印刷基板的激光加工方法及印刷基板的激光加工机技术

提供一种印刷基板的激光加工方法及印刷基板的激光加工机，能百分百活用激光振荡器的能力，且使供应到加工部的激光的能量均一，能提高加工质量及加工效率。所述印刷基板的激光加工方法，是利用由高频脉冲RF控制输出的激光振荡器对工件照射光束以进行加工，其中，从加工开始到加工结束间，若于预定时间内未启动所述高频脉冲RF时，则重复地以预定期间启动所述高频脉冲RF，并且将输出的所述光束射入用于吸收所述光束的能量的阻尼。收所述光束的能量的阻尼。收所述光束的能量的阻尼。

【技术实现步骤摘要】
印刷基板的激光加工方法及印刷基板的激光加工机


[0001]本专利技术有关于一种印刷基板的激光加工方法及印刷基板的激光加工机。所述印刷基板为组合式的印刷基板，在构成为表面的铜层与下层的铜层间夹有以含有玻璃纤维或填料的树脂形成的绝缘层。所述激光加工方法是在所述印刷基板上形成盲孔(非贯穿孔，以下简称为凹孔或BH)以连接表面的铜层与下层的铜层，或是在两面基板的正面与背面分别进行加工以形成贯孔(贯穿孔，以下称为贯穿孔或TH)以连接正面的铜层与背面的铜层。

技术介绍

[0002]首先，说明现有的激光加工机的构造。
[0003]图5是现有的激光加工机的构造图。
[0004]激光振荡器1输出脉波状直线偏光的激光光束2(以下简称为「光束2」)。
[0005]配置在激光振荡器1与板6间的光束径调整装置3是用于调整光束2的能量密度的装置，通过变更光束2的外径，以调整激光的能量密度。也就是，光束2在光束径调整装置3的前后的能量没有变化，因此，从光束径调整装置3所射出的光束2可以视为是从激光振荡器1所输出的光束2。因此，以下将激光振荡器1与光束径调整装置3合并称为激光输出装置lA。此外，也有可能不使用光束径调整装置3。光束径调整装置3与板6间配置有偏光转换装置4。偏光转换装置4将直线偏光的光束2转换成为圆偏光的光束5。另外，偏光转换装置4具有反射光遮蔽机构(由于此机构为此业界所熟悉的内容，在此不再详细说明)，在加工中遮蔽从加工部反射回来的光束5，而具有预防从加工部反射回来的光束5对激光振荡器1造成损伤的机能。配置在偏光转换装置4与检流计反射镜7a间的板6是以光束5不能通过的材质(例如铜)所形成，且在预定的位置上形成有能选择的多个光圈8(一种窗口，在此是圆形的贯通孔)。板6受图中省略的驱动装置所驱动，将选择的光圈8的轴线定位到与光束5的轴线同轴的位置。
[0006]检流计装置7如图中的箭头所示，是由各自的旋转轴相互正交的两个检流计反射镜7a、7b所构成，而能将反射面定位于任意的角度。通过检流计反射镜7a、7b与fθ透镜9构成光轴定位机构C，将光束5的光轴定位于印刷基板10的所欲位置。光轴定位机构C受支撑框30支撑成为能沿着上下方向Z相对于图中未显示的加工头自由地定位。由检流计反射镜7a、7b的旋转角度与fθ透镜9的直径所决定的加工区域11是50mm
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50mm程度的大小。遮罩(hood)40包围fθ透镜9的下方及所欲加工的加工区域11上方，并被支撑成能相对于支撑光轴定位机构C的支撑框30在上下方向Z自由地定位，且其内部连接吸引装置(图未示)。此外，遮罩40在加工前被定位，其下端被定位于与印刷基板10的表面间存在预定间隙的位置，所以可以减少随着加工而产生的铜或绝缘物等微粒或喷溅物在fθ透镜9或印刷基板10的表面上的附着量。作为工件的印刷基板10是固定在沿与上下方向Z垂直且相交的方向X和方向Y延伸的X
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Y载台12上。控制装置20根据输入的控制编程，控制激光振荡器1、光束径调整装置3、板6的驱动装置、检流计反射镜7a、7b、及X
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Y载台12的运作。
[0007]参阅图5及图6，图6是显示印刷基板10中的加工区域11与加工顺序例的图。
[0008]以此印刷基板10为例，多个加工区域11被区分成为加工区域1101～1112，在方向X上排成3列而在方向Y上分成4段。而在加工凹孔时，令X
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Y载台12移动而使fθ透镜9面向加工区域1101～1112中被指定的任一个之后，首先，对这一个加工区域内全部的凹孔的铜层照射光束一次(也就是，照射一个脉冲的光束5，照射时间也就是脉宽例如是15μs)以加工凹孔(开设在铜层上的凹孔称为窗口)，之后，通过照射单一次或是多次的光束(脉宽例如是15μs)，对窗口下部的绝缘层进行加工，而完成这一个加工区域内的凹孔。此外，通常是从图中左端的加工区域1101开始加工，并以图中箭头R所示的顺序进行加工，而最后在加工区域1112结束加工。
[0009]此外，激光振荡器1是在输入高频脉冲RF时，其内部的激光媒介振荡而输出激光的装置，激光输出受到输入的高频脉冲RF的开闭所控制。也就是，启动高频脉冲RF时振荡激光，停止高频脉冲RF时停止振荡激光。激光振荡器1的振荡频率如果是10kHz，则脉冲周期是100μs。
[0010]然而，如果激光振荡器1是二氧化碳激光振荡器，则在激光振荡器1启动后，在累积于激光介质中的能量到达一定值为止的期间(以下称为「启动时的稳定化期间」)中输出会不稳定。而且，即使在激光振荡器1启动之后，例如，如果X
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Y载台12在加工区域11之间移动，则由于移动期间中不照射光束5，因此随着移动时间变长而激光振荡的间隔也变长，可能造成光束5的输出不稳定。对此，为了使如此状况下的光束输出稳定，将输入到激光振荡器1的高频脉冲RF的大小设置为不至于输出激光的大小(此状态称为预燃(simmer)状态)，以确保在加工开始时可以获得稳定的输出。如此，即使在激光电源刚启动后，或是在X
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Y载台12刚移动后，也能立刻地加工出具有实用直径的凹孔。
[0011]在此，上述启动时的稳定化期间大约是5秒(5000ms)。此外，X
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Y载台12从某一个加工区域移动到下一个加工区域所需要的移动时间为200ms以上。而如果激光振荡的间隔未满20ms，则激光振荡器的输出不会降低。
[0012]至于，通常如果是在加工区域11内进行凹孔加工，其脉冲频率是2～3kHz(也就是脉冲间隔的平均时间是0.3～0.5ms)左右。
[0013]专利技术所欲解决的课题：
[0014]如以上所述，除了启动时的稳定化期间以外，如果X
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Y载台12移动加工区域11所需的移动时间长，则能通过使激光振荡器1成为预燃状态，而能在例如对厚度2μm的铜层加工时，以小于3.5kHz的脉冲频率加工孔径50μm的凹孔，并达成实用的凹孔加工结果。
[0015]然而，如果是以3.5kHz以上的脉冲频率进行加工，则加工后的凹孔的直径会比目标的凹孔直径小5％以上。因此，单纯使激光振荡器1成为预燃状态，不足以百分百活用激光振荡器1的能力，不能提高加工质量及加工效率。

