專利名稱：用激光加工布線板的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將激光用于對(duì)布線板、所謂印刷線路板的布線板的通孔、內(nèi)孔、盲孔等進(jìn)行孔加工的加工方法及其裝置，尤其涉及用聚光特性變化的激光加工布線板的方法及其裝置。
圖14為說(shuō)明已有技術(shù)的模式圖。圖14中，1為激光振蕩器，2為來(lái)自激光振蕩器1的振蕩激光，3a、3b為對(duì)激光振蕩器1發(fā)出的振蕩激光2進(jìn)行轉(zhuǎn)折的轉(zhuǎn)折反射鏡(bend mirror)，4為其中心部分具有比激光光束直徑(下面簡(jiǎn)稱為“激光束徑”)小的開孔的像傳輸模板(image transferring mask)，5為電反射鏡(galvano-mirror)，6為如f-θ透鏡等透射型光學(xué)部件，7為構(gòu)成加工對(duì)象的布線板。
在上述圖14中，激光振蕩器1發(fā)出的振蕩激光2經(jīng)轉(zhuǎn)折反射鏡3a轉(zhuǎn)折，入射于像傳輸模板4。此時(shí)，激光2具有比像傳輸模板4孔徑大的光束直徑，經(jīng)過(guò)像傳輸模板4取出所需能量作為光束形狀。通過(guò)像傳輸模板4的激光2經(jīng)轉(zhuǎn)折反射鏡3b轉(zhuǎn)折，再經(jīng)電反射鏡5入射到f-θ透鏡6的規(guī)定位置，引向布線板7，對(duì)布線板7上的孔進(jìn)行加工。
激光，如圖15(a)中α、β、γ所示，眾所周知，經(jīng)過(guò)透鏡后的位置上強(qiáng)度分布各異。即，圖15(a)表示通過(guò)f-θ透鏡后的上述α、β、γ位置中的激光2，圖15(b)表示圖15(a)中α所示位置(即焦點(diǎn)位置)、β所示位置、γ所示位置中各自的光束強(qiáng)度分布，圖15(c)表示在圖15(a)中α、β、γ所示位置上光各束強(qiáng)度對(duì)布線板7加工的孔形狀圖。
對(duì)布線板7進(jìn)行孔加工時(shí)，通常將該布線板7置于圖15(a)中α所示位置處(即，焦點(diǎn)位置)。此時(shí)，激光2的強(qiáng)度分布具有如圖15(b)所示的平坦形狀，其結(jié)果，布線板7上如圖15(c)中α所示，能以高的正圓精度、在布線板7的板厚方向上加工成筆直的孔。
另一方面，將布線板7設(shè)在圖15(a)中β所示位置處時(shí)，將其稱為散焦?fàn)顟B(tài)，激光2的強(qiáng)度分布如圖15(b)中β所示，由于在如同具有聚光特性較差的激光2的強(qiáng)度分布狀態(tài)下照射布線板7，故形成如圖15(c)中β所示上部孔徑大下部孔徑小的錐孔。
再有，將布線板7設(shè)在圖15(a)中r所示位置處時(shí)，光束強(qiáng)度分布變成圖15(b)中γ所示，如圖15(c)中γ所示，可以使加工孔的錐角增大。由此可見，可通過(guò)散焦量的增減方便地改變加工孔的錐角，近年來(lái)越來(lái)越達(dá)到實(shí)用化的程度。
但在散焦?fàn)顟B(tài)下加工時(shí)，由于f-θ透鏡等的透射型光學(xué)部件的像散現(xiàn)象，而存在使加工孔正圓精度下降的問(wèn)題。
再有，很難在f-θ透鏡的激光入射位置的全部區(qū)域中，將通過(guò)f-θ透鏡后的激光的光軸設(shè)置得與布線板垂直，因此，在焦點(diǎn)位置上加工和散焦?fàn)顟B(tài)下加工，即使對(duì)準(zhǔn)同一位置，也會(huì)發(fā)生加工孔位置的偏差。所以必須在使散焦量變化時(shí)對(duì)位置偏差進(jìn)行校正，增加了無(wú)用作業(yè)。
