JP2018158375A - Laser processing method and laser processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バリの発生を抑制したレーザー加工方法及びレーザー加工装置に関するものである。 The present invention relates to a laser processing method and a laser processing apparatus that suppress the generation of burrs.
近年、製品の薄型化やフレキシブル材料の利用に伴い、材料の薄膜化が進んでいる。また、多品種少量生産に対応するため、加工パターンの自由度が高いレーザー加工のニーズが高まっている。 In recent years, with the thinning of products and the use of flexible materials, the thinning of materials has progressed. In addition, there is a growing need for laser processing with a high degree of freedom in processing patterns in order to support high-mix low-volume production.
特許文献1には、1本のパルスレーザーと2本のフェムト秒レーザーとを組み合わせて分断部(加工部)の層の剥がれや電気的なショート、リーク電流の発生を抑制した薄膜の加工方法及び加工装置が記載されている。
特許文献1:特開2011−251317号公報 Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-251317
しかしながら、特許文献1記載のものは、1本のパルスレーザーと2本のフェムト秒レーザーとを組み合わせた構成であるため、複数のレーザー発振器が必要となりコストアップになるという問題があった。
However, since the configuration described in
本発明は、上記問題点を解決して、バリの発生が抑制できるとともに、コスト低減したレーザー加工を実現することを課題とする。 An object of the present invention is to solve the above-described problems and to realize laser processing capable of suppressing generation of burrs and reducing costs.
上記課題を解決するために本発明は、レーザーを薄膜に照射して加工するレーザー加工方法であって、
一のレーザー発振器から出力されたレーザービームを薄膜加工用の主ビームと、前記主ビームの照射によって生じるバリ除去用の第1副ビーム及び第2副ビームと、に分岐させるレーザー分岐工程と、
前記主ビームを前記薄膜に対して加工方向に相対移動させながら照射して加工線を形成する加工工程と、
前記加工工程によって前記薄膜において形成された前記加工線の両側部に前記第1副ビーム及び前記第2副ビームを前記主ビームと所定の相対位置を保ちながら照射してバリを除去するバリ除去工程と、を備え、
前記所定の相対位置は、前記主ビームが前記加工方向の上流位置、前記第1副ビーム及び前記第2副ビームが下流位置であることを特徴とするレーザー加工方法を提供するものである。
In order to solve the above problems, the present invention is a laser processing method for processing by irradiating a thin film with a laser,
A laser branching step of branching a laser beam output from one laser oscillator into a main beam for thin film processing and a first sub beam and a second sub beam for removing burrs generated by irradiation of the main beam;
A processing step of forming a processing line by irradiating the main beam while moving the main beam relative to the thin film in a processing direction;
A burr removing step of removing burrs by irradiating both sides of the processing line formed in the thin film by the processing step with the first sub beam and the second sub beam while maintaining a predetermined relative position with the main beam. And comprising
The predetermined relative position provides a laser processing method, wherein the main beam is an upstream position in the processing direction, and the first sub beam and the second sub beam are downstream positions.
この構成により、一のレーザー発振器で薄膜加工用の主ビーム、バリ除去用の第1副ビーム、及び第2副ビームの3種類のレーザービームを照射することができ、バリの発生が抑制できるとともに、コスト低減したレーザー加工を実現することができる。 With this configuration, it is possible to irradiate three types of laser beams: a main beam for thin film processing, a first sub beam for removing burrs, and a second sub beam with a single laser oscillator, and the generation of burrs can be suppressed. The laser processing with reduced cost can be realized.
前記所定の相対位置は、前記第1副ビーム及び前記第2副ビームが前記加工線に対して線対称となる位置である構成としてもよい。 The predetermined relative position may be a position where the first sub beam and the second sub beam are symmetrical with respect to the processing line.
この構成により、主ビーム、第1副ビーム、及び第2副ビームのエネルギー分布が線対称である場合等に各ビームが有効に機能することができる。 With this configuration, each beam can function effectively when the energy distribution of the main beam, the first sub beam, and the second sub beam is axisymmetric.
前記第1副ビーム及び前記第2副ビームは、前記主ビームよりもパワーが小さい構成としてもよい。 The first sub beam and the second sub beam may have a power smaller than that of the main beam.
この構成により、第1副ビーム及び第2副ビームの照射によって新たなバリが生じることを防止できる。 With this configuration, it is possible to prevent new burrs from being generated by the irradiation of the first sub beam and the second sub beam.
レーザー分岐工程では、前記主ビーム、前記第1副ビーム、及び第2副ビームのパワーを個別に制御可能である構成としてもよい。 In the laser branching step, the power of the main beam, the first sub beam, and the second sub beam may be individually controllable.
この構成により、対象の薄膜の材質や厚みによって最適なパワーのレーザービームをそれぞれが出力することができる。 With this configuration, it is possible to output a laser beam having an optimum power depending on the material and thickness of the target thin film.
