レーザ加工方法および装置
【課題】確実に有機物を加工できるレーザ加工装置を提供する。
【解決手段】レーザ加工装置1は、レーザにより樹脂層を加工する加工部100と、加工中に反応性ガスを供給する反応性ガスソース150と、反応性ガスを閉じ込める閉じ込め部152とを備える。
【解決手段】レーザ加工装置1は、レーザにより樹脂層を加工する加工部100と、加工中に反応性ガスを供給する反応性ガスソース150と、反応性ガスを閉じ込める閉じ込め部152とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、レーザ加工方法および装置に関し、より特定的には、有機物層を加工するレーザ加工方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、レーザ加工方法および装置は、たとえば特開2008−73760号公報(特許文献1)に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2008−73760号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1では、除去されるべき付着物が炭素を含む場合に加工対象物表面から付着物をきれいに除去することができる付着物除去方法を提供することを目的としている。この目的を達成するために、レーザ光源から出力されるレーザ光は、ミラーにより反射された後、レンズにより集光されて付着物に照射される。ガス供給源から供給される助燃ガスは、ガス管を経て、付着物におけるレーザ光照射領域に導入される。加工対象物の表面に付着した付着物を除去するに際して、付着物にレーザ光を照射するとともに、当該照射領域に助燃ガスを導入する。このように処理することにより、除去されるべき付着物が炭素を含む場合であっても、レーザ光照射後に加工対象物表面をきれいにすることができ、加工対象物の表面から付着物をきれいに除去することができる。
【0005】
しかしながら、従来の特許文献1の方法では、必ずしも十分に有機物を除去することができないという問題があった。
【0006】
そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、確実に有機物を除去することが可能なレーザ加工方法および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】
【0007】
この発明に従ったレーザ加工方法は、有機物層を含む被加工物を準備する工程と、レーザを照射して有機物層を加工するとともに、加工中にレーザ照射領域に有機物と反応する反応性ガスを供給する工程とを備える。
【0008】
このように構成されたレーザ加工方法においては、加工中にレーザ照射領域に有機物と反応する反応性ガスが供給されるため、助燃ガスが供給される場合に比べて、有機物が分解されやすくなり、確実に有機物を除去することができる。
【0009】
好ましくは、反応性ガスはオゾンである。
好ましくは、反応性ガスは塩素またはフッ素を含む。
【0010】
好ましくは、レーザの波長は400nm以下である。
この発明に従ったレーザ加工装置は、上記の方法を実施するためのレーザ加工装置であって、レーザを照射して有機物を加工する加工部と、加工中にレーザ照射領域に有機物と反応する反応性ガスを供給する供給部と、供給された反応性ガスがレーザ照射領域から拡散することを防ぐ閉じ込め部とを備える。
【0011】
このように構成されたレーザ加工装置においては、反応性ガスが閉じ込め部に閉じ込められるため、確実に反応性ガスと有機物を反応されることができ、有機物を除去することが可能となる。
【発明の効果】
【0012】
この発明は確実に有機物を除去することが可能なレーザ加工方法および装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】この発明の実施の形態1に従った、反応性ガスを用いたレーザ加工装置の模式図である。
【図2】この発明の実施の形態1に従ったレーザ加工方法で加工されるフレキシブルプリント基板の断面図である。
【図3】この発明の実施の形態1に従ったレーザ加工方法において有機物を除去する工程を説明するための断面図である。
【図4】この発明の実施の形態1に従ったレーザ加工方法において孔の検査工程を説明するための断面図である。
【図5】ポリイミドの可視および紫外領域における透過率(縦軸)と波長(横軸)との関係を示すグラフである。
【図6】ポリイミドの可視および紫外領域における吸収率(縦軸)と波長(横軸)との関係を示すグラフである。
【図7】ポリイミドの赤外領域における吸収(縦軸)と波数(横軸)との関係を示すグラフである。
【図8】この発明の実施の形態2に従った加工方法で有機物層として用いられるPET(ポリエチレンテレフタレート)および液晶ポリマーの可視および紫外領域における透過率(縦軸)と波長(横軸)との関係を示すグラフである。
【図9】有機物層としてPET樹脂を用いたフラットケーブルの断面図である。
【図10】有機物層としてPET樹脂を用いたフラットケーブルの加工工程を示す断面図である。
【図11】この発明に従って形成された孔の平面図である。
