JP2005205440A - Device and method for laser beam machining - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device and a method for laser beam machining, by which a plurality of through-holes having the same diameter and different pitches are continuously formed without bringing about increase in size and cost of the device. <P>SOLUTION: On an optical path of a laser beam 4 leading from a laser beam source 2 to a material 35 to be machined, a device 1 for laser beam machining is provided with a 1st collimator lens 3 for transforming the laser beam 4 into a parallel beam, a 2nd collimator lens 5 for transforming the laser beam 4 into a parallel beam, and an optical element 21 for branching the laser beam 4 into a plurality of beams. The optical element 21 is detachably inserted into an optical path between the 1st collimator lens 3 and the 2nd collimator lens 5. A method for the laser beam machining is also provided. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、レーザを用いた加工装置及びレーザ加工方法に関し、特に電子部品の穴開け加工を行うためのレーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。   The present invention relates to a laser processing apparatus and a laser processing method, and more particularly, to a laser processing apparatus and a laser processing method for drilling an electronic component.

従来より、電子部品、例えばグリーンシートの穿孔は、レーザ光を利用したレーザ加工により行われている。当該レーザ加工は、レーザのコヒレント性を生かすとともに、回折素子やホログラム素子等の回折現象を利用し、同時に複数の穴をグリーンシートに開けるものである。その加工装置の従来例について以下に説明する。   Conventionally, punching of electronic parts such as green sheets has been performed by laser processing using laser light. The laser processing makes use of the coherency of the laser and utilizes a diffraction phenomenon such as a diffraction element or a hologram element to simultaneously open a plurality of holes in the green sheet. A conventional example of the processing apparatus will be described below.

図６（ａ）は従来のレーザ加工装置１０１の構成図であり、同図の（ｂ）は従来のレーザ加工装置１０１によるグリーンシート１３５の加工パターンを示す図である。   6A is a configuration diagram of the conventional laser processing apparatus 101, and FIG. 6B is a diagram illustrating a processing pattern of the green sheet 135 by the conventional laser processing apparatus 101. FIG.

図６（ａ）のレーザ加工装置１０１において、エキシマレーザ等のレーザ発振器１４５から放射されたレーザビーム１０４は、ホログラム１０３により分岐される。分岐されたレーザビーム１０４は集光レンズ１１０により集光されマスク１１３上に照射される。さらに、レーザビーム１０４はマスク１１３の開口部を通過し、これにより形成されたマスクパターン像は、転写レンズ１２９によりグリーンシート１３５上に転写像として結像する。この結果、グリーンシート１３５の穴加工が行われる（特許文献１若しくは２参照。）。   In the laser processing apparatus 101 in FIG. 6A, a laser beam 104 emitted from a laser oscillator 145 such as an excimer laser is branched by a hologram 103. The branched laser beam 104 is condensed by the condensing lens 110 and irradiated onto the mask 113. Further, the laser beam 104 passes through the opening of the mask 113, and the mask pattern image formed thereby is formed as a transfer image on the green sheet 135 by the transfer lens 129. As a result, drilling of the green sheet 135 is performed (see Patent Document 1 or 2).

図７は、他の従来例であるレーザ加工装置を説明するための図である。同図（ａ）はレーザ加工装置２０１の構成図であり、同図（ｂ）は従来のレーザ加工装置２０１によるグリーンシートの加工パターンを示す図である。   FIG. 7 is a diagram for explaining another conventional laser processing apparatus. FIG. 2A is a configuration diagram of the laser processing apparatus 201, and FIG. 2B is a diagram showing a processing pattern of a green sheet by the conventional laser processing apparatus 201. FIG.

図６と同様に、レーザ加工装置２０１は、レーザビーム２０４をレーザ発振器２４５から放射してグリーンシート２３５に貫通孔２３６を加工するものである。このレーザ加工装置２０１の光学系には、レーザ発振器側からレーザビームを均一な形状及び寸法に分光するための回折素子２０３、レーザビームをｘｙ方向に振らせるｘｙガルバノスキャンミラー２３１、２３２、レーザビームを集光するための集光レンズ２２９、不図示のｘｙテーブル上に載置された被加工物のセラミックグリーンシート２３５が配置されている。   Similar to FIG. 6, the laser processing apparatus 201 radiates a laser beam 204 from the laser oscillator 245 to process the through hole 236 in the green sheet 235. The optical system of the laser processing apparatus 201 includes a diffraction element 203 for separating the laser beam into a uniform shape and size from the laser oscillator side, xy galvano scan mirrors 231 and 232 for oscillating the laser beam in the xy direction, a laser beam. A condensing lens 229 for condensing light and a ceramic green sheet 235 as a workpiece placed on an xy table (not shown) are disposed.

上記構成において、レーザ発振器２４５から照射されたレーザビーム２０４は、回折素子２０３を通過する。回折素子２０３を通過したレーザビーム２０４は、セラミックグリーンシート２３５に形成される貫通孔２３６の形状及び寸法に対応した複数のレーザビームに分光される。回折素子２０３により分光されたレーザビームはｘｙガルバノスキャンミラー２３１、２３２を反射し、集光レンズ２２９に入射する。さらに、集光レンズ２２９を通過して集光されたレーザビームはグリーンシート２３５に照射され貫通孔２３６を穿孔する。さらに、ｘｙガルバノスキャンミラー２３１，２３２の反射角度を変化させ、グリーンシート２３５の異なる位置に貫通孔２３６を形成する（特許文献３参照。）。
特開平９−２４８６８６号公報（段落番号〔００３８〕〜〔００４４〕、図１〜図２） 特開２００２−２２８８１８号公報（段落番号〔００１１〕〜〔００１２〕、図１） 特開２０００−２８０２２５号公報（段落番号〔００４３〕〜〔００５２〕、図１〜図２） In the above configuration, the laser beam 204 emitted from the laser oscillator 245 passes through the diffraction element 203. The laser beam 204 that has passed through the diffraction element 203 is split into a plurality of laser beams corresponding to the shape and size of the through hole 236 formed in the ceramic green sheet 235. The laser beam dispersed by the diffraction element 203 is reflected by the xy galvano scan mirrors 231 and 232 and is incident on the condenser lens 229. Further, the laser beam condensed through the condensing lens 229 is irradiated on the green sheet 235 to perforate the through hole 236. Further, the reflection angle of the xy galvano scan mirrors 231 and 232 is changed to form through holes 236 at different positions on the green sheet 235 (see Patent Document 3).
JP-A-9-248686 (paragraph numbers [0038] to [0044], FIGS. 1 to 2) JP 2002-228818 A (paragraph numbers [0011] to [0012], FIG. 1) JP 2000-280225 A (paragraph numbers [0043] to [0052], FIGS. 1 to 2)

上述したように、図６及び図７に示したレーザ加工装置は、複数の貫通孔を形成するために、ホログラム素子１０３若しくは回折素子２０３等の光学素子を用い光源からのレーザビームを分岐する光学系を採用する。   As described above, the laser processing apparatus shown in FIGS. 6 and 7 uses an optical element such as the hologram element 103 or the diffraction element 203 to split a laser beam from a light source in order to form a plurality of through holes. Adopt system.

