レーザ穴あけ加工方法

【課題】狭ピッチの貫通加工を品質良く実施する。
【解決手段】穴の外周に沿ってレーザビーム２０を旋回させることにより、レーザビームより大きな穴１６をあけるレーザ穴あけ加工に際して、レーザビーム２０を所定回数旋回したら、当該穴の加工を所定時間休止し、再び所定回数旋回する工程を、少なくとも１回行なう。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、穴の外周に沿ってレーザビームを旋回させることにより、レーザビーム径より大きな穴をあけるレーザ穴あけ加工方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
図１に示す如く、ガラス繊維１３入りの絶縁樹脂１２の表裏両面に、導電体である銅箔１４が被覆された、厚み０．１〜０．４ｍｍ程度のプリント配線基板（ＰＣＢ）１０に、直径２００〜３００μｍ程度の貫通穴をあける際、従来は、数値制御により機械的なドリル（メカドリルと称する）を制御する機械式工法が一般的に用いられている。
【０００３】
一方、近年、プリント配線基板の高密度化及び小型化に伴い、直径１００μｍ以下の小径の貫通穴の要求が高まっている。しかしながら、このような小径の貫通穴をメカドリルで開けると、ドリルビットが２０００穴程度で破損し、短寿命でランニングコストが高くなるため、直径１００μｍ程度が量産用途の限界であり、より小径加工の工法が望まれている。又、小径化に伴い位置精度が要求されるが、ドリルビットの場合、±５０μｍ程度で、±１０μｍ以下という要求精度を満足できない。
【０００４】
これは、特に、図２（Ａ）に示すように、リードを持たないフリップチップ（ＦＣ）６が、図２（Ｂ）に示すように、半田ボール８を介してＰＣＢ１０に直付けされるＦＣ用ＰＣＢの場合に問題となる。即ち、ＦＣ用ＰＣＢにおいては、図３に拡大して示す如く、貫通穴１６の直径Ｄ＝７５μｍ程度、貫通穴１６の間隔Ｐ＝１５０μｍ程度が要求される。
【０００５】
一方、レーザビームを用いて貫通穴をあける方法も開発されており、例えばＵＶレーザで貫通加工する場合は、（１）貫通穴１６の穴径Ｄに相当するビーム径（スポット径）のレーザビームを、例えば１０ｋＨｚの固定周波数で連続照射する、いわゆるバースト工法と、（２）図４に示す如く、貫通穴１６の穴径より小さいビーム径（スポット径）のレーザビーム２０で旋回軌跡を描きながら所望の穴径Ｄの加工を行なう、いわゆるトレパニング工法（特許文献１、２参照）がある。図において、２２は、例えばｆθレンズでなる加工レンズ、２４は加工ヘッド、２６は、ＰＣＢ１０を固定するチャックプレートである。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２６３２６３号公報
【特許文献２】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】
【０００７】
しかしながら、両工法共、小径貫通孔１６のピッチＰが狭まると、図５に示す如く、熱影響により、穴１６間の絶縁樹脂１２Ａが破損して、崩れや欠けが発生するという問題点を有していた。
【０００８】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、狭ピッチの貫通加工を品質良く実施することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、穴の外周に沿ってレーザビームを旋回させることにより、レーザビーム径より大きな穴をあけるレーザ穴あけ加工方法において、レーザビームを所定回数旋回したら、当該穴の加工を所定時間休止し、再び所定回数旋回する工程を、少なくとも１回行なうことにより、前記課題を解決したものである。
【００１０】
本発明は、又、前記レーザビームを所定回数旋回したら、当該穴の加工を所定時間休止する工程を、複数回繰り返すようにしたものである。
【００１１】
本発明は、又、前記レーザビームとして、波長が４００ｎｍ以下のパルスレーザを用いるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、絶縁樹脂に対する熱影響を緩和させ、狭ピッチの貫通加工を品質良く実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１４】
