レーザ加工方法及びその装置
【課題】 本発明は、多層配線基板の同一層内で、複数種の径のビアを効率良く多数形成でき、パッケージデザインの自由度を上げるレーザ加工方法及びその装置を提供する。
【解決手段】 Ｔ１コードの穴Ｈ１１、Ｈ１２に、各位置座標を１個ずつ割り当て、Ｔ２コードの穴Ｈ２１、Ｈ２２には、各位置座標を２個ずつ割り当て、Ｔ３コードの穴Ｈ３１には、当該位置座標を３個割り当て、レーザ光移動のための位置データ列を作成する。基板上でのレーザ光の移動は、端から順に、移動１乃至移動５の矢印のように行われ、複数種の穴径のうち最小の径に集束されたレーザ光が、Ｈ１１では、１ショット、Ｈ２１では、２ショット、Ｈ３１では、３ショット、Ｈ１２では、１ショット、そして、Ｈ２２では、２ショット照射される。穴径の大きさに応じた位置データ数だけ、１ショットずつ重ねてレーザ光照射すると、穴径の異なる穴が開けられる。
【解決手段】 Ｔ１コードの穴Ｈ１１、Ｈ１２に、各位置座標を１個ずつ割り当て、Ｔ２コードの穴Ｈ２１、Ｈ２２には、各位置座標を２個ずつ割り当て、Ｔ３コードの穴Ｈ３１には、当該位置座標を３個割り当て、レーザ光移動のための位置データ列を作成する。基板上でのレーザ光の移動は、端から順に、移動１乃至移動５の矢印のように行われ、複数種の穴径のうち最小の径に集束されたレーザ光が、Ｈ１１では、１ショット、Ｈ２１では、２ショット、Ｈ３１では、３ショット、Ｈ１２では、１ショット、そして、Ｈ２２では、２ショット照射される。穴径の大きさに応じた位置データ数だけ、１ショットずつ重ねてレーザ光照射すると、穴径の異なる穴が開けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工方法及びその装置に関し、特に、所定径に集束されたレーザ光を用いて、多層配線基板などの被加工物に穴径の異なる複数の穴を効率よく開けることができるレーザ加工方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高機能化に伴い、プリント配線基板に実装される実装部品の高密度化、狭リードピッチ化が進んでいる。このような進歩に対応するために、プリント配線基板に形成するビアホールの径も微細化されている。さらには、回路の実装密度を向上する多層配線基板も多く使用されている。
【０００３】
従来におけるプリント配線基板に対する穴あけ加工は、数値制御（ＮＣ）ドリルによる機械的加工や、露光技術による加工（フォトビア方式）により行われていた。しかし、ＮＣドリルでは、開けられる穴の径には限界があり、また、ドリルの刃が折れるなどの問題も多い。一方、フォトビア方式でも、開けられる穴の径には限界があり、しかも材料費が高くなるという問題があった。
【０００４】
そこで、このような問題点を解消する手段として、最近では、レーザ光によって微細穴開け加工を行うレーザ加工装置が使用されている。このレーザ加工装置では、図７に示されるように、レーザ発振器を含むレーザ光出力装置１からパルス状のレーザ光Ｌを発生し、このレーザ光Ｌを、集光光学系２によって、加工テーブル３上に載置された被加工物である基板５に向けて集光するようにしている。
【０００５】
このレーザ加工装置において、一つの穴に対するパルス個数やエネルギーの調整は、制御装置４の処理部４１によって、格納部４２に記憶された制御データに従って行われ、所望の深さの穴あけ加工を実現している。さらに、格納部４２に記憶された制御データに従って、加工テーブル３のＮＣ位置制御が行われ、この制御によって、基板５上の穴開け予定されている複数の加工位置に、レーザ光Ｌの集束点が合わされる。
【０００６】
一方、穴の径については、レーザ光の導光路に径を規定するためのマスクを配置し、このマスクでレーザ光を絞り込むことで、被加工物に設ける穴を小さくすることが種々提案されている（例えば、特許文献１乃至３などを参照）。特許文献１に記載されたマスクでは、被加工物であるプリント配線基板に設けるビアホールの径を高速に切り換えられる回転板で形成される。この回転板には、複数のビアホール径を規定し、レーザ光が通過する多種類の穴が備えられ、該基板に向けて照射されるレーザ光の光路途中に配置される。
【０００７】
また、レーザ光の集光光学系の構成を工夫して、被加工物に開ける穴の径を変更するようにしたレーザ加工装置が種々提案されている（例えば、特許文献２などを参照）。特許文献２に記載のレーザ加工装置では、レーザ発振器と被加工物との間の光路中に挿入されたマスクの像を加工面に縮小結像するレンズを有した像転写光学系と、集光光学系と、像転写光学系と集光光学系とのいずれかを選択する選択手段とを備えている。ＮＣ制御装置が像転写光学系と集光光学系と選択手段とを制御し、加工する穴径と穴の深さに応じて、像転写光学系と集光光学系とのいずれかを選択するようにしている。
【０００８】
以上のレーザ加工装置では、被加工物に開ける穴の径に合わせて集束されたレーザ光によって、穴開け加工が行われるものであり、穴径の大きさを変更するために、複数種の穴を有するマスクや、集束径可変の集光光学系が使用されたが、所定径に集束したレーザ光を複数回、位置をずらして照射することにより、穴径の大きさを変更できるレーザ加工装置も提案されている（例えば、特許文献３、５などを参照）。
【０００９】
一方、被加工物であるシリコンチップにおいて、そのチップのＩ／Ｏパッドの増加に対応して、ピッチ間隔の狭い略格子状に配列した貫通孔をレーザ光の照射によって形成するレーザ加工装置が提案されている（例えば、特許文献４を参照）。このレーザ加工装置では、レーザ光の照射時に、加工熱の熱放散不良に伴うシート材の変形、変質や、貫通孔の変形を防止し、精度の高い貫通孔を形成する穿孔方法が採用されている。
【００１０】
この穿孔方法においては、被加工物の所定シートに対して、レーザ光の照射によって、略格子状に配列した貫通孔が形成される。略格子配列のほぼ中心部に位置する穿孔ポイントを始点とし、この始点から外側に向かって略同心円状に穿孔ポイントを移動させながら、所定径に集束されたレーザ光を照射する。特に、略格子状に配列した穿孔ポイントの全てに少なくとも１パルスずつのレーザ光を照射する工程を複数回繰り返し、全ての穿孔ポイントに貫通孔を形成するようにしている。
【００１１】
【特許文献１】特開平９−２７１９７２号公報
【特許文献２】特開平９−２９３９４６号公報
【特許文献３】特開２０００−２６３２６３号公報
【特許文献４】特開２００２−３５９７７号公報
【特許文献５】特開２００４−８７８７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、ビルドアップ型の多層配線基板においては、多数のビアを必要としている。そのビアに対しては、ビアの接続信頼性の確保が重要であり、さらには、電源系のビアでは、配線抵抗を下げることが重要となる。そのために、パッケージデザインにおける配線基板の設計者側からの要望として、積層された同一層上では、そのビアの用途に応じて、ビアの穴径を変えることが求められる。
【００１３】
ビアの用途に応じて、その穴径を変えるものとして、例えば、電源系の配線用ビアの場合には、穴径を大きくして、抵抗値を下げるようにする。また、熱応力的にストレスが掛かるような重ね合わせビアや、スルーホールめっき（ＰＴＨ）されるビアなどの場合には、その穴径を大きくして、接続強度を増加させる。或いは、熱応力的なストレスが掛からないビアの場合には、穴径を小さくして、ビア数の密度を上げられるようにする。この様にして、パッケージの特性向上や、信頼性の向上を図っている。
【００１４】
上述した従来のレーザ加工装置を使用して、多層配線基板に設けられる多数のビアをレーザ光穴開けで形成するときには、同一層に穴径の異なる複数のビアを加工する場合、先ず、最初の工程で、ある一種の大きさを有する穴径のビアの全てについて、基板内の全面に穴開け加工が実行され、次いで、異なる大きさを有する穴径のビアの全てについて、レーザ光の集束スポット径を当該穴径に変更した後、再度、基板内の全面に穴開け加工が実行される。この様に、複数種の異なる穴径のビアについて、レーザ光の集束スポット径を変更しながら、基板全面の穴開け加工が繰り返される。
【００１５】
以上のような穴開け手順により、穴径の異なる複数のビアについて穴開け加工を行うと、図７に示された従来のレーザ加工装置を使用する場合、基板５の全面に渡った加工位置制御による加工テーブル３の機械的移動が、穴径の異なる数分の回数繰り返されることになる。そのため、一枚の基板に対する穴開け加工時間に、無駄が発生し、同一面に全て同じ穴径のビアを形成する場合に比較して、１．３〜１．５倍程度のコスト上昇が生じ、同一層内での穴径変更を必要とするような多層配線基板のデザインの採用を制限する結果となっていた。
【００１６】
そこで、本発明は、プリント配線基板内で、或いは、ビルドアップ型の多層配線基板における同一層内で、必要に応じた複数種のビアを効率良く多数形成することができ、しかも、パッケージデザインの自由度を向上させることができるレーザ加工方法及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】
【００１７】
以上の課題を解決するために、本発明では、所定径に集束されたレーザ光の照射によって被加工物に穴径の異なる複数の穴を開けるレーザ加工方法において、前記所定径を前記複数穴の中の最小径に合わせて集束された前記レーザ光の照射手段が、前記穴の該当加工位置に順次相対移動される移動ステップと、前記照射手段が各々の加工位置に相対移動されたとき、当該加工位置に係る穴径の大きさに応じて前記レーザ光を所定回数照射する照射ステップと、を含めた。
【００１８】
そして、前記照射手段が前記加工位置に相対移動されたとき、該加工位置に係る前記穴が最小径である場合には、前記レーザ光は、前記被加工物に向けて１回照射され、該加工位置に係る穴径が最小径より大きい場合には、前記レーザ光は、前記被加工物に向けて該大きさに応じて２回以上照射されることとし、前記照射手段は、前記複数の穴に係る加工位置間の移動距離が最短となる経路を選択されて移動されることとした。
【００１９】
さらに、前記複数の穴の各々に係る加工位置データと穴径情報とを入力する入力ステップと、前記複数の穴に係る穴径情報に含まれる穴径の大きさに応じて、前記加工位置データをグループ分けするグループ分けステップと、前記穴径が最小径であるグループに属する加工位置データに、前記レーザ光を１回照射する条件の付与を行い、前記穴径が最小径より大きい順に分けられた各グループに属する加工位置データに、前記レーザ光を該大きさに応じて順に２回以上照射する条件の付与を行う条件付与ステップと、を含み、前記照射手段が各々の加工位置に移動されたとき、当該加工位置データに付与された前記条件に従って、前記レーザ光が所定回数照射されることとした。
【００２０】
前記加工位置データは、前記被加工物上の位置座標を有し、該加工位置データは、前記レーザ光を１回照射する条件のとき、当該加工位置に係る位置座標を１個とし、前記レーザ光を穴径の大きさに応じて２回以上照射する条件のとき、当該加工位置に係る位置座標を２個以上とされるデータ変換ステップにより、データ変換されており、前記照射手段が各々の加工位置に移動されたとき、当該加工位置データに含まれる位置座標の個数に従って、前記レーザ光が該個数回照射されることとした。
【００２１】
前記照射手段が前記加工位置に移動されたとき、該加工位置に係る前記穴が、電源配線用ビア、熱応力的ストレスの掛かる重ね合わせビア又はスルーホールめっきされたビアである場合には、前記レーザ光を穴径の大きさに応じて２回以上照射することとした。
【００２２】
また、本発明のレーザ加工装置においては、被加工物に開けられる穴径の異なる複数の穴の中での最小径に合わせてレーザ光を所定径に集束し、照射部から該被加工物上に該レーザ光を照射する照射装置と、前記被加工物における前記複数の穴の加工位置を前記レーザ光の集束位置に順次相対移動させる移動装置と、前記照射装置によるレーザ光照射と、前記加工位置及び前記集束位置の位置合わせとを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記照射部を前記複数の穴に係る該当加工位置に順次相対移動させたとき、当該加工位置に係る穴径の大きさに応じて前記レーザ光を所定回数照射させることとした。
【００２３】
そして、前記制御装置は、前記照射部を前記加工位置に移動したとき、該加工位置に係る前記穴が最小径である場合には、前記照射装置に前記レーザ光を前記被加工物に向けて１回照射させ、該加工位置に係る穴径が最小径より大きい場合には、前記照射装置に前記レーザ光を前記被加工物に向けて該穴径の大きさに応じて２回以上照射させることとし、前記照射部を、前記複数の穴に係る加工位置間の移動距離が最短となる経路を選択して移動させることとした。
【００２４】
前記複数の穴の各々に係る加工位置データと穴径情報とを入力する入力装置と、入力された前記複数の穴の各々に係る前記加工位置データと前記穴径情報とを記憶する格納部と、を備え、さらに、前記制御装置は、前記格納部から、前記加工位置データと前記穴径情報を読み出し、前記複数の穴に係る穴径情報に含まれる穴径の大きさに応じて、前記加工位置データをグループ分けするグループ分け手段と、前記穴径が最小径であるグループに属する加工位置データに、前記レーザ光を１回照射する条件の付与を行い、前記穴径が最小径より大きい順に分けられた各グループに属する加工位置データに、前記レーザ光を該大きさに応じて順に２回以上照射する条件の付与を行う条件付与手段と、を有し、前記制御装置は、前記照射部を各々の加工位置に相対移動させたときに、前記条件付与手段が当該加工位置データに付与した前記条件に従って、前記照射装置に前記レーザ光を所定回数照射させることとした。
【００２５】