【図12】PETの赤外領域における吸収(縦軸)と波数(横軸)との関係を示すグラフである。
【図13】液晶ポリマーの赤外領域における吸収(縦軸)と波数(横軸)との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。また、各実施の形態を組合せることも可能である。
【0015】
(実施の形態1)
図1は、この発明の実施の形態1に従った、加工部と測定部とを有するレーザ加工装置の模式図である。図1を参照して、この発明の実施の形態1に従ったレーザ加工装置1は、樹脂を加工する加工部100と、加工部100で加工された樹脂を測定する測定部200とを有する。加工部100は、炭酸ガスレーザ源である加工用レーザ源110と、加工用レーザ源110から照射されたレーザ光111の向きを変えるためのガルバノスキャナ120と、ガルバノスキャナ120で反射したレーザ光を収束させるFθレンズ130とを有する。Fθレンズ130で集光されたレーザ光112は、フレキシブルプリント基板300の表面に照射される。レーザ光112が照射される領域が加工エリア310であり、フレキシブルプリント基板上の有機物層が除去される。
【0016】
加工エリア310に隣接するように測定エリア320が設けられる。測定エリア320では、加工エリア310で加工された部分が正しく加工されているかどうかが測定される。
【0017】
加工エリア310では、加工箇所に反応性ガス(オゾン、SF6)などのアシストガスを供給する。具体的には、反応性ガスソース150から反応性ガスがパイプ151を経由して閉じ込め部152へ供給される。反応性ガスは、レーザ光112が照射された有機物と反応することで有機物を確実に除去することができる。
【0018】
測定部200は、残渣測定用レーザ源210を有する。残渣測定用レーザ源210から射出されたレーザ光211は、ガルバノスキャナ220で反射してそのレーザ光は集光レンズ230を透過する。集光レンズ230を透過したレーザ光は測定エリア320のフレキシブルプリント基板300表面で反射して受光部240で検出される。受光部240は、レーザ光213を測定することで加工エリア310での加工状態を撮像することができる。なお、測定部200は必ずしも設ける必要はない。
【0019】
反応性ガスソース150、加工用レーザ源110、ガルバノスキャナ120、220、残渣測定用レーザ源210および受光部240はそれぞれ制御部400に接続されている。測定したデータまたは照射するレーザの強さなどが制御部400により送られる。制御部400では、コンピュータにより、得られたデータをもとにして、加工が適切に行なわれているかどうかを判断することができる。
【0020】
図2は、この発明の実施の形態1にレーザ加工方法で加工されるフレキシブルプリント基板の断面図である。図2を参照して、導電層10、有機物層20および導電層30の積層構造体に開口31を形成する。開口31の直径はDとされる。導電層10はいずれの導電層であってもよい。たとえば、銅、アルミニウムなどの金属であってもよく、不純物が導入されたシリコンなどの半導体であってもよい。
【0021】
また、有機物層20は、たとえばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリイミド(PI)および液晶ポリマー(LCP)などのさまざまな有機物を採用することが可能である。
【0022】
図3は、この発明の実施の形態1に従ったレーザ加工方法において有機物を除去する工程を説明するための断面図である。図3を参照して、レーザ光112により、有機物層20に孔22を形成する。このとき、レーザ光112は、導電層10を露出させるようにレーザ光112が照射される。しかしながら、有機物の取り残しが孔22の底部分に残存する場合がある。
【0023】
図4は、この発明の実施の形態1に従ったレーザ加工方法において孔の検査工程を説明するための断面図である。図4を参照して、残渣測定用レーザ源210からレーザ光211を照射する。そして、孔22の底22aから反射した電磁波を受光部240が検出する。このときの検出量によって、底22aにどの程度残存した有機物層20が残っているかどうかを検出することができる。そして、底22a全体で有機物層20の残存量のマップを作成する。
【0024】
図5は、ポリイミドの可視および紫外領域における透過率(縦軸)と波長(横軸)との関係を示すグラフである。図6は、ポリイミドの可視および紫外領域における吸収率(縦軸)と波長(横軸)との関係を示すグラフである。図5および図6を参照して、吸収率は、透過率と関連しており、吸収率=1−透過率という式が成立する。
【0025】
図7は、ポリイミドの赤外領域における吸収(縦軸)と波数(横軸)との関係を示すグラフである。図7を参照して、いずれの有機物層20を構成する材料においても、特定の波数で吸収が大きくなっていることがわかる。これは、有機物層20を構成する化学結合に起因する吸収である。
【0026】
