JP2003126982A - レーザ加工方法及び装置 - Google Patents
レーザ加工方法及び装置Info
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- JP2003126982A JP2003126982A JP2001326028A JP2001326028A JP2003126982A JP 2003126982 A JP2003126982 A JP 2003126982A JP 2001326028 A JP2001326028 A JP 2001326028A JP 2001326028 A JP2001326028 A JP 2001326028A JP 2003126982 A JP2003126982 A JP 2003126982A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 非加工側の加工ヘッドに漏れるレーザ光を減
少させて加工品質を向上するレーザ加工方法及び装置を
提供する。 【解決手段】 1台のレーザ発振器１０から出力され、
ＥＯＭ１２により偏光方向毎に時分割されたレーザ光
を、ポラライザ１４で偏光方向に応じて分岐して、複数
の加工ヘッド１８、２０に供給する際に、前記分岐され
たレーザ光を、更に他のポラライザ３０、３２で分岐し
て、非加工側の加工ヘッドに漏れるレーザ光を減少させ
る。
少させて加工品質を向上するレーザ加工方法及び装置を
提供する。 【解決手段】 1台のレーザ発振器１０から出力され、
ＥＯＭ１２により偏光方向毎に時分割されたレーザ光
を、ポラライザ１４で偏光方向に応じて分岐して、複数
の加工ヘッド１８、２０に供給する際に、前記分岐され
たレーザ光を、更に他のポラライザ３０、３２で分岐し
て、非加工側の加工ヘッドに漏れるレーザ光を減少させ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ加工方法及
び装置に係り、特に、プリント基板を加工するレーザ孔
開け機に用いるのに好適な、１台のレーザ発振器から出
力され、偏光方向毎に時分割されたレーザ光を、偏光ビ
ームスプリッタで偏光方向に応じて分岐して、複数の加
工ヘッドに供給するようにしたレーザ加工方法及び装置
の改良に関する。
び装置に係り、特に、プリント基板を加工するレーザ孔
開け機に用いるのに好適な、１台のレーザ発振器から出
力され、偏光方向毎に時分割されたレーザ光を、偏光ビ
ームスプリッタで偏光方向に応じて分岐して、複数の加
工ヘッドに供給するようにしたレーザ加工方法及び装置
の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近のプリント配線基板の小型化や高機
能化に伴って小型化した、直径０．１ｍｍ以下のスルー
ホールやビアホールを精度良く形成するために、パルス
発振型のレーザビームを用いて、小径の孔を形成するレ
ーザ孔開け機が実用化されている。
能化に伴って小型化した、直径０．１ｍｍ以下のスルー
ホールやビアホールを精度良く形成するために、パルス
発振型のレーザビームを用いて、小径の孔を形成するレ
ーザ孔開け機が実用化されている。
【０００３】このレーザ孔開け機においては、一般に、
作業能率を高めるため、複数の加工ヘッドで同時にプリ
ント配線基板に孔を開けることが行われており、その
際、レーザ発振器を共通化して、装置の小型化及びコス
トダウンを図るようにされている。
作業能率を高めるため、複数の加工ヘッドで同時にプリ
ント配線基板に孔を開けることが行われており、その
際、レーザ発振器を共通化して、装置の小型化及びコス
トダウンを図るようにされている。
【０００４】更に、エネルギ分割による分割後のエネル
ギ減少（二分割の場合は半減）を防ぐと共に、分割後の
エネルギの制御を正確に行うため、図１に示す如く、レ
ーザ発振器１０から直線偏光（例えばＰ波）で得られる
レーザ光を、例えば電気光学素子（ＥＯＭ）によりスイ
ッチングして、直線偏光の向きを時間毎に変えてＰ波と
