JP2005028366A - レーザ加工装置のエネルギモニタ方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】分岐が正常に行われているかモニタして、レーザ加工の信頼性を向上できるエネルギモニタ方法及びエネルギモニタ装置を提供する。
【解決手段】分岐ユニット２８を用いて分岐されたレーザ光を加工対象８に照射するレーザ加工装置において、分岐後の少なくとも一方のレーザ光のエネルギをモニタする。
【選択図】 図２
【解決手段】分岐ユニット２８を用いて分岐されたレーザ光を加工対象８に照射するレーザ加工装置において、分岐後の少なくとも一方のレーザ光のエネルギをモニタする。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分岐ユニットを用いて分岐されたレーザ光を加工対象に照射するレーザ加工装置のエネルギモニタ方法及び装置に係り、特に、プリント基板の穴開けを目的とした２軸レーザドリル装置に用いるのに好適な、分岐が正常に行われているかモニタして、レーザ加工の信頼性を向上させることが可能なレーザ加工装置のエネルギモニタ方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ光を用いてプリント基板の穴開けを行なうレーザドリル装置が実用化されている（特許文献１参照）。このようなレーザドリル装置においては、特許文献１に記載されているように１軸の加工を行なう１軸ドリル装置の他、近年、レーザ光を２分岐して２軸加工を行なう２軸ドリル装置が実用化されている（特許文献２参照）。
【０００３】
図１に、マスク投影法による２軸ドリル装置の光学レイアウトの例を示す。図において、レーザ発振器１０より出射されたパルス１２は、エネルギモニタ用に一部（例えば１％）を透過し、他を全反射するビームスプリッタ１４、全反射ミラー（折り返し）１６、目的の加工穴径を元にマスク径が変更されるマスク１８、該マスク面のエネルギ密度を調整するコリメーションレンズ２０、フィールドレンズ２４、１／２波長板２６を介して、例えばハーフミラー２８でなる２分岐ユニットに導入される。該ハーフミラー２８で５０％ずつエネルギ分割された１パルスのエネルギは、必要に応じて全反射ミラー３０で反射され、軸毎に設けられたガルバノユニット３１、３２によりＸ軸及びＹ軸方向に走査されて加工対象８に照射される。
【０００４】
図において、３４は、レーザ発振器１０からの出力（出射）パルスのエネルギをモニタするためのフォトセンサである。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２８６４００５号公報
【特許文献２】
特開２００３−１３１７１４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来は、フォトセンサ３４により、レーザ発振器１０からの出力パルスのエネルギ安定性（発振停止、ミスパルス、弱パルス、強パルス等）はモニタできるが、加工に使用されるマスク１８透過後のエネルギをモニタしておらず、ビーム拡がり角、ビームプロファイル、レーザ発振器１０から２分岐ユニット（２８）前までの光学ユニットの不具合、２分岐ユニット（２８）の不具合（２分岐ユニット面の反射率や透過率の変化によるパワーバランスの変化等）等はモニタできないという問題点を有していた。
【０００７】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、分岐が正常に行われているかをモニタして、レーザ加工の信頼性を向上させることを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、分岐ユニットを用いて分岐されたレーザ光を加工対象に照射するレーザ加工装置において、分岐後の少なくとも一つのレーザ光のエネルギをモニタするようにして、前記課題を解決したものである。
【０００９】
又、前記分岐後の全てのレーザ光のエネルギをモニタするようにして、信頼性を更に高めたものである。
【００１０】
本発明は、又、分岐ユニットを用いて分岐されたレーザ光を加工対象に照射するレーザ加工装置において、分岐後の少なくとも一つのレーザ光のエネルギをモニタするためのエネルギ検出手段を設けることにより、同じく前記課題を解決したものである。
【００１１】
【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。
