔18からなる。
【0091】
図9(b)に示すように、上述した実施の形態1〜8のレーザ加工方法のいずれかによって、単位面積当りのレーザ出力を小さく設定して、被加工物15内部の補強材17が露出するまで穴(図中19の部分)を加工し、一旦1つの加工を終える。
【0092】
補強材17が露出した後からは、図9(c)に示すように、上述した実施の形態1〜8のレーザ加工方法のいずれかによって、単位面積当りのレーザ出力をそれまでより大きく設定して1つの穴(図中20の部分)の加工を終え、一連の加工を終える。
【0093】
このレーザ加工方法を絶縁層厚50μmのガラス繊維入り基板の穴あけに適用したところ、ガラス繊維の突き出し、内層銅箔への熱ダメージ、表層から絶縁層にいたる樹脂への熱ダメージによりデスミア後にエッジバックが発生してガラス繊維の突き出しがさらに長くなる等の課題を抑制することができた。
(実施の形態10)
図10は、上述した実施の形態1〜9におけるレーザ加工方法を実施する実施の形態10におけるレーザ加工装置の構成を示している。
【0094】
図10に示すレーザ加工装置は、被加工物に少なくとも2種類の波長のレーザ光を照射して穴加工を行うレーザ加工方法に用いる。図10に示す第1のレーザ発信器1aは紫外線波長の第1のレーザ光2aを出力し、第2のレーザ発信器1bは赤外線波長の第2のレーザ光2bを出力する。
【0095】
この第1のレーザ光2aはミラー3aで所定の光路に進行方向を変更し、レンズ4aでレーザの密度を調整し、マスク5aでレーザ形状を整形し、アイリス6aでレーザの雑光を抑える。
【0096】
そして、第1のレーザ光2aをX軸方向に振るためのガルバノミラー(X軸)7aと、ガルバノミラー(X軸)7aで反射した第1のレーザ光2aをY軸方向に振るためのガルバノミラー(Y軸)8aで位置決めした後、エフ・シータ・レンズ9を通して、加工テーブル10上に載置した被加工物11の加工点12aに照射するように構成している。
【0097】
このように、図10に示す実施の形態10におけるレーザ加工装置では、マスク5aとエフ・シータ・レンズ9とで加工点の穴の径よりも小さなスポット径に整形し、第1のレーザ光2aを被加工物11に導く第1の光学手段を、ミラー3a、レンズ4a、マスク5a、アイリス6a、ガルバノミラー(X軸)7a、ガルバノミラー(Y軸)8a、エフ・シータ・レンズ9で構成している。
【0098】
また、第2のレーザ光2bはミラー3bで所定の光路に進行方向を変更し、レンズ4bでレーザの密度を調整し、マスク5bでレーザ形状を整形し、アイリス6bでレーザの雑光を抑える。
【0099】
そして、第2のレーザ光2bをX軸方向に振るためのガルバノミラー(X軸)7bと、ガルバノミラー(X軸)7bで反射した第2のレーザ光2bをY軸方向に振るためのガルバノミラー(Y軸)8bで位置決めした後、エフ・シータ・レンズ9を通して、加工テーブル10上に載置した被加工物11の加工点12bに照射するように構成している。
【0100】
このように、図10に示す実施の形態10におけるレーザ加工装置では、マスク5bとエフ・シータ・レンズ9とで加工点の穴の径よりも小さなスポット径に整形し、第2のレーザ光2bを被加工物11に導く第2の光学手段を、ミラー3b、レンズ4b、マスク5b、アイリス6b、ガルバノミラー(X軸)7b、ガルバノミラー(Y軸)8b、エフ・シータ・レンズ9で構成している。
【0101】
なお、これらの第1のレーザ発信器1a、ガルバノミラー(X軸)7a、ガルバノミラー(Y軸)8a、第2のレーザ発信器1b、ガルバノミラー(X軸)7b、ガルバノミラー(Y軸)8bおよび加工テーブル10は、制御装置13で動作制御している。
【0102】
この構成において、上述した実施の形態1〜9のレーザ加工方法を実施する。
【0103】
本実施の形態では加工点12aと加工点12bを異なる位置に図示したが、ガルバノミラー(X軸)7a、ガルバノミラー(Y軸)8a、ガルバノミラー(X軸)7b、ガルバノミラー(Y軸)8bを制御することにより同じ位置の加工点を加工することができる。
