JP2002033539A - Drilling apparatus for green sheet - Google Patents

Drilling apparatus for green sheet

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JP2002033539A
JP2002033539A JP2000217938A JP2000217938A JP2002033539A JP 2002033539 A JP2002033539 A JP 2002033539A JP 2000217938 A JP2000217938 A JP 2000217938A JP 2000217938 A JP2000217938 A JP 2000217938A JP 2002033539 A JP2002033539 A JP 2002033539A
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drilling
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means for fast precision drilling and for free alignment of drilling with no use of a mask in green sheet working which uses laser. SOLUTION: There are provided an LD excitation laser oscillator 1, a field lens 2, an imaging lens 4, and an XY table 9. A green sheet 5, which is to be worked, is placed as an XY table. The laser oscillated from a laser rod of the oscillator 1 is end-surface focused on the green sheet on the XY table through the field lens 2 and the imaging lens 4, so that a given shape is projected on the green sheet for drilling.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックグリー
ンシートの穴あけ加工方法およびレーザーを用いた加工
装置に関する。特に,穴あけ加工時の品質,つまり穴あ
け速度や穴形状の精度を向上するための手段を与えると
ともに,これらの技術を安価に提供するための方法に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for boring a ceramic green sheet and a processing apparatus using a laser. In particular, the present invention relates to a method for providing a means for improving the quality at the time of drilling, that is, the accuracy of the drilling speed and the hole shape, and for providing these techniques at low cost.

【0002】[0002]

【従来の技術】グリーンシートは,セラミック焼結前の
生シート状態の非常に柔らかいシートのことである。近
年ではインダクターやコンデンサーは,小型化,高容量
化のために積層されており、各層間は穴を介して電気的
に結合されている。この穴あけはセラミックを焼結後で
は堅くて穴あけが非常に困難になるため,焼結前の生シ
ート(グリーンシート)で加工する。層間結合のための
穴径がφ150μm以下では,レーザ加工が用いられてい
る。グリーンシートの場合,最初は CO2 レーザが主に
用いられてきた。しかし、穴径がφ50μm以下になるとC
O2 レーザでは波長が長いため集光の能力限界を超えて
しまう。そこで最近では,近赤外領域にまで吸収帯のあ
るフェライト系のグリーンシートなどに対しては,Nd:
YAG レーザが使用され始めている。
2. Description of the Related Art A green sheet is a very soft sheet in a raw sheet state before ceramic sintering. In recent years, inductors and capacitors have been laminated for miniaturization and high capacity, and each layer is electrically connected via a hole. This piercing is performed by using a raw sheet (green sheet) before sintering because the ceramic is hard after sintering and it becomes very difficult to pierce. When the hole diameter for interlayer bonding is 150 μm or less, laser processing is used. In the case of green sheets, initially CO2 lasers were mainly used. However, when the hole diameter becomes φ50μm or less, C
O2 lasers have a long wavelength, which exceeds the limit of light-gathering ability. Therefore, recently, for ferrite-based green sheets that have an absorption band even in the near infrared region, Nd:
YAG lasers are beginning to be used.

【0003】YAG レーザは1.064μmの発振波長を有し、
茶色のフェライト系シートでは強い吸収があるので,図
13のような構成を有する結像光学系で良好な加工がで
きる。図において,結像倍率 M=b / a で示される縮小
倍率でマスクの口径がグリーンシート上に転写される。
たとえば,マスクの穴径をφ0.5mm とするとM=1 / 10の
とき,φ50μm 径の穴があけられることになる。この結
像加工法で高精度XYステージを用いると,加工位置精度
は 5 〜 10μm となる。穴あけ速度に関しては、レーザ
発振は 200pps 程度までの動作が限界なので、1ショッ
トのレーザパルスで1穴ずつあけると,効率も悪く、近
年求められている1千穴/秒の穴あけ速度に対応できな
い。そこで、図14のようにマスクに複数個の穴をあけ
て、すべての穴に対して均一な像を結ぶのに足りる充分
に大きなレーザパルスエネルギーを与えることで,穴あ
け速度を500〜600 穴/秒にまで向上させることができ
る。この原理を用いた高速タイプの YAG レーザ加工機
が普及してきた。
A YAG laser has an oscillation wavelength of 1.064 μm,
Since a brown ferrite sheet has strong absorption, good processing can be performed with an imaging optical system having a configuration as shown in FIG. In the figure, the aperture of the mask is transferred onto the green sheet at the reduction magnification indicated by the imaging magnification M = b / a.
For example, assuming that the hole diameter of the mask is φ0.5 mm, when M = 1/10, a hole with a diameter of φ50 μm will be formed. If a high-precision XY stage is used in this imaging method, the processing position accuracy will be 5 to 10 μm. Regarding the drilling speed, laser oscillation is limited to operation up to about 200 pps. Therefore, drilling one hole at a time with one shot of a laser pulse is also inefficient and cannot meet the drilling speed of 1,000 holes / second required in recent years. Therefore, as shown in FIG. 14, a plurality of holes are formed in the mask, and a sufficiently large laser pulse energy is applied to all the holes to form a uniform image. Can be improved to seconds. High-speed YAG laser machines using this principle have become widespread.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の加工方法で
は、レーザ光源にランプ励起のマルチモードパルスレー
ザを使用しているため、横モードが不安定であるためレ
ーザビーム分布が悪く、マスク上の開口(アパーチャ)
穴に照射されるレーザ強度も大きく変動するため,穴径
の大きさ,穴形状が不安定になるという問題があった。
加えて、実際にグリーンシート上に穴あけ加工のために
使用されるパワーは,マスクに照射する全パワーの数%
〜5% 程度であり、レーザパワーの利用効率が低く、精
度を向上するための高出力レーザの搭載が装置全体のコ
ストが高くなるという問題点があった。さらに、マスク
での熱処理問題の必要性やマスクの消耗が激しいなどの
問題点もある。
In the above-mentioned conventional processing method, a laser-excited multi-mode pulse laser is used as a laser light source, so that the transverse mode is unstable, so that the laser beam distribution is poor, and the laser beam distribution is poor. Aperture
Since the laser intensity applied to the hole also fluctuates greatly, there has been a problem that the size of the hole diameter and the shape of the hole become unstable.
In addition, the power actually used for drilling on the green sheet is several percent of the total power applied to the mask.
-5%, and the efficiency of using laser power is low, and the mounting of a high-power laser for improving accuracy increases the cost of the entire apparatus. Further, there are also problems such as necessity of a heat treatment problem in the mask and severe consumption of the mask.

【0005】本発明は上記の課題を解決するものであ
り、穴形状及び穴あけ位置を共に精度高く加工でき、装
置自体とその運転を低コストにするグリーンシート穴あ
け加工装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a green sheet drilling apparatus capable of processing both the hole shape and the drilling position with high precision, and reducing the cost of the apparatus itself and its operation. I do.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明のグリーンシートの穴あけ加工装置は、独立して
調整が可能な複数個のレーザダイオード(LD)励起方式
のレーザ発振器を備え、発振されたレーザを最大でもφ
3 mm 程度の細径ロッドに入力照射し、その出力側の端
面をグリーンシート上にマスクを介さずに直接結像させ
る光学系を介して、グリーンシート上に複数の穴を加工
することを特徴とする。
To achieve the above object, the present invention provides a green sheet drilling apparatus comprising a plurality of laser diodes (LD) pumping type laser oscillators which can be adjusted independently. At most φ
It is characterized by processing a plurality of holes in the green sheet through an optical system that irradiates an input beam onto a small-diameter rod of about 3 mm and forms an image directly on the output side end surface of the green sheet without using a mask. And

【0007】上記本出願第一の発明は、細径レーザロッ
ドを備えた固体パルスレーザ発振器と、フィールドレン
ズと結像レンズとグリーンシートを載置する台とから成
り、レーザパルス幅が1μs〜200μsに設定された
出射レーザをグリーンシート上に所定の形状に直接照射
することを特徴とする、グリーンシートの穴あけ加工装
置である。本発明により、従来のレーザ加工で用いられ
てきたマスクを作成する必要がなくなる。その点で本発
明は従来技術と異なる。
The first invention of the present application comprises a solid-state pulse laser oscillator having a small-diameter laser rod, a table on which a field lens, an imaging lens, and a green sheet are mounted, and a laser pulse width of 1 μs to 200 μs. A green sheet is directly illuminated with a predetermined shape on the green sheet by an emission laser set in the green sheet. According to the present invention, there is no need to create a mask used in conventional laser processing. In this respect, the present invention differs from the prior art.

