DE10149559A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Bohren gedruckter Verdrahtungsplatten - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Bohren gedruckter Verdrahtungsplatten

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Bohren blinder Bohrungen zum Herstellen einer Verbindung zwischen oberen leitfähigen Schichten und unteren leitfähigen Schichten gedruckter Verdrahtungsplatten durch Laserlicht. Die mit der Zielleiterschicht in Kontakt stehende Harzschicht wird mit Laserlicht so gebohrt, daß eine Restschicht verbleibt, und die Restschicht wird durch einen UV-Laserstrahl entfernt, dessen Energiedichte geringer als der Schwellenwert der Zerfallsenergie der leitfähigen Schicht und höher als der der Harzschicht ist. Die Vorrichtung für ein derartiges Bohren weist mindestens zwei Laserpfade auf. Die räumlichen Energieverteilungen werden durch Strahlenhomogenisiereinheiten in den Pfaden haubenförmig eingestellt, und die Durchmesser und die Energiedichten werden unabhängig eingestellt. Überdies sind die Pfade zur Verkürzung der Bearbeitungszeit in der Nähe der Oberfläche eines Substrats an einer gemeinsamen Achse ausgerichtet.

Description

TECHNISCHER BEREICH DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vor­ richtung zum Bohren gedruckter Verdrahtungsplatten mit Laserlicht. Insbesondere betrifft sie das Bohren blinder Bohrungen zum Herstellen einer Verbindung zwi­ schen oberen leitfähigen Schichten und unteren leitfähigen Schichten.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Fig. 17 zeigt ein Diagramm eines herkömmlichen optischen Systems zum Bohren mit Laserlicht. Bei diesem Laserbohrsystem wird ein von einem Laserkopf 1 emittierter Laserstrahl 2 durch einen Kollimator gebündelt und vergrößert oder ver­ kleinert und dann zum Bohren durch eine Öffnung 4 auf einen geeigneten Durch­ messer gebracht. Der geformte Laserstrahl 2 wird durch einen Eckspiegel 5 und ei­ nen Spiegel 14 in einem Bearbeitungskopf Z und dann durch zwei Galvanometer­ spiegel 15 a, 15 b auf eine f-θ-Linse 16 reflektiert. Der Laserstrahl 2 wird durch die Galvanometerspiegel 15 a, 15 b positioniert und trifft durch die f-θ-Linse vertikal auf einer Bearbeitungsoberfläche auf. Die Bearbeitung wird an jedem durch die Größe der f-θ-Linse 16 definierten Bearbeitungsbereich 18 ausgeführt, und der Bereich wird durch eine (nicht dargestellte) X-Y-Tabelle nacheinander von 18 1 nach 18 N bewegt.
Fig. 18 zeigt die Wirkungen des Kollimators 3 und der Öffnung 4. Die Diagramme im unteren Teil dieser Figur zeigen Verteilungsbeziehungen zwischen der Laserlichtenergie (Ordinate) und radialen Positionen im Laserstrahl (Abszisse). Da die räumliche Energieverteilung am Ausgangsfenster des Laserkopfs 1 im all­ gemeinen eine Gauss'sche Verteilung ist, ist die räumliche Energieverteilung des den Kollimator 3 durchlaufenden Laserstrahls ebenfalls eine Gauss'sche Verteilung. Die Größe des Laserstrahls kann durch Vergrößerungen (Vergrößerungsverhältnisse oder Verkleinerungsverhältnisse) des Kollimators 3 verändert werden. Dies bedeu­ tet, daß der Durchmesser des Laserstrahls klein wird und die räumliche Energiever­ teilung ein hohes Energiedichteprofil (oder Leistungsdichteprofil) mit der in Fig. 18a gezeigten "Verteilung a'" (gestrichelte Linie) aufweist, wenn die Vergrößerung gering ist, und daß der Durchmesser des Laserstrahls groß wird und die räumliche Energieverteilung ein niedriges Energiedichteprofil (oder Leistungsdichteprofil) mit der in Fig. 18a gezeigten "Verteilung b'" (gestrichelte Linie) aufweist, wenn die Vergrößerung stark ist.
Insbesondere kann bei einem größeren Durchmesser der Öffnung 4 der Bo­ den einer erzeugten Bohrung (d. h. die Oberfläche einer inneren leitfähigen Schicht) beschädigt werden, da die Energie in der Mitte konzentriert ist. Daher wird eine "Verteilung A'" (durchgehende Linie) oder eine "Verteilung B'" (durchgehende Li­ nie) eingestellt, um Beschädigungen durch Herausschneiden eines mittleren Teils des Strahls, der ein verhältnismäßig homogener Teil der Energieverteilung ist, mit­ tels der geeigneten Öffnung 4 zu vermeiden. Im folgenden wird eine vollständige räumliche Energieverteilung, die durch Entfernen der Öffnung 4 aus dem optischen Pfad erhalten wird, als "Verteilung C'" bezeichnet.
Fig. 18b zeigt andererseits eine räumliche Energieverteilung bei der Ver­ wendung einer Strahlenhomogenisiervorrichtung 30 im optischen Pfad. Die räumli­ che Energieverteilung wird durch die Strahlenhomogenisiervorrichtung 30 in Recht­ eckform gebracht, durch den Kollimator 3 verkleinert oder vergrößert ("Verteilung a" (gestrichelte Linie) oder "Verteilung b" (gestrichelte Linie) gemäß Fig. 18b), dann mit einer Öffnung 4 herausgeschnitten und hochgradig homogenisiert ("Ver­ teilung A" (durchgehende Linie) oder "Verteilung B" (durchgehende Linie) gemäß Fig. 18b). Im folgenden werden diese rechteckigen Verteilungen als "haubenförmi­ ge" Verteilungen bezeichnet, und eine durch Entfernen der Öffnung 4 aus dem opti­ schen Pfad mit der Strahlenhomogenisiervorrichtung 30 erhaltene vollständige, räumliche Energieverteilung wird als "Verteilung C" bezeichnet. Als Strahlenhomo­ genisiervorrichtung 30 können verschiedene im Handel erhältliche Produkte, wie ein asphärisches Linsensystem oder ein diffraktives optisches System, verwendet werden.
Typische Konstruktionen von gedruckten Verdrahtungsplatten sind ein "Glas enthaltendes Substrat" (ein FR-4-Substrat), das ein geschichtetes Substrat aus einer Schicht bzw. Schichten aus einem Leiter und einer Schicht oder Schichten aus einem Glasfasern enthaltenden Harz ist, die abwechselnd angeordnet sind, und des­ sen Oberflächenschicht eine leitfähige Schicht ist, ein "RCC-Substrat", das ein ge­ schichtetes Substrat aus einer Schicht bzw. Schichten aus einem Leiter und einer Schicht oder Schichten aus Harz ist, die abwechselnd angeordnet sind, und dessen Oberflächenschicht eine leitfähige Schicht ist, und ein "Direktharzsubstrat", dessen leitfähige Schicht mit einer Harzschicht überzogen ist. Als Harz werden hauptsäch­ lich Epoxid oder Polyimid verwendet. Statt Glasfasern werden gelegentlich Kera­ mikmaterialien verwendet, um die Harzschicht zu verstärken.
Die folgenden Bohrverfahren mit einem CO2-Laser mit einer Wellenlänge von 10,6 µm sind allgemein bekannt. Ein "CO2-Direktharzverfahren" bezeichnetes Verfahren zur Erzeugung einer blinden Bohrung in der Harzschicht eines Direkt­ harzsubstrats wurde in "GENERATING SMALL HOLES FOR IBMs NEW LSI PACKAGE DESIGN" in "IPC Technical Review", Seiten 12-15, April 1982 of­ fenbart und in der Praxis angewendet. Ein Verfahren zur Erzeugung einer blinden Bohrung in der Harzschicht eines Glas enthaltenden Substrats mit einem CO2-Laser nach der vorherigen Erzeugung eines Fensters durch chemisches Ätzen oder Bohren wurde in der japanischen Veröffentlichung Nr. 58-64097 JP A1 und dem US-Patent Nr. 5,010,232 offenbart.
Überdies wurde in der japanischen Veröffentlichung Nr. 01-266983 JP A1 ein Verfahren zum Bohren von Durchgangsbohrungen oder blinden Bohrungen in einem geschichteten Substrat aus mehreren abwechselnd angeordneten leitfähigen und Harzschichten offenbart. Hierbei handelt es sich um einen Prozeß zur Erzeu­ gung eines Fensters in einer leitfähigen Schicht durch eine wiederholte kreisförmige Bearbeitung (anders ausgedrückt durch "Hohlbohren") mit ultraviolettem Laserlicht ("UV-Laserlicht"), durch das Metalle effizient entfernt werden können, und Bohren einer Harzschicht mit CO2-Laserlicht.
Es ist jedoch bekannt, daß nach dem CO2-Laserbohren eine (als "Smear" bzw. "Rückstand" bezeichnete) dünne Restharzschicht mit einer Dicke (tc) im Be­ reich von 0,2-3 µm auf dem Boden der Bohrung, anders ausgedrückt, unmittelbar auf der leitfähigen Schicht, verbleibt. Überdies haben wir herausgefunden, daß die Dicke tc selbst dann nicht verändert werden kann, wenn die Energiedichten oder die Anzahl der abgegebenen CO2-Laserimpulse unterschiedlich verändert werden.
Das Folgende sind unsere Spekulationen bezüglich einer Ursache des Ver­ bleibs. Das CO2-Laserbohren ist ein Verfahren, bei dem der thermische Zerfall der Harzschicht bei einer durch die Absorption des Infrarotlaserlichts gesteigerten Tem­ peratur genutzt wird. Da die Wärmeleitfähigkeit der beispielsweise aus Kupfer be­ stehenden (inneren) leitfähigen Schicht 1000 Mal höher als die der Harzschicht ist, beginnt daher die Wärmeenergie in die innere leitfähige Schicht zu fließen, wenn die Harzschicht dünn wird. Daher kann die Temperatur der Harzschicht bei einer dünnen Restschicht nicht auf die Zerfallstemperatur ansteigen, und dementspre­ chend verbleibt die Restschicht mit einer Dicke von 0,2-3 µm.