【００１２】
本発明の第１実施形態は、従来例と同様のマスク投影法による２軸ドリル装置において、図２に示す如く、ビームスプリッタ１４、全反射ミラー１６及びフォトセンサ３４を省略すると共に、全反射ミラー３０をビームスプリッタ４０に代え、ビームの入射径を調整するための集光レンズ４２を介してフォトセンサ４４に照射するようにしたものである。該フォトセンサ４４の出力は、処理基板４６を介してコントローラ４８に入力される。
【００１３】
レーザ発振器１０としては、例えば第３高周波固体レーザを用いることができる。
【００１４】
他の点は図１に示した従来例と同じであるので、同じ符号を付して説明は省略する。
【００１５】
本実施形態において、大半のパルスは加工に使用されるが、一部（本例では２％）はフォトセンサ４４に入光される。該フォトセンサ４４は、入光されたエネルギを検出して処理回路４６で積算エネルギ（アナログ値）を出力する。該処理回路４６は、例えば特許文献１に記載された方法で、図３に示す如く、１穴当たりの全パルスエネルギを積算する。
【００１６】
コントローラ４８は処理回路４６出力の積算エネルギを読み込み、図４に示す如く、予め設定された閾値内か比較を行なう。図４（Ｂ）又は（Ｃ）に示す如く、閾値から外れた場合には、異常として外部に通知する。
【００１７】
この際、加工条件（マスク径、パルス周波数、ショット数）毎に上下限値を学習して設定することができる。
【００１８】
なお、１パルス単位で、所定の閾値（上限値と下限値）内か否かをモニタすることも可能である。
【００１９】
例えば、図４（Ｂ）に示す如く、積算エネルギが下限値よりも過小である場合には、レーザ発振器１０の発振停止、ミスショット及び弱パルスエネルギ、ポインティング変化、図５に示すような拡がり角の拡大（によるエネルギ低下）、ビームプロファイル変化等を検出することができる。又、レーザ発振器１０以降のビームデリバリに関しては、ゴミや汚れによる全反射ミラーの反射率低下、コリメーションレンズ２０の透過率変化、マスク１８の位置変化、アパーチャ２２の位置変化、フィールドレンズ２４の透過率低下、１／２波長板２６の回転角変化によるＰ波とＳ波の分配比変化（Ｐ波比率低下）、ハーフミラー２８の透過率低下等を検出することができる。一方、図４（Ｃ）に示す如く、積算エネルギが上限値よりも過剰であるときには、レーザ発振器１０の強パルスエネルギ、拡がり角縮小等を検出することができる。又、ビームデリバリに関しては、１／２波長板２６のＰ／Ｓ波分配比変化（Ｐ波比率上昇）、ハーフミラー２８の誘電体多層膜破損等を検出することができる。
【００２０】
なお、第１実施形態では、２分岐後の一方のみにフォトセンサ４４を設けていたが、図６に示す第２実施形態のように、両方にビームスプリッタ４０、４１、集光レンズ４２、４３、フォトセンサ４４、４５、処理基板４６、４７を設け、コントローラ４８で両方の検出値を比較したり、あるいは、両方共予め設定された閾値内かを判断する方式としてもよい。
【００２１】
この第２実施形態によれば、２分岐ユニット（２８）のパワーバランスをより正確に検出することができる。
【００２２】
又、第１、第２実施形態においては、マスク１８透過後のエネルギのみを検出していたが、図７に示す第３実施形態の如く、図１に示したようなレーザ発振器１０直後のフォトセンサ３４も併用して、レーザ発振器側の故障とビームデリバリ側の故障を識別することも可能である。
【００２３】
なお、前記実施形態においては、いずれも、第３高調波固体レーザ１０から発振されたパルスレーザがハーフミラー２８によりエネルギ分割されていたが、レーザ発振器の種類や分岐方式は、これに限定されない。例えば高調波固体レーザでなくガスレーザを用いてもよい。軸数も２軸に限定されず、３軸以上であってもよい。分岐方式もハーフミラーやビームスプリッタを用いたエネルギ分割に限定されず、図８に示すような（音響光学素子）ＡＯＭ、図９に示すような音響光学偏向器（ＡＯＤ）、電気光学素子（ＥＯＭ）等の素子を用いた時分割方式であってもよい。この場合、時分割後にセンサを設けて、分岐後のパルスモニタを行なえばよい。適用対象もレーザドリル装置に限定されず、他のレーザ加工装置にも同様に適用できる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、分岐後のレーザのエネルギを検出することにより、分岐が正常に行われているかモニタして、レーザ加工の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の２軸レーザドリル装置の光学レイアウトの一例を示す光路図
