JP2001170788A - レーザー加工方法およびその装置 - Google Patents
レーザー加工方法およびその装置Info
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- JP2001170788A JP2001170788A JP35238499A JP35238499A JP2001170788A JP 2001170788 A JP2001170788 A JP 2001170788A JP 35238499 A JP35238499 A JP 35238499A JP 35238499 A JP35238499 A JP 35238499A JP 2001170788 A JP2001170788 A JP 2001170788A
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 波長の異なる2種類のレーザービームを発振
するために2種類のレーザー光源を用意する必要があ
り、そのための設備投資に要する費用が嵩む上、そのた
めの設置スペースも確保する必要があり、設備のコンパ
クト化が困難である。 【解決手段】 単一のレーザービームLを発振するレー
ザー光源11と、このレーザー光源11から発振したレ
ーザービームLを2つのレーザービームL1,L2に分け
るビームスプリッタ12と、一方のレーザービームL1
をそのままワークWの加工面に向けて集光させる第1の
集光光学系14と、他方のレーザービームL2を波長変
換する非線形光学系18と、この非線形光学系18によ
って波長変換されたレーザービームL2をワークWの加
工面に向けて集光させる第2の集光光学系20とを具え
る。
するために2種類のレーザー光源を用意する必要があ
り、そのための設備投資に要する費用が嵩む上、そのた
めの設置スペースも確保する必要があり、設備のコンパ
クト化が困難である。 【解決手段】 単一のレーザービームLを発振するレー
ザー光源11と、このレーザー光源11から発振したレ
ーザービームLを2つのレーザービームL1,L2に分け
るビームスプリッタ12と、一方のレーザービームL1
をそのままワークWの加工面に向けて集光させる第1の
集光光学系14と、他方のレーザービームL2を波長変
換する非線形光学系18と、この非線形光学系18によ
って波長変換されたレーザービームL2をワークWの加
工面に向けて集光させる第2の集光光学系20とを具え
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザービームを
ワークに照射して切断や穴あけなどの除去加工を行うた
めのレーザー加工方法およびこのレーザー加工方法を実
現し得るレーザー加工装置に関する。
ワークに照射して切断や穴あけなどの除去加工を行うた
めのレーザー加工方法およびこのレーザー加工方法を実
現し得るレーザー加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】レーザー加工は、あらゆる固体に対する
除去加工をほとんど瞬時に行うことが可能であり、特に
難削材や複合材料の切断あるいは微小な穴あけ加工など
に有効である。このようなレーザー加工に用いられるレ
ーザー光源としては、波長が10.6μmのCO2レーザ
ー発振器や波長が1.06μmのYAGレーザー発振器な
どが知られており、これらは連続出力のものおよびパル
ス出力のもの両方がある。
除去加工をほとんど瞬時に行うことが可能であり、特に
難削材や複合材料の切断あるいは微小な穴あけ加工など
に有効である。このようなレーザー加工に用いられるレ
ーザー光源としては、波長が10.6μmのCO2レーザ
ー発振器や波長が1.06μmのYAGレーザー発振器な
どが知られており、これらは連続出力のものおよびパル
ス出力のもの両方がある。
【0003】このようなレーザー加工において、加工効
率の向上や加工面の品質向上などを企図して波長が異な
る2種類のレーザービームを用いて加工を行うことが試
みられており、例えば特開昭62−289390号公報
に開示されているように、金属加工においてはワークで
ある金属に対して反射率の低い低出力の短波長レーザー
