JP2006187798A - Method and device for laser beam machining - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ加工装置及びレーザ加工方法に関し、特に、加工対象物にパルスレーザビームを入射させるレーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus and a laser processing method, and more particularly to a laser processing apparatus and a laser processing method for making a pulse laser beam incident on a processing target.
レーザ光源から出射されたレーザビームを、互いに異なる2つの経路に振り分けて、加工対象物に入射させる2軸レーザ加工装置が、例えば、特許文献1に開示されている。加工対象物は、例えばプリント基板であり、被加工点にレーザビームを入射して、穴開けが行われる。 For example, Patent Document 1 discloses a biaxial laser processing apparatus that distributes laser beams emitted from a laser light source to two different paths and makes them enter a workpiece. The object to be processed is, for example, a printed circuit board, and a laser beam is incident on a processing point to perform drilling.
特許文献1に開示されているようなレーザ加工装置では、2つの経路をそれぞれ通って加工対象物に入射するレーザビームのパワーが等しくなるように、光学系が調整される。例えば、2つの経路の一方の光学系に配置される反射鏡の反射率を調整して、両経路のそれぞれを通ったレーザビームのパワーを揃える。このようにパワーを揃えることにより、両経路のそれぞれを通ったレーザビームで形成される穴の品質が揃えられる。 In the laser processing apparatus disclosed in Patent Document 1, the optical system is adjusted so that the powers of the laser beams incident on the processing object through the two paths are equal. For example, the reflectivity of a reflecting mirror arranged in one optical system of two paths is adjusted, and the powers of laser beams passing through both paths are made uniform. By aligning the power in this way, the quality of the holes formed by the laser beam that has passed through each of the two paths can be made uniform.
従来のレーザ加工装置では、2つの経路を通ったレーザビームのパワーを揃えるために、光学系を調整する必要がある。例えば、反射鏡の反射率を調整するために、反射鏡の交換が行われる。反射鏡の交換を行うと、光軸の再調整を行わなければならない。 In the conventional laser processing apparatus, it is necessary to adjust the optical system in order to align the powers of the laser beams that have passed through the two paths. For example, in order to adjust the reflectance of the reflecting mirror, the reflecting mirror is exchanged. When the reflector is exchanged, the optical axis must be readjusted.
本発明の一目的は、レーザ光源から出射されたレーザビームを互いに異なる複数の経路に振り分けて、それぞれの経路を通ったレーザビームで加工対象物を加工でき、複数の経路のそれぞれを通ったレーザビームのパワーを揃えるための光学系の調整が必要ないレーザ加工装置、及びそれを用いたレーザ加工方法を提供することである。 One object of the present invention is to distribute a laser beam emitted from a laser light source into a plurality of different paths, and to process a workpiece with a laser beam that passes through each path, and a laser that passes through each of the plurality of paths. It is an object of the present invention to provide a laser processing apparatus that does not require adjustment of an optical system for aligning beam power, and a laser processing method using the same.
本発明の第1の観点によれば、パルスレーザビームを出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたパルスレーザビームを、加工対象物に、第1の経路を通って入射させる第1の状態と、該第1の経路とは異なる第2の経路を通って入射させる第2の状態とを切り替える振り分け器と、前記振り分け器が第1の状態にされているときに入射させる第1のパルス数と、第2の状態にされているときに入射させる第2のパルス数とを別々に記憶する記憶手段を含み、前記振り分け器を前記第1の状態にしたとき、前記加工対象物に前記第1のパルス数だけパルスレーザビームが入射し、前記振り分け器を前記第2の状態にしたとき、前記加工対象物に前記第2のパルス数だけパルスレーザビームが入射するように、前記レーザ光源を制御する制御装置とを有するレーザ加工装置が提供される。 According to the first aspect of the present invention, a laser light source that emits a pulse laser beam and a pulse laser beam that is emitted from the laser light source are incident on a workpiece through a first path. A sorter that switches between a state and a second state that is incident through a second path different from the first path, and a first that is incident when the distributor is in the first state Storage means for separately storing the number of pulses and the second number of pulses to be incident when in the second state, and when the distributor is in the first state, The laser beam is incident such that when the pulse laser beam is incident for the first number of pulses and the distributor is set to the second state, the pulse laser beam is incident on the object to be processed for the second number of pulses. Control light source The laser processing apparatus is provided with a that controller.
