JP7043128B2 - レーザ制御装置及びレーザ加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ制御装置及びレーザ加工方法に関する。

樹脂層の上面及び底面に金属膜が配置された基板にレーザビームを入射させて、上面の金属膜と樹脂層とに穴明けを行うレーザ加工技術が知られている（特許文献１）。特許文献１に開示されたレーザ加工では、レーザ発振器から出力された１つのレーザパルスのうち、光強度が相対的に高い部分を切り出して上面の金属膜に穴明け加工を行い、減衰開始後の光強度が低い部分を切り出して樹脂層に穴開け加工を行う。このように、１つの被加工点の穴明けが完了してから次の被加工点の加工を行う加工を、バースト加工という。

バースト加工に対し、加工対象物の複数の被加工点にパルスレーザビームを１ショットずつ順番に入射させる手順を１つのサイクルとして、共通の複数の前記被加工点に対して複数のサイクルを繰り返す加工を、サイクル加工という。サイクル加工では、１つの被加工点に入射する複数のレーザパルスの時間間隔が長くなるため、レーザパルスの入射による蓄熱の影響を受け難いという利点がある。

サイクル加工では、１サイクル目に金属膜に穴明けを行い、２サイクル目以降に樹脂膜に穴明けを行う。合計のサイクル数は、加工品質の要求仕様、樹脂膜の厚さ等によって決定される。

特開２０１７－４７４７１号公報

パルスレーザビームを用いた加工においては、加工に最適なパルスエネルギが選択される。金属膜に穴明けを行うときのパルスエネルギは、樹脂膜に穴明けを行うときのパルスエネルギより大きい。サイクル加工を行う場合には、１サイクル目のパルスエネルギが、２サイクル目以降のパルスエネルギより大きくなる。一般的に、パルス幅を変化させることにより、パルスエネルギを調整する。

レーザ加工時には、パルスエネルギが目標値に維持されるように、レーザ発振器に対してフィードバック制御が行われる。ところが、サイクル加工を行う場合には、サイクルごとにパルスエネルギの目標値が変わってしまう。このため、従来、サイクル加工時にはフィードバック制御が行われていなかった。

本発明の目的は、サイクル加工を行うときにも、パルスエネルギが目標値に維持されるようなフィードバック制御を行うことが可能なレーザ制御装置を提供することである。本発明の他の目的は、パルスエネルギが目標値に維持されるようなフィードバック制御を行いながらサイクル加工を行うことが可能なレーザ加工方法を提供することである。

本発明の一観点によると、
レーザ媒質を励起させるための放電電極を有するレーザ発振器からパルスレーザビームを出力させて、加工対象物の複数の被加工点にパルスレーザビームを１ショットずつ順番に入射させる手順を１つのサイクルとして、複数の前記被加工点に対して複数のサイクルを繰り返してレーザ加工を行うレーザ加工装置に組み込まれるレーザ制御装置であって、
パルスレーザビームのパルスエネルギの測定値であるエネルギ測定値が、サイクルごとに設定されたパルスエネルギの目標値であるエネルギ目標値に維持されるように前記放電電極に印加する放電電圧を変化させるフィードバック制御を行うレーザ制御装置が提供される。

本発明の他の観点によると、
加工対象物の複数の被加工点にパルスレーザビームを１ショットずつ順番に入射させる手順を１つのサイクルとして、複数の前記被加工点に対して複数のサイクルを繰り返してレーザ加工を行う方法であって、
レーザ媒質を励起させるための放電電極を有し、パルスレーザビームを出力するレーザ発振器に対して、パルスエネルギが、パルスエネルギの目標値であるエネルギ目標値に維持されるように、前記放電電極に印加する放電電圧を変化させるフィードバック制御を行いながら複数のサイクルを実行するときに、少なくとも２つの異なるサイクルにおいて前記エネルギ目標値として異なる値を用いるレーザ加工方法が提供される。

