JP2009226474A - 加工装置及び加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物にレーザ光を照射してその被加工物を加工する際に、加工後の物品における外観品位等を向上させることである。
【解決手段】ファイバーレーザ発振器からなるレーザ光発生手段８を使用して発生させたレーザ光１５を樹脂封止体１に照射して、樹脂封止体１を切断する。アシストガスとして低温ガス２８を供給する。そして、アシストガスと共通化された低温ガス２８を被照射部２１に向かって噴射しながら、その被照射部２１に向かってレーザ光１５を照射する。これにより、被照射部２１を冷却する効果が増大する。したがって、熱影響に起因する被加工面の粗面化、焼け焦げ等の発生を抑制する効果が増大する。また、低温ガス２８が流動する部分よりもレーザ光発生手段８に近い側に設けられた空間３１に、結露防止用ガス３０を供給する。これにより、光学系９における結露の発生が防止される。
【選択図】図２

Description

本発明は、被加工物にレーザ光を照射してその被加工物を加工する加工装置及び加工方法に関するものである。

従来行われていたレーザ光による加工について説明する。レーザ光による加工は、照射によって被加工物を加熱溶融させることによって行われる熱加工である。このことに起因して、照射することによって生じた溶融物が飛散して、被加工物の表面に付着物（スパッタ）として残留するという問題がある。また、溶融物が凝集して再凝固し、切断部の端面等に付着物（ドロス）として残留するという問題もある。加えて、切断面が粗いこと、及び、焼け焦げ等の熱影響が発生するおそれがあることという問題もある。ここで、スパッタとドロスとを吹き飛ばすために、レーザ光を照射して被加工物を加工する際に加工点にアシストガスを吹き付ける方式が採用されている（例えば、特許文献１参照）。この方式は、一定の効果を奏するものである。

しかし、近年、異種材料から構成される複合材料を加工する場合や、光学系部材を加工する場合等に、外観品位に代表される加工品位として高いレベルが要求されることが増えてきた。そして、次の場合には、加工点にアシストガスを吹き付ける従来の方式では不十分とされている。例えば、メモリチップからなるチップ状素子（以下適宜「チップ」という。）を樹脂封止して樹脂封止体を形成し、これを切断してメモリカードを製造する場合である。メモリカードについては、ユーザーが直接指で持って取り扱うことから、高い外観品位が要求されている。また、透光性樹脂によってＬＥＤチップを樹脂封止して樹脂封止体を形成し、これを切断してＬＥＤパッケージを製造する場合である。また、透光性樹脂を使用して樹脂成形体を形成し、これを切断してレンズ等の光学系部材を製造する場合である。

特開平１１−２５４１６９号公報（第２−４頁、第１図）

本発明が解決しようとする課題は、レーザ光を照射して被加工物を加工する際に、加工後の物品における外観品位等が低下することである。

以下、「課題を解決するための手段」と「発明の効果」と「発明を実施するための最良の形態」との説明におけるかっこ内の符号は、説明における用語と図面に示された構成要素とを対比しやすくする目的で記載されたものである。また、これらの符号等は、「図面に示された構成要素に限定して、説明における用語の意義を解釈すること」を意味するものではない。

上述の課題を解決するために、本発明に係る加工装置は、被加工物（１）を固定する固定手段（１１）と、レーザ光（１５）を発生させるレーザ光発生手段（８）と、被加工物（１）に向かってレーザ光（１５）を照射する照射ノズル（１６）と、照射ノズル（１６）の開口（２２）から被加工物（１）に向かってアシストガス（１９）が噴射されるように照射ノズル（１６）にアシストガス（１９）を供給する供給手段（１７）と、被加工物（１）とレーザ光（１５）とを相対的に移動させる移動手段（１１）とを備え、レーザ光（１５）を照射することによって被加工物（１）を加工する加工装置であって、被加工物（１）においてレーザ光（１５）によって照射される被照射部（２１）の周囲に設けられ被照射部（２１）に向かって低温ガス（２０）を噴射する１又は複数の噴射ノズル（１８）を備えるとともに、レーザ光（１５）は１又は複数の波長を有し、レーザ光発生手段（８）は１又は複数設けられていることを特徴とする。

また、本発明に係る加工装置は、上述の加工装置において、１又は複数の噴射ノズル（１８）は被照射部（２１）の斜め上方に設けられていることを特徴とする。

また、本発明に係る加工装置は、被加工物（１）を固定する固定手段（１１）と、レーザ光（１５）を発生させるレーザ光発生手段（８）と、被加工物（１）に向かってレーザ光（１５）を照射する照射ノズル（１６）と、照射ノズル（１６）の開口（２２）から被加工物（１）に向かってアシストガス（２８）が噴射されるように照射ノズル（１６）にアシストガス（２８）を供給する供給手段（２７）と、被加工物（１）とレーザ光（１５）とを相対的に移動させる移動手段（１１）とを備え、レーザ光（１５）を照射することによって被加工物（１）を加工する加工装置であって、被加工物（１）に向かって低温ガス（２８）を噴射する噴射ノズル（１６）を備えるとともに、照射ノズル（１６）と噴射ノズル（１６）とは共通であり、アシストガス（２８）と低温ガス（２８）とは共通であり、レーザ光（１５）が照射される方向と低温ガス（２８）が噴射される方向とは同じであり、レーザ光（１５）は１又は複数の波長を有し、レーザ光発生手段（８）は１又は複数設けられていることを特徴とする。

