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 |
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A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060217 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080624 |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20081028 |