【0008】上記本出願第二の発明は細径レーザロッド
を備えたLD励起方式のパルス固体レーザ発振器と、フ
ィールドレンズと結像レンズとグリーンシートを載置す
る台とから成り、グリーンシート上に所定の形状に直接
レーザ照射することを特徴とする、グリーンシートの穴
あけ加工装置である。本発明により、従来のレーザ加工
で用いられてきたマスクを作成する必要がなくなる。
The second invention of the present application comprises a pulsed solid-state laser oscillator of the LD excitation type having a small-diameter laser rod, a field lens, an imaging lens, and a table on which a green sheet is mounted. A green sheet drilling apparatus characterized by directly irradiating a predetermined shape with a laser. According to the present invention, there is no need to create a mask used in conventional laser processing.

【0009】また、本出願第三の発明は、請求項1又は
請求項2のグリーンシートの穴あけ加工装置において、
レーザ発振器の位置を調整する調整手段を備えたことを
特徴とする。本出願第三の発明によれば、レーザ発振器
の位置を調整することで、グリーンシート上に結像した
させて加工される穴の形状を調整できるという利点があ
る。
The third invention of the present application is directed to a green sheet drilling apparatus according to claim 1 or 2,
An adjusting means for adjusting the position of the laser oscillator is provided. According to the third invention of the present application, by adjusting the position of the laser oscillator, there is an advantage that the shape of the hole formed by forming an image on the green sheet can be adjusted.

【0010】また、本出願第四の発明は、請求項1又は
請求項2のグリーンシートの穴あけ加工装置において、
フィールドレンズと結像レンズの間に全反射ミラーを備
えたことを特徴とする。本出願第四の発明によれば、反
射ミラーの角度を調整することで、レーザ発振器とグリ
ーンシートの設置位置を自由に調整することができる。
The fourth invention of the present application is directed to a green sheet drilling apparatus according to claim 1 or 2,
A total reflection mirror is provided between the field lens and the imaging lens. According to the fourth invention of the present application, by adjusting the angle of the reflection mirror, the installation positions of the laser oscillator and the green sheet can be freely adjusted.

【0011】また、本出願第五の発明は、請求項4のグ
リーンシートの穴あけ加工装置において、全反射ミラー
おけるレーザの反射もれを観測する手段を備えたことを
特徴とする。具体的には、全反射ミラーを介してレーザ
発振器と対向する位置に前記全反射ミラーから漏れる漏
れ光をモニターする機能を備えたレーザパワーモニター
を設置する。これにより、グリーンシートに照射される
レーザパワー値を相対的にモニターすることとなり、レ
ーザ穴あけ時にレーザパワーを適正に管理することがで
きる。従って、本出願第五の発明によれば、一のLDレ
ーザで加工される一の穴各々に対応するレーザパワーを
独立に検出することができるため、穴径のばらつきを防
ぎ、各穴の穴径を安定した大きさにコントロールするこ
とができる。
In a fifth aspect of the present invention, in the green sheet drilling apparatus according to the fourth aspect, there is provided a means for observing a laser leakage from a total reflection mirror. Specifically, a laser power monitor having a function of monitoring light leaking from the total reflection mirror is provided at a position facing the laser oscillator via the total reflection mirror. As a result, the laser power value applied to the green sheet is relatively monitored, so that the laser power can be properly managed during laser drilling. Therefore, according to the fifth invention of the present application, since the laser power corresponding to each of the holes processed by one LD laser can be detected independently, variation in the hole diameter can be prevented, and the hole of each hole can be prevented. The diameter can be controlled to a stable size.

【0012】また、本出願第六の発明は、請求項1又は
請求項2のグリーンシートの穴あけ加工装置において、
グリーンシート上でのレーザ加工を光学的に観測する手
段を備えたことを特徴とする。本出願第六の発明によれ
ば、グリーンシートに施された穴の形状や大きさまたは
位置を観測することが可能となる。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a green sheet drilling apparatus according to the first or second aspect,
It is characterized by having a means for optically observing laser processing on the green sheet. According to the sixth invention of the present application, it is possible to observe the shape, size, or position of the hole formed in the green sheet.

【0013】また、本出願第七の発明は、請求項1又は
請求項2のグリーンシートの穴あけ加工装置において、
レーザ発振器内の結合手段が両端に一対の結合レンズを
備えた光ファイバーよりなることを特徴とする。本出願
第七の発明によれば、レーザ発振器内のレーザ発振器と
出射部のレーザロッドの位置を自由に設定することが可
能となる。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a green sheet drilling apparatus according to claim 1 or 2,
The coupling means in the laser oscillator comprises an optical fiber having a pair of coupling lenses at both ends. According to the seventh invention of the present application, it is possible to freely set the positions of the laser oscillator in the laser oscillator and the laser rod of the emission unit.

【0014】本出願第八の発明は、請求項1又は請求項
2のグリーンシートの穴あけ加工装置において、レーザ
発振器内の結合手段の形状はレーザダイオード励起光が
入射される入射口よりも出射口の口径を小さくしたこと
を特徴とする。本出願第八の発明によれば、発振したレ
ーザを出射ロッドに入射させるときに、ロッドの中央部
にレーザを集中させることが可能となる。
According to an eighth aspect of the present invention, in the green sheet drilling apparatus according to the first or second aspect, the shape of the coupling means in the laser oscillator is larger than the entrance to which the laser diode excitation light is incident. Is characterized in that its diameter is reduced. According to the eighth invention of the present application, when the oscillated laser is made incident on the emission rod, it is possible to concentrate the laser on the central portion of the rod.

【0015】本出願第九の発明は、請求項1又は請求項
2のグリーンシートの穴あけ加工装置において、レーザ
発振器内のレーザロッド出射口は、レーザダイオード励
起光がほぼ100%透過するコートが施されたレーザロ
ッドの中心部分を含む一部の領域と、全反射ミラーコー
トが施された他部の領域とからなることを特徴とする。
本出願第八の発明によれば、レーザ出射光のビーム径を
レーザロッド口径よりも小さくできるので、レーザロッ
ドの出射側端面をより小さな径に結像させることができ
る。ここで、前記ほぼ100%透過するコートが施され
たレーザロッドの中心部分を含む一部の領域は、ロッド
径の1/2若しくは1/3の領域であることが望まし
く、その領域の形状がほぼ真円をなすことがさらに望ま
しい。
According to a ninth aspect of the present invention, in the apparatus for drilling a green sheet according to claim 1 or 2, the laser rod emission port in the laser oscillator is provided with a coat through which almost 100% of laser diode excitation light is transmitted. The laser rod is characterized by comprising a partial region including a central portion of the laser rod, and another region to which a total reflection mirror coat is applied.
According to the eighth invention of the present application, since the beam diameter of the laser emission light can be made smaller than the laser rod diameter, the emission end face of the laser rod can be imaged to a smaller diameter. Here, it is desirable that a part of the region including the central portion of the laser rod coated with almost 100% transmission is a region of 1/2 or 1/3 of the rod diameter. It is even more desirable that they form a substantially perfect circle.

【0016】本出願第十の発明は、請求項1又は請求項
2のグリーンシートの穴あけ加工装置において、レーザ
発振器とフィールドレンズの間に非線形結晶を配置した
ことを特徴とする。本出願第十の発明によれば、発振し
たレーザの波長を変換することが可能となる。これによ
り、従来では加工が困難であった性質のグリーンシート
への穴あけが可能となる。
According to a tenth aspect of the present invention, in the green sheet drilling apparatus of the first or second aspect, a nonlinear crystal is arranged between the laser oscillator and the field lens. According to the tenth aspect of the present application, it is possible to convert the wavelength of the oscillated laser. As a result, it is possible to form a hole in a green sheet, which has conventionally been difficult to process.

