JP2003220484A - レーザ加工装置及びレーザ加工方法 - Google Patents
レーザ加工装置及びレーザ加工方法Info
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- JP2003220484A JP2003220484A JP2002013712A JP2002013712A JP2003220484A JP 2003220484 A JP2003220484 A JP 2003220484A JP 2002013712 A JP2002013712 A JP 2002013712A JP 2002013712 A JP2002013712 A JP 2002013712A JP 2003220484 A JP2003220484 A JP 2003220484A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザビームによる走査速度を向上させるこ
とにより、レーザ加工の効率化を実現する。 【解決手段】 レーザ発振器12と、レーザビームＬを加
工対象物22に導く反射ミラー14と、可動レンズ機構13を
備えたレーザ加工装置10であって、可動レンズ機構13
は、回転自在に配置されたレンズホルダ28と、レンズホ
ルダ28によって偏心的に支持された集光レンズ30と、レ
ンズホルダ28を所定方向に所定の速度で回転させる超音
波モータ34を備えた。
とにより、レーザ加工の効率化を実現する。 【解決手段】 レーザ発振器12と、レーザビームＬを加
工対象物22に導く反射ミラー14と、可動レンズ機構13を
備えたレーザ加工装置10であって、可動レンズ機構13
は、回転自在に配置されたレンズホルダ28と、レンズホ
ルダ28によって偏心的に支持された集光レンズ30と、レ
ンズホルダ28を所定方向に所定の速度で回転させる超音
波モータ34を備えた。
Description
【００１】
【発明の属する技術分野】この発明はレーザ加工技術に
係り、特に、レーザビームを用いた穴開けや切断、接合
（溶接、溶着、ハンダ付け）を実施するのに好適なレー
ザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。
係り、特に、レーザビームを用いた穴開けや切断、接合
（溶接、溶着、ハンダ付け）を実施するのに好適なレー
ザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。
【００２】
【従来の技術】図１２に示すように、従来のレーザ加工
装置70は、レーザ発振器12と、反射ミラー14と、ガルバ
ノスキャナ20（第１のガルバノミラー16及び第２のガル
バノミラー18）と、集光レンズ64と、ＸＹステージ24と
を備えている。レーザ発振器12から出力されたレーザビ
ームＬは、反射ミラー14を経由してガルバノスキャナ20
に達し、第１のガルバノミラー16及び第２のガルバノミ
ラー18で角度調整されて集光レンズ64に入射する。集光
レンズ64を透過したレーザビームは、ＸＹステージ24上
に載置された加工対象物22の表面に照射され、穴開けや
切断、溶接等の加工が実施される。
装置70は、レーザ発振器12と、反射ミラー14と、ガルバ
ノスキャナ20（第１のガルバノミラー16及び第２のガル
バノミラー18）と、集光レンズ64と、ＸＹステージ24と
を備えている。レーザ発振器12から出力されたレーザビ
ームＬは、反射ミラー14を経由してガルバノスキャナ20
に達し、第１のガルバノミラー16及び第２のガルバノミ
ラー18で角度調整されて集光レンズ64に入射する。集光
レンズ64を透過したレーザビームは、ＸＹステージ24上
に載置された加工対象物22の表面に照射され、穴開けや
切断、溶接等の加工が実施される。
【００３】レーザビームＬの光路は、第１のガルバノミ
ラー16及び第２のガルバノミラー20の角度変位に対応し
て偏向され、加工対象物22の表面における照射位置も移
動する。すなわち、ガルバノミラー16，18の反射角度を
高精度で制御することにより、加工対象物22の表面にお
ける照射位置を所定のパターンに沿って移動させること
が可能となる仕組みである。
ラー16及び第２のガルバノミラー20の角度変位に対応し
て偏向され、加工対象物22の表面における照射位置も移
動する。すなわち、ガルバノミラー16，18の反射角度を
高精度で制御することにより、加工対象物22の表面にお
ける照射位置を所定のパターンに沿って移動させること
が可能となる仕組みである。
【００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ガ
ルバノミラー16，18の角度変位はサーボモータの駆動に
よる機械的な作用に負っているため、ポジショニングに
は一定の時間がかかるという問題がある。例えば、現在
実用化されている一般的なガルバノミラーの場合、その
位置決めに１〜２ｍｓ程度を要する。これは、レーザの
パルス幅自体は１μｓ以下であるにもかかわらず、ガル
バノミラーのポジショニングに時間がかかるため、その
間レーザ照射を停止して待機していなければならないこ
とを意味している。
ルバノミラー16，18の角度変位はサーボモータの駆動に
よる機械的な作用に負っているため、ポジショニングに
は一定の時間がかかるという問題がある。例えば、現在
実用化されている一般的なガルバノミラーの場合、その
位置決めに１〜２ｍｓ程度を要する。これは、レーザの
パルス幅自体は１μｓ以下であるにもかかわらず、ガル
バノミラーのポジショニングに時間がかかるため、その
間レーザ照射を停止して待機していなければならないこ
とを意味している。
【００５】図７及び図８は、レーザ加工装置70を用いた
加工例を示すものであり、加工対象面β上に多数の開口