ビームでワークの表面をまず溶融させ、次に大出力の長
波長レーザービームで所定形状にワークを加工したり、
あるいは大出力の長波長レーザービームでワークを加工
した後、短波長レーザービームを照射して仕上げ加工を
行っている。
率の向上や加工面の品質向上などを企図して波長が異な
る2種類のレーザービームを用いて加工を行うことが試
みられており、例えば特開昭62−289390号公報
に開示されているように、金属加工においてはワークで
ある金属に対して反射率の低い低出力の短波長レーザー
ビームでワークの表面をまず溶融させ、次に大出力の長
波長レーザービームで所定形状にワークを加工したり、
あるいは大出力の長波長レーザービームでワークを加工
した後、短波長レーザービームを照射して仕上げ加工を
行っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】特開昭62−2893
90号公報に開示された従来のレーザー加工方法では、
加工効率の向上や加工面の品質向上などを企図して波長
の異なる2種類のレーザービームを使用する場合、これ
に対応して2種類、例えば長波長レーザービームを発振
するCO2レーザー発振器やYAGレーザー発振器と、
短波長レーザービームを発振する紫外線レーザー発振器
とを用いる必要があり、そのための設備投資に要する費
用が嵩む上、そのための設置スペースも確保する必要が
あり、設備のコンパクト化が困難である。
90号公報に開示された従来のレーザー加工方法では、
加工効率の向上や加工面の品質向上などを企図して波長
の異なる2種類のレーザービームを使用する場合、これ
に対応して2種類、例えば長波長レーザービームを発振
するCO2レーザー発振器やYAGレーザー発振器と、
短波長レーザービームを発振する紫外線レーザー発振器
とを用いる必要があり、そのための設備投資に要する費
用が嵩む上、そのための設置スペースも確保する必要が
あり、設備のコンパクト化が困難である。
【0005】
【発明の目的】本発明の目的は、単一のレーザー光源か
ら波長の異なる2種類のレーザービームを用いてレーザ
ー加工を行い得る方法およびこの方法を実現し得るレー
ザー加工装置を提供することにある。
ら波長の異なる2種類のレーザービームを用いてレーザ
ー加工を行い得る方法およびこの方法を実現し得るレー
ザー加工装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の形態は、
単一のレーザービームを2つに分けるステップと、一方
のレーザービームをそのままワークの加工領域に集光す
るステップと、他方のレーザービームを波長変換して前
記ワークの加工領域に集光するステップとを具えたこと
を特徴とするレーザー加工方法にある。
単一のレーザービームを2つに分けるステップと、一方
のレーザービームをそのままワークの加工領域に集光す
るステップと、他方のレーザービームを波長変換して前
記ワークの加工領域に集光するステップとを具えたこと
を特徴とするレーザー加工方法にある。
【0007】本発明によると、2つに分けられたうちの
一方のレーザービームをそのままワークの加工領域に集
光して所定の加工を行い、さらに他方のレーザービーム
を波長変換してワークの加工領域に集光し、所定の加工
を行う。
一方のレーザービームをそのままワークの加工領域に集
光して所定の加工を行い、さらに他方のレーザービーム
を波長変換してワークの加工領域に集光し、所定の加工
を行う。
【0008】本発明の第2の形態は、単一のレーザービ
ームを発振するレーザー光源と、このレーザー光源から
発振したレーザービームを2つのレーザービームに分け
るビームスプリッタと、一方のレーザービームをそのま
まワークの加工面に向けて集光させる第1の集光光学系
と、他方のレーザービームを波長変換する非線形光学系
と、この非線形光学系によって波長変換されたレーザー
ビームを前記ワークの加工面に向けて集光させる第2の
集光光学系とを具えたことを特徴とするレーザー加工装
置にある。
ームを発振するレーザー光源と、このレーザー光源から
発振したレーザービームを2つのレーザービームに分け