パルスエネルギの目標値がサイクルごとに設定されているため、サイクルごとにパルスエネルギの目標値が異なる場合でも、フィードバック制御を行うことができる。

図１は、実施例によるレーザ制御装置を組み込んだレーザ加工装置の概略図である。 図２Ａ及び図２Ｂは、それぞれ加工対象物の平面図及び断面図であり、図２Ｃ～図２Ｅの左側の図は、それぞれ１つのブロック内の１～３サイクル目における被加工点の加工順を示す平面図であり、右側の図は、それぞれ１～３サイクル目が終了した時の１つの被加工点の断面図である。 図３は、本実施例によるレーザ制御装置のブロック図である。 図４は、発振条件パラメータの一例を示す図表である。 図５は、エネルギ目標値Ｅｒからエネルギ測定値Ｅｍまでの偏差（エネルギ偏差）と、電圧指令値Ｖｃの増減量との関係を示すグラフである。 図６は、レーザ制御装置が行う処理のフローチャートである。 図７は、実施例によるレーザ制御装置を搭載したレーザ加工装置で加工するときの発振指令信号Ｓ０、サイクル指定信号Ｓ３、エネルギ目標値Ｅｒ、エネルギ測定値Ｅｍ、及びフィードバックゲインＧの時間変化の一例を示すグラフである。 図８は、変形例によるレーザ制御装置を搭載したレーザ加工装置で加工するときの発振指令信号Ｓ０、サイクル指定信号Ｓ３、エネルギ目標値Ｅｒ、エネルギ測定値Ｅｍ、及びフィードバックゲインＧの時間変化の一例を示すグラフである。

図１～図７を参照して、実施例によるレーザ制御装置及びレーザ加工方法について説明する。
図１は、実施例によるレーザ制御装置を組み込んだレーザ加工装置の概略図である。レーザ発振器１０が、レーザ制御装置３０から制御を受けてパルスレーザビームを出力する。レーザ発振器１０として、パルスレーザビームを出力するレーザ発振器、例えば炭酸ガスレーザ発振器等のガスレーザ発振器を用いることができる。レーザ発振器１０は、レーザ媒質ガス、励起用の放電電極、放電電極に高周波電力を供給する電源等を含む。

レーザ発振器１０から出力されたパルスレーザビームが、ビームエキスパンダ等を含む光学系１１を通過し、ベンディングミラー１２で反射され、アパーチャ１３を通過して分岐光学系１５に入射する。分岐光学系１５は、入射したパルスレーザビームを２本の経路に分岐させる。分岐光学系１５として、ハーフミラー、偏光ビームスプリッタ、音響光学素子（ＡＯＭ）等を用いることができる。

分岐光学系１５で分岐されて一方の経路を伝搬するパルスレーザビームは、ビーム走査器１６Ａ及びレンズ１７Ａを経由して、加工対象物２０Ａに入射する。他方の経路を伝搬するパルスレーザビームは、ビーム走査器１６Ｂ及びレンズ１７Ｂを経由して、加工対象物２０Ｂに入射する。ビーム走査器１６Ａ、１６Ｂは、例えば一対のガルバノミラーを含み、パルスレーザビームを２次元方向に走査する機能を有する。レンズ１７Ａ、１７Ｂは、それぞれパルスレーザビームを加工対象物２０Ａ、２０Ｂの表面に集光する。なお、アパーチャ１３を加工対象物２０Ａ、２０Ｂの表面に結像させる構成としてもよい。

加工対象物２０Ａ、２０Ｂは、例えばプリント配線基板であり、ステージ１８の保持面に保持されている。プリント配線基板にパルスレーザビームを入射させることにより、穴明け加工が行われる。ステージ１８の保持面は、例えば水平である。ステージ１８は、加工対象物２０Ａ、２０Ｂを水平面内の２方向に移動させることができる。ステージ１８として、例えばＸＹステージを用いることができる。