本發(fā)明能克服上述問(wèn)題，其目的在于提供一種使用聚光特性可變的激光加工布線板的方法及其裝置，使得對(duì)加工孔可加工成預(yù)定的錐角。
本發(fā)明通過(guò)對(duì)設(shè)置于激光振蕩器與加工透鏡間光路上的遮擋部分激光的遮光體照射所述激光，并將通過(guò)所述遮光體的所述激光的非遮光部分引向所述加工透鏡，對(duì)所述布線板進(jìn)行加工。
本發(fā)明備有設(shè)置于激光振蕩器與加工透鏡間光路上的遮擋部分激光的遮光體，和將通過(guò)該遮光體的所述激光中非遮光部分引向所述加工透鏡的手段。
所述遮光體可用遮擋激光中心部分的構(gòu)件作成。
所述遮光體可用將激光遮擋成圓環(huán)狀的構(gòu)件作成。
所述遮光體可用激光遮光面積可變的構(gòu)件作成。
本發(fā)明用在激光光軸方向上可移動(dòng)的定位手段保持所述遮光體。
本發(fā)明可進(jìn)一步備有使入射于遮光體的激光束徑可改變的手段。
本發(fā)明在結(jié)構(gòu)上作成可按控制裝置的指令設(shè)定預(yù)定的遮光面積、遮光體的位置或激光束徑。
本發(fā)明可進(jìn)一步設(shè)有冷卻遮光體的手段。
本發(fā)明可用激光反射構(gòu)件構(gòu)成遮光體，同時(shí)設(shè)有激光吸收器(damper)。
下面結(jié)合


本發(fā)明較佳實(shí)施例。
圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的模式圖；圖2為第一實(shí)施例中所用遮光體結(jié)構(gòu)例的模式圖；圖3為對(duì)應(yīng)于遮光面積的光束強(qiáng)度分布和加工孔形狀變化的圖形；
圖4為本發(fā)明第二實(shí)施例的模式圖；圖5為第二實(shí)施例產(chǎn)生的光束強(qiáng)度分布模式圖；圖6為本發(fā)明第三實(shí)施例的模式圖；圖7為第三實(shí)施例產(chǎn)生的光束強(qiáng)度分布的模式圖；圖8為本發(fā)明第四實(shí)施例的模式圖；圖9為本發(fā)明第五實(shí)施例的模式圖；圖10為本發(fā)明第六實(shí)施例的模式圖；圖11為本發(fā)明第七實(shí)施例的模式圖；圖12為本發(fā)明第八實(shí)施例的模式圖；圖13為本發(fā)明第九實(shí)施例的模式圖；圖14為說(shuō)明已有技術(shù)的模式圖；圖15為散焦引起光束強(qiáng)度分布和加工孔形狀變化的圖形。
實(shí)施例1圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的模式圖。該圖1中，1為激光振蕩器，2為激光振蕩器1發(fā)出的振蕩激光，3a、3b為轉(zhuǎn)折激光振蕩器1振蕩的激光2的轉(zhuǎn)折反射鏡，4為中心部分具有比激光束徑小的開孔的像傳輸模板(image transferringmask)，10為遮光體，11為電反射鏡(galvano-mirror)，12為透射型光學(xué)部件，如f-θ透鏡，7為作為加工對(duì)象的布線板。
在上述圖1中，激光振蕩器1來(lái)的激光2經(jīng)轉(zhuǎn)折反射鏡3a轉(zhuǎn)折，通過(guò)像傳輸模板4，至轉(zhuǎn)折反射鏡3b轉(zhuǎn)折，這一過(guò)程與已有技術(shù)相同。其后，經(jīng)轉(zhuǎn)折射鏡3b轉(zhuǎn)折的激光2通過(guò)遮光體10遮擋外圍部分的光，有選擇地讓中心部分通過(guò)，經(jīng)電反射鏡11入射到f-θ透鏡12的預(yù)定位置后，引向布線板7，對(duì)其進(jìn)行孔加工。
