JP2018094594A - Laser pulse cutout apparatus and laser cutout method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、1つの原初レーザパルスから複数のレーザパルスを切り出すレーザパルス切出装置及び切出方法に関する。 The present invention relates to a laser pulse cutting device and a cutting method for cutting a plurality of laser pulses from one original laser pulse.
1台のレーザ発振器から出力された1つの原初レーザパルスから、2つの加工経路に向かう2つのレーザパルスを切り出して2軸で穴あけ加工を行うレーザドリルが公知である(特許文献1)。レーザパルスの切り出しには、例えば音響光学偏光素子(AOD)を用いることができる。プリント基板等に穴開け加工を行う場合には、1つの穴に対して、1つの原初レーザパルスから切り出されたレーザパルスと、後続の原初レーザパルスから切り出されたパルス幅の異なるレーザパルスとを入射させる。 A laser drill is known in which two laser pulses directed to two machining paths are cut out from one original laser pulse output from one laser oscillator and drilled by two axes (Patent Document 1). For example, an acousto-optic polarizing element (AOD) can be used for cutting out the laser pulse. When drilling a printed circuit board or the like, a laser pulse cut out from one original laser pulse and a laser pulse with a different pulse width cut out from the subsequent original laser pulse are made for one hole. Make it incident.
レーザ発振器から出力される原初レーザパルスの波形は矩形ではなく、光強度が時間とともに変化する。1つの原初レーザパルスから複数の加工経路にパルス幅が同一のレーザパルスを切り出すと、加工経路毎のレーザパルスのパルスエネルギが同一にはならない。加工経路ごとのレーザパルスのパルスエネルギを等しくするために、第1の加工経路への回折効率と、第2の加工経路への回折効率とを異ならせている。加工期間中、第1の加工経路への回折効率と第2の加工経路への回折効率との比は一定に維持される。 The waveform of the original laser pulse output from the laser oscillator is not rectangular, and the light intensity changes with time. When laser pulses having the same pulse width are cut out from one original laser pulse to a plurality of machining paths, the pulse energy of the laser pulse for each machining path does not become the same. In order to equalize the pulse energy of the laser pulse for each processing path, the diffraction efficiency to the first processing path is made different from the diffraction efficiency to the second processing path. During the processing period, the ratio of the diffraction efficiency to the first processing path and the diffraction efficiency to the second processing path is kept constant.
切り出されたレーザパルスのパルス幅がある値のときに、第1の加工経路と第2の加工経路とに向かうレーザパルスのパルスエネルギが等しくなるように回折効率の比が設定されている。回折効率の比を一定に維持する条件の下で、切り出されたレーザパルスのパルス幅が変わると、第1の加工経路と第2の加工経路とに向かうレーザパルスのパルスエネルギに差が生じることがわかった。 The ratio of the diffraction efficiency is set so that the pulse energy of the laser pulse toward the first processing path and the second processing path is equal when the pulse width of the cut laser pulse is a certain value. If the pulse width of the cut laser pulse is changed under the condition that the ratio of diffraction efficiency is kept constant, a difference occurs in the pulse energy of the laser pulse toward the first machining path and the second machining path. I understood.
本発明の目的は、複数の加工経路に切り出されたレーザパルスのパルス幅が変わっても、加工経路ごとのレーザパルスのパルスエネルギの差が生じにくいレーザパルス切出装置及び切出方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a laser pulse cutting device and a cutting method in which a difference in pulse energy of a laser pulse for each machining path hardly occurs even when the pulse width of a laser pulse cut into a plurality of machining paths changes. That is.
本発明の一観点によると、
外部からの指令により、入射するレーザビームを加工対象物に向かう第1の加工経路及び第2の加工経路のいずれかに振り向けるビーム偏向器に指令を与えることにより、前記ビーム偏向器に入射する1つの原初レーザパルスから、前記第1の加工経路に向かう第1のレーザパルス、及び前記第2の加工経路に向かう第2のレーザパルスを切り出す制御装置を有し、
前記制御装置は、前記第1のレーザパルス及び前記第2のレーザパルスのパルス幅を変化させるとき、前記原初レーザパルスの立ち上がり時点を基準として、前記第1のレーザパルスの立ち上がり時点及び立ち下がり時点の双方を、相互に反対向きにシフトさせ、前記第2のレーザパルスの立ち上がり時点及び立ち下がり時点の双方を、相互に反対向きにシフトさせるレーザパルス切出装置が提供される。
According to one aspect of the invention,
By giving a command to the beam deflector that directs the incident laser beam to either the first machining path or the second machining path directed to the workpiece by an instruction from the outside, the laser beam is incident on the beam deflector. A control device that cuts out a first laser pulse toward the first processing path and a second laser pulse toward the second processing path from one original laser pulse;
When the control device changes the pulse widths of the first laser pulse and the second laser pulse, the rising point and the falling point of the first laser pulse with reference to the rising point of the original laser pulse. Both are shifted in opposite directions, and a laser pulse cutting device is provided that shifts both the rising and falling points of the second laser pulse in opposite directions.