ベンディングミラー１２に入射するパルスレーザビームの一部はベンディングミラー１２を透過して光検出器１９に入射する。光検出器１９は、入射するパルスレーザビームの光強度に対応する電気信号（検出信号Ｓ１）を出力する。光検出器１９として、レーザパルス波形の変化に追従することが可能な応答速度を持つ赤外線センサ、例えばＭＣＴセンサ等を用いることができる。検出信号Ｓ１は、レーザ制御装置３０に入力される。

上位制御装置４０が、ビーム走査器１６Ａ、１６Ｂ、ステージ１８を制御する。さらに、上位制御装置４０は、レーザ制御装置３０にレーザパルスの出力の開始及び停止を指令する発振指令信号Ｓ０を送信する。レーザ制御装置３０は、上位制御装置４０からレーザパルスの出力開始が指令されると、レーザ発振器１０の励起を開始し、出力停止が指令されると、レーザ発振器１０の励起を停止させる。

図２Ａは、加工対象物２０の平面図である。加工対象物２０の表面が複数のブロック２１に区分されており、ブロック２１の各々に複数の被加工点２２が画定されている。ブロック２１の各々は、ビーム走査器１６Ａ、１６Ｂでパルスレーザビームを走査することができる範囲より小さい。このため、ステージ１８で加工対象物２０を移動させることなく、ビーム走査器１６Ａ、１６Ｂを駆動することにより、１つのブロック２１内の加工を行うことができる。

図２Ｂは、加工対象物２０の断面図である。樹脂層２３の上面及び下面に、それぞれ金属膜２４、２５が貼り付けられている。金属膜２４、２５には、例えば銅箔が用いられる。本実施例においては、加工対象物２０の被加工点２２（図２Ａ）にパルスレーザビームを入射させることにより、上面の金属膜２４及び樹脂層２３に穴を明け、穴の底に下面の金属膜２５を露出させる加工を行う。

本実施例ではサイクル加工が適用される。レーザ発振器１０（図１）からパルスレーザビームを出力させて、１つのブロック２１内のすべての被加工点２２（図２Ａ）にパルスレーザビームを１ショットずつ順番に入射させる手順を１つのサイクルとする。複数の被加工点２２に対して複数のサイクルを繰り返すことにより、１つのブロック２１内のすべての被加工点２２に複数のレーザパルスを入射させて穴明け加工を行う。各サイクルでパルスレーザビームが入射する複数の被加工点２２は共通である。すなわち、２サイクル目以降の各サイクルでパルスレーザビームが入射する複数の被加工点２２は、１サイクル目でパルスレーザビームが入射した複数の被加工点２２と同一である。なお、パルスレーザビームを入射させる被加工点２２の順番は、サイクル間で必ずしも同一である必要はない。

次に、図２Ｃ～図２Ｅを参照して、加工対象物２０に穴明け加工を行う手順について説明する。図２Ｃの左側の図は、１つのブロック２１内の１サイクル目における被加工点２２の加工順を示す平面図であり、右側の図は、１サイクル目が終了した時の１つの被加工点２２の断面図である。図２Ｄ及び図２Ｅは、それぞれ２サイクル目及び３サイクル目における同様の平面図及び断面図である。

図２Ｃ～図２Ｅの左側の図に示すように、ブロック２１の表面に、複数の被加工点２２が画定されている。１サイクル目、２サイクル目、及び３サイクル目のいずれにおいても、複数の被加工点２２の加工順は同一である。

図２Ｃの右側の図に示すように、１サイクル目でレーザパルス２６が被加工点２２に入射することにより、穴２９が形成される。レーザパルス２６を表す図形の横幅はビームサイズに対応し、面積はパルスエネルギに対応する。１サイクル目で形成される穴２９は、上面の金属膜２４を貫通し、樹脂層２３の厚さ方向の途中まで達するが、下面の金属膜２５までは達しない。

