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JP4316827B2 - Laser processing method and laser processing apparatus - Google Patents

Laser processing method and laser processing apparatus Download PDF

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JP4316827B2
JP4316827B2 JP2001245508A JP2001245508A JP4316827B2 JP 4316827 B2 JP4316827 B2 JP 4316827B2 JP 2001245508 A JP2001245508 A JP 2001245508A JP 2001245508 A JP2001245508 A JP 2001245508A JP 4316827 B2 JP4316827 B2 JP 4316827B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser beam
light
laser
energy
processing
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP2001245508A
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Japanese (ja)
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JP2003053570A (en
Inventor
貞雄 森
弘之 菅原
博志 青山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Via Mechanics Ltd
Original Assignee
Hitachi Via Mechanics Ltd
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Publication date
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Publication of JP2003053570A publication Critical patent/JP2003053570A/en
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  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
  • Lasers (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パルス状のレーザ光を複数回照射して表面と目的とする内層とを接続する穴を加工対象に加工するレーザ加工方法およびレーザ加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図6は、多層プリント基板の側面図である。多層プリント基板8は、上層(表面層)8aと複数の内層(中間層)8b、8c、・・・および裏面層8zとから構成されている。このような多層基板に表面から目的とする内層(例えば、内層8b)に達する穴(以下、表面から目的とする内層までを「上層」という。)を加工する場合、レーザ光を用いて加工をすると、加工能率を向上させることができる。しかし、上層の厚さにはばらつきがあるため、上層の厚さが最も厚い場合に合わせて加工条件を定めると、上層の厚さが薄いところでは内層が損傷する。このため、内層にダメージを与えないようにして上層を加工する必要がある。
【0003】
そこで、特開平5−261577号公報では、加工に伴って発生するプルーム(プラズマ状物体)の発光スペクトルから穴の加工状況を推測し、目的とする内層にダメージを与える前にレーザ光の照射を停止するようにしている。
【0004】
また、特開平10−85976号公報では、目的とする内層からの反射光を検出してレーザ出力を制御している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術の前者には、プルームの具体的な検出方法および加工終了信号検出後の具体的なレーザ光の制御方法が開示されていない。このため、加工終了信号を加工用のレーザ光から効果的に選別する方法や、内層のダメージを最小限に抑えると共に、スミア(内層の表面に残存する上層成分で、内層が銅箔の場合に問題になる。)を存在させないようにするためには、どのような信号が得られたときにどのようにレーザ光を制御するのがよいか、が不明である。
【0006】
また、上記従来技術の後者は、加工終了信号として反射光を用いるため、内層の反射率が低い場合には、加工終了の検出が困難である。
【0007】
本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、多層構造の加工対象に表面と目的とする内層とを接続する穴を加工する際、内層の損傷を最小限に抑えると共に、加工部にスミアを存在させないレーザ加工方法およびレーザ加工装置を提供するにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、第1の手段は、目標位置毎にパルス状のレーザ光を複数回照射して、表面と目的とする内層とを接続する穴を加工対象に加工するレーザ加工方法において、前記目標位置毎に、第1のエネルギの前記レーザ光で平均厚さの上層を除去するために必要な標準的な照射回数を求め、求められた照射回数より少ない第1の照射回数を定めておき、前記第1のエネルギのレーザ光を前記第1の照射回数照射した後、前記第1の照射回数のレーザ光のエネルギより小さい第2のエネルギのレーザ光を照射し、前記第2のエネルギの前記レーザ光により加工された前記内層が放射する放射光の強度が予め定める値以上になった後、当該目標位置に前記第2のエネルギの前記レーザ光を予め定める第2の照射回数さらに照射することを特徴とする。