前記入力装置に入力される前記加工位置データは、前記被加工物上の位置座標を有し、前記制御装置は、前記加工位置データの各々に前記レーザ光を１回照射する条件を付与する場合には、該加工位置データの各々を、当該加工位置に係る位置座標を１個ずつとし、前記加工位置データの各々に前記レーザ光を穴径の大きさに応じて２回以上照射する条件を付与する場合には、該加工位置データの各々を、当該加工位置に係る位置座標を２個以上ずつとするデータ変換手段を備え、前記制御手段は、前記照射部を各々の加工位置に移動させたとき、前記データ変換手段によりデータ変換された当該位置座標の個数に従って、前記照射装置に前記レーザ光を当該個数回照射させることとした。
【００２６】
前記データ変換手段は、複数の前記加工位置データによるＸ軸座標データとＹ軸座標データによる座標データ列を作成するものとし、前記レーザ光を穴径の大きさに応じて２回以上照射する条件が付与されるグループにおいて、前記加工位置データに係るＸ軸座標データ又はＹ軸座標データが同じ場合には、当該Ｘ軸座標データ又はＹ軸座標データを１個のみを含めて前記座標データ列を作成することとした。
【００２７】
前記レーザ加工装置においても、前記照射部が配線基板の前記加工位置に相対移動されたとき、該加工位置に係る前記穴が、電源配線用ビア、熱応力的ストレスの掛かる重ね合わせビア又はスルーホールめっきされるビアである場合には、前記レーザ光を穴径の大きさに応じて２回以上照射することとした。
【発明の効果】
【００２８】
以上の様に、本発明によれば、所定径に集束されたレーザ光の照射によって被加工物に穴径の異なる複数の穴を開けるレーザ加工の際に、被加工物に照射されるレーザ光の所定径が、穴開けされる複数種の穴径のうちで最小径とされ、該レーザ光が、穴開けの該当加工位置に順次移動され、前記レーザ光が各々の加工位置に移動されたとき、当該加工位置に係る穴径の大きさに応じて前記レーザ光を所定回数照射するようにしたので、被加工物の同一面内に、穴径の異なる複数の穴が混在していても、レーザ光の照射回数を変更するだけで、穴開けの穴径の切換えを円滑に行うことができ、レーザ光が、一連の移動によって、交互に存在する複数種類の径の穴を開けることができる。
【００２９】
本発明によれば、複数種類の穴径を有する穴を複数穴開けする場合に、１種類の穴開け加工の終了毎の機械原点に戻る移動作業時間が不要となり、穴開け加工時間の短縮を図ることができ、穴開け効率を向上し、コスト低減を図ることができる。
【００３０】
さらに、以前においては、被加工物の同一面内に、異なる穴径の穴を複数配置するようにデザインをすると、コストが嵩むことになるため、例えば、多層配線基板のパッケージデザインに影響していたが、本発明のレーザ光による穴開け加工方法を採用することにより、複数種類の穴径を有する複数の穴を開けるデザインを採用し易くなり、デザインの自由度を向上させるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
次に、所定径に集束されたレーザ光の照射によって被加工物に穴径の異なる複数の穴を開けるレーザ加工方法及びその装置について、以下に、本発明の実施形態が説明されるが、この説明の前に、本発明の効果をより明確にするため、本発明の基礎となる穴径の異なる複数の穴を被加工物の同一面に開けるレーザ加工方法について、図８乃至図１３を参照しながら説明する。
【００３２】
上述した従来のレーザ加工装置では、被加工物に穴開け使用とする穴の径を変更する場合には、レーザ光の経路に径の異なる穴を有するマスクを配置するか、或いは、レーザ光の集光光学系の絞りを変更することによって穴径の変更が行われていた。これらの穴径の変更には、特別の機構を必要とし、この制御が複雑になる。しかも、コスト上昇にもなるばかりでなく、穴開けの加工時間が長くなるという問題があった。
【００３３】
そこで、レーザ光による微細な穴開けを行う場合、所定径に集束されたレーザ光を、被加工物の同一位置に複数回（ショット）照射すると、該所定径よりも大きい径の穴が開くという現象を利用して、所定径のレーザ光の同一位置へのショット数を変更すると、穴径の異なる穴開けを実現できる。この穴開けの実験例が、図８に示されている。
【００３４】
図８では、横軸にショット数が、そして縦軸に穴径の大きさが表されている。ここでは、レーザ光が、所定径として、５０μｍに集束されている場合が示されている。白丸は、１ショット照射の場合、二重丸は、２ショット照射の場合、黒丸は、３ショット照射の場合をそれぞれ示している。図８の例では、被加工物に貫通孔を開けた場合が示され、その貫通孔のトップ径とボトム径とでは、差があるが、レーザ光のショット数に応じて、穴径が大きくなることが示されている。これによれば、被加工物の穴明け加工位置に照射される回数を変更すれば、所定径に集束されたレーザ光であっても、所定径以上の大きさの穴を開けることができる。
【００３５】
以上のレーザ光による穴明けの原理を利用して、被加工物の例として、配線基板に異なる穴径の複数の穴を開ける場合について、図９（ａ）及び（ｂ）を参照して説明する。レーザ加工装置は、図７に示されたものが使用され、基板５は、加工テーブル３上に載置される。レーザ光Ｌは、集光光学系２によって所定径に集束される。そして、集束されたレーザ光の加工位置への移動は、制御装置４が加工テーブル３を格納部４２に記憶された位置データに従って位置制御することによって行われる。
【００３６】
図９（ａ）は、所定径の穴Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ１３、・・・を順次に穴開けする移動の仕方が示されている。白丸で表示された穴Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ１３、・・・の加工位置においては、所定径のレーザ光が１ショット照射される。一方、図９（ｂ）では、所定径より大きい穴を開ける場合が示されており、二重丸で表示された穴Ｈ２１、Ｈ２２、Ｈ２３、・・・の加工位置においては、所定径のレーザ光が２ショット照射される。
【００３７】
図９（ａ）及び（ｂ）では、それぞれで穴径が異なる場合のレーザ光の移動手順が示されたが、実際に、配線基板上に異なる穴径の複数の穴を開ける必要性がある場合について、そのレーザ光の移動手順、つまり、加工テーブル３の位置制御の手順について、図１０を参照して説明する。図１０においては、基板５に３種類の穴径を有する複数の穴を開ける場合の例が示されている。図１０では、白丸は、最小径の穴開けの加工位置を、二重丸は、最小径より１段階大きい穴開けの加工位置を、そして、黒丸は、さらに１段階大きい穴開けの加工位置を示している。
【００３８】
基板５に３種類の穴径を有する複数の穴を開ける場合、同一種類の穴径を有する穴の加工位置についてグループ分けがされる。図１０では、白丸、二重丸、黒丸の３グループに分けられ、それぞれ第１乃至第３のグループに属する加工位置について、第１グループでは、１ショットのレーザ光照射、第２グループでは、２ショット照射、第３グループでは、３ショット照射される。これらのグループに属する加工位置が、基板５の全面に拡がっているものとする。
【００３９】
そこで、各グループ内の穴の加工位置に対して、順次加工位置をずらしながら、所定径に集束されたレーザ光が１乃至３ショットずつ照射されるが、それぞれのグループ内において、レーザ光の移動量が最小となるような経路が選択され、加工位置の移動順番が設定されている。図１０に示されるように、所定径を有する穴Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ１３、・・・Ｈ１ｍを開ける加工位置（白丸）の移動は、Ｈ１１を始点として、実線で示されるように、基板５の左上に示されるＨ１ｍまでとなる。制御装置４は、レーザ光の照射位置がＨ１１からＨ１ｍの加工位置に移動する毎に、レーザ光出力装置１が、レーザ光を１ショット照射するように制御を行う。
【００４０】
次に、二重丸で表示される第２グループの穴Ｈ２１、Ｈ２２、Ｈ２３、・・・Ｈ１ｎの穴開けを実行するために、制御装置４は、レーザ光出力装置１が、加工位置毎にレーザ光を２ショット照射するように制御し、図中において破線で示されるように、加工テーブル３をレーザ光の照射位置がＨ１ｍからＨ２１に移動した後、図中において太い実線で示されるように、Ｈ２１を始点として、Ｈ２２、Ｈ２３、・・・Ｈ２ｎの順に移動される。制御装置４は、基板５の上に示されるＨ２ｎまで、レーザ光の照射位置が加工位置に移動する毎に、レーザ光出力装置１が、レーザ光を２ショット照射するように制御を行う。
【００４１】
さらに、第１及び第２グループの場合と同様に、黒丸で表示される第３グループの穴Ｈ３１、Ｈ３２、Ｈ３３、・・・Ｈ３ｋの穴開けを実行するために、制御装置４は、レーザ光出力装置１が、加工位置毎にレーザ光を３ショット照射するように制御し、図中において破線で示されるように、制御装置４は、加工テーブル３をレーザ光の照射位置がＨ２ｎからＨ３１に移動した後、図中において二重線で示されるように、Ｈ３１を始点として、Ｈ３２、Ｈ３３、・・・Ｈ３ｋの順に移動させながら、Ｈ３ｋまで、レーザ光の照射位置が加工位置に移動する毎に、レーザ光を３ショット照射する。
【００４２】
以上のように、基板５に、３種類の穴径を有する複数の穴を、所定径を有するレーザ光で穴開けする場合のレーザ光の移動手順について例を説明したが、この場合における加工位置と加工条件の関係について、図１１を参照して説明する。図１１では、図１０に示された穴の配置例の一部を利用してその関係が示されている。
【００４３】
図１１に示されるように、基板５上で、穴径の異なる複数の穴Ｈ１１、Ｈ２１、Ｈ３１、Ｈ１２、Ｈ２２が配置されているとする。第１グループに属する穴Ｈ１１とＨ１２については、基板５上の位置座標を（Ｘ１１、Ｙ１１）、（Ｘ１２、Ｙ１２）とし、所定径の穴を開けることが加工条件となっているので、レーザ光を１ショット照射するというＴ１コードの加工条件が付与される。
【００４４】
第２グループに属する穴Ｈ２１とＨ２２については、基板５上の位置座標を（Ｘ２１、Ｙ２１）、（Ｘ２２、Ｙ２２）とし、所定径より１段大きい穴を開けることが加工条件となっているので、レーザ光を２ショット照射するというＴ２コードの加工条件が付与される。さらに、第３グループに属する穴Ｈ３１については、基板５上の位置座標を（Ｘ３１、Ｙ３１）とし、所定径よりさらに大きい穴を開けることが加工条件となっているので、レーザ光を３ショット照射するというＴ３コードの加工条件が付与される。
【００４５】
図１１に示された場合のレーザ光の移動手順は、図１０に示された第１乃至第３グループに係る複数の穴を開けるレーザ光の移動手順と同様であり、Ｔ１コードが付与されたＨ１１から始まり、移動１の矢印に従って、Ｔ１コードのＨ１２に移動し、Ｔ１コードに係る穴開け加工を行う。Ｔ１コードの穴全てに加工を行った後に、破線で示される移動２の矢印に従って、Ｔ２コードの穴開け加工に移行する。
【００４６】
Ｔ２コードが付与されたＨ２１から始まり、移動３の矢印に従って、Ｔ２コードのＨ２２に移動し、Ｔ２コードに係る穴開け加工を行う。Ｔ２コードの穴全てに加工を行った後に、破線で示される移動４の矢印に従って、Ｔ３コードの穴開け加工に移行する。そして、Ｔ３コードが付与されたＨ３１において、Ｔ３コードに係る穴開け加工を行う。二重線で示されるように、Ｔ３コードの穴全てに加工を行った後に、基板５上の３種類の異なる穴径を有する複数の穴開けが終了する。
【００４７】
図１１に示された穴開けの加工位置と加工条件との関係付けの仕方に従って、図１０に示された穴開けの例について、穴開けのグループ分けと、加工位置と加工条件との関係付けを、図１２に示した。図１２の座標欄には、３つの四角枠で囲まれているように、Ｔ１コードグループ、Ｔ２コードグループ、Ｔ３コードグループに、穴開け加工位置の座標値がグループ分けされている。
【００４８】
座標欄に記載された各穴の座標値は、制御装置４に接続された入力装置によって、位置データとして格納部４２内に記憶される。ここで記憶された位置データの構成が、図１２のデータ欄に示されている。各穴の穴開け位置に対応する座標値が、加工条件としてＴ１乃至Ｔ３コードが付与されてグループ毎に位置データ列として記憶されるが、このデータ欄に記載された位置データの例では、各グループ内において、Ｘ軸座標又はＹ軸座標が共通している場合には、共通している座標については、Ｘ軸座標値又はＹ軸座標値の１個を記憶し、位置データ列を作成するようにして、記憶容量を低減させている。
【００４９】
この様に作成された、加工条件に応じて、グループ分けされた位置データ列に基づいて、基板５に穴径の異なる複数の穴開けを行う場合の穴開け手順について、図１３のフローチャートを参照して説明する。ここでは、図７に示されたレーザ加工装置が使用されるものとする。
【００５０】
先ず、基板がローダにセットされて（ステップＳ１）、レーザ加工装置の加工テーブル３上に搬入され（ステップＳ２）、基板が加工テーブル上に載置される。次いで、集光光学系２の焦点出しが行われ（ステップＳ３）、さらに、基板と加工テーブルとのアライメントが行われる（ステップＳ４）。そして、加工テーブルが移動制御されて、レーザ光の集束点が機械原点に移動される（ステップＳ５）。
【００５１】
そこで、最初の加工条件として、Ｔ１コードが選択され、Ｔ１コードが付与された位置データ列の呼び込みが行われる（ステップＳ６）。この位置データ列に従って、制御装置４が、加工テーブル３の移動を制御する。そして、穴開け加工位置に移動する毎に、レーザ光が１ショット照射されて、所定径の穴開け加工が実行される（ステップＳ７）。
【００５２】
Ｔ１コードが付与された位置データ列について穴開け加工が終了すると、再び、加工テーブルが移動制御されて、レーザ光の集束点が機械原点に移動される（ステップＳ８）。次いで、Ｔ２コードが選択され、Ｔ２コードが付与された位置データ列の呼び込みが行われる（ステップＳ９）。この位置データ列に従って、加工テーブル３が移動制御され、穴開け加工位置に移動する毎に、レーザ光が２ショット照射されて、所定径より１段大きい穴開け加工が実行される（ステップＳ１０）。