Wenn die Schicht verbleibt, ist ein chemischer Prozeß zur Entfernung des Rückstands zum Entfernen der Restschicht unverzichtbar, der Schritte zum Vorbe­ handeln, Spülen, Kochen, Kühlen, Spülen, Aufquellen, Spülen, Entfernen des Rück­ stands durch Oxidation, Spülen, Neutralisieren, Spülen, Trocknen, etc. umfaßt. Bei diesem chemischen Prozeß zur Entfernung des Rückstands ist die Benetzbarkeit in den Bohrungen bei Bohrungsdurchmessern von weniger als 100 µm gering, d. h. die Flüssigkeit zur Entfernung des Rückstands kann nur schwer tief in die Bohrungen gelangen, und dadurch wird die Zuverlässigkeit des Prozesses verringert. Überdies tritt das Problem auf, daß die Durchmesser der Bohrungen beim Bohren mit einem CO2-Laser normalerweise maximal 10 µm größer werden, da die Seiten der Boh­ rungen durch die Flüssigkeit zur Entfernung des Rückstands ebenfalls um 3-5 µm abgetragen werden, obwohl der Zweck des Prozesses zur Entfernung des Rück­ stands das Entfernen der Restschicht auf dem Boden ist.
Andererseits wurde in "Excimer Lasers: An Emerging Technology in the Electronics Industry" im "IPC Technical Review", Seiten 16-20, November 1987 ein als "UV-Direktharzverfahren" bezeichnetes Verfahren zur Erzeugung einer blin­ den Bohrung in der Harzschicht eines Direktharzsubstrats mit einem UV-Laser of­ fenbart und in der Praxis eingesetzt. Ein Verfahren zur Erzeugung einer Bohrung in einem geschichteten Substrat aus leitfähigen Schichten und Harzschichten nur mit einem UV-Laser wurde im US-Patent Nr. 5,593,606 offenbart.
Bei dem UV-Laser, der sich von dem CO2-Laserverfahren unterscheidet, existiert keine Restschicht auf den Böden von Bohrungen. Wird jedoch genug Ener­ gie zum Erhalt einer praktischen Bearbeitungsgeschwindigkeit verwendet, wird die Oberfläche der leitfähigen Schicht auch durch die überschüssige Energie geglättet, und die auf der Platte fest ausgebildete Oberflächenrauhigkeit wird geschmolzen und zu einer gleichförmigen Oberfläche zersetzt. Insbesondere bei der Verwendung eines UV-Lasers mit Wellenlängenumwandlung, dessen Wellenlänge durch ein nicht lineares optisches Element umgewandelt wird, und dergleichen, wird die Oberfläche der untersten leitfähigen Schicht leicht beschädigt, da es schwierig ist, die Impulsenergie bei der Verarbeitung zu verändern und die Variation der Dicke der Harzschichten im Vergleich zur Dicke der Harzschicht von 65 µm eine Größe von 20 µm aufweist. Da die Lichtenergie, die den Boden der Durchgangsbohrung erreicht, überdies gesteigert wird, wenn der Energieabsorptionskoeffizient der Harz­ schicht gering ist, wird die gespeicherte Lichtenergie unmittelbar über der leitfähi­ gen Schicht gesteigert. Da das Harz auf dem Boden einer Durchgangsbohrung durch die gespeicherte Energie abgebaut und verdampft wird, wird daher die Harzschicht auf der Bodenkante durch die Dampfenergie abgeschält. Diese Schäden können durch Verringern der Lichtimpulsenergie vermieden werden, doch die Verarbei­ tungsgeschwindigkeit wird verringert, da die Anzahl der abgegebenen Impulse ge­ steigert werden muß.
Bei der Verarbeitung eines Glas enthaltenden Substrats mit einem UV- Laser wird nicht nur die Oberfläche der leitfähigen Schicht durch die überschüssige Energie geglättet, sondern es wird auch die Seitenwand der Durchgangsbohrung in eine Faßform gebracht, und die Glasfasern stehen vor.
Folgendes sind unsere Spekulationen bezüglich einer Ursache der über­ schüssigen Energie. Die Energieabsorptionskoeffizienten bei einer Wellenlänge von 355 nm im UV-Lichtbereich sind wie folgt: Epoxid: 30-80%, Kupfer: über 70-75%, Glas: ca. 20%. Die Wärmeleitungskoeffizienten sind wie folgt: Epoxid: 0,8-0,85 Wm-1K-1, Kupfer: 386 Wm-1K-1, Glas: 1,04-1,09 Wm-1K-1. Diese Daten zeigen die sehr großen Unterschiede zwischen den Materialien. Da ca. 80% der aufgebrachten Laserenergie in der Durchgangsbohrung gespeichert werden, indem sie reflektiert oder gestreut werden, wird daher insbesondere bei Impulsperioden von weniger als 3,3 ms (bei Impulswiederholungsraten von mehr als 3 kHz) die Harzseitenwand der Durchgangsbohrung wie ein Faß aufgewölbt, und die Glasfa­ sern ragen vor, wodurch die Zuverlässigkeit des Prozesses verschlechtert wird.
Da überdies die Laserverarbeitungsenergie beim Bohren in der leitfähigen Schicht selbst bei einem RCC-Substrat, dessen Harzschicht keine Glasfasern ent­ hält, höher als 3 J/cm2 ist, erschweren die Unterschiede zwischen den Materialei­ genschaften bei UV-Licht die Steuerung der Wärmebedingungen, und die Bodenflä­ che der leitfähigen Schicht wird beschädigt. Daher ist es schwierig, eine praxistaug­ liche Qualität der Bohrungen zu erzielen.
Da die räumliche Energieverteilung des UV-Laserstrahls, wie in Fig. 18a gezeigt, die Verteilung A' oder C' ist, wird zudem eine Rauhigkeit auf dem Boden erzeugt, und die zur Entfernung der Restschicht erforderliche Zeit wird länger oder die Bodenfläche der leitfähigen Schicht wird teilweise beschädigt.
Ein Verfahren zum Verhindern der Beschädigung der Bodenfläche der leit­ fähigen Schicht ist beispielsweise in "Laser Ablation to sono-ouyoh", Corona Publi­ shing Co., Ltd., 1999, S. 146, 11.6-13 offenbart, die ein selektives Ätzverfahren für die Harzschicht durch Einstellen der Energiedichte des Laserlichts für die Bearbei­ tung auf einen höheren Wert als den Schwellenwert der Zerfallsenergie der Harz­ schicht und einen niedrigeren Wert als den Schwellenwert der Zerfallsenergie der leitfähigen Schicht aufzeigt.
Hierbei ist der Schwellenwert der Zerfallsenergie die Energiedichte des aufgebrachten Laserlichts, die zum Einleiten eines Ablationsprozesses erforderlich ist, der ein Zerfalls-, Schmelz- oder Verdampfungsprozeß durch Laserlicht ist. Die Energiedichte des aufgebrachten Laserlichts ist ein Produkt der aufgebrachten Lei­ stungsdichte und der (als Fluenz bezeichneten) Impulsbreite.
Andererseits wurde in dem japanischen Patent Nr. 2983481 ein Reinigungs­ verfahren zum Entfernen der Restmaterialien bzw. des Rückstands aus den Böden und der Umgebung der Bohrungen in einem weiten Bereich durch weitgehendes Homogenisieren eines Excimer-Laserstrahls mit einer zeilenförmigen oder quadrati­ schen Verteilung durch eine Strahlenhomogenisiervorrichtung offenbart. Wird die­ ses Verfahren jedoch auf ein Direktharzsubstrat angewendet, dessen Oberflächen­ schicht eine Harzschicht ist, wird die Oberfläche der Harzschicht beschädigt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Bohren gedruckter Verdrahtungsplatten ohne einen chemischen Prozeß zur Entfernung des Rückstands durch selektives Wegätzen der Restschicht mit Laser­ licht zu schaffen, das durch Messen und Nutzung der tatsächlichen Differenz zwi­ schen den Schwellenwerten der Zerfallsenergie von Harzen und Leitern erfolgt.
Die zweite Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Bohren eines Substrats mit einer Oberflächenschicht aus Harz zu schaffen, bei dem die Oberflä­ che nicht beschädigt wird.
Die dritte Aufgabe der Erfindung ist es, ein zum Bohren von Bohrungen und zum Entfernen der Restschichten durch Verändern der Energiedichten von La­ sern und der Wellenlängen geeignetes System zu schaffen.
Wir haben festgestellt, daß die erste Aufgabe gelöst werden kann, indem die Harzschicht, die mit der anvisierten leitenden Schicht in Kontakt steht, mit einem ersten Laserstrahl, dessen Energiedichte höher als der Schwellenwert der Zerfallse­ nergie der leitenden Schicht ist und dessen räumliche Energieverteilung eine Hau­ benform, so gebohrt wird, daß die Restschicht so homogen wie möglich bleibt, und die Restschicht mit einem zweiten UV-Laserstrahl entfernt wird, dessen Energie­ dichte niedriger als der Schwellenwert der Zerfallsenergie der leitenden Schicht und höher als der der Harzschicht ist.
Wir haben empirisch festgestellt, daß die Schwellenwerte der Zerfallsener­ gie von Materialien bei einer Wellenlänge von 355 nm wie folgt sind: Epoxid: 0,3-0,5 J/cm2, Kupfer: 0,8-1,0 J/cm2, Glas: 5-6 J/cm2. Durch die vorliegende Erfin­ dung kann mittels dieser von uns festgestellten, kleinen Differenz zwischen den Schwellenwerten der Zerfallsenergie von Epoxidharz und Kupfer die anvisierte lei­ tende Schicht durch selektives Wegätzen der Restschicht mit einem zweiten UV- Laserstrahl, dessen Energiedichte geringer als der Schwellenwert der Zerfallsener­ gie der leitenden Schicht und höher als der der Harzschicht ist, erfolgreich freigelegt werden.
