JP2001071167A - レーザ加工方法及び加工装置 - Google Patents
レーザ加工方法及び加工装置Info
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- JP2001071167A JP2001071167A JP25119299A JP25119299A JP2001071167A JP 2001071167 A JP2001071167 A JP 2001071167A JP 25119299 A JP25119299 A JP 25119299A JP 25119299 A JP25119299 A JP 25119299A JP 2001071167 A JP2001071167 A JP 2001071167A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 被加工部材に照射されるレーザ光のスポット
形状に、ガルバノスキャナ及びｆθレンズに起因する光
学的歪みが現れないようにしたレーザ加工方法を提供す
ること。 【解決手段】 レーザ発振器からのレーザ光が第１、第
２のガルバノスキャナ４０、５０及びｆθレンズ６０を
経由することによりレーザ光の断面形状に与えられる光
学的歪みをあらかじめ計測し、計測された光学的歪みを
考慮した通過穴を持つマスクを第１のガルバノスキャナ
４０の入射側に設けることにより、ワーク７０上におけ
るレーザ光のスポット形状が四角形になるようにし、こ
の四角形のスポット形状を持つレーザ光により加工を行
う。
形状に、ガルバノスキャナ及びｆθレンズに起因する光
学的歪みが現れないようにしたレーザ加工方法を提供す
ること。 【解決手段】 レーザ発振器からのレーザ光が第１、第
２のガルバノスキャナ４０、５０及びｆθレンズ６０を
経由することによりレーザ光の断面形状に与えられる光
学的歪みをあらかじめ計測し、計測された光学的歪みを
考慮した通過穴を持つマスクを第１のガルバノスキャナ
４０の入射側に設けることにより、ワーク７０上におけ
るレーザ光のスポット形状が四角形になるようにし、こ
の四角形のスポット形状を持つレーザ光により加工を行
う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パルス状のレーザ
光を照射して被加工部材にマーキングや穴あけを行った
り、被加工部材の切断を行うレーザ加工方法及び加工装
置に関する。
光を照射して被加工部材にマーキングや穴あけを行った
り、被加工部材の切断を行うレーザ加工方法及び加工装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＯ2 レーザ発振器やＹＡＧレーザ発振
器からのパルス状のレーザ光を用いて被加工部材にマー
キングや大きな穴あけを行ったり、切断する加工が行わ
れている。被加工部材は、特にプリント配線基板のよう
な樹脂基板が対象とされることが多い。
器からのパルス状のレーザ光を用いて被加工部材にマー
キングや大きな穴あけを行ったり、切断する加工が行わ
れている。被加工部材は、特にプリント配線基板のよう
な樹脂基板が対象とされることが多い。
【０００３】このような加工を行うためのレーザ加工装
置は、通常、レーザ発振器からのパルス状のレーザ光を
被加工部材上においてＸ軸方向及びＹ軸方向に振らせる
ための一対のガルバノスキャナと、この一対のガルバノ
スキャナからのレーザ光を被加工部材に垂直に照射する
ためのｆθレンズとを備えている。
置は、通常、レーザ発振器からのパルス状のレーザ光を
被加工部材上においてＸ軸方向及びＹ軸方向に振らせる
ための一対のガルバノスキャナと、この一対のガルバノ
スキャナからのレーザ光を被加工部材に垂直に照射する
ためのｆθレンズとを備えている。
【０００４】図２を参照して簡単に説明すると、レーザ
発振器から出力されたパルス状のレーザ光は、第１、第
２のガルバノスキャナ４０、５０に導入される。第１、
第２のガルバノスキャナ４０、５０は、レーザ光をワー
ク（被加工部材）７０の加工領域７１上においてＸ軸方
向、Ｙ軸方向に振らせるためのものである。第１のガル