【0010】
第2の手段は、第1の手段において、前記レーザ光が出力される毎に、前記レーザ光の出力が開始されてから前記放射光の強度が予め定める値以上になるまでの時間を計測し、計測された時間が予め定める時間よりも短い場合に、前記内層が露出したと判定することを特徴とする
【0011】
第3の手段は、レーザ光により加工された加工対象が放射する放射光を検出する放射光検出手段を備えたレーザ加工装置において、前記加工対象に至る前記レーザ光の光路に、前記レーザ光の偏光方向を規定する偏光手段と、シャッタ手段とを配置し、前記放射光検出手段に、加工対象から反射された前記偏光手段により偏光方向が規定された加工用レーザ光成分を阻止すると共に前記放射光を透過させる選択手段と、前記放射光の強度を測定する測定手段と、第1のエネルギによるレーザ光の第1の照射回数と、該第1のエネルギより小さい第2のエネルギによる第2の照射回数とを設定する設定手段と、前記第1のエネルギのレーザ光を前記第1の照射回数で照射した後に、前記第2のエネルギによるレーザ光の照射を行い、前記放射光の強度が予め定める値以上になった後に前記放射光を放射した位置に前記第2のエネルギのレーザ光を前記第2の照射回数で照射させる制御手段と、を設けたことを特徴とする。
【0013】
また、第4の手段は、第3の手段において、前記レーザ光が出力される毎に、前記レーザ光の出力が開始されてから前記放射光の強度が予め定める値以上になるまでの時間を計測する計測手段と、前記計測手段で計測された時間が予め定める時間よりも短い場合に、前記内層が露出したと判定する判定手段とを設けたことを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
<第1の実施形態>
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
【0015】
図1は本発明の第1の実施形態に係るレーザ加工機の構成図である。
【0016】
レーザ発振器1の光路上には、偏光板2、シャッタ23、アパーチャ3、スキャナ4のミラー5、fθレンズ7および加工対象8が配置されている。
【0017】
シャッタ23は、電気光学素子(以下、「EO素子」という。)24と偏光面が偏光板2の偏光面と平行な偏光板25とから構成されている。電圧を印加されたEO素子24は入射光の偏光面を印加電圧に比例した角度だけ回転させる機能を備えており、EO素子24に印加する電圧を0から半波長電圧まで変化させることにより、入射光を0から90度まで偏光させることができる。そして、シャッタ23はEO素子24の出射側に偏光板25を配置した構成であるので、EO素子24に印加する電圧を変化させることにより、シャッタ23の開度を全開(印加電圧は0)から全閉(印加電圧は半波長電圧)まで高速度で変化させることができる。
【0018】
ミラー5はモータ6の出力軸に支持され、紙面に垂直な回転の軸線回りの任意の角度に位置決め自在である。加工対象8(ここでは、多層プリント基板)は、XYステージ9に固定されている。
【0019】
多層プリント基板8と対向するようにして、検出器10が配置されている。検出器10は、波長選択手段11、偏光選択手段12、レンズ13およびPD(フォトダイオード)14とから構成されている。波長選択手段11は、レーザ光によって加工された内層8bが放射する内層8bの材質に固有な波長の光(以下、「放射光」という。)を透過させ、その他の光は透過させない。また、偏光選択手段12は、1/4波長板と偏光板を組み合わせて構成されている。PD14は、処理回路20に接続されている。
【0020】
処理回路20は、PD14の出力信号に基づいてレーザ発振器1を駆動するレーザドライバ21とシャッタ23を駆動するシャッタドライバ22を制御する。
【0021】
次に、この実施形態の動作を説明する。
【0022】
図2は、本発明の第1の実施形態に係るレーザ光強度と放射光強度の時間的な変化を示す図であり、実線はレーザ光を、点線は放射光を、示している。また、図中P1はレーザ光のピークパワー値、Ithは検出信号強度すなわち放射光強度の閾値である。
【0023】
スキャナ4およびXYステージ9を制御してレーザ光の光路の中心を加工位置に2次元的に位置決めした後、レーザ発振器1を動作させ、レーザ光をパルス状に出力させる。レーザ発振器1から出力された光路が紙面と平行なレーザ光は、偏光板2、シャッタ23を通過し、アパーチャ3により外形を整形され、スキャナ4を介してfθレンズ7に入射し、加工対象8の上に結像される。そして、レーザ光の一部は上層8aに穴を明け、一部は上層8aで反射されて検出器10に入射する。波長選択手段11は放射光を透過させ、加工部に供給されたレーザ光(以下、「加工用レーザ光」という。)等は透過させない。また、偏光選択手段12は、波長選択手段11で除去しきれなかった加工用レーザ光成分(後述するように、加工用レーザ光の偏光面をシャッタ23で回転させる場合があるため、上層8aで反射されたレーザ光には、偏光板2で規定される偏光成分以外の偏光が含まれる場合がある。)を除去するので、波長選択手段11を透過した放射光以外の光が偏光選択手段12を透過することはほとんどない。したがって、上層8aが加工されている間、すなわち放射光が発生しない間、PD14から出力される信号の強度は小さい。
【0024】
上層8aの一部が除去されて、加工用レーザ光が内層(ここでは、図6の内層8b)に照射されると、内層8bは放射光を放射する。放射光は、波長選択手段11および偏光選択手段12を透過し、レンズ13により集光されてPD14を照射する。照射光を受光したPD14は、処理回路20に受光信号を出力する。
【0025】
処理回路20は、受光信号の値と予め設定された値とを比較し、受光信号が予め設定された値以上になると上層8aがほぼ除去された判断し、スミアの除去を目的として、当該加工個所に対してさらに予め定める回数だけレーザ光を照射して(図中の過剰パルス)、当該位置における加工を終了する。