圖2表示該實(shí)施例中遮光體10的結(jié)構(gòu)例，圖2(a)表示用其中心部分具有比激光2束徑小的開孔的構(gòu)件10a作成遮光體10的例子，圖2(b)表示用比激光2的束徑小的反射鏡10b作為遮光體10的結(jié)構(gòu)例子。這里，雖以像傳輸模板4、電反射鏡11及f-θ透鏡12的組合為例進(jìn)行說(shuō)明，但并不限定于這種像傳輸光學(xué)系統(tǒng)，對(duì)于用聚焦光學(xué)系統(tǒng)也能獲得同樣的效果。另外，也不限定于由電反射鏡11等構(gòu)成的掃描光學(xué)系統(tǒng)。
圖3表示圖1中遮光體10的遮光面積、激光2通過(guò)f-θ透鏡12成像在焦點(diǎn)位置上時(shí)的光束強(qiáng)度分布、及加工孔形狀的關(guān)系。
如該圖3所示，遮光體10的遮光面積越大則激光2的聚光特性越差。該特性與已有技術(shù)中散焦與激光光束強(qiáng)度分布之間的關(guān)系等效。因此，通過(guò)設(shè)置遮光體10可在布線板7上制成加工孔徑上部大下部小的錐形孔。
作為與本發(fā)明類似的例子，有特開平7-284976號(hào)公報(bào)中公開的發(fā)明，明顯可見該公報(bào)揭示的發(fā)明是通過(guò)濾波(trap)用模板濾除激光聚焦時(shí)所產(chǎn)生的焦點(diǎn)噪聲分量。然而，其中所揭示的發(fā)明目的在于僅遮斷所述噪聲分量，而與本發(fā)明連在焦點(diǎn)原有成像有用分量的一部分都遮斷，從而使聚光特性下降的發(fā)明目的是不同的。
作為特開平7-100685號(hào)公報(bào)中所揭示的發(fā)明，公開了一種在激光光束照射中連續(xù)改變光路中掩膜板(mask)開孔孔徑加工錐形孔的方法。其中所揭示的方法需要高速、高精度地控制掩膜板的開孔孔徑，裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而本發(fā)明在結(jié)構(gòu)上作成改變激光的聚光特性自身，一旦對(duì)預(yù)定的錐形設(shè)定成適當(dāng)?shù)恼诠饷娣e，就沒(méi)有必要在激光束照射中改變遮光面積，故裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
實(shí)施例2下面，參照?qǐng)D4、圖5說(shuō)明本發(fā)明第二實(shí)施例。通過(guò)用圖4(a)～(c)中20a～20c所示構(gòu)件構(gòu)成第一實(shí)施例中圖1所示遮光體10，就能有選擇地遮擋激光2中心部分的光，使激光2的聚光特性變差，從而可在布線板7上形成錐形孔。也即，圖4(a)表示用部件20a構(gòu)成遮光體20的例子，形成讓激光2通過(guò)環(huán)狀孔，在該孔的外圍部分及中心部分擋住激光2；圖4(b)表示用反射鏡20b構(gòu)成遮光體20的例子，該反射鏡20b直徑比激光2光徑大，其中心部分形成口徑比激光2光束直徑小的孔；圖4(c)表示用直徑比激光2光束直徑小的反射鏡20c構(gòu)成遮光體20的例子。
本實(shí)施例對(duì)激光2的強(qiáng)度分布如圖5所示近于高斯模的情況特別有效，稍微遮擋中心部分光束強(qiáng)度分布的強(qiáng)的部分，就能明顯使聚光特性變差，從而在布線板7上形成錐形孔。
實(shí)施例3下面，用圖6、圖7說(shuō)明本發(fā)明第三實(shí)施例。按照?qǐng)D6(a)～(c)中30a～30c那樣構(gòu)成圖1所示第一實(shí)施例中遮光體10，就能將激光2遮擋成圓環(huán)形，使激光2的聚光特性變差，從而能在布線板7上形成錐形孔。也即，圖6(a)表示用形成有雙環(huán)形孔的、該孔上通過(guò)激光2的構(gòu)件30a構(gòu)成遮光體30的例子；圖(b)表示用直徑比激光2束徑大、中心部分比激光2束徑小的形成有雙孔的反射鏡30b構(gòu)成遮光體30的例子；圖6(c)表示用直徑比激光2束徑小且中心部分開孔的反射鏡30c構(gòu)成遮光體30的例子。
