JP2020037130A - Laser processing device and laser processing method - Google Patents

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健一 桑原
Kenichi Kuwabara
健一 桑原
松原 洋一
Yoichi Matsubara
洋一 松原
和田 進
Susumu Wada
進 和田
治 稲川
Osamu Inagawa
治 稲川
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Abstract

To enhance circularity of a processed hole while enhancing drilling efficiency.SOLUTION: A laser processing device that performs drilling is provided with: first and second AODs 2 and 3 in which laser beams are sequentially incident and which respectively deflect the beams at angles corresponding to frequencies of input ultrasonic and emit the beams; first and second galvano-scanners 6 and 7, combined to each other so that galvano mirrors turn around shaft lines perpendicular to each other, in which laser beams from the second AOD are incident sequentially and which respectively deflect the beams by the galvano mirrors; a first lens optical system 12 that positions a scanning focal point of the first AOD of the lase beams from the first AOD at a position of the second AOD; a second lens optical system 5 that positions the scanning focal point of the first AOD of the laser beams from the second AOD and the scanning focal point of the second AOD in the vicinities respectively of the first and second galvano scanners; and a fθ lens 8 that makes the laser beams from the second galvano scanner converge to an object to be processed.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、加工対象物にレーザビームを照射して微細な穴空け加工を行う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 for performing fine drilling by irradiating a processing target with a laser beam.

近年のプリント配線板の技術分野では、電子回路の高密度化の要求に応じるために、コア基板上や支持板上に複数層のビルドアップ層を積層することで多層プリント配線板を形成することが提案されている。   In recent years, in the technical field of printed wiring boards, in order to meet the demand for higher density of electronic circuits, forming a multilayer printed wiring board by laminating a plurality of build-up layers on a core substrate or a support plate. Has been proposed.

ビルドアップ層は通常、層間絶縁層とその上の導体層とで構成されており、多層プリント配線板では、コア基板とビルドアップ層との導体層間や、ビルドアップ層同士の導体層間を電気的に接続するため、層間絶縁層に貫通穴が形成され、その貫通穴内にメッキ等によってバイアホール導体が設けられている。   The build-up layer is usually composed of an interlayer insulating layer and a conductive layer thereover.In a multilayer printed wiring board, the conductive layer between the core substrate and the build-up layer and the conductive layer between the build-up layers are electrically connected. Is formed in the interlayer insulating layer, and a via-hole conductor is provided in the through-hole by plating or the like.

このバイアホール導体用の貫通穴は極めて小径かつ多数であり、その形成には、近年では例えば特許文献1に記載されているようなレーザ加工装置によるレーザビームの照射が用いられるようになっている。   The through-holes for via-hole conductors are extremely small in diameter and large in number, and the formation of the through-holes has recently been performed by laser beam irradiation by a laser processing apparatus as described in Patent Document 1, for example. .

図6の上部は、この種の従来のレーザ加工装置の結像光学系の構成を模式的に示しており、このレーザ加工装置は、プリント配線板の層間絶縁層とされる平板状の加工対象物Wに炭酸ガスのレーザビームBを照射して微細な穴空け加工を行うものであって、炭酸ガスレーザ等のレーザ光源からのレーザビームBを第1のアパーチャグリル1の開口に通してビームの断面形状を整形し、次いでそのレーザビームBを、互いに直交する二軸方向に各々入力された超音波の周波数に応じた角度で偏向させる第1および第2のAOD(音響光学偏向器)2,3に順次に通して二次元的に偏向させて、そのレーザビームBで微小矩形領域内を走査し、その際、第1および第2のAOD2,3間に位置する図示しない1/2波長板が、第1のAOD2から出射したレーザビームBの偏光方向を第2のAOD3への入射に適合するように90度回転させる。   The upper part of FIG. 6 schematically shows a configuration of an image forming optical system of a conventional laser processing apparatus of this kind. This laser processing apparatus has a flat processing object to be an interlayer insulating layer of a printed wiring board. The object W is irradiated with a laser beam B of carbon dioxide gas to perform fine drilling. The laser beam B from a laser light source such as a carbon dioxide laser is passed through the opening of the first aperture grill 1 to form a beam. A first and second AOD (acousto-optical deflector) 2 for shaping the cross-sectional shape and then deflecting the laser beam B in two axial directions orthogonal to each other at an angle corresponding to the frequency of the inputted ultrasonic wave. 3 and sequentially deflects two-dimensionally to scan the minute rectangular area with the laser beam B. At this time, a half-wave plate (not shown) located between the first and second AODs 2 and 3 But from the first AOD2 The polarization direction of shines laser beam B is rotated by 90 degrees to match the incident to the second AOD3.

次いでその微小矩形領域内で走査するレーザビームBを、マスク4で第2のAOD3からの0次光を遮断しつつレンズ光学系5で径を拡大した後、図示しない第2のアパーチャグリルの開口に通してビームの断面形状を整形し、次いでそのレーザビームBを、互いに直角方向に延在する支持軸周りにモータでガルバノミラーを回動させる第1および第2のガルバノスキャナ6,7に順次に通し、それらのガルバノミラーでの反射で二次元に偏向させて、そのレーザビームBで走査する微小矩形領域をそれより大きい小矩形領域内で移動させることで、その小矩形領域内全体をレーザビームBで走査する。   Next, the laser beam B that scans within the minute rectangular area is enlarged in diameter by the lens optical system 5 while blocking the zero-order light from the second AOD 3 by the mask 4, and then the aperture of the second aperture grill (not shown) is opened. To form a cross-sectional shape of the beam, and then sequentially passes the laser beam B to first and second galvanometer scanners 6 and 7 for rotating a galvanometer mirror with a motor around support shafts extending at right angles to each other. The laser beam B is used to deflect two-dimensionally by the reflection of the galvanomirror, and the small rectangular area scanned by the laser beam B is moved in a larger small rectangular area. Scan with beam B.

次いで、その小矩形領域内全体を走査するレーザビームBをfθレンズ8に通して、加工対象物Wの表面に垂直に照射するとともにその加工対象物Wの表面付近の位置で収束させ、その一方、加工対象物Wを支持する図示しないテーブルを二次元的に移動させて、レーザビームBで走査する小矩形領域を加工対象物Wの表面の穴空け加工範囲全体で移動させる。   Next, the laser beam B that scans the entire small rectangular area is passed through the fθ lens 8 to irradiate the surface of the object W perpendicularly and converge at a position near the surface of the object W. Then, a table (not shown) supporting the workpiece W is moved two-dimensionally, and the small rectangular area scanned by the laser beam B is moved over the entire drilling processing area on the surface of the workpiece W.

従来のレーザ加工装置は、上記構成により加工対象物にレーザビームで微細な貫通穴を形成することで、極めて小径かつ多数の貫通穴の、加工対象物の表面の穴空け加工範囲全体に亘る微細な穴空け加工を短時間で行い、穴空け加工の高スループット化を図っている。   A conventional laser processing apparatus forms a minute through hole in a processing object with a laser beam by the above configuration, so that a very small diameter and a large number of through holes can be formed over the entire processing range of the surface of the processing object. Drilling is performed in a short time, and high throughput of drilling is achieved.