また、本発明に係る加工装置は、上述の加工装置において、１又は複数のレーザ光発生手段（８）のうちの少なくとも１つは、ファイバーレーザ発振器、ＣＯ_２レーザ発振器、ＹＡＧレーザ発振器、又はＹＶＯ_４レーザ発振器のいずれかであることを特徴とする。

また、本発明に係る加工装置は、上述の加工装置において、照射ノズル（１６）を少なくとも含む照射ノズル側部分とレーザ光発生手段（８）につながる光学系部分との間において断熱部が介在しているとともに、断熱部は結露防止用ガス（３０）が存在する空間（３１）又は減圧された空間（３１）を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る加工装置は、上述の加工装置において、照射ノズル（１６）は、開口（２２）付近において、レーザ光発生手段（８）の側から開口（２２）に向かって断面積が小さくなっていく絞り部（２３）と、絞り部（２３）と開口（２２）との間に設けられ開口（２２）に向かって断面積が大きくなっていく拡張部（２４）とを有することを特徴とする。

また、本発明に係る加工方法は、レーザ光発生手段（８）を使用して照射ノズル（１６）の開口（２２）から被加工物（１）に向かってレーザ光（１５）を照射する工程と、開口（２２）から被加工物（１）に向かってアシストガス（１９）を噴射する工程と、被加工物（１）とレーザ光（１５）とを相対的に移動させる工程とを備え、レーザ光（１５）を照射することによって被加工物（１）を加工する加工方法であって、被加工物（１）においてレーザ光（１５）によって照射される被照射部（２１）の周囲から被照射部（２１）に向かって低温ガス（２０）を噴射する工程を備えるとともに、レーザ光（１５）は１又は複数の波長を有することを特徴とする。

また、本発明に係る加工方法は、上述の加工方法において、低温ガス（２０）を噴射する工程では被照射部（２１）の斜め上方から被照射部（２１）に向かって低温ガス（２０）を噴射することを特徴とする。

また、本発明に係る加工方法は、レーザ光発生手段（８）を使用して照射ノズル（１６）の開口（２２）から被加工物（１）に向かってレーザ光（１５）を照射する工程と、開口（２２）から被加工物（１）に向かってアシストガス（２８）を噴射する工程と、被加工物（１）とレーザ光（１５）とを相対的に移動させる工程とを備え、レーザ光（１５）を照射することによって被加工物（１）を加工する加工方法であって、被加工物（１）においてレーザ光（１５）によって照射される被照射部（２１）に向かって低温ガス（２８）を噴射する工程を備えるとともに、低温ガス（２８）を噴射する工程では、レーザ光（１５）が照射される方向と同じ方向に低温ガス（２８）を噴射し、アシストガス（２８）と低温ガス（２８）とは共通であって、レーザ光（１５）は１又は複数の波長を有することを特徴とする。

また、本発明に係る加工方法は、上述の加工方法において、照射する工程では、１又は複数の波長を有するレーザ光（１５）のうち少なくとも１つのレーザ光（１５）をファイバーレーザ発振器、ＣＯ_２レーザ発振器、ＹＡＧレーザ発振器、又はＹＶＯ_４レーザ発振器を使用して照射することを特徴とする。

また、本発明に係る加工方法は、上述の加工方法において、照射ノズル（１６）を少なくとも含む照射ノズル側部分とレーザ光発生手段（８）につながる光学系部分との間において断熱部を形成する工程を備えるとともに、断熱部を形成する工程では、照射ノズル側部分と光学系部分との間における空間（３１）に結露防止用ガス（３０）を存在させること、又は、空間（３１）を減圧することを特徴とする。

また、本発明に係る加工方法は、上述の加工方法において、アシストガス（１９、２８）を噴射する工程では、レーザ光発生手段（８）の側から開口（２２）に向かって断面積が小さくなっていく絞り部（２３）と、絞り部（２３）と開口（２２）との間に設けられ開口（２２）に向かって断面積が大きくなっていく拡張部（２４）とを、開口（２２）付近において有する照射ノズル（１６）を使用することを特徴とする。

