JP2002096188A - レーザ加工装置及びレーザ加工方法 - Google Patents
レーザ加工装置及びレーザ加工方法Info
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- JP2002096188A JP2002096188A JP2000286813A JP2000286813A JP2002096188A JP 2002096188 A JP2002096188 A JP 2002096188A JP 2000286813 A JP2000286813 A JP 2000286813A JP 2000286813 A JP2000286813 A JP 2000286813A JP 2002096188 A JP2002096188 A JP 2002096188A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザビームによる走査速度を向上させるこ
とにより、レーザ加工の効率化を実現する。 【解決手段】 レーザ発振器12と、ガルバノミラー20,
22を備えたレーザ加工装置10において、ガルバノミラー
20,22の前段に、揺動自在の可動反射板34を備えた第1
の振動反射機構16を、ガルバノミラー20,22に対して距
離Dを隔てて配置しておき、レーザ発振器12から出力さ
れたレーザビームLを可動反射板34に導くと共に、可動
反射板34で反射されたレーザビームLをガルバノミラー
20,22に導き、可動反射板34にレーザビームLが連続的
あるいは断続的に出力された場合に、加工対象面αにお
けるレーザビームLの照射位置が、円形パターン82に沿
って移動するように、可動反射板34が揺動制御される。
とにより、レーザ加工の効率化を実現する。 【解決手段】 レーザ発振器12と、ガルバノミラー20,
22を備えたレーザ加工装置10において、ガルバノミラー
20,22の前段に、揺動自在の可動反射板34を備えた第1
の振動反射機構16を、ガルバノミラー20,22に対して距
離Dを隔てて配置しておき、レーザ発振器12から出力さ
れたレーザビームLを可動反射板34に導くと共に、可動
反射板34で反射されたレーザビームLをガルバノミラー
20,22に導き、可動反射板34にレーザビームLが連続的
あるいは断続的に出力された場合に、加工対象面αにお
けるレーザビームLの照射位置が、円形パターン82に沿
って移動するように、可動反射板34が揺動制御される。
Description
【001】
【発明の属する技術分野】この発明はレーザ加工技術に
係り、特に、レーザビームを用いた孔開け加工等の高速
化や効率化を達成できるレーザ加工装置及びレーザ加工
方法に関する。
係り、特に、レーザビームを用いた孔開け加工等の高速
化や効率化を達成できるレーザ加工装置及びレーザ加工
方法に関する。
【002】
【従来の技術】レーザ加工装置は、レーザ発振器から出
力されたレーザビームを、反射ミラー等の光学系を介し
て加工対象物まで導き、その表面にレーザビームを照射
することで、孔開けや切断、溶接等の加工を行う仕掛け
である。図7は、典型的なレーザ加工装置70を示すもの
であり、レーザ発振器12と、第1の固定反射ミラー72
と、第2の固定反射ミラー74と、第3の固定反射ミラー
76と、第1のガルバノミラー20及び第2のガルバノミラ
ー22を備えたガルバノスキャナ24と、集光レンズ26と、
加工対象物28を載置するXYステージ30とを備えてい
る。レーザ発振器12から出力されたレーザビームLは、
第1の固定反射ミラー72〜第3の固定反射ミラー76を経
由してガルバノスキャナ24に達し、第1のガルバノミラ
ー20及び第2のガルバノミラー22で角度調整されて集光
レンズ26に入射し、XYステージ30上に載置された加工
対象物28の表面に照射される。
力されたレーザビームを、反射ミラー等の光学系を介し
て加工対象物まで導き、その表面にレーザビームを照射
することで、孔開けや切断、溶接等の加工を行う仕掛け
である。図7は、典型的なレーザ加工装置70を示すもの
であり、レーザ発振器12と、第1の固定反射ミラー72
と、第2の固定反射ミラー74と、第3の固定反射ミラー
76と、第1のガルバノミラー20及び第2のガルバノミラ
ー22を備えたガルバノスキャナ24と、集光レンズ26と、
加工対象物28を載置するXYステージ30とを備えてい
る。レーザ発振器12から出力されたレーザビームLは、
第1の固定反射ミラー72〜第3の固定反射ミラー76を経
由してガルバノスキャナ24に達し、第1のガルバノミラ
ー20及び第2のガルバノミラー22で角度調整されて集光
レンズ26に入射し、XYステージ30上に載置された加工
対象物28の表面に照射される。
【003】上記第1のガルバノミラー20及び第2のガル
バノミラー22は、それぞれサーボモータ等によって回動
自在とされた駆動軸に接続されており、一定の範囲内で
反射角度が可変となされている。レーザビームLは、第
1のガルバノミラー20及び第2のガルバノミラー22の角
度変位に対応して光路が偏向され、加工対象物表面にお
ける照射位置が移動する。したがって、ガルバノミラー
20,22の反射角度を高精度で制御することにより、加工
対象物28の表面における照射位置を所定のパターンに沿
って移動させることが可能となる。
バノミラー22は、それぞれサーボモータ等によって回動
自在とされた駆動軸に接続されており、一定の範囲内で
反射角度が可変となされている。レーザビームLは、第
1のガルバノミラー20及び第2のガルバノミラー22の角
度変位に対応して光路が偏向され、加工対象物表面にお
ける照射位置が移動する。したがって、ガルバノミラー
20,22の反射角度を高精度で制御することにより、加工
対象物28の表面における照射位置を所定のパターンに沿
って移動させることが可能となる。
【004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ガ
