JP3052931B2 - Laser processing apparatus and processing method - Google Patents
Laser processing apparatus and processing methodInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板のレ
ーザによる穴明け加工機に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser drilling machine for printed circuit boards.
【０００２】[0002]
【従来の技術】以下に従来の技術について説明する。図
６には、従来のレーザ穴あけ加工機の例を示した。図６
において、１０１はレーザ発振器、１０２はコリメー
タ、１０３はマスク、１０４は転写レンズ、１０５は被
加工物、例えばガラス繊維を含有させた樹脂基板等であ
る。2. Description of the Related Art A conventional technique will be described below. FIG. 6 shows an example of a conventional laser drilling machine. FIG.
In the figure, 101 is a laser oscillator, 102 is a collimator, 103 is a mask, 104 is a transfer lens, and 105 is a workpiece, for example, a resin substrate containing glass fiber.
【０００３】次に、従来の技術の動作について説明す
る。レーザ発振器１０１から出力されたレーザ光はコリ
メータ１０２でビーム径を拡大・縮小してマスク１０３
に照射される。照射されたレーザ光はマスク１０３で一
部遮蔽され、中央の穴の部分のみレーザ光が通過して、
転写レンズ１０４で被加工物１０５上に結像される。従
って、マスク１０３の形状が、被加工物１０５上に結像
され加工される。Next, the operation of the conventional technique will be described. The laser beam output from the laser oscillator 101 is enlarged and reduced in beam diameter by a collimator 102 and a mask 103
Is irradiated. The irradiated laser light is partially shielded by the mask 103, and the laser light passes only through the central hole,
An image is formed on the workpiece 105 by the transfer lens 104. Therefore, the shape of the mask 103 is imaged and processed on the workpiece 105.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、マスクの焼けを防止するためマスクに加
わるエネルギを少なくするために短パルス（１μＳ程
度）のレーザ光を用いるため、レーザパルス波形が不安
定となり、材料またはマスク径が変わるとエネルギ透過
率や加工しきい値の差などの原因でガラス繊維が残留し
たり、加工底面に傷が入ったり加工品質を維持できない
という問題を有していた。However, in the above-mentioned conventional configuration, a short pulse (about 1 μS) of laser light is used in order to reduce the energy applied to the mask in order to prevent burning of the mask. When the material or the mask diameter changes, the glass fiber remains due to the difference in the energy transmittance or the processing threshold value, the processing bottom surface is damaged, and the processing quality cannot be maintained. Was.
【０００５】本発明は前記従来の問題点を解決するもの
で、各種さまざまな基板材料に対していろいろな径を有
するマスクを用いてレーザ穴あけする場合に安定した加
工品質を提供することを目的とする。An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a stable processing quality when laser drilling various kinds of substrate materials using masks having various diameters. I do.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の第１の手段は、レーザ光を出力するレーザ発
振器と、前記レーザ発振器とレーザ光により加工される
被加工物の間に配置されたマスクと、前記マスクと前記
被加工物の間に配置された転写レンズおよび前記レーザ
発振器と前記マスクの間に２つ以上のコリメータを備
え、前記コリメータを構成するレンズのうち少なくとも
１枚のレンズをレーザ光線上に固定して配置し、残りの
レンズをレーザ光線上に移動させるとともに、コリメー
タ全体を光軸方向に移動させる移動手段を設けたもので
ある。In order to achieve the above object, a first means of the present invention is to provide a laser emitting a laser beam.
Processed by the vibrator, the laser oscillator and the laser beam
A mask disposed between the workpieces;
Transfer lens and laser disposed between workpieces
Two or more collimators are provided between the oscillator and the mask.
And at least one of the lenses constituting the collimator
One lens is fixedly placed on the laser beam, and the remaining
Move the lens over the laser beam and collimate
A moving means for moving the whole data in the optical axis direction is provided.
【０００７】第２の手段は、レーザ光を出力するレーザ
発振器と、前記レーザ発振器とレーザ光により加工され
る被加工物の間に配置されたマスクと、前記マスクと前
記被加工物の間に配置された転写レンズおよび前記レー
ザ発振器と前記マスクの間に２つ以上のコリメータを備
え、一方をレーザ光が発散する構成とし、他方をレーザ
光が収束する構成にしたコリメータを配置し、かつ前記
コリメータの１つを前記レーザ光線上に移動させるとと
もに、前記コリメータ全体を光軸方向に移動させる移動
手段を設けたものである。A second means is a laser for outputting a laser beam.
An oscillator, processed by the laser oscillator and the laser light.
A mask disposed between the workpieces,
A transfer lens disposed between the workpieces and the laser beam;
Two or more collimators between the oscillator and the mask
One is configured to emit laser light, and the other is
A collimator configured to converge light is arranged, and
When one of the collimators is moved over the laser beam
In addition, movement for moving the entire collimator in the optical axis direction
Means are provided.
【０００８】第３の手段は、レーザ光を出力するレーザ
発振器と、前記レーザ発振器とレーザ光により加工され
る被加工物の間に配置されたマスクと、前記マスクと前
記被加工物の間に配置された転写レンズおよび前記レー
ザ発振器と前記マスクの間に２つ以上のコリメータを備
え、前記コリメータを構成するレンズのうち少なくとも
１枚のレンズをレーザ光線上に固定して配置し、残りの
レンズをレーザ光線上に移動させるとともに、コリメー
タ全体を光軸方向に移動させる移動手段と、少なくとも
前記移動手段を制御する制御手段を設けたものである。The third means is a laser for outputting a laser beam.
An oscillator, processed by the laser oscillator and the laser light.