Überdies sollte gemäß diesem Verfahren die Dicke der Restschicht durch einen haubenförmigen ersten UV-Laserstrahl homogenisiert werden. Die vorliegen­ de Erfindung ist am besten zu nutzen, wenn eine Bearbeitung mit einem hauben­ förmigen ersten UV-Laser und eine Bearbeitung mit einem UV-Laser, dessen Ener­ giedichte geringer als der Schwellenwert der Zerfallsenergie der leitenden Schicht und höher als der der Harzschicht ist, kombiniert werden.
Zur Lösung der zweiten Aufgabe wird die räumliche Energieverteilung des zweiten UV-Laserstrahls haubenförmig eingestellt, und der Durchmesser des Strahls wird mit dem Durchmesser der durch den ersten Laserstrahl in der Harzschicht er­ zeugten Bohrung in Übereinstimmung gebracht, um eine Beschädigung der Ober­ fläche der Harzschicht zu verhindern.
Ein weiteres Verfahren zur Lösung der ersten Aufgabe besteht in den auf­ einanderfolgenden Schritten der Erzeugung einer Bohrung in der leitenden Schicht durch einen ersten UV-Laserstrahl, dessen Energiedichte höher als der Schwellen­ wert der Zerfallsenergie der leitfähigen Schicht ist, der Bearbeitung der Harzschicht mit einem CO2-Laserstrahl und der Entfernung des Rückstands mit einem UV- Laser, dessen Energiedichte geringer als der Schwellenwert der Zerfallsenergie der leitenden Schicht und höher als der der Harzschicht ist. Da bei dieser Ausführungs­ form gemäß unserem vorstehend erwähnten Experiment bei dem CO2-Laser auto­ matisch ein Rückstand (ein Restteil der Harzschicht) verbleibt, ist es leicht, die Pro­ zeßparameter einzustellen, da es unnötig ist, die Dicke der Restschicht zu steuern. Überdies wird die Seitenwand der Harzschicht nicht faßartig ausgebuchtet, wie bei dem UV-Laserprozeß.
Zur Lösung der dritten Aufgabe werden mindestens zwei Laserpfade er­ zeugt, die räumlichen Energieverteilungen werden durch die Homogenisiereinheiten in den Pfaden haubenförmig eingestellt, und die Durchmesser und die Energiedich­ ten werden unabhängig eingestellt. Wenn die Pfade beispielsweise durch eine aku­ sto-optische Ablenkeinrichtung von einem Laserkopf umgeschaltet werden, ist dies zur Einsparung von Raum gut. Sind überdies die Pfade an einer gemeinsamen Ach­ se in der Nähe der Oberfläche eines Substrats ausgerichtet, wird die Verarbeitungs­ zeit verkürzt, da die Tabelle für das Substrat zum Zeitpunkts des Umschaltens des Pfads nicht notwendigerweise bewegt wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm eines erfindungsgemäßen Laserbe­ arbeitungssystems;
Fig. 2a ist eine Darstellung, die die Energieverteilungen von UV- Laserstrahlen und damit einen Erweiterungsprozeß einer Bohrung in einem RCC- Substrat zeigt;
Fig. 2b ist eine Zeitübersicht der Bewegungen von Galvanometerspiegeln und UV-Laserimpulsen für den Prozeß gemäß Fig. 2a;
Fig. 3a ist eine Darstellung, die Energieverteilungen von UV-Laserstrahlen und damit einen Ausdehnungsprozeß einer Bohrung in einem Direktharzsubstrat zeigt;
Fig. 3b ist ein Zeitübersicht der Bewegungen von Galvanometerspiegeln und UV-Laserimpulsen für den Prozeß gemäß Fig. 3(a);
Fig. 4 ist ein schematisches Diagramm eines weiteren erfindungsgemäßen Laserbearbeitungssystems;
Fig. 5a ist eine Darstellung, die die Energieverteilung eines UV-Laserstrahls und das Bohren einer Bohrung in einer leitenden Schicht durch eine kreisförmige Bearbeitung bei einem Glas enthaltenden Substrat zeigt;
Fig. 5b ist eine Darstellung, die die Energieverteilung eines CO2- Laserstrahls und das Bohren einer Bohrung in einer Harzschicht durch eine Bear­ beitung mit wiederholten Impulsen bei einem Glas enthaltenden Substrat zeigt;
Fig. 5c ist eine Darstellung, die die Energieverteilung eines UV-Laserstrahls und einen Prozeß zur Entfernung einer Restschicht in einem Glas enthaltenden Sub­ strat zeigt;
Fig. 6a ist eine Zeitübersicht der Bewegungen von Galvanometerspiegeln und der UV-Laserimpulse für den Prozeß gemäß Fig. 5a;
Fig. 6b ist eine Zeitübersicht der Bewegungen von Galvanometerspiegeln und der CO2-Laserimpulse für den Prozeß gemäß Fig. 5b;
Fig. 6c ist eine Zeitübersicht der Bewegungen von Galvanometerspiegeln und der UV-Laserimpulse für den Prozeß gemäß Fig. 5c;
Fig. 7a ist eine Darstellung, die die Energieverteilung eines UV-Laserstrahls und das Bohren einer Bohrung in einer leitenden Schicht durch eine kreisförmige Bearbeitung bei einem RCC-Substrat zeigt;
Fig. 7b ist eine Darstellung, die die Energieverteilung eines CO2- Laserstrahls und das Bohren einer Bohrung in einer Harzschicht durch eine Bear­ beitung durch wiederholte Impulse bei einem RCC-Substrat zeigt;
Fig. 7c ist eine Darstellung, die die Energieverteilung eines UV-Laserstrahls und den Prozeß der Entfernung einer Restschicht bei einem RCC-Substrat zeigt;
Fig. 8a ist eine Zeitübersicht der Bewegungen von Galvanometerspiegeln und der UV-Laserimpulse für den Prozeß gemäß Fig. 7a;
Fig. 8b ist eine Zeitübersicht der Bewegungen von Galvanometerspiegeln und der CO2-Laserimpulse für den Prozeß gemäß Fig. 7b;
Fig. 8c ist eine Zeitübersicht der Bewegungen von Galvanometerspiegeln und der UV-Laserimpulse für den Prozeß gemäß Fig. 7c;
Fig. 9a ist eine Darstellung, die die Energieverteilung eines CO2- Laserstrahls und das Bohren einer Bohrung in einer Harzschicht eines Glas enthal­ tenden Direktharzsubstrats zeigt;
Fig. 9b ist eine Zeitübersicht der Bewegungen von Galvanometerspiegeln und der CO2-Laserimpulse für den Prozeß gemäß Fig. 9a;
Fig. 9c ist eine Darstellung, die die Energieverteilung eines UV-Laserstrahls und den Prozeß der Entfernung einer Restschicht bei einem Glas enthaltenden Di­ rektharzsubstrat zeigt;
Fig. 9d ist eine Zeitübersicht der Bewegungen von Galvanometerspiegeln und der UV-Laserimpulse für den Prozeß gemäß Fig. 9c;
Fig. 10a ist eine Darstellung, die die Energieverteilung eines CO2- Laserstrahls und das Bohren einer Bohrung in einer Harzschicht eines Direktharz­ substrats zeigt;
Fig. 10b ist eine Zeitübersicht der Bewegungen von Galvanometerspiegeln und der CO2-Laserimpulse für den Prozeß gemäß Fig. 10a;
Fig. 10c ist eine Darstellung, die die Energieverteilung eines UV- Laserstrahls und den Prozeß der Entfernung einer Restschicht bei einen Direktharz­ substrat zeigt;
Fig. 10d ist eine Zeitübersicht der Bewegungen von Galvanometerspiegeln und der UV-Laserimpulse für den Prozeß gemäß Fig. 10c;
Fig. 11a ist eine Darstellung, die die Energieverteilung eines UV- Laserstrahls und das Bohren einer Bohrung in einer Harzschicht eines Direktharz­ substrats zeigt;
Fig. 11b ist eine Zeitübersicht der Bewegungen von Galvanometerspiegeln und der UV-Laserimpulse für den Prozeß gemäß Fig. 11a;
Fig. 11c ist eine Darstellung, die die Energieverteilung eines UV- Laserstrahls und den Prozeß der Entfernung einer Restschicht bei einem Direktharz­ substrat zeigt;
Fig. 11d ist eine Zeitübersicht der Bewegungen von Galvanometerspiegeln und der UV-Laserimpulse für den Prozeß gemäß Fig. 11c;
Fig. 12 ist ein schematisches Diagramm eines weiteren erfindungsgemäßen Laserbearbeitungssystems;
Fig. 13a ist eine Darstellung, die Energieverteilungen von UV-Laserstrahlen und damit eines Ausweitungsprozesses einer Bohrung in einem RCC-Substrat zeigt;
Fig. 13b ist eine Zeitübersicht der Bewegung von Galvanometerspiegeln und der UV-Laserimpulse für den Prozeß gemäß Fig. 13a;
Fig. 14a ist eine Darstellung, die Energieverteilungen von UV-Laserstrahlen und damit eines Ausweitungsprozesses einer Bohrung in einem Direktharzsubstrat zeigt;
Fig. 14b ist eine Zeitübersicht der Bewegung von Galvanometerspiegeln und der UV-Laserimpulse für den Prozeß gemäß Fig. 14a;
Fig. 15 ist ein schematisches Diagramm eines weiteren erfindungsgemäßen Laserbearbeitungssystems;
Fig. 16 ist ein schematisches Diagramm eines weiteren erfindungsgemäßen Laserbearbeitungssystems;
Fig. 17 ist ein Diagramm eines herkömmlichen optischen Systems zum Bohren mit Laserlicht;
Fig. 18a ist ein schematisches Diagramm, das die Wirkung des Kollimators 3 und der Öffnung 4 zeigt; und
Fig. 18b ist ein schematisches Diagramm, das eine räumliche Energiever­ teilung bei der Verwendung einer Strahlenhomogenisiervorrichtung 30 entlang des optischen Pfads zeigt.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN (Ausführungsform 1 der Vorrichtung)
