JP2007245159A - Laser beam machining apparatus and laser beam machining method - 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係り、特に加工対象物への高精度なレーザ加工を実現するための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 realizing highly accurate laser processing on a processing target.
従来、レーザ発振器から発生したパルスレーザを用い、プリント配線基板等の加工対象物に対して1又は複数発のレーザ光を照射してレーザ加工を行う技術が存在する。ここで、レーザ発振器を用いたレーザ加工装置では、レーザ発振器から出射後の光路中に発生するエネルギーロスや、ミスファイア(空打ち)といった現象が発生する場合がある。このような場合には、加工地点におけるレーザ光のエネルギーが少なかったり、ショット数が不足してしまうため、加工不良となってしまう。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a technique for performing laser processing by irradiating a processing object such as a printed wiring board with one or a plurality of laser beams using a pulse laser generated from a laser oscillator. Here, in a laser processing apparatus using a laser oscillator, there may occur a phenomenon such as energy loss or misfire (empty shot) that occurs in the optical path after emission from the laser oscillator. In such a case, the energy of the laser beam at the processing point is small or the number of shots is insufficient, resulting in processing failure.
そこで、従来では、レーザ発振器より出射されたパルスレーザ光毎にパルスエネルギーをモニタリングできるようにし、パルスエネルギーが低下した場合にはこれを補償できるレーザ加工装置がある(例えば、特許文献1参照。)。 Therefore, conventionally, there is a laser processing apparatus that can monitor the pulse energy for each pulsed laser beam emitted from the laser oscillator, and can compensate for this when the pulse energy decreases (see, for example, Patent Document 1). .
図1は、従来のレーザ加工装置におけるレーザ光の補償の様子を説明するための図である。従来のレーザ加工装置では、レーザ発振器より出射されたパルスエネルギーを検出し、予め設定した閾値(スレッシュホールド値)以下であれば、これを補償するため自動で追加ショットを行い、樹脂残り等の穴あけ不良を未然に防止する。例えば、1加工点の加工を行う際、3ショット分のパルスレーザ光が必要である場合、図1に示すように、3ショット目が予め設定した閾値以下であるため、追加ショットが同一加工点に照射され加工が行われる。
しかしながら、従来技術では、例えばある1つのショットに係るパルスレーザ光が閾値よりも僅かに及ばないエネルギーロスであった場合に、追加ショットが1回出射されるが、この場合、1加工点の加工に必要なパルスエネルギーよりも過剰なパルスエネルギーとなる恐れがある。 However, in the prior art, for example, when the pulse laser beam related to a certain shot has an energy loss slightly less than the threshold value, an additional shot is emitted once. In this case, processing at one processing point is performed. There is a risk that the pulse energy is excessive than the pulse energy necessary for the above.
図2は、従来の穴加工形状の一例を示す図である。図2に示す加工対象物10は、両面に銅箔等の金属膜11−1,11−2を有する樹脂等の被加工層12を有し、一方の面(例えば金属膜11−1の開口面)にレーザ光を照射して被加工層12の加工を行うものである。なお、金属膜11−2は、例えば銅配線パターン等が形成されている。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a conventional drilling shape. The
ここで、図2(a)は、加工点に照射したパルスレーザ光のショット数の全てがOK(閾値よりも大きい)であった場合の加工対象物の加工状態を示し、図2(b)は、加工点に照射したパルスレーザ光の少なくとも1つがNG(僅かに閾値以下)であり、追加ショットを行った場合の加工対象物の加工状態を示している。 Here, FIG. 2A shows the processing state of the processing object when the number of shots of the pulsed laser light irradiated to the processing point is all OK (greater than the threshold value), and FIG. Indicates at least one of the pulsed laser beams irradiated to the processing point is NG (slightly below the threshold), and indicates the processing state of the processing object when an additional shot is performed.
図2(a)に示すように、正常に終了した場合には、樹脂残りもなく加工が行われる。また、追加ショットを照射した場合には、樹脂残りによる断線という致命的欠陥を防止することはできる。しかしながら、基板の種類や加工条件によっては、図2(b)に示すように内壁がDn>Dtの樽状になったり、金属膜11−2へのダメージ等が発生し、加工品質の低下を招く恐れがある。 As shown in FIG. 2A, when the process is completed normally, the processing is performed without remaining resin. In addition, when an additional shot is irradiated, a fatal defect such as disconnection due to a resin residue can be prevented. However, depending on the type of substrate and processing conditions, as shown in FIG. 2 (b), the inner wall becomes a barrel shape of Dn> Dt, damage to the metal film 11-2, etc. occurs, resulting in a decrease in processing quality. There is a risk of inviting.