本発明によれば、被照射部（２１）に向かって低温ガス（２０）を噴射することによって、次の効果が得られる。第１に、熱影響に起因する問題である被加工面の粗面化、焼け焦げ等の発生が抑制される。したがって、優れた外観品位が得られる加工を実現することができる。第２に、被照射部（２１）を冷却することによって、被照射部（２１）付近における熱拡散を抑制することができる。したがって、被照射部（２１）における加工幅を小さくすることができるので、微細な加工が可能になる。また、厚さ方向において加工幅が一定になるので、被照射部（２１）の側面（被加工面である端面）における垂直度と直線性とが向上する。第３に、被照射部（２１）に向かってアシストガス（１９）に加えて低温ガス（２０）を噴射する。したがって、スパッタとドロスとを吹き飛ばすという効果が増大する。

また、本発明によれば、アシストガス（２８）と低温ガス（２８）とを共通化して、その低温ガス（２８）をアシストガス（２８）と同じ噴射方向でもって被照射部（２１）に向かって噴射する。これにより、第１に、ノズル（１６）の開口（２２）から被照射部（２１）に向かって、低温ガス（２８）を真下に、言い換えれば最短距離で噴射する。第２に、レーザ光（１５）が照射される方向と低温ガス（２８）が噴射される方向とが同じになる。これらのことにより、被照射部（２１）を冷却する効果が増大する。したがって、熱影響に起因する問題である被加工面の粗面化、焼け焦げ等の発生を抑制する効果が増大する。

また、本発明によれば、１又は複数の波長を有するレーザ光（１５）のうち少なくとも１つのレーザ光（１５）を、ファイバーレーザ発振器、ＣＯ_２レーザ発振器、ＹＡＧレーザ発振器、又はＹＶＯ_４レーザ発振器の中から選択したレーザ光発生手段（８）を使用して照射することができる。

また、本発明によれば、加工ヘッド（１０）の内部に低温ガス（２８）を供給する場合において、照射ノズル（１６）を少なくとも含む照射ノズル側部分とレーザ光発生手段（８）につながる光学系部分との間における空間（３１）に結露防止用ガス（３０）を供給し、又は、その空間（３１）を減圧する。これにより、光学系（９）における結露の発生を防止することができる。

また、本発明によれば、開口（２２）付近において、レーザ光発生手段（８）の側から開口（２２）に向かって断面積が小さくなっていく絞り部（２３）と、絞り部（２３）と開口（２２）との間に設けられ開口（２２）に向かって断面積が大きくなっていく拡張部（２４）とを有する照射ノズル（１６）を使用する。このような照射ノズル（１６）を使用することによって、開口（２２）から噴射されるアシストガス（１９、２８）の拡散が抑制される。したがって、スパッタとドロスとを吹き飛ばすという効果が増大する。

ファイバーレーザ発振器によるレーザ光（１５）を使用して樹脂封止体（１）を切断する際に、アシストガス（２８）として低温ガス（２８）を供給する。そして、アシストガス（２８）と共通化された低温ガス（２８）を被照射部（２１）に向かって噴射しながら、その被照射部（２１）に向かってレーザ光（１５）を照射する。これにより、被照射部（２１）を冷却する効果が増大する。したがって、熱影響に起因する問題である被加工面の粗面化、焼け焦げ等の発生を抑制する効果が増大する。また、照射ノズル（１６）を少なくとも含む照射ノズル側部分とレーザ光発生手段（８）につながる光学系部分との間における空間（３１）に、結露防止用ガス（３０）を供給する。これにより、光学系（９）における結露の発生を防止することができる。

本発明に係る加工装置及び加工方法の実施例１について、図１を参照して説明する。図１（１）は本実施例に係る加工装置の概略を示す部分断面図、図１（２）はその加工装置に使用される照射ノズルの例を示す拡大断面図である。なお、以下に示されるいずれの図についても、わかりやすくするために、適宜省略し又は誇張して模式的に描かれている。また、以下の説明では、切断対象としてメモリカード用の樹脂封止体を例に挙げて説明する。

図１（１）に示されているように、樹脂封止体１は、ガラス織布にエポキシ樹脂を含浸させた基材を有するプリント基板２と、複数のチップ３と、封止樹脂４とを有する。チップ３は、プリント基板２においてほぼ格子状に設けられた複数の領域５において、それぞれ１個又は複数個装着されている。複数の領域５は、仮想的に設けられた境界線６によって区切られている。樹脂封止体１は、境界線６に沿って切断されることによってメモリカード等の電子部品のパッケージ７に個片化される。

図１（１）に示されているように、本実施例に係る加工装置は、ファイバーレーザ発振器からなるレーザ光発生手段８と、光学系９と、加工ヘッド１０と、固定手段１１とを有する。また、光学系９は、ベンディングミラー１２と、集光レンズ１３と、上部保護ガラス１４とを有する。レーザ光発生手段８が発生させたレーザ光１５は、光学系９を経由して被加工物である樹脂封止体１に向かって照射される。詳細にいえば、レーザ光１５は、ベンディングミラー１２によって反射され、集光レンズ１３によって集光され、上部保護ガラス１４を透過して樹脂封止体１に向かって照射される。なお、加工ヘッド１０の内部には位置合わせピン、スペーサ、シール材等が設けられている（いずれも図示なし）。