部46を形成する場合を想定している。個々の開口部46の
径は100μｍであるが、通常は１回のレーザ照射によっ
て直接100μｍの開口部46を開けるのではなく、図８に
示すように、微細な貫通孔44を円形パターンγに沿って
多数形成することにより、必要な口径を備えた開口部46
を形成している。このような、いわゆるトレパニング加
工を施す場合、これまでは各開口部形成個所間の移動の
みならず、個々の貫通孔44のスキャニングもガルバノミ
ラー16，18の動作によって実現していたため、一つの開
口部46を形成するために何度もガルバノミラー16，18の
角度変位を行う必要があり、極めて非効率的であった。
加工例を示すものであり、加工対象面β上に多数の開口
部46を形成する場合を想定している。個々の開口部46の
径は100μｍであるが、通常は１回のレーザ照射によっ
て直接100μｍの開口部46を開けるのではなく、図８に
示すように、微細な貫通孔44を円形パターンγに沿って
多数形成することにより、必要な口径を備えた開口部46
を形成している。このような、いわゆるトレパニング加
工を施す場合、これまでは各開口部形成個所間の移動の
みならず、個々の貫通孔44のスキャニングもガルバノミ
ラー16，18の動作によって実現していたため、一つの開
口部46を形成するために何度もガルバノミラー16，18の
角度変位を行う必要があり、極めて非効率的であった。
【００６】また、一対の部材の付き合わせラインに沿っ
てレーザビームを照射することにより、両部材間を接合
することも行われている。図１３はその一例を示すもの
であり、一対の金属板48，50の付き合わせライン52に沿
ってレーザビームＬを照射すると、ライン周辺の金属が
溶融し、金属板48，50間が溶接される。金属板48，50の
代わりに一対の樹脂板を配置し、両者の付き合わせライ
ンに沿ってレーザビームを照射することで、樹脂板間を
溶着させることもできる。さらに、金属板の付き合わせ
ライン上にハンダを配置させ、その表面にレーザビーム
を照射することにより、金属板間をハンダ付けすること
もできる。
てレーザビームを照射することにより、両部材間を接合
することも行われている。図１３はその一例を示すもの
であり、一対の金属板48，50の付き合わせライン52に沿
ってレーザビームＬを照射すると、ライン周辺の金属が
溶融し、金属板48，50間が溶接される。金属板48，50の
代わりに一対の樹脂板を配置し、両者の付き合わせライ
ンに沿ってレーザビームを照射することで、樹脂板間を
溶着させることもできる。さらに、金属板の付き合わせ
ライン上にハンダを配置させ、その表面にレーザビーム
を照射することにより、金属板間をハンダ付けすること
もできる。
【００７】しかしながら、従来の接合方法では、接合対
象物の付き合わせライン52に沿ってレーザビームを直線
状に照射するに過ぎず、レーザビームが照射される面積
が比較的に狭いため融着部56の面積も狭くなり、高い接
合強度を確保できないという問題があった。
象物の付き合わせライン52に沿ってレーザビームを直線
状に照射するに過ぎず、レーザビームが照射される面積
が比較的に狭いため融着部56の面積も狭くなり、高い接
合強度を確保できないという問題があった。
【００８】この発明は、従来のレーザ加工装置が抱える
上記問題点に鑑みて案出されたものであり、レーザビー
ムによる走査速度を向上させることにより、レーザ加工
の効率化を実現することを目的としている。また、この
発明は、レーザビームの照射面積を拡大することによ
り、接合強度を向上させることが可能なレーザ加工技術
を実現することをも目的としている。
上記問題点に鑑みて案出されたものであり、レーザビー
ムによる走査速度を向上させることにより、レーザ加工
の効率化を実現することを目的としている。また、この
発明は、レーザビームの照射面積を拡大することによ
り、接合強度を向上させることが可能なレーザ加工技術
を実現することをも目的としている。
【００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明に係るレーザ加工装置は、レーザ発振器
と、該レーザ発振器から出力されたレーザビームを加工
対象物に導く光学系と、可動レンズ機構を備えたレーザ
加工装置であって、上記可動レンズ機構は、回転自在に
配置されたレンズホルダと、該レンズホルダによって偏
心的に支持された集光レンズと、上記レンズホルダを所
定方向に所定の速度で回転させる駆動源とを備えたこと
を特徴としている。このように、偏心的に連続回転する
集光レンズにレーザビームを導くことにより、加工対象
物表面における照射位置を円形パターンに沿って移動さ
せることができ、トレパニング加工における開口部を容
易に形成可能となる。この円形パターンに沿った照射位
置の移動は、単に集光レンズを偏心的に回転させるだけ
で実現できるため、従来のようにガルバノミラーのポジ
ショニング動作によって実現する場合に比べ、大幅な高
速化が可能となる。上記駆動源として特に限定はない
が、リニア駆動型の超音波モータを採用し、該超音波モ
ータの出力軸で上記レンズホルダの外周面を連打するこ
とによってレンズホルダを回転させるようにすれば、さ
らなる高速加工が期待できる。
め、この発明に係るレーザ加工装置は、レーザ発振器
と、該レーザ発振器から出力されたレーザビームを加工
対象物に導く光学系と、可動レンズ機構を備えたレーザ
加工装置であって、上記可動レンズ機構は、回転自在に
配置されたレンズホルダと、該レンズホルダによって偏
心的に支持された集光レンズと、上記レンズホルダを所
定方向に所定の速度で回転させる駆動源とを備えたこと
を特徴としている。このように、偏心的に連続回転する
集光レンズにレーザビームを導くことにより、加工対象
物表面における照射位置を円形パターンに沿って移動さ
