JP2001353585A - レーザトリミング装置用レーザ照射装置およびレーザパルス幅制御方法 - Google Patents
レーザトリミング装置用レーザ照射装置およびレーザパルス幅制御方法Info
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Abstract
できるようにした、レーザトリミング装置用レーザ照射
装置およびレーザパルス幅制御方法を提供する。 【解決手段】 Qスイッチユニット11aを備えたレー
ザ発振器11と、Qスイッチユニットを駆動するQスイ
ッチドライバ部13と、上記Qスイッチドライバ部を駆
動制御する制御部15と、を設けたレーザトリミング装
置用レーザ照射装置10において、上記制御部のプログ
ラマブルタイマ回路25が、Qスイッチ周波数による周
期T3にかかわらず、レーザ発振器のポンピング時間T
1を一定に保持するように、Qスイッチドライバ部を動
作させる時間T2(=T3−T1)を調整する。
Description
ジャイアントパルスのレーザ光照射により加工を行なう
レーザトリミング装置のレーザ照射装置およびジャイア
ントパルスのパルス幅制御方法に関する。
チップ抵抗器の加工のために広く利用されている。この
ようなレーザトリミング装置のレーザ照射装置は、例え
ばQスイッチユニットを備えたレーザ発振器と、Qスイ
ッチユニットを駆動するQスイッチドライバ部と、を設
けて、Qスイッチドライバ部を駆動制御することによ
り、Qスイッチを内部シャッタとして動作させて、レー
ザ発振器からのレーザ光のオンオフ制御を行なうように
している。
ち、ジャイアントパルスのみを透過させるように、Qス
イッチ周波数信号の立上りから一定時間だけレーザ光を
オンさせることにより、不要な連続発振を抑制するよう
にしている。これにより、加工すべきチップ抵抗器の加
工ピッチに応じて、加工に最適なパルス幅となるように
適宜のQスイッチ周波数を設定して、レーザ光のジャイ
アントパルスを加工対象物に照射することにより、所定
寸法の加工を行なうようにしている。
器は、例えばミニディスク(MD),デジタルビデオカ
メラ(DVC)や携帯電話を含む情報端末機器等の大量
生産に伴って、チップ抵抗器自体の単価が低下してきて
いる。このため、レーザトリミング装置においても、チ
ップ抵抗器のより高速な加工スピードそして生産性向上
が要求されてきている。これに対して、Qスイッチ周波
数は、レーザ発振器からのレーザ光のジャイアントパル
スが、加工に最適なパルス幅となるように選定されてい
るが、同一発振波長を有するレーザ発振器であっても、
レーザ発振器の励起方式、例えばランプ励起方式やレー
ザダイオード励起方式等や共振器の構成より異なる。
一定にした場合、加工に最適なパルス幅に応じてQスイ
ッチ周波数を決定してしまうと、チップ抵抗器の加工ス
ピードも決定されることになり、生産性向上を図ること
が困難である。これに対して、Qスイッチ周波数を変更
すると、例えばレーザ発振器の共振器での蛍光寿命より
短い時間でのQスイッチ制御では、ポンピング時間がレ
ーザ光のジャイアントパルスのピークエネルギーとパル
ス幅を決定することから、ポンピング時間も変動するこ
とになり、ジャイアントパルスのパルス幅も変わってし
まう。
ーザ光のパルス幅を制御する方法が、例えば特開昭57
−045905号,特開平10−305384号等に開
示されているが、これらは連続Qスイッチパルス列によ
る加工を行なうものであって、ファーストパルス(ジャ
イアントパルス)とそれに続くパルスとを同じ強度およ
びパルス幅に制御するものであるから、上述したジャイ
アントパルスのみを利用したレーザトリミング装置用レ
ーザ照射装置に利用することはできない。
たものであり、Qスイッチ周波数を変更しても、所定の