加工ヘッド１０においては、下部に照射ノズル１６が設けられ、側面にアシストガス配管１７が設けられている。加工ヘッド１０の近傍であって下方には、噴射ノズル１８が設けられている。アシストガス配管１７は、加工ヘッド１０の内部にアシストガス１９を供給する。このアシストガス１９は、照射ノズル１６から樹脂封止体１に向かって噴射される。また、噴射ノズル１８は、照射される部分の周囲又は斜め上方から樹脂封止体１に向かって低温ガス２０を噴射する。低温ガス２０は、室温よりも低温である気体であればよい。低温ガス２０の温度としては、好ましくは０℃以下であればよい。また、低温ガス２０としては、例えば、それぞれ冷却された空気、酸素ガス、窒素ガス等の不活性ガス等を使用することができる。また、樹脂封止体１においてレーザ光１５によって照射される部分である被照射部２１の近傍に吸引口を設けておいてもよい。また、複数の噴射ノズル１８を、樹脂封止体１に対して斜め上方における異なる角度で、言い換えれば樹脂封止体１に対して垂直に近い角度から水平に近い角度まで異なる角度で、設けることもできる。

照射ノズル１６について、図１（１）と図１（２）とを参照して説明する。照射ノズル１６は、図１（２）に示された２つの例のような断面形状を有することが好ましい。その断面形状とは、照射ノズル１６においてレーザ光１５が照射される出口である開口２２付近において、レーザ光発生手段８の側に設けられた絞り部２３と開口２２の側に設けられた拡張部２４とを有するような断面形状である。ここで、絞り部２３とは、レーザ光発生手段８の側から開口２２に向かって断面積が小さくなっていく部分をいう。また、拡張部２４とは、絞り部２３と開口２２との間に設けられ開口２２に向かって断面積が大きくなっていく部分をいう。

また、図１（２）の右側に示された例のように、絞り部２３と拡張部２４との間に円筒状の空間である同径部２５が設けられていてもよい。また、開口２２につながるようにして同径部２５が設けられていてもよい。また、絞り部２３の断面形状は、線分又は曲線のいずれによって構成されていてもよい。絞り部２３の断面形状が曲線によって構成されている場合には、その断面形状は飯茶碗又はティーカップを伏せたような形状になる。上述した断面形状を有する照射ノズル１６を使用することによって、開口２２から噴射されるアシストガス１９の拡散が抑制される。したがって、被照射部２１が冷却される効率が向上するとともに、スパッタとドロスとを吹き飛ばすという効果が増大する。

本実施例に係る加工装置について、図１（１）を参照してその動作を説明する。まず、照射ノズル１６とプリント基板２とが対向するようにして、吸着や粘着等によって樹脂封止体１を固定手段１１に固定する。その後に、固定手段１１をＸ−Ｙ方向に移動させて、切断する場所である境界線６が照射ノズル１６の真下に位置するようにして、照射ノズル１６と境界線６とを位置合わせする。更に、レーザ光１５が樹脂封止体１における被照射部２１に対して焦点が合う位置まで固定手段１１をＺ方向に移動させて、照射ノズル１６と樹脂封止体１とを位置合わせする。この固定手段１１は、照射ノズル１６に対して、すなわちレーザ光１５に対して樹脂封止体１を移動させる移動手段としても機能する。

次に、加工ヘッド１０が有する照射ノズル１６にアシストガス１９を供給し、樹脂封止体１における被照射部２１に噴射ノズル１８から低温ガス２０を噴射する。そして、レーザ光１５を樹脂封止体１に照射しながら、固定手段１１によって樹脂封止体１をＹ方向に移動させる。このことにより、樹脂封止体１の底面（図では上面）における被照射部２１に対して、照射ノズル１６の先端から集光されたレーザ光１５を照射し、アシストガス１９を噴射する。加えて、被照射部２１に対して噴射ノズル１８から低温ガス２０を噴射する。したがって、熱加工によって切断されている被照射部２１を低温ガス２０を使用して冷却しながら、境界線６に沿って樹脂封止体１を切断することができる。すなわち、低温ガス２０は冷却ガスとして機能する。

次に、図１（１）において切断されている境界線６に沿って樹脂封止体１を切断し終わったら、固定手段１１を使用して樹脂封止体１を＋Ｘ方向に移動させる。これにより、照射ノズル１６と別の境界線６（図１（１）において切断されている境界線６の左隣にある境界線６）とを位置合わせする。その後に、その境界線６に沿って樹脂封止体１を切断する。そして、Ｙ方向に沿うすべての境界線６において樹脂封止体１を切断した後に、固定手段１１をθ方向に９０°回動させる。その後に、新たにＹ方向に沿うことになったすべての境界線６において樹脂封止体１を切断する。以上の工程によって、樹脂封止体１を各パッケージ７に個片化することができる。