Ｓ波が交互に出るようにし、前記ＥＯＭ１２の出側に設
置した偏光ビームスプリッタ（ポラライザと称する）１
４により、Ｐ波とＳ波に二分岐することが考えられてい
る。
ギ減少（二分割の場合は半減）を防ぐと共に、分割後の
エネルギの制御を正確に行うため、図１に示す如く、レ
ーザ発振器１０から直線偏光（例えばＰ波）で得られる
レーザ光を、例えば電気光学素子（ＥＯＭ）によりスイ
ッチングして、直線偏光の向きを時間毎に変えてＰ波と
Ｓ波が交互に出るようにし、前記ＥＯＭ１２の出側に設
置した偏光ビームスプリッタ（ポラライザと称する）１
４により、Ｐ波とＳ波に二分岐することが考えられてい
る。
【０００５】前記ポラライザ１４により分岐されたレー
ザ光１５、１７は、直接又はミラー１６で方向を変え
て、それぞれ、第１軸（Ｚ１軸と称する）加工用のガル
バノスキャナ（以下Ｚ１ガルバノと称する）１８を含む
第１の加工ヘッドと、第２軸（Ｚ２軸と称する）加工用
のガルバノスキャナ（以下Ｚ２ガルバノと称する）２０
を含む第２の加工ヘッドに供給され、該ガルバノ１８、
２０にそれぞれ含まれる例えば２枚のガルバノミラー２
６、２８（図２参照）により、加工対象物（ワークと称
する）８上の加工位置に対応して、例えば紙面に垂直な
Ｘ軸方向及び紙面と平行なＹ軸方向に走査され、ｆθレ
ンズ２２、２４を介して、ワーク８の表面に当てられ
て、該ワーク８を加工する。
ザ光１５、１７は、直接又はミラー１６で方向を変え
て、それぞれ、第１軸（Ｚ１軸と称する）加工用のガル
バノスキャナ（以下Ｚ１ガルバノと称する）１８を含む
第１の加工ヘッドと、第２軸（Ｚ２軸と称する）加工用
のガルバノスキャナ（以下Ｚ２ガルバノと称する）２０
を含む第２の加工ヘッドに供給され、該ガルバノ１８、
２０にそれぞれ含まれる例えば２枚のガルバノミラー２
６、２８（図２参照）により、加工対象物（ワークと称
する）８上の加工位置に対応して、例えば紙面に垂直な
Ｘ軸方向及び紙面と平行なＹ軸方向に走査され、ｆθレ
ンズ２２、２４を介して、ワーク８の表面に当てられ
て、該ワーク８を加工する。
【０００６】前記ガルバノ１８、２０には、それぞれ、
図２に詳細に示す如く、ポラライザ１４により分岐され
たレーザ光１５、１７を紙面に垂直なＸ軸方向に走査す
るための第１ガルバノミラー２６と、該第１ガルバノミ
ラー２６によりＸ軸方向に走査されたビームを、Ｘ軸方
向と直交する、紙面に平行なＹ軸方向に走査して、ｆθ
レンズ２２、２４に入射するための第２ガルバノミラー
２８が備えられている。図において、２７、２９は、そ
れぞれガルバノミラー２６、２８を回転するためのモー
タである。
図２に詳細に示す如く、ポラライザ１４により分岐され
たレーザ光１５、１７を紙面に垂直なＸ軸方向に走査す
るための第１ガルバノミラー２６と、該第１ガルバノミ
ラー２６によりＸ軸方向に走査されたビームを、Ｘ軸方
向と直交する、紙面に平行なＹ軸方向に走査して、ｆθ
レンズ２２、２４に入射するための第２ガルバノミラー
２８が備えられている。図において、２７、２９は、そ
れぞれガルバノミラー２６、２８を回転するためのモー
タである。
【０００７】このような時分割による加工に際しては、
図３に示す如く、レーザ発振器１０で発振されたレーザ
光が、ＥＯＭ１２によりＳ波とＰ波に時分割され、例え
ばＳ波はＺ１ガルバノ１８に供給されて、その下にある
ワーク８を加工し、Ｐ波はＺ２ガルバノ２０に供給され
て、その下にあるワーク８を加工する。
図３に示す如く、レーザ発振器１０で発振されたレーザ
光が、ＥＯＭ１２によりＳ波とＰ波に時分割され、例え
ばＳ波はＺ１ガルバノ１８に供給されて、その下にある
ワーク８を加工し、Ｐ波はＺ２ガルバノ２０に供給され
て、その下にあるワーク８を加工する。
【０００８】ここで、Ｚ１軸加工中にＺ２ガルバノ２０
を移動し、逆に、Ｚ２軸加工中にＺ１ガルバノ１８を移
動することによって、高効率な加工が可能となる。
を移動し、逆に、Ｚ２軸加工中にＺ１ガルバノ１８を移