【００５３】
Ｔ２コードが付与された位置データ列について穴開け加工が終了すると、再び、加工テーブルが移動制御されて、レーザ光の集束点が機械原点に移動される（ステップＳ１１）。次いで、Ｔ３コードが選択され、Ｔ３コードが付与された位置データ列の呼び込みが行われる（ステップＳ１２）。この位置データ列に従って、加工テーブル３が移動制御され、穴開け加工位置に移動する毎に、レーザ光が３ショット照射されて、所定径よりさらに大きい穴開け加工が実行される（ステップＳ１３）。
【００５４】
ここで、再び、加工テーブルが移動制御されて、レーザ光の集束点が機械原点に移動される（ステップＳ１４）。なお、Ｔ１乃至Ｔ３コードの加工条件よりさらに異なる穴径の穴を開ける場合には、例えば、レーザ光の集光系光学系による集束を変化させ、Ｔ４コード以降の穴開け加工を続行することができる。図１０に示された穴開け加工の例では、３種類の穴径を有する複数の穴開けを行うので、ステップＳ１４において、レーザ光の集束点が機械原点に移動された時点で、全ての穴開け加工が終了し、基板５が加工テーブル３から搬出される（ステップＳ１５）。
【００５５】
以上に説明したように、制御装置４は、Ｔ１乃至Ｔ３コードの加工条件に応じてグループ分けされた位置データ列に基づいて、加工テーブルを移動制御し、レーザ光のショット数を制御するプログラムに従って穴開け加工を実行した。しかしながら、このプログラムでは、グループに分けられたＴ１乃至Ｔ３コードによる穴開け終了する毎に、レーザ集束点を、一旦、機械原点に戻して、加工条件を切り換えてから、当該コードのグループの穴開け加工が行われていた。
【００５６】
そのため、上述したレーザ加工装置によったのでは、複数種類の穴径を有する穴を複数穴開けする場合に、同一面に同一径の複数の穴開けを行う場合と比較して、１種類の穴開け加工の終了毎の機械原点に戻る移動作業時間を要することになり、また、全部の穴位置を加工する場合の移動距離も長く、穴開け効率が低下し、コストが嵩む原因となった。しかも、同一面内に、異なる穴径の穴を配置するという穴径変更したデザインの採用を躊躇させるものであった。
【００５７】
そこで、本発明によるレーザ加工方法及びその装置の実施形態では、上述したレーザ加工装置の構成を基本とし、加工条件に従ってグループ分けされた位置データについて、当該加工位置に対応する加工条件のレーザ光ショット数に応じて、当該数に対応した複数の位置データに変換して位置データ列を作成するようにした。この作成された位置データ列を、上述したレーザ加工装置の制御装置が、この作成された位置データ列を読み取りながら、加工テーブルの位置を制御し、位置データ毎にレーザ光を１ショットすることにより、同じ値を示す位置データが複数繰り返されていれば、当該位置データが示す加工位置においては、レーザ光が位置データ数分照射されるようにする。
【００５８】
この様な穴開け手順にすることにより、上述したレーザ加工装置の制御装置が実行するプログラムの一部を変更するだけで済み、基板の同一面内に、複数種の穴径を有する複数の穴を配置するというデザインを容易とし、この複数種の穴径を有する複数の穴開けの際に、穴径が異なる穴開け毎に、機械原点に戻る必要がなくなり、この移動時間を節約することができる。さらに、レーザ光出力装置から出力されるレーザ光は、常に、一つの位置座標に対し、１ショット照射となり、制御装置のレーザ光出力装置に対する制御を簡単にすることができる。
【００５９】
ここで、図１を参照して、本実施形態によるレーザ加工方法及びその装置について説明する。図１は、図１１と同様に、基板５に、３種類の穴径を有する複数の穴を、所定径を有するレーザ光で穴開けする場合のレーザ光の移動手順についての例を示している。この場合における加工位置と加工条件の関係について、図１１と同様、図１０に示された穴の配置例の一部を利用してその関係が示されている。
【００６０】
図１に示されるように、基板５上で、穴径の異なる複数の穴Ｈ１１、Ｈ２１、Ｈ３１、Ｈ１２、Ｈ２２が配置されているとする。第１グループに属する穴Ｈ１１とＨ１２については、基板５上の位置座標を（Ｘ１１、Ｙ１１）、（Ｘ１２、Ｙ１２）とし、所定径の穴を開けることが加工条件となっている。レーザ光を１ショット照射するというＴ１コードの加工条件が必要である。
【００６１】
また、第２グループに属する穴Ｈ２１とＨ２２については、基板５上の位置座標を（Ｘ２１、Ｙ２１）、（Ｘ２２、Ｙ２２）とし、所定径より１段大きい穴を開けることが加工条件となっているので、レーザ光を２ショット照射するというＴ２コードの加工条件が必要である。さらに、第３グループに属する穴Ｈ３１については、基板５上の位置座標を（Ｘ３１、Ｙ３１）とし、所定径よりさらに大きい穴を開けることが加工条件となっているので、レーザ光を３ショット照射するというＴ３コードの加工条件が必要である。
【００６２】
図１に示された場合のレーザ光の移動手順は、図１１に示された第１乃至第３グループに係る複数の穴を開けるレーザ光の移動手順とは異なり、位置データ列を作成するとき、Ｔ１コードが付与されるＨ１１とＨ１２には、それぞれの位置座標を１個ずつ割り当て、Ｔ２コードが付与されるＨ２１とＨ２２には、それぞれの位置座標を２個ずつ割り当て、そして、Ｔ３コードが付与されるＨ３１については、その位置座標を３個割り当てて、位置データ列を作成するようにする。
【００６３】
例えば、穴Ｈ２１の場合であれば、Ｔ２コードであるので、穴Ｈ２１の穴開け位置座標（Ｘ２１、Ｙ２１）を２個割り当てる。制御装置４が位置データ列を呼び込んだとき、位置データ毎に１ショットのレーザ光を照射するようにプログラムされていれば、結果として、同じ穴開け位置において、２ショットのレーザ光が照射され、１ショットのレーザ光の所定径より１段大きい穴径の穴を開けることができる。
【００６４】
この様に、複数種の穴径に応じて、加工位置に係る位置データがその複数分割り当てられるので、グループ毎に加工条件を呼び出す必要がなくなり、位置データ列の位置データに従って、常に、レーザ光は１ショットずつ照射される。そのため、図１に示されるように、３種類の穴径を有する穴を開ける場合であっても、図１１で示されるように、一グループの穴開けが終了する毎に、破線で示される移動２、４を省略でき、つまり、一々、機械原点に戻る必要がなくなり、移動距離も短くなる。
【００６５】
図１に示されるように、穴径の異なる穴開けが交互に存在していても、レーザ光の移動は、端から順に、移動１乃至移動５の矢印で表されるように行われ、レーザ光は、Ｈ１１では、１ショットが、Ｈ２１では、２ショットが、Ｈ３１では、３ショットが、Ｈ１２では、１ショットが、そして、Ｈ２２では、２ショットが照射される。この様に、レーザ光が、一連の移動によって、交互に存在する複数種の穴径の穴を開けることができる。
【００６６】
そこで、図１０に示された、基板５に３種類の穴径を有する複数の穴を開ける場合の例を参照して、本実施形態のレーザ加工方法を適用した例を、図２に示した。図２では、図１０と同様に、白丸は、最小径の穴開けの加工位置を、二重丸は、最小径より１段階大きい穴開けの加工位置を、そして、黒丸は、さらに１段階大きい穴開けの加工位置を示している。
【００６７】
図１に示されるように、本実施形態のレーザ加工方法によれば、基板の同一面内に、穴径の異なる穴開けが交互に存在していても、穴径が異なれば、レーザ光照射時において、レーザ光のショット数を変えるだけであるので、交互に存在する複数種の穴径の穴を容易に開けることができ、穴開け位置間で最短距離となる経路を演算することにより、レーザ光の最小移動によって、一筆書きの要領で効率よく穴開けを実行できる。なお、図２の例では、基板５の同一面内における穴開けは、Ｈ１１が始点となっており、Ｈ１ｍが全ての穴開けの終了点になっている。
【００６８】
図３に、本実施形態のレーザ加工方法が適用されるレーザ加工装置の概略構成が示されている。図３に示されたレーザ加工装置は、図７のレーザ加工装置を基本としており、同じ部分には同じ符号が付されている。図３のレーザ加工装置が、図７のレーザ加工装置と異なるところは、処理部４１内に、条件付与部４１１、グループ分け部４１２、そして、データ変換部４１３を備えていることである。
【００６９】
次に、図４に示されるデータ構成を参照して、図３に示されたレーザ加工装置の処理部４１の動作を説明する。図４では、図１２に示されたものと同様に、３種類の穴径を有する複数の穴開け加工位置の例の場合を表している。
【００７０】
各穴の位置座標は、図１２の座標欄に記載されたものと同様に、制御装置４に接続された入力装置（図示なし）によって入力される。そこで、条件付与部４１１によって、入力された位置座標に穴径に関する加工条件、つまりＴ１乃至Ｔ３コードのいずれかが付与される。そして、グループ分け部４１２が、このＴ１乃至Ｔ３コード毎に、全ての位置座標をグループ分けする。
【００７１】
さらに、データ変換部４１３は、グループ分けされたグループに属する位置座標について、Ｔ１コードが付与された位置座標については、Ｔ１コードのままとし、穴Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ１３、・・・に対して各々の位置座標を１個割り当てる。また、Ｔ２コードのグループに属する各穴Ｈ２１、Ｈ２２、Ｈ２３、・・・に対して、Ｔ２コードをＴ１コードに置き換えるとともに、各々の位置座標を２個割り当てる。そして、Ｔ３コードのグループに属する各穴Ｈ３１、Ｈ３２、Ｈ３３、・・・に対しては、Ｔ３コードをＴ１コードに置き換えるとともに、各々の位置座標を３個割り当てる。この状態が、図４の座標欄に模式的に示されている。
【００７２】
次いで、データ変換部４１３により変換されたデータが、Ｔ１コードに変換された各穴の穴開けに係る位置データとして格納部４２内に記憶される。ここで記憶された位置データの構成が、図４のデータ欄に示されている。各穴の穴開け位置に対応する座標値が、Ｔ１乃至Ｔ３コード毎にＴ１コードに変換された位置データ列として記憶される。
【００７３】
図１２に示されたと同様に、このデータ欄に記載された位置データの例では、各グループ内において、Ｘ軸座標又はＹ軸座標が共通している場合には、共通している座標については、Ｘ軸座標値又はＹ軸座標値の１個を記憶し、位置データ列を作成するようにしている。そのため、Ｘ軸座標又はＹ軸座標が共通している場合には、Ｘ軸座標値又はＹ軸座標値に対応する位置データの１個が記憶され、位置データＴ２及びＴ３コードのグループの位置データ列では、同一のものＸ軸座標値又はＹ軸座標値に対する位置データが複数ずつ配列されている。
【００７４】
例えば、図４に示された穴Ｈ２１の場合であれば、穴Ｈ２１がＴ２コードの加工条件に対応しているため、穴Ｈ２１の位置データは、Ｘ座標について、２個のＸ２２、Ｙ座標については、２個のＹ２２を含むが、位置データ列の作成時には、座標位置が変更されないときには、共通する位置データを除くようにしているため、Ｙ２２の１個が除かれ、穴Ｈ２１に係る位置データ列は、Ｘ２１、Ｘ２１、Ｙ２１となる。また、穴Ｈ２２の場合では、そのＸ座標は、Ｘ２１であり、穴Ｈ２１のＸ座標と同じであるので、Ｘ２１は、穴Ｈ２２に係る位置データ列から除かれ、その位置データ列は、Ｙ２２、Ｙ２２となる。
【００７５】
さらには、穴開け位置間で最短距離となる経路を演算されて、レーザ光の移動経路が最小になる一筆書きの要領で穴開けを実行する場合には、図４のデータ欄のように作成された位置データ列は、その最小経路となる順に再配列される。この再配列は、複数種の穴径を有する複数の穴の穴開けであっても、加工条件であるＴ１乃至Ｔ３コードが全てＴ１コードに変換されているために可能となる。
【００７６】
ここで、以上のような位置データ列を作成する手順の例を、図５のフローチャートを参照して説明する。
【００７７】
先ず、制御装置に接続された入力装置により、基板の同一面内に穴開けする必要がある穴に関する位置座標のデータが入力される（ステップＳ２１）。入力された位置座標が穴開けの加工条件がＴ１コード（１ショット）に対応しているかどうか判断される（ステップＳ２２）。ここで、当該位置座標がＴ１コードである場合には（ステップＳ２２のＹ）、当該位置座標に係る位置データをそのまま設定する（ステップＳ２３）。
【００７８】
一方、当該位置座標がＴ１コードではない場合には（ステップＳ２２のＮ）、当該位置座標がＴ２又はＴ３コードの可能性があるので、当該位置座標の穴開け加工条件がＴ２コードであるかどうかが判断される（ステップＳ２４）。ここで、当該位置座標がＴ２コードである場合には（ステップＳ２４のＹ）、当該位置座標に係る位置データを２データ分設定し、さらに、Ｔ２コードからＴ１コードに変更設定する（ステップＳ２５）。
【００７９】
また、当該位置座標がＴ２コードではない場合には（ステップＳ２４のＮ）、当該位置座標は、Ｔ３コードに係る座標データとし（ステップＳ２６）、当該位置座標に係る位置データを３データ分設定し、さらに、Ｔ３コードからＴ１コードに変更設定する（ステップＳ２７）。
【００８０】
以上のステップＳ２３、Ｓ２５及びＳ２７において、入力された穴開け加工のための位置座標の全てについて、加工条件に応じてグループ分けされ、各グループに属する位置座標が、Ｔ１乃至Ｔ３コードのいずれの場合も、Ｔ１コード対応に変換された位置データ列とされた。そこで、これらの位置データが組み合わされて（ステップＳ２８）、Ｔ１コードの加工条件が設定された位置データ列が作成される（ステップＳ２９）。
【００８１】
この様に作成された、全ての位置座標がＴ１コードに変換された位置データ列に基づいて、基板５に穴径の異なる複数の穴開けを行う場合の穴開け手順について、図６のフローチャートを参照して説明する。ここでは、図３に示されたレーザ加工装置が使用されるものとする。
【００８２】