【図２】本発明の第１実施形態の光学レイアウトを示す光路図
【図３】第１実施形態におけるパルス積算の原理を示す線図
【図４】同じく異常検出の原理を示す線図
【図５】同じく検出される異常の例を説明する線図
【図６】本発明の第２実施形態の光学レイアウトを示す光路図
【図７】同じく第３実施形態の光学レイアウトを示す光路図
【図８】分岐方式の他の例を示す線図
【図９】分岐方式の更に他の例を示す線図
【符号の説明】
８…加工対象
１０…レーザ発振器
１２…パルス
１４、３０…ミラー
１６、４０、４１…ビームスプリッタ
１８…マスク
２０…コリメーションレンズ
２８…ハーフミラー（２分岐ユニット）
３１、３２…ガルバノユニット
３４、４４、４５…フォトセンサ
４２、４３…集光レンズ
４６、４７…処理基板
４８…コントローラ
【発明の属する技術分野】
本発明は、分岐ユニットを用いて分岐されたレーザ光を加工対象に照射するレーザ加工装置のエネルギモニタ方法及び装置に係り、特に、プリント基板の穴開けを目的とした２軸レーザドリル装置に用いるのに好適な、分岐が正常に行われているかモニタして、レーザ加工の信頼性を向上させることが可能なレーザ加工装置のエネルギモニタ方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ光を用いてプリント基板の穴開けを行なうレーザドリル装置が実用化されている（特許文献１参照）。このようなレーザドリル装置においては、特許文献１に記載されているように１軸の加工を行なう１軸ドリル装置の他、近年、レーザ光を２分岐して２軸加工を行なう２軸ドリル装置が実用化されている（特許文献２参照）。
【０００３】
図１に、マスク投影法による２軸ドリル装置の光学レイアウトの例を示す。図において、レーザ発振器１０より出射されたパルス１２は、エネルギモニタ用に一部（例えば１％）を透過し、他を全反射するビームスプリッタ１４、全反射ミラー（折り返し）１６、目的の加工穴径を元にマスク径が変更されるマスク１８、該マスク面のエネルギ密度を調整するコリメーションレンズ２０、フィールドレンズ２４、１／２波長板２６を介して、例えばハーフミラー２８でなる２分岐ユニットに導入される。該ハーフミラー２８で５０％ずつエネルギ分割された１パルスのエネルギは、必要に応じて全反射ミラー３０で反射され、軸毎に設けられたガルバノユニット３１、３２によりＸ軸及びＹ軸方向に走査されて加工対象８に照射される。
【０００４】
図において、３４は、レーザ発振器１０からの出力（出射）パルスのエネルギをモニタするためのフォトセンサである。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２８６４００５号公報
【特許文献２】
特開２００３−１３１７１４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来は、フォトセンサ３４により、レーザ発振器１０からの出力パルスのエネルギ安定性（発振停止、ミスパルス、弱パルス、強パルス等）はモニタできるが、加工に使用されるマスク１８透過後のエネルギをモニタしておらず、ビーム拡がり角、ビームプロファイル、レーザ発振器１０から２分岐ユニット（２８）前までの光学ユニットの不具合、２分岐ユニット（２８）の不具合（２分岐ユニット面の反射率や透過率の変化によるパワーバランスの変化等）等はモニタできないという問題点を有していた。
【０００７】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、分岐が正常に行われているかをモニタして、レーザ加工の信頼性を向上させることを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、分岐ユニットを用いて分岐されたレーザ光を加工対象に照射するレーザ加工装置において、分岐後の少なくとも一つのレーザ光のエネルギをモニタするようにして、前記課題を解決したものである。
【０００９】
又、前記分岐後の全てのレーザ光のエネルギをモニタするようにして、信頼性を更に高めたものである。
【００１０】
本発明は、又、分岐ユニットを用いて分岐されたレーザ光を加工対象に照射するレーザ加工装置において、分岐後の少なくとも一つのレーザ光のエネルギをモニタするためのエネルギ検出手段を設けることにより、同じく前記課題を解決したものである。