動することによって、高効率な加工が可能となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来は、
ポラライザ１４の性能や、ＥＯＭ１２とポラライザ１４
間の光学系の影響により、加工軸側と非加工軸側に完全
にレーザ光を分岐することができず、図４（Ａ）（Ｐ波
入射によるＺ２軸加工状態）及び図４（Ｂ）（Ｓ波入射
によるＺ１軸加工状態）に示す如く、非加工軸側に５〜
１０％程度の漏れ光が存在するため、非加工軸側のガル
バノ移動中に漏れ光が非加工側のワーク８に到達してし
まい、加工孔と加工孔の間に、漏れ光による打痕（例え
ば変色）が残り、加工品質を悪化させることがあるとい
う問題点を有していた。
ポラライザ１４の性能や、ＥＯＭ１２とポラライザ１４
間の光学系の影響により、加工軸側と非加工軸側に完全
にレーザ光を分岐することができず、図４（Ａ）（Ｐ波
入射によるＺ２軸加工状態）及び図４（Ｂ）（Ｓ波入射
によるＺ１軸加工状態）に示す如く、非加工軸側に５〜
１０％程度の漏れ光が存在するため、非加工軸側のガル
バノ移動中に漏れ光が非加工側のワーク８に到達してし
まい、加工孔と加工孔の間に、漏れ光による打痕（例え
ば変色）が残り、加工品質を悪化させることがあるとい
う問題点を有していた。
【００１０】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたもので、非加工側の加工ヘッドに漏れるレー
ザ光を減少させて、加工品質を向上することを課題とす
る。
くなされたもので、非加工側の加工ヘッドに漏れるレー
ザ光を減少させて、加工品質を向上することを課題とす
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、１台のレーザ
発振器から出力され、偏光方向毎に時分割されたレーザ
光を、偏光ビームスプリッタで偏光方向に応じて分岐し
て、複数の加工ヘッドに供給するようにしたレーザ加工
方法において、前記分岐されたレーザ光を、更に他の偏
光ビームスプリッタで分岐し、非加工側の加工ヘッドに
漏れるレーザ光を減少させるようにして、前記課題を解
決したものである。
発振器から出力され、偏光方向毎に時分割されたレーザ
光を、偏光ビームスプリッタで偏光方向に応じて分岐し
て、複数の加工ヘッドに供給するようにしたレーザ加工
方法において、前記分岐されたレーザ光を、更に他の偏
光ビームスプリッタで分岐し、非加工側の加工ヘッドに
漏れるレーザ光を減少させるようにして、前記課題を解
決したものである。
【００１２】本発明は、又、レーザ加工装置において、
１台のレーザ発振器から出力され、偏光方向毎に時分割
されたレーザ光を、偏光方向に応じて分岐するための第
１の偏光ビームスプリッタと、該第１の偏光ビームスプ
リッタにより分岐されたレーザ光を更に分割するため
の、複数の第２の偏光ビームスプリッタとを備え、該第
２の偏光ビームスプリッタにより分岐されたレーザ光の
一方を加工ヘッドに供給し、他方を吸収させるようにし
て、前記課題を解決したものである。
１台のレーザ発振器から出力され、偏光方向毎に時分割
されたレーザ光を、偏光方向に応じて分岐するための第
１の偏光ビームスプリッタと、該第１の偏光ビームスプ
リッタにより分岐されたレーザ光を更に分割するため
の、複数の第２の偏光ビームスプリッタとを備え、該第
２の偏光ビームスプリッタにより分岐されたレーザ光の
一方を加工ヘッドに供給し、他方を吸収させるようにし
て、前記課題を解決したものである。
【００１３】又、前記第２の偏光ビームスプリッタをキ
ューブタイプとして、光軸合わせを容易にしたものであ
る。
ューブタイプとして、光軸合わせを容易にしたものであ
る。
【００１４】或いは、前記第２の偏光ビームスプリッタ
をシンタイプとして、小型、軽量化を可能としたもので
ある。
をシンタイプとして、小型、軽量化を可能としたもので
ある。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施形態を詳細に説明する。