先ず、基板がローダにセットされて（ステップＳ３１）、レーザ加工装置の加工テーブル３上に搬入され（ステップＳ３２）、基板が加工テーブル上に載置される。次いで、集光光学系２の焦点出しが行われ（ステップＳ３３）、さらに、基板と加工テーブルとのアライメントが行われる（ステップＳ３４）。そして、加工テーブルが移動制御されて、レーザ光の集束点が機械原点に移動される（ステップＳ３５）。
【００８３】
そこで、加工条件として、Ｔ１コードが選択され、Ｔ１コードが付与された位置データ列の呼び込みが行われる（ステップＳ３６）。この位置データ列に従って、制御装置４が、加工テーブル３の移動を制御する。そして、穴開け加工位置に移動する毎に、レーザ光が１ショット照射され、所定径の穴開け加工が実行される（ステップＳ３７）。このとき、当該加工位置に係る同一の位置データが続いて呼び出された場合には、もう一度、レーザ光が１ショット照射され、所定径より１段大きい穴径の穴開け加工が実行される。また、さらに同一の位置データが続いていれば、さらに、レーザ光が１ショット照射され、より穴径の大きい穴が開けられる。
【００８４】
この様にして、呼び出された位置データ列の全ての位置データについて、位置データが示す加工位置で、位置データの個数分の１ショットによるレーザ照射が行われ、基板の同一面内における複数種の穴径を有する複数の穴が全て開けられると、再び、レーザ光の集束点は、機械原点に移動し、次の基板に対する穴開け処理に備える（ステップＳ３８）。そして、加工テーブル上の基板が搬出されて取り出され（ステップＳ３９）、当該基板への穴開け処理が終了する。
【００８５】
以上に説明したように、本実施形態のレーザ加工方法によれば、基板の同一面内に、穴径の異なる穴開けが交互に存在していても、１ショットされるレーザ光の集束径を、複数種の穴径のうちの最小径に合わせておくと、例えば、図８のグラフに示されるようであれば、集束径を所定径、５０μｍとすると、２ショットで、所定径より約５μｍ大きい径の穴開けを実現でき、３ショットで、所定径より約１０μｍ大きい径の穴開けを実現できる。
【００８６】
同一面内に穴径が異なる複数の穴開けにおいて、当該加工位置に移動したときのレーザ光照射時に、レーザ光のショット数を変えるだけであるので、交互に存在する複数種の穴径の穴を容易に開けることができ、穴開け位置間で最短距離となる経路を演算することにより、レーザ光の最小移動によって、一筆書きの要領で効率よく穴開けを実行でき、穴開け加工時間を短縮できる。
【００８７】
この様に、基板の同一面内に、穴径の異なる穴開けが交互に存在していても、１ショットされるレーザ光の集束径を、複数種の穴径のうちの最小径に合わせておくことによって、複数ショットのレーザ光照射で穴開けされる穴径を最小径より大きい径の穴開けを実現できるので、多層配線基板などにおける同一層内に、複数種の穴径を有する複数のビアを必要に応じて配置することが可能となり、配線基板のデザインの自由度を向上できる。
【００８８】
ここで、多層配線基板の一層内に、例えば、１０００００個のビアを開ける場合について、本実施形態のレーザ加工方法による効果を説明する。これらのビアのうち、１０００個のビアについて、所定径より５μｍだけ大きくして、１０００００個全てのビアを形成するものとする。
【００８９】
上述した基本となるレーザ加工方法による場合には、先ず、機械原点に近い方から９９０００個の所定径のビアについて穴開け加工が行われる。次いで、機械原点に近い方から、所定径より穴径の大きい１０００個のビアの穴開け加工が行われる。この場合、所定径の９９０００個の穴開けに要した加工時間は、約１１７秒であり、穴径の大きい１０００個の穴開けに要した加工時間は、約３０秒であった。機械原点に戻る時間を含めると、２種類の穴径を有する１０００００個のビアを形成するには、約１５０秒を要した。
【００９０】
これに対して、本実施形態のレーザ加工方法による場合には、同一層内の１０００００個のビアの穴開けを行うとき、機械原点の近い方から２種類の穴径の穴開けを、レーザ光ショット数の切り換えによって行われるため、１０００個が５μｍだけ大きい穴径を有したビアであっても、１０００００個のビアの形成に要する時間は、約１１９秒であり、全ての穴開けを終了できた。この様に、本実施形態のレーザ加工方法によると、穴径が異なっていても、全数が同じ穴径のビアを形成するのと同じ程度の速度による穴開け加工が可能である。
【００９１】
なお、本実施形態によるレーザ加工方法を多層配線基板のビア形成に適用する場合、多層配線基板の一層内に、複数種類の穴径を有する複数のビアの配置をデザインするときに、複数種類のビア径のうち、最小の径を有するビアができるだけ多くなるようにデザインすると、穴開け加工時間を一層短縮することができる。
【００９２】
また、以上に説明した本実施形態によるレーザ加工方法では、穴径の異なる複数の穴開け加工を被加工物に行うとき、被加工物上にレーザ光を照射するレーザ加工装置の照射部は、定位置に固定され、被加工物が載置された加工テーブルを位置データに従って移動制御するようにしたが、これとは逆に、被加工物が載置された加工テーブルを定位置に固定しておき、レーザ加工装置の照射部を位置データに従って移動制御しながら、被加工物上に穴径の異なる複数の穴開け加工を順次実行することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明のレーザ加工方法による穴開け加工の概念を説明する模式図である。
【図２】本発明のレーザ加工方法を穴径の異なる複数の穴開けを基板に対して実行する様子を説明する図である。
【図３】本発明のレーザ加工方法を実行するレーザ加工装置の構成例を説明する図である。
【図４】本発明のレーザ加工方法により３種類の穴径による複数の穴開けを基板に実行する場合における穴径コードに応じてグループ分けされた位置座標と位置データ列を説明する図である。
【図５】本発明のレーザ加工方法において、穴開けのための位置座標と加工条件を設定する手順を説明するフローチャートである。
【図６】本発明のレーザ加工方法を適用した場合における基板に穴径の異なる複数の穴開けを行う手順について説明するフロー図である。
【図７】レーザ光線を用いて基板に穴開けを実行するレーザ加工装置の構成例を説明する図である。
【図８】レーザ光線により穴開け加工する際のレーザショット数と穴径との関係を説明するグラフである。
【図９】レーザ光線で穴径の異なる穴開けを行う場合の穴開け移動手順を模式的に説明する図である。
【図１０】３種類の穴径による複数の穴開けを基板に実行する場合における穴開け移動手順を説明する図である。
【図１１】３種類の穴径による複数の穴開けを基板に実行する場合における加工手順の詳細を説明する図である。
【図１２】３種類の穴径による複数の穴開けを基板に実行する場合における穴径コードに応じてグループ分けされた位置座標と座標データ列を説明する図である。
【図１３】３種類の穴径による複数の穴開けを基板に実行する場合における加工手順を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００９４】
１ レーザ光出力装置
２ 集光光学系
３ 加工テーブル
４ 制御装置
４１ 処理部
４１１ 条件付与部
４１２ グループ分け部
４１３ データ変換部
４２ 格納部
５ 基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工方法及びその装置に関し、特に、所定径に集束されたレーザ光を用いて、多層配線基板などの被加工物に穴径の異なる複数の穴を効率よく開けることができるレーザ加工方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高機能化に伴い、プリント配線基板に実装される実装部品の高密度化、狭リードピッチ化が進んでいる。このような進歩に対応するために、プリント配線基板に形成するビアホールの径も微細化されている。さらには、回路の実装密度を向上する多層配線基板も多く使用されている。
【０００３】
従来におけるプリント配線基板に対する穴あけ加工は、数値制御（ＮＣ）ドリルによる機械的加工や、露光技術による加工（フォトビア方式）により行われていた。しかし、ＮＣドリルでは、開けられる穴の径には限界があり、また、ドリルの刃が折れるなどの問題も多い。一方、フォトビア方式でも、開けられる穴の径には限界があり、しかも材料費が高くなるという問題があった。
【０００４】
そこで、このような問題点を解消する手段として、最近では、レーザ光によって微細穴開け加工を行うレーザ加工装置が使用されている。このレーザ加工装置では、図７に示されるように、レーザ発振器を含むレーザ光出力装置１からパルス状のレーザ光Ｌを発生し、このレーザ光Ｌを、集光光学系２によって、加工テーブル３上に載置された被加工物である基板５に向けて集光するようにしている。
【０００５】
このレーザ加工装置において、一つの穴に対するパルス個数やエネルギーの調整は、制御装置４の処理部４１によって、格納部４２に記憶された制御データに従って行われ、所望の深さの穴あけ加工を実現している。さらに、格納部４２に記憶された制御データに従って、加工テーブル３のＮＣ位置制御が行われ、この制御によって、基板５上の穴開け予定されている複数の加工位置に、レーザ光Ｌの集束点が合わされる。
【０００６】
一方、穴の径については、レーザ光の導光路に径を規定するためのマスクを配置し、このマスクでレーザ光を絞り込むことで、被加工物に設ける穴を小さくすることが種々提案されている（例えば、特許文献１乃至３などを参照）。特許文献１に記載されたマスクでは、被加工物であるプリント配線基板に設けるビアホールの径を高速に切り換えられる回転板で形成される。この回転板には、複数のビアホール径を規定し、レーザ光が通過する多種類の穴が備えられ、該基板に向けて照射されるレーザ光の光路途中に配置される。
【０００７】
また、レーザ光の集光光学系の構成を工夫して、被加工物に開ける穴の径を変更するようにしたレーザ加工装置が種々提案されている（例えば、特許文献２などを参照）。特許文献２に記載のレーザ加工装置では、レーザ発振器と被加工物との間の光路中に挿入されたマスクの像を加工面に縮小結像するレンズを有した像転写光学系と、集光光学系と、像転写光学系と集光光学系とのいずれかを選択する選択手段とを備えている。ＮＣ制御装置が像転写光学系と集光光学系と選択手段とを制御し、加工する穴径と穴の深さに応じて、像転写光学系と集光光学系とのいずれかを選択するようにしている。
【０００８】
以上のレーザ加工装置では、被加工物に開ける穴の径に合わせて集束されたレーザ光によって、穴開け加工が行われるものであり、穴径の大きさを変更するために、複数種の穴を有するマスクや、集束径可変の集光光学系が使用されたが、所定径に集束したレーザ光を複数回、位置をずらして照射することにより、穴径の大きさを変更できるレーザ加工装置も提案されている（例えば、特許文献３、５などを参照）。
【０００９】
一方、被加工物であるシリコンチップにおいて、そのチップのＩ／Ｏパッドの増加に対応して、ピッチ間隔の狭い略格子状に配列した貫通孔をレーザ光の照射によって形成するレーザ加工装置が提案されている（例えば、特許文献４を参照）。このレーザ加工装置では、レーザ光の照射時に、加工熱の熱放散不良に伴うシート材の変形、変質や、貫通孔の変形を防止し、精度の高い貫通孔を形成する穿孔方法が採用されている。
【００１０】
この穿孔方法においては、被加工物の所定シートに対して、レーザ光の照射によって、略格子状に配列した貫通孔が形成される。略格子配列のほぼ中心部に位置する穿孔ポイントを始点とし、この始点から外側に向かって略同心円状に穿孔ポイントを移動させながら、所定径に集束されたレーザ光を照射する。特に、略格子状に配列した穿孔ポイントの全てに少なくとも１パルスずつのレーザ光を照射する工程を複数回繰り返し、全ての穿孔ポイントに貫通孔を形成するようにしている。
【００１１】
【特許文献１】特開平９−２７１９７２号公報
【特許文献２】特開平９−２９３９４６号公報
【特許文献３】特開２０００−２６３２６３号公報
【特許文献４】特開２００２−３５９７７号公報
【特許文献５】特開２００４−８７８７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、ビルドアップ型の多層配線基板においては、多数のビアを必要としている。そのビアに対しては、ビアの接続信頼性の確保が重要であり、さらには、電源系のビアでは、配線抵抗を下げることが重要となる。そのために、パッケージデザインにおける配線基板の設計者側からの要望として、積層された同一層上では、そのビアの用途に応じて、ビアの穴径を変えることが求められる。
【００１３】
ビアの用途に応じて、その穴径を変えるものとして、例えば、電源系の配線用ビアの場合には、穴径を大きくして、抵抗値を下げるようにする。また、熱応力的にストレスが掛かるような重ね合わせビアや、スルーホールめっき（ＰＴＨ）されるビアなどの場合には、その穴径を大きくして、接続強度を増加させる。或いは、熱応力的なストレスが掛からないビアの場合には、穴径を小さくして、ビア数の密度を上げられるようにする。この様にして、パッケージの特性向上や、信頼性の向上を図っている。
【００１４】
上述した従来のレーザ加工装置を使用して、多層配線基板に設けられる多数のビアをレーザ光穴開けで形成するときには、同一層に穴径の異なる複数のビアを加工する場合、先ず、最初の工程で、ある一種の大きさを有する穴径のビアの全てについて、基板内の全面に穴開け加工が実行され、次いで、異なる大きさを有する穴径のビアの全てについて、レーザ光の集束スポット径を当該穴径に変更した後、再度、基板内の全面に穴開け加工が実行される。この様に、複数種の異なる穴径のビアについて、レーザ光の集束スポット径を変更しながら、基板全面の穴開け加工が繰り返される。
【００１５】