本発明の他の観点によると、
第1の原初レーザパルスから第1の加工経路に向けて第1のレーザパルスを切り出すとともに、第2の加工経路に向けて第2のレーザパルスを切り出す工程と、
前記第1の原初レーザパルスと同一のパルス幅を持つ第2の原初レーザパルスから、前記第1の加工経路に向けて第3のレーザパルスを切り出すとともに、前記第2の加工経路に向けて第4のレーザパルスを切り出す工程と
を有し、
前記第2の原初レーザパルスの波形を前記第1の原初レーザパルスの波形に重ねたとき、前記第3のレーザパルスの波形の立ち上がり及び立ち下がりが、それぞれ前記第1のレーザパルスの波形の立ち上がり及び立ち下がりを相互に反対方向にシフトさせた箇所に位置し、前記第4のレーザパルスの波形の立ち上がり及び立ち下がりが、それぞれ前記第2のレーザパルスの波形の立ち上がり及び立ち下がりを相互に反対方向にシフトさせた箇所に位置するレーザパルス切出方法が提供される。
According to another aspect of the invention,
Cutting out the first laser pulse from the first original laser pulse toward the first processing path, and cutting out the second laser pulse toward the second processing path;
A third laser pulse is cut out from the second original laser pulse having the same pulse width as that of the first original laser pulse toward the first processing path, and the second laser pulse is directed toward the second processing path. Cutting out four laser pulses,
When the waveform of the second original laser pulse is superimposed on the waveform of the first original laser pulse, the rising and falling edges of the waveform of the third laser pulse are the rising edges of the waveform of the first laser pulse, respectively. And the rising and falling edges of the waveform of the fourth laser pulse are opposite to the rising and falling edges of the waveform of the second laser pulse, respectively. A laser pulse cutting method located at a location shifted in the direction is provided.
原初レーザパルスから第1の加工経路及び第2の加工経路にレーザパルスを切り出すときの切り出し効率を一定に維持した状態で、第1のレーザパルス及び第2のレーザパルスのパルス幅を変更しても、第1のレーザパルスと第2のレーザパルスとのパルスエネルギをほぼ等しくすることが可能である。 The pulse widths of the first laser pulse and the second laser pulse are changed in a state where the cutting efficiency when cutting the laser pulse from the original laser pulse to the first machining path and the second machining path is kept constant. However, the pulse energies of the first laser pulse and the second laser pulse can be made substantially equal.
図1〜図3Bを参照して、実施例によるレーザパルス切出装置について説明する。 With reference to FIGS. 1 to 3B, a laser pulse cutting device according to an embodiment will be described.
図1は、実施例によるレーザパルス切出装置が用いられているレーザ加工装置(レーザドリル)の概略図である。レーザ光源10が、制御装置55から発振指令信号S0を受けてレーザ発振し、パルスレーザビームPLBを出力する。レーザ光源10には、例えば炭酸ガスレーザが用いられる。例えば、発振指令信号S0の立ち上がりにより、発振開始が指令され、発振指令信号S0の立ち下がりにより、発振停止が指令される。
FIG. 1 is a schematic diagram of a laser processing apparatus (laser drill) in which a laser pulse cutting apparatus according to an embodiment is used. The
レーザ光源10から出力され、光学系11を経由したパルスレーザビームPLBの経路に、ビーム偏向器20が配置されている。ビーム偏向器20には、例えば音響光学偏向素子(AOD)を用いることができる。光学系11は、例えばビームエキスパンダ、アパーチャ等を含む。ビーム偏向器20は、入射したレーザビームを、ビームダンパ13に向かうダンパ経路PD、第1の加工経路MP1、及び第2の加工経路MP2のいずれかに振り向ける。ビーム偏向器20は、音響光学結晶21、トランスデューサ22、及びドライバ23を含む。トランスデューサ22は、ドライバ23によって駆動されることにより、音響光学結晶21内に弾性波を生じさせる。
A
ドライバ23に、経路切替端子24、切出端子25、第1の回折効率調整ノブ26、及び第2の回折効率調整ノブ27が設けられている。経路切替端子24に、制御装置55から経路選択信号S1が入力される。経路選択信号S1によって、第1の加工経路MP1及び第2の加工経路MP2のうち一方の経路が選択される。切出端子25に、制御装置55から切出信号S2が入力される。切出信号S2が入力されていない期間、ビーム偏向器20は、入射したレーザビームをダンパ経路PDに振り向ける。切出信号S2が入力されている期間、ビーム偏向器20は、第1の加工経路MP1及び第2の加工経路MP2のうち経路選択信号S1によって選択されている方の経路にレーザビームを振り向ける。制御装置55がビーム偏向器20に切出信号S2を送信することにより、レーザ光源10から出力された原初レーザパルスから、第1の加工経路MP1及び第2の加工経路MP2の一方に、レーザパルスを切り出すことができる。
The
第1の回折効率調整ノブ26により、入力されたレーザビームを第1の加工経路MP1に振り向けるときの回折効率を調整することができる。第2の回折効率調整ノブ27により、入力されたレーザビームを第2の加工経路MP2に振り向けるときの回折効率を調整することができる。このように、ビーム偏向器20は、第1の加工経路MP1への回折効率と、第2の加工経路MP2への回折効率とを、独立に調整する機能を有する。回折効率を調整することにより、第1の加工経路MP1及び第2の加工経路MP2に振り向けられるレーザビームの光強度(パワー)を調整することができる。言い換えると、回折効率を独立に調整することにより、第1の加工経路MP1に切り出すレーザパルスの減衰率と、第2の加工経路MP2に切り出すレーザパルスの減衰率との比を調整することができる。