本発明の第2の観点によれば、(a)パルスレーザ光源から出射したパルスレーザビームを、振り分け器を経由して第1の経路を通って評価用加工対象物に入射させ、該評価用加工対象物を加工し、加工に必要な第1のパルス数を決定する工程と、(b)前記パルスレーザ光源から出射し、前記振り分け器を経由して前記第1の経路を通ったパルスレーザビームのパワーを計測する工程と、(c)前記パルスレーザ光源から出射し、前記振り分け器を経由して前記第1の経路とは異なる第2の経路を通ったパルスレーザビームのパワーを計測する工程と、(d)前記第1のパルス数、前記第1の経路を通ったパルスレーザビームの計測されたパワー、及び前記第2の経路を通ったパルスレーザビームの計測されたパワーに基づいて、前記第2の経路を通ったパルスレーザビームによる加工に必要な第2のパルス数を決定する工程と、(e)前記パルスレーザ光源から出射したパルスレーザビームを、前記振り分け器を経由して前記第1の経路を通って加工対象物の未加工の被加工点に、前記第1のパルス数だけ入射させて加工する工程と、(f)前記パルスレーザ光源から出射したパルスレーザビームを、前記振り分け器を経由して前記第2の経路を通って加工対象物の未加工の被加工点に、前記第2のパルス数だけ入射させて加工する工程と、(g)前記工程(e)と(f)とを交互に繰り返す工程とを有するレーザ加工方法が提供される。 According to the second aspect of the present invention, (a) a pulsed laser beam emitted from a pulsed laser light source is incident on an evaluation workpiece through a first path via a distributor, A step of processing a workpiece and determining a first number of pulses necessary for the processing; and (b) a pulse laser emitted from the pulse laser light source and passing through the first path via the distributor. A step of measuring the power of the beam; and (c) measuring the power of the pulse laser beam emitted from the pulse laser light source and passing through the second path different from the first path via the distributor. And (d) based on the first number of pulses, the measured power of the pulsed laser beam through the first path, and the measured power of the pulsed laser beam through the second path. The second A step of determining a second number of pulses necessary for processing by the pulsed laser beam that has passed through the path; and (e) the first path of the pulsed laser beam emitted from the pulsed laser light source via the distributor. Passing through the unprocessed point of the object to be processed through the first number of pulses and processing (f) the pulse laser beam emitted from the pulse laser light source through the distributor Then, the step of causing the second number of pulses to enter the unprocessed processing point of the processing object through the second path, and (g) the steps (e) and (f) There is provided a laser processing method having a step of alternately repeating.
本発明の第3の観点によれば、(a)パルスレーザ光源から出射したパルスレーザビームを、振り分け器を経由して第1の経路を通って評価用加工対象物に入射させ、該評価用加工対象物を加工し、加工に必要な第1のパルス数を決定する工程と、(b)前記パルスレーザ光源から出射したパルスレーザビームを、前記振り分け器を経由して前記第1の経路とは異なる第2の経路を通って評価用加工対象物に入射させ、該評価用加工対象物を加工し、加工に必要な第2のパルス数を決定する工程と、(c)前記パルスレーザ光源から出射したパルスレーザビームを、前記振り分け器を経由して前記第1の経路を通って加工対象物の未加工の被加工点に、前記第1のパルス数だけ入射させて加工する工程と、(d)前記パルスレーザ光源から出射したパルスレーザビームを、前記振り分け器を経由して前記第2の経路を通って加工対象物の未加工の被加工点に、前記第2のパルス数だけ入射させて加工する工程と、(e)前記工程(c)と(d)とを交互に繰り返す工程とを有するレーザ加工方法が提供される。 According to the third aspect of the present invention, (a) a pulsed laser beam emitted from a pulsed laser light source is incident on an evaluation workpiece through a first path via a distributor, A step of processing a workpiece and determining a first number of pulses necessary for the processing; and (b) passing the pulse laser beam emitted from the pulse laser light source to the first path via the distributor. Entering the evaluation workpiece through a different second path, processing the evaluation workpiece, and determining a second number of pulses necessary for the processing, and (c) the pulse laser light source A process of causing the pulse laser beam emitted from the first laser beam to enter the unprocessed processing point of the processing object through the first path via the distributor and the first number of pulses; (D) Get out of the pulse laser light source A step of causing the pulsed laser beam to enter the unprocessed processing point of the object to be processed through the second path via the distributor for the second number of pulses, and (e) There is provided a laser processing method comprising the steps of alternately repeating the steps (c) and (d).
第1の観点によるレーザ加工装置では、第1の経路を通ったパルスレーザビームが、第1のパルス数だけ加工対象物に入射し、第2の経路を通ったパルスレーザビームが、第2のパルス数だけ加工対象物に入射する。第1のパルス数と第2のパルス数とは、記憶手段に別々に記憶されている。例えば、パルスレーザビームで加工対象物に穴開けを行う場合について考える。第1の観点によるレーザ加工装置を用いれば、第1及び第2の経路をそれぞれ通った後に加工対象物に入射するパルスレーザビームのパワーが互いに異なっていても、第1及び第2のパルス数をそれぞれ適切に設定することにより、両経路のそれぞれを通ったパルスレーザビームで形成される穴の品質の差を低減できる。 In the laser processing apparatus according to the first aspect, the pulse laser beam that has passed through the first path is incident on the object to be processed by the first number of pulses, and the pulse laser beam that has passed through the second path is the second pulse. The number of pulses is incident on the workpiece. The first pulse number and the second pulse number are stored separately in the storage means. For example, consider the case of drilling a workpiece with a pulsed laser beam. If the laser processing apparatus according to the first aspect is used, even if the powers of the pulse laser beams incident on the workpiece after passing through the first and second paths are different from each other, the first and second pulse numbers By appropriately setting each, it is possible to reduce the difference in the quality of holes formed by the pulse laser beam that has passed through each of the two paths.