以上のような穴開け手順により、穴径の異なる複数のビアについて穴開け加工を行うと、図７に示された従来のレーザ加工装置を使用する場合、基板５の全面に渡った加工位置制御による加工テーブル３の機械的移動が、穴径の異なる数分の回数繰り返されることになる。そのため、一枚の基板に対する穴開け加工時間に、無駄が発生し、同一面に全て同じ穴径のビアを形成する場合に比較して、１．３〜１．５倍程度のコスト上昇が生じ、同一層内での穴径変更を必要とするような多層配線基板のデザインの採用を制限する結果となっていた。
【００１６】
そこで、本発明は、プリント配線基板内で、或いは、ビルドアップ型の多層配線基板における同一層内で、必要に応じた複数種のビアを効率良く多数形成することができ、しかも、パッケージデザインの自由度を向上させることができるレーザ加工方法及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】
【００１７】
以上の課題を解決するために、本発明では、所定径に集束されたレーザ光の照射によって被加工物に穴径の異なる複数の穴を開けるレーザ加工方法において、前記所定径を前記複数穴の中の最小径に合わせて集束された前記レーザ光の照射手段が、前記穴の該当加工位置に順次相対移動される移動ステップと、前記照射手段が各々の加工位置に相対移動されたとき、当該加工位置に係る穴径の大きさに応じて前記レーザ光を所定回数照射する照射ステップと、を含めた。
【００１８】
そして、前記照射手段が前記加工位置に相対移動されたとき、該加工位置に係る前記穴が最小径である場合には、前記レーザ光は、前記被加工物に向けて１回照射され、該加工位置に係る穴径が最小径より大きい場合には、前記レーザ光は、前記被加工物に向けて該大きさに応じて２回以上照射されることとし、前記照射手段は、前記複数の穴に係る加工位置間の移動距離が最短となる経路を選択されて移動されることとした。
【００１９】
さらに、前記複数の穴の各々に係る加工位置データと穴径情報とを入力する入力ステップと、前記複数の穴に係る穴径情報に含まれる穴径の大きさに応じて、前記加工位置データをグループ分けするグループ分けステップと、前記穴径が最小径であるグループに属する加工位置データに、前記レーザ光を１回照射する条件の付与を行い、前記穴径が最小径より大きい順に分けられた各グループに属する加工位置データに、前記レーザ光を該大きさに応じて順に２回以上照射する条件の付与を行う条件付与ステップと、を含み、前記照射手段が各々の加工位置に移動されたとき、当該加工位置データに付与された前記条件に従って、前記レーザ光が所定回数照射されることとした。
【００２０】
前記加工位置データは、前記被加工物上の位置座標を有し、該加工位置データは、前記レーザ光を１回照射する条件のとき、当該加工位置に係る位置座標を１個とし、前記レーザ光を穴径の大きさに応じて２回以上照射する条件のとき、当該加工位置に係る位置座標を２個以上とされるデータ変換ステップにより、データ変換されており、前記照射手段が各々の加工位置に移動されたとき、当該加工位置データに含まれる位置座標の個数に従って、前記レーザ光が該個数回照射されることとした。
【００２１】
前記照射手段が前記加工位置に移動されたとき、該加工位置に係る前記穴が、電源配線用ビア、熱応力的ストレスの掛かる重ね合わせビア又はスルーホールめっきされたビアである場合には、前記レーザ光を穴径の大きさに応じて２回以上照射することとした。
【００２２】
また、本発明のレーザ加工装置においては、被加工物に開けられる穴径の異なる複数の穴の中での最小径に合わせてレーザ光を所定径に集束し、照射部から該被加工物上に該レーザ光を照射する照射装置と、前記被加工物における前記複数の穴の加工位置を前記レーザ光の集束位置に順次相対移動させる移動装置と、前記照射装置によるレーザ光照射と、前記加工位置及び前記集束位置の位置合わせとを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記照射部を前記複数の穴に係る該当加工位置に順次相対移動させたとき、当該加工位置に係る穴径の大きさに応じて前記レーザ光を所定回数照射させることとした。
【００２３】
そして、前記制御装置は、前記照射部を前記加工位置に移動したとき、該加工位置に係る前記穴が最小径である場合には、前記照射装置に前記レーザ光を前記被加工物に向けて１回照射させ、該加工位置に係る穴径が最小径より大きい場合には、前記照射装置に前記レーザ光を前記被加工物に向けて該穴径の大きさに応じて２回以上照射させることとし、前記照射部を、前記複数の穴に係る加工位置間の移動距離が最短となる経路を選択して移動させることとした。
【００２４】
前記複数の穴の各々に係る加工位置データと穴径情報とを入力する入力装置と、入力された前記複数の穴の各々に係る前記加工位置データと前記穴径情報とを記憶する格納部と、を備え、さらに、前記制御装置は、前記格納部から、前記加工位置データと前記穴径情報を読み出し、前記複数の穴に係る穴径情報に含まれる穴径の大きさに応じて、前記加工位置データをグループ分けするグループ分け手段と、前記穴径が最小径であるグループに属する加工位置データに、前記レーザ光を１回照射する条件の付与を行い、前記穴径が最小径より大きい順に分けられた各グループに属する加工位置データに、前記レーザ光を該大きさに応じて順に２回以上照射する条件の付与を行う条件付与手段と、を有し、前記制御装置は、前記照射部を各々の加工位置に相対移動させたときに、前記条件付与手段が当該加工位置データに付与した前記条件に従って、前記照射装置に前記レーザ光を所定回数照射させることとした。
【００２５】
前記入力装置に入力される前記加工位置データは、前記被加工物上の位置座標を有し、前記制御装置は、前記加工位置データの各々に前記レーザ光を１回照射する条件を付与する場合には、該加工位置データの各々を、当該加工位置に係る位置座標を１個ずつとし、前記加工位置データの各々に前記レーザ光を穴径の大きさに応じて２回以上照射する条件を付与する場合には、該加工位置データの各々を、当該加工位置に係る位置座標を２個以上ずつとするデータ変換手段を備え、前記制御手段は、前記照射部を各々の加工位置に移動させたとき、前記データ変換手段によりデータ変換された当該位置座標の個数に従って、前記照射装置に前記レーザ光を当該個数回照射させることとした。
【００２６】
前記データ変換手段は、複数の前記加工位置データによるＸ軸座標データとＹ軸座標データによる座標データ列を作成するものとし、前記レーザ光を穴径の大きさに応じて２回以上照射する条件が付与されるグループにおいて、前記加工位置データに係るＸ軸座標データ又はＹ軸座標データが同じ場合には、当該Ｘ軸座標データ又はＹ軸座標データを１個のみを含めて前記座標データ列を作成することとした。
【００２７】
前記レーザ加工装置においても、前記照射部が配線基板の前記加工位置に相対移動されたとき、該加工位置に係る前記穴が、電源配線用ビア、熱応力的ストレスの掛かる重ね合わせビア又はスルーホールめっきされるビアである場合には、前記レーザ光を穴径の大きさに応じて２回以上照射することとした。
【発明の効果】
【００２８】
以上の様に、本発明によれば、所定径に集束されたレーザ光の照射によって被加工物に穴径の異なる複数の穴を開けるレーザ加工の際に、被加工物に照射されるレーザ光の所定径が、穴開けされる複数種の穴径のうちで最小径とされ、該レーザ光が、穴開けの該当加工位置に順次移動され、前記レーザ光が各々の加工位置に移動されたとき、当該加工位置に係る穴径の大きさに応じて前記レーザ光を所定回数照射するようにしたので、被加工物の同一面内に、穴径の異なる複数の穴が混在していても、レーザ光の照射回数を変更するだけで、穴開けの穴径の切換えを円滑に行うことができ、レーザ光が、一連の移動によって、交互に存在する複数種類の径の穴を開けることができる。
【００２９】
本発明によれば、複数種類の穴径を有する穴を複数穴開けする場合に、１種類の穴開け加工の終了毎の機械原点に戻る移動作業時間が不要となり、穴開け加工時間の短縮を図ることができ、穴開け効率を向上し、コスト低減を図ることができる。
【００３０】
さらに、以前においては、被加工物の同一面内に、異なる穴径の穴を複数配置するようにデザインをすると、コストが嵩むことになるため、例えば、多層配線基板のパッケージデザインに影響していたが、本発明のレーザ光による穴開け加工方法を採用することにより、複数種類の穴径を有する複数の穴を開けるデザインを採用し易くなり、デザインの自由度を向上させるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
次に、所定径に集束されたレーザ光の照射によって被加工物に穴径の異なる複数の穴を開けるレーザ加工方法及びその装置について、以下に、本発明の実施形態が説明されるが、この説明の前に、本発明の効果をより明確にするため、本発明の基礎となる穴径の異なる複数の穴を被加工物の同一面に開けるレーザ加工方法について、図８乃至図１３を参照しながら説明する。
【００３２】
上述した従来のレーザ加工装置では、被加工物に穴開け使用とする穴の径を変更する場合には、レーザ光の経路に径の異なる穴を有するマスクを配置するか、或いは、レーザ光の集光光学系の絞りを変更することによって穴径の変更が行われていた。これらの穴径の変更には、特別の機構を必要とし、この制御が複雑になる。しかも、コスト上昇にもなるばかりでなく、穴開けの加工時間が長くなるという問題があった。
【００３３】
そこで、レーザ光による微細な穴開けを行う場合、所定径に集束されたレーザ光を、被加工物の同一位置に複数回（ショット）照射すると、該所定径よりも大きい径の穴が開くという現象を利用して、所定径のレーザ光の同一位置へのショット数を変更すると、穴径の異なる穴開けを実現できる。この穴開けの実験例が、図８に示されている。
【００３４】
図８では、横軸にショット数が、そして縦軸に穴径の大きさが表されている。ここでは、レーザ光が、所定径として、５０μｍに集束されている場合が示されている。白丸は、１ショット照射の場合、二重丸は、２ショット照射の場合、黒丸は、３ショット照射の場合をそれぞれ示している。図８の例では、被加工物に貫通孔を開けた場合が示され、その貫通孔のトップ径とボトム径とでは、差があるが、レーザ光のショット数に応じて、穴径が大きくなることが示されている。これによれば、被加工物の穴明け加工位置に照射される回数を変更すれば、所定径に集束されたレーザ光であっても、所定径以上の大きさの穴を開けることができる。
【００３５】
以上のレーザ光による穴明けの原理を利用して、被加工物の例として、配線基板に異なる穴径の複数の穴を開ける場合について、図９（ａ）及び（ｂ）を参照して説明する。レーザ加工装置は、図７に示されたものが使用され、基板５は、加工テーブル３上に載置される。レーザ光Ｌは、集光光学系２によって所定径に集束される。そして、集束されたレーザ光の加工位置への移動は、制御装置４が加工テーブル３を格納部４２に記憶された位置データに従って位置制御することによって行われる。
【００３６】
図９（ａ）は、所定径の穴Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ１３、・・・を順次に穴開けする移動の仕方が示されている。白丸で表示された穴Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ１３、・・・の加工位置においては、所定径のレーザ光が１ショット照射される。一方、図９（ｂ）では、所定径より大きい穴を開ける場合が示されており、二重丸で表示された穴Ｈ２１、Ｈ２２、Ｈ２３、・・・の加工位置においては、所定径のレーザ光が２ショット照射される。
【００３７】
図９（ａ）及び（ｂ）では、それぞれで穴径が異なる場合のレーザ光の移動手順が示されたが、実際に、配線基板上に異なる穴径の複数の穴を開ける必要性がある場合について、そのレーザ光の移動手順、つまり、加工テーブル３の位置制御の手順について、図１０を参照して説明する。図１０においては、基板５に３種類の穴径を有する複数の穴を開ける場合の例が示されている。図１０では、白丸は、最小径の穴開けの加工位置を、二重丸は、最小径より１段階大きい穴開けの加工位置を、そして、黒丸は、さらに１段階大きい穴開けの加工位置を示している。
【００３８】
基板５に３種類の穴径を有する複数の穴を開ける場合、同一種類の穴径を有する穴の加工位置についてグループ分けがされる。図１０では、白丸、二重丸、黒丸の３グループに分けられ、それぞれ第１乃至第３のグループに属する加工位置について、第１グループでは、１ショットのレーザ光照射、第２グループでは、２ショット照射、第３グループでは、３ショット照射される。これらのグループに属する加工位置が、基板５の全面に拡がっているものとする。
【００３９】
そこで、各グループ内の穴の加工位置に対して、順次加工位置をずらしながら、所定径に集束されたレーザ光が１乃至３ショットずつ照射されるが、それぞれのグループ内において、レーザ光の移動量が最小となるような経路が選択され、加工位置の移動順番が設定されている。図１０に示されるように、所定径を有する穴Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ１３、・・・Ｈ１ｍを開ける加工位置（白丸）の移動は、Ｈ１１を始点として、実線で示されるように、基板５の左上に示されるＨ１ｍまでとなる。制御装置４は、レーザ光の照射位置がＨ１１からＨ１ｍの加工位置に移動する毎に、レーザ光出力装置１が、レーザ光を１ショット照射するように制御を行う。
【００４０】
次に、二重丸で表示される第２グループの穴Ｈ２１、Ｈ２２、Ｈ２３、・・・Ｈ１ｎの穴開けを実行するために、制御装置４は、レーザ光出力装置１が、加工位置毎にレーザ光を２ショット照射するように制御し、図中において破線で示されるように、加工テーブル３をレーザ光の照射位置がＨ１ｍからＨ２１に移動した後、図中において太い実線で示されるように、Ｈ２１を始点として、Ｈ２２、Ｈ２３、・・・Ｈ２ｎの順に移動される。制御装置４は、基板５の上に示されるＨ２ｎまで、レーザ光の照射位置が加工位置に移動する毎に、レーザ光出力装置１が、レーザ光を２ショット照射するように制御を行う。
