JPH1158057A - Laser machining head - Google Patents
Laser machining headInfo
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- JPH1158057A JPH1158057A JP9222505A JP22250597A JPH1158057A JP H1158057 A JPH1158057 A JP H1158057A JP 9222505 A JP9222505 A JP 9222505A JP 22250597 A JP22250597 A JP 22250597A JP H1158057 A JPH1158057 A JP H1158057A
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- Japan
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- cylindrical lens
- laser beam
- dimensional
- dimensional convex
- convex cylindrical
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- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はプリント基板を加工
するためのレ−ザ加工ヘッドに関する。The present invention relates to a laser processing head for processing a printed circuit board.
【０００２】[0002]
【従来の技術】表面の絶縁層を除去しプリント基板の内
側の銅箔層を露出させる方法として、本願出願人は、特
願平６−１２３８９３号において、目的とする銅箔層の
直前までの絶縁層を工具で除去してから残った絶縁層を
レーザで除去する、工具とレーザを組合せた加工方法を
提案した。また、同時にレーザビームを線状に成形する
ことを提案した。2. Description of the Related Art As a method of removing a surface insulating layer and exposing a copper foil layer inside a printed circuit board, the applicant of the present invention has disclosed in Japanese Patent Application No. 6-123893 a method disclosed in Japanese Patent Application No. 6-123893. A machining method combining a tool and a laser was proposed, in which the insulating layer was removed with a tool and the remaining insulating layer was removed with a laser. At the same time, it was proposed to shape the laser beam into a linear shape.
【０００３】図３は上記技術におけるレーザ加工ヘッド
の光学系の構成図である。１はエキシマレーザのレーザ
ビームで、図示しないレーザ発振器から発振された後、
図示しないエキスパンダにより拡大され、断面形状は矩
形である。２はコーナーミラー、３は長焦点の２次元凸
形シリンドリカルレンズ、４は２次元凹形シリンドリカ
ルレンズ、５は３次元の凸形シリンドリカルレンズであ
る。６はプリント基板の絶縁層である。FIG. 3 is a configuration diagram of an optical system of a laser processing head in the above technique. Reference numeral 1 denotes a laser beam of an excimer laser, which is oscillated from a laser oscillator (not shown).
It is enlarged by an expander (not shown) and has a rectangular cross section. Reference numeral 2 denotes a corner mirror, 3 denotes a long focal point two-dimensional convex cylindrical lens, 4 denotes a two-dimensional concave cylindrical lens, and 5 denotes a three-dimensional convex cylindrical lens. 6 is an insulating layer of the printed circuit board.
【０００４】以下、動作を説明する。コーナーミラー２
によりレーザビーム１の進行方向を垂直方向にする。そ
して、２次元凸形シリンドリカルレンズ３（以下、２次
元凸形レンズ３という。）により先ずＸ方向に収束させ
る。次に２次元凹形シリンドリカルレンズ４（以下、２
次元凹形レンズ４という。）によりＹ方向に拡大させ
る。さらに、３次元凸形シリンドリカルレンズ５（以
下、３次元凸形レンズ５という。）によりＸおよびＹ方
向にそれぞれ収束させる。この結果、３次元の凸形レン
ズ５から出るレーザビームは、Ｘ方向は収束する方向
に、またＹ方向は垂直方向になる。そして、３次元凸形
レンズ５から距離ｈの加工位置Ｔの絶縁層６に照射され
るレーザビーム１の形状は、コーナーミラー２に入射す
るレーザビーム１に対し、Ｙ方向に５〜７倍に拡大さ
れ、Ｘ方向に１／５〜１／７に縮小された略線状の形状
になる。そして、略線状のレーザビーム１により絶縁層
６を線の幅方向に走査させると、供給された熱はＸ方向
に速やかに拡散・放熱される。この結果、絶縁層６に加
える供給熱量が同一であっても、加工部の温度上昇を抑
制でき、銅箔の酸化や樹脂の炭化を大巾に改善すること
ができた。Hereinafter, the operation will be described. Corner mirror 2
To make the traveling direction of the laser beam 1 vertical. Then, the light is first converged in the X direction by a two-dimensional convex cylindrical lens 3 (hereinafter, referred to as a two-dimensional convex lens 3). Next, a two-dimensional concave cylindrical lens 4 (hereinafter referred to as 2