【0026】
このように、内層8bが加工されたことを検出してから穴明け加工を停止するので、上層8aの厚さにばらつきがあっても、内層8bを損傷させることなく上層8aを確実に加工することができると共に、スミアが加工部に残存することを防止できる。
【0027】
なお、加工対象8により反射された反射光は、一般に直線偏光を含む楕円偏光であるため、偏光選択手段12を1枚の偏光板で構成してもよい。
【0028】
また、シャッタ23としてEO素子を用いたが、音響光学素子(AO素子)を用いてもよい。
【0029】
ここで、スキャナ4でスキャニング可能な領域に複数個の穴を明ける場合、放射光の強度が予め定める値以上になるまでは加工個所毎に連続的にパルス状のレーザ光を照射し、その後、レーザ光のエネルギーの値を小さくして、各穴にさらに数パルスのレーザ光を照射するようにすると、加工する穴の数に関わらず、レーザパワーの調節を1回にすることができるので、制御が容易になると共に加工能率を向上させることができる。
【0030】
ところで、PD14の出力信号の強度、すなわち放射光の強度を予め設定された値(閾値)と比較する場合、ノイズ等の影響を避けるために閾値を大きくすると内層8bが損傷する場合がある。一方、閾値を小さくすると上層8aの除去が不十分になる場合がある。このため、閾値を決定するには予め十分な確認試験を行うことが必要になる。
【0031】
そこで、放射光の発生を放射光の強度だけでなく、他の手段で確認するようにすると、確認試験の量を軽減することができると共に、内層が露出したことの判定の信頼性をさらに向上させることができる。
【0032】
<第2の実施形態>
図3は、本発明の第2の実施形態に係るレーザ光強度と放射光強度の時間的な変化を示す図であり、実線はレーザ光を、点線は放射光を、示している。
【0033】
内層8bが露出している場合、同図(a)に示すように、レーザ光が照射されるとほぼ同時に検出信号の強度が大きくなる。また、スミアが存在する場合、同図(b)に示すように、内層8bが露出している場合に比べて検出信号の出現のタイミングが遅れたり、強度が小さかったりする。また、内層が露出していない場合、同図(c)に示すように、波長選択手段11と偏光選択手段12によって除去しきれなかった加工用レーザ光の成分がノイズとして検出される。
【0034】
そこで、内層8bが露出している時の、レーザ光が出力されてから検出信号の強度が予め定める値(図中のS)以上になるまで時間t0を、予め実験的に求めておく。そして、加工時、レーザ光が出力されてから検出信号の強度が予め定める値(図中のS)以上になるまで時間tを時間t0と比較し、時間tが時間t0以下である場合に穴底が内層8bに到達したと判定するようにすると、判定の精度が向上するので、加工精度を向上させることができると共に、内層の損傷を防止することができる。
【0035】
ところで、放射光の強度が予め定める値を超えた後さらにレーザ光を照射することによりスミアを確実に除去することはできるが、内層8bを損傷させてしまう場合もあり得る。
【0036】
<第3の実施形態>
図4は、本発明の第3の実施形態に係るレーザ光の波形と検出信号との関係を示す図である。
【0037】
レーザ光のピークパワー値P1とパルス幅T1を定め、上層8aの平均厚さから、この場合における上層8aを除去するために必要なパルス数Navを予め算出しておく。そして、加工パルス数がNavに近づくまではピークパワー値P1で加工を行い、その後はピークパワー値P1よりも小さいピークパワー値P2(ただし、パルス幅は同じである。)で加工をする。この場合、ピークパワーの値を切り替えるパルス数は上層8aの厚さのばらつきを考慮して、ピークパワーP2で加工しているときに内層8bが露出し始めるように決定しておくのが実用的である。
【0038】
図4の場合、ピークパワー値を小さくしてから2回目の照射時にPD14の出力信号が大きくなったので、この時点で内層8bが露出したと判定し、その後さらに2回レーザ光を照射して加工を終了している。
【0039】
また、図5に示すように、加工パルス数がNavに近づいた後、ピークパワー値は変えず、その後のパルス幅T2を、内層8bが露出するまでのパルス幅T1よりも小さくしても、図4の場合と同様の結果を得ることができる。
【0040】
図5の場合、パルス幅を小さくしてから1回目の照射時にPD14の出力信号が大きくなったので、この時点で内層8bが露出したと判定し、その後さらに2回レーザ光を照射して加工を終了している。
【0041】
このようにすると、内層8bが露出した時のレーザ光のエネルギが小さいので、内層8bの損傷を抑えることができ、しかも、スミアをほぼ除去することができる。
【0042】
なお、ピークパワー値の変更およびパルス幅の変更は、EO素子24の印加電圧を調整することにより容易に行うことができる。
【0043】
また、上記いずれの場合も、前記レーザ光を最後に照射するときの前記放射光の強度と予め設定した値とを比較するようにすると、加工の信頼性を向上させることができる。
【0044】
また、レーザ光のピークパワー値あるいはパルス幅をEO素子24で変更するようにしたが、レーザ発振器1の出力を変更するようにしてもよい。
【0045】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、内層が放射する放射光により、穴底が内層に到達したことを判断するので、内層の反射率の影響を受けることがない。
【0046】
また、検出器内の偏光規定手段は、レーザ光の光路途中に設けられた偏光を規定する偏光規定手段の作用と相まって加工部で反射された加工用レーザ光の大部分を除去するので、放射光を精度良く検出することができる。しかも、放射光を検出してからさらにレーザ光を照射することにより確実にスミアを除くことができる。また、加工終了間近にレーザ光のエネルギを減少させることにより内層の損傷を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るレーザ加工機の構成図である。
