JP2006122988A - Laser beam machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プリント基板等の被加工物に孔あけ加工等の加工を行うレーザ加工機に関するものである。 The present invention relates to a laser processing machine that performs processing such as drilling on a workpiece such as a printed board.
プリント基板等の被加工物に孔あけ加工等の加工を行う従来のレーザ加工機として、1つのレーザ光を第1の偏光ビームスプリッタで2つのレーザ光に分光し、一方のレーザ光はミラーを経由し、他方のレーザ光は第1のガルバノスキャナでYZ2軸方向に走査し、2つのレーザ光を第2の偏光ビームスプリッタへ導いた後、第2のガルバノスキャナでXY2軸方向に走査し、XYステージ上の被加工物を加工するレーザ加工機であって、第1の偏光ビームスプリッタを透過したレーザ光は第2の偏光ビームスプリッタで反射させ、第1の偏光ビームスプリッタで反射したレーザ光は第2の偏光ビームスプリッタを透過させるよう光路を構成したレーザ加工機がある。このレーザ加工機は、2つのレーザ光を別個に走査することにより、同時に2箇所の加工を行なうことができる(例えば、特許文献1参照)。 As a conventional laser processing machine that performs processing such as drilling on a workpiece such as a printed circuit board, one laser beam is split into two laser beams by a first polarizing beam splitter, and one laser beam passes through a mirror. The other laser beam is scanned in the YZ2 axis direction by the first galvano scanner, the two laser beams are guided to the second polarization beam splitter, and then scanned in the XY2 axis direction by the second galvano scanner, A laser processing machine for processing a workpiece on an XY stage, wherein the laser light transmitted through the first polarizing beam splitter is reflected by the second polarizing beam splitter, and is reflected by the first polarizing beam splitter. There is a laser processing machine in which the optical path is configured to transmit the second polarization beam splitter. This laser processing machine can perform processing at two locations simultaneously by scanning two laser beams separately (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記従来のレーザ加工機では、被加工物に照射される2つのレーザ光が、互いに90°偏光方向が異なる直線偏光であるために、被加工物の材質によっては、レーザ光の直線偏光成分によって加工孔が楕円になるという問題点があった。また、どのレーザ光で加工したかによって、楕円加工孔の長軸方向が異なるという問題点があった。このように、加工孔が楕円となる現象は、被加工物が銅箔である場合に顕著である。 However, in the above-described conventional laser processing machine, the two laser beams irradiated to the workpiece are linearly polarized light having 90 ° polarization directions different from each other. Therefore, depending on the material of the workpiece, the linearly polarized light of the laser beam may be used. There was a problem that the processing hole became an ellipse depending on the component. In addition, there is a problem that the major axis direction of the elliptical hole varies depending on which laser beam is used for processing. As described above, the phenomenon that the machining hole becomes an ellipse is remarkable when the workpiece is a copper foil.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、分光された2つのレーザ光のそれぞれが直線偏光であっても、直線偏光では加工孔が楕円になりやすい被加工物に対して、真円状の加工孔を形成することができるレーザ加工機を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and is true for a workpiece in which the processing holes are likely to be elliptical in linearly polarized light even if each of the two split laser beams is linearly polarized light. An object of the present invention is to obtain a laser processing machine capable of forming a circular processing hole.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のレーザ加工機は、レーザ発振器から出射されたレーザ光をガルバノスキャナにて走査して被加工物に照射し、該被加工物の所定位置に孔あけ加工を行うレーザ加工機において、前記レーザ発振器から出射され前記ガルバノスキャナのミラーに入射するレーザ光を、該ミラーの入射面に対し略45°の偏光方位角をもつ直線偏光レーザ光に変換する直線偏光光学系と、1つのミラーが1/4波長位相差板の機能を有し、入射された直線偏光レーザ光を円偏光レーザ光に変換して前記被加工物に照射するガルバノスキャナと、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the laser processing machine of the present invention scans the laser beam emitted from the laser oscillator with a galvano scanner and irradiates the workpiece, In a laser processing machine that performs drilling at a predetermined position, a linearly polarized laser having a polarization azimuth angle of approximately 45 ° with respect to the incident surface of the mirror is used to emit laser light emitted from the laser oscillator and incident on the mirror of the galvano scanner. A linearly polarizing optical system that converts light into light and a single mirror function as a quarter-wave retardation plate, and converts the incident linearly polarized laser light into circularly polarized laser light and irradiates the workpiece. And a galvano scanner.
