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特開2022-105463プリント基板のレーザ加工方法およびプリント基板のレーザ加工機
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022105463
(43)【公開日】2022-07-14
(54)【発明の名称】プリント基板のレーザ加工方法およびプリント基板のレーザ加工機
(51)【国際特許分類】
B23K 26/386 20140101AFI20220707BHJP
H05K 3/00 20060101ALI20220707BHJP
【ＦＩ】
B23K26/386
H05K3/00 N
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】書面
(21)【出願番号】P 2021017801
(22)【出願日】2021-01-02
(71)【出願人】
【識別番号】512052904
【氏名又は名称】大船企業日本株式会社
(72)【発明者】
【氏名】荒井 邦男
(72)【発明者】
【氏名】金谷 保彦
(72)【発明者】
【氏名】波多 泉
(72)【発明者】
【氏名】北 泰彦
(72)【発明者】
【氏名】立石 秀典
(72)【発明者】
【氏名】石井 和久
【テーマコード（参考）】
4E168
【Ｆターム（参考）】
4E168AD12
4E168AD14
4E168CB04
4E168DA23
4E168DA43
4E168DA52
4E168EA11
4E168EA15
4E168JA04
4E168JA14
4E168JA17
4E168JA23
4E168JB01
(57)【要約】 （修正有）
【課題】プリント基板の配線長の短縮化を可能にすると共に、品質に優れる穴を能率良く加工することができるプリント基板のレーザ加工方法およびプリント基板のレーザ加工機を提供する。
【解決手段】高周波パルスＲＦ出力により出力制御されるレーザ出力装置から出力されたレーザをワークに照射してワークを加工するプリント基板のレーザ加工方法において、高周波パルスＲＦ出力をオンしてから実際にレーザが出力されるまでの時間ｔ０を予め求めておくと共に、レーザの進行経路中にレーザの進行方向を変える手段を設けておき、前記高周波パルスＲＦ出力をオンしている間の時間ｔ１は前記レーザを総てワークに照射し、前記高周波パルスＲＦ出力をオフすると同時に前記レーザの少なくとも一部をワークから外すようにする。
【選択図】図３
【解決手段】高周波パルスＲＦ出力により出力制御されるレーザ出力装置から出力されたレーザをワークに照射してワークを加工するプリント基板のレーザ加工方法において、高周波パルスＲＦ出力をオンしてから実際にレーザが出力されるまでの時間ｔ０を予め求めておくと共に、レーザの進行経路中にレーザの進行方向を変える手段を設けておき、前記高周波パルスＲＦ出力をオンしている間の時間ｔ１は前記レーザを総てワークに照射し、前記高周波パルスＲＦ出力をオフすると同時に前記レーザの少なくとも一部をワークから外すようにする。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
高周波パルスＲＦ出力により出力制御されるレーザ出力装置から出力されたレーザをワークに照射してワークを加工するプリント基板のレーザ加工方法において、
高周波パルスＲＦ出力をオンしてから実際にレーザが出力されるまでの時間ｔ０を予め求めておくと共に、
レーザの進行経路中にレーザの進行方向を変える手段を設けておき、
前記高周波パルスＲＦ出力をオンしている間は前記レーザを総てワークに照射し、
前記高周波パルスＲＦ出力をオフすると同時に前記レーザの少なくとも一部をワークから外す
ことを特徴とするプリント基板のレーザ加工方法。
高周波パルスＲＦ出力をオンしてから実際にレーザが出力されるまでの時間ｔ０を予め求めておくと共に、
レーザの進行経路中にレーザの進行方向を変える手段を設けておき、
前記高周波パルスＲＦ出力をオンしている間は前記レーザを総てワークに照射し、
前記高周波パルスＲＦ出力をオフすると同時に前記レーザの少なくとも一部をワークから外す
ことを特徴とするプリント基板のレーザ加工方法。
【請求項2】
高周波パルスＲＦ出力により出力制御されるレーザ出力装置から出力されたレーザをワークに照射してワークを加工するプリント基板のレーザ加工方法において、
高周波パルスＲＦ出力をオンしてから実際にレーザが出力されるまでの期間ｔ０を予め求めておくと共に、
前記期間ｔ０に続く第２の期間ｔ１０と、前記期間ｔ１０に続く第３の期間ｔ１と、を定める期間設定手段と、
レーザの進行経路中にレーザの進行方向を変える手段と、
を設けておき、
前記期間ｔ０、ｔ１０，ｔ１は高周波パルスＲＦ出力をオンにすると共に、
前記期間ｔ０と前記ｔ１０は前記レーザの少なくとも一部をワークから外し、
前記期間ｔ１は前記レーザを総てワークに照射し、
前記期間ｔ１が経過した時、前記高周波パルスＲＦ出力をオフすると同時に前記レーザの少なくとも一部をワークから外す
ことを特徴とするプリント基板のレーザ加工方法。
高周波パルスＲＦ出力をオンしてから実際にレーザが出力されるまでの期間ｔ０を予め求めておくと共に、
前記期間ｔ０に続く第２の期間ｔ１０と、前記期間ｔ１０に続く第３の期間ｔ１と、を定める期間設定手段と、
レーザの進行経路中にレーザの進行方向を変える手段と、
を設けておき、
前記期間ｔ０、ｔ１０，ｔ１は高周波パルスＲＦ出力をオンにすると共に、
前記期間ｔ０と前記ｔ１０は前記レーザの少なくとも一部をワークから外し、
前記期間ｔ１は前記レーザを総てワークに照射し、
前記期間ｔ１が経過した時、前記高周波パルスＲＦ出力をオフすると同時に前記レーザの少なくとも一部をワークから外す
ことを特徴とするプリント基板のレーザ加工方法。
【請求項3】
高周波パルスＲＦ出力により出力制御されるレーザ出力装置を備え、前記レーザ出力装置から出力されたレーザをワークに照射してワークを加工するプリント基板のレーザ加工装置において、
予め高周波パルスＲＦ出力をオンしてから実際に前記レーザが出力されるまでの時間ｔ０を予め求めておくと共に、
前記レーザ出力装置と前記ワークとの間に前記レーザの進行方向を変える進路変更装置を設け、
前記進路変更装置は、前記前記レーザ出力装置がオンの間は前記レーザの総てをワークに照射し、
前記高周波パルスＲＦ出力がオフの間は前記レーザの少なくとも一部をワークから外すことを特徴とするプリント基板のレーザ加工装置。
予め高周波パルスＲＦ出力をオンしてから実際に前記レーザが出力されるまでの時間ｔ０を予め求めておくと共に、
前記レーザ出力装置と前記ワークとの間に前記レーザの進行方向を変える進路変更装置を設け、
前記進路変更装置は、前記前記レーザ出力装置がオンの間は前記レーザの総てをワークに照射し、
前記高周波パルスＲＦ出力がオフの間は前記レーザの少なくとも一部をワークから外すことを特徴とするプリント基板のレーザ加工装置。
【請求項4】
高周波パルスＲＦ出力により出力制御されるレーザ出力装置を備え、前記レーザ出力装置から出力されたレーザをワークに照射してワークを加工するプリント基板のレーザ加工装置において、
予め高周波パルスＲＦ出力をオンしてから実際に前記レーザが出力されるまでの時間ｔ０を予め求めておくと共に、
前記期間ｔ０に続く第２の期間ｔ１０と、前記期間ｔ１０に続く第３の期間ｔ１と、を設定する手段と、
前記レーザの進行方向を変える進路変更装置とを
を設け、
前記進路変更装置を前記レーザ出力装置と前記ワークとの間に配置しておき、
前記期間ｔ０、ｔ１０，ｔ１は前記高周波パルスＲＦ出力をオンにすると共に、
前記期間ｔ０と前記ｔ１０は前記レーザの少なくとも一部をワークから外し、
前記期間ｔ１は前記レーザの総てをワークに照射し、
前記期間ｔ１が経過した時、前記高周波パルスＲＦ出力をオフすると同時に前記レーザの少なくとも一部をワークから外す
ことを特徴とするプリント基板のレーザ加工装置。
予め高周波パルスＲＦ出力をオンしてから実際に前記レーザが出力されるまでの時間ｔ０を予め求めておくと共に、
前記期間ｔ０に続く第２の期間ｔ１０と、前記期間ｔ１０に続く第３の期間ｔ１と、を設定する手段と、
前記レーザの進行方向を変える進路変更装置とを
を設け、
前記進路変更装置を前記レーザ出力装置と前記ワークとの間に配置しておき、
前記期間ｔ０、ｔ１０，ｔ１は前記高周波パルスＲＦ出力をオンにすると共に、
前記期間ｔ０と前記ｔ１０は前記レーザの少なくとも一部をワークから外し、
前記期間ｔ１は前記レーザの総てをワークに照射し、
前記期間ｔ１が経過した時、前記高周波パルスＲＦ出力をオフすると同時に前記レーザの少なくとも一部をワークから外す
ことを特徴とするプリント基板のレーザ加工装置。
【請求項5】
前記進路変更装置がＥＯＭである
ことを特徴とする請求項３または請求項４いずれかに記載のプリント基板のレーザ加工装置。
ことを特徴とする請求項３または請求項４いずれかに記載のプリント基板のレーザ加工装置。
【請求項6】
前記進路変更装置がＡＯＭである
ことを特徴とする請求項３または請求項４いずれかに記載のプリント基板のレーザ加工装置。
ことを特徴とする請求項３または請求項４いずれかに記載のプリント基板のレーザ加工装置。
【請求項7】
前記進路変更装置がシャッタである
ことを特徴とする請求項３または請求項４いずれかに記載のプリント基板のレーザ加工装置。
ことを特徴とする請求項３または請求項４いずれかに記載のプリント基板のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ビルドアップ式のプリント基板の所望の位置に表面の銅層と下層の銅層を接続するブラインドホール（行止まり穴。以下、単に穴またはＢＨという。）あるいは両面基板を表と裏からそれぞれ加工して表面の銅層と裏面の銅層を接続するスルーホール（貫通穴。以下、貫通穴またはＴＨという。）を形成するようにしたプリント基板のレーザ加工方法およびプリント基板のレーザ加工機に関する。
【0002】
ビルドアップ式のプリント基板は導体である銅層とガラス繊維やフィラを含有する樹脂で形成された絶縁層（以下、単に「絶縁層」という。）とから構成されている。銅層としてはレーザの吸収を高める目的で表面処理（黒化処理やブラウン処理等と呼ばれる）がされた厚さ５～１２μｍのものだけで無く、表面処理がされていない光沢面の厚さ１．５～２μｍのものも使用されている。また、絶縁層の厚さは２０～２００μｍである。また、炭酸ガスレーザにより穴を加工する場合、表面の銅層と下層の銅層をめっきで接続する層間接続用として４０～１２０μｍの穴を、また、基板の表面回路と裏面回路をめっきで接続するため、基板の表面と裏面を接続する断面が砂時計形状の８０～１００μｍの貫通穴を、さらに、回路パターンを形成する場合に基準穴として使用される１２０～２５０μｍの穴を、それぞれ加工する。そして、レーザ加工としては、後工程であるめっき工程を容易にする加工結果が要求されている。
【0003】
初めに、従来のレーザ加工機の構成について説明する。
図９は、従来のレーザ加工機の構成図である。
レーザ発振器１は、パルス状直線偏光のレーザ２を出力する。
レーザ発振器１とプレート６との間に配置されたビーム径調整装置３はレーザ２のエネルギ密度を調整するための装置であり、レーザ発振器１から出力されたレーザ２の外径を変更することによりレーザ２のエネルギ密度を調整する。すなわち、ビーム径調整装置３の前後におけるレーザ２のエネルギは変化しない。したがって、ビーム径調整装置３から出射されたレーザ２はレーザ発振器１から出力されたレーザ２と見なすことができるので、以下、レーザ発振器１とビーム径調整装置３と、を併せてレーザ出力装置１Ａという。なお、ビーム径調整装置３は使用されない場合もある。
ビーム径調整装置３とプレート６との間には偏光変換装置５が配置されている。偏光変換装置５は直線偏光のレーザ２を円偏光のレーザ４に変換する。なお、偏光変換装置５は加工中において加工部で反射されたレーザ４を遮断する反射光遮断機構（詳細は省略する。）を備えており、加工部で反射されたレーザ４によるレーザ発振器１の損傷を予防する機能を備えている。
偏光変換装置５とガルバノミラー７ａとの間に配置されたプレート６はレーザ４を透過させない材質（例えば、銅）で形成されており、所定の位置にアパーチャ（窓であり、この場合は円形の貫通穴）８が複数個かつ選択可能に形成されている。
プレート６は図示を省略する駆動装置により駆動され、選択されたアパーチャ８の軸線をレーザ４の軸線と同軸に位置決めする。ガルバノ装置７は一対のガルバノミラー７ａ、７ｂで構成され、図中矢印で示すように回転軸の回りに回転自在であり、反射面を任意の角度に位置決めすることができる。ｆθレンズ（集光レンズ）９は、図示を省略する加工ヘッドに保持されている。ガルバノミラー７ａ、７ｂとｆθレンズ９とでレーザ４の光軸をプリント基板１０の所望の位置に位置決めする光軸位置決め装置を構成しており、ガルバノミラー７ａ、７ｂの回転角度とｆθレンズ９の直径とで定まるスキャン領域（すなわち、加工領域）１１は、５０ｍｍ×５０ｍｍ程度の大きさである。ワークである銅層１０ｃと絶縁層１０ｚとからなるプリント基板１０は、Ｘ－Ｙテーブル１２に固定されている。制御装置２０は入力された制御プログラムに従い、レーザ発振器１、ビーム径調整装置３、プレート６の駆動装置、ガルバノミラー７ａ、７ｂおよびＸ－Ｙテーブル１２を制御する。
図９は、従来のレーザ加工機の構成図である。
レーザ発振器１は、パルス状直線偏光のレーザ２を出力する。
レーザ発振器１とプレート６との間に配置されたビーム径調整装置３はレーザ２のエネルギ密度を調整するための装置であり、レーザ発振器１から出力されたレーザ２の外径を変更することによりレーザ２のエネルギ密度を調整する。すなわち、ビーム径調整装置３の前後におけるレーザ２のエネルギは変化しない。したがって、ビーム径調整装置３から出射されたレーザ２はレーザ発振器１から出力されたレーザ２と見なすことができるので、以下、レーザ発振器１とビーム径調整装置３と、を併せてレーザ出力装置１Ａという。なお、ビーム径調整装置３は使用されない場合もある。
ビーム径調整装置３とプレート６との間には偏光変換装置５が配置されている。偏光変換装置５は直線偏光のレーザ２を円偏光のレーザ４に変換する。なお、偏光変換装置５は加工中において加工部で反射されたレーザ４を遮断する反射光遮断機構（詳細は省略する。）を備えており、加工部で反射されたレーザ４によるレーザ発振器１の損傷を予防する機能を備えている。
偏光変換装置５とガルバノミラー７ａとの間に配置されたプレート６はレーザ４を透過させない材質（例えば、銅）で形成されており、所定の位置にアパーチャ（窓であり、この場合は円形の貫通穴）８が複数個かつ選択可能に形成されている。
プレート６は図示を省略する駆動装置により駆動され、選択されたアパーチャ８の軸線をレーザ４の軸線と同軸に位置決めする。ガルバノ装置７は一対のガルバノミラー７ａ、７ｂで構成され、図中矢印で示すように回転軸の回りに回転自在であり、反射面を任意の角度に位置決めすることができる。ｆθレンズ（集光レンズ）９は、図示を省略する加工ヘッドに保持されている。ガルバノミラー７ａ、７ｂとｆθレンズ９とでレーザ４の光軸をプリント基板１０の所望の位置に位置決めする光軸位置決め装置を構成しており、ガルバノミラー７ａ、７ｂの回転角度とｆθレンズ９の直径とで定まるスキャン領域（すなわち、加工領域）１１は、５０ｍｍ×５０ｍｍ程度の大きさである。ワークである銅層１０ｃと絶縁層１０ｚとからなるプリント基板１０は、Ｘ－Ｙテーブル１２に固定されている。制御装置２０は入力された制御プログラムに従い、レーザ発振器１、ビーム径調整装置３、プレート６の駆動装置、ガルバノミラー７ａ、７ｂおよびＸ－Ｙテーブル１２を制御する。
【0004】
そして、穴を加工をする場合は、Ｘ－Ｙテーブル１２を移動させてｆθレンズ９を指定された加工領域１１に対向させた後、先ず、当該加工領域１１内の総ての銅層を１回のビーム照射（すなわち、１パルスの照射）により穴を加工し（なお、銅層１０ｃに開けた穴をウインドウという）、その後、１ないし複数回のパルス照射によりウインドウ下部の絶縁層を加工して、当該加工領域１１内の穴を完成させる。なお、絶縁層１０ｚを加工する際、１つの穴に複数回のパルス照射をする場合は、当該加工領域１１内の同径の穴をいわゆるサイクル加工法で加工する。
