JP2001053443A - 電子回路基板の製造方法，電子回路基板の製造装置及び電子回路基板 - Google Patents

電子回路基板の製造方法，電子回路基板の製造装置及び電子回路基板

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JP2001053443A
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隆 松本
Shinichi Wai
伸一 和井
Masayuki Kawarada
政幸 川原田
Madoka Tauchi
円 田内
Masatake Muranaga
正武 村永
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】電子回路基板の製造歩留まりの向上した電子回
路基板の製造方法，電子回路基板の製造装置及び電子回
路基板を提供することにある。 【解決手段】パターン１４の印刷されたグリーンシート
１０を積層・接着して積層体１６を形成する。この未焼
結の積層体１６は、レーザ光Ｌにより加熱溶融して切断
される。さらに、切断された積層体１６を焼結して電子
回路基板１８を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子回路基板の製
造方法，電子回路基板の製造装置及び電子回路基板に係
り、特に、多層セラミックス基板を製造するに好適な電
子回路基板の製造方法，電子回路基板の製造装置及び電
子回路基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、情報機器に止まらず、家電品や自
動車用部品に至るまで、ＩＣやＬＳＩ等の電子回路部品
の実装形態は、高密度化が進みつつある。それに伴っ
て、電子回路部品を実装する電子回路基板は、高密度
化，多層化する傾向が強くなってきている。電子回路基
板の材質としては、グリーンシートを積層後、焼結して
製造するセラミック基板が主流となりつつある。
【０００３】従来のセラミック基板の製造方法として
は、グリーンシートにスルーホールを形成した後、回路
を印刷形成し、積層・接着プレス後、基板寸法に切断
し、さらに、焼結して製作している。従来のセラミック
基板の製造方法においては、切断は、例えば、特開平５
−１９０３７４号公報，特開平９−１０４０１８号公
報，特開平１０−３３５１７０号公報，特開平１１−９
０８９４号公報に記載されているように、カッター刃を
用いて切断する方法や、金型を用いて打ち抜き加工する
方法のように、機械的加工が知られている。
【０００４】また、例えば、特開平９−１３６９号公報
に記載されているようにグリーンシートを積層した後焼
結し、この焼結した積層体をレーザ割断する方式が知ら
れている。レーザ割断は、積層体の表面に対して焦点位
置からずらして大きなビーム径のレーザ光を照射して、
レーザ光による加熱部分に生じる熱応力により、積層体
を割るものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多層セ
ラミック基板を機械的加工により切断する方法では、グ
リーンシートから製造できる電子回路基板の個数に限度
があり、歩留まりが悪いという問題があった。歩留まり
を向上させるには、大きなグリーン上に複数種類の寸法
の電子回路板を無駄なく配置すればよい訳であるが、こ
のようにシート上に複数の回路基板を密着して配置した
上で切断しようとすると、従来の機械的加工方法では、
切断できないものであった。その理由としては、従来の
機械的加工方法では、切断代が大きいことや、２次元切
断ができないことが挙げられる。なお、２次元切断の詳
細については、後述するが、１次元切断というのは、最
初にシートを、１方向にのみ順次切断し、この切断され
た細長いシートをさらに、先ほどの切断方向と直交する
方向に切断するものである。一方、２次元切断とは、切
断する電子回路基板の第１の辺に沿って切断を行った
後、この第１の辺に直交する第２の辺の切断を引き続き
行うことである。
【０００６】また、焼結後の積層体をレーザ光により割
断する方式では、切断面に凹凸が発生するため、この割
断面からクラックが発生する場合があり、歩留まりが低
いという問題があった。
【０００７】本発明の目的は、電子回路基板の製造歩留
まりの向上した電子回路基板の製造方法，電子回路基板
の製造装置及び電子回路基板を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、パターンの印刷されたグリーンシートを
積層・接着して積層体を形成し、この未焼結の積層体
を、レーザ光により加熱溶融して切断し、さらに、切断
された積層体を焼結して電子回路基板を製造するように
したものである。かかる方法により、未焼結の積層体を
レーザ光により加熱溶融して切断することにより、電子
回路基板の製造の歩留まりを向上し得るものとなる。
【０００９】また、上記目的を達成するために、本発明
は、グリーンシートの未焼結の積層体を保持した固定治
具をＸＹ方向に移動するＸＹステージと、この固定治具
に保持された積層体に、レーザ光源から出射したレーザ