It is called a dimensional concave lens 4. ) To enlarge in the Y direction. Further, the light is converged in the X and Y directions by a three-dimensional convex cylindrical lens 5 (hereinafter referred to as a three-dimensional convex lens 5). As a result, the laser beam emitted from the three-dimensional convex lens 5 has a converging direction in the X direction and a vertical direction in the Y direction. The shape of the laser beam 1 applied to the insulating layer 6 at the processing position T at a distance h from the three-dimensional convex lens 5 is 5 to 7 times larger than the laser beam 1 incident on the corner mirror 2 in the Y direction. It becomes a substantially linear shape that is enlarged and reduced to 1/5 to 1/7 in the X direction. When the insulating layer 6 is scanned in the width direction of the line by the substantially linear laser beam 1, the supplied heat is quickly diffused and radiated in the X direction. As a result, even if the amount of heat supplied to the insulating layer 6 was the same, the rise in the temperature of the processed portion could be suppressed, and the oxidation of the copper foil and the carbonization of the resin could be greatly improved.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、図４に点線で
示すように、加工位置Ｔに供給されるＹ方向のエネルギ
密度の大きさは、中央部が高く周辺部にかけて減少する
略凸形になった。なお、図では理解を容易にするため、
誇張して表示してある。そして、絶縁層６を除去できる
エネルギ密度値は上限値Ｒと下限値Ｋとの間であり、エ
ネルギ密度Ｋ未満では絶縁層を除去できず、上限値Ｒを
超えると銅箔の酸化や樹脂の炭化が発生する。このた
め、３次元凸形レンズ５の長さＬＭに対して加工可能な
範囲ＡＢが狭かった。この場合、ＬＡ、ＭＢの範囲も加
工ができるように走査速度を遅くすると、エネルギ密度
が全体に増加して、中央部付近が上限値Ｒを超えた。そ
こで、２次元凹形レンズ４の拡大率を広げることによ
り、中央部と周辺部の差を小さくして（エネルギ密度の
分布曲線の傾斜を緩やかにして）、エネルギ密度を図４
の実線で示すものにすることにより、ａＡ、ｂＢの範囲
も加工できるようにしていた。しかし、３次元凸形レン
ズ５の長さＬＭに近付けることができなかった。また、
Ｙ方向の拡大率を広げたことにより、加工に寄与しない
レーザビームの割合が増加して熱効率が低下した。However, as shown by the dotted line in FIG. 4, the magnitude of the energy density in the Y direction supplied to the machining position T is substantially convex at the center and decreases toward the periphery. became. In addition, in the figure, in order to facilitate understanding,
It is exaggerated. The energy density value at which the insulating layer 6 can be removed is between the upper limit value R and the lower limit value K. If the energy density value is less than K, the insulating layer cannot be removed. Carbonization occurs. Therefore, the range AB that can be processed with respect to the length LM of the three-dimensional convex lens 5 is narrow. In this case, when the scanning speed was reduced so that the range of LA and MB could be processed, the energy density increased as a whole and the vicinity of the center exceeded the upper limit R. Therefore, by increasing the magnification of the two-dimensional concave lens 4, the difference between the central part and the peripheral part is reduced (the slope of the energy density distribution curve is made gentle), and the energy density is reduced as shown in FIG.
, The range of aA and bB can be processed. However, it was not possible to approach the length LM of the three-dimensional convex lens 5. Also,
By increasing the magnification in the Y direction, the proportion of the laser beam not contributing to the processing increased, and the thermal efficiency decreased.