(実施の形態11)
図11は、上述した実施の形態1〜9におけるレーザ加工方法を実施する実施の形態11におけるレーザ加工装置の構成を示している。
【0104】
図11に示すレーザ加工装置は、被加工物に少なくとも2種類の波長のレーザ光を照射して穴加工を行うレーザ加工方法に用いる。図11に示す第1のレーザ発信器1aは紫外線波長の第1のレーザ2aを出力し、第2のレーザ発信器1bは赤外線波長の第2のレーザ光2bを出力する。
【0105】
この第1のレーザ光2aはミラー3で所定の光路に進行方向を変更し、レンズ4でレーザの密度を調整し、マスク5でレーザ形状を整形し、アイリス6でレーザの雑光を抑える。
【0106】
そして、第1のレーザ光2aをX軸方向に振るためのガルバノミラー(X軸)7と、ガルバノミラー(X軸)7で反射した第1のレーザ光2をY軸方向に振るためのガルバノミラー(Y軸)8で位置決めした後、エフ・シータ・レンズ9を通して、加工テーブル10上に載置した被加工物11の加工点12に照射するように構成している。
【0107】
このように、図11に示す実施の形態11におけるレーザ加工装置では、マスク5とエフ・シータ・レンズ9とで加工点の穴の径よりも小さなスポット径に整形し、第1のレーザ光2aを被加工物11に導く第1の光学手段を、ミラー3、レンズ4、マスク5、アイリス6、ガルバノミラー(X軸)7、ガルバノミラー(Y軸)8、エフ・シータ・レンズ9で構成している。
【0108】
また、第2のレーザ光2bはミラー3で所定の光路に進行方向を変更し、レンズ4でレーザの密度を調整し、マスク5でレーザ形状を整形し、アイリス6でレーザの雑光を抑える。
【0109】
そして、第2のレーザ光2bをX軸方向に振るためのガルバノミラー(X軸)7と、ガルバノミラー(X軸)7で反射した第2のレーザ光2をY軸方向に振るためのガルバノミラー(Y軸)8で位置決めした後、エフ・シータ・レンズ9を通して、加工テーブル10上に載置した被加工物11の加工点12に照射するように構成している。
【0110】
この構成において、マスク5とエフ・シータ・レンズ9とで加工点の穴の径よりも小さなスポット径に整形し、第2のレーザ光2bを被加工物11に導く第2の光学手段を、ミラー3、レンズ4、マスク5、アイリス6、ガルバノミラー(X軸)7、ガルバノミラー(Y軸)8、エフ・シータ・レンズ9で構成している。
【0111】
なお、これらの第1のレーザ発信器1a、ガルバノミラー(X軸)7、ガルバノミラー(Y軸)8、第2のレーザ発信器1、加工テーブル10は、制御装置13で動作制御している。
【0112】
この構成において、上述した実施の形態1〜9のレーザ加工方法を実施する。
【0113】
本実施の形態と、上述した実施の形態10との差異は、第1のレーザ発信器1aから出力した第1のレーザ光2aと、第2のレーザ発信器1bから出力した第1のレーザ光2bを同一の光路上に配置し、それ以降の光学手段を共通にしたことである。
【0114】
この構成により、本実施の形態におけるレーザ加工装置は、実施の形態10におけるレーザ加工装置に比べて構成部品が少なくなり、実施の形態10におけるレーザ加工装置に比べて小型化および低価格化することができる。
【0115】
ただし、本実施の形態においては波長の異なるレーザ光を同一の光学手段で整形、位置決めするので、それら光学手段の設計には十分な注意が必要となる。
(実施の形態12)
図12は、上述した実施の形態1〜9におけるレーザ加工方法を実施する実施の形態12におけるレーザ加工装置の構成を示している。
【0116】
図12に示すレーザ加工装置は、被加工物に少なくとも2種類の波長のレーザ光を照射して穴加工を行うレーザ加工方法に用いる。レーザ加工装置として、レーザ発信器1から赤外線波長の第2のレーザ光2bを出力し、この第2のレーザ光2bの光路に出入りする高調波発生手段14で紫外線波長の第1のレーザ2aに変換できるようにしている。