図２Ｄの右側の図に示すように、２サイクル目で被加工点２２にレーザパルス２７が入射し、穴２９が深くなる。図２Ｅの右側の図に示すように、３サイクル目で被加工点２２にレーザパルス２８が入射し、穴２９が下面の金属膜２５まで達する。３回のサイクルでレーザ加工が終了する。２サイクル目のレーザパルス２７及び３サイクル目のレーザパルス２８のパルスエネルギは、１サイクル目のレーザパルス２６のパルスエネルギより小さい。

図３は、本実施例によるレーザ制御装置３０のブロック図である。レーザ制御装置３０は、駆動信号送信部３１、フィードバック制御部３２、パラメータ設定部３３、サイクル指定情報設定部３４、及びパルスエネルギ算出部３５を含む。これらの各部の機能は、例えばコンピュータがアプリケーションプログラムを実行することにより実現される。

駆動信号送信部３１は、上位制御装置４０から発振の開始及び停止を指令する発振指令信号Ｓ０を受信し、発振指令信号Ｓ０に基づいてレーザ発振器１０に駆動信号Ｓ２を送信する。例えば、発振指令信号Ｓ０の立ち上がり及び立ち下がりが、それぞれ発振開始及び発振停止の指令を意味する。駆動信号送信部３１は、発振開始の指令を受けると、レーザ発振器１０への駆動信号Ｓ２の送信を開始し、発振停止の指令を受けると、レーザ発振器１０への駆動信号Ｓ２の送信を停止する。レーザ発振器１０は、駆動信号送信部３１から駆動信号Ｓ２を受信している期間、放電電極に高周波の放電電圧を印加する。放電電極に放電電圧が印加されることにより、レーザ発振器１０からレーザパルスが出力される。

パラメータ設定部３３は、上位制御装置４０から発振条件パラメータ設定信号Ｓ４を受信し、発振条件パラメータを記憶する。

図４は、発振条件パラメータの一例を示す図表である。発振条件パラメータには、エネルギ目標値Ｅｒ、電圧初期値Ｖｏ、及びフィードバックゲインＧが含まれる。これらの発振条件パラメータは、サイクルごとに設定されている。例えば、ｎサイクル目のサイクルを指定する情報をサイクル番号ｎで表す。発振条件パラメータは、フィードバック制御部３２が実行するフィードバック制御で用いられる。

図３に示すサイクル指定情報設定部３４は、１サイクル目から３サイクル目までのうち１つのサイクルを指定するサイクル指定信号Ｓ３を、上位制御装置４０から取得し、サイクル指定信号Ｓ３で指定されたサイクル指定情報Ｃｙ、例えばサイクル番号を記憶する。上位制御装置４０は、現在実行中のサイクルを指定するサイクル指定信号Ｓ３をサイクル指定情報設定部３４に送信する。

パルスエネルギ算出部３５は、光検出器１９から検出信号Ｓ１を受信し、検出信号Ｓ１に基づいてパルスエネルギを算出する。例えば、検出信号Ｓ１のパルス波形を積分することにより、パルスエネルギを算出する。さらに、パルスエネルギの算出値を複数のレーザパルスにわたって平均することによりエネルギ測定値Ｅｍを求める。

フィードバック制御部３２は、パルスエネルギ算出部３５で求められたエネルギ測定値Ｅｍが、パラメータ設定部３３に記憶されているエネルギ目標値Ｅｒに維持されるように、レーザ発振器１０に対してフィードバック制御を行う。例えば、エネルギ目標値Ｅｒからエネルギ測定値Ｅｍまでの偏差及びフィードバックゲインＧに基づいて、レーザ発振器１０に与える電圧指令値Ｖｃを増減させる。レーザ発振器１０は、電圧指令値Ｖｃで指令された電圧を放電電極に印加してパルスレーザ発振を行う。

このフィードバック制御を行う際に、フィードバック制御部３２は、現在実行中のサイクルに対応するエネルギ目標値Ｅｒ及びフィードバックゲインＧを用いる。現在実行中のサイクルは、サイクル指定情報設定部３４に記憶されているサイクル指定情報Ｃｙに基づいて特定することができる。