ルバノミラー20,22の角度変位はサーボモータの駆動に
よる機械的な作用に負っているため、ポジショニングに
は一定の時間がかかるという問題がある。例えば、現在
実用化されている一般的なガルバノミラーの場合、その
位置決めに1〜2ms程度を要する。これは、レーザの
パルス幅自体は1μs以下であるにもかかわらず、ガル
バノミラーのポジショニングに時間がかかるため、その
間レーザ照射を停止して待機していなければならないこ
とを意味している。
ルバノミラー20,22の角度変位はサーボモータの駆動に
よる機械的な作用に負っているため、ポジショニングに
は一定の時間がかかるという問題がある。例えば、現在
実用化されている一般的なガルバノミラーの場合、その
位置決めに1〜2ms程度を要する。これは、レーザの
パルス幅自体は1μs以下であるにもかかわらず、ガル
バノミラーのポジショニングに時間がかかるため、その
間レーザ照射を停止して待機していなければならないこ
とを意味している。
【005】図3及び図4は、レーザ加工装置を用いた加
工例を示すものであり、加工対象面α上に多数の開口部
78を形成する場合を想定している。個々の開口部78の径
は100μmであるが、通常は1回のレーザ照射によって
直接100μmの開口部78を開けるのではなく、図4に示
すように、微細な貫通孔80を円形パターン82に沿って多
数形成することにより、必要な口径を備えた開口部78を
形成している。このような、いわゆるトレパニング加工
を施す場合、これまでは各開口部形成個所間の移動のみ
ならず、個々の貫通孔80のスキャニングもガルバノミラ
ー20,22の動作によって実現していたため、一つの開口
部78を形成するために何度もガルバノミラー20,22の角
度変位を行う必要があり、極めて非効率的であった。
工例を示すものであり、加工対象面α上に多数の開口部
78を形成する場合を想定している。個々の開口部78の径
は100μmであるが、通常は1回のレーザ照射によって
直接100μmの開口部78を開けるのではなく、図4に示
すように、微細な貫通孔80を円形パターン82に沿って多
数形成することにより、必要な口径を備えた開口部78を
形成している。このような、いわゆるトレパニング加工
を施す場合、これまでは各開口部形成個所間の移動のみ
ならず、個々の貫通孔80のスキャニングもガルバノミラ
ー20,22の動作によって実現していたため、一つの開口
部78を形成するために何度もガルバノミラー20,22の角
度変位を行う必要があり、極めて非効率的であった。
【006】この発明は、従来のレーザ加工装置が抱える
上記問題点に鑑みて案出されたものであり、レーザビー
ムによる走査速度を向上させることにより、レーザ加工
の効率化を実現することを目的としている。
上記問題点に鑑みて案出されたものであり、レーザビー
ムによる走査速度を向上させることにより、レーザ加工
の効率化を実現することを目的としている。
【007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明に係るレーザ加工装置は、レーザ発振器
と、該レーザ発振器から出力されたレーザビームの加工
対象面における照射位置を制御するガルバノミラーとを
備えたレーザ加工装置において、上記ガルバノミラーの
前段に、少なくとも揺動自在の可動反射板を備えた振動
反射機構を、ガルバノミラーに対して所定の距離を隔て
て配置させておき、上記レーザ発振器から出力されたレ
ーザビームを上記可動反射板に導くと共に、該可動反射
板で反射されたレーザビームを上記ガルバノミラーに導
き、上記振動反射機構の可動反射板にレーザビームが連
続的あるいは断続的に出力された場合に、加工対象面に
おけるレーザビームの照射位置が所定のパターンに沿っ
て移動するように、上記可動反射板が揺動制御されるこ
とを特徴としている。
め、この発明に係るレーザ加工装置は、レーザ発振器
と、該レーザ発振器から出力されたレーザビームの加工
対象面における照射位置を制御するガルバノミラーとを
備えたレーザ加工装置において、上記ガルバノミラーの
前段に、少なくとも揺動自在の可動反射板を備えた振動
反射機構を、ガルバノミラーに対して所定の距離を隔て
て配置させておき、上記レーザ発振器から出力されたレ
ーザビームを上記可動反射板に導くと共に、該可動反射
板で反射されたレーザビームを上記ガルバノミラーに導
き、上記振動反射機構の可動反射板にレーザビームが連
続的あるいは断続的に出力された場合に、加工対象面に
おけるレーザビームの照射位置が所定のパターンに沿っ
て移動するように、上記可動反射板が揺動制御されるこ
とを特徴としている。
【008】このレーザ加工装置にあっては、レーザビー
ムの照射位置が、ガルバノミラーのみならず振動反射機
構における可動反射板の揺動によっても移動するように
仕組まれている。しかも、振動反射機構はガルバノミラ
ーの前段に一定の距離を隔てて配置されているため、可
動反射板の揺動は拡大されてガルバノミラーに反映され
ることとなる。このため、振動反射機構の可動反射板の
揺動角度を比較的小さい範囲内に設定しておいてもレー
ザ照射位置を十分な距離だけ移動させることが可能とな
る。このように可動反射板の揺動角度を比較的狭い範囲
に限定できる分、可動反射板の小型・軽量化が可能とな
り、可動反射板の揺動速度(振動周波数)を容易に高速
化できるようになる。例えば、この小型・軽量化の結
果、水晶振動子やピエゾ素子を可動反射板の揺動駆動源
として利用できることとなる。また、モータを駆動源と
する場合でも、トルクよりも回転速度を優先することが
可能となる。このため、レーザ照射位置の高速な移動、
ひいてはレーザ加工効率の向上を実現できる。特に、可
動反射板を一定の角度範囲内及び一定の速度(例えば10
kHz)で連続的に揺動させた状態で、当該可動反射板に
レーザビームを断続的あるいは連続的に出力すること
で、定形パターンに沿ったレーザ加工の効率を飛躍的に
向上させることが可能となる。この場合、ガルバノミラ
ーは加工対象面における加工エリアの移動を担当するこ