せることができ、トレパニング加工における開口部を容
易に形成可能となる。この円形パターンに沿った照射位
置の移動は、単に集光レンズを偏心的に回転させるだけ
で実現できるため、従来のようにガルバノミラーのポジ
ショニング動作によって実現する場合に比べ、大幅な高
速化が可能となる。上記駆動源として特に限定はない
が、リニア駆動型の超音波モータを採用し、該超音波モ
ータの出力軸で上記レンズホルダの外周面を連打するこ
とによってレンズホルダを回転させるようにすれば、さ
らなる高速加工が期待できる。
【００１０】加工対象物表面におけるレーザビームの照
射位置を、所定の方向に所定の速度で移動させる手段を
設けることにより、部材間の接合に応用することができ
る。すなわち、一対の金属板の付き合わせライン上にレ
ーザビームを照射すると同時に、ＸＹステージによって
加工対象物側を付き合わせラインの延長方向に移動させ
るか、あるいはガルバノミラーによって照射位置を付き
合わせラインに沿って移動させることにより、金属板間
の溶接が完了する。しかも、レーザビームは付き合わせ
ラインを縫合するように円形状に照射されるため、直線
状に照射する場合に比べて照射面積を稼ぐことが可能と
なり、接合対象物間の接合強度を飛躍的に高めることが
できる。因みに、接合対象物がアルミニウム等の金属で
ある場合、1.06μｍ波長のYAGレーザを用いることによ
り、接合対象物間を強固に溶接することができる。ま
た、接合対象物が樹脂材よりなる場合、0.80〜0.95μｍ
波長のLD（レーザダイオード）レーザを用いることによ
り、接合対象物を強固に溶着することができる。さら
に、金属材よりなる接合対象物の付き合わせライン上に
ハンダを載置しておき、その表面にレーザビームを円形
状に照射すれば、比較的広い範囲のハンダを溶融させる
ことが可能となり、ハンダによる接合強度を高めること
が可能となる。
射位置を、所定の方向に所定の速度で移動させる手段を
設けることにより、部材間の接合に応用することができ
る。すなわち、一対の金属板の付き合わせライン上にレ
ーザビームを照射すると同時に、ＸＹステージによって
加工対象物側を付き合わせラインの延長方向に移動させ
るか、あるいはガルバノミラーによって照射位置を付き
合わせラインに沿って移動させることにより、金属板間
の溶接が完了する。しかも、レーザビームは付き合わせ
ラインを縫合するように円形状に照射されるため、直線
状に照射する場合に比べて照射面積を稼ぐことが可能と
なり、接合対象物間の接合強度を飛躍的に高めることが
できる。因みに、接合対象物がアルミニウム等の金属で
ある場合、1.06μｍ波長のYAGレーザを用いることによ
り、接合対象物間を強固に溶接することができる。ま
た、接合対象物が樹脂材よりなる場合、0.80〜0.95μｍ
波長のLD（レーザダイオード）レーザを用いることによ
り、接合対象物を強固に溶着することができる。さら
に、金属材よりなる接合対象物の付き合わせライン上に
ハンダを載置しておき、その表面にレーザビームを円形
状に照射すれば、比較的広い範囲のハンダを溶融させる
ことが可能となり、ハンダによる接合強度を高めること
が可能となる。
【００１１】この発明に係るレーザ加工方法は、レーザ
発振器から出力されたレーザビームを、所定の速度で偏
心的に連続回転する集光レンズに導くと共に、該集光レ
ンズから出射されたレーザビームを加工対象物表面に導
き、以て加工対象物表面におけるレーザビームの照射位
置を円形パターンに沿って移動させることを特徴として
いる。
発振器から出力されたレーザビームを、所定の速度で偏
心的に連続回転する集光レンズに導くと共に、該集光レ
ンズから出射されたレーザビームを加工対象物表面に導
き、以て加工対象物表面におけるレーザビームの照射位
置を円形パターンに沿って移動させることを特徴として
いる。
【００１２】また、この発明に係る他のレーザ加工方法
は、複数の接合対象物の付き合わせラインにレーザビー
ムを照射して接合するレーザ加工方法であって、各接合
対象物の前段に配置された集光レンズを、所定方向に所
定速度で偏心的に回転させ、加工対象物表面にレーザビ
ームを円形状に照射すると同時に、レーザビームの照射
位置を上記付き合わせラインに沿って一定の速度で一定
方向に移動さ移動させることを特徴としている。
は、複数の接合対象物の付き合わせラインにレーザビー
ムを照射して接合するレーザ加工方法であって、各接合
対象物の前段に配置された集光レンズを、所定方向に所
定速度で偏心的に回転させ、加工対象物表面にレーザビ
ームを円形状に照射すると同時に、レーザビームの照射
位置を上記付き合わせラインに沿って一定の速度で一定
方向に移動さ移動させることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は、この発明に係る第１のレ
ーザ加工装置10の全体構成を示す概略図であり、レーザ
発振器12と、可動レンズ機構13と、反射ミラー14と、第
１のガルバノミラー16及び第２のガルバノミラー18を備
えたガルバノスキャナ20と、加工対象物22を載置するＸ
Ｙステージ24を備えている。上記レーザ発振器12の種類
は特に限定はなく、CO2レーザやエキシマレーザ、YAGレ
ーザ等の各種レーザ発振器が該当する。また、加工対象
物22及び加工目的にも限定はなく、回路基板に対する穴
開け加工のほか、金型表面に対する残渣除去や金属板の
小径穴開け加工、切断加工等にも広く応用可能である。
ーザ加工装置10の全体構成を示す概略図であり、レーザ
発振器12と、可動レンズ機構13と、反射ミラー14と、第
１のガルバノミラー16及び第２のガルバノミラー18を備
えたガルバノスキャナ20と、加工対象物22を載置するＸ
Ｙステージ24を備えている。上記レーザ発振器12の種類