A mask disposed between the workpieces,
A transfer lens disposed between the workpieces and the laser beam;
Two or more collimators between the oscillator and the mask
And at least one of the lenses constituting the collimator
One lens is fixedly placed on the laser beam, and the remaining
Move the lens over the laser beam and collimate
Moving means for moving the whole data in the optical axis direction, at least
A control means for controlling the moving means is provided.
【０００９】第４の手段は、レーザ光を出力するレーザ
発振器と、前記レーザ発振器とレーザ光により加工され
る被加工物の間に配置されたマスクと、前記マスクと前
記被加工物の間に配置された転写レンズおよび前記レー
ザ発振器と前記マスクの間に２つ以上のコリメータを備
え、一方をレーザ光が発散する構成とし、他方をレーザ
光が収束する構成にしたコリメータを配置し、かつ前記
コリメータの１つを前 記レーザ光線上に移動させるとと
もに、前記コリメータ全体を光軸方向に移動させる移動
手段と、少なくとも前記移動手段を制御する制御手段を
設けたものである。A fourth means is a laser for outputting a laser beam.
An oscillator, processed by the laser oscillator and the laser light.
A mask disposed between the workpieces,
A transfer lens disposed between the workpieces and the laser beam;
Two or more collimators between the oscillator and the mask
One is configured to emit laser light, and the other is
A collimator configured to converge light is arranged, and
Moving one of the collimator on the prior SL laser beam DOO
In addition, movement for moving the entire collimator in the optical axis direction
Means and control means for controlling at least the moving means .
【００１０】第５の手段は、レーザ光を出力するレーザ
発振器と、前記レーザ発振器とレーザ光により加工され
る被加工物の間に配置されたマスクと、前記マスクと前
記被加工物の間に配置された転写レンズおよび前記レー
ザ発振器と前記マスクの間に２つ以上のコリメータを備
え、一方をレーザ光が発散する構成とし、他方をレーザ
光が収束する構成にしたコリメータを配置し、かつ前記
コリメータの１つを前記レーザ光線上に移動させるとと
もに、前記コリメータ全体を光軸方向に移動させるとと
もに、前記コリメータ全体を光軸方向に移動させる移動
手段と、少なくとも前記移動手段を制御する制御手段を
設けたものである。The fifth means is a laser for outputting a laser beam.
An oscillator, processed by the laser oscillator and the laser light.
A mask disposed between the workpieces,
A transfer lens disposed between the workpieces and the laser beam;
Two or more collimators between the oscillator and the mask
One is configured to emit laser light, and the other is
A collimator configured to converge light is arranged, and
When one of the collimators is moved over the laser beam
In particular, when the entire collimator is moved in the optical axis direction,
In addition, movement for moving the entire collimator in the optical axis direction
Means and control means for controlling at least the moving means .
【００１１】第６の手段は、レーザ光を出力するレーザ
発振器と、前記レーザ発振器とレーザ光により加工され
る被加工物の間に配置されたマスクと、前記マスクと前
記被加工物の間に配置された転写レンズおよび前記レー
ザ発振器と前記マスクの間に２つ以上のコリメータを備
えたレーザ加工装置を用いて、前記コリメータのうち少
なくとも１つをレーザ光線上に移動させるとともに、コ
リメータ全体を光軸方向に移動するステップを有するも
のである。Sixth means is a laser oscillator for outputting a laser beam, a mask disposed between the laser oscillator and a workpiece processed by the laser beam, and a mask disposed between the mask and the workpiece. By using a laser processing apparatus provided with two or more collimators between the transfer lens and the laser oscillator and the mask disposed, a small number of the collimators are used.
Move at least one over the laser beam and
It has a step of moving the entire remeter in the optical axis direction .
【００１２】第７の手段は、レーザ光を出力するレーザ
発振器と、前記レーザ発振器とレーザ光により加工され
る被加工物の間に配置されたマスクと、前記マスクと前
記被加工物の間に配置された転写レンズおよび前記レー
ザ発振器と前記マスクの間に２つ以上のコリメータを備
えたレーザ加工装置を用いて、一方をレーザ光が発散す
る構成とし、他方をレーザ光が収束する構成にしたコリ
メータを配置し、かつ前記コリメータの１つを前記レー
ザ光線上に移動させるとともに、前記コリメータ全体を
光軸方向に移動させるとともに、前記コリメータ全体を
光軸方向に移動するステップを有するものである。A seventh means is a laser for outputting a laser beam.
An oscillator, processed by the laser oscillator and the laser light.
A mask disposed between the workpieces,
A transfer lens disposed between the workpieces and the laser beam;
Two or more collimators between the oscillator and the mask
Laser light diverges on one side using the laser processing equipment
And the other is configured to converge the laser beam.
A meter and place one of the collimators in the
While moving on the ray, the entire collimator
While moving in the optical axis direction, the entire collimator
It has a step of moving in the optical axis direction .
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】上記構成において、前記２つ以上
のコリメータのうち少なくとも１つをレーザ光線上に移
動させるとともに、コリメータ全体を光軸方向に移動さ
せる移動手段を設け、マスクに照射されるビーム径を調
整可能とし、マスクを通過するビームの輝度およびエネ
ルギを制御することができ、材料の変更やマスク径の変
更に伴う加工穴内壁の形態および形状等加工品質を安定
化することができる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the above configuration, the two or more
A moving means for moving at least one of the collimators on the laser beam and moving the entire collimator in the optical axis direction is provided so that the beam diameter irradiated on the mask can be adjusted, and the brightness and the intensity of the beam passing through the mask can be adjusted. The energy can be controlled, and the processing quality such as the shape and shape of the inner wall of the processing hole due to the change of the material or the mask diameter can be stabilized.