第2及び第3の観点によるレーザ加工方法では、第1のパルス数を、評価用加工対象物を加工して決定する。これにより、第1のパルス数を、適切に決定することができる。第2の観点の方法では、第2のパルス数を、第1のパルス数、第1の経路を通ったパルスレーザビームのパワー、及び第2の経路を通ったパルスレーザビームのパワーに基づいて決定する。例えば、第2の経路を通ったパルスレーザビームのパワーが、第1の経路を通ったパルスレーザビームのパワーより大きければ、第2のパルス数を、第1のパルス数より小さい値にすることができる。第3の観点の方法では、第2のパルス数を、評価用加工対象物を加工して決定する。 In the laser processing methods according to the second and third aspects, the first pulse number is determined by processing the evaluation object. Thereby, the first pulse number can be appropriately determined. In the method of the second aspect, the second number of pulses is based on the first number of pulses, the power of the pulse laser beam that has passed through the first path, and the power of the pulse laser beam that has passed through the second path. decide. For example, if the power of the pulse laser beam passing through the second path is greater than the power of the pulse laser beam passing through the first path, the second pulse number is set to a value smaller than the first pulse number. Can do. In the method according to the third aspect, the second number of pulses is determined by processing the evaluation object.
例えば、パルスレーザビームで加工対象物に穴開けを行う場合について考える。第2及び第3の観点によるレーザ加工方法を用いれば、第1及び第2の経路のそれぞれを通ったパルスレーザビームで形成される穴の品質に差が生じることが抑制されるように、第2のパルス数を決めることができる。 For example, consider the case of drilling a workpiece with a pulsed laser beam. If the laser processing method according to the second and third aspects is used, the difference between the quality of the holes formed by the pulse laser beam that has passed through each of the first and second paths is suppressed. The number of pulses of 2 can be determined.
図1は、本発明の実施例によるレーザ加工装置の概略図である。レーザ光源1が、パルスレーザビームLを出射する。レーザ光源1は、紫外域の波長のレーザビームを出射するレーザ発振器であり、例えばNd:YAGレーザ発振器と非線形光学素子とを含んで構成される。パルスレーザビームLは、例えばNd:YAGレーザの第3高調波(波長355nm)である。パルスレーザビームLを出射させるための契機信号が、制御装置20からレーザ光源1に送出される。
FIG. 1 is a schematic view of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention. The laser light source 1 emits a pulse laser beam L. The laser light source 1 is a laser oscillator that emits a laser beam having a wavelength in the ultraviolet region, and includes, for example, an Nd: YAG laser oscillator and a nonlinear optical element. The pulse laser beam L is, for example, the third harmonic (wavelength 355 nm) of an Nd: YAG laser. A trigger signal for emitting the pulsed laser beam L is sent from the
パルスレーザビームLが、振り分け器2に入射する。振り分け器2は、半波長板2a、ポッケルス効果を示す電気光学素子2b、偏光板2cを含んで構成される。半波長板2aは、レーザ光源1から出射されたパルスレーザビームLを、偏光板2cに対してP波となるような直線偏光にして、電気光学素子2bに入射させる。偏光板2cは、P波を透過させ、S波を反射する。
A pulsed laser beam L is incident on the
電気光学素子2bは、制御装置20から送出される制御信号sig0に基づいて、パルスレーザビームの偏光面を旋回させる。電気光学素子2bが電圧無印加状態にされている時、入射したP波がそのまま出射される。電気光学素子2bが電圧印加状態にされている時、電気光学素子2bは、P波の偏光面を90度旋回させ、電気光学素子2bから出射するパルスレーザビームを、偏光板2cに対するS波にする。
The electro-optical element 2 b rotates the polarization plane of the pulse laser beam based on the control signal sig 0 sent from the
偏光板2cを透過したパルスレーザビームL1が伝搬する経路を第1の経路と呼ぶこととし、偏光板2cで反射されたパルスレーザビームL2が伝搬する経路を第2の経路と呼ぶこととする。振り分け器2は、制御信号sig0に基づいて、パルスレーザビームが第1の経路を通る状態と、第2の経路を通る状態とを切り替える。なお、パルスレーザビームが第1の経路を通る状態の時に、振り分け器2から出射するパルスレーザビームL1のパワーと、パルスレーザビームが第2の経路を通る状態の時に、振り分け器2から出射するパルスレーザビームL2のパワーとは、ほぼ等しい。
A path through which the pulse laser beam L1 transmitted through the polarizing plate 2c propagates is referred to as a first path, and a path through which the pulse laser beam L2 reflected by the polarizing plate 2c propagates is referred to as a second path. Based on the control signal sig 0 , the
振り分け器2から出射したパルスレーザビームL1が、折り返しミラー3で反射され、ガルバノスキャナ4を経て、fθレンズ5で収束された後、加工対象物8に入射する。振り分け器2から出射したパルスレーザビームL2が、ガルバノスキャナ6を経て、fθレンズ7で収束された後、加工対象物8に入射する。加工対象物8は、例えば、プリント基板である。
The pulse laser beam L 1 emitted from the
加工対象物8の表面は、複数の単位加工領域に区分されている。各単位加工領域内に、レーザビームを入射させて穴を形成すべき複数の被加工点が画定されている。各被加工点に、複数パルス(例えば、50〜60パルス程度)のパルスレーザビームを入射させて、穴開けを行う。 The surface of the workpiece 8 is divided into a plurality of unit machining areas. In each unit processing region, a plurality of processing points where a laser beam is incident to form a hole are defined. A plurality of pulses (for example, about 50 to 60 pulses) of a pulsed laser beam are made incident on each workpiece point to perform drilling.
