專利名稱：激光加工用掩模的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及把由激光振蕩器發(fā)出的激光束通過具有預(yù)定加工圖案的掩模照射到制品上，從而對制品進行加工圖案規(guī)定的加工的激光加工裝置和激光加工用掩模及其制造方法。
背景技術(shù)：
已經(jīng)提供了把激光束照射到印刷線路基板的樹脂層上來進行打孔的激光打孔加工裝置。特別是最近，已經(jīng)提供了一起進行打多個孔的激光打孔加工裝置。參照圖1來說明其一例子。圖1中，將二氧化碳激光振蕩器21發(fā)出的脈沖狀激光束入射到均一光學(xué)系統(tǒng)22，使其截面的能量密度分布均一。從均一光學(xué)系統(tǒng)22出來的激光束由反射鏡23向下反射，入射到變換光學(xué)系統(tǒng)24中。入射到變換光學(xué)系統(tǒng)24的激光束具有圓形或矩形的截面形狀。變換光學(xué)系統(tǒng)24用于把激光束的截面形狀從圓形或矩形變換為具有一定寬度W和長度L的線性激光束。為此，變換光學(xué)系統(tǒng)24有用于規(guī)定寬度W的柱面透鏡組24-1和用于規(guī)定長度L的柱面透鏡組24-2。這樣的變換光學(xué)系統(tǒng)24是眾所周知的，已經(jīng)得到了其寬度W為0.1mm至數(shù)mm程度、長度L為數(shù)十mm程度的尺寸。
在變換光學(xué)系統(tǒng)24的正下方配置有用于沿單軸方向驅(qū)動掩模26的掩模平臺25。如后面說明的那樣，掩模26上有對與印刷線路基板那樣的制品27的樹脂層相對的加工圖案進行規(guī)定的多個孔。在掩模平臺25與制品27之間配置了成像透鏡組28。成像透鏡組28用于規(guī)定投影到制品27上的掩模26的加工圖案的縮小比。這里，縮小比為1∶1。
制品27搭載在至少與掩模平臺25的移動同軸向且可反向移動的制品平臺29上。特別是，掩模平臺25與制品平臺29由沒有在圖中示出的控制裝置進行控制，使之同步移動。
圖2示出了掩模26與由變換光學(xué)系統(tǒng)24所變換的線性激光束(用斜線表示)的截面形狀的關(guān)系。掩模26具有沿箭頭所示移動方向以一定節(jié)距P無規(guī)或整齊排列形成多個孔26-1而成的加工圖案。線性激光束的寬度W比孔26-1的直徑大，長度L比掩模26寬度方向的加工圖案的范圍大。
在圖1、圖2中，如橫切線性激光束的照射區(qū)域那樣通過掩模26，從而透過掩模26的一列孔26-1的多個激光束通過成像透鏡28照射到制品27上。特別是，由于把掩模平臺25的移動和制品平臺29的移動控制成同一軸向同步反向的移動，因此在制品27上由掩模26的加工圖案一列一列依次連續(xù)打孔。無論如何，從二氧化碳激光振蕩器21發(fā)出的激光束的脈沖頻率被設(shè)定為與掩模平臺25中每一節(jié)距的移動同步。例如，對掩模26的同一列的孔26-1根據(jù)激光束的能量強度至少照射1次，必要的話照射2次激光束。這意味著在制品27相同的區(qū)域內(nèi)，至少用激光束照射1次，如果必要的話，用激光束照射2次。結(jié)果，在被激光照射了的制品27的區(qū)域中形成孔。
上述例子是激光束固定，掩模平臺25和制品平臺29可以移動時的例子。替代其，在制品上形成的孔的直徑、列方向上的間隔、節(jié)距全部一樣且激光束的脈沖寬度為微秒量級的場合，如圖3所示，使用具有一列分離的孔26-1’的掩模26’。在此情況下，不需要掩模平臺的激光照射中的驅(qū)動。就是說，從變換光學(xué)系統(tǒng)24出來的線性激光束也可以照射到總處于固定狀態(tài)的掩模26’上，只有制品平臺29沿圖3中的箭頭方向移動。
進而，也有時把掩模26固定，由電流掃描器使線性激光束在掩模26上按單軸方向掃描而照射到制品27上。為此，在變換光學(xué)系統(tǒng)24與掩模26之間配置電流掃描器。在此場合，制品平臺29用于在由電流掃描器進行的掃描完了之后，將制品27的下一個加工區(qū)域移動到電流掃描器的掃描區(qū)域。