特開2008−049383号公報JP 2008-049383 A

ところで、上記従来のレーザ加工装置は、レーザビームBを互いに直交する二軸方向に偏向させる第1および第2のAOD2,3に順次に通して二次元的に偏向させて微小矩形領域の走査および穴加工を行っているため、図6の下部にその装置の走査光学系について結像光学系と関連付けて示されるように、例えばX軸方向に偏向させる第1のAOD2を出たレーザビームのX軸走査焦点(X軸方向に偏向するレーザビームの偏向中心点)FXと、例えばY軸方向に偏向させる第2のAOD3を出たレーザビームのY軸走査焦点(Y軸方向に偏向するレーザビームの偏向中心点)FYとが、図6中破線で示す無偏向のレーザビームの光軸(走査中心光軸)上で前後方向にずれてしまい、特に第1のAOD2と第2のAOD3との間には1/2波長板が配置されていることから、少なくともその1/2波長板の厚さ分、第1のAOD2と第2のAOD3とが離間するので、X軸走査焦点FXとY軸走査焦点FYとのずれの発生が避けられない。   By the way, the above-mentioned conventional laser processing apparatus sequentially scans and scans a minute rectangular area by sequentially passing the laser beam B through first and second AODs 2 and 3 which deflect the laser beam B in two orthogonal directions orthogonal to each other. Since the drilling is performed, as shown in the lower part of FIG. 6 with respect to the scanning optical system of the apparatus, for example, the X-ray of the laser beam emitted from the first AOD 2 is deflected in the X-axis direction as shown in association with the imaging optical system. Axial scanning focal point (deflection center point of laser beam deflected in the X-axis direction) FX and Y-axis scanning focal point (laser beam deflected in the Y-axis direction) of the laser beam that has exited the second AOD 3 to be deflected in the Y-axis direction, for example 6 is shifted in the front-rear direction on the optical axis (scanning center optical axis) of the undeflected laser beam indicated by the broken line in FIG. 6, and in particular, the first AOD2 and the second AOD3 1/2 in between Since the long plate is arranged, the first AOD 2 and the second AOD 3 are separated from each other by at least the thickness of the half-wave plate, so that the X-axis scanning focus FX and the Y-axis scanning focus FY Deviation is inevitable.

そして例えばX軸方向に偏向させる第1のAOD2を出たレーザビームのX軸走査焦点FXと、例えばY軸方向に偏向させる第2のAOD3を出たレーザビームのY軸走査焦点FYとが大きくずれていると、第1および第2のガルバノスキャナ6,7をそれらX軸走査焦点FXとY軸走査焦点FYとの中間に配置してもそれらX軸およびY軸走査焦点FX,FYからの距離が大きくなる。   For example, the X-axis scanning focal point FX of the laser beam emitted from the first AOD2 that deflects in the X-axis direction and the Y-axis scanning focal point FY of the laser beam emitted from the second AOD3 that deflects in the Y-axis direction are large. If it is deviated, even if the first and second galvanometer scanners 6 and 7 are arranged in the middle between the X-axis scanning focal point FX and the Y-axis scanning focal point FY, the X- and Y-axis scanning focal points FX and FY cannot be used. The distance increases.

これにより、図7の左側に示すように、無偏向のレーザビームの光軸上に配置した第1および第2のガルバノスキャナ6,7のガルバノミラーの揺動軸線からの、偏向されたレーザビームBのずれMSX,MSYが大きくなって、図7の右側に示すように、レーザビームBの断面の一部が第1および第2のガルバノスキャナ6,7のガルバノミラーの反射面から外れ、加工対象物Wに照射されるレーザビームBの強度が低下するとともにビーム断面形状も真円から変形してしまい、これを避けるためにガルバノミラーを大きくすると、ガルバノミラーの慣性の増大によってガルバノスキャナ6,7の動作速度ひいてはレーザビームBの走査速度が低下して穴空け加工の加工効率が低下するという問題があった。   Thus, as shown on the left side of FIG. 7, the deflected laser beam from the swing axis of the galvanometer mirrors of the first and second galvanometer scanners 6 and 7 arranged on the optical axis of the undeflected laser beam. As shown in the right side of FIG. 7, a part of the cross section of the laser beam B deviates from the reflection surface of the galvanometer mirrors of the first and second galvanometer scanners 6 and 7, and the processing shifts. The intensity of the laser beam B applied to the object W decreases, and the beam cross-sectional shape is deformed from a perfect circle. To avoid this, if the galvanometer mirror is enlarged, the inertia of the galvanometer mirror increases and the galvanometer scanner 6, 7, there is a problem that the scanning speed of the laser beam B is reduced and the machining efficiency of the drilling is reduced.

また、第1のAOD2を出たレーザビームのX軸走査焦点FXと第2のAOD3を出たレーザビームのY軸走査焦点FYとが大きくずれていると、図8に示すように、第2のAOD3と第1のガルバノスキャナ6との間に位置する、この図8では符号9で示す第2のアパーチャグリルの開口の中心からのX軸走査焦点FXとY軸走査焦点FYとの各々の中心ずれ量ASX,ASYが大きくなって、レーザビームBが第2のアパーチャグリル9の開口から少なくとも部分的に外れてしまうため、fθレンズ8に入射されるレーザビームBの真円度が低下し、ひいてはfθレンズ8から加工対象物Wの表面に入射されるレーザビームBで穴空け加工する貫通穴の真円度が低下するという問題があった。   If the X-axis scanning focal point FX of the laser beam that has exited the first AOD 2 and the Y-axis scanning focal point FY of the laser beam that has exited the second AOD 3 are significantly deviated, as shown in FIG. Each of the X-axis scanning focal point FX and the Y-axis scanning focal point FY from the center of the opening of the second aperture grill indicated by reference numeral 9 in FIG. 8 is located between the AOD 3 and the first galvano scanner 6. Since the center shift amounts ASX and ASY increase and the laser beam B at least partially deviates from the opening of the second aperture grill 9, the roundness of the laser beam B incident on the fθ lens 8 decreases. Further, there is a problem that the roundness of a through hole to be drilled by the laser beam B incident on the surface of the workpiece W from the fθ lens 8 is reduced.