【0017】本出願第十一の発明は、請求項1又は請求
項2のグリーンシートの穴あけ加工装置において、レー
ザ発振器を複数個配置したことを特徴とする。本出願第
十一の発明によれば、複数のレーザロッドより同時レー
ザを出射し、加工を行うことができるので、グリーンシ
ートの穴あけの加工速度を増大させることが可能とな
る。
The eleventh invention of the present application is characterized in that, in the green sheet drilling apparatus according to claim 1 or 2, a plurality of laser oscillators are arranged. According to the eleventh invention of the present application, since a simultaneous laser can be emitted from a plurality of laser rods and processing can be performed, it is possible to increase the processing speed for drilling a green sheet.

【0018】本出願第十二の発明は、請求項11のグリ
ーンシートの穴あけ加工装置において、複数のレーザ発
振器の操作を独立に制御する機能を有する調整手段を備
えたことを特徴とする。本出願第十二の発明によれば、
複数のレーザ発振器を単に同時に出射させて得られる場
合より、より複雑な穴あけパターンをグリーンシートに
施すことが可能となる。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the green sheet drilling apparatus according to the eleventh aspect, an adjusting means having a function of independently controlling the operations of the plurality of laser oscillators is provided. According to the twelfth invention of the present application,
A more complex drilling pattern can be applied to the green sheet than when a plurality of laser oscillators are simply emitted simultaneously.

【0019】本出願第十三の発明によれば、請求項1又
は請求項2のグリーンシートの穴あけ加工装置におい
て、 グリーンシートを載置する台の位置を調整する調
整手段を備えたことを特徴とする。これにより、レーザ
が結像する位置に応じて、グリーンシートの位置を調整
することによる穴あけする位置の調整が可能となる。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the green sheet drilling apparatus according to the first or second aspect, an adjusting means for adjusting a position of a table on which the green sheet is placed is provided. And This makes it possible to adjust the position of the hole by adjusting the position of the green sheet according to the position where the laser image is formed.

【0020】本出願第十四の発明によれば、 請求項5
のグリーンシートの穴あけ加工装置において、 グ
リーンシートの光学観測結果を分析してレーザ発振器の
位置を調整する調整手段を備えたことを特徴とする。こ
れにより、グリーンシート上に加工された穴を参照し
た、レーザ発振器を自動的に調整することが可能とな
る。
According to the fourteenth invention of the present application, claim 5
The apparatus for drilling a green sheet according to any one of the preceding claims, further comprising adjusting means for analyzing an optical observation result of the green sheet and adjusting a position of the laser oscillator. This makes it possible to automatically adjust the laser oscillator with reference to the hole processed on the green sheet.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】(実施の形態)図1は本発明の加
工装置の構成図、図2はレーザ発振器のとロッドの詳細
な内部形態を示す図、図3は発振されたレーザ光の出力
側の端面をグリーンシート上に直接結像させる光学系の
原理図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Embodiment) FIG. 1 is a structural view of a processing apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a view showing a detailed internal form of a laser oscillator and a rod, and FIG. FIG. 3 is a principle diagram of an optical system that directly forms an image on an output side end surface on a green sheet.

【0022】図1において、1は LD励起レーザ発振
器、2はフィードレンズ、3はミラー、4は結像レン
ズ、5はグリーンシート、6は微動ステージである。7
は観察光学系を示し,7−1が CCDカメラで,7−2が
リレーレンズである。8はパワーモニター、9はXYステ
ージである。
In FIG. 1, 1 is an LD pump laser oscillator, 2 is a feed lens, 3 is a mirror, 4 is an imaging lens, 5 is a green sheet, and 6 is a fine movement stage. 7
Indicates an observation optical system, 7-1 is a CCD camera, and 7-2 is a relay lens. 8 is a power monitor and 9 is an XY stage.

【0023】複数個の LD励起レーザヘッド1(第一実
施例では4個)から照射されたLD励起レーザは長焦点
のフィードレンズ2を通り、ミラー3で反射する。ミラ
ーからの漏れ光はパワーモニター8で観測されている。
このパワーモニター8は、レーザ穴あけ時の穴径のばら
つきを防ぐために、グリーンシートに照射されるレーザ
パワー値を相対的にモニターする目的で設置されたもの
である。すなわち、一のLDレーザで加工される一の穴
各々に対応するレーザパワーを前記パワーモニター8が
検出した漏れ光の量に基づいて適正に管理することがで
きる。反射光は結像レンズ4の前焦点に集光し、入射す
る。焦点の調整はステージ6によりレーザヘッドを光軸
方向に微調整することで行う。ここで、本結像レンズ4
を通った後は(疑似)テレセントリック光学系が図2に
示すように構成されるため,ほぼ垂直にグリーンシート
5にレーザ光を照射することが可能である。レーザ照射
により加工されたグリーンシート上の穴は観察光学系7
により観測され、必要に応じてXYステージ9により位
置調整を行い、グリーンシート上の適切な位置に穴が加
工されるよう調整できる。
The LD excitation lasers emitted from a plurality of LD excitation laser heads 1 (four in the first embodiment) pass through a long focal point feed lens 2 and are reflected by a mirror 3. The light leaked from the mirror is observed by the power monitor 8.
The power monitor 8 is provided for the purpose of relatively monitoring the laser power value applied to the green sheet in order to prevent variations in the diameter of the laser drilling hole. That is, the laser power corresponding to each hole processed by one LD laser can be appropriately managed based on the amount of leaked light detected by the power monitor 8. The reflected light is condensed at the front focus of the imaging lens 4 and is incident. The focus is adjusted by finely adjusting the laser head in the optical axis direction using the stage 6. Here, the main imaging lens 4
After passing through, the (pseudo) telecentric optical system is configured as shown in FIG. 2, so that the green sheet 5 can be irradiated with laser light almost vertically. The hole on the green sheet processed by laser irradiation is the observation optical system 7
The position can be adjusted by the XY stage 9 as needed, and can be adjusted so that a hole is formed at an appropriate position on the green sheet.

【0024】上記のように、レーザ光はLDレーザヘッ
ド1の内部のレーザロッドより発振され、これが図2に
示す光学系を形成し、マスクを必要としない、直接的な
グリーンシート上への結像が実現されている。図2に第
一実施例の LD励起部光学系の説明図を示す。
As described above, the laser light is oscillated by the laser rod inside the LD laser head 1, which forms the optical system shown in FIG. 2 and is directly connected to the green sheet without requiring a mask. The image has been realized. FIG. 2 is an explanatory diagram of the optical system of the LD excitation section according to the first embodiment.

【0025】図2において100はYAGロッド、2はフィー
ルドレンズ、3は全反射ミラー、4は結像レンズ、5は
グリーンシートを示す。
In FIG. 2, 100 is a YAG rod, 2 is a field lens, 3 is a total reflection mirror, 4 is an imaging lens, and 5 is a green sheet.

【0026】YAGロッド100から発振したレーザ光は YAG
ロッドの出射端面から出ると,フィールドレンズ2を通
り,全反射ミラー3に反射しての結像レンズ4の前焦点付
近に集光される。その後で、結像レンズ4を通った光は
グリーンシート5に対して鉛直に照射される。このと
き,グリーンシート5の面上では,縮小倍率がおおよそ
M=a/Aで結像される。YAGロッド口径がφ2mm、結
像倍率 M= 1 / 20 とすると,グリーンシート面上にφ1
00μmで照射させることができる。図3にはレーザヘッ
ドを2個の場合を示したが,実際は図1に示したように
4〜8個程度に増やして4〜8穴程同時に加工できるシ
ステムを構成する。尚,各レーザヘッドはそれぞれ独立
に、X,Y,Z方向に微動できるステージで、10μmの
精度で 位置調整が可能である。これらの移動機構部
は、環境温度の変動を±0.5℃に制御されるようにし
たので,熱膨張による変化も考慮した制御が可能となっ
ている。
The laser light oscillated from the YAG rod 100 is YAG
When the light exits from the exit end face of the rod, it passes through the field lens 2 and is reflected by the total reflection mirror 3 and is focused near the front focal point of the imaging lens 4. Thereafter, the light that has passed through the imaging lens 4 is irradiated vertically on the green sheet 5. At this time, on the surface of the green sheet 5, an image is formed at a reduction ratio of approximately M = a / A. Assuming that the diameter of the YAG rod is φ2 mm and the imaging magnification is M = 1/20, φ1
Irradiation can be performed at 00 μm. FIG. 3 shows a case where two laser heads are used. However, in actuality, as shown in FIG. 1, the system is configured to increase the number to about 4 to 8 and to process about 4 to 8 holes simultaneously. Each laser head is independently a stage that can be finely moved in the X, Y, and Z directions, and can be adjusted with a precision of 10 μm. Since these movement mechanisms are controlled so that the fluctuation of the environmental temperature is controlled to ± 0.5 ° C., it is possible to perform the control in consideration of the change due to the thermal expansion.