るビームスプリッタと、一方のレーザービームをそのま
まワークの加工面に向けて集光させる第1の集光光学系
と、他方のレーザービームを波長変換する非線形光学系
と、この非線形光学系によって波長変換されたレーザー
ビームを前記ワークの加工面に向けて集光させる第2の
集光光学系とを具えたことを特徴とするレーザー加工装
置にある。
【0009】本発明によると、レーザー光源から発振さ
れた単一のレーザービームは、ビームスプリッタによっ
て2つのに分けられ、一方のレーザービームを第1の集
光光学系によってワークの加工面に集光して所定の加工
を行う一方、他方のレーザービームを非線形光学系を通
して波長変換し、これを第2の集光光学系によってワー
クの加工面に集光し、所定の加工を行う。
れた単一のレーザービームは、ビームスプリッタによっ
て2つのに分けられ、一方のレーザービームを第1の集
光光学系によってワークの加工面に集光して所定の加工
を行う一方、他方のレーザービームを非線形光学系を通
して波長変換し、これを第2の集光光学系によってワー
クの加工面に集光し、所定の加工を行う。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の第1の形態によるレーザ
ー加工方法において、他方のレーザービームは、一方の
レーザービームの高次高調波であってもよく、この場
合、一方のレーザービームによってワークを加工した
後、他方のレーザービームによってワークを加工するこ
とが好ましい。
ー加工方法において、他方のレーザービームは、一方の
レーザービームの高次高調波であってもよく、この場
合、一方のレーザービームによってワークを加工した
後、他方のレーザービームによってワークを加工するこ
とが好ましい。
【0011】また、単一のレーザービームは、赤外領域
のレーザービームであってもよく、この場合、波長変換
された他方のレーザービームは、可視領域または紫外領
域のレーザービームであってよい。
のレーザービームであってもよく、この場合、波長変換
された他方のレーザービームは、可視領域または紫外領
域のレーザービームであってよい。
【0012】本発明の第2の形態によるレーザー加工装
置において、レーザー光源が赤外領域のレーザービーム
を発振するものであってもよく、この場合、非線形光学
系は、赤外領域のレーザービームを可視領域または紫外
領域のレーザービームに変換するものであることが好ま
しい。
置において、レーザー光源が赤外領域のレーザービーム
を発振するものであってもよく、この場合、非線形光学
系は、赤外領域のレーザービームを可視領域または紫外
領域のレーザービームに変換するものであることが好ま
しい。
【0013】
【実施例】本発明によるレーザー加工方法を実現し得る
本発明によるレーザー加工装置の一実施例について、図
1〜図3を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこ
のような実施例に限らず、この明細書の特許請求の範囲
に記載された本発明の概念に包含されるべき他の技術に
も応用することができる。
本発明によるレーザー加工装置の一実施例について、図
1〜図3を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこ
のような実施例に限らず、この明細書の特許請求の範囲
に記載された本発明の概念に包含されるべき他の技術に
も応用することができる。
【0014】本実施例におけるレーザー加工装置の概念
を表す図1に示すように、本実施例におけるレーザー光
源11は、ここから発振されるレーザービームLが1.
064μmの赤外領域の波長を持つ40ワットの出力の
YAGレーザー発振器であり、図示しないコリメート光
学系により所定の径の平行光束に変換されている。この
レーザービームLの光路の途中には、中央部が全反射面
となったビームスプリッタ12が光路に対して45度傾
斜して設けられ、このビームスプリッタ12はレーザー
光源11から出射したレーザービームLの中央部分のみ
全反射し、残りはそのまま透過するようになっている。
を表す図1に示すように、本実施例におけるレーザー光
源11は、ここから発振されるレーザービームLが1.