本発明のレーザ加工装置は、加工対象物にレーザビームを照射して微細な穴空け加工を行うものであって、
レーザ光源から出射されるレーザビームの光路上に互いに直列に配置されてそのレーザビームを順次に入射され、互いに直交する二軸方向に、各々入力された超音波の周波数に応じた角度で偏向させて出射させる、第1のAODおよび第2のAODと、
互いに直列に配置されるとともに、互いに直角な軸線周りにガルバノミラーが回動するように組み合わされて、第2のAODから出射されるレーザビームを順次に入射され、そのレーザビームを各々ガルバノミラーでの反射により偏向させる、第1のガルバノスキャナおよび第2のガルバノスキャナと、
第1のAODと第2のAODとの間のレーザビームの光路上に配置され、第1のAODから出射されるレーザビームの第1のAODの偏向方向の走査焦点を第2のAODの位置またはその近傍に位置させる第1のレンズ光学系と、
第2のAODと第1のガルバノスキャナとの間のレーザビームの光路上に配置され、第2のAODから出射されるレーザビームの第1のAODの偏向方向の走査焦点および第2のAODの偏向方向の走査焦点をそれぞれ第1のガルバノスキャナおよび第2のガルバノスキャナの何れか一方の位置またはその近傍に位置させる第2のレンズ光学系と、
第2のガルバノスキャナから出射されるレーザビームを加工対象物に垂直に入射させ、その加工対象物の位置で収束させるfθレンズと、
を具えるものである。
The laser processing apparatus of the present invention performs a fine drilling process by irradiating a laser beam to a processing target,
The laser beams emitted from the laser light source are arranged in series on the optical path of the laser beam, and the laser beams are sequentially incident, and deflected in two axial directions orthogonal to each other at an angle according to the frequency of the inputted ultrasonic wave. A first AOD and a second AOD;
While being arranged in series with each other, the galvanomirrors are combined so as to rotate around axes perpendicular to each other, and laser beams emitted from the second AOD are sequentially incident, and the laser beams are respectively applied by the galvanomirrors. A first galvano scanner and a second galvano scanner, which are deflected by the reflection of
The laser beam emitted from the first AOD is disposed on the optical path of the laser beam between the first AOD and the second AOD, and the scanning focus of the laser beam emitted from the first AOD in the deflection direction of the first AOD is set to the position of the second AOD. Or a first lens optical system located in the vicinity thereof,
The laser beam emitted from the second AOD is arranged on the optical path of the laser beam between the second AOD and the first galvano scanner, and the scanning focal point of the laser beam emitted from the second AOD in the deflection direction of the first AOD and the second AOD. A second lens optical system that positions a scanning focal point in a deflection direction at or near one of the first galvano scanner and the second galvano scanner;
An fθ lens that causes a laser beam emitted from the second galvano scanner to be perpendicularly incident on a processing object and converge at a position of the processing object;
It is equipped with.

また、本発明のレーザ加工方法は、加工対象物にレーザビームを照射して微細な穴空け加工を行う方法であって、
レーザ光源から出射されるレーザビームを、そのレーザビームの光路上に互いに直列に配置されてそのレーザビームを順次に入射される第1のAODおよび第2のAODにより、互いに直交する二軸方向に、各々入力された超音波の周波数に応じた角度で偏向させて出射させることと、
第1のAODと第2のAODとの間のレーザビームの光路上に配置された第1のレンズ光学系により、第1のAODから出射されるレーザビームの第1のAODの偏向方向の走査焦点を第2のAODの位置またはその近傍に位置させることと、
第2のAODから出射されるレーザビームの光路上に互いに直列に配置されるとともに互いに直角な軸線周りにガルバノミラーが回動するように組み合わされて、第2のAODからのレーザビームを順次に入射される第1のガルバノスキャナおよび第2のガルバノスキャナにより、そのレーザビームをガルバノミラーでの反射で偏向させて出射させることと、
第2のAODと第1のガルバノスキャナとの間のレーザビームの光路上に配置された第2のレンズ光学系により、第2のAODから出射されるレーザビームの第1のAODの偏向方向の走査焦点および第2のAODの偏向方向の走査焦点をそれぞれ第1のガルバノスキャナおよび第2のガルバノスキャナの何れか一方の位置またはその近傍、好ましくは第1のガルバノスキャナおよび第2のガルバノスキャナの間の位置に位置させることと、
第2のガルバノスキャナから出射されるレーザビームをfθレンズにより、加工対象物に垂直に入射させ、その加工対象物の位置で収束させることと、
を含んでいる。
Further, the laser processing method of the present invention is a method of performing a fine drilling process by irradiating a laser beam to the workpiece,
Laser beams emitted from the laser light source are arranged in series on the optical path of the laser beam, and the laser beams are sequentially incident on the first AOD and the second AOD. Deflecting and emitting at an angle corresponding to the frequency of each input ultrasonic wave,
Scanning of the laser beam emitted from the first AOD in the deflection direction of the first AOD by a first lens optical system disposed on the optical path of the laser beam between the first AOD and the second AOD. Placing the focal point at or near the position of the second AOD;
The laser beams emitted from the second AOD are arranged in series on the optical path of the laser beam emitted from the second AOD, and are combined so that the galvanomirrors rotate about axes perpendicular to each other. The first and second galvano-scanners and the second galvano-scanner that irradiate the laser beam by deflecting the laser beam by reflection on a galvanomirror, and emitting the laser beam;
The second lens optical system disposed on the optical path of the laser beam between the second AOD and the first galvanometer scanner allows the laser beam emitted from the second AOD to be deflected in the direction of deflection of the first AOD. The scanning focal point and the scanning focal point in the deflection direction of the second AOD are set at or near one of the first galvano scanner and the second galvano scanner, respectively, preferably the first galvano scanner and the second galvano scanner. To be located between
Making the laser beam emitted from the second galvano scanner perpendicularly incident on the object to be processed by the fθ lens, and converging the laser beam at the position of the object to be processed;
Contains.

本発明の実施形態によれば、レーザ光源から出射されて第1および第2のAODで二次元的に偏向されたレーザビームが、第1および第2のガルバノスキャナに入射され、それらのガルバノスキャナのガルバノミラーでさらに大きな範囲で二次元的に偏向されて出射され、そのレーザビームが、fθレンズによって加工対象物に垂直に入射されて、その加工対象物の位置で収束する。これにより、加工対象物に微細な貫通穴を形成することができ、小径かつ多数の貫通穴の、加工対象物Wの表面の穴空け加工範囲全体に亘る微細な穴空け加工を短時間で行うことができる。   According to the embodiment of the present invention, the laser beam emitted from the laser light source and two-dimensionally deflected by the first and second AODs is incident on the first and second galvano scanners, and these galvano scanners are used. The laser beam is two-dimensionally deflected and emitted in a larger range by the galvanomirror, and the laser beam is perpendicularly incident on the object by the fθ lens and converges at the position of the object. Thereby, fine through holes can be formed in the object to be processed, and fine holes are formed in a short time over a whole area of the surface of the object W to be drilled with a small number of through holes. be able to.