技术实现思路

[0016]本专利技术的目的在于提供一种印刷基板的激光加工方法及印刷基板的激光加工机，能百分百活用激光振荡器的能力，并且使供应到加工部的激光的光束模式(光束径方向上的能量分布，也就是输出分布)均一，而提高加工质量及加工效率。
[0017]本专利技术人为了研究造成预燃状态结束后所加工的凹孔直径变小的原因，进行了以下的实验。也就是，将脉冲周期设定在通常使用的一定频率(2～3kHz)，并以10ms为单位停
止激光振荡器，然后再次振荡。以功率计测量此时的输出变化，并且以红外线摄影机测量光束模式，以确认得到的光束模式及光束径的变化。由实验得知，输出与停止时间的长短无关而大略固定，但是如果假设重新开始振荡后的光束径的直径本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种印刷基板的激光加工方法，是利用由高频脉冲RF控制输出的激光振荡器对工件照射光束以进行加工，其特征在于：从加工开始到加工结束间，若于预定时间内未启动所述高频脉冲RF时，则重复地以预定期间启动所述高频脉冲RF，并且将输出的所述光束射入用于吸收所述光束的能量的阻尼。2.一种印刷基板的激光加工机，具备：激光振荡器，由高频脉冲RF控制输出；及光轴定位装置，由检流计装置与fθ透镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：荒井邦男，金谷保彦，波多泉，北泰彦，立石秀典，石井和久，佐藤龙生，
申请(专利权)人：达航科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：