【０００６】本発明の目的は、上記した課題を解決し、
加工位置ＴにおけるＹ方向の加工範囲を拡大することに
より加工のための走査回数を減らして作業性を向上させ
ると共に、熱効率を改良することができるレーザ加工ヘ
ッドを提供するにある。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems,
An object of the present invention is to provide a laser processing head capable of improving the workability by reducing the number of scans for processing by expanding the processing range in the Y direction at the processing position T and improving thermal efficiency.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記した課題は、２次元
凸形シリンドリカルレンズと、２次元凹形シリンドリカ
ルレンズと、３次元凸形シリンドリカルレンズとを備
え、矩形あるいは矩形に整形したレーザビームを、前記
２次元凸形シリンドリカルレンズによりＸ方向に収束さ
せ、Ｘ方向に収束させたレーザビームを前記２次元凹形
シリンドリカルレンズによりＹ方向に拡散させ、Ｙ方向
に拡散させたレーザビームを前記３次元凸形シリンドリ
カルレンズによりＸ、Ｙ方向に収束させて線状のレーザ
ビームに形成するようにしたレーザ加工ヘッドにおい
て、２個の鏡を設け、反射面を互いに向き合わせた前記
鏡をＹ方向に隔てて前記２次元凹形シリンドリカルレン
ズと前記３次元凸形シリンドリカルレンズとの間に配置
し、Ｙ方向に拡散するレーザビームの一部を前記鏡には
さまれる加工区間に反射させることにより解決される。An object of the present invention is to provide a laser beam having a two-dimensional convex cylindrical lens, a two-dimensional concave cylindrical lens, and a three-dimensional convex cylindrical lens. The laser beam converged in the X direction is converged in the X direction by the two-dimensional convex cylindrical lens, and the laser beam converged in the X direction is diffused in the Y direction by the two-dimensional concave cylindrical lens. In a laser processing head which is converged in the X and Y directions by a cylindrical lens to form a linear laser beam, two mirrors are provided, and the mirrors whose reflection surfaces face each other are separated in the Y direction. It is arranged between the two-dimensional concave cylindrical lens and the three-dimensional convex cylindrical lens, and diffuses in the Y direction. Some of Zabimu be solved by reflecting the machining interval sandwiched the lens.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を説
明する。図１は本発明の一実施の形態に係るレーザ加工
ヘッドの光学系の構成図で、図３と同じものは同一の符
号を付してある。８は平板状の全反射ミラーで、３次元
凸形シリンドリカルレンズ５の両端に配置されている。
そして、全反射ミラー８は３次元凸形レンズ５の中央端
部を支点にして回転自在であり、図示しない手段により
固定できるように構成されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below. FIG. 1 is a configuration diagram of an optical system of a laser processing head according to an embodiment of the present invention. The same components as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals. Reference numeral 8 denotes a flat total reflection mirror which is disposed at both ends of the three-dimensional convex cylindrical lens 5.
The total reflection mirror 8 is rotatable about the central end of the three-dimensional convex lens 5 as a fulcrum, and is configured to be fixed by means (not shown).
【０００９】以下、動作を説明する。図２は全反射ミラ
ー８配置部の拡大図で、加工位置Ｔにおけるエネルギ密
度を併記してある。いま、Ｙ方向に拡散するレーザビー
ム１のうち端部のレーザビーム１ｒに着目する。なお、
以下の説明は、図２における左右で同一であるから、添
字Ｒを付して示す右側部分について説明し、添字Ｌを付
して示す左側部分については説明を省略する。点ＦRに
おいてサイドミラー８に全反射されたレーザビーム１ｒ
Rは、３次元凸形レンズ５上の点ＧR、ＨRおよび加工位
置Ｔ上の点ＪRを結ぶ経路を通る。また、３次元凸形レ
ンズ５の上側端部ＵRにおいてサイドミラー８に全反射
されたレーザビーム１ｐRは、３次元凸形レンズ５上の
点ＶRおよび加工位置Ｔ上の点ＷRを結ぶ経路を通る。す
なわち、直接供給されるレーザビーム１のエネルギに、
レーザビーム１ｐRとレーザビーム１ｒRに挾まれるレー
ザビーム１のエネルギが加算される。The operation will be described below. FIG. 2 is an enlarged view of the arrangement portion of the total reflection mirror 8, and also shows the energy density at the processing position T. Attention is now focused on the laser beam 1r at the end of the laser beam 1 diffused in the Y direction. In addition,
Since the following description is the same for the left and right in FIG. 2, only the right portion indicated by the suffix R will be described, and the description of the left portion indicated by the suffix L will be omitted. Laser beam 1r totally reflected by side mirror 8 at point F R
R is a point on the three-dimensional convex lens 5 G R, through the path connecting the points J R on H R and processing position T. The laser beam 1p R totally reflected on the side mirrors 8 at the upper end U R of the three-dimensional convex lens 5, the point W R on V R and the machining position a point T on the three-dimensional convex lens 5 Take the connecting route. That is, the energy of the directly supplied laser beam 1
Energy of the laser beam 1 that is sandwiched laser beam 1p R and the laser beam 1r R is added.