次に、図５を参照してフィードバック制御部３２が行うフィードバック制御について説明する。

図５は、エネルギ目標値Ｅｒからエネルギ測定値Ｅｍまでの偏差（エネルギ偏差）と、電圧指令値Ｖｃの増減量との関係を示すグラフである。エネルギ偏差と電圧指令値Ｖｃの増減量との関係は、フィードバックゲインＧごとに定義されている。フィードバックゲインＧに依らず、偏差が０であれば、電圧指令値Ｖｃの増減量は０である。エネルギ測定値Ｅｍがエネルギ目標値Ｅｒ以上のとき（エネルギ偏差が正のとき）、エネルギ偏差が大きくなるに従って電圧指令値Ｖｃを低くする。エネルギ測定値Ｅｍがエネルギ目標値Ｅｒ以下のとき（エネルギ偏差が負のとき）、偏差の絶対値が大きくなるに従って電圧指令値Ｖｃを高くする。フィードバックゲインＧは、エネルギ偏差に対する電圧指令値Ｖｃの増減量の割合（図５のグラフの傾き）である。フィードバックゲインＧが大きくなるほど、グラフの傾きが負の方向に大きくなる。

フィードバック制御部３２は、図５に示したエネルギ偏差と電圧指令値Ｖｃの増減量との関係に基づいて、電圧指令値Ｖｃの増減量を決定する。電圧指令値Ｖｃへのフィードバック制御は、例えば１つのブロック２１（図２Ａ）を加工している期間に、予め決められた所定のショット数ごと（例えば１０００ショットごと）に実行する。

図６は、レーザ制御装置３０を搭載したレーザ加工装置を用いたレーザ加工のフローチャートである。まず、レーザ制御装置３０が、上位制御装置４０から発振条件パラメータ設定信号Ｓ４（図３）を受信し、発振条件パラメータ（図４）を記憶する（ステップＳＴ０）。さらに、レーザ制御装置３０は、上位制御装置４０からサイクル指定信号Ｓ３を受信する。最初は、サイクル指定信号Ｓ３によりサイクル番号１が指定されており、サイクル番号が初期設定される（ステップＳＴ１）。

レーザ制御装置３０のフィードバック制御部３２が、サイクル指定情報設定部３４からサイクル指定情報Ｃｙを取得する。さらに、サイクル指定情報Ｃｙで指定されたサイクルのエネルギ目標値Ｅｒ及びフィードバックゲインＧ（図４）を、パラメータ設定部３３から取得する（ステップＳＴ２）。

レーザ制御装置３０は、直前に加工したブロック２１（図２Ａ）の同一サイクル実行中のレーザエネルギの測定結果に基づいて、フィードバックゲインＧを更新する（ステップＳＴ３）。これから加工するブロック２１が最初のブロックである場合には、フィードバックゲインＧとして、パラメータ設定部３３から取得した値を使用する。例えば、直前に加工したブロック２１の同一サイクルのエネルギ測定値Ｅｍがエネルギ目標値に対して大き過ぎるような場合には、フィードバックゲインＧを小さくする方向にフィードバックゲインＧを更新するとよい。このように、エネルギ測定値Ｅｍとエネルギ目標値との差に基づいて、フィードバックゲインＧを増減させるとよい。

エネルギ測定値Ｅｍがエネルギ目標値Ｅｒに維持されるように、電圧指令値Ｖｃを周期的（所定のショット数ごと）に更新しながら１サイクルの加工を実行する（ステップＳＴ４）。電圧指令値Ｖｃの初期値には、パラメータ設定部３３に記憶されている電圧初期値Ｖｏ（図４）を使用する。

１つのブロック２１（図２Ａ）の加工が終了するまで、サイクル番号を更新して（ステップＳＴ６）、ステップＳＴ２からステップＳＴ４までの処理を繰り返す（ステップＳＴ５）。１ブロックの加工が終了したか否かの判断は、上位制御装置４０が行う。サイクル番号の更新は、上位制御装置４０がレーザ制御装置３０のサイクル指定情報設定部３４にサイクル指定信号Ｓ３を送信することにより行う。