また、上記課題を解決するために本発明は、レーザーを薄膜に照射して加工するレーザー加工装置であって、レーザービームを出力する一のレーザー発振器と、前記レーザービームを薄膜加工用の主ビームと、前記主ビームの照射によって生じるバリ除去用の第1副ビーム及び第2副ビームと、に分岐させるレーザー分岐部と、前記主ビームを前記薄膜に対して相対移動させながら照射して加工線を形成するとともに、前記主ビームと所定の相対位置を保ちながら前記第1副ビーム、及び前記第2副ビームを前記薄膜において形成された前記加工線の両側部に照射するビーム照射部と、を備え、前記所定の相対位置は、前記主ビームが前記加工方向の上流位置、前記第1副ビーム及び前記第2副ビームが下流位置であることを特徴とするレーザー加工装置を提供するものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a laser processing apparatus for processing a laser beam by irradiating a thin film with one laser oscillator for outputting a laser beam, and the laser beam as a main beam for thin film processing. A laser branching portion for branching into a first sub-beam and a second sub-beam for removing burrs generated by irradiation of the main beam, and a processing line that is irradiated while moving the main beam relative to the thin film And a beam irradiating unit that irradiates both sides of the processing line formed in the thin film with the first sub beam and the second sub beam while maintaining a predetermined relative position with the main beam. The predetermined relative position is such that the main beam is an upstream position in the processing direction, and the first sub beam and the second sub beam are downstream positions. There is provided an over processing apparatus.
この構成により、一のレーザー発振器で薄膜加工用の主ビーム、バリ除去用の第1副ビーム、及び第2副ビームの3種類のレーザービームを照射することができ、バリの発生が抑制できるとともに、コスト低減したレーザー加工を実現することができる。 With this configuration, it is possible to irradiate three types of laser beams: a main beam for thin film processing, a first sub beam for removing burrs, and a second sub beam with a single laser oscillator, and the generation of burrs can be suppressed. The laser processing with reduced cost can be realized.
前記所定の相対位置は、前記第1副ビーム及び前記第2副ビームが前記加工線に対して線対称となる位置である構成としてもよい。 The predetermined relative position may be a position where the first sub beam and the second sub beam are symmetrical with respect to the processing line.
この構成により、主ビーム、第1副ビーム、及び第2副ビームのエネルギー分布が線対称である場合等に各ビームが有効に機能することができる。 With this configuration, each beam can function effectively when the energy distribution of the main beam, the first sub beam, and the second sub beam is axisymmetric.
前記第1副ビーム及び第2副ビームは、前記主ビームよりもパワーが小さい構成としてもよい。 The first sub beam and the second sub beam may be configured to have a smaller power than the main beam.
この構成により、第1副ビーム及び第2副ビームの照射によって新たなバリが生じることを防止できる。 With this configuration, it is possible to prevent new burrs from being generated by the irradiation of the first sub beam and the second sub beam.
前記レーザー分岐部は、前記主ビーム、前記第1副ビーム、及び前記第2副ビームのパワーを個別に制御可能である構成としてもよい。 The laser branching unit may be configured to individually control powers of the main beam, the first sub beam, and the second sub beam.
この構成により、対象の薄膜の材質や厚みによって最適なパワーのレーザービームをそれぞれが出力することができる。 With this configuration, it is possible to output a laser beam having an optimum power depending on the material and thickness of the target thin film.
本発明のレーザー加工方法、及びレーザー加工装置により、バリの発生が抑制できるとともに、コスト低減したレーザー加工を実現することができる。 With the laser processing method and the laser processing apparatus of the present invention, the generation of burrs can be suppressed, and laser processing with reduced costs can be realized.