本實(shí)施例對(duì)激光2強(qiáng)度分布近于多模的情況特別有效，稍稍擋掉光束強(qiáng)度分布的強(qiáng)的部分，就能明顯使聚光特性變差，從而可在布線板上形成錐形孔。
實(shí)施例4下面，用圖8說(shuō)明本發(fā)明第四實(shí)施例。該第四實(shí)施例通過(guò)用圖8(a)所示可手動(dòng)改變孔徑的虹彩光闌機(jī)構(gòu)的部件40a，或圖8(b)所示在同心圓上配置有直徑各異的多個(gè)孔的旋轉(zhuǎn)板機(jī)構(gòu)40b等所構(gòu)成的遮光體40來(lái)構(gòu)成圖1所示第一實(shí)施例中的遮光體10，使得激光2的遮光面積可變，故能簡(jiǎn)單地連續(xù)或斷續(xù)改變激光2的聚光特性。即能在連續(xù)或斷續(xù)改變布線板7中加工孔的錐角。
圖8所示第四實(shí)施例的遮光體40雖可手動(dòng)改變遮光面積，但也可通過(guò)設(shè)置步進(jìn)電機(jī)等的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)力傳送機(jī)構(gòu)、或與控制裝置通信的通信手段等，由控制裝置控制遮光面積。
實(shí)施例5下面，結(jié)合圖9說(shuō)明本發(fā)明第五實(shí)施例。圖9表示本發(fā)明第五實(shí)施例的模式圖，與圖1所示第一實(shí)施例的不同點(diǎn)在于，可用定位手段如定位導(dǎo)軌51等，通過(guò)手動(dòng)確定遮光體50在激光2的光軸方向上的位置。也即，激光2通過(guò)像傳輸模板4時(shí)漸漸發(fā)散，激光2的束徑從像傳輸模板4向著電反射鏡5越來(lái)越大。
因此，若遮光體50即使沒(méi)有改變遮光面積的手段而備有適當(dāng)?shù)恼诠饷娣e，通過(guò)在定位導(dǎo)軌51上使遮光體50作光軸方向的前后移動(dòng)，也能獲得與遮光面積變化的同等效果。此外，其它情況與第一實(shí)施例相同，故省略其說(shuō)明。
實(shí)施例6下面，按圖10說(shuō)明本發(fā)明第六實(shí)施例。圖10表示本發(fā)明第六實(shí)施例的模式圖。在該實(shí)施例中，備有置于遮光體60前面由透射型光學(xué)部件或反射型光學(xué)部件組合而成的束徑可變裝置61。因此，若遮光體60即使沒(méi)有改變遮光面積的手段但具有適當(dāng)?shù)恼诠饷娣e，通過(guò)用束徑可變裝置61適當(dāng)?shù)馗淖內(nèi)肷湔诠怏w60的束徑，也可改變激光2的聚光特性。
實(shí)施例7
下面，借助圖11說(shuō)明本發(fā)明第七實(shí)施例。圖11表示本發(fā)明第七實(shí)施例的模式圖。由于在遮光體70中因自身吸收遮光的激光2而發(fā)熱，因此會(huì)變形或損壞。故本實(shí)施例中，在結(jié)構(gòu)上作成通過(guò)冷卻遮光體70，故能防止遮光體70的變形或損壞，能長(zhǎng)期穩(wěn)定地發(fā)揮其功能。具體而言，有如圖11(a)所示在遮光體70內(nèi)部設(shè)置冷卻水通路的水冷方法，和圖11(b)所示從噴嘴71向遮光體70吹清凈氣體進(jìn)行空氣冷卻的冷卻遮光體70的方法等。