本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、加工対象物への高精度なレーザ加工を実現するためのレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a laser processing apparatus and a laser processing method for realizing high-precision laser processing on a workpiece.
上述の目的を達成するために、本発明は、所定のパルスエネルギー分のパルスレーザ光を加工対象物に照射して加工を行うレーザ加工装置において、設定された出力値のパルスレーザ光を出射するレーザ発振器と、前記レーザ発振器にトリガ信号を出力するトリガパルス発生部と、前記レーザ発振器からのパルスレーザ光を前記加工対象物へ導く光路中に設けられ、1ショット毎のパルス幅を調整するための光学変調器と、1ショット毎のパルスエネルギーを検出するためのエネルギーモニタと、前記加工対象物への加工条件に応じて前記パルスエネルギーと前記パルスエネルギーに対するスレッシュホールド値とを設定することができ、設定されたスレッシュホールド値と前記エネルギーモニタで検出されたパルスエネルギーとを比較し、前記パルスエネルギーが前記スレッシュホールド値以下である場合に、不足分のパルスエネルギーを前記加工対象物に出力させるための信号を前記トリガパルス発生部及び前記光学変調器に出力するエネルギー比較部とを有することを特徴とする。これにより、加工対象物への高精度なレーザ加工を実現することができる。 In order to achieve the above-described object, the present invention emits a pulse laser beam having a set output value in a laser processing apparatus that performs processing by irradiating a workpiece with a pulse laser beam of a predetermined pulse energy. A laser oscillator, a trigger pulse generation unit that outputs a trigger signal to the laser oscillator, and an optical path that guides the pulse laser beam from the laser oscillator to the workpiece, to adjust the pulse width for each shot An optical modulator, an energy monitor for detecting pulse energy for each shot, and the pulse energy and a threshold value for the pulse energy can be set according to the processing conditions for the processing object. Comparing the set threshold value with the pulse energy detected by the energy monitor, When the pulse energy is equal to or less than the threshold value, the trigger pulse generation unit and the energy comparison unit that outputs a signal for outputting the insufficient pulse energy to the workpiece are output to the optical modulator. It is characterized by that. Thereby, the highly accurate laser processing to a process target object is realizable.
更に、前記エネルギー比較部は、前記エネルギーモニタにより得られたパルスエネルギーと、前記所定のパルスエネルギーとの差分情報から不足分のパルスエネルギーを算出することが好ましい。これにより、過剰なエネルギーを加工対象物に与えないため、品質安定化を図ることができる。 Furthermore, it is preferable that the energy comparison unit calculates the insufficient pulse energy from difference information between the pulse energy obtained by the energy monitor and the predetermined pulse energy. Thereby, since excess energy is not given to a workpiece, quality stabilization can be achieved.
更に、前記エネルギー比較部は、追加パルスレーザ光を出射させる信号を前記トリガパルス発生部に出力し、前記不足分のパルスエネルギーが前記加工対象物に照射されるように、前記光学変調器により前記レーザ発振器から出射されたパルスレーザ光のパルス幅を調整することが好ましい。これにより、パルス幅を制御することで、迅速且つ適確なパルスエネルギーの調整を行うことができる。 Furthermore, the energy comparison unit outputs a signal for emitting an additional pulse laser beam to the trigger pulse generation unit, and the optical modulator causes the shortage of the pulse energy to be applied to the workpiece. It is preferable to adjust the pulse width of the pulse laser beam emitted from the laser oscillator. Thereby, the pulse energy can be adjusted quickly and accurately by controlling the pulse width.
更に、前記レーザ発振器のピーク出力値を制御するピーク出力制御部を有し、前記エネルギー比較部は、前記不足分のパルスエネルギーが前記加工対象物に照射されるように、前記レーザ発振器により出射されるパルスレーザ光のピーク出力値を調整するための制御信号を前記ピーク出力制御部に出力することが好ましい。これにより、パルスのピーク出力値を制御することで、迅速且つ適確なパルスエネルギーの調整を行うことができる。 Furthermore, it has a peak output control unit that controls a peak output value of the laser oscillator, and the energy comparison unit is emitted by the laser oscillator so that the insufficient pulse energy is irradiated to the workpiece. It is preferable to output a control signal for adjusting the peak output value of the pulsed laser beam to the peak output control unit. Thus, the pulse energy can be adjusted quickly and accurately by controlling the peak output value of the pulse.