【図2】本発明におけるレーザ光の波形と検出信号との関係を示す図である。
【図3】本発明におけるレーザ光強度と放射光強度の時間的な変化を示す図である。
【図4】本発明におけるレーザ光の波形と検出信号との関係を示す図である。
【図5】本発明におけるレーザ光の波形と検出信号との関係を示す図である。
【図6】多層プリント基板の側面図である。
【符号の説明】
10 検出器
20 処理回路
21 レーザドライバ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a laser processing method and a laser processing apparatus for processing a hole connecting a surface and a target inner layer into a processing target by irradiating pulsed laser light a plurality of times.
[0002]
[Prior art]
FIG. 6 is a side view of the multilayer printed board. The multilayer printed circuit board 8 includes an upper layer (surface layer) 8a, a plurality of inner layers (intermediate layers) 8b, 8c,... And a back layer 8z. When processing a hole (hereinafter referred to as “upper layer” from the surface to the target inner layer) that reaches the target inner layer (for example, the inner layer 8b) from the surface in such a multilayer substrate, the processing is performed using laser light. Then, processing efficiency can be improved. However, since the thickness of the upper layer varies, if the processing conditions are determined according to the case where the thickness of the upper layer is the largest, the inner layer is damaged where the thickness of the upper layer is thin. For this reason, it is necessary to process the upper layer without damaging the inner layer.
[0003]
Therefore, in Japanese Patent Laid-Open No. 5-261777, the processing state of a hole is estimated from the emission spectrum of a plume (plasma-like object) generated during processing, and laser light irradiation is performed before damaging the target inner layer. I try to stop.
[0004]
In Japanese Patent Laid-Open No. 10-85976, the laser output is controlled by detecting the reflected light from the target inner layer.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the former of the above prior art does not disclose a specific method for detecting the plume and a specific method for controlling the laser light after the processing end signal is detected. For this reason, it is possible to effectively select the processing end signal from the laser beam for processing and to minimize damage to the inner layer, and to prevent smear (the upper layer component remaining on the surface of the inner layer, when the inner layer is a copper foil. In order not to exist, it is unclear how the laser beam should be controlled when a signal is obtained.
[0006]
Further, since the latter of the prior art uses reflected light as the processing end signal, it is difficult to detect the processing end when the reflectance of the inner layer is low.