實(shí)施例8下面，結(jié)合圖12說(shuō)明本發(fā)明第八實(shí)施例。圖12表示本發(fā)明第八實(shí)施例的模式圖。在遮光體80中，因吸收遮光的激光2而自身發(fā)熱，故會(huì)變形或損壞。在本實(shí)施例中，通過(guò)對(duì)遮光體80的激光入射側(cè)蒸鍍金屬等方法制作反射鏡，使遮光體80的激光吸收率下降，由于降低了遮光體80的發(fā)熱，故能抑制遮光體80的變形或損壞。通過(guò)設(shè)置吸收由遮光體80反射的激光2那樣的激光吸收器(damper)81，故激光加工裝置能穩(wěn)定地工作。
實(shí)施例9下面，用圖13說(shuō)明本發(fā)明第九實(shí)施例。圖13表示本發(fā)明第九實(shí)施例的模式圖。先前的說(shuō)明表示具有像傳輸模板的像傳輸光學(xué)系統(tǒng)中的實(shí)施例，而本發(fā)明并不限于像傳輸光學(xué)系統(tǒng)。圖13為在不具有像傳輸模板的聚光光學(xué)系統(tǒng)中設(shè)置遮光體90的結(jié)構(gòu)模式。其它與上述各實(shí)施相同，故省略其說(shuō)明。
上面雖分別通過(guò)

了第一至第九實(shí)施例，但通過(guò)將各實(shí)施例相互組合，也能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的、效果。例如，可將圖9中說(shuō)明的第五實(shí)施例所示的遮光體50和定位導(dǎo)軌51的組合裝置代替圖1中說(shuō)明的第一實(shí)施例所示遮光板10等，可以有種種組合。
本發(fā)明通過(guò)在激光振蕩器和加工透鏡間的光路上設(shè)置遮擋部分激光的遮光體，將所述激光照射該遮光體，將通過(guò)所述遮光體的所述激光中非遮光部分引向所述加工透鏡，由于結(jié)構(gòu)上可改變激光的聚光特性，故可無(wú)散焦地在焦點(diǎn)位置處對(duì)加工孔的壁面進(jìn)行錐面加工。因此，不會(huì)發(fā)生因在散焦?fàn)顟B(tài)下加工產(chǎn)生的f-θ透鏡等的透射型光學(xué)部件的象散引起的加工孔正圓精度下降現(xiàn)象，從而能獲得每當(dāng)改變散焦量無(wú)需實(shí)施以往必須的位置偏差校正的、激光加工布線板的方法及加工裝置。
由于用遮擋激光中心部分的構(gòu)件構(gòu)成遮光體，結(jié)構(gòu)上可改變激光的聚光特性，故在激光強(qiáng)度分布接近高斯模情況下，通過(guò)稍微遮擋中心部分光束強(qiáng)度分布的強(qiáng)的部分就能簡(jiǎn)單地使聚光特性變差，就能在布線板上制作錐形孔。
由于用遮擋激光成圓環(huán)狀的構(gòu)件構(gòu)成遮光體，結(jié)構(gòu)上可改變激光的聚光特性，故在激光強(qiáng)度分布接近多模情況下，通過(guò)稍微遮擋光束強(qiáng)度分布的強(qiáng)的部分就能簡(jiǎn)單地使聚光特性變差，就能在布線板上制作錐形孔。
由于用可改變激光遮光面積的構(gòu)件構(gòu)成遮光體，故能容易改變激光的聚光特性。即能簡(jiǎn)單地改變加工孔壁面的錐角。
由于用在激光學(xué)軸方向上可移動(dòng)的定位手段保持遮光體，故能用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)改變激光的聚光特性。也即能以簡(jiǎn)單方式高可靠性地改變加工孔壁面的錐角。
本發(fā)明備有改變?nèi)肷湔诠怏w的激光束徑的手段，故能以簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)改變激光聚光特性。也即能以簡(jiǎn)單方式高可靠性地改變加工孔壁面的錐角。
本發(fā)明在結(jié)構(gòu)上可通過(guò)控制裝置的指令來(lái)設(shè)定預(yù)定的遮光面積、遮光體位置、或激光的束徑，故能操作自動(dòng)化，提高生產(chǎn)率。