The first diffraction
制御装置55及びビーム偏向器20は、パルスレーザビームPLBの各レーザパルスから第1の加工経路MP1に向かうレーザパルス、及び第2の加工経路MP2に向かうレーザパルスを切り出すレーザパルス切出装置として機能する。
The
第1の加工経路MP1に出力されたレーザビームは、ミラー30で反射されてビームスキャナ31に入射する。ビームスキャナ31は、レーザビームの進行方向を二次元方向に変化させる。ビームスキャナ31には、例えば一対のガルバノスキャナを用いることができる。ビームスキャナ31で偏向されたレーザビームが、fθレンズ32で収束された後、加工対象物33に入射する。同様に、第2の加工経路MP2に出力されたレーザビームは、ミラー40、ビームスキャナ41、fθレンズ42を経由して加工対象物43に入射する。加工対象物33、43は、ステージ50に保持されている。
The laser beam output to the first processing path MP1 is reflected by the
ビームスキャナ31、41は、それぞれ制御装置55から制御信号G1、G2を受けて、レーザビームが指令された目標位置に入射するように動作する。レーザビームの入射位置が指令された目標位置に整定されると、整定完了を制御装置55に通知する。
The
表示装置56が、制御装置55からの制御によって画像を表示する。オペレータが入力装置57を操作することにより、レーザ加工を行うための種々の制御パラメータを入力する。制御装置55は入力装置57から入力された制御パラメータを取得し、記憶装置に記憶させる。表示装置56には、例えば液晶ディスプレイ等が用いられる。入力装置57には、例えばキーボード、ポインティングデバイス等が用いられる。表示装置56及び入力装置57にタッチパネルを用いてもよい。
The
図2A〜図2Dは、加工対象物であるプリント基板60の加工前、加工途中段階、及び加工終了時における断面図である。図2A〜図2Dは、第1の加工経路MP1(図1)に向かうレーザパルスで加工を行う例を示している。第2の加工経路MP2(図1)においても、図2A〜図2Dに示した工程と同様の工程で穴開け加工が行われる。
2A to 2D are cross-sectional views of the printed
図2Aに示すように、プリント基板60は、表面銅層62、樹脂層61、及び底面銅層63が積層された3層構造を有する。図2Bに示すように、表面銅層62にレーザパルスLP11を入射させることにより、凹部65を形成する。凹部65は、表面銅層62を貫通し、樹脂層61の深さ方向の途中まで達する。レーザパルスLP11は、レーザ光源10から出力された原初レーザパルスから切り出される。レーザパルスLP11が切り出された原初レーザパルスから、さらに、第2の加工経路MP2に向かうレーザパルスが切り出され、第2の加工経路MP2においても同様の加工が行われる。
As shown in FIG. 2A, the printed
図2Cに示すように、凹部65の底面にレーザパルスLP12を入射させることにより、凹部65を深くする。この時点で凹部65は底面銅層63まで達していない。レーザパルスLP12は、レーザパルスLP11(図2B)が切り出された原初レーザパルスに続く他の原初レーザパルスから切り出される。この原初レーザパルスから、さらに第2の加工経路MP2に向かうレーザパルスが切り出され、第2の加工経路MP2でも同様の加工が行われる。
As shown in FIG. 2C, the laser beam LP12 is incident on the bottom surface of the
図2Dに示すように、凹部65の底面にレーザパルスLP13を入射させることにより、凹部65をさらに深くする。この時点で凹部65が底面銅層63まで達し、ブラインドビアホールが形成される。レーザパルスLP13は、レーザパルスLP12(図2C)が切り出された原初レーザパルスに続く他の原初レーザパルスから切り出される。この原初レーザパルスから、さらに第2の加工経路MP2に向かうレーザパルスが切り出され、第2の加工経路MP2でも同様の加工が行われる。
As shown in FIG. 2D, the
レーザパルスLP11(図2B)は、表面銅層62を貫通させることができるパルスエネルギを有する。レーザパルスLP12(図2C)のパルスエネルギは、レーザパルスLP11のパルスエネルギよりも小さい。レーザパルスLP12のパルスエネルギは、凹部65が底面銅層63まで到達せず、かつ樹脂層61を掘り進めることができる程度の大きさに設定されている。レーザパルスLP13(図2D)のパルスエネルギは、レーザパルスLP12(図2C)のパルスエネルギと等しい。
The laser pulse LP11 (FIG. 2B) has a pulse energy that can penetrate the
図2A〜図2Dに示した例では、3つのレーザパルスLP11、LP12、及びLP13で1つのブラインドビアホールを形成したが、4つ以上のレーザパルスを用いて1つのブラインドビアホールを加工する場合もある。加工に用いるレーザパルスの個数、及びレーザパルスLP12、LP13のパルスエネルギは、樹脂層61の厚さに応じて調整され、底面銅層63に与えるダメージを軽減する観点から最適化される。例えば、レーザパルスLP13のパルスエネルギは、底面銅層63を露出させるのに十分であればよく、レーザパルスLP12のパルスエネルギより小さくてもよい。レーザパルスLP13のパルスエネルギを小さくすることにより、底面銅層63に与えるダメージを軽減することができる。
In the example shown in FIGS. 2A to 2D, one blind via hole is formed by three laser pulses LP11, LP12, and LP13. However, one blind via hole may be processed using four or more laser pulses. . The number of laser pulses used for processing and the pulse energy of the laser pulses LP12 and LP13 are adjusted according to the thickness of the
図3Aは、レーザ光源10(図1)から出力される原初レーザパルスLOの波形、及び原初レーザパルスLOから第1の加工経路MP1及び第2の加工経路MP2(図1)にそれぞれ切り出される第1のレーザパルスLP1及び第2のレーザパルスLP2の波形を示す図である。 3A shows the waveform of the original laser pulse LO output from the laser light source 10 (FIG. 1), and the first cutting path MP1 and the second processing path MP2 (FIG. 1) cut out from the original laser pulse LO, respectively. It is a figure which shows the waveform of 1 laser pulse LP1 and 2nd laser pulse LP2.