ジャイアントパルスのレーザ光を出射するようにした、
レーザトリミング装置用レーザ照射装置およびレーザパ
ルス幅制御方法の提供を目的とする。
め、本発明の請求項1記載のレーザトリミング装置用レ
ーザ照射装置は、Qスイッチユニットを備えたレーザ発
振器と、Qスイッチユニットを駆動するQスイッチドラ
イバ部と、上記Qスイッチドライバ部を駆動制御する制
御部と、を設けたレーザトリミング装置用レーザ照射装
置において、上記制御部が、Qスイッチドライバ部を駆
動制御するプログラマブルタイマ回路を備えており、こ
のプログラマブルタイマ回路が、Qスイッチ周波数によ
る周期にかかわらず、レーザ発振器のポンピング時間を
一定に保持するように、Qスイッチドライバ部を動作さ
せる時間を調整する構成としてある。
このような構成とすると、制御部のプログラマブルタイ
マ回路によりQスイッチドライバ部が駆動制御されるこ
とによって、レーザ発振器のQスイッチユニットが、Q
スイッチ周波数の一周期毎に一定のポンピング時間で発
振抑制され、光エネルギーを蓄積する。そして、ポンピ
ング時間後に、レーザ発振器がレーザ光を出射する。こ
のとき、レーザ発振器は直前の一定のポンピング時間だ
け光エネルギーを蓄積しているので、レーザ発振器が出
射するレーザ光のジャイアントパルスは、常に一定のパ
ルス幅および強度を有することになる。したがって、例
えばチップ抵抗器の加工を行なう場合、加工スピードを
高くして、Qスイッチ周波数を変更したとしても、ポン
ピング時間は常に一定に保持されるので、チップ抵抗器
の加工ピッチに合わせてQスイッチ周波数を自由に設定
することができる。これにより、チップ抵抗器の生産性
を向上させ、チップ抵抗器の生産コストをより一層低減
することができる。
置用レーザ照射装置は、レーザ発振器から出射するレー
ザ光の光路中に配置された光スイッチユニットと、光ス
イッチユニットを駆動する光スイッチドライバ部と、を
設けて、上記制御部が、さらに光スイッチドライバ部を
駆動制御するタイマ回路を備えており、このタイマ回路
が、レーザ発振器からのジャイアントパルス以外のレー
ザ光を遮断するように、光スイッチドライバ部を駆動制
御する構成としてある。レーザトリミング装置用レーザ
照射装置をこのような構成とすると、ジャイアントパル
ス以外の連続発振状態におけるレーザ発振器からのレー
ザ光が外部シャッタとして動作する光スイッチユニット
により遮断されるので、加工対象物に対してジャイアン
トパルス以外のレーザ光が照射されることがなく、ジャ
イアントパルスのみにより正確に加工を行なうことがで
きる。
置用レーザ照射装置は、加工対象物の所定項目の測定を
行ない、この測定値を目標値と比較する測定比較判定部
を設け、上記制御部が、測定比較判定部からの判定結果
に基づいて、Qスイッチドライバ部および光スイッチド
ライバ部を駆動制御する構成としてある。レーザトリミ
ング装置用レーザ照射装置をこのような構成とすると、
測定比較判定部によって、加工対象物の所定項目の測定
を行なうことにより、測定値を目標値と比較することに
より、制御部が、測定比較判定部からの判定結果に基づ
いて、Qスイッチドライバ部および光スイッチドライバ
部を駆動制御するので、ジャイアントパルスにより加工
された加工対象物の所定項目の測定値がフィードバック
されることになり、加工対象物の加工をより正確に行な
うことができる。
置用レーザ照射装置は、上記制御部が、論理回路を備え
ており、この論理回路が、測定比較判定部からの判定結
果に基づいて、プログラマブルタイマ回路およびタイマ
回路を制御する構成としてある。レーザトリミング装置
用レーザ照射装置をこのような構成とすると、加工対象
物の所定項目の測定値が目標値に満たない場合には、論