本実施例によれば、被照射部２１に向かって低温ガス２０を噴射することによって、次の効果が得られる。第１に、熱影響に起因する問題である切断面の粗面化、焼け焦げ等の発生が抑制される。したがって、優れた外観品位が得られる加工が実現される。よって、高い外観品位を有するメモリカードや光学系部材を製造することが可能になる。第２に、被照射部２１を冷却することによって、被照射部２１付近における熱拡散を抑制することができる。したがって、切断幅を小さくすることができるので、１枚のプリント基板２におけるパッケージ７の取れ数が増大する。また、熱影響が抑制されることによって、樹脂封止体１においてレーザ光１５によって照射される面（図１では上側の面）で切断幅が広がらず、かつ、厚さ方向において切断幅が一定になる。したがって、パッケージ７の側面（切断面である端面）における垂直度と直線性とが向上する。第３に、被照射部２１に向かってアシストガス１９に加えて低温ガス２０を噴射する。したがって、スパッタとドロスとを吹き飛ばすという効果が増大する。

また、レーザ光発生手段８として、優れたビーム品質を有するファイバーレーザ発振器を使用した。これによって、レーザ光１５を小スポットに絞り込むことができるので、切断幅を小さくすることができる。また、安価、小型でメンテナンスフリーの加工装置が実現される。

加えて、レーザ光１５を使用して被加工物である樹脂封止体１を加工する（この場合には切断する）。したがって、メモリカードのように被加工物における境界線６に曲線又は折れ線が含まれている場合においても、被加工物を加工することができる。

なお、１個の噴射ノズル１８が、斜め上方から樹脂封止体１の被照射部２１に向かって低温ガス２０を噴射することとした。本実施例では、１又は複数の噴射ノズル１８を被照射部２１の周囲に配置して、１又は複数の噴射ノズル１８が被照射部２１から見て真上又は真上に近い斜め上方から被照射部２１に向かって低温ガス２０を噴射することとしてもよい。また、噴射ノズル１８の周囲に円環状の開口を有する噴射ノズルを設け、その噴射ノズルが、被照射部２１から見て真上又は真上に近い斜め上方から被照射部２１に向かって低温ガス２０を噴射することもできる。更に、被照射部２１を取り囲むようにして設けられた１又は複数の噴射ノズル１８から被照射部２１に向かって、垂直から水平までの角度で低温ガス２０を噴射することができる。

本発明に係る加工装置及び加工方法の実施例２について、図２を参照して説明する。図２は本実施例に係る加工装置の概略を示す部分断面図である。本実施例の特徴は、アシストガスと低温ガスとが共通化されていること、及び、光学系における結露を防止するための断熱部が設けられていることである。ここでいう「断熱」とは、低温ガスによる冷却作用が、本来の冷却対象である被照射部２１以外の部分（特に光学系９）に及ばないようにすることをいう。

図２に示されているように、本実施例に係る加工装置には、加工ヘッド１０の内部における上部保護ガラス１４の下方に位置するようにして下部保護ガラス２６が設けられている。本実施例では、光学系９は、ベンディングミラー１２と、集光レンズ１３と、上部保護ガラス１４と、下部保護ガラス２６とを有する。

加工ヘッド１０の側面には、アシストガス配管２７が設けられている。このアシストガス配管２７は加工ヘッド１０の内部に低温ガス２８を供給する。低温ガス２８としては、実施例１と同様のガスを使用することができる。本実施例においては、この低温ガス２８は、スパッタとドロスとを吹き飛ばすアシストガスと被照射部２１を冷却する冷却ガスという２つの役割を果たす。

また、加工ヘッド１０の側面には、結露防止用ガス配管２９が設けられている。この結露防止用ガス配管２９は、供給された結露防止用ガス３０を、上部保護ガラス１４と下部保護ガラス２６との間の空間３１に供給する。この空間３１は、加工ヘッド１０の内部において低温ガス２８が供給される空間よりも上方に、言い換えればその空間よりもレーザ光発生手段８に近い側に位置している。空間３１は、照射ノズル１６を少なくとも含む照射ノズル側部分とレーザ光発生手段８につながる光学系部分との間に設けられた断熱部として機能する。

結露防止用ガス３０としては、ドライエアー、加熱エアー等の加熱ガス、窒素ガス等の不活性ガス等を使用することができる。空間３１に供給された結露防止用ガス３０は、空間３１を流動した後に排出管（図示なし）から加工ヘッド１０の外部に排出される。本実施例によれば、空間３１に結露防止用ガス３０を供給することにより、光学系９における結露を防止することができる。また、空間３１に供給された結露防止用ガス３０が流動せずに存在（滞留）している構成においても、その空間３１は断熱部として機能する。この場合には、空間３１に存在する結露防止用ガス３０を適宜入れ替えればよい。

本実施例に係る加工装置について、図２を参照してその動作を説明する。まず、結露防止用ガス配管２９を使用して空間３１に結露防止用ガス３０を供給する。その後に、アシストガス配管２７を使用して加工ヘッド１０の内部に低温ガス２８を供給する。

