JP2020104167A - Laser processing device and beam rotator unit - Google Patents

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Naohisa Hayashi
尚久 林
徳武 佐島
Tokutake Sajima
徳武 佐島
前田 憲一
Kenichi Maeda
憲一 前田
栗山 規由
Noriyoshi Kuriyama
規由 栗山
透 熊谷
Toru Kumagai
透 熊谷
政二 清水
Seiji Shimizu
政二 清水
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Abstract

To realize taperless processing by trepanning processing.SOLUTION: In a processing device in which a beam rotator, a galvano-scanner and an fθ lens are provided in this order on an optical path of a laser beam from an emission source to a work-piece, operation for displacing the laser beam so that an irradiation position becomes a closed curve, such as a circle, as a scanning locus by the galvano-scanner, and operation for rotating an irradiation direction of the laser beam while inclining the irradiation direction by the beam rotator and the fθ lens are synchronized, and further, the laser beam enters the work-piece at an incident angle such that an outermost side of the laser beam passing range becomes perpendicular to the work-piece.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、レーザー光を用いて被加工物を加工する装置および当該装置に使用されるビームローテータユニットに関し、特に、被加工物に貫通穴を開ける加工を行う装置およびユニットに関する。 The present invention relates to an apparatus for processing a workpiece using a laser beam and a beam rotator unit used in the apparatus, and more particularly to an apparatus and a unit for processing a through hole in the workpiece.

レーザー光を用いた加工の一態様として、レーザービームを被加工物上で例えば円形に走査することにより、芯材を残しつつ穴あけ加工を行う、トレパニング加工が広く知られている。トレパニング加工は、レーザー光のビーム径より大きな平面サイズの穴を開ける加工、あるいはビーム径より大きな平面サイズの芯材を取り出す加工に、利用されている。 As one mode of processing using laser light, trepanning processing is widely known in which a laser beam is scanned on a workpiece in a circular shape, for example, to perform punching while leaving the core material. The trepanning process is used for forming a hole having a plane size larger than the beam diameter of laser light, or for taking out a core material having a plane size larger than the beam diameter.

一方で、レーザー光により加工対象物の表面に凹部を形成する技術であって、それぞれがサーボモータによって高速回転される入射角度調整用の一対のウェッジプリズムおよび回転半径調整用のウェッジプリズムに加え、無収差レンズであるグラディウムレンズを組み込んだビームローテータと、ガルバノスキャナを含む加工ヘッドとを備えるレーザー加工装置を用いることにより、凹部の側面の形状を制御する技術が、すでに公知である(例えば、特許文献1参照)。 On the other hand, a technique of forming a recess on the surface of the object to be processed by laser light, in addition to a pair of wedge prisms for adjusting the incident angle and wedge prisms for adjusting the radius of rotation, each of which is rotated at high speed by a servo motor A technique of controlling the shape of the side surface of the concave portion by using a laser processing device including a beam rotator incorporating a gradium lens which is an aplanatic lens and a processing head including a galvano scanner is already known (for example, See Patent Document 1).

特開2014−133242号公報JP, 2014-133242, A

被加工物にトレパニング加工による穴開けを行う場合において、厚み方向において穴径を均一にしたい、換言すれば、穴をテーパーレスな直柱状(例えば正円柱状)にしたいという、一定のニーズがある。 When drilling holes in a workpiece by trepanning, there is a certain need to make the hole diameter uniform in the thickness direction, in other words, to make the hole a taperless straight column (eg, a regular column). ..

しかしながら、被加工物の加工対象位置に焦点を一致させる態様にて鉛直下方に向けて照射した、もっとも一般的な照射態様のレーザービームによる走査によって、トレパニング加工を行う場合、穴の側面はテーパー状となり、直柱状の穴は得られない。 However, when the trepanning process is performed by scanning with the laser beam of the most general irradiation mode, which is irradiated vertically downward in such a manner that the focal point matches the processing target position of the workpiece, the side surface of the hole is tapered. Therefore, a columnar hole cannot be obtained.