【0027】図2に示すような光学系を実現するために
は、LD励起されたレーザを細径ロッドの介して発振さ
せ、ロッド端面を結像させるための工夫が必要となる。
係るレーザロッドの詳細な構成図を図3に示す。
In order to realize the optical system as shown in FIG. 2, it is necessary to devise an LD-excited laser through a small-diameter rod so as to form an image on the end face of the rod.
FIG. 3 shows a detailed configuration diagram of such a laser rod.

【0028】図3に図1中の LD励起レーザヘッドの詳
細な構成を示す。図2において,100は Nd:YAG ロッド
を示し、100-1は部分透過ミラーコート、100-2 は全反
射ミラーコートである。101は冷却用ヒートシンク、102
は高熱伝導材、103は結合レンズ、104はレーザーダイオ
ード(LD)、105は筐体ケースを示す。
FIG. 3 shows a detailed configuration of the LD pumped laser head in FIG. In FIG. 2, 100 denotes an Nd: YAG rod, 100-1 denotes a partially transmitting mirror coat, and 100-2 denotes a total reflection mirror coat. 101 is a heat sink for cooling, 102
Denotes a high thermal conductive material, 103 denotes a coupling lens, 104 denotes a laser diode (LD), and 105 denotes a housing case.

【0029】レーザ発振ヘッドは、レーザ発振器とレー
ザロッド部より構成される。レーザ発振器においては、
LD 104から出射された励起レーザ光が、結合レンズを介
して損失なくYAGロッド100に導入されるよう構成されて
いる。図3では結合レンズとしてグリンレンズを使用し
ているが、他の実施形態として後述するような各種レン
ズの組み合わせで構成することも可能である。LD104 の
温度はペルチェ素子105を用いて一定にコントロールさ
れている。実際には本図には示していないが、ペルチェ
素子のもう一方側を冷却用ヒートシンク101で使用して
いる恒温化冷却水を使用し,できるだけレーザヘッドが
小さくなるように工夫している。レーザ発振器より発振
したレーザ光は結合レンズ103を経て入射し、YAGロッド
100に入射する。
The laser oscillation head includes a laser oscillator and a laser rod. In laser oscillators,
The configuration is such that the excitation laser light emitted from the LD 104 is introduced into the YAG rod 100 via the coupling lens without loss. Although a green lens is used as the coupling lens in FIG. 3, it is also possible to configure a combination of various lenses described later as another embodiment. The temperature of the LD 104 is controlled to be constant by using a Peltier element 105. Although not shown in the drawing, the other side of the Peltier element is made of constant-temperature cooling water used for the cooling heat sink 101, and the laser head is designed to be as small as possible. The laser light oscillated from the laser oscillator enters through the coupling lens 103 and is incident on the YAG rod.
Incident at 100.

【0030】このレーザロッド部は,部分透過ミラーコ
ート100-1 と全反射ミラーコート100-2 をロッド両端面
にそれぞれ装着しており,共振器を構成している。この
機構はレーザ共振器と機能し、レーザのアライメントが
崩れることがないため、レーザの長期的な安定性が向上
する。このYAGロッド100を介したレーザ光のロッド端面
を結像させるために、101 の冷却用ヒートシンクの端面
より数mm 程度突出させてある。この際,100-2 部分の
コートはダイクロイックミラーで1064 nmを全反射,且
つ,908 nm のARコートを兼用する。908 nm はYAGレー
ザのLDの発振波長である。レーザロッド部は最大 30mJ/
pulse,500 ppsの励起光入力を可能にするため,ロッド
側面を冷却用ヒートシンク101で結露しない程度の恒温
で冷却している。図2では, の冷却水路101-1を設け水
冷した例を示したが,実際はペルチェ素子などの電子冷
却ユニットで冷やすことも可能である。YAG ロッドとの
冷却用ヒートシンク101との熱抵抗を減らすため高熱伝
導材102としてインジウム (金属) を使用している。
In this laser rod portion, a partially transmitting mirror coat 100-1 and a total reflection mirror coat 100-2 are mounted on both end surfaces of the rod, respectively, and constitute a resonator. This mechanism functions as a laser resonator, and laser alignment is not broken, so that the long-term stability of the laser is improved. In order to form an image of the rod end surface of the laser beam via the YAG rod 100, the rod end is projected from the end surface of the cooling heat sink 101 by about several mm. At this time, the coat of the 100-2 part is totally reflected at 1064 nm by the dichroic mirror and also serves as the 908 nm AR coat. 908 nm is the LD oscillation wavelength of the YAG laser. Laser rod up to 30mJ /
The rod side surface is cooled by a cooling heat sink 101 at a constant temperature that does not cause dew condensation in order to enable excitation light input of pulse and 500 pps. Although FIG. 2 shows an example in which the cooling water passage 101-1 is provided and water-cooled, the cooling can be actually performed by an electronic cooling unit such as a Peltier element. Indium (metal) is used as the high thermal conductive material 102 to reduce the thermal resistance between the YAG rod and the heat sink 101 for cooling.

【0031】(他の実施形態)なお、本発明のグリーン
シート穴あけ加工装置では、前記実施形態以外にもその
要旨の範囲内で状況や加工したいグリーンシートの種類
などに応じて、各構成部分を変更または改良すること
で、加工精度の向上や従来困難であった加工などが可能
になる。
(Other Embodiments) In the green sheet drilling apparatus according to the present invention, in addition to the above-described embodiment, each component part is changed according to the situation and the type of green sheet to be processed within the scope of the gist. By changing or improving, it becomes possible to improve the processing accuracy and to perform processing that was difficult in the past.

【0032】レーザー発振部の結合手段は、前述の通り
結合レンズ以外も、入射したレーザの周波数や強度を損
なうことなく、レーザロッド部に入射させることができ
るのであれば、任意の形状や材料を用いた変更も可能で
ある。例えば、図3に示したレーザ発振器の結合レンズ
103を、図4に示すような両端に結合レンズ10を装備し
た光ファイバー9として、レーザー光の引き回しをフレ
キシブルにすることが可能であり、装置構成に自由度を
持たせられる。本特許の構成においては,レーザヘッド
のピッチ間隔の縮小も重要な設計要素であるが、この光
ファイバーを用いた結合レンズを取り入れることで、ピ
ッチ間隔の縮小した複合レーザヘッド部の構築も可能で
ある。
The coupling means of the laser oscillating section may be made of any shape or material other than the coupling lens as long as it can be incident on the laser rod without impairing the frequency and intensity of the incident laser. The changes used are also possible. For example, the coupling lens of the laser oscillator shown in FIG.
103 is an optical fiber 9 provided with coupling lenses 10 at both ends as shown in FIG. 4, so that the laser light can be guided flexibly and the apparatus configuration can be given a degree of freedom. In the configuration of this patent, the reduction of the pitch interval of the laser head is also an important design factor, but by incorporating a coupling lens using this optical fiber, a composite laser head portion with a reduced pitch interval can be constructed. .