Fig. 1 zeigt ein schematisches Diagramm eines optischen Systems eines erfindungsgemäßen Laserbearbeitungssystems. Ein polarisierender, Q-geschalteter YVO4-Laserkopf, dessen Wellenlänge von einem nicht linearen optischen Element LBO (LiB3O5) in die dritten Harmonien (355 nm) umgewandelt wurde und dessen Wiederholungsfrequenzbereich 10-100 kHz betrug, wurde als UV-Laserkopf 1 verwendet. Der Laserkopf ist so plaziert, daß der Vektor des elektrischen Felds des Laserstrahls 2 parallel zu einem Zeichnungsblatt eingestellt ist ("P-Polarisierung"). Eine akusto-optische Ablenkeinrichtung 6 ist entlang dem optischen Pfad des Laser­ strahls 2 angeordnet. Eine akusto-optische Ablenkeinrichtung weist im allgemeinen ein mit einem piezoelektrischen Element verbundenes akusto-optisches Element auf und wird verwendet, um einen auftreffenden Lichtstrahl mit den durch Anlegen ei­ ner RF-Spannung an das piezoelektrische Element erzeugten Ultraschallwellen­ fronten durch eine Bragg-Diffraktion abzulenken. Die Richtung des Laserstrahls 2 wird durch die akusto-optische Ablenkvorrichtung 6 aus der geraden Richtung 2 k in die abgelenkte Richtung 2 i verändert. Der abgelenkte Laserstrahl 2 i wird durch eine Strahlenhomogenisiereinheit 30 i homogenisiert, so daß es eine haubenförmige räumliche Energieverteilung aufweist, durch einen Kollimator 3 i gebündelt und ver­ größert oder verkleinert und durch eine Öffnung 4 i auf einen geeigneten Durchmes­ ser für eine Bearbeitung gebracht. Dann wird der Laserstrahl 2 i durch einen Eck­ spiegel 5 i reflektiert, und die Polarisation wird durch eine Halbwellenplatte 11 so gedreht, daß der Vektor des elektrischen Felds des Laserstrahls 2 i senkrecht zu dem Zeichnungsblatt eingestellt wird ("S-Polarisierung"). Als nächstes wird der Laser­ strahl 2 i durch eine polarisierende Strahlenkombiniervorrichtung 10 reflektiert, die ein invers betätigter, polarisierender Strahlenteiler 10 ist und P-polarisiertes Licht überträgt und S-polarisiertes Licht reflektiert. Dann wird der Laserstrahl 2 i durch einen Eckspiegel 5 k reflektiert und gelangt in einen Bearbeitungskopf Z, der zwei Galvanometerspiegel und eine f-θ-Linse enthält, wie in Fig. 17 gezeigt. Schließlich wird der Laserstrahl 21 durch die Galvanometerspiegel positioniert und durch die f- θ-Linse kondensiert und trifft senkrecht auf die Oberfläche eines zu bearbeitenden Substrats auf.
Andererseits wird der übertragene Laserstrahl 2 k durch eine Strahlenhomo­ genisiereinheit 30 k so homogenisiert, daß er eine haubenförmige räumliche Ener­ gieverteilung aufweist, durch einen Kollimator 3 k gebündelt und vergrößert oder verkleinert und durch eine Öffnung 4 k auf einen für eine Bearbeitung geeigneten Durchmesser gebracht. Dann wird der Laserstrahl 2 k durch die polarisierende Strahlenkombiniervorrichtung 10 übertragen, da der Laserstrahl 2 k P-polarisiert ist (Pk), und der Laserstrahl 2 k wird durch einen Eckspiegel 5 k reflektiert und gelangt in einen Bearbeitungskopf Z. Schließlich wird der Laserstrahl 2 k durch die Galva­ nometerspiegel polarisiert und durch die f-θ-Linse kondensiert und trifft senkrecht auf der Oberfläche eines zu bearbeitenden Substrats auf Bei diesem Beispiel bewe­ gen sich die Laserstrahlen (2 i und 2 k) nach dem Passieren der polarisierenden Strahlenkombiniervorrichtung 10 längs einem gemeinsamen optischen Pfad.
Für eine Bearbeitung geeignete, räumliche Energieverteilungen Ai und Bk können durch Einstellen von Vergrößerungen Mi und Mk der Kollimatoren 3 i und 3 k erhalten werden, wobei die Durchmesser der Öffnungen konstant gehalten wer­ den (siehe Fig. 18b). Überdies kann durch Entfernen der Öffnung 4 i aus dem opti­ schen Pfand der vollständige Ausgang mit der Verteilung Ci erhalten werden.
Dies ist eine sehr stark vereinfachte Ausführung einer Vorrichtung mit zwei optischen Pfaden für die Bearbeitung, deren jeweilige Energieverteilungseinstellun­ gen im wesentlichen unabhängig sind. Daher wird die Vorrichtung kompakt. Zudem wird bei einem herkömmlichen System durch eine Ablenkvorrichtung, wie eine akusto-optische, übertragenes Licht in einen Strahlen-Dumper geleitet und als Wärme abgeleitet, bei der Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform jedoch effi­ zient genutzt. Da sich die Laserstrahlen auf den beiden Pfaden nach Erreichen des Eckspiegels 5 k den gleichen optischen Pfad entlang bewegen, ist überdies bei der aufeinanderfolgenden Bearbeitung mit Laserstrahlen keine Gestellbewegung oder dergleichen erforderlich. Dadurch kann die Bearbeitungszeit verkürzt werden.
Wird bei dieser Ausführungsform eine akusto-optische Ablenkeinrichtung, durch die die Polarisation des auftreffenden Lichts um 90° gedreht wird, als akusto- optische Ablenkeinrichtung 6 verwendet, wird die Halbwellenplatte 11 überflüssig, da keine Drehung der Polarisation erforderlich ist.
(Ausführungsform 1 der Bearbeitung)
Fig. 2a zeigt Energieverteilungen von UV-Laserstrahlen und damit einen Ausdehnungsprozeß einer Bohrung in einem RCC-Substrat mit bei der Ausfüh­ rungsform 1 der Vorrichtung, und Fig. 2b ist eine Zeitübersicht der Bewegung von Galvanometerspiegeln und der UV-Laserimpulsen für den Prozeß gemäß Fig. 2a.
Hierbei sind die Bezeichnungen für die physikalischen Quantitäten der La­ serstrahlen 2 i und 2 k wie folgt definiert:
EPa: Impulsenergie (= EP0a.(dAa/d0a/Ma)2)
EP0a: Impulsenergieausgang des Laserkopfs
dAa: Durchmesser der Öffnung
d0a: Durchmesser des Laserstrahls 2a vor dem Eintritt in 30a
Ma: Vergrößerung des Kollimators
TPa: Impulsbreite
WPa: Spitzenausgangsleistung (= EPa/TPa)
EdSa: Energiedichte (= EPa/{π(dSa/2)2})
dSa: Durchmesser des Bearbeitungspunkts (= dAa.{(La/fa) - 1})
La: Abstand zwischen der f-θ-Linse und dem Werkstück (Substrat)
fa: Brennweite der f-θ-Linse
TPPa: Periode eines Impulses
TGC: Periode der Positionierung der Galvanometerspiegel
Esa: Schwellenwert der Zerfallsenergie
Na: Anzahl der Impulsstöße
Va: Menge des entfernten Materials
wobei der Zusatz "a" eine Unterscheidung zwischen den Laserstrahlen "i" und "k" bezeichnet.
In Fig. 2a bezeichnet das Bezugszeichen 21 eine äußere, leitfähige (metalli­ sche) Schicht aus Kupfer (mit einer Dicke von 9 µm), das Bezugszeichen 22 be­ zeichnet eine Isolierschicht aus Epoxidharz (mit einer Dicke von 50 µm), das Be­ zugszeichen 24 bezeichnet eine innere leitende (metallische) Schicht aus Kupfer, und das Bezugszeichen t bezeichnet die Restdicke der Isolierschicht nach der Bear­ beitung mit einem ersten Laserstrahl 2 i. Zunächst wird der erste Laserstrahl 2 i durch die Ablenkung durch Anlegen einer RF-Spannung durch die akusto-optische Ab­ lenkvorrichtung 6 erhalten. In diesem Schritt sollte der Schwellenwert ESi bei der Verwendung des ersten Laserstrahls 2 i 0,8-1,0 J/cm2 betragen, was dem Schwel­ lenwert der Zerfallsenergie der äußeren leitfähigen Schicht 21 (0,8-1,0 J/cm2) ent­ spricht, der höher als der Schwellenwert der Zerfallsenergie der Harzschicht 22 (0,3-0,5 J/cm2) ist.
Da die zur effizienten Entfernung der leitenden Schicht erforderliche Ener­ giedichte des Laserstrahls 21 gemäß unserem Experiment 3,0 J/cm2 oder mehr be­ trug, war ein stark kondensiertes Licht erforderlich. Daher wurde für den Erhalt ei­ nes starken und breiten Strahls die Energieverteilung Ci für den Laserstrahl 2 i ver­ wendet. Wenn die Impulsbreite TPi 25 ns, die Impulsperiode TPPi 0,03 ms (eine Frequenz von 30 kHz), der Spitzenausgang WPi 2,4-4,0 kW, die Impulsenergie EPi 0,06-0,10 mJ und der Durchmesser dSi des Bearbeitungspunkts 40 µm betru­ gen, erhielten wir eine Impulsenergiedichte EdSi von 4,8-8,0 J/cm2. Wir konnten mit dem Laserstrahl fast die gesamte Dichte der leitenden Schicht 21 und der Harz­ schicht entfernen. Zudem war zur Erzeugung eines Fensters mit einem Durchmesser von 100 µm in der leitenden Schicht mit einer Dicke von 9 µm eine Bearbeitung mit mehreren Impulsen bei einer kreisförmigen Anordnung des Strahlenpunkts (einer "kreisförmigen Bearbeitung" oder einem "Hohlbohren", wie in Fig. 2a durch einen Pfeil dargestellt) erforderlich, da der Bearbeitungsstrahlenpunkt kleiner als das Fen­ ster war. In diesem Fall betrug die erforderliche Anzahl Ni an Impulsstößen insge­ samt 100. Hierbei betrug die bevorzugte Restdicke (t) der Harzschicht 5-10 µm. Da die räumliche Energieverteilung des ersten Laserstahls 2 i haubenförmig war, war die Restdicke im wesentlichen gleichmäßig.