バノスキャナ４０は、ガルバノ駆動系４１の駆動軸にス
キャンミラー４２を取り付けて成り、第２のガルバノス
キャナ５０は、ガルバノ駆動系５１の駆動軸にスキャン
ミラー５２を取り付けて成る。第１、第２のガルバノス
キャナ４０、５０によりＸ軸方向、Ｙ軸方向に振られる
ことで斜めになったレーザ光は、ｆθレンズ６０により
ワーク７０の加工領域７１に垂直に照射される。加工領
域７１のサイズは、通常、一辺が５０ｍｍ程度の正方形
の領域である。
発振器から出力されたパルス状のレーザ光は、第１、第
２のガルバノスキャナ４０、５０に導入される。第１、
第２のガルバノスキャナ４０、５０は、レーザ光をワー
ク（被加工部材）７０の加工領域７１上においてＸ軸方
向、Ｙ軸方向に振らせるためのものである。第１のガル
バノスキャナ４０は、ガルバノ駆動系４１の駆動軸にス
キャンミラー４２を取り付けて成り、第２のガルバノス
キャナ５０は、ガルバノ駆動系５１の駆動軸にスキャン
ミラー５２を取り付けて成る。第１、第２のガルバノス
キャナ４０、５０によりＸ軸方向、Ｙ軸方向に振られる
ことで斜めになったレーザ光は、ｆθレンズ６０により
ワーク７０の加工領域７１に垂直に照射される。加工領
域７１のサイズは、通常、一辺が５０ｍｍ程度の正方形
の領域である。
【０００５】この種のガルバノスキャナは２００〜８０
０（Ｈｚ）の駆動周波数で応答可能である。なお、ワー
ク７０は、これをＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動させること
のできるＸ−Ｙステージ上に載置されるが、ここではＸ
−Ｙステージ及びその駆動系についての図示、説明は省
略する。
０（Ｈｚ）の駆動周波数で応答可能である。なお、ワー
ク７０は、これをＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動させること
のできるＸ−Ｙステージ上に載置されるが、ここではＸ
−Ｙステージ及びその駆動系についての図示、説明は省
略する。
【０００６】このようなレーザ加工装置において、被加
工部材に照射されるレーザ光のスポット形状は通常、円
形である。しかし、円形のスポット形状を持つレーザ光
による加工では、特に板状の被加工部材に大きな四角形
の穴を形成するような加工の場合、四角形の縁部におけ
る加工線の直線性が悪くなる。これは、図３に示される
ように、円形のスポット形状を持つレーザ光を定ピッチ
で照射した場合には、そのスポット形状の円弧部分が四
角形の縁部における加工線を規定することになるからで
ある。これは特に、四角形のコーナ部において顕著に現
れる。
工部材に照射されるレーザ光のスポット形状は通常、円
形である。しかし、円形のスポット形状を持つレーザ光
による加工では、特に板状の被加工部材に大きな四角形
の穴を形成するような加工の場合、四角形の縁部におけ
る加工線の直線性が悪くなる。これは、図３に示される
ように、円形のスポット形状を持つレーザ光を定ピッチ
で照射した場合には、そのスポット形状の円弧部分が四
角形の縁部における加工線を規定することになるからで
ある。これは特に、四角形のコーナ部において顕著に現
れる。
【０００７】四角形の縁部における加工線の直線性を良
くするためには、円形のスポット光を非常に小さいピッ
チで照射すれば良いが、このようにすると加工時間が長
くなる。あるいはまた、被加工部材に照射されるレーザ
光のスポット形状を四角形にすることが考えられる。こ
のためには、レーザ光の断面形状を四角形にするための
マスクを配置すれば良く、このようなマスクは、第１の
ガルバノスキャナ４０の入射側に配置することが考えら
れる。
くするためには、円形のスポット光を非常に小さいピッ
チで照射すれば良いが、このようにすると加工時間が長
くなる。あるいはまた、被加工部材に照射されるレーザ
光のスポット形状を四角形にすることが考えられる。こ
のためには、レーザ光の断面形状を四角形にするための
マスクを配置すれば良く、このようなマスクは、第１の
ガルバノスキャナ４０の入射側に配置することが考えら
れる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなマスクを用いたとしても、上記のような問題点を