１つのブロック２１の加工が終了すると、すべてのブロック２１の加工が終了したか否かを判定する（ｓｙテップＳＴ７）。この判定は、上位制御装置４０が実行する。未加工のブロック２１が残っている場合には、上位制御装置４０は、次に加工するブロック２１をレーザ走査可能範囲内に移動させ（ステップＳＴ８）、サイクル番号を初期設定（ステップＳＴ９）する。その後、ステップＳＴ２からステップＳＴ５までの処理を繰り返す。すべてのブロック２１の加工が終了した場合には、加工対象物２０に対するレーザ加工処理を終了する。

図７は、発振指令信号Ｓ０、サイクル指定信号Ｓ３、エネルギ目標値Ｅｒ、エネルギ測定値Ｅｍ、及びフィードバックゲインＧの時間変化の一例を示すグラフである。時刻ｔ０からｔ５までの期間に、１つのブロック２１（図２Ａ）の加工が行われ、時刻ｔ６からｔ１１までの期間に、次のブロック２１の加工が行われる。時刻ｔ０からｔ１まで、及び時刻ｔ６からｔ７までの期間に、１サイクル目の加工が行われ、時刻ｔ２からｔ３まで、及び時刻ｔ８からｔ９までの期間に、２サイクル目の加工が行われ、時刻ｔ４からｔ５まで、及び時刻ｔ１０からｔ１１までの期間に、３サイクル目の加工が行われる。

１サイクル目の加工を行う期間には、上位制御装置４０からレーザ制御装置３０に、１サイクル目を指定するサイクル指定信号Ｓ３が送信される。２サイクル目の加工を行う期間には、上位制御装置４０からレーザ制御装置３０に、２サイクル目を指定するサイクル指定信号Ｓ３が送信される。３サイクル目の加工を行う期間には、上位制御装置４０からレーザ制御装置３０に、３サイクル目を指定するサイクル指定信号Ｓ３が送信される。

１サイクル目の加工期間中は、エネルギ目標値Ｅｒ及びフィードバックゲインＧが、それぞれ１サイクル目のエネルギ目標値Ｅｒ（１）及びフィードバックゲインＧ（１）に設定される。２サイクル目の加工期間中は、エネルギ目標値Ｅｒ及びフィードバックゲインＧが、それぞれ２サイクル目のエネルギ目標値Ｅｒ（２）及びフィードバックゲインＧ（２）に設定される。３サイクル目の加工期間中は、エネルギ目標値Ｅｒ及びフィードバックゲインＧが、それぞれ３サイクル目のエネルギ目標値Ｅｒ（３）及びフィードバックゲインＧ（３）に設定される。

各サイクルにおいて、エネルギ測定値Ｅｍとエネルギ目標値Ｅｒとの偏差に基づいて電圧指令値Ｖｃを周期的に更新しながら加工が行われる（図６のステップＳＴ４）。

時刻ｔ６からｔ７までの１サイクル目の加工を行う際に、直前に加工したブロック２１の同一サイクルのエネルギ測定値Ｅｍ（時刻ｔ０からｔ１まで）を、フィードバックゲインＧにフィードバックする。同様に、時刻ｔ８からｔ９までの２サイクル目、及び時刻ｔ１０からｔ１１までの３サイクル目の加工を行う際には、それぞれ時刻ｔ２からｔ３までエネルギ測定値Ｅｍ、及び時刻ｔ４からｔ５までエネルギ測定値Ｅｍを、フィードバックゲインＧにフィードバックする。例えば、エネルギ測定値Ｅｍの変動の大小に基づいて、フィードバックゲインＧを増減させる。