この発明によれば、レーザ発振器から出射されたレーザ光が直線偏光光学系により直線偏光の状態でガルバノスキャナのミラーに入射されても、このミラーが1/4波長位相差板の機能を有しているので、入射された直線偏光レーザ光を円偏光レーザ光に変換して被加工物に照射する。 According to this invention, even if the laser light emitted from the laser oscillator is incident on the mirror of the galvano scanner in a linearly polarized state by the linear polarization optical system, this mirror has the function of a quarter wavelength phase difference plate. Therefore, the incident linearly polarized laser beam is converted into a circularly polarized laser beam and irradiated onto the workpiece.
この発明によれば、直線偏光レーザ光では加工孔が楕円になりやすかった被加工物に対して、円偏光レーザ光で加工を行うので、真円状の孔を形成することができる。また、ガルバノスキャナのミラーに1/4波長位相差板の機能を持たせたため、光路中に別途1/4波長位相差板を挿入する必要がなく、光路中に光学素子が増えることにより、被加工物上でのレーザ光の結像時に非点収差を生みやすくなるといった問題が発生せず、レーザ光の品質の低下を防止できる。さらに、コーティング型の1/4波長位相差板を採用することにより、透過型の1/4波長位相差板を採用するのに比較し、レーザ加工機を安価に製造することができる、という効果を奏する。 According to the present invention, the circularly polarized laser beam is used to process the workpiece whose machining hole is likely to be elliptical with the linearly polarized laser beam, so that a perfect circular hole can be formed. In addition, since the galvano scanner mirror has the function of a quarter-wave retardation plate, it is not necessary to insert a quarter-wave retardation plate in the optical path, and the number of optical elements increases in the optical path. The problem that it becomes easy to generate astigmatism at the time of image formation of the laser beam on the workpiece does not occur, and the deterioration of the laser beam quality can be prevented. Furthermore, by adopting a coating type quarter wavelength phase difference plate, it is possible to manufacture a laser processing machine at a lower cost compared to employing a transmission type quarter wavelength phase difference plate. Play.
以下に、本発明にかかるレーザ加工機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of a laser beam machine according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態1.
図1は、本発明にかかるレーザ加工機の実施の形態1の概略構成を示す図であり、図2は、第1の偏光ビームスプリッタ6によるP波7とS波8の分光模式図であり、図3は、第2の偏光ビームスプリッタ9によるP波7の反射模式図であり、図4は、第2の偏光ビームスプリッタ9によるS波8の透過模式図であり、図5は、第2の偏光ビームスプリッタ9で反射された後のP波7の光路を示す拡大図であり、図6は、第2の偏光ビームスプリッタ9を透過した後のS波8の光路を示す拡大図である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a first embodiment of a laser beam machine according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram of a spectrum of