すなわち、レーザ加工方法は、有機物層20を含む被加工物としてのFPC基板300を準備する工程と、レーザ光112を照射して有機物層20を加工するとともに、加工中にレーザ照射領域に有機物と反応する反応性ガスを供給する工程とを備える。反応性ガスは、加工前から供給されていてもよく、加工中にのみ供給されていてもよい。反応性ガスはオゾン、塩素またはフッ素を含むガスであってもよい。そして、加工に用いられるレーザ光112の波長は400nm以下であることが望ましい。
【0027】
(実施の形態2)
図8は、この発明の実施の形態2に従った加工方法で有機物層として用いられるPET(ポリエチレンテレフタレート)および液晶ポリマーの可視および紫外領域における透過率(縦軸)と波長(横軸)との関係を示すグラフである。
【0028】
図8を参照して、PETおよび液晶ポリマーでは、約200〜450nmの範囲で吸光度が大きくなる。したがって、加工用のレーザ源としてこの波長のレーザを用いれば、有機物層を構成するPETおよび液晶ポリマーでの吸収が大きくなり、確実に除去することができる。なお、紫外および可視領域での吸収は、赤外領域での吸収のように、有機物を構成する特定の化学結合に基づく吸収ではない。そのため、赤外吸収で見られた鋭いピークは紫外および可視領域では見当たらない。
【0029】
なお、以下において各樹脂の吸光度について説明する。
PETでは、波数が1712cm-1において吸光度のピークが存在する。このピークは、エステルのC=O結合に由来する。このピークの波長は5.84μmである。このような波長のレーザとして、浜松ホトニクス社量子カスケードレーザ(波長5.8μm)がある。
【0030】
またPETは、波数が1240cm-1において吸光度のピークを有する。このピークは、カルボニル基のC−O結合に由来する。このピークの波長は8.06μmであり、このような波長のレーザとして、半導体レーザ(PbS1-xSex(波長4−8.5μm))がある。
【0031】
またPETは波数1100cm-1において吸光度のピークを有する。このピークはカルボニル基のC−O結合に由来する。このピークの波長は9.09μmであり、このような波長のレーザとして、半導体レーザ(Pb1-xSnxTe(波長6.3−32μm))がある。
【0032】
またPETは可視領域の波長300nmにおいて吸光度のピークを有する。このような波長のレーザとして、XeClエキシマレーザ(波長0.308μm)がある。
【0033】
PIは赤外領域の波数が1775cm-1において吸光度のピークを有する。このピークはイミドC=O結合に由来する。このピークの波長は5.63μmであり、このような波長のレーザとして、DBr化学レーザ(波長5.8−6.3μm)がある。
【0034】
またPIは、波数が1712cm-1の吸光度のピークを有する。このピークはイミドC=O結合に由来する。このピークの波長は5.84μmであり、このような波長のレーザとしてDBr化学レーザ(波長5.8−6.3μm)がある。
【0035】
またポリイミドは、波数1400cm-1において吸光度のピークを有する。このピークは両側のベンゼン環のメチレンに由来する。このピークの波長は7.14μmであり、このような波長のレーザとして半導体レーザ(PbS1-xSex(波長4−8.5μm))が存在する。
【0036】
またポリイミドは可視領域において波長が450nmで吸光度のピークを有し、このような波長のレーザとしてArイオンレーザ(波長0.45μm)が存在する。
【0037】
LCPは赤外領域において波数が1730cm-1の吸光度のピークを有する。このピークはエステルのC=O結合に由来する。このピークの波長は5.78μmであり、このような波長のレーザとして浜松ホトニクス社製量子カスケードレーザ(波長5.8μm)または半導体レーザ(PbS1-xSex(波長4−8.5μm))が存在する。
【0038】
またLCPは波数1300−1150cm-1の吸光度のピークを有する。このピークはエステルのC−O結合に由来する。このピークの波長は7.69−8.70μmであり、このような波長のレーザとして半導体レーザ(PbS1-xSex(波長4−8.5μm))がある。
【0039】
LPCは波数1650−1400cm-1の吸光度のピークを有する。このピークは、ベンゼン環のC=C結合に由来する。このピークの波長は6.06−1.74μmである。このような波長のレーザとして、DBr化学レーザ(波長5.8−6.3μm)、半導体レーザ(PbS1-xSex(波長4−8.5μm))がある。
【0040】
また、LPCは波長400nmにおいて吸光度のピークを有し、このような波長のレーザとして半導体レーザ(波長が0.41μm)およびPb蒸気レーザ(波長0.41μm)が存在する。
【0041】
これらのレーザを加工用に用いることで、有機物層20による吸収を高めることができる。
【0042】
(実施の形態3)
図9は、有機物層としてPET樹脂を用いたフラットケーブルの断面図である。図10は、有機物層としてPET樹脂を用いたフラットケーブルの加工工程を示す断面図である。図11は、この発明に従って形成された孔の平面図である。