光を集光して照射する集光レンズと、上記レーザ光の照
射によって加熱溶融して切断される上記積層体の切断溝
幅を測定し、この切断溝幅が一定となるように、上記Ｘ
Ｙステージの移動速度を制御する制御手段とを備えるよ
うにしたものである。かかる構成により、切断溝幅を監
視しながら、加工速度をフィードバック制御することに
より、切断溝幅をほぼ一定にすることができ、切断溝幅
を狭くし得るものとなる。
【００１０】さらに、上記目的を達成するために、本発
明は、電子回路基板の上部側端部を、丸みを帯びた形状
としたものである。かかる構成により、切断後の積層体
のハンドリング作業によるコーナー部の欠けなどの問題
が生じないものとなり、製造時の歩留まりを向上し得る
ものとなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図１〜図１９を用いて、本
発明の一実施形態による電子回路基板の製造方法及び製
造装置について説明する。最初に、図１を用いて、本実
施形態による多層電子回路基板の製造方法について説明
する。図１は、本実施形態による多層電子回路基板の製
造行程を示す行程図である。
【００１２】最初に、図１（Ａ）に示すように、単層の
グリーンシート１０に、スルーホール等のための穴１２
を、機械的加工方法により形成する。次に、図１（Ｂ）
に示すように、グリーンシート１０の上に、基板パター
ン１４を印刷する。次に、図１（Ｃ）に示すように、基
板パターン１４の印刷された複数のグリーンシートを積
層し、接着・プレスを行い、積層体１６を形成する。
【００１３】次に、図１（Ｄ）に示すように、基板パタ
ーン１４の外形寸法に応じた切断ラインＣに沿って、レ
ーザ光Ｌを用いて、切断して、基板単位に分離する。集
束レンズの焦点位置付近に積層体１６を配置することに
より、レーザ光Ｌは、積層体１６の表面付近に小さなビ
ーム径を有するレーザ光として収束され、積層体１６を
加熱溶融して、切断する。なお、切断ラインＣは、寸法
を公差内に入れるために、予め光学系によって位置決め
する。最後に、図１（Ｅ）に示すように、レーザ光によ
る切断によって分離された積層体を焼結して、電子回路
基板１８が完成する。電子回路基板１８の完成後は、導
通等の検査が行われる。
【００１４】従来の製造工程においては、図１（Ｃ）に
示した積層体を金型で打ち抜く方法や、積層体を焼結し
た後カッター刃で切断する方法が取られていた。それに
対して、本実施形態では、レーザ光を用いて切断するよ
うにしているので、後述するように、切断代を小さくで
き、また、基板パターンに応じて、自由に２次元切断が
可能なものである。また、本実施形態においては、積層
体を形成後であって、焼結前に，即ち、未焼結の積層体
をレーザ光によって切断するようにしている。焼結後、
レーザ光によって切断することも可能であるが、その場
合には、クラックの発生や、溶融物（ドロス）の付着な
どのダメージが発生するため、歩留まりが低下する。そ
れに対して、未焼結の積層体を切断することにより、未
焼結の積層体は剛性がないため、熱影響による発生応力
がリリース（開放）され、クラックが発生しないもので
ある。また、未焼結の積層体をレーザ光により加熱溶融
した場合に発生する溶融物は融点が低いため、付着せ
ず、粉体となって吹き飛ばすことが可能である。また、
仮に粉やバインダが付着しても、切断工程後の数千度と
いう焼結工程により、蒸散除去されるものである。従っ
て、本実施形態による未焼結の積層体をレーザ光により
加熱溶融して切断することにより、ダメージによる品質
低下を防止することができ、歩留まりを向上することが
できる。また、積層数が増加して積層体の厚みが増加し
た場合でも、容易に切断することができる。
【００１５】次に、図２〜図６を用いて、本実施形態に
よる電子回路基板の製造装置の構成について説明する。
最初に、図２を用いて、本実施形態による電子回路基板
の製造装置の全体構成について説明する。
【００１６】未焼結の積層体１６は、固定治具２０によ
って固定保持された上で、Ｘ軸ステージ３０及びＹ軸ス
テージ３２の上に載置される。Ｘ軸ステージ３０及びＹ
軸ステージ３２は、ステージコントローラ３４によっ
て、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の移動が制御される。
【００１７】積層体１６の上には、レーザ光源４０が設
けられている。レーザ光源４０から出射したレーザ光Ｌ
は、集光レンズ４２によって集光され、積層体１６に照
射され、積層体１６に切断溝Ｇを形成しながら、積層体
１６を切断する。図示の例では、このとき、ステージコ
ントローラ３４は、Ｙ軸ステージ３２をＹ軸方向に駆動
することにより、積層体１６をＹ軸方向に切断すること
ができる。
【００１８】ここで、レーザ光源４０としては、積層体
１６の材質が、ムライト系またはガラス系セラミック材
質の場合には、赤外波長領域のレーザ，例えば、ＹＡＧ
レーザ（波長１．０６μｍ）やＣＯ2レーザ（波長１
０．６μｍ）が適している。特に、高速で品質の良い切
断を行うためには、ＣＯ2レーザが適している。セラミ
ック材質であるグリーンシートの赤外吸収スペクトルデ
