JP2011189362A - Apparatus and method of laser machining - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser machining apparatus and a laser machining method capable of improving the machining efficiency by suppressing the effect of objects to be removed on the laser beam machining without using any assist gas or liquid. <P>SOLUTION: The laser machining apparatus for machining a workpiece W by applying laser beam thereto includes: a first laser beam applying mechanism 2 for converging the laser beam L1 at the intensity of the laser beam capable of machining the workpiece W, and applying the first laser beam to a machining surface of the workpiece W; and a second laser beam applying mechanism 3 for converging the second laser beam L2 at the intensity of the laser beam by which the workpiece W is not machined, and applying the second laser beam to the periphery of a machining point by the first laser beam L1 simultaneously with the first laser beam L1. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば超硬質材料の加工などに好適なレーザ加工装置およ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 suitable for processing ultra-hard materials, for example.

一般に、立方晶窒化硼素焼結体(以下CBN焼結体とする)やダイヤモンド焼結体のような超硬質材料を用いた部材や工具などの形状加工には、砥石による研削など力学的な方法で整形が行われている。しかしながら、CBN焼結体やダイヤモンド焼結体は、力学的に強固であり、加工ごとに変形する砥石などでは、ミクロンオーダーの精密な加工を施すことが困難であった。   In general, a mechanical method such as grinding with a grindstone is used to shape a member or a tool using an ultra-hard material such as a cubic boron nitride sintered body (hereinafter referred to as a CBN sintered body) or a diamond sintered body. The shaping is done. However, CBN sintered bodies and diamond sintered bodies are mechanically strong, and it has been difficult to perform micron-order precision processing with a grindstone that deforms with each processing.

また、所望の加工性状を得るためにCBN焼結体やダイヤモンド焼結体などからなる表面を有する部材にレーザ光を照射し、繰り返し走査することで、切断等の加工を施す方法も知られている。この方法では、レーザ光の照射によって生じた溶融物等の加工除去物の堆積により、次のレーザ光が走査される際に、堆積した加工除去物によってレーザ光が阻害されると共に吸収されて加工速度が低下し、効率の良い精密な面加工が困難であった。   Also known is a method of performing processing such as cutting by irradiating a member having a surface made of a CBN sintered body or a diamond sintered body with a laser beam and repeatedly scanning in order to obtain desired processing properties. Yes. In this method, when the next laser beam is scanned due to the deposition of a work removal material such as a melt generated by the laser light irradiation, the laser light is inhibited and absorbed by the deposited work removal material and processed. The speed was reduced, and efficient and precise surface processing was difficult.

このため、従来、加工除去物の堆積を防止する方法として、アシストガスによって加工除去物を吹き飛ばす方法や、吸引などによって加工除去物を除去しながら加工する方法を用いていると共に、例えば特許文献1に記載されているように、水を高圧で吹き付ける方法も提案されている。この方法では、水を高圧に吹き付けることで加工部の冷却を行っているが、加工除去物も吹き飛ばすことができると考えられる。また、特許文献2には、被加工物が保持された加工ハウジング内に蒸留水等の液体を収納して該液体を介して被加工物にレーザ光を照射する技術が提案されている。なお、この方法では、レーザ光を透過させるために加工ハウジングが透明ガラス又は透明樹脂の透明板で形成されている。   For this reason, conventionally, as a method for preventing the accumulation of the processed removed material, a method of blowing the processed removed material with an assist gas or a method of processing while removing the processed removed material by suction or the like is used. A method of spraying water at a high pressure has also been proposed. In this method, the processed part is cooled by spraying water at a high pressure, but it is considered that the processed removal can also be blown away. Patent Document 2 proposes a technique of storing a liquid such as distilled water in a processing housing in which a workpiece is held and irradiating the workpiece with laser light through the liquid. In this method, the processing housing is formed of a transparent plate of transparent glass or transparent resin in order to transmit laser light.