【0033】更にまた、同図3内の結合レンズ103を図
5に示すように、テーパーロッド11にして励起レーザ光
をYAGロッド100に導入させてもよい。これにより、励起
したレーザが結合レンズを介してロッドに入射するとき
にもれが大きい場合でも、ロッド中心部にレーザを集中
することができ、効率のよい励起レーザの入射が可能と
なる。ここでテーパーロッドの入射端の口径と出射端の
口径の比は2:1程度とし、テーパーロッドの両端には
1064 nm に対してARコートを施している。出射端の口径
は 100の YAGロッド径の9割以下にするべきである。
Further, the coupling lens 103 in FIG. 3 may be formed into a tapered rod 11 as shown in FIG. 5, and the excitation laser light may be introduced into the YAG rod 100. Thereby, even when the excited laser is largely leaked when entering the rod via the coupling lens, the laser can be concentrated at the center of the rod, and efficient excitation laser incidence becomes possible. Here, the ratio of the diameter of the entrance end to the diameter of the exit end of the tapered rod is about 2: 1.
AR coating is applied to 1064 nm. The diameter of the exit end should be 90% or less of 100 YAG rod diameter.

【0034】更にまた、図3のLD励起レーザ発振器のYA
Gロッドの出射端面部のコートを2種類の誘電体多層膜
に分けてもよい。図6ではYAGロッド出射端面の中心部
は1064nmに対してARコート100-4(部分反射コート)を
付け,残りの外周部に1064nmに対して全反射するミラー
コートを取り付けている。もう一方のロッド(入射)端
面にはダイクロイックミラー100-2(1064nm全反射コー
ト/809nmARコート)を付けている。レーザロッド口径
より小さな口径の出力ミラーコートを施すことにより,
φ3.0mmのレーザロッドを使用していても、実際のレー
ザ出力の口径を容易にφ1.0 mm 〜 2.0 mm 程度にする
ことができる。結果として、グリーンシート上で加工さ
れる穴径をΦ50μm 〜 100μm を容易に実現できる。実
際には直接φ2.0mm 以下のレーザロッドを使用するの
は,事実上困難であるので,本方式はΦ50μm 近くの穴
加工を施す際に非常に有効な手段となる。
Further, the YA of the LD pumped laser oscillator shown in FIG.
The coating on the emission end face of the G rod may be divided into two types of dielectric multilayer films. In FIG. 6, an AR coat 100-4 (partial reflection coat) is applied to the central part of the output end face of the YAG rod for 1064 nm, and a mirror coat for totally reflecting 1064 nm is attached to the remaining outer peripheral part. A dichroic mirror 100-2 (1064 nm total reflection coat / 809 nm AR coat) is attached to the other rod (incident) end face. By applying an output mirror coat with a diameter smaller than the laser rod diameter,
Even if a φ3.0 mm laser rod is used, the diameter of the actual laser output can be easily reduced to about φ1.0 mm to 2.0 mm. As a result, a hole diameter of Φ50 μm to 100 μm can be easily realized on the green sheet. In practice, it is practically difficult to directly use a laser rod of φ2.0 mm or less, so this method is a very effective means when drilling holes near φ50 μm.

【0035】更にまた、図3のLD励起レーザ発振器の
レーザロッドの先端に非線形結晶を図7に示すように配
置することもできる。非線形結晶としては,例えばKT
P,LBO,BBO,CLBOなどの変換効率が高く,
結晶安定性の優れたものを使用するのが望ましい。この
際の結晶は 0.5 〜3.0 mm 程度の薄いものを使用し,レ
ーザロッド出射端面に接触させる。この場合には、Nd:Y
AG レーザ光は非線形結晶に照射してもほとんど変換光
が得られないので,1053nm の基本波波長を有するNd:YL
F レーザを使用する。よって、レーザロッド100-1にNd:
YLF ロッドを使用し,偏光をかけて発振させる。非線形
結晶の周囲は,図には示していないが,結晶温度を一定
に保つための恒温化冷却機構を取り付けて,変換効率を
一定に維持する。これにより、最近需要が増えている白
いグリーンシート(アルミナセラミックス系)に関して
は,1064nm の YAGレーザ波長では加工性が悪い場合で
も,第二高調波(SHG)の 532 nm や第三高調波(THG)の紫
外光(UV光)を混合することによる,加工性の向上が期待
できる。
Further, a non-linear crystal can be arranged at the tip of the laser rod of the LD-pumped laser oscillator shown in FIG. 3 as shown in FIG. As a nonlinear crystal, for example, KT
High conversion efficiency for P, LBO, BBO, CLBO, etc.
It is desirable to use one having excellent crystal stability. In this case, use a thin crystal of about 0.5 to 3.0 mm and bring it into contact with the laser rod emission end face. In this case, Nd: Y
Since almost no converted light can be obtained by irradiating an AG laser beam to a nonlinear crystal, Nd: YL having a fundamental wavelength of 1053 nm is used.
Use F laser. Therefore, Nd:
Oscillate with polarized light using a YLF rod. Although not shown in the figure, a constant temperature cooling mechanism for keeping the crystal temperature constant is attached around the nonlinear crystal to keep the conversion efficiency constant. As a result, with regard to white green sheets (alumina ceramics), which have been increasing in demand recently, even if the processability is poor at a YAG laser wavelength of 1064 nm, the second harmonic (SHG) 532 nm and the third harmonic (THG ) Can be expected to improve workability by mixing ultraviolet light (UV light).

【0036】加えて、複数のLD励起レーザヘッドをM
行x N列 のマトリックス状に配置してLDレーザヘッド
部を形成し係る構成部分や、XYステージなどにそれぞ
れの動作の制御する機能を付加することで複雑な穴あけ
が可能になったり、穴あけ位置の精度を向上できる。
In addition, a plurality of LD pumped laser heads
By forming a LD laser head section by arranging in a matrix of rows x N columns and by adding a function for controlling each operation to an XY stage or the like, complicated drilling becomes possible, Accuracy can be improved.

【0037】図7に4行×2列に配置した8個の LD励
起レーザヘッド部を独立に制御する機構を示す。図にお
いて,1はLD励起レーザヘッド部を、200はLDドライバー
部を、201はデコーダー、202はPIOで、203は制御用コン
ピューター(PC)を示している。制御用 PCがそれぞれの
レーザヘッドに独立に設置されているLDドライバー200
を制御することで、どの各レーザヘッドを独立に XYス
テージの動作に対して同期的にレーザを出射できる。よ
って、図9に示したような穴あけ例1), 例2)のような繰
り返しパターンに加えて、従来のマスクを使用した加工
では不可能であった、穴あけパターンに周期性がない場
合の加工も可能になる。
FIG. 7 shows a mechanism for independently controlling eight LD pumped laser heads arranged in 4 rows × 2 columns. In the figure, 1 denotes an LD pump laser head unit, 200 denotes an LD driver unit, 201 denotes a decoder, 202 denotes a PIO, and 203 denotes a control computer (PC). LD driver 200 with control PC installed independently for each laser head
By controlling the laser beam, each laser head can emit laser independently and synchronously with the operation of the XY stage. Therefore, in addition to the repetitive patterns such as the drilling examples 1) and 2) shown in FIG. 9, the processing in the case where the drilling pattern has no periodicity, which is impossible with the processing using the conventional mask. Also becomes possible.

【0038】また、さらに図10に示すように、グリー
ンシートを加工するXYテーブルにリニアスケール12を設
置、これをXYステージコントローラ13と結び、さらに前
記の制御用PC 203に制御させるようにすることで、絶え
ずステージの正確な位置の認識が可能となる。これと各
レーザーロッドの発振と同期して穴あけを制御できるた
め、穴あけパターンもさらに複雑にできるようになる。
例えば、加工する方向に各LD励起レーザヘッドが1列以
上に並べてあれば、 XYステージのリニアスケールから
の信号により,特定の LD励起レーザヘッドのみに設定
された遅延時間を与えることにより,穴位置を設定され
ただけシフトできる。図11に遅延時間をもうけた場合
の穴あけパターンの一例を示した。特定のレーザヘッド
に対して、シフトさせたい距離 X [mm]=Vconst xτに
より求められる遅延時間τ[sec]を与えることによっ
て、穴あけ位置のシフトが可能になる。但し,この際に
はXYステージは等速運動 Vconst [mm / sec]をしている
ものとする。現在の制御システムを用いると,この際の
穴あけ位置精度は±数μm程度となり、本方式で穴位置
の変更を簡単に制御できる。
Further, as shown in FIG. 10, a linear scale 12 is provided on an XY table for processing a green sheet, which is connected to an XY stage controller 13, and further controlled by the control PC 203. Thus, it is possible to constantly recognize the exact position of the stage. Drilling can be controlled in synchronization with this and the oscillation of each laser rod, so that the drilling pattern can be further complicated.
For example, if the LD pump laser heads are arranged in one or more rows in the processing direction, the signal from the linear scale of the XY stage gives the delay time set only to the specific LD pump laser head, so that the hole position can be adjusted. Can be shifted as set. FIG. 11 shows an example of a drilling pattern when a delay time is provided. The drilling position can be shifted by giving a specific laser head a delay time τ [sec] obtained by a distance X [mm] = Vconst × τ to be shifted. However, in this case, it is assumed that the XY stage is moving at a constant speed Vconst [mm / sec]. If the current control system is used, the drilling position accuracy at this time will be about ± several μm, and the change of the hole position can be easily controlled by this method.