ところで、貫通孔間のピッチを変更する場合には、単一の貫通孔を所定ピッチで形成するのが一般的である。従来のレーザビーム加工装置に適用されたレーザビーム分岐用の光学素子は、装置内に固定されているため被加工物には、複数のレーザビームが照射される。そうすると、複数形成された貫通孔の内、１つは利用できるが、他の貫通孔は利用できず捨て穴となってしまう。特に最近は、電子部品の小型化及び大容量化に伴い貫通孔を非常に高密度かつ高精度に加工することが求められている。よって、貫通孔すなわち捨て穴を確保した上で高密度に貫通孔を形成することは困難になってきている。   By the way, when changing the pitch between the through holes, it is common to form a single through hole at a predetermined pitch. A laser beam branching optical element applied to a conventional laser beam processing apparatus is fixed in the apparatus, and thus a workpiece is irradiated with a plurality of laser beams. If so, one of the plurality of through holes formed can be used, but the other through holes cannot be used and become a discard hole. Particularly recently, it has been required to process through holes with very high density and high precision as electronic parts become smaller and larger in capacity. Therefore, it has become difficult to form through holes at high density while securing through holes, that is, discard holes.

また、分岐したレーザビームの１つだけを通過させるようなシャッター等を設け、分岐したレーザの一部を遮断する方法が考えられるが、この方法では、シャッターを設けることに加え、レーザ照射のタイミングとシャッターの開閉タイミングを同期させるための新たな構成を設ける必要が生じる。結果としてレーザ加工装置の大型化及び複雑化が生じてしまう。さらに、レーザビームの一部を遮ることにより、エネルギの損失が生じ、加工効率を向上させることが困難である。   In addition, a method of providing a shutter or the like that allows only one of the branched laser beams to pass therethrough and blocking a part of the branched laser can be considered. In this method, in addition to providing the shutter, the timing of laser irradiation Therefore, it is necessary to provide a new configuration for synchronizing the opening / closing timing of the shutter. As a result, the laser processing apparatus is increased in size and complexity. Further, blocking a part of the laser beam causes energy loss, and it is difficult to improve the processing efficiency.

また、レーザ加工装置の光学系を変更できる構成とするには、レーザビームを分岐するための光学素子を含んだ光学系全体を変更する必要が生じ、レーザビーム加工装置の構造を複雑にするとともにコストが上がり実用的ではない。   Further, in order to change the optical system of the laser processing apparatus, it is necessary to change the entire optical system including the optical element for branching the laser beam, which complicates the structure of the laser beam processing apparatus. Cost is not practical.

そこで本発明は、レーザ加工装置の大型化及び複雑化を招かない簡単な構成で、セラミックグリーンシート等の被加工物に対して、径の同じ貫通孔を異なるピッチで連続的に形成できるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides a laser processing capable of continuously forming through-holes having the same diameter at different pitches on a workpiece such as a ceramic green sheet with a simple configuration that does not increase the size and complexity of the laser processing apparatus. An object is to provide an apparatus and a laser processing method.

上記目的を達成するための本発明のレーザビーム加工装置の第１の態様は、レーザビームを平行光にするための第１コリメータレンズと、前記レーザビームを平行光にするための第２コリメータレンズと、前記レーザビームを複数のビームに分岐するための光学素子と、をレーザ源から被加工物に至るまでの前記レーザビームの光路上に備え、前記光学素子は、前記第１コリメータレンズと前記第２コリメータレンズの間で光路に対して挿脱可能である。   In order to achieve the above object, a first aspect of the laser beam processing apparatus of the present invention includes a first collimator lens for making a laser beam parallel light and a second collimator lens for making the laser beam parallel light. And an optical element for branching the laser beam into a plurality of beams, on the optical path of the laser beam from the laser source to the workpiece, the optical element comprising the first collimator lens and the optical element It can be inserted into and removed from the optical path between the second collimator lenses.

上記態様によれば第１コリメータレンズと第２コリメータレンズとを光路に配置し、第１及び第２コリーメータレンズ間で光学素子を光路に配置してレーザビームを分岐する場合と、光学素子を光路上に配置せずに単一のレーザビームを照射する場合で、レーザビーム径を同じ寸法にすることができる。これは、第１コリメータレンズと第２コリメータレンズとを合成した焦点距離と、集光レンズの焦点距離と、レーザビーム径とにより決定され、回折素子を介在させた場合であっても変化しないからである。
本発明のレーザビーム加工装置の第２の態様によれば、前記光学素子は、光軸に沿って移動可能である。 According to the above aspect, the first collimator lens and the second collimator lens are disposed in the optical path, the optical element is disposed in the optical path between the first and second collimator lenses, and the optical element is split. When a single laser beam is irradiated without being arranged on the optical path, the laser beam diameter can be made the same. This is determined by the focal length obtained by combining the first collimator lens and the second collimator lens, the focal length of the condenser lens, and the laser beam diameter, and does not change even when a diffraction element is interposed. It is.
According to the second aspect of the laser beam processing apparatus of the present invention, the optical element is movable along the optical axis.

上記態様によれば、第１コリメータレンズを通過したレーザビームは所定の拡がり角を有するので、光学素子を光軸に沿って移動させると、レーザビームの光学素子に対する入射角が変化する。その結果、レーザビームの分岐された後のピッチ幅が変わり、分岐されたレーザビームによる貫通孔間のピッチを変更することが可能となる。   According to the above aspect, since the laser beam that has passed through the first collimator lens has a predetermined divergence angle, when the optical element is moved along the optical axis, the incident angle of the laser beam with respect to the optical element changes. As a result, the pitch width after the laser beam is branched is changed, and the pitch between the through holes by the branched laser beam can be changed.

本発明のレーザビーム加工装置の第３の態様によれば、前記レーザビームのビームプロファイルを均一にするためのホモジナイザと、ビーム幅を絞るためのレデューサと、を前記光路上に備える。   According to a third aspect of the laser beam processing apparatus of the present invention, a homogenizer for making the beam profile of the laser beam uniform and a reducer for narrowing the beam width are provided on the optical path.

上記態様によれば、ホモジナイザによりレーザビームの幅方向において光強度が均一化でき、形成する貫通孔の加工形状の寸法精度を高めることができる。さらに、レデューサによりレーザビームをマスクの開口部の寸法及び形状に整形できるので、マスクによりレーザビームのけられを削減でき、結果としてエネルギ効率を向上できる。   According to the above aspect, the light intensity can be made uniform in the width direction of the laser beam by the homogenizer, and the dimensional accuracy of the processed shape of the through hole to be formed can be increased. Furthermore, since the laser beam can be shaped into the size and shape of the opening of the mask by the reducer, the laser beam can be reduced by the mask, and as a result, the energy efficiency can be improved.

本発明のレーザビーム加工装置の第４の態様によれば、前記光学素子が、回折素子若しくはホログラム素子である。   According to the fourth aspect of the laser beam processing apparatus of the present invention, the optical element is a diffraction element or a hologram element.