また、本発明は、所定のパルスエネルギー分のパルスレーザ光を加工対象物に照射して加工を行うレーザ加工方法において、トリガパルス発生部からレーザ発振器にトリガ信号を出力するトリガパルス発生段階と、前記トリガ信号により設定されたピーク出力値のパルスレーザ光を前記レーザ発振器から出射させる出射段階と、前記レーザ発振器からのパルスレーザ光を前記加工対象物へ導く光路中に設けられた光学変調器により1ショット毎のパルス幅を調整するパルス幅調整段階と、エネルギーモニタにより1ショット毎のパルスエネルギーを検出する検出段階と、前記加工対象物への加工条件に応じて前記パルスエネルギーと前記パルスエネルギーに対するスレッシュホールド値とを設定することができ、設定されたスレッシュホールド値と前記エネルギーモニタで検出されたパルスエネルギーとを比較し、前記パルスエネルギーが前記スレッシュホールド値以下である場合に、不足分のパルスエネルギーを前記加工対象物に出力させるための信号を前記トリガパルス発生部及び前記光学変調器に出力するエネルギー比較段階とを有することを特徴とする。これにより、加工対象物への高精度なレーザ加工を実現することができる。 Further, the present invention provides a trigger pulse generation step of outputting a trigger signal from a trigger pulse generator to a laser oscillator in a laser processing method for performing processing by irradiating a processing target with pulse laser light of a predetermined pulse energy, An emission stage for emitting a pulse laser beam having a peak output value set by the trigger signal from the laser oscillator, and an optical modulator provided in an optical path for guiding the pulse laser beam from the laser oscillator to the workpiece A pulse width adjusting step for adjusting the pulse width for each shot, a detecting step for detecting the pulse energy for each shot by an energy monitor, and the pulse energy and the pulse energy according to the processing conditions for the processing object. Threshold value can be set and set threshold hole When the pulse energy is compared with the pulse energy detected by the energy monitor and the pulse energy is equal to or less than the threshold value, a signal for causing the workpiece to output insufficient pulse energy is the trigger pulse. And an energy comparison step of outputting to the optical modulator. Thereby, the highly accurate laser processing to a process target object is realizable.
更に、前記エネルギー比較段階は、前記エネルギーモニタにより得られたパルスエネルギーと、前記所定のパルスエネルギーとの差分情報から不足分のパルスエネルギーを算出することが好ましい。これにより、過剰なエネルギーを加工対象物に与えないため、品質安定化を図ることができる。 Furthermore, it is preferable that the energy comparison step calculates a shortage of pulse energy from difference information between the pulse energy obtained by the energy monitor and the predetermined pulse energy. Thereby, since excess energy is not given to a workpiece, quality stabilization can be achieved.
更に、前記不足分のパルスエネルギーが前記加工対象物に照射されるように前記光学変調器により前記レーザ発振器から出射されたパルスレーザ光のパルス幅を調整することが好ましい。これにより、パルス幅を制御することで、迅速且つ適確なパルスエネルギーの調整を行うことができる。 Furthermore, it is preferable to adjust the pulse width of the pulse laser beam emitted from the laser oscillator by the optical modulator so that the insufficient amount of pulse energy is applied to the workpiece. Thereby, the pulse energy can be adjusted quickly and accurately by controlling the pulse width.
更に、前記不足分のパルスエネルギーが前記加工対象物に照射されるように前記レーザ発振器により出射されるパルスレーザ光のピーク出力値を調整することが好ましい。これにより、パルスのピーク出力値を制御することで、迅速且つ適確なパルスエネルギーの調整を行うことができる。 Furthermore, it is preferable to adjust the peak output value of the pulsed laser beam emitted by the laser oscillator so that the machining target object is irradiated with the insufficient pulse energy. Thus, the pulse energy can be adjusted quickly and accurately by controlling the peak output value of the pulse.
本発明によれば、加工対象物への高精度なレーザ加工を実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the highly accurate laser processing to a process target object is realizable.