【0039】さらに、穴あけ位置や形状をリアルタイム
に観測し、これをレーザヘッドの照射の時間間隔やステ
ージ位置の制御と同期させることも可能である。図12
において,10は画像処理装置を、7は観察光学系を、1
1はXYZリニアトランスレータを示す。画像処理装置
10により、グリーンシート上に加工された穴の穴径や各
穴どおし間隔を画像処理することで測定する。画像処理
の能力は,最小分解能として最小加工穴径の 1 / 20 程
度のものを使用する。穴あけ加工の状態は画像処理を通
して、制御用PC203に於いて判断され連動するXYZリニア
トランスレータ11によりレーザヘッドの位置を10μm 程
度の精度で微調整する。
Further, it is also possible to observe the drilling position and shape in real time, and synchronize this with the control of the laser head irradiation time interval and the stage position. FIG.
, 10 is an image processing device, 7 is an observation optical system, 1
Reference numeral 1 denotes an XYZ linear translator. Image processing device
According to 10, the hole diameter of the hole processed on the green sheet and the interval between each hole are measured by image processing. For image processing, a resolution of about 1/20 of the minimum drilled hole diameter is used as the minimum resolution. The state of drilling is determined by the control PC 203 through image processing, and the position of the laser head is finely adjusted with an accuracy of about 10 μm by the interlocking XYZ linear translator 11.

【0040】最後に,レーザ媒質としては,本発明のの
実施例では Nd:YAG, Nd:YLF の2種類しか示していない
が、Nd:YVO4, Nd:YAP, Nd:YAIO に属するものも同様に
有効である。加えて、可視光 (SHG) を直接発振させる
ことが可能な Nd:YAB レーザなども適用できる。
Lastly, in the embodiment of the present invention, only two types of laser media, Nd: YAG and Nd: YLF, are shown, but those belonging to Nd: YVO4, Nd: YAP, and Nd: YAIO are also the same. It is effective for In addition, an Nd: YAB laser capable of directly oscillating visible light (SHG) can be applied.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
では、レーザの励起機構をランプ励起から LD励起に変
換することで,加工するグリーンシートに適したパルス
幅と強度の選択が可能となるため、エネルギー的にも効
率よい安定度の高いレーザ発振が可能となる。加えて、
従来使用されていたマスクをに投射しない光学方式を採
用しているため,レーザ出力をほぼ2ケタ近く小さくす
ることができるため,安定度がより高くなり、穴あけ精
度が向上する。同時に、レーザ利用効率をほぼ 100% と
なり、穴あけ装置の小型化,低価格化も可能になる。
As is clear from the above description, according to the present invention, the pulse width and intensity suitable for the green sheet to be processed can be selected by converting the laser excitation mechanism from lamp excitation to LD excitation. Therefore, laser oscillation with high energy efficiency and high stability can be achieved. in addition,
Since an optical system that does not project a mask used in the related art is used, the laser output can be reduced by almost two digits, so that the stability is improved and the drilling accuracy is improved. At the same time, the laser utilization efficiency becomes almost 100%, and the size and cost of the drilling device can be reduced.

【0042】本発明のLD励起のレーザ発振器は、加工の
際に求められる発振強度も小さいことから、一個のレー
ザヘッドを小型化することが可能である。特に、本特許
でのレーザは端面方式であるので,図1 に示したよう
に,小型化してレーザヘッドをφ10 mm 以下にすること
も可能である。これを複数個組み合わせたM列×N行に配
列したレーザヘッド部を形成することができる。各々の
レーザヘッドより発振されたレーザは、フィールドレン
ズと結合レンズを介して擬テレセントリック光学系とな
り、結像レンズからXYステージ上のグリーンシートに対
して垂直に入射する。これにより、レーザヘッドが 1 :
1 であけられる穴と対応し、しかも穴形状の精度も高
いものが得られる。各LD励起レーザヘッドの位置や照射
のタイミングを制御系を用いて制御することで,これま
でのマスクを用いた光学系では困難であった自在な穴パ
ターンをグリーンシート上に形成できる。
Since the LD-excited laser oscillator according to the present invention also requires low oscillation intensity during processing, it is possible to reduce the size of one laser head. In particular, since the laser in this patent is of the end face type, it is possible to reduce the size and make the laser head smaller than φ10 mm as shown in FIG. It is possible to form a laser head unit in which a plurality of these are combined and arranged in M columns × N rows. Lasers oscillated from the respective laser heads form a pseudo-telecentric optical system via a field lens and a coupling lens, and vertically enter the green sheet on the XY stage from the imaging lens. This allows the laser head to:
A hole corresponding to the hole drilled by 1 and having high hole shape accuracy can be obtained. By controlling the position and irradiation timing of each LD excitation laser head using a control system, it is possible to form an arbitrary hole pattern on a green sheet, which was difficult with an optical system using a conventional mask.

【0043】加工時の結像比を 1 / M と仮定すれば,
各 LD励起レーザヘッドの位置を 10 μm 精度で合わせ
る機構を設けると,グリーンシート上では 10 μm / M
の精度で調整できる。たとえば, M = 10 とすれば,1
μm 精度での微調整が可能であることになる。尚,穴径
の制御も,図1の第一実施例で示した微動ステージ6を
光軸方向(Z軸方向)に調整することによって可能であ
る。従来の加工行程では,加工した結果を見てその後,
マスクにあけられた穴径や穴間隔を調整していたが、こ
れと比較して、本発明はグリーンシート加工技術の際の
大幅な時間の節約ならびにマスク代の節約になる効果も
ある。
Assuming that the imaging ratio at the time of processing is 1 / M,
If a mechanism to adjust the position of each LD pumped laser head with 10 μm accuracy is provided, 10 μm / M
Can be adjusted with a precision of. For example, if M = 10, then 1
Fine adjustment with μm accuracy is possible. The hole diameter can also be controlled by adjusting the fine movement stage 6 shown in the first embodiment of FIG. 1 in the optical axis direction (Z-axis direction). In the conventional machining process, after looking at the machining results,
The hole diameter and the hole interval formed in the mask are adjusted, but in comparison with this, the present invention also has the effect of greatly saving time and mask cost in green sheet processing technology.

【0044】さらに,LD励起方式のレーザ発振器を使
用することにより,レーザパルス幅を1μs〜200μ
sの幅に連続的に可変させることが可能になった。従来
のレーザでは,加工した穴形状が爆発性になり,真円で
なく歪で,良質の加工ができなかったアルミナ系の白系
グリーンシートの穴あけ加工に対しても,材質・厚みに
最適化したパルス幅を選択できるようになり,形状の優
れたφ100μm以下の穴あけ加工技術を提供できるよ
うになった効果もある。
Further, by using an LD-pumped laser oscillator, the laser pulse width can be reduced from 1 μs to 200 μs.
It has become possible to continuously vary the width of s. With the conventional laser, the shape of the processed hole becomes explosive, it is not a perfect circle, it is distorted, and the material and thickness have been optimized for the drilling of white alumina-based green sheets that could not be processed with good quality. There is also an effect that the pulse width can be selected, and a drilling technology of φ100 μm or less having an excellent shape can be provided.

【0045】[0045]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のグリーンシート穴あけ加工装置の実施
例を示す概略構成図
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a green sheet drilling apparatus of the present invention.