施形態を詳細に説明する。
【００１６】本発明の第１実施形態は、図１に示した比
較例と同様のレーザ加工装置において、図５に示す如
く、ＥＯＭ１２により偏光方向毎に時分割されたレーザ
光を、偏光方向に応じて分岐するための、従来と同様の
キューブタイプの第１のポラライザ１４の出側に、更
に、該第１のポラライザ１４により分岐されたレーザ光
を更に分岐するための、キューブタイプの二つの第２の
ポラライザ３０、３２と、該第２のポラライザ３０、３
２により分岐されたレーザ光の一方を吸収するためのダ
ンパ３４、３６とを設けたものである。
較例と同様のレーザ加工装置において、図５に示す如
く、ＥＯＭ１２により偏光方向毎に時分割されたレーザ
光を、偏光方向に応じて分岐するための、従来と同様の
キューブタイプの第１のポラライザ１４の出側に、更
に、該第１のポラライザ１４により分岐されたレーザ光
を更に分岐するための、キューブタイプの二つの第２の
ポラライザ３０、３２と、該第２のポラライザ３０、３
２により分岐されたレーザ光の一方を吸収するためのダ
ンパ３４、３６とを設けたものである。
【００１７】前記レーザ発振器１０としては、例えばＱ
スイッチ発振によりパルス幅５００ｎｓ以下、周波数２
ｋＨｚ以上のパルスを発振する、基本波長１０５３ｍｍ
の高調波固体レーザの第２高調波以上（波長５２７ｍｍ
以下）を用いることができる。
スイッチ発振によりパルス幅５００ｎｓ以下、周波数２
ｋＨｚ以上のパルスを発振する、基本波長１０５３ｍｍ
の高調波固体レーザの第２高調波以上（波長５２７ｍｍ
以下）を用いることができる。
【００１８】他の点については、比較例と同様であるの
で、説明は省略する。
で、説明は省略する。
【００１９】本実施形態において、例えばポラライザ１
４、３０、３２の漏れ光の割合がいずれも５％であると
すると、ＥＯＭ１２から第１のポラライザ１４にＰ波が
入射する場合には、図６（Ａ）に示す如く、その下方の
非加工軸（Ｚ１軸）側に第２のポラライザ３０で分岐さ
れる漏れ光の強度は、ＥＯＭ１２からの入射光の０．０
５の二乗で約０．３％となる。なお、第２のポラライザ
３０によって非加工軸と異なる方向に分岐された、約
４．８％（＝０．９５×０．０５）の漏れ光は、ダンパ
３４で吸収される。又、加工軸（Ｚ２軸）側に設けたポ
ラライザ３２における約４．８％（＝０．９５×０．０
５）の漏れ光もダンパ３６で吸収される。なお、加工軸
であるＺ２軸側にポラライザ３２から出射されるＰ波
は、０．９５の二乗で約９０％になるが、十分許容でき
る範囲である。
４、３０、３２の漏れ光の割合がいずれも５％であると
すると、ＥＯＭ１２から第１のポラライザ１４にＰ波が
入射する場合には、図６（Ａ）に示す如く、その下方の
非加工軸（Ｚ１軸）側に第２のポラライザ３０で分岐さ
れる漏れ光の強度は、ＥＯＭ１２からの入射光の０．０
５の二乗で約０．３％となる。なお、第２のポラライザ
３０によって非加工軸と異なる方向に分岐された、約
４．８％（＝０．９５×０．０５）の漏れ光は、ダンパ
３４で吸収される。又、加工軸（Ｚ２軸）側に設けたポ
ラライザ３２における約４．８％（＝０．９５×０．０
５）の漏れ光もダンパ３６で吸収される。なお、加工軸
であるＺ２軸側にポラライザ３２から出射されるＰ波
は、０．９５の二乗で約９０％になるが、十分許容でき
る範囲である。
【００２０】同様に、ポラライザ１４にＳ波を入射して
Ｚ１軸を加工している状態を図６（Ｂ）に示す。
Ｚ１軸を加工している状態を図６（Ｂ）に示す。
【００２１】本実施形態においては、ポラライザ３０、
３２として、第１のポラライザ１４と同様のキューブタ
イプのポラライザを使用しているので、光軸合わせが容
易である。
３２として、第１のポラライザ１４と同様のキューブタ
イプのポラライザを使用しているので、光軸合わせが容
易である。
【００２２】なお第２のポラライザ３０、３２の種類
は、これに限定されず、図７に示す第２実施形態のよう
に、薄型のシン（thin）タイプポラライザ４０、４２を