【００１４】また、従来のようにガスレーザを１μＳ付
近の短パルス出力した時にはレーザパルス波形が不安定
となるが、本発明を用いると比較的レーザパルスが安定
している例えば１０μＳ付近の波形を維持しながら、マ
スクを通過するエネルギを制御できるため、加工点に達
するエネルギの安定化が可能となり、安定した加工品質
を得ることが可能になる。 Further , as in the prior art, a gas laser is provided with 1 μS.
Laser pulse waveform is unstable when near short pulse output
However, using the present invention, the laser pulse is relatively stable
For example, while maintaining the waveform around 10 μS
Control of the energy passing through the
Energy can be stabilized, and stable processing quality
Can be obtained.
【００１５】上記構成において、一方をレーザ光が発散
する構成とし、他方をレーザ光が収束する構成にしたコ
リメータを配置し、かつ前記コリメータの１つを前記レ
ーザ光線上に移動させるとともに、前記コリメータ全体
を光軸方向に移動させる移動手段を設け、マスクに照射
されるビーム径を調整可能とし、マスクを通過するビー
ムの輝度およびエネルギを制御することができ、材料の
変更やマスク径の変更に伴う加工穴内壁の形態および形
状等加工品質を安定化することができる。 In the above configuration, one side emits a laser beam.
And the other is configured to converge the laser beam.
Place a remeter and connect one of the collimators to the
And collimator as a whole
A moving means for moving the light in the optical axis direction is provided, and the mask is irradiated.
Beam diameter is adjustable, and the beam passing through the mask is adjusted.
Control the brightness and energy of the
The shape and shape of the inner wall of the machined hole due to the change and the change of the mask diameter
Processing quality such as shape can be stabilized.
【００１６】また、従来のようにガスレーザを１μＳ付
近の短パルス出力した時にはレーザパルス波形が不安定
となるが、本発明を用いると比較的レーザパルスが安定
している例えば１０μＳ付近の波形を維持しながら、マ
スクを通過するエネルギを制御できるため、加工点に達
するエネルギの安定化が可能となり、安定した加工品質
を得ることが可能になる。 Further , as in the conventional case, the gas laser is provided with 1 μS.
Laser pulse waveform is unstable when near short pulse output
However, using the present invention, the laser pulse is relatively stable
For example, while maintaining the waveform around 10 μS
Control of the energy passing through the
Energy can be stabilized, and stable processing quality
Can be obtained.
【００１７】（参考例１） 以下本発明に関連する参考例について、図面を参照しな
がら説明する。図１には、レーザ加工装置および加工方
法の参考例を示した。図１（ａ）において、１はレーザ
発振器、２、３はコリメータを構成するレンズであり、
本例の場合ケプラー型のコリメータを構成し、２は固定
レンズで３が可動レンズである。４はマスク、５は転写
レンズ、６は被加工物、７は前記可動レンズ３の駆動装
置、８はドライバーである。また、図１（ｂ）には、可
動レンズ３を動かした例として、固定レンズ２と可動レ
ンズ３の距離を近づけた場合について、レーザ光の様子
を示した。Reference Example 1 Hereinafter, a reference example relating to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a reference example of a laser processing apparatus and a processing method. In FIG. 1A, 1 is a laser oscillator, 2 and 3 are lenses constituting a collimator,
In the case of this example, a Kepler-type collimator is configured, 2 is a fixed lens, and 3 is a movable lens. Reference numeral 4 denotes a mask, 5 denotes a transfer lens, 6 denotes a workpiece, 7 denotes a driving device for the movable lens 3, and 8 denotes a driver. FIG. 1B shows the state of laser light when the distance between the fixed lens 2 and the movable lens 3 is reduced, as an example of moving the movable lens 3.
【００１８】以下、参考例の動作について説明する。本
図ではケプラー型のコリメータを構成し、固定レンズ２
と可動レンズ３の距離を変更することでマスク４に照射
するビーム径を制御することが可能である。Hereinafter, the operation of the reference example will be described. In this figure, a Kepler-type collimator is configured, and a fixed lens 2
It is possible to control the diameter of the beam irradiated on the mask 4 by changing the distance between the lens 4 and the movable lens 3.
【００１９】図１（ｂ）に示したように、固定レンズ２
に可動レンズ３を近づけた場合、ビームは発散側に広が
る傾向を持ち、逆に遠ざけると収束傾向のビームが得ら
れ、マスク４に照射されるビーム径を制御できる。マス
ク４の径は加工に要求される径で決定されるため、マス
ク径に適したビーム径を得ることが可能になる。As shown in FIG. 1B, the fixed lens 2
When the movable lens 3 is moved closer to the beam, the beam tends to spread to the diverging side. Conversely, when the beam is moved farther away, a beam that tends to converge is obtained, and the beam diameter applied to the mask 4 can be controlled. Since the diameter of the mask 4 is determined by the diameter required for processing, a beam diameter suitable for the mask diameter can be obtained.
【００２０】図２には、シングルモードのレーザビーム
の輝度分布を示した。図２からも明らかなように、ビー
ムは中心で高輝度となり周囲に向かって輝度が低くなる
分布を持っている。従って、マスク径に対して適切なビ
ーム径でレーザ光をマスクに照射すると通過するレーザ
光の輝度およびマスクを通過するエネルギを制御するこ
とが可能となり、その結果加工された穴壁面の形態や形
状などマスク径や材料の変化に伴う加工品質の差を低減
し、安定した加工品質を確保することができる。FIG. 2 shows the luminance distribution of a single mode laser beam. As is clear from FIG. 2, the beam has a distribution in which the luminance is high at the center and the luminance decreases toward the periphery. Therefore, when the mask is irradiated with a laser beam having a beam diameter appropriate for the mask diameter, it is possible to control the brightness of the laser beam passing therethrough and the energy passing through the mask, and as a result, the shape and shape of the hole wall surface processed For example, a difference in processing quality due to a change in mask diameter or material can be reduced, and stable processing quality can be ensured.