ータでは、赤外波長のうち、特に、１０．６μｍにおけ
る吸収率が約８５％と高いため、波長１０．６μｍのレ
ーザ光を出射するＣＯ2レーザが好適である。また、Ｃ
Ｏ2レーザは、高出力になってもシングルモードで動作
するため、好適である。一方、ＹＡＧレーザもグリーン
シートに吸収される赤外波長のレーザ光を出射するため
用いることができる。但し、ＹＡＧレーザは、高出力に
なるとシングルモードからマルチモードに変化するた
め、高出力で用いる場合にはあまり適していないもので
ある。
【００１９】レーザの発振方式としては、連続発振（Ｃ
Ｗ）が適している。通常のレーザの発振方式としては、
パルス方式が多く用いられているが、本実施形態におい
ては、連続発振方式を用いることにより、切断面に凹凸
がなく、きれいな切断面を得ることができる。
【００２０】また、積層体１６の上には、切断溝Ｇを撮
像するためのＣＣＤカメラ５０が設けられている。ＣＣ
Ｄカメラ５０によって撮像された切断溝Ｇは、約１００
〜２００倍に拡大された上で、モニター５２に表示され
る。画像処理装置５４は、モニター５２に表示される切
断溝Ｇの溝幅Ｗｇを認識処理して、計測する。ステージ
コントローラ３４は、画像処理装置５４によって計測さ
れた切断溝Ｇの溝幅Ｗｇが一定となるように、Ｙ軸ステ
ージ３２を制御する。なお、Ｘ軸方向に切断している場
合には、Ｘ軸ステージ３０を制御する。制御方法の詳細
については、後述する。
【００２１】次に、図３及び図４を用いて、本実施形態
によるレーザ切断の際のレーザ出力と加工速度について
説明する。図３は、連続発振ＣＯ2レーザを用いて、積
層グリーンシートを切断する場合の基板厚さとレーザ出
力の関係を示している。図３において、縦軸はレーザ出
力（Ｗ）を示し、横軸は基板厚さ（ｍｍ）を示してい
る。ここで、加工速度は３０ｍｍ／ｓ一定とし、ビーム
径はφ２００μｍ一定としている。集光ビーム径を一定
にすると、基板厚さに対して、レーザ出力はほぼ比例関
係にある。例えば、１０ｍｍ厚さの基板を、加工速度３
０ｍｍ／ｓで切断するためには、レーザ出力を１ｋＷ以
上にすることが必要となる。
【００２２】一方、図４は、連続発振ＣＯ2レーザを用
いて、積層グリーンシートを切断する場合の基板厚さと
加工速度（切断速度）の関係を示している。図４におい
て、縦軸は加工速度（切断速度）（ｍｍ／ｓ）を示し、
横軸は基板厚さ（ｍｍ）を示している。ここで、レーザ
出力は１００Ｗ一定とし、ビーム径はφ２００μｍ一定
としている。集光ビーム径を一定にすると、基板厚さに
対して、加工速度（切断速度）はほぼ反比例関係にあ
る。例えば、１０ｍｍ厚さの基板を、レーザ出力１００
Ｗで切断するためには、加工速度を１ｍｍ／ｓにするこ
とが必要となる。
【００２３】以上のようにして、積層体の厚さが、１ｍ
ｍ程度の場合には、ＣＯ2レーザの出力を１２０Ｗ程度
とすることにより、加工速度３０ｍｍ以上で、良好な切
断を行うことができる。集光レンズとしては、１インチ
（25.4mm）のものを用いることにより、切断溝幅を１５
０〜１９０μｍまで狭くすることができる。
【００２４】次に、図５及び図６を用いて、本実施形態
による切断溝幅の制御方法について説明する。図５及び
図６は、本発明の一実施形態電子回路基板の製造装置に
おける切断条件による切断溝幅の変化を示す図である。
【００２５】レーザ光を用いて、基板を切断する場合、
切断溝幅は、諸々の条件が変動しない限り、一定であ
る。しかしながら、公差精度が数μｍと厳しい場合に
は、切断溝幅が一定となるように制御する必要がある。
【００２６】図５は、切断溝幅のレーザ出力依存性を示
している。図５において、縦軸は切断溝幅（μｍ）を示
し、横軸はレーザ出力（Ｗ）を示している。ここで、加
工速度を、２５ｍｍ／ｓの場合と、３０ｍｍ／ｓの場合
の２通りについて、レーザ出力に対する切断溝幅の関係
について調べている。加工速度が同じ場合、レーザ出力
が１０Ｗ変化しても、切断溝幅の変化は、５μｍ以内と
小さいものである。
【００２７】一方、図６は、切断溝幅の加工速度依存性
を示している。図６において、縦軸は切断溝幅（μｍ）
を示し、横軸は加工速度（ｍｍ／ｓ）を示している。こ
こで、レーザ出力を、６５Ｗと、８０Ｗの場合の２通り
について、加工速度に対する切断溝幅の関係について調
べている。レーザ出力が同じ場合、加工速度が１０ｍｍ
／ｓ変化すると、切断溝幅の変化は、３０μｍ程度と大
幅に変化することが判明した。
【００２８】そこで、図２に示した本実施形態による電
子回路基板の製造装置においては、ＣＣＤカメラ５０に
よって撮像された切断溝Ｇを、モニター５２に表示する
とともに、画像処理装置５４は、モニター５２に表示さ
れる切断溝Ｇの溝幅を認識処理して、計測する。ステー
ジコントローラ３４は、画像処理装置５４によって計測
された切断溝Ｇの溝幅が一定となるように、Ｙ軸ステー
ジ３２を制御する。即ち、図６に示したように、加工速
度が速くなると、切断溝幅は狭くなるため、目的とする
切断溝幅よりも、計測された切断溝幅が広い場合には、
加工速度を速くし、逆に、目的とする切断溝幅よりも、
計測された切断溝幅が狭い場合には、加工速度を遅くす