【００４１】
さらに、第１及び第２グループの場合と同様に、黒丸で表示される第３グループの穴Ｈ３１、Ｈ３２、Ｈ３３、・・・Ｈ３ｋの穴開けを実行するために、制御装置４は、レーザ光出力装置１が、加工位置毎にレーザ光を３ショット照射するように制御し、図中において破線で示されるように、制御装置４は、加工テーブル３をレーザ光の照射位置がＨ２ｎからＨ３１に移動した後、図中において二重線で示されるように、Ｈ３１を始点として、Ｈ３２、Ｈ３３、・・・Ｈ３ｋの順に移動させながら、Ｈ３ｋまで、レーザ光の照射位置が加工位置に移動する毎に、レーザ光を３ショット照射する。
【００４２】
以上のように、基板５に、３種類の穴径を有する複数の穴を、所定径を有するレーザ光で穴開けする場合のレーザ光の移動手順について例を説明したが、この場合における加工位置と加工条件の関係について、図１１を参照して説明する。図１１では、図１０に示された穴の配置例の一部を利用してその関係が示されている。
【００４３】
図１１に示されるように、基板５上で、穴径の異なる複数の穴Ｈ１１、Ｈ２１、Ｈ３１、Ｈ１２、Ｈ２２が配置されているとする。第１グループに属する穴Ｈ１１とＨ１２については、基板５上の位置座標を（Ｘ１１、Ｙ１１）、（Ｘ１２、Ｙ１２）とし、所定径の穴を開けることが加工条件となっているので、レーザ光を１ショット照射するというＴ１コードの加工条件が付与される。
【００４４】
第２グループに属する穴Ｈ２１とＨ２２については、基板５上の位置座標を（Ｘ２１、Ｙ２１）、（Ｘ２２、Ｙ２２）とし、所定径より１段大きい穴を開けることが加工条件となっているので、レーザ光を２ショット照射するというＴ２コードの加工条件が付与される。さらに、第３グループに属する穴Ｈ３１については、基板５上の位置座標を（Ｘ３１、Ｙ３１）とし、所定径よりさらに大きい穴を開けることが加工条件となっているので、レーザ光を３ショット照射するというＴ３コードの加工条件が付与される。
【００４５】
図１１に示された場合のレーザ光の移動手順は、図１０に示された第１乃至第３グループに係る複数の穴を開けるレーザ光の移動手順と同様であり、Ｔ１コードが付与されたＨ１１から始まり、移動１の矢印に従って、Ｔ１コードのＨ１２に移動し、Ｔ１コードに係る穴開け加工を行う。Ｔ１コードの穴全てに加工を行った後に、破線で示される移動２の矢印に従って、Ｔ２コードの穴開け加工に移行する。
【００４６】
Ｔ２コードが付与されたＨ２１から始まり、移動３の矢印に従って、Ｔ２コードのＨ２２に移動し、Ｔ２コードに係る穴開け加工を行う。Ｔ２コードの穴全てに加工を行った後に、破線で示される移動４の矢印に従って、Ｔ３コードの穴開け加工に移行する。そして、Ｔ３コードが付与されたＨ３１において、Ｔ３コードに係る穴開け加工を行う。二重線で示されるように、Ｔ３コードの穴全てに加工を行った後に、基板５上の３種類の異なる穴径を有する複数の穴開けが終了する。
【００４７】
図１１に示された穴開けの加工位置と加工条件との関係付けの仕方に従って、図１０に示された穴開けの例について、穴開けのグループ分けと、加工位置と加工条件との関係付けを、図１２に示した。図１２の座標欄には、３つの四角枠で囲まれているように、Ｔ１コードグループ、Ｔ２コードグループ、Ｔ３コードグループに、穴開け加工位置の座標値がグループ分けされている。
【００４８】
座標欄に記載された各穴の座標値は、制御装置４に接続された入力装置によって、位置データとして格納部４２内に記憶される。ここで記憶された位置データの構成が、図１２のデータ欄に示されている。各穴の穴開け位置に対応する座標値が、加工条件としてＴ１乃至Ｔ３コードが付与されてグループ毎に位置データ列として記憶されるが、このデータ欄に記載された位置データの例では、各グループ内において、Ｘ軸座標又はＹ軸座標が共通している場合には、共通している座標については、Ｘ軸座標値又はＹ軸座標値の１個を記憶し、位置データ列を作成するようにして、記憶容量を低減させている。
【００４９】
この様に作成された、加工条件に応じて、グループ分けされた位置データ列に基づいて、基板５に穴径の異なる複数の穴開けを行う場合の穴開け手順について、図１３のフローチャートを参照して説明する。ここでは、図７に示されたレーザ加工装置が使用されるものとする。
【００５０】
先ず、基板がローダにセットされて（ステップＳ１）、レーザ加工装置の加工テーブル３上に搬入され（ステップＳ２）、基板が加工テーブル上に載置される。次いで、集光光学系２の焦点出しが行われ（ステップＳ３）、さらに、基板と加工テーブルとのアライメントが行われる（ステップＳ４）。そして、加工テーブルが移動制御されて、レーザ光の集束点が機械原点に移動される（ステップＳ５）。
【００５１】
そこで、最初の加工条件として、Ｔ１コードが選択され、Ｔ１コードが付与された位置データ列の呼び込みが行われる（ステップＳ６）。この位置データ列に従って、制御装置４が、加工テーブル３の移動を制御する。そして、穴開け加工位置に移動する毎に、レーザ光が１ショット照射されて、所定径の穴開け加工が実行される（ステップＳ７）。
【００５２】
Ｔ１コードが付与された位置データ列について穴開け加工が終了すると、再び、加工テーブルが移動制御されて、レーザ光の集束点が機械原点に移動される（ステップＳ８）。次いで、Ｔ２コードが選択され、Ｔ２コードが付与された位置データ列の呼び込みが行われる（ステップＳ９）。この位置データ列に従って、加工テーブル３が移動制御され、穴開け加工位置に移動する毎に、レーザ光が２ショット照射されて、所定径より１段大きい穴開け加工が実行される（ステップＳ１０）。
【００５３】
Ｔ２コードが付与された位置データ列について穴開け加工が終了すると、再び、加工テーブルが移動制御されて、レーザ光の集束点が機械原点に移動される（ステップＳ１１）。次いで、Ｔ３コードが選択され、Ｔ３コードが付与された位置データ列の呼び込みが行われる（ステップＳ１２）。この位置データ列に従って、加工テーブル３が移動制御され、穴開け加工位置に移動する毎に、レーザ光が３ショット照射されて、所定径よりさらに大きい穴開け加工が実行される（ステップＳ１３）。
【００５４】
ここで、再び、加工テーブルが移動制御されて、レーザ光の集束点が機械原点に移動される（ステップＳ１４）。なお、Ｔ１乃至Ｔ３コードの加工条件よりさらに異なる穴径の穴を開ける場合には、例えば、レーザ光の集光系光学系による集束を変化させ、Ｔ４コード以降の穴開け加工を続行することができる。図１０に示された穴開け加工の例では、３種類の穴径を有する複数の穴開けを行うので、ステップＳ１４において、レーザ光の集束点が機械原点に移動された時点で、全ての穴開け加工が終了し、基板５が加工テーブル３から搬出される（ステップＳ１５）。
【００５５】
以上に説明したように、制御装置４は、Ｔ１乃至Ｔ３コードの加工条件に応じてグループ分けされた位置データ列に基づいて、加工テーブルを移動制御し、レーザ光のショット数を制御するプログラムに従って穴開け加工を実行した。しかしながら、このプログラムでは、グループに分けられたＴ１乃至Ｔ３コードによる穴開け終了する毎に、レーザ集束点を、一旦、機械原点に戻して、加工条件を切り換えてから、当該コードのグループの穴開け加工が行われていた。
【００５６】
そのため、上述したレーザ加工装置によったのでは、複数種類の穴径を有する穴を複数穴開けする場合に、同一面に同一径の複数の穴開けを行う場合と比較して、１種類の穴開け加工の終了毎の機械原点に戻る移動作業時間を要することになり、また、全部の穴位置を加工する場合の移動距離も長く、穴開け効率が低下し、コストが嵩む原因となった。しかも、同一面内に、異なる穴径の穴を配置するという穴径変更したデザインの採用を躊躇させるものであった。
【００５７】
そこで、本発明によるレーザ加工方法及びその装置の実施形態では、上述したレーザ加工装置の構成を基本とし、加工条件に従ってグループ分けされた位置データについて、当該加工位置に対応する加工条件のレーザ光ショット数に応じて、当該数に対応した複数の位置データに変換して位置データ列を作成するようにした。この作成された位置データ列を、上述したレーザ加工装置の制御装置が、この作成された位置データ列を読み取りながら、加工テーブルの位置を制御し、位置データ毎にレーザ光を１ショットすることにより、同じ値を示す位置データが複数繰り返されていれば、当該位置データが示す加工位置においては、レーザ光が位置データ数分照射されるようにする。
【００５８】
この様な穴開け手順にすることにより、上述したレーザ加工装置の制御装置が実行するプログラムの一部を変更するだけで済み、基板の同一面内に、複数種の穴径を有する複数の穴を配置するというデザインを容易とし、この複数種の穴径を有する複数の穴開けの際に、穴径が異なる穴開け毎に、機械原点に戻る必要がなくなり、この移動時間を節約することができる。さらに、レーザ光出力装置から出力されるレーザ光は、常に、一つの位置座標に対し、１ショット照射となり、制御装置のレーザ光出力装置に対する制御を簡単にすることができる。
【００５９】
ここで、図１を参照して、本実施形態によるレーザ加工方法及びその装置について説明する。図１は、図１１と同様に、基板５に、３種類の穴径を有する複数の穴を、所定径を有するレーザ光で穴開けする場合のレーザ光の移動手順についての例を示している。この場合における加工位置と加工条件の関係について、図１１と同様、図１０に示された穴の配置例の一部を利用してその関係が示されている。
【００６０】
図１に示されるように、基板５上で、穴径の異なる複数の穴Ｈ１１、Ｈ２１、Ｈ３１、Ｈ１２、Ｈ２２が配置されているとする。第１グループに属する穴Ｈ１１とＨ１２については、基板５上の位置座標を（Ｘ１１、Ｙ１１）、（Ｘ１２、Ｙ１２）とし、所定径の穴を開けることが加工条件となっている。レーザ光を１ショット照射するというＴ１コードの加工条件が必要である。
【００６１】
また、第２グループに属する穴Ｈ２１とＨ２２については、基板５上の位置座標を（Ｘ２１、Ｙ２１）、（Ｘ２２、Ｙ２２）とし、所定径より１段大きい穴を開けることが加工条件となっているので、レーザ光を２ショット照射するというＴ２コードの加工条件が必要である。さらに、第３グループに属する穴Ｈ３１については、基板５上の位置座標を（Ｘ３１、Ｙ３１）とし、所定径よりさらに大きい穴を開けることが加工条件となっているので、レーザ光を３ショット照射するというＴ３コードの加工条件が必要である。
【００６２】
図１に示された場合のレーザ光の移動手順は、図１１に示された第１乃至第３グループに係る複数の穴を開けるレーザ光の移動手順とは異なり、位置データ列を作成するとき、Ｔ１コードが付与されるＨ１１とＨ１２には、それぞれの位置座標を１個ずつ割り当て、Ｔ２コードが付与されるＨ２１とＨ２２には、それぞれの位置座標を２個ずつ割り当て、そして、Ｔ３コードが付与されるＨ３１については、その位置座標を３個割り当てて、位置データ列を作成するようにする。
【００６３】
例えば、穴Ｈ２１の場合であれば、Ｔ２コードであるので、穴Ｈ２１の穴開け位置座標（Ｘ２１、Ｙ２１）を２個割り当てる。制御装置４が位置データ列を呼び込んだとき、位置データ毎に１ショットのレーザ光を照射するようにプログラムされていれば、結果として、同じ穴開け位置において、２ショットのレーザ光が照射され、１ショットのレーザ光の所定径より１段大きい穴径の穴を開けることができる。
【００６４】
この様に、複数種の穴径に応じて、加工位置に係る位置データがその複数分割り当てられるので、グループ毎に加工条件を呼び出す必要がなくなり、位置データ列の位置データに従って、常に、レーザ光は１ショットずつ照射される。そのため、図１に示されるように、３種類の穴径を有する穴を開ける場合であっても、図１１で示されるように、一グループの穴開けが終了する毎に、破線で示される移動２、４を省略でき、つまり、一々、機械原点に戻る必要がなくなり、移動距離も短くなる。
【００６５】
図１に示されるように、穴径の異なる穴開けが交互に存在していても、レーザ光の移動は、端から順に、移動１乃至移動５の矢印で表されるように行われ、レーザ光は、Ｈ１１では、１ショットが、Ｈ２１では、２ショットが、Ｈ３１では、３ショットが、Ｈ１２では、１ショットが、そして、Ｈ２２では、２ショットが照射される。この様に、レーザ光が、一連の移動によって、交互に存在する複数種の穴径の穴を開けることができる。
【００６６】
そこで、図１０に示された、基板５に３種類の穴径を有する複数の穴を開ける場合の例を参照して、本実施形態のレーザ加工方法を適用した例を、図２に示した。図２では、図１０と同様に、白丸は、最小径の穴開けの加工位置を、二重丸は、最小径より１段階大きい穴開けの加工位置を、そして、黒丸は、さらに１段階大きい穴開けの加工位置を示している。
【００６７】
図１に示されるように、本実施形態のレーザ加工方法によれば、基板の同一面内に、穴径の異なる穴開けが交互に存在していても、穴径が異なれば、レーザ光照射時において、レーザ光のショット数を変えるだけであるので、交互に存在する複数種の穴径の穴を容易に開けることができ、穴開け位置間で最短距離となる経路を演算することにより、レーザ光の最小移動によって、一筆書きの要領で効率よく穴開けを実行できる。なお、図２の例では、基板５の同一面内における穴開けは、Ｈ１１が始点となっており、Ｈ１ｍが全ての穴開けの終了点になっている。
【００６８】
図３に、本実施形態のレーザ加工方法が適用されるレーザ加工装置の概略構成が示されている。図３に示されたレーザ加工装置は、図７のレーザ加工装置を基本としており、同じ部分には同じ符号が付されている。図３のレーザ加工装置が、図７のレーザ加工装置と異なるところは、処理部４１内に、条件付与部４１１、グループ分け部４１２、そして、データ変換部４１３を備えていることである。
【００６９】
次に、図４に示されるデータ構成を参照して、図３に示されたレーザ加工装置の処理部４１の動作を説明する。図４では、図１２に示されたものと同様に、３種類の穴径を有する複数の穴開け加工位置の例の場合を表している。