Die Restdicke (t) der Harzschicht 22 wurde durch einen zweiten Laserstrahl 2 k entfernt, der durch Abschalten der RF-Spannung der akusto-optischen Ablenk­ vorrichtung 6 erhalten wurde. Die zum Entfernen der Restdicke der Harzschicht auf dem Boden der Bohrung erforderliche Energiedichte des UV-Laserstrahls 2 k war größer als 0,3-0,5 J/cm2 (genauer betrug sie 0,5 J/cm2 oder mehr). Zur gleichmäßi­ gen Entfernung der Restharzschicht und zur Entfernung einer auf der Oberfläche der inneren, leitfähigen Schicht ausgebildeten, oxidierten Schicht zur Verbesserung der Abschälbeständigkeit der Harzschicht und im wesentlichen zur Vermeidung einer Beschädigung der inneren leitfähigen Schicht wurde eine haubenförmige Verteilung Bk verwendet. Überdies wird die innere, leitfähige Schicht 24 nicht beschädigt, wenn die Impulsenergie EPk des zweiten Laserstrahls 2 k höher als der Schwellen­ wert ESk der Zerfallsenergie ist, der dem Schwellenwert der Zerfallsenergie der Harzschicht entspricht und geringer als der Schwellenwert der Zerfallsenergie der inneren leitenden Schicht 24 ist. Daher wurden eine Impulsbreite TPk von 25 ns, eine Impulsperiode TPPk von 0,03 ms (einer Frequenz von 30 kHz), einem Spitzen­ ausgang WPk von 2,3-3,6 kW und einer Impulsenergie EPk von 0,06-0,09 mJ sowie ein Bearbeitungspunktdurchmesser dSk von 120 µm verwendet, was größer als der Fensterdurchmesser von 100 µm ist. Dadurch erhielten wir eine Impulsener­ giedichte EdSk von 0,5-0,8 J/cm2. Unter dieser Bedingung konnte die Restdicke der Harzschicht entfernt werden, da die Energiedichte höher als der praktisch erfor­ derliche Schwellenwert der Zerfallsenergie von 0,5-0,8 J/cm2 für die Harzschicht aus Epoxid war, und die innere, leitende Schicht konnte nicht beschädigt werden, da die Energiedichte geringer als der Schwellenwert der Zerfallsenergie von 0,8-1,0 J/cm2 für Kupfer war, dem Material der inneren, leitenden Schicht. Die Entfer­ nungsgeschwindigkeit für die Harzschicht betrug bei dieser Ausführungsform ca. 0,5 µm/Impuls, und die erforderliche Anzahl Nk der Impulse betrug 30.
Fig. 2b zeigt eine Zeitübersicht dieses Verfahrens. Es ist ersichtlich, daß der abgeschwächte zweite Laserstrahl 2 k während der Bearbeitung mit dem ersten Laserstrahl 2 i kombiniert wurde, da die Effizienz der Diffraktion der akusto­ optischen Vorrichtung nicht 100% betrug. Da jedoch die Größe des abgeschwäch­ ten, zweiten Laserstrahls geringer als der Schwellenwert der Zerfallsenergie des Harzes ist, trat keine Verschlechterung bei der Bearbeitung mit dem ersten Laser­ strahl 2 i auf.
Gemäß dieser Ausführungsform traten keine Ablösungen zwischen den lei­ tenden Schichten und den Harzschichten entlang der Kanten der Böden der Durch­ gangsbohrungen auf. Zudem verblieben in einigen Fällen geringfügig Zerfallsrück­ stände auf dem Boden einer Bohrung auf einer leitenden Schicht. Dadurch wurde jedoch kein Problem verursacht, da die Rückstände zusammen mit oxidierten Schichten oder dergleichen auf der Oberfläche der inneren leitfähigen Schicht durch chemisches Lichtätzen entfernt werden können, das der erste Schritt des nach der Laserstrahlbearbeitung auszuführenden Galvanisierungsprozesses ist.
(Ausführungsform 2 der Bearbeitung)
Fig. 3a zeigt Energieverteilungen von UV-Laserstrahlen und damit eines Ausdehnungsprozesses der Bohrung in einem Direktharzsubstrat, dessen Eingangs­ material Epoxidharz ist, durch die Ausführungsform 1 der Vorrichtung, und Fig. 3b ist eine Zeitübersicht von Bewegungen von Galvanometerspiegeln und der UV- Laserimpulse für den Prozeß gemäß Fig. 3a. In Fig. 3a bezeichnen das Bezugszei­ chen 22 eine Isolierschicht aus Epoxidharz (mit einer Dicke von 50 µm), das Be­ zugszeichen 24 eine innere, leitende (metallische) Schicht aus Kupfer und das Be­ zugszeichen t eine Restdicke der Isolierschicht nach der Bearbeitung mit einem er­ sten Laserstrahl 2 i. Hierbei ist der Schwellenwert ESi bei der Verwendung des er­ sten Laserstrahls 2 i der Schwellenwert der Zerfallsenergie der Harzschicht 22 aus Epoxid, d. h. 0,3-0,5 J/cm2.
Bei dieser Ausführungsform waren die Bedingungen mit der Ausnahme der folgenden Unterschiede fast identisch wie bei der Ausführungsform 1 der Bearbei­ tung.
Da die zur Entfernung der Harzschicht erforderliche Energiedichte des La­ serstrahls 2 i geringer als die zur Entfernung der leitfähigen Schicht erforderliche war, war die Energieverteilung Ai. Wenn die Impulsbreite TPi 25 ns, die Impulspe­ riode TPPi 0,03 ms (eine Frequenz von 30 kHz), der Spitzenausgang WPi 1,0-1,6 kW, die Impulsenergie EPi 0,025-0,040 mJ und der Bearbeitungspunktdurchmes­ ser dSi 50 µm betrugen, erhielten wir eine Impulsenergiedichte EdSi von 1,3-2,0 J/cm2 zur Entfernung annähernd der gesamten Dicke der Harzschicht mit dem La­ serstrahl. Die erforderliche Anzahl Ni betrug insgesamt 100. Die bevorzugte Rest­ dicke (t) der Harzschicht betrug 5-10 µm. Da die räumliche Energieverteilung des ersten Laserstrahls 2 i haubenförmig war, war die Restdicke im wesentlichen gleichmäßig.
Die Restdicke (t) der Harzschicht 22 wurde durch einen zweiten Laserstrahl 2 k mit einer haubenförmigen Verteilung Bk entfernt. Es wurden eine Impulsbreite TPk von 25 ns, eine Impulsperiode TPPk von 0,03 ms (einer Frequenz von 30 kHz) und ein Spitzenausgang WPk von 0,4-0,6 kW verwendet. Bei dieser Ausführungs­ form wurde der Durchmesser dSk des Bearbeitungspunkts von 120 µm, was größer als der Durchmesser des Fensters ist, anders als bei der Ausführungsform 1 der Be­ arbeitung, auf 50 µm eingestellt, was dem Bohrungsdurchmesser des ersten Laser­ strahls entspricht, um eine Beschädigung des weiteren Teils zu verhindern. Daher wurde die Impulsenergie auf 0,010-0,016 mJ verringert, und die Impulsenergie­ dichte EdSk wurde 0,5-0,8 J/cm2. Die Entfernungsgeschwindigkeit der Harzschicht betrug bei dieser Ausführungsform ca. 0,5 µm/Impuls, und die erforderliche Anzahl Nk der Impulse betrug 15.
(Ausführungsform 2 der Vorrichtung)
Fig. 4 ist ein schematisches Diagramm eines weiteren Laserbearbeitungs­ systems als Ausführungsform 2 der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die Harzschicht nach dem Bohren eines Fensters mit einem UV-Laser mit einem CO2- Laser entfernt werden kann. Ein von einem UV-Laserkopf 1 i emittierter UV- Laserstrahl 2 i passiert eine Strahlenhomogenisiereinheit 30 i, dann wird der Durch­ messer des Strahls 2 i durch einen Kollimator 3 i vergrößert oder verkleinert und durch eine Öffnung 4 i auf einen für eine Bearbeitung geeigneten Durchmesser ge­ bracht, und der Laserstrahl 2 i wird von einem Eckspiegel 5 i reflektiert und gelangt in einen Bearbeitungskopf Zi. Dann wird der Laserstrahl 2 i positioniert, durch den Bearbeitungskopf Zi kondensiert und trifft senkrecht auf die Oberfläche des durch den Bearbeitungskopf Zi zu bearbeitenden Substrats auf.
Ein von einem CO2-Laserkopf 1 j emittierter CO2-Laserstrahl 2 j gelangt durch eine Strahlenhomogenisiereinheit 30 j, dann wird der Durchmesser des Strahls 2 j durch einen Kollimator 3 j vergrößert oder verkleinert, durch eine Öffnung 4 j auf einen geeigneten Durchmesser für die Bearbeitung gebracht, und der Laserstrahl 2 j wird von einem Eckspiegel 5 j reflektiert und gelangt in einen Bearbeitungskopf Zj. Dann wird der Laserstrahl 2 j positioniert und kondensiert und trifft senkrecht auf der Oberfläche eines durch den Bearbeitungskopf Zj zu bearbeitenden Substrats auf.