【００１０】この結果、実線で示す加工位置Ｔにおける
エネルギ密度分布は、周辺部が中央部付近と同等または
それ以上になり、２点鎖線で示す従来のエネルギ密度分
布（図４により説明したものである。）に比べ、下限値
Ｋ以上のエネルギ密度の範囲が拡大する。したがって、
走査回数を減らすことができる。また、周辺部が中央部
より大きくなるから、中央部すなわち、レーザビーム１
のエネルギを減らすことができる。なお、サイドミラー
８の角度θを調整することにより、加工に適するエネル
ギ分布が最も広くなるようにすれば、より効果を上げる
ことができる。As a result, the energy density distribution at the processing position T indicated by the solid line is equal to or greater than the vicinity of the center at the peripheral portion, and the conventional energy density distribution indicated by the two-dot chain line (as described with reference to FIG. 4). ), The range of the energy density equal to or more than the lower limit K is expanded. Therefore,
The number of scans can be reduced. Further, since the peripheral portion is larger than the central portion, the central portion, that is, the laser beam 1
Energy can be reduced. If the angle θ of the side mirror 8 is adjusted so that the energy distribution suitable for processing is maximized, the effect can be further improved.
【００１１】なお、上記ではサイドミラー８を平板状の
ものとしたが、凸形あるいは凹形にしてもよい。また、
サイドミラー８の角度を調整可能に構成したが、固定で
あってもよい。In the above description, the side mirror 8 is flat, but may be convex or concave. Also,
Although the angle of the side mirror 8 is configured to be adjustable, it may be fixed.
【００１２】[0012]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
２個の鏡を設け、反射面を互いに向き合わせた前記鏡を
Ｙ方向に隔てて前記２次元凹形シリンドリカルレンズと
前記３次元凸形シリンドリカルレンズとの間に配置し、
Ｙ方向に拡散するレーザビームの一部を前記鏡にはさま
れる区間に反射させるようにしたから、レーザビームの
強さが従来と同一であっても、加工範囲を広げることが
できる。したがって、走査回数を減らすことができ、作
業性が向上する。また、従来利用していなかった、エネ
ルギを使うから、熱効率が向上する。As described above, according to the present invention,
Two mirrors are provided, and the mirrors whose reflection surfaces are opposed to each other are arranged between the two-dimensional concave cylindrical lens and the three-dimensional convex cylindrical lens with a distance in the Y direction,
Since a part of the laser beam diffused in the Y direction is reflected to the section sandwiched between the mirrors, the processing range can be widened even if the intensity of the laser beam is the same as the conventional one. Therefore, the number of scans can be reduced, and workability is improved. In addition, since energy is used, which has not been conventionally used, thermal efficiency is improved.
【図１】本発明の一実施の形態に係るレーザ加工ヘッド
の光学系の構成図。FIG. 1 is a configuration diagram of an optical system of a laser processing head according to an embodiment of the present invention.