また、貫通穴を加工する場合は、プリント基板１０の一方の側から総ての穴を途中まで加工し、その後プリント基板１０を反転させ、他方の側から総ての穴を加工して、断面が砂時計状の貫通穴を完成させる。
また、貫通穴を加工する場合は、プリント基板１０の一方の側から総ての穴を途中まで加工し、その後プリント基板１０を反転させ、他方の側から総ての穴を加工して、断面が砂時計状の貫通穴を完成させる。
【0005】
次に、レーザが炭酸ガスレーザである場合についてその特性を説明する。
図１０は特許文献１に開示されているレーザ発振器１の出力を説明する図であり、上段はレーザ発振器１の制御信号によって起動される高周波パルスＲＦ出力である。また、下段はレーザ４の１パルスの出力波形であり、縦軸は出力レベルを、横軸は時間を、それぞれ表している。レーザ発振器１を起動すると（時刻Ｔ０）、レーザ発振器１内部のレーザ媒体に高周波パルスＲＦが印可されエネルギのチャージが開始される。そして、エネルギが飽和するとレーザ４が発振される（時刻Ｔ１）。レーザ２は発振直後に出力が急上昇した後（時刻Ｔｊ）、一旦下がり（時刻Ｔｄ）、以降、出力が増大した後、ゆるやかに下がる（なお、同図は出力増大中の図である）。そして、レーザ発振器１を停止、すなわち高周波パルスＲＦの印可を停止（時刻Ｔ２）しても、引き続きエネルギは減衰しながら出力され、時刻Ｔ３で０になる。そして、１パルスのパルスエネルギＥｐは、時刻Ｔ１から出力レベルが０となる時刻Ｔ３までの期間の総エネルギ量である。
以下、時刻Ｔｊの出力レベルを第１のピーク出力ＰＷ１と言い、一旦下がった（時刻Ｔｄ）以降の出力が最大となるときの出力レベルを第２のピーク出力ＰＷ２と言う。なお、図１０においては、出力が増大中であるため、第２のピーク出力ＰＷ２は表示されていない。
また、レーザ発振器から発振されるレーザの出力は、上記レーザ発振器のようにレーザの発振が開始されてから出力が徐々に増加した後に一旦出力が低下し、再び増加してほぼ一定値になった後消滅するものだけではなく、発振が開始されてから出力が徐々に増加して（増加する出力の割合は緩急いろいろである。）ほぼ一定値になった後消滅するもの（特許文献２）など、様々な出力形態がある。
図１０は特許文献１に開示されているレーザ発振器１の出力を説明する図であり、上段はレーザ発振器１の制御信号によって起動される高周波パルスＲＦ出力である。また、下段はレーザ４の１パルスの出力波形であり、縦軸は出力レベルを、横軸は時間を、それぞれ表している。レーザ発振器１を起動すると（時刻Ｔ０）、レーザ発振器１内部のレーザ媒体に高周波パルスＲＦが印可されエネルギのチャージが開始される。そして、エネルギが飽和するとレーザ４が発振される（時刻Ｔ１）。レーザ２は発振直後に出力が急上昇した後（時刻Ｔｊ）、一旦下がり（時刻Ｔｄ）、以降、出力が増大した後、ゆるやかに下がる（なお、同図は出力増大中の図である）。そして、レーザ発振器１を停止、すなわち高周波パルスＲＦの印可を停止（時刻Ｔ２）しても、引き続きエネルギは減衰しながら出力され、時刻Ｔ３で０になる。そして、１パルスのパルスエネルギＥｐは、時刻Ｔ１から出力レベルが０となる時刻Ｔ３までの期間の総エネルギ量である。
以下、時刻Ｔｊの出力レベルを第１のピーク出力ＰＷ１と言い、一旦下がった（時刻Ｔｄ）以降の出力が最大となるときの出力レベルを第２のピーク出力ＰＷ２と言う。なお、図１０においては、出力が増大中であるため、第２のピーク出力ＰＷ２は表示されていない。
また、レーザ発振器から発振されるレーザの出力は、上記レーザ発振器のようにレーザの発振が開始されてから出力が徐々に増加した後に一旦出力が低下し、再び増加してほぼ一定値になった後消滅するものだけではなく、発振が開始されてから出力が徐々に増加して（増加する出力の割合は緩急いろいろである。）ほぼ一定値になった後消滅するもの（特許文献２）など、様々な出力形態がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記特許文献１の技術に依れば、表面処理がされている表面の銅層の厚さが７μｍ、絶縁層の厚さが６０μｍのプリント基板７や表面処理がされていない表面の銅層の厚さが１．５μｍ、絶縁層の厚さが４０μｍのプリント基板を加工できるとしているが、加工できる穴の径に関して不明瞭であり、実務上は加工する穴の数を増す（例えば、２割り増し）ことにより、加工の信頼性を向上させていた。
近年、多層プリント基板の電送信号の安定化をはかるため、配線長の短縮が要求されており、従来の技術では加工が困難であった以下の加工を可能にすることが要求されている。また、さらなる加工の能率化も要求されている。
すなわち、
（１）板厚が１２μｍ以下の表面粗化された内層銅層（穴底の銅層）に、厚さが６０μｍ以下の絶縁層をはさむようにしてビルドアップされた板厚が２μｍの光沢面銅層とからなるビルドアップ基板に直径が６０μｍ以下のＢＨを加工すること。
（２）厚さが６０μｍ以下の絶縁層を挟み、表面と裏面の銅層が光沢面の板厚が１．５～２μｍの両面基板に、穴径６０μｍ以下のＴＨを加工すること。
である。
近年、多層プリント基板の電送信号の安定化をはかるため、配線長の短縮が要求されており、従来の技術では加工が困難であった以下の加工を可能にすることが要求されている。また、さらなる加工の能率化も要求されている。
すなわち、
（１）板厚が１２μｍ以下の表面粗化された内層銅層（穴底の銅層）に、厚さが６０μｍ以下の絶縁層をはさむようにしてビルドアップされた板厚が２μｍの光沢面銅層とからなるビルドアップ基板に直径が６０μｍ以下のＢＨを加工すること。
（２）厚さが６０μｍ以下の絶縁層を挟み、表面と裏面の銅層が光沢面の板厚が１．５～２μｍの両面基板に、穴径６０μｍ以下のＴＨを加工すること。
である。
【0007】
本発明の目的は、プリント基板の配線長の短縮化を可能にすると共に、品質に優れる穴を能率良く加工することができるプリント基板のレーザ加工方法およびプリント基板のレーザ加工機を提供するにある。
【0008】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、
高周波パルスＲＦ出力により出力制御されるレーザ出力装置から出力されたレーザをワークに照射してワークを加工するプリント基板のレーザ加工方法において、
高周波パルスＲＦ出力をオンしてから実際にレーザが出力されるまでの時間ｔ０を予め求めておくと共に、
レーザの進行経路中にレーザの進行方向を変える手段を設けておき、
前記高周波パルスＲＦ出力をオンしている間は前記レーザを総てワークに照射し、
前記高周波パルスＲＦ出力をオフすると同時に前記レーザの少なくとも一部をワークから外す
ことを特徴とするプリント基板のレーザ加工方法
である。
高周波パルスＲＦ出力により出力制御されるレーザ出力装置から出力されたレーザをワークに照射してワークを加工するプリント基板のレーザ加工方法において、
高周波パルスＲＦ出力をオンしてから実際にレーザが出力されるまでの時間ｔ０を予め求めておくと共に、
レーザの進行経路中にレーザの進行方向を変える手段を設けておき、
前記高周波パルスＲＦ出力をオンしている間は前記レーザを総てワークに照射し、
前記高周波パルスＲＦ出力をオフすると同時に前記レーザの少なくとも一部をワークから外す
ことを特徴とするプリント基板のレーザ加工方法
である。
【0009】
また、請求項２の発明は、
高周波パルスＲＦ出力により出力制御されるレーザ出力装置から出力されたレーザをワークに照射してワークを加工するプリント基板のレーザ加工方法において、
高周波パルスＲＦ出力をオンしてから実際にレーザが出力されるまでの期間ｔ０を予め求めておくと共に、
前記期間ｔ０に続く第２の期間ｔ１０と、前記期間ｔ１０に続く第３の期間ｔ１と、を定める期間設定手段と、
レーザの進行経路中にレーザの進行方向を変える手段と、
を設けておき、
前記期間ｔ０、ｔ１０，ｔ１は高周波パルスＲＦ出力をオンにすると共に、
前記期間ｔ０と前記ｔ１０は前記レーザの少なくとも一部をワークから外し、
前記期間ｔ１は前記レーザを総てワークに照射し、
前記期間ｔ１が経過した時、前記高周波パルスＲＦ出力をオフすると同時に前記レーザの少なくとも一部をワークから外す
ことを特徴とするプリント基板のレーザ加工方法
である。
高周波パルスＲＦ出力により出力制御されるレーザ出力装置から出力されたレーザをワークに照射してワークを加工するプリント基板のレーザ加工方法において、
高周波パルスＲＦ出力をオンしてから実際にレーザが出力されるまでの期間ｔ０を予め求めておくと共に、
前記期間ｔ０に続く第２の期間ｔ１０と、前記期間ｔ１０に続く第３の期間ｔ１と、を定める期間設定手段と、
レーザの進行経路中にレーザの進行方向を変える手段と、
を設けておき、
前記期間ｔ０、ｔ１０，ｔ１は高周波パルスＲＦ出力をオンにすると共に、
前記期間ｔ０と前記ｔ１０は前記レーザの少なくとも一部をワークから外し、
前記期間ｔ１は前記レーザを総てワークに照射し、
前記期間ｔ１が経過した時、前記高周波パルスＲＦ出力をオフすると同時に前記レーザの少なくとも一部をワークから外す
ことを特徴とするプリント基板のレーザ加工方法
である。
【0010】
また、請求項３の発明は、
高周波パルスＲＦ出力により出力制御されるレーザ出力装置を備え、前記レーザ出力装置から出力されたレーザをワークに照射してワークを加工するプリント基板のレーザ加工装置において、
予め高周波パルスＲＦ出力をオンしてから実際に前記レーザが出力されるまでの時間ｔ０を予め求めておくと共に、
前記レーザ出力装置と前記ワークとの間に前記レーザの進行方向を変える進路変更装置を設け、
前記進路変更装置は、前記前記レーザ出力装置がオンの間は前記レーザの総てをワークに照射し、
前記高周波パルスＲＦ出力がオフの間は前記レーザの少なくとも一部をワークから外すことを特徴とするプリント基板のレーザ加工装置
である。
高周波パルスＲＦ出力により出力制御されるレーザ出力装置を備え、前記レーザ出力装置から出力されたレーザをワークに照射してワークを加工するプリント基板のレーザ加工装置において、
予め高周波パルスＲＦ出力をオンしてから実際に前記レーザが出力されるまでの時間ｔ０を予め求めておくと共に、
前記レーザ出力装置と前記ワークとの間に前記レーザの進行方向を変える進路変更装置を設け、
前記進路変更装置は、前記前記レーザ出力装置がオンの間は前記レーザの総てをワークに照射し、
前記高周波パルスＲＦ出力がオフの間は前記レーザの少なくとも一部をワークから外すことを特徴とするプリント基板のレーザ加工装置
である。
【0011】
また、請求項４の発明は、
高周波パルスＲＦ出力により出力制御されるレーザ出力装置を備え、前記レーザ出力装置から出力されたレーザをワークに照射してワークを加工するプリント基板のレーザ加工装置において、
予め高周波パルスＲＦ出力をオンしてから実際に前記レーザが出力されるまでの時間ｔ０を予め求めておくと共に、
前記期間ｔ０に続く第２の期間ｔ１０と、前記期間ｔ１０に続く第３の期間ｔ１と、を設定する手段と、
前記レーザの進行方向を変える進路変更装置とを
を設け、
前記進路変更装置を前記レーザ出力装置と前記ワークとの間に配置しておき、
前記期間ｔ０、ｔ１０，ｔ１は前記高周波パルスＲＦ出力をオンにすると共に、
前記期間ｔ０と前記ｔ１０は前記レーザの少なくとも一部をワークから外し、
前記期間ｔ１は前記レーザの総てをワークに照射し、
前記期間ｔ１が経過した時、前記高周波パルスＲＦ出力をオフすると同時に前記レーザの少なくとも一部をワークから外す
ことを特徴とするプリント基板のレーザ加工装置
である。
高周波パルスＲＦ出力により出力制御されるレーザ出力装置を備え、前記レーザ出力装置から出力されたレーザをワークに照射してワークを加工するプリント基板のレーザ加工装置において、
予め高周波パルスＲＦ出力をオンしてから実際に前記レーザが出力されるまでの時間ｔ０を予め求めておくと共に、
前記期間ｔ０に続く第２の期間ｔ１０と、前記期間ｔ１０に続く第３の期間ｔ１と、を設定する手段と、
前記レーザの進行方向を変える進路変更装置とを
を設け、
前記進路変更装置を前記レーザ出力装置と前記ワークとの間に配置しておき、
前記期間ｔ０、ｔ１０，ｔ１は前記高周波パルスＲＦ出力をオンにすると共に、
前記期間ｔ０と前記ｔ１０は前記レーザの少なくとも一部をワークから外し、
前記期間ｔ１は前記レーザの総てをワークに照射し、
前記期間ｔ１が経過した時、前記高周波パルスＲＦ出力をオフすると同時に前記レーザの少なくとも一部をワークから外す
ことを特徴とするプリント基板のレーザ加工装置
である。
【0012】
また、請求項５の発明は、前記進路変更装置がＥＯＭである
ことを特徴とする請求項３または請求項４いずれかに記載のプリント基板のレーザ加工装置である。
ことを特徴とする請求項３または請求項４いずれかに記載のプリント基板のレーザ加工装置である。
【0013】
また、請求項６の発明は、前記進路変更装置がＡＯＭである
ことを特徴とする請求項３または請求項４いずれかに記載のプリント基板のレーザ加工装置である。
ことを特徴とする請求項３または請求項４いずれかに記載のプリント基板のレーザ加工装置である。
【0014】
また、請求項７の発明は、前記進路変更装置がシャッタである
ことを特徴とする請求項３または請求項４いずれかに記載のプリント基板のレーザ加工装置である。
ことを特徴とする請求項３または請求項４いずれかに記載のプリント基板のレーザ加工装置である。
【発明の効果】
【0015】
本発明に依れば、板厚が１２μｍ以下の表面粗化された内層銅層（穴底の銅層）に、厚さが４０μｍ以下の絶縁層をはさむようにしてビルドアップされた板厚が１．５～２μｍの光沢面銅層とからなるビルドアップ基板に直径が４０μｍ以下の穴を加工すること、また、厚さが４０μｍ以下の絶縁層を挟み、表面と裏面の銅層が光沢面の板厚が１．５～２μｍの両面基板に、穴径４０μｍ以下の貫通穴を加工することが可能になるので、プリント基板の配線長の短縮化可能にすると共に、品質に優れる穴および貫通穴を能率良く加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明に係るレーザ加工機の構成図である。
【図2】電気光学素子ＥＯＭの動作を模式的に説明する動作説明図である。
【図3】本発明における加工時のパルス波形である。
【図4】本発明における加工時のパルス波形である。
【図5】本発明における加工時のパルス波形である。
【図6】音響光学素子ＡＯＭの動作を模式的に説明する動作説明図である。
【図7】本発明における加工時のパルス波形である。
【図8】本発明における加工時のパルス波形である。
【図9】従来のレーザ加工機の構成図である。
【図10】レーザ発振器１の出力を説明する図である。
【図11】高周波パルスＲＦの印可期間とレーザ出力との関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
本発明者は、従来の加工データを参照すると共に、種々の条件で加工を行った。その結果、表面の銅層と絶縁層の少なくとも一方が薄いワークに直径が６０μｍ以下の穴を加工する場合、
（Ａ）銅層加工時にパルス期間を長くすると、加工時の熱が拡散してウインドウに対応する絶縁層およびウインドウ周辺の絶縁層が損傷してえぐれが大きくなる。したがって、銅層下部のえぐれを小さくするためには、
（１）銅層をできるだけ短時間で加工すること。
（２）加工結果のばらつきを小さくするためには、加工時間を正確に制御すること。
さらに、
（３）絶縁層の焼損が増加することを防止するため、ウインドウが形成された後、加工部 に供給されるエネルギを抑えること。
とすれば可能であると考えた。
（Ａ）銅層加工時にパルス期間を長くすると、加工時の熱が拡散してウインドウに対応する絶縁層およびウインドウ周辺の絶縁層が損傷してえぐれが大きくなる。したがって、銅層下部のえぐれを小さくするためには、
（１）銅層をできるだけ短時間で加工すること。
（２）加工結果のばらつきを小さくするためには、加工時間を正確に制御すること。
さらに、