ととなり、微細な加工パターンの実現は可動反射板が受
け持つこととなる。なお、上記振動反射機構の可動反射
板と、上記ガルバノミラー間の距離を自由に変更可能と
しておけば、上記の拡大率を自在に調整できて便利であ
る。
ムの照射位置が、ガルバノミラーのみならず振動反射機
構における可動反射板の揺動によっても移動するように
仕組まれている。しかも、振動反射機構はガルバノミラ
ーの前段に一定の距離を隔てて配置されているため、可
動反射板の揺動は拡大されてガルバノミラーに反映され
ることとなる。このため、振動反射機構の可動反射板の
揺動角度を比較的小さい範囲内に設定しておいてもレー
ザ照射位置を十分な距離だけ移動させることが可能とな
る。このように可動反射板の揺動角度を比較的狭い範囲
に限定できる分、可動反射板の小型・軽量化が可能とな
り、可動反射板の揺動速度(振動周波数)を容易に高速
化できるようになる。例えば、この小型・軽量化の結
果、水晶振動子やピエゾ素子を可動反射板の揺動駆動源
として利用できることとなる。また、モータを駆動源と
する場合でも、トルクよりも回転速度を優先することが
可能となる。このため、レーザ照射位置の高速な移動、
ひいてはレーザ加工効率の向上を実現できる。特に、可
動反射板を一定の角度範囲内及び一定の速度(例えば10
kHz)で連続的に揺動させた状態で、当該可動反射板に
レーザビームを断続的あるいは連続的に出力すること
で、定形パターンに沿ったレーザ加工の効率を飛躍的に
向上させることが可能となる。この場合、ガルバノミラ
ーは加工対象面における加工エリアの移動を担当するこ
ととなり、微細な加工パターンの実現は可動反射板が受
け持つこととなる。なお、上記振動反射機構の可動反射
板と、上記ガルバノミラー間の距離を自由に変更可能と
しておけば、上記の拡大率を自在に調整できて便利であ
る。
【009】上記振動反射機構は、例えば、可動反射板
と、該可動枠部材を囲繞する可動枠部材を備えており、
上記可動反射板は可動枠部材の内面に揺動自在に軸着さ
れると共に、該可動枠部材は可動反射板の揺動方向と交
差する方向に揺動自在に軸支されている。このため、可
動反射板はX方向に揺動自在となり、可動枠部材は可動
反射板ごとY方向に揺動自在となるため、レーザビーム
を二次元的に偏向させることが可能となる。この結果、
可動反射板及び可動枠部材を連続的に揺動させた状態で
上記可動反射板にレーザビームを断続的あるいは連続的
に出力した際に、上記可動反射板及び可動枠部材の揺動
を適当に制御することで、加工対象面におけるレーザビ
ームの照射位置を円形パターンに沿って移動させること
が可能となり、可動反射板の揺動制御のみでトレパニン
グ加工を実現できることとなる。
と、該可動枠部材を囲繞する可動枠部材を備えており、
上記可動反射板は可動枠部材の内面に揺動自在に軸着さ
れると共に、該可動枠部材は可動反射板の揺動方向と交
差する方向に揺動自在に軸支されている。このため、可
動反射板はX方向に揺動自在となり、可動枠部材は可動
反射板ごとY方向に揺動自在となるため、レーザビーム
を二次元的に偏向させることが可能となる。この結果、
可動反射板及び可動枠部材を連続的に揺動させた状態で
上記可動反射板にレーザビームを断続的あるいは連続的
に出力した際に、上記可動反射板及び可動枠部材の揺動
を適当に制御することで、加工対象面におけるレーザビ
ームの照射位置を円形パターンに沿って移動させること
が可能となり、可動反射板の揺動制御のみでトレパニン
グ加工を実現できることとなる。
【0010】あるいは、上記振動反射機構として、揺動
自在に配置された第1の可動反射板と、該第1の可動反
射板の揺動方向と交差する方向に揺動自在に配置された
第2の可動反射板を備えたものを用いてもよい。この場
合には、第1の可動反射板及び第2の可動反射板の協働
によってレーザビームを二次元的に偏向させることが可
能となる。この結果、上記と同様、第1の可動反射板及
び第2の可動反射板を連続的に揺動させた状態で上記第
1の可動反射板にレーザビームを断続的あるいは連続的
に出力した際に、第1の可動反射板及び第2の可動反射
板の揺動を適当に制御することにより、加工対象面にお
けるレーザビームの照射位置を円形パターンに沿って移
動させることが可能となる。
自在に配置された第1の可動反射板と、該第1の可動反
射板の揺動方向と交差する方向に揺動自在に配置された
第2の可動反射板を備えたものを用いてもよい。この場
合には、第1の可動反射板及び第2の可動反射板の協働
によってレーザビームを二次元的に偏向させることが可
能となる。この結果、上記と同様、第1の可動反射板及
び第2の可動反射板を連続的に揺動させた状態で上記第
1の可動反射板にレーザビームを断続的あるいは連続的
に出力した際に、第1の可動反射板及び第2の可動反射
板の揺動を適当に制御することにより、加工対象面にお
けるレーザビームの照射位置を円形パターンに沿って移
動させることが可能となる。
【0011】また、この発明に係るレーザ加工方法は、
レーザ発振器から出力されたレーザビームを、ガルバノ
ミラーで反射して加工対象面に導くレーザ加工方法にお
いて、上記ガルバノミラーの前段に、少なくとも揺動自
在の可動反射板を備えた振動反射機構をガルバノミラー
に対して所定の距離を隔てて配置しておき、上記振動反
射機構の可動反射板を連続的に揺動させた状態で、上記
レーザ発振器からレーザビームを断続的あるいは連続的
に上記可動反射板に導き、該可動反射板の揺動角度、揺
動速度、揺動方向を制御することにより、加工対象面に
おけるレーザビームの照射位置を所定のパターンに沿っ
て移動させることを特徴としている。上記振動反射機構
として、レーザビームをXY方向に偏向可能な可動反射
板を備えたものを用い、連続的に揺動している上記振動
反射機構の可動反射板にレーザビームが断続的あるいは
連続的に出力された場合に、加工対象面におけるレーザ
ビームの照射位置が円形パターンに沿って移動するよう
に、上記可動反射板を揺動制御することで、トレパニン
グ加工を実現できる。