また、本発明のレーザ加工方法は、レーザビームを平行光にするための第１コリメータレンズと、前記レーザビームを平行光にするための第２コリメータレンズと、をレーザ源から被加工物に至るまでの前記レーザビームの光路上に配置し、
前記第１コリメータレンズと前記第２コリメータレンズの間でレーザビームを複数のビームに分岐するための光学素子を前記光路に配置した状態若しくは前記光路から外した状態でレーザビームを被加工物に照射する。 In the laser processing method according to the present invention, the first collimator lens for making the laser beam parallel light and the second collimator lens for making the laser beam parallel light extend from the laser source to the workpiece. Arranged on the optical path of the laser beam up to
A workpiece is irradiated with a laser beam with an optical element for branching a laser beam into a plurality of beams between the first collimator lens and the second collimator lens disposed in the optical path or removed from the optical path. To do.

本発明のレーザビーム加工方法によれば、第１コリメータレンズと第２コリメータレンズとを光路に配置し、第１及び第２コリーメータレンズ間でレーザビームを分岐するための光学素子を光路に配置した場合と、光路に配置しない場合によらず成形されるレーザビーム径を同じ寸法にすることができる。   According to the laser beam processing method of the present invention, the first collimator lens and the second collimator lens are disposed in the optical path, and the optical element for branching the laser beam between the first and second collimator lenses is disposed in the optical path. In this case, the laser beam diameter to be formed can be made the same regardless of whether the laser beam is not arranged in the optical path.

なお、上記レーザビーム加工装置及びレーザビーム加工方法において、レーザビームを分岐するために利用される光学素子は、入射したレーザビームを、複数の均一な形状及び寸法のビームに分岐する機能を有するものであればよく、特定の形状や寸法の光学素子に限定されるものではない。   In the above laser beam processing apparatus and laser beam processing method, the optical element used for branching the laser beam has a function of branching the incident laser beam into a plurality of beams having uniform shapes and dimensions. There is no limitation to an optical element having a specific shape or size.

本発明のレーザ加工装置及びレーザ加工方法によれば、光路上に配置された第１及び第２コリメータレンズ間に光学素子を挿脱可能にすることにより、光学素子を挿入した状態では一回の照射により複数の貫通孔を同時に穿孔でき、光学素子を取り除いた状態では、一回の照射により単一の貫通孔を形成できる。また、一度に形成する貫通孔の数に拘わらず、常に同径の貫通孔を形成できる。よって、所定ピッチに配列された貫通孔を複数設ける場合でもピッチが異なる場合であっても、適宜光学素子を挿脱するという簡単な構成により所定ピッチで貫通孔を形成できる。   According to the laser processing apparatus and the laser processing method of the present invention, the optical element can be inserted / removed between the first and second collimator lenses arranged on the optical path, so that the optical element is inserted once. A plurality of through holes can be drilled simultaneously by irradiation, and in a state where the optical element is removed, a single through hole can be formed by a single irradiation. Moreover, regardless of the number of through holes formed at a time, it is possible to always form through holes having the same diameter. Therefore, even when a plurality of through holes arranged at a predetermined pitch are provided or when the pitch is different, the through holes can be formed at a predetermined pitch with a simple configuration in which optical elements are appropriately inserted and removed.

さらに、第１コリメータレンズ及び第２コリメータレンズの間における光路上で光学素子を移動させることにより、分岐したレーザビームにより同時に複数の貫通孔を作製する場合に、その貫通孔間のピッチを変更することができ、加工の自由度を高めることができる。   Further, by moving the optical element on the optical path between the first collimator lens and the second collimator lens, the pitch between the through holes is changed in the case where a plurality of through holes are produced simultaneously by the branched laser beam. And the degree of freedom of processing can be increased.

以下、本発明によるレーザ加工装置及びレーザ加工方法の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, embodiments of a laser processing apparatus and a laser processing method according to the present invention will be described with reference to the drawings.

〔第１の実施形態〕
図１は、本発明によるレーザ加工装置１の基本構成図を示す。レーザ加工装置１は、レーザ発振器４５及びガイドレーザ発振器４３を有するビーム発生部２、レーザビームを被加工物であるグリーンシート３５に導く光学系６、ｘガルバノスキャン３１、ｙガルバノスキャン４７等を載置するための支持架台３３、及びセラミックグリーンシート３５を搬送する搬送部８からなる。 [First Embodiment]
FIG. 1 shows a basic configuration diagram of a laser processing apparatus 1 according to the present invention. The laser processing apparatus 1 includes a beam generator 2 having a laser oscillator 45 and a guide laser oscillator 43, an optical system 6 for guiding the laser beam to a green sheet 35 as a workpiece, an x galvano scan 31, a y galvano scan 47, and the like. It consists of a support frame 33 for placing and a transport unit 8 for transporting the ceramic green sheet 35.

ビーム発生部２は、レーザ発振器４５から被加工物を加工するための加工用レーザビームを発射する。レーザ発振器４５としては、従来から知られるエキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、ＣＯ２レーザ等を用いる。レーザ発振器４５から照射されたレーザビーム４は全反射ミラー７により所定の方向に反射されコンバイナ９に入射する。本実施形態のレーザビーム４は、波長３５５ｎｍとした。 The beam generator 2 emits a processing laser beam for processing a workpiece from the laser oscillator 45. As the laser oscillator 45, a conventionally known excimer laser, YAG laser, CO 2 laser, or the like is used. The laser beam 4 emitted from the laser oscillator 45 is reflected in a predetermined direction by the total reflection mirror 7 and enters the combiner 9. The laser beam 4 in this embodiment has a wavelength of 355 nm.

ガイドレーザ発振器４３は、加工機能を有さない可視波長領域の波長のガイドレーザビームを放射する。ガイドレーザビームは、レーザビームと加工対象物との位置合わせや加工サイズを調整するために使用される。   The guide laser oscillator 43 emits a guide laser beam having a wavelength in the visible wavelength region that does not have a processing function. The guide laser beam is used to align the laser beam with the workpiece and adjust the processing size.

次に光学系６について説明する。光学系６は、複数の全反射ミラー７、１１、１５，１７、１９、コンバイナ９、マスク１３、第１コリメータレンズ３、第２コリメータレンズ５、矢印１４方向に移動可能な支持部１５に装着された光学素子すなわち回折素子２１、ｘガルバノスキャンミラー３２、ｙガルバノスキャンミラー４８、集光レンズ２９からなる。   Next, the optical system 6 will be described. The optical system 6 is mounted on a plurality of total reflection mirrors 7, 11, 15, 17, 19, a combiner 9, a mask 13, a first collimator lens 3, a second collimator lens 5, and a support 15 that can move in the direction of arrow 14. The optical element, that is, the diffraction element 21, the x galvano scan mirror 32, the y galvano scan mirror 48, and the condensing lens 29.

次に、支持架台３３について説明する。支持架台３３は逆Ｕ字形状であり、鉛直方向に延びる一対の脚部７９、８５と、両脚部７９、８５の上端部間を連結しほぼ水平に延在する一対の横断部材８１、８３からなる。横断部材８１、８３は、互いに平行でかつ互いに離間している。横断部材８１、８３間には矢印３９方向（図４のｙ軸方向）に摺動可能なガルバノボックス２３が装着されている。ガルバノボックス２３の側面には、鉛直方向下方に向けられセラミックグリーンシート１３の位置を認識するための画像処理用カメラ２５が配置されている。   Next, the support frame 33 will be described. The support frame 33 has an inverted U shape, and includes a pair of legs 79 and 85 extending in the vertical direction and a pair of cross members 81 and 83 extending between the upper ends of the legs 79 and 85 and extending substantially horizontally. Become. The transverse members 81 and 83 are parallel to each other and separated from each other. A galvano box 23 slidable in the direction of arrow 39 (the y-axis direction in FIG. 4) is mounted between the transverse members 81 and 83. On the side surface of the galvano box 23, an image processing camera 25 is disposed that is directed vertically downward to recognize the position of the ceramic green sheet 13.