完全に解消することは困難である。これは、上記のよう
なガルバノスキャナ及びｆθレンズを備えたレーザ加工
装置では、被加工部材に照射されるレーザ光のスポット
形状が２種類の光学的歪みを持つことが避けられないか
らである。
ようなマスクを用いたとしても、上記のような問題点を
完全に解消することは困難である。これは、上記のよう
なガルバノスキャナ及びｆθレンズを備えたレーザ加工
装置では、被加工部材に照射されるレーザ光のスポット
形状が２種類の光学的歪みを持つことが避けられないか
らである。
【０００９】第１の光学的歪みはガルバノスキャナに起
因するもので、図４（ａ）に示すように、スキャンミラ
ーの制御角と加工位置との関係から生ずるピンクッショ
ン歪みと呼ばれる歪みである。第２の光学的歪みはｆθ
レンズに起因するもので、図４（ｂ）に示すように、ｆ
θレンズを構成している複数のレンズが設計値から外れ
ることにより生ずるリニアリティ歪みと呼ばれる歪みで
ある。そして、被加工部材に照射されるレーザ光のスポ
ット形状には、図４（ｃ）に示すように、上記の第１、
第２の光学的歪みが合成された合成歪みが現れる。この
ような合成歪みにより、第１のガルバノスキャナ４０に
入射するレーザ光の断面形状が四角形であったとして
も、ワーク７０上に照射されるレーザ光のスポット形状
は、四角形ではなく丸みを帯びてしまう。
因するもので、図４（ａ）に示すように、スキャンミラ
ーの制御角と加工位置との関係から生ずるピンクッショ
ン歪みと呼ばれる歪みである。第２の光学的歪みはｆθ
レンズに起因するもので、図４（ｂ）に示すように、ｆ
θレンズを構成している複数のレンズが設計値から外れ
ることにより生ずるリニアリティ歪みと呼ばれる歪みで
ある。そして、被加工部材に照射されるレーザ光のスポ
ット形状には、図４（ｃ）に示すように、上記の第１、
第２の光学的歪みが合成された合成歪みが現れる。この
ような合成歪みにより、第１のガルバノスキャナ４０に
入射するレーザ光の断面形状が四角形であったとして
も、ワーク７０上に照射されるレーザ光のスポット形状
は、四角形ではなく丸みを帯びてしまう。
【００１０】そこで、本発明の課題は、被加工部材に照
射されるレーザ光のスポット形状に、ガルバノスキャナ
及びｆθレンズに起因する光学的歪みが現れないように
したレーザ加工方法を提供することにある。
射されるレーザ光のスポット形状に、ガルバノスキャナ
及びｆθレンズに起因する光学的歪みが現れないように
したレーザ加工方法を提供することにある。
【００１１】本発明の他の課題は、上記のレーザ加工方
法に適したレーザ加工装置を提供することにある。
法に適したレーザ加工装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、レーザ発振器
からのパルス状のレーザ光を一対のガルバノスキャナ及
びｆθレンズを通して被加工部材上においてＸ軸方向及
びＹ軸方向に振らせると共に垂直に照射することによ
り、前記被加工部材に所定の加工を行うレーザ加工方法
において、前記レーザ発振器からのレーザ光が前記一対
のガルバノスキャナ及び前記ｆθレンズを経由すること
によりレーザ光の断面形状に与えられる光学的歪みをあ
らかじめ計測し、計測された前記光学的歪みを考慮した
通過穴を持つマスクを前記一対のガルバノスキャナの入
射側に設けることにより、前記被加工部材上におけるレ
ーザ光のスポット形状が四角形になるようにし、前記四
角形のスポット形状を持つレーザ光により加工を行うこ
とを特徴とする。
からのパルス状のレーザ光を一対のガルバノスキャナ及
びｆθレンズを通して被加工部材上においてＸ軸方向及
びＹ軸方向に振らせると共に垂直に照射することによ
り、前記被加工部材に所定の加工を行うレーザ加工方法
において、前記レーザ発振器からのレーザ光が前記一対
のガルバノスキャナ及び前記ｆθレンズを経由すること
によりレーザ光の断面形状に与えられる光学的歪みをあ
らかじめ計測し、計測された前記光学的歪みを考慮した
通過穴を持つマスクを前記一対のガルバノスキャナの入
射側に設けることにより、前記被加工部材上におけるレ