レーザ発振器から出力されたレーザビームを、ガルバノ
ミラーで反射して加工対象面に導くレーザ加工方法にお
いて、上記ガルバノミラーの前段に、少なくとも揺動自
在の可動反射板を備えた振動反射機構をガルバノミラー
に対して所定の距離を隔てて配置しておき、上記振動反
射機構の可動反射板を連続的に揺動させた状態で、上記
レーザ発振器からレーザビームを断続的あるいは連続的
に上記可動反射板に導き、該可動反射板の揺動角度、揺
動速度、揺動方向を制御することにより、加工対象面に
おけるレーザビームの照射位置を所定のパターンに沿っ
て移動させることを特徴としている。上記振動反射機構
として、レーザビームをXY方向に偏向可能な可動反射
板を備えたものを用い、連続的に揺動している上記振動
反射機構の可動反射板にレーザビームが断続的あるいは
連続的に出力された場合に、加工対象面におけるレーザ
ビームの照射位置が円形パターンに沿って移動するよう
に、上記可動反射板を揺動制御することで、トレパニン
グ加工を実現できる。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は、この発明に係る第1のレ
ーザ加工装置10の全体構成を示す概略図であり、レーザ
発振器12と、第1の固定反射ミラー14と、第1の振動反
射機構16と、第2の固定反射ミラー18と、第1のガルバ
ノミラー20及び第2のガルバノミラー22を備えたガルバ
ノスキャナ24と、集光レンズ26と、加工対象物28を載置
するXYステージ30を備えている。上記レーザ発振器12
の種類は特に限定はなく、CO2レーザやエキシマレー
ザ、YAGレーザ等の各種レーザ発振器が該当する。ま
た、固定反射ミラーの数や配置についても特に限定はな
い。さらに、加工対象物28及び加工目的にも限定はな
く、回路基板に対する孔開け加工のほか、金型表面に対
する残渣除去や金属板の小径穴開け加工等にも広く応用
可能である。
ーザ加工装置10の全体構成を示す概略図であり、レーザ
発振器12と、第1の固定反射ミラー14と、第1の振動反
射機構16と、第2の固定反射ミラー18と、第1のガルバ
ノミラー20及び第2のガルバノミラー22を備えたガルバ
ノスキャナ24と、集光レンズ26と、加工対象物28を載置
するXYステージ30を備えている。上記レーザ発振器12
の種類は特に限定はなく、CO2レーザやエキシマレー
ザ、YAGレーザ等の各種レーザ発振器が該当する。ま
た、固定反射ミラーの数や配置についても特に限定はな
い。さらに、加工対象物28及び加工目的にも限定はな
く、回路基板に対する孔開け加工のほか、金型表面に対
する残渣除去や金属板の小径穴開け加工等にも広く応用
可能である。
【0013】図2は第1の振動反射機構16の一例を示す
ものであり、表面に反射ミラー層32が形成された可動反
射板34と、可動反射板34を取り囲む可動枠部材36とを備
えている。上記反射ミラー層32は、例えば可動反射板34
の表面にアルミニウムを蒸着することによって形成され
る。
ものであり、表面に反射ミラー層32が形成された可動反
射板34と、可動反射板34を取り囲む可動枠部材36とを備
えている。上記反射ミラー層32は、例えば可動反射板34
の表面にアルミニウムを蒸着することによって形成され
る。
【0014】可動反射板34の第1の端面34aの中央部に
は第1の支軸38が突設されており、その先端は可動枠部
材36の内壁面に形成された凹部40に対して回動自在に嵌
合されている。また、可動反射板34の第2の端面34b
(第1の端面34aと平行する面)の中央部には第2の支
軸42が突設されており、その先端もやはり可動枠部材36
の内壁面に形成された凹部に対して回動自在に嵌合され
ている。この結果、可動反射板34は両支軸38,42を中心
に揺動自在に軸支されることとなる。
は第1の支軸38が突設されており、その先端は可動枠部
材36の内壁面に形成された凹部40に対して回動自在に嵌
合されている。また、可動反射板34の第2の端面34b
(第1の端面34aと平行する面)の中央部には第2の支
軸42が突設されており、その先端もやはり可動枠部材36
の内壁面に形成された凹部に対して回動自在に嵌合され
ている。この結果、可動反射板34は両支軸38,42を中心
に揺動自在に軸支されることとなる。
【0015】可動枠部材36の第1の端面36a(可動反射
板34の第1の端面34a及び第2の端面34bに対して垂直
な面)の中央部には第3の支軸44が突設されている。ま
た、可動枠部材36の第2の端面36b(第1の端面36aと
平行する面)の中央部には第4の支軸46が突設されてい
る。第3の支軸44及び第4の支軸46の先端部は、図示し
ない軸受に対して回動自在に嵌合される。この結果、可
動枠部材36は可動反射板34と共に両支軸44,46を中心に
揺動自在に軸支されることとなる。
板34の第1の端面34a及び第2の端面34bに対して垂直
な面)の中央部には第3の支軸44が突設されている。ま
た、可動枠部材36の第2の端面36b(第1の端面36aと
平行する面)の中央部には第4の支軸46が突設されてい
る。第3の支軸44及び第4の支軸46の先端部は、図示し
ない軸受に対して回動自在に嵌合される。この結果、可
動枠部材36は可動反射板34と共に両支軸44,46を中心に
揺動自在に軸支されることとなる。
【0016】上記可動反射板34及び可動枠部材36は、そ
れぞれ図示しない駆動機構を介して所定角度の範囲内で
揺動駆動される。この駆動機構としては特に限定はない
が、例えば電磁コイルと永久磁石を組み合わせた電磁駆
動源が考えられる。あるいは、通常のモータの回転運動
をギアの組合せによって揺動運動に変換する方式でもよ
い。さらには、水晶振動子やピエゾ素子の駆動力を利用
することもできる。何れにしても、ここでは揺動角度の
範囲を広く設定することよりも高速性を確保することが
優先されるため、可能な限り揺動速度(振動周波数)を
上げられるような構成が望ましい。
れぞれ図示しない駆動機構を介して所定角度の範囲内で