【００２１】また、駆動装置７は、コントローラから司
令を受けたドライバ８に従い、可動レンズ３の位置を制
御することで省力化が可能である。 （参考例２） 図３には本発明に関する第２の参考例を示した。The driving device 7 can save power by controlling the position of the movable lens 3 in accordance with the driver 8 instructed by the controller. Reference Example 2 FIG. 3 shows a second reference example of the present invention .
【００２２】図３（ａ）において、１１はレーザ発振
器、１２、１３、１４はコリメータを構成するレンズで
あり、本例の場合のケプラー型のコリメータを２組構成
し、１２は固定レンズで１３および１４が第１および第
２可動レンズであり、第２可動レンズにレーザが入射
し、収束しながらマスクを照射している。１５はマス
ク、１６は転写レンズ、１７は被加工物、１８は前記可
動レンズ１３および１４の駆動装置、１９はドライバー
である。In FIG. 3A, reference numeral 11 denotes a laser oscillator, 12, 13, and 14 denote lenses constituting a collimator. Two sets of Kepler type collimators in this embodiment are formed, and 12 is a fixed lens. Reference numerals 14 and 14 denote first and second movable lenses, respectively. The laser is incident on the second movable lens and irradiates the mask while converging. Reference numeral 15 denotes a mask, 16 denotes a transfer lens, 17 denotes a workpiece, 18 denotes a driving device for the movable lenses 13 and 14, and 19 denotes a driver.
【００２３】また、図３（ｂ）には、可動レンズ１３お
よび１４を動かした例として、第１可動レンズ１３にレ
ーザ光が入射し発散しながらマスクを照射している場合
のレーザ光の様子を示した。FIG. 3B shows an example of moving the movable lenses 13 and 14 when the laser beam enters the first movable lens 13 and irradiates the mask while diverging. showed that.
【００２４】それでは、図面に従い、本参考例の動作に
ついてケプラー型のコリメータを例に挙げ説明する。固
定レンズ１２と第１可動レンズ１３および第２可動レン
ズ１４の間の距離を異なるように配置し、図３（ｂ）に
示した第１可動レンズ１３にレーザ光が入射した場合発
散ビームに調整され、マスク１５に照射される。他方、
図３（ａ）に示した第２可動レンズ１４にレーザ光が入
射した場合収束ビームに調整され、マスク１５に照射さ
れている。The operation of this embodiment will now be described with reference to the drawings, taking a Kepler-type collimator as an example. The distance between the fixed lens 12 and the first movable lens 13 and the second movable lens 14 is different so that when a laser beam is incident on the first movable lens 13 shown in FIG. Then, the mask 15 is irradiated. On the other hand,
When a laser beam is incident on the second movable lens 14 shown in FIG. 3A, the laser beam is adjusted to a convergent beam and is irradiated on the mask 15.
【００２５】このように異なった特性に調整された２組
のコリメータの切り替えによりマスク４に照射するビー
ム径を制御することが可能である。図２からも明らかな
ように、ビームは中心で高輝度となり周囲に向かって輝
度が低くなる分布を持っている。従って、マスク径に対
して適切なビーム径でレーザ光をマスクに照射すると通
過するレーザ光の輝度およびマスクを通過するエネルギ
を制御することが可能となり、その結果加工された穴壁
面の形態や形状などマスク径や材料の変化に伴う加工品
質の差を低減し、安定した加工品質を確保することがで
きる。また、特にガスレーザの場合１μＳ付近の短パル
ス出力時にはレーザパルス波形が不安定となるが、本発
明を用いると比較的レーザパルスが安定している例えば
１０μＳ付近の波形を維持しながら、マスクを通過する
エネルギを制御できるため、加工点に達するエネルギの
安定化が可能となり、安定した加工品質を得ることが可
能となる。By switching between the two sets of collimators adjusted to different characteristics as described above, it is possible to control the diameter of the beam irradiated on the mask 4. As is clear from FIG. 2, the beam has a distribution in which the luminance is high at the center and the luminance decreases toward the periphery. Therefore, when the mask is irradiated with a laser beam having a beam diameter appropriate for the mask diameter, it is possible to control the brightness of the laser beam passing therethrough and the energy passing through the mask, and as a result, the shape and shape of the hole wall surface processed For example, a difference in processing quality due to a change in mask diameter or material can be reduced, and stable processing quality can be ensured. In particular, in the case of a gas laser, the laser pulse waveform becomes unstable at the time of outputting a short pulse around 1 μS. Since the energy to be processed can be controlled, the energy reaching the processing point can be stabilized, and a stable processing quality can be obtained.
【００２６】さらに、駆動装置７は、コントローラから
司令を受けたドライバ８に従い、可動レンズ３の位置を
制御することで省力化が可能である。 （実施の形態） 図４には本発明の実施の形態例を示した。Further, the driving device 7 can save power by controlling the position of the movable lens 3 in accordance with the driver 8 instructed by the controller. Embodiment FIG. 4 shows an embodiment of the present invention .