特開2006−96051号公報JP 2006-96051 A 特開2009−66657号公報JP 2009-66657 A

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、従来のアシストガスを用いた加工方法や吸引により加工除去物を除去する方法では、加工除去物をすべて吹き飛ばしたり、吸引したりすることが難しく、また従来の水を吹き付ける方法では、水圧が高く跳ね返りによってレーザ光の光学系が汚染されてしまうという不都合があった。また、特許文献2に記載の技術では、加工ハウジング内に液体を収容させているため加工ハウジングの外部から加工ハウジングを介してレーザ光を入射しているので、透明板で加工ハウジングを形成しても透過時にレーザ光が減衰してしまうと共にレーザ光により加工ハウジング自体が損傷してしまう問題があった。
The following problems remain in the conventional technology.
In other words, it is difficult to blow off or suck all the processed removed material by the conventional processing method using the assist gas or the method of removing the processed removed material by suction, and the conventional method of spraying water has a high water pressure. There is a disadvantage that the optical system of the laser beam is contaminated by high rebound. In the technique described in Patent Document 2, since the liquid is accommodated in the processing housing, laser light is incident from the outside of the processing housing through the processing housing. Therefore, the processing housing is formed of a transparent plate. However, there is a problem that the laser beam is attenuated during transmission and the processing housing itself is damaged by the laser beam.

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、アシストガスや液体を用いずにレーザ加工に対する加工除去物の影響を抑制し、加工効率を向上させることができるレーザ加工装置およ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. A laser processing apparatus and a laser processing method capable of suppressing the influence of a processed removal product on laser processing without using an assist gas or a liquid and improving processing efficiency. The purpose is to provide.

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明のレーザ加工装置は、加工対象物にレーザ光を照射して加工する装置であって、第1のレーザ光を前記加工対象物が加工可能なレーザ光強度に集光して前記加工対象物の加工面に照射する第1のレーザ光照射機構と、第2のレーザ光を前記加工対象物が加工されないレーザ光強度に集光して前記第1のレーザ光と同時に該第1のレーザ光による加工点の周囲に照射する第2のレーザ光照射機構と、を備えていることを特徴とする。   The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems. That is, the laser processing apparatus of the present invention is an apparatus that irradiates a processing target with laser light and processes the first laser light to a laser beam intensity that can be processed by the processing target. A first laser beam irradiation mechanism for irradiating a processing surface of a processing object; and a second laser beam that is focused on a laser beam intensity at which the processing object is not processed and simultaneously with the first laser beam. And a second laser beam irradiation mechanism for irradiating around the processing point by the laser beam.

また、本発明のレーザ加工方法は、加工対象物にレーザ光を照射して加工する方法であって、第1のレーザ光を前記加工対象物が加工可能なレーザ光強度に集光して前記加工対象物の加工面に照射する第1のレーザ光照射工程と、第2のレーザ光を前記加工対象物が加工されないレーザ光強度に集光して前記第1のレーザ光と同時に該第1のレーザ光による加工点の周囲に照射する第2のレーザ光照射工程と、を有していることを特徴とする。   Further, the laser processing method of the present invention is a method of processing by irradiating a processing target with laser light, and the first laser light is condensed to a laser beam intensity that can be processed by the processing target. A first laser beam irradiation step for irradiating the processing surface of the processing object; and the second laser beam is focused on a laser beam intensity at which the processing object is not processed, and simultaneously with the first laser beam. And a second laser beam irradiation step of irradiating around the processing point by the laser beam.