は特に限定はなく、CO2レーザやエキシマレーザ、YAGレ
ーザ等の各種レーザ発振器が該当する。また、加工対象
物22及び加工目的にも限定はなく、回路基板に対する穴
開け加工のほか、金型表面に対する残渣除去や金属板の
小径穴開け加工、切断加工等にも広く応用可能である。
【００１４】図２は、可動レンズ機構13の具体例を示す
断面図であり、円筒状のレンズケース26と、レンズケー
ス26内に回転自在に保持されたレンズホルダ28と、レン
ズホルダ28に嵌合された集光レンズ30と、レンズホルダ
28を支持する一対のリング状ベアリング32と、リニア駆
動型の超音波モータ34とを備えている。
断面図であり、円筒状のレンズケース26と、レンズケー
ス26内に回転自在に保持されたレンズホルダ28と、レン
ズホルダ28に嵌合された集光レンズ30と、レンズホルダ
28を支持する一対のリング状ベアリング32と、リニア駆
動型の超音波モータ34とを備えている。
【００１５】図３は、可動レンズ機構13からレンズケー
ス26の前面部及びベアリング32を除いた状態の正面図で
あり、レンズホルダ28、集光レンズ30、及び超音波モー
タ34の位置関係が示されている。図示の通り、レンズホ
ルダ28は円筒状の外枠部36と、レンズ保持部38とを備え
ており、集光レンズ30の外周部がレンズ保持部38に係合
されている。ただし、集光レンズ30はレンズ保持部38に
同心円状に装着されているのではなく、集光レンズ30の
中心点30ａとレンズ保持部38の中心点38ａとの間に所定
のズレが生じるように偏心的に位置決め配置されてい
る。
ス26の前面部及びベアリング32を除いた状態の正面図で
あり、レンズホルダ28、集光レンズ30、及び超音波モー
タ34の位置関係が示されている。図示の通り、レンズホ
ルダ28は円筒状の外枠部36と、レンズ保持部38とを備え
ており、集光レンズ30の外周部がレンズ保持部38に係合
されている。ただし、集光レンズ30はレンズ保持部38に
同心円状に装着されているのではなく、集光レンズ30の
中心点30ａとレンズ保持部38の中心点38ａとの間に所定
のズレが生じるように偏心的に位置決め配置されてい
る。
【００１６】上記ケース26の外周面には、超音波モータ
34の出力軸34ａを挿通させるための開口部40が設けられ
ており、各超音波モータ34の出力軸34ａは、この開口部
40を介してレンズホルダ28の外枠部36に斜め方向から接
触可能となされている。図３においては３個の超音波モ
ータ34を等間隔で配置させた状態が示されているが、設
置個数に特に限定はない。しかして、超音波モータ34を
駆動させると、圧電コンバータの作用によって出力軸34
ａが秒速20kHz以上の高速で伸縮を開始し、レンズホル
ダ28の外枠部36を斜め方向から連打する。この結果、レ
ンズホルダ28はベアリング32のボール42による滑り作用
によって回転する。各超音波モータ34の出力軸34ａの伸
縮動作に一定のズレが生じるようにタイミングを制御す
れば、各超音波モータ34の出力軸34ａによってレンズホ
ルダ28を順番に連打することができる。
34の出力軸34ａを挿通させるための開口部40が設けられ
ており、各超音波モータ34の出力軸34ａは、この開口部
40を介してレンズホルダ28の外枠部36に斜め方向から接
触可能となされている。図３においては３個の超音波モ
ータ34を等間隔で配置させた状態が示されているが、設
置個数に特に限定はない。しかして、超音波モータ34を
駆動させると、圧電コンバータの作用によって出力軸34
ａが秒速20kHz以上の高速で伸縮を開始し、レンズホル
ダ28の外枠部36を斜め方向から連打する。この結果、レ
ンズホルダ28はベアリング32のボール42による滑り作用
によって回転する。各超音波モータ34の出力軸34ａの伸
縮動作に一定のズレが生じるようにタイミングを制御す
れば、各超音波モータ34の出力軸34ａによってレンズホ
ルダ28を順番に連打することができる。
【００１７】レーザ発振器12をＯＮしてレーザビームを
出力させると、集光レンズ30及び反射ミラー14を経由し
てガルバノスキャナ20に入射し、そこで光路が調整され
た後に加工対象物22の表面に入射する。ところで、集光
レンズ30は上記のようにレンズホルダ28に対して偏心的
に取り付けられているため、超音波モータ34の作用によ
ってレンズホルダ28が高速回転すると、集光レンズ30は
偏心的に高速回転することとなる。そして、レーザ発振
器12を連続的にパルス発振させ、高速回転状態の集光レ
ンズ30にレーザビームＬを照射すると、図４〜図６に示
すように、レーザビームＬはポイントＸを中心に円を描
くように反射ミラー14の表面αに入射することとなり、
加工対象物22の表面におけるレーザビームの円形走査が
実現されることとなる。
出力させると、集光レンズ30及び反射ミラー14を経由し
てガルバノスキャナ20に入射し、そこで光路が調整され
た後に加工対象物22の表面に入射する。ところで、集光
レンズ30は上記のようにレンズホルダ28に対して偏心的
に取り付けられているため、超音波モータ34の作用によ
ってレンズホルダ28が高速回転すると、集光レンズ30は
偏心的に高速回転することとなる。そして、レーザ発振
器12を連続的にパルス発振させ、高速回転状態の集光レ
ンズ30にレーザビームＬを照射すると、図４〜図６に示
すように、レーザビームＬはポイントＸを中心に円を描
くように反射ミラー14の表面αに入射することとなり、
加工対象物22の表面におけるレーザビームの円形走査が
実現されることとなる。
【００１８】これを図７及び図８に示した加工例に当て
はめて説明すると、ガルバノミラー16，18の角度変位に
よって図７の加工対象面βにおけるエリアＹを次の開口
部形成個所としてセットした後は、レーザビームＬを必