るように、Ｙ軸ステージ３２の移動速度，即ち、加工速
度をフィードバック制御する。なお、Ｘ軸方向に切断し
ている場合には、Ｘ軸ステージ３０の移動速度をフィー
ドバック制御する。以上のようにして、加工速度をフィ
ードバック制御することにより、切断溝幅を一定にする
ことができる。また、切断溝幅をほぼ一定にできるの
で、切断後の積層体の切断線をほぼ直線状にすることが
できる。
【００２９】次に、図７〜図１１を用いて、本実施形態
による電子回路基板の製造装置に用いるレーザ光学系に
ついて説明する。最初に、図７及び図８を用いて、レー
ザ集光条件と切断面形状について説明する。図７及び図
８は、本実施形態による電子回路基板の製造装置におけ
るレーザ集光条件と切断面形状の説明図である。
【００３０】レーザ切断を行う場合に、集光レンズ４２
を用いて、積層体１６にレーザ光Ｌを集光して照射す
る。積層体１６の厚さが１ｍｍ程度の場合には、集光レ
ンズ４２の焦点距離Ｌｆ１が１インチ（25.4mm）でも、
切断面がストレートであって、テーパのつかない良好な
切断が行える。一般に、焦点距離Ｌｆ１が短いほど、集
光径を小さくできるので、切断幅を小さくすることがで
きる。
【００３１】しかしながら、図８に示すように、積層体
１６の厚さＴ１が５ｍｍ以上になると、切断部に傾斜が
付き、テーパ量Ｔｔが大きくなる。このテーパの問題を
解決するには、図７に示した集光レンズ４２の焦点距離
Ｌｆ１を長くして、焦点深度ｄｆを長くすればよいもの
である。積層体の厚さを変えて、テーパ量を小さくでき
る集光レンズの焦点距離について検討を行ったところ、
積層体の厚さが２ｍｍ程度では、集光レンズの焦点距離
を３．５インチとし、積層体の厚さが５ｍｍ程度では、
集光レンズの焦点距離を５インチとし、積層体の厚さが
１０ｍｍ程度では、集光レンズの焦点距離を７インチと
することにより、テーパ量Ｔｔを１０μｍ以下にできる
ことが判明した。なお、焦点深度ｄｆは、ビーム径が焦
点位置における集光径の２倍になる位置の間の距離であ
る。例えば、集光径が２００μｍの場合、ビーム径が４
００μｍとなる位置の間の距離である。
【００３２】次に、図９を用いて、本実施形態による電
子回路基板の製造装置に用いるレーザ光学系について説
明する。レーザ光学系の筐体４４の内部には、２つの集
光レンズ４２Ｌ，４２Ｓが配置されている。集光レンズ
４２Ｌは、焦点距離が長いレンズである。集光レンズ４
２Ｌの焦点距離は、例えば、７インチである。集光レン
ズ４２Ｓは、焦点距離が短いレンズである。集光レンズ
４２Ｓの焦点距離は、例えば、５インチである。筐体４
４は、集光レンズ４２Ｌの収納部４４Ｌと、集光レンズ
４２Ｓの収納部４４Ｓを備えている。集光レンズ４２Ｌ
は、図示しない回転体等を用いて、収納部４４Ｌ内の位
置と、光軸上の間を移動可能になっている。同様にし
て、集光レンズ４２Ｓは、図示しない回転体等を用い
て、収納部４４Ｓ内の位置と、光軸上の間を移動可能に
なっている。レーザ光源から出射されるレーザ光Ｌの光
軸上には、集光レンズ４２Ｌ若しくは集光レンズ４２Ｓ
のいずれかが配置される。
【００３３】筐体４４は、上下駆動機構４６によって、
矢印Ｚ方向に移動可能になっている。また、筐体４４に
は、外部からエアーアシストガスＧが供給されており、
レーザ切断による加工部分に、エアーアシストガスを吹
き付けるようになっている。さらに、接触高さセンサ４
８が備えられている。接触高さセンサ４８は、積層体１
６の表面と接触して、積層体１６の厚さを計測する。
【００３４】ここで、図１０及び図１１を用いて、本実
施形態による電子回路基板の製造装置に用いるレーザ光
学系の焦点位置と切断面形状の関係について説明する。
図１０は、積層体１６の厚さが厚い場合におけるレーザ
光学系の焦点位置と切断面形状の関係を示している。
【００３５】図１０（Ａ）は、集光レンズの焦点位置Ｐ
ｆが、積層体１６の表面に位置する場合における切断面
形状を示している。図示するように、集光レンズの焦点
位置Ｐｆが、積層体１６の表面に位置する場合には、切
断面形状は、テーパのついた形状となる。一方、図１０
（Ｂ）は、集光レンズの焦点位置Ｐｆが、積層体１６の
内部に位置する場合における切断面形状を示している。
図示するように、集光レンズの焦点位置Ｐｆが、積層体
１６の内部に位置する場合には、切断面形状は、中央部
が凸形状となる。
【００３６】それに対して、本実施形態においては、図
１０（Ｃ）は、集光レンズの焦点位置Ｐｆが、積層体１
６の表面より０．１〜０．２ｍｍ上に位置するようにし
ている。図示するように、集光レンズの焦点位置Ｐｆ
が、積層体１６の表面よりも僅かに上に位置する場合に
は、切断面形状は、テーパの少ない良好なストレートの
形状となる。集光レンズの焦点位置Ｐｆが、積層体１６
の表面より０．１〜０．２ｍｍ上に位置する場合、積層
体の位置におけるレーザ光のビーム形状は、積層体の表
面側でビーム径が小さく、積層体の裏面側でビーム径が
大きな台形状となるが、積層体の表面側の方がエネルギ
ー密度が高いため、表面側でより加熱溶融されやすくな
るため、切断面形状は、テーパの少ない良好なストレー
トの形状となる。