本發(fā)明還通過(guò)設(shè)置冷卻遮光體的手段，使由于吸收遮掉的激光而造成遮光體的溫升小，故能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定地工作。
本發(fā)明在用激光反射構(gòu)件構(gòu)成遮光體的同時(shí)，還設(shè)置激光吸收器(damper)，故能使由于吸收遮蔽的激光而造成遮光體的溫升小，從而能長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。
權(quán)利要求
1.一種使用激光振蕩器振蕩的激光加工布線板上孔穴的激光加工布線板的方法，其特征在于，通過(guò)對(duì)設(shè)置于所述激光振蕩器與加工透鏡間光路上的遮擋部分所述激光的遮光體照射所述激光，并將通過(guò)所述遮光體的所述激光的非遮光部分引向所述加工透鏡，對(duì)所述布線板進(jìn)行加工。
2.一種用激光加工布線板的布線板加工裝置，使用激光振蕩器振蕩的激光對(duì)所述布線板進(jìn)行孔加工，其特征在于，備有設(shè)置于所述激光振蕩器與加工透鏡間光路上的遮擋部分所述激光的遮光體，和將通過(guò)該遮光體的所述激光中非遮光部分引向所述加工透鏡的手段。
3.如權(quán)利要求2所述的加工裝置，其特征在于，所述遮光體可以是遮擋激光中心部分的遮光體。
4.如權(quán)利要求2所述的加工裝置，其特征在于，所述遮光體可以是將激光遮擋成圓環(huán)狀的遮光體。
5.如權(quán)利要求2至4任一權(quán)利要求所述的加工裝置，其特征在于，所述遮光體可以是激光遮光面積可變的遮光體。
6.如權(quán)利要求2至4任一權(quán)利要求所述的加工裝置，其特征在于，用在激光光軸方向上可移動(dòng)的定位手段保持所述遮光體。
7.如權(quán)利要求2至4任一權(quán)利要求所述的加工裝置，其特征在于，可進(jìn)一步備有使入射于遮光體的激光光束徑可改變的手段。
8.如權(quán)利要求5所述的加工裝置，其特征在于，在結(jié)構(gòu)上作成可按控制裝置的指令設(shè)定預(yù)定的遮光面積。
9.如權(quán)利要求6所述的加工裝置，其特征在于，在結(jié)構(gòu)上作成可按控制裝置的指令將遮光體設(shè)定在預(yù)定的位置上。
10.如權(quán)利要求7所述的加工裝置，其特征在于，在結(jié)構(gòu)上作成可按控制裝置的指令設(shè)定入射遮光體的激光束徑成預(yù)定大小。
11.如權(quán)利要求2至4任一權(quán)利要求所述的加工裝置，其特征在于，可進(jìn)一步設(shè)有冷卻遮光體的手段。
12.如權(quán)利要求2至4任一權(quán)利要求所述的的加工裝置，其特征在于，可用激光反射構(gòu)件構(gòu)成遮光體，同時(shí)設(shè)有激光吸收器。
全文摘要
一種用激光加工布線板的方法及其裝置,其特征在于,在激光振蕩器與加工透鏡間的光路上設(shè)置遮擋部分激光的遮光體,對(duì)該遮光體照射所述激光,將通過(guò)所述遮光體的所述激光中非遮光部分引向所述加工透鏡,對(duì)布線板進(jìn)行加工。通過(guò)激光中聚光特性可變的激光,可將加工孔加工成預(yù)定的錐角。
文檔編號(hào)B23K26/38GK1178153SQ97115410
公開日1998年4月8日 申請(qǐng)日期1997年7月16日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月1日
發(fā)明者澤井秀一, 黑澤滿樹, 松原真人 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社