用いることも可能である。このシンタイプのポラライザ
４０、４２を用いた場合には、光軸合わせが面倒である
が、小型、軽量化が可能である。
は、これに限定されず、図７に示す第２実施形態のよう
に、薄型のシン（thin）タイプポラライザ４０、４２を
用いることも可能である。このシンタイプのポラライザ
４０、４２を用いた場合には、光軸合わせが面倒である
が、小型、軽量化が可能である。
【００２３】又、前記実施形態においては、いずれも、
ダンパ３４、３６により不要な漏れ光を吸収していた
が、ダンパの代わりにパワーメータやフォトダイオード
で分岐状態をモニタしたり、或いは、ボディーに直接当
てて吸収することも可能である。更に、レーザ光を偏光
方向に応じて時分割する手段もＥＯＭに限定されない。
ダンパ３４、３６により不要な漏れ光を吸収していた
が、ダンパの代わりにパワーメータやフォトダイオード
で分岐状態をモニタしたり、或いは、ボディーに直接当
てて吸収することも可能である。更に、レーザ光を偏光
方向に応じて時分割する手段もＥＯＭに限定されない。
【００２４】なお前記実施形態においては、本発明がレ
ーザ孔開け機に適用されていたが、本発明の適用対象は
これに限定されず、レーザ加工機一般に同様に適用でき
ることは明らかである。
ーザ孔開け機に適用されていたが、本発明の適用対象は
これに限定されず、レーザ加工機一般に同様に適用でき
ることは明らかである。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、非加工側の加工ヘッド
に漏れるレーザ光を減少して、漏れ光による打痕を軽減
することができ、加工品質を向上することができる。
に漏れるレーザ光を減少して、漏れ光による打痕を軽減
することができ、加工品質を向上することができる。
【図１】時分割によるレーザ加工装置の比較例の構成を
示す光路図
示す光路図
【図２】前記比較例で用いられるガルバノスキャナの具
体的構成例を示す正面図
体的構成例を示す正面図
【図３】前記比較例における各部信号波形の例を示すタ
イムチャート
イムチャート
【図４】前記比較例の問題点を説明するための光路図
【図５】本発明に係るレーザ加工装置の第一実施形態の
全体構成を示す光路図
全体構成を示す光路図
【図６】第一実施形態の作用を説明するための光路図
【図７】本発明に係るレーザ加工装置の第二実施形態の
要部構成を示す光路図
要部構成を示す光路図
【符号の説明】
８…加工対象物（ワーク）
１０…レーザ発振器
１１、１５、１７…レーザ光
１２…電気光学素子（ ＥＯＭ）
１４、３０、３２、４０、４２…偏光ビームスプリッタ
（ポラライザ） １８…Ｚ１軸加工用ガルバノスキャナ（加工ヘッド） ２０…Ｚ２軸加工用ガルバノスキャナ（加工ヘッド） ３４、３６…ダンパ
（ポラライザ） １８…Ｚ１軸加工用ガルバノスキャナ（加工ヘッド） ２０…Ｚ２軸加工用ガルバノスキャナ（加工ヘッド） ３４、３６…ダンパ
Claims (4)
- 【請求項１】１台のレーザ発振器から出力され、偏光方
向に時分割されたレーザ光を、偏光ビームスプリッタで
偏光方向に応じて分岐して、複数の加工ヘッドに供給す
るようにしたレーザ加工方法において、 前記分岐されたレーザ光を、更に他の偏光ビームスプリ
ッタで分岐して、非加工側の加工ヘッドに漏れるレーザ
光を減少させることを特徴とするレーザ加工方法。 - 【請求項２】１台のレーザ発振器から出力され、偏光方
向毎に時分割されたレーザ光を、偏光方向に応じて分岐
するための第１の偏光ビームスプリッタと、 該第１の偏光ビームスプリッタにより分岐されたレーザ
光を更に分岐するための、複数の第２の偏光ビームスプ
リッタとを備え、 該第２の偏光ビームスプリッタにより分岐されたレーザ
光の一方を加工ヘッドに供給し、他方を吸収させること
を特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項３】前記第２の偏光ビームスプリッタがキュー
ブタイプであることを特徴とする請求項２に記載のレー