[0007]
The object of the present invention is to solve the above-described problems in the prior art and minimize damage to the inner layer when machining a hole that connects the surface and the intended inner layer in a multilayer structure to be machined. It is in providing the laser processing method and laser processing apparatus which do not have smear.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the first means is a laser processing method for processing a hole connecting a surface and a target inner layer into a processing target by irradiating a pulsed laser beam a plurality of times for each target position. In this case, for each target position, a standard number of times of irradiation required to remove the upper layer of the average thickness with the laser beam of the first energy is obtained, and a first number of times of irradiation that is less than the determined number of times of irradiation is obtained. The laser beam having the first energy is irradiated with the first number of times of irradiation, and then the laser beam having the second energy smaller than the energy of the laser beam having the first number of irradiations is irradiated, and the second After the intensity of the radiated light emitted by the inner layer processed by the laser beam having the energy of a predetermined value or more becomes a predetermined value or more, the second number of times of irradiating the laser beam having the second energy at the target position. Further irradiation And wherein the door.
[0010]
The second means measures the time from the start of the output of the laser light until the intensity of the emitted light becomes equal to or greater than a predetermined value every time the laser light is output. When the measured time is shorter than a predetermined time, it is determined that the inner layer is exposed .
[0011]
A third means is a laser processing apparatus comprising a radiated light detecting means for detecting radiated light emitted by a processing target processed by a laser beam, wherein the laser beam is placed in an optical path of the laser light reaching the processing target. Polarization means for defining the polarization direction and shutter means are arranged, and the radiation detecting means blocks the laser beam component for processing whose polarization direction is defined by the polarization means reflected from the object to be processed and the radiation. Selection means for transmitting light, measurement means for measuring the intensity of the emitted light, a first number of times of irradiation of the laser light by the first energy, and a second by a second energy smaller than the first energy. setting means for setting the number of times of irradiation, the first laser light energy after irradiated by the first irradiation times, performs laser light irradiation by the second energy, the emitted light Characterized in that the intensity is provided with control means for irradiating a laser beam of the second energy to the radiation position of the emitted light after becoming more predetermined value by the second number of times of irradiation, the.
[0013]
In addition, the fourth means is the third means in which, every time the laser light is output, the time from when the output of the laser light is started until the intensity of the radiated light becomes a predetermined value or more. Measuring means for measuring, and determining means for determining that the inner layer is exposed when the time measured by the measuring means is shorter than a predetermined time are provided.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
<First Embodiment>
Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiments.
[0015]
FIG. 1 is a configuration diagram of a laser beam machine according to the first embodiment of the present invention.
[0016]
On the optical path of the laser oscillator 1, a polarizing plate 2, a shutter 23, an aperture 3, a mirror 5 of the scanner 4, an fθ lens 7, and a processing target 8 are arranged.
[0017]
The shutter 23 includes an electro-optic element (hereinafter referred to as “EO element”) 24 and a polarizing plate 25 whose polarization plane is parallel to the polarization plane of the polarizing plate 2. The EO element 24 to which a voltage is applied has a function of rotating the polarization plane of incident light by an angle proportional to the applied voltage, and the incident voltage can be changed by changing the voltage applied to the EO element 24 from 0 to a half-wave voltage. Light can be polarized from 0 to 90 degrees. Since the shutter 23 has a configuration in which the polarizing plate 25 is disposed on the emission side of the EO element 24, the opening degree of the shutter 23 is changed from fully open (the applied voltage is 0) by changing the voltage applied to the EO element 24. It can be changed at a high speed up to the fully closed state (applied voltage is a half-wave voltage).
[0018]
The mirror 5 is supported by the output shaft of the motor 6 and can be positioned at any angle around the axis of rotation perpendicular to the paper surface. An object to be processed 8 (here, a multilayer printed board) is fixed to an XY stage 9.
[0019]
A detector 10 is arranged so as to face the multilayer printed board 8. The detector 10 includes a wavelength selection unit 11, a polarization selection unit 12, a lens 13, and a PD (photodiode) 14. The wavelength selection unit 11 transmits light having a wavelength unique to the material of the inner layer 8b radiated by the inner layer 8b processed by the laser light (hereinafter referred to as “radiated light”) and does not transmit other light. The polarization selection means 12 is configured by combining a quarter wavelength plate and a polarizing plate. The PD 14 is connected to the processing circuit 20.