要パルス数だけ出力することにより、図８に示した円形
パターンγに沿って多数の貫通孔44を連続形成すること
が可能となり、必要な口径を備えた開口部46を高速に形
成可能となる。すなわち、ガルバノミラー16，18の角度
変位に頼ることなく、可動レンズ機構13における集光レ
ンズ30の回転動作のみによってトレパニング加工が完了
こととなり、従来のトレパニング加工のように各貫通孔
44の形成をガルバノミラー16，18の角度変位によって実
現する場合に比較して、大幅な高速化・効率化をもたら
すことが可能となる。
はめて説明すると、ガルバノミラー16，18の角度変位に
よって図７の加工対象面βにおけるエリアＹを次の開口
部形成個所としてセットした後は、レーザビームＬを必
要パルス数だけ出力することにより、図８に示した円形
パターンγに沿って多数の貫通孔44を連続形成すること
が可能となり、必要な口径を備えた開口部46を高速に形
成可能となる。すなわち、ガルバノミラー16，18の角度
変位に頼ることなく、可動レンズ機構13における集光レ
ンズ30の回転動作のみによってトレパニング加工が完了
こととなり、従来のトレパニング加工のように各貫通孔
44の形成をガルバノミラー16，18の角度変位によって実
現する場合に比較して、大幅な高速化・効率化をもたら
すことが可能となる。
【００１９】このレーザ加工装置10にあっては、ガルバ
ノミラー16，18はエリアＹ間の移動にのみ利用されるこ
ととなり、加工に際してのレーザスキャニングは上記集
光レンズ30の回転運動が担うこととなる。ただし、ガル
バノミラー16，18による移動可能範囲は加工対象物によ
っても異なるが、電子基板の穴あけを行なう場合せいぜ
い５×５cm程度であるため、これ以上離れたエリアの加
工を行う場合には、ＸＹステージ24を駆動して照射位置
を移動させる。
ノミラー16，18はエリアＹ間の移動にのみ利用されるこ
ととなり、加工に際してのレーザスキャニングは上記集
光レンズ30の回転運動が担うこととなる。ただし、ガル
バノミラー16，18による移動可能範囲は加工対象物によ
っても異なるが、電子基板の穴あけを行なう場合せいぜ
い５×５cm程度であるため、これ以上離れたエリアの加
工を行う場合には、ＸＹステージ24を駆動して照射位置
を移動させる。
【００２０】上記においては、このレーザ加工装置10を
穴開け加工に利用する例を説明したが、金属材間の付き
合わせ溶接やハンダ付け、樹脂材間の付き合わせ溶着に
も応用可能である。この場合、図９に示すように、ＸＹ
ステージ24上に一対の金属板48，50（接合対象物）を載
置しておき、両金属板48，50の付き合わせライン52上に
レーザビームＬを導く。同時に、金属板48，50をＸＹス
テージ24の動作によって一定方向に一定の速度で移送す
ると、レーザビームＬが付き合わせライン52に沿って円
状軌跡54を描くように連続照射される。
穴開け加工に利用する例を説明したが、金属材間の付き
合わせ溶接やハンダ付け、樹脂材間の付き合わせ溶着に
も応用可能である。この場合、図９に示すように、ＸＹ
ステージ24上に一対の金属板48，50（接合対象物）を載
置しておき、両金属板48，50の付き合わせライン52上に
レーザビームＬを導く。同時に、金属板48，50をＸＹス
テージ24の動作によって一定方向に一定の速度で移送す
ると、レーザビームＬが付き合わせライン52に沿って円
状軌跡54を描くように連続照射される。
【００２１】この結果、図１０に示すように、従来のよ
うに付き合わせライン52に対して直線状にレーザビーム
Ｌを照射する場合に比べて融着部56の面積が拡大し、部
材間の強固な接合を実現できる。なお、レーザビームＬ
の照射面積は集光レンズ30の回転運動の大きさ（円状軌
跡54の半径）に比例するため、より強固な接合が必要な
場合にはその分偏心度を高めて集光レンズ30の回転半径
を拡大させればよい。また、レーザビームＬの照射密度
は、集光レンズ30の回転速度及び接合対象物48，50の移
送速度によって決まる。すなわち、高い照射密度が必要
な場合には、超音波モータ34の振動数を高めるか、ＸＹ
ステージ24による送り速度を低下させればよい。
うに付き合わせライン52に対して直線状にレーザビーム
Ｌを照射する場合に比べて融着部56の面積が拡大し、部
材間の強固な接合を実現できる。なお、レーザビームＬ
の照射面積は集光レンズ30の回転運動の大きさ（円状軌
跡54の半径）に比例するため、より強固な接合が必要な
場合にはその分偏心度を高めて集光レンズ30の回転半径
を拡大させればよい。また、レーザビームＬの照射密度
は、集光レンズ30の回転速度及び接合対象物48，50の移
送速度によって決まる。すなわち、高い照射密度が必要
な場合には、超音波モータ34の振動数を高めるか、ＸＹ
ステージ24による送り速度を低下させればよい。
【００２２】上記にあっては、レーザビームＬによる照
射位置の円形移動を集光レンズの偏心的回転によって実
現する例を示したが、レーザビームを電磁的作用によっ
て偏向させることで円状の照射パターンを実現すること
もできる。図１１は、この発明に係る第２のレーザ加工
装置60の全体構成を示す概略図であり、レーザ発振器12
と、電子デフレクタ62と、反射ミラー14と、第１のガル
バノミラー16及び第２のガルバノミラー18を備えたガル
バノスキャナ20と、集光レンズ64と、加工対象物22を載
置するＸＹステージ24を備えている。この場合も、
射位置の円形移動を集光レンズの偏心的回転によって実
現する例を示したが、レーザビームを電磁的作用によっ
て偏向させることで円状の照射パターンを実現すること
もできる。図１１は、この発明に係る第２のレーザ加工
装置60の全体構成を示す概略図であり、レーザ発振器12
と、電子デフレクタ62と、反射ミラー14と、第１のガル