さらに、ガルバノボックス２３内には、ｘガルバノスキャナ３１、ｙガルバノスキャナ４７が配置されている。ｘガルバノスキャナ３１、ｙガルバノスキャナ４７それぞれは、ｘガルバノスキャンミラー３２、ｙガルバノスキャンミラー４８の光路に対する角度を調節し、ｘ軸７５及びｙ軸７６により規定される加工座標（図４参照。）上の所定位置にレーザビームを導く。   Further, an x galvano scanner 31 and a y galvano scanner 47 are arranged in the galvano box 23. Each of the x galvano scanner 31 and the y galvano scanner 47 adjusts the angle of the x galvano scan mirror 32 and the y galvano scan mirror 48 with respect to the optical path, and the processing coordinates defined by the x axis 75 and the y axis 76 (see FIG. 4). A laser beam is guided to a predetermined position above.

また、ｘｙガルバノスキャンミラー３２、４８を反射したレーザビームを集光するためのｆθレンズ２９がガルバノボックス２３内に配置されている。   Further, an fθ lens 29 for condensing the laser beam reflected by the xy galvano scan mirrors 32 and 48 is disposed in the galvano box 23.

次に、搬送部８について説明する。搬送部８は、x軸ステージ３７と一対のローラ８７、８９とからなる。ｘ軸ステージ３７は、ｘ軸方向（矢印４１の方向）に移動可能であって、長尺状の連続リール状セラミックグリーンシート３５を加工領域において支持する。ローラ８７、８９はｘ軸ステージ３７を挟んで配置され、各ローラ８７、８９がセラミックグリーンシート３５を長手方向に離間する２箇所で支持する。この構成によりセラミックグリーンシート３５は、支持架台３３の横断部材８１、８３と交差する方向（すなわち、図１において左から右方向）に搬送される。   Next, the transport unit 8 will be described. The transport unit 8 includes an x-axis stage 37 and a pair of rollers 87 and 89. The x-axis stage 37 is movable in the x-axis direction (the direction of the arrow 41), and supports the long continuous reel-shaped ceramic green sheet 35 in the processing region. The rollers 87 and 89 are disposed with the x-axis stage 37 interposed therebetween, and each of the rollers 87 and 89 supports the ceramic green sheet 35 at two positions spaced apart in the longitudinal direction. With this configuration, the ceramic green sheet 35 is conveyed in a direction intersecting with the transverse members 81 and 83 of the support frame 33 (that is, from left to right in FIG. 1).

上記構成のレーザ加工装置１によるレーザビームの照射について説明する。   The laser beam irradiation by the laser processing apparatus 1 having the above configuration will be described.

レーザ発振器４５から照射された加工用レーザビームは反射ミラー７を介してコンバイナ９に入射する。他方、ガイドレーザ発振器４３から照射された可視光領域のガイドレーザビームも同じくコンバイナ９に入射する。さらに、加工用レーザビームと反射したガイドレーザビームは、コンバイナ９により光軸が互いに整合し、互いに同方向に進む。   The processing laser beam emitted from the laser oscillator 45 enters the combiner 9 via the reflection mirror 7. On the other hand, the guide laser beam in the visible light region irradiated from the guide laser oscillator 43 is also incident on the combiner 9. Further, the processing laser beam and the reflected guide laser beam are aligned with each other by the combiner 9 and travel in the same direction.

さらに、コンバイナ９で整合された加工用レーザビームとガイドレーザビームは、反射ミラー１１を介してマスク１３に設けられた所定形状の開口部を通過する。マスク１３を通過したレーザビーム４は、加工形状と同一の形状に整形される。   Further, the processing laser beam and the guide laser beam aligned by the combiner 9 pass through a predetermined-shaped opening provided in the mask 13 via the reflecting mirror 11. The laser beam 4 that has passed through the mask 13 is shaped into the same shape as the processed shape.

整形されたレーザビーム４は、反射ミラー１５、１７を反射し、第１コリメータレンズ３に入射する。第１コリメータレンズ３を通過したレーザビームはそのビーム幅が拡がりつつ進む。   The shaped laser beam 4 is reflected by the reflection mirrors 15 and 17 and enters the first collimator lens 3. The laser beam that has passed through the first collimator lens 3 advances with its beam width expanding.

その後、レーザビームは反射ミラー１９を反射し所定パターンを有する回折素子２１に入射する。入射したレーザビームは回折素子２１のパターンに従い、形状がほぼ同じ複数のレーザビームに分岐されると共にビーム幅が拡がる。そして、レーザビームは第２コリメータレンズ５により平行光束とされる。平行光束となったレーザビームはｘガルバノスキャンミラー３２及びｙガルバノスキャンミラー４８により、ｘ軸７５及びｙ軸７６（図４参照。）により規定される加工座標の所定位置に向けられる。   Thereafter, the laser beam is reflected by the reflection mirror 19 and enters the diffraction element 21 having a predetermined pattern. The incident laser beam follows the pattern of the diffraction element 21 and is branched into a plurality of laser beams having substantially the same shape and the beam width is expanded. The laser beam is converted into a parallel beam by the second collimator lens 5. The laser beam that has become a parallel light beam is directed to a predetermined position of processing coordinates defined by the x-axis 75 and the y-axis 76 (see FIG. 4) by the x galvano scan mirror 32 and the y galvano scan mirror 48.

さらに、ｘｙガルバノスキャナ３１、４７を経たレーザビームは集光レンズであるｆθレンズ２９に入射する。回折素子２１により複数個に分岐されたレーザビームは、ｆθレンズ２９により集光され、セラミックグリーンシート３５に照射される。その結果、２つに分岐されたレーザビームによりセラミックグリーンシート３５に２つの貫通孔３６が同時に形成される（図４の符号９１参照。）。   Further, the laser beam that has passed through the xy galvano scanners 31 and 47 enters an fθ lens 29 that is a condenser lens. The laser beam branched into a plurality by the diffraction element 21 is condensed by the fθ lens 29 and irradiated onto the ceramic green sheet 35. As a result, two through holes 36 are simultaneously formed in the ceramic green sheet 35 by the laser beam branched into two (see reference numeral 91 in FIG. 4).