第1の経路を通ったパルスレーザビームL1が、加工対象物8上のある単位加工領域に入射する。ガルバノスキャナ4が、パルスレーザビームL1の伝搬方向を2次元方向に振ることにより、この単位加工領域内の各被加工点にレーザビームを入射させる。パルスレーザビームL1で1つの被加工点の穴開けを行うのに必要なパルス数(これを第1のパルス数N1と呼ぶ)が、制御装置20に含まれる記憶手段20aに記憶されている。
The pulsed laser beam L1 passing through the first path is incident on a certain unit processing region on the processing target 8. The galvano scanner 4 oscillates the propagation direction of the pulse laser beam L1 in a two-dimensional direction so that the laser beam is incident on each processing point in the unit processing region. The number of pulses required to make a hole to be machined with the pulse laser beam L1 (referred to as the first pulse number N1) is stored in the storage means 20a included in the
第2の経路を通ったパルスレーザビームL2が、加工対象物8上の他の単位加工領域に入射する。ガルバノスキャナ6が、パルスレーザビームL2の伝搬方向を2次元方向に振ることにより、この単位加工領域内の各被加工点にレーザビームを入射させる。パルスレーザビームL2で1つの被加工点の穴開けを行うのに必要なパルス数(これを第2のパルス数N2と呼ぶ)が、制御装置20に含まれる記憶手段20aに記憶されている。ガルバノスキャナ4及び6は、それぞれ、制御装置20から送信される駆動信号sig1及びsig2により駆動される。
The pulsed laser beam L2 passing through the second path is incident on another unit processing region on the processing target 8. The galvano scanner 6 oscillates the propagation direction of the pulse laser beam L2 in a two-dimensional direction so that the laser beam is incident on each processing point in the unit processing region. The number of pulses necessary for drilling one workpiece point with the pulse laser beam L2 (referred to as the second pulse number N2) is stored in the storage means 20a included in the
ステージ9が、加工対象物8を保持する。ステージ9は、加工対象物8を、その表面に平行な2次元方向に移動させて、所望の単位加工領域を、レーザビームを照射可能な位置に配置する。制御装置20が、ステージ9を制御する。
The stage 9 holds the workpiece 8. The stage 9 moves the workpiece 8 in a two-dimensional direction parallel to the surface thereof, and arranges a desired unit processing region at a position where the laser beam can be irradiated. The
ステージ9に、レーザビームのパワーを計測するパワーメータ10が設置されている。ステージ9によりパワーメータ10をfθレンズ5の下に移動させ、パルスレーザビームL1をパワーメータ10に入射させることにより、第1の経路を通ったパルスレーザビームL1のパワーが計測される。ステージ9によりパワーメータ10をfθレンズ7の下に移動させ、パルスレーザビームL2をパワーメータ10に入射させることにより、第2の経路を通ったパルスレーザビームL2のパワーが計測される。パワーの計測値を示すデータが、制御装置20に送られる。
A power meter 10 that measures the power of the laser beam is installed on the stage 9. By moving the power meter 10 below the
振り分け器2から加工対象物8の表面までの第1の経路の光路長と、振り分け器2から加工対象物8の表面までの第2の経路の光路長とは、互いに等しいとは限らない。また、第1の経路上の光学系と第2の経路上の光学系とは互いに異なる。例えばこれらに起因して、振り分け器2から出射するパルスレーザビームL1及びL2のパワーが互いに等しくても、加工対象物8の表面上においては、両パルスレーザビームのパワーが互いに等しいとは限らない。
The optical path length of the first path from the
なお、現在の技術において、紫外域のパルスレーザビームの出力は、例えば、CO2レーザ発振器が出射する赤外域のパルスレーザビームの出力に比べて低い。例えばプリント基板に穴開けを行うとき、1つの穴当りに入射させるパルス数は、CO2レーザ発振器が出射する赤外域のパルスレーザビームでは数パルス(例えば1〜2パルス)であり、紫外域のパルスレーザビームでは数十パルス(例えば、50〜60パルス)である。仮に、第1の経路を通ったパルスレーザビームと、第2の経路を通ったパルスレーザビームとを、等しいパルス数だけ加工対象物に入射させる場合について考える。紫外域のパルスレーザビームを用いる場合、第1及び第2の経路をそれぞれ通って加工対象物に入射するパルスレーザビームの1パルス当りのエネルギの差が微小であっても、入射させるパルス数が多いので、両経路をそれぞれ通って入射するエネルギの差が拡大してしまう。 In the current technology, the output of the pulse laser beam in the ultraviolet region is lower than, for example, the output of the pulse laser beam in the infrared region emitted from the CO 2 laser oscillator. For example, when punching a printed circuit board, the number of pulses incident per hole is several pulses (for example, 1 to 2 pulses) in the infrared pulse laser beam emitted from the CO 2 laser oscillator, The pulse laser beam has several tens of pulses (for example, 50 to 60 pulses). Let us consider a case where the pulse laser beam that has passed through the first path and the pulse laser beam that has passed through the second path are incident on the workpiece by an equal number of pulses. When a pulse laser beam in the ultraviolet region is used, even if the energy difference per pulse of the pulse laser beam incident on the workpiece through the first and second paths is very small, the number of incident pulses is small. Since there are many, the difference of the energy which injects through both path | routes will each enlarge.