（３）絶縁層の焼損が増加することを防止するため、ウインドウが形成された後、加工部 に供給されるエネルギを抑えること。
とすれば可能であると考えた。
【0018】
レーザ発振器が炭酸ガスレーザ発振器の場合、以下の順で、レーザが発振される。すなわち、
（１）高周波パルスＲＦを印可。
（２）印可された高周波パルスＲＦによりレーザ媒体中のＮ２ガス分子が励起され、エネ ルギ準位が上昇する。
（３）Ｎ２ガス分子のエネルギ準位が上昇すると、Ｎ２ガス分子のエネルギがＣＯ２ガス 分子へ遷移され、ＣＯ２ガス分子のエネルギ準位が高まる。
（４）ＣＯ２ガスのエネルギ準位が高まり、飽和すなわち反転分布状態に達すると基底状態に戻る際にパルスが出力すなわちレーザが発振される。
そして、高周波パルスＲＦ印可中は再励起されることにより基底状態に戻らず、パルス期間が継続する。
（５）レーザが発振される際は、高周波パルスＲＦがされてからレーザが発振されるまでの間に（時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの間）Ｎ２ガス分子、ＣＯ２ガス分子に蓄積されたエネルギが一度に出力されるため、比較的高い初期出力ＷＰ１が出力される。その後、一旦出力は下がるが、励起が継続して行われるため、出力は再上昇する。
ところで、上記特許文献１の場合、レーザ媒体に高周波パルスＲＦが印可されてから安定したパルスが出力されるまでの時間に±０．３μｓのばらつきがあるとしている。しかし、パルス出力期間を細かく制御するためには、レーザ出力開始時刻のばらつきをできるだけ小さくする必要がある。
（１）高周波パルスＲＦを印可。
（２）印可された高周波パルスＲＦによりレーザ媒体中のＮ２ガス分子が励起され、エネ ルギ準位が上昇する。
（３）Ｎ２ガス分子のエネルギ準位が上昇すると、Ｎ２ガス分子のエネルギがＣＯ２ガス 分子へ遷移され、ＣＯ２ガス分子のエネルギ準位が高まる。
（４）ＣＯ２ガスのエネルギ準位が高まり、飽和すなわち反転分布状態に達すると基底状態に戻る際にパルスが出力すなわちレーザが発振される。
そして、高周波パルスＲＦ印可中は再励起されることにより基底状態に戻らず、パルス期間が継続する。
（５）レーザが発振される際は、高周波パルスＲＦがされてからレーザが発振されるまでの間に（時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの間）Ｎ２ガス分子、ＣＯ２ガス分子に蓄積されたエネルギが一度に出力されるため、比較的高い初期出力ＷＰ１が出力される。その後、一旦出力は下がるが、励起が継続して行われるため、出力は再上昇する。
ところで、上記特許文献１の場合、レーザ媒体に高周波パルスＲＦが印可されてから安定したパルスが出力されるまでの時間に±０．３μｓのばらつきがあるとしている。しかし、パルス出力期間を細かく制御するためには、レーザ出力開始時刻のばらつきをできるだけ小さくする必要がある。
【0019】
そこで、第１の段階として、高周波パルスＲＦ印可期間とパルス発生時刻との関係を調べた。
図１１は高周波パルスＲＦの印可期間とレーザ出力との関係を説明する図であり、上段は高周波パルスＲＦのオンオフを、下段はレーザ出力を示す。また、横軸は時間であり、Ｔ０は時刻０である。
同図（ａ）に示すように、高周波パルスＲＦを３．０μｓ間印可したとき、高周波パルスＲＦ印可停止後２．３μｓでレーザが出力され、ピーク出力は０．３５ＷＰ１であった。（ただし、ＷＰ１は高周波パルスＲＦを印可し続けたときのピーク値である。）
また、（ｂ）に示すように、高周波パルスＲＦを３．６μｓ間印可したとき、高周波パルスＲＦ印可停止後３．２μｓでレーザが出力され、ピーク出力は０．８ＷＰ１であった。
また、（ｃ）に示すように、高周波パルスＲＦを４．２μｓ間印可したとき、高周波パルスＲＦ印可停止後０．４μｓでレーザが出力され、ピーク出力は０．９５ＷＰ１であった。
また、（ｄ）に示すように、高周波パルスＲＦを４．６μｓ間印可したとき、高周波パルスＲＦ印可終了と同時にレーザが出力され、ピーク出力はＷＰ１であった。
また、（ｅ）に示すように、高周波パルスＲＦを６μｓ間印可し続けたとき、さらに、（ｆ）に示すように、高周波パルスＲＦを８μｓ間印可し続けたとき、いずれの場合も（ｄ）の場合と同様に、４．６μｓでレーザが出力され、ピーク出力はＷＰ１であった。
以上の結果から、試験に用いたレーザ発振器の場合、時刻Ｔ０から４．６μｓ経過した時刻をレーザ出力時刻Ｔ１とすることができることを確認した。この結果、レーザ出力開始時刻のばらつきを０にすることができた。さらに、上記の試験において、時刻Ｔｄがほとんど変動しないことに気がついた。
図１１は高周波パルスＲＦの印可期間とレーザ出力との関係を説明する図であり、上段は高周波パルスＲＦのオンオフを、下段はレーザ出力を示す。また、横軸は時間であり、Ｔ０は時刻０である。
同図（ａ）に示すように、高周波パルスＲＦを３．０μｓ間印可したとき、高周波パルスＲＦ印可停止後２．３μｓでレーザが出力され、ピーク出力は０．３５ＷＰ１であった。（ただし、ＷＰ１は高周波パルスＲＦを印可し続けたときのピーク値である。）
また、（ｂ）に示すように、高周波パルスＲＦを３．６μｓ間印可したとき、高周波パルスＲＦ印可停止後３．２μｓでレーザが出力され、ピーク出力は０．８ＷＰ１であった。
また、（ｃ）に示すように、高周波パルスＲＦを４．２μｓ間印可したとき、高周波パルスＲＦ印可停止後０．４μｓでレーザが出力され、ピーク出力は０．９５ＷＰ１であった。
また、（ｄ）に示すように、高周波パルスＲＦを４．６μｓ間印可したとき、高周波パルスＲＦ印可終了と同時にレーザが出力され、ピーク出力はＷＰ１であった。
また、（ｅ）に示すように、高周波パルスＲＦを６μｓ間印可し続けたとき、さらに、（ｆ）に示すように、高周波パルスＲＦを８μｓ間印可し続けたとき、いずれの場合も（ｄ）の場合と同様に、４．６μｓでレーザが出力され、ピーク出力はＷＰ１であった。
以上の結果から、試験に用いたレーザ発振器の場合、時刻Ｔ０から４．６μｓ経過した時刻をレーザ出力時刻Ｔ１とすることができることを確認した。この結果、レーザ出力開始時刻のばらつきを０にすることができた。さらに、上記の試験において、時刻Ｔｄがほとんど変動しないことに気がついた。
【0020】
次に、第２の段階として、絶縁物の損傷を減らす具体的な手段を検討するに当たり、絶縁物の損傷は銅層加工完了後すなわちウインドウ形成後に拡大すると仮定した。
そして、
（イ）銅層に穴すなわちウインドウが完成すると同時（時刻Ｔ２）に高周波パルスＲＦを 停止しても、レーザ発振器１内に残っているエネルギが消滅するまでレーザが出力され ること
（ロ）レーザ発振器１内に残っているエネルギは高周波パルスＲＦ停止時（時刻Ｔ２）の レーザ出力に対応し、その時の出力が小さければ小さいほど小さくなること
（ハ）出力が第１のピークから第２のピークに移行する際の出力の谷間になる時刻Ｔｄは 約０．５μｓで、ほとんど変化しないことの観点から、時刻Ｔｄに着目した。
そして、従来の加工データに基づき、厚さ２μの銅層に４０μｍの穴を空けるためのエネルギＥｗｃは、１．３～１．８ｍＪであることを演算により求めた。なお、演算に際しての加工対象の諸元を、ウインドウ径が４０μｍ、また、ウインドウ加工と同時に直径が４０μｍで深さが２０～３０μｍの穴が絶縁層に形成されるとした。また、光沢ある銅層はレーザを吸収しにくいこと、銅の熱伝導率が高いことにより加工部周辺に拡散するエネルギが大きいことも考慮した。さらに、パルス照射時間を０．５μｓとした時にエネルギＥｗｃ以上が得られる場合のピーク出力ＰＷ１の値を演算により求め、ＰＷ１の値を３ｋＷ以上にすれば良いとの見通しを得た。
試験に用いたレーザ発振器１の特性を確認した結果、
（１）高いＲＦ出力を印可して励起した場合、上記第１の出力レベルＷＰ１、第２の出力レベルＷＰ２はほぼ一定の比率で高くなる。そして、ＷＰ１は約３ＫＷであり、ＷＰ２の約２倍である。
（２）ガス圧を高めて、比較的高いＲＦで励起すると、出力立ち上がりが速い、比較的大きな出力が得られる。
（３）電極ギャップを狭くし、また、単位空間のレーザ媒体量を増やしてガス圧を高めた状態で高い高周波パルスＲＦを印可すると、出力の立ち上がりが速い、比較的大きな出力が得られる。
ことを見いだした。
以上の結果から、レーザ発振器１の出力特性として、第１のピーク出力の値を予め出力ＰＷ１に設定できることを確認した。
なお、レーザ発振器１の出力特性はレーザ発振器１毎に僅かに異なるが、一度設定した特性は経年変化によりほとんど変化しないことも確認した。
そして、
（イ）銅層に穴すなわちウインドウが完成すると同時（時刻Ｔ２）に高周波パルスＲＦを 停止しても、レーザ発振器１内に残っているエネルギが消滅するまでレーザが出力され ること
（ロ）レーザ発振器１内に残っているエネルギは高周波パルスＲＦ停止時（時刻Ｔ２）の レーザ出力に対応し、その時の出力が小さければ小さいほど小さくなること
（ハ）出力が第１のピークから第２のピークに移行する際の出力の谷間になる時刻Ｔｄは 約０．５μｓで、ほとんど変化しないことの観点から、時刻Ｔｄに着目した。
そして、従来の加工データに基づき、厚さ２μの銅層に４０μｍの穴を空けるためのエネルギＥｗｃは、１．３～１．８ｍＪであることを演算により求めた。なお、演算に際しての加工対象の諸元を、ウインドウ径が４０μｍ、また、ウインドウ加工と同時に直径が４０μｍで深さが２０～３０μｍの穴が絶縁層に形成されるとした。また、光沢ある銅層はレーザを吸収しにくいこと、銅の熱伝導率が高いことにより加工部周辺に拡散するエネルギが大きいことも考慮した。さらに、パルス照射時間を０．５μｓとした時にエネルギＥｗｃ以上が得られる場合のピーク出力ＰＷ１の値を演算により求め、ＰＷ１の値を３ｋＷ以上にすれば良いとの見通しを得た。
試験に用いたレーザ発振器１の特性を確認した結果、
（１）高いＲＦ出力を印可して励起した場合、上記第１の出力レベルＷＰ１、第２の出力レベルＷＰ２はほぼ一定の比率で高くなる。そして、ＷＰ１は約３ＫＷであり、ＷＰ２の約２倍である。
（２）ガス圧を高めて、比較的高いＲＦで励起すると、出力立ち上がりが速い、比較的大きな出力が得られる。
（３）電極ギャップを狭くし、また、単位空間のレーザ媒体量を増やしてガス圧を高めた状態で高い高周波パルスＲＦを印可すると、出力の立ち上がりが速い、比較的大きな出力が得られる。
ことを見いだした。
以上の結果から、レーザ発振器１の出力特性として、第１のピーク出力の値を予め出力ＰＷ１に設定できることを確認した。
なお、レーザ発振器１の出力特性はレーザ発振器１毎に僅かに異なるが、一度設定した特性は経年変化によりほとんど変化しないことも確認した。
【0021】
そして、上記第１の段階と第２の段階の結果を加工に適用し、２μｍの銅層に直径６０μｍのウインドウを加工できることを確認した。しかし、絶縁層の成分のばらつきにより、ウインドウ下部およびウインドウ周辺の絶縁物の損傷が大きくなる場合があった。
また、絶縁層の厚さが薄い場合、開いた穴の先端が下層の銅層に到達する場合があり、場合によっては下層の銅層まで直径がほとんど変化しない穴が形成された。
穴（ＢＨ）の場合、表面銅層と底面の銅層を接続する穴としては、底面の穴の直径がウインドウの直径の８０％である断面がすり鉢状の穴が理想的である。
また、貫通穴（ＴＨ）の場合、裏面から加工する穴の直径を表面側と同じにするためには、加工時に銅層下部で蒸発した絶縁物が蒸発するときの膨張力を利用することが必要になる。このため、下層の銅層の上部にある程度の絶縁層を残す必要がある。また、貫通穴の断面形状として砂時計状になることが望まれている。
このように、ウインドウ加工時に絶縁物の損傷が大きくなったり、絶縁物の穴径が大きくなるのは、高周波パルスＲＦ停止後に加工部に供給されるパルスエネルギが原因であると推定した。
また、絶縁層の厚さが薄い場合、開いた穴の先端が下層の銅層に到達する場合があり、場合によっては下層の銅層まで直径がほとんど変化しない穴が形成された。
穴（ＢＨ）の場合、表面銅層と底面の銅層を接続する穴としては、底面の穴の直径がウインドウの直径の８０％である断面がすり鉢状の穴が理想的である。
また、貫通穴（ＴＨ）の場合、裏面から加工する穴の直径を表面側と同じにするためには、加工時に銅層下部で蒸発した絶縁物が蒸発するときの膨張力を利用することが必要になる。このため、下層の銅層の上部にある程度の絶縁層を残す必要がある。また、貫通穴の断面形状として砂時計状になることが望まれている。
このように、ウインドウ加工時に絶縁物の損傷が大きくなったり、絶縁物の穴径が大きくなるのは、高周波パルスＲＦ停止後に加工部に供給されるパルスエネルギが原因であると推定した。
【0022】
そこで、第３の段階として、高周波パルスＲＦ停止後に加工部に供給されるパルスエネルギを減衰させることとし、パルスエネルギの減衰手段として、先ずＥＯＭ（電気光学素子）を採用することにした。
そして、高周波パルスＲＦを停止させるタイミングでＥＯＭを動作させ、高周波パルスＲＦ停止後に供給されるパルスエネルギのほとんど（ほぼ１００％）を加工部以外に導くことができる結果、絶縁物の損傷および穴径の拡大を軽減できることを確認した。
そして、高周波パルスＲＦを停止させるタイミングでＥＯＭを動作させ、高周波パルスＲＦ停止後に供給されるパルスエネルギのほとんど（ほぼ１００％）を加工部以外に導くことができる結果、絶縁物の損傷および穴径の拡大を軽減できることを確認した。
【0023】
以下、図面を用いて具体的に説明する。
図１は本発明に係るレーザ加工機の構成図であり、従来と同じ物あるいは同じ機能の物は同一の符号を付して重複する説明を省略する。
図１において、レーザの進行方向を変える進路変更装置３０はビーム径調整装置３と偏光変換装置５との間に配置されている。この実施例では進路変更装置３０として電気光学素子ＥＯＭを採用しているので、以下、進路変更装置３０を電気光学素子ＥＯＭ３０という。制御装置２０は、入力された制御プログラムに従い、レーザ発振器１、ビーム径調整装置３、プレート５の駆動装置、ガルバノミラー７ａ、７ｂおよびＸ－Ｙテーブル１２の制御に加えてＥＯＭ３０のオンオフを制御する。
図１は本発明に係るレーザ加工機の構成図であり、従来と同じ物あるいは同じ機能の物は同一の符号を付して重複する説明を省略する。
図１において、レーザの進行方向を変える進路変更装置３０はビーム径調整装置３と偏光変換装置５との間に配置されている。この実施例では進路変更装置３０として電気光学素子ＥＯＭを採用しているので、以下、進路変更装置３０を電気光学素子ＥＯＭ３０という。制御装置２０は、入力された制御プログラムに従い、レーザ発振器１、ビーム径調整装置３、プレート５の駆動装置、ガルバノミラー７ａ、７ｂおよびＸ－Ｙテーブル１２の制御に加えてＥＯＭ３０のオンオフを制御する。
【0024】
図２は電気光学素子ＥＯＭ３０の動作を模式的に説明する動作説明図である。
同図（ａ）に示すように、電気光学素子ＥＯＭ３０に高電圧を印加しない場合（すなわち、ＥＯＭ３０がオフの場合）、ＥＯＭ３０に入射した出力Ｅｃのレーザ４はＥＯＭ３０の内部を直進し、入射光と同軸の出力Ｅｃレーザ４として出射する。
一方、同図（ｂ）に示すように、電気光学素子ＥＯＭ３０に高電圧を印加した場合（すなわち、ＥＯＭ３０がオンの場合）、入射した出力Ｅｃのレーザ４はＥＯＭ３０の内部で反射され（反射率はほぼ１００％である。また、動作時間は０．１μｓ以下である。）、入射方向に対して角度αの出力Ｅｃのレーザ４として出射する。
電気光学素子ＥＯＭ３０は、電気光学素子ＥＯＭ３０がオンの場合に出射する出射光がガルバノミラー７ａに入射するようにして、プレート５とガルバノミラー７ａとの間に配置されている。また、電気光学素子ＥＯＭ３０がオフの場合に出射するレーザ４はビームダンパ３１に入射して熱に変えられる。
以下、具体的な動作を説明する。
同図（ａ）に示すように、電気光学素子ＥＯＭ３０に高電圧を印加しない場合（すなわち、ＥＯＭ３０がオフの場合）、ＥＯＭ３０に入射した出力Ｅｃのレーザ４はＥＯＭ３０の内部を直進し、入射光と同軸の出力Ｅｃレーザ４として出射する。