Ein von einem UV-Laserkopf 1 k emittierter UV-Laserstrahl 2 k passiert eine Strahlenhomogenisiereinheit 30 k, dann wird der Durchmesser des Strahls 2 k durch einen Kollimator 3 k vergrößert oder verkleinert, durch eine Öffnung 4 k auf einen für die Bearbeitung geeigneten Durchmesser gebracht, und der Laserstrahl 2 k wird von einem Eckspiegel 5 k reflektiert und gelangt in einen Bearbeitungskopf 2 k. Dann wird der Laserstrahl 2 k positioniert, kondensiert und trifft senkrecht auf die Oberfläche eines durch den Bearbeitungskopf 2 k zu bearbeitenden Substrats auf.
Jede räumliche Energieverteilung der Laserstrahlen 2 i, 2 j und 2 k kann durch eine jeweilige Einstellung der Strahlenhomogenisiereinheiten 30 1, 30 j und 30 k von einer Gauss'schen Verteilung zu einer haubenförmigen Verteilung homo­ genisiert werden.
Zudem können durch Verändern der Öffnungsdurchmesser dAi, dAj und dAk die Durchmesser dSi, dSj und dSk der Bearbeitungsstrahlen auf der Werk­ stückoberfläche entsprechend verändert werden, wobei ihre Energiedichten konstant gehalten werden.
Überdies können durch Verändern der jeweiligen Vergrößerung Mi, Mj und Mk der Kollimatoren 3 i, 3 j und 3 k verschiedene räumliche Energieverteilungen Ai, Bi, Aj, Bj, Ak und Bk erhalten werden, wobei die Durchmesser dAi, dAj und dAk der Öffnungen konstant gehalten werden. Zudem können durch Entfernen der Öff­ nungen aus den optischen Pfaden jeweils die räumlichen Energieverteilungen Ci, Cj und Ck der vollständigen Ausgänge erhalten werden.
Darüber hinaus kann jeder der Bearbeitungsköpfe Zi, Zj und Zk die Bear­ beitung nacheinander ausführen, und jeder bearbeitbare Bereich reicht zur Bearbei­ tung des gesamten Bereichs einer gedruckten Verdrahtungsplatte aus. Dann werden die Bearbeitungsköpfe linear an der Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung angeordnet, die Abstände Lij, Ljk zwischen den Bearbeitungsachsen der Köpfe werden jeweils minimiert, und jeder Kopf kann die gleiche gedruckte Verdrahtungsplatte auf dem Tisch bearbeiten.
(Ausführungsform 3 der Bearbeitung)
Die Fig. 5a, 5b und 5c sind Darstellungen, die Energieverteilungen von UV- und CO2-Laserstrahlen und das Bohren einer Bohrung in einem Glas enthal­ tenden Substrat mit der Ausführungsform 2 der Vorrichtung zeigen. Die Fig. 6a, 6b und 6c sind jeweils Zeitübersichten der Bewegungen von Galvanometerspiegeln und UV- und CO2-Laserimpulsen für den Prozeß gemäß den Fig. 5a, 5b und 5c.
Eine äußere leitfähige Schicht 21 (mit einer Dicke von 9 µm) wurde durch einen Laserstrahl 21 mit einer Impulsenergie EPi entfernt, die höher als der Schwel­ lenwert ESi der Zerfallsenergie war, wie in Fig. 5a gezeigt. Hierbei wurden ein La­ serstrahl 2 i mit einer Verteilung Ci, einer Impulsbreite TPi von 30 ns, einer Impul­ speriode TPPi von 0,04 ms (einer Frequenz von 25 kHz), einem Spitzenausgang WPi von 4 kW, einer Impulsenergie EPi von 0,12 mJ, einem Bearbeitungspunktdurch­ messer dSi von 60 µm und einer Impulsenergiedichte EdSi von 4 J/cm2 verwendet. Unter diesen Bedingungen erhielten wir die praktisch erforderliche Energiedichte von nicht weniger als 3 J/cm2, die empirisch erhalten wurde, zur Entfernung der leit­ fähigen Schicht. Ferner war zur Erzeugung eines Fensters mit einem Durchmesser von 100 µm eine kreisförmige Verarbeitung erforderlich, da der Bearbeitungsstrah­ lenpunkt kleiner als das Fenster war. In diesem Fall betrug die erforderliche Anzahl Ni der Impulsstöße insgesamt 80.
Wie in Fig. 5b gezeigt, wurde annähernd die gesamte Dicke einer Glasfa­ sern 23 enthaltenden Harzschicht 22 (mit einer Dicke von 50 µm) durch einen CO2- Laserstrahl mit der Verteilung Cj, einer Impulsbreite TPj von 10 µm, einem Spit­ zenausgang WPj von 800 W, einer Impulsenergie EPj von 8 mJ, einem Bearbei­ tungspunktdurchmesser dSj von 150 µm, der größer als der Fensterdurchmesser von 100 µm war, und einer Impulsenergiedichte EdSj von 45 J/cm2 entfernt. Die Anzahl der Impulse betrug 3. Unter diesen Bedingungen wurde fast die gesamte Dicke der Harzschicht entfernt, doch ein Rückstand der Harzschicht mit einer Dicke (tc) von 0,1-3 µm verblieb auf dem Boden der Bohrung.
Wie in Fig. 5c gezeigt, wurde der Rückstand mit einem Laserstrahl 2 k mit der Verteilung Bk, einer Impulsbreite TPk von 30 ns, einer Impulsperiode TPPk von 0,04 ms (einer Frequenz von 25 kHz), einem Spitzenausgang WPk von 4 kW, einer Impulsenergie EPk von 0,12 mJ, einem Bearbeitungspunktdurchmesser dSk von 150 µm, der größer als der Fensterdurchmesser von 100 µm war, und einer Impul­ senergiedichte EdSk von 0,7 J/cm2 entfernt. Die Entfernungsgeschwindigkeit der Harzschicht betrug ca. 0,5 µm/Impuls, und die erforderliche Anzahl an Impulsen betrug 10-15.
Unter Verwendung der Ausführungsform 3 der Bearbeitung konnten leitfä­ hige Schichten und Glasfasern enthaltende Harzschichten sehr effizient bearbeitet werden. Zudem ist der Gesamtenergiebetrag des am Bohrungsboden ankommenden UV-Laserstrahls ca. 0,55 mJ (≈ 0,12 mJ,.10 Stöße.(Ø100/Ø150)2), d. h. weniger als ca. 10% der zur Bearbeitung der gesamten Harzschicht nur mit dem zweiten Laserstrahl erforderlichen Gesamtenergie von 6 mJ (≈ 0,12.50 Stöße). Daher wird der Bohrungsboden nicht beschädigt, und es tritt selbst dann keine Ablösung zwi­ schen der leitfähigen Schicht und der Harzschicht an der Bodenkante auf, wenn das Material der Harzschicht einen niedrigen Absorptionskoeffizienten für den UV- Laser aufweist. Zudem veränderte sich die Restdicke (die Dicke des Rückstands) nach der Bearbeitung mit dem CO2-Laserstrahl 2 j selbst dann nicht, wenn sich die Dicke der Harzschicht veränderte. Daher wurde die Zuverlässigkeit der Bearbeitung bei dieser Ausführungsform der Bearbeitung verbessert.
(Ausführungsform 4 der Bearbeitung)
Die Fig. 7a, 7b und 7c sind Darstellungen, die die Energieverteilungen von UV- und CO2-Laserstrahlen und das Bohren einer Bohrung in einem RCC- Substrat mit der Ausführungsform 2 der Vorrichtung zeigen. Die Fig. 8a, 8b und 8c sind jeweils Zeitübersichten der Bewegungen von Galvanometerspiegeln und von UV- und CO2-Laserimpulsen für den Prozeß gemäß den Fig. 7a, 7b und 7c.
Eine äußere, leitfähige Schicht 21 wurde, wie in Fig. 7a gezeigt, genau so bearbeitet, wie bei der Ausführungsform 3 der Bearbeitung gemäß Fig. 5a. Wie in Fig. 7b gezeigt, wurde fast die gesamte Dicke einer Harzschicht 22 mit dem CO2- Laserstrahl 2 j mit der Verteilung Bj, einer Impulsbreite TPj von 10 ms, einem Spit­ zenausgang WPj von 500 W und einer Impulsenergie EPj von 5 mJ entfernt, die geringer als der Wert bei der Ausführungsform 3 der Bearbeitung ist, da der Schwellenwert der Zerfallsenergie der Harzschicht geringer als bei der Glasfasern enthaltenden Harzschicht war.
Wir verwendeten einen Bearbeitungspunktdurchmesser dSj von 150 µm, der größer als der Fensterdurchmesser von 100 µm war, wodurch eine Impulsener­ giedichte EdSj von 30 J/cm2 erhalten wurde, die höher als die 10 J/cm2 war, die em­ pirisch als Untergrenze der in der Praxis zur Entfernung der Harzschicht erforderli­ chen Energiedichte ermittelt wurden.
Unter diesen Bedingungen wurde annähernd die gesamte Dicke der Harz­ schicht durch 1-2 Stöße des Laserstrahls 2 k entfernt, obwohl ein Rückstand mit einer Dicke (tc) von 0,1-3 µm auf dem Boden der Bohrung verblieb. Der Rück­ stand wurde, wie in Fig. 7c gezeigt, auf die gleiche Weise wie bei der Ausführungs­ form 3 der Bearbeitung gemäß Fig. 5c entfernt.
(Ausführungsform 5 der Bearbeitung)
Die Fig. 9a und 9c sind Darstellungen, die Energieverteilungen von CO2- und UV-Laserstrahlen und das Bohren einer Bohrung in einer Harzschicht eines Glas enthaltenden Direktharzsubstrats ("FR-4-Substrats") durch die Ausfüh­ rungsform 2 der Vorrichtung zeigen. Die Fig. 9b und 9d sind jeweils Zeitüber­ sichten der Bewegungen von Galvanometerspiegeln und der CO2- und UV- Laserimpulse für den Prozeß gemäß den Fig. 9a und 9c.