【0117】
すなわち、高調波発生手段14が第2のレーザ光2bの光路に位置する時には、この高調波発生手段14以降の光路を第1のレーザ光2aが進み、高調波発生手段14が第2のレーザ光2bの光路から外れた時には、この高調波発生手段14以降の光路を第2のレーザ光2bが進むように構成している。
【0118】
したがって、第1のレーザ光2a、第2のレーザ光2bはミラー3で所定の光路に進行方向を変更し、レンズ4でレーザの密度を調整し、マスク5でレーザ形状を整形し、アイリス6でレーザの雑光を抑える。
【0119】
そして、第1のレーザ光2a、第2のレーザ光2bをX軸方向に振るためのガルバノミラー(X軸)7と、ガルバノミラー(X軸)7で反射した第1のレーザ光2a、第2のレーザ光2bをY軸方向に振るためのガルバノミラー(Y軸)8で位置決めした後、エフ・シータ・レンズ9を通して、加工テーブル10上に載置した被加工物11の加工点12に照射するように構成している。
【0120】
このように、図12に示す実施の形態12におけるレーザ加工装置では、マスク5とエフ・シータ・レンズ9とで加工点の穴の径よりも小さなスポット径に整形し、第1のレーザ光2a、第2のレーザ光2bを被加工物11に導く第1の光学手段および第2の光学手段を、ミラー3、レンズ4、マスク5、アイリス6、ガルバノミラー(X軸)7、ガルバノミラー(Y軸)8、エフ・シータ・レンズ9で構成している。
【0121】
この構成において、上述した実施の形態1〜9のレーザ加工方法を実施する。
【0122】
本実施の形態と、上述した実施の形態11との差異は、高調波発生手段14を用いることで、少なくとも2つ必要であったレーザ発信器をレーザ発信器1一つにすることができることである。
【0123】
この構成により、本実施の形態におけるレーザ加工装置は、実施の形態11に比べて構成部品が更に少なくなり、実施の形態11に比べて小型化および低価格化することができる。
【0124】
ただし、本実施の形態においては波長のことなるレーザ光を同一の光学手段で整形、位置決めするので、それら光学手段の設計には十分な注意が必要となるとともに、第1のレーザ光と第2のレーザ光の切り替えに時間がかかる。
【産業上の利用可能性】
【0125】
本発明のレーザ加工方法およびレーザ加工装置は、従来の課題であった材料に含まれるガラス繊維の突き出しが長くなる問題や内層銅層への熱ダメージや表層から絶縁層にいたる樹脂への熱ダメージによりデスミア後にエッジバックが発生してガラス繊維の突き出しがさらに長くなる等の課題を抑制することが可能となり、レーザ加工方法およびレーザ加工装置として有用である。
【符号の説明】
【0126】
1 レーザ発信器
1a 第1のレーザ発信器
1b 第2のレーザ発信器
2a 第1のレーザ光
2b 第2のレーザ光
3,3a,3b ミラー
4,4a,4b レンズ
5,5a,5b マスク
6,6a,6b アイリス
7,7a,7b ガルバノミラー(X軸)
8,8a,8b ガルバノミラー(Y軸)
9 エフ・シータ・レンズ
10 加工テーブル
11 被加工物
12,12a,12b 加工点
13 制御装置
14 高調波発生手段
15 被加工物
16 絶縁層
17 補強材
18 内層銅箔
19,20 穴
21、22 第1のレーザ光
23 未加工部
24 第2のレーザ光
25 突き出し部
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被加工物に少なくとも2種類の波長のレーザ光を照射して穴加工を行うレーザ加工方法であって、前記穴の径よりも小さなスポット径の第1のレーザ光を前記穴の内周に沿って照射して加工するステップと、前記穴の径よりも小さなスポット径で、かつ前記第1のレーザ光よりも波長の長い第2のレーザ光を前記穴の周よりも内側に照射するステップを有し、後のステップによって、前のステップで加工されずに残った部分を加工するレーザ加工方法。