これらのレーザ加工装置およびレーザ加工方法では、第2のレーザ光を加工対象物が加工されないレーザ光強度に集光して第1のレーザ光と同時に該第1のレーザ光による加工点の周囲に照射するので、第2のレーザ光によって加工点近傍の加工除去物を励起、細分化することで、この加工除去物による影響を抑制して、加工効率を向上させることができる。すなわち、従来は、加工点近傍に生じた加工除去物によって、本来加工に使われるレーザ光のエネルギーが吸収されてしまっていたが、本発明では、加工ビームとなる第1のレーザ光とは別に、レーザ光強度を低くした加工除去物励起ビームとなる第2のレーザ光によって加工点近傍の加工除去物を励起させると共に細分化することで、加工除去物による第1のレーザ光のエネルギー吸収を抑制することできる。   In these laser processing apparatuses and laser processing methods, the second laser beam is condensed to a laser beam intensity at which the workpiece is not processed, and simultaneously with the first laser beam, around the processing point by the first laser beam. Since the irradiation is performed, the processing removal object in the vicinity of the processing point is excited and subdivided by the second laser beam, thereby suppressing the influence of the processing removal object and improving the processing efficiency. That is, conventionally, the energy of the laser beam originally used for processing has been absorbed by the processed removal material generated in the vicinity of the processing point, but in the present invention, separately from the first laser beam that becomes the processing beam. By exciting and subdividing the processed removal object in the vicinity of the processing point with the second laser light that becomes the processed removal object excitation beam with the laser light intensity lowered, the energy absorption of the first laser light by the processed removal object is reduced. Can be suppressed.

また、本発明のレーザ加工装置は、前記第1のレーザ光照射機構が、前記第1のレーザ光を前記加工対象物の加工面に対して垂直方向側から照射し、前記第2のレーザ光照射機構が、前記第2のレーザ光を前記加工対象物の加工面に対して水平方向側から照射することを特徴とする。   Further, in the laser processing apparatus of the present invention, the first laser light irradiation mechanism irradiates the first laser light from the vertical direction side with respect to the processing surface of the processing object, and the second laser light. The irradiation mechanism irradiates the second laser light from the horizontal direction side with respect to the processing surface of the processing object.

すなわち、このレーザ加工装置では、第1のレーザ光を加工対象物の加工面に対して垂直方向側から照射し、第2のレーザ光を加工対象物の加工面に対して水平方向側から照射するので、直接加工を担う第1のレーザ光は加工面の正面側である垂直方向側から回折限界まで効率的に集光可能であると共に、第2のレーザ光は加工面の側方である水平方向側から緩やかに集光されて、加工点周辺を広い照射面積で励起および加熱することが可能である。特に、第2のレーザ光を水平方向側から加工面に対して斜め照射した場合は、加工対象物の加工面表面も第2のレーザ光で励起および加熱することができ、第1のレーザ光による加工をより効率化することができる。   That is, in this laser processing apparatus, the first laser beam is irradiated from the vertical direction side with respect to the processing surface of the processing object, and the second laser light is irradiated from the horizontal direction side with respect to the processing surface of the processing object. Therefore, the first laser beam directly responsible for processing can be efficiently condensed from the vertical side, which is the front side of the processing surface, to the diffraction limit, and the second laser beam is on the side of the processing surface. Light is gradually condensed from the horizontal direction, and the periphery of the processing point can be excited and heated with a wide irradiation area. In particular, when the second laser beam is obliquely irradiated onto the processing surface from the horizontal direction side, the processing surface of the workpiece can be excited and heated by the second laser beam, and the first laser beam Can be made more efficient.

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るレーザ加工装置およびレーザ加工方法によれば、第2のレーザ光を加工対象物が加工されないレーザ光強度に集光して第1のレーザ光と同時に該第1のレーザ光による加工点の周囲に照射するので、第2のレーザ光によって加工点近傍の加工除去物を励起、細分化することで、この加工除去物による影響を抑制して、加工効率を向上させることができる。これにより、脆性材料や難加工材であるセラミックス等の切断または研削などにおいても、高品質かつ高効率の加工が可能になる。
The present invention has the following effects.
That is, according to the laser processing apparatus and the laser processing method according to the present invention, the second laser beam is focused on the laser beam intensity at which the workpiece is not processed, and the first laser beam is simultaneously formed with the first laser beam. Since the periphery of the machining point is irradiated with the second laser beam, the processing removal object near the processing point is excited and subdivided by the second laser beam, so that the influence of the processing removal object can be suppressed and the processing efficiency can be improved. it can. This enables high-quality and high-efficiency processing even in cutting or grinding of brittle materials and ceramics that are difficult to process.