【００２７】図４（ａ）において、２１はレーザ発振
器、２２、２３は第１のコリメータを構成するレンズ、
２４、２５は第２のコリメータを構成するレンズであ
り、本例の場合ガリレオ型のコリメータを２組構成され
ている。本図では、レーザ光が２４、２５のレンズから
構成されるガリレオ型コリメータに入射され、発散しな
がらマスクを照射している。２６はマスク、２７は所定
の場所にレーザ光を走査するガルバノスキャナ、２８は
転写レンズの機能をもつｆ−Θレンズ、２９は被加工
物、３０は前記２組のコリメータを切り替える駆動装
置、３１はコリメータを光軸方向に移動する駆動装置、
３２はドライバーである。In FIG. 4A, 21 is a laser oscillator, 22 and 23 are lenses forming a first collimator,
Reference numerals 24 and 25 denote lenses constituting a second collimator. In the case of this example, two sets of Galileo collimators are configured. In this figure, a laser beam is incident on a Galileo collimator composed of 24 and 25 lenses, and irradiates the mask while diverging. 26 is a mask, 27 is a galvano scanner that scans a laser beam at a predetermined location, 28 is an f-Θ lens having a transfer lens function, 29 is a workpiece, 30 is a driving device for switching between the two sets of collimators, 31 Is a driving device that moves the collimator in the optical axis direction,
32 is a driver.
【００２８】また、図４（ｂ）には、２組のコリメータ
を動かした例として、第１可動レンズ１３にレーザ光が
入射し収束しながらマスクを照射している場合のレーザ
光の様子を示した。FIG. 4B shows the state of the laser beam when the laser beam enters the first movable lens 13 and irradiates the mask while converging, as an example of moving two sets of collimators. Indicated.
【００２９】それでは、図面に従い、本実施の形態例の
動作についてガリレオ型コリメータを例に挙げ説明す
る。レンズ２２とレンズ２３から構成される第１コリメ
ータとレンズ２４とレンズ２５から構成される第２コリ
メータ間で各レンズ間の距離が異なるようにコリメータ
を配置する。図４（ｂ）に示した例では、第１コリメー
タにレーザ光が入射した場合収束ビームに調整され、マ
スク２６に照射される。The operation of this embodiment will now be described with reference to the drawings, taking a Galileo collimator as an example. The collimators are arranged so that the distance between the first collimator including the lenses 22 and 23 and the second collimator including the lenses 24 and 25 are different from each other. In the example shown in FIG. 4B, when a laser beam is incident on the first collimator, the laser beam is adjusted to a convergent beam and irradiated on the mask 26.
【００３０】他方、図４（ａ）に示した例では、第２コ
リメータにレーザ光が入射した場合発散ビームに調整さ
れ、マスク２６に照射されている。このように異なった
特性に調整された２組のコリメータの切り替え、さらに
各コリメータを光軸方向に移動する駆動装置３１により
光軸方向に移動させることで、マスク２６に照射するビ
ーム径を制御することが可能である。On the other hand, in the example shown in FIG. 4A, when a laser beam is incident on the second collimator, the laser beam is adjusted to a divergent beam and is irradiated on the mask 26. The diameter of the beam applied to the mask 26 is controlled by switching between the two sets of collimators adjusted to different characteristics as described above and further moving each collimator in the optical axis direction by the driving device 31 that moves in the optical axis direction. It is possible.
【００３１】図２からも明らかなように、ビームは中心
で高輝度となり周囲に向かって輝度が低くなる分布を持
っている。従って、マスク径に対して適切なビーム径で
レーザ光をマスクに照射すると通過するレーザ光の輝度
およびマスク通過するエネルギを制御することが可能と
なり、その結果加工された穴壁面の形態や形状などマス
ク径や材料の変化に伴う加工品質の差を低減し、安定し
た加工品質を確保することができる。As is clear from FIG. 2, the beam has a distribution in which the brightness is high at the center and the brightness decreases toward the periphery. Therefore, when the mask is irradiated with a laser beam having an appropriate beam diameter with respect to the mask diameter, it is possible to control the brightness of the laser beam passing therethrough and the energy passing through the mask, and as a result, the shape and shape of the processed hole wall surface A difference in processing quality due to a change in mask diameter or material can be reduced, and stable processing quality can be secured.
【００３２】また、特にガスレーザの場合１μＳ付近の
短パルス出力時にはレーザパルス波形が不安定となる
が、本発明を用いると比較的レーザパルスが安定してい
る例えば１０μＳ付近の波形を維持しながら、マスクを
通過するエネルギを制御できるため、加工点に達するエ
ネルギの安定化が可能となり、安定した加工品質を得る
ことが可能になる。In particular, in the case of a gas laser, the laser pulse waveform becomes unstable at the time of outputting a short pulse near 1 μS. However, according to the present invention, the laser pulse is relatively stable, for example, while maintaining a waveform near 10 μS. Since the energy passing through the mask can be controlled, the energy reaching the processing point can be stabilized, and stable processing quality can be obtained.
【００３３】さらに、２組のコリメータを切り替える駆
動装置３０および各コリメータを光軸方向に移動する駆
動装置３１は、コントローラから司令を受けたドライバ
３２に従い、各コリメータのマスク２６に対する位置を
制御することで省力化が可能である。Further, a driving device 30 for switching between two sets of collimators and a driving device 31 for moving each collimator in the optical axis direction control the position of each collimator with respect to the mask 26 according to a driver 32 commanded by a controller. Can save labor.
【００３４】（参考例３） 図５には本発明に関する第３の参考例を示した。図５
（ａ）において、４１はレーザ発振器、４２は固定レン
ズ、４３は第１可動レンズ、４４は第２可動レンズであ
り、本例の場合ケプラー型のコリメータを２組構成され
ている。本図では、レーザ光が４２、４４のレンズから
構成されるケプラー型コリメータに入射され、発散しな
がらマスクを照射している。４５はマスク、４６は転写
レンズ、４７は被加工物、４８は前記可動レンズを切り
替える駆動装置、４９は可動レンズ４３および４４を光
軸方向に移動する駆動装置、５０はドライバーである。
また、図５（ｂ）には、可動レンズを動かした例とし
て、第１可動レンズ４３にレーザ光が入射し収束しなが
らマスクを照射している場合のレーザ光の様子を示し
た。[0034] The (Reference Example 3) Figure 5 shows a third reference example of the present invention. FIG.