【００３７】一方、図１１は、積層体１６の厚さが薄い
場合におけるレーザ光学系の焦点位置と切断面形状の関
係を示している。積層体１６の厚さが薄い場合には、焦
点距離の長い集光レンズも、焦点距離の短い集光レンズ
のいずれを使用することができる。しかしながら、焦点
距離の長いレンズを使用すると、図１１（Ａ）に示すよ
うに、切断溝幅はＷｇ１となる。一方、焦点距離の短い
レンズを使用すると、図１１（Ｂ）に示すように、切断
溝幅はＷｇ２となる。ここで、切断溝幅Ｗｇ１は、切断
溝幅Ｗｇ２よりも広くなる。これは、焦点距離の短いレ
ンズの焦点位置におけるビーム径は、焦点距離の長いレ
ンズの焦点位置におけるビーム径よりも大きいためであ
る。例えば、焦点距離が１インチの集光レンズの焦点位
置におけるビーム径は、約２００μｍであるのに対し
て、焦点距離が５インチの集光レンズの焦点位置におけ
るビーム径は、約２５０〜３００μｍである。
【００３８】従って、厚さの薄い積層体をレーザ光によ
り切断する場合には、焦点距離の長い集光レンズも、焦
点距離の短い集光レンズのいずれを使用することができ
るが、切断溝幅を狭くするためには、焦点距離の短い集
光レンズを用いることが好ましいものである。一方、厚
さの厚い積層体をレーザ光により切断する場合には、焦
点距離の長い集光レンズを用いる必要がある。そこで、
本実施形態においては、図９において説明したように、
焦点距離の長いレンズ４２Ｌと焦点距離の短いレンズ４
２Ｓとを、積層体の厚さに応じて切り替えて使用するよ
うにしている。
【００３９】次に、レーザ光学系の動作について説明す
る。最初に、積層体１６が、図２に示した固定治具２０
に固定保持されると、接触高さセンサ４８を積層体１６
の表面と接触させ、積層体１６の厚さを計測する。積層
体１６の厚さが所定の厚さより厚いときには、焦点距離
の長い焦点レンズ４２Ｌが、光軸上にセットされる。そ
して、焦点レンズ４２Ｌの焦点位置が、積層体１６の表
面よりも、０．１〜０．２ｍｍ上に位置するように、上
下駆動機構４６を用いて、筐体をＺ方向に移動する。ま
た、積層体１６の厚さが所定の厚さより薄いときには、
焦点距離の短い焦点レンズ４２Ｓが、光軸上にセットさ
れる。そして、焦点レンズ４２Ｓの焦点位置が、積層体
１６の表面よりも、０．１〜０．２ｍｍ上に位置するよ
うに、上下駆動機構４６を用いて、筐体をＺ方向に移動
する。
【００４０】次に、図１２及び図１３を用いて、本実施
形態による電子回路基板の製造装置における切断粉の除
去構成について説明する。なお、図２及び図９と同一符
号は、同一部分を示している。図１２に示すように、積
層体１６を保持する固定治具２０は、積層体１６を吸着
固定する固定吸着部２２と、固定吸着部２２を覆うよう
に配置され、内部に密閉性空間を有する空間箱２４と、
図示しない集塵機に接続されたホース２６とから構成さ
れている。
【００４１】積層体１６を、レーザ光Ｌによって切断す
ると、切断粉が発生する。ホース２６に接続した空間箱
２４の内部は、集塵機によって吸引されているため、発
生した切断粉は、空間箱２４からホース２６を経て、外
部に吸引される。空間箱２４の内部の空間は、積層体１
６を固定吸着部２２に固定保持することにより、密閉状
態に近い状態となり、集塵効率を高めている。
【００４２】また、集光レンズ４２を保持する筐体４４
は、図１３に拡大して示すように、同軸状に配置された
３個の筒体４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃから構成された３重
管構造となっている。筒体４４Ｃは、集光レンズ２１を
保持するとともに、外部から導入されたエアーアシスト
ガスＧ１が、レーザ光Ｌによる積層体１６の切断部に吹
き付けられ、切断溝付近で発生した切断粉を、下部の空
間箱２４の内部に吹き飛ばす。最内周の筒体４４Ｃと中
間の筒体４４Ｂの間の空間は、図示しない吸引手段によ
って、吸引されている。エアーアシストガスＧ１によっ
て吹き飛ばされた切断粉は、吸引手段により吸引され
る。さらに、最外周の筒体４４Ａと中間の筒体４４Ｂの
間には、外部からエアーアシストガスＧ２が導入されて
おり、エアーアシストガスＧ１によって吹き飛ばされた
切断粉が外部に飛散しないようにし、筒体４４Ｂと筒体
４Ｃの間から吸引手段によって吸引するようにしてい
る。
【００４３】ここで、エアーアシストガスＧ１のガス圧
を、５ｋｇ／ｃｍ2 とするとき、エアーアシストガスＧ
２のガス圧を、２ｋｇ／ｃｍ2 とするように、エアーア
シストガスＧ１のガス圧よりも低くして、エアーアシス
トガスＧ２をエアーカーテンとして用いるようにしてい
る。
【００４４】次に、図１４〜図１６を用いて、本実施形
態による電子回路基板の製造装置を用いた積層体の切断
方法について説明する。図１４に示す例では、グリーン
シートを積層した積層体１６には、４つの基板印刷パタ
ーン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄが形成されてい
る。また、積層体１６には、４つの基板印刷パターン１
４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄを取り囲むように、パタ