[0020]
The processing circuit 20 controls the laser driver 21 that drives the laser oscillator 1 and the shutter driver 22 that drives the shutter 23 based on the output signal of the PD 14.
[0021]
Next, the operation of this embodiment will be described.
[0022]
FIG. 2 is a diagram showing temporal changes in the laser light intensity and the emitted light intensity according to the first embodiment of the present invention, where the solid line shows the laser light and the dotted line shows the emitted light. In the figure, P1 is the peak power value of the laser beam, and Ith is the threshold value of the detection signal intensity, that is, the emitted light intensity.
[0023]
After controlling the scanner 4 and the XY stage 9 to two-dimensionally position the center of the optical path of the laser beam at the processing position, the laser oscillator 1 is operated to output the laser beam in a pulsed manner. Laser light whose optical path output from the laser oscillator 1 is parallel to the paper surface passes through the polarizing plate 2 and the shutter 23 , is shaped by the aperture 3, enters the fθ lens 7 through the scanner 4, and is processed 8 The image is formed on the top. A part of the laser light makes a hole in the upper layer 8 a, and a part of the laser light is reflected by the upper layer 8 a and enters the detector 10. The wavelength selection unit 11 transmits the radiated light, and does not transmit the laser beam (hereinafter referred to as “processing laser beam”) supplied to the processing unit. In addition, the polarization selection unit 12 is a laser beam component for processing that could not be removed by the wavelength selection unit 11 (as will be described later, the polarization plane of the processing laser beam may be rotated by the shutter 23, so the upper layer 8a The reflected laser light may include polarized light other than the polarized light component defined by the polarizing plate 2). Therefore, light other than the emitted light that has passed through the wavelength selecting unit 11 is polarized light selecting unit 12. Is hardly transmitted. Therefore, the intensity of the signal output from the PD 14 is small while the upper layer 8a is being processed, that is, while no emitted light is generated.
[0024]
When a part of the upper layer 8a is removed and the processing laser light is irradiated onto the inner layer (in this case, the inner layer 8b in FIG. 6), the inner layer 8b emits radiated light. The emitted light passes through the wavelength selection unit 11 and the polarization selection unit 12 and is collected by the lens 13 to irradiate the PD 14. The PD 14 that has received the irradiation light outputs a light reception signal to the processing circuit 20.
[0025]
The processing circuit 20 compares the value of the received light signal with a preset value , determines that the upper layer 8a has been substantially removed when the received light signal is equal to or greater than the preset value, and for the purpose of removing smear, Further, the laser beam is irradiated to the processing portion a predetermined number of times (excess pulse in the drawing), and the processing at the position is finished.
[0026]
Thus, since the drilling process is stopped after detecting that the inner layer 8b has been processed, even if the thickness of the upper layer 8a varies, the upper layer 8a is reliably processed without damaging the inner layer 8b. In addition, it is possible to prevent smear from remaining in the processed portion.
[0027]
In addition, since the reflected light reflected by the processing object 8 is generally elliptically polarized light including linearly polarized light, the polarization selecting means 12 may be configured by a single polarizing plate.
[0028]
Further, although an EO element is used as the shutter 23 , an acousto-optic element (AO element) may be used.
[0029]
Here, when a plurality of holes are made in a region that can be scanned by the scanner 4, pulsed laser light is continuously irradiated for each processing portion until the intensity of the emitted light becomes a predetermined value or more, and then If the laser beam energy value is reduced and each hole is further irradiated with several pulses of laser light, the laser power can be adjusted once regardless of the number of holes to be processed. Control becomes easy and processing efficiency can be improved.
[0030]
By the way, when the intensity of the output signal of the PD 14, that is, the intensity of the emitted light is compared with a preset value (threshold), the inner layer 8 b may be damaged if the threshold is increased in order to avoid the influence of noise or the like. On the other hand, when the threshold value is reduced, the removal of the upper layer 8a may be insufficient. For this reason, it is necessary to perform a sufficient confirmation test in advance to determine the threshold value.
[0031]
Therefore, if the generation of synchrotron radiation is confirmed not only by the intensity of the synchrotron radiation but also by other means, the amount of confirmation tests can be reduced, and the reliability of determining whether the inner layer has been exposed is further improved. Can be made.
[0032]
<Second Embodiment>
FIG. 3 is a diagram showing temporal changes in the laser light intensity and the emitted light intensity according to the second embodiment of the present invention, where the solid line shows the laser light and the dotted line shows the emitted light.