本発明に係るレーザ加工装置およびレーザ加工方法の一実施形態において、レーザ加工装置を示す簡易的な全体構成図である。1 is a simple overall configuration diagram showing a laser processing apparatus in an embodiment of a laser processing apparatus and a laser processing method according to the present invention. 本実施形態において、加工対象物に対する第1のレーザ光および第2のレーザ光の照射を示す要部の斜視図である。In this embodiment, it is a perspective view of the principal part which shows irradiation of the 1st laser beam and 2nd laser beam with respect to a workpiece. 本実施形態において、加工対象物に対する第1のレーザ光および第2のレーザ光の照射を示す説明図である。In this embodiment, it is explanatory drawing which shows irradiation of the 1st laser beam and 2nd laser beam with respect to a workpiece. 本発明に係るレーザ加工装置およびレーザ加工方法の実施例により実際にレーザ加工した溝(a)と、第1のレーザ光のみでレーザ加工した溝(b)と、を示す電子顕微鏡による拡大画像(加工面に対して45°斜め方向から見た画像)である。An enlarged image by an electron microscope showing a groove (a) actually laser processed by the embodiment of the laser processing apparatus and laser processing method according to the present invention and a groove (b) laser processed only by the first laser beam ( It is an image viewed from a 45 ° oblique direction with respect to the processing surface).

以下、本発明に係るレーザ加工装置およびレーザ加工方法の一実施形態を、図1から図3を参照しながら説明する。   Hereinafter, an embodiment of a laser processing apparatus and a laser processing method according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

本実施形態のレーザ加工装置1は、図1から図3に示すように、加工対象物Wにレーザ光を照射して加工する装置であって、第1のレーザ光L1を加工対象物Wが加工可能なレーザ光強度に集光して加工対象物Wの加工面に照射する第1のレーザ光照射機構2と、第2のレーザ光L2を加工対象物Wが加工されないレーザ光強度に集光して第1のレーザ光L1と同時に該第1のレーザ光L1による加工点Pの周囲に照射する第2のレーザ光照射機構3と、加工対象物Wを保持して移動可能な移動機構4と、これらを制御する制御部5と、を備えている。   As shown in FIGS. 1 to 3, the laser processing apparatus 1 of the present embodiment is an apparatus that processes a workpiece W by irradiating the workpiece W with laser light, and the workpiece W is used to process the first laser beam L1. The first laser beam irradiation mechanism 2 that focuses the laser beam intensity that can be processed and irradiates the processing surface of the workpiece W, and the second laser beam L2 is collected to the laser beam intensity that the workpiece W is not processed. A second laser beam irradiation mechanism 3 that irradiates and irradiates around the processing point P by the first laser beam L1 simultaneously with the first laser beam L1, and a moving mechanism that can move while holding the workpiece W 4 and a control unit 5 for controlling them.

上記加工対象物Wは、例えば、基板、切削工具や金型であり、SiC基板等の基板、または加工される表面が焼結ダイヤモンド焼結体、CBN焼結体若しくは気相合成によって成膜されたダイヤモンド膜などで構成されているもの等である。   The workpiece W is, for example, a substrate, a cutting tool, or a mold, and a substrate such as a SiC substrate, or a surface to be processed is formed into a film by a sintered diamond sintered body, a CBN sintered body, or vapor phase synthesis. It is composed of a diamond film or the like.