064μmの赤外領域の波長を持つ40ワットの出力の
YAGレーザー発振器であり、図示しないコリメート光
学系により所定の径の平行光束に変換されている。この
レーザービームLの光路の途中には、中央部が全反射面
となったビームスプリッタ12が光路に対して45度傾
斜して設けられ、このビームスプリッタ12はレーザー
光源11から出射したレーザービームLの中央部分のみ
全反射し、残りはそのまま透過するようになっている。
【0015】ビームスプリッタ12の後方には、このビ
ームスプリッタ12を透過したリング状断面のレーザー
ビームL1を全反射する全反射鏡13がその光路に対し
て45度傾斜して設けられており、さらに全反射鏡13
の先には、リング状断面のレーザービームL1の光路を
開閉するためのシャッタ14と、このシャッタを通過し
たリング状断面のレーザービームL1をワークであるプ
リント回路板Wに集光してそこにスルーホールH(図2
参照)を形成させるためのリング状の集光レンズ15と
が配置されている。
ームスプリッタ12を透過したリング状断面のレーザー
ビームL1を全反射する全反射鏡13がその光路に対し
て45度傾斜して設けられており、さらに全反射鏡13
の先には、リング状断面のレーザービームL1の光路を
開閉するためのシャッタ14と、このシャッタを通過し
たリング状断面のレーザービームL1をワークであるプ
リント回路板Wに集光してそこにスルーホールH(図2
参照)を形成させるためのリング状の集光レンズ15と
が配置されている。
【0016】本実施例におけるプリント回路板Wは、6
0μmの膜厚の絶縁層WBの両面に18μmの膜厚の銅箔
WCをコーティングしたフレキシブルプリント回路板で
あり、集光レンズ15の光軸に対して垂直な面内を移動
可能な図示しないX−Yステージに保持され、所定個所
にスルーホールHが形成される。
0μmの膜厚の絶縁層WBの両面に18μmの膜厚の銅箔
WCをコーティングしたフレキシブルプリント回路板で
あり、集光レンズ15の光軸に対して垂直な面内を移動
可能な図示しないX−Yステージに保持され、所定個所
にスルーホールHが形成される。
【0017】前記ビームスプリッタ12によって全反射
した円形断面のレーザービームL2の光路の途中には、
この光路に対して45度傾斜した全反射鏡16が配置さ
れ、さらにこの全反射鏡16の先には、当該全反射鏡1
6と平行な反射面を有する全反射鏡17が集光レンズ1
5の光軸上に配置されている。この全反射鏡17は、前
記シャッタ14と集光レンズ15との間のリング状断面
のレーザービームL1の光路に対して45度傾斜した状
態となっており、リング状断面のレーザービームL1を
遮らないような寸法に設定されている。前記ビームスプ
リッタ12と全反射鏡16との間の円形断面のレーザー
ビームL2の光路の途中には、これを例えば3次高調波
である紫外領域の355μmの波長に変換する非線形光
学系18が介装されている。本実施例における非線形光
学系18は、KDP(リン酸二水素カリウム)を用いて
おり、レーザー光に対する高調波発生素子として周知の
ものであり、他の周知のものを採用することも当然可能
である。また、2つの全反射鏡16,17の間の円形断
面のレーザービームL2の光路の途中には、円形断面の
レーザービームL2の光路を開閉するためのシャッタ1
9が介装され、さらに全反射鏡17の先にはこの全反射
鏡17で全反射した円形断面のレーザービームL2をプ
リント回路板Wに集光し、リング状断面のレーザービー
ムL1によって形成されたスルーホールHの仕上げ加工
を図3に示すように行うための集光レンズ20が配置さ
れている。
した円形断面のレーザービームL2の光路の途中には、
この光路に対して45度傾斜した全反射鏡16が配置さ
れ、さらにこの全反射鏡16の先には、当該全反射鏡1
6と平行な反射面を有する全反射鏡17が集光レンズ1
5の光軸上に配置されている。この全反射鏡17は、前
記シャッタ14と集光レンズ15との間のリング状断面
のレーザービームL1の光路に対して45度傾斜した状
態となっており、リング状断面のレーザービームL1を
遮らないような寸法に設定されている。前記ビームスプ
リッタ12と全反射鏡16との間の円形断面のレーザー
ビームL2の光路の途中には、これを例えば3次高調波
である紫外領域の355μmの波長に変換する非線形光
学系18が介装されている。本実施例における非線形光
学系18は、KDP(リン酸二水素カリウム)を用いて
おり、レーザー光に対する高調波発生素子として周知の
ものであり、他の周知のものを採用することも当然可能
である。また、2つの全反射鏡16,17の間の円形断
面のレーザービームL2の光路の途中には、円形断面の
レーザービームL2の光路を開閉するためのシャッタ1
9が介装され、さらに全反射鏡17の先にはこの全反射
鏡17で全反射した円形断面のレーザービームL2をプ
リント回路板Wに集光し、リング状断面のレーザービー
ムL1によって形成されたスルーホールHの仕上げ加工
を図3に示すように行うための集光レンズ20が配置さ