揺動駆動される。この駆動機構としては特に限定はない
が、例えば電磁コイルと永久磁石を組み合わせた電磁駆
動源が考えられる。あるいは、通常のモータの回転運動
をギアの組合せによって揺動運動に変換する方式でもよ
い。さらには、水晶振動子やピエゾ素子の駆動力を利用
することもできる。何れにしても、ここでは揺動角度の
範囲を広く設定することよりも高速性を確保することが
優先されるため、可能な限り揺動速度(振動周波数)を
上げられるような構成が望ましい。
【0017】上記可動反射板34及び可動枠部材36の揺動
速度及び揺動方向を制御することにより、反射ミラー層
32に入射したレーザビームLを所定の二次元パターン
(軌跡)に沿って反射させることが可能となる。このた
め、可動反射板34及び可動枠部材36を高速で連続的に振
動(揺動)させたまま、レーザビームを適当なタイミン
グで出力させると、ガルバノミラー20,22を動作させる
ことなく加工対象物28の表面に上記パターンに沿った多
数のレーザショットを実現できる。
速度及び揺動方向を制御することにより、反射ミラー層
32に入射したレーザビームLを所定の二次元パターン
(軌跡)に沿って反射させることが可能となる。このた
め、可動反射板34及び可動枠部材36を高速で連続的に振
動(揺動)させたまま、レーザビームを適当なタイミン
グで出力させると、ガルバノミラー20,22を動作させる
ことなく加工対象物28の表面に上記パターンに沿った多
数のレーザショットを実現できる。
【0018】これを図3及び図4に示した加工例に当て
はめて説明すると、ガルバノミラー20,22の角度変位に
よって図3の加工対象面αにおけるエリアβを次の開口
部形成個所としてセットした後は、レーザビームを必要
パルス数だけ出力する。振動反射機構16では、その可動
反射板34及び可動枠部材36がXY方向に高速で往復揺動
しているため、レーザ発振器12から次々とパルス発振さ
れるレーザビームLは順次可動反射板34に到達し、少し
ずつ異なった角度で反射されて第2の固定反射ミラー18
に入射する。そして、この第2の固定反射ミラー18で反
射されたレーザビームは、ガルバノミラー20,22で反射
されて加工エリアβに到達する。ここで、可動反射板34
のX方向への揺動速度及び揺動範囲と、Y方向への揺動
速度及び揺動範囲、さらにレーザビームの発振のタイミ
ングを高精度で制御することにより、図4に示したよう
に、加工対象面αには円周軌道82に沿って多数の貫通孔
80が形成され、必要な径を備えた開口部78が得られる。
はめて説明すると、ガルバノミラー20,22の角度変位に
よって図3の加工対象面αにおけるエリアβを次の開口
部形成個所としてセットした後は、レーザビームを必要
パルス数だけ出力する。振動反射機構16では、その可動
反射板34及び可動枠部材36がXY方向に高速で往復揺動
しているため、レーザ発振器12から次々とパルス発振さ
れるレーザビームLは順次可動反射板34に到達し、少し
ずつ異なった角度で反射されて第2の固定反射ミラー18
に入射する。そして、この第2の固定反射ミラー18で反
射されたレーザビームは、ガルバノミラー20,22で反射
されて加工エリアβに到達する。ここで、可動反射板34
のX方向への揺動速度及び揺動範囲と、Y方向への揺動
速度及び揺動範囲、さらにレーザビームの発振のタイミ
ングを高精度で制御することにより、図4に示したよう
に、加工対象面αには円周軌道82に沿って多数の貫通孔
80が形成され、必要な径を備えた開口部78が得られる。
【0019】すなわち、ガルバノミラー20,22の角度変
位に頼ることなく、振動反射機構16によるスキャニング
動作のみによってトレパニング加工が完了する。しか
も、図5に示すように、振動反射機構16の可動反射板34
と第2の固定反射ミラー18及びガルバノミラー20間には
距離Dが存在するため、可動反射板34におけるごく僅か
な角度変位による円周軌道48は、第2の固定反射ミラー
18及びガルバノミラー20の表面においては拡大された円
周軌道50となる。これは、可動反射板34及び可動枠部材
36の揺動範囲(振れ角)が比較的小さいものであって
も、加工対象面αには拡大されて反映されることを意味
する。このため、可動反射板34を小型・軽量化化できる
と共に、その分振動速度を例えば10kHz程度まで上げる
ことが可能となり、従来のトレパニング加工のように各
貫通孔の形成をガルバノミラーの角度変位によって実現
する場合に比較して、大幅な高速化・効率化をもたらす
ことが可能となる。
位に頼ることなく、振動反射機構16によるスキャニング
動作のみによってトレパニング加工が完了する。しか
も、図5に示すように、振動反射機構16の可動反射板34
と第2の固定反射ミラー18及びガルバノミラー20間には
距離Dが存在するため、可動反射板34におけるごく僅か
な角度変位による円周軌道48は、第2の固定反射ミラー
18及びガルバノミラー20の表面においては拡大された円
周軌道50となる。これは、可動反射板34及び可動枠部材
36の揺動範囲(振れ角)が比較的小さいものであって
も、加工対象面αには拡大されて反映されることを意味
する。このため、可動反射板34を小型・軽量化化できる
と共に、その分振動速度を例えば10kHz程度まで上げる
ことが可能となり、従来のトレパニング加工のように各
貫通孔の形成をガルバノミラーの角度変位によって実現
する場合に比較して、大幅な高速化・効率化をもたらす
ことが可能となる。
【0020】このレーザ加工装置10にあっては、ガルバ
ノミラー20,22は加工エリア間の移動にのみ利用される
こととなり、加工に際してのレーザスキャニングは上記
の通り振動反射機構16が担うこととなる。ただし、ガル
バノミラー20,22による移動可能範囲は加工対象物によ
っても異なるが、電子基盤の穴あけを行なう場合せいぜ
い5×5cm程度であるため、これ以上離れたエリアの加
工を行う場合には、XYステージ30を駆動して照射位置
を移動させる。
ノミラー20,22は加工エリア間の移動にのみ利用される