第1の経路を通ったパルスレーザビームL1で加工を行うとき、パルスレーザビームL1が、被加工点に入射する前に、最後に経由する光学装置はfθレンズ5である。パワーメータ10で、fθレンズ5を通過したパルスレーザビームL1のパワーが計測される。このため、計測されるパルスレーザビームL1のパワーは、被加工点に入射するパルスレーザビームL1のパワーとほぼ等しい。第2の経路を通ったパルスレーザビームL2で加工を行うときは、パルスレーザビームL2が最後にfθレンズ7を経由する。パワーメータ10で、fθレンズ7を通過したパルスレーザビームL2のパワーが計測されるので、計測値は被加工点に入射するパルスレーザビームL2のパワーとほぼ等しい。
When processing is performed with the pulsed laser beam L1 passing through the first path, the optical device through which the pulsed laser beam L1 finally passes before entering the processing point is the
次に、実施例によるレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法について説明する。まず、図2を参照して、第1のパルス数N1と第2のパルス数N2とを決定する方法について説明する。 Next, a laser processing method using the laser processing apparatus according to the embodiment will be described. First, a method of determining the first pulse number N1 and the second pulse number N2 will be described with reference to FIG.
図1のステージ9に、評価用の加工対象物を載置する。ステップST1において、第1の経路を通ったパルスレーザビームL1を評価用の加工対象物に入射させて、穴開けを行う。評価用の加工対象物を加工することにより、穴開けに最適な第1のパルス数N1を決定する。第1のパルス数N1を、制御装置20の記憶手段20aに記憶させる。ステップST2において、第2のパルス数N2の暫定値を、第1のパルス数N1と等しく決め、制御装置20の記憶手段20aに記憶させる。
A processing object for evaluation is placed on the stage 9 in FIG. In step ST1, the pulsed laser beam L1 that has passed through the first path is made incident on the workpiece to be evaluated, and drilling is performed. By processing a workpiece to be evaluated, a first pulse number N1 that is optimal for drilling is determined. The first pulse number N1 is stored in the
ステップST3において、パワーメータ10を、fθレンズ5の下に移動させ、パルスレーザビームL1のパワーを計測する。この計測値をP1とする。ステップST4において、パワーメータ10を、fθレンズ7の下に移動させ、パルスレーザビームL2のパワーを計測する。この計測値をP2とする。ステップST5において、パワーP1に対するパワーP2の比C(=P2/P1)を算出する。
In step ST3, the power meter 10 is moved below the
ステップST6において、第2のパルス数N2を暫定値から補正するかどうかを選ぶ。補正しない場合は、第2のパルス数を、第1のパルス数と等しい値に決定する。なお、この場合は、さらに、第1及び第2の経路のそれぞれを通ったパルスレーザビームのパワーが等しくなるように、光学系を調整して、従来の方法での加工を行う。第2のパルス数N2を補正する場合は、ステップST7に進む。 In step ST6, it is selected whether to correct the second pulse number N2 from the provisional value. If not corrected, the second pulse number is determined to be equal to the first pulse number. In this case, further, the optical system is adjusted so that the power of the pulse laser beam passing through each of the first and second paths becomes equal, and processing by the conventional method is performed. When correcting the second pulse number N2, the process proceeds to step ST7.
ステップST7において、パワーP1に対するパワーP2の比Cが許容範囲内であるかどうか判定する。例えば、比Cが0.9〜1.1の間にあるかどうか(すなわち、パワーP1に対して、パワーP2とP1との差が±10%以内に収まっているかどうか)が判定される。許容範囲内でなかった場合、すなわち、パワーP1とパワーP2との差が許容値を超えている場合は、光学系に何らかの異常が生じている可能性が高い。この場合は、レーザ加工装置の点検を行う。パワーP1に対するパワーP2の比Cが許容範囲内である場合は、ステップST8に進む。 In step ST7, it is determined whether or not the ratio C of the power P2 to the power P1 is within an allowable range. For example, it is determined whether or not the ratio C is between 0.9 and 1.1 (that is, whether or not the difference between the powers P2 and P1 is within ± 10% with respect to the power P1). If it is not within the allowable range, that is, if the difference between the power P1 and the power P2 exceeds the allowable value, there is a high possibility that some abnormality has occurred in the optical system. In this case, the laser processing apparatus is inspected. When the ratio C of the power P2 to the power P1 is within the allowable range, the process proceeds to step ST8.