【請求項2】
被加工物に少なくとも2種類の波長のレーザ光を照射して穴加工を行うレーザ加工方法であって、前記穴の径よりも小さなスポット径の第1のレーザ光を前記穴の内周に沿って照射して加工するステップと、前記穴の径よりも小さなスポット径で、かつ前記第1のレーザ光よりも波長の長い第2のレーザ光を照射して前記穴の内側に加工されずに残った部分を加工するステップを有する請求項1記載のレーザ加工方法。
【請求項3】
前記第1のレーザ光を前記穴の内周に沿って照射して加工するステップとして、前記穴の内周から穴の中心に向かって渦巻き状に前記第1のレーザ光を照射する請求項2記載のレーザ加工方法。
【請求項4】
前記第2のレーザ光を照射して前記穴の内側に加工されずに残った部分を加工するステップとして、前記穴の中心から前記穴の周に向かって渦巻き状に前記第2のレーザ光を照射する請求項2記載のレーザ加工方法。
【請求項5】
前記第1のレーザ光を前記穴の内周に沿って照射して加工するステップとして、前記穴の内周から穴の中心に向かって渦巻き状に前記第1のレーザ光を照射し、前記第2のレーザ光を照射して前記穴の内側に加工されずに残った部分を加工するステップとして、前記穴の中心から前記穴の周に向かって渦巻き状に前記第2のレーザ光を照射する請求項2記載のレーザ加工方法。
【請求項6】
被加工物に少なくとも2種類の波長のレーザ光を照射して穴加工を行うレーザ加工方法であって、前記穴の径よりも小さなスポット径の第2のレーザ光を前記穴の周よりも内側に照射して加工するステップと、前記第2のレーザ光よりも波長の短い第1のレーザ光を前記穴の内周に沿って照射して前記穴の周に加工されずに残った部分を加工するステップを有する請求項1記載のレーザ加工方法。
【請求項7】
前記第2のレーザ光を前記穴の周よりも内側に照射して加工するステップとして、前記穴の中心から前記穴の周に向かって渦巻き状にレーザ光を照射する請求項6記載のレーザ加工方法。
【請求項8】
前記第1のレーザ光を照射して前記穴の内周に沿って前記穴の周に加工されずに残った部分を加工するステップとして、前記穴の内周から前記穴の中心に向かって渦巻き状にレーザ光を照射する請求項6記載のレーザ加工方法。
【請求項9】
前記第2のレーザ光を前記穴の周よりも内側に照射して加工するステップとして、前記穴の中心から穴の周に向かって渦巻き状に前記第2のレーザ光を照射し、前記第1のレーザ光を照射して前記穴の内周に沿って前記穴の周に加工されずに残った部分を加工するステップとして、前記穴の内周から前記穴の中心に向かって渦巻き状に前記第1のレーザ光を照射する請求項6記載のレーザ加工方法。
【請求項10】
レーザの吸収率の異なる複数の材料からなり、吸収率の低い材料を内部に配置した被加工物を用いる際に、吸収率の低い材料が露出するまでは、単位面積当りのレーザパワーを小さく設定し、吸収率の低い材料が露出してからは、単位面積当りのレーザパワーをそれまでより大きくする請求項1〜9のいずれかに記載のレーザ加工方法。
【請求項11】
被加工物に少なくとも2種類の波長のレーザ光を照射して穴加工を行う請求項1記載のレーザ加工方法に用いるレーザ加工装置であって、前記穴の径よりも小さなスポット径に整形し、かつ第1のレーザ光を前記被加工物に導く第1の光学手段と、前記第1のレーザ光よりも波長が長い第2のレーザ光を前記穴径よりも小さなスポット径に整形し、かつ前記被加工物に導く第2の光学手段と、前記第1の光学手段と前記第2の光学手段を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記第1の光学手段により第1のレーザ光を前記穴の内周に沿って照射して加工し、前記第2の光学手段により前記第2のレーザ光を照射して前記穴の内側に加工されずに残った部分を加工するレーザ加工装置。
【請求項12】