ーンのコーナーの外部には、それぞれ、４つづつのパッ
ド１４Ａ１１，１４Ａ１２，１４Ａ２１，１４Ａ２２；
１４Ｂ１１，１４Ｂ１２，１４Ｂ２１，１４Ｂ２２；１
４Ｃ１１，１４Ｃ１２，１４Ｃ２１，１４Ｃ２２；１４
Ｄ１１，１４Ｄ１２，１４Ｄ２１，１４Ｄ２２が形成さ
れている。さらに、積層体１６の中央部には、中心位置
パッド１４Ｅが形成されている。
【００４５】図２に示した固定治具２０によって積層体
１６を吸引固定保持する。ＣＣＤカメラ５０を用いて、
最初に、パッド１４Ａ１１，１４Ｂ１２，１４Ｃ２１，
１４Ｄ２２を検出して、そのＸＹ座標系の位置を確認す
る。次に、これらの４つのパッドの重心位置を計算す
る。さらに、ＣＣＤカメラ５０によって中心位置パッド
１４Ｅを検出し、前述した４つのパッドの重心位置との
ズレから位置補正を行う。
【００４６】次に、一つの基板印刷パターンを切断する
方法について説明する。例えば、基板印刷パターン１４
Ａをレーザ光により切断する場合、ＣＣＤカメラ５０を
用いて、最初に、パッド１４Ａ１１，１４Ａ１２，１４
Ａ２１，１４Ａ２２を検出して、そのＸＹ座標系の位置
を確認する。次に、これらの４つのパッドの重心位置１
４ｇを計算する。この重心位置１４ｇを中心として、左
右方向（ｘ方向）に距離Ｌｘだけ離れた位置及び上下方
向（ｙ方向）に距離Ｌｙだけはれた位置を切断ラインと
する。切断された積層体の大きさが、例えば、６５ｍｍ
×７０ｍｍの場合、Ｌｘは３２．５ｍｍとし、Ｌｙは３
５ｍｍとする。そして、スタート位置Ｓから初めて、最
初に、Ｘステージ３０を駆動して切断ラインＣ１に沿っ
てレーザ光により切断を開始し、切断ラインＣ１と切断
ラインＣ２が交差する位置にくると、Ｙステージ３２を
駆動して切断ラインＣ２に沿ってレーザ光により切断を
継続する。引き続き、切断ラインＣ３，切断ラインＣ４
の順で、一筆書きの要領で、基板印刷パターン１４Ａを
切断する。
【００４７】なお、加工速度が３０ｍｍ／ｓ以上の高速
加工を行うと、矩形の切断形状のコーナー部（切断ライ
ンの交差部；例えば、図１５のコーナ部Ｚ）が丸みを帯
び、直角度が低下する場合がある。そこで、加工速度が
速い場合には、図１６に示すように、切断ラインＣ１に
沿って切断した後、切断ラインＣ３に沿って切断し、さ
らに、切断ラインＣ２，切断ラインＣ４に沿って切断す
るように、４辺を独立して切断することにより、矩形の
切断形状のコーナー部の直角度を向上することができ
る。
【００４８】次に、図１７を用いて、本実施形態による
電子回路基板の製造装置を用いた積層体の切断時の側面
から見た形状について説明する。積層体１６を切断ライ
ンＣに沿って、レーザ光を用いて加熱溶融して切断する
と、その切断部の側面から見た形状は、図１６に示すよ
うに、その上部側端部及び下部側端部において、半径Ｒ
の丸みを帯びた形状となる。例えば、厚さ１ｍｍの積層
体をレーザ光により切断した場合、半径Ｒは、約５〜７
μｍである。一般に、カッターや金型を用いた場合、刃
先がシャープであるため、この端部は直角となる。それ
に対して、本実施形態のようにレーザ光を用いた場合に
は、レーザ光による熱加工であるため、コーナー部がな
れた形状となる。このコーナー部のなれは、寸法精度的
には問題はなく、むしろ、切断後の積層体のハンドリン
グ作業によるコーナー部の欠けなどの問題が生じないも
のとなり、製造時の歩留まりを向上することができるも
のである。
【００４９】次に、図１８〜図２０を用いて、本実施形
態による電子回路基板の製造装置を用いた積層体の切断
形状について説明する。図１８〜図２０は、本発明の一
実施形態による電子回路基板の製造装置を用いた積層体
の切断形状を示す平面図である。
【００５０】図１８（Ａ）に示すように、積層体１６に
は、６個の基板印刷パターン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，
１４Ｄ，１４Ｅ，１４Ｆが形成されている。６個の基板
印刷パターンをレーザ光により切断する場合には、切断
ラインＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７に沿
って、レーザ光により切断する。本実施形態による切断
幅Ｗｇは、２００μｍ程度であるため、例えば、基板印
刷パターン１４Ａとパターン１４Ｂの間は、切断ライン
Ｃ２の１回の切断より行える。また、基板印刷パターン
１４Ａ，１４Ｂの間の距離を、切断幅Ｗｇである２００
μｍとすることができるので、１つの積層体１６から切
断され得るパターンの個数を多くすることができる。
【００５１】ここで、参考のため、図１８（Ｂ）を用い
て、従来の切断形状について説明する。積層体１６’に
は、４個の基板印刷パターン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，
１４Ｄが形成されている。４個の基板印刷パターンを、
例えば、カッターにより切断する場合には、切断ライン
Ｃ１’，Ｃ２’，Ｃ３’，Ｃ４’，Ｃ５’，Ｃ６’，Ｃ
７’，Ｃ８’に沿って切断する。カッタにより切断する
場合には、カッタの切り代がひつようであるため、例え