しかも本発明の実施形態によれば、第1および第2のAODの間に配置された第1のレンズ光学系が、第1のAODから出射されるレーザビームの第1のAODの偏向方向の走査焦点を第2のAODの位置またはその近傍に位置させることから、第2のAODから出射されるレーザビームは、第2のレンズ光学系により、第1のガルバノスキャナおよび第2のガルバノスキャナの何れか一方の位置またはその近傍、好ましくは第1のガルバノスキャナおよび第2のガルバノスキャナの間の位置に、第2のAODの偏向方向の走査焦点と共に第1のAODの偏向方向の走査焦点を持つことになる。   In addition, according to the embodiment of the present invention, the first lens optical system disposed between the first and second AODs serves to change the direction of deflection of the laser beam emitted from the first AOD in the direction of deflection of the first AOD. Since the scanning focal point is located at or near the position of the second AOD, the laser beam emitted from the second AOD is transmitted to the first galvano scanner and the second galvano scanner by the second lens optical system. The scanning focal point in the deflection direction of the first AOD together with the scanning focal point in the deflection direction of the second AOD is placed at or near one of the positions, preferably between the first galvano scanner and the second galvano scanner. Will have.

それゆえ、第1および第2のガルバノスキャナの各々のガルバノミラーの回動軸線からのレーザビームのずれ量が小さくなって、ガルバノミラーを拡大しなくてもレーザビームが第1および第2のガルバノスキャナの各々のガルバノミラーの反射面から外れることなくその反射面内に収まることから、ガルバノミラーの慣性質量の増大による第1および第2のガルバノスキャナの動作速度低下を回避しつつ、第1および第2のAODの各々による最大偏向角を有効活用して穴空け加工の加工効率を高めることができ、また、fθレンズに入射されるレーザビームの断面形状の真円度を向上させて、fθレンズから加工対象物の表面に入射されるレーザビームの強度を維持するとともに、そのレーザビームで穴空け加工する貫通穴の真円度を高めることができる。   Therefore, the amount of deviation of the laser beam from the rotation axis of each of the galvanometer mirrors of the first and second galvanometer scanners is reduced, and the laser beam can be transmitted to the first and second galvanometers without expanding the galvanometer mirror. Since each of the scanners falls within the reflection surface of each galvanometer mirror without deviating from the reflection surface, the first and second galvanometer scanners can be operated at the same time while avoiding a decrease in the operation speed of the first and second galvanometer scanners due to an increase in the inertial mass of the galvanometer mirror. The maximum deflection angle by each of the second AODs can be effectively used to improve the drilling processing efficiency, and the roundness of the cross-sectional shape of the laser beam incident on the fθ lens can be improved, and the fθ While maintaining the intensity of the laser beam incident on the surface of the workpiece from the lens, the roundness of the through hole drilled with the laser beam is increased. Can be

さらに、第2のAODと第1のガルバノスキャナとの間のレーザビームの光路上にアパーチャグリルを位置させた場合に、第2のAODの偏向方向の走査焦点と共に第1のAODの偏向方向の走査焦点の、そのアパーチャグリルの開口からのずれ量が小さくなって、レーザビームがそのアパーチャグリルの開口内に収まることから、fθレンズに入射されるレーザビームの断面形状の真円度を向上させて、fθレンズから加工対象物の表面に入射されるレーザビームの強度を維持するとともに、そのレーザビームで穴空け加工する貫通穴の真円度を高めることができる。   Further, when the aperture grill is located on the optical path of the laser beam between the second AOD and the first galvano scanner, the scanning focal point in the deflection direction of the second AOD and the deflection direction of the first AOD are changed. Since the amount of shift of the scanning focal point from the aperture of the aperture grille becomes small and the laser beam falls within the aperture of the aperture grille, the roundness of the cross-sectional shape of the laser beam incident on the fθ lens is improved. Thus, while maintaining the intensity of the laser beam incident on the surface of the object to be processed from the fθ lens, it is possible to increase the roundness of the through hole to be drilled with the laser beam.

本発明の一実施形態のレーザ加工装置の結像光学系と走査光学系とを、互いに関連付けて上部と下部とに示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an image forming optical system and a scanning optical system of an embodiment of the present invention in an upper part and a lower part in association with each other. 図1に示される実施形態のレーザ加工装置の第1のレンズ光学系で偏向されたレーザビームの無偏向のレーザビームの光軸上での走査焦点の位置を、結像光学系と走査光学系とを関連付けて示す説明図である。The position of the scanning focal point on the optical axis of the undeflected laser beam of the laser beam deflected by the first lens optical system of the laser processing apparatus of the embodiment shown in FIG. FIG. 9 is an explanatory diagram showing the relations between and. 図1に示される実施形態のレーザ加工装置の各部の具体的配置の一例を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of a specific arrangement of each unit of the laser processing apparatus of the embodiment illustrated in FIG. 1. 図1に示される走査光学系でのレーザビームとガルバノミラーの反射面との位置関係を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a positional relationship between a laser beam in the scanning optical system shown in FIG. 1 and a reflecting surface of a galvanomirror. 図1に示される走査光学系でのレーザビームと第2のアパーチャグリルの開口との位置関係を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a positional relationship between a laser beam in the scanning optical system shown in FIG. 1 and an opening of a second aperture grill. 従来のレーザ加工装置の結像光学系と走査光学系とを、互いに関連付けて上部と下部とに示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the image forming optical system and the scanning optical system of the conventional laser processing apparatus in upper part and lower part in connection with each other. 図6に示される走査光学系でのレーザビームとガルバノミラーの反射面との位置関係を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a positional relationship between a laser beam in the scanning optical system shown in FIG. 6 and a reflecting surface of a galvanomirror. 図6に示される走査光学系でのレーザビームと第2のアパーチャグリルの開口との位置関係を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a positional relationship between a laser beam in a scanning optical system shown in FIG. 6 and an opening of a second aperture grill.

以下、図面を参照して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形態について説明する。図1は、本発明の一実施形態のレーザ加工装置の結像光学系と走査光学系とを、互いに関連付けて上部と下部とに示す説明図である。   Hereinafter, embodiments of a laser processing apparatus and a laser processing method according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram showing an imaging optical system and a scanning optical system of an laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention in an upper part and a lower part in relation to each other.

この実施形態のレーザ加工装置は、プリント配線板の層間絶縁層とされる平板状の加工対象物Wに炭酸ガスレーザビームBを照射して直径数十μmの微細な穴空け加工を行うものであって、図6に示す従来のレーザ加工装置と同様、第1のアパーチャグリル1と、互いに直列配置された第1のAOD(音響光学偏向器)2および第2のAOD(音響光学偏向器)3と、マスク4を有する光学系としての第2のレンズ光学系(ここでは便宜上従来のレーザ加工装置におけるレンズ光学系と同一符号で表す)5と、第2のアパーチャグリル9と、互いに直列配置された第1のガルバノスキャナ6および第2のガルバノスキャナ7と、通常のfθレンズ8とを具えている。   The laser processing apparatus of this embodiment performs a fine drilling process with a diameter of several tens of μm by irradiating a carbon dioxide laser beam B to a flat workpiece W to be an interlayer insulating layer of a printed wiring board. 6, a first aperture grill 1, a first AOD (acousto-optic deflector) 2 and a second AOD (acousto-optic deflector) 3 arranged in series with each other, as in the conventional laser processing apparatus shown in FIG. And a second lens optical system (here, for convenience, denoted by the same reference numeral as a lens optical system in a conventional laser processing apparatus) 5 as an optical system having a mask 4, and a second aperture grill 9, which are arranged in series with each other. A first galvano scanner 6 and a second galvano scanner 7 and a normal fθ lens 8.