図3Aの上段に示すように、原初レーザパルスLOが、立ち上がり時点t0において立ち上がり、立ち下がり時点t5から急激に立ち下がる。立ち上がり時点t0から立ち下がり時点t5までの光強度の傾きは一定ではなく、時間の経過とともに傾きが緩やかになる。制御装置55は、原初レーザパルスLOの前半部分から、第1の加工経路MP1に向かう第1のレーザパルスLP1を切り出し、原初レーザパルスLOの後半部分から、第2の加工経路MP2に向かう第2のレーザパルスLP2を切り出す。第1のレーザパルスLP1のパルス幅と、第2のレーザパルスLP2のパルス幅とは同一である。
As shown in the upper part of FIG. 3A, the original laser pulse LO rises at the rise time t0 and falls sharply from the fall time t5. The slope of the light intensity from the rising time t0 to the falling time t5 is not constant, and the slope becomes gentle with time. The
ビーム偏向器20による第1の加工経路MP1への回折効率は100%に設定されている。このため、第1のレーザパルスLP1の光強度(波形の高さ)は、原初レーザパルスLOの光強度(波形の高さ)に一致する。ビーム偏向器20による第2の加工経路MP2への回折効率は100%未満に設定されている。このため、第2のレーザパルスLP2の光強度(波形の高さ)は、原初レーザパルスLOの光強度(波形の高さ)よりも低い。第1の加工経路MP1への回折効率と、第2の加工経路MP2への回折効率との比は、第1のレーザパルスLP1のパルスエネルギと、第2のレーザパルスLP2のパルスエネルギとが等しくなるように設定されている。レーザパルスのパルスエネルギは、パルス波形の面積(パルス波形を時間で積分した値)に相当する。
The diffraction efficiency for the first machining path MP1 by the
図3Aの下段に、第1のレーザパルスLP1及び第2のレーザパルスLP2のパルス幅を、上段に示したものより短くした例を示す。制御装置55は、図3Aの上段に示したパルス波形に比べて、原初レーザパルスLOの立ち上がり時点t0を基準として、第1のレーザパルスLP1の立ち上がり時点t1を後方にシフトさせ、立ち下がり時点t2を前方にシフトさせることにより、第1のレーザパルスLP1のパルス幅を短くする。同様に、原初レーザパルスLOの立ち上がり時点t0を基準として、第2のレーザパルスLP2の立ち上がり時点t3を後方にシフトさせ、立ち下がり時点t4を前方にシフトさせることにより、第2のレーザパルスLP2のパルス幅を短くする。
The lower part of FIG. 3A shows an example in which the pulse widths of the first laser pulse LP1 and the second laser pulse LP2 are shorter than those shown in the upper part. Compared with the pulse waveform shown in the upper part of FIG. 3A, the
第1のレーザパルスLP1のパルス幅を長くする場合には、第1のレーザパルスLP1の立ち上がり時点t1を前方にシフトさせ、立ち下がり時点t2を後方にシフトさせればよい。同様に、第2のレーザパルスLP2のパルス幅を長くする場合には、第2のレーザパルスLP2の立ち上がり時点t3を前方にシフトさせ、立ち下がり時点t4を後方にシフトさせればよい。 In order to increase the pulse width of the first laser pulse LP1, the rising time t1 of the first laser pulse LP1 may be shifted forward and the falling time t2 may be shifted backward. Similarly, in order to increase the pulse width of the second laser pulse LP2, the rising point t3 of the second laser pulse LP2 may be shifted forward and the falling point t4 may be shifted backward.
上述のように、制御装置55は、レーザパルスの立ち上がり時点と立ち下がり時点とを、相互に反対向きにシフトさせることにより、第1のレーザパルスLP1及び第2のレーザパルスLP2のパルス幅を変更する。このとき、図3Aの下段の原初レーザパルスLOの波形を上段の原初レーザパルスLOの波形に重ねたとき、下段の第1のレーザパルスLP1の波形の立ち上がり及び立ち下がりが、それぞれ上段の第1のレーザパルスLP1の波形の立ち上がり及び立ち下がりを相互に反対方向にシフトさせた箇所に位置し、下段の第2のレーザパルスLP2の波形の立ち上がり及び立ち下がりが、それぞれ上段の第2のレーザパルスLp2の波形の立ち上がり及び立ち下がりを相互に反対方向にシフトさせた箇所に位置する。
As described above, the
次に、図3Aに示した実施例の優れた効果について、図3Bに示した比較例と対比して説明する。 Next, the excellent effect of the embodiment shown in FIG. 3A will be described in comparison with the comparative example shown in FIG. 3B.
図3Bは、原初レーザパルスLOの波形、及び原初レーザパルスLOから第1の加工経路MP1及び第2の加工経路MP2に、比較例による方法で切り出される第1のレーザパルスLP1及び第2のレーザパルスLP2の波形を示す図である。 FIG. 3B shows the waveform of the original laser pulse LO, and the first laser pulse LP1 and the second laser cut out from the original laser pulse LO into the first machining path MP1 and the second machining path MP2 by the method according to the comparative example. It is a figure which shows the waveform of pulse LP2.
図3Bの上段に示した波形は、図3Aの上段に示した波形と同一である。図3Bの上段に示したパルス幅のときに、第1のレーザパルスLP1のパルスエネルギと、第2のレーザパルスLP2のパルスエネルギとが等しくなるように、ビーム偏向器20(図1)の回折効率が調節されている。 The waveform shown in the upper part of FIG. 3B is the same as the waveform shown in the upper part of FIG. 3A. The diffraction of the beam deflector 20 (FIG. 1) so that the pulse energy of the first laser pulse LP1 is equal to the pulse energy of the second laser pulse LP2 at the pulse width shown in the upper part of FIG. 3B. Efficiency is adjusted.