一方、同図（ｂ）に示すように、電気光学素子ＥＯＭ３０に高電圧を印加した場合（すなわち、ＥＯＭ３０がオンの場合）、入射した出力Ｅｃのレーザ４はＥＯＭ３０の内部で反射され（反射率はほぼ１００％である。また、動作時間は０．１μｓ以下である。）、入射方向に対して角度αの出力Ｅｃのレーザ４として出射する。
電気光学素子ＥＯＭ３０は、電気光学素子ＥＯＭ３０がオンの場合に出射する出射光がガルバノミラー７ａに入射するようにして、プレート５とガルバノミラー７ａとの間に配置されている。また、電気光学素子ＥＯＭ３０がオフの場合に出射するレーザ４はビームダンパ３１に入射して熱に変えられる。
以下、具体的な動作を説明する。
【0025】
（Ａ）図３は、表面の銅層が厚さが２μｍの光沢銅層であり、絶縁層の厚さが４０～６０μｍのプリント基板１０に直径が４０μｍのウインドウを加工する場合のパルス波形であり、ＥＯＭ３０のオンオフおよび高周波パルスＲＦのオンオフを合わせて示している。また、縦軸は出力レベルを、横軸は時間を、それぞれ表している。
ＥＯＭ３０をオンにした状態で高周波パルスＲＦをオン（時刻Ｔ０）してから期間ｔ０が経過した時刻Ｔ１にレーザ４が発生する。そして、時刻Ｔ１から期間ｔ１が経過した時刻Ｔ２においてＥＯＭ３０および高周波パルスＲＦがオフされる。同図に示すように、時刻Ｔ１以降時刻Ｔｊまではレーザ出力が増加し、時刻Ｔｊ以降時刻Ｔｄまではレーザ出力が減少し、時刻Ｔｄ以降は再びレーザ出力が増加する。そして、時刻Ｔ２において高周波パルスＲＦがオフされると共にＥＯＭ３０がオフされる。時刻Ｔ０から時刻Ｔ２までの間はＥＯＭ３０がオンであるから、レーザ出力装置１Ａから出力されたレーザ４は総てワークであるプリント基板１０に供給される。また、ウインドウが完成した時刻Ｔ２以降出力が０となる時刻Ｔ３までの期間において、レーザ出力装置１Ａから出力されたレーザ４は総てビームダンパ３１に入射する。すなわち、同図に斜線を付して示すように、時刻Ｔ２以降レーザ出力装置１Ａから出力されたレーザ４のエネルギは絶縁層に供給されないので、ウインドウ下部およびウインドウ周辺の絶縁層の損傷を防止できる。なお、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２に供給されるエネルギは１．３～１．８ｍＪである。
ＥＯＭ３０をオンにした状態で高周波パルスＲＦをオン（時刻Ｔ０）してから期間ｔ０が経過した時刻Ｔ１にレーザ４が発生する。そして、時刻Ｔ１から期間ｔ１が経過した時刻Ｔ２においてＥＯＭ３０および高周波パルスＲＦがオフされる。同図に示すように、時刻Ｔ１以降時刻Ｔｊまではレーザ出力が増加し、時刻Ｔｊ以降時刻Ｔｄまではレーザ出力が減少し、時刻Ｔｄ以降は再びレーザ出力が増加する。そして、時刻Ｔ２において高周波パルスＲＦがオフされると共にＥＯＭ３０がオフされる。時刻Ｔ０から時刻Ｔ２までの間はＥＯＭ３０がオンであるから、レーザ出力装置１Ａから出力されたレーザ４は総てワークであるプリント基板１０に供給される。また、ウインドウが完成した時刻Ｔ２以降出力が０となる時刻Ｔ３までの期間において、レーザ出力装置１Ａから出力されたレーザ４は総てビームダンパ３１に入射する。すなわち、同図に斜線を付して示すように、時刻Ｔ２以降レーザ出力装置１Ａから出力されたレーザ４のエネルギは絶縁層に供給されないので、ウインドウ下部およびウインドウ周辺の絶縁層の損傷を防止できる。なお、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２に供給されるエネルギは１．３～１．８ｍＪである。
【0026】
（Ｂ）図４は表面の銅層が厚さが２μｍの光沢銅層であり、絶縁層の厚さが４０～６０μｍのプリント基板１０に直径が４０μｍのウインドウを加工する場合のパルス波形であり、ＥＯＭ３０のオンオフおよび高周波パルスＲＦのオンオフを合わせて示している。また、縦軸は出力レベルを、横軸は時間を、それぞれ表している。
ＥＯＭ３０をオンした状態で高周波パルスＲＦをオン（時刻Ｔ０）してから期間ｔ０が経過した時刻Ｔ１にレーザ４が発生する。そして、時刻Ｔ１から期間ｔ１が経渦した時刻Ｔ２においてＥＯＭ３０および高周波パルスＲＦがオフされる。同図に示すように、時刻Ｔ１以降時刻Ｔ２まではレーザ出力が増加する。そして、時刻Ｔ２において高周波パルスＲＦがオフされると共にＥＯＭ３０がオフされる。時刻Ｔ０から時刻Ｔ２までの間はＥＯＭ３０がオンであるから、レーザ出力装置１Ａから出力されたレーザ４は総てワークであるプリント基板１０に供給される。また、ウインドウが完成した時刻Ｔ２以降において、レーザ出力装置１Ａから出力されたレーザ４は総てビームダンパ３１に入射する。すなわち、同図に斜線を付して示すように、時刻Ｔ２以降出力が０となる時刻Ｔ３までの期間において、レーザ出力装置１Ａから出力されたレーザ４のエネルギは絶縁層に供給されない。したがって、ウインドウ下部およびウインドウ周辺の絶縁層の損傷を防止できる。なお、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２に供給されるエネルギは１．３～１．８ｍＪ程度である。
ＥＯＭ３０をオンした状態で高周波パルスＲＦをオン（時刻Ｔ０）してから期間ｔ０が経過した時刻Ｔ１にレーザ４が発生する。そして、時刻Ｔ１から期間ｔ１が経渦した時刻Ｔ２においてＥＯＭ３０および高周波パルスＲＦがオフされる。同図に示すように、時刻Ｔ１以降時刻Ｔ２まではレーザ出力が増加する。そして、時刻Ｔ２において高周波パルスＲＦがオフされると共にＥＯＭ３０がオフされる。時刻Ｔ０から時刻Ｔ２までの間はＥＯＭ３０がオンであるから、レーザ出力装置１Ａから出力されたレーザ４は総てワークであるプリント基板１０に供給される。また、ウインドウが完成した時刻Ｔ２以降において、レーザ出力装置１Ａから出力されたレーザ４は総てビームダンパ３１に入射する。すなわち、同図に斜線を付して示すように、時刻Ｔ２以降出力が０となる時刻Ｔ３までの期間において、レーザ出力装置１Ａから出力されたレーザ４のエネルギは絶縁層に供給されない。したがって、ウインドウ下部およびウインドウ周辺の絶縁層の損傷を防止できる。なお、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２に供給されるエネルギは１．３～１．８ｍＪ程度である。
【0027】
ところで、ウインドウ径が８０μｍ以上の穴を加工する場合、出力がほぼ安定したレーザ４を用いて加工することにより加工品質のばらつきを小さくできる場合がある。
（Ｃ）図５は表面の銅層が厚さが７μｍ以上の光沢銅層であり、絶縁層の厚さが６０μｍ以上のプリント基板１０に直径が６０μｍ以上のウインドウを加工する場合のパルス波形であり、ＥＯＭ３０のオンオフおよび高周波パルスＲＦのオンオフを合わせて示している。また、縦軸は出力レベルを、横軸は時間を、それぞれ表している。
ＥＯＭ３０をオフにした状態で高周波パルスＲＦをオン（時刻Ｔ０）する。そして、時刻Ｔ１からさらに期間ｔ１０が経過した時刻ＴＨまで、ＥＯＭ３０はオフの状態を継続する。そして、時刻ＴＨにおいてＥＯＭ３０がオンされ、時刻ＴＨから期間ｔ１２が経過する時刻Ｔ２においてＥＯＭ３０は再びオフされ、時刻Ｔ３を超えるまでオフの状態を継続する。この結果、レーザ４は時刻ＴＨから時刻Ｔ２までの期間ｔ１だけワークであるプリント基板１０に供給され、その他の期間はレプリント基板１０に供給されない。この結果、同図に斜線を付して示すように、時刻Ｔ２以降レーザ出力装置１Ａから出力されたレーザ４のエネルギは絶縁層に供給されない。したがって、ウインドウ下部およびウインドウ周辺の絶縁層の損傷を防止できる。なお、図示を省略するが、レーザ発振器１によっては、レーザの出力が徐々に増加するタイプの物があるが、そのようなレーザ発振器１であっても、例えば出力が３ｋＷを超えた時点を基準にしてレーザ４を０．５μｓの間ワークに供給するようにすることにより、前記（Ａ）の場合と同様に、表面の銅層が厚さが２μｍの光沢銅層であっても、絶縁層の厚さが４０～６０μｍのプリント基板１０に直径が６０μｍのウインドウを加工することができる。
なお、同図に斜線を付して示す時刻Ｔ１～時刻ＴＨまでレーザ出力は総てビームダンパ３１に入射することは言うまでも無い。
（Ｃ）図５は表面の銅層が厚さが７μｍ以上の光沢銅層であり、絶縁層の厚さが６０μｍ以上のプリント基板１０に直径が６０μｍ以上のウインドウを加工する場合のパルス波形であり、ＥＯＭ３０のオンオフおよび高周波パルスＲＦのオンオフを合わせて示している。また、縦軸は出力レベルを、横軸は時間を、それぞれ表している。
ＥＯＭ３０をオフにした状態で高周波パルスＲＦをオン（時刻Ｔ０）する。そして、時刻Ｔ１からさらに期間ｔ１０が経過した時刻ＴＨまで、ＥＯＭ３０はオフの状態を継続する。そして、時刻ＴＨにおいてＥＯＭ３０がオンされ、時刻ＴＨから期間ｔ１２が経過する時刻Ｔ２においてＥＯＭ３０は再びオフされ、時刻Ｔ３を超えるまでオフの状態を継続する。この結果、レーザ４は時刻ＴＨから時刻Ｔ２までの期間ｔ１だけワークであるプリント基板１０に供給され、その他の期間はレプリント基板１０に供給されない。この結果、同図に斜線を付して示すように、時刻Ｔ２以降レーザ出力装置１Ａから出力されたレーザ４のエネルギは絶縁層に供給されない。したがって、ウインドウ下部およびウインドウ周辺の絶縁層の損傷を防止できる。なお、図示を省略するが、レーザ発振器１によっては、レーザの出力が徐々に増加するタイプの物があるが、そのようなレーザ発振器１であっても、例えば出力が３ｋＷを超えた時点を基準にしてレーザ４を０．５μｓの間ワークに供給するようにすることにより、前記（Ａ）の場合と同様に、表面の銅層が厚さが２μｍの光沢銅層であっても、絶縁層の厚さが４０～６０μｍのプリント基板１０に直径が６０μｍのウインドウを加工することができる。
なお、同図に斜線を付して示す時刻Ｔ１～時刻ＴＨまでレーザ出力は総てビームダンパ３１に入射することは言うまでも無い。
【0028】
次に、上記電気光学素子ＥＯＭに代えて、音響光学素子ＡＯＭを進路変更装置３０として採用する場合について説明する。なお、音響光学素子ＡＯＭは図１における電気光学素子ＥＯＭ３０の位置に配置すれば良いので、全体図の図示を省略する。
図６は音響光学素子ＡＯＭの動作を模式的に説明する動作説明図である。
同図（ａ）に示すように、音響光学素子ＡＯＭに超音波を付加しない場合（すなわち、音響光学素子ＡＯＭがオフの場合）、音響光学素子ＡＯＭに入射した出力がＥｃのレーザ４は音響光学素子ＡＯＭの内部を直進して、入射光と同軸の出力がＥｃのレーザ４として出射する。
一方、同図（ｂ）に示すように、音響光学素子ＡＯＭに超音波を付加した場合（すなわち音響光学素子ＡＯＭがオンの場合）、出力が０．８５Ｅｃ（すなわち、入射したレーザ４の出力の８５％）である１次回折光が入射方向に対して角度βの出射光として出射すると共に、出力が０．１５Ｅｃ（すなわち、入射したレーザ４の出力の１５％）である０次光が入射光と同軸のレーザ４として出射する。なお、音響光学素子ＡＯＭの動作時間すなわち超音波がビームを通過するのに要する時間は１．０μｓ程度である。
音響光学素子ＡＯＭ３０は、０次光がガルバノミラー７ａに入射するようにして、プレート５とガルバノミラー７ａとの間に配置されている。また、音響光学素子ＡＯＭ３０がオンである場合に音響光学素子ＡＯＭ３０から出射する１次回折光はビームダンパ３１に入射して熱に変えられる。
図６は音響光学素子ＡＯＭの動作を模式的に説明する動作説明図である。
同図（ａ）に示すように、音響光学素子ＡＯＭに超音波を付加しない場合（すなわち、音響光学素子ＡＯＭがオフの場合）、音響光学素子ＡＯＭに入射した出力がＥｃのレーザ４は音響光学素子ＡＯＭの内部を直進して、入射光と同軸の出力がＥｃのレーザ４として出射する。
一方、同図（ｂ）に示すように、音響光学素子ＡＯＭに超音波を付加した場合（すなわち音響光学素子ＡＯＭがオンの場合）、出力が０．８５Ｅｃ（すなわち、入射したレーザ４の出力の８５％）である１次回折光が入射方向に対して角度βの出射光として出射すると共に、出力が０．１５Ｅｃ（すなわち、入射したレーザ４の出力の１５％）である０次光が入射光と同軸のレーザ４として出射する。なお、音響光学素子ＡＯＭの動作時間すなわち超音波がビームを通過するのに要する時間は１．０μｓ程度である。
音響光学素子ＡＯＭ３０は、０次光がガルバノミラー７ａに入射するようにして、プレート５とガルバノミラー７ａとの間に配置されている。また、音響光学素子ＡＯＭ３０がオンである場合に音響光学素子ＡＯＭ３０から出射する１次回折光はビームダンパ３１に入射して熱に変えられる。
【0029】
以下、具体的な動作を説明する。
（Ｄ）図７は、表面の銅層が厚さが２μｍの光沢銅層であり、絶縁層の厚さが４０～６０μｍのプリント基板１０に直径が６０μｍのウインドウを加工する場合のパルス波形であり、ＡＯＭ３０のオンオフおよび高周波パルスＲＦのオンオフを合わせて示している。また、縦軸は出力レベルを、横軸は時間を、それぞれ表している。なお、この図７は、上記図４に対応する図である。
ＡＯＭ３０をオフにした状態で高周波パルスＲＦをオン（時刻Ｔ０）してから期間ｔ０が経過した時刻Ｔ１にレーザ４が発生する。そして、時刻Ｔ１から期間ｔ１が経過した時刻Ｔ２において高周波パルスＲＦがオフされると同時にＡＯＭ３０がオンされる。同図に示すように、時刻Ｔ１以降時刻Ｔｊまではレーザ出力が増加し、時刻Ｔｊ以降時刻Ｔｄまではレーザ出力が減少し、時刻Ｔｄ以降は再びレーザ出力が増加する。そして、時刻Ｔ２において高周波パルスＲＦがオフされると共にＡＯＭ３０がオンされる。時刻Ｔ０から時刻Ｔ２までの間はＡＯＭ３０がオフであるから、レーザ出力装置１Ａから出力されたレーザ４は総てワークであるプリント基板１０に供給される。また、ウインドウが完成した時刻Ｔ２以降出力が０となる時刻Ｔ３までの期間はＡＯＭ３０がオンされるので、レーザ出力装置１Ａから出力されたレーザ４のうち１次回折光はビームダンパ３１に入射し、０次光はワークであるプリント基板１０に入射する。この結果、同図に斜線を付して示すように、時刻Ｔ２以降レーザ出力装置１Ａから出力されるレーザ４のうちの８５％のエネルギは絶縁層に供給されない。したがって、ウインドウ下部およびウインドウ周辺の絶縁層の損傷を無視できる程度に軽減することができる。
なお、上記（Ｂ）の場合については、この実施形態から容易に理解できるので、説明を省略する。
（Ｄ）図７は、表面の銅層が厚さが２μｍの光沢銅層であり、絶縁層の厚さが４０～６０μｍのプリント基板１０に直径が６０μｍのウインドウを加工する場合のパルス波形であり、ＡＯＭ３０のオンオフおよび高周波パルスＲＦのオンオフを合わせて示している。また、縦軸は出力レベルを、横軸は時間を、それぞれ表している。なお、この図７は、上記図４に対応する図である。
ＡＯＭ３０をオフにした状態で高周波パルスＲＦをオン（時刻Ｔ０）してから期間ｔ０が経過した時刻Ｔ１にレーザ４が発生する。そして、時刻Ｔ１から期間ｔ１が経過した時刻Ｔ２において高周波パルスＲＦがオフされると同時にＡＯＭ３０がオンされる。同図に示すように、時刻Ｔ１以降時刻Ｔｊまではレーザ出力が増加し、時刻Ｔｊ以降時刻Ｔｄまではレーザ出力が減少し、時刻Ｔｄ以降は再びレーザ出力が増加する。そして、時刻Ｔ２において高周波パルスＲＦがオフされると共にＡＯＭ３０がオンされる。時刻Ｔ０から時刻Ｔ２までの間はＡＯＭ３０がオフであるから、レーザ出力装置１Ａから出力されたレーザ４は総てワークであるプリント基板１０に供給される。また、ウインドウが完成した時刻Ｔ２以降出力が０となる時刻Ｔ３までの期間はＡＯＭ３０がオンされるので、レーザ出力装置１Ａから出力されたレーザ４のうち１次回折光はビームダンパ３１に入射し、０次光はワークであるプリント基板１０に入射する。この結果、同図に斜線を付して示すように、時刻Ｔ２以降レーザ出力装置１Ａから出力されるレーザ４のうちの８５％のエネルギは絶縁層に供給されない。したがって、ウインドウ下部およびウインドウ周辺の絶縁層の損傷を無視できる程度に軽減することができる。
なお、上記（Ｂ）の場合については、この実施形態から容易に理解できるので、説明を省略する。
【0030】