本発明の実施例1について、図1〜図4を参照して説明する。図1は、本発明の実施例1におけるレーザー加工装置の構成を説明する図である。図2は、本発明の実施例1における薄膜加工の様子を説明する図である。図3は、本発明の実施例1における薄膜加工線の断面を説明する図である。図4は、本発明の実施例1におけるレーザー反射パターンを説明する図である。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of a laser processing apparatus according to
本発明の実施例1におけるレーザー加工装置100は、レーザービームLを出力する一のレーザー発振器11と、レーザー発振器11が出力したレーザービームLを薄膜加工用の主ビームLB1と、主ビームLB1の照射によって生じるバリ除去用の第1副ビームLB2及び第2副ビームLB3と、に分岐させるレーザー分岐部12と、主ビームLB1を薄膜1に対して相対移動させながら照射して加工線4を形成するとともに、主ビームLB1と所定の相対位置を保ちながら第1副ビームLB2、及び第2副ビームLB3を薄膜1において形成された加工線4の両側部3に照射するビーム照射部13と、を備えている。
The
ここで、所定の相対位置とは、主ビームLB1が加工方向Dの上流位置、第1副ビームLB2及び第2副ビームLB3が下流位置であり、かつ、第1副ビームLB2及び第2副ビームLB3は加工線4に対して線対称となる位置である。
Here, the predetermined relative position means that the main beam LB1 is an upstream position in the processing direction D, the first sub beam LB2 and the second sub beam LB3 are downstream positions, and the first sub beam LB2 and the second sub beam. LB3 is a position that is line-symmetric with respect to the
薄膜1は、金属又は絶縁膜からなり、樹脂製のフィルムからなるベース材2の表面に形成されている。薄膜1に対してレーザー加工を行った後、さらにその上に別の薄膜を形成することが行われる。
The
レーザー発振器11は、固体レーザー発振器であり、パルスレーザーを出力するように構成している。
The
レーザー分岐部12は、2次元に画素を配列したLCOS(Liquid Crystal On Silicon)と呼ばれる反射型液晶に照射されたレーザービームLを反射させる画素を特定することによりレーザービームを分岐させるレーザー分岐工程を実行する。LCOSに照射されたレーザービームLは、LCOSを構成する各画素に印加する電圧により反射する画素と反射しない画素とに分けられる。これにより、レーザー分岐部12から出力するレーザービームの本数やそれらの相対位置が決定される。つまり、反射する画素からはレーザービームが反射され、反射しない画素からはレーザービームが反射しない。実施例1においては、主ビームLB1、第1副ビームLB2、及び第2副ビームが所定の位置となるようにレーザー分岐工程を実行して分岐させている。
The
前述のように、LCOSを構成する各画素が反射する画素と反射しない画素とに分けるには、各画素に印加する電圧を制御することにより行う。すなわち、各画素を構成する液晶分子に所定の電圧を印加すると垂直な方向へ液晶分子の向きが変わり、最も奥に位置する反射面にレーザービームが到達し反射される。また、逆に各画素を構成する液晶分子に電圧を印加しなければ水平な方向へ液晶分子の向きが変わり、反射面までレーザービームが到達しないため反射されない。また、印加する電圧を中間の値とすれば、液晶分子は中間の向きとなってレーザービームの反射の度合いを制御することができる。 As described above, each pixel constituting the LCOS is divided into a pixel that reflects and a pixel that does not reflect by controlling the voltage applied to each pixel. That is, when a predetermined voltage is applied to the liquid crystal molecules constituting each pixel, the direction of the liquid crystal molecules changes in the vertical direction, and the laser beam reaches the reflection surface located at the innermost position and is reflected. Conversely, unless a voltage is applied to the liquid crystal molecules constituting each pixel, the direction of the liquid crystal molecules changes in the horizontal direction, and the laser beam does not reach the reflecting surface and is not reflected. Further, if the applied voltage is an intermediate value, the liquid crystal molecules have an intermediate direction, and the degree of reflection of the laser beam can be controlled.
具体的には、LCOSの各画素に印加する電圧を決めるレーザー反射パターンを設定して、図示しない制御部からLCOSに指示することにより反射パターンを制御している。レーザー反射パターンの例を図4(a)、図4(b)に示す。図4(a)のレーザー反射パターンの例においては、LCOS121を構成する画素のうち、黒く示した画素群122、123、124は高い電圧を印加して液晶分子を透過させて反射面で反射させる画素である。そして、多くの画素からなり四角形状を有する画素群122からは、反射によって主ビームLB1を照射し、少ない画素からなる画素群123及び画素群124からは第1副ビームLB2及び第2副ビームLB3を照射する。また、図4(a)の上方が、後述の薄膜1に加工線4を形成するときの加工方向Dを示しており、主ビームLB1、第1副ビームLB2、及び第2副ビームLB3は、このレーザー反射パターンによりそれぞれの所定の相対位置を設定することができる。