4A, reference numeral 41 denotes a laser oscillator, reference numeral 42 denotes a fixed lens, reference numeral 43 denotes a first movable lens, reference numeral 44 denotes a second movable lens. In this example, two sets of Kepler-type collimators are configured. In this figure, a laser beam is incident on a Kepler-type collimator composed of 42 and 44 lenses, and irradiates the mask while diverging. 45 is a mask, 46 is a transfer lens, 47 is a workpiece, 48 is a driving device for switching the movable lens, 49 is a driving device for moving the movable lenses 43 and 44 in the optical axis direction, and 50 is a driver.
FIG. 5B shows the state of the laser beam when the laser beam enters the first movable lens 43 and irradiates the mask while converging, as an example of moving the movable lens.
【００３５】それでは、図面に従い、本参考例の動作に
ついてケプラー型コリメータを例に挙げ説明する。固定
レンズ４２とレンズ可動レンズ４３から構成される第１
コリメータと固定レンズ４２と可動レンズ４４から構成
される第２コリメータ間で各レンズ間の距離が異なるよ
うにコリメータを配置する。図５（ｂ）に示した例で
は、第１コリメータにレーザ光が入射した場合収束ビー
ムに調整され、マスク４５に照射される。他方、図５
（ａ）に示した例では、第２コリメータにレーザ光が入
射した場合発散ビームに調整され、マスク４５に照射さ
れている。Next, the operation of this embodiment will be described with reference to the drawings, taking a Kepler-type collimator as an example. First composed of a fixed lens 42 and a lens movable lens 43
The collimators are arranged such that the distance between the lenses differs between the second collimator including the collimator, the fixed lens 42, and the movable lens 44. In the example shown in FIG. 5B, when a laser beam is incident on the first collimator, the laser beam is adjusted to a convergent beam and irradiated on the mask 45. On the other hand, FIG.
In the example shown in (a), when a laser beam is incident on the second collimator, the beam is adjusted to a divergent beam and is irradiated on the mask 45.
【００３６】このように異なった特性に調整された２組
のコリメータの切り替え、さらに各コリメータを光軸方
向に移動する駆動装置４９により光軸方向に移動させる
ことで、マスク４５に照射するビーム径を制御すること
が可能である。By switching between the two sets of collimators adjusted to different characteristics as described above, and further moving each collimator in the optical axis direction by the driving device 49 for moving in the optical axis direction, the beam diameter to be irradiated on the mask 45 is obtained. Can be controlled.
【００３７】図２からも明らかなように、ビームは中心
で高輝度となり周囲に向かって輝度が低くなる分布を持
っている。従って、マスク径に対して適切なビーム径で
レーザ光をマスクに照射すると通過するレーザ光の輝度
およびマスク通過するエネルギを制御することが可能と
なり、その結果加工された穴壁面の形態や形状などマス
ク径や材料の変化に伴う加工品質の差を低減し、安定し
た加工品質を確保することができる。As is clear from FIG. 2, the beam has a distribution in which the luminance is high at the center and the luminance decreases toward the periphery. Therefore, when the mask is irradiated with a laser beam having an appropriate beam diameter with respect to the mask diameter, it is possible to control the brightness of the laser beam passing therethrough and the energy passing through the mask, and as a result, the shape and shape of the processed hole wall surface A difference in processing quality due to a change in mask diameter or material can be reduced, and stable processing quality can be secured.
【００３８】また、特にガスレーザの場合１μＳ付近の
短パルス出力時にはレーザパルス波形が不安定となる
が、本発明を用いると比較的レーザパルスが安定してい
る例えば１０μＳ付近の波形を維持しながら、マスクを
通過するエネルギを制御できるため、加工点に達するエ
ネルギの安定化が可能となり、安定した加工品質を得る
ことが可能になる。In particular, in the case of a gas laser, the laser pulse waveform becomes unstable at the time of outputting a short pulse of about 1 μS. However, when the present invention is used, the laser pulse maintains a relatively stable waveform of, for example, about 10 μS while maintaining the waveform. Since the energy passing through the mask can be controlled, the energy reaching the processing point can be stabilized, and stable processing quality can be obtained.
【００３９】さらに、２組のコリメータを切り替える駆
動装置４８および各コリメータを光軸方向に移動する駆
動装置４９は、コントローラから司令を受けたドライバ
５０に従い、各コリメータのマスク２６に対する位置を
制御することで省力化が可能である。Further, a driving device 48 for switching between two sets of collimators and a driving device 49 for moving each collimator in the optical axis direction control the position of each collimator with respect to the mask 26 according to a driver 50 commanded by a controller. Can save labor.
【００４０】以上のようにコリメータの切り替えまたは
コリメータを構成するレンズの位置を移動する機構を設
けることおよび前記移動機構の駆動装置を含む制御手段
により、材料またはマスク径が変わるとエネルギ透過率
や加工しきい値の差などの原因でガラス繊維が残留した
り、加工底面に傷が入ったり加工品質維持できないとい
う問題点を解決することができる。As described above, by providing a mechanism for switching the collimator or moving the position of the lens constituting the collimator, and by controlling means including a driving device of the moving mechanism, when the material or the mask diameter changes, the energy transmittance or the processing is changed. It is possible to solve the problem that the glass fiber remains due to a difference in threshold value, the processing bottom surface is damaged, and the processing quality cannot be maintained.