また、回折素子２１を光路から外すと、第１コリーメータレンズ３を通過しビーム幅が拡大したレーザビームは第２コリメータレンズ５に入射する。第２コリメータレンズを通過したレーザビームは平行光に成形される。この際、マスク１３により形成された形状のレーザビームは分岐されずに、ｘガルバノスキャンミラー３２及びｙガルバノスキャンミラー４８を介してｆθレンズ２９に入射する。結果として、一回の照射により単一の貫通孔が形成され、その径の寸法は回折素子を挿入して形成された貫通孔の径と同じである（図４の符号９３参照。）。   When the diffractive element 21 is removed from the optical path, the laser beam that has passed through the first collimator lens 3 and has an expanded beam width is incident on the second collimator lens 5. The laser beam that has passed through the second collimator lens is shaped into parallel light. At this time, the laser beam having the shape formed by the mask 13 enters the fθ lens 29 via the x galvano scan mirror 32 and the y galvano scan mirror 48 without being branched. As a result, a single through hole is formed by a single irradiation, and the size of the diameter is the same as the diameter of the through hole formed by inserting the diffraction element (see reference numeral 93 in FIG. 4).

図２は、上記実施形態の光学系６の主要要素を示す構成図である。レーザ発振器４５から被加工物であるセラミックグリーンシート３５に至る光路上には、レーザ光源側からマスク１３、第１コリメータレンズ３、光路に挿脱可能（矢印１４方向）に配置された回折素子２１、第２コリメータレンズ５、ｘガルバノスキャンミラー３２、ｙガルバノスキャンミラー４８、ｆθレンズ２９の順に配置される。   FIG. 2 is a configuration diagram showing the main elements of the optical system 6 of the above embodiment. On the optical path from the laser oscillator 45 to the ceramic green sheet 35 that is the workpiece, the mask 13, the first collimator lens 3, and the diffraction element 21 that can be inserted into and removed from the optical path (in the direction of arrow 14) from the laser light source side. The second collimator lens 5, the x galvano scan mirror 32, the y galvano scan mirror 48, and the fθ lens 29 are arranged in this order.

２つのコリメータレンズ３、５を考慮した焦点距離（合成焦点距離）ｆは、以下のような関係を有する。
１／ｆ＝（１／ｆ１）＋（１／ｆ２）−ｄ／（ｆ１×ｆ２） The focal length (synthetic focal length) f considering the two collimator lenses 3 and 5 has the following relationship.
1 / f = (1 / f1) + (1 / f2) −d / (f1 × f2)

ここで、マスク１３から第１コリメータレンズ３の焦点距離をｆ１とし、マスク１３から第２コリメータレンズ５の焦点距離をｆ２とし、ｆθレンズ２９からグリーンシート３５の焦点距離をｆ０とし、第１コリメータレンズ３と第２コリメータレンズ５との距離をｄとし、マスク１３の開口部の穴径をφｂとする。   Here, the focal length of the first collimator lens 3 from the mask 13 is f1, the focal length of the second collimator lens 5 from the mask 13 is f2, the focal length of the green sheet 35 from the fθ lens 29 is f0, and the first collimator. The distance between the lens 3 and the second collimator lens 5 is d, and the hole diameter of the opening of the mask 13 is φb.

本実施形態では、マスクから第１コリメータレンズ３までの光軸上の距離をｆ１’とすると、ｆ１＞ｆ１’となるような配置とした。すなわち、マスク１３から第１コリメータレンズ３までの距離を第１コリメータレンズ３の焦点距離より短くすることで、第１コリメータレンズ３を通過したレーザビームは拡がりつつ進む。   In this embodiment, when the distance on the optical axis from the mask to the first collimator lens 3 is f1 ', the arrangement is such that f1> f1'. That is, by making the distance from the mask 13 to the first collimator lens 3 shorter than the focal length of the first collimator lens 3, the laser beam that has passed through the first collimator lens 3 advances while spreading.

転写倍率はｆ０／ｆであるので、グリーンシート３５に形成される貫通孔の直径φｄ１は、φｄ１＝（ｆ０／ｆ）×φｂとなる。この関係式は、回折素子２１によりレーザビームを２つに分岐して転写した場合に成立する。   Since the transfer magnification is f0 / f, the diameter φd1 of the through hole formed in the green sheet 35 is φd1 = (f0 / f) × φb. This relational expression is established when the diffraction element 21 branches and transfers the laser beam into two.

他方、回折素子２１を矢印１４方向に移動させ光路外に配置すると、グリーンシート面上の転写倍率はｆ０／ｆとなる。よって、グリーンシート３５に形成される貫通孔の直径φｄ２は、φｄ２＝（ｆ０／ｆ）×φｂで表される。従ってこの関係式は、回折素子２１を介さずにレーザビームを照射した場合でも成立する。   On the other hand, when the diffractive element 21 is moved in the direction of arrow 14 and arranged outside the optical path, the transfer magnification on the green sheet surface is f0 / f. Therefore, the diameter φd2 of the through hole formed in the green sheet 35 is represented by φd2 = (f0 / f) × φb. Therefore, this relational expression holds even when the laser beam is irradiated without passing through the diffraction element 21.

上記構成では第１コリメータレンズ３とマスク１３との間の光軸上における距離が、第１コリメータレンズ３の焦点距離より短いため、マスク１３を通過したレーザビームは第１コリメータレンズを通過することでそのビーム幅が拡がり、回折素子２１に到達する。回折素子２１で分岐されたレーザビームは、第２コリメータレンズ５により平行光に成形される。このように、レーザビームが回折素子２１を通過する、通過しないに拘わらず、ビーム径が変化することはない。従って、回折素子２１の有無に拘わらず同一の径の貫通孔を形成できる。   In the above configuration, since the distance on the optical axis between the first collimator lens 3 and the mask 13 is shorter than the focal length of the first collimator lens 3, the laser beam that has passed through the mask 13 must pass through the first collimator lens. The beam width is expanded and reaches the diffraction element 21. The laser beam branched by the diffraction element 21 is shaped into parallel light by the second collimator lens 5. Thus, the beam diameter does not change regardless of whether the laser beam passes through the diffraction element 21 or not. Therefore, through holes having the same diameter can be formed regardless of the presence or absence of the diffraction element 21.

次に、レーザ加工装置１の制御について説明する。図３は、レーザ加工装置の制御系を示すブロック図である。   Next, control of the laser processing apparatus 1 will be described. FIG. 3 is a block diagram showing a control system of the laser processing apparatus.

レーザ加工装置１のＣＰＵ（制御部）５３は、位置補正用の補正値等を格納するためのメモリ（記憶部）５５を備えている。メモリ５５は、フラッシュメモリ、ＲＯＭ等を利用できる。   The CPU (control unit) 53 of the laser processing apparatus 1 includes a memory (storage unit) 55 for storing correction values for position correction and the like. As the memory 55, a flash memory, a ROM, or the like can be used.

制御部５３は、レーザ発振器４５とガイドレーザ発振器４３に連結し、それらの制御を行う。さらに、制御部５３は、回折素子２１を光路に対して挿脱するための回折素子制御部５７、ｘガルバノスキャナ３１，ｙガルバノスキャナ４７を制御するガルバノスキャナ制御部５９、グリーンシート３５の位置を認識するカメラ２５を制御するための画像処理装置６１、ｘ軸ステージ３７（図１の矢印４１方向）及びガルバノボックス２３（図１の矢印３９方向）に移動するための駆動系制御部６３に接続されている。   The control unit 53 is connected to the laser oscillator 45 and the guide laser oscillator 43 and controls them. Further, the control unit 53 determines the positions of the diffraction element control unit 57 for inserting and removing the diffraction element 21 with respect to the optical path, the galvano scanner control unit 59 for controlling the y galvano scanner 31 and the y galvano scanner 47, and the green sheet 35. Connected to an image processing device 61 for controlling the camera 25 to be recognized, an x-axis stage 37 (in the direction of arrow 41 in FIG. 1), and a drive system controller 63 for moving in the galvano box 23 (in the direction of arrow 39 in FIG. 1). Has been.