Specifically, a laser reflection pattern that determines a voltage applied to each pixel of the LCOS is set, and the reflection pattern is controlled by instructing the LCOS from a control unit (not shown). Examples of the laser reflection pattern are shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). In the example of the laser reflection pattern in FIG. 4A, among the pixels constituting the
また、図4(b)に示す例では、LCOS121を構成する画素のうち、黒く示した画素群132、133、134は高い電圧を印加して液晶分子を透過させて反射面で反射させる画素である。そして、多くの画素からなり略丸型形状を有する画素群132からは、反射によって主ビームLB1を照射し、少ない画素からなり十字型を有する画素群133及び画素群134からは第1副ビームLB2及び第2副ビームLB3を照射する。また、図4(b)の上方が、後述の薄膜1に加工線4を形成するときの加工方向Dを示しており、主ビームLB1、第1副ビームLB2、及び第2副ビームLB3は、このレーザー反射パターンによりそれぞれの所定の相対位置を設定することができる。
In the example shown in FIG. 4B, among the pixels constituting the
レーザー分岐部12で分岐された主ビームLB1、第1副ビームLB2、及び第2副ビームLB3は、ビーム照射部13に入力される。ビーム照射部13は、レーザービームを薄膜1における加工方向Dに走査させるため、ガルバノミラーとfθレンズとで構成されている。このビーム照射部13により加工工程とバリ除去工程とを実行する。まず、主ビームLB1を薄膜1に照射して相対移動させることにより加工線4を形成する加工工程を実行する。次に、薄膜1において主ビームLB1を照射したことにより形成された加工線4の両側部3に第1副ビームLB2及び第2副ビームLB3を照射してバリBを除去するバリ除去工程を実行する。前述のようにレーザー発振器11からは、パルスレーザーを出力しているため、主ビームLB1の照射による加工線4は、直線や曲線の他に点線も形成することができる。
The main beam LB1, the first sub beam LB2, and the second sub beam LB3 branched by the
バリBの除去について詳しく説明する。加工工程で薄膜1に照射された主ビームLB1は加工方向に加工線4を形成する。このとき主ビームLB1を照射したことにより、エネルギー吸収が生じ、ある閾値を超えるエネルギー吸収があったところは蒸散(いわゆる、アブレーション)により除去(つまり、加工線4が形成)され、この閾値を超えず除去されなかったところは薄膜1の加工線4の両側部3にバリBが生じることがある。バリBが生じると当該薄膜1の上に別の薄膜を形成する場合等に支障になるため除去が必要となる。なお、主ビームLB1の照射によるアブレーションは、材料が高温になり溶融・蒸発(気化とも言う)するために起きる、または、レーザーのエネルギー吸収により材料を構成する分子・原子間の結合が瞬時に切れることにより起きると考えられる。一方、閾値を超えず除去されなかったところは、主ビームLB1を照射した直後であれば、材料が高温になり軟化している状態、または、分子・原子間の結合が緩くなっている状態だが、時間経過により熱やエネルギーが拡散して材料が固化すると考えられる。
The removal of the burr B will be described in detail. The main beam LB1 irradiated to the
そこで、加工線4が形成された直ぐ後にバリ除去工程を実行して、発熱が継続している時間内に(換言すれば、加熱された加工線4の両側部3の熱が拡散する前、或いは、分子・原子間の結合が緩くなっている間に)第1副ビームLB2、及び第2副ビームLB3を薄膜1における加工線4の両側部3に照射することによりバリBを除去する。すなわち、図3に示す断面図のように、加工線4の両側部3にはバリBが生じることがあるため、第1副ビームLB2、及び第2副ビームLB3のエネルギー分布を調整して、このバリBの位置に照射される。また、加工方向D上流に照射された主ビームLB1による発熱が加工線4の両側部3に残っている時間内に照射される下流位置に、第1副ビームLB2、及び第2副ビームLB3を照射することでスムーズにバリBを除去することができる。また、第1副ビームLB2及び第2副ビームLB3の照射位置は加工線4に対して線対称となる位置である
Therefore, the deburring process is performed immediately after the
なお、実施例1においては、ビーム照射部13にて主ビームLB1、第1副ビームLB2、及び第2副ビームLB3を加工方向Dに走査
させるように構成したが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、ビーム照射部13では主ビームLB1、第1副ビームLB2、及び第2副ビームLB3を走査させないで、薄膜1を加工方向Dと逆方向に移動させるように構成してもよいし、ビーム照射部13で主ビームLB1、第1副ビームLB2、及び第2副ビームLB3を走査させるとともに、加工方向Dと異なる方向にも走査するように構成してもよい。つまり、主ビームLB1、第1副ビームLB2、及び第2副ビームLB3を少なくとも加工方向Dに薄膜1に対して相対移動させればよい。
In the first embodiment, the
なお、実施例1においては、レーザー分岐部12をLCOSで構成したが必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、ガウシアン分布を有するレーザービームLが3波に分岐するようにビームホモジナイザーで構成してもよいし、レーザービームLが3波に分岐するようにハーフミラーやビームスプリッター等の光学系を用いて構成してもよい。
In the first embodiment, the
このように、実施例1においては、レーザーを薄膜に照射して加工するレーザー加工方法であって、 一のレーザー発振器から出力されたレーザービームを薄膜加工用の主ビームと、前記主ビームの照射によって生じるバリ除去用の第1副ビーム及び第2副ビームと、に分岐させるレーザー分岐工程と、 前記主ビームを前記薄膜に対して加工方向に相対移動させながら照射して加工線を形成する加工工程と、 前記加工工程によって前記薄膜において形成された前記加工線の両側部に前記第1副ビーム及び前記第2副ビームを前記主ビームと所定の相対位置を保ちながら照射してバリを除去するバリ除去工程と、を備え、 前記所定の相対位置は、前記主ビームが前記加工方向の上流位置、前記第1副ビーム及び前記第2副ビームが下流位置であることを特徴とするレーザー加工方法により、一のレーザー発振器で薄膜加工用の主ビーム、バリ除去用の第1副ビーム、及び第2副ビームの3種類のレーザービームを照射することができ、バリの発生が抑制できるとともに、コスト低減したレーザー加工を実現することができる。 