【図2】実施例における結像光学系を示す図FIG. 2 is a diagram showing an image forming optical system in an embodiment.

【図3】図1におけるLD発振レーザヘッド部の詳細を
示す図
FIG. 3 is a diagram showing details of an LD oscillation laser head unit in FIG. 1;

【図4】光ファイバーを用いた場合のLD発振レーザヘ
ッド部の詳細を示す図
FIG. 4 is a diagram showing details of an LD oscillation laser head unit when an optical fiber is used.

【図5】テーパロッド用いた場合のLD発振レーザヘッ
ド部の詳細を示す図
FIG. 5 is a diagram showing details of an LD oscillation laser head unit when a tapered rod is used.

【図6】レーザヘッド部のレーザロッド先端に2種類の
誘電体多層膜を装着した場合の詳細を示す図
FIG. 6 is a diagram showing details when two types of dielectric multilayer films are mounted on the tip of a laser rod of a laser head unit.

【図7】レーザヘッド部のレーザロッド先端に非線形結
晶を装着した場合の詳細を示す図
FIG. 7 is a diagram showing details when a nonlinear crystal is mounted on the tip of the laser rod of the laser head.

【図8】複数のLD励起レーザヘッドをM 行x N列に配
置したLDレーザヘッド部の概略構成図
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of an LD laser head unit in which a plurality of LD excitation laser heads are arranged in M rows × N columns.

【図9】図8に示すLD励起レーザヘッドを用いた場合
の穴あけ加工例
FIG. 9 shows an example of drilling processing using the LD pumped laser head shown in FIG. 8;

【図10】リニアスケールを装備したXYステージと図
8に示したレーザヘッド部の制御機構の概略構成図
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of an XY stage equipped with a linear scale and a control mechanism of a laser head unit shown in FIG. 8;

【図11】図10に示す制御機構を用いた場合の穴あけ
加工例
FIG. 11 shows an example of drilling when the control mechanism shown in FIG. 10 is used.

【図12】画像処理装置を装備した観察光学系とXYZ
リニアトランスレータを装備したレーザヘッドおよびこ
れらの制御装置を備えた本発明のグリーンシートの穴あ
け加工装置の概略構成図
FIG. 12 is an observation optical system equipped with an image processing device and XYZ.
Schematic configuration diagram of a green sheet drilling apparatus of the present invention equipped with a laser head equipped with a linear translator and these control devices

【図13】従来のグリーンシート穴あけ加工に用いられ
ている結像光学系
FIG. 13 shows an image forming optical system used for a conventional green sheet drilling process.

【図14】従来のマスクを用いた結像光学系におけるレ
ーザ照射範囲とマスクの穴形状との相関を示す図
FIG. 14 is a diagram showing a correlation between a laser irradiation range and a hole shape of a mask in an imaging optical system using a conventional mask.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1.LD励起レーザヘッド、 2.フィールドレンズ 3.全反射ミラー 4.結像レンズ 5.グリーンシート 6.微動ステージ 7−1.CCDカメラ 7−2.リレーレンズ 8.パワーモニター 9.XYステージ 10.画像処理装置 11.XYZリニアトランスレータ 12.リニアスケール 13.XYステージコントローラ 100.YAGロッド 100−1.部分透過ミラーコート 100−2.全反射ミラーコート 100−3.全反射ミラーコート 100−4.ARコート(部分反射ミラーコート) 100−5.YLFレーザロッド 101.冷却用ヒートシンク 101−1.冷却用水路 102.インジウム 103.結合レンズ 104.レーザダイオード(LD) 105.筐体ケース 106.ペルチェ素子 200.LDドライバー 201.レコーダ 202.PIO 203.PC(パーソナルコンピュータ) 210.非線形結晶 500.銅製マスク 501.レーザ照射領域 502.マスク穴(4つ穴) 1. LD excitation laser head, 2. Field lens 3. Total reflection mirror 4. Imaging lens 5. Green sheet 6. Fine movement stage 7-1. CCD camera 7-2. Relay lens 8. Power monitor 9. XY stage 10 .Image processing device 11.XYZ linear translator 12.Linear scale 13.XY stage controller 100.YAG rod 100-1.Partial transmission mirror coat 100-2.Total reflection mirror coat 100-3.Total reflection mirror coat 100-4. AR coating (partial reflection mirror coating) 100-5. YLF laser rod 101. Cooling heat sink 101-1. Cooling water channel 102. Indium 103. Coupling lens 104. Laser diode (LD) 105. Casing case 106. Peltier element 200 .LD driver 201.Recorder 202.PIO 203.PC (Personal Computer) 210. nonlinear crystal 500. copper mask 501. The laser irradiation region 502. Mask holes (four holes)

───────────────────────────────────────────────────── 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) H01S 3/07 B23K 101:42 // B23K 101:42 H01S 3/094 S ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01S 3/07 B23K 101: 42 // B23K 101: 42 H01S 3/094 S