上記のように構成されたレーザ加工装置１を用いてセラミックグリーンシートに貫通孔を形成する方法について図１及び４を参照して説明する。図４は、本発明のレーザ加工装置を用いてグリーンシート３５に施した穿孔パターンを示す図である。   A method of forming a through hole in a ceramic green sheet using the laser processing apparatus 1 configured as described above will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a diagram showing a perforation pattern applied to the green sheet 35 using the laser processing apparatus of the present invention.

まず、ｘガルバノスキャンミラー３２、ｙガルバノスキャンミラー４８により規定される加工座標のｘ軸７５及びｙ軸７６と、ｘ軸ステージ３７の移動方向（矢印４１方向）及びガルバノボックス２３の移動方向（矢印３９方向）とを整合させておく。そして、必要に応じて、ｘガルバノスキャンミラー３２及びｙガルバノスキャンミラー４８の光路に対する角度を変更するか、またはｘ軸ステージ３７、ガルバノボックス２３を移動させて、ｘ軸７５沿ってｘ軸ステージ３７が移動し、ｙ軸７６に沿ってガルバノボックス２３が移動できるようにする。   First, the x-axis 75 and y-axis 76 of the processing coordinates defined by the x galvano scan mirror 32 and the y galvano scan mirror 48, the movement direction (arrow 41 direction) of the x-axis stage 37, and the movement direction (arrow) of the galvano box 23 39 directions). Then, if necessary, the angles of the x galvano scan mirror 32 and the y galvano scan mirror 48 with respect to the optical path are changed, or the x axis stage 37 and the galvano box 23 are moved to move the x axis stage 37 along the x axis 75. Moves so that the galvano box 23 can move along the y-axis 76.

ここで加工座標とは、レーザ加工装置１のｘガルバノスキャンミラー３２、ｙガルバノスキャンミラー４８を反射したレーザビームの加工面における照射位置を示す加工座標であり、原点をｏとするｘ軸７５、ｙ軸７６により規定される。   Here, the processing coordinates are processing coordinates indicating the irradiation position on the processing surface of the laser beam reflected by the x galvano scan mirror 32 and the y galvano scan mirror 48 of the laser processing apparatus 1, and the x axis 75 having the origin as o, Defined by the y-axis 76.

次に、連続リール状のセラミックグリーンシート３５をｘ軸ステージ３７上に載置する。グリーンシート３５に設けられている位置決め用基準穴７１、７２、７３に関する位置情報をカメラ２５を介して画像処理装置６１に取り込む。   Next, a continuous reel-shaped ceramic green sheet 35 is placed on the x-axis stage 37. Position information relating to positioning reference holes 71, 72, 73 provided in the green sheet 35 is taken into the image processing apparatus 61 via the camera 25.

当該位置情報に基づき、ｘ軸７５及びｙ軸７６に関する情報（位置決め用基準穴間を結ぶ線のｘ軸に対するずれ若しくはｙ軸に対するずれ等）は、ＣＰＵ５３に入力されて演算処理される。演算結果に基づき、ｘ軸７５が長手方向に配置される位置決め用基準穴７１、７２を通るように、そして、ｙ軸７６が位置決め基準穴７１、７３を通るようにするための補正値に関する情報が、駆動系制御部６３またはガルバノスキャナ制御部５９に入力される。入力された情報に基づいて、例えばｘｙガルバノスキャンミラー３２、４８を振らせたり、ｘ軸ステージ３７、ガルバノボックス２３を移動させる。そして、長手方向に隣り合う２つの位置決め用基準穴７１、７２を結ぶ線を加工座標のｘ軸７５に整合させ、グリーンシート３５の長手方向に直交する方向に隣り合う位置決め用基準穴７１、７３を結ぶ線を加工座標のｙ軸７６に整合させる。   Based on the position information, information about the x-axis 75 and the y-axis 76 (such as a shift between the lines connecting the positioning reference holes with respect to the x-axis or a shift with respect to the y-axis) is input to the CPU 53 and processed. Information on correction values for allowing the x-axis 75 to pass through the positioning reference holes 71 and 72 arranged in the longitudinal direction and the y-axis 76 to pass through the positioning reference holes 71 and 73 based on the calculation result. Is input to the drive system controller 63 or the galvano scanner controller 59. Based on the input information, for example, the xy galvano scan mirrors 32 and 48 are swung, or the x-axis stage 37 and the galvano box 23 are moved. Then, the line connecting the two positioning reference holes 71 and 72 adjacent in the longitudinal direction is aligned with the x axis 75 of the processing coordinates, and the positioning reference holes 71 and 73 adjacent in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the green sheet 35 are aligned. Is aligned with the y-axis 76 of the processing coordinates.

さらに、ＣＰＵ５３は、レーザ発振器４５から加工用レーザビームを、そしてガイドレーザ発振器４５からガイドレーザビームを照射する。照射されたレーザビームは光学系６によりグリーンシート３５上の所定位置に穿孔を行う。また、穿孔位置を示す加工パターンに関する情報は予めメモリ５５に保存されている。よって、この加工パターンに従って、ｘガルバノスキャンミラー３２、ｙガルバノスキャンミラー４８の光路に対する反射角度を変化させてグリーンシート３５への照射を繰り返す。   Further, the CPU 53 irradiates the processing laser beam from the laser oscillator 45 and the guide laser beam from the guide laser oscillator 45. The irradiated laser beam is perforated at a predetermined position on the green sheet 35 by the optical system 6. Information regarding the machining pattern indicating the drilling position is stored in the memory 55 in advance. Therefore, according to this processing pattern, the reflection angle with respect to the optical path of the x galvano scan mirror 32 and the y galvano scan mirror 48 is changed, and irradiation to the green sheet 35 is repeated.

図４中、原点ｏで直交するｘ軸７５及びｙ軸７６により規定される加工座標が示されている。例えば、破線９１に囲まれた貫通孔は回折素子を用いて同時に穿孔したものである。他方、貫通孔９３は、一度の照射で単一の穴を形成した場合である。回折素子２１を光路から取り除いた状態でレーザビームを照射したものである。よって、所定ピッチの貫通孔を形成する場合には、所定ピッチに分岐できる回折素子を選択して穿孔作業を行い、ピッチが異なる貫通孔に対しては回折素子を取り除いて穿孔作業を行うことができる。すなわち、貫通孔のピッチが異なっても連続的な穿孔作業を行うことができる。   In FIG. 4, the processing coordinates defined by the x axis 75 and the y axis 76 orthogonal to the origin o are shown. For example, the through holes surrounded by the broken line 91 are simultaneously drilled using a diffraction element. On the other hand, the through-hole 93 is a case where a single hole is formed by one irradiation. The laser beam is irradiated with the diffraction element 21 removed from the optical path. Therefore, when forming through holes with a predetermined pitch, a diffractive element that can be branched to a predetermined pitch is selected for drilling work, and for through holes with different pitches, the diffractive element is removed for drilling work. it can. That is, a continuous drilling operation can be performed even if the pitch of the through holes is different.