図9から図11を参照して、有機物層20に導電層29が埋め込まれたフラットケーブルであっても、この発明の従った加工方法および加工装置の加工対象となる。具体的には、図10で孔22を製造する工程において、図1で示した方法および装置を使用することによって、有機物と反応性ガスとを反応させて確実に有機物を除去することができる。
【0043】
図12は、PETの赤外領域における吸収(縦軸)と波数(横軸)との関係を示すグラフである。図13は、液晶ポリマーの赤外領域における吸収(縦軸)と波数(横軸)との関係を示すグラフである。図12および図13を参照して、特定の波数において、吸収が大きくなっていることがわかる。これは、有機物を構成する特定の化学結合(官能基)による吸収であり、このような吸収が存在すれば、その官能基を有する有機物が残存していることがわかる。そして、吸収が大きい波数のレーザを照射することで、効率よく樹脂にレーザのエネルギーを吸収させることができる。
【実施例1】
【0044】
図2で示すような、銅板(厚みが18μm)、ポリイミド樹脂(厚みが18μm)、銅板(厚みが18μm)の層構造を有するフレキシブルプリント基板を準備した。このフレキシブルプリント基板において、予め片側の銅板に図2で示すようにフォトリソグラフィと銅エッチングにより開口31が形成されている。そしてファイバレーザからのパルス照射により、ポリイミド樹脂を除去するブラインドビア構造のフレキシブルプリント基板を加工した。ここで、レーザは、出力12W、約5n秒パルス、200kHz、波長1.06μm発振とする。ファイバレーザは、図1で示すガルバノスキャナ120により銅の孔加工されている位置へ照射できるように制御される。ここでファイバレーザ照射エリアにアシストガスとしてオゾンを1dm3/min、1ppm以上の流量および濃度で導入する。オゾンガス導入後にファイバレーザを照射することにより、オゾンガスがポリイミド樹脂と積極的に反応すると同時に、ファイバレーザ照射により分解されて生成された炭化化合物に積極的に反応してガス化することによりポリイミド樹脂が除去される。このとき、オゾンガスと同時に約10体積%のSF6ガスを導入してポリイミド樹脂もレーザで除去される。
【実施例2】
【0045】
PET樹脂(厚みが18μm)、銅板(厚みが18μm)、PET樹脂(厚みが18μm)の層構造を有するフラットケーブル(図9)を準備した。片側のPET樹脂をファイバレーザのファイバレーザからのパルス照射により、PET樹脂の除去加工をした(図10)。ここで、レーザは、出力12W、約5n秒パルス、200kHz、波長1.06μm発振とする。ファイバレーザは、図1で示すガルバノスキャナ120により直線加工されている位置へ照射できるように制御される。ここでファイバレーザ照射エリアにアシストガスとしてオゾンを1dm3/min、1ppm以上の流量および濃度で導入する。オゾンガス導入後にファイバレーザを照射することにより、オゾンガスがPET樹脂と積極的に反応すると同時に、ファイバレーザ照射により分解されて生成された炭化化合物に積極的に反応してガス化することによりPET樹脂が除去される。このとき、オゾンガスと同時に約10体積%のSF6ガスを導入してPET樹脂もレーザで除去される。
【産業上の利用可能性】
【0046】
この発明は、有機物層を加工することが可能なレーザ加工装置の分野で用いることができる。
【符号の説明】
【0047】
1 レーザ加工装置、10,30 導電層、20 有機物層、21 残渣、22 孔、22a 底、31 開口、100 加工部、110 加工用レーザ源、111,112,211,213 レーザ光、120,220 ガルバノスキャナ、130 レンズ、150、反応性ガスソース、151 パイプ、152 閉じ込め部、200 測定部、210 残渣測定用レーザ源、230 集光レンズ、240 受光部、300 フレキシブルプリント基板、310 加工エリア、320 測定エリア、400 制御部。
【技術分野】
【0001】
この発明は、レーザ加工方法および装置に関し、より特定的には、有機物層を加工するレーザ加工方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、レーザ加工方法および装置は、たとえば特開2008−73760号公報(特許文献1)に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2008−73760号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1では、除去されるべき付着物が炭素を含む場合に加工対象物表面から付着物をきれいに除去することができる付着物除去方法を提供することを目的としている。この目的を達成するために、レーザ光源から出力されるレーザ光は、ミラーにより反射された後、レンズにより集光されて付着物に照射される。ガス供給源から供給される助燃ガスは、ガス管を経て、付着物におけるレーザ光照射領域に導入される。加工対象物の表面に付着した付着物を除去するに際して、付着物にレーザ光を照射するとともに、当該照射領域に助燃ガスを導入する。このように処理することにより、除去されるべき付着物が炭素を含む場合であっても、レーザ光照射後に加工対象物表面をきれいにすることができ、加工対象物の表面から付着物をきれいに除去することができる。