ステップST8において、第2のパルス数N2が、第1のパルス数N1を比Cで割った値N1/Cに基づいて決められる。N1/Cが整数の場合は、第2のパルス数N2が、N1/Cと等しく定められ、N1/Cが非整数の場合は、第2のパルス数N2が、N1/Cの小数第一位を四捨五入した整数値と等しく定められる。このように決定された第2のパルス数N2が、制御装置20の記憶手段20aに記憶されて、第2のパルス数N2が、暫定値から更新される。以上、図2を参照して説明した工程により、第1及び第2のパルス数が決定される。
In step ST8, the second pulse number N2 is determined based on a value N1 / C obtained by dividing the first pulse number N1 by the ratio C. When N1 / C is an integer, the second pulse number N2 is determined to be equal to N1 / C, and when N1 / C is a non-integer, the second pulse number N2 is the first fractional number of N1 / C. It is set equal to the integer value rounded off. The second pulse number N2 determined in this way is stored in the storage means 20a of the
次に、図3を参照して、振り分け光学器2及びガルバノスキャナ4、6の制御方法について説明する。図3は、制御信号sig0、駆動信号sig1、sig2、及び、パルスレーザビームL1、L2のタイミングチャートを示す。制御信号sig0に基づき、振り分け器2の電気光学素子2bが電圧無印加状態になっている第1の期間T1は、振り分け器2から、第1の経路を伝搬するパルスレーザビームL1が出射する。パルスレーザビームL1が、ガルバノスキャナ4を経て、加工対象物8に入射する。
Next, a method for controlling the sorting
第1の期間T1中に、制御装置20が、パルスレーザビームの入射していない方のガルバノスキャナ6に対して駆動信号sig2を送信し、ガルバノスキャナ6が、パルスレーザビームを加工対象物8上の所望の被加工点に集光するように制御される。
During the first period T1, the
第1の期間T1の後の第2の期間T2は、制御信号sig0により、電気光学素子2bが電圧印加状態になり、振り分け器2から、第2の経路を伝搬するパルスレーザビームL2が出射する。この前の第1の期間T1中に、ガルバノスキャナ6が駆動され、パルスレーザビームを集光すべき点が調整されている。このため、パルスレーザビームL2が、ガルバノスキャナ6を経て、加工対象物8上の所望の被加工点に入射する。
In the second period T2 after the first period T1, the electro-optic element 2b is in a voltage application state by the control signal sig 0 , and the pulse laser beam L2 propagating through the second path is emitted from the
さらに、第2の期間T2中に、制御装置20が、パルスレーザビームの入射していない方のガルバノスキャナ4に対して駆動信号sig1を送信し、ガルバノスキャナ4が、パルスレーザビームを加工対象物8上の所望の被加工点に集光するように制御される。
Further, during the second period T2, the
第1の期間T1と第2の期間T2とを交互に繰り返すことにより、加工対象物8上の所望の複数の被加工点に穴開けを行うことができる。繰り返される第1の期間T1の各々において、パルスレーザビームL1が、第1のパルス数N1だけ被加工点に入射するように、かつ、繰り返される第2の期間T2の各々において、パルスレーザビームL2が、第2のパルス数N2だけ被加工点に入射するように、レーザ光源1が制御される。 By alternately repeating the first period T1 and the second period T2, it is possible to make holes at a plurality of desired points to be processed on the workpiece 8. In each of the repeated first periods T1, the pulsed laser beam L2 is incident on the processing point by the first number of pulses N1, and in each of the repeated second periods T2, the pulsed laser beam L2 However, the laser light source 1 is controlled so as to be incident on the processing point by the second pulse number N2.
以上説明したように、実施例のレーザ加工装置は、第1の経路を通ったパルスレーザビームL1で穴開けを行うときは、被加工点当り第1のパルス数だけ加工対象物にパルスレーザビームL1を入射させ、第2の経路を通ったパルスレーザビームL2で穴開けを行うときは、被加工点当り第2のパルス数だけ加工対象物にパルスレーザビームL2を入射させる。第1及び第2の経路をそれぞれ通ってから加工対象物に入射するパルスレーザビームL1及びL2のパワーが互いに異なっていても、加工に必要なパルス数を別々に設定しておくことにより、パルスレーザビームL1及びL2でそれぞれ形成される穴の品質の差を小さくできる。 As described above, in the laser processing apparatus according to the embodiment, when drilling with the pulse laser beam L1 passing through the first path, the laser beam is applied to the processing object by the first number of pulses per processing point. When making L1 incident and making a hole with the pulsed laser beam L2 that has passed through the second path, the pulsed laser beam L2 is incident on the workpiece by the second number of pulses per workpiece. Even if the powers of the pulsed laser beams L1 and L2 incident on the workpiece after passing through the first and second paths are different from each other, the number of pulses required for the machining can be set separately, so that the pulse The difference in the quality of the holes formed by the laser beams L1 and L2 can be reduced.
パルスレーザビームL1での加工に必要な第1のパルス数を、評価用の加工対象物を加工して決定する。これにより、適切な第1のパルス数が得られる。パルスレーザビームL2での加工に必要な第2のパルス数は、例えば、図2のステップST8で説明したようにして得られる。第2の経路を通ったパルスレーザビームL2のパワーが、第1の経路を通ったパルスレーザビームL1のパワーより大きい場合は、第2のパルス数が、第1のパルス数より少なくされ、第2の経路を通ったパルスレーザビームL2のパワーが、第1の経路を通ったパルスレーザビームL1のパワーより小さい場合は、第2のパルス数が、第1のパルス数より多くされる。 The first number of pulses required for processing with the pulsed laser beam L1 is determined by processing a workpiece to be evaluated. Thereby, an appropriate first number of pulses can be obtained. The second number of pulses necessary for processing with the pulse laser beam L2 is obtained, for example, as described in step ST8 of FIG. When the power of the pulse laser beam L2 passing through the second path is larger than the power of the pulse laser beam L1 passing through the first path, the second pulse number is made smaller than the first pulse number, When the power of the pulse laser beam L2 passing through the second path is smaller than the power of the pulse laser beam L1 passing through the first path, the second pulse number is made larger than the first pulse number.