第1のアパーチャグリル1は、図示しないレーザ光源から出射されたレーザビームBを開口に通してその開口の形状に応じた断面形状に成形した後に第1のAOD2に入射させる。   The first aperture grill 1 passes a laser beam B emitted from a laser light source (not shown) through an opening, forms the laser beam B into a cross-sectional shape corresponding to the shape of the opening, and then enters the first AOD 2.

第1のAOD2は、入射したレーザビームBを結晶によって入出射光路を含む所定平面内で回折させて1次回折光を出射させるとともにその1次回折光を高速にかつ上記所定平面内で、その結晶への入力超音波の周波数に応じた角度に偏向させて次の第2のAOD3に入射させ、第2のAOD3は第1のAOD2と同様に、入射したレーザビームBを結晶によって入出射光路を含む所定平面内で回折させて1次回折光を出射させるとともにその1次回折光を高速にかつ上記所定平面内で、その結晶への入力超音波の周波数に応じた角度に偏向させて出射させる。   The first AOD 2 diffracts the incident laser beam B by a crystal in a predetermined plane including an incoming / outgoing optical path and emits a first-order diffracted light, and simultaneously converts the first-order diffracted light into the crystal in the predetermined plane. Is deflected to an angle corresponding to the frequency of the input ultrasonic wave, and is incident on the next second AOD 3. The second AOD 3, like the first AOD 2, includes the incident laser beam B by a crystal and includes an input / output optical path. A first-order diffracted light is emitted by diffracting the light in a predetermined plane, and the first-order diffracted light is emitted at a high speed and deflected in the predetermined plane at an angle corresponding to the frequency of the ultrasonic wave input to the crystal.

ここで、第1のAOD2と第2のAOD3とは、それらの所定平面がX軸方向およびY軸方向にそれぞれ延在し、所定平面同士が直角に位置するように配置されており、これによりレーザビームBをこのレーザ加工装置の直角座標系でX軸およびY軸方向に二次元的に偏向させて、加工対象物Wの表面上の微小領域内をレーザビームBで走査する。   Here, the first AOD2 and the second AOD3 are arranged such that their predetermined planes extend in the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively, and the predetermined planes are positioned at right angles. The laser beam B is two-dimensionally deflected in the X-axis and Y-axis directions in the rectangular coordinate system of the laser processing apparatus, and scans a minute area on the surface of the workpiece W with the laser beam B.

第2のレンズ光学系5は、第2のAOD3から1次回折光と一緒に出射される0次回折光をダンパーとして機能するマスク4で遮断するとともに、加工対象物Wの位置で収束するレーザビームBのビーム径を小径化するためのエキスパンダとして機能して、互いに焦点距離が異なる二枚のレンズの組み合わせにより、第2のAOD3から出射された1次回折光のレーザビームBのビーム径を拡径させる。そして、第2のレンズ光学系5と第1のガルバノスキャナ6との間に位置する第2のアパーチャグリル9は、第2のレンズ光学系5で拡径されたレーザビームBを開口に通してビームの断面形状を整形した後に第1のガルバノスキャナ6のガルバノミラーに入射させる。   The second lens optical system 5 blocks the 0th-order diffracted light emitted together with the 1st-order diffracted light from the second AOD 3 with the mask 4 functioning as a damper, and also converges the laser beam B converged at the position of the workpiece W. Functioning as an expander for reducing the beam diameter of the laser beam of the first order diffracted light emitted from the second AOD 3 by a combination of two lenses having different focal lengths. Let it. Then, the second aperture grill 9 located between the second lens optical system 5 and the first galvano scanner 6 passes the laser beam B expanded in diameter by the second lens optical system 5 through the opening. After shaping the cross-sectional shape of the beam, the beam is incident on a galvanometer mirror of the first galvanometer scanner 6.

第1のガルバノスキャナ6は、駆動信号に応じてガルバノミラーを所定軸線周りに回動させて、入射したレーザビームBをそのガルバノミラーの反射面での反射で偏向させて次の第2のガルバノスキャナ7に入射させ、第2のガルバノスキャナ7は第1のガルバノスキャナ6と同様に、駆動信号に応じてガルバノミラーを所定軸線周りに回動させて、入射したレーザビームBをそのガルバノミラーの反射面での反射で偏向させて出射させる。   The first galvano scanner 6 rotates the galvanomirror about a predetermined axis in response to the drive signal, deflects the incident laser beam B by reflection on the reflection surface of the galvanomirror, and performs the next second galvano mirror. The laser beam B is made incident on the scanner 7, and the second galvano scanner 7 rotates the galvanomirror about a predetermined axis in response to the drive signal in the same manner as the first galvano scanner 6, and the incident laser beam B is transmitted to the galvanomirror. The light is deflected by the reflection on the reflection surface and emitted.

ここで、第1のガルバノスキャナ6と第2のガルバノスキャナ7とは、ガルバノミラーの所定回動軸線同士が直角に位置するように配置されており、これによりレーザビームBをこのレーザ加工装置の直角座標系でX軸方向およびY軸方向に2次元的に偏向させて、加工対象物Wの表面上の、第1のAOD2と第2のAOD3とで走査する微小矩形領域よりも広い小矩形領域内で、その微小矩形領域を移動させる。   Here, the first galvano scanner 6 and the second galvano scanner 7 are arranged such that predetermined rotation axes of the galvanomirrors are at right angles to each other, so that the laser beam B is emitted from the laser processing apparatus. A small rectangle that is two-dimensionally deflected in the X-axis direction and the Y-axis direction in the rectangular coordinate system and is wider than the minute rectangle area on the surface of the workpiece W that is scanned by the first AOD2 and the second AOD3. The small rectangular area is moved within the area.

fθレンズ8は、加工対象物Wに向けて配置されていて、第2のガルバノスキャナ7のガルバノミラーの反射面でのレーザビームBの位置にかかわらず、第2のガルバノスキャナ7から出射されたレーザビームBを加工対象物Wの表面に垂直に入射させかつその加工対象物Wの表面付近の位置で収束させる。   lens 8 is arranged toward the workpiece W and emitted from the second galvano scanner 7 regardless of the position of the laser beam B on the reflecting surface of the galvanometer mirror of the second galvano scanner 7. The laser beam B is perpendicularly incident on the surface of the processing object W and converges at a position near the surface of the processing object W.