図3Bの下段に、第1のレーザパルスLP1及び第2のレーザパルスLP2のパルス幅を、上段に示したものより短くした例を示す。原初レーザパルスLOの立ち上がり時点t0を基準として第1のレーザパルスLP1の立ち上がり時点t1が固定され、立ち下がり時点t2のみが前方にシフトされる。同様に、第2のレーザパルスLP2の立ち上がり時点t3が固定され、立ち下がり時点t4のみが前方にシフトされる。 The lower part of FIG. 3B shows an example in which the pulse widths of the first laser pulse LP1 and the second laser pulse LP2 are shorter than those shown in the upper part. The rise time t1 of the first laser pulse LP1 is fixed with reference to the rise time t0 of the original laser pulse LO, and only the fall time t2 is shifted forward. Similarly, the rising time t3 of the second laser pulse LP2 is fixed, and only the falling time t4 is shifted forward.
第1のレーザパルスLP1が切り出される位置の原初レーザパルスLOの波形の傾きは、第2のレーザパルスLP2が切り出される位置の原初レーザパルスLOの波形の傾きより急峻である。このため、比較例による方法でパルス幅を短くすると、第1のレーザパルスLP1のパルスエネルギが、第2のレーザパルスLP2のパルスエネルギに比べてより大きく減少する。ビーム偏向器20(図1)の回折効率が不変であると、第1のレーザパルスLP1のパルスエネルギが第2のレーザパルスLP2のパルスエネルギより小さくなってしまう。第1のレーザパルスLP1のパルスエネルギと第2のレーザパルスLP2のパルスエネルギとが異なると、第1の加工経路MP1と第2の加工経路MP2とで、同等の品質の加工を行うことができなくなってしまう。 The slope of the waveform of the original laser pulse LO at the position where the first laser pulse LP1 is cut out is steeper than the slope of the waveform of the original laser pulse LO at the position where the second laser pulse LP2 is cut out. For this reason, when the pulse width is shortened by the method according to the comparative example, the pulse energy of the first laser pulse LP1 is greatly reduced as compared with the pulse energy of the second laser pulse LP2. When the diffraction efficiency of the beam deflector 20 (FIG. 1) is unchanged, the pulse energy of the first laser pulse LP1 becomes smaller than the pulse energy of the second laser pulse LP2. When the pulse energy of the first laser pulse LP1 and the pulse energy of the second laser pulse LP2 are different, the first machining path MP1 and the second machining path MP2 can perform machining of the same quality. It will disappear.
第1のレーザパルスLP1及び第2のレーザパルスLP2のパルス幅を変更する度に、第1の加工経路MP1及び第2の加工経路MP2への回折効率を修正することにより、第1のレーザパルスLP1のパルスエネルギと第2のレーザパルスLP2のパルスエネルギとを等しくすることが可能である。ところが、第1のレーザパルスLP1及び第2のレーザパルスLP2のパルス幅が変更される度に、回折効率を再調整することは困難である。 Each time the pulse widths of the first laser pulse LP1 and the second laser pulse LP2 are changed, the diffraction efficiency into the first machining path MP1 and the second machining path MP2 is corrected, thereby the first laser pulse. It is possible to make the pulse energy of LP1 equal to the pulse energy of the second laser pulse LP2. However, it is difficult to readjust the diffraction efficiency each time the pulse widths of the first laser pulse LP1 and the second laser pulse LP2 are changed.
パルス幅を変更した場合に、回折効率を再調整することなく、第1のレーザパルスLP1のパルスエネルギと第2のレーザパルスLP2のパルスエネルギとがほぼ等しい状態を維持することが好ましい。 When the pulse width is changed, it is preferable to maintain a state where the pulse energy of the first laser pulse LP1 and the pulse energy of the second laser pulse LP2 are substantially equal without readjusting the diffraction efficiency.
図3Aに示した実施例では、第1のレーザパルスLP1及び第2のレーザパルスLP2のパルス幅を変更するとき、レーザパルスの立ち上がり時点と立ち下がり時点との双方を、相互に反対向きにシフトさせる。このため、パルス幅を変更するときの第1のレーザパルスLP1のパルスエネルギの変化率と、第2のレーザパルスLP2のパルスエネルギの変化率との差が、比較例の場合と比べて小さくなる。その結果、第1の加工経路MP1と第2の加工経路MP2との間の加工品質のばらつきを小さくすることができる。 In the embodiment shown in FIG. 3A, when the pulse widths of the first laser pulse LP1 and the second laser pulse LP2 are changed, both the rising time point and the falling time point of the laser pulse are shifted in opposite directions. Let Therefore, the difference between the change rate of the pulse energy of the first laser pulse LP1 and the change rate of the pulse energy of the second laser pulse LP2 when the pulse width is changed is smaller than that in the comparative example. . As a result, variation in machining quality between the first machining path MP1 and the second machining path MP2 can be reduced.
次に、図4を参照して、上記実施例の変形例によるレーザパルス切出装置による切出方法について説明する。 Next, with reference to FIG. 4, the cutting method by the laser pulse cutting device by the modification of the said Example is demonstrated.
図4は、変形例によるレーザパルス切出装置を用いて切り出される第1のレーザパルスLP1及び第2のレーザパルスLP2の波形、及び原初レーザパルスLOの波形を示す図である。本変形例は、原初レーザパルスLOのパルス幅内に固定された第1の基準時点tr1及び第2の基準時点tr2が設定されている。例えば、例えば原初レーザパルスLOの立ち上がり時点t0から第1の基準時点tr1及び第2の基準時点tr2までの経過時間が、すべての原初レーザパルスLOにおいて一定である。 FIG. 4 is a diagram showing the waveforms of the first laser pulse LP1 and the second laser pulse LP2 cut out using the laser pulse cutting device according to the modification, and the waveform of the original laser pulse LO. In this modification, a first reference time tr1 and a second reference time tr2 fixed within the pulse width of the original laser pulse LO are set. For example, for example, the elapsed time from the rising point t0 of the original laser pulse LO to the first reference time tr1 and the second reference time tr2 is constant in all the original laser pulses LO.