（Ｅ）図８は、上記（Ｃ）で説明した加工を音響光学素子ＡＯＭを用いて加工する場合の説明図である、すなわち、表面の銅層が厚さが７μｍ以上の光沢銅層であり、絶縁層の厚さが６０μｍ以上のプリント基板１０に直径が８０μｍ以上のウインドウを加工する場合のパルス波形であり、ＡＯＭ３０のオンオフおよび高周波パルスＲＦのオンオフを合わせて示している。また、縦軸は出力レベルを、横軸は時間を、それぞれ表している。なお、図中二点鎖線部は全パルスエネルギを、点線部は０次光成分を示している。
ＡＯＭ３０をオンにした状態で高周波パルスＲＦをオン（時刻Ｔ０）する。そして、時刻Ｔ１からさらに期間ｔ１０が経過した時刻ＴＨまで、ＡＯＭ３０はオンの状態を継続する。この結果、時刻Ｔ１から時刻ＴＨまでの期間はレーザ４の０次光成分だけが加工部に供給され、レーザ４の１次回折光の成分は加工部に供給されない。そして、時刻ＴＨにおいてＡＯＭ３０がオフされ、時刻ＴＨから期間ｔ１が経過する時刻Ｔ２においてＡＯＭ３０は再びオンされ、時刻Ｔ３を超えるまでオンの状態を継続する。この結果、時刻ＴＨから時刻Ｔ２までの間（期間ｔ１）はレーザ４の総てが加工部に供給され、時刻Ｔ３以降はレーザ４の０次光の成分だけが加工部に供給される。この場合、時刻Ｔ１から時刻ＴＨまでの期間に供給されるレーザ４の０次光は銅層を予熱する。また、時刻Ｔ２以降は斜線で示すレーザ４の０次光の成分のエネルギだけが加工部に供給されるので、ウインドウ下部およびウインドウ周辺の絶縁層の損傷を無視できる程度に抑えることができる。
ＡＯＭ３０をオンにした状態で高周波パルスＲＦをオン（時刻Ｔ０）する。そして、時刻Ｔ１からさらに期間ｔ１０が経過した時刻ＴＨまで、ＡＯＭ３０はオンの状態を継続する。この結果、時刻Ｔ１から時刻ＴＨまでの期間はレーザ４の０次光成分だけが加工部に供給され、レーザ４の１次回折光の成分は加工部に供給されない。そして、時刻ＴＨにおいてＡＯＭ３０がオフされ、時刻ＴＨから期間ｔ１が経過する時刻Ｔ２においてＡＯＭ３０は再びオンされ、時刻Ｔ３を超えるまでオンの状態を継続する。この結果、時刻ＴＨから時刻Ｔ２までの間（期間ｔ１）はレーザ４の総てが加工部に供給され、時刻Ｔ３以降はレーザ４の０次光の成分だけが加工部に供給される。この場合、時刻Ｔ１から時刻ＴＨまでの期間に供給されるレーザ４の０次光は銅層を予熱する。また、時刻Ｔ２以降は斜線で示すレーザ４の０次光の成分のエネルギだけが加工部に供給されるので、ウインドウ下部およびウインドウ周辺の絶縁層の損傷を無視できる程度に抑えることができる。
【0031】
ここで、レーザ４に関して、本発明と特許文献２との違いを説明する。
特許文献２の場合、銅層を加工するのにレーザ４の１次回折光だけを使用する構成であるから、レーザ４の出力エネルギの８５％しか利用できない。一方、本発明はレーザ４の出力の総てを銅層加工に使用するので、特許文献２に比べて加工条件の裕度を大きくすることができる。
特許文献２の場合、銅層を加工するのにレーザ４の１次回折光だけを使用する構成であるから、レーザ４の出力エネルギの８５％しか利用できない。一方、本発明はレーザ４の出力の総てを銅層加工に使用するので、特許文献２に比べて加工条件の裕度を大きくすることができる。
【0032】
なお、進路変更装置３０として上記ＥＯＭを用いる場合、高周波パルスＲＦをオフしたときの動作はレーザの進路を完全に塞いだ場合と等価である。そこで、上記ＥＯＭに代えてレーザの進路を塞ぐことが可能なシャッタを進路変更装置３０として採用しても良い。
【0033】
ところで、ＥＯＭ３０の場合、高電圧を印加するとことにより、ＥＯＭ内部の位相シフト手段（反射手段）が動作する。本発明では、段落００２４において、高電圧を印加するとことにより出射光が角度α曲がるようにしたが、位相シフト手段を本実施例の場合に関して９０度回しておくことにより出射角度を０にすることができる。ただし、このように構成した場合、高電圧を印加しない状態でＥＯＭ３０に入射した入射光は角度αで出射する。したがって、位相シフト手段を本実施例の場合に関して９０度回した場合は、高電圧を印加した状態でＥＯＭ３０から出射するレーザをビームダンパ３１に入射させ、高電圧を印加しない状態でＥＯＭ３０から出射するレーザをガルバノミラー７ａに入射させる必要がある。
【符号の説明】
【0034】
４ レーザ
３０ レーザ４の進路変更装置
ＲＦ 高周波パルス
ｔ０ 高周波パルスＲＦ出力をオン後、レーザ４が出力されるまでの時間
３０ レーザ４の進路変更装置
ＲＦ 高周波パルス
ｔ０ 高周波パルスＲＦ出力をオン後、レーザ４が出力されるまでの時間
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【手続補正書】
【提出日】2021-11-18
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ビルドアップ式のプリント基板の所望の位置に表面の銅層と下層の銅層を接続するブラインドホール（行止まり穴。以下、単に穴またはＢＨという。）あるいは両面基板を表と裏からそれぞれ加工して表面の銅層と裏面の銅層を接続するスルーホール（貫通穴。以下、貫通穴またはＴＨという。）を形成するようにしたプリント基板のレーザ加工方法およびプリント基板のレーザ加工機に関する。
【背景技術】
【0002】
ビルドアップ式のプリント基板は導体である銅層とガラス繊維やフィラを含有する樹脂で形成された絶縁層（以下、単に「絶縁層」という。）とから構成されている。銅層としてはレーザの吸収を高める目的で表面処理（黒化処理やブラウン処理等と呼ばれる）がされた厚さ５～１２μｍのものだけで無く、表面処理がされていない光沢面の厚さ１．５～２μｍのものも使用されている。また、絶縁層の厚さは２０～２００μｍである。また、炭酸ガスレーザにより穴を加工する場合、表面の銅層と下層の銅層をめっきで接続する層間接続用として４０～１２０μｍの穴を、また、基板の表面回路と裏面回路をめっきで接続するため、基板の表面と裏面を接続する断面が砂時計形状の８０～１００μｍの貫通穴を、さらに、回路パターンを形成する場合に基準穴として使用される１２０～２５０μｍの穴を、それぞれ加工する。そして、レーザ加工としては、後工程であるめっき工程を容易にする加工結果が要求されている。
【0003】
初めに、従来のレーザ加工機の構成について説明する。
図９は、従来のレーザ加工機の構成図である。
レーザ発振器１は、パルス状直線偏光のレーザ２を出力する。
レーザ発振器１とプレート６との間に配置されたビーム径調整装置３はレーザ２のエネルギ密度を調整するための装置であり、レーザ発振器１から出力されたレーザ２の外径を変更することによりレーザ２のエネルギ密度を調整する。すなわち、ビーム径調整装置３の前後におけるレーザ２のエネルギは変化しない。したがって、ビーム径調整装置３から出射されたレーザ２はレーザ発振器１から出力されたレーザ２と見なすことができるので、以下、レーザ発振器１とビーム径調整装置３と、を併せてレーザ出力装置１Ａという。なお、ビーム径調整装置３は使用されない場合もある。
ビーム径調整装置３とプレート６との間には偏光変換装置５が配置されている。偏光変換装置５は直線偏光のレーザ２を円偏光のレーザ４に変換する。なお、偏光変換装置５は加工中において加工部で反射されたレーザ４を遮断する反射光遮断機構（詳細は省略する。）を備えており、加工部で反射されたレーザ４によるレーザ発振器１の損傷を予防する機能を備えている。
偏光変換装置５とガルバノミラー７ａとの間に配置されたプレート６はレーザ４を透過させない材質（例えば、銅）で形成されており、所定の位置にアパーチャ（窓であり、この場合は円形の貫通穴）８が複数個かつ選択可能に形成されている。
プレート６は図示を省略する駆動装置により駆動され、選択されたアパーチャ８の軸線をレーザ４の軸線と同軸に位置決めする。ガルバノ装置７は一対のガルバノミラー７ａ、７ｂで構成され、図中矢印で示すように回転軸の回りに回転自在であり、反射面を任意の角度に位置決めすることができる。ｆθレンズ（集光レンズ）９は、図示を省略する加工ヘッドに保持されている。ガルバノミラー７ａ、７ｂとｆθレンズ９とでレーザ４の光軸をプリント基板１０の所望の位置に位置決めする光軸位置決め装置を構成しており、ガルバノミラー７ａ、７ｂの回転角度とｆθレンズ９の直径とで定まるスキャン領域（すなわち、加工領域）１１は、５０ｍｍ×５０ｍｍ程度の大きさである。ワークである銅層と絶縁層とからなるプリント基板１０は、Ｘ－Ｙテーブル１２に固定されている。制御装置２０は入力された制御プログラムに従い、レーザ発振器１、ビーム径調整装置３、プレート６の駆動装置、ガルバノミラー７ａ、７ｂおよびＸ－Ｙテーブル１２を制御する。
図９は、従来のレーザ加工機の構成図である。
レーザ発振器１は、パルス状直線偏光のレーザ２を出力する。
レーザ発振器１とプレート６との間に配置されたビーム径調整装置３はレーザ２のエネルギ密度を調整するための装置であり、レーザ発振器１から出力されたレーザ２の外径を変更することによりレーザ２のエネルギ密度を調整する。すなわち、ビーム径調整装置３の前後におけるレーザ２のエネルギは変化しない。したがって、ビーム径調整装置３から出射されたレーザ２はレーザ発振器１から出力されたレーザ２と見なすことができるので、以下、レーザ発振器１とビーム径調整装置３と、を併せてレーザ出力装置１Ａという。なお、ビーム径調整装置３は使用されない場合もある。
ビーム径調整装置３とプレート６との間には偏光変換装置５が配置されている。偏光変換装置５は直線偏光のレーザ２を円偏光のレーザ４に変換する。なお、偏光変換装置５は加工中において加工部で反射されたレーザ４を遮断する反射光遮断機構（詳細は省略する。）を備えており、加工部で反射されたレーザ４によるレーザ発振器１の損傷を予防する機能を備えている。
偏光変換装置５とガルバノミラー７ａとの間に配置されたプレート６はレーザ４を透過させない材質（例えば、銅）で形成されており、所定の位置にアパーチャ（窓であり、この場合は円形の貫通穴）８が複数個かつ選択可能に形成されている。
プレート６は図示を省略する駆動装置により駆動され、選択されたアパーチャ８の軸線をレーザ４の軸線と同軸に位置決めする。ガルバノ装置７は一対のガルバノミラー７ａ、７ｂで構成され、図中矢印で示すように回転軸の回りに回転自在であり、反射面を任意の角度に位置決めすることができる。ｆθレンズ（集光レンズ）９は、図示を省略する加工ヘッドに保持されている。ガルバノミラー７ａ、７ｂとｆθレンズ９とでレーザ４の光軸をプリント基板１０の所望の位置に位置決めする光軸位置決め装置を構成しており、ガルバノミラー７ａ、７ｂの回転角度とｆθレンズ９の直径とで定まるスキャン領域（すなわち、加工領域）１１は、５０ｍｍ×５０ｍｍ程度の大きさである。ワークである銅層と絶縁層とからなるプリント基板１０は、Ｘ－Ｙテーブル１２に固定されている。制御装置２０は入力された制御プログラムに従い、レーザ発振器１、ビーム径調整装置３、プレート６の駆動装置、ガルバノミラー７ａ、７ｂおよびＸ－Ｙテーブル１２を制御する。
【0004】
そして、穴を加工をする場合は、Ｘ－Ｙテーブル１２を移動させてｆθレンズ９を指定された加工領域１１に対向させた後、先ず、当該加工領域１１内の総ての銅層を１回のビーム照射（すなわち、１パルスの照射）により穴を加工し（なお、銅層１０ｃに開けた穴をウインドウという）、その後、１ないし複数回のパルス照射によりウインドウ下部の絶縁層を加工して、当該加工領域１１内の穴を完成させる。なお、絶縁層１０ｚを加工する際、１つの穴に複数回のパルス照射をする場合は、当該加工領域１１内の同径の穴をいわゆるサイクル加工法で加工する。
また、貫通穴を加工する場合は、プリント基板１０の一方の側から総ての穴を途中まで加工し、その後プリント基板１０を反転させ、他方の側から総ての穴を加工して、断面が砂時計状の貫通穴を完成させる。
また、貫通穴を加工する場合は、プリント基板１０の一方の側から総ての穴を途中まで加工し、その後プリント基板１０を反転させ、他方の側から総ての穴を加工して、断面が砂時計状の貫通穴を完成させる。
【0005】
次に、レーザが炭酸ガスレーザである場合についてその特性を説明する。
図１０は特許文献１に開示されているレーザ発振器１の出力を説明する図であり、上段はレーザ発振器１の制御信号によって起動される高周波パルスＲＦ出力である。また、下段はレーザ２の１パルスの出力波形であり、縦軸は出力レベルを、横軸は時間を、それぞれ表している。レーザ発振器１を起動すると（時刻Ｔ０）、レーザ発振器１内部のレーザ媒体に高周波パルスＲＦが印可されエネルギのチャージが開始される。そして、エネルギが飽和するとレーザ２が発振される（時刻Ｔ１）。レーザ２は発振直後に出力が急上昇した後（時刻Ｔｊ）、一旦下がり（時刻Ｔｄ）、以降、出力が増大した後、ゆるやかに下がる（なお、同図は出力増大中の図である）。そして、レーザ発振器１を停止、すなわち高周波パルスＲＦの印可を停止（時刻Ｔ２）しても、引き続きエネルギは減衰しながら出力され、時刻Ｔ３で０になる。そして、１パルスのパルスエネルギＥｐは、時刻Ｔ１から出力レベルが０となる時刻Ｔ３までの期間の総エネルギ量である。
以下、時刻Ｔｊの出力レベルを第１のピーク出力ＷＰ１と言い、一旦下がった（時刻Ｔｄ）以降の出力が最大となるときの出力レベルを第２のピーク出力ＷＰ２と言う。なお、図１０においては、出力が増大中であるため、第２のピーク出力ＷＰ２は表示されていない。
また、レーザ発振器から発振されるレーザの出力は、上記レーザ発振器のようにレーザの発振が開始されてから出力が徐々に増加した後に一旦出力が低下し、再び増加してほぼ一定値になった後消滅するものだけではなく、発振が開始されてから出力が徐々に増加して（増加する出力の割合は緩急いろいろである。）ほぼ一定値になった後消滅するもの（特許文献２）など、様々な出力形態がある。
図１０は特許文献１に開示されているレーザ発振器１の出力を説明する図であり、上段はレーザ発振器１の制御信号によって起動される高周波パルスＲＦ出力である。また、下段はレーザ２の１パルスの出力波形であり、縦軸は出力レベルを、横軸は時間を、それぞれ表している。レーザ発振器１を起動すると（時刻Ｔ０）、レーザ発振器１内部のレーザ媒体に高周波パルスＲＦが印可されエネルギのチャージが開始される。そして、エネルギが飽和するとレーザ２が発振される（時刻Ｔ１）。レーザ２は発振直後に出力が急上昇した後（時刻Ｔｊ）、一旦下がり（時刻Ｔｄ）、以降、出力が増大した後、ゆるやかに下がる（なお、同図は出力増大中の図である）。そして、レーザ発振器１を停止、すなわち高周波パルスＲＦの印可を停止（時刻Ｔ２）しても、引き続きエネルギは減衰しながら出力され、時刻Ｔ３で０になる。そして、１パルスのパルスエネルギＥｐは、時刻Ｔ１から出力レベルが０となる時刻Ｔ３までの期間の総エネルギ量である。
以下、時刻Ｔｊの出力レベルを第１のピーク出力ＷＰ１と言い、一旦下がった（時刻Ｔｄ）以降の出力が最大となるときの出力レベルを第２のピーク出力ＷＰ２と言う。なお、図１０においては、出力が増大中であるため、第２のピーク出力ＷＰ２は表示されていない。
また、レーザ発振器から発振されるレーザの出力は、上記レーザ発振器のようにレーザの発振が開始されてから出力が徐々に増加した後に一旦出力が低下し、再び増加してほぼ一定値になった後消滅するものだけではなく、発振が開始されてから出力が徐々に増加して（増加する出力の割合は緩急いろいろである。）ほぼ一定値になった後消滅するもの（特許文献２）など、様々な出力形態がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０２０－１０８９０４号公報
【特許文献2】特開２０００－２６３２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上記特許文献１の技術に依れば、表面処理がされている表面の銅層の厚さが７μｍ、絶縁層の厚さが６０μｍのプリント基板７や表面処理がされていない表面の銅層の厚さが１．５μｍ、絶縁層の厚さが４０μｍのプリント基板を加工できるとしているが、加工できる穴の径に関して不明瞭であり、実務上は加工する穴の数を増す（例えば、２割り増し）ことにより、加工の信頼性を向上させていた。
近年、多層プリント基板の電送信号の安定化をはかるため、配線長の短縮が要求されており、従来の技術では加工が困難であった以下の加工を可能にすることが要求されている。また、さらなる加工の能率化も要求されている。
すなわち、