一方で、特許文献1には、被加工物に対する凹部の形成に際して凹部の側面を被加工物の表面に対して垂直とする態様が開示されているが、テーパーレスなトレパニング加工については、何らの開示も示唆もなされてはいない。また、特許文献1に開示された加工装置は、ビームローテータに集光光学系として無収差レンズであるグラディウムレンズを設けることが必須の態様となっている。 On the other hand, Patent Document 1 discloses a mode in which the side surface of the concave portion is made perpendicular to the surface of the workpiece when forming the concave portion on the workpiece, but regarding the taperless trepanning processing, It has not been disclosed or suggested. Further, the processing device disclosed in Patent Document 1 has an essential aspect in which a beam rotator is provided with a gradium lens which is an aberration lens as a focusing optical system.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、トレパニング加工によるテーパーレスな穴開け加工を実現すること、ひいては、テーパー状態を制御可能なトレパニング加工を実現することを、目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to realize a taperless drilling process by a trepanning process, and further to realize a trepanning process in which a taper state can be controlled.

上記課題を解決するため、請求項1の発明は、被加工物に対しレーザー光を照射することにより前記被加工物を加工する装置であって、前記レーザー光の出射源と、加工に際し前記被加工物が水平に載置されるステージと、前記出射源から前記ステージに載置された前記被加工物に至るまでの前記レーザー光の光路上に、前記出射源の側から順次に設けられたビームローテータ、ガルバノスキャナ、およびfθレンズと、前記装置の各部の動作を制御する制御手段と、を備え、前記fθレンズを経た前記レーザー光は上方から前記被加工物に照射され、前記ビームローテータは、入射した前記レーザー光を入射方向と平行な位置にシフトさせるとともに、前記ビームローテータに対する前記レーザー光の入射方向を回転軸として回転させつつ出射し、前記ガルバノスキャナは前記レーザー光の前記被加工物における照射位置を変位可能に設けられ、前記レーザー光は、前記ビームローテータおよび前記ガルバノスキャナを経た前記レーザー光が前記fθレンズを経ることにより、前記照射位置に対する入射角を所定の角度に保ちつつ、前記照射位置に対する照射方向が回転させられ、前記制御手段は、前記ガルバノスキャナが前記レーザー光の前記照射位置をあらかじめ定めた閉曲線に沿って変位させる動作と、前記ビームローテータと前記fθレンズとによって、前記照射位置に対する前記レーザー光の前記照射方向を回転させる動作とを同期させる、ことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 is an apparatus for processing a workpiece by irradiating the workpiece with a laser beam, the source of the laser beam and the workpiece during processing. A stage on which a workpiece is placed horizontally, and an optical path of the laser beam from the emission source to the workpiece placed on the stage are sequentially provided from the side of the emission source. A beam rotator, a galvano scanner, and an fθ lens, and control means for controlling the operation of each part of the apparatus are provided, and the laser light that has passed through the fθ lens is irradiated onto the workpiece from above, and the beam rotator is , The incident laser beam is shifted to a position parallel to the incident direction, and is emitted while rotating the incident direction of the laser beam with respect to the beam rotator as a rotation axis, the galvano scanner is the workpiece of the laser beam. Is provided so that the irradiation position in the can be displaced, the laser light, while the laser light passing through the beam rotator and the galvano scanner passes through the fθ lens, while keeping the incident angle to the irradiation position at a predetermined angle, The irradiation direction with respect to the irradiation position is rotated, and the control means causes the galvano scanner to displace the irradiation position of the laser light along a predetermined closed curve, and the beam rotator and the fθ lens. The operation of rotating the irradiation direction of the laser light with respect to the irradiation position is synchronized.