図1に示すように、実施の形態1のレーザ加工機100は、1ヘッドのマルチビームレーザ加工機であり、水平面から45°傾斜した方向に直線偏光(2a)されたレーザ光2をY軸(−)方向(図1のXYZ座標軸参照)に出射するレーザ発振器1と、Y軸(−)方向のレーザ光2(2a)をX軸(−)方向に反射し、かつ、円偏光2(2b)に変換するリターダ3と、レーザ光2(2b)を整形して絞るマスク4と、レーザ光を反射して光路を変更する複数のミラー5a、5b、5c、5dと、円偏光レーザ光2(2b)を2つの直線偏光レーザ光7(7a)、8(8a)に分光する第1の偏光ビームスプリッタ6と、直線偏光レーザ光8(8a)をYZ2軸方向に走査し第2の偏光ビームスプリッタ9に入射させる第1のガルバノスキャナ11と、直線偏光レーザ光7(7a)、8(8a)を第2のガルバノスキャナ12に入射させる第2の偏光ビームスプリッタ9と、直線偏光レーザ光7(7a)、8(8a)をXY2軸方向に走査し、かつ、円偏光レーザ光7(7b)、8(8b)に変換し、fθレンズ10に入射させる第2のガルバノスキャナ12と、円偏光レーザ光7(7b)、8(8b)を被加工物13上に集光させるfθレンズ10と、プリント基板等の被加工物13を載置して移動させ、XY平面上で位置決めするXYステージ14とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
第1の偏光ビームスプリッタ6、第1のガルバノスキャナ11、ミラー5c、5d及び第2の偏光ビームスプリッタ等により直線偏光光学系16が構成されている。
The first polarizing beam splitter 6, the
図1を参照して、実施の形態1のレーザ加工機100の各構成要素について説明する。レーザ発振器1は、水平面から45°傾斜した方向に直線偏光(2a)されたレーザ光2をY軸(−)方向に出射する。リターダ3は、Y軸(−)方向に進む直線偏光レーザ光2(2a)をX軸(−)方向に反射し、かつ、直線偏光レーザ光2(2a)の偏光方向がリターダ3の入射面に対して45°の方位角を有するので、直線偏光レーザ光2(2a)を円偏光レーザ光2(2b)に変換する。マスク4は、円偏光レーザ光2(2b)を絞り込んで整形する。ミラー5aは、X軸(−)方向に進む円偏光レーザ光2(2b)をZ軸(−)方向に反射する。ミラー5bは、Z軸(−)方向に進む円偏光レーザ光2(2b)をX軸(+)方向へ反射する。
With reference to FIG. 1, each component of the
ここで、図2を参照して第1の偏光ビームスプリッタ6の構造と機能を説明する。図2は、第1の偏光ビームスプリッタ6を示す図であり、中央が平面図、左側が円偏光レーザ光2(2b)の入射側である正面図、右側がP波の出射側である背面図、上側がS波の出射側である上面図である。第1の偏光ビームスプリッタ6の円偏光レーザ光2(2b)の入射面となるウインドウ面61は、図の基準面64から22.5°上方へ傾斜して形成され、材質は、炭酸ガスレーザの場合、ZnSeやGeとなっている。第1の偏光ビームスプリッタ6のミラー面62は、基準面64から67.5°傾斜して形成され、ウインドウ面61で反射したS波8(8a)を入射円偏光レーザ光2(2b)の方向に対して90°方向変換させる。
Here, the structure and function of the first polarizing beam splitter 6 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing the first polarization beam splitter 6, the center being a plan view, the left side is a front view on the incident side of the circularly polarized laser beam 2 (2 b), and the right side is a rear surface on the P wave emission side. FIG. 4 is a top view showing the S wave emission side on the upper side. The