【0005】
しかしながら、従来の特許文献1の方法では、必ずしも十分に有機物を除去することができないという問題があった。
【0006】
そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、確実に有機物を除去することが可能なレーザ加工方法および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】
【0007】
この発明に従ったレーザ加工方法は、有機物層を含む被加工物を準備する工程と、レーザを照射して有機物層を加工するとともに、加工中にレーザ照射領域に有機物と反応する反応性ガスを供給する工程とを備える。
【0008】
このように構成されたレーザ加工方法においては、加工中にレーザ照射領域に有機物と反応する反応性ガスが供給されるため、助燃ガスが供給される場合に比べて、有機物が分解されやすくなり、確実に有機物を除去することができる。
【0009】
好ましくは、反応性ガスはオゾンである。
好ましくは、反応性ガスは塩素またはフッ素を含む。
【0010】
好ましくは、レーザの波長は400nm以下である。
この発明に従ったレーザ加工装置は、上記の方法を実施するためのレーザ加工装置であって、レーザを照射して有機物を加工する加工部と、加工中にレーザ照射領域に有機物と反応する反応性ガスを供給する供給部と、供給された反応性ガスがレーザ照射領域から拡散することを防ぐ閉じ込め部とを備える。
【0011】
このように構成されたレーザ加工装置においては、反応性ガスが閉じ込め部に閉じ込められるため、確実に反応性ガスと有機物を反応されることができ、有機物を除去することが可能となる。
【発明の効果】
【0012】
この発明は確実に有機物を除去することが可能なレーザ加工方法および装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】この発明の実施の形態1に従った、反応性ガスを用いたレーザ加工装置の模式図である。
【図2】この発明の実施の形態1に従ったレーザ加工方法で加工されるフレキシブルプリント基板の断面図である。
【図3】この発明の実施の形態1に従ったレーザ加工方法において有機物を除去する工程を説明するための断面図である。
【図4】この発明の実施の形態1に従ったレーザ加工方法において孔の検査工程を説明するための断面図である。
【図5】ポリイミドの可視および紫外領域における透過率(縦軸)と波長(横軸)との関係を示すグラフである。
【図6】ポリイミドの可視および紫外領域における吸収率(縦軸)と波長(横軸)との関係を示すグラフである。
【図7】ポリイミドの赤外領域における吸収(縦軸)と波数(横軸)との関係を示すグラフである。
【図8】この発明の実施の形態2に従った加工方法で有機物層として用いられるPET(ポリエチレンテレフタレート)および液晶ポリマーの可視および紫外領域における透過率(縦軸)と波長(横軸)との関係を示すグラフである。
【図9】有機物層としてPET樹脂を用いたフラットケーブルの断面図である。
【図10】有機物層としてPET樹脂を用いたフラットケーブルの加工工程を示す断面図である。
【図11】この発明に従って形成された孔の平面図である。
【図12】PETの赤外領域における吸収(縦軸)と波数(横軸)との関係を示すグラフである。
【図13】液晶ポリマーの赤外領域における吸収(縦軸)と波数(横軸)との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。また、各実施の形態を組合せることも可能である。
【0015】
(実施の形態1)
図1は、この発明の実施の形態1に従った、加工部と測定部とを有するレーザ加工装置の模式図である。図1を参照して、この発明の実施の形態1に従ったレーザ加工装置1は、樹脂を加工する加工部100と、加工部100で加工された樹脂を測定する測定部200とを有する。加工部100は、炭酸ガスレーザ源である加工用レーザ源110と、加工用レーザ源110から照射されたレーザ光111の向きを変えるためのガルバノスキャナ120と、ガルバノスキャナ120で反射したレーザ光を収束させるFθレンズ130とを有する。Fθレンズ130で集光されたレーザ光112は、フレキシブルプリント基板300の表面に照射される。レーザ光112が照射される領域が加工エリア310であり、フレキシブルプリント基板上の有機物層が除去される。
【0016】
加工エリア310に隣接するように測定エリア320が設けられる。測定エリア320では、加工エリア310で加工された部分が正しく加工されているかどうかが測定される。
【0017】
加工エリア310では、加工箇所に反応性ガス(オゾン、SF6)などのアシストガスを供給する。具体的には、反応性ガスソース150から反応性ガスがパイプ151を経由して閉じ込め部152へ供給される。反応性ガスは、レーザ光112が照射された有機物と反応することで有機物を確実に除去することができる。
【0018】