Bei der Bearbeitung des FR-4-Substrats ohne äußere, leitfähige Schicht wurde eine Glasfasern 23 enthaltende, äußere Harzschicht 22, wie in Fig. 9a gezeigt, auf die gleiche Weise wie bei der Ausführungsform 3 der Bearbeitung gemäß Fig. 5b bearbeitet, mit der Ausnahme, daß der Eingangsdurchmesser einer Bohrung durch die räumliche Energieverteilung des Laserstrahls 2 j und den Schwellenwert ESj der Zerfallsenergie der Harzschicht bestimmt wurde. Die Restdicke (die Dicke des Rückstands) der Harzschicht 22 am Boden der Bohrung wurde, wie in Fig. 9c gezeigt, durch den Laserstrahl 2 k auf die gleiche Weise bei der Ausführungsform 3 der Bearbeitung wie gemäß Fig. 5c entfernt.
(Ausführungsform 6 der Bearbeitung)
Die Fig. 10a und 10c sind Darstellungen, die die Energieverteilungen von CO2- und UV-Laserstrahlen und das Bohren einer Bohrung in einer Harz­ schicht eines Direktharzsubstrats durch die Ausführungsform 2 der Vorrichtung zei­ gen. Die Fig. 10b und 10d sind jeweils Zeitübersichten der Bewegungen von Galvanometerspiegeln und der CO2- und UV-Laserimpulse für den Prozeß gemäß den Fig. 10a und 10c.
Bei der Bearbeitung des Direktharzsubstrats ohne äußere, leitfähige Schicht wurde die äußere Harzschicht, wie in Fig. 10a gezeigt, auf die gleiche Weise wie bei der Ausführungsform 4 der Bearbeitung gemäß Fig. 7b bearbeitet, mit der Ausnah­ me, daß der Eingangsdurchmesser einer Bohrung durch die räumliche Energiever­ teilung des Laserstrahls 2 j und den Schwellenwert ESj der Zerfallsenergie der Harz­ schicht bestimmt wurde. Die Restdicke (die Dicke des Rückstands) der Harzschicht 22 auf dem Boden der Bohrung wurde, wie in Fig. 10c gezeigt, durch den Laser­ strahl 2 k auf die gleiche Weise wie bei der Ausführungsform 4 der Bearbeitung ge­ mäß Fig. 7c entfernt.
(Ausführungsform 7 der Bearbeitung)
Die Fig. 11a und 11c sind Darstellungen, die die Energieverteilungen von UV-Lasern und das Bohren einer Bohrung in einer Harzschicht eines Direkt­ harzsubstrats oder FR-4-Substrats durch die Ausführungsform 2 der Vorrichtung zeigen. Die Fig. 11b und 11d sind Zeitübersichten der Bewegungen von Galva­ nometerspiegeln und der UV-Laserimpulse für den Prozeß gemäß den Fig. 11a und 11c.
Bei der Bearbeitung des Direktharzsubstrats ohne äußere, leitfähige Schicht wurde eine äußere Harzschicht 22, wie in Fig. 11a gezeigt, statt mit einem CO2- Laserstrahl 2 j durch einen ersten UV-Laserstrahl mit einer Verteilung Bi bearbeitet. Die Impulsenergie EPi wurde unter Berücksichtigung des Materials und der Verän­ derung der Dicke der Harzschicht so eingestellt, daß eine Restdicke (t) von 5-10 µm verblieb. Die Restdicke auf dem Boden wurde durch den Laserstrahl 2 k entfernt, wie in Fig. 11c gezeigt.
(Ausführungsform 3 der Vorrichtung)
Fig. 12 ist ein schematisches Diagramm eines weiteren Laserbearbeitungs­ systems als dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die Elemente, die den in Fig. 4 gezeigten entsprechen, durch die gleichen Bezugszei­ chen bezeichnet sind.
Das Bezugszeichen 10 bezeichnet eine entlang dem optischen Pfad des La­ serstrahls 2 i angeordnete, polarisierende Strahlenkombiniervorrichtung, das Be­ zugszeichen 11 bezeichnet eine entlang dem optischen Pfad des Laserstrahls 2 k an­ geordnete Halbwellenplatte, und das Bezugszeichen 12 bezeichnet einen Eckspie­ gel. Der Eckspiegel 12 reflektiert den Laserstrahl 2 k, so daß sich dieser auf dem gleichen Pfad wie der durch die polarisierende Strahlenkombiniervorrichtung 10 übertragene Laserstrahl 2 i bewegt. Zudem sind die Polarisationsrichtungen und die ursprünglichen optischen Pfade der von den Laserköpfen 1 i und 1 k emittierten UV- Laserstrahlen parallel ausgerichtet. Daher werden entlang dem gemeinsamen opti­ schen Pfad hinter der polarisierenden Strahlenkombiniervorrichtung 10 gleichzeitig oder abwechselnd eine P-Polarisation Pi des Laserstrahls 2 i mit der Verteilung Bi und eine S-Polarisation Sk des Laserstrahls 2 k mit der Verteilung Bk erhalten. Dies bedeutet, daß Strahlen mit unterschiedlichen Energiedichten, Leistungsdichten und Punktdurchmessern durch den gemeinsamen Bearbeitungskopf Zi und über den ge­ meinsamen Pfad auf das zu bearbeitende Teil aufgebracht werden können. Überdies können der Laserstrahl 2 i und der Laserstrahl 2 k, wie bei der Ausführungsform 2 der Vorrichtung gemäß Fig. 4, durch Entfernen der Halbwellenplatte 11 und des Eckspiegels 12 aus dem optischen Pfad gleichzeitig und individuell eine Bearbei­ tung ausführen.
Werden andererseits die Laserköpfe 1 i und 2 i so angeordnet, daß der elek­ trische Vektor des Laserstrahls 2 i parallel zum Zeichnungsblatt ausgerichtet ist und der elektrische Vektor des Laserstrahls 2 k senkrecht zum Zeichnungsblatt ausge­ richtet ist, werden die Polarisationsrichtungen der Laserstrahlen 2 i und 2 k ohne die Halbwellenplatte 11 jeweils eine P-Polarisierung und eine S-Polarisierung. Daher kann die Halbwellenplatte 11 gemäß Fig. 12 in diesem Fall weggelassen werden.
(Ausführungsform 8 der Bearbeitung)
Fig. 13a ist eine Darstellung, die Energieverteilungen von UV- Laserstrahlen und damit einen Ausdehnungsprozeß einer Bohrung in einem RCC- Substrat bei der Ausführungsform 3 der Vorrichtung zeigt. Fig. 13b ist eine Zeitübersicht der Bewegungen von Galvanometerspiegeln und der Laserimpulse für den Prozeß gemäß Fig. 13a.
Die leitfähige Schicht und fast die gesamte Harzschicht wurden mit dem kombinierten Laserstrahl aus dem Laserstrahl 21 mit der Verteilung Ci und einer zum Entfernen der leitfähigen Schicht und der Harzschicht ausreichenden Energie­ dichte und dem Laserstrahl 2 k mit der Verteilung Bk und einer zum Entfernen der Harzschicht ausreichenden, zur Beschädigung der leitfähigen Schicht aber zu gerin­ gen Energiedichte entfernt. Eine Restdicke der Harzschicht von 10 µm verblieb auf dem Boden der Bohrung, und dann wurde die Restdicke sukzessive mit dem einzi­ gen Laserstrahl 2 k entfernt. Durch die Auswahl der Restdicke wurden die leitfähige Schicht und die Harzschicht ohne eine Beeinflussung durch eine Veränderung der Dicke der Harzschichten entfernt. Dadurch wurden ohne eine Beschädigung des Bodens der Bohrungen blinde Bohrungen erzeugt, und die gesamte Qualität wurde verbessert. Überdies wurde die Gesamtimpulsperiode von 0,012 Sekunden (25 kHz und 300 Stöße) nach der Positionierung der Galvanometerspiegel nicht aufgrund der gleichzeitigen Bearbeitung mit dem kombinierten Laserstrahl verändert.
(Ausführungsform 9 der Bearbeitung)
Fig. 14a ist eine Darstellung, die die Energieverteilungen eines UV- Laserstrahls und damit einen Erweiterungsprozeß einer Bohrung in einem Direkt­ harzsubstrat (mit einer Harzdicke von 40 µm) durch die Ausführungsform 3 der Vorrichtung zeigt. Fig. 14b ist eine Zeitübersicht der Bewegungen von Galvano­ meterspiegeln und der UV-Laserimpulse für den Prozeß gemäß Fig. 14a.
Fast die gesamte Harzschicht wurde durch den kombinierten Laserstrahl aus dem Laserstrahl 2 i mit der Verteilung Ai und einer zum Entfernen der Harzschicht ausreichenden Energiedichte und dem Laserstrahl 2 k mit der Verteilung Bk und ei­ ner zum Entfernen der Harzschicht ausreichenden, zur Beschädigung der leitfähigen Schicht jedoch zu geringen Energiedichte entfernt. Eine Restdicke der Harzschicht von 10 µm verblieb auf dem Boden der Bohrung, und dann wurde die Restdicke durch den einzelnen Laserstrahl 2 k sukzessive entfernt. Durch die Auswahl der Restdicke wurde die Harzschicht ohne eine Beeinträchtigung durch eine Verände­ rung der Dicken der Harzschichten entfernt. Dadurch wurden ohne eine Beschädi­ gung des Bodens der Bohrungen blinde Bohrungen erzeugt, und die Qualität der Bohrungen wurde verbessert. Überdies betrug die gesamte Impulsperiode nach der Positionierung der Galvanometerspiegel aufgrund der gleichzeitigen Bearbeitung mit dem kombinierten Laserstrahl 0,001 Sekunden (40 kHz und 40 Stöße). Die Im­ pulsperiode mit dem einzelnen Laserstrahl 2 k betrug insgesamt 0,002 Sekunden (40 kHz und 80 Stöße).