次に、上記実施例によるレーザ加工装置にレーザ制御装置３０（図１、図３）を搭載することにより得られる優れた効果について説明する。

上記実施例では、サイクルごとに異なるエネルギ目標値Ｅｒ（図４）を設定することができる。さらに、サイクル指定信号Ｓ３により、上位制御装置４０からレーザ制御装置３０に、現在実行中の加工が何サイクル目であるかが通知される。このため、目標とするパルスエネルギがサイクルごとに異なる場合でも、レーザ制御装置３０は、エネルギ測定値Ｅｍをエネルギ目標値Ｅｒに維持するようなフィードバック制御を行うことができる。

特に、炭酸ガスレーザ等のガスレーザにおいては、パルス幅を変更するとチャンバ内のガス温度等が変わるため、安定した出力を得るためには、パルス幅に応じて放電電圧やフィードバックゲインＧを変更することが望ましい。上記実施例では、サイクルごとに、電圧初期値Ｖｏ及びフィードバックゲインＧ（図４）が設定されるため、安定した出力を得ることが可能になる。

１つのブロックのあるサイクルを実行する際に、直前のサイクルではなく、直前に加工したブロック２１の同一サイクルのエネルギ測定値Ｅｍに基づいて、次に加工するサイクルのフィードバックゲインＧにフィードバックされる。例えば図７に示した例では、時刻ｔ６からｔ７までのサイクルの加工に対して、３回前のサイクルにおける測定結果をフィードバックしている。このように、同一サイクルの測定結果をフィードバックすることにより、適切なフィードバック制御を行うことができる。

次に、上記実施例の種々の変形例について説明する。
上記実施例では、１つのブロック２１（図２Ａ）の加工に３回のサイクルを実行したが、その他のサイクル数としてもよい。例えば、１サイクル目で上面の金属膜２４（図２Ｂ）を貫通させ、樹脂層２３（図２Ｂ）の加工に１回のサイクル、または３回以上のサイクルを実行してもよい。２サイクル目以降の複数のサイクルにおいて、エネルギ目標値Ｅｒを同一にしてもよいし、異ならせてもよい。例えば、下面の金属膜２５（図２Ｂ）へのダメージを低減させるために、後に実行するサイクルのエネルギ目標値Ｅｒを、先に実行したサイクルのエネルギ目標値Ｅｒより小さくするとよい。

さらに、上記実施例では、サイクルごとの発振条件パラメータがレーザ制御装置３０に記憶されるため、サイクルの切り替わりごとに、発振条件パラメータを上位制御装置４０からレーザ制御装置３０に通知する必要がない。サイクルの切り替わり時には、上位制御装置４０からレーザ制御装置３０にサイクル番号を通知すればよい。このため、サイクルの切り替え処理の高速化を図ることができる。

なお、上位制御装置４０とレーザ制御装置３０との間の各種情報の転送に要する時間が十分短い場合には、サイクルの切り替わりごとに、上位制御装置４０からレーザ制御装置３０に発振条件パラメータを送信するようにしてもよい。

上記実施例では、プリント配線基板の穴明け加工を行ったが、その他、実施例によるレーザ制御装置３０（図１）は、パルスレーザを用いてサイクル加工を行うレーザ加工装置に適用することができる。

次に、図８を参照して、さらに他の変形例について説明する。
図８は、本変形例によるレーザ制御装置３０を搭載したレーザ加工装置で加工を行うときの発振指令信号Ｓ０、サイクル指定信号Ｓ３、エネルギ目標値Ｅｒ、エネルギ測定値Ｅｍ、及びフィードバックゲインＧの時間変化の一例を示すグラフである。

図７に示した実施例では、直前に加工したブロック２１（図２Ａ）の同一サイクルの測定結果を、フィードバックゲインＧへフィードバックした。これに対し、図８に示した変形例では、１サイクル目の処理において、直前に加工したブロック２１（図２Ａ）の１サイクル目の測定結果をフィードバックゲインＧにフィードバックする。２サイクル目以降のサイクルのフィードバックゲインＧへのフィードバックにも、１サイクル目のフィードバック条件と同じ条件を適用する。