ーザ光のスポット形状が四角形になるようにし、前記四
角形のスポット形状を持つレーザ光により加工を行うこ
とを特徴とする。
【００１３】本発明によればまた、レーザ発振器からの
パルス状のレーザ光を被加工部材上においてＸ軸方向及
びＹ軸方向に振らせるための一対のガルバノスキャナと
該一対のガルバノスキャナからのレーザ光を前記被加工
部材に垂直に照射するためのｆθレンズとを備えたレー
ザ加工装置において、前記一対のガルバノスキャナの入
射側に、前記レーザ光の通過穴を持つマスクを配置し、
前記通過穴は、前記レーザ発振器からのレーザ光が前記
一対のガルバノスキャナ及び前記ｆθレンズを経由する
ことでレーザ光の断面形状に与えられる光学的歪みを補
正することができる形状を有することによって、前記被
加工部材上におけるレーザ光のスポット形状が四角形に
なるようにされていることを特徴とするレーザ加工装置
が提供される。
パルス状のレーザ光を被加工部材上においてＸ軸方向及
びＹ軸方向に振らせるための一対のガルバノスキャナと
該一対のガルバノスキャナからのレーザ光を前記被加工
部材に垂直に照射するためのｆθレンズとを備えたレー
ザ加工装置において、前記一対のガルバノスキャナの入
射側に、前記レーザ光の通過穴を持つマスクを配置し、
前記通過穴は、前記レーザ発振器からのレーザ光が前記
一対のガルバノスキャナ及び前記ｆθレンズを経由する
ことでレーザ光の断面形状に与えられる光学的歪みを補
正することができる形状を有することによって、前記被
加工部材上におけるレーザ光のスポット形状が四角形に
なるようにされていることを特徴とするレーザ加工装置
が提供される。
【００１４】なお、前記マスクの通過穴は、四角形の四
辺をそれぞれ内側に湾曲させた略菱形形状を持つことを
特徴とする。
辺をそれぞれ内側に湾曲させた略菱形形状を持つことを
特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１を参照して、本発明の実施の
形態について説明する。本形態は、図２で説明した第１
のガルバノスキャナ４０の入射側に配置されるマスクの
形状を改善した点に特徴を有する。従って、レーザ加工
装置としての構成は、図２に示されたものと同じで良
い。以下では、図２をも参照して説明を行う。
形態について説明する。本形態は、図２で説明した第１
のガルバノスキャナ４０の入射側に配置されるマスクの
形状を改善した点に特徴を有する。従って、レーザ加工
装置としての構成は、図２に示されたものと同じで良
い。以下では、図２をも参照して説明を行う。
【００１６】本形態においては、第１、第２のガルバノ
スキャナ４０、５０、ｆθレンズ６０に起因する第１、
第２の光学的歪みには再現性があることに着目し、第
１、第２の光学的歪みの合成歪みをあらかじめ計測す
る。これは、ワーク７０上におけるレーザ光のスポット
形状を観察することで実現できる。
スキャナ４０、５０、ｆθレンズ６０に起因する第１、
第２の光学的歪みには再現性があることに着目し、第
１、第２の光学的歪みの合成歪みをあらかじめ計測す
る。これは、ワーク７０上におけるレーザ光のスポット
形状を観察することで実現できる。
【００１７】図１（ａ）は、第１のガルバノスキャナ４
０の入射側に配置されるマスクの通過穴１０の形状を示
す。通過穴１０は、計測された第１、第２の光学的歪み
の合成歪みを考慮した形状を持つ。この形状は、レーザ
発振器からのレーザ光が第１、第２のガルバノスキャナ
４０、５０及びｆθレンズ６０を経由することでレーザ
光の断面形状に与えられる合成歪みを補正することがで
きる形状であり、四角形の四辺をそれぞれ内側に湾曲さ
せた略菱形形状である。
０の入射側に配置されるマスクの通過穴１０の形状を示
す。通過穴１０は、計測された第１、第２の光学的歪み
の合成歪みを考慮した形状を持つ。この形状は、レーザ
発振器からのレーザ光が第１、第２のガルバノスキャナ
４０、５０及びｆθレンズ６０を経由することでレーザ
光の断面形状に与えられる合成歪みを補正することがで
きる形状であり、四角形の四辺をそれぞれ内側に湾曲さ
せた略菱形形状である。