上記のような構造と機能を有する第1の偏光ビームスプリッタ6は、図1に示すように、S波8(8a)の出射方向が水平面から反時計回りに45°傾斜するように、水平面から反時計回りに45°傾斜させて設置されている。ミラー5bでX軸(+)方向へ反射された円偏光レーザ光2(2b)は、第1の偏光ビームスプリッタ6のウインドウ面61に入射し、ウインドウ面61に対して偏光方向が垂直方向となるP波成分7(7a)は、ウインドウ面61を透過して背面63からX軸(+)方向へ出射する。第1の偏光ビームスプリッタ6が水平面に対して反時計回りに45°傾斜しているので、P波成分7(7a)の偏光方向も水平面に対して反時計回りに45°傾斜している。
As shown in FIG. 1, the first polarizing beam splitter 6 having the above-described structure and function has a horizontal plane so that the emission direction of the S wave 8 (8a) is inclined 45 ° counterclockwise from the horizontal plane. It is installed at 45 ° counterclockwise. The circularly polarized laser beam 2 (2b) reflected in the X-axis (+) direction by the
ミラー5cは、X軸(+)方向に進むP波成分の直線偏光レーザ光7(7a)をYZ平面内で水平面から時計回りに45°傾斜した方向に反射する。ミラー5dは、ミラー5cが反射した直線偏光レーザ光7(7a)をYZ平面内で水平面から反時計回りに45°傾斜した方向に反射させ、第2の偏光ビームスプリッタ9のミラー面92に入射させる。
The
一方、第1の偏光ビームスプリッタ6のウインドウ面61に対して偏光方向が水平方向となるS波成分8(8a)は、ウインドウ面61及びミラー面62により反射され、YZ平面内で水平面から反時計回りに45°傾斜した方向へ出射する。第1のガルバノスキャナ11の前段ミラー11aは、その回転軸をX軸方向に向けて設置され、第1の偏光ビームスプリッタ6から出射されたS波成分の直線偏光レーザ光8(8a)をYZ平面内で水平面から時計回りに45°傾斜した方向に反射させ、かつ、YZ2軸方向に所定角度、走査する。
On the other hand, the S wave component 8 (8a) whose polarization direction is horizontal with respect to the
第1のガルバノスキャナ11の後段ミラー11bは、その回転軸をYZ平面内で水平面から反時計回りに45°傾斜させた方向に向けて設置され、前段ミラー11aから出射されたS波成分の直線偏光レーザ光8(8a)をX軸(+)方向に反射させ、かつ、前段ミラー11aの走査方向と直交するYZ2軸方向に所定角度、走査し、第2の偏光ビームスプリッタ9の背面93に入射させる。直線偏光レーザ光8(8a)は、第1のガルバノスキャナ11の振り角を調整することにより第2の偏光ビームスプリッタ9の背面93への入射位置及び入射角が調整される。円偏光レーザ光2(2b)は、全ての方向の偏光成分を均質に持っているため、直線偏光レーザ光7(7a)と直線偏光レーザ光8(8a)とは、同一のエネルギーを持つように分光されている。
The
ここで、図3及び図4を参照して第2の偏光ビームスプリッタ9の設置方向と機能を説明する。図3は、第2の偏光ビームスプリッタ9を示す図であり、中央が平面図、下側が直線偏光レーザ光7(7a)の入射側である下面図、右側が直線偏光レーザ光7(7a)の出射側である背面図である。図4は、同じく第2の偏光ビームスプリッタ9を示す図であり、中央が平面図、左側が直線偏光レーザ光8(8a)の入射側である正面図、右側が直線偏光レーザ光8(8a)の出射側である背面図である。第2の偏光ビームスプリッタ9は、第1の偏光ビームスプリッタ6と同一構造、機能のものであり、設置方向を第1の偏光ビームスプリッタ6をZ軸周りに180°回転させ、X軸回りに水平方向から反時計回りに45°回転させて設置している。
Here, the installation direction and function of the second
図3及び図5に示すように、第2の偏光ビームスプリッタ9のミラー面92に入射する直線偏光レーザ光7(7a)は、第2の偏光ビームスプリッタ9に対してS波成分となっていて、ミラー面92及びウインドウ面91で反射されてX軸(+)方向に出射され第2のガルバノスキャナ12の前段ミラー12aに入射する。このとき、直線偏光レーザ光7(7a)の偏光方向は、水平面に対して時計回りに45°傾斜している。
As shown in FIGS. 3 and 5, the linearly polarized laser beam 7 (7 a) incident on the