上記移動機構4は、水平面に平行なX方向に移動可能なX軸ステージ部4xと、該X軸ステージ部4x上に設けられX方向に対して垂直なかつ水平面に平行なY方向に移動方向なY軸ステージ部4yと、該Y軸ステージ部4y上に設けられ加工対象物Wを保持可能であると共に水平面に対して垂直方向に移動可能なZ軸ステージ部4zと、で構成されている。   The moving mechanism 4 includes an X-axis stage portion 4x that can move in the X direction parallel to the horizontal plane, and a moving direction in the Y direction that is provided on the X-axis stage portion 4x and that is perpendicular to the X direction and parallel to the horizontal plane. A Y-axis stage unit 4y and a Z-axis stage unit 4z provided on the Y-axis stage unit 4y and capable of holding the workpiece W and movable in a direction perpendicular to the horizontal plane.

上記第1のレーザ光照射機構2は、Qスイッチのトリガー信号により第1のレーザ光L1を発振する第1のレーザ光源6Aと、該第1のレーザ光源6Aからの第1のレーザ光L1をスポット状に集光させる第1の光学系7Aと、保持された加工対象物Wの加工位置を確認するために撮像するCCDカメラ8と、を備えている。なお、第1の光学系7Aには、照射する第1のレーザ光L1を走査させるガルバノスキャナも設けられている。
また、第1のレーザ光照射機構2は、第1のレーザ光L1を加工対象物Wの加工面に対して垂直方向側から照射可能に、移動機構4の上方に設置されている。
なお、第1のレーザ光L1は、加工対象物Wの加工面に対して75〜90°の角度θ2で、垂直またはほぼ垂直に照射可能に設定される。
The first laser light irradiation mechanism 2 includes a first laser light source 6A that oscillates the first laser light L1 in response to a trigger signal of a Q switch, and the first laser light L1 from the first laser light source 6A. A first optical system 7A that collects light in a spot shape and a CCD camera 8 that captures an image to confirm the processing position of the held processing target W are provided. The first optical system 7A is also provided with a galvano scanner that scans the first laser light L1 to be irradiated.
The first laser beam irradiation mechanism 2 is installed above the moving mechanism 4 so that the first laser beam L1 can be irradiated from the vertical direction side with respect to the processing surface of the workpiece W.
The first laser beam L1 is set so as to be able to irradiate vertically or substantially perpendicularly at an angle θ2 of 75 to 90 ° with respect to the processing surface of the workpiece W.

上記第2のレーザ光照射機構3は、Qスイッチのトリガー信号により第2のレーザ光L2を発振する第2のレーザ光源6Bと、該第2のレーザ光源6Bからの第2のレーザ光L2を第1のレーザ光L1よりも緩やかに集光させる第2の光学系7Bと、を備えている。すなわち、第2の光学系7Bでは、第2のレーザ光L2の焦点を第1のレーザ光L1による加工点Pよりも遠方に設定して、広い照射面積で加工点P近傍を広範囲に照射するように設定されている。   The second laser light irradiation mechanism 3 includes a second laser light source 6B that oscillates the second laser light L2 in response to a trigger signal of a Q switch, and a second laser light L2 from the second laser light source 6B. And a second optical system 7B that collects light more slowly than the first laser light L1. That is, in the second optical system 7B, the focal point of the second laser light L2 is set farther than the processing point P by the first laser light L1, and the vicinity of the processing point P is irradiated over a wide area with a wide irradiation area. Is set to

また、第2のレーザ光照射機構3は、第2のレーザ光L2を加工対象物Wの加工面に対して水平方向側から照射可能に、移動機構4の側方に設置されている。
なお、第2のレーザ光L2は、加工対象物Wの加工面に対して0〜15°の角度θ2で、水平またはほぼ水平に照射可能に設定される。
The second laser light irradiation mechanism 3 is installed on the side of the moving mechanism 4 so as to be able to irradiate the second laser light L2 with respect to the processing surface of the workpiece W from the horizontal direction side.
The second laser beam L2 is set so as to be able to irradiate horizontally or substantially horizontally at an angle θ2 of 0 to 15 ° with respect to the processing surface of the processing object W.

