JP2007296533A - レーザ加工方法及び装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】電子回路基板におけるパターンニングで、強度や波長の異なるレーザ光を複数段階に分けて照射する場合にも、効率良く加工が行える方法と装置を提供する。
【解決手段】波長と強度の少なくともどちらか一方が異なるレーザビーム３ａ，３ｂを照射する第１，第２のレーザ発振器２ａ，２ｂと、被加工物１を移動させるステージ装置５と、各レーザビーム３ａ，３ｂを、被加工物１の所定位置に導く光学系４ａ，４ｂを備える。光学系４ａ，４ｂは、各レーザビーム３ａ，３ｂと被加工物１との相対移動方向に応じて、各レーザビーム３ａ，３ｂによって被加工物１の加工が可能なように、各レーザビーム３ａ，３ｂが前記の順に被加工物１の所定位置に照射すべく、可動装置６によって可動する。
【効果】各レーザビームと被加工物を相対移動方向に限定されず、余分な移動を行うことなく、効率良くレーザ加工が行える。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザビームを使用して被加工材に加工を施す方法及びその方法を実施する装置に関するものである。
従来、レーザビームの照射によって、例えば被加工物を切断又は溶接したり、被加工物表面の所定層のみを除去するに際し、予熱加工と本加工、第１の層の除去と第２の層の除去というように、強度や波長の異なるレーザビームを複数段階に分けて照射する必要がある場合がある。
このような場合、加工効率を向上させるために、例えば加工する層に対応したレーザビームを照射するレーザ発振器を、加工層に対応する数だけ並べて加工する技術が、特許文献１で開示されている。
特開平８−１０９７０号公報
また、例えば異なる波長のレーザビームを照射する複数のレーザ発振器を、そのレーザビームが同軸上に照射されるように配置し、各レーザビームをＯＮ／ＯＦＦ制御することにより被加工物に異なる波長のレーザビームを照射する技術が、特許文献２で開示されている。
特開２００２−２７０９９４号公報
ところで、電子回路基板におけるパターンニング等では、基板側又はレーザビームの照射側を、例えばＸ−Ｙ方向に移動させることでレーザ加工を行っている。
このような電子回路基板におけるパターンニングで、前記の強度や波長の異なるレーザビームを複数段階に分けて照射する場合、特許文献１の技術では、加工層に対応する数だけ並べたレーザ発振器分、基板又はレーザビームの照射側をＸ方向とＹ方向に余分に移動させる必要があり、加工効率が低下し、生産性の低下につながるという問題がある。
また、特許文献１の技術では、加工層に対応する数だけ並べた各レーザ発振器から照射される各レーザビームの相対照射位置が決まっているので、基板側又はレーザビームの照射側を、逆方向に移動する場合は、加工ができないという問題もある。
一方、特許文献２の技術では、異なる波長のレーザ光が同軸上に照射されるので、複数の層を連続して加工することができない。従って、特許文献１の技術を適用した場合と同様、加工効率が低下し、生産性の低下につながるという問題がある。
本発明が解決しようとする問題点は、電子回路基板におけるパターンニングで、強度や波長の異なるレーザ光を複数段階に分けて照射する場合、従来の技術を適用した場合には、加工効率が低下し、生産性の低下につながるという点である。
本発明のレーザ加工方法は、
電子回路基板におけるパターンニングで、強度や波長の異なるレーザ光を複数段階に分けて照射する場合にも、効率良く加工が行えるようにするために、
被加工物を加工すべく、波長と強度の少なくともどちらか一方が異なる複数のレーザビームを、前記異ならせた波長、強度の順に、被加工物に照射することで加工する方法において、
前記レーザビームと被加工物を相対移動しつつ前記レーザビームを被加工物に照射する際に、これらの相対移動方向に応じて、前記複数のレーザビームが前記の順に被加工物を照射するよう、レーザビームの照射位置を変更することを最も主要な特徴としている。