前記制御装置は、前記第1のレーザ光を前記穴の内周に沿って照射して加工する際に、前記穴の内周から穴の中心に向かって渦巻き状に前記第1のレーザ光を照射するように前記第1の光学手段を制御する請求項11記載のレーザ加工装置。
【請求項13】
前記制御装置は、前記第2のレーザ光を照射して前記穴の内側に加工されずに残った部分を加工する際に、前記穴の中心から前記穴の周に向かって渦巻き状に前記第2のレーザ光を照射するように前記第2の光学手段を制御する請求項11記載のレーザ加工装置。
【請求項14】
前記制御装置は、前記第1のレーザ光を前記穴の内周に沿って照射して加工する際に、前記穴の内周から穴の中心に向かって渦巻き状にレーザ光を照射するように前記第1の光学手段を制御し、前記第2のレーザ光を照射して前記穴の内側に加工されずに残った部分を加工する際に、前記穴の中心から前記穴の周に向かって渦巻き状に前記第2のレーザ光を照射するように前記第2の光学手段を制御する請求項11記載のレーザ加工装置。
【請求項15】
被加工物に少なくとも2種類の波長のレーザ光を照射して穴加工を行う請求項1記載のレーザ加工方法に用いるレーザ加工装置であって、前記穴の径よりも小さなスポット径に整形し、かつ第1のレーザを前記被加工物に導く第1の光学手段と、前記第1のレーザよりも波長が長い第2のレーザを前記穴径よりも小さなスポット径に整形し、かつ前記被加工物に導く第2の光学手段と、前記第1の光学手段と前記第2の光学手段を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記第2の光学手段により前記第2のレーザ光を前記穴の周よりも内側に照射して加工し、前記第1の光学手段により前記第1のレーザ光を前記穴の内周に沿って照射して前記穴の周に加工されずに残った部分を加工するレーザ加工装置。
【請求項16】
前記制御装置は、前記第2のレーザ光を前記穴の周よりも内側に照射して加工する際に、前記穴の中心から穴の周に向かって渦巻き状にレーザ光を照射するように前記第2の光学手段を制御する請求項15記載のレーザ加工装置。
【請求項17】
前記制御装置は、前記第1のレーザ光を照射して前記穴の内周に沿って前記穴の周に加工されずに残った部分を加工する際に、前記穴の内周から穴の中心に向かって渦巻き状に前記第1のレーザ光を照射するように前記第1の光学手段を制御する請求項15記載のレーザ加工装置。
【請求項18】
前記制御装置は、前記第2のレーザ光を前記穴の周よりも内側に照射して加工する際に、前記第2の光学手段により前記穴の中心から穴の周に向かって渦巻き状に前記第2のレーザ光を照射し、前記第1のレーザ光を照射して前記穴の内周に沿って前記穴の周に加工されずに残った部分を加工する際に、前記第1の光学手段により前記穴の内周から穴の中心に向かって渦巻き状に前記第1のレーザ光を照射する請求項15記載のレーザ加工装置。
【請求項19】
レーザの吸収率の異なる複数の材料からなり、吸収率の低い材料を内部に配置した被加工物を用いる際に、前記制御装置は、吸収率の低い材料が露出するまでは、単位面積当りのレーザパワーを小さく設定し、吸収率の低い材料が露出してからは、単位面積当りのレーザパワーをそれまでより大きくする請求項11〜18のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項1】
被加工物に少なくとも2種類の波長のレーザ光を照射して穴加工を行うレーザ加工方法であって、前記穴の径よりも小さなスポット径の第1のレーザ光を前記穴の内周に沿って照射して加工するステップと、前記穴の径よりも小さなスポット径で、かつ前記第1のレーザ光よりも波長の長い第2のレーザ光を前記穴の周よりも内側に照射するステップを有し、後のステップによって、前のステップで加工されずに残った部分を加工するレーザ加工方法。
【請求項2】
被加工物に少なくとも2種類の波長のレーザ光を照射して穴加工を行うレーザ加工方法であって、前記穴の径よりも小さなスポット径の第1のレーザ光を前記穴の内周に沿って照射して加工するステップと、前記穴の径よりも小さなスポット径で、かつ前記第1のレーザ光よりも波長の長い第2のレーザ光を照射して前記穴の内側に加工されずに残った部分を加工するステップを有する請求項1記載のレーザ加工方法。