上記第1のレーザ光源6Aおよび第2のレーザ光源6Bは、波長190〜550nmのレーザ光を用いることが可能であり、特に波長266nm以下のレーザ光を発振するレーザ光源が好ましい。なお、例えば本実施形態では、波長262nmのレーザ光を発振するレーザ光源を用いている。   The first laser light source 6A and the second laser light source 6B can use laser light with a wavelength of 190 to 550 nm, and laser light sources that emit laser light with a wavelength of 266 nm or less are particularly preferable. For example, in the present embodiment, a laser light source that oscillates laser light having a wavelength of 262 nm is used.

上記第1の光学系7Aは、図2に示すように、直線偏光の第1のレーザ光L1を円偏光にする偏光板9と、円偏光とされた第1のレーザ光L1を集光する対物レンズ10と、を備えている。
上記偏光板9は、第1のレーザ光L1の波長に対する減反射コーティングが施されたλ/4板である。
また、上記対物レンズ10は、第1のレーザ光L1の波長に対する減反射コーティングが施されている。
また、上記CCDカメラ8は、第1の光学系7Aに隣接して設置されている。
As shown in FIG. 2, the first optical system 7 </ b> A condenses the first laser light L <b> 1 that is circularly polarized and the polarizing plate 9 that makes the linearly polarized first laser light L <b> 1 circularly polarized. Objective lens 10.
The polarizing plate 9 is a λ / 4 plate provided with a anti-reflection coating for the wavelength of the first laser beam L1.
The objective lens 10 is provided with a anti-reflection coating for the wavelength of the first laser beam L1.
The CCD camera 8 is installed adjacent to the first optical system 7A.

上記第2の光学系7Bは、第2のレーザ光L2を集光すると共に照射するパワー密度を調整するパワー密度調整レンズ11を備えている。
また、上記パワー密度調整レンズ11は、第2のレーザ光L2の波長に対する減反射コーティングが施されている。
なお、移動機構4の上方には、発生した加工除去物を吸引する吸引ノズル(図示略)が配設されている。
The second optical system 7B includes a power density adjusting lens 11 that condenses the second laser light L2 and adjusts the power density to be irradiated.
The power density adjusting lens 11 is provided with a anti-reflection coating for the wavelength of the second laser light L2.
Note that a suction nozzle (not shown) for sucking the generated work removal material is disposed above the moving mechanism 4.

このように本実施形態のレーザ加工装置1では、第2のレーザ光L2を加工対象物Wが加工されないレーザ光強度に集光して第1のレーザ光L1と同時に該第1のレーザ光L1による加工点Pの周囲に照射するので、図3に示すように、第2のレーザ光L2によって加工点P近傍の加工除去物Dを励起、細分化することで、この加工除去物Dによる影響を抑制して、加工効率を向上させることができる。   As described above, in the laser processing apparatus 1 of the present embodiment, the second laser light L2 is focused on the laser light intensity at which the workpiece W is not processed, and simultaneously with the first laser light L1, the first laser light L1. As shown in FIG. 3, the processing removal object D in the vicinity of the processing point P is excited and subdivided by the second laser beam L 2, so that the influence of the processing removal object D is produced. Can be suppressed and the processing efficiency can be improved.

すなわち、従来は、加工点P近傍に生じた加工除去物Dによって、本来加工に使われるレーザ光のエネルギーが吸収されてしまっていたが、本実施形態では、加工ビームとなる第1のレーザ光L1とは別に、レーザ光強度を低くした加工除去物励起ビームとなる第2のレーザ光L2によって加工点P近傍の加工除去物Dを励起させると共に細分化することで、加工除去物Dによる第1のレーザ光L1のエネルギー吸収を抑制することできる。   That is, conventionally, the energy of the laser beam originally used for processing has been absorbed by the processed removal D generated in the vicinity of the processing point P. However, in the present embodiment, the first laser beam that becomes the processing beam is used. Separately from L1, the second removed laser beam L2 that is a processing removed object excitation beam with a lowered laser beam intensity is used to excite and subdivide the processing removed object D in the vicinity of the processing point P. Energy absorption of one laser beam L1 can be suppressed.