測定部200は、残渣測定用レーザ源210を有する。残渣測定用レーザ源210から射出されたレーザ光211は、ガルバノスキャナ220で反射してそのレーザ光は集光レンズ230を透過する。集光レンズ230を透過したレーザ光は測定エリア320のフレキシブルプリント基板300表面で反射して受光部240で検出される。受光部240は、レーザ光213を測定することで加工エリア310での加工状態を撮像することができる。なお、測定部200は必ずしも設ける必要はない。
【0019】
反応性ガスソース150、加工用レーザ源110、ガルバノスキャナ120、220、残渣測定用レーザ源210および受光部240はそれぞれ制御部400に接続されている。測定したデータまたは照射するレーザの強さなどが制御部400により送られる。制御部400では、コンピュータにより、得られたデータをもとにして、加工が適切に行なわれているかどうかを判断することができる。
【0020】
図2は、この発明の実施の形態1にレーザ加工方法で加工されるフレキシブルプリント基板の断面図である。図2を参照して、導電層10、有機物層20および導電層30の積層構造体に開口31を形成する。開口31の直径はDとされる。導電層10はいずれの導電層であってもよい。たとえば、銅、アルミニウムなどの金属であってもよく、不純物が導入されたシリコンなどの半導体であってもよい。
【0021】
また、有機物層20は、たとえばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリイミド(PI)および液晶ポリマー(LCP)などのさまざまな有機物を採用することが可能である。
【0022】
図3は、この発明の実施の形態1に従ったレーザ加工方法において有機物を除去する工程を説明するための断面図である。図3を参照して、レーザ光112により、有機物層20に孔22を形成する。このとき、レーザ光112は、導電層10を露出させるようにレーザ光112が照射される。しかしながら、有機物の取り残しが孔22の底部分に残存する場合がある。
【0023】
図4は、この発明の実施の形態1に従ったレーザ加工方法において孔の検査工程を説明するための断面図である。図4を参照して、残渣測定用レーザ源210からレーザ光211を照射する。そして、孔22の底22aから反射した電磁波を受光部240が検出する。このときの検出量によって、底22aにどの程度残存した有機物層20が残っているかどうかを検出することができる。そして、底22a全体で有機物層20の残存量のマップを作成する。
【0024】
図5は、ポリイミドの可視および紫外領域における透過率(縦軸)と波長(横軸)との関係を示すグラフである。図6は、ポリイミドの可視および紫外領域における吸収率(縦軸)と波長(横軸)との関係を示すグラフである。図5および図6を参照して、吸収率は、透過率と関連しており、吸収率=1−透過率という式が成立する。
【0025】
図7は、ポリイミドの赤外領域における吸収(縦軸)と波数(横軸)との関係を示すグラフである。図7を参照して、いずれの有機物層20を構成する材料においても、特定の波数で吸収が大きくなっていることがわかる。これは、有機物層20を構成する化学結合に起因する吸収である。
【0026】
すなわち、レーザ加工方法は、有機物層20を含む被加工物としてのFPC基板300を準備する工程と、レーザ光112を照射して有機物層20を加工するとともに、加工中にレーザ照射領域に有機物と反応する反応性ガスを供給する工程とを備える。反応性ガスは、加工前から供給されていてもよく、加工中にのみ供給されていてもよい。反応性ガスはオゾン、塩素またはフッ素を含むガスであってもよい。そして、加工に用いられるレーザ光112の波長は400nm以下であることが望ましい。
【0027】
(実施の形態2)
図8は、この発明の実施の形態2に従った加工方法で有機物層として用いられるPET(ポリエチレンテレフタレート)および液晶ポリマーの可視および紫外領域における透過率(縦軸)と波長(横軸)との関係を示すグラフである。
【0028】
図8を参照して、PETおよび液晶ポリマーでは、約200〜450nmの範囲で吸光度が大きくなる。したがって、加工用のレーザ源としてこの波長のレーザを用いれば、有機物層を構成するPETおよび液晶ポリマーでの吸収が大きくなり、確実に除去することができる。なお、紫外および可視領域での吸収は、赤外領域での吸収のように、有機物を構成する特定の化学結合に基づく吸収ではない。そのため、赤外吸収で見られた鋭いピークは紫外および可視領域では見当たらない。
【0029】
なお、以下において各樹脂の吸光度について説明する。
PETでは、波数が1712cm-1において吸光度のピークが存在する。このピークは、エステルのC=O結合に由来する。このピークの波長は5.84μmである。このような波長のレーザとして、浜松ホトニクス社量子カスケードレーザ(波長5.8μm)がある。
【0030】
またPETは、波数が1240cm-1において吸光度のピークを有する。このピークは、カルボニル基のC−O結合に由来する。このピークの波長は8.06μmであり、このような波長のレーザとして、半導体レーザ(PbS1-xSex(波長4−8.5μm))がある。
【0031】
またPETは波数1100cm-1において吸光度のピークを有する。このピークはカルボニル基のC−O結合に由来する。このピークの波長は9.09μmであり、このような波長のレーザとして、半導体レーザ(Pb1-xSnxTe(波長6.3−32μm))がある。