次に、実施例１と同様にして、固定手段１１によって樹脂封止体１をＹ方向に移動させながら、レーザ光１５を樹脂封止体１に照射する。このことにより、熱加工によって切断されている被照射部２１を低温ガス２８を使用して冷却しながら、境界線６に沿って樹脂封止体１を切断することができる。本実施例においても、低温ガス２０は冷却ガスとして機能する。以下、実施例１と同様にして、すべての境界線６において樹脂封止体１を切断することによって、樹脂封止体１を各パッケージ７に個片化することができる。

本実施例によれば、被照射部２１に向かって低温ガス２８を噴射することによって、次の効果が得られる。第１に、熱影響による問題である切断面の粗面化、焼け焦げ等の発生が抑制される。したがって、優れた外観品位が得られる加工を実現することができる。よって、高い外観品位を有するメモリカードや光学系部材を製造することが可能になる。第２に、被照射部２１を冷却することによって、被照射部２１付近における熱拡散を抑制することができる。したがって、切断幅を小さくすることができるので、１枚のプリント基板２におけるパッケージ７の取れ数が増大する。また、熱影響が抑制されることにより、樹脂封止体１においてレーザ光１５によって照射される面（図２では上側の面）で切断幅が広がらず、かつ、厚さ方向において切断幅が一定になる。したがって、パッケージ７の側面（切断面である端面）における垂直度と直線性とが向上する。

また、実施例１と同様に、レーザ光発生手段８としてファイバーレーザ発振器を使用する。これによって、切断幅を小さくすることができる。また、安価、小型でメンテナンスフリーの加工装置が実現される。更に、メモリカードのように被加工物における境界線６に曲線又は折れ線が含まれている場合においても、被加工物を加工することができる。

加えて、本実施例によれば、アシストガスと低温ガス２８とを共通化して同軸で被照射部２１に向かって噴射する。これにより、第１に、照射ノズル１６の開口２２（図１（２）参照）から被照射部２１に向かって、低温ガス２８を真下に、言い換えれば最短距離で噴射する。第２に、レーザ光１５が照射される方向と低温ガス２８が噴射される方向とが同じになる。これらのことによって、被照射部２１を冷却する効果が増大する。したがって、熱影響に起因する問題である切断面の粗面化、焼け焦げ等の発生を抑制する効果が増大する。

また、加工ヘッド１０の内部に低温ガス２８を供給する場合において、空間３１に結露防止用ガス３０を供給する。これにより、光学系９における結露の発生を防止することができる。

また、図１（２）を参照して実施例１で説明した断面形状を有する照射ノズル１６を使用した場合には、実施例１と同様の効果が得られる。すなわち、図１（２）を参照して実施例１で説明した照射ノズル１６を使用することによって、開口２２から噴射される低温ガス２８の拡散が抑制される。したがって、被照射部２１が冷却される効率が向上するとともに、スパッタとドロスとを吹き飛ばすという効果が増大する。

以下、図３を参照しながら本実施例の変形例を説明する。図３は、本変形例において使用される照射ノズルの組合せを示す拡大断面図である。本変形例では、照射ノズル１６の外側に、照射ノズル１６に対して同心円状の平面形状を有する外側ノズル３２を設ける。外側ノズル３２の下部には、複数の切り欠き３３が設けられている。外側ノズル３２は、断面形状が円環状であるような低温ガス３４を被照射部２１の近傍に向かって噴射する。これにより、低温ガス３４における流れの速度成分が増加する。したがって、被照射部２１の近傍の領域が冷却されるので、その領域における熱影響を抑制することができる。このことによって、熱影響に起因する問題の発生を抑制する効果が増大する。また、被照射部２１の近傍において急激な温度勾配が発生することを抑制する。このことによって、急激な温度勾配によって樹脂封止体１が受ける悪影響を低減することができる。

なお、本実施例では、低温ガス２８の影響を防止するために空間３１に結露防止用ガス３０を供給することとした。これに代えて、空間３１を減圧することもできる。これによっても、空間３１によって冷却ガスの影響を防止することによって、言い換えれば空間３１において断熱することによって、光学系９における結露の発生を防止することが可能である。

また、固定手段１１を冷却することもできる。これにより、樹脂封止体１において、レーザ光１５によって照射されている部分の下面付近における熱影響を抑制することができる。

また、固定手段１１の上面に複数の溝を設けて、それらの溝において固定手段１１と樹脂封止体１との間にドライエアーを流動させてもよい。これにより、樹脂封止体１の下面における結露や凍結等を防止することができる。

また、低温ガス２８の影響を防止するために空間３１を設け、その空間３１に結露防止用ガス３０を供給し、又は、その空間３１を減圧することとした。この構成を、実施例１の加工装置に適用することもできる。この場合には、結露防止用ガス配管２９を上部保護ガラス１４の直下又は上方に設けることが好ましい。