以下に、本発明におけるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を好適に実施した形態について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a laser processing apparatus and a laser processing method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
<第1の実施形態>
図3は、第1の実施形態におけるレーザ加工装置の概略構成の一例を示す図である。また、図4は、加工時のタイミングチャートの一例を示す図である。図3に示すレーザ加工装置20は、レーザ発振器21と、ベンディングミラー22,23,24と、光学変調器25と、ハーフミラー26と、加工レンズ27と、エネルギーモニタ28と、エネルギー比較回路(エネルギー比較部)29と、トリガパルス発生回路(トリガパルス発生部)30と、ビームダンパ31とを有するよう構成されている。
<First Embodiment>
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of the laser processing apparatus according to the first embodiment. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a timing chart during processing. 3 includes a
レーザ発振器21は、図4(a)に示すようなトリガパルス発生回路30からのトリガ信号に基づいて、図4(b)に示すようなパルスレーザ光を出射する。なお、レーザ発振器21から出力されるレーザ光としては、CO2レーザやYAGレーザ、エキシマレーザ、基本波及び高調波固体レーザ等、レーザ加工に用いられるレーザ光を使用することができる。
The
ベンディングミラー22,23は、レーザ発振器21から出射されたパルスレーザ光を予め設定された方向へと導く。また、ベンディングミラー24は、光学変調器25からのパルスレーザ光を予め設定された方向へと導く。
The
また、進行方向制御素子としての光学変調器25は、図4(c)に示すようなエネルギー比較回路29からのパルス偏向信号に基づいてレーザ光の偏向制御を行い、入光したパルスレーザを分岐させる。
Further, the
なお、分岐されたレーザ光のうち、一方は図4(d)に示すように整形された加工用パルスとしてハーフミラー26に出力され、他方はビームダンパ31に出力される。つまり、パルス偏向信号におけるON/OFF時間(図4におけるT)を調整することで、光学変調器25によりパルスレーザ光を所定時間分岐させてハーフミラー26に出力されるパルスレーザ光のエネルギーを調整することができる。
One of the branched laser beams is output to the
なお、光学変調器25は、例えばAOM(Acoust Optic Modulator;音響光学変調器)、又はEOM(Electro Optic Modulator;電気光学変調器)を用いることができる。
The
ハーフミラー26は、入光したパルスレーザ光のうち、所定の割合(例えば、約99%)のパルスレーザ光を透過させると共に、残りの割合(例えば、約1%)のパルスレーザ光を反射させる。
The
ハーフミラー26を透過したレーザ光は、加工レンズ27により所定のビーム径に集光されて加工対象物10に照射されることで加工が行われる。なお、加工対象物10は、例えばXYステージ(図示せず)上に固定され、XYステージが水平方向等に移動することで、加工対象物10の所定の加工点へのレーザ加工を実現することができる。
The laser beam that has passed through the
エネルギーモニタ28は、ハーフミラー26を反射したパルスレーザ光を入力し、パルス毎にパルスエネルギーを検出する。また、エネルギーモニタ28は、検出したパルスエネルギーをエネルギー比較回路29に出力する。
The energy monitor 28 receives the pulse laser beam reflected from the
エネルギー比較回路29は、エネルギーモニタ28により得られたパルスエネルギーと、予め設定されたスレッシュホールド値とを比較する。また、エネルギー比較回路29は、比較結果に基づいて、追加のパルスレーザ光が必要である場合にトリガパルス発生回路30に追加ショット用の出射指示信号を出力する。
The
また、エネルギー比較回路29は、追加のパルスレーザ光が必要である場合にエネルギーモニタ28により得られたパルスエネルギーと予め設定されたパルスエネルギー(パルスエネルギー設定値)との差分情報から、不足分のパルスエネルギーを算出し、不足分のパルスエネルギーのみが加工対象物10に照射されるように、光学変調器25にパルス偏向信号を出力する。
Further, the
なお、追加のパルスレーザ光が必要であると判断される場合とは、例えばエネルギーモニタ28により得られたパルスエネルギーがスレッシュホールド値以下の場合等である。また、パルスエネルギー設定値やスレッシュホールド値は、加工対象物10の材質や加工厚等によりエネルギー比較回路29にて任意に設定することができる。
The case where it is determined that the additional pulse laser beam is necessary is, for example, a case where the pulse energy obtained by the
例えば、RCC(Resin Coated Copper)であれば、スレッシュホールド値は所定のパルスエネルギー値の85%、またFR4であればスレッシュホールド値は所定のパルスエネルギー値の90%、resin(樹脂)であればスレッシュホールド値は所定のパルスエネルギー値の95%というような設定を行うことができる。なお、スレッシュホールド値を加工対象物の材料等に関わらず一定としてもよい。このように、エネルギー比較回路29は、加工条件に応じてパルスエネルギーに関するスレッシュホールド値を任意に変更して設定することができる。