バノミラー16及び第２のガルバノミラー18を備えたガル
バノスキャナ20と、集光レンズ64と、加工対象物22を載
置するＸＹステージ24を備えている。この場合も、
【００２３】上記電子デフレクタ62は、電磁的作用によ
ってレーザビームＬを任意のパターンで高速に偏向させ
ることが可能な装置であり、適当な制御信号を入力する
ことによってレーザビームＬの照射位置を円形パターン
に沿って移動させることができる。すなわち、レーザ発
振器12から出力されたレーザビームＬは、電子デフレク
タ62を通過する際に円形パターンを描くように偏向さ
れ、そのまま反射ミラー14、ガルバノミラー16，18、集
光レンズ64を経由して加工対象物22に導かれる。この結
果、加工対象物22の表面には、レーザビームが円形パタ
ーンに沿って照射されることとなり、トレパニング加工
の高速化やレーザ溶接における接合強度の向上を実現で
きる。
ってレーザビームＬを任意のパターンで高速に偏向させ
ることが可能な装置であり、適当な制御信号を入力する
ことによってレーザビームＬの照射位置を円形パターン
に沿って移動させることができる。すなわち、レーザ発
振器12から出力されたレーザビームＬは、電子デフレク
タ62を通過する際に円形パターンを描くように偏向さ
れ、そのまま反射ミラー14、ガルバノミラー16，18、集
光レンズ64を経由して加工対象物22に導かれる。この結
果、加工対象物22の表面には、レーザビームが円形パタ
ーンに沿って照射されることとなり、トレパニング加工
の高速化やレーザ溶接における接合強度の向上を実現で
きる。
【００２４】
【発明の効果】この発明に係るレーザ加工装置及びレー
ザ加工方法にあっては、偏心的に連続回転する集光レン
ズにレーザビームを導くことにより、加工対象物表面に
おける照射位置を円形パターンに沿って移動させること
ができ、トレパニング加工における開口部を容易に形成
可能となる。しかも、この円形パターンに沿った照射位
置の移動は、単に集光レンズを偏心的に回転させるだけ
で実現できるため、従来のようにガルバノミラーのポジ
ショニング動作によって実現する場合に比べ、大幅な高
速化が可能となる。
ザ加工方法にあっては、偏心的に連続回転する集光レン
ズにレーザビームを導くことにより、加工対象物表面に
おける照射位置を円形パターンに沿って移動させること
ができ、トレパニング加工における開口部を容易に形成
可能となる。しかも、この円形パターンに沿った照射位
置の移動は、単に集光レンズを偏心的に回転させるだけ
で実現できるため、従来のようにガルバノミラーのポジ
ショニング動作によって実現する場合に比べ、大幅な高
速化が可能となる。
【００２５】また、レーザビームの照射位置を複数の加
工対象物の付き合わせラインに沿って移動させることに
より、この発明を部材間の接合（溶接、溶着、ハンダ付
け）に応用することもできる。しかも、レーザビームは
付き合わせラインを縫合するように円形状に照射される
ため、直線状に照射する場合に比べて照射面積を稼ぐこ
とが可能となり、接合対象物間の接合強度を飛躍的に高
めることができる。
工対象物の付き合わせラインに沿って移動させることに
より、この発明を部材間の接合（溶接、溶着、ハンダ付
け）に応用することもできる。しかも、レーザビームは
付き合わせラインを縫合するように円形状に照射される
ため、直線状に照射する場合に比べて照射面積を稼ぐこ
とが可能となり、接合対象物間の接合強度を飛躍的に高
めることができる。
【図１】この発明に係る第１のレーザ加工装置の全体構
成を示す概略図である。
成を示す概略図である。
【図２】可動レンズ機構の具体例を示す断面図である。
【図３】可動レンズ機構からレンズケースの前面部及び
ベアリングを除いた状態の正面図である。
ベアリングを除いた状態の正面図である。
【図４】集光レンズの回転に応じて反射ミラーの表面に
おけるレーザビームの照射位置が円形状に移動する様子
を示す模式図である。
おけるレーザビームの照射位置が円形状に移動する様子
を示す模式図である。
【図５】集光レンズの回転に応じて反射ミラーの表面に
おけるレーザビームの照射位置が円形状に移動する様子
を示す模式図である。
おけるレーザビームの照射位置が円形状に移動する様子
を示す模式図である。
【図６】集光レンズの回転に応じて反射ミラーの表面に
おけるレーザビームの照射位置が円形状に移動する様子
を示す模式図である。
おけるレーザビームの照射位置が円形状に移動する様子
を示す模式図である。
【図７】レーザ加工装置による加工例を示す平面図であ
る。
る。
【図８】トレパニング加工の実例を示す概念図である。
【図９】第１のレーザ加工装置を溶接に応用した例を示
す概念図である。
す概念図である。
【図１０】第１のレーザ加工装置による溶接結果を示す
概念図である。
概念図である。
【図１１】この発明に係る第２のレーザ加工装置の全体
構成を示す概略図である。
構成を示す概略図である。
【図１２】従来のレーザ加工装置の全体構成を示す概略
図である。
図である。
【図１３】従来のレーザ加工装置による溶接工程を示す
概念図である。
概念図である。
10 第１のレーザ加工装置
12 レーザ発振器
13 可動レンズ機構
14 反射ミラー
16 第１のガルバノミラー
18 第２のガルバノミラー
20 ガルバノスキャナ
22 加工対象物
24 ＸＹステージ
26 レンズケース
28 レンズホルダ
30 集光レンズ
32 ベアリング
34 超音波モータ
36 外枠部
38 レンズ保持部
40 開口部
42 ボール
44 貫通孔
46 開口部
50 金属板48，
52 付き合わせライン
54 円状軌跡
56 融着部
60 第２のレーザ加工装置
62 電子デフレクタ
64 集光レンズ
Ｌ レーザビーム
Claims (5)
- 【請求項１】レーザ発振器と、該レーザ発振器から出力