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくともレーザダイオードと細径レー
ザロッドと前記レーザダイオードから出射されるレーザ
光を前記細径レーザロッド内に集光させる結合手段とを
備えた固体パルスレーザ発振器と、フィールドレンズと
結像レンズとグリーンシートを載置する台とから成り、
レーザパルス幅が1μs〜200μsに設定された出射
レーザをグリーンシート上に所定の形状に直接照射する
ことを特徴とする、グリーンシートの穴あけ加工装置。
A solid-state pulse laser oscillator including at least a laser diode, a small-diameter laser rod, and coupling means for condensing laser light emitted from the laser diode into the small-diameter laser rod; and a field lens. It consists of an image lens and a table on which the green sheet is placed,
A green sheet drilling apparatus, which irradiates an emitted laser having a laser pulse width of 1 μs to 200 μs directly onto a green sheet in a predetermined shape.
【請求項2】 細径レーザロッドを備えたLD励起方式
のパルス固体レーザ発振器と、フィールドレンズと結像
レンズとグリーンシートを載置する台とから成り、グリ
ーンシート上に所定の形状に直接レーザ照射することを
特徴とする、グリーンシートの穴あけ加工装置。
2. An LD-excited pulsed solid-state laser oscillator having a small-diameter laser rod, a field lens, an imaging lens, and a table on which a green sheet is mounted. A green sheet drilling device characterized by irradiation.
【請求項3】 請求項1又は請求項2のグリーンシート
の穴あけ加工装置において、レーザ発振器の位置を調整
する調整手段を備えたことを特徴とする、グリーンシー
トの穴あけ装置。
3. The green sheet drilling apparatus according to claim 1, further comprising adjusting means for adjusting a position of the laser oscillator.
【請求項4】 請求項1又は請求項2のグリーンシート
の穴あけ加工装置において、フィールドレンズと結像レ
ンズの間に全反射ミラーを備えたことを特徴とする、グ
リーンシートの穴あけ装置。
4. The green sheet drilling apparatus according to claim 1, further comprising a total reflection mirror between the field lens and the imaging lens.
【請求項5】 請求項4のグリーンシートの穴あけ加工
装置において、全反射ミラーにおけるレーザの反射もれ
を観測する手段を備えたことを特徴とする、グリーンシ
ートの穴あけ装置。
5. The green sheet drilling apparatus according to claim 4, further comprising means for observing laser leakage from the total reflection mirror.
【請求項6】 請求項1又は請求項2のグリーンシート
の穴あけ加工装置において、グリーンシート上でのレー
ザ加工を光学的に観測する手段を備えたことを特徴とす
る、グリーンシートの穴あけ装置。
6. The green sheet drilling apparatus according to claim 1, further comprising means for optically observing laser processing on the green sheet.
【請求項7】 請求項1又は請求項2のグリーンシート
の穴あけ加工装置において、レーザ発振器内の結合手段
が両端に一対の結合レンズを備えた光ファイバーよりな
ることを特徴とする、グリーンシートの穴あけ装置。
7. The green sheet drilling apparatus according to claim 1, wherein the coupling means in the laser oscillator comprises an optical fiber having a pair of coupling lenses at both ends. apparatus.
【請求項8】 請求項1又は請求項2のグリーンシート
の穴あけ加工装置において、レーザ発振器内の結合手段
の形状はレーザダイオード励起光が入射される入射口よ
りも出射口の口径を小さくしたことを特徴とするグリー
ンシートの穴あけ装置。
8. The apparatus for drilling a green sheet according to claim 1, wherein the shape of the coupling means in the laser oscillator is smaller than the diameter of the entrance to which the laser diode excitation light is incident. A green sheet drilling device.
【請求項9】 請求項1又は請求項2のグリーンシート
の穴あけ加工装置において、レーザ発振器内のレーザロ
ッド出射口は、レーザダイオード励起光がほぼ100%
透過するコートが施されたレーザロッドの中心部分を含
む一部の領域と、全反射ミラーコートが施された他部の
領域とからなることを特徴とするグリーンシートの穴あ
け装置。
9. An apparatus for drilling a green sheet according to claim 1, wherein the laser rod emission port in the laser oscillator receives almost 100% of the laser diode excitation light.
A green sheet drilling device, comprising: a part of a region including a central portion of a laser rod coated with a light-transmitting coating; and another region coated with a total reflection mirror.
【請求項10】 請求項1又は請求項2のグリーンシー
トの穴あけ加工装置において、レーザ発振器とフィール
ドレンズとの間に非線形結晶を配置したことを特徴とす
るグリーンシートの穴あけ装置。
10. The green sheet drilling apparatus according to claim 1, wherein a nonlinear crystal is arranged between the laser oscillator and the field lens.
【請求項11】 請求項1又は請求項2のグリーンシー
トの穴あけ加工装置において、レーザ発振器を2個以上
配置したことを特徴とするグリーンシートの穴あけ装
置。
11. The green sheet drilling apparatus according to claim 1, wherein two or more laser oscillators are arranged.
【請求項12】 請求項10のグリーンシートの穴あけ
加工装置において、複数のレーザ発振器の操作を独立に
制御する機能を有する調整手段を備えたことを特徴とす
るグリーンシートの穴あけ装置。
12. The green sheet drilling apparatus according to claim 10, further comprising adjusting means having a function of independently controlling the operations of the plurality of laser oscillators.
【請求項13】 請求項1又は請求項2のグリーンシー
トの穴あけ加工装置において、グリーンシートを載置す
る台の位置を調整する調整手段を備えたことを特徴とす
るグリーンシートの穴あけ装置。
13. The green sheet drilling apparatus according to claim 1, further comprising adjusting means for adjusting a position of a table on which the green sheet is placed.
【請求項14】 請求項5のグリーンシートの穴あけ加
工装置において、グリーンシートの光学観測結果を分析
してレーザ発振器の位置を調整する調整手段を備えたこ
とを特徴とする、グリーンシートの穴あけ装置。
14. A green sheet drilling apparatus according to claim 5, further comprising adjusting means for analyzing the optical observation result of the green sheet and adjusting the position of the laser oscillator. .
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004306136A (en) * 2003-03-24 2004-11-04 Tdk Corp Method for manufacturing ceramic element
WO2008087984A1 (en) * 2007-01-17 2008-07-24 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Laser processing device and its processing method
US7880117B2 (en) 2002-12-24 2011-02-01 Panasonic Corporation Method and apparatus of drilling high density submicron cavities using parallel laser beams
JP2011088191A (en) * 2009-10-23 2011-05-06 Tdk Corp Method for manufacturing electronic component
JP2015076568A (en) * 2013-10-11 2015-04-20 日本電気硝子株式会社 Method for manufacturing wavelength conversion member
WO2017076493A1 (en) * 2015-11-04 2017-05-11 Eos Gmbh Electro Optical Systems Exposure optical system and device for producing a three-dimensional object

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013031018A1 (en) * 2011-09-02 2013-03-07 イビデン株式会社 Method for cutting honeycomb molded body and method for producing honeycomb structure body

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05267771A (en) * 1992-03-19 1993-10-15 Hitachi Ltd Solid-state laser device and laser etching, laser marking, blood component mesuruing, and laser anneal device thereof
JPH07205303A (en) * 1994-01-14 1995-08-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Optical device for fine processing apparatus
JPH07328782A (en) * 1994-06-07 1995-12-19 Brother Ind Ltd Method and device for laser machining
JPH08118055A (en) * 1994-10-21 1996-05-14 Shinozaki Seisakusho:Kk Coaxial observation device in laser machining
JPH09199774A (en) * 1996-01-22 1997-07-31 Nec Corp Laser-diode-excited solid-state laser device
JPH10244385A (en) * 1997-03-04 1998-09-14 Sumitomo Metal Ind Ltd Weld seam detecting method, welding method and welding equipment of laser beam welding
JPH10277768A (en) * 1997-04-10 1998-10-20 Brother Ind Ltd Laser beam machine
JPH10323788A (en) * 1997-05-28 1998-12-08 Sumitomo Heavy Ind Ltd Laser processing device
JPH11254160A (en) * 1998-03-10 1999-09-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Laser beam device
JPH11284257A (en) * 1998-03-31 1999-10-15 Nec Corp Semiconductor laser excited solid laser device
JPH11513935A (en) * 1995-10-27 1999-11-30 イー・アイ・デユポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー Method and apparatus for laser cutting material
JP2000031564A (en) * 1998-07-15 2000-01-28 Mitsubishi Electric Corp Laser controller
JP2000141068A (en) * 1998-11-05 2000-05-23 Sony Corp Device and method for machining micropore with high precision

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05267771A (en) * 1992-03-19 1993-10-15 Hitachi Ltd Solid-state laser device and laser etching, laser marking, blood component mesuruing, and laser anneal device thereof
JPH07205303A (en) * 1994-01-14 1995-08-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Optical device for fine processing apparatus
JPH07328782A (en) * 1994-06-07 1995-12-19 Brother Ind Ltd Method and device for laser machining
JPH08118055A (en) * 1994-10-21 1996-05-14 Shinozaki Seisakusho:Kk Coaxial observation device in laser machining
JPH11513935A (en) * 1995-10-27 1999-11-30 イー・アイ・デユポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー Method and apparatus for laser cutting material
JPH09199774A (en) * 1996-01-22 1997-07-31 Nec Corp Laser-diode-excited solid-state laser device
JPH10244385A (en) * 1997-03-04 1998-09-14 Sumitomo Metal Ind Ltd Weld seam detecting method, welding method and welding equipment of laser beam welding
JPH10277768A (en) * 1997-04-10 1998-10-20 Brother Ind Ltd Laser beam machine
JPH10323788A (en) * 1997-05-28 1998-12-08 Sumitomo Heavy Ind Ltd Laser processing device
JPH11254160A (en) * 1998-03-10 1999-09-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Laser beam device
JPH11284257A (en) * 1998-03-31 1999-10-15 Nec Corp Semiconductor laser excited solid laser device
JP2000031564A (en) * 1998-07-15 2000-01-28 Mitsubishi Electric Corp Laser controller
JP2000141068A (en) * 1998-11-05 2000-05-23 Sony Corp Device and method for machining micropore with high precision

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7880117B2 (en) 2002-12-24 2011-02-01 Panasonic Corporation Method and apparatus of drilling high density submicron cavities using parallel laser beams
JP2004306136A (en) * 2003-03-24 2004-11-04 Tdk Corp Method for manufacturing ceramic element
WO2008087984A1 (en) * 2007-01-17 2008-07-24 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Laser processing device and its processing method
JP2011088191A (en) * 2009-10-23 2011-05-06 Tdk Corp Method for manufacturing electronic component
JP2015076568A (en) * 2013-10-11 2015-04-20 日本電気硝子株式会社 Method for manufacturing wavelength conversion member
WO2017076493A1 (en) * 2015-11-04 2017-05-11 Eos Gmbh Electro Optical Systems Exposure optical system and device for producing a three-dimensional object
CN108351498A (en) * 2015-11-04 2018-07-31 Eos有限公司电镀光纤系统 Exposing optical device for manufacturing three-dimension object and equipment
US11079580B2 (en) 2015-11-04 2021-08-03 Eos Gmbh Electro Optical Systems Exposure optics and device for producing a three-dimensional object

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