【００７０】
各穴の位置座標は、図１２の座標欄に記載されたものと同様に、制御装置４に接続された入力装置（図示なし）によって入力される。そこで、条件付与部４１１によって、入力された位置座標に穴径に関する加工条件、つまりＴ１乃至Ｔ３コードのいずれかが付与される。そして、グループ分け部４１２が、このＴ１乃至Ｔ３コード毎に、全ての位置座標をグループ分けする。
【００７１】
さらに、データ変換部４１３は、グループ分けされたグループに属する位置座標について、Ｔ１コードが付与された位置座標については、Ｔ１コードのままとし、穴Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ１３、・・・に対して各々の位置座標を１個割り当てる。また、Ｔ２コードのグループに属する各穴Ｈ２１、Ｈ２２、Ｈ２３、・・・に対して、Ｔ２コードをＴ１コードに置き換えるとともに、各々の位置座標を２個割り当てる。そして、Ｔ３コードのグループに属する各穴Ｈ３１、Ｈ３２、Ｈ３３、・・・に対しては、Ｔ３コードをＴ１コードに置き換えるとともに、各々の位置座標を３個割り当てる。この状態が、図４の座標欄に模式的に示されている。
【００７２】
次いで、データ変換部４１３により変換されたデータが、Ｔ１コードに変換された各穴の穴開けに係る位置データとして格納部４２内に記憶される。ここで記憶された位置データの構成が、図４のデータ欄に示されている。各穴の穴開け位置に対応する座標値が、Ｔ１乃至Ｔ３コード毎にＴ１コードに変換された位置データ列として記憶される。
【００７３】
図１２に示されたと同様に、このデータ欄に記載された位置データの例では、各グループ内において、Ｘ軸座標又はＹ軸座標が共通している場合には、共通している座標については、Ｘ軸座標値又はＹ軸座標値の１個を記憶し、位置データ列を作成するようにしている。そのため、Ｘ軸座標又はＹ軸座標が共通している場合には、Ｘ軸座標値又はＹ軸座標値に対応する位置データの１個が記憶され、位置データＴ２及びＴ３コードのグループの位置データ列では、同一のものＸ軸座標値又はＹ軸座標値に対する位置データが複数ずつ配列されている。
【００７４】
例えば、図４に示された穴Ｈ２１の場合であれば、穴Ｈ２１がＴ２コードの加工条件に対応しているため、穴Ｈ２１の位置データは、Ｘ座標について、２個のＸ２２、Ｙ座標については、２個のＹ２２を含むが、位置データ列の作成時には、座標位置が変更されないときには、共通する位置データを除くようにしているため、Ｙ２２の１個が除かれ、穴Ｈ２１に係る位置データ列は、Ｘ２１、Ｘ２１、Ｙ２１となる。また、穴Ｈ２２の場合では、そのＸ座標は、Ｘ２１であり、穴Ｈ２１のＸ座標と同じであるので、Ｘ２１は、穴Ｈ２２に係る位置データ列から除かれ、その位置データ列は、Ｙ２２、Ｙ２２となる。
【００７５】
さらには、穴開け位置間で最短距離となる経路を演算されて、レーザ光の移動経路が最小になる一筆書きの要領で穴開けを実行する場合には、図４のデータ欄のように作成された位置データ列は、その最小経路となる順に再配列される。この再配列は、複数種の穴径を有する複数の穴の穴開けであっても、加工条件であるＴ１乃至Ｔ３コードが全てＴ１コードに変換されているために可能となる。
【００７６】
ここで、以上のような位置データ列を作成する手順の例を、図５のフローチャートを参照して説明する。
【００７７】
先ず、制御装置に接続された入力装置により、基板の同一面内に穴開けする必要がある穴に関する位置座標のデータが入力される（ステップＳ２１）。入力された位置座標が穴開けの加工条件がＴ１コード（１ショット）に対応しているかどうか判断される（ステップＳ２２）。ここで、当該位置座標がＴ１コードである場合には（ステップＳ２２のＹ）、当該位置座標に係る位置データをそのまま設定する（ステップＳ２３）。
【００７８】
一方、当該位置座標がＴ１コードではない場合には（ステップＳ２２のＮ）、当該位置座標がＴ２又はＴ３コードの可能性があるので、当該位置座標の穴開け加工条件がＴ２コードであるかどうかが判断される（ステップＳ２４）。ここで、当該位置座標がＴ２コードである場合には（ステップＳ２４のＹ）、当該位置座標に係る位置データを２データ分設定し、さらに、Ｔ２コードからＴ１コードに変更設定する（ステップＳ２５）。
【００７９】
また、当該位置座標がＴ２コードではない場合には（ステップＳ２４のＮ）、当該位置座標は、Ｔ３コードに係る座標データとし（ステップＳ２６）、当該位置座標に係る位置データを３データ分設定し、さらに、Ｔ３コードからＴ１コードに変更設定する（ステップＳ２７）。
【００８０】
以上のステップＳ２３、Ｓ２５及びＳ２７において、入力された穴開け加工のための位置座標の全てについて、加工条件に応じてグループ分けされ、各グループに属する位置座標が、Ｔ１乃至Ｔ３コードのいずれの場合も、Ｔ１コード対応に変換された位置データ列とされた。そこで、これらの位置データが組み合わされて（ステップＳ２８）、Ｔ１コードの加工条件が設定された位置データ列が作成される（ステップＳ２９）。
【００８１】
この様に作成された、全ての位置座標がＴ１コードに変換された位置データ列に基づいて、基板５に穴径の異なる複数の穴開けを行う場合の穴開け手順について、図６のフローチャートを参照して説明する。ここでは、図３に示されたレーザ加工装置が使用されるものとする。
【００８２】
先ず、基板がローダにセットされて（ステップＳ３１）、レーザ加工装置の加工テーブル３上に搬入され（ステップＳ３２）、基板が加工テーブル上に載置される。次いで、集光光学系２の焦点出しが行われ（ステップＳ３３）、さらに、基板と加工テーブルとのアライメントが行われる（ステップＳ３４）。そして、加工テーブルが移動制御されて、レーザ光の集束点が機械原点に移動される（ステップＳ３５）。
【００８３】
そこで、加工条件として、Ｔ１コードが選択され、Ｔ１コードが付与された位置データ列の呼び込みが行われる（ステップＳ３６）。この位置データ列に従って、制御装置４が、加工テーブル３の移動を制御する。そして、穴開け加工位置に移動する毎に、レーザ光が１ショット照射され、所定径の穴開け加工が実行される（ステップＳ３７）。このとき、当該加工位置に係る同一の位置データが続いて呼び出された場合には、もう一度、レーザ光が１ショット照射され、所定径より１段大きい穴径の穴開け加工が実行される。また、さらに同一の位置データが続いていれば、さらに、レーザ光が１ショット照射され、より穴径の大きい穴が開けられる。
【００８４】
この様にして、呼び出された位置データ列の全ての位置データについて、位置データが示す加工位置で、位置データの個数分の１ショットによるレーザ照射が行われ、基板の同一面内における複数種の穴径を有する複数の穴が全て開けられると、再び、レーザ光の集束点は、機械原点に移動し、次の基板に対する穴開け処理に備える（ステップＳ３８）。そして、加工テーブル上の基板が搬出されて取り出され（ステップＳ３９）、当該基板への穴開け処理が終了する。
【００８５】
以上に説明したように、本実施形態のレーザ加工方法によれば、基板の同一面内に、穴径の異なる穴開けが交互に存在していても、１ショットされるレーザ光の集束径を、複数種の穴径のうちの最小径に合わせておくと、例えば、図８のグラフに示されるようであれば、集束径を所定径、５０μｍとすると、２ショットで、所定径より約５μｍ大きい径の穴開けを実現でき、３ショットで、所定径より約１０μｍ大きい径の穴開けを実現できる。
【００８６】
同一面内に穴径が異なる複数の穴開けにおいて、当該加工位置に移動したときのレーザ光照射時に、レーザ光のショット数を変えるだけであるので、交互に存在する複数種の穴径の穴を容易に開けることができ、穴開け位置間で最短距離となる経路を演算することにより、レーザ光の最小移動によって、一筆書きの要領で効率よく穴開けを実行でき、穴開け加工時間を短縮できる。
【００８７】
この様に、基板の同一面内に、穴径の異なる穴開けが交互に存在していても、１ショットされるレーザ光の集束径を、複数種の穴径のうちの最小径に合わせておくことによって、複数ショットのレーザ光照射で穴開けされる穴径を最小径より大きい径の穴開けを実現できるので、多層配線基板などにおける同一層内に、複数種の穴径を有する複数のビアを必要に応じて配置することが可能となり、配線基板のデザインの自由度を向上できる。
【００８８】
ここで、多層配線基板の一層内に、例えば、１０００００個のビアを開ける場合について、本実施形態のレーザ加工方法による効果を説明する。これらのビアのうち、１０００個のビアについて、所定径より５μｍだけ大きくして、１０００００個全てのビアを形成するものとする。
【００８９】
上述した基本となるレーザ加工方法による場合には、先ず、機械原点に近い方から９９０００個の所定径のビアについて穴開け加工が行われる。次いで、機械原点に近い方から、所定径より穴径の大きい１０００個のビアの穴開け加工が行われる。この場合、所定径の９９０００個の穴開けに要した加工時間は、約１１７秒であり、穴径の大きい１０００個の穴開けに要した加工時間は、約３０秒であった。機械原点に戻る時間を含めると、２種類の穴径を有する１０００００個のビアを形成するには、約１５０秒を要した。
【００９０】
これに対して、本実施形態のレーザ加工方法による場合には、同一層内の１０００００個のビアの穴開けを行うとき、機械原点の近い方から２種類の穴径の穴開けを、レーザ光ショット数の切り換えによって行われるため、１０００個が５μｍだけ大きい穴径を有したビアであっても、１０００００個のビアの形成に要する時間は、約１１９秒であり、全ての穴開けを終了できた。この様に、本実施形態のレーザ加工方法によると、穴径が異なっていても、全数が同じ穴径のビアを形成するのと同じ程度の速度による穴開け加工が可能である。
【００９１】
なお、本実施形態によるレーザ加工方法を多層配線基板のビア形成に適用する場合、多層配線基板の一層内に、複数種類の穴径を有する複数のビアの配置をデザインするときに、複数種類のビア径のうち、最小の径を有するビアができるだけ多くなるようにデザインすると、穴開け加工時間を一層短縮することができる。
【００９２】
また、以上に説明した本実施形態によるレーザ加工方法では、穴径の異なる複数の穴開け加工を被加工物に行うとき、被加工物上にレーザ光を照射するレーザ加工装置の照射部は、定位置に固定され、被加工物が載置された加工テーブルを位置データに従って移動制御するようにしたが、これとは逆に、被加工物が載置された加工テーブルを定位置に固定しておき、レーザ加工装置の照射部を位置データに従って移動制御しながら、被加工物上に穴径の異なる複数の穴開け加工を順次実行することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明のレーザ加工方法による穴開け加工の概念を説明する模式図である。
【図２】本発明のレーザ加工方法を穴径の異なる複数の穴開けを基板に対して実行する様子を説明する図である。
【図３】本発明のレーザ加工方法を実行するレーザ加工装置の構成例を説明する図である。
【図４】本発明のレーザ加工方法により３種類の穴径による複数の穴開けを基板に実行する場合における穴径コードに応じてグループ分けされた位置座標と位置データ列を説明する図である。
【図５】本発明のレーザ加工方法において、穴開けのための位置座標と加工条件を設定する手順を説明するフローチャートである。
【図６】本発明のレーザ加工方法を適用した場合における基板に穴径の異なる複数の穴開けを行う手順について説明するフロー図である。
【図７】レーザ光線を用いて基板に穴開けを実行するレーザ加工装置の構成例を説明する図である。
【図８】レーザ光線により穴開け加工する際のレーザショット数と穴径との関係を説明するグラフである。
【図９】レーザ光線で穴径の異なる穴開けを行う場合の穴開け移動手順を模式的に説明する図である。
【図１０】３種類の穴径による複数の穴開けを基板に実行する場合における穴開け移動手順を説明する図である。
【図１１】３種類の穴径による複数の穴開けを基板に実行する場合における加工手順の詳細を説明する図である。
【図１２】３種類の穴径による複数の穴開けを基板に実行する場合における穴径コードに応じてグループ分けされた位置座標と座標データ列を説明する図である。
【図１３】３種類の穴径による複数の穴開けを基板に実行する場合における加工手順を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００９４】
１ レーザ光出力装置
２ 集光光学系
３ 加工テーブル
４ 制御装置
４１ 処理部
４１１ 条件付与部
４１２ グループ分け部
４１３ データ変換部
４２ 格納部
５ 基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定径に集束されたレーザ光の照射によって被加工物に穴径の異なる複数の穴を開けるレーザ加工方法であって、
前記所定径を前記複数穴の中の最小径に合わせて集束された前記レーザ光の照射手段が、前記穴の該当加工位置に順次相対移動される移動ステップと、
前記照射手段が各々の加工位置に相対移動されたとき、当該加工位置に係る穴径の大きさに応じて前記レーザ光を所定回数照射する照射ステップと、を有するレーザ加工方法。
【請求項２】
前記照射手段が前記加工位置に相対移動されたとき、該加工位置に係る前記穴が最小径である場合には、前記レーザ光は、前記被加工物に向けて１回照射され、該加工位置に係る穴径が最小径より大きい場合には、前記レーザ光は、前記被加工物に向けて該大きさに応じて２回以上照射されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工方法。
【請求項３】
前記照射手段は、前記複数の穴に係る加工位置間の移動距離が最短となる経路を選択されて移動されることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ加工方法。
【請求項４】