このように第2のパルス数を決めることにより、第2のパルス数が第1のパルス数と等しい値に固定されている場合に比べて、第2の経路を通ったパルスレーザビームL2で形成される穴の品質を、第1の経路を通ったパルスレーザビームL1で形成される穴の品質に近づけることができる。 By determining the second number of pulses in this way, the pulse laser beam L2 formed through the second path is formed as compared with the case where the second number of pulses is fixed to a value equal to the first number of pulses. The quality of the hole formed can be made close to the quality of the hole formed by the pulsed laser beam L1 passing through the first path.
なお、第1の経路を通ったパルスレーザビームL1及び第2の経路を通ったパルスレーザビームL2のそれぞれで、評価用の加工対象物を加工することにより、第1及び第2のパルス数をそれぞれ決めることも可能である。 In addition, the first and second pulse numbers are obtained by processing the object to be evaluated with the pulse laser beam L1 passing through the first path and the pulse laser beam L2 passing through the second path, respectively. Each can be decided.
従来は、第1及び第2の経路上の光学系を調整して、第1及び第2の経路をそれぞれ通って加工対象物8に入射するパルスレーザビームのパワーを互いに等しくすることによって、加工品質を揃えていた。パワーの調整前に、一方の経路を通ったパルスレーザビームのパワーが、他方の経路を通ったパルスレーザビームのパワーよりも高かったとする。両経路を通ったパルスレーザビームのパワーを等しくするには、測定パワーの高かった方の経路中に、レーザビームのパワーを減衰させるような光学装置を配置する必要がある。両経路を通ったパルスレーザビームのパワーを等しくしようとすると、このように、不必要なパワーのロスが生じる。 Conventionally, the optical systems on the first and second paths are adjusted so that the powers of the pulse laser beams incident on the workpiece 8 through the first and second paths are equal to each other. Quality was aligned. It is assumed that the power of the pulse laser beam passing through one path is higher than the power of the pulse laser beam passing through the other path before the power adjustment. In order to equalize the power of the pulsed laser beam through both paths, it is necessary to arrange an optical device that attenuates the power of the laser beam in the path having the higher measurement power. If an attempt is made to equalize the powers of the pulsed laser beams that have passed through both paths, an unnecessary power loss occurs in this way.
実施例のレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法では、第1及び第2の経路を通ったパルスレーザビームのパワーを、互いに等しくさせる必要がない。このため、上述のような不必要なパワーのロスが生じない。 In the laser processing method using the laser processing apparatus of the embodiment, it is not necessary to make the powers of the pulse laser beams that have passed through the first and second paths equal to each other. For this reason, the above unnecessary power loss does not occur.
なお、1台のガルバノスキャナのみを用いるレーザ加工装置では、ガルバノスキャナを駆動してパルスレーザビームの入射位置を移動させている期間中は、加工が行えない。2台のガルバノスキャナを備えた実施例のレーザ加工装置では、一方のガルバノスキャナでパルスレーザビームの入射位置を移動させている期間中に、他方のガルバノスキャナを通過したパルスレーザビームで加工を行える。このため、時間的に効率良く加工が行える。 In a laser processing apparatus using only one galvano scanner, processing cannot be performed while the galvano scanner is driven to move the incident position of the pulse laser beam. In the laser processing apparatus of the embodiment having two galvano scanners, processing can be performed with the pulse laser beam that has passed through the other galvano scanner during the period in which the incident position of the pulse laser beam is moved by one galvano scanner. . For this reason, it can process efficiently in time.
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。 Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
1 レーザ光源
2 振り分け器
2a 半波長板
2b 電気光学素子
2c 偏光板
3 折り返しミラー
4、6 ガルバノスキャナ
5、7 fθレンズ
8 加工対象物
9 ステージ
10 パワーメータ
20 制御装置
20a 記憶手段
L、L1、L2 パルスレーザビーム
sig0 制御信号
sig1、sig2 駆動信号
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser
Claims (8)
前記レーザ光源から出射されたパルスレーザビームを、加工対象物に、第1の経路を通って入射させる第1の状態と、該第1の経路とは異なる第2の経路を通って入射させる第2の状態とを切り替える振り分け器と、
前記振り分け器が第1の状態にされているときに入射させる第1のパルス数と、第2の状態にされているときに入射させる第2のパルス数とを別々に記憶する記憶手段を含み、前記振り分け器を前記第1の状態にしたとき、前記加工対象物に前記第1のパルス数だけパルスレーザビームが入射し、前記振り分け器を前記第2の状態にしたとき、前記加工対象物に前記第2のパルス数だけパルスレーザビームが入射するように、前記レーザ光源を制御する制御装置と
を有するレーザ加工装置。 A laser light source for emitting a pulsed laser beam;
A first state in which the pulse laser beam emitted from the laser light source is incident on the workpiece through the first path, and a second state in which the pulse laser beam is incident through a second path different from the first path. A sorter for switching between the two states;
Storage means for separately storing a first pulse number that is incident when the distributor is in the first state and a second pulse number that is incident when the distributor is in the second state; When the distributor is in the first state, a pulse laser beam is incident on the object to be processed by the first number of pulses, and when the distributor is in the second state, the object to be processed is And a control device for controlling the laser light source so that a pulse laser beam is incident on the second pulse number.