【００４１】[0041]
【発明の効果】以上のように本発明は、コリメータに移
動機構または切り替え機構を設けることにより加工壁面
の形態および形状など加工品質を確保することができ、
さらにガスレーザ特有の１μS 付近の短パルス出力時に
はレーザパルス波形が不安定部を避け、安定している例
えば１０μS 付近の波形を維持しながら、マスクを通過
するエネルギを制御できるため、加工点に達するエネル
ギの安定化が可能となり、安定した加工品質を得る優れ
たレーザ加工装置および加工方法を実現できるものであ
る。As described above, according to the present invention, by providing the moving mechanism or the switching mechanism in the collimator, the processing quality such as the form and shape of the processing wall surface can be ensured.
Further, at the time of outputting a short pulse near 1 μS peculiar to a gas laser, the laser pulse waveform avoids an unstable portion, and the energy passing through the mask can be controlled while maintaining a stable waveform of, for example, about 10 μS. And an excellent laser processing apparatus and a processing method capable of obtaining stable processing quality can be realized.
【図１】本発明に関する参考例を示す構成図FIG. 1 is a configuration diagram showing a reference example according to the present invention.
【図２】シングルモードレーザにおける半径方向に対す
るレーザ光の輝度分布図FIG. 2 is a luminance distribution diagram of a laser beam in a radial direction in a single mode laser.
【図３】本発明の第２の参考例を示す構成図FIG. 3 is a configuration diagram showing a second reference example of the present invention.
【図４】本発明の実施の形態を示す構成図FIG. 4 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第３の参考例を示す構成図FIG. 5 is a configuration diagram showing a third reference example of the present invention.
【図６】従来のレーザ加工装置を示す構成図FIG. 6 is a configuration diagram showing a conventional laser processing apparatus.
１ レーザ発振器 ２ 固定レンズ ３ 可動レンズ ４ マスク ５ 転写レンズ ６ 被加工物 ７ 前記可動レンズ３の駆動装置 ８ ドライバー １１ レーザ発振器 １２ 固定レンズ １３ 第１可動レンズ １４ 第２可動レンズ １５ マスク １６ 転写レンズ １７ 被加工物 １８ 前記可動レンズ１３および１４の駆動装置 １９ ドライバー ２１ レーザ発振器 ２２、２３ 第１のコリメータ ２４、２５ 第２のコリメータ ２６ マスク ２７ 所定の場所にレーザ光を走査するガルバノスキャ
ナ ２８ ｆ−Θレンズ ２９ 被加工物 ３０ 前記２組のコリメータを切り替える駆動装置 ３１ コリメータを光軸方向に移動する駆動装置 ３２ ドライバー ４１ レーザ発振器 ４２ 固定レンズ ４３ 第１可動レンズ ４４ 第２可動レンズ ４５ マスク ４６ 転写レンズ ４７ 被加工物 ４８ 前記可動レンズを切り替える駆動装置 ４９ 可動レンズ４３および４４を光軸方向に移動する
駆動装置 ５０ ドライバーREFERENCE SIGNS LIST 1 laser oscillator 2 fixed lens 3 movable lens 4 mask 5 transfer lens 6 workpiece 7 drive device for movable lens 3 8 driver 11 laser oscillator 12 fixed lens 13 first movable lens 14 second movable lens 15 mask 16 transfer lens 17 Workpiece 18 Driving device for the movable lenses 13 and 14 19 Driver 21 Laser oscillator 22, 23 First collimator 24, 25 Second collimator 26 Mask 27 Galvano scanner that scans laser light at a predetermined location 28 f-Θ Lens 29 Workpiece 30 Driving device for switching the two sets of collimators 31 Driving device for moving the collimator in the optical axis direction 32 Driver 41 Laser oscillator 42 Fixed lens 43 First movable lens 44 Second movable lens 45 Mask 46 Transfer lens 47 Processing 48 drive device 50 driver for moving the driving device 49 movable lenses 43 and 44 for switching the movable lens in the optical axis direction
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−327394（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−313195（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−32390（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−64481（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 26/00 - 26/073 B23K 26/38 G02B 27/09 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-4-327394 (JP, A) JP-A-1-313195 (JP, A) JP-A-2-32390 (JP, U) JP-A-4-327394 64481 (JP, U) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B23K 26/00-26/073 B23K 26/38 G02B 27/09
Claims (7)
記レーザ発振器とレーザ光により加工される被加工物の
間に配置されたマスクと、前記マスクと前記被加工物の
間に配置された転写レンズおよび前記レーザ発振器と前
記マスクの間に２つ以上のコリメータを備え、 前記コリメータを構成するレンズのうち少なくとも１枚
のレンズをレーザ光線上に固定して配置し、残りのレン
ズをレーザ光線上に移動させるとともに、コリメータ全
体を光軸方向に移動させる移動手段を設けたレーザ加工
装置。1. A laser oscillator for outputting a laser beam, a mask disposed between the laser oscillator and a workpiece processed by the laser beam, and a transfer disposed between the mask and the workpiece. A lens and at least two collimators between the laser oscillator and the mask, at least one of the lenses constituting the collimator is fixedly arranged on a laser beam, and the remaining lenses are arranged on the laser beam. And a moving means for moving the entire collimator in the optical axis direction.