【００１１】
【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。
【００１２】
本発明の第１実施形態は、従来例と同様のマスク投影法による２軸ドリル装置において、図２に示す如く、ビームスプリッタ１４、全反射ミラー１６及びフォトセンサ３４を省略すると共に、全反射ミラー３０をビームスプリッタ４０に代え、ビームの入射径を調整するための集光レンズ４２を介してフォトセンサ４４に照射するようにしたものである。該フォトセンサ４４の出力は、処理基板４６を介してコントローラ４８に入力される。
【００１３】
レーザ発振器１０としては、例えば第３高周波固体レーザを用いることができる。
【００１４】
他の点は図１に示した従来例と同じであるので、同じ符号を付して説明は省略する。
【００１５】
本実施形態において、大半のパルスは加工に使用されるが、一部（本例では２％）はフォトセンサ４４に入光される。該フォトセンサ４４は、入光されたエネルギを検出して処理回路４６で積算エネルギ（アナログ値）を出力する。該処理回路４６は、例えば特許文献１に記載された方法で、図３に示す如く、１穴当たりの全パルスエネルギを積算する。
【００１６】
コントローラ４８は処理回路４６出力の積算エネルギを読み込み、図４に示す如く、予め設定された閾値内か比較を行なう。図４（Ｂ）又は（Ｃ）に示す如く、閾値から外れた場合には、異常として外部に通知する。
【００１７】
この際、加工条件（マスク径、パルス周波数、ショット数）毎に上下限値を学習して設定することができる。
【００１８】
なお、１パルス単位で、所定の閾値（上限値と下限値）内か否かをモニタすることも可能である。
【００１９】
例えば、図４（Ｂ）に示す如く、積算エネルギが下限値よりも過小である場合には、レーザ発振器１０の発振停止、ミスショット及び弱パルスエネルギ、ポインティング変化、図５に示すような拡がり角の拡大（によるエネルギ低下）、ビームプロファイル変化等を検出することができる。又、レーザ発振器１０以降のビームデリバリに関しては、ゴミや汚れによる全反射ミラーの反射率低下、コリメーションレンズ２０の透過率変化、マスク１８の位置変化、アパーチャ２２の位置変化、フィールドレンズ２４の透過率低下、１／２波長板２６の回転角変化によるＰ波とＳ波の分配比変化（Ｐ波比率低下）、ハーフミラー２８の透過率低下等を検出することができる。一方、図４（Ｃ）に示す如く、積算エネルギが上限値よりも過剰であるときには、レーザ発振器１０の強パルスエネルギ、拡がり角縮小等を検出することができる。又、ビームデリバリに関しては、１／２波長板２６のＰ／Ｓ波分配比変化（Ｐ波比率上昇）、ハーフミラー２８の誘電体多層膜破損等を検出することができる。
【００２０】
なお、第１実施形態では、２分岐後の一方のみにフォトセンサ４４を設けていたが、図６に示す第２実施形態のように、両方にビームスプリッタ４０、４１、集光レンズ４２、４３、フォトセンサ４４、４５、処理基板４６、４７を設け、コントローラ４８で両方の検出値を比較したり、あるいは、両方共予め設定された閾値内かを判断する方式としてもよい。
【００２１】
この第２実施形態によれば、２分岐ユニット（２８）のパワーバランスをより正確に検出することができる。
【００２２】
又、第１、第２実施形態においては、マスク１８透過後のエネルギのみを検出していたが、図７に示す第３実施形態の如く、図１に示したようなレーザ発振器１０直後のフォトセンサ３４も併用して、レーザ発振器側の故障とビームデリバリ側の故障を識別することも可能である。
【００２３】
なお、前記実施形態においては、いずれも、第３高調波固体レーザ１０から発振されたパルスレーザがハーフミラー２８によりエネルギ分割されていたが、レーザ発振器の種類や分岐方式は、これに限定されない。例えば高調波固体レーザでなくガスレーザを用いてもよい。軸数も２軸に限定されず、３軸以上であってもよい。分岐方式もハーフミラーやビームスプリッタを用いたエネルギ分割に限定されず、図８に示すような（音響光学素子）ＡＯＭ、図９に示すような音響光学偏向器（ＡＯＤ）、電気光学素子（ＥＯＭ）等の素子を用いた時分割方式であってもよい。この場合、時分割後にセンサを設けて、分岐後のパルスモニタを行なえばよい。適用対象もレーザドリル装置に限定されず、他のレーザ加工装置にも同様に適用できる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、分岐後のレーザのエネルギを検出することにより、分岐が正常に行われているかモニタして、レーザ加工の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の２軸レーザドリル装置の光学レイアウトの一例を示す光路図