こととなり、加工に際してのレーザスキャニングは上記
の通り振動反射機構16が担うこととなる。ただし、ガル
バノミラー20,22による移動可能範囲は加工対象物によ
っても異なるが、電子基盤の穴あけを行なう場合せいぜ
い5×5cm程度であるため、これ以上離れたエリアの加
工を行う場合には、XYステージ30を駆動して照射位置
を移動させる。
【0021】上記においては、振動反射機構16の可動反
射板34と可動枠部材36を所定の振れ角で連続的に振動さ
せておき、その反射ミラー層32に適当なタイミングでレ
ーザビームを射出することで加工対象面αにおける照射
位置を円形に移動させる例を示したが、この発明はこれ
に限定されるものではない。すなわち、可動反射板34及
び可動枠部材36の揺動角度、揺動方向、揺動速度をそれ
ぞれ高精度で制御することにより、円よりも複雑な二次
元パターンに沿って照射位置を移動させることが可能と
なる。
射板34と可動枠部材36を所定の振れ角で連続的に振動さ
せておき、その反射ミラー層32に適当なタイミングでレ
ーザビームを射出することで加工対象面αにおける照射
位置を円形に移動させる例を示したが、この発明はこれ
に限定されるものではない。すなわち、可動反射板34及
び可動枠部材36の揺動角度、揺動方向、揺動速度をそれ
ぞれ高精度で制御することにより、円よりも複雑な二次
元パターンに沿って照射位置を移動させることが可能と
なる。
【0022】この場合でも、距離Dの存在により、可動
反射板34における揺動角度の変位が拡大されて加工対象
面αに反映されるため、可動反射板34及び可動枠部材36
の振り角を小さい範囲内に抑えることができ、その分揺
動速度の高速化が容易となる。このため、ガルバノミラ
ー20,22のみで照射位置制御を行う場合に比べて、加工
の効率化を実現できる。
反射板34における揺動角度の変位が拡大されて加工対象
面αに反映されるため、可動反射板34及び可動枠部材36
の振り角を小さい範囲内に抑えることができ、その分揺
動速度の高速化が容易となる。このため、ガルバノミラ
ー20,22のみで照射位置制御を行う場合に比べて、加工
の効率化を実現できる。
【0023】上記においては、振動反射機構16を可動反
射板34及び可動枠部材36を備えた2軸構成とすること
で、レーザビームの照射位置をXYの2次元方向に移動
可能とする例を示したが、レーザビームの照射パターン
が直線状に限定される場合には、揺動自在に配置された
可動反射板34のみを備える1軸構成とすることができ
る。
射板34及び可動枠部材36を備えた2軸構成とすること
で、レーザビームの照射位置をXYの2次元方向に移動
可能とする例を示したが、レーザビームの照射パターン
が直線状に限定される場合には、揺動自在に配置された
可動反射板34のみを備える1軸構成とすることができ
る。
【0024】なお、振動反射機構16の可動反射板34と、
第2の固定反射ミラー18及びガルバノミラー20間の距離
Dを可変としておけば、振動反射機構16の変位角度と加
工対象面αにおける照射位置の移動量との関係(拡大
率)を必要に応じて調節できて便利である。
第2の固定反射ミラー18及びガルバノミラー20間の距離
Dを可変としておけば、振動反射機構16の変位角度と加
工対象面αにおける照射位置の移動量との関係(拡大
率)を必要に応じて調節できて便利である。
【0025】上記のように、可動反射板34と可動枠部材
36を一体化した振動反射機構16を用いる代わりに、第1
の可動反射板と第2の可動反射板を組み合わせた振動反
射機構を用いることによってこの発明を構成することも
できる。すなわち、図6に示すように、第2のレーザ加
工装置52は、レーザ発振器12と、第1の固定反射ミラー
14と、第2の固定反射ミラー54と、第1の可動反射板56
及び第2の可動反射板58を備えた第2の振動反射機構60
と、第3の固定反射ミラー62と、一対のガルバノミラー
20,22を備えたガルバノスキャナ24と、集光レンズ26
と、XYステージ30とを備えている。
36を一体化した振動反射機構16を用いる代わりに、第1
の可動反射板と第2の可動反射板を組み合わせた振動反
射機構を用いることによってこの発明を構成することも
できる。すなわち、図6に示すように、第2のレーザ加
工装置52は、レーザ発振器12と、第1の固定反射ミラー
14と、第2の固定反射ミラー54と、第1の可動反射板56
及び第2の可動反射板58を備えた第2の振動反射機構60
と、第3の固定反射ミラー62と、一対のガルバノミラー
20,22を備えたガルバノスキャナ24と、集光レンズ26
と、XYステージ30とを備えている。
【0026】図より明らかなように、第2の振動反射機
構60はガルバノスキャナ24と略等しい構成を備えてお
り、第1の可動反射板56及び第2の可動反射板58の揺動
のタイミングを制御することにより、レーザビームLの
照射位置を移動させることが可能となる。しかも、第2
の反射板58と、第3の固定反射ミラー62及びガルバノミ
ラー20との間に距離Dが存在しているため、第1の可動
反射板56及び第2の可動反射板ミラー58の角度変位は拡
大されて加工対象面に反映される。この結果、第1の可
動反射板56及び第2の可動反射板58の揺動範囲を極めて
小さく設定することができ、その分振動速度を高速化で
きるメリットを享受できる。
構60はガルバノスキャナ24と略等しい構成を備えてお
り、第1の可動反射板56及び第2の可動反射板58の揺動
のタイミングを制御することにより、レーザビームLの
照射位置を移動させることが可能となる。しかも、第2
の反射板58と、第3の固定反射ミラー62及びガルバノミ
ラー20との間に距離Dが存在しているため、第1の可動
反射板56及び第2の可動反射板ミラー58の角度変位は拡
大されて加工対象面に反映される。この結果、第1の可
動反射板56及び第2の可動反射板58の揺動範囲を極めて
小さく設定することができ、その分振動速度を高速化で
きるメリットを享受できる。
【0027】しかして、第1の可動反射板56及び第2の