For example, in the case of RCC (Resin Coated Copper), the threshold value is 85% of a predetermined pulse energy value, and in the case of FR4, the threshold value is 90% of the predetermined pulse energy value and resin (resin). The threshold value can be set to 95% of a predetermined pulse energy value. Note that the threshold value may be constant regardless of the material of the workpiece. Thus, the
トリガパルス発生回路30は、予め設定された加工条件に基づいてトリガ信号を生成し、所定のタイミングでレーザ発振器21に出力する。また、トリガパルス発生回路30は、エネルギー比較回路29からの出射指示信号に基づいて、レーザ発振器21に追加ショット用のトリガ信号を生成し、所定のタイミングでレーザ発振器21に出力する。
The trigger
これにより、レーザ発振器21から追加パルスレーザ光が照射させると共に、光学変調器25により追加ショット用にパルスレーザ光のエネルギーを調整し、調整されたパルスレーザ光で加工対象物10に照射を行う。
Thereby, the additional pulse laser beam is irradiated from the
なお、追加ショットの照射は、例えば、コンフォーマル加工等のサイクル照射の場合は、加工対象物10における各加工点へのパルスレーザ光の所定のショット数の照射が終了後、必要な加工点への追加ショットをそれぞれに対応するパルスレーザ光のエネルギーで行ってもよく、また、ダイレクト加工等のように連続照射する場合は、加工対象物上の各加工点毎に所定ショット数の照射後、追加パルスを照射してもよい。また、コンフォーマル加工の場合には、追加ショットが必要な加工点と、追加ショット用のパルス偏向信号の調整情報とをエネルギー比較回路29や他の蓄積手段を設けて随時蓄積しておき、所定ショット数の照射が終了後、必要な加工点に対して追加ショットを照射する。
For example, in the case of cycle irradiation such as conformal processing, the additional shot is irradiated to a required processing point after irradiation of a predetermined number of shots of pulsed laser light to each processing point on the
これにより、所定ショット数のパルスレーザ光の照射にエネルギーロスやミスファイアといったエネルギーが不足する場合にも適切なエネルギーのパルスレーザ光を追加ショットとして加工対象物10に照射することができる。
Thereby, even when energy such as energy loss or misfire is insufficient for irradiation of a predetermined number of shots of pulsed laser light, it is possible to irradiate the
<追加ショット用パルスの調整例>
ここで、追加ショット用のパルスレーザ光の調整例について図を用いて説明する。図5は、第1の実施形態における追加ショットのエネルギーの調整例を説明するための図である。加工点に照射する1又は複数のパルスレーザ光は、図5に示すように所定の加工用パルス幅とパルスの高さ(ピーク出力(KW))を持った加工用パルスエネルギーを有する。
<Additional shot pulse adjustment example>
Here, an example of adjustment of pulse laser light for additional shot will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a diagram for explaining an example of adjusting the energy of the additional shot in the first embodiment. As shown in FIG. 5, one or a plurality of pulsed laser beams applied to the processing point have a processing pulse energy having a predetermined processing pulse width and pulse height (peak output (KW)).
図5に示すように、OKパルスの場合は、所定パルスエネルギー値を100%とした場合、加工対象物10の材質等の加工条件により設定されたスレッシュホールド値によりもエネルギー値が高くなる。図5では、所定のパルスエネルギーE1を照射させるために所定のパルス幅T1及び高さH1の加工用パルスを生成している。
As shown in FIG. 5, in the case of an OK pulse, when the predetermined pulse energy value is 100%, the energy value becomes higher than the threshold value set according to the processing conditions such as the material of the
ここで、パルス幅T1において、何らかの原因により加工パルスがピーク高さH2の低い弱パルスになると、加工用パルスエネルギー値E2がスレッシュホールド値以下となる。このとき、追加ショットを照射する必要があるが、追加分のエネルギーEaは、E1とE2との差分(E1−E2)となるようにパルス幅Taを調整する。 Here, the pulse width T 1, the machining pulse for some reason becomes less weak pulse peak height H 2, the processing pulse energy value E 2 is less than or equal to the threshold value. In this case, it is necessary to irradiate the additional shot, energy Ea of additional portion adjusts the pulse width T a such that the difference (E 1 -E 2) of the E 1 and E 2.