一方、図4及び図6に示すように、第2の偏光ビームスプリッタ9の背面93に入射する直線偏光レーザ光8(8a)は、第2の偏光ビームスプリッタ9に対してP波成分となっていて、背面93及びウインドウ面91を透過してX軸(+)方向に出射され第2のガルバノスキャナ12の前段ミラー12aに入射する。このとき、直線偏光レーザ光8(8a)の偏光方向は、水平面に対して反時計回りに45°傾斜している。
On the other hand, as shown in FIGS. 4 and 6, the linearly polarized laser light 8 (8 a) incident on the
第2のガルバノスキャナ12の前段ミラー12aは、その回転軸をZ軸方向に向けて設置され、第2の偏光ビームスプリッタ9から出射された直線偏光レーザ光7(7a)、8(8a)をY軸(−)方向に反射させ、かつ、X軸方向に所定角度、走査する。
The
第2のガルバノスキャナ12の前段ミラー12aは、前述のリターダ3と同様に、コーティングにより直線偏光を円偏光に変換する1/4波長位相差板と同じ機能を有している。直線偏光レーザ光7(7a)及び8(8a)は、ミラー12aの入射面に対して45°の偏光方位角を有するので、反射後に円偏光レーザ光7(7b)、8(8b)に変換されている。
The
第2のガルバノスキャナ12の後段ミラー12bは、その回転軸をX軸方向に向けて設置され、前段ミラー12aから出射され、X軸方向に所定角度、走査された円偏光レーザ光7(7b)、8(8b)をZ軸(−)方向に反射させ、かつ、Y軸方向に所定角度、走査する。円偏光レーザ光7(7b)、8(8b)は、前段ミラー12aと後段ミラー12bとにより、XY2軸方向に所定角度、走査される。
The rear-
fθレンズ10は、第2のガルバノスキャナ12の後段ミラー12bから出射された円偏光レーザ光7(7b)、8(8b)をXYステージ14上の被加工物13上に集光させ、XYステージ14は、被加工物13をXY平面上で移動させて位置決めし、被加工物13の所定の2箇所の位置に同時に孔加工を行う。
The
このとき、第1のガルバノスキャナ11を走査することにより、円偏光レーザ光8(8b)は、被加工物13上において円偏光レーザ光7(7b)と同一位置に照射することが可能である。また、予め設定された範囲内で円偏光レーザ光7(7b)に対して任意の位置に、例えば、第1のガルバノスキャナ11を走査することにより、円偏光レーザ光8(8b)を円偏光レーザ光7(7b)を中心に、第2のビームスプリッタ9のウインドウ面91の特性を考慮して、4mm角の範囲内を走査するとともに、例えば、50mm四方等の加工可能な範囲で振れる第2のガルバノスキャナ12を介して、被加工物13上の任意の異なる2点に円偏光レーザ光7(7b)、8(8b)を照射することが可能である。また、XYステージ14で被加工物13を移動させることにより、被加工物13の広い範囲の加工を行うことができる。
At this time, by scanning the
なお、第2のガルバノスキャナ12の前段ミラー12aを直線偏光レーザ光7(7a)及び8(8a)の走査のために揺動させると、前段ミラー12aに対する直線偏光レーザ光7(7a)及び8(8a)の偏光方位角が変化する。1/4波長位相差板による直線偏光レーザ光の円偏光レーザ光への変換には偏光方位角依存性があり、45°の偏光方位角が変化すると円偏光レーザ光スポットの長径と短径の比率である円偏光度が変化する。前段ミラー12aの振り角は±8°程度であるが、この場合、直線偏光レーザ光7(7a)及び8(8a)の1/4波長位相差板に対する偏光方位角も±8°程度の変化が発生する。しかし、この程度の偏光方位角の変化であれば、1/4波長位相差板で反射された直線偏光レーザ光7(7a)及び8(8a)の円偏光度は30%程度であり、円偏光度30%程度であれば真円度の良い孔を加工することができる。
When the
以上説明した実施の形態1のレーザ加工機100によれば、分光された2つのレーザ光7、8がそれぞれ直線偏光7a、8aであっても、第2のガルバノスキャナ12の前段ミラー12aに1/4波長位相差板の機能を持たせることで円偏光7b、8bに変換することができ、直線偏光7a、8aでは孔が楕円に加工されやすかった被加工物に対しても、真円状の孔を加工することができる。
According to the
また、第2のガルバノスキャナの前段ミラー12aに1/4波長位相差板の機能を持たせたため、別途、1/4波長位相差板をレーザ光の光路に挿入する必要がなく、光路中に光学素子が増えることによって被加工物上での結像時に非点収差を生みやすくなるといった問題が発生せず、レーザ光の品質の低下を防止することができる。さらに、コーティング型の1/4波長位相差板を採用したことにより、透過型の1/4波長位相差板を採用するのに比較し、安価に製造することができる。
In addition, since the first-
実施の形態2.