理回路がプログラマブルタイマ回路およびタイマ回路を
制御することにより、レーザ発振器から出射するジャイ
アントパルスにより加工対象物の加工を行なうが、測定
値が目標値に達している場合には、論理回路がプログラ
マブルタイマ回路およびタイマ回路を制御することによ
り、レーザ発振器からのレーザ光の発振を抑制し、加工
対象物の加工を行なわない。これにより、加工対象物の
加工をより正確に行なうことができる。
請求項5記載のレーザパルス幅制御方法は、Qスイッチ
ユニットを備えたレーザ発振器と、Qスイッチユニット
を駆動するQスイッチドライバ部と、上記Qスイッチド
ライバ部を駆動制御する制御部と、を設けたレーザトリ
ミング装置用レーザ照射装置を用いて、Qスイッチ周波
数による周期にかかわらず、レーザ発振器のポンピング
時間を一定に保持するように、プログラマブルタイマ回
路により、Qスイッチドライバ部を動作させる時間を調
整し、かつ、上記制御部により上記Qスイッチドライバ
部を動作させる時間の間だけQスイッチドライバ部を駆
動制御する構成としてある。
とすると、プログラマブルタイマ回路によりQスイッチ
ドライバ部が駆動制御されることによって、レーザ発振
器のQスイッチユニットが、Qスイッチ周波数の一周期
毎に一定のポンピング時間で発振抑制され、光エネルギ
ーを蓄積する。そして、ポンピング時間後に、レーザ発
振器がレーザ光を出射する。このとき、レーザ発振器は
直前の一定のポンピング時間だけ光エネルギーを蓄積し
ているので、レーザ発振器が出射するジャイアントパル
スは、常に一定のパルス幅および強度を有することにな
る。したがって、例えばチップ抵抗器の加工を行なう場
合、加工スピードを高くして、Qスイッチ周波数を変更
したとしても、ポンピング時間は常に一定に保持される
ので、チップ抵抗器の加工ピッチに合わせてQスイッチ
周波数を自由に設定することができる。これにより、チ
ップ抵抗器の生産性を向上させ、チップ抵抗器の生産コ
ストをより一層低減することができる。
方法は、レーザ発振器から出射するレーザ光の光路中に
配置された光スイッチユニットにより、レーザ発振器か
らのジャイアントパルス以外のレーザ光を遮断する構成
としてある。レーザパルス幅制御方法をこのような構成
とすると、ジャイアントパルス以外の連続発振状態にお
けるレーザ発振器からのレーザ光が外部シャッタとして
動作する光スイッチユニットにより遮断されるので、加
工対象物に対してジャイアントパルス以外のレーザ光が
照射されることがなく、ジャイアントパルスのみにより
正確に加工を行なうことができる。
て、図面を参照して説明する。まず、本発明のレーザ照
射装置の一実施形態について、図1から図3を参照して
説明する。図1は、本発明によるレーザ照射装置の一実
施形態を示すブロック図である。
は、レーザトリミング装置において加工対象物、例えば
チップ抵抗器の加工を行なうためのものであり、レーザ
発振器11,光スイッチユニット12,Qスイッチドラ
イバ部13,光スイッチドライバ部14と、これら二つ
のドライバ部13および14を駆動制御する制御部とし
てのレーザコントロール部16,測定比較判定部17
と、さらにこれらレーザコントロール部16,測定比較
判定部15から成る測定ユニット15の制御を行なうコ
ンピュータ18と、を備えている。
に、Qスイッチユニット11aを備えた共振器11bを
内蔵しており、Qスイッチユニット11aにより共振器
11bによるレーザ発振がオンオフ制御され、レーザ発
振によるレーザ光を加工対象物(図示せず)に向かって
照射するようになっている。上記光スイッチユニット1
2は、レーザ発振器11から出射するレーザ光の光路中
に配置されており、外部シャッタとして動作する。
出射許可信号としてのQスイッチ信号(後述)が入力さ