【0032】
またPETは可視領域の波長300nmにおいて吸光度のピークを有する。このような波長のレーザとして、XeClエキシマレーザ(波長0.308μm)がある。
【0033】
PIは赤外領域の波数が1775cm-1において吸光度のピークを有する。このピークはイミドC=O結合に由来する。このピークの波長は5.63μmであり、このような波長のレーザとして、DBr化学レーザ(波長5.8−6.3μm)がある。
【0034】
またPIは、波数が1712cm-1の吸光度のピークを有する。このピークはイミドC=O結合に由来する。このピークの波長は5.84μmであり、このような波長のレーザとしてDBr化学レーザ(波長5.8−6.3μm)がある。
【0035】
またポリイミドは、波数1400cm-1において吸光度のピークを有する。このピークは両側のベンゼン環のメチレンに由来する。このピークの波長は7.14μmであり、このような波長のレーザとして半導体レーザ(PbS1-xSex(波長4−8.5μm))が存在する。
【0036】
またポリイミドは可視領域において波長が450nmで吸光度のピークを有し、このような波長のレーザとしてArイオンレーザ(波長0.45μm)が存在する。
【0037】
LCPは赤外領域において波数が1730cm-1の吸光度のピークを有する。このピークはエステルのC=O結合に由来する。このピークの波長は5.78μmであり、このような波長のレーザとして浜松ホトニクス社製量子カスケードレーザ(波長5.8μm)または半導体レーザ(PbS1-xSex(波長4−8.5μm))が存在する。
【0038】
またLCPは波数1300−1150cm-1の吸光度のピークを有する。このピークはエステルのC−O結合に由来する。このピークの波長は7.69−8.70μmであり、このような波長のレーザとして半導体レーザ(PbS1-xSex(波長4−8.5μm))がある。
【0039】
LPCは波数1650−1400cm-1の吸光度のピークを有する。このピークは、ベンゼン環のC=C結合に由来する。このピークの波長は6.06−1.74μmである。このような波長のレーザとして、DBr化学レーザ(波長5.8−6.3μm)、半導体レーザ(PbS1-xSex(波長4−8.5μm))がある。
【0040】
また、LPCは波長400nmにおいて吸光度のピークを有し、このような波長のレーザとして半導体レーザ(波長が0.41μm)およびPb蒸気レーザ(波長0.41μm)が存在する。
【0041】
これらのレーザを加工用に用いることで、有機物層20による吸収を高めることができる。
【0042】
(実施の形態3)
図9は、有機物層としてPET樹脂を用いたフラットケーブルの断面図である。図10は、有機物層としてPET樹脂を用いたフラットケーブルの加工工程を示す断面図である。図11は、この発明に従って形成された孔の平面図である。
図9から図11を参照して、有機物層20に導電層29が埋め込まれたフラットケーブルであっても、この発明の従った加工方法および加工装置の加工対象となる。具体的には、図10で孔22を製造する工程において、図1で示した方法および装置を使用することによって、有機物と反応性ガスとを反応させて確実に有機物を除去することができる。
【0043】
図12は、PETの赤外領域における吸収(縦軸)と波数(横軸)との関係を示すグラフである。図13は、液晶ポリマーの赤外領域における吸収(縦軸)と波数(横軸)との関係を示すグラフである。図12および図13を参照して、特定の波数において、吸収が大きくなっていることがわかる。これは、有機物を構成する特定の化学結合(官能基)による吸収であり、このような吸収が存在すれば、その官能基を有する有機物が残存していることがわかる。そして、吸収が大きい波数のレーザを照射することで、効率よく樹脂にレーザのエネルギーを吸収させることができる。
【実施例1】
【0044】
図2で示すような、銅板(厚みが18μm)、ポリイミド樹脂(厚みが18μm)、銅板(厚みが18μm)の層構造を有するフレキシブルプリント基板を準備した。このフレキシブルプリント基板において、予め片側の銅板に図2で示すようにフォトリソグラフィと銅エッチングにより開口31が形成されている。そしてファイバレーザからのパルス照射により、ポリイミド樹脂を除去するブラインドビア構造のフレキシブルプリント基板を加工した。ここで、レーザは、出力12W、約5n秒パルス、200kHz、波長1.06μm発振とする。ファイバレーザは、図1で示すガルバノスキャナ120により銅の孔加工されている位置へ照射できるように制御される。ここでファイバレーザ照射エリアにアシストガスとしてオゾンを1dm3/min、1ppm以上の流量および濃度で導入する。オゾンガス導入後にファイバレーザを照射することにより、オゾンガスがポリイミド樹脂と積極的に反応すると同時に、ファイバレーザ照射により分解されて生成された炭化化合物に積極的に反応してガス化することによりポリイミド樹脂が除去される。このとき、オゾンガスと同時に約10体積%のSF6ガスを導入してポリイミド樹脂もレーザで除去される。