ば、基板印刷パターン１４Ａと基板印刷パターン１４Ｂ
の間の幅Ｗｃは、５ｍｍ程度は必要であった。その結
果、１つの積層体１６から切断され得るパターンの個数
が限られるものであった。このことは、金型により打ち
抜く場合も同様であり、打ち抜き台側の剛性を保つ必要
から、基板印刷パターン１４Ａと基板印刷パターン１４
Ｂの間の幅Ｗｃは、５ｍｍ程度は必要であった。
【００５２】次に、図１９は、本実施形態による切断形
状の他の例を示している。図１９に示すように、積層体
１６’には、４個の基板印刷パターン１４Ｇ，１４Ｈ，
１４Ｉ，１４Ｊが形成されている。これらの４個の基板
印刷パターンは、それぞれ異なる寸法形状を有してい
る。このような異なる寸法形状を有する印刷パターンに
対しては、従来のカッターを用いる切断方法では切断す
ることが不可能であった。それに対して、本実施形態に
よるレーザ光により切断する場合には、それぞれの基板
印刷パターン１４Ｇ，１４Ｈ，１４Ｉ，１４Ｊの外周
を、図１５に示した一筆書き方式により切断することが
でき、多品種の基板印刷パターンに対しても適用可能で
ある。
【００５３】次に、図２０は、本実施形態による切断形
状のその他の例を示している。図２０に示すように、積
層体１６”には、４個の基板印刷パターン１４Ｋ，１４
Ｌ，１４Ｍ，１４Ｎが形成されている。これらの４個の
基板印刷パターンは、同じ法形状を有しているが、一つ
の積層体１６”から切断され得るパターンの個数を多く
するための配置としている。このような２次元形状を有
する印刷パターに対しては、従来のカッターを用いる切
断方法では切断することが不可能であった。それに対し
て、本実施形態によるレーザ光により切断する場合に
は、それぞれの基板印刷パターン１４Ｋ，１４Ｌ，１４
Ｍ，１４Ｎの外周を、図１５に示した一筆書き方式によ
り切断することができ、２次元形状の基板印刷パターン
に対しても、２次元切断を行うことにより適用可能であ
る。
【００５４】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、未焼結の積層体をレーザ光により加熱溶融して切断
することにより、電子回路基板の製造の歩留まりを向上
することができる。また、焦点距離の長いレンズと短い
レンズを切り替えて使用することにより、積層体の厚さ
に応じた最適な切断形状と切断溝幅を得ることができ
る。さらに、積層体の厚さに応じて、レーザ光の出力を
変えたり、加工速度を変化させることにより、厚い積層
体の切断も容易に行うことができる。また、切断溝幅を
監視しながら、加工速度をフィードバック制御すること
により、切断溝幅をほぼ一定にすることができ、切断溝
幅を狭くすることができる。また、さらに、３重ノズル
形式の切断粉除去手段と、積層体の下に配置した切断粉
除去手段を設けることにより、切断粉を効果的に除去し
て、切断後の積層体への粉の付着による歩留まり低下を
防止することができる。また、カッタや金型を使用する
従来の機械的な切断方法では、カッタや金型の消耗によ
り切れ味が低下するため、切断面の形状に凹凸が生じた
り、クラックが発生したりして不良品が発生するのに対
して、レーザ光を用いて切断することにより、不良品の
発生を低減して、歩留まりを向上することができる。さ
らに、寸法形状の異なる複数の積層体の切断や２次元切
断を行えるため、歩留まりを向上することができる。
【００５５】
【発明の効果】本発明によれば、電子回路基板の製造方
法，電子回路基板の製造装置及び電子回路基板における
製造の歩留まりを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による多層電子回路基板の
製造行程を示す行程図である。
【図２】本発明の一実施形態による電子回路基板の製造
装置の全体構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態電子回路基板の製造装置に
おけるレーザ切断の際のレーザ切断可能なレーザ出力と
加工速度を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態電子回路基板の製造装置に
おけるレーザ切断の際のレーザ切断可能なレーザ出力と
加工速度を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態電子回路基板の製造装置に
おける切断条件による切断溝幅の変化を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態電子回路基板の製造装置に
おける切断条件による切断溝幅の変化を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態による電子回路基板の製造
装置におけるレーザ集光条件と切断面形状の説明図であ
る。
【図８】本発明の一実施形態による電子回路基板の製造
装置におけるレーザ集光条件と切断面形状の説明図であ
る。
【図９】本発明の一実施形態による電子回路基板の製造
装置に用いるレーザ光学系の説明図である。
【図１０】本発明の一実施形態による電子回路基板の製
造装置に用いるレーザ光学系の焦点位置と切断面形状の