記レーザ発振器とレーザ光により加工される被加工物の
間に配置されたマスクと、前記マスクと前記被加工物の
間に配置された転写レンズおよび前記レーザ発振器と前
記マスクの間に２つ以上のコリメータを備え、 一方をレーザ光が発散する構成とし、他方をレーザ光が
収束する構成にしたコリメータを配置し、かつ前記コリ
メータの１つを前記レーザ光線上に移動させるととも
に、前記コリメータ全体を光軸方向に移動させる移動手
段を設けたレーザ加工装置。2. A laser oscillator for outputting a laser beam, a mask disposed between the laser oscillator and a workpiece processed by the laser beam, and a transfer disposed between the mask and the workpiece. A lens and at least two collimators between the laser oscillator and the mask, one of which has a configuration in which one of the collimators has a configuration in which the laser light diverges and the other has a configuration in which the laser light converges; A laser processing apparatus provided with a moving means for moving the collimator on the laser beam and moving the entire collimator in the optical axis direction.
記レーザ発振器とレーザ光により加工される被加工物の
間に配置されたマスクと、前記マスクと前記被加工物の
間に配置された転写レンズおよび前記レーザ発振器と前
記マスクの間に２つ以上のコリメータを備え、 前記コリメータを構成するレンズのうち少なくとも１枚
のレンズをレーザ光線上に固定して配置し、残りのレン
ズをレーザ光線上に移動させるとともに、コリメータ全
体を光軸方向に移動させる移動手段と、少なくとも前記
移動手段を制御する制御手段を設けたレーザ加工装置。3. A laser oscillator for outputting a laser beam, a mask disposed between the laser oscillator and a workpiece processed by the laser beam, and a transfer disposed between the mask and the workpiece. A lens and at least two collimators between the laser oscillator and the mask, at least one of the lenses constituting the collimator is fixedly arranged on a laser beam, and the remaining lenses are arranged on the laser beam. And a moving means for moving the entire collimator in the optical axis direction, and a control means for controlling at least the moving means.
記レーザ発振器とレーザ光により加工される被加工物の
間に配置されたマスクと、前記マスクと前記被加工物の
間に配置された転写レンズおよび前記レーザ発振器と前
記マスクの間に２つ以上のコリメータを備え、 一方をレーザ光が発散する構成とし、他方をレーザ光が
収束する構成にしたコリメータを配置し、かつ前記コリ
メータの１つを前記レーザ光線上に移動させるととも
に、前記コリメータ全体を光軸方向に移動させる移動手
段と、少なくとも前記移動手段を制御する制御手段を設
けたレーザ加工装置。4. A laser oscillator for outputting a laser beam, a mask disposed between the laser oscillator and a workpiece processed by the laser beam, and a transfer disposed between the mask and the workpiece. A collimator having at least two collimators between the lens and the laser oscillator and the mask, one of which has a configuration in which laser light diverges and the other has a configuration in which laser light converges, and one of the collimators; A laser processing apparatus provided with a moving means for moving the laser beam on the laser beam and moving the entire collimator in the optical axis direction, and a control means for controlling at least the moving means.
記レーザ発振器とレーザ光により加工される被加工物の
間に配置されたマスクと、前記マスクと前記被加工物の
間に配置された転写レンズおよび前記レーザ発振器と前
記マスクの間に２つ以上のコリメータを備え、 一方をレーザ光が発散する構成とし、他方をレーザ光が
収束する構成にしたコリメータを配置し、かつ前記コリ
メータの１つを前記レーザ光線上に移動させるととも
に、前記コリメータ全体を光軸方向に移動させるととも
に、前記コリメータ全体を光軸方向に移動させる移動手
段と、少なくとも前記移動手段を制御する制御手段を設
けたレーザ加工装置。5. A laser oscillator for outputting a laser beam, a mask disposed between the laser oscillator and a workpiece processed by the laser beam, and a transfer disposed between the mask and the workpiece. A collimator having at least two collimators between the lens and the laser oscillator and the mask, one of which has a configuration in which laser light diverges and the other has a configuration in which laser light converges, and one of the collimators; Moving the laser beam on the laser beam, moving the entire collimator in the optical axis direction, and moving the entire collimator in the optical axis direction, and laser processing provided with control means for controlling at least the moving unit. apparatus.
レーザ発振器とレーザ光により加工される被加工物の間
に配置されたマスク、前記マスクと前記被加工物の間に
配置された転写レンズおよび前記レーザ発振器と前記マ
スクの間に２つ以上のコリメータを備えたレーザ加工装
置を用い、前記コリメータのうち少なくとも１つをレーザ光線上に
移動させるとともに、コリメータ全体を光軸方向に移動
するステップを有する レーザ加工方法。6. A laser oscillator for outputting a laser beam, a mask disposed between the laser oscillator and a workpiece processed by the laser beam, a transfer lens disposed between the mask and the workpiece, and Using a laser processing apparatus provided with two or more collimators between the laser oscillator and the mask, at least one of the collimators on a laser beam
Move and move the entire collimator in the optical axis direction
A laser processing method comprising the steps of:
レーザ発振器とレーザ光により加工される被加工物の間
に配置されたマスク、前記マスクと前記被加工物の間に
配置された転写レンズおよび前記レーザ発振器と前記マ
スクの間に２つ以上のコリメータを備えたレーザ加工装
置を用い、 一方をレーザ光が発散する構成とし、他方をレーザ光が
収束する構成にしたコリメータを配置し、かつ前記コリ
メータの１つを前記レーザ光線上に移動させるととも
に、前記コリメータ全体を光軸方向に移動するステップ
を有するレーザ加工方法。7. A laser oscillator for outputting a laser beam, a mask disposed between the laser oscillator and a workpiece processed by the laser beam, a transfer lens disposed between the mask and the workpiece, and Using a laser processing apparatus having two or more collimators between the laser oscillator and the mask, one is configured to diverge the laser light, and the other is arranged with a collimator configured to converge the laser light, and A laser processing method comprising moving one of the collimators onto the laser beam and moving the entire collimator in the optical axis direction.
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Cited By (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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