Thus, in Example 1, it is a laser processing method which irradiates and processes a thin film with a laser, Comprising: The laser beam output from one laser oscillator is irradiated with the main beam for thin film processing, and irradiation of the said main beam A laser branching process for branching into a first sub-beam and a second sub-beam for removing burrs generated by the process, and processing for forming a processing line by irradiating the main beam while moving relative to the thin film in the processing direction And burrs are removed by irradiating the first sub-beam and the second sub-beam on both sides of the processing line formed in the thin film by the processing step while maintaining a predetermined relative position with respect to the main beam. A deburring step, wherein the predetermined relative position is such that the main beam is an upstream position in the processing direction, and the first sub beam and the second sub beam are downstream positions. According to a laser processing method characterized in that, one laser oscillator can irradiate three types of laser beams: a main beam for thin film processing, a first sub beam for removing burrs, and a second sub beam, Generation of burrs can be suppressed, and laser processing with reduced cost can be realized.
また、レーザーを薄膜に照射して加工するレーザー加工装置であって、レーザービームを出力する一のレーザー発振器と、前記レーザービームを薄膜加工用の主ビームと、前記主ビームの照射によって生じるバリ除去用の第1副ビーム及び第2副ビームと、に分岐させるレーザー分岐部と、前記主ビームを前記薄膜に対して相対移動させながら照射して加工線を形成するとともに、前記主ビームと所定の相対位置を保ちながら前記第1副ビーム、及び前記第2副ビームを前記薄膜において形成された前記加工線の両側部に照射するビーム照射部と、を備え、前記所定の相対位置は、前記主ビームが前記加工方向の上流位置、前記第1副ビーム及び前記第2副ビームが下流位置であることを特徴とするレーザー加工装置により、一のレーザー発振器で薄膜加工用の主ビーム、バリ除去用の第1副ビーム、及び第2副ビームの3種類のレーザービームを照射することができ、バリの発生が抑制できるとともに、コスト低減したレーザー加工を実現することができる。 Also, a laser processing apparatus for irradiating a thin film with a laser for processing, a laser oscillator that outputs a laser beam, a main beam for processing the laser beam into a thin film, and removal of burrs caused by irradiation of the main beam A laser branching portion for branching into a first sub-beam and a second sub-beam for use, and forming a processing line by irradiating the main beam while moving the main beam relative to the thin film. A beam irradiating unit that irradiates both side portions of the processing line formed in the thin film with the first sub beam and the second sub beam while maintaining a relative position, and the predetermined relative position is the main beam The laser processing apparatus is characterized in that a beam is at an upstream position in the processing direction, and the first sub beam and the second sub beam are at a downstream position. It is possible to irradiate three types of laser beams: a main beam for thin film processing, a first sub beam for removing burrs, and a second sub beam, which can suppress the generation of burrs and reduce the cost of laser processing. Can be realized.
本発明の実施例2は、第1副ビーム及び第2副ビームは、主ビームよりもパワーが小さい点で実施例1と異なっている。実施例2について図5を参照して説明する。図5は、本発明の実施例2におけるレーザー反射パターンを説明する図である。 The second embodiment of the present invention is different from the first embodiment in that the first sub beam and the second sub beam have lower power than the main beam. A second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining a laser reflection pattern according to the second embodiment of the present invention.