さらにこの実施形態のレーザ加工装置は、従来のレーザ加工装置の結像光学系と同様、図1に示されるように、第1のAOD2と第2のAOD3との間に介在する1/2波長板10を具えており、この1/2波長板10は、第1のAOD2から出射したレーザビームBの偏光方向を、第2のAOD3への入射に適合するように90度回転させる。   Further, as shown in FIG. 1, the laser processing apparatus of this embodiment has a half wavelength intervening between the first AOD 2 and the second AOD 3 as shown in FIG. The half-wave plate 10 rotates the polarization direction of the laser beam B emitted from the first AOD 2 by 90 degrees so as to be suitable for incidence on the second AOD 3.

また、この実施形態のレーザ加工装置は、図1に示されるように、第1のAOD2と第2のAOD3との間に介在するもう一つのマスク11を具えており、このマスク11は、先のマスク4と同様に、第1のAOD2から1次回折光と一緒に出射される0次回折光を遮断するダンパーとして機能する。   Further, as shown in FIG. 1, the laser processing apparatus of this embodiment includes another mask 11 interposed between the first AOD 2 and the second AOD 3, and this mask 11 Like the mask 4, the first AOD 2 functions as a damper for blocking the 0th-order diffracted light emitted together with the 1st-order diffracted light.

ところで、従来のレーザ加工装置では、第1のAOD2と第2のAOD3との間に、少なくとも上記のように1/2波長板を具えているので、図6の上部に示されるように、第1のAOD2と第2のAOD3との間の距離DCが大きくなっている。このため、図6の下部に示されるように、第1のAOD2と第2のAOD3との各々による最大偏向角でのX軸走査焦点FXとY軸走査焦点FYとの間の、図6中に破線で示す無偏向のレーザビームの光軸(走査中心光軸)方向の距離DFが大きくなり、図7の右側に示されるようなX,Y軸ガルバノミラー6,7の反射面からのレーザビームBの外れと、図8の右側に示されるような第2のアパーチャグリル9の開口からのレーザビームBの外れとを生じる。   By the way, in the conventional laser processing apparatus, since at least the half-wave plate is provided between the first AOD 2 and the second AOD 3 as described above, as shown in the upper part of FIG. The distance DC between the first AOD 2 and the second AOD 3 is large. For this reason, as shown in the lower part of FIG. 6, between the X-axis scanning focal point FX and the Y-axis scanning focal point FY at the maximum deflection angle by each of the first AOD2 and the second AOD3 in FIG. 7, the distance DF of the undeflected laser beam in the direction of the optical axis (scanning center optical axis) of the undeflected laser beam increases, and the laser beam from the reflecting surfaces of the X and Y axis galvanometer mirrors 6 and 7 shown on the right side of FIG. The beam B deviates, and the laser beam B deviates from the opening of the second aperture grill 9 as shown on the right side of FIG.

これに対しこの実施形態のレーザ加工装置では、図1に示されるように、第1のAOD2と第2のAOD3との間に、第1のレンズ光学系12を具えており、この第1のレンズ光学系12は、図2の上部と下部とにその結像光学系と走査光学系とが関連付けて示されているように、例えば互いに同一仕様の凸レンズからなる第1のレンズ13および第2のレンズ14を、それらのレンズの焦点距離Aの2倍の距離2Aを置いて組み合わせ、第1のレンズ13を第1のAOD2に対し光路方向後側で第1のAOD2からその焦点距離Aの位置に配置するとともに、第2のレンズ14を第2のAOD3に対し光路方向前側で第2のAOD3からその焦点距離Aの位置に配置して構成されている。   On the other hand, the laser processing apparatus of this embodiment includes a first lens optical system 12 between the first AOD 2 and the second AOD 3, as shown in FIG. The lens optical system 12 includes, for example, a first lens 13 and a second lens 13 formed of convex lenses having the same specifications as each other, as shown in the upper and lower parts of FIG. Are combined at a distance 2A that is twice as long as the focal length A of the lenses, and the first lens 13 is located at the rear side of the first AOD2 in the optical path direction from the first AOD2 to the focal length A of the first AOD2. The second lens 14 is arranged at a position on the optical path front side with respect to the second AOD 3 and at a focal distance A from the second AOD 3.

この第1のレンズ光学系12によれば、偏向されて第1のAOD2を出射したレーザビームBは、第1のレンズ13で無偏向のレーザビームの光軸(走査中心光軸)に平行なビームにされて第2のレンズ14に向かい、次いで第2のレンズ14でその焦点位置にある第2のAOD3に入射することになり、第1のAOD2によるX軸走査焦点FXが第2のAOD3の位置に生じることになる。   According to the first lens optical system 12, the laser beam B that has been deflected and emitted from the first AOD 2 is parallel to the optical axis (scanning center optical axis) of the undeflected laser beam by the first lens 13. The beam is directed to the second lens 14 and then enters the second AOD 3 at the focal position of the second lens 14, so that the X-axis scanning focal point FX by the first AOD 2 is shifted to the second AOD 3. Position.

このため、図1に示されるように、第1のAOD2と第2のAOD3との各々による最大偏向角でのX軸走査焦点FXとY軸走査焦点FYとの間の、無偏向のレーザビームの光軸(走査中心光軸)方向の距離DFが極めて小さくなり、もしくは実質的に0(ゼロ)となってX軸走査焦点FXとY軸走査焦点FYとが一致して、それらX軸走査焦点FXとY軸走査焦点FYとが共に第1および第2のガルバノスキャナ6,7の近傍に位置し、あるいは図示しないがX軸走査焦点FXとY軸走査焦点FYとが共に第1および第2のガルバノスキャナ6,7の間に位置することから、図4に示されるように、X,Y軸ガルバノスキャナ6,7のガルバノミラーの反射面内にレーザビームBの全体が収まるとともに、図5に示されるように、第2のアパーチャグリル9の開口内にレーザビームBの全体が収まっている。   Therefore, as shown in FIG. 1, the undeflected laser beam between the X-axis scanning focal point FX and the Y-axis scanning focal point FY at the maximum deflection angle by each of the first AOD2 and the second AOD3. The distance DF in the direction of the optical axis (scanning center optical axis) becomes extremely small or substantially 0 (zero), so that the X-axis scanning focal point FX and the Y-axis scanning focal point FY coincide with each other. Both the focal point FX and the Y-axis scanning focal point FY are located in the vicinity of the first and second galvano scanners 6 and 7, or although not shown, both the X-axis scanning focal point FX and the Y-axis scanning focal point FY are both first and second. Since the laser beam B is located between the two galvano scanners 6 and 7, as shown in FIG. 4, the entire laser beam B fits within the reflection surface of the galvanometer mirrors of the X and Y axis galvano scanners 6 and 7. As shown in FIG. Entire laser beam B in the opening of the Chaguriru 9 is within.