（１）板厚が１２μｍ以下の表面粗化された内層銅層（穴底の銅層）に、厚さが６０μｍ以下の絶縁層をはさむようにしてビルドアップされた板厚が２μｍの光沢面銅層とからなるビルドアップ基板に直径が６０μｍ以下のＢＨを加工すること。
（２）厚さが６０μｍ以下の絶縁層を挟み、表面と裏面の銅層が光沢面の板厚が１．５～２μｍの両面基板に、穴径６０μｍ以下のＴＨを加工すること。
である。
近年、多層プリント基板の電送信号の安定化をはかるため、配線長の短縮が要求されており、従来の技術では加工が困難であった以下の加工を可能にすることが要求されている。また、さらなる加工の能率化も要求されている。
すなわち、
（１）板厚が１２μｍ以下の表面粗化された内層銅層（穴底の銅層）に、厚さが６０μｍ以下の絶縁層をはさむようにしてビルドアップされた板厚が２μｍの光沢面銅層とからなるビルドアップ基板に直径が６０μｍ以下のＢＨを加工すること。
（２）厚さが６０μｍ以下の絶縁層を挟み、表面と裏面の銅層が光沢面の板厚が１．５～２μｍの両面基板に、穴径６０μｍ以下のＴＨを加工すること。
である。
【0008】
本発明の目的は、プリント基板の配線長の短縮化を可能にすると共に、品質に優れる穴を能率良く加工することができるプリント基板のレーザ加工方法およびプリント基板のレーザ加工機を提供するにある。
【0009】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、
高周波パルスＲＦ出力により出力制御されるレーザ出力装置から出力されたレーザをワークに照射してワークを加工するプリント基板のレーザ加工方法において、
高周波パルスＲＦ出力をオンしてから実際にレーザが出力されるまでの時間ｔ０を予め求めておくと共に、
レーザの進行経路中にレーザの進行方向を変える手段を設けておき、
前記高周波パルスＲＦ出力をオンしている間は前記レーザを総てワークに照射し、
前記高周波パルスＲＦ出力をオフすると同時に前記レーザの少なくとも一部をワークから外す
ことを特徴とするプリント基板のレーザ加工方法
である。
高周波パルスＲＦ出力により出力制御されるレーザ出力装置から出力されたレーザをワークに照射してワークを加工するプリント基板のレーザ加工方法において、
高周波パルスＲＦ出力をオンしてから実際にレーザが出力されるまでの時間ｔ０を予め求めておくと共に、
レーザの進行経路中にレーザの進行方向を変える手段を設けておき、
前記高周波パルスＲＦ出力をオンしている間は前記レーザを総てワークに照射し、
前記高周波パルスＲＦ出力をオフすると同時に前記レーザの少なくとも一部をワークから外す
ことを特徴とするプリント基板のレーザ加工方法
である。
【0010】
また、請求項２の発明は、
高周波パルスＲＦ出力により出力制御されるレーザ出力装置から出力されたレーザをワークに照射してワークを加工するプリント基板のレーザ加工方法において、
高周波パルスＲＦ出力をオンしてから実際にレーザが出力されるまでの期間ｔ０を予め求めておくと共に、
前記期間ｔ０に続く第２の期間ｔ１０と、前記期間ｔ１０に続く第３の期間ｔ１と、を定める期間設定手段と、
レーザの進行経路中にレーザの進行方向を変える手段と、
を設けておき、
前記期間ｔ０、ｔ１０，ｔ１は高周波パルスＲＦ出力をオンにすると共に、
前記期間ｔ０と前記ｔ１０は前記レーザの少なくとも一部をワークから外し、
前記期間ｔ１は前記レーザを総てワークに照射し、
前記期間ｔ１が経過した時、前記高周波パルスＲＦ出力をオフすると同時に前記レーザの少なくとも一部をワークから外す
ことを特徴とするプリント基板のレーザ加工方法
である。
高周波パルスＲＦ出力により出力制御されるレーザ出力装置から出力されたレーザをワークに照射してワークを加工するプリント基板のレーザ加工方法において、
高周波パルスＲＦ出力をオンしてから実際にレーザが出力されるまでの期間ｔ０を予め求めておくと共に、
前記期間ｔ０に続く第２の期間ｔ１０と、前記期間ｔ１０に続く第３の期間ｔ１と、を定める期間設定手段と、
レーザの進行経路中にレーザの進行方向を変える手段と、
を設けておき、
前記期間ｔ０、ｔ１０，ｔ１は高周波パルスＲＦ出力をオンにすると共に、
前記期間ｔ０と前記ｔ１０は前記レーザの少なくとも一部をワークから外し、
前記期間ｔ１は前記レーザを総てワークに照射し、
前記期間ｔ１が経過した時、前記高周波パルスＲＦ出力をオフすると同時に前記レーザの少なくとも一部をワークから外す
ことを特徴とするプリント基板のレーザ加工方法
である。
【0011】
また、請求項３の発明は、
高周波パルスＲＦ出力により出力制御されるレーザ出力装置を備え、前記レーザ出力装置から出力されたレーザをワークに照射してワークを加工するプリント基板のレーザ加工装置において、
予め高周波パルスＲＦ出力をオンしてから実際に前記レーザが出力されるまでの時間ｔ０を予め求めておくと共に、
前記レーザ出力装置と前記ワークとの間に前記レーザの進行方向を変える進路変更装置を設け、
前記進路変更装置は、前記前記レーザ出力装置がオンの間は前記レーザの総てをワークに照射し、
前記高周波パルスＲＦ出力がオフの間は前記レーザの少なくとも一部をワークから外すことを特徴とするプリント基板のレーザ加工装置
である。
高周波パルスＲＦ出力により出力制御されるレーザ出力装置を備え、前記レーザ出力装置から出力されたレーザをワークに照射してワークを加工するプリント基板のレーザ加工装置において、
予め高周波パルスＲＦ出力をオンしてから実際に前記レーザが出力されるまでの時間ｔ０を予め求めておくと共に、
前記レーザ出力装置と前記ワークとの間に前記レーザの進行方向を変える進路変更装置を設け、
前記進路変更装置は、前記前記レーザ出力装置がオンの間は前記レーザの総てをワークに照射し、
前記高周波パルスＲＦ出力がオフの間は前記レーザの少なくとも一部をワークから外すことを特徴とするプリント基板のレーザ加工装置
である。
【0012】
また、請求項４の発明は、
高周波パルスＲＦ出力により出力制御されるレーザ出力装置を備え、前記レーザ出力装置から出力されたレーザをワークに照射してワークを加工するプリント基板のレーザ加工装置において、
予め高周波パルスＲＦ出力をオンしてから実際に前記レーザが出力されるまでの時間ｔ０を予め求めておくと共に、
前記期間ｔ０に続く第２の期間ｔ１０と、前記期間ｔ１０に続く第３の期間ｔ１と、を設定する手段と、
前記レーザの進行方向を変える進路変更装置とを
を設け、
前記進路変更装置を前記レーザ出力装置と前記ワークとの間に配置しておき、
前記期間ｔ０、ｔ１０，ｔ１は前記高周波パルスＲＦ出力をオンにすると共に、
前記期間ｔ０と前記ｔ１０は前記レーザの少なくとも一部をワークから外し、
前記期間ｔ１は前記レーザの総てをワークに照射し、
前記期間ｔ１が経過した時、前記高周波パルスＲＦ出力をオフすると同時に前記レーザの少なくとも一部をワークから外す
ことを特徴とするプリント基板のレーザ加工装置
である。
高周波パルスＲＦ出力により出力制御されるレーザ出力装置を備え、前記レーザ出力装置から出力されたレーザをワークに照射してワークを加工するプリント基板のレーザ加工装置において、
予め高周波パルスＲＦ出力をオンしてから実際に前記レーザが出力されるまでの時間ｔ０を予め求めておくと共に、
前記期間ｔ０に続く第２の期間ｔ１０と、前記期間ｔ１０に続く第３の期間ｔ１と、を設定する手段と、
前記レーザの進行方向を変える進路変更装置とを
を設け、
前記進路変更装置を前記レーザ出力装置と前記ワークとの間に配置しておき、
前記期間ｔ０、ｔ１０，ｔ１は前記高周波パルスＲＦ出力をオンにすると共に、
前記期間ｔ０と前記ｔ１０は前記レーザの少なくとも一部をワークから外し、
前記期間ｔ１は前記レーザの総てをワークに照射し、
前記期間ｔ１が経過した時、前記高周波パルスＲＦ出力をオフすると同時に前記レーザの少なくとも一部をワークから外す
ことを特徴とするプリント基板のレーザ加工装置
である。
【0013】
また、請求項５の発明は、前記進路変更装置がＥＯＭである
ことを特徴とする請求項３または請求項４いずれかに記載のプリント基板のレーザ加工装置である。
ことを特徴とする請求項３または請求項４いずれかに記載のプリント基板のレーザ加工装置である。
【0014】
また、請求項６の発明は、前記進路変更装置がＡＯＭである
ことを特徴とする請求項３または請求項４いずれかに記載のプリント基板のレーザ加工装置である。
ことを特徴とする請求項３または請求項４いずれかに記載のプリント基板のレーザ加工装置である。
【0015】
また、請求項７の発明は、前記進路変更装置がシャッタである
ことを特徴とする請求項３または請求項４いずれかに記載のプリント基板のレーザ加工装置である。
ことを特徴とする請求項３または請求項４いずれかに記載のプリント基板のレーザ加工装置である。
【発明の効果】
【0016】
本発明に依れば、板厚が１２μｍ以下の表面粗化された内層銅層（穴底の銅層）に、厚さが４０μｍ以下の絶縁層をはさむようにしてビルドアップされた板厚が１．５～２μｍの光沢面銅層とからなるビルドアップ基板に直径が４０μｍ以下の穴を加工すること、また、厚さが４０μｍ以下の絶縁層を挟み、表面と裏面の銅層が光沢面の板厚が１．５～２μｍの両面基板に、穴径４０μｍ以下の貫通穴を加工することが可能になるので、プリント基板の配線長の短縮化可能にすると共に、品質に優れる穴および貫通穴を能率良く加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明に係るレーザ加工機の構成図である。
【図2】電気光学素子ＥＯＭの動作を模式的に説明する動作説明図である。
【図3】本発明における加工時のパルス波形である。
【図4】本発明における加工時のパルス波形である。
【図5】本発明における加工時のパルス波形である。
【図6】音響光学素子ＡＯＭの動作を模式的に説明する動作説明図である。
【図7】本発明における加工時のパルス波形である。
【図8】本発明における加工時のパルス波形である。
【図9】従来のレーザ加工機の構成図である。
【図10】レーザ発振器１の出力を説明する図である。
【図11】高周波パルスＲＦの印可期間とレーザ出力との関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
本発明者は、従来の加工データを参照すると共に、種々の条件で加工を行った。その結果、表面の銅層と絶縁層の少なくとも一方が薄いワークに直径が６０μｍ以下の穴を加工する場合、
（Ａ）銅層加工時にパルス期間を長くすると、加工時の熱が拡散してウインドウに対応する絶縁層およびウインドウ周辺の絶縁層が損傷してえぐれが大きくなる。したがって、銅層下部のえぐれを小さくするためには、
（１）銅層をできるだけ短時間で加工すること。
（２）加工結果のばらつきを小さくするためには、加工時間を正確に制御すること。
さらに、
（３）絶縁層の焼損が増加することを防止するため、ウインドウが形成された後、加工部に供給されるエネルギを抑えること。
とすれば可能であると考えた。
（Ａ）銅層加工時にパルス期間を長くすると、加工時の熱が拡散してウインドウに対応する絶縁層およびウインドウ周辺の絶縁層が損傷してえぐれが大きくなる。したがって、銅層下部のえぐれを小さくするためには、
（１）銅層をできるだけ短時間で加工すること。
（２）加工結果のばらつきを小さくするためには、加工時間を正確に制御すること。
さらに、
（３）絶縁層の焼損が増加することを防止するため、ウインドウが形成された後、加工部に供給されるエネルギを抑えること。
とすれば可能であると考えた。
【0019】
レーザ発振器が炭酸ガスレーザ発振器の場合、以下の順で、レーザが発振される。すなわち、
（１）高周波パルスＲＦを印可。
（２）印可された高周波パルスＲＦによりレーザ媒体中のＮ２ガス分子が励起され、エネルギ準位が上昇する。
（３）Ｎ２ガス分子のエネルギ準位が上昇すると、Ｎ２ガス分子のエネルギがＣＯ２ガス分子へ遷移され、ＣＯ２ガス分子のエネルギ準位が高まる。
（４）ＣＯ２ガスのエネルギ準位が高まり、飽和すなわち反転分布状態に達すると基底状態に戻る際にパルスが出力すなわちレーザが発振される。
そして、高周波パルスＲＦ印可中は再励起されることにより基底状態に戻らず、パルス期間が継続する。
（５）レーザが発振される際は、高周波パルスＲＦがされてからレーザが発振されるまでの間に（時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの間）Ｎ２ガス分子、ＣＯ２ガス分子に蓄積されたエネルギが一度に出力されるため、比較的高い初期出力ＷＰ１が出力される。その後、一旦出力は下がるが、励起が継続して行われるため、出力は再上昇する。
ところで、上記特許文献１の場合、レーザ媒体に高周波パルスＲＦが印可されてから安定したパルスが出力されるまでの時間に±０．３μｓのばらつきがあるとしている。しかし、パルス出力期間を細かく制御するためには、レーザ出力開始時刻のばらつきをできるだけ小さくする必要がある。
（１）高周波パルスＲＦを印可。
（２）印可された高周波パルスＲＦによりレーザ媒体中のＮ２ガス分子が励起され、エネルギ準位が上昇する。
（３）Ｎ２ガス分子のエネルギ準位が上昇すると、Ｎ２ガス分子のエネルギがＣＯ２ガス分子へ遷移され、ＣＯ２ガス分子のエネルギ準位が高まる。
（４）ＣＯ２ガスのエネルギ準位が高まり、飽和すなわち反転分布状態に達すると基底状態に戻る際にパルスが出力すなわちレーザが発振される。
そして、高周波パルスＲＦ印可中は再励起されることにより基底状態に戻らず、パルス期間が継続する。
（５）レーザが発振される際は、高周波パルスＲＦがされてからレーザが発振されるまでの間に（時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの間）Ｎ２ガス分子、ＣＯ２ガス分子に蓄積されたエネルギが一度に出力されるため、比較的高い初期出力ＷＰ１が出力される。その後、一旦出力は下がるが、励起が継続して行われるため、出力は再上昇する。
ところで、上記特許文献１の場合、レーザ媒体に高周波パルスＲＦが印可されてから安定したパルスが出力されるまでの時間に±０．３μｓのばらつきがあるとしている。しかし、パルス出力期間を細かく制御するためには、レーザ出力開始時刻のばらつきをできるだけ小さくする必要がある。
【0020】
そこで、第１の段階として、高周波パルスＲＦ印可期間とパルス発生時刻との関係を調べた。
図１１は高周波パルスＲＦの印可期間とレーザ出力との関係を説明する図であり、上段は高周波パルスＲＦのオンオフを、下段はレーザ出力を示す。また、横軸は時間であり、Ｔ０は時刻０である。
同図（ａ）に示すように、高周波パルスＲＦを３．０μｓ間印可したとき、高周波パルスＲＦ印可停止後２．３μｓでレーザが出力され、ピーク出力は０．３５ＷＰ１であった。（ただし、ＷＰ１は高周波パルスＲＦを印可し続けたときのピーク値である。）
また、（ｂ）に示すように、高周波パルスＲＦを３．６μｓ間印可したとき、高周波パルスＲＦ印可停止後１．２μｓでレーザが出力され、ピーク出力は０．８ＷＰ１であった。
また、（ｃ）に示すように、高周波パルスＲＦを４．２μｓ間印可したとき、高周波パルスＲＦ印可停止後０．４μｓでレーザが出力され、ピーク出力は０．９５ＷＰ１であった。
また、（ｄ）に示すように、高周波パルスＲＦを４．６μｓ間印可したとき、高周波パルスＲＦ印可終了と同時にレーザが出力され、ピーク出力はＷＰ１であった。
また、（ｅ）に示すように、高周波パルスＲＦを６μｓ間印可し続けたとき、さらに、（ｆ）に示すように、高周波パルスＲＦを８μｓ間印可し続けたとき、いずれの場合も（ｄ）の場合と同様に、４．６μｓでレーザが出力され、ピーク出力はＷＰ１であった。
以上の結果から、試験に用いたレーザ発振器の場合、時刻Ｔ０から４．６μｓ経過した時刻をレーザ出力時刻Ｔ１とすることができることを確認した。この結果、レーザ出力開始時刻のばらつきを０にすることができた。さらに、上記の試験において、時刻Ｔｄがほとんど変動しないことに気がついた。
図１１は高周波パルスＲＦの印可期間とレーザ出力との関係を説明する図であり、上段は高周波パルスＲＦのオンオフを、下段はレーザ出力を示す。また、横軸は時間であり、Ｔ０は時刻０である。