れている。
【0018】実際の作業に際しては、プリント回路板W
を位置決めし、シャッタ14を開くと共にシャッタ19
を閉じ、リング状断面のレーザービームL1をプリント
回路板Wの所定位置に例えば30ショットパルス照射し
て図2に示すようなスルーホールHを穿設する。次いで
シャッタ14,19の開閉状態を切り換え、円形断面の
レーザービームL2を用いて先の加工位置と同じ位置に
例えば31ショットパルス照射し、図3に示すようにス
ルーホールHの内壁の凹凸や炭化物を除去して仕上げ加
工を行い、内径が100μmのスルーホールHを形成し
た。
を位置決めし、シャッタ14を開くと共にシャッタ19
を閉じ、リング状断面のレーザービームL1をプリント
回路板Wの所定位置に例えば30ショットパルス照射し
て図2に示すようなスルーホールHを穿設する。次いで
シャッタ14,19の開閉状態を切り換え、円形断面の
レーザービームL2を用いて先の加工位置と同じ位置に
例えば31ショットパルス照射し、図3に示すようにス
ルーホールHの内壁の凹凸や炭化物を除去して仕上げ加
工を行い、内径が100μmのスルーホールHを形成し
た。
【0019】このように、実施例では円形断面のレーザ
ービームL2でスルーホールHの内壁の仕上げ加工を行
うようにしたが、リング状断面のレーザービームL1の
光路の途中に非線形光学系18を配置し、円形断面のレ
ーザービームL2によってプリント回路板Wの所定位置
にスルーホールHを形成し、これに続いてリング状断面
のレーザービームL1によりスルーホールHの仕上げ加
工を行うようにしてもよい。また、ワークやワークに対
する加工の形態によっては2つのレーザービームL1,L
2を同時にワークに照射することも可能である。
ービームL2でスルーホールHの内壁の仕上げ加工を行
うようにしたが、リング状断面のレーザービームL1の
光路の途中に非線形光学系18を配置し、円形断面のレ
ーザービームL2によってプリント回路板Wの所定位置
にスルーホールHを形成し、これに続いてリング状断面
のレーザービームL1によりスルーホールHの仕上げ加
工を行うようにしてもよい。また、ワークやワークに対
する加工の形態によっては2つのレーザービームL1,L
2を同時にワークに照射することも可能である。
【0020】
【発明の効果】本発明によると、単一のレーザービーム
を2つに分け、一方のレーザービームをそのままワーク
の加工領域に集光して第1の加工を行い、他方のレーザ
ービームを波長変換してワークの加工領域に集光して第
2の加工を行うようにしたので、高価なレーザー発振器
を2種類用意する必要がなくなり、設備コストや設置ス
ペースを削減することが可能となり、装置のコンパクト
化を企図することができる。
を2つに分け、一方のレーザービームをそのままワーク
の加工領域に集光して第1の加工を行い、他方のレーザ
ービームを波長変換してワークの加工領域に集光して第
2の加工を行うようにしたので、高価なレーザー発振器
を2種類用意する必要がなくなり、設備コストや設置ス
ペースを削減することが可能となり、装置のコンパクト
化を企図することができる。
【図1】本発明によるレーザー加工装置の一実施例の概
略構造を表す概念図である。
略構造を表す概念図である。
【図2】両面銅張り板のプリント基板をYAGレーザの
基本波でプリント基板に穴明け加工した時の加工図であ
る。
基本波でプリント基板に穴明け加工した時の加工図であ
る。
【図3】YAGレーザの基本波でプリント基板に穴明け
加工後、YAGレーザの第3高調波で加工した時の加工
図である。
加工後、YAGレーザの第3高調波で加工した時の加工
図である。
11 レーザー光源 12 ビームスプリッタ 13 全反射鏡 14 シャッタ 15 集光レンズ 16,17 全反射鏡 18 非線形光学系 19 シャッタ 20 集光レンズ L レーザービーム L1 リング状断面のレーザービーム L2 円形断面のレーザービーム H スルーホール W プリント回路板 WB 絶縁層 WC 銅箔
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // B23K 101:42 B23K 101:42 Fターム(参考) 2K002 AA04 AB12 CA04 HA20 4E068 CA04 CD03 CD05 CD10 5F072 AB01 KK12 MM07 MM08 MM09 QQ02 RR01 RR05 YY06
Claims (8)
- 【請求項1】 単一のレーザービームを2つに分けるス
テップと、 一方のレーザービームをそのままワークの加工領域に集
光するステップと、 他方のレーザービームを波長変換して前記ワークの加工
領域に集光するステップとを具えたことを特徴とするレ
ーザー加工方法。 - 【請求項2】 他方のレーザービームは、一方のレーザ
ービームの高次高調波であることを特徴とする請求項1
に記載のレーザー加工方法。 - 【請求項3】 一方のレーザービームによってワークを