図7は、本発明にかかるレーザ加工機の実施の形態2の概略構成を示す図である。図7において、図1〜図7に示すものと同等のものには同じ符号を付している。実施の形態2のレーザ加工機200は、2ヘッドのシングルビームレーザ加工機である。レーザ加工機200は、1つの円偏光レーザ光2(2a)を偏光ビームスプリッタ6で2つの直線偏光レーザ光7(7a)、8(8a)に分光し、2つの直線偏光レーザ光7(7a)、8(8a)を別々に走査し、別々のfθレンズ10b、10aに入射させ、XYステージ14上の2つの被加工物13b、13aを同時に加工する。偏光ビームスプリッタ6及び後述のミラー5b、5c、5d等により直線偏光光学系17が構成されている。
FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of the laser beam machine according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 7, the same components as those shown in FIGS. The
図7を参照して、実施の形態2のレーザ加工機200の構成要素について説明する。レーザ発振器21は、円偏光(2b)されたレーザ光2をX軸(+)方向(図7のXYZ座標軸参照)に出射する。実施の形態1のレーザ加工機100の第1の偏光ビームスプリッタ6と同じ構造・機能を有する偏光ビームスプリッタ6は、図7に示すように、S波8(8a)の出射方向が水平面から時計回りに45°傾斜するように、水平面から時計回りに45°傾斜させて設置されている。レーザ発振器21と偏光ビームスプリッタ6の間の光路には、マスク等の他の光学機器を挿入してもよい。
With reference to FIG. 7, the component of the
レーザ発振器21から出射された円偏光レーザ光2(2b)は、偏光ビームスプリッタ6のウインドウ面61(図2参照)に入射し、ウインドウ面61に対して偏光方向が垂直方向のP波成分7(7a)は、ウインドウ面61を透過して背面63からX軸(+)方向へ出射する。偏光ビームスプリッタ6が水平面に対して時計回りに45°傾斜しているので、P波成分7(7a)の偏光方向も水平面に対して時計回りに45°傾斜している。
The circularly polarized laser beam 2 (2 b) emitted from the
ミラー5cは、X軸(+)方向に進むP波成分の直線偏光レーザ光7(7a)をYZ平面内で水平面から時計回りに45°傾斜した方向に反射する。ミラー5dは、ミラー5cが反射した直線偏光レーザ光7(7a)をX軸(+)方向に反射させ、第2のガルバノスキャナ12の前段ミラー12aに入射させる。このとき、直線偏光レーザ光7(7a)の偏光方向は、水平面に対して時計回りに45°傾斜している。
The
第2のガルバノスキャナ12の前段ミラー12aは、その回転軸をZ軸方向に向けて設置され、ミラー5dから出射された直線偏光レーザ光7(7a)をY軸(−)方向に反射させ、かつ、X軸方向に所定角度、走査する。
The
第2のガルバノスキャナ12の前段ミラー12aは、コーティングにより、直線偏光を円偏光に変換する1/4波長位相差板と同じ機能を有している。直線偏光レーザ光7(7a)は、ミラー12aの入射面に対して45°の偏光方位角を有するので、反射後に円偏光レーザ光7(7b)に変換されている。
The
第2のガルバノスキャナ12の後段ミラー12bは、その回転軸をX軸方向に向けて設置され、前段ミラー12aから出射され、X軸方向に所定角度、走査された円偏光レーザ光7(7b)をZ軸(−)方向に反射させ、かつ、Y軸方向に所定角度、走査する。円偏光レーザ光7(7b)は、前段ミラー12aと後段ミラー12bとにより、XY2軸方向に所定角度、走査される。
The rear-
fθレンズ10bは、第2のガルバノスキャナ12の後段ミラー12bから出射された円偏光レーザ光7(7b)をXYステージ14上の被加工物13b上に集光させ、XYステージ14は、被加工物13bをXY平面上で移動させて位置決めし、被加工物13bの所定の位置に所定の孔加工を行う。
The
一方、偏光ビームスプリッタ6のウインドウ面61に対して偏光方向が水平方向のS波成分8(8a)は、ウインドウ面61及びミラー面62により反射され、YZ平面内で水平面から時計回りに45°傾斜した方向へ出射する。ミラー5bは、偏光ビームスプリッタ6から出射されたS波成分の直線偏光レーザ光8(8a)をX軸(+)方向に反射させ、第1のガルバノスキャナ11の前段ミラー11aに入射させる。このとき、直線偏光レーザ光8(8a)の偏光方向は、水平面に対して反時計回りに45°傾斜している。円偏光レーザ光2(2b)は、全ての方向の偏光成分を均質に持っているため、直線偏光レーザ光7(7a)と直線偏光レーザ光8(8a)とは、同一のエネルギーを持つように分光されている。