実施例2におけるレーザー分岐部12が実行するレーザー分岐工程においては、主ビームLB1を反射する画素に対する電圧より第1副ビームLB2、及び第2副ビームLB3を反射する画素に対する電圧を低くして、第1副ビームLB2、及び第2副ビームLB3のLCOSによる反射率を低くすることにより照射するパワーを主ビームLB1よりも低くしている。これにより、第1副ビームLB2、及び第2副ビームLB3の照射によって新たなバリが生じることを防止できる。
In the laser branching step executed by the
図5(a)に示す例では、LCOS121の画素群122には高い電圧を印加して主ビームLB1を照射するようにし、LCOS121の画素群143及び画素群144には画素群122よりも低い電圧を印加することにより反射率を抑え照射のパワーが低い第1副ビームLB2及び第2副ビームLB3を照射するようにしている。また、図5(b)の例では、LCOS121の画素群132には高い電圧を印加して主ビームLB1を照射するようにし、LCOS121の画素群153及び画素群154には画素群132よりも低い電圧を印加することにより反射率を抑え照射のパワーが低い第1副ビームLB2及び第2副ビームLB3を照射するようにしている。
In the example shown in FIG. 5A, a high voltage is applied to the
なお、前述のように、レーザー分岐部12をビームホモジナイザー、又はハーフミラーやビームスプリッター等の光学系を用いて構成した場合は、分岐させたいずれかのビームに適切なアッテネーターを挿入して主ビームLB1に対して第1副ビームLB2、及び第2副ビームLB3のパワーを低く制御するように構成すればよい。
As described above, when the
このように、実施例2においては、前記第1副ビーム及び前記第2副ビームは、前記主ビームよりもパワーが小さい構成とすることにより、第1副ビーム及び第2副ビームの照射によって新たなバリが生じることを防止できる。 As described above, in the second embodiment, the first sub beam and the second sub beam have a power smaller than that of the main beam, so that the first sub beam and the second sub beam are irradiated with the first sub beam and the second sub beam. Can be prevented from occurring.
本発明の実施例3は、主ビーム、第1副ビーム、及び第2副ビームのパワーを個別に制御可能である点で、実施例1及び実施例2と異なっている。実施例3について図6を参照して説明する。図6は、本発明の実施例3におけるレーザー反射パターンを説明する図である。 The third embodiment of the present invention is different from the first and second embodiments in that the powers of the main beam, the first sub beam, and the second sub beam can be individually controlled. A third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram for explaining a laser reflection pattern in Example 3 of the present invention.
実施例3におけるレーザー分岐部12が実行するレーザー分岐工程においては、LCOSの各画素に印加する電圧を個別に制御している。すなわち、主ビームLB1を反射する画素に対する電圧、第1副ビームLB2を反射する画素に対する電圧、及び第2副ビームLB3を反射する画素に対する電圧を個別に画素毎に制御して、主ビームLB1、第1副ビームLB2、及び第2副ビームLB3のパワーを最適な値になるように制御している。これにより、薄膜1の材質や厚み等によって最適なパワーのレーザービームをそれぞれ出力することができる。
In the laser branching process executed by the
具体的に説明する。例えば、図6(a)に示す例では、LCOS121の画素群222には高い電圧を印加して主ビームLB1を照射するようにしている。また、LCOS121の画素群223及び画素群224は、加工方向Dの上流から下流にかけて加工線4に対して外側から内側に傾斜するように加工線4に対して線対称の位置に構成され、印加する電圧を画素毎に電圧を制御している。つまり、画素群223においては、照射位置が加工線4に対して外側に位置する画素群223Aには高い電圧を印加し、加工線4に対して内側に位置する画素群223Cには低い電圧を印加し、画素群223Aと画素群223Cに挟まれた位置にある画素群223Bには中間の電圧を印加する。これによって、画素群223Aは高い反射率となり大きいパワーで照射され、画素群223Cは低い反射率となり小さいパワーで照射される。また、画素群223Bは中間の反射率となり中間のパワーで照射される。そして、薄膜1に対しては、大きいパワー、中間のパワー、及び小さいパワーからなる第1副ビームLB1及び第2副ビームLB3を照射させることとなる。
This will be specifically described. For example, in the example shown in FIG. 6A, a high voltage is applied to the
また、図6(b)に示す例では、LCOS121の画素群232には高い電圧を印加して大きなパワーの主ビームLB1を照射するようにしている。また、画素群233及び画素群234には画素毎に印加する電圧を制御している。つまり、画素群233においては、加工線4に対しておおむね外側に位置する画素群233Aには高い電圧を印加し、加工線4に対しておおむね内側に位置する画素群233Bには低い電圧を印加する。また、画素群234においては、加工線4に対しておおむね外側に位置する画素群234Aには高い電圧を印加し、加工線4に対しておおむね内側に位置する画素群234Bには低い電圧を印加する。これによって、画素群233A及び234Aは高い反射率となり大きいパワーで照射され、画素群233B及び234Bは低い反射率となり低いパワーで照射される。
In the example shown in FIG. 6B, a high voltage is applied to the
さらに、図6(c)に示す例では、LCOS121の画素群242は、加工線4に対して線対称外側の画素群242Bは低い電圧が印加されて小さいパワーで照射され、線対称内側の多くの画素からなる画素群242Aは高い電圧が印加されて大きいパワーで照射される。これにより、主ビームLB1は、大きなパワーで照射するものの両外側は小さなパワーで照射されることとなる。また、画素群243及び画素群244は、加工方向Dの上流から下流にかけて加工線4に対して外側から内側に傾斜するように加工線4に対して線対称に構成され、高い電圧が印加されて大きいパワーで照射される。これにより、第1副ビームLB2及び第2副ビームLB3は、大きなパワーで照射されることとなる。
Further, in the example shown in FIG. 6C, the
なお、実施例3においては、主ビームLB1、第1副ビームLB2、及び第2副ビームLB3を照射するLCOSの画素群を構成する画素毎に対する電圧制御によりパワーを制御するように構成したが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、主ビームLB1、第1副ビームLB2、又は第2副ビームLB3を照射するLCOSのいずれかの画素群を構成する全画素に対する電圧制御により反射率を制御して照射パワーを制御してもよい。 In the third embodiment, the power is controlled by voltage control for each pixel constituting the LCOS pixel group that irradiates the main beam LB1, the first sub beam LB2, and the second sub beam LB3. It is not necessarily limited to this and can be changed as appropriate. For example, even if the irradiation power is controlled by controlling the reflectance by voltage control for all the pixels constituting any pixel group of the LCOS that irradiates the main beam LB1, the first sub beam LB2, or the second sub beam LB3. Good.