第1の基準時点tr1及び第2の基準時点tr2は、第1の基準時点tr1における原初レーザパルスLOの波形の高さに第1の加工経路MP1への回折効率を乗じた値H1と、第2の基準時点tr2における原初レーザパルスLOの波形の高さに第2の加工経路MP2への回折効率を乗じた値H2とが等しくなるように設定されている。 The first reference time tr1 and the second reference time tr2 are a value H1 obtained by multiplying the height of the waveform of the original laser pulse LO at the first reference time tr1 by the diffraction efficiency to the first machining path MP1, and the first reference time tr1. A value H2 obtained by multiplying the height of the waveform of the original laser pulse LO at the second reference time tr2 by the diffraction efficiency to the second machining path MP2 is set to be equal.
第1のレーザパルスLP1及び第2のレーザパルスLP2のパルス幅を変更するとき、制御装置55は、第1のレーザパルスLP1のパルス幅内に第1の基準時点tr1が含まれ、第2のレーザパルスLP2のパルス幅内に第2の基準時点tr2が含まれるように、各レーザパルスの立ち上がり時点及び立ち下がり時点をシフトさせる。
When changing the pulse widths of the first laser pulse LP1 and the second laser pulse LP2, the
図4の上段に示すように、制御装置55は、第1の基準時点tr1から前に延びた第1のレーザパルスLP1の波形の時間幅TFと、後ろに延びた第1のレーザパルスLP1の波形の時間幅TBとが等しくなるように、第1のレーザパルスLP1を切り出す。同様に、第2の基準時点tr2から前に延びた第2のレーザパルスLP2の波形の時間幅TFと、後ろに延びた第2のレーザパルスLP2の波形の時間幅TBとが等しくなるように、第2のレーザパルスLP2を切り出す。第1のレーザパルスLP1の時間幅TFと第2のレーザパルスLP2の時間幅TFとは等しく、第1のレーザパルスLP1の時間幅TBと第2のレーザパルスLP2の時間幅TBとは等しい。
As shown in the upper part of FIG. 4, the
パルス幅を短くするときには、図4の下段に示すように、第1の基準時点tr1から前に延びた第1のレーザパルスLP1の波形の時間幅TFと、後ろに延びた第1のレーザパルスLP1の波形の時間幅TBとを短くする。同様に、第2の基準時点tr2から前に延びた第2のレーザパルスLP2の波形の時間幅TFと、後ろに延びた第2のレーザパルスLP2の波形の時間幅TBとを短くする。このとき、制御装置55は、時間幅TFと時間幅TBとが等しいという条件を維持したまま、パルス幅を短くする。
When the pulse width is shortened, as shown in the lower part of FIG. 4, the time width TF of the waveform of the first laser pulse LP1 extending forward from the first reference time tr1 and the first laser pulse extending backward are provided. The time width TB of the LP1 waveform is shortened. Similarly, the time width TF of the waveform of the second laser pulse LP2 extending forward from the second reference time tr2 and the time width TB of the waveform of the second laser pulse LP2 extending backward are shortened. At this time, the
次に、第1の基準時点tr1及び第2の基準時点tr2の決定方法について説明する。まず、穴開け加工に必要なレーザパルスのパルス幅の最大値を決定する。例えば、表面銅層62(図2A)を貫通させる凹部65(図2B)を形成するために必要なパルスエネルギから、第1のレーザパルスLP1及び第2のレーザパルスLP2のパルス幅の最大値を決定することができる。 Next, a method for determining the first reference time tr1 and the second reference time tr2 will be described. First, the maximum value of the pulse width of the laser pulse necessary for drilling is determined. For example, the maximum value of the pulse widths of the first laser pulse LP1 and the second laser pulse LP2 is determined from the pulse energy necessary for forming the recess 65 (FIG. 2B) penetrating the surface copper layer 62 (FIG. 2A). Can be determined.
第1のレーザパルスLP1及び第2のレーザパルスLP2のパルス幅の最大値に基づいて、原初レーザパルスLO(図4)のパルス幅を決定する。原初レーザパルスLOのパルス幅は、例えば、原初レーザパルスLOの立ち上がり時点から第1のレーザパルスLP1の立ち上がり時点までに必要な待機時間幅、第1のレーザパルスLP1の立ち下がり時点から第2のレーザパルスLP2の立ち上がり時点までに必要な待機時間幅、及び第2のレーザパルスLP2の立ち下がり時点から原初レーザパルスLOの立ち下がり時点までに必要な待機時間幅に、第1のレーザパルスLP1及び第2のレーザパルスLP2のパルス幅の最大値を加えることにより決定することができる。 Based on the maximum value of the pulse widths of the first laser pulse LP1 and the second laser pulse LP2, the pulse width of the original laser pulse LO (FIG. 4) is determined. The pulse width of the original laser pulse LO is, for example, a standby time width required from the rising time of the original laser pulse LO to the rising time of the first laser pulse LP1, and the second width from the falling time of the first laser pulse LP1. The first laser pulse LP1 and the standby time width required until the rising time of the laser pulse LP2 and the standby time width required from the falling time of the second laser pulse LP2 to the falling time of the original laser pulse LO It can be determined by adding the maximum value of the pulse width of the second laser pulse LP2.