従って、この実施形態のレーザ加工装置および、そのレーザ加工装置で上述の如くして穴空け加工を行うこの実施形態のレーザ加工方法によれば、極めて小径かつ多数の貫通穴の、加工対象物Wの表面の穴空け加工範囲全体に亘る微細な穴空け加工を短時間で行うことができ、しかもX軸走査焦点FXとY軸走査焦点FYとの間の光軸方向の距離DFが極めて小さくなり、もしくは実質的に0(ゼロ)となって、X軸走査焦点FXとY軸走査焦点FYとが共に、第1および第2のガルバノスキャナ6,7の近傍に位置していることから、第1および第2のガルバノスキャナ6,7の反射面内にレーザビームBが収まるので、X軸AOD2とY軸AOD3との各々による最大偏向角を有効活用して穴空け加工の加工効率を高めることができ、さらに、第2のアパーチャグリル9の開口内にレーザビームBが収まるので、fθレンズ8に入射されるレーザビームBの真円度を向上させて、穴空け加工する貫通穴の真円度を高めることができる。   Therefore, according to the laser processing apparatus of this embodiment and the laser processing method of this embodiment in which the laser processing apparatus performs the boring as described above, the processing object W having an extremely small diameter and a large number of through holes is provided. The drilling can be performed in a short time over the entire hole drilling range on the surface of the lens, and the distance DF in the optical axis direction between the X-axis scanning focal point FX and the Y-axis scanning focal point FY becomes extremely small. Or substantially 0 (zero), and since both the X-axis scanning focal point FX and the Y-axis scanning focal point FY are located near the first and second galvano scanners 6 and 7, Since the laser beam B falls within the reflection surfaces of the first and second galvanometer scanners 6 and 7, the maximum deflection angle by each of the X-axis AOD2 and the Y-axis AOD3 is effectively used to improve the drilling processing efficiency. Can be In addition, since the laser beam B falls within the opening of the second aperture grill 9, the roundness of the laser beam B incident on the fθ lens 8 is improved, and the roundness of the through hole to be drilled is increased. be able to.

図3は、図1に示される実施形態のレーザ加工装置の各部の具体的配置の一例を示す説明図であり、この例のレーザ加工装置は、図1に示される各構成を具えるのに加えて、第2のレンズ光学系5と第2のアパーチャグリル9との間に配置された反射ミラー15を具えており、この例のレーザ加工装置では、反射ミラー15で、第2のレンズ光学系5を概略水平に出射したレーザビームBを下向きに反射させて落とし込んで第2のアパーチャグリル9の開口に通した後、そのレーザビームBを第1および第2のガルバノスキャナ6,7に順次に入射させ、次いでfθレンズ8を介してそのfθレンズ8下方の加工対象物Wの表面に照射している。   FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a specific arrangement of each part of the laser processing apparatus of the embodiment shown in FIG. 1. The laser processing apparatus of this example has the components shown in FIG. In addition, the laser processing apparatus of the present embodiment includes a reflecting mirror 15 disposed between the second lens optical system 5 and the second aperture grill 9. After the laser beam B, which has been emitted from the system 5 substantially horizontally, is reflected downward, dropped and passed through the opening of the second aperture grill 9, the laser beam B is sequentially transmitted to the first and second galvano scanners 6, 7. And then irradiates the surface of the workpiece W below the fθ lens 8 via the fθ lens 8.

なお、ここでの加工対象物Wは、図示しないテーブルで水平方向に移動されてもよく、このようにすれば、極めて小径かつ多数の貫通穴の、加工対象物Wの表面の穴空け加工範囲全体に亘る微細な穴空け加工を、さらに短時間で行うことができる。   Note that the workpiece W here may be moved in a horizontal direction by a table (not shown), and in this case, an extremely small diameter and a large number of through holes are formed in a drilling processing area on the surface of the workpiece W. Fine drilling over the whole can be performed in a shorter time.

本発明は、上記実施形態に限定されず、請求の範囲の記載から逸脱しない範囲で種々の変更、修正が可能である。例えば、実施形態のレーザ加工装置およびレーザ加工方法ではX軸走査焦点FXとY軸走査焦点FYとが共に、第1および第2のガルバノスキャナ6,7の近傍またはそれらの間に位置しているが、これに代えて、X軸走査焦点FXとY軸走査焦点FYとが共に、第1のガルバノスキャナ6または第2のガルバノスキャナ7のガルバノミラーの回動軸上に位置してもよく、あるいはX軸走査焦点FXが第1のガルバノスキャナ6のガルバノミラーの回動軸上に位置するとともにY軸走査焦点FYが第2のガルバノスキャナ7のガルバノミラーの回動軸上に位置してもよい。   The present invention is not limited to the above embodiments, and various changes and modifications can be made without departing from the scope of the claims. For example, in the laser processing apparatus and the laser processing method of the embodiment, the X-axis scanning focal point FX and the Y-axis scanning focal point FY are both located near or between the first and second galvanometer scanners 6 and 7. Alternatively, both the X-axis scanning focal point FX and the Y-axis scanning focal point FY may be located on the rotation axis of the galvano mirror of the first galvano scanner 6 or the second galvano scanner 7. Alternatively, the X-axis scanning focal point FX may be located on the rotation axis of the galvanomirror of the first galvano scanner 6 and the Y-axis scanning focal point FY may be located on the rotation axis of the galvanomirror of the second galvano scanner 7. Good.

また、第1のレンズ光学系12における二枚のレンズ13,14は、上記実施形態のレーザ加工装置およびレーザ加工方法では互いに焦点距離が同一のものを組み合わせて用いたが、第2のレンズ光学系5のように互いに焦点距離が異なる二枚のレンズを組み合わせて用いてもよい。   Further, the two lenses 13 and 14 in the first lens optical system 12 are used in combination in the laser processing apparatus and the laser processing method of the above-described embodiment, with the same focal length. Two lenses having different focal lengths such as the system 5 may be used in combination.

1 第1のアパーチャグリル
2 第1のAOD(音響光学偏向器)
3 第2のAOD(音響光学偏向器)
4 マスク
5 第2のレンズ光学系
6 第1のガルバノスキャナ
7 第2のガルバノスキャナ
8 fθレンズ
9 第2のアパーチャグリル
10 1/2波長板
11 マスク
12 第1のレンズ光学系
13 第1のレンズ
14 第2のレンズ
15 反射ミラー
B レーザビーム
FX X軸走査焦点
FY Y軸走査焦点
W 加工対象物
1 First aperture grill 2 First AOD (acousto-optical deflector)
3 Second AOD (acousto-optic deflector)
Reference Signs List 4 mask 5 second lens optical system 6 first galvano scanner 7 second galvano scanner 8 fθ lens 9 second aperture grille 10 1/2 wavelength plate 11 mask 12 first lens optical system 13 first lens 14 Second lens 15 Reflecting mirror B Laser beam FX X-axis scanning focal point FY Y-axis scanning focal point W Workpiece

Claims (4)