【図２】本発明の第１実施形態の光学レイアウトを示す光路図
【図３】第１実施形態におけるパルス積算の原理を示す線図
【図４】同じく異常検出の原理を示す線図
【図５】同じく検出される異常の例を説明する線図
【図６】本発明の第２実施形態の光学レイアウトを示す光路図
【図７】同じく第３実施形態の光学レイアウトを示す光路図
【図８】分岐方式の他の例を示す線図
【図９】分岐方式の更に他の例を示す線図
【符号の説明】
８…加工対象
１０…レーザ発振器
１２…パルス
１４、３０…ミラー
１６、４０、４１…ビームスプリッタ
１８…マスク
２０…コリメーションレンズ
２８…ハーフミラー（２分岐ユニット）
３１、３２…ガルバノユニット
３４、４４、４５…フォトセンサ
４２、４３…集光レンズ
４６、４７…処理基板
４８…コントローラ
Claims (3)
- 分岐ユニットを用いて分岐されたレーザ光を加工対象に照射するレーザ加工装置において、
分岐後の少なくとも一つのレーザ光のエネルギをモニタすることを特徴とするレーザ加工装置のエネルギモニタ方法。 - 前記分岐後の全てのレーザ光のエネルギをモニタすることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置のエネルギモニタ方法。
- 分岐ユニットを用いて分岐されたレーザ光を加工対象に照射するレーザ加工装置において、
分岐後の少なくとも一つのレーザ光のエネルギをモニタするためのエネルギ検出手段を設けたことを特徴とするレーザ加工装置のエネルギモニタ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003192529A JP2005028366A (ja) | 2003-07-07 | 2003-07-07 | レーザ加工装置のエネルギモニタ方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003192529A JP2005028366A (ja) | 2003-07-07 | 2003-07-07 | レーザ加工装置のエネルギモニタ方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005028366A true JP2005028366A (ja) | 2005-02-03 |
Family
ID=34204287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003192529A Pending JP2005028366A (ja) | 2003-07-07 | 2003-07-07 | レーザ加工装置のエネルギモニタ方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005028366A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014237167A (ja) * | 2013-06-10 | 2014-12-18 | 株式会社ディスコ | レーザー加工装置 |
-
2003
- 2003-07-07 JP JP2003192529A patent/JP2005028366A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014237167A (ja) * | 2013-06-10 | 2014-12-18 | 株式会社ディスコ | レーザー加工装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060217 |
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| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080624 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080701 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20081028 |