【実施例2】
【0045】
PET樹脂(厚みが18μm)、銅板(厚みが18μm)、PET樹脂(厚みが18μm)の層構造を有するフラットケーブル(図9)を準備した。片側のPET樹脂をファイバレーザのファイバレーザからのパルス照射により、PET樹脂の除去加工をした(図10)。ここで、レーザは、出力12W、約5n秒パルス、200kHz、波長1.06μm発振とする。ファイバレーザは、図1で示すガルバノスキャナ120により直線加工されている位置へ照射できるように制御される。ここでファイバレーザ照射エリアにアシストガスとしてオゾンを1dm3/min、1ppm以上の流量および濃度で導入する。オゾンガス導入後にファイバレーザを照射することにより、オゾンガスがPET樹脂と積極的に反応すると同時に、ファイバレーザ照射により分解されて生成された炭化化合物に積極的に反応してガス化することによりPET樹脂が除去される。このとき、オゾンガスと同時に約10体積%のSF6ガスを導入してPET樹脂もレーザで除去される。
【産業上の利用可能性】
【0046】
この発明は、有機物層を加工することが可能なレーザ加工装置の分野で用いることができる。
【符号の説明】
【0047】
1 レーザ加工装置、10,30 導電層、20 有機物層、21 残渣、22 孔、22a 底、31 開口、100 加工部、110 加工用レーザ源、111,112,211,213 レーザ光、120,220 ガルバノスキャナ、130 レンズ、150、反応性ガスソース、151 パイプ、152 閉じ込め部、200 測定部、210 残渣測定用レーザ源、230 集光レンズ、240 受光部、300 フレキシブルプリント基板、310 加工エリア、320 測定エリア、400 制御部。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
有機物層を含む被加工物を準備する工程と、
レーザを照射して有機物層を加工するとともに、前記加工中に前記レーザ照射領域に前記有機物と反応する反応性ガスを供給する工程とを備えた、レーザ加工方法。
【請求項2】
前記反応性ガスはオゾンである、請求項1に記載のレーザ加工方法。
【請求項3】
前記反応性ガスは塩素またはフッ素を含む、請求項1に記載のレーザ加工方法。
【請求項4】
前記レーザの波長は400nm以下である、請求項1から3のいずれか1項に記載のレーザ加工方法。
【請求項5】
請求項1から4のいずれか1項に記載の方法を実施するためのレーザ加工装置であって、
レーザを照射して有機物を加工する加工部と、
加工中に前記レーザ照射領域に前記有機物と反応する反応性ガスを供給する供給部と、
供給された反応性ガスが前記レーザ照射領域から拡散することを防ぐ閉じ込め部とを備えた、レーザ加工装置。
【請求項1】
有機物層を含む被加工物を準備する工程と、
レーザを照射して有機物層を加工するとともに、前記加工中に前記レーザ照射領域に前記有機物と反応する反応性ガスを供給する工程とを備えた、レーザ加工方法。
【請求項2】
前記反応性ガスはオゾンである、請求項1に記載のレーザ加工方法。
【請求項3】
前記反応性ガスは塩素またはフッ素を含む、請求項1に記載のレーザ加工方法。
【請求項4】
前記レーザの波長は400nm以下である、請求項1から3のいずれか1項に記載のレーザ加工方法。
【請求項5】
請求項1から4のいずれか1項に記載の方法を実施するためのレーザ加工装置であって、
レーザを照射して有機物を加工する加工部と、
加工中に前記レーザ照射領域に前記有機物と反応する反応性ガスを供給する供給部と、
供給された反応性ガスが前記レーザ照射領域から拡散することを防ぐ閉じ込め部とを備えた、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12】
【図13】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図12】
【図13】
【図11】
【公開番号】特開2012−45568(P2012−45568A)
【公開日】平成24年3月8日(2012.3.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−189343(P2010−189343)
【出願日】平成22年8月26日(2010.8.26)
【出願人】(000002130)住友電気工業株式会社 (12,747)
【出願人】(500400216)住友電工プリントサーキット株式会社 (197)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年3月8日(2012.3.8)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年8月26日(2010.8.26)
【出願人】(000002130)住友電気工業株式会社 (12,747)
【出願人】(500400216)住友電工プリントサーキット株式会社 (197)
【Fターム(参考)】
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