可動反射板58を連続的に高速で振動させておき、レーザ
ビームLを所定のタイミングで出力することにより、加
工対象面に円形パターンに沿ったレーザ照射を行うこと
が可能となり、上記と同様トレパニング加工を効率化す
ることができる。あるいは、第1の可動反射板56及び第
2の可動反射板58の揺動をより高精度に制御することに
より、さらに複雑な二次元パターンに沿って照射位置を
移動させることも可能となる。
可動反射板58を連続的に高速で振動させておき、レーザ
ビームLを所定のタイミングで出力することにより、加
工対象面に円形パターンに沿ったレーザ照射を行うこと
が可能となり、上記と同様トレパニング加工を効率化す
ることができる。あるいは、第1の可動反射板56及び第
2の可動反射板58の揺動をより高精度に制御することに
より、さらに複雑な二次元パターンに沿って照射位置を
移動させることも可能となる。
【0028】上記第1の可動反射板56及び第2の可動反
射板58の駆動源としては、第1の振動反射機構16と同
様、電磁コイルと永久磁石を組み合わせた電磁駆動源や
モータ、水晶振動子、ピエゾ素子等を用いることができ
る。
射板58の駆動源としては、第1の振動反射機構16と同
様、電磁コイルと永久磁石を組み合わせた電磁駆動源や
モータ、水晶振動子、ピエゾ素子等を用いることができ
る。
【0029】
【発明の効果】この発明に係るレーザ加工装置にあって
は、振動反射機構における可動反射板の揺動によってレ
ーザビームの照射位置が移動するように仕組まれてお
り、この振動反射機構はガルバノミラーの前段に一定の
距離を隔てて配置されているため、可動反射板の揺動は
拡大されてガルバノミラーに反映されることとなる。こ
のため、振動反射機構の可動反射板の揺動角度を比較的
小さい範囲内に設定しておいてもレーザ照射位置を十分
な距離だけ移動させることが可能となり、その分可動反
射板の揺動速度を高速化することができ、レーザ加工の
効率化を実現できる。特に、可動反射板を一定の角度範
囲内及び一定の速度で連続的に揺動させた状態で、当該
可動反射板にレーザビームを断続的あるいは連続的に出
力することにより、定形パターンに沿ったレーザ加工の
効率を飛躍的に向上させることが可能となる。
は、振動反射機構における可動反射板の揺動によってレ
ーザビームの照射位置が移動するように仕組まれてお
り、この振動反射機構はガルバノミラーの前段に一定の
距離を隔てて配置されているため、可動反射板の揺動は
拡大されてガルバノミラーに反映されることとなる。こ
のため、振動反射機構の可動反射板の揺動角度を比較的
小さい範囲内に設定しておいてもレーザ照射位置を十分
な距離だけ移動させることが可能となり、その分可動反
射板の揺動速度を高速化することができ、レーザ加工の
効率化を実現できる。特に、可動反射板を一定の角度範
囲内及び一定の速度で連続的に揺動させた状態で、当該
可動反射板にレーザビームを断続的あるいは連続的に出
力することにより、定形パターンに沿ったレーザ加工の
効率を飛躍的に向上させることが可能となる。
【図1】この発明に係る第1のレーザ加工装置の全体構
成を示す概略図である。
成を示す概略図である。
【図2】第1の振動反射機構の一例を示す斜視図であ
る。
る。
【図3】レーザ加工装置による加工例を示す平面図であ
る。
る。
【図4】トレパニング加工の実例を示す概念図である。
【図5】可動反射板における角度変位が第2の固定反射
ミラー及びガルバノミラーの表面において拡大されるこ
とを示す概念図である。
ミラー及びガルバノミラーの表面において拡大されるこ
とを示す概念図である。
【図6】この発明に係る第2のレーザ加工装置の全体構
成を示す概略図である。
成を示す概略図である。
【図7】従来のレーザ加工装置の全体構成を示す概略図
である。
である。
10 第1のレーザ加工装置 12 レーザ発振器 14 第1の固定反射ミラー 16 第1の振動反射機構 18 第2の固定反射ミラー 20 第1のガルバノミラー 22 第2のガルバノミラー 24 ガルバノスキャナ 26 集光レンズ 28 加工対象物 30 XYステージ 32 反射ミラー層 34 可動反射板 36 可動枠部材 48 円周軌道 50 円周軌道 52 第2のレーザ加工装置 56 第1の可動反射板 58 第2の可動反射板 60 第2の振動反射機構 62 第3の固定反射ミラー 78 開口部 80 貫通孔 82 円周軌道 α 加工対象面 D 距離 L レーザビーム
Claims (8)
- 【請求項1】レーザ発振器と、該レーザ発振器から出力
されたレーザビームの加工対象面における照射位置を制
御するガルバノミラーとを備えたレーザ加工装置におい
て、 上記ガルバノミラーの前段に、少なくとも揺動自在の可
動反射板を備えた振動反射機構を、ガルバノミラーに対
して所定の距離を隔てて配置しておき、 上記レーザ発振器から出力されたレーザビームを上記可
動反射板に導くと共に、該可動反射板で反射されたレー
ザビームを上記ガルバノミラーに導き、 上記振動反射機構の可動反射板にレーザビームが連続的
あるいは断続的に出力された場合に、加工対象面におけ
るレーザビームの照射位置が所定のパターンに沿って移
動するように、上記可動反射板が揺動制御されることを
特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項2】上記振動反射機構は、可動反射板と、該可
動枠部材を囲繞する可動枠部材を備えており、上記可動
反射板は可動枠部材の内面に揺動自在に軸着されてお
り、該可動枠部材は可動反射板の揺動方向と交差する方
向に揺動自在に軸支されていることを特徴とする請求項
1に記載のレーザ加工装置。 - 【請求項3】連続的に揺動している上記振動反射機構の
可動反射板にレーザビームが断続的あるいは連続的に出
力された場合に、加工対象面におけるレーザビームの照
射位置が円形パターンに沿って移動するように、上記可
動反射板及び可動枠部材が揺動制御されることを特徴と
する請求項2に記載のレーザ加工装置。 - 【請求項4】上記振動反射機構は、揺動自在に配置され