れたとき、Qスイッチユニット11aに信号を出力する
ことにより、レーザ発振器11を発振状態にして、レー
ザ光を出射させると共に、Qスイッチ信号が入力されな
いときには、Qスイッチユニット11aに対して信号を
出力せず、これによりレーザ発振器11の発振を抑制す
る。
て、レーザ出射許可信号としての光スイッチ信号(後
述)が入力されたとき、光スイッチユニット12に信号
を出力することにより、レーザ発振器11から出射した
レーザ光を通過させると共に、光スイッチ信号が入力さ
れないときには、光スイッチユニット12に対して信号
を出力せず、これによりレーザ発振器11から出射した
レーザ光を遮断する。
較判定部17からの判定結果に基づいて、Qスイッチド
ライバ部13および光スイッチドライバ部14に対し
て、それぞれレーザ出射許可信号としてのQスイッチ信
号および光スイッチ信号を出力するように構成されてい
る。
象物であるチップ抵抗器の抵抗値を測定し、この測定値
を目標値と比較して、その判定結果をレーザコントロー
ル部16に出力するようになっている。例えば、測定比
較判定部17は、測定値が目標値に満たない場合に、信
号をレーザコントロール部16に出力する。
ザコントロール部16および測定比較判定部17を制御
する。
は、詳細には、例えば図2に示すように構成されてい
る。図2において、レーザコントロール部16は、デコ
ーダ部20,プログラマブル分周回路21,基準クロッ
ク発振器22,論理回路23,タイマ回路24およびプ
ログラマブルタイマ回路25を備えている。
により、Qスイッチユニット11aおよび光スイッチユ
ニット12の制御信号用I/Oデータをデコードするも
のである。このデコーダ部20は、デコードした制御信
号用I/Oデータをプログラマブル分周回路21および
プログラマブルタイマ回路25に出力する。
ーダ部20からの制御信号用I/Oデータを分周し、分
周信号を、基準クロック発振器22および論理回路23
に出力する。この分周信号は、Qスイッチ周波数信号で
あり、その周波数は、プログラマブル分周回路21のプ
ログラミングによって、適宜に変更可能である。
マブル分周回路21からの分周信号に基づいて、基準ク
ロックを発生し、この基準クロックをプログラマブルタ
イマ回路25に出力する。
回路21からの分周信号および測定比較判定部17から
の判定結果が入力されており、これらのアンド出力信号
を、タイマ回路24およびプログラマブルタイマ回路2
5に出力する。
の出力信号に基づいて、Qスイッチ周波数信号に同期し
た光スイッチ信号を、レーザ出射許可信号として光スイ
ッチドライバ部14に出力する。また、上記プログラマ
ブルタイマ回路25は、デコーダ部20,基準クロック
発振器21および論理回路23からの各信号に基づい
て、Qスイッチ信号を、レーザ出射許可信号としてQス
イッチドライバ部13に出力する。
示すQスイッチ周波数信号と同期して、図3(B)に示
すように、各周期の開始時刻t0に関して、時間T1だ
け先行してオンとなり、その後時刻t0から時間T2だ
けオフとなる。なお、Qスイッチ周波数信号の周期は、
T3(T3=T1+T2)である。また、光スイッチ信
号は、図3(E)に示すように、Qスイッチ周波数信号
と同期して、各周期の開始時刻t0から時間T4だけオ
ンとなる。
動作について説明する。まず、デコーダ部20におい
て、コンピュータ18によって、制御信号用I/Oデー
タとして、Qスイッチ周波数データが設定され、デコー
ダ部20は、このQスイッチ周波数データをデコードし
て、デコード信号をプログラマブル分周回路21および
プログラマブルタイマ回路25に出力する。
は、デコード信号を分周して、分周信号として、例えば
デューティ比50%の方形波であるQスイッチ周波数信