なお、第2のレーザ光L2が照射された加工除去物Dは、励起され高エネルギー状態とされるため、蒸気状態である場合はイオン状態に変わり、液体状態である場合は蒸気状態を介してイオン状態まで変化する。したがって、吸引ノズルにより、イオン化された加工除去物Dを容易に吸引して除去することができる。   In addition, since the processed removal object D irradiated with the second laser beam L2 is excited and is in a high energy state, it changes to an ionic state when in a vapor state, and via a vapor state when in a liquid state. Changes to the ionic state. Therefore, the ionized workpiece D can be easily sucked and removed by the suction nozzle.

また、第1のレーザ光L1を加工対象物Wの加工面に対して垂直方向側から照射し、第2のレーザ光L2を加工対象物Wの加工面に対して水平方向側から照射するので、直接加工を担う第1のレーザ光L1は加工面の正面側である垂直方向側から回折限界まで効率的に集光可能であると共に、第2のレーザ光L2は加工面の側方である水平方向側から緩やかに集光されて、加工点P周辺を広い照射面積で励起および加熱することが可能である。特に、第2のレーザ光L2を水平方向側から加工面に対して斜め照射した場合は、加工対象物Wの加工面表面も第2のレーザ光L2で励起および加熱することができ、第1のレーザ光L1による加工をより効率化することができる。   In addition, the first laser beam L1 is irradiated from the vertical direction side with respect to the processing surface of the workpiece W, and the second laser beam L2 is irradiated from the horizontal direction side with respect to the processing surface of the workpiece W. The first laser beam L1 responsible for direct machining can be efficiently condensed from the vertical direction side, which is the front side of the machining surface, to the diffraction limit, and the second laser beam L2 is on the side of the machining surface. It is possible to excite and heat the periphery of the processing point P with a wide irradiation area by being gradually condensed from the horizontal direction side. In particular, when the second laser beam L2 is obliquely irradiated to the processing surface from the horizontal direction side, the processing surface of the workpiece W can also be excited and heated by the second laser beam L2, and the first The processing with the laser beam L1 can be made more efficient.

上記実施形態のレーザ加工装置およびレーザ加工方法により実際に加工対象物を加工し、評価した結果を以下に示す。
なお、加工対象物としてα−Al焼結体を溝加工し、その加工面を電子顕微鏡により観察した。また、比較例として、第1のレーザ光のみを照射して溝加工を行った場合についても同様に加工面を観察した。これらの溝加工による加工面の電子顕微鏡写真を、図4に示す。
The results of actually processing and evaluating the object to be processed by the laser processing apparatus and laser processing method of the above embodiment are shown below.
In addition, the α-Al 2 O 3 sintered body was grooved as a processing object, and the processed surface was observed with an electron microscope. Further, as a comparative example, the processed surface was also observed in the case where the groove processing was performed by irradiating only the first laser beam. The electron micrograph of the processed surface by these groove processing is shown in FIG.

この画像からわかるように、第1のレーザ光のみを照射して溝加工を行った比較例の加工面(図4の(b))では、加工溝周辺に加工除去物が堆積してしまっているのに対し、ほぼ垂直方向からの第1のレーザ光とほぼ水平方向からの第2のレーザ光とを同時に照射して溝加工した本実施例の加工面(図4の(a))では、加工溝周辺には加工除去物がほとんど無く、きれいな加工溝が得られている。   As can be seen from this image, on the processed surface of the comparative example (FIG. 4B) in which only the first laser beam was irradiated to perform the groove processing, the processed removal material was deposited around the processing groove. On the other hand, in the processed surface (FIG. 4 (a)) of this embodiment, the first laser beam from the substantially vertical direction and the second laser beam from the substantially horizontal direction are simultaneously irradiated to form the groove. There is almost no processed removal around the processed groove, and a clean processed groove is obtained.