On the other hand, the S wave component 8 (8a) whose polarization direction is horizontal with respect to the
第1のガルバノスキャナ11の前段ミラー11aは、その回転軸をZ軸方向に向けて設置され、ミラー5bから出射された直線偏光レーザ光8(8a)をY軸(−)方向に反射させ、かつ、X軸方向に所定角度、走査する。
The
第1のガルバノスキャナ11の前段ミラー11aは、コーティングにより、直線偏光を円偏光に変換する1/4波長位相差板と同じ機能を有している。直線偏光レーザ光8(8a)は、ミラー11aの入射面に対して45°の偏光方位角を有するので、反射後に円偏光レーザ光8(8b)に変換されている。
The
第1のガルバノスキャナ11の後段ミラー11bは、その回転軸をX軸方向に向けて設置され、前段ミラー11aから出射され、X軸方向に所定角度、走査された円偏光レーザ光8(8b)をZ軸(−)方向に反射させ、かつ、Y軸方向に所定角度、走査する。円偏光レーザ光8(8b)は、前段ミラー11aと後段ミラー11bとにより、XY2軸方向に所定角度、走査される。
The rear-
fθレンズ10aは、第1のガルバノスキャナ11の後段ミラー11bから出射された円偏光レーザ光8(8b)をXYステージ14上の被加工物13a上に集光させ、XYステージ14は、被加工物13aをXY平面上で移動させて位置決めし、被加工物13aの所定の位置に所定の孔加工を行う。
The
このように、実施の形態2の2ヘッドのシングルビームレーザ加工機200は、被加工物13a、13b上の任意の異なる2点に、それぞれ円偏光レーザ光8(8b)、7(7b)を照射することを可能にしている。
As described above, the two-head single beam
以上説明した実施の形態2のレーザ加工機200によれば、分光された2つのレーザ光8、7がそれぞれ直線偏光8a、7aであっても、第1、第2のガルバノスキャナ11、12の前段ミラー11a、12aに1/4波長位相差板の機能を持たせることで円偏光8b、7bに変換することができ、直線偏光8a、7aでは孔が楕円に加工されやすかった2つの被加工物13a、13bに対しても、同時にそれぞれ真円に近い孔を加工することができる。
According to the
また、第1、第2のガルバノスキャナの前段ミラー11a、12aに1/4波長位相差板の機能を持たせたため、別途、1/4波長位相差板をレーザ光の光路に挿入する必要がなく、光路中に光学素子が増えることによって被加工物上での結像時に非点収差を生みやすくなるといった問題が発生せず、レーザ光の品質の低下を防止することができる。さらに、コーティング型の1/4波長位相差板を採用したことにより、透過型の1/4波長位相差板を採用するのに比較し、安価に製造することができる。
In addition, since the first-
実施の形態1、2のレーザ加工機100、200では、ガルバノスキャナ12、11、12の前段ミラー12a、11a、12aに1/4波長位相差板の機能を持たせるようにしたが、後段ミラー12b、11b、12bに1/4波長位相差板の機能を持たせるようにしてもよい。このようにしても直線偏光8a、7aを円偏光8b、7bに変換することができ、実施の形態1、2のレーザ加工機100、200と同様の効果が得られる。ただし、後段ミラー12b、11b、12bには、前段ミラー12a、11a、12aで走査された直線偏光レーザ光8(8a)、7(7a)が入射するので、ミラーの面積を大きくする必要があり、1/4波長位相差板の機能を持たせるためのコーティングを行う面積も大きくなってコストが高くなり、また、ミラーの平面度不良も発生しやすいので、実施の形態1、2のようにした方がよい。
In the
以上のように、本発明にかかるレーザ加工機は、プリント基板等の孔あけ加工に有用であり、特に、精密な孔あけ加工に適している。 As described above, the laser processing machine according to the present invention is useful for drilling a printed circuit board or the like, and is particularly suitable for precise drilling.