最大のパルス幅を持つ第1のレーザパルスLP1及び第2のレーザパルスLP2を原初レーザパルスLOから切り出すときの第1のレーザパルスLP1の波形の時間軸上の中心点を第1の基準時点tr1とし、第2のレーザパルスLP2の波形の時間軸上の中心点を第2の基準時点tr2とすればよい。第1の基準時点tr1における原初レーザパルスLOの波形の高さと、第2の基準時点tr2における原初レーザパルスLOの波形の高さとの比に基づいて、ビーム偏向器20の回折効率を設定すればよい。
The center point on the time axis of the waveform of the first laser pulse LP1 when the first laser pulse LP1 and the second laser pulse LP2 having the maximum pulse width are cut out from the original laser pulse LO is the first reference time tr1. The center point on the time axis of the waveform of the second laser pulse LP2 may be set as the second reference time tr2. If the diffraction efficiency of the
上述の3つの待機時間幅は、予め制御装置55に設定されている。オペレータが入力装置57を操作して加工に必要なレーザパルスのパルス幅の最大値を入力すると、制御装置55は、入力されたパルス幅の最大値、及び予め設定されている待機時間幅に基づいて原初レーザパルスLOのパルス幅、第1の基準時点tr1、及び第2の基準時点tr2を算出する。
The above-mentioned three waiting time widths are set in the
図4に示した変形例では、第1のレーザパルスLP1及び第2のレーザパルスLP2のパルス幅を変更した場合でも、第1のレーザパルスLP1の波形の時間軸上の中心は第1の基準時点tr1に固定され、第2のレーザパルスLP2の波形の時間軸上の中心は第2の基準時点tr2に固定される。このため、パルス幅を変更しても、第1のレーザパルスLP1及び第2のレーザパルスLP2の波形の時間軸上の中心位置における光強度(レーザパルスの波形の高さ)は不変である。従って、図4に示した変形例では、第1のレーザパルスLP1及び第2のレーザパルスLP2のパルス幅が変更になっても、両者のパルスエネルギをほぼ等しく維持することができる。 In the modification shown in FIG. 4, even when the pulse widths of the first laser pulse LP1 and the second laser pulse LP2 are changed, the center of the waveform of the first laser pulse LP1 on the time axis is the first reference. The time point tr1 is fixed, and the center of the waveform of the second laser pulse LP2 on the time axis is fixed at the second reference time tr2. For this reason, even if the pulse width is changed, the light intensity at the center position on the time axis of the waveforms of the first laser pulse LP1 and the second laser pulse LP2 (the height of the laser pulse waveform) remains unchanged. Therefore, in the modification shown in FIG. 4, even if the pulse widths of the first laser pulse LP1 and the second laser pulse LP2 are changed, the pulse energies of both can be maintained substantially equal.
次に、図5を参照して、上記実施例の他の変形例によるレーザパルス切出装置による切出方法について説明する。 Next, a cutting method using a laser pulse cutting device according to another modification of the above embodiment will be described with reference to FIG.
図5は、本変形例によるレーザパルス切出装置を用いて切り出される第1のレーザパルスLP1及び第2のレーザパルスLP2の波形、及び原初レーザパルスLOの波形を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing the waveforms of the first laser pulse LP1 and the second laser pulse LP2 cut out using the laser pulse cutting device according to the present modification, and the waveform of the original laser pulse LO.
本変形例においても、図4に示した変形例と同様に、原初レーザパルスLOのパルス幅内に固定された第1の基準時点tr1及び第2の基準時点tr2が設定されている。 Also in the present modification, as in the modification shown in FIG. 4, the first reference time tr1 and the second reference time tr2 fixed within the pulse width of the original laser pulse LO are set.
図5の上段に示すように、制御装置55(図1)は、第1の基準時点tr1における第1のレーザパルスLP1の波形の高さH1に第1のレーザパルスのパルス幅PWを乗じた値H1×PWと、第1のレーザパルスLP1の波形の面積A1とが等しくなるように、第1のレーザパルスLP1を切り出す。原初レーザパルスLOの波形の傾きが直線的である場合には、第1の基準時点tr1が第1のレーザパルスLP1の立ち上がりから立ち下がりまでの期間の中心に位置することになる。実際には、原初レーザパルスLOの波形は曲線であるため、厳密には、第1の基準時点tr1が第1のレーザパルスLP1の立ち上がりから立ち下がりまでの期間の中心からずれる。第2のレーザパルスLP2と第2の基準時点tr2との関係も同様である。すなわち、第2の基準時点tr2における第2のレーザパルスLP2の波形の高さH2に第2のレーザパルスのパルス幅PWを乗じた値H2×PWと、第2のレーザパルスLP2の波形の面積A2とが等しい。 As shown in the upper part of FIG. 5, the control device 55 (FIG. 1) multiplies the height H1 of the waveform of the first laser pulse LP1 at the first reference time tr1 by the pulse width PW of the first laser pulse. The first laser pulse LP1 is cut out so that the value H1 × PW and the area A1 of the waveform of the first laser pulse LP1 are equal. If the slope of the waveform of the original laser pulse LO is linear, the first reference time tr1 is positioned at the center of the period from the rising edge to the falling edge of the first laser pulse LP1. Actually, since the waveform of the original laser pulse LO is a curve, strictly speaking, the first reference time tr1 deviates from the center of the period from the rising edge to the falling edge of the first laser pulse LP1. The same applies to the relationship between the second laser pulse LP2 and the second reference time tr2. That is, a value H2 × PW obtained by multiplying the height H2 of the waveform of the second laser pulse LP2 at the second reference time tr2 by the pulse width PW of the second laser pulse, and the area of the waveform of the second laser pulse LP2. A2 is equal.