なお、ここまで説明した各実施例では、メモリカード用の樹脂封止体１を被加工物とした。この樹脂封止体１は、プリント基板２と、該プリント基板２に設けられている複数の領域５に各々装着された１又は複数のチップ３と、該１又は複数のチップ３を一括して樹脂封止する封止樹脂４とを有している。これに限らず、メモリカード用の樹脂封止体１以外の被加工物に対して本発明を適用することができる。そのような被加工物としては、例えば、セラミックス基板を有するＬＥＤパッケージ用の樹脂封止体、レンズ、導光板、光コネクタ等の光学系部材を製造する場合の樹脂成形体等が挙げられる。

また、垂直方向に異種材料が積層された樹脂封止体１に対して本発明を適用する場合について説明した。これに限らず、水平方向に組み合わされた異種材料からなる部材に対して本発明を適用することができる。

また、レーザ光１５を樹脂封止体１に照射しながら、固定手段１１によって樹脂封止体１をＸ−Ｙ方向に移動させることとした。これに限らず、レーザ光１５を樹脂封止体１に照射しながら、加工ヘッド１０をＸ−Ｙ方向に移動させることもできる。要は、被加工物にレーザ光１５を照射しながら、レーザ光１５と被加工物とが相対的に移動できるようになっていればよい。また、ここでいう「移動」には、ガルバノミラーを使用してレーザ光を走査（スキャン）させることによって、被加工物に対してレーザ光を相対的に移動させることが含まれる。

また、「加工」には、切断加工の他に次の加工が含まれる。それは、切削、溝の形成、貫通穴の形成（穴あけ）、止り穴の形成、被加工物の表面における微細な凹凸の形成等の加工である。

また、１種類のレーザ光１５（１種類の波長を有するレーザ光１５）を照射することによって、被加工物である樹脂封止体１を加工することとした。これに限らず、２種類以上の波長を有する１種類又は２種類以上のレーザ光１５を被加工物に向かって照射することによって、被加工物を加工してもよい。この場合には、レーザ光基本波とそのレーザ光基本のレーザ光高調波とを使用してもよい。また、２種類以上のレーザ光１５を時間的にずらして、被加工物に向かって照射することができる。また、２種類以上のレーザ光１５が同軸になっている状態で、言い換えれば２種類以上のレーザ光１５を重畳して、被加工物に向かって照射することもできる。

また、レーザ光発生手段８としてファイバーレーザ発振器を使用した。これに限らず、被加工物の特性に応じて、他のレーザ光発生手段を使用してもよい。例えば、ＣＯ_２レーザ、ＹＡＧレーザ、又はＹＶＯ_４レーザ発振器（これらのレーザ光の基本波及び高調波のいずれも使用することができる）等の発生手段を使用することもできる。また、ここまで説明したレーザ光発生手段を組み合わせて使用してもよい。

また、本発明は、上述の各実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて、任意にかつ適宜に組み合わせ、変更し、又は選択して採用できるものである。

図１（１）は実施例１に係る加工装置の概略を示す部分断面図、図１（２）はその加工装置に使用される照射ノズルの例を示す拡大断面図である。 実施例２に係る加工装置の概略を示す部分断面図である。 実施例２の変形例において使用される照射ノズルの組合せを示す拡大断面図である。

符号の説明

１ 樹脂封止体（被加工物）
２ プリント基板
３ チップ
４ 封止樹脂
５ 領域
６ 境界線
７ パッケージ
８ レーザ光発生手段
９ 光学系（光学系部分）
１０ 加工ヘッド
１１ 固定手段（固定手段、移動手段）
１２ ベンディングミラー
１３ 集光レンズ
１４ 上部保護ガラス
１５ レーザ光
１６ 照射ノズル（照射ノズル、噴射ノズル）
１７ アシストガス配管（供給手段）
１８ 噴射ノズル
１９ アシストガス
２０ 低温ガス
２１ 被照射部
２２ 開口
２３ 絞り部
２４ 拡張部
２５ 同径部
２６ 下部保護ガラス
２７ アシストガス配管（供給手段）
２８，３４ 低温ガス（低温ガス、アシストガス）
２９ 結露防止用ガス配管
３０ 結露防止用ガス
３１ 空間
３２ 外側ノズル
３３ 切り欠き

Claims (12)