【請求項3】
前記第1のレーザ光を前記穴の内周に沿って照射して加工するステップとして、前記穴の内周から穴の中心に向かって渦巻き状に前記第1のレーザ光を照射する請求項2記載のレーザ加工方法。
【請求項4】
前記第2のレーザ光を照射して前記穴の内側に加工されずに残った部分を加工するステップとして、前記穴の中心から前記穴の周に向かって渦巻き状に前記第2のレーザ光を照射する請求項2記載のレーザ加工方法。
【請求項5】
前記第1のレーザ光を前記穴の内周に沿って照射して加工するステップとして、前記穴の内周から穴の中心に向かって渦巻き状に前記第1のレーザ光を照射し、前記第2のレーザ光を照射して前記穴の内側に加工されずに残った部分を加工するステップとして、前記穴の中心から前記穴の周に向かって渦巻き状に前記第2のレーザ光を照射する請求項2記載のレーザ加工方法。
【請求項6】
被加工物に少なくとも2種類の波長のレーザ光を照射して穴加工を行うレーザ加工方法であって、前記穴の径よりも小さなスポット径の第2のレーザ光を前記穴の周よりも内側に照射して加工するステップと、前記第2のレーザ光よりも波長の短い第1のレーザ光を前記穴の内周に沿って照射して前記穴の周に加工されずに残った部分を加工するステップを有する請求項1記載のレーザ加工方法。
【請求項7】
前記第2のレーザ光を前記穴の周よりも内側に照射して加工するステップとして、前記穴の中心から前記穴の周に向かって渦巻き状にレーザ光を照射する請求項6記載のレーザ加工方法。
【請求項8】
前記第1のレーザ光を照射して前記穴の内周に沿って前記穴の周に加工されずに残った部分を加工するステップとして、前記穴の内周から前記穴の中心に向かって渦巻き状にレーザ光を照射する請求項6記載のレーザ加工方法。
【請求項9】
前記第2のレーザ光を前記穴の周よりも内側に照射して加工するステップとして、前記穴の中心から穴の周に向かって渦巻き状に前記第2のレーザ光を照射し、前記第1のレーザ光を照射して前記穴の内周に沿って前記穴の周に加工されずに残った部分を加工するステップとして、前記穴の内周から前記穴の中心に向かって渦巻き状に前記第1のレーザ光を照射する請求項6記載のレーザ加工方法。
【請求項10】
レーザの吸収率の異なる複数の材料からなり、吸収率の低い材料を内部に配置した被加工物を用いる際に、吸収率の低い材料が露出するまでは、単位面積当りのレーザパワーを小さく設定し、吸収率の低い材料が露出してからは、単位面積当りのレーザパワーをそれまでより大きくする請求項1〜9のいずれかに記載のレーザ加工方法。
【請求項11】
被加工物に少なくとも2種類の波長のレーザ光を照射して穴加工を行う請求項1記載のレーザ加工方法に用いるレーザ加工装置であって、前記穴の径よりも小さなスポット径に整形し、かつ第1のレーザ光を前記被加工物に導く第1の光学手段と、前記第1のレーザ光よりも波長が長い第2のレーザ光を前記穴径よりも小さなスポット径に整形し、かつ前記被加工物に導く第2の光学手段と、前記第1の光学手段と前記第2の光学手段を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記第1の光学手段により第1のレーザ光を前記穴の内周に沿って照射して加工し、前記第2の光学手段により前記第2のレーザ光を照射して前記穴の内側に加工されずに残った部分を加工するレーザ加工装置。
【請求項12】
前記制御装置は、前記第1のレーザ光を前記穴の内周に沿って照射して加工する際に、前記穴の内周から穴の中心に向かって渦巻き状に前記第1のレーザ光を照射するように前記第1の光学手段を制御する請求項11記載のレーザ加工装置。
【請求項13】