1,21 レーザ発振器
2,7,8 レーザ光
2a,7a,8a 直線偏光
2b,7b,8b 円偏光
3 リターダ
4 マスク
5a,5b,5c,5d ミラー
6,9 偏光ビームスプリッタ
10,10a,10b fθレンズ
11,12 ガルバノスキャナ
11a,12a 前段ミラー
11b,12b 後段ミラー
13,13a,13b 被加工物
14 XYステージ
1, 21
Claims (4)
前記レーザ発振器から出射され前記ガルバノスキャナのミラーに入射するレーザ光を、該ミラーの入射面に対し略45°の偏光方位角をもつ直線偏光レーザ光に変換する直線偏光光学系と、
1つのミラーが1/4波長位相差板の機能を有し、入射された直線偏光レーザ光を円偏光レーザ光に変換して前記被加工物に照射するガルバノスキャナと、
を備えたことを特徴とするレーザ加工機。 In a laser processing machine that scans laser light emitted from a laser oscillator with a galvano scanner and irradiates the workpiece, and performs drilling at a predetermined position of the workpiece,
A linearly polarized optical system that converts laser light emitted from the laser oscillator and incident on the mirror of the galvano scanner into linearly polarized laser light having a polarization azimuth angle of approximately 45 ° with respect to the incident surface of the mirror;
A mirror having a function of a quarter wavelength phase difference plate, converting the incident linearly polarized laser beam into a circularly polarized laser beam and irradiating the workpiece;
A laser processing machine comprising:
前記直線偏光光学系は、1つのレーザ発振器から出射されたレーザ光を偏光ビームスプリッタで2つの直線偏光レーザ光に分光し、分光されたそれぞれの直線偏光レーザ光を前記2つのガルバノスキャナのそれぞれに入射し、2つの被加工物を同時に孔あけ加工することを特徴とする請求項1又は2に記載のレーザ加工機。
The laser processing machine includes two galvano scanners corresponding to two workpieces,
The linearly polarized optical system splits laser light emitted from one laser oscillator into two linearly polarized laser beams by a polarization beam splitter, and distributes each of the split linearly polarized laser beams to each of the two galvano scanners. The laser beam machine according to claim 1, wherein the laser beam machine is incident and simultaneously drills two workpieces.
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2004
- 2004-10-29 JP JP2004316951A patent/JP2006122988A/en active Pending
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