[0033]
When the inner layer 8b is exposed, the intensity of the detection signal increases almost simultaneously with the laser light irradiation as shown in FIG. In addition, when smear is present, the appearance timing of the detection signal is delayed or the intensity is small as compared with the case where the inner layer 8b is exposed, as shown in FIG. Further, if the inner layer is not exposed, as shown in FIG. (C), components of the processing laser light not threshold divided by the wavelength selection means 11 and the polarization selecting means 12 is detected as noise.
[0034]
Therefore, the time t0 is experimentally obtained in advance until the intensity of the detection signal becomes equal to or higher than a predetermined value (S in the figure) after the laser light is output when the inner layer 8b is exposed. Then, at the time of processing, the time t is compared with the time t0 until the intensity of the detection signal is equal to or greater than a predetermined value (S in the figure) after the laser beam is output. If it is determined that the bottom has reached the inner layer 8b, the determination accuracy is improved, so that the processing accuracy can be improved and damage to the inner layer can be prevented.
[0035]
By the way, although smear can be reliably removed by further irradiating laser light after the intensity of the emitted light exceeds a predetermined value, the inner layer 8b may be damaged.
[0036]
<Third Embodiment>
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the waveform of the laser beam and the detection signal according to the third embodiment of the present invention.
[0037]
The peak power value P1 and pulse width T1 of the laser beam are determined, and the number of pulses Nav necessary for removing the upper layer 8a in this case is calculated in advance from the average thickness of the upper layer 8a. Then, processing is performed with the peak power value P1 until the number of processing pulses approaches Nav, and thereafter processing is performed with a peak power value P2 smaller than the peak power value P1 (however, the pulse width is the same). In this case, it is practical to determine the number of pulses for switching the peak power value so that the inner layer 8b starts to be exposed when processing at the peak power P2 in consideration of the variation in the thickness of the upper layer 8a. It is.
[0038]
In the case of FIG. 4, since the output signal of the PD 14 increased during the second irradiation after decreasing the peak power value, it was determined that the inner layer 8b was exposed at this point, and then the laser beam was irradiated twice more. Processing has been completed.
[0039]
Further, as shown in FIG. 5, after the number of machining pulses approaches Nav, the peak power value is not changed, and even if the subsequent pulse width T2 is smaller than the pulse width T1 until the inner layer 8b is exposed, The same result as in the case of FIG. 4 can be obtained.
[0040]
In the case of FIG. 5, since the output signal of the PD 14 is increased at the first irradiation after reducing the pulse width, it is determined that the inner layer 8b is exposed at this time, and then the laser beam is irradiated twice more for processing. Has ended.
[0041]
In this way, since the energy of the laser beam when the inner layer 8b is exposed is small, damage to the inner layer 8b can be suppressed, and smear can be almost removed.
[0042]
The peak power value and the pulse width can be easily changed by adjusting the voltage applied to the EO element 24.
[0043]
In any of the above cases, the processing reliability can be improved by comparing the intensity of the emitted light when the laser beam is last irradiated with a preset value.
[0044]
Further, although the peak power value or pulse width of the laser beam is changed by the EO element 24, the output of the laser oscillator 1 may be changed.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is determined that the hole bottom has reached the inner layer by the radiated light radiated from the inner layer, so that it is not affected by the reflectance of the inner layer.
[0046]
In addition, the polarization defining means in the detector removes most of the processing laser light reflected by the processing portion in combination with the action of the polarization defining means provided in the optical path of the laser light. Light can be detected with high accuracy. In addition, smear can be reliably removed by irradiating laser light after detecting the emitted light. In addition, damage to the inner layer can be suppressed by reducing the energy of the laser light near the end of processing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a laser beam machine according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between a waveform of a laser beam and a detection signal in the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing temporal changes in laser light intensity and emitted light intensity in the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the waveform of a laser beam and a detection signal in the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a waveform of a laser beam and a detection signal in the present invention.
FIG. 6 is a side view of a multilayer printed board.