前記複数の穴の各々に係る加工位置データと穴径情報とを入力する入力ステップと、
前記複数の穴に係る穴径情報に含まれる穴径の大きさに応じて、前記加工位置データをグループ分けするグループ分けステップと、
前記穴径が最小径であるグループに属する加工位置データに、前記レーザ光を１回照射する条件の付与を行い、前記穴径が最小径より大きい順に分けられた各グループに属する加工位置データに、前記レーザ光を該大きさに応じて順に２回以上照射する条件の付与を行う条件付与ステップと、を含み、
前記照射手段が各々の加工位置に移動されたとき、当該加工位置データに付与された前記条件に従って、前記レーザ光が所定回数照射されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレーザ加工方法。
【請求項５】
前記加工位置データは、前記被加工物上の位置座標を有し、
前記加工位置データは、前記レーザ光を１回照射する条件のとき、当該加工位置に係る位置座標を１個とし、前記レーザ光を穴径の大きさに応じて２回以上照射する条件のとき、当該加工位置に係る位置座標を２個以上とされるデータ変換ステップにより、データ変換されており、
前記照射手段が各々の加工位置に移動されたとき、当該加工位置データに含まれる位置座標の個数に従って、前記レーザ光が該個数回照射されることを特徴とする請求項４に記載のレーザ加工方法。
【請求項６】
前記照射手段が前記加工位置に移動されたとき、該加工位置に係る前記穴が、電源配線用ビア、熱応力的ストレスの掛かる重ね合わせビア又はスルーホールめっきされたビアである場合には、前記レーザ光を穴径の大きさに応じて２回以上照射することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のレーザ加工方法。
【請求項７】
被加工物に開けられる穴径の異なる複数の穴の中での最小径に合わせてレーザ光を所定径に集束し、照射部から該被加工物上に該レーザ光を照射する照射装置と、
前記被加工物における前記複数の穴の加工位置を前記レーザ光の集束位置に順次相対移動させる移動装置と、
前記照射装置によるレーザ光照射と、前記加工位置及び前記集束位置の位置合わせとを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記照射部を前記複数の穴に係る該当加工位置に順次相対移動させたとき、当該加工位置に係る穴径の大きさに応じて前記レーザ光を所定回数照射させることを特徴するレーザ加工装置。
【請求項８】
前記制御装置は、前記照射部を前記加工位置に移動したとき、該加工位置に係る前記穴が最小径である場合には、前記照射装置に前記レーザ光を前記被加工物に向けて１回照射させ、該加工位置に係る穴径が最小径より大きい場合には、前記照射装置に前記レーザ光を前記被加工物に向けて該穴径の大きさに応じて２回以上照射させることを特徴とする請求項７に記載のレーザ加工装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記照射部を、前記複数の穴に係る加工位置間の移動距離が最短となる経路を選択して移動させることを特徴とする請求項７又は８に記載のレーザ加工装置。
【請求項１０】
前記複数の穴の各々に係る加工位置データと穴径情報とを入力する入力装置と、
入力された前記複数の穴の各々に係る前記加工位置データと前記穴径情報とを記憶する格納部と、を備え、
前記制御装置は、
前記格納部から、前記加工位置データと前記穴径情報を読み出し、前記複数の穴に係る穴径情報に含まれる穴径の大きさに応じて、前記加工位置データをグループ分けするグループ分け手段と、
前記穴径が最小径であるグループに属する加工位置データに、前記レーザ光を１回照射する条件の付与を行い、前記穴径が最小径より大きい順に分けられた各グループに属する加工位置データに、前記レーザ光を該大きさに応じて順に２回以上照射する条件の付与を行う条件付与手段と、を有し、
前記制御装置は、前記照射部を各々の加工位置に相対移動させたときに、前記条件付与手段が当該加工位置データに付与した前記条件に従って、前記照射装置に前記レーザ光を所定回数照射させることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項１１】
前記入力装置に入力される前記加工位置データは、前記被加工物上の位置座標を有し、
前記制御装置は、前記加工位置データの各々に前記レーザ光を１回照射する条件を付与する場合には、該加工位置データの各々を、当該加工位置に係る位置座標を１個ずつとし、前記加工位置データの各々に前記レーザ光を穴径の大きさに応じて２回以上照射する条件を付与する場合には、該加工位置データの各々を、当該加工位置に係る位置座標を２個以上ずつとするデータ変換手段を備え、
前記制御装置は、前記照射部を各々の加工位置に移動させたとき、前記データ変換手段によりデータ変換された当該位置座標の個数に従って、前記照射装置に前記レーザ光を当該個数回照射させることを特徴とする請求項１０に記載のレーザ加工装置。
【請求項１２】
前記データ変換手段は、複数の前記加工位置データによるＸ軸座標データとＹ軸座標データによる座標データ列を作成するものとし、前記レーザ光を穴径の大きさに応じて２回以上照射する条件が付与されるグループにおいて、前記加工位置データに係るＸ軸座標データ又はＹ軸座標データが同じ場合には、当該Ｘ軸座標データ又はＹ軸座標データを１個のみを含めて前記座標データ列を作成することを特徴とする請求項１１に記載のレーザ加工装置。
【請求項１３】
前記照射部が前記加工位置に相対移動されたとき、該加工位置に係る前記穴が、電源配線用ビア、熱応力的ストレスの掛かる重ね合わせビア又はスルーホールめっきされるビアである場合には、前記レーザ光を穴径の大きさに応じて２回以上照射することを特徴とする請求項７乃至１２のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項１】
所定径に集束されたレーザ光の照射によって被加工物に穴径の異なる複数の穴を開けるレーザ加工方法であって、
前記所定径を前記複数穴の中の最小径に合わせて集束された前記レーザ光の照射手段が、前記穴の該当加工位置に順次相対移動される移動ステップと、
前記照射手段が各々の加工位置に相対移動されたとき、当該加工位置に係る穴径の大きさに応じて前記レーザ光を所定回数照射する照射ステップと、を有するレーザ加工方法。
【請求項２】
前記照射手段が前記加工位置に相対移動されたとき、該加工位置に係る前記穴が最小径である場合には、前記レーザ光は、前記被加工物に向けて１回照射され、該加工位置に係る穴径が最小径より大きい場合には、前記レーザ光は、前記被加工物に向けて該大きさに応じて２回以上照射されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工方法。
【請求項３】
前記照射手段は、前記複数の穴に係る加工位置間の移動距離が最短となる経路を選択されて移動されることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ加工方法。
【請求項４】
前記複数の穴の各々に係る加工位置データと穴径情報とを入力する入力ステップと、
前記複数の穴に係る穴径情報に含まれる穴径の大きさに応じて、前記加工位置データをグループ分けするグループ分けステップと、
前記穴径が最小径であるグループに属する加工位置データに、前記レーザ光を１回照射する条件の付与を行い、前記穴径が最小径より大きい順に分けられた各グループに属する加工位置データに、前記レーザ光を該大きさに応じて順に２回以上照射する条件の付与を行う条件付与ステップと、を含み、
前記照射手段が各々の加工位置に移動されたとき、当該加工位置データに付与された前記条件に従って、前記レーザ光が所定回数照射されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレーザ加工方法。
【請求項５】
前記加工位置データは、前記被加工物上の位置座標を有し、
前記加工位置データは、前記レーザ光を１回照射する条件のとき、当該加工位置に係る位置座標を１個とし、前記レーザ光を穴径の大きさに応じて２回以上照射する条件のとき、当該加工位置に係る位置座標を２個以上とされるデータ変換ステップにより、データ変換されており、
前記照射手段が各々の加工位置に移動されたとき、当該加工位置データに含まれる位置座標の個数に従って、前記レーザ光が該個数回照射されることを特徴とする請求項４に記載のレーザ加工方法。
【請求項６】
前記照射手段が前記加工位置に移動されたとき、該加工位置に係る前記穴が、電源配線用ビア、熱応力的ストレスの掛かる重ね合わせビア又はスルーホールめっきされたビアである場合には、前記レーザ光を穴径の大きさに応じて２回以上照射することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のレーザ加工方法。
【請求項７】
被加工物に開けられる穴径の異なる複数の穴の中での最小径に合わせてレーザ光を所定径に集束し、照射部から該被加工物上に該レーザ光を照射する照射装置と、
前記被加工物における前記複数の穴の加工位置を前記レーザ光の集束位置に順次相対移動させる移動装置と、
前記照射装置によるレーザ光照射と、前記加工位置及び前記集束位置の位置合わせとを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記照射部を前記複数の穴に係る該当加工位置に順次相対移動させたとき、当該加工位置に係る穴径の大きさに応じて前記レーザ光を所定回数照射させることを特徴するレーザ加工装置。
【請求項８】
前記制御装置は、前記照射部を前記加工位置に移動したとき、該加工位置に係る前記穴が最小径である場合には、前記照射装置に前記レーザ光を前記被加工物に向けて１回照射させ、該加工位置に係る穴径が最小径より大きい場合には、前記照射装置に前記レーザ光を前記被加工物に向けて該穴径の大きさに応じて２回以上照射させることを特徴とする請求項７に記載のレーザ加工装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記照射部を、前記複数の穴に係る加工位置間の移動距離が最短となる経路を選択して移動させることを特徴とする請求項７又は８に記載のレーザ加工装置。
【請求項１０】
前記複数の穴の各々に係る加工位置データと穴径情報とを入力する入力装置と、
入力された前記複数の穴の各々に係る前記加工位置データと前記穴径情報とを記憶する格納部と、を備え、
前記制御装置は、
前記格納部から、前記加工位置データと前記穴径情報を読み出し、前記複数の穴に係る穴径情報に含まれる穴径の大きさに応じて、前記加工位置データをグループ分けするグループ分け手段と、
前記穴径が最小径であるグループに属する加工位置データに、前記レーザ光を１回照射する条件の付与を行い、前記穴径が最小径より大きい順に分けられた各グループに属する加工位置データに、前記レーザ光を該大きさに応じて順に２回以上照射する条件の付与を行う条件付与手段と、を有し、
前記制御装置は、前記照射部を各々の加工位置に相対移動させたときに、前記条件付与手段が当該加工位置データに付与した前記条件に従って、前記照射装置に前記レーザ光を所定回数照射させることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項１１】
前記入力装置に入力される前記加工位置データは、前記被加工物上の位置座標を有し、
前記制御装置は、前記加工位置データの各々に前記レーザ光を１回照射する条件を付与する場合には、該加工位置データの各々を、当該加工位置に係る位置座標を１個ずつとし、前記加工位置データの各々に前記レーザ光を穴径の大きさに応じて２回以上照射する条件を付与する場合には、該加工位置データの各々を、当該加工位置に係る位置座標を２個以上ずつとするデータ変換手段を備え、
前記制御装置は、前記照射部を各々の加工位置に移動させたとき、前記データ変換手段によりデータ変換された当該位置座標の個数に従って、前記照射装置に前記レーザ光を当該個数回照射させることを特徴とする請求項１０に記載のレーザ加工装置。
【請求項１２】
前記データ変換手段は、複数の前記加工位置データによるＸ軸座標データとＹ軸座標データによる座標データ列を作成するものとし、前記レーザ光を穴径の大きさに応じて２回以上照射する条件が付与されるグループにおいて、前記加工位置データに係るＸ軸座標データ又はＹ軸座標データが同じ場合には、当該Ｘ軸座標データ又はＹ軸座標データを１個のみを含めて前記座標データ列を作成することを特徴とする請求項１１に記載のレーザ加工装置。
【請求項１３】
前記照射部が前記加工位置に相対移動されたとき、該加工位置に係る前記穴が、電源配線用ビア、熱応力的ストレスの掛かる重ね合わせビア又はスルーホールめっきされるビアである場合には、前記レーザ光を穴径の大きさに応じて２回以上照射することを特徴とする請求項７乃至１２のいずれか一項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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−３３４６４５（Ｐ２００６−３３４６４５Ａ）
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１６３１７０（Ｐ２００５−１６３１７０）
【出願日】平成１７年６月２日（２００５．６．２）
【出願人】（０００１９０６８８）新光電気工業株式会社 (1,516)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月２日（２００５．６．２）
【出願人】（０００１９０６８８）新光電気工業株式会社 (1,516)
【Ｆターム（参考）】
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