〔第２の実施形態〕
第２の実施形態は、上記第１の実施形態の光学素子２１を、第１コリメータレンズ３及び第２コリメータレンズ５との間（図２の矢印１６方向）で光軸に沿って、さらに移動可能に構成したものである。他の構成は、第１の実施形態と同じである。 [Second Embodiment]
In the second embodiment, the optical element 21 of the first embodiment is further moved along the optical axis between the first collimator lens 3 and the second collimator lens 5 (in the direction of arrow 16 in FIG. 2). It is configured to be possible. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

上記構成において、回折素子制御部５７（図３参照。）により回折素子２１を光軸方向（図２の矢印１６方向）に移動させることにより、回折素子２１に対する入射角を変化させレーザビームの分岐角度を変化させる。すなわち、レーザビームの回折素子への入射角を変化させることにより分岐したレーザビーム間のピッチ（距離）を変化させる。例えば、回折素子２１がレーザビームを２つに分岐するパターンを有する場合には、同一の回折素子を用いながら、同時に穿孔される貫通孔間のピッチを変えることができる（図４の破線９５で囲まれた貫通孔のピッチは、破線９１で囲まれた貫通孔のピッチより長い。）。   In the above configuration, the diffraction element control unit 57 (see FIG. 3) moves the diffraction element 21 in the optical axis direction (the direction of arrow 16 in FIG. 2), thereby changing the incident angle with respect to the diffraction element 21 and branching the laser beam. Change the angle. That is, the pitch (distance) between the branched laser beams is changed by changing the incident angle of the laser beam to the diffraction element. For example, when the diffractive element 21 has a pattern that divides the laser beam into two, the pitch between the through holes that are simultaneously drilled can be changed using the same diffractive element (as indicated by a broken line 95 in FIG. 4). The pitch of the surrounded through holes is longer than the pitch of the through holes surrounded by the broken line 91.)

〔レーザ加工装置に用いる光学系の変形例〕
図５は、レーザ加工装置で用いられる光学系の変形例の主要要素を示す構成図である。上述した第１の実施形態の光学系を示す図２に対応するものである。 [Modification of optical system used in laser processing equipment]
FIG. 5 is a configuration diagram showing main elements of a modification of the optical system used in the laser processing apparatus. This corresponds to FIG. 2 showing the optical system of the first embodiment described above.

図２に示したレーザ加工装置１と同様に、レーザ発振器４５から放射されたレーザビームは、マスク１３を通過し整形され、第１コリメータレンズ３に入射する。入射したレーザビームはさらに回折素子２１、第２コリメータレンズ５を透過し、ｘガルバノスキャンミラー３２、ｙガルバノスキャンミラー３８により方向付けされた後、ｆθレンズ２９で集光されグリーンシート３５に照射される。   Similar to the laser processing apparatus 1 shown in FIG. 2, the laser beam emitted from the laser oscillator 45 passes through the mask 13, is shaped, and enters the first collimator lens 3. The incident laser beam is further transmitted through the diffraction element 21 and the second collimator lens 5, directed by the x galvano scan mirror 32 and the y galvano scan mirror 38, condensed by the fθ lens 29, and irradiated on the green sheet 35. The

この変形例では、レーザ発振器４５からマスク１３までの光路上にホモジナイザ１０１とレデューサ１０３を備える。   In this modification, a homogenizer 101 and a reducer 103 are provided on the optical path from the laser oscillator 45 to the mask 13.

ホモジナイザ１０１は、可変形ミラー等の光学素子１０１ａ、１０１ｂから構成され、レーザ発振器４５から放射されたレーザビームのレーザプロファイル（光強度分布）をガウシアンビーム形状１２１からトップハット形状１２３に整形するためのものである。ホモジナイザ１０１を用いることにより、レーザビームの幅方向において光強度が均一化されるため加工速度が照射領域においてほぼ同じとなる。結果として成形される貫通孔を所定の加工形状の精度を高めることができる。   The homogenizer 101 includes optical elements 101 a and 101 b such as deformable mirrors, and is used to shape the laser profile (light intensity distribution) of the laser beam emitted from the laser oscillator 45 from the Gaussian beam shape 121 to the top hat shape 123. Is. By using the homogenizer 101, the light intensity is made uniform in the width direction of the laser beam, so that the processing speed is substantially the same in the irradiation region. As a result, it is possible to increase the accuracy of a predetermined processed shape of the through-hole formed.

さらに、トップハット形状に整形されたレーザビームはレデューサ１０３に入射する。レデューサ１０３は、凸レンズ１０３ａ、１０３ｂ等の光学素子から構成され、レーザビームの径を絞る機能を果たす。このレデューサ１０３を用いることによりマスク１３の開口部とほぼ同一の形状及び寸法にビーム径を絞ることができ、マスク開口部を通過する際にマスクの遮蔽部によるけられを防止し、レーザビームのエネルギ損失を削減することが可能となる。加工位置におけるレーザビーム形状が符号２３に示されている。   Further, the laser beam shaped into a top hat shape enters the reducer 103. The reducer 103 includes optical elements such as convex lenses 103a and 103b, and fulfills a function of reducing the diameter of the laser beam. By using the reducer 103, the beam diameter can be narrowed down to substantially the same shape and size as the opening of the mask 13, and when passing through the mask opening, the mask shielding portion is prevented from being crushed, and the laser beam is prevented from passing through. Energy loss can be reduced. The laser beam shape at the processing position is indicated by reference numeral 23.

上述したように、光学系の変形例をレーザ加工装置に適用することにより、貫通孔の形状をより高精度にかつ、使用されるレーザビームのエネルギ効率を高めることができる。   As described above, by applying the modification of the optical system to the laser processing apparatus, the shape of the through hole can be made with higher accuracy and the energy efficiency of the used laser beam can be increased.

さらに、前述した第２の実施形態の構成を図５に示した光学系の変形例に適用できることは言うまでもない。すなわち、回折素子２１を第１コリメータレンズ３及び第２コリメータレンズ５間において光軸方向（図５の矢印１６）に移動可能にすることにより、回折素子２１を通過するレーザビームの拡がり角度を変化させて分岐したレーザビーム間のピッチを変更することが可能である。この構成により、貫通孔の穿孔作業の自由度を高めることができる。   Furthermore, it goes without saying that the configuration of the second embodiment described above can be applied to a modification of the optical system shown in FIG. That is, by allowing the diffraction element 21 to move between the first collimator lens 3 and the second collimator lens 5 in the optical axis direction (arrow 16 in FIG. 5), the spread angle of the laser beam passing through the diffraction element 21 is changed. It is possible to change the pitch between the branched laser beams. With this configuration, it is possible to increase the degree of freedom in drilling the through hole.

以上説明した実施形態及び変形例では、レーザビームを分岐する部材として回折素子を用いたが、この他にホログラム等のレーザビームを分岐できる部材であれば特に限定されることはない。さらに、レーザビームを分岐する数は、２つに限定されることなく分岐する数を適宜変更できることは言うまでもない。   In the embodiment and the modification described above, the diffractive element is used as a member for branching the laser beam. However, there is no particular limitation as long as the member can branch the laser beam such as a hologram. Furthermore, it goes without saying that the number of branches of the laser beam is not limited to two and the number of branches can be changed as appropriate.