[Explanation of symbols]
10 Detector 20 Processing Circuit 21 Laser Driver

Claims (4)

目標位置毎にパルス状のレーザ光を複数回照射して、表面と目的とする内層とを接続する穴を加工対象に加工するレーザ加工方法において、
前記目標位置毎に、第1のエネルギの前記レーザ光で平均厚さの上層を除去するために必要な標準的な照射回数を求め、求められた照射回数より少ない第1の照射回数を定めておき、
前記第1のエネルギのレーザ光を前記第1の照射回数照射した後、前記第1の照射回数のレーザ光のエネルギより小さい第2のエネルギのレーザ光を照射し、
前記第2のエネルギの前記レーザ光により加工された前記内層が放射する放射光の強度が予め定める値以上になった後、当該目標位置に前記第2のエネルギの前記レーザ光を予め定める第2の照射回数さらに照射することを特徴とするレーザ加工方法。
In a laser processing method of irradiating a pulsed laser beam a plurality of times for each target position and processing a hole connecting a surface and a target inner layer into a processing target,
For each target position, a standard number of irradiations required to remove the upper layer of the average thickness with the laser beam having the first energy is obtained, and a first number of irradiations less than the obtained number of irradiations is determined. Every
After irradiating the laser beam of the first energy for the first number of times of irradiation, irradiating a laser beam of a second energy smaller than the energy of the laser beam for the first number of irradiations,
After the intensity of the radiated light emitted from the inner layer processed by the laser beam having the second energy becomes equal to or higher than a predetermined value, the second laser beam having the second energy is predetermined at the target position . The number of times of irradiation is further irradiated.
前記レーザ光が出力される毎に、前記レーザ光の出力が開始されてから前記放射光の強度が予め定める値以上になるまでの時間を計測し、
計測された時間が予め定める時間よりも短い場合に、前記内層が露出したと判定することを特徴とする請求項1記載のレーザ加工方法。
Each time the laser beam is output, the time from when the output of the laser beam is started until the intensity of the radiated light becomes a predetermined value or more is measured,
The laser processing method according to claim 1, wherein the inner layer is determined to be exposed when the measured time is shorter than a predetermined time.
レーザ光により加工された加工対象が放射する放射光を検出する放射光検出手段を備えたレーザ加工装置において、
前記加工対象に至る前記レーザ光の光路に、前記レーザ光の偏光方向を規定する偏光手段と、シャッタ手段とを配置し、
前記放射光検出手段に、加工対象から反射された前記偏光手段により偏光方向が規定された加工用レーザ光成分を阻止すると共に前記放射光を透過させる選択手段と、
前記放射光の強度を測定する測定手段と、
第1のエネルギによるレーザ光の第1の照射回数と、該第1のエネルギより小さい第2のエネルギによる第2の照射回数とを設定する設定手段と、
前記第1のエネルギのレーザ光を前記第1の照射回数で照射した後に、前記第2のエネルギによるレーザ光の照射を行い、
前記放射光の強度が予め定める値以上になった後に前記放射光を放射した位置に前記第2のエネルギのレーザ光を前記第2の照射回数で照射させる制御手段と、を設けた、ことを特徴とするレーザ加工装置。
In a laser processing apparatus provided with a radiant light detection means for detecting radiant light emitted by a workpiece processed by laser light,
A polarizing unit that defines a polarization direction of the laser beam and a shutter unit are disposed in the optical path of the laser beam reaching the processing target,
A selection means for blocking the laser light component for processing whose polarization direction is defined by the polarization means reflected from the object to be processed and transmitting the radiation light to the radiation light detection means;
Measuring means for measuring the intensity of the emitted light;
Setting means for setting the first number of times of irradiation of the laser beam with the first energy and the second number of times of irradiation with the second energy smaller than the first energy ;
After irradiating the laser beam of the first energy at the first number of irradiations, irradiating the laser beam with the second energy,
And control means for irradiating with the second number of times of irradiation of the laser beam of the second energy to the radiation position of the emitted light after the intensity of the emitted light is equal to or greater than the predetermined value, it was provided that A featured laser processing apparatus.
前記レーザ光が出力される毎に、前記レーザ光の出力が開始されてから前記放射光の強度が予め定める値以上になるまでの時間を計測する計測手段と、
前記計測手段で計測された時間が予め定める時間よりも短い場合に、前記内層が露出したと判定する判定手段と、
を設けたことを特徴とする請求項3記載のレーザ加工装置。
Measuring means for measuring the time from when the output of the laser light is started until the intensity of the radiated light reaches a predetermined value or more each time the laser light is output;
A determination unit that determines that the inner layer is exposed when a time measured by the measurement unit is shorter than a predetermined time;
The laser processing apparatus according to claim 3, wherein:
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