例えば、通常時のパルス幅T1が10マイクロ秒程度である場合、図5に示すように弱パルスが発振され、その加工用パルスエネルギーE2が所定の60%であれば、追加パルス幅Taは、4マイクロ秒に設定される。つまり、加工用パルスのパルス幅を調整することにより、不足分のパルスエネルギーのみを照射させる。 For example, if the pulse width T 1 of the normal is about 10 microseconds, oscillated weak pulse, as shown in FIG. 5, if the processing pulse energy E 2 is a predetermined 60%, additional pulse width T a is set to 4 microseconds. That is, only the insufficient pulse energy is irradiated by adjusting the pulse width of the machining pulse.
これにより、所望されるトータルパルスエネルギーでレーザ加工を実行でき、且つ内壁が樽状や金属膜への影響を緩和して品質安定化を図ることができる。 Thereby, laser processing can be executed with the desired total pulse energy, and the influence of the inner wall on the barrel shape and the metal film can be mitigated, and the quality can be stabilized.
<第2の実施形態>
ここで、上述した第1の実施形態では、加工パルスのパルス幅の調整を行ったが、加工パルスの高さ(ピーク出力値H)を変更することで調整を行ってもよい。ここで、上述の内容を第2の実施形態として説明する。図6は、第2の実施形態におけるレーザ加工装置の概略構成の一例を示す図である。なお、図6において図3と同一の機能構成を有する部分については同一の符号を付すものとし、ここでの説明は省略する。
<Second Embodiment>
Here, in the first embodiment described above, the pulse width of the machining pulse is adjusted. However, the adjustment may be performed by changing the height (peak output value H) of the machining pulse. Here, the above-mentioned content is demonstrated as 2nd Embodiment. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of a laser processing apparatus according to the second embodiment. In FIG. 6, parts having the same functional configuration as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted here.
図6に示す第2の実施形態に係るレーザ加工装置40は、ピーク出力制御回路(ピーク出力制御部)41を有している。エネルギー比較回路42は、エネルギーモニタ28から得られるパルスエネルギーと、予め設定されたスレッシュホールド値とを比較し、スレッシュホールド値以下であった場合には、追加パルスが必要であるため、トリガパルス発生回路30に追加ショット用の出射指示信号を生成して出力し、光学変調器25に対してもパルス偏向信号を出力する。更に、エネルギー比較回路42は、追加のパルスレーザ光が必要である場合にエネルギーモニタ28により得られたパルスエネルギーとパルスエネルギー設定値との差分情報から、不足分のパルスエネルギーを算出し、不足分のパルスエネルギーのみが加工対象物10に照射されるように、ピーク出力制御回路41に対して不足分のパルスエネルギーに対応するレーザ光の高さ(ピーク出力値)を調整する制御信号を出力する。
The
レーザ発振器43は、トリガパルス発生回路30からのトリガ信号に基づいて、ピーク出力制御回路41にて設定されたピーク出力値でパルスレーザ光を出射する。
The
ここで、図7は、第2の実施形態における追加ショットのエネルギーの調整例を説明するための図である。第2の実施形態では、図7に示すようにパルス幅T1,ピーク高さH2によりNGショットがあった場合に、そのNGショットのエネルギーE2から不足分のエネルギーEa(=E1−E2)を算出し、算出したエネルギーとなるパルス高さHaとなる弱パルス信号を出力させる。なお、第2の実施形態では、パルス幅を一定(T1)にしている。 Here, FIG. 7 is a diagram for explaining an adjustment example of the energy of the additional shot in the second embodiment. In the second embodiment, as shown in FIG. 7, when there is an NG shot with a pulse width T 1 and a peak height H 2 , an insufficient energy E a (= E 1) from the energy E 2 of the NG shot. -E 2 ) is calculated, and a weak pulse signal having a pulse height Ha that is the calculated energy is output. In the second embodiment, the pulse width is constant (T 1 ).