【図２】全反射ミラー８配置部の拡大図。FIG. 2 is an enlarged view of an arrangement portion of a total reflection mirror 8;
【図３】従来のレーザ加工ヘッドの光学系の構成図。FIG. 3 is a configuration diagram of an optical system of a conventional laser processing head.
【図４】従来の加工位置Ｔに供給されるＹ方向のエネル
ギ密度の大きさを示す図。FIG. 4 is a diagram showing the magnitude of the energy density in the Y direction supplied to a conventional processing position T.
１ レーザビーム ３ ２次元凸形シリンドリカルレンズ ４ ２次元凹形シリンドリカルレンズ ５ ３次元凸形シリンドリカルレンズ ８ 鏡 Ｔ 加工位置 Reference Signs List 1 laser beam 3 two-dimensional convex cylindrical lens 4 two-dimensional concave cylindrical lens 5 three-dimensional convex cylindrical lens 8 mirror T processing position
Claims (1)
次元凹形シリンドリカルレンズと、３次元凸形シリンド
リカルレンズとを備え、矩形あるいは矩形に整形したレ
ーザビームを、前記２次元凸形シリンドリカルレンズに
よりＸ方向に収束させ、Ｘ方向に収束させたレーザビー
ムを前記２次元凹形シリンドリカルレンズによりＹ方向
に拡散させ、Ｙ方向に拡散させたレーザビームを前記３
次元凸形シリンドリカルレンズによりＸ、Ｙ方向に収束
させて線状のレーザビームに形成するようにしたレーザ
加工ヘッドにおいて、２個の鏡を設け、反射面を互いに
向き合わせた前記鏡をＹ方向に隔てて前記２次元凹形シ
リンドリカルレンズと前記３次元凸形シリンドリカルレ
ンズとの間に配置し、Ｙ方向に拡散するレーザビームの
一部を前記鏡にはさまれる加工区間に反射させるように
したことを特徴とするレーザ加工ヘッド。1. A two-dimensional convex cylindrical lens,
A two-dimensional concave cylindrical lens and a three-dimensional convex cylindrical lens are provided. A rectangular or rectangular shaped laser beam is converged in the X direction by the two-dimensional convex cylindrical lens. The two-dimensional concave cylindrical lens diffuses the laser beam in the Y direction.
In a laser processing head which is converged in the X and Y directions by a two-dimensional convex cylindrical lens to form a linear laser beam, two mirrors are provided, and the mirrors whose reflecting surfaces face each other are moved in the Y direction. It is arranged between the two-dimensional concave cylindrical lens and the three-dimensional convex cylindrical lens with an interval, and reflects a part of the laser beam diffused in the Y direction to a processing section sandwiched by the mirror. Laser processing head characterized by the above-mentioned.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9222505A JPH1158057A (en) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | Laser machining head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9222505A JPH1158057A (en) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | Laser machining head |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1158057A true JPH1158057A (en) | 1999-03-02 |
Family
ID=16783488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9222505A Withdrawn JPH1158057A (en) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | Laser machining head |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1158057A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102879908A (en) * | 2012-10-24 | 2013-01-16 | 北京凯普林光电科技有限公司 | Compensation light source system and dynamic image detecting device for train operation fault |
| CN111047798A (en) * | 2019-11-29 | 2020-04-21 | 东莞市万德光电科技有限公司 | Linear spot lens, linear optical device and pos machine optical scanning system |
-
1997
- 1997-08-19 JP JP9222505A patent/JPH1158057A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102879908A (en) * | 2012-10-24 | 2013-01-16 | 北京凯普林光电科技有限公司 | Compensation light source system and dynamic image detecting device for train operation fault |
| CN102879908B (en) * | 2012-10-24 | 2015-01-21 | 北京凯普林光电科技有限公司 | Compensation light source system and dynamic image detecting device for train operation fault |
| CN111047798A (en) * | 2019-11-29 | 2020-04-21 | 东莞市万德光电科技有限公司 | Linear spot lens, linear optical device and pos machine optical scanning system |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20041102 |