JP2000117479A - レ―ザ加工装置および加工方法 - Google Patents

レ―ザ加工装置および加工方法

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JP2000117479A
JP2000117479A JP11285583A JP28558399A JP2000117479A JP 2000117479 A JP2000117479 A JP 2000117479A JP 11285583 A JP11285583 A JP 11285583A JP 28558399 A JP28558399 A JP 28558399A JP 2000117479 A JP2000117479 A JP 2000117479A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザの輝度を容易に変更可能な手段を提供
しビアホールの加工品質を改善する。 【解決手段】 レーザ発振器と集光レンズの間に、マス
クを配置して、そのマスクに照射するビーム径を変更す
るコリメータとコリメータを制御する制御手段を有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は以下の手段を講じる。請求項１記載のもの
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、前記コリメータの１
つを前記レーザ光線上に移動する移動手段を設けたレー
ザ加工装置を提供する。
【０００７】請求項２記載のものは、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移動手段
を設けたレーザ加工装置を提供する。
【０００８】請求項３記載のものは、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、前記コリメータの１つを前記レーザ光線上
に移動させるとともに、コリメータ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を提供する。
【０００９】請求項４記載のものは、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、コリメータを構成する少なくとも１枚以上のレンズ
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
置を提供する。
【００１０】請求項５記載のものは、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レーザ加工装置を提供する。
【００１１】請求項６記載のものは、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、前記コリメータの１つを前記レーザ光線上
に移動する移動手段と、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を提供する。
【００１２】請求項７記載のものは、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
たレーザ加工装置を提供する。
【００１３】請求項８記載のものは、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す
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を提供する。
【００１４】請求項９記載のものは、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、前記コリメータの１つを前記レーザ光線上
に移動させるとともに、コリメータ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を提供する。
【００１５】請求項１０記載のものは、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、コリメータを構成する少なくとも１枚以上のレンズ
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を提
供する。
【００１６】請求項１１記載のものは、レーザ光を出力
するレーザ発振器、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、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１
つを前記レーザ光線上に移動するステップを有するレー
ザ加工方法を提供する。
【００１７】請求項１２記載のものは、レーザ光を出力
するレーザ発振器、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、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
移動するステップを有するレーザ加工方法を提供する。
【００１８】請求項１３記載のものは、レーザ光を出力
するレーザ発振器、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、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するステップを有するレーザ加工方
法を提供する。
【００１９】請求項１４記載のものは、レーザ光を出力
するレーザ発振器、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、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１
つを前記レーザ光線上に移動させるとともに、コリメー
タを光軸方向に移動するステップを有するレーザ加工方
法を提供する。
【００２０】請求項１５記載のものは、レーザ光を出力
するレーザ発振器、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、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、コリメータを構成する少なくとも
１枚以上のレンズを光軸方向に移動するステップを有す
るレーザ加工方法を提供する。
【００２１】
【発明の実施の形態】上記第１、６及び１１の手段を実
現する構成において、前記コリメータの１つを前記レー
ザ光線上に移動する移動手段を設け、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。
【００２２】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。
【００２３】上記第２および第７の手段を実現する構成
において、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。
【００２４】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。
【００２５】上記第８の手段を実現する構成において、
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する移動手段を
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。
【００２６】また、従来のようなガスレーザを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。
【００２７】上記第３および第９の手段を実現する構成
において、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、コリメータ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。
【００２８】また、従来のようなガスレーザを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。
【００２９】上記第４および第１０の手段を実現する構
成において、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、コリメータを構成する少なくとも１枚以上のレンズ
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。
【００３０】また、従来のようなガスレーザを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。
【００３１】上記第５の手段を実現する構成において、
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。
【００３２】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。
【００３３】上記第１２の手段で、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
移動することにより、マスクに照射されるビーム径を調
整し、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。
【００３４】また、従来のようにマスクに加わるエネル
ギを少なくするためにガスレーザを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。
【００３５】上記第１３の手段で、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することにより、マスクに照射され
るビーム径を調整し、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。
【００３６】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。
【００３７】上記第１４の手段で、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、コリメー
タを光軸方向に移動することにより、マスクに照射され
るビーム径を調整し、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。
【００３８】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。
【００３９】上記第１５の手段で、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
することにより、マスクに照射されるビーム径を調整
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。
【００４０】また、従来のようなガスレーザを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。
【００４１】（参考例）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。
【００４２】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。
【００４３】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。
【００４４】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。
【００４５】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。 （実施の形態１）図３には本発明の実施の形態例を示し
た。
【００４６】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。
【００４７】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。
【００４８】それでは、図面に従い、本実施の形態例の
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１
５に照射されている。
【００４９】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。
【００５０】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２）図４には本発明の他の実施の形態例を
示した。
【００５１】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。
【００５２】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。
【００５３】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。
【００５４】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。
【００５５】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。
【００５６】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。
【００５７】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。
【００５８】（実施の形態３）図５には本発明の他の実
施の形態例を示した。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、４
８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。
【００５９】それでは、図面に従い、本実施例の動作に
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。
【００６０】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。
【００６１】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。
【００６２】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。
【００６３】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。
【００６４】以上のように各実施の形態例によればコリ
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。
【００６５】
【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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関する参考例を示す構成図
【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
【図３】本発明の実施の形態１を示す構成図
【図４】本発明の実施の形態２を示す構成図
【図５】本発明の実施の形態３を示す構成図
【図６】従来のレーザ加工装置を示す構成図
【符号の説明】
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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 27/09 Ｈ０５Ｋ 3/00 Ｎ Ｈ０５Ｋ 3/00 Ｇ０２Ｂ 27/00 Ｅ

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 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、 前記コリメータの１つを前記レーザ光線上に移動する移
    動手段を設けたレーザ加工装置。
  2. 【請求項２】 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移動手段を設けたレーザ
    加工装置。
  3. 【請求項３】 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、 前記コリメータの１つを前記レーザ光線上に移動させる
    とともに、コリメータ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。
  4. 【請求項４】 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、コリメータを
    構成する少なくとも１枚以上のレンズを光軸方向に移動
    させる移動手段を設けたレーザ加工装置。
  5. 【請求項５】 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
    段を設けたレーザ加工装置。
  6. 【請求項６】 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、 前記コリメータの１つを前記レーザ光線上に移動する移
    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。
  7. 【請求項７】 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。
  8. 【請求項８】 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する移動手段
    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。
  9. 【請求項９】 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、 前記コリメータの１つを前記レーザ光線上に移動させる
    とともに、コリメータ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。
  10. 【請求項１０】 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、コリメータを
    構成する少なくとも１枚以上のレンズを光軸方向に移動
    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。
  11. 【請求項１１】 レーザ光を出力するレーザ発振器、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、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１つを前記レーザ光線上に移動するス
    テップを有するレーザ加工方法。
  12. 【請求項１２】 レーザ光を出力するレーザ発振器、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、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するステップを有するレーザ加
    工方法。
  13. 【請求項１３】 レーザ光を出力するレーザ発振器、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、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するステップを
    有するレーザ加工方法。
  14. 【請求項１４】 レーザ光を出力するレーザ発振器、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、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１つを前記レーザ光線上に移動させる
    とともに、コリメータ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。
  15. 【請求項１５】 レーザ光を出力するレーザ発振器、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、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、コリメータを
    構成する少なくとも１枚以上のレンズを光軸方向に移動
    するステップを有するレーザ加工方法。
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