ザ加工装置。 - 【請求項４】前記第２の偏光ビームスプリッタがシンタ
イプであることを特徴とする請求項２に記載のレーザ加
工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001326028A JP2003126982A (ja) | 2001-10-24 | 2001-10-24 | レーザ加工方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001326028A JP2003126982A (ja) | 2001-10-24 | 2001-10-24 | レーザ加工方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003126982A true JP2003126982A (ja) | 2003-05-08 |
Family
ID=19142485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001326028A Pending JP2003126982A (ja) | 2001-10-24 | 2001-10-24 | レーザ加工方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003126982A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005161398A (ja) * | 2003-09-12 | 2005-06-23 | Orbotech Ltd | マルチビーム微細加工システムおよびその方法 |
| JP2007021509A (ja) * | 2005-07-12 | 2007-02-01 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ加工機 |
| DE102004062381B4 (de) * | 2004-12-23 | 2009-08-20 | Hitachi Via Mechanics, Ltd., Ebina | Vorrichtung zum Umschalten eines Laserstrahls, Laserbearbeitungsvorrichtung |
| US20090308853A1 (en) * | 2008-06-17 | 2009-12-17 | Electro Scientific Industries, Inc. | Eliminating head-to-head offsets along common chuck travel direction in multi-head laser machining systems |
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| CN103128447A (zh) * | 2011-11-30 | 2013-06-05 | 星云电脑股份有限公司 | 激光割字机 |
| JP2013126689A (ja) * | 2011-11-14 | 2013-06-27 | Canon Inc | レーザ加工装置、レーザ加工方法及び基板の製造方法 |
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| CN104785779A (zh) * | 2015-03-20 | 2015-07-22 | 南京奕宇光电科技有限公司 | 一种激光扫描头、三维打印装置及打印方法 |
| JP2016132002A (ja) * | 2015-01-19 | 2016-07-25 | トヨタ自動車株式会社 | 溶接方法及び溶接装置 |
-
2001
- 2001-10-24 JP JP2001326028A patent/JP2003126982A/ja active Pending
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