請求項2の発明は、請求項1に記載のレーザー加工装置であって、前記レーザー光の通過範囲の最外側が前記被加工物に対して垂直となる入射角にて前記レーザー光を被加工物に入射させる、ことを特徴とする。 A second aspect of the present invention is the laser processing apparatus according to the first aspect, wherein the laser beam is processed at an incident angle such that an outermost side of a range through which the laser beam passes is perpendicular to the workpiece. The feature is that it is incident on an object.

請求項3の発明は、請求項2に記載のレーザー加工装置であって、前記制御手段は、前記ガルバノスキャナが前記レーザー光の前記照射位置をあらかじめ定めた円に沿って1周させる動作と、前記ビームローテータと前記fθレンズとによって、前記照射位置に対する前記レーザー光の前記照射方向を1回転させる動作とを同期させる、ことを特徴とする。 A third aspect of the present invention is the laser processing apparatus according to the second aspect, wherein the control unit causes the galvano scanner to make one round of the irradiation position of the laser light along a predetermined circle, The operation of rotating the irradiation direction of the laser light with respect to the irradiation position by one rotation is synchronized with the beam rotator and the fθ lens.

請求項4の発明は、請求項3に記載のレーザー加工装置であって、前記ステージが昇降自在に設けられてなり、前記制御手段は、前記レーザー光の前記照射位置の前記円に沿った変位が1周または複数周なされるタイミングごとに、前記ステージを移動させて、前記被加工物を上昇させる、ことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the laser processing apparatus according to the third aspect, the stage is provided so as to be able to move up and down, and the control means displaces the irradiation position of the laser light along the circle. The stage is moved and the workpiece is raised at every timing when one or more rounds are performed.

請求項5の発明は、被加工物に対しレーザー光を照射することにより前記被加工物を加工する装置に使用されるビームローテータユニットであって、前記レーザー光の光路上に、順次に設けられることとなるビームローテータ、ガルバノスキャナ、およびfθレンズと、前記ビームローテータユニットの各部の動作を制御する制御手段と、を備え、前記ビームローテータは、入射した前記レーザー光を入射方向と平行な位置にシフトさせるとともに、前記ビームローテータに対する前記レーザー光の入射方向を回転軸として回転させつつ出射し、前記ガルバノスキャナは前記レーザー光の前記被加工物における照射位置を変位可能に設けられ、前記レーザー光は、前記ビームローテータおよび前記ガルバノスキャナを経た前記レーザー光が前記fθレンズを経ることにより、前記照射位置に対する入射角を所定の角度に保ちつつ、前記照射位置に対する照射方向が回転させられ、前記制御手段は、前記ガルバノスキャナが前記レーザー光の前記照射位置をあらかじめ定めた閉曲線に沿って変位させる動作と、前記ビームローテータと前記fθレンズとによって、前記照射位置に対する前記レーザー光の前記照射方向を回転させる動作とを同期させる、ことを特徴とする。 The invention of claim 5 is a beam rotator unit used in an apparatus for processing a workpiece by irradiating the workpiece with a laser beam, the beam rotator unit being sequentially provided on an optical path of the laser beam. A beam rotator, a galvano scanner, and an fθ lens which are different from each other, and control means for controlling the operation of each part of the beam rotator unit are provided, and the beam rotator places the incident laser light in a position parallel to the incident direction. Along with shifting, the laser light is emitted while rotating with the incident direction of the laser light with respect to the beam rotator as a rotation axis, the galvano scanner is provided to be able to displace the irradiation position of the laser light on the workpiece, and the laser light is When the laser light that has passed through the beam rotator and the galvano scanner passes through the fθ lens, the irradiation direction with respect to the irradiation position is rotated while maintaining the incident angle with respect to the irradiation position at a predetermined angle, and the control means Is an operation in which the galvano scanner displaces the irradiation position of the laser light along a predetermined closed curve, and the beam rotator and the fθ lens rotate the irradiation direction of the laser light with respect to the irradiation position. It is characterized by synchronizing with the motion.