また、本発明のレーザ加工装置は、
前記本発明のレーザ加工方法を実施する装置であって、
波長と強度の少なくともどちらか一方が異なるレーザビームを照射する複数のレーザ発振器と、
前記各レーザビームと被加工物を相対移動すべく、前記のどちらか一方を移動させるステージ装置と、
前記複数のレーザ発振器から照射された各レーザビームを、被加工物の所定位置に導く光学系を備え、
前記光学系は、前記各レーザビームと被加工物との相対移動方向に応じて、各レーザビームによって被加工物の加工が可能なように、各レーザビームが前記異ならせた波長、強度の順に被加工物の所定位置に照射すべく、可動装置によって可動するように構成されていることを最も主要な特徴としている。
本発明において、各レーザビームと被加工物を相対移動させる場合のうち、各レーザビームを移動させる場合には、各レーザビームを照射するレーザ発振器と光学装置を移動させる場合のほか、レーザ発振器は固定して光学装置のみを移動させる場合でも良い。
本発明では、電子回路基板におけるパターンニングで、強度や波長の異なるレーザビームを複数段階に分けて照射する場合にも、各レーザビームと被加工物を相対移動方向に限定されず、余分な移動を行うことなく、効率良くレーザ加工が行える。
以下、本発明を実施するための最良の形態を図１〜図３を用いて詳細に説明する。
図１は本発明のレーザ加工装置の一例を示す基本構成図、図２は図１に示した本発明のレーザ加工装置で、図１と逆方向に移動する場合の説明図、図３は本発明のレーザ加工装置の他の例を示す概略基本構成図である。
図１は、基板等の被加工物１の表面に形成された第１と第２の金属層１ａ，１ｂを除去する場合の本発明のレーザ加工装置の一例を示したものである。
この図１において、２ａ，２ｂはたとえば第１と第２のＹＡＧレーザ発振器（以下、単にレーザ発振器という。）であり、このうち第１のレーザ発振器２ａは前記第１の金属層１ａを除去するのに適した波長又は強度のレーザビーム３ａを照射する。また、第２のレーザ発振器２ｂは前記第２の金属層１ｂを除去するのに適した波長又は強度のレーザビーム３ｂを照射する。
そして、前記第１と第２のレーザ発振器２ａ，２ｂから照射された第１と第２のレーザビーム３ａ，３ｂは、それぞれ第１と第２の光学系４ａ，４ｂを介して、ステージ装置５上に載置されて例えば紙面左方向に移動される前記被加工物１の表面に照射され、第１，第２の金属層１ａ，１ｂを除去する。
図１では、前記第１の光学系４ａは、第１のビーム成形光学系４ａａ、第１の反射ミラー４ａｂと集光レンズ４ｃで、また前記第２の光学系４ｂは、第２のビーム成形光学系４ｂａ、第２の反射ミラー４ｂｂと集光レンズ４ｃで構成し，同一の集光レンズ４ｃを用いたものを示しているが、必ずしもこれに限るものではない。
ところで、本発明では、被加工物１はステージ装置５によって紙面右方向にも移動するが、その際、第１，第２の光学系４ａ，４ｂが図１の配置状態のままでは、特許文献１の技術と同様、被加工物１の第１，第２の金属層１ａ，１ｂの除去を適正に行うことができない。
そこで、本発明では、例えば前記第１の光学系４ａの第１の反射ミラー４ａｂの角度位置を可動機構６によって変更し、第１のレーザビーム３ａを第２のレーザビーム３ｂの図１における紙面左側にも、紙面右側にも照射できるように構成している。
このような構成により、被加工物１が図１と反対側の紙面右方向に移動する際にも、図２に示すように、第１のレーザビーム３ａが第１の金属層１ａに照射されて第１の金属層１ａを除去した後に、第２のレーザビーム３ｂが第２の金属層１ｂに照射するようにできる。
前記構成の本発明のレーザ加工装置を用いて、被加工物１の表面に形成された第１，第２の金属層１ａ，１ｂを除去するには以下のように行う。
先ず、図１に示したように被加工物１が紙面左方向に移動する場合、第１のレーザビーム３ａが紙面左側に、第２のレーザビーム３ｂが第１のレーザビーム３ａの紙面右側に照射するように第１の反射ミラー４ａｂの位置が設定されている。