總之，由上述打孔加工所形成的孔的直徑為30～300μm的程度。在此場合，如果成像透鏡組28的縮小比為1∶1，則在掩模26上形成的孔26-1的直徑也是30～300μm。掩模26通常是用金屬材料制成的，孔26-1的長徑比(孔的直徑和深度的比)為1左右。因此，如果孔26-1的直徑為50μm，則掩模26的厚度也變成50μm。這與圖3所示的掩模26’的場合一樣。
然而，上述那樣厚度的掩模，由于孔26-1的密度變大，激光束照射所產(chǎn)生的熱的散發(fā)量少，因此存在著所說的掩模26變高溫而變形的問題。如果掩模26變形，則所加工的的孔的位置移動，孔的形狀畸變。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供沒有因激光束照射所引起的發(fā)熱而導(dǎo)致變形的激光加工用掩模。
本發(fā)明的又一目的是提供適合于上述掩模的制造方法。
本發(fā)明的再一目的在于提供使用上述掩模的激光加工裝置。
本發(fā)明的激光加工用掩模具有預(yù)定的加工圖案。此掩模由具有上述加工圖案并由激光束的反射材料所形成的掩模部件和從上、下兩面把此掩模部件夾持的激光束透過材料所形成的基底部件形成，所述掩模部件的材料是Au、Cu、Ni、鈹青銅中的任一種。
上述激光例如是紅外光，基底材料是Ge、ZnS、ZnSe中的任一種。
上述激光例如是由二氧化碳激光振蕩器產(chǎn)生，基底材料是Ge、ZnS、ZnSe中的任一種。
本發(fā)明的激光加工裝置把由激光振蕩器發(fā)出的激光束通過具有預(yù)定加工圖案的掩模照射到制品上，從而對制品進行加工圖案規(guī)定的加工。此掩模也是由具有上述加工圖案并由激光束的反射材料所形成的掩模部件和從上、下兩面把此掩模部件夾持的激光束透過材料所形成的基底部件形成。
本發(fā)明還提供了具有預(yù)定加工圖案的激光加工用掩模的制造方法。此制造方法包括在激光束透過材料的第1基板部件的一側(cè)形成由激光束的反射材料構(gòu)成的材料層的第1工序，在材料層上形成上述加工圖案的第2工序，在形成了加工圖案的材料層的沒有形成第1基板部件的一側(cè)接合由激光束的透過材料構(gòu)成的第2基板部件的第3工序，所述反射材料是Au、Cu、Ni、鈹青銅中的任一種。
上述第1工序由蒸鍍法或電鍍法進行，上述第2工序由石印或蝕刻或激光加工進行。
上述第3工序通過在形成了加工圖案的材料層與第1基板部件的組合體以及第2基板部件中的至少一個上施加高頻振動，使兩者接合。


圖1是表示用于一起形成能夠適用于本發(fā)明的多個孔的激光加工裝置構(gòu)成的一個例子的圖。
圖2是表示圖1所示的激光加工裝置所用的掩模的一個例子與截面為線性的激光截面形狀之間關(guān)系的圖。
圖3是表示其它掩模的例子與截面為線性的激光的截面形狀之間關(guān)系的圖。
圖4是用于說明本發(fā)明的掩模制造工藝的截面圖。
具體實施例方式
參照圖4來說明本發(fā)明優(yōu)選的實施形態(tài)的掩模制造方法。這里，對激光振蕩器是圖1所示的二氧化碳激光振蕩器的情況進行說明。
圖4(a)中，在對激光束波長(9.3μm、9.4μm或10.6μm等)的透過率良好的Ge的基板部件11(第1基板部件)的一側(cè)，由蒸鍍法蒸鍍Au，形成厚度50μm的掩模部件層12。也可以用電鍍法替代蒸鍍法。
接著，在圖4(b)中，用眾所周知的石印技術(shù)與蝕刻方法或激光加工進行直接繪圖加工，從而在掩模部件層12上形成規(guī)定加工圖案的直徑50μm的多個孔12-1。
然后，在圖4(c)中，在帶有多個孔12-1的掩模部件層12的基板部件11的反面，載置與基板部件11相同的材料構(gòu)成的基板部件13(第2基板部件)，使之接合。作為接合的方法之一，是沿與面平行的方向用高頻使基板部件11和掩模部件層12的組合體或基板部件13中的至少一個振動。這樣，通過在掩模部件層12和基板部件13之間發(fā)生的摩擦熱使兩者接合。
結(jié)果，得到具有長徑比為1的直徑為50μm的多個孔12-1的掩模10。另外，第1、第2基板部件11、13的厚度為數(shù)十至數(shù)百μm。