号を生成し(図3(A)参照)、基準クロック発振器2
2および論理回路23に出力する。そして、論理回路2
3は、測定比較判定部17からの判定結果に基づいて、
測定値が目標値に満たない場合には、上記Qスイッチ周
波数信号を、タイマ回路24およびプログラマブルタイ
マ回路25に出力する。
は、Qスイッチ周波数信号に基づいて、各周期にて、デ
コーダ部20で設定された任意の時間T2だけオフとな
るQスイッチ信号(図3(B)参照)を生成し、Qスイ
ッチドライバ部13に出力する。これにより、Qスイッ
チドライバ部13は、このQスイッチ信号に基づいて、
上記時間T2の間、レーザ発振器11をレーザ発振状態
で駆動する。レーザ発振器11は、Qスイッチ原理に基
づいて、レーザ光のジャイアントパルスを発生させる。
チドライバ部13は、このQスイッチ信号に基づいて、
時間T1の間、レーザ発振器11のレーザ発振を抑制す
る。これにより、時間T1の間、レーザ発振器11の共
振器11b内に、光エネルギーが蓄積され、共振器11
b内のエネルギー密度が上昇する。その後、次の周期の
時間T2の間、再びレーザ発振状態となり、その後時間
T1の間、発振抑制状態となり、このような発振,発振
抑制が繰り返される。
時に、レーザ発振器11がレーザ発振状態になると、図
3(C)に示すように、その直前の時間T1におけるレ
ーザ発振抑制によって、エネルギー密度が高くなってい
るので、レーザ発振器11から一つのジャイアントパル
ス(図3(D)参照)が出射され、これによりエネルギ
ー密度が低下するが、その後は、連続的なポンピングに
よって、共振器11b内のエネルギー密度が瞬時に上昇
し、レーザ光の発振スレッショルドに達したとき、ジャ
イアントパルスに比較して微弱な連続発振状態となる。
数信号に基づいて、各周期にて、開始時刻t0から時間
T4の間だけオフとなる光スイッチ信号(図3(E)参
照)を生成し、光スイッチドライバ部14に出力する。
これにより、光スイッチドライバ部14は、この光スイ
ッチ信号に基づいて、上記時間T4の間、光スイッチユ
ニット12を開放して、レーザ発振器11から出射する
レーザ光のうち、ジャイアントパルスのみを通過させ
る。そして、時間T4が経過した後、光スイッチドライ
バ部14は、この光スイッチ信号に基づいて、時間(T
3−T4)の間、光スイッチユニット12を閉鎖して、
レーザ発振器11から出射するレーザ光を遮断する。し
たがって、光スイッチユニット12を通過したレーザ光
は、図3(F)に示すように、Qスイッチ周波数の周期
毎に、一つのジャイアントパルスのみを有することにな
る。
ポンピング時間T1が一定であることから、そのピーク
エネルギーおよびパルス幅も一定である。したがって、
チップ抵抗器の加工に適したパルス幅となるように、ポ
ンピング時間T1をあらかじめ設定しておけばよい。
は、上記時間T2(=T3−T1)をプログラマブルタ
イマ回路25によりプログラマブルに設定することによ
り実現可能である。このとき、時間T2では、上述した
ように加工に不要な連続発振が発生するが、この連続発
振によるレーザ光は、Qスイッチ周波数信号に同期させ
て光スイッチユニット12のシャッタ動作によって遮断
される。
照射装置10によれば、従来のレーザ照射装置と同様
に、加工対象物であるチップ抵抗器の加工を行なうこと
ができると共に、Qスイッチ周波数を変更しても、ポン
ピング時間T1が一定であることから、加工スピードを
高くしても、最適なパルス幅のジャイアントパルスのみ
を加工対象物に照射することができるので、正確な加工
を行なうことができる。
るレーザトリミング装置用レーザ照射装置およびレーザ
パルス幅制御方法を利用して加工対象物としてチップ抵
抗器の加工を行なう場合について説明したが、これに限