なお、前述のように、レーザー分岐部12をビームホモジナイザー、又はハーフミラーやビームスプリッター等の光学系を用いて構成した場合は、分岐させたレーザービームのそれぞれに適切なアッテネーターを挿入して主ビームLB1、第1副ビームLB2、及び第2副ビームLB3のパワーを個別に制御するように構成すればよい。
As described above, when the
このように、実施例3においては、レーザー分岐工程では、前記主ビーム、前記第1副ビーム、及び前記第2副ビームのパワーを個別に制御可能である構成により、対象の薄膜の材質や厚みによって最適なパワーのレーザービームをそれぞれが出力することができる。 As described above, in Example 3, in the laser branching process, the power and power of the main beam, the first sub beam, and the second sub beam can be individually controlled, so that the material and thickness of the target thin film can be controlled. Each can output a laser beam of optimum power.
また、前記レーザー分岐部は、前記主ビーム、前記第1副ビーム、及び前記第2副ビームのパワーを個別に制御可能である構成により、対象の薄膜の材質や厚みによって最適なパワーのレーザービームをそれぞれが出力することができる。 In addition, the laser branching unit can control the power of the main beam, the first sub beam, and the second sub beam individually, so that the laser beam having the optimum power depending on the material and thickness of the target thin film. Each can output.
本発明の実施例4は、第1副ビーム、及び第2副ビームが加工線に対して線対称の位置にない点で、他の実施例と異なっている。実施例4について、図7を参照して説明する。図7は、本発明の実施例4におけるレーザー反射パターンを説明する図である。 The fourth embodiment of the present invention is different from the other embodiments in that the first sub beam and the second sub beam are not in a line-symmetric position with respect to the machining line. Example 4 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram for explaining a laser reflection pattern in Example 4 of the present invention.
上述の実施例では、第1副ビームLB2及び第2副ビームLB3が、加工線4の両側部3に生じたバリBの位置に設定されており、加工線4に対して線対称の位置に設定されている例を示した。しかし、照射する第1副ビームLB2及び第2副ビームLB3のエネルギー分布が線対称でない場合や、生じるバリBの高さや形状等によっては、加工線4に対して線対称の位置に設定せず、第1副ビームLB2及び第2副ビームLB3のパワーの中心や分布範囲を、左/右(内/外とも言い、加工方向Dと直交する方向)ないし前後にずらした方が良い場合がある。
In the above-described embodiment, the first sub beam LB2 and the second sub beam LB3 are set at the positions of the burrs B generated on both
実施例4は、このような場合に対応するものである。図7(a)に示す例では、LCOS121の画素群322には高い電圧を印加して主ビームLB1を照射するようにし、LCOS121の画素群323及び画素群324には画素群322よりも低い電圧を印加することにより反射率を抑え照射のパワーが低い第1副ビームLB2及び第2副ビームLB3を照射するとともに、主ビームLB1に対する第1副ビームLB2及び第2副ビームLB3のパワーの中心や分布範囲を、左/右ないし前後にずらした位置に設定している。
The fourth embodiment corresponds to such a case. In the example shown in FIG. 7A, a high voltage is applied to the
また、図7(b)の例では、LCOS121の画素群332には高い電圧を印加して主ビームLB1を照射するように
し、LCOS121の画素群333及び画素群334には画素群332よりも低い電圧を印加することにより反射率を抑え照射のパワーが低い第1副ビームLB2及び第2副ビームLB3を照射するとともに、主ビームLB1に対する第1副ビームLB2及び第2副ビームLB3のパワーの中心や分布範囲を、左/右ないし前後にずらした位置に設定している。
In the example of FIG. 7B, a high voltage is applied to the
このように第1副ビームLB2及び第2副ビームLB3を加工線4に対して線対称ではない位置に照射することにより、第1副ビームLB2及び第2副ビームLB3のエネルギー分布が線対称でない場合や、生じるバリBの高さや形状が線対称でない場合に有効に各ビームを機能させることができる。
By irradiating the first sub beam LB2 and the second sub beam LB3 to positions that are not line symmetric with respect to the
本発明におけるレーザー加工方法、及びレーザー加工装置は、レーザー加工の分野に広く用いることができる。 The laser processing method and laser processing apparatus in the present invention can be widely used in the field of laser processing.