前記第1の経路上に配置され、加工対象物上のある領域内で、パルスレーザビームの入射位置を移動させる第1のビーム走査器と、
前記第2の経路上に配置され、加工対象物上のある領域内で、パルスレーザビームの入射位置を移動させる第2のビーム走査器と
を有する請求項1に記載のレーザ加工装置。 further,
A first beam scanner disposed on the first path and moving an incident position of the pulsed laser beam within a certain region on the workpiece;
2. The laser processing apparatus according to claim 1, further comprising: a second beam scanner which is disposed on the second path and moves the incident position of the pulse laser beam within a certain region on the processing target.
(b)前記パルスレーザ光源から出射し、前記振り分け器を経由して前記第1の経路を通ったパルスレーザビームのパワーを計測する工程と、
(c)前記パルスレーザ光源から出射し、前記振り分け器を経由して前記第1の経路とは異なる第2の経路を通ったパルスレーザビームのパワーを計測する工程と、
(d)前記第1のパルス数、前記第1の経路を通ったパルスレーザビームの計測されたパワー、及び前記第2の経路を通ったパルスレーザビームの計測されたパワーに基づいて、前記第2の経路を通ったパルスレーザビームによる加工に必要な第2のパルス数を決定する工程と、
(e)前記パルスレーザ光源から出射したパルスレーザビームを、前記振り分け器を経由して前記第1の経路を通って加工対象物の未加工の被加工点に、前記第1のパルス数だけ入射させて加工する工程と、
(f)前記パルスレーザ光源から出射したパルスレーザビームを、前記振り分け器を経由して前記第2の経路を通って加工対象物の未加工の被加工点に、前記第2のパルス数だけ入射させて加工する工程と、
(g)前記工程(e)と(f)とを交互に繰り返す工程と
を有するレーザ加工方法。 (A) A pulse laser beam emitted from a pulse laser light source is incident on an evaluation processing object through a first path via a distributor, and the evaluation processing object is processed, which is necessary for processing. Determining a first pulse number;
(B) measuring the power of the pulsed laser beam emitted from the pulsed laser light source and passed through the first path via the distributor;
(C) measuring the power of the pulse laser beam emitted from the pulse laser light source and passing through the second path different from the first path via the distributor;
(D) based on the first pulse number, the measured power of the pulsed laser beam through the first path, and the measured power of the pulsed laser beam through the second path; Determining a second number of pulses required for processing with a pulsed laser beam through two paths;
(E) The pulse laser beam emitted from the pulse laser light source is incident on the unprocessed point of the object to be processed through the first path via the distributor for the first number of pulses. Process to process,
(F) The pulse laser beam emitted from the pulse laser light source is incident on the unprocessed point of the object to be processed through the second path via the distributor for the second number of pulses. Process to process,
(G) A laser processing method including a step of alternately repeating the steps (e) and (f).
(b)前記パルスレーザ光源から出射したパルスレーザビームを、前記振り分け器を経由して前記第1の経路とは異なる第2の経路を通って評価用加工対象物に入射させ、該評価用加工対象物を加工し、加工に必要な第2のパルス数を決定する工程と、
(c)前記パルスレーザ光源から出射したパルスレーザビームを、前記振り分け器を経由して前記第1の経路を通って加工対象物の未加工の被加工点に、前記第1のパルス数だけ入射させて加工する工程と、
(d)前記パルスレーザ光源から出射したパルスレーザビームを、前記振り分け器を経由して前記第2の経路を通って加工対象物の未加工の被加工点に、前記第2のパルス数だけ入射させて加工する工程と、
(e)前記工程(c)と(d)とを交互に繰り返す工程と
を有するレーザ加工方法。 (A) A pulse laser beam emitted from a pulse laser light source is incident on an evaluation processing object through a first path via a distributor, and the evaluation processing object is processed, which is necessary for processing. Determining a first pulse number;
(B) A pulsed laser beam emitted from the pulsed laser light source is incident on the evaluation object via a second path different from the first path via the distributor, and the evaluation processing Processing the object and determining a second number of pulses required for processing;
(C) The pulse laser beam emitted from the pulse laser light source is incident on the unprocessed point of the object to be processed through the first path via the distributor for the first number of pulses. Process to process,
(D) The pulse laser beam emitted from the pulse laser light source is incident on the unprocessed point of the object to be processed through the second path via the distributor for the second number of pulses. Process to process,
(E) A laser processing method including a step of alternately repeating the steps (c) and (d).
A first beam scanner is disposed on the first path, a second beam scanner is disposed on the second path, and the step (c) includes the first beam. During the period in which the pulse laser beam is incident on the workpiece through the scanner, the position on the workpiece to which the pulse laser beam passing through the second beam scanner is incident is moved. Controlling the second beam scanner, wherein the step (d) is performed during the period in which the pulsed laser beam is incident on the workpiece through the second beam scanner. The laser processing method according to claim 7, further comprising the step of controlling the first beam scanner so that a position on the workpiece on which the pulsed laser beam passes through the scanner moves.
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WO2024013930A1 (en) * | 2022-07-14 | 2024-01-18 | 株式会社ニコン | Modeling system, processing system, modeling method, and processing method |
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