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態および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において種々の変更を加えることが可能である。   The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

例えば、上記実施形態では、第1のレーザ光照射機構と第2のレーザ光照射機構とで別々にレーザ光源を設けているが、一つのレーザ光源を共用し、このレーザ光源から出射された一つのレーザ光を光学系により二つのレーザ光に分けて、第1のレーザ光と第2のレーザ光として使用しても構わない。   For example, in the above embodiment, a laser light source is provided separately for the first laser light irradiation mechanism and the second laser light irradiation mechanism, but one laser light source is shared and one laser beam emitted from this laser light source is used. One laser beam may be divided into two laser beams by an optical system and used as the first laser beam and the second laser beam.

本発明のレーザ加工装置およびレーザ加工方法は、特に脆性材料、難加工材であるセラミックスの切断、研削などの加工において好適なものである。   The laser processing apparatus and laser processing method of the present invention are particularly suitable for processing such as cutting and grinding of brittle materials and ceramics that are difficult to process.

1…レーザ加工装置、2…第1のレーザ光照射機構、3…第2のレーザ光照射機構、4…移動機構、7A…第1の光学系、7B…第2の光学系、L1…第1のレーザ光、L2…第2のレーザ光、W…加工対象物   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser processing apparatus, 2 ... 1st laser beam irradiation mechanism, 3 ... 2nd laser beam irradiation mechanism, 4 ... Movement mechanism, 7A ... 1st optical system, 7B ... 2nd optical system, L1 ... 1st 1 laser beam, L2 ... second laser beam, W ... work object

Claims (3)

加工対象物にレーザ光を照射して加工する装置であって、
第1のレーザ光を前記加工対象物が加工可能なレーザ光強度に集光して前記加工対象物の加工面に照射する第1のレーザ光照射機構と、
第2のレーザ光を前記加工対象物が加工されないレーザ光強度に集光して前記第1のレーザ光と同時に該第1のレーザ光による加工点の周囲に照射する第2のレーザ光照射機構と、を備えていることを特徴とするレーザ加工装置。
An apparatus for irradiating a processing object with laser light,
A first laser beam irradiation mechanism for focusing the first laser beam on a laser beam intensity that can be processed by the processing object and irradiating the processing surface of the processing object;
A second laser light irradiation mechanism for condensing the second laser light to a laser light intensity at which the workpiece is not processed and irradiating around the processing point by the first laser light simultaneously with the first laser light And a laser processing apparatus.
請求項1に記載のレーザ加工装置において、
前記第1のレーザ光照射機構が、前記第1のレーザ光を前記加工対象物の加工面に対して垂直方向側から照射し、
前記第2のレーザ光照射機構が、前記第2のレーザ光を前記加工対象物の加工面に対して水平方向側から照射することを特徴とするレーザ加工装置。
In the laser processing apparatus of Claim 1,
The first laser light irradiation mechanism irradiates the first laser light from the side perpendicular to the processing surface of the processing object,
The laser processing apparatus, wherein the second laser light irradiation mechanism irradiates the second laser light from a horizontal side with respect to a processing surface of the processing object.
加工対象物にレーザ光を照射して加工する方法であって、
第1のレーザ光を前記加工対象物が加工可能なレーザ光強度に集光して前記加工対象物の加工面に照射する第1のレーザ光照射工程と、
第2のレーザ光を前記加工対象物が加工されないレーザ光強度に集光して前記第1のレーザ光と同時に該第1のレーザ光による加工点の周囲に照射する第2のレーザ光照射工程と、を有していることを特徴とするレーザ加工方法。
A method of processing by irradiating a processing object with laser light,
A first laser beam irradiation step of condensing the first laser beam to a laser beam intensity that can be processed by the workpiece and irradiating the processing surface of the workpiece;
A second laser beam irradiation step of condensing the second laser beam to a laser beam intensity at which the workpiece is not processed and irradiating around the processing point by the first laser beam simultaneously with the first laser beam. And a laser processing method characterized by comprising:
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