1:薄膜 2:ベース材 3:加工端部 11:レーザー発振器 12:レーザー分岐部 13:ビーム照射部 100:レーザー加工装置 121:LCOS 122:画素群 123:画素群 124:画素群 132:画素群 133:画素群 134:画素群143:画素群 144:画素群 153:画素群 154:画素群 222:画素群 232:画素群 223:画素群 223A:画素群 223B:画素群 223C:画素群 224:画素群 224A:画素群 224B:画素群 224C:画素群233:画素群 233A:画素群 233B:画素群 234:画素群 234A:画素群 234B:画素群 242:画素群 242A:画素群 242B:画素群 243:画素群 244:画素群 322:画素群 323;画素群 324:画素群 332:画素群 333:画素群 334:画素群 B:バリ D:加工方向 L:レーザービーム LB:レーザービーム LB1:主ビーム LB2:第1副ビーム LB3:第2副ビーム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Thin film 2: Base material 3: Processing edge part 11: Laser oscillator 12: Laser branch part 13: Beam irradiation part 100: Laser processing apparatus 121: LCOS 122: Pixel group 123: Pixel group 124: Pixel group 132: Pixel group 133: Pixel group 134: Pixel group 143: Pixel group 144: Pixel group 153: Pixel group 154: Pixel group 222: Pixel group 232: Pixel group 223: Pixel group 223A: Pixel group 223B:
Claims (8)
一のレーザー発振器から出力されたレーザービームを薄膜加工用の主ビームと、前記主ビームの照射によって生じるバリ除去用の第1副ビーム及び第2副ビームと、に分岐させるレーザー分岐工程と、
前記主ビームを前記薄膜に対して加工方向に相対移動させながら照射して加工線を形成する加工工程と、
前記加工工程によって前記薄膜において形成された前記加工線の両側部に前記第1副ビーム及び前記第2副ビームを前記主ビームと所定の相対位置を保ちながら照射してバリを除去するバリ除去工程と、を備え、
前記所定の相対位置は、前記主ビームが前記加工方向の上流位置、前記第1副ビーム及び前記第2副ビームが下流位置であることを特徴とするレーザー加工方法。 A laser processing method for processing a laser by irradiating a thin film,
A laser branching step of branching a laser beam output from one laser oscillator into a main beam for thin film processing and a first sub beam and a second sub beam for removing burrs generated by irradiation of the main beam;
A processing step of forming a processing line by irradiating the main beam while moving the main beam relative to the thin film in a processing direction;
A burr removing step of removing burrs by irradiating both sides of the processing line formed in the thin film by the processing step with the first sub beam and the second sub beam while maintaining a predetermined relative position with the main beam. And comprising
The laser processing method according to claim 1, wherein the predetermined relative position is an upstream position in the processing direction of the main beam and a downstream position of the first sub beam and the second sub beam.
レーザービームを出力する一のレーザー発振器と、
前記レーザービームを薄膜加工用の主ビームと、前記主ビームの照射によって生じるバリ除去用の第1副ビーム及び第2副ビームと、に分岐させるレーザー分岐部と、
前記主ビームを前記薄膜に対して相対移動させながら照射して加工線を形成するとともに、前記主ビームと所定の相対位置を保ちながら前記第1副ビーム、及び前記第2副ビームを前記薄膜において形成された前記加工線の両側部に照射するビーム照射部と、を備え、
前記所定の相対位置は、前記主ビームが前記加工方向の上流位置、前記第1副ビーム及び前記第2副ビームが下流位置であることを特徴とするレーザー加工装置。 A laser processing apparatus that irradiates and processes a laser on a thin film,
One laser oscillator that outputs a laser beam,
A laser branching portion for branching the laser beam into a main beam for thin film processing and a first sub-beam and a second sub-beam for removing burrs caused by irradiation of the main beam;
The main beam is irradiated while moving relative to the thin film to form a processing line, and the first sub beam and the second sub beam are applied to the thin film while maintaining a predetermined relative position with the main beam. A beam irradiation unit for irradiating both side portions of the formed processing line,
The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the predetermined relative position is an upstream position in the processing direction of the main beam and a downstream position of the first sub beam and the second sub beam.
The laser processing apparatus according to claim 5, wherein the laser branching unit is capable of individually controlling powers of the main beam, the first sub beam, and the second sub beam. .
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