電圧指令値Ｖｃの増減量とエネルギ測定値Ｅｍの増減量との相関関係の変動は、いずれのサイクルにおいても同様の傾向を示す。このため、図８に示した変形例においても、有効なフィードバック制御を行うことができる。

上述の各実施例は例示であり、異なる実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。複数の実施例の同様の構成による同様の作用効果については実施例ごとには逐次言及しない。さらに、本発明は上述の実施例に制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

１０ レーザ発振器
１１ 光学系
１２ ベンディングミラー
１３ アパーチャ
１５ 分岐光学系
１６Ａ、１６Ｂ ビーム走査器
１７Ａ、１７Ｂ レンズ
１８ ステージ
１９ 光検出器
２０、２０Ａ、２０Ｂ 加工対象物
２１ ブロック
２２ 被加工点
２３ 樹脂層
２４ 上面の金属膜
２５ 下面の金属膜
２６ １回目のサイクルのレーザパルス
２７ ２回目のサイクルのレーザパルス
２８ ３回目のサイクルのレーザパルス
２９ 穴
３０ レーザ制御装置
３１ 駆動信号送信部
３２ フィードバック制御部
３３ パラメータ設定部
３４ サイクル指定信号取得部
３５ パルスエネルギ算出部
４０ 上位制御装置

Claims (6)

1. レーザ媒質を励起させるための放電電極を有するレーザ発振器からパルスレーザビームを出力させて、加工対象物の複数の被加工点にパルスレーザビームを１ショットずつ順番に入射させる手順を１つのサイクルとして、複数の前記被加工点に対して複数のサイクルを繰り返してレーザ加工を行うレーザ加工装置に組み込まれるレーザ制御装置であって、
   パルスレーザビームのパルスエネルギの測定値であるエネルギ測定値が、サイクルごとに設定されたパルスエネルギの目標値であるエネルギ目標値に維持されるように前記放電電極に印加する放電電圧を変化させるフィードバック制御を行うレーザ制御装置。
2. 前記放電電圧を変化させる制御は、前記エネルギ目標値から前記エネルギ測定値までの偏差に応じて、前記レーザ発振器に与える前記放電電圧の指令値である電圧指令値を増減させる制御を含み、前記エネルギ目標値から前記エネルギ測定値までの偏差に対する前記電圧指令値の増減量の割合であるフィードバックゲインが、サイクルごとに設定されている請求項１に記載のレーザ制御装置。
3. 前記加工対象物の表面が複数のブロックに区分されており、複数の前記ブロックの各々に複数の前記被加工点が画定されており、前記レーザ加工装置は、前記ブロックごとに複数のサイクルを繰り返してレーザ加工を行い、
   直前に加工を行った前記ブロックの加工時の、同一サイクルにおける前記エネルギ測定値に基づいて、前記フィードバックゲインを更新する請求項２に記載のレーザ制御装置。
4. さらに、
   サイクルごとに前記エネルギ目標値を記憶しており、
   前記レーザ加工装置の上位制御装置から、複数のサイクルのうち１つのサイクルを指定する信号を受信すると、指定されたサイクルに対応して記憶されている前記エネルギ目標値を用いて前記レーザ発振器を制御する請求項１に記載のレーザ制御装置。
5. 前記複数のサイクルのうち少なくとも２つの異なるサイクルにおいて、前記エネルギ目標値として異なる値を用いる請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレーザ制御装置。
6. 加工対象物の複数の被加工点にパルスレーザビームを１ショットずつ順番に入射させる手順を１つのサイクルとして、複数の前記被加工点に対して複数のサイクルを繰り返してレーザ加工を行う方法であって、
   レーザ媒質を励起させるための放電電極を有し、パルスレーザビームを出力するレーザ発振器に対して、パルスエネルギが、パルスエネルギの目標値であるエネルギ目標値に維持されるように、前記放電電極に印加する放電電圧を変化させるフィードバック制御を行いながら複数のサイクルを実行するときに、少なくとも２つの異なるサイクルにおいて前記エネルギ目標値として異なる値を用いるレーザ加工方法。
   

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