采用這樣的掩模10，在與掩模部件層12的孔12-1相對應(yīng)的部分只有Ge，二氧化碳激光束的透過性良好。另外，由于Au的激光束的反射性高，所吸收的熱通過第1、第2基板部件11、13而散去，因此不會成為高溫，不發(fā)生變形。另外，第1、第2基板部件11、13機械擠壓其間的掩模部件層12因熱而引起的變形，還具有抑制的效果。
其次，作為掩模10的各種構(gòu)成要素的材料，考慮有以下組合。作為第1、第2基板部件11、13的材料，除了Ge外，還可以用ZnS(硫化鋅)、ZnSe(硒化鋅)。另一方面，作為掩模部件層12的材料，除Au之外，還可以使用Cu、Ni、鈹青銅。
其中，優(yōu)選的組合是Ge-Au、Ge-Cu、Ge-Ni。在Ge-Au的場合，成為幾乎不熔合的共晶合金。共晶組成是27at％的Ge，是一種共晶溫度低至356℃的低熔點合金。
Ge-Cu中，在Cu中溶入約10at％的Ge。在Ge比此多的區(qū)域，形成各種金屬間化合物，在約25at％以上，成為Cu3Ge與Ge的共晶合金(共晶點約640℃)。
另外，Ge-Ni中，在Ni中溶入約12at％的Ge。在Ge比此多的區(qū)域，形成各種金屬間化合物，在約50at％以上，成為NiGe與Ge的共晶合金(共晶點約780℃)。
根據(jù)以上說明，從容易變成合金這點來說，Ge-Au系為最優(yōu)選，但是為了低熔點，對在356℃熔融這點還必須注意。由于Ge與Au容易成為共晶合金，因而Ge與Au成為一體結(jié)構(gòu)，使得熱傳遞變得順利，再加上僅由Au吸收的激光束引起的發(fā)熱也通過第1、第2基板部件11、13而變得容易散去。
上述實施形態(tài)的掩模適用于在圖1所示的印刷線路基板的樹脂層上進行打孔的激光打孔加工裝置的掩模26。不過，本發(fā)明的掩模并不限于激光打孔加工裝置用的掩模。例如，也可以適用于在排列成一列狀的多個微小的陶瓷基板上一起照射多個激光束，對各陶瓷基板進行使之具有微小畸變加工的激光畸變加工裝置中的掩模。
還有，激光振蕩器也不限于二氧化碳激光振蕩器，也可以使用其它激光振蕩器，例如，YAG或YLF激光振蕩器，選定與此相應(yīng)的第1、第2基板部件、掩模部件層的材料。
根據(jù)本發(fā)明，由第1、第2基板部件進行掩模部件層的放熱，而且可以機械擠壓掩模部件層，因此可以提供沒有因激光照射引起的發(fā)熱而產(chǎn)生變形的激光加工用掩模。
工業(yè)實用性如上所述，本發(fā)明的掩模適合于在制品上進行打孔的激光打孔加工裝置或者在制品上造成畸變的激光畸變加工裝置的掩模。
權(quán)利要求
1.一種激光加工用掩模的制造方法，具有預(yù)定的加工圖案，其特征在于，包括在由激光透過材料形成的第1基板部件的一面形成由激光的反射材料構(gòu)成的材料層的第1工序，在所述材料層上形成所述加工圖案的第2工序，以及在形成了所述加工圖案的所述材料層的沒有形成所述第1基板部件的一側(cè)接合由激光的透過材料構(gòu)成的第2基板部件的第3工序；所述第3工序通過對形成所述加工圖案的所述材料層和所述第1基板部件的組合體以及所述第2基板部件中的至少一個施加高頻振動，使兩者接合。
全文摘要
一種激光加工用掩模的制造方法，具有預(yù)定的加工圖案，包括在由激光透過材料形成的第1基板部件的一面形成由激光的反射材料構(gòu)成的材料層的第1工序，在材料層上形成加工圖案的第2工序，以及在形成了加工圖案的材料層的沒有形成第1基板部件的一側(cè)接合由激光的透過材料構(gòu)成的第2基板部件的第3工序；第3工序通過對形成加工圖案的材料層和第1基板部件的組合體以及第2基板部件中的至少一個施加高頻振動，使兩者接合。因此，這種激光加工用掩模的制造方法，沒有因激光束照射所引起的發(fā)熱而導(dǎo)致的變形。
文檔編號B23K26/06GK1569381SQ20041006440
公開日2005年1月26日 申請日期2001年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月28日
發(fā)明者浜田史郎 申請人:住友重機械工業(yè)株式會社