同図（ａ）に示すように、高周波パルスＲＦを３．０μｓ間印可したとき、高周波パルスＲＦ印可停止後２．３μｓでレーザが出力され、ピーク出力は０．３５ＷＰ１であった。（ただし、ＷＰ１は高周波パルスＲＦを印可し続けたときのピーク値である。）
また、（ｂ）に示すように、高周波パルスＲＦを３．６μｓ間印可したとき、高周波パルスＲＦ印可停止後１．２μｓでレーザが出力され、ピーク出力は０．８ＷＰ１であった。
また、（ｃ）に示すように、高周波パルスＲＦを４．２μｓ間印可したとき、高周波パルスＲＦ印可停止後０．４μｓでレーザが出力され、ピーク出力は０．９５ＷＰ１であった。
また、（ｄ）に示すように、高周波パルスＲＦを４．６μｓ間印可したとき、高周波パルスＲＦ印可終了と同時にレーザが出力され、ピーク出力はＷＰ１であった。
また、（ｅ）に示すように、高周波パルスＲＦを６μｓ間印可し続けたとき、さらに、（ｆ）に示すように、高周波パルスＲＦを８μｓ間印可し続けたとき、いずれの場合も（ｄ）の場合と同様に、４．６μｓでレーザが出力され、ピーク出力はＷＰ１であった。
以上の結果から、試験に用いたレーザ発振器の場合、時刻Ｔ０から４．６μｓ経過した時刻をレーザ出力時刻Ｔ１とすることができることを確認した。この結果、レーザ出力開始時刻のばらつきを０にすることができた。さらに、上記の試験において、時刻Ｔｄがほとんど変動しないことに気がついた。
【0021】
次に、第２の段階として、絶縁物の損傷を減らす具体的な手段を検討するに当たり、絶縁物の損傷は銅層加工完了後すなわちウインドウ形成後に拡大すると仮定した。
そして、
（イ）銅層に穴すなわちウインドウが完成すると同時（時刻Ｔ２）に高周波パルスＲＦを停止しても、レーザ発振器１内に残っているエネルギが消滅するまでレーザが出力されること
（ロ）レーザ発振器１内に残っているエネルギは高周波パルスＲＦ停止時（時刻Ｔ２）のレーザ出力に対応し、その時の出力が小さければ小さいほど小さくなること
（ハ）出力が第１のピークから第２のピークに移行する際の出力の谷間になる時刻Ｔｄは約０．５μｓで、ほとんど変化しないことの観点から、時刻Ｔｄに着目した。
そして、従来の加工データに基づき、厚さ２μの銅層に４０μｍの穴を空けるためのエネルギＥｗｃは、１．３～１．８ｍＪであることを演算により求めた。なお、演算に際しての加工対象の諸元を、ウインドウ径が４０μｍ、また、ウインドウ加工と同時に直径が４０μｍで深さが２０～３０μｍの穴が絶縁層に形成されるとした。また、光沢ある銅層はレーザを吸収しにくいこと、銅の熱伝導率が高いことにより加工部周辺に拡散するエネルギが大きいことも考慮した。さらに、パルス照射時間を０．５μｓとした時にエネルギＥｗｃ以上が得られる場合のピーク出力ＷＰ１の値を演算により求め、ＷＰ１の値を３ｋＷ以上にすれば良いとの見通しを得た。
試験に用いたレーザ発振器１の特性を確認した結果、
（１）高いＲＦ出力を印可して励起した場合、上記第１の出力レベルＷＰ１、第２の出力レベルＷＰ２はほぼ一定の比率で高くなる。そして、ＷＰ１は約３ＫＷであり、ＷＰ２の約２倍である。
（２）ガス圧を高めて、比較的高いＲＦで励起すると、出力立ち上がりが速い、比較的大きな出力が得られる。
（３）電極ギャップを狭くし、また、単位空間のレーザ媒体量を増やしてガス圧を高めた状態で高い高周波パルスＲＦを印可すると、出力の立ち上がりが速い、比較的大きな出力が得られる。
ことを見いだした。
以上の結果から、レーザ発振器１の出力特性として、第１のピーク出力の値を予め出力ＷＰ１に設定できることを確認した。
なお、レーザ発振器１の出力特性はレーザ発振器１毎に僅かに異なるが、一度設定した特性は経年変化によりほとんど変化しないことも確認した。
そして、
（イ）銅層に穴すなわちウインドウが完成すると同時（時刻Ｔ２）に高周波パルスＲＦを停止しても、レーザ発振器１内に残っているエネルギが消滅するまでレーザが出力されること
（ロ）レーザ発振器１内に残っているエネルギは高周波パルスＲＦ停止時（時刻Ｔ２）のレーザ出力に対応し、その時の出力が小さければ小さいほど小さくなること
（ハ）出力が第１のピークから第２のピークに移行する際の出力の谷間になる時刻Ｔｄは約０．５μｓで、ほとんど変化しないことの観点から、時刻Ｔｄに着目した。
そして、従来の加工データに基づき、厚さ２μの銅層に４０μｍの穴を空けるためのエネルギＥｗｃは、１．３～１．８ｍＪであることを演算により求めた。なお、演算に際しての加工対象の諸元を、ウインドウ径が４０μｍ、また、ウインドウ加工と同時に直径が４０μｍで深さが２０～３０μｍの穴が絶縁層に形成されるとした。また、光沢ある銅層はレーザを吸収しにくいこと、銅の熱伝導率が高いことにより加工部周辺に拡散するエネルギが大きいことも考慮した。さらに、パルス照射時間を０．５μｓとした時にエネルギＥｗｃ以上が得られる場合のピーク出力ＷＰ１の値を演算により求め、ＷＰ１の値を３ｋＷ以上にすれば良いとの見通しを得た。
試験に用いたレーザ発振器１の特性を確認した結果、
（１）高いＲＦ出力を印可して励起した場合、上記第１の出力レベルＷＰ１、第２の出力レベルＷＰ２はほぼ一定の比率で高くなる。そして、ＷＰ１は約３ＫＷであり、ＷＰ２の約２倍である。
（２）ガス圧を高めて、比較的高いＲＦで励起すると、出力立ち上がりが速い、比較的大きな出力が得られる。
（３）電極ギャップを狭くし、また、単位空間のレーザ媒体量を増やしてガス圧を高めた状態で高い高周波パルスＲＦを印可すると、出力の立ち上がりが速い、比較的大きな出力が得られる。
ことを見いだした。
以上の結果から、レーザ発振器１の出力特性として、第１のピーク出力の値を予め出力ＷＰ１に設定できることを確認した。
なお、レーザ発振器１の出力特性はレーザ発振器１毎に僅かに異なるが、一度設定した特性は経年変化によりほとんど変化しないことも確認した。
【0022】
そして、上記第１の段階と第２の段階の結果を加工に適用し、２μｍの銅層に直径６０μｍのウインドウを加工できることを確認した。しかし、絶縁層の成分のばらつきにより、ウインドウ下部およびウインドウ周辺の絶縁物の損傷が大きくなる場合があった。
また、絶縁層の厚さが薄い場合、開いた穴の先端が下層の銅層に到達する場合があり、場合によっては下層の銅層まで直径がほとんど変化しない穴が形成された。
穴（ＢＨ）の場合、表面銅層と底面の銅層を接続する穴としては、底面の穴の直径がウインドウの直径の８０％である断面がすり鉢状の穴が理想的である。
また、貫通穴（ＴＨ）の場合、裏面から加工する穴の直径を表面側と同じにするためには、加工時に銅層下部で蒸発した絶縁物が蒸発するときの膨張力を利用することが必要になる。このため、下層の銅層の上部にある程度の絶縁層を残す必要がある。また、貫通穴の断面形状として砂時計状になることが望まれている。
このように、ウインドウ加工時に絶縁物の損傷が大きくなったり、絶縁物の穴径が大きくなるのは、高周波パルスＲＦ停止後に加工部に供給されるパルスエネルギが原因であると推定した。
また、絶縁層の厚さが薄い場合、開いた穴の先端が下層の銅層に到達する場合があり、場合によっては下層の銅層まで直径がほとんど変化しない穴が形成された。
穴（ＢＨ）の場合、表面銅層と底面の銅層を接続する穴としては、底面の穴の直径がウインドウの直径の８０％である断面がすり鉢状の穴が理想的である。
また、貫通穴（ＴＨ）の場合、裏面から加工する穴の直径を表面側と同じにするためには、加工時に銅層下部で蒸発した絶縁物が蒸発するときの膨張力を利用することが必要になる。このため、下層の銅層の上部にある程度の絶縁層を残す必要がある。また、貫通穴の断面形状として砂時計状になることが望まれている。
このように、ウインドウ加工時に絶縁物の損傷が大きくなったり、絶縁物の穴径が大きくなるのは、高周波パルスＲＦ停止後に加工部に供給されるパルスエネルギが原因であると推定した。
【0023】
そこで、第３の段階として、高周波パルスＲＦ停止後に加工部に供給されるパルスエネルギを減衰させることとし、パルスエネルギの減衰手段として、先ずＥＯＭ（電気光学素子）を採用することにした。
そして、高周波パルスＲＦを停止させるタイミングでＥＯＭを動作させ、高周波パルスＲＦ停止後に供給されるパルスエネルギのほとんど（ほぼ１００％）を加工部以外に導くことができる結果、絶縁物の損傷および穴径の拡大を軽減できることを確認した。
そして、高周波パルスＲＦを停止させるタイミングでＥＯＭを動作させ、高周波パルスＲＦ停止後に供給されるパルスエネルギのほとんど（ほぼ１００％）を加工部以外に導くことができる結果、絶縁物の損傷および穴径の拡大を軽減できることを確認した。
【0024】
以下、図面を用いて具体的に説明する。
図１は本発明に係るレーザ加工機の構成図であり、従来と同じ物あるいは同じ機能の物は同一の符号を付して重複する説明を省略する。
図１において、レーザの進行方向を変える進路変更装置３０はビーム径調整装置３と偏光変換装置５との間に配置されている。この実施例では進路変更装置３０として電気光学素子ＥＯＭを採用しているので、以下、進路変更装置３０を電気光学素子ＥＯＭ３０という。制御装置２０は、入力された制御プログラムに従い、レーザ発振器１、ビーム径調整装置３、プレート５の駆動装置、ガルバノミラー７ａ、７ｂおよびＸ－Ｙテーブル１２の制御に加えてＥＯＭ３０のオンオフを制御する。
図１は本発明に係るレーザ加工機の構成図であり、従来と同じ物あるいは同じ機能の物は同一の符号を付して重複する説明を省略する。
図１において、レーザの進行方向を変える進路変更装置３０はビーム径調整装置３と偏光変換装置５との間に配置されている。この実施例では進路変更装置３０として電気光学素子ＥＯＭを採用しているので、以下、進路変更装置３０を電気光学素子ＥＯＭ３０という。制御装置２０は、入力された制御プログラムに従い、レーザ発振器１、ビーム径調整装置３、プレート５の駆動装置、ガルバノミラー７ａ、７ｂおよびＸ－Ｙテーブル１２の制御に加えてＥＯＭ３０のオンオフを制御する。
【0025】
図２は電気光学素子ＥＯＭ３０の動作を模式的に説明する動作説明図である。
同図（ａ）に示すように、電気光学素子ＥＯＭ３０に高電圧を印加しない場合（すなわち、ＥＯＭ３０がオフの場合）、ＥＯＭ３０に入射した出力Ｅｃのレーザ２はＥＯＭ３０の内部を直進し、入射光と同軸の出力Ｅｃレーザ２として出射する。
一方、同図（ｂ）に示すように、電気光学素子ＥＯＭ３０に高電圧を印加した場合（すなわち、ＥＯＭ３０がオンの場合）、入射した出力Ｅｃのレーザ２はＥＯＭ３０の内部で反射され（反射率はほぼ１００％である。また、動作時間は０．１μｓ以下である。）、入射方向に対して角度αの出力Ｅｃのレーザ２として出射する。
電気光学素子ＥＯＭ３０は、電気光学素子ＥＯＭ３０がオンの場合に出射する出射光がガルバノミラー７ａに入射するようにして、ビーム径調整装置３と偏光変換装置５との間に配置されている。また、電気光学素子ＥＯＭ３０がオフの場合に出射するレーザ２はビームダンパ３１に入射して熱に変えられる。
以下、具体的な動作を説明する。
同図（ａ）に示すように、電気光学素子ＥＯＭ３０に高電圧を印加しない場合（すなわち、ＥＯＭ３０がオフの場合）、ＥＯＭ３０に入射した出力Ｅｃのレーザ２はＥＯＭ３０の内部を直進し、入射光と同軸の出力Ｅｃレーザ２として出射する。
一方、同図（ｂ）に示すように、電気光学素子ＥＯＭ３０に高電圧を印加した場合（すなわち、ＥＯＭ３０がオンの場合）、入射した出力Ｅｃのレーザ２はＥＯＭ３０の内部で反射され（反射率はほぼ１００％である。また、動作時間は０．１μｓ以下である。）、入射方向に対して角度αの出力Ｅｃのレーザ２として出射する。
電気光学素子ＥＯＭ３０は、電気光学素子ＥＯＭ３０がオンの場合に出射する出射光がガルバノミラー７ａに入射するようにして、ビーム径調整装置３と偏光変換装置５との間に配置されている。また、電気光学素子ＥＯＭ３０がオフの場合に出射するレーザ２はビームダンパ３１に入射して熱に変えられる。
以下、具体的な動作を説明する。
【0026】
（Ａ）図３は、表面の銅層が厚さが２μｍの光沢銅層であり、絶縁層の厚さが４０～６０μｍのプリント基板１０に直径が４０μｍのウインドウを加工する場合のパルス波形であり、ＥＯＭ３０のオンオフおよび高周波パルスＲＦのオンオフを合わせて示している。また、縦軸は出力レベルを、横軸は時間を、それぞれ表している。
ＥＯＭ３０をオンにした状態で高周波パルスＲＦをオン（時刻Ｔ０）してから期間ｔ０が経過した時刻Ｔ１にレーザ２が発生する。そして、時刻Ｔ１から期間ｔ１が経過した時刻Ｔ２においてＥＯＭ３０および高周波パルスＲＦがオフされる。同図に示すように、時刻Ｔ１以降時刻Ｔｊまではレーザ出力が増加し、時刻Ｔｊ以降時刻Ｔｄまではレーザ出力が減少し、時刻Ｔｄ以降は再びレーザ出力が増加する。そして、時刻Ｔ２において高周波パルスＲＦがオフされると共にＥＯＭ３０がオフされる。時刻Ｔ０から時刻Ｔ２までの間はＥＯＭ３０がオンであるから、レーザ出力装置１Ａから出力されたレーザ２は総てワークであるプリント基板１０に供給される。また、ウインドウが完成した時刻Ｔ２以降出力が０となる時刻Ｔ３までの期間において、レーザ出力装置１Ａから出力されたレーザ２は総てビームダンパ３１に入射する。すなわち、同図に斜線を付して示すように、時刻Ｔ２以降レーザ出力装置１Ａから出力されたレーザ２のエネルギは絶縁層に供給されないので、ウインドウ下部およびウインドウ周辺の絶縁層の損傷を防止できる。なお、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２に供給されるエネルギは１．３～１．８ｍＪである。
ＥＯＭ３０をオンにした状態で高周波パルスＲＦをオン（時刻Ｔ０）してから期間ｔ０が経過した時刻Ｔ１にレーザ２が発生する。そして、時刻Ｔ１から期間ｔ１が経過した時刻Ｔ２においてＥＯＭ３０および高周波パルスＲＦがオフされる。同図に示すように、時刻Ｔ１以降時刻Ｔｊまではレーザ出力が増加し、時刻Ｔｊ以降時刻Ｔｄまではレーザ出力が減少し、時刻Ｔｄ以降は再びレーザ出力が増加する。そして、時刻Ｔ２において高周波パルスＲＦがオフされると共にＥＯＭ３０がオフされる。時刻Ｔ０から時刻Ｔ２までの間はＥＯＭ３０がオンであるから、レーザ出力装置１Ａから出力されたレーザ２は総てワークであるプリント基板１０に供給される。また、ウインドウが完成した時刻Ｔ２以降出力が０となる時刻Ｔ３までの期間において、レーザ出力装置１Ａから出力されたレーザ２は総てビームダンパ３１に入射する。すなわち、同図に斜線を付して示すように、時刻Ｔ２以降レーザ出力装置１Ａから出力されたレーザ２のエネルギは絶縁層に供給されないので、ウインドウ下部およびウインドウ周辺の絶縁層の損傷を防止できる。なお、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２に供給されるエネルギは１．３～１．８ｍＪである。
【0027】
（Ｂ）図４は表面の銅層が厚さが２μｍの光沢銅層であり、絶縁層の厚さが４０～６０μｍのプリント基板１０に直径が４０μｍのウインドウを加工する場合のパルス波形であり、ＥＯＭ３０のオンオフおよび高周波パルスＲＦのオンオフを合わせて示している。また、縦軸は出力レベルを、横軸は時間を、それぞれ表している。
ＥＯＭ３０をオンした状態で高周波パルスＲＦをオン（時刻Ｔ０）してから期間ｔ０が経過した時刻Ｔ１にレーザ２が発生する。そして、時刻Ｔ１から期間ｔ１が経過した時刻Ｔ２においてＥＯＭ３０および高周波パルスＲＦがオフされる。同図に示すように、時刻Ｔ１以降時刻Ｔ２まではレーザ出力が増加する。そして、時刻Ｔ２において高周波パルスＲＦがオフされると共にＥＯＭ３０がオフされる。時刻Ｔ０から時刻Ｔ２までの間はＥＯＭ３０がオンであるから、レーザ出力装置１Ａから出力されたレーザ２は総てワークであるプリント基板１０に供給される。また、ウインドウが完成した時刻Ｔ２以降において、レーザ出力装置１Ａから出力されたレーザ２は総てビームダンパ３１に入射する。すなわち、同図に斜線を付して示すように、時刻Ｔ２以降出力が０となる時刻Ｔ３までの期間において、レーザ出力装置１Ａから出力されたレーザ２のエネルギは絶縁層に供給されない。したがって、ウインドウ下部およびウインドウ周辺の絶縁層の損傷を防止できる。なお、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２に供給されるエネルギは１．３～１．８ｍＪ程度である。