関係の説明図である。
【図１１】本発明の一実施形態による電子回路基板の製
造装置に用いるレーザ光学系の焦点位置と切断面形状の
関係の説明図である。
【図１２】本発明の一実施形態による電子回路基板の製
造装置における切断粉の除去手段の構成図である。
【図１３】本発明の一実施形態による電子回路基板の製
造装置における切断粉の除去手段の構成図である。
【図１４】本発明の一実施形態による電子回路基板の製
造装置を用いた積層体の切断方法の説明図である。
【図１５】本発明の一実施形態による電子回路基板の製
造装置を用いた積層体の切断方法の説明図である。
【図１６】本発明の一実施形態による電子回路基板の製
造装置を用いた積層体の切断方法の説明図である。
【図１７】本発明の一実施形態による電子回路基板の製
造装置を用いた積層体の切断時の側面図である。
【図１８】本発明の一実施形態による電子回路基板の製
造装置を用いた積層体の切断形状を示す平面図である。
【図１９】本発明の一実施形態による電子回路基板の製
造装置を用いた積層体の切断形状を示す平面図である。
【図２０】本発明の一実施形態による電子回路基板の製
造装置を用いた積層体の切断形状を示す平面図である。
【符号の説明】
１０…グリーンシート １２…穴 １４…基板パターン １６…積層体１６ １８…電子回路基板 ２０…固定治具 ２２…固定吸着部 ２４…空間箱 ２６…ホース ３０…Ｘ軸ステージ ３２…Ｙ軸ステージ ３４…ステージコントローラ ４０…レーザ光源 ４２…集光レンズ ４４…筐体 ４６…上下駆動機構 ４８…接触高さセンサ ５０…ＣＣＤカメラ ５２…モニター ５４…画像処理装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川原田 政幸 神奈川県秦野市堀山下１番地 株式会社日 立製作所エンタープライズサーバ事業部内 (72)発明者 田内 円 神奈川県秦野市堀山下１番地 株式会社日 立インフォメーションテクノロジー内 (72)発明者 村永 正武 神奈川県秦野市堀山下１番地 株式会社日 立インフォメーションテクノロジー内 Ｆターム(参考） 4E068 AE01 CA11 CA15 CA17 CB08 CC02 CG01 CG02 DA11 5E346 CC16 EE29 GG14 GG19 HH31

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】パターンの印刷されたグリーンシートを積
    層・接着して積層体を形成し、 この未焼結の積層体を、レーザ光により加熱溶融して切
    断し、 さらに、切断された積層体を焼結して電子回路基板を製
    造することを特徴とする電子回路基板の製造方法。
  2. 【請求項２】グリーンシートの未焼結の積層体を保持し
    た固定治具をＸＹ方向に移動するＸＹステージと、 この固定治具に保持された積層体に、レーザ光源から出
    射したレーザ光を集光して照射する集光レンズと、 上記レーザ光の照射によって加熱溶融して切断される上
    記積層体の切断溝幅を測定し、この切断溝幅が一定とな
    るように、上記ＸＹステージの移動速度を制御する制御
    手段とを備えたことを特徴とする電子回路基板の製造装
    置。
  3. 【請求項３】請求項２記載の電子回路基板の製造装置に
    おいて、 上記集光レンズとして、焦点距離の長い第１の集光レン
    ズと、焦点距離の短い第２の集光レンズを備え、 上記積層体の厚さが厚いときには、上記第１の集光レン
    ズを用いて上記積層体に集光したレーザ光により、上記
    積層体を切断し、上記積層体の厚さが薄いときには、上
    記第２の集光レンズを用いて上記積層体に集光したレー
    ザ光により、上記積層体を切断することを特徴とする電
    子回路基板の製造装置。
  4. 【請求項４】請求項２記載の電子回路基板の製造装置に
    おいて、さらに、 上記レーザ光による上記積層体の切断に際して発生する
    切断粉を除去する第１の切断粉除去手段と第２の切断粉
    除去手段を備え、 上記第１の切断粉除去手段は、上記集光レンズを保持す
    る第１の筒体と、この第１の筒体の外周側に備えられた
    第２の筒体と、この第２の筒体の外周側に備えられた第
    ３の筒体とから構成され、上記第１の筒体の内部から上
    記積層体の切断部に向けて、及び、上記第２の筒体と上
    記第３の筒体の間から上記積層体の切断部に向けて気体
    を吹きつけ、上記第１の筒体と上記第２の筒体の間から
    切断粉を吸引するとともに、 上記第２の切断粉除去手段は、上記固定治具の下側に配
    置されるとともに、外部から吸引される空間箱から構成
    されることを特徴とする電子回路基板の製造装置。
  5. 【請求項５】パターンの印刷されたグリーンシートを積
    層・切断・焼結して形成された電子回路基板において、 上記電子回路基板の上部側端部は、丸みを帯びた形状を
    有することを特徴とする電子回路基板。
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