この状態で、制御装置８はステージ装置５を駆動して被加工物１を紙面右側に移動させつつ、第１のレーザ発振器２ａと第２のレーザ発振器２ｂから第１，第２のレーザビーム３ａ，３ｂを照射し、第１，第２の金属層１ａ，１ｂを除去する。
そして、被加工材１が反転地点に到達したことを検知器７が検出すると、検知器７からの信号に基づき、制御装置８は第１，第２のレーザ発振器２ａ，２ｂに指令を出し、一旦、第１，第２のレーザビーム３ａ，３ｂの照射を停止する。
次に、制御装置８は可動機構６に指令を出して第１の反射ミラー４ａｂを可動し、第１と第２のレーザビーム３ａ，３ｂの照射位置を図１と反転させる。反転後は、制御装置８は第１，第２のレーザ発振器２ａ，２ｂに指令を出し、第１，第２のレーザビーム３ａ，３ｂの照射を再開すると共に、ステージ装置５に指令を出して被加工物１を図２の紙面右方向に移動する。
本発明は、前記の例に限るものではなく、各請求項に記載の技術的思想の範疇内において、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。
例えば、図１、図２の例では、第１の反射ミラー４ａｂを可動させているが、第２の反射ミラー４ｂｂを可動させても良い。
また、図３のように、図１や図２に示した本発明のレーザ加工装置の、第１，第２の光学系４ａ，４ｂにレーザビーム３ａ，３ｂを分割する光学素子４ｄをさらに加え、加工幅を広げるようにしても良い。
さらに、図１や図２の例では、被加工物１上の薄膜を除去する場合に、第１の金属層１ａの次に第２の金属層１ｂを除去しているが、第２の金属層１ｂを先に除去した後に第１の金属層１ａを除去しても良い。
なお、以上の例は、被加工物１の表面側にレーザビームを照射して薄膜を除去する場合について説明しているが、裏面側からレーザビームを照射して薄膜の除去などの加工を行う場合においても適用できることはいうまでもない。
本発明は、薄膜除去だけでなく、被加工物にレーザビームを照射する必要のある加工であれば、微細加工等、どのようなレーザ加工にも適用が可能である。
本発明のレーザ加工装置の一例を示す基本構成図である。 図１に示した本発明のレーザ加工装置で、図１と逆方向に移動する場合の説明図である。 本発明のレーザ加工装置の他の例を示す概略基本構成図である。
符号の説明
１ 被加工物
１ａ 第１の金属層
１ｂ 第２の金属層
２ａ 第１のレーザ発振器
２ｂ 第２のレーザ発振器
３ａ 第１のレーザビーム
３ｂ 第２のレーザビーム
４ａ 第１の光学系
４ａｂ 第１の反射ミラー
４ｂ 第２の光学系
４ｂｂ 第２の反射ミラー
５ ステージ装置
６ 可動機構
７ 検知器
８ 制御装置

Claims (2)

  1. 被加工物を加工すべく、波長と強度の少なくともどちらか一方が異なる複数のレーザビームを、前記異ならせた波長、強度の順に、被加工物に照射することで加工する方法において、
    前記レーザビームと被加工物を相対移動しつつ前記レーザビームを被加工物に照射する際に、これらの相対移動方向に応じて、前記複数のレーザビームが前記の順に被加工物を照射するよう、レーザビームの照射位置を変更することを特徴とするレーザ加工方法。
  2. 請求項１に記載のレーザ加工方法を実施する装置であって、
    波長と強度の少なくともどちらか一方が異なるレーザビームを照射する複数のレーザ発振器と、
    前記各レーザビームと被加工物を相対移動すべく、前記のどちらか一方を移動させるステージ装置と、
    前記複数のレーザ発振器から照射された各レーザビームを、被加工物の所定位置に導く光学系を備え、
    前記光学系は、前記各レーザビームと被加工物との相対移動方向に応じて、各レーザビームによって被加工物の加工が可能なように、各レーザビームが前記異ならせた波長、強度の順に被加工物の所定位置に照射すべく、可動装置によって可動するように構成されていることを特徴とするレーザ加工装置。
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