た第1の可動反射板と、該第1の可動反射板の揺動方向
と交差する方向に揺動自在に配置された第2の可動反射
板とを備えていることを特徴とする請求項1に記載のレ
ーザ加工装置。 - 【請求項5】連続的に揺動している上記振動反射機構の
第1の可動反射板にレーザビームが断続的あるいは連続
的に出力された場合に、加工対象面におけるレーザビー
ムの照射位置が円形パターンに沿って移動するように、
上記第1の可動反射板及び第2の可動反射板が揺動制御
されることを特徴とする請求項4に記載のレーザ加工装
置。 - 【請求項6】上記振動反射機構の可動反射板と、上記ガ
ルバノミラー間の距離が可変となされていることを特徴
とする請求項1〜5の何れかに記載のレーザ加工装置。 - 【請求項7】レーザ発振器から出力されたレーザビーム
を、ガルバノミラーで反射して加工対象面に導くレーザ
加工方法において、 上記ガルバノミラーの前段に、少なくとも揺動自在の可
動反射板を備えた振動反射機構をガルバノミラーに対し
て所定の距離を隔てて配置しておき、 上記振動反射機構の可動反射板を連続的に揺動させた状
態で、上記レーザ発振器からレーザビームを断続的ある
いは連続的に上記可動反射板に導き、 該可動反射板の揺動角度や方向を制御することにより、
加工対象面におけるレーザビームの照射位置を所定のパ
ターンに沿って移動させることを特徴とするレーザ加工
方法。 - 【請求項8】上記振動反射機構として、レーザビームを
XY方向に偏向可能な可動反射板を備えたものを用い、 連続的に揺動している上記振動反射機構の可動反射板に
レーザビームが断続的あるいは連続的に出力された場合
に、加工対象面におけるレーザビームの照射位置が円形
パターンに沿って移動するように、上記可動反射板を揺
動制御することを特徴とする請求項7に記載のレーザ加
工方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000286813A JP2002096188A (ja) | 2000-09-21 | 2000-09-21 | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000286813A JP2002096188A (ja) | 2000-09-21 | 2000-09-21 | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002096188A true JP2002096188A (ja) | 2002-04-02 |
Family
ID=18770677
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000286813A Pending JP2002096188A (ja) | 2000-09-21 | 2000-09-21 | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002096188A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7842201B2 (en) | 2008-01-04 | 2010-11-30 | Industrial Technology Research Institute | System for manufacturing micro-retarder and method for manufacturing the same |
JP2011051014A (ja) * | 2009-09-02 | 2011-03-17 | Samsung Mobile Display Co Ltd | 基板切断装置、及び基板切断方法 |
CN110673161A (zh) * | 2018-07-03 | 2020-01-10 | 度逢株式会社 | 物体检测装置及其物体检测方法、以及记录介质 |
-
2000
- 2000-09-21 JP JP2000286813A patent/JP2002096188A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7842201B2 (en) | 2008-01-04 | 2010-11-30 | Industrial Technology Research Institute | System for manufacturing micro-retarder and method for manufacturing the same |
US7841847B2 (en) * | 2008-01-04 | 2010-11-30 | Industrial Technology Research Institute | System for manufacturing micro-retarder and method for manufacturing the same |
JP2011051014A (ja) * | 2009-09-02 | 2011-03-17 | Samsung Mobile Display Co Ltd | 基板切断装置、及び基板切断方法 |
US9174307B2 (en) | 2009-09-02 | 2015-11-03 | Samsung Display Co., Ltd. | Substrate cutting apparatus and method for cutting substrate using the same |
CN110673161A (zh) * | 2018-07-03 | 2020-01-10 | 度逢株式会社 | 物体检测装置及其物体检测方法、以及记录介质 |
CN110673161B (zh) * | 2018-07-03 | 2023-04-18 | 度逢株式会社 | 物体检测装置及其物体检测方法、以及记录介质 |
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