1. 被加工物を固定する固定手段と、レーザ光を発生させるレーザ光発生手段と、前記被加工物に向かって前記レーザ光を照射する照射ノズルと、前記照射ノズルの開口から前記被加工物に向かってアシストガスが噴射されるように前記照射ノズルに前記アシストガスを供給する供給手段と、前記被加工物と前記レーザ光とを相対的に移動させる移動手段とを備え、前記レーザ光を照射することによって前記被加工物を加工する加工装置であって、
   前記被加工物において前記レーザ光によって照射される被照射部の周囲に設けられ前記被照射部に向かって低温ガスを噴射する１又は複数の噴射ノズルを備えるとともに、
   前記レーザ光は１又は複数の波長を有し、
   前記レーザ光発生手段は１又は複数設けられていることを特徴とする加工装置。
2. 請求項１に記載された加工装置において、
   前記１又は複数の噴射ノズルは前記被照射部の斜め上方に設けられていることを特徴とする加工装置。
3. 被加工物を固定する固定手段と、レーザ光を発生させるレーザ光発生手段と、前記被加工物に向かって前記レーザ光を照射する照射ノズルと、前記照射ノズルの開口から前記被加工物に向かってアシストガスが噴射されるように前記照射ノズルに前記アシストガスを供給する供給手段と、前記被加工物と前記レーザ光とを相対的に移動させる移動手段とを備え、前記レーザ光を照射することによって前記被加工物を加工する加工装置であって、
   前記被加工物に向かって低温ガスを噴射する噴射ノズルを備えるとともに、
   前記照射ノズルと前記噴射ノズルとは共通であり、
   前記アシストガスと前記低温ガスとは共通であり、
   前記レーザ光が照射される方向と前記低温ガスが噴射される方向とは同じであり、
   前記レーザ光は１又は複数の波長を有し、
   前記レーザ光発生手段は１又は複数設けられていることを特徴とする加工装置。
4. 請求項１−３のいずれかに記載された加工装置において、
   １又は複数の前記レーザ光発生手段のうちの少なくとも１つは、ファイバーレーザ発振器、ＣＯ_２レーザ発振器、ＹＡＧレーザ発振器、又はＹＶＯ_４レーザ発振器のいずれかであることを特徴とする加工装置。
5. 請求項１−４のいずれかに記載された加工装置において、
   前記照射ノズルを少なくとも含む照射ノズル側部分と前記レーザ光発生手段につながる光学系部分との間において断熱部が介在しているとともに、
   前記断熱部は結露防止用ガスが存在する空間又は減圧された空間を含むことを特徴とする加工装置。
6. 請求項１−５のいずれかに記載された加工装置において、
   前記照射ノズルは、前記開口付近において、前記レーザ光発生手段の側から前記開口に向かって断面積が小さくなっていく絞り部と、前記絞り部と前記開口との間に設けられ前記開口に向かって断面積が大きくなっていく拡張部とを有することを特徴とする加工装置。
7. レーザ光発生手段を使用して照射ノズルの開口から被加工物に向かってレーザ光を照射する工程と、前記開口から前記被加工物に向かってアシストガスを噴射する工程と、前記被加工物と前記レーザ光とを相対的に移動させる工程とを備え、前記レーザ光を照射することによって前記被加工物を加工する加工方法であって、
   前記被加工物において前記レーザ光によって照射される被照射部の周囲から前記被照射部に向かって低温ガスを噴射する工程を備えるとともに、
   前記レーザ光は１又は複数の波長を有することを特徴とする加工方法。
8. 請求項７に記載された加工方法において、
   前記低温ガスを噴射する工程では前記被照射部の斜め上方から前記被照射部に向かって前記低温ガスを噴射することを特徴とする加工方法。
9. レーザ光発生手段を使用して照射ノズルの開口から被加工物に向かってレーザ光を照射する工程と、前記開口から前記被加工物に向かってアシストガスを噴射する工程と、前記被加工物と前記レーザ光とを相対的に移動させる工程とを備え、前記レーザ光を照射することによって前記被加工物を加工する加工方法であって、
   前記被加工物において前記レーザ光によって照射される被照射部に向かって低温ガスを噴射する工程を備えるとともに、
   前記低温ガスを噴射する工程では、前記レーザ光が照射される方向と同じ方向に前記低温ガスを噴射し、
   前記アシストガスと前記低温ガスとは共通であって、
   前記レーザ光は１又は複数の波長を有することを特徴とする加工方法。
10. 請求項７−９のいずれかに記載された加工方法において、
    前記照射する工程では、１又は複数の波長を有する前記レーザ光のうち少なくとも１つのレーザ光をファイバーレーザ発振器、ＣＯ_２レーザ発振器、ＹＡＧレーザ発振器、又はＹＶＯ_４レーザ発振器を使用して照射することを特徴とする加工方法。
11. 請求項７−１０のいずれかに記載された加工方法において、
    前記照射ノズルを少なくとも含む照射ノズル側部分と前記レーザ光発生手段につながる光学系部分との間において断熱部を形成する工程を備えるとともに、
    前記断熱部を形成する工程では、前記照射ノズル側部分と前記光学系部分との間における空間に結露防止用ガスを存在させること、又は、前記空間を減圧することを特徴とする加工方法。
12. 請求項７−１１のいずれかに記載された加工方法において、
    前記アシストガスを噴射する工程では、前記レーザ光発生手段の側から前記開口に向かって断面積が小さくなっていく絞り部と、前記絞り部と前記開口との間に設けられ前記開口に向かって断面積が大きくなっていく拡張部とを、前記開口付近において有する照射ノズルを使用することを特徴とする加工方法。

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