ＥＯＭ３０をオンした状態で高周波パルスＲＦをオン（時刻Ｔ０）してから期間ｔ０が経過した時刻Ｔ１にレーザ２が発生する。そして、時刻Ｔ１から期間ｔ１が経過した時刻Ｔ２においてＥＯＭ３０および高周波パルスＲＦがオフされる。同図に示すように、時刻Ｔ１以降時刻Ｔ２まではレーザ出力が増加する。そして、時刻Ｔ２において高周波パルスＲＦがオフされると共にＥＯＭ３０がオフされる。時刻Ｔ０から時刻Ｔ２までの間はＥＯＭ３０がオンであるから、レーザ出力装置１Ａから出力されたレーザ２は総てワークであるプリント基板１０に供給される。また、ウインドウが完成した時刻Ｔ２以降において、レーザ出力装置１Ａから出力されたレーザ２は総てビームダンパ３１に入射する。すなわち、同図に斜線を付して示すように、時刻Ｔ２以降出力が０となる時刻Ｔ３までの期間において、レーザ出力装置１Ａから出力されたレーザ２のエネルギは絶縁層に供給されない。したがって、ウインドウ下部およびウインドウ周辺の絶縁層の損傷を防止できる。なお、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２に供給されるエネルギは１．３～１．８ｍＪ程度である。
【0028】
ところで、ウインドウ径が８０μｍ以上の穴を加工する場合、出力がほぼ安定したレーザ４を用いて加工することにより加工品質のばらつきを小さくできる場合がある。
（Ｃ）図５は表面の銅層が厚さが７μｍ以上の光沢銅層であり、絶縁層の厚さが６０μｍ以上のプリント基板１０に直径が６０μｍ以上のウインドウを加工する場合のパルス波形であり、ＥＯＭ３０のオンオフおよび高周波パルスＲＦのオンオフを合わせて示している。また、縦軸は出力レベルを、横軸は時間を、それぞれ表している。
ＥＯＭ３０をオフにした状態で高周波パルスＲＦをオン（時刻Ｔ０）する。そして、時刻Ｔ１からさらに期間ｔ１０が経過した時刻ＴＨまで、ＥＯＭ３０はオフの状態を継続する。そして、時刻ＴＨにおいてＥＯＭ３０がオンされ、時刻ＴＨから期間ｔ１２が経過する時刻Ｔ２においてＥＯＭ３０は再びオフされ、時刻Ｔ３を超えるまでオフの状態を継続する。この結果、レーザ２は時刻ＴＨから時刻Ｔ２までの期間ｔ１だけワークであるプリント基板１０に供給され、その他の期間はレプリント基板１０に供給されない。この結果、同図に斜線を付して示すように、時刻Ｔ２以降レーザ出力装置１Ａから出力されたレーザ２のエネルギは絶縁層に供給されない。したがって、ウインドウ下部およびウインドウ周辺の絶縁層の損傷を防止できる。なお、図示を省略するが、レーザ発振器１によっては、レーザの出力が徐々に増加するタイプの物があるが、そのようなレーザ発振器１であっても、例えば出力が３ｋＷを超えた時点を基準にしてレーザ４を０．５μｓの間ワークに供給するようにすることにより、前記（Ａ）の場合と同様に、表面の銅層が厚さが２μｍの光沢銅層であっても、絶縁層の厚さが４０～６０μｍのプリント基板１０に直径が６０μｍのウインドウを加工することができる。
なお、同図に斜線を付して示す時刻Ｔ１～時刻ＴＨまでレーザ出力は総てビームダンパ３１に入射することは言うまでも無い。
（Ｃ）図５は表面の銅層が厚さが７μｍ以上の光沢銅層であり、絶縁層の厚さが６０μｍ以上のプリント基板１０に直径が６０μｍ以上のウインドウを加工する場合のパルス波形であり、ＥＯＭ３０のオンオフおよび高周波パルスＲＦのオンオフを合わせて示している。また、縦軸は出力レベルを、横軸は時間を、それぞれ表している。
ＥＯＭ３０をオフにした状態で高周波パルスＲＦをオン（時刻Ｔ０）する。そして、時刻Ｔ１からさらに期間ｔ１０が経過した時刻ＴＨまで、ＥＯＭ３０はオフの状態を継続する。そして、時刻ＴＨにおいてＥＯＭ３０がオンされ、時刻ＴＨから期間ｔ１２が経過する時刻Ｔ２においてＥＯＭ３０は再びオフされ、時刻Ｔ３を超えるまでオフの状態を継続する。この結果、レーザ２は時刻ＴＨから時刻Ｔ２までの期間ｔ１だけワークであるプリント基板１０に供給され、その他の期間はレプリント基板１０に供給されない。この結果、同図に斜線を付して示すように、時刻Ｔ２以降レーザ出力装置１Ａから出力されたレーザ２のエネルギは絶縁層に供給されない。したがって、ウインドウ下部およびウインドウ周辺の絶縁層の損傷を防止できる。なお、図示を省略するが、レーザ発振器１によっては、レーザの出力が徐々に増加するタイプの物があるが、そのようなレーザ発振器１であっても、例えば出力が３ｋＷを超えた時点を基準にしてレーザ４を０．５μｓの間ワークに供給するようにすることにより、前記（Ａ）の場合と同様に、表面の銅層が厚さが２μｍの光沢銅層であっても、絶縁層の厚さが４０～６０μｍのプリント基板１０に直径が６０μｍのウインドウを加工することができる。
なお、同図に斜線を付して示す時刻Ｔ１～時刻ＴＨまでレーザ出力は総てビームダンパ３１に入射することは言うまでも無い。
【0029】
次に、上記電気光学素子ＥＯＭに代えて、音響光学素子ＡＯＭを進路変更装置３０として採用する場合について説明する。なお、音響光学素子ＡＯＭは図１における電気光学素子ＥＯＭ３０の位置に配置すれば良いので、全体図の図示を省略する。
図６は音響光学素子ＡＯＭの動作を模式的に説明する動作説明図である。
同図（ａ）に示すように、音響光学素子ＡＯＭに超音波を付加しない場合（すなわち、音響光学素子ＡＯＭがオフの場合）、音響光学素子ＡＯＭに入射した出力がＥｃのレーザ２は音響光学素子ＡＯＭの内部を直進して、入射光と同軸の出力がＥｃのレーザ２として出射する。
一方、同図（ｂ）に示すように、音響光学素子ＡＯＭに超音波を付加した場合（すなわち音響光学素子ＡＯＭがオンの場合）、出力が０．８５Ｅｃ（すなわち、入射したレーザ２の出力の８５％）である１次回折光が入射方向に対して角度βの出射光として出射すると共に、出力が０．１５Ｅｃ（すなわち、入射したレーザ２の出力の１５％）である０次光が入射光と同軸のレーザ２として出射する。なお、音響光学素子ＡＯＭの動作時間すなわち超音波がビームを通過するのに要する時間は１．０μｓ程度である。
音響光学素子ＡＯＭ３０は、０次光がガルバノミラー７ａに入射するようにして、ビーム径調整装置３と偏光変換装置５との間に配置されている。また、音響光学素子ＡＯＭ３０がオンである場合に音響光学素子ＡＯＭ３０から出射する１次回折光はビームダンパ３１に入射して熱に変えられる。
図６は音響光学素子ＡＯＭの動作を模式的に説明する動作説明図である。
同図（ａ）に示すように、音響光学素子ＡＯＭに超音波を付加しない場合（すなわち、音響光学素子ＡＯＭがオフの場合）、音響光学素子ＡＯＭに入射した出力がＥｃのレーザ２は音響光学素子ＡＯＭの内部を直進して、入射光と同軸の出力がＥｃのレーザ２として出射する。
一方、同図（ｂ）に示すように、音響光学素子ＡＯＭに超音波を付加した場合（すなわち音響光学素子ＡＯＭがオンの場合）、出力が０．８５Ｅｃ（すなわち、入射したレーザ２の出力の８５％）である１次回折光が入射方向に対して角度βの出射光として出射すると共に、出力が０．１５Ｅｃ（すなわち、入射したレーザ２の出力の１５％）である０次光が入射光と同軸のレーザ２として出射する。なお、音響光学素子ＡＯＭの動作時間すなわち超音波がビームを通過するのに要する時間は１．０μｓ程度である。
音響光学素子ＡＯＭ３０は、０次光がガルバノミラー７ａに入射するようにして、ビーム径調整装置３と偏光変換装置５との間に配置されている。また、音響光学素子ＡＯＭ３０がオンである場合に音響光学素子ＡＯＭ３０から出射する１次回折光はビームダンパ３１に入射して熱に変えられる。
【0030】
以下、具体的な動作を説明する。
（Ｄ）図７は、表面の銅層が厚さが２μｍの光沢銅層であり、絶縁層の厚さが４０～６０μｍのプリント基板１０に直径が６０μｍのウインドウを加工する場合のパルス波形であり、ＡＯＭ３０のオンオフおよび高周波パルスＲＦのオンオフを合わせて示している。また、縦軸は出力レベルを、横軸は時間を、それぞれ表している。なお、この図７は、上記図４に対応する図である。
ＡＯＭ３０をオフにした状態で高周波パルスＲＦをオン（時刻Ｔ０）してから期間ｔ０が経過した時刻Ｔ１にレーザ２が発生する。そして、時刻Ｔ１から期間ｔ１が経過した時刻Ｔ２において高周波パルスＲＦがオフされると同時にＡＯＭ３０がオンされる。同図に示すように、時刻Ｔ１以降時刻Ｔｊまではレーザ出力が増加し、時刻Ｔｊ以降時刻Ｔｄまではレーザ出力が減少し、時刻Ｔｄ以降は再びレーザ出力が増加する。そして、時刻Ｔ２において高周波パルスＲＦがオフされると共にＡＯＭ３０がオンされる。時刻Ｔ０から時刻Ｔ２までの間はＡＯＭ３０がオフであるから、レーザ出力装置１Ａから出力されたレーザ２は総てワークであるプリント基板１０に供給される。また、ウインドウが完成した時刻Ｔ２以降出力が０となる時刻Ｔ３までの期間はＡＯＭ３０がオンされるので、レーザ出力装置１Ａから出力されたレーザ２のうち１次回折光はビームダンパ３１に入射し、０次光はワークであるプリント基板１０に入射する。この結果、同図に斜線を付して示すように、時刻Ｔ２以降レーザ出力装置１Ａから出力されるレーザ２のうちの８５％のエネルギは絶縁層に供給されない。したがって、ウインドウ下部およびウインドウ周辺の絶縁層の損傷を無視できる程度に軽減することができる。
なお、上記（Ｂ）の場合については、この実施形態から容易に理解できるので、説明を省略する。
（Ｄ）図７は、表面の銅層が厚さが２μｍの光沢銅層であり、絶縁層の厚さが４０～６０μｍのプリント基板１０に直径が６０μｍのウインドウを加工する場合のパルス波形であり、ＡＯＭ３０のオンオフおよび高周波パルスＲＦのオンオフを合わせて示している。また、縦軸は出力レベルを、横軸は時間を、それぞれ表している。なお、この図７は、上記図４に対応する図である。
ＡＯＭ３０をオフにした状態で高周波パルスＲＦをオン（時刻Ｔ０）してから期間ｔ０が経過した時刻Ｔ１にレーザ２が発生する。そして、時刻Ｔ１から期間ｔ１が経過した時刻Ｔ２において高周波パルスＲＦがオフされると同時にＡＯＭ３０がオンされる。同図に示すように、時刻Ｔ１以降時刻Ｔｊまではレーザ出力が増加し、時刻Ｔｊ以降時刻Ｔｄまではレーザ出力が減少し、時刻Ｔｄ以降は再びレーザ出力が増加する。そして、時刻Ｔ２において高周波パルスＲＦがオフされると共にＡＯＭ３０がオンされる。時刻Ｔ０から時刻Ｔ２までの間はＡＯＭ３０がオフであるから、レーザ出力装置１Ａから出力されたレーザ２は総てワークであるプリント基板１０に供給される。また、ウインドウが完成した時刻Ｔ２以降出力が０となる時刻Ｔ３までの期間はＡＯＭ３０がオンされるので、レーザ出力装置１Ａから出力されたレーザ２のうち１次回折光はビームダンパ３１に入射し、０次光はワークであるプリント基板１０に入射する。この結果、同図に斜線を付して示すように、時刻Ｔ２以降レーザ出力装置１Ａから出力されるレーザ２のうちの８５％のエネルギは絶縁層に供給されない。したがって、ウインドウ下部およびウインドウ周辺の絶縁層の損傷を無視できる程度に軽減することができる。
なお、上記（Ｂ）の場合については、この実施形態から容易に理解できるので、説明を省略する。
【0031】
（Ｅ）図８は、上記（Ｃ）で説明した加工を音響光学素子ＡＯＭを用いて加工する場合の説明図である、すなわち、表面の銅層が厚さが７μｍ以上の光沢銅層であり、絶縁層の厚さが６０μｍ以上のプリント基板１０に直径が８０μｍ以上のウインドウを加工する場合のパルス波形であり、ＡＯＭ３０のオンオフおよび高周波パルスＲＦのオンオフを合わせて示している。また、縦軸は出力レベルを、横軸は時間を、それぞれ表している。なお、図中二点鎖線部は全パルスエネルギを、点線部は０次光成分を示している。
ＡＯＭ３０をオンにした状態で高周波パルスＲＦをオン（時刻Ｔ０）する。そして、時刻Ｔ１からさらに期間ｔ１０が経過した時刻ＴＨまで、ＡＯＭ３０はオンの状態を継続する。この結果、時刻Ｔ１から時刻ＴＨまでの期間はレーザ２の０次光成分だけが加工部に供給され、レーザ２の１次回折光の成分は加工部に供給されない。そして、時刻ＴＨにおいてＡＯＭ３０がオフされ、時刻ＴＨから期間ｔ１が経過する時刻Ｔ２においてＡＯＭ３０は再びオンされ、時刻Ｔ３を超えるまでオンの状態を継続する。この結果、時刻ＴＨから時刻Ｔ２までの間（期間ｔ１）はレーザ２の総てが加工部に供給され、時刻Ｔ２以降はレーザ２の０次光の成分だけが加工部に供給される。この場合、時刻Ｔ１から時刻ＴＨまでの期間に供給されるレーザ２の０次光は銅層を予熱する。また、時刻Ｔ２以降は斜線で示すレーザ２の０次光の成分のエネルギだけが加工部に供給されるので、ウインドウ下部およびウインドウ周辺の絶縁層の損傷を無視できる程度に抑えることができる。
ＡＯＭ３０をオンにした状態で高周波パルスＲＦをオン（時刻Ｔ０）する。そして、時刻Ｔ１からさらに期間ｔ１０が経過した時刻ＴＨまで、ＡＯＭ３０はオンの状態を継続する。この結果、時刻Ｔ１から時刻ＴＨまでの期間はレーザ２の０次光成分だけが加工部に供給され、レーザ２の１次回折光の成分は加工部に供給されない。そして、時刻ＴＨにおいてＡＯＭ３０がオフされ、時刻ＴＨから期間ｔ１が経過する時刻Ｔ２においてＡＯＭ３０は再びオンされ、時刻Ｔ３を超えるまでオンの状態を継続する。この結果、時刻ＴＨから時刻Ｔ２までの間（期間ｔ１）はレーザ２の総てが加工部に供給され、時刻Ｔ２以降はレーザ２の０次光の成分だけが加工部に供給される。この場合、時刻Ｔ１から時刻ＴＨまでの期間に供給されるレーザ２の０次光は銅層を予熱する。また、時刻Ｔ２以降は斜線で示すレーザ２の０次光の成分のエネルギだけが加工部に供給されるので、ウインドウ下部およびウインドウ周辺の絶縁層の損傷を無視できる程度に抑えることができる。
【0032】
ここで、レーザ２に関して、本発明と特許文献２との違いを説明する。
特許文献２の場合、銅層を加工するのにレーザ２の１次回折光だけを使用する構成であるから、レーザ２の出力エネルギの８５％しか利用できない。一方、本発明はレーザ２の出力の総てを銅層加工に使用するので、特許文献２に比べて加工条件の裕度を大きくすることができる。
特許文献２の場合、銅層を加工するのにレーザ２の１次回折光だけを使用する構成であるから、レーザ２の出力エネルギの８５％しか利用できない。一方、本発明はレーザ２の出力の総てを銅層加工に使用するので、特許文献２に比べて加工条件の裕度を大きくすることができる。
【0033】
なお、進路変更装置３０として上記ＥＯＭを用いる場合、高周波パルスＲＦをオフしたときの動作はレーザの進路を完全に塞いだ場合と等価である。そこで、上記ＥＯＭに代えてレーザの進路を塞ぐことが可能なシャッタを進路変更装置３０として採用しても良い。
【0034】
ところで、ＥＯＭ３０の場合、高電圧を印加するとことにより、ＥＯＭ内部の位相シフト手段（反射手段）が動作する。本発明では、段落００２４において、高電圧を印加するとことにより出射光が角度α曲がるようにしたが、位相シフト手段を本実施例の場合に関して９０度回しておくことにより出射角度を０にすることができる。ただし、このように構成した場合、高電圧を印加しない状態でＥＯＭ３０に入射した入射光は角度αで出射する。したがって、位相シフト手段を本実施例の場合に関して９０度回した場合は、高電圧を印加した状態でＥＯＭ３０から出射するレーザをビームダンパ３１に入射させ、高電圧を印加しない状態でＥＯＭ３０から出射するレーザをガルバノミラー７ａに入射させる必要がある。
【符号の説明】
【0035】
４ レーザ
３０ レーザ４の進路変更装置
ＲＦ 高周波パルス
ｔ０ 高周波パルスＲＦ出力をオン後、レーザ４が出力されるまでの時間
３０ レーザ４の進路変更装置
ＲＦ 高周波パルス
ｔ０ 高周波パルスＲＦ出力をオン後、レーザ４が出力されるまでの時間
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図1】
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図3】
【手続補正4】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図8】
【手続補正5】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図10】