【００１８】このような通過穴１０を持つマスクを使用
することによって、ワーク７０上におけるレーザ光のス
ポット形状が、図１（ｂ）に示すように、四角形になる
ようにすることができる。
することによって、ワーク７０上におけるレーザ光のス
ポット形状が、図１（ｂ）に示すように、四角形になる
ようにすることができる。
【００１９】このような四角形のスポット形状を持つレ
ーザ光で加工を行うことにより、例えば樹脂基板に四角
形の大きな穴を形成するような場合、四角形の穴の縁部
における加工線の直線性が良くなることは明らかであ
る。そして、四角形のスポット形状を持つレーザ光の照
射ピッチも大きくすることができ、これは加工時間が短
くなることを意味する。加えて、四角形の穴のコーナ部
においても直角度の優れた加工を行うことができる。
ーザ光で加工を行うことにより、例えば樹脂基板に四角
形の大きな穴を形成するような場合、四角形の穴の縁部
における加工線の直線性が良くなることは明らかであ
る。そして、四角形のスポット形状を持つレーザ光の照
射ピッチも大きくすることができ、これは加工時間が短
くなることを意味する。加えて、四角形の穴のコーナ部
においても直角度の優れた加工を行うことができる。
【００２０】本発明は特に、樹脂材料による被加工部材
にマーキングやスポット形状に比して十分に大きな穴あ
けを行ったり、被加工部材の切断を行うレーザ加工に適
している。
にマーキングやスポット形状に比して十分に大きな穴あ
けを行ったり、被加工部材の切断を行うレーザ加工に適
している。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、被加工部材の切断や大
きな穴を形成したりマーキングを行うレーザ加工におい
て、切断エッジ、穴のエッジ及びマーキングのエッジの
直線性に優れ、穴のコーナ部の直角度に優れるレーザ加
工が可能となる。
きな穴を形成したりマーキングを行うレーザ加工におい
て、切断エッジ、穴のエッジ及びマーキングのエッジの
直線性に優れ、穴のコーナ部の直角度に優れるレーザ加
工が可能となる。
【図１】本発明において使用されるマスクの通過穴の形
状と、これによって得られる被加工部材上でのレーザ光
のスポット形状を示した図である。
状と、これによって得られる被加工部材上でのレーザ光
のスポット形状を示した図である。
【図２】本発明が適用されるレーザ加工装置に備えられ
る一対のガルバノスキャナとｆθレンズ光学系の構成を
示した図である。
る一対のガルバノスキャナとｆθレンズ光学系の構成を
示した図である。
【図３】円形のスポット形状を持つレーザ光により大き
な穴あけを行う場合の穴のエッジの直線性及び穴のコー
ナ部の直角度を説明するための図である。
な穴あけを行う場合の穴のエッジの直線性及び穴のコー
ナ部の直角度を説明するための図である。
【図４】図２に示された一対のガルバノスキャナによる
光学的歪みとｆθレンズによる光学的歪みとそれらの合
成歪みの例を示した図である。
光学的歪みとｆθレンズによる光学的歪みとそれらの合
成歪みの例を示した図である。
【符号の説明】 １０ マスクの通過穴 ４０ 第１のガルバノスキャナ ４１、５１ ガルバノ駆動系 ５０ 第２のガルバノスキャナ ４２、５２ スキャンミラー ６０ ｆθレンズ ７０ ワーク ７１ 加工領域
Claims (3)
- 【請求項１】 レーザ発振器からのパルス状のレーザ光
を一対のガルバノスキャナ及びｆθレンズを通して被加
工部材上に照射することにより、前記被加工部材に所定
の加工を行うレーザ加工方法において、 前記レーザ発振器からのレーザ光が前記一対のガルバノ
スキャナ及び前記ｆθレンズを経由することによりレー
ザ光の断面形状に与えられる光学的歪みをあらかじめ計
測し、 計測された前記光学的歪みを考慮した通過穴を持つマス
クを前記一対のガルバノスキャナの入射側に設けること
により、前記被加工部材上におけるレーザ光のスポット
形状が四角形になるようにし、 前記四角形のスポット形状を持つレーザ光により加工を
行うことを特徴とするレーザ加工方法。 - 【請求項２】 レーザ発振器からのパルス状のレーザ光
を被加工部材上においてＸ軸方向及びＹ軸方向に振らせ