請求項1ないし請求項5の発明によれば、テーパーの状態を意図的に制御した、レーザー光による穴開け加工が実現される。 According to the inventions of claims 1 to 5, it is possible to realize the drilling by the laser beam, in which the taper state is intentionally controlled.

特に、請求項3および請求項4の発明によれば、テーパーレスな穴開け加工が実現される。 Particularly, according to the inventions of claims 3 and 4, taperless drilling is realized.

加工装置100の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows the structure of the processing apparatus 100 typically. ビームローテータ20およびfθレンズ40の役割を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the roles of a beam rotator 20 and an fθ lens 40. 加工装置100によるトレパニング加工の際の、レーザー光LBの様子を模式的に示す図である。6 is a diagram schematically showing a state of laser light LB during trepanning processing by processing apparatus 100. FIG. 加工装置100においてトレパニング加工を行うことで実現される、テーパーレス加工の進行の様子を示す模式断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the progress of taperless processing realized by performing trepanning processing in the processing apparatus 100. 実施例1において得られた貫通穴の拡大像を示す図である。5 is a diagram showing an enlarged image of a through hole obtained in Example 1. FIG. 実施例2において得られた貫通穴の拡大像を示す図である。5 is a diagram showing an enlarged image of a through hole obtained in Example 2. FIG. 実施例3において得られた貫通穴の拡大像を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an enlarged image of a through hole obtained in Example 3.

<加工装置の概要>
図1は、本実施の形態に係るトレパニング加工を行うための加工装置100の構成を模式的に示す図である。加工装置100は、レーザー光LBの出射源10と、ビームローテータ20と、ガルバノスキャナ30と、fθレンズ40と、装置各部の動作を制御する制御モジュール50と、被加工物(以下、ワークとも称する)Wが載置されるステージ70とを、主として備える。
<Outline of processing equipment>
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a processing apparatus 100 for performing trepanning processing according to the present embodiment. The processing apparatus 100 includes an emission source 10 of a laser beam LB, a beam rotator 20, a galvano scanner 30, an fθ lens 40, a control module 50 for controlling the operation of each part of the apparatus, and a workpiece (hereinafter, also referred to as a workpiece). ) The stage 70 on which W is mounted is mainly provided.

加工装置100においては、概略、出射源10からステージ70に載置されたワークWに至るレーザー光LBの光路において、ビームローテータ20とガルバノスキャナ30とfθレンズ40とが出射源10の側からこの順に設けられてなる。そして、制御モジュール50の制御のもと、出射源10から出射され、ビームローテータ20、ガルバノスキャナ30、およびfθレンズ40を順次に経たレーザー光LBが、ワークWに照射されることで、ワークWの加工が進行する。なお、図1においては、出射源10とビームローテータ20との間、および、ビームローテータ20とガルバノスキャナ30との間にそれぞれミラー61および62が設けられ、これらミラー61および62によってレーザー光LBを反射させることで、レーザー光LBの光路が曲げられているが、これは図示の都合によるものであって、必須の態様ではない。あるいは、加工装置100の構成の都合上、さらに多くのミラーが用いられ、レーザー光LBの光路がさらに曲げられる態様であってもよい。 In the processing apparatus 100, the beam rotator 20, the galvano scanner 30, and the fθ lens 40 are provided from the side of the emission source 10 in the optical path of the laser beam LB from the emission source 10 to the workpiece W placed on the stage 70. It is provided in order. Then, under the control of the control module 50, the laser light LB emitted from the emission source 10 and sequentially passed through the beam rotator 20, the galvano scanner 30, and the fθ lens 40 is applied to the workpiece W, whereby the workpiece W is irradiated. Processing proceeds. In FIG. 1, mirrors 61 and 62 are provided between the emission source 10 and the beam rotator 20, and between the beam rotator 20 and the galvano scanner 30, respectively, and the laser beams LB are emitted by these mirrors 61 and 62. The optical path of the laser light LB is bent by the reflection, but this is for convenience of illustration and is not an essential aspect. Alternatively, due to the configuration of the processing apparatus 100, more mirrors may be used and the optical path of the laser light LB may be further bent.