上述した第2の実施形態によれば、追加ショット用のパルスレーザ光のピーク出力を調整することで、所望されるトータルパルスエネルギーでレーザ加工を実行でき、且つ内壁が樽状や金属膜への影響を緩和し、品質安定化が図れる。これにより、加工対象物への高精度なレーザ加工を実現することができる。 According to the second embodiment described above, by adjusting the peak output of the pulse laser light for additional shot, laser processing can be executed with the desired total pulse energy, and the inner wall is formed into a barrel shape or a metal film. Impact can be mitigated and quality stabilized. Thereby, the highly accurate laser processing to a process target object is realizable.
なお、本発明における実施形態は、上述した第1及び第2の実施形態に限定されることはなく、例えば、第1及び第2の実施形態を加工条件等に応じて適宜組み合わせて使用してもよい。その場合は、上述した図6に示すレーザ加工装置を用いる。また、本発明において、レーザ光のパルスエネルギーを調整する手段は、上述した光学変調器に限定されるものではなく、例えば直接レーザ発振器へのトリガ信号の信号幅(時間)を制御してもよい。更に、本発明においてはパルスレーザのパルス幅(T)とピーク出力(H)を同時に変化させて、不足エネルギーEaとなるような追加ショットにすることも可能である。 The embodiment in the present invention is not limited to the above-described first and second embodiments, and for example, the first and second embodiments are used in an appropriate combination depending on processing conditions and the like. Also good. In that case, the above-described laser processing apparatus shown in FIG. 6 is used. In the present invention, the means for adjusting the pulse energy of the laser beam is not limited to the optical modulator described above, and for example, the signal width (time) of the trigger signal to the laser oscillator may be directly controlled. . Furthermore, in the present invention, it is also possible to change the pulse width (T) and peak output (H) of the pulse laser at the same time to make an additional shot that results in the insufficient energy Ea.
上述したように、本発明によれば、加工対象物への高精度なレーザ加工を実現することができる。具体的には、追加ショット用のパルスレーザ光のピーク出力を調整することで、所望されるトータルパルスエネルギーでレーザ加工を実行でき、且つ内壁が樽状や金属膜への影響を緩和し、品質安定化を図ることができる。なお、本発明におけるレーザ加工の追加パルスの制御は、プリント基板等に対するビア形成に適用することができるが、その他にも加工対象物の穴あけや溶接、切断、アニール等のレーザ加工全般に適用することができる。 As described above, according to the present invention, high-precision laser processing of a workpiece can be realized. Specifically, by adjusting the peak output of the pulse laser light for additional shots, laser processing can be executed with the desired total pulse energy, and the influence of the inner wall on the barrel shape and metal film is mitigated. Stabilization can be achieved. The control of the additional pulse of laser processing in the present invention can be applied to via formation for a printed circuit board or the like, but is also applied to general laser processing such as drilling, welding, cutting, and annealing of an object to be processed. be able to.
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Can be changed.
10 加工対象物
11 金属膜
12 被加工層
20,40 レーザ加工装置
21,41 レーザ発振器
22,23,24 ベンディングミラー
25 光学変調器
26 ハーフミラー
27 加工レンズ
28 エネルギーモニタ
29,42 エネルギー比較回路
30 トリガパルス発生回路
31 ビームダンパ
41 ピーク出力制御回路
DESCRIPTION OF
Claims (8)
設定された出力値のパルスレーザ光を出射するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器にトリガ信号を出力するトリガパルス発生部と、
前記レーザ発振器からのパルスレーザ光を前記加工対象物へ導く光路中に設けられ、1ショット毎のパルス幅を調整するための光学変調器と、
1ショット毎のパルスエネルギーを検出するためのエネルギーモニタと、
前記加工対象物への加工条件に応じて前記パルスエネルギーと前記パルスエネルギーに対するスレッシュホールド値とを設定することができ、設定されたスレッシュホールド値と前記エネルギーモニタで検出されたパルスエネルギーとを比較し、前記パルスエネルギーが前記スレッシュホールド値以下である場合に、不足分のパルスエネルギーを前記加工対象物に出力させるための信号を前記トリガパルス発生部及び前記光学変調器に出力するエネルギー比較部とを有することを特徴とするレーザ加工装置。 In a laser processing apparatus that performs processing by irradiating a processing object with a pulse laser beam of a predetermined pulse energy,
A laser oscillator that emits a pulsed laser beam having a set output value;
A trigger pulse generator for outputting a trigger signal to the laser oscillator;
An optical modulator provided in an optical path for guiding the pulsed laser light from the laser oscillator to the workpiece, and adjusting a pulse width for each shot;
An energy monitor for detecting the pulse energy per shot;
The pulse energy and a threshold value with respect to the pulse energy can be set according to the processing conditions for the processing object, and the set threshold value is compared with the pulse energy detected by the energy monitor. When the pulse energy is less than or equal to the threshold value, a signal for outputting a shortage of pulse energy to the object to be processed is output to the trigger pulse generator and the optical modulator. A laser processing apparatus comprising:
前記エネルギーモニタにより得られたパルスエネルギーと、前記所定のパルスエネルギーとの差分情報から不足分のパルスエネルギーを算出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。 The energy comparison unit
The laser processing apparatus according to claim 1, wherein a shortage of pulse energy is calculated from difference information between the pulse energy obtained by the energy monitor and the predetermined pulse energy.