また、実施形態及び変形例では第１コリメータレンズとマスクとの距離を第１コリメータレンズの焦点距離より短くし、第１コリメータレンズを通過するレーザビームのビーム幅を広げているが、本発明はこの構成に限定するものではない。すなわち、第１コリメータレンズとマスクとの距離を第１コリメータレンズの焦点距離より長くくすることで第１コリメータレンズを通過したレーザビームのビーム幅を狭めて、同時に穿孔される穴間のピッチを狭めることが可能であることは言うまでもない。   In the embodiment and the modification, the distance between the first collimator lens and the mask is made shorter than the focal length of the first collimator lens, and the beam width of the laser beam passing through the first collimator lens is widened. The configuration is not limited to this. That is, by making the distance between the first collimator lens and the mask longer than the focal length of the first collimator lens, the beam width of the laser beam that has passed through the first collimator lens is narrowed, and the pitch between holes to be drilled simultaneously is reduced. Needless to say, it can be narrowed.

さらに、セラミックグリーンシートに貫通孔を設ける構成としたが、キャリアフィルム付きのセラミックグリーンシートや電子部品等に貫通孔をあけるための装置として適用できることは言うまでもない。   Furthermore, although the ceramic green sheet is provided with a through hole, it goes without saying that the ceramic green sheet can be applied as an apparatus for forming a through hole in a ceramic green sheet with a carrier film or an electronic component.

また、正面円形の貫通孔を設ける構成としたが、円形に限らず矩形状のものや、貫通孔に限らず溝加工等にも適用できることは言うまでもない。   Further, although the front circular through-hole is provided, it is needless to say that the present invention can be applied not only to a circular shape but also to a rectangular shape, and not only to a through-hole but also to groove processing.

本実施形態や変形例において、回折素子を光路から挿脱させたり、光軸方向に移動するための駆動機構としてシリンダ、モータ等が考えられるが、この構成に限定されることなく回折素子を光路に挿脱したり、光軸方向に移動できる構成であればよい。   In this embodiment or a modification, a cylinder, a motor, or the like can be considered as a drive mechanism for inserting and removing the diffraction element from the optical path or moving in the optical axis direction, but the diffraction element is not limited to this configuration. Any structure can be used as long as it can be inserted and removed or moved in the optical axis direction.

この発明は、その本質的特性から逸脱することなく数多くの形式のものとして具体化することができる。よって、上述した実施形態は専ら説明上のものであり、本発明を制限するものではないことは言うまでもない。   The present invention can be embodied in many forms without departing from its essential characteristics. Therefore, it is needless to say that the above-described embodiment is exclusively for description and does not limit the present invention.

本発明によるレーザ加工装置及びレーザ加工方法は、セラミックグリーンシート、キャリアフィルム付きセラミックグリーンシート、電子部品等の穿孔に利用できる。   The laser processing apparatus and laser processing method according to the present invention can be used for drilling ceramic green sheets, ceramic green sheets with a carrier film, electronic components, and the like.

本発明によるレーザ加工装置１の基本構成図である。1 is a basic configuration diagram of a laser processing apparatus 1 according to the present invention. 図１の光学系の構成図である。It is a block diagram of the optical system of FIG. 図１のレーザ加工装置の制御に関するブロック図である。It is a block diagram regarding control of the laser processing apparatus of FIG. 貫通孔が形成されたセラミックグリーンシート３５の模式図である。It is a schematic diagram of the ceramic green sheet 35 in which the through-hole was formed. 光学系の変形例である。It is a modification of an optical system. （ａ）は従来のレーザ加工装置の構成図であり、（ｂ）はグリーンシート１３５の加工パターンを示す図である。(A) is a block diagram of the conventional laser processing apparatus, (b) is a figure which shows the processing pattern of the green sheet 135. FIG. （ａ）は別の従来のレーザ加工装置の構成図であり、（ｂ）はグリーンシート１３５の加工パターンを示す図である。(A) is a block diagram of another conventional laser processing apparatus, (b) is a figure which shows the processing pattern of the green sheet 135. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１ レーザ加工装置
３ 第１コリメータレンズ
５ 第２コリメータレンズ
２１ 回折素子
２９ ｆθレンズ
３２ ｘガルバノスキャンミラー
３５ グリーンシート
４５ レーザ発振器
４８ ｙガルバノスキャンミラー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser processing apparatus 3 1st collimator lens 5 2nd collimator lens 21 Diffraction element 29 f (theta) lens 32 x Galvano scan mirror 35 Green sheet 45 Laser oscillator 48 y Galvano scan mirror

Claims (5)

被加工物にレーザビームを照射して穴開け加工するためのレーザ加工装置であって、
レーザビームを平行光にするための第１コリメータレンズと、前記レーザビームを平行光にするための第２コリメータレンズと、前記レーザビームを複数のビームに分岐するための光学素子と、をレーザ源から被加工物に至るまでの前記レーザビームの光路上に備え、
前記光学素子は、前記第１コリメータレンズと前記第２コリメータレンズの間で光路に対して挿脱可能であることを特徴とするレーザ加工装置。 A laser processing apparatus for piercing a workpiece by irradiating a laser beam,
A laser source comprising: a first collimator lens for making a laser beam parallel light; a second collimator lens for making the laser beam parallel light; and an optical element for branching the laser beam into a plurality of beams. On the optical path of the laser beam from to the workpiece,
The laser processing apparatus, wherein the optical element can be inserted into and removed from an optical path between the first collimator lens and the second collimator lens. 前記光学素子は、光軸に沿って移動可能であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。   The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the optical element is movable along an optical axis. さらに、前記レーザビームのビームプロファイルを均一にするためのホモジナイザと、ビーム幅を絞るためのレデューサと、を前記光路上に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。   The laser processing apparatus according to claim 1, further comprising a homogenizer for making the beam profile of the laser beam uniform and a reducer for narrowing the beam width on the optical path. 前記光学素子が、回折素子若しくはホログラム素子であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のレーザ加工装置。   The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the optical element is a diffraction element or a hologram element. 被加工物にレーザビームを用いて穴開け加工するためのレーザ加工方法であって、
レーザビームを平行光にするための第１コリメータレンズと、前記レーザビームを平行光にするための第２コリメータレンズと、をレーザ源から被加工物に至るまでの前記レーザビームの光路上に配置し、
前記第１コリメータレンズと前記第２コリメータレンズの間でレーザビームを複数のビームに分岐するための光学素子を前記光路に配置した状態若しくは前記光路から外した状態でレーザビームを被加工物に照射することを特徴とするレーザ加工方法。 A laser processing method for drilling a workpiece using a laser beam,
A first collimator lens for collimating the laser beam and a second collimator lens for collimating the laser beam are disposed on the optical path of the laser beam from the laser source to the workpiece. And
A workpiece is irradiated with a laser beam with an optical element for branching a laser beam into a plurality of beams between the first collimator lens and the second collimator lens disposed in the optical path or removed from the optical path. And a laser processing method.
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