されたレーザビームを加工対象物に導く光学系と、可動
レンズ機構を備えたレーザ加工装置であって、 上記可動レンズ機構は、回転自在に配置されたレンズホ
ルダと、該レンズホルダによって偏心的に支持された集
光レンズと、上記レンズホルダを所定方向に所定の速度
で回転させる駆動源とを備えたことを特徴とするレーザ
加工装置。 - 【請求項２】上記駆動源がリニア駆動型の超音波モータ
であり、該超音波モータの出力軸で上記レンズホルダの
外周面を連打することによってこれを回転させることを
特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。 - 【請求項３】加工対象物表面におけるレーザビームの照
射位置を、所定の方向に所定の速度で移動させる手段を
備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のレー
ザ加工装置。 - 【請求項４】レーザ発振器から出力されたレーザビーム
を、所定の速度で偏心的に連続回転する集光レンズに導
くと共に、該集光レンズから出射されたレーザビームを
加工対象物表面に導き、以て加工対象物表面におけるレ
ーザビームの照射位置を円形パターンに沿って移動させ
ることを特徴とするレーザ加工方法。 - 【請求項５】複数の接合対象物の付き合わせラインにレ
ーザビームを照射して接合するレーザ加工方法であっ
て、 各接合対象物の前段に配置された集光レンズを、所定方
向に所定速度で偏心的に回転させ、加工対象物表面にレ
ーザビームを円形状に照射すると同時に、 レーザビームの照射位置を上記付き合わせラインに沿っ
て一定の速度で一定方向に移動さ移動させることを特徴
とするレーザ加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002013712A JP2003220484A (ja) | 2002-01-23 | 2002-01-23 | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002013712A JP2003220484A (ja) | 2002-01-23 | 2002-01-23 | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003220484A true JP2003220484A (ja) | 2003-08-05 |
Family
ID=27742619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002013712A Pending JP2003220484A (ja) | 2002-01-23 | 2002-01-23 | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003220484A (ja) |
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008203434A (ja) * | 2007-02-19 | 2008-09-04 | Fujitsu Ltd | 走査機構、被加工材の加工方法および加工装置 |
| JP2011143420A (ja) * | 2010-01-12 | 2011-07-28 | Japan Unix Co Ltd | レーザー式加工装置及び加工方法 |
| US8531648B2 (en) | 2008-09-22 | 2013-09-10 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus, programmable patterning device and lithographic method |
| US8896815B2 (en) | 2011-10-31 | 2014-11-25 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
| US9041911B2 (en) | 2010-02-25 | 2015-05-26 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
| US9134630B2 (en) | 2010-02-09 | 2015-09-15 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
| US9235140B2 (en) | 2010-02-23 | 2016-01-12 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
| US9304401B2 (en) | 2011-03-29 | 2016-04-05 | Asml Netherlands B.V. | Measurement of the position of a radiation beam spot in lithography |
| US9316926B2 (en) | 2010-12-08 | 2016-04-19 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
| US9341960B2 (en) | 2011-12-05 | 2016-05-17 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
| US9354502B2 (en) | 2012-01-12 | 2016-05-31 | Asml Netherlands B.V. | Lithography apparatus, an apparatus for providing setpoint data, a device manufacturing method, a method for providing setpoint data and a computer program |