加工対象物にレーザビームを照射して微細な穴空け加工を行うレーザ加工装置であって、
レーザ光源から出射されるレーザビームの光路上に互いに直列に配置されてそのレーザビームを順次に入射され、互いに直交する二軸方向に、各々入力された超音波の周波数に応じた角度で偏向させて出射させる、第1のAODおよび第2のAODと、
互いに直列に配置されるとともに、互いに直角な軸線周りにガルバノミラーが回動するように組み合わされて、第2のAODから出射されるレーザビームを順次に入射され、そのレーザビームを各々ガルバノミラーでの反射により偏向させる、第1のガルバノスキャナおよび第2のガルバノスキャナと、
第1のAODと第2のAODとの間のレーザビームの光路上に配置され、第1のAODから出射されるレーザビームの第1のAODの偏向方向の走査焦点を第2のAODの位置またはその近傍に位置させる第1のレンズ光学系と、
第2のAODと第1のガルバノスキャナとの間のレーザビームの光路上に配置され、第2のAODから出射されるレーザビームの第1のAODの偏向方向の走査焦点および第2のAODの偏向方向の走査焦点をそれぞれ第1のガルバノスキャナおよび第2のガルバノスキャナの何れか一方の位置またはその近傍に位置させる第2のレンズ光学系と、
第2のガルバノスキャナから出射されるレーザビームを加工対象物に垂直に入射させ、その加工対象物の位置で収束させるfθレンズと、
を具える。
A laser processing apparatus that performs a fine drilling process by irradiating a processing object with a laser beam,
The laser beams emitted from the laser light source are arranged in series on the optical path of the laser beam, and the laser beams are sequentially incident, and deflected in two axial directions orthogonal to each other at an angle according to the frequency of the inputted ultrasonic wave. A first AOD and a second AOD;
While being arranged in series with each other, the galvanomirrors are combined so as to rotate around axes perpendicular to each other, and laser beams emitted from the second AOD are sequentially incident, and the laser beams are respectively applied by the galvanomirrors. A first galvano scanner and a second galvano scanner, which are deflected by the reflection of
The laser beam emitted from the first AOD is disposed on the optical path of the laser beam between the first AOD and the second AOD, and the scanning focus of the laser beam emitted from the first AOD in the deflection direction of the first AOD is set to the position of the second AOD. Or a first lens optical system located in the vicinity thereof,
The laser beam emitted from the second AOD is arranged on the optical path of the laser beam between the second AOD and the first galvano scanner, and the scanning focal point of the laser beam emitted from the second AOD in the deflection direction of the first AOD and the second AOD. A second lens optical system that positions a scanning focal point in a deflection direction at or near one of the first galvano scanner and the second galvano scanner;
An fθ lens that causes a laser beam emitted from the second galvano scanner to be perpendicularly incident on a processing object and converge at a position of the processing object;
Equipped.
請求項1記載のレーザ加工装置であって、
前記第2のレンズ光学系は、第2のAODから出射されるレーザビームの第1のAODの偏向方向の走査焦点および第2のAODの偏向方向の走査焦点をそれぞれ第1のガルバノスキャナおよび第2のガルバノスキャナの間に位置させる。
The laser processing apparatus according to claim 1,
The second lens optical system sets a scanning focal point in the first AOD deflection direction and a scanning focal point in the second AOD deflection direction of the laser beam emitted from the second AOD to the first galvano scanner and the second galvano scanner, respectively. Between the two galvanometer scanners.
加工対象物にレーザビームを照射して微細な穴空け加工を行うレーザ加工方法であって、
レーザ光源から出射されるレーザビームを、そのレーザビームの光路上に互いに直列に配置されてそのレーザビームを順次に入射される第1のAODおよび第2のAODにより、互いに直交する二軸方向に、各々入力された超音波の周波数に応じた角度で偏向させて出射させることと、
第1のAODと第2のAODとの間のレーザビームの光路上に配置された第1のレンズ光学系により、第1のAODから出射されるレーザビームの第1のAODの偏向方向の走査焦点を第2のAODの位置またはその近傍に位置させることと、
第2のAODから出射されるレーザビームの光路上に互いに直列に配置されるとともに互いに直角な軸線周りにガルバノミラーが回動するように組み合わされて、第2のAODからのレーザビームを順次に入射される第1のガルバノスキャナおよび第2のガルバノスキャナにより、そのレーザビームをガルバノミラーでの反射で偏向させて出射させることと、
第2のAODと第1のガルバノスキャナとの間のレーザビームの光路上に配置された第2のレンズ光学系により、第2のAODから出射されるレーザビームの第1のAODの偏向方向の走査焦点および第2のAODの偏向方向の走査焦点をそれぞれ第1のガルバノスキャナおよび第2のガルバノスキャナの何れか一方の位置またはその近傍に位置させることと、
第2のガルバノスキャナから出射されるレーザビームをfθレンズにより、加工対象物に垂直に入射させ、その加工対象物の位置で収束させることと、
を含んでいる。
A laser processing method of irradiating a laser beam to a processing target to perform fine drilling processing,
Laser beams emitted from a laser light source are arranged in series on the optical path of the laser beam by a first AOD and a second AOD, which are sequentially incident on the laser beam, in two axial directions orthogonal to each other. Deflecting and emitting at an angle corresponding to the frequency of each input ultrasonic wave,
Scanning of a laser beam emitted from the first AOD in a deflection direction of the first AOD by a first lens optical system disposed on an optical path of the laser beam between the first AOD and the second AOD. Placing the focal point at or near the position of the second AOD;
The laser beams emitted from the second AOD are arranged in series on the optical path of the laser beam emitted from the second AOD, and are combined so that the galvanomirrors rotate about axes perpendicular to each other. The first and second galvano-scanners and the second galvano-scanner that irradiate the laser beam by deflecting the laser beam by reflection on a galvanomirror, and emitting the laser beam;
The second lens optical system disposed on the optical path of the laser beam between the second AOD and the first galvanometer scanner allows the laser beam emitted from the second AOD to be deflected in the direction of deflection of the first AOD. Positioning the scanning focal point and the scanning focal point in the deflection direction of the second AOD at or near one of the first galvano scanner and the second galvano scanner, respectively;
Making the laser beam emitted from the second galvano scanner perpendicularly incident on the object to be processed by the fθ lens, and converging the laser beam at the position of the object to be processed;
Contains.
請求項3に記載のレーザ加工方法であって、
前記第2のレンズ光学系により、第2のAODから出射されるレーザビームの第1のAODの偏向方向の走査焦点および第2のAODの偏向方向の走査焦点をそれぞれ第1のガルバノスキャナおよび第2のガルバノスキャナの間に位置させる。
The laser processing method according to claim 3, wherein
The second lens optical system sets the scanning focus in the deflection direction of the first AOD and the scanning focus in the deflection direction of the second AOD of the laser beam emitted from the second AOD to the first galvano scanner and the second galvano scanner, respectively. Between the two galvanometer scanners.
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