図5の下段に示すように、第1のレーザパルスLP1及び第2のレーザパルスLP2のパルス幅を短くした場合でも、第1のレーザパルスLP1と第1の基準時点tr1との関係、及び第2のレーザパルスLP2と第2の基準時点tr2との関係は、上記条件を満たす。すなわち、H1×PWが第1のレーザパルスLP1の波形の面積A1に等しく、H2×PWが第2のレーザパルスLP2の波形の面積A2に等しい。 As shown in the lower part of FIG. 5, even when the pulse widths of the first laser pulse LP1 and the second laser pulse LP2 are shortened, the relationship between the first laser pulse LP1 and the first reference time tr1, The relationship between the second laser pulse LP2 and the second reference time tr2 satisfies the above condition. That is, H1 × PW is equal to the area A1 of the waveform of the first laser pulse LP1, and H2 × PW is equal to the area A2 of the waveform of the second laser pulse LP2.
切り出し元の原初レーザパルスLOの波形がほぼ一定である条件の下で、第1の基準時点tr1及び第2の基準時点tr2における波形の高さはほぼ一定である。このため、本変形例による方法で第1のレーザパルスLP1及び第2のレーザパルスLP2のパルス幅を変更すると、パルス幅変更後の両者のパルスエネルギは、ほぼ同一になる。 Under the condition that the waveform of the original laser pulse LO as the cut-out source is substantially constant, the height of the waveform at the first reference time tr1 and the second reference time tr2 is substantially constant. For this reason, when the pulse widths of the first laser pulse LP1 and the second laser pulse LP2 are changed by the method according to this modification, the pulse energies of both after the pulse width change are substantially the same.
上記実施例及び変形例では、1つの原初レーザパルスLOから2つの加工経路にそれぞれレーザパルスを切り出したが、3つ以上の加工経路にレーザパルスを切り出してもよい。この場合にも、切り出すレーザパルスのパルス幅が変更になると、切り出すレーザパルスの立ち上がり及び立ち下がり時点を上記実施例または変形例と同様の方法でシフトさせればよい。 In the above-described embodiments and modifications, laser pulses are cut out from one original laser pulse LO to two machining paths, respectively, but laser pulses may be cut out to three or more machining paths. Also in this case, when the pulse width of the laser pulse to be cut out is changed, the rising and falling points of the laser pulse to be cut out may be shifted by the same method as in the above-described embodiment or modification.
上述の各実施例は例示であり、異なる実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。複数の実施例の同様の構成による同様の作用効果については実施例ごとには逐次言及しない。さらに、本発明は上述の実施例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。 Each of the above-described embodiments is an exemplification, and needless to say, partial replacement or combination of the configurations shown in the different embodiments is possible. About the same effect by the same composition of a plurality of examples, it does not refer to every example one by one. Furthermore, the present invention is not limited to the embodiments described above. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
10 レーザ光源
11 光学系
13 ビームダンパ
20 ビーム偏向器
21 音響光学結晶
22 トランスデューサ
23 ドライバ
24 経路切替端子
25 切出端子
26 第1の回折効率調整ノブ
27 第2の回折効率調整ノブ
30 ミラー
31 ビームスキャナ
32 fθレンズ
33 加工対象物
40 ミラー
41 ビームスキャナ
42 fθレンズ
43 加工対象物
50 ステージ
55 制御装置
56 表示装置
57 入力装置
60 プリント基板
61 樹脂層
62 表面銅層
63 底面銅層
65 凹部
LO 原初レーザパルス
LP1 第1のレーザパルス
LP2 第2のレーザパルス
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記制御装置は、前記第1のレーザパルス及び前記第2のレーザパルスのパルス幅を変化させるとき、前記原初レーザパルスの立ち上がり時点を基準として、前記第1のレーザパルスの立ち上がり時点及び立ち下がり時点の双方を、相互に反対向きにシフトさせ、前記第2のレーザパルスの立ち上がり時点及び立ち下がり時点の双方を、相互に反対向きにシフトさせるレーザパルス切出装置。 By giving a command to the beam deflector that directs the incident laser beam to either the first machining path or the second machining path directed to the workpiece by an instruction from the outside, the laser beam is incident on the beam deflector. A control device that cuts out a first laser pulse toward the first processing path and a second laser pulse toward the second processing path from one original laser pulse;
When the control device changes the pulse widths of the first laser pulse and the second laser pulse, the rising point and the falling point of the first laser pulse with reference to the rising point of the original laser pulse. Both are shifted in opposite directions to each other, and both the rising time point and falling time point of the second laser pulse are shifted in opposite directions.
前記第1の原初レーザパルスと同一のパルス幅を持つ第2の原初レーザパルスから、前記第1の加工経路に向けて第3のレーザパルスを切り出すとともに、前記第2の加工経路に向けて第4のレーザパルスを切り出す工程と
を有し、
前記第2の原初レーザパルスの波形を前記第1の原初レーザパルスの波形に重ねたとき、前記第3のレーザパルスの波形の立ち上がり及び立ち下がりが、それぞれ前記第1のレーザパルスの波形の立ち上がり及び立ち下がりを相互に反対方向にシフトさせた箇所に位置し、前記第4のレーザパルスの波形の立ち上がり及び立ち下がりが、それぞれ前記第2のレーザパルスの波形の立ち上がり及び立ち下がりを相互に反対方向にシフトさせた箇所に位置するレーザパルス切出方法。 Cutting out the first laser pulse from the first original laser pulse toward the first processing path, and cutting out the second laser pulse toward the second processing path;
A third laser pulse is cut out from the second original laser pulse having the same pulse width as that of the first original laser pulse toward the first processing path, and the second laser pulse is directed toward the second processing path. Cutting out four laser pulses,
When the waveform of the second original laser pulse is superimposed on the waveform of the first original laser pulse, the rising and falling edges of the waveform of the third laser pulse are the rising edges of the waveform of the first laser pulse, respectively. And the rising and falling edges of the waveform of the fourth laser pulse are opposite to the rising and falling edges of the waveform of the second laser pulse, respectively. Laser pulse cutting method located at a location shifted in the direction.
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