貫通穴を形成するためには、銅箔層（導電層）の穴あけが必要となる。銅箔１４をレーザビーム２０により直接加工するためには、吸収率の高い４００ｎｍ以下の波長（例えば３５５ｎｍ）を持つ高調波固体レーザ（ＵＶレーザ）が適する。第３高調波固体レーザが望ましいが、第４高調波や第５高調波でも構わない。貫通穴１６の品質を守るためには、表面銅箔の盛り上がりや飛散物を少なくし、開口率を高くする必要がある。実験の結果、表層銅箔１４の厚みが９μｍ、絶縁樹脂１２の厚みが０．３ｍｍ、裏面銅箔１４の厚みが９μｍのＰＣＢ１０に対して、穴径Ｄ＝７５μｍの貫通穴１６を穴ピッチＰ＝１５０μｍで形成する場合、ビーム径（スポット径）は、熱影響を避けるため直径５０μｍ以下、パルスエネルギは、銅箔及びガラス材の加工性を良くするため、加工面におけるエネルギ密度を３０Ｊ／ｃｍ²以上とすることが望ましいことが分かった。エネルギが低いと、図６に例示する如く、絶縁樹脂１２内のガラス繊維１３の先端が、貫通穴１６内に突出してしまう。
【００１５】
上記エネルギ密度を実現するため、レーザビーム２０のスポット径を例えば直径３０μｍに絞り、例えば外径７５μｍの貫通穴１６を形成する場合は、外周が７５μｍとなるよう、旋回軌跡でトレパニング加工する。
【００１６】
具体的には、図７に示す如く、ある穴Ａに対してレーザビームを１旋回（２旋回でも可）したら、別の穴Ｂの加工を行ない、一定時間（例えば０．２〜１秒）を空けた後、再び当該穴Ａを１旋回（２旋回でも可）して加工する。図８に示す如く、この方法を所定回数繰り返すことで、絶縁樹脂１２に対する熱影響を緩和させ、狭ピッチの貫通加工を品質良く実施できる。０．３ｍｍ厚のＰＣＢの場合、１穴貫通するのに、１０回程度の繰り返しを行なうと良い。
【００１７】
ここで、紫外線（ＵＶ）領域の波長を有するレーザビームとしては、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第３高調波の他、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第４若しくは第５高調波を用いることができる。又、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの代わりにＹＬＦレーザやＹＶＯ４レーザを用いても良い。又、ＫｒＦエキシマレーザやＸｅＣｌエキシマレーザの基本波を用いても良い。
【００１８】
なお、前記実施形態においては、銅箔が加工されていたが、加工対象はこれに限定されず、アルミニウム箔や金箔等、他の金属箔も同様に加工できる。加工対象のＰＣＢもＦＣ用に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】加工対象であるプリント配線基板の構成を示す断面図
【図２】同じく（Ａ）フリップチップの底面図及び（Ｂ）基板に取付けた状態を示す断面図
【図３】同じくフリップチップ用基板の要部拡大平面図
【図４】トレパニング工法を示す（Ａ）断面図及び（Ｂ）平面図
【図５】本発明が解決すべき課題を示すプリント配線基板の断面図
【図６】同じく他の問題を示すプリント配線基板の断面図
【図７】本発明の実施形態の加工方法を示すタイムチャート
【図８】同じく加工状態を示すプリント配線基板の断面図
【符号の説明】
【００２０】
１０…プリント配線基板（ＰＣＢ）
１２…絶縁樹脂
１４…銅箔
１６…貫通穴
２０…レーザビーム

【特許請求の範囲】
【請求項１】
穴の外周に沿ってレーザビームを旋回させることにより、レーザビーム径より大きな穴をあけるレーザ穴あけ加工方法において、
レーザビームを所定回数旋回したら、当該穴の加工を所定時間休止し、再び所定回数旋回する工程を、少なくとも１回行なうことを特徴とするレーザ穴あけ加工方法。
【請求項２】
前記レーザビームを所定回数旋回したら、当該穴の加工を所定時間休止する工程を、複数回繰り返すことを特徴とする請求項１に記載のレーザ穴あけ加工方法。
【請求項３】
前記レーザビームとして、波長が４００ｎｍ以下のパルスレーザを用いることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ穴あけ加工方法。

【図１】