加工した後、他方のレーザービームによってワークを加
工することを特徴とする請求項2に記載のレーザー加工
方法。 - 【請求項4】 前記単一のレーザービームは、赤外領域
のレーザービームであることを特徴とする請求項2また
は請求項3に記載のレーザー加工方法。 - 【請求項5】 波長変換された前記他方のレーザービー
ムは、可視領域または紫外領域のレーザービームである
ことを特徴とする請求項4に記載のレーザー加工方法。 - 【請求項6】 単一のレーザービームを発振するレーザ
ー光源と、 このレーザー光源から発振したレーザービームを2つの
レーザービームに分けるビームスプリッタと、 一方のレーザービームをそのままワークの加工面に向け
て集光させる第1の集光光学系と、 他方のレーザービームを波長変換する非線形光学系と、 この非線形光学系によって波長変換されたレーザービー
ムを前記ワークの加工面に向けて集光させる第2の集光
光学系とを具えたことを特徴とするレーザー加工装置。 - 【請求項7】 前記レーザー光源は、赤外領域のレーザ
ービームを発振することを特徴とする請求項6に記載の
レーザー加工装置。 - 【請求項8】 前記非線形光学系は、赤外領域のレーザ
ービームを可視領域または紫外領域のレーザービームに
変換することを特徴とする請求項7に記載のレーザー加
工装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35238499A JP2001170788A (ja) | 1999-12-10 | 1999-12-10 | レーザー加工方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35238499A JP2001170788A (ja) | 1999-12-10 | 1999-12-10 | レーザー加工方法およびその装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001170788A true JP2001170788A (ja) | 2001-06-26 |
Family
ID=18423714
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35238499A Pending JP2001170788A (ja) | 1999-12-10 | 1999-12-10 | レーザー加工方法およびその装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001170788A (ja) |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10201476A1 (de) * | 2002-01-16 | 2003-07-31 | Siemens Ag | Laserbearbeitungsvorrichtung |
US7245412B2 (en) | 2001-02-16 | 2007-07-17 | Electro Scientific Industries, Inc. | On-the-fly laser beam path error correction for specimen target location processing |
US7289549B2 (en) | 2004-12-09 | 2007-10-30 | Electro Scientific Industries, Inc. | Lasers for synchronized pulse shape tailoring |
US7425471B2 (en) | 2004-06-18 | 2008-09-16 | Electro Scientific Industries, Inc. | Semiconductor structure processing using multiple laser beam spots spaced on-axis with cross-axis offset |
US7435927B2 (en) | 2004-06-18 | 2008-10-14 | Electron Scientific Industries, Inc. | Semiconductor link processing using multiple laterally spaced laser beam spots with on-axis offset |
US7629234B2 (en) | 2004-06-18 | 2009-12-08 | Electro Scientific Industries, Inc. | Semiconductor structure processing using multiple laterally spaced laser beam spots with joint velocity profiling |
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