(Ausführungsform 4 der Vorrichtung)
Fig. 15 ist ein schematisches Diagramm eines weiteren Laserbearbeitungs­ systems als vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die Elemente, die den in den Fig. 4 und 12 gezeigten entsprechen, durch die glei­ chen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Der Laserkopf 1 i wird so angeordnet, daß der elektrische Vektor des Laser­ strahls 2 parallel zu dem Zeichnungsblatt ausgerichtet ist, wodurch die Polarisation des Laserstrahls 2 eine P-Polarisierung wird. Die Bezugszeichen 6a und 6b bezeich­ nen entlang dem optischen Pfad des Laserstrahls 2 angeordnete akusto-optische Ablenkvorrichtungen. Das Bezugszeichen 8 bezeichnet einen Strahlen-Dumper zum Ableiten des Streulichts nullter Ordnung (des übertragenen Lichts).
Die Energiedichten der Laserstrahlen 2 i und 2 k nehmen aufgrund des Ener­ gieverlusts in den akusto-optischen Ablenkvorrichtungen 6a und 6b im Vergleich zu den Laserstrahlen 2 i und 2 k der Ausführungsform 2 der Vorrichtung gemäß Fig. 4 um ca. 15% ab. Da jedoch die charakteristischen Eigenschaften, wie die räumliche Energieverteilung, nicht verändert werden, kann durch Einstellen des Ausgangs des Laserkopfs im wesentlichen die gleiche Bearbeitungsfähigkeit wie bei der Ausfüh­ rungsform 2 der Vorrichtung gemäß Fig. 4 erzielt werden.
(Ausführungsform 10 der Bearbeitung)
Bei der Bearbeitung eines Glas enthaltenden Substrats durch die Vorrich­ tung gemäß der vierten Ausführungsform wurden die folgenden Schritte verwendet. Zunächst wurde durch den Laserstrahl 2 i mit der Verteilung Ci und einer zur Ent­ fernung der leitfähigen Schicht ausreichenden Energiedichte die äußere, leitfähige Schicht entfernt, dann wurde durch den Laserstrahl 2 j mit der Verteilung Aj die Harzschicht entfernt, und danach wurde durch den Laserstrahl 2 k mit der Verteilung Bk die restliche Rückstandsschicht auf dem Boden der Bohrung entfernt, um eine blinde Durchgangsbohrung zu erzeugen. Bei dieser Ausführungsform betrug die längste Gesamtimpulsperiode nach der Positionierung der Galvanometerspiegel bei der Entfernung der leitfähigen Schicht 0,0012 Sekunden. Die Gesamtimpulsperiode zur Entfernung der Harzschicht betrug 0,003 Sekunden, und die Gesamtimpulsperi­ ode zur Entfernung der Rückstandsschicht betrug 0,0004 Sekunden. Daher wurde die Entfernung der Rückstandsschicht während der Bewegung der Galvanometer­ spiegel für die Entfernung der leitfähigen Schicht ausgeführt, so daß die Bearbei­ tungsdauer im wesentlichen im Vergleich zu der zweiten Ausführungsform der Vor­ richtung gemäß Fig. 4 nicht gesteigert wurde. Dadurch arbeitet nur ein Laserkopf 1 i als Laserköpfe 1 i und 1 k gemäß Fig. 4, wodurch die Kosten für die Vorrichtung ver­ ringert werden können.
(Ausführungsform 5 der Vorrichtung)
Fig. 16 ist ein schematisches Diagramm eines weiteren Laserbearbeitungs­ systems als fünfte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die Elemente, die den in den Fig. 4, 12 und 15 gezeigten entsprechen, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Zusätzlich zur vierten Ausführungsform der Vorrichtung sind eine Halb­ wellenplatte 11, ein Eckspiegel 12 und eine polarisierende Strahlenkombiniervor­ richtung 10 vorgesehen, um die Laserstrahlen 2 i und 2 k koaxial auf den Bearbei­ tungsbereich zu leiten.
Durch das Entfernen der Halbwellenplatte 11 und des Eckspiegels 12 aus dem optischen Pfad des Laserstrahls 2 k werden die Laserstrahlen 2 i und 2 k (gestri­ chelte Linie) individuell verwendet, um eine Bearbeitung auszuführen, wie bei der vierten Ausführungsform der Vorrichtung.
(Ausführungsform 11 der Bearbeitung)
Die Bearbeitung eines Direktharzsubstrats (die Dicke der Harzschicht be­ trug 40 µm) mit der Ausführungsform 5 der Vorrichtung erfolgte auf die gleiche Weise wie mit der Ausführungsform 3 der Vorrichtung. Dadurch wurde die Qualität der Bohrungen wie durch die Ausführungsform 3 der Vorrichtung verbessert. Über­ dies wurde die Gesamtimpulsperiode durch eine Steigerung des Ausgangs des La­ serkopfs trotz der Abgabe der Laserstrahlen 2 i und 2 k in jeweiligen Perioden nach der Positionierung der Galvanometerspiegel auf 0,001 Sekunden (40 kHz und 40 Stößen) gehalten.
Die Funktionsweise der Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung entspricht der der dritten Ausführungsform der Vorrichtung, wenn die Halbwellenplatte 11 und der Eckspiegel 12 aus dem optischen Pfad entfernt werden. Dadurch können die Funktionen der dritten Ausführungsform der Vorrichtung mit einem einzigen Laser­ kopf erzielt werden. Dadurch können die Kosten für die Vorrichtung verringert werden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Erzeugung einer blinden Bohrung zum Freilegen einer inne­ ren, leitfähigen Schicht einer geschichteten, gedruckten Verdrahtungsplatte aus einer Schicht oder Schichten aus einem Leiter und einer Schicht oder Schichten aus Harz, die abwechselnd angeordnet sind, das umfaßt:
Aufbringen eines ersten UV-Laserstrahls und/oder eines Infrarotlaserstrahls zum Bohren der Bohrung, bis die Restschicht der mit der inneren, leitfähi­ gen Schicht in Kontakt stehenden Harzschicht erreicht ist, und
Aufbringen eines zweiten UV-Laserstrahls mit einer Energiedichte, die hö­ her als der Schwellenwert der Zerfallsenergie der Harzschicht und niedriger als der Schwellenwert der Zerfallsenergie der inneren, leitfähigen Schicht ist, zum Entfernen der Restschicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der erste UV-Laserstrahl, der eine haubenförmige räumliche Energieverteilung und eine Energiedichte auf­ weist, die höher als die Schwellenwerte der Zerfallsenergie der leitfähigen und der Harzschichten ist, zur Bearbeitung verwendet wird, bis die Rest­ schicht der Harzschicht erreicht ist, die mit der inneren, leitfähigen Schicht in Kontakt steht.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die erste Oberflächenschicht der ge­ druckten Verdrahtungsplatte eine Harzschicht ist und der zweite UV- Laserstrahl eine haubenförmige räumliche Energieverteilung und den glei­ chen Strahlendurchmesser wie die durch den ersten Laserstrahl erzeugte Bohrung aufweist.
4. Vorrichtung zur Laserbearbeitung einer gedruckten Verdrahtungsplatte mit:
einem Laserkopf,
einer optischen Ablenkvorrichtung zum Umschalten der optischen Pfade des von dem Laserkopf emittierten Laserstrahls,
entlang den optischen Pfaden angeordneten optischen Elementen zum indi­ viduellen Einstellen der Energiedichten, der räumlichen Energieverteilun­ gen und der Strahlendurchmesser der Laserstrahlen und
einem gemeinsamen optischen Pfad für Laserstrahlen, die sich nach ihrer Einstellung weiterbewegen.
5. Verfahren zur Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 4, das umfaßt:
Erzeugung eines ersten UV-Laserstrahls durch Ablenken eines von dem UV-Laserkopf emittierten Laserstrahls mit der optischen Ablenkvorrich­ tung,
Einstellung des ersten UV-Laserstrahls auf eine hohe Energiedichte durch Kondensation durch die optischen Elemente,
Erzeugung eines zweiten UV-Laserstrahls durch Übertragen eines von dem UV-Laserkopf emittierten Laserstrahls durch die optische Ablenkvorrich­ tung,
Einstellung des zweiten UV-Laserstrahls auf eine niedrige Energiedichte durch Ausdehnung durch die optischen Elemente und
Bewegung entlang dem gemeinsamen optischen Pfad für die Laserstrahlen nach der Einstellung dieser Parameter.
6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine Schicht oder Schichten des Lei­ ters durch den ersten UV-Laserstrahl entfernt werden, der eine höhere Energiedichte als die Zerfallsenergiedichte des Leiters aufweist,
eine Schicht oder Schichten aus Harz durch den Infrarotlaserstrahl entfernt werden und
die Prozeduren wiederholt werden, bis die Restschicht der Harzschicht er­ reicht ist, die mit der inneren, leitfähigen Schicht in Kontakt steht.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der erste und der zweite UV- Laserstrahl aus einem UV-Laserkopf erhalten werden und die Energiedichten, die räumlichen Energieverteilungen, die Strahlen­ durchmesser der Laserstrahlen individuell und jeweils zum Entfernen einer leitfähigen Schicht und der Restschicht geeignet eingestellt werden.
8. Vorrichtung zur Laserbearbeitung einer gedruckten Leiterplatte mit:
einem Laserkopf,
wobei ein erster und ein zweiter Laserstrahl durch Umschalten optischer Pfade für den von dem Laserkopf emittierten Laserstrahl erhalten werden,
einem weiteren Laserkopf,
entlang den optischen Pfaden angeordneten optischen Elementen zur indivi­ duellen Einstellung der Energiedichten, der räumlichen Energieverteilungen und der Strahlendurchmesser.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der eine optische Ablenkvorrichtung zum Schalten des ersten und des zweiten Laserstrahls vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der ein gemeinsamer optischer Pfad für den ersten und den zweiten Laserstrahl vorgesehen ist, die sich nach der Einstellung der Energiedichten, der räumlichen Energieverteilungen und der Strahlendurchmesser weiterbewegen.
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