るための一対のガルバノスキャナと該一対のガルバノス
キャナからのレーザ光を前記被加工部材に照射するため
のｆθレンズとを備えたレーザ加工装置において、 前記一対のガルバノスキャナの入射側に、前記レーザ光
の通過穴を持つマスクを配置し、前記通過穴は、前記レ
ーザ発振器からのレーザ光が前記一対のガルバノスキャ
ナ及び前記ｆθレンズを経由することでレーザ光の断面
形状に与えられる光学的歪みを補正することができる形
状を有することによって、前記被加工部材上におけるレ
ーザ光のスポット形状が四角形になるようにされている
ことを特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項３】 請求項２記載のレーザ加工装置におい
て、前記マスクの通過穴は、四角形の四辺をそれぞれ内
側に湾曲させた略菱形形状を持つことを特徴とするレー
ザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25119299A JP2001071167A (ja) | 1999-09-06 | 1999-09-06 | レーザ加工方法及び加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25119299A JP2001071167A (ja) | 1999-09-06 | 1999-09-06 | レーザ加工方法及び加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001071167A true JP2001071167A (ja) | 2001-03-21 |
Family
ID=17219062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25119299A Withdrawn JP2001071167A (ja) | 1999-09-06 | 1999-09-06 | レーザ加工方法及び加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001071167A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004110693A1 (ja) * | 2003-06-12 | 2004-12-23 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | レーザー加工方法及びレーザー加工装置 |
| JP2005246443A (ja) * | 2004-03-05 | 2005-09-15 | Y E Data Inc | レーザー露光装置による２次元コードの四角形単位セルの作成方法 |
| JP2007534930A (ja) * | 2003-07-15 | 2007-11-29 | コントロール・システメーション・インコーポレーテッド | 故障解析のための方法およびシステム |
| JP2010171233A (ja) * | 2009-01-23 | 2010-08-05 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 薄膜太陽電池のレーザ加工装置および加工方法 |
| CN102528278A (zh) * | 2010-12-30 | 2012-07-04 | 杭州中科新松光电有限公司 | 一种物料在线激光切割的方法 |
| KR102154285B1 (ko) * | 2019-04-09 | 2020-09-09 | 주식회사 레이저모션테크 | 레이저 빔 드릴링 장치 |
-
1999
- 1999-09-06 JP JP25119299A patent/JP2001071167A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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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: 20061107 |