追加パルスレーザ光を出射させる信号を前記トリガパルス発生部に出力し、
前記不足分のパルスエネルギーが前記加工対象物に照射されるように、前記光学変調器により前記レーザ発振器から出射されたパルスレーザ光のパルス幅を調整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装置。 The energy comparison unit
Output a signal for emitting an additional pulse laser beam to the trigger pulse generator,
The pulse width of the pulse laser beam emitted from the laser oscillator is adjusted by the optical modulator so that the insufficient pulse energy is applied to the object to be processed. The laser processing apparatus as described.
前記エネルギー比較部は、
前記不足分のパルスエネルギーが前記加工対象物に照射されるように、前記レーザ発振器により出射されるパルスレーザ光のピーク出力値を調整するための制御信号を前記ピーク出力制御部に出力することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載のレーザ加工装置。 A peak output control unit for controlling a peak output value of the laser oscillator;
The energy comparison unit
Outputting a control signal for adjusting the peak output value of the pulsed laser light emitted by the laser oscillator to the peak output control unit so that the insufficient pulse energy is irradiated to the workpiece. The laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the laser processing apparatus is characterized in that:
トリガパルス発生部からレーザ発振器にトリガ信号を出力するトリガパルス発生段階と、
前記トリガ信号により設定されたピーク出力値のパルスレーザ光を前記レーザ発振器から出射させる出射段階と、
前記レーザ発振器からのパルスレーザ光を前記加工対象物へ導く光路中に設けられた光学変調器により1ショット毎のパルス幅を調整するパルス幅調整段階と、
エネルギーモニタにより1ショット毎のパルスエネルギーを検出する検出段階と、
前記加工対象物への加工条件に応じて前記パルスエネルギーと前記パルスエネルギーに対するスレッシュホールド値とを設定することができ、設定されたスレッシュホールド値と前記エネルギーモニタで検出されたパルスエネルギーとを比較し、前記パルスエネルギーが前記スレッシュホールド値以下である場合に、不足分のパルスエネルギーを前記加工対象物に出力させるための信号を前記トリガパルス発生部及び前記光学変調器に出力するエネルギー比較段階とを有することを特徴とするレーザ加工方法。 In a laser processing method for performing processing by irradiating a workpiece with a pulse laser beam corresponding to a predetermined pulse energy,
A trigger pulse generation stage for outputting a trigger signal from the trigger pulse generator to the laser oscillator;
An emission step of emitting a pulsed laser beam having a peak output value set by the trigger signal from the laser oscillator;
A pulse width adjusting step of adjusting a pulse width for each shot by an optical modulator provided in an optical path for guiding the pulsed laser light from the laser oscillator to the workpiece;
A detection step of detecting pulse energy for each shot by an energy monitor;
The pulse energy and a threshold value with respect to the pulse energy can be set according to the processing conditions for the processing object, and the set threshold value is compared with the pulse energy detected by the energy monitor. When the pulse energy is less than or equal to the threshold value, an energy comparison step of outputting a signal for causing the workpiece to output insufficient pulse energy to the trigger pulse generator and the optical modulator. A laser processing method comprising:
前記エネルギーモニタにより得られたパルスエネルギーと、前記所定のパルスエネルギーとの差分情報から不足分のパルスエネルギーを算出することを特徴とする請求項5に記載のレーザ加工方法。 The energy comparison step includes
6. The laser processing method according to claim 5, wherein a shortage of pulse energy is calculated from difference information between the pulse energy obtained by the energy monitor and the predetermined pulse energy.
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