らず、他の加工対象物を加工する場合にも本発明を適用
し得ることは明らかである。
ラマブルタイマ回路により、レーザ発振器が、Qスイッ
チ周波数の一周期毎に一定のポンピング時間で発振抑制
され、一定量の光エネルギーを蓄積し、その後発振状態
にされることにより、一定のピークエネルギー及びパル
ス幅のレーザ光のジャイアントパルスを発生する。した
がって、例えばチップ抵抗器の加工を行なう場合、加工
スピードを高くして、Qスイッチ周波数を変更したとし
ても、ポンピング時間は常に一定に保持されるので、チ
ップ抵抗器の加工ピッチに合わせてQスイッチ周波数を
自由に設定することができる。これにより、チップ抵抗
器の生産性を向上させ、チップ抵抗器の生産コストをよ
り一層低減することができる。
照射装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。
ール部の詳細な構成を示すブロック図である。
び動作を示すタイムチャートである。
Claims (6)
- 【請求項1】 Qスイッチユニットを備えたレーザ発振
器と、Qスイッチユニットを駆動するQスイッチドライ
バ部と、上記Qスイッチドライバ部を駆動制御する制御
部と、を設けたレーザトリミング装置用レーザ照射装置
において、 上記制御部が、Qスイッチドライバ部を駆動制御するプ
ログラマブルタイマ回路を備えており、 このプログラマブルタイマ回路が、Qスイッチ周波数に
よる周期にかかわらず、レーザ発振器のポンピング時間
を一定に保持するように、Qスイッチドライバ部を動作
させる時間を調整することを特徴とするレーザトリミン
グ装置用レーザ照射装置。 - 【請求項2】 レーザ発振器から出射するレーザ光の光
路中に配置された光スイッチユニットと、 光スイッチユニットを駆動する光スイッチドライバ部
と、 を設けて、 上記制御部が、さらに光スイッチドライバ部を駆動制御
するタイマ回路を備えており、 このタイマ回路が、レーザ発振器からのジャイアントパ
ルス以外のレーザ光を遮断するように、光スイッチドラ
イバ部を駆動制御することを特徴とする請求項1に記載
のレーザトリミング装置用レーザ照射装置。 - 【請求項3】 加工対象物の所定項目の測定を行ない、
この測定値を目標値と比較する測定比較判定部を設け、 上記制御部が、測定比較判定部からの判定結果に基づい
て、Qスイッチドライバ部および光スイッチドライバ部
を駆動制御することを特徴とする請求項2に記載のレー
ザトリミング装置用レーザ照射装置。 - 【請求項4】 上記制御部が、論理回路を備えており、 この論理回路が、測定比較判定部からの判定結果に基づ
いて、プログラマブルタイマ回路およびタイマ回路を制
御することを特徴とする請求項3に記載のレーザトリミ
ング装置用レーザ照射装置。 - 【請求項5】 Qスイッチユニットを備えたレーザ発振
器と、Qスイッチユニットを駆動するQスイッチドライ
バ部と、上記Qスイッチドライバ部を駆動制御する制御
部と、を設けたレーザトリミング装置用レーザ照射装置
を用いて、 Qスイッチ周波数による周期にかかわらず、レーザ発振
器のポンピング時間を一定に保持するように、プログラ
マブルタイマ回路により、Qスイッチドライバ部を動作
させる時間を調整し、 かつ、上記制御部により上記Qスイッチドライバ部を動
作させる時間の間だけQスイッチドライバ部を駆動制御
することを特徴とするレーザパルス幅制御方法。 - 【請求項6】 レーザ発振器から出射するレーザ光の光
路中に配置された光スイッチユニットにより、レーザ発
振器からのジャイアントパルス以外のレーザ光を遮断す
ることを特徴とする請求項5に記載のレーザパルス幅制
御方法。
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