前記制御装置は、前記第2のレーザ光を照射して前記穴の内側に加工されずに残った部分を加工する際に、前記穴の中心から前記穴の周に向かって渦巻き状に前記第2のレーザ光を照射するように前記第2の光学手段を制御する請求項11記載のレーザ加工装置。
【請求項14】
前記制御装置は、前記第1のレーザ光を前記穴の内周に沿って照射して加工する際に、前記穴の内周から穴の中心に向かって渦巻き状にレーザ光を照射するように前記第1の光学手段を制御し、前記第2のレーザ光を照射して前記穴の内側に加工されずに残った部分を加工する際に、前記穴の中心から前記穴の周に向かって渦巻き状に前記第2のレーザ光を照射するように前記第2の光学手段を制御する請求項11記載のレーザ加工装置。
【請求項15】
被加工物に少なくとも2種類の波長のレーザ光を照射して穴加工を行う請求項1記載のレーザ加工方法に用いるレーザ加工装置であって、前記穴の径よりも小さなスポット径に整形し、かつ第1のレーザを前記被加工物に導く第1の光学手段と、前記第1のレーザよりも波長が長い第2のレーザを前記穴径よりも小さなスポット径に整形し、かつ前記被加工物に導く第2の光学手段と、前記第1の光学手段と前記第2の光学手段を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記第2の光学手段により前記第2のレーザ光を前記穴の周よりも内側に照射して加工し、前記第1の光学手段により前記第1のレーザ光を前記穴の内周に沿って照射して前記穴の周に加工されずに残った部分を加工するレーザ加工装置。
【請求項16】
前記制御装置は、前記第2のレーザ光を前記穴の周よりも内側に照射して加工する際に、前記穴の中心から穴の周に向かって渦巻き状にレーザ光を照射するように前記第2の光学手段を制御する請求項15記載のレーザ加工装置。
【請求項17】
前記制御装置は、前記第1のレーザ光を照射して前記穴の内周に沿って前記穴の周に加工されずに残った部分を加工する際に、前記穴の内周から穴の中心に向かって渦巻き状に前記第1のレーザ光を照射するように前記第1の光学手段を制御する請求項15記載のレーザ加工装置。
【請求項18】
前記制御装置は、前記第2のレーザ光を前記穴の周よりも内側に照射して加工する際に、前記第2の光学手段により前記穴の中心から穴の周に向かって渦巻き状に前記第2のレーザ光を照射し、前記第1のレーザ光を照射して前記穴の内周に沿って前記穴の周に加工されずに残った部分を加工する際に、前記第1の光学手段により前記穴の内周から穴の中心に向かって渦巻き状に前記第1のレーザ光を照射する請求項15記載のレーザ加工装置。
【請求項19】
レーザの吸収率の異なる複数の材料からなり、吸収率の低い材料を内部に配置した被加工物を用いる際に、前記制御装置は、吸収率の低い材料が露出するまでは、単位面積当りのレーザパワーを小さく設定し、吸収率の低い材料が露出してからは、単位面積当りのレーザパワーをそれまでより大きくする請求項11〜18のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【公開番号】特開2011−110598(P2011−110598A)
【公開日】平成23年6月9日(2011.6.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−271384(P2009−271384)
【出願日】平成21年11月30日(2009.11.30)
【出願人】(000005821)パナソニック株式会社 (73,050)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年6月9日(2011.6.9)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年11月30日(2009.11.30)
【出願人】(000005821)パナソニック株式会社 (73,050)
【Fターム(参考)】
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