| US9488921B2 (en) | 2011-12-06 | 2016-11-08 | Asml Netherlands B.V. | Lithography apparatus, an apparatus for providing setpoint data, a device manufacturing method, a method of calculating setpoint data and a computer program |
| US9494869B2 (en) | 2011-12-27 | 2016-11-15 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
| US9513561B2 (en) | 2011-04-21 | 2016-12-06 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus, method for maintaining a lithographic apparatus and device manufacturing method |
| US9568831B2 (en) | 2012-01-17 | 2017-02-14 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
| US9645502B2 (en) | 2011-04-08 | 2017-05-09 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus, programmable patterning device and lithographic method |
| US9690210B2 (en) | 2011-08-18 | 2017-06-27 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
| US9696636B2 (en) | 2011-11-29 | 2017-07-04 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus, device manufacturing method and computer program |
| US9696633B2 (en) | 2010-04-12 | 2017-07-04 | Asml Netherlands B.V. | Substrate handling apparatus and lithographic apparatus |
| US9715183B2 (en) | 2012-02-23 | 2017-07-25 | Asml Netherlands B.V. | Device, lithographic apparatus, method for guiding radiation and device manufacturing method |
| US9823576B2 (en) | 2013-01-29 | 2017-11-21 | Asml Netherlands B.V. | Radiation modulator for a lithography apparatus, a lithography apparatus, a method of modulating radiation for use in lithography, and a device manufacturing method |
| DE102017100755A1 (de) | 2017-01-16 | 2018-07-19 | Schott Ag | Vorrichtung und Verfahren zur Bearbeitung von Glas- oder Glaskeramikelementen mittels eines Lasers |
| KR20190059300A (ko) * | 2016-09-20 | 2019-05-30 | 르노 에스.아.에스. | 레이저 빔의 편심을 변화시키기 위해서 레이저 빔을 회전 및 직선 변위 하도록 가이드하는 장치 및 방법 |
| US10346729B2 (en) | 2011-11-29 | 2019-07-09 | Asml Netherlands B.V. | Apparatus and method for converting a vector-based representation of a desired device pattern for a lithography apparatus, apparatus and method for providing data to a programmable patterning device, a lithography apparatus and a device manufacturing method |
-
2002
- 2002-01-23 JP JP2002013712A patent/JP2003220484A/ja active Pending
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| KR102419488B1 (ko) * | 2016-09-20 | 2022-07-12 | 르노 에스.아.에스. | 레이저 빔의 편심을 변화시키기 위해서 레이저 빔을 회전 및 직선 변위 하도록 가이드하는 장치 및 방법 |
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