制御モジュール50は、出射源10からのレーザー光LBの出射のon/off動作や、ビームローテータ20の回転動作や、ガルバノスキャナ30の図示しないガルバノミラーの回転(あるいは揺動)動作や、ステージ70の昇降動作などを制御する。 The control module 50 turns on/off the emission of the laser light LB from the emission source 10, rotates the beam rotator 20, rotates (or swings) a galvano mirror (not shown) of the galvano scanner 30, and moves the stage 70. Controls the raising and lowering operations of the.

ステージ70は、加工に際してワークWが載置固定される部位である。ステージ70に載置されたワークWに対し、上方に位置するfθレンズ40からレーザー光LBが照射される。ステージ70は、少なくとも鉛直方向に昇降自在に設けられてなり、制御モジュール50からの駆動信号に応答して、昇降させられる。あるいはさらに、水平面内における2軸移動(並進)動作や回転動作が行えるように構成されてなる態様であってもよい。係る場合には、これらの動作も、制御モジュール50からの駆動信号に応答してなされることになる。 The stage 70 is a portion on which the work W is placed and fixed during processing. The work W placed on the stage 70 is irradiated with the laser light LB from the fθ lens 40 located above. The stage 70 is provided so that it can be raised and lowered at least in the vertical direction, and is raised and lowered in response to a drive signal from the control module 50. Alternatively, it may be configured so that biaxial movement (translation) operation and rotation operation in a horizontal plane can be performed. In such a case, these operations are also performed in response to the drive signal from the control module 50.

レーザー光LBとしては、ワークWの材質や厚み、所望する加工態様などに応じた種々の波長のものが選択されてよく、出射源10も、選択されたレーザー光LBを出射可能なものが用意されればよい。 As the laser light LB, those having various wavelengths depending on the material and thickness of the work W, the desired processing mode, etc. may be selected, and the emission source 10 is also capable of emitting the selected laser light LB. It should be done.

図2は、ビームローテータ20およびfθレンズ40の役割を説明するための図である。なお、図2においては、説明の簡単のため、本来はビームローテータ20とfθレンズ40の間の光路上に設けられるガルバノスキャナ30を省略している。また、レーザー光LBがビームローテータ20に(より詳細にはプリズム21に)入射する際の入射方向を軸AX1とする。 FIG. 2 is a diagram for explaining the roles of the beam rotator 20 and the fθ lens 40. Note that, in FIG. 2, for simplicity of explanation, the galvano scanner 30 originally provided on the optical path between the beam rotator 20 and the fθ lens 40 is omitted. Further, the incident direction when the laser light LB is incident on the beam rotator 20 (more specifically, on the prism 21) is the axis AX1.

図2に示すように、ビームローテータ20は、一対のプリズム21、22が中空モータ23の内部に組み込まれた構成を有する。一対のプリズム21、22は、プリズム21に対し軸AX1に沿って入射したレーザー光LBが当該軸AX1に平行に所定距離シフトした位置において、プリズム22から出射されるよう、中空モータ23に組み込まれてなる。換言すれば、一対のプリズム21、22は、ビームローテータ20からの出射時のレーザー光LBの光路位置が、該ビームローテータ20に対する入射時のレーザー光LBの光路位置から所定距離シフトするように、中空モータ23内に組み込まれてなる。 As shown in FIG. 2, the beam rotator 20 has a configuration in which a pair of prisms 21 and 22 are incorporated inside a hollow motor 23. The pair of prisms 21 and 22 is incorporated in the hollow motor 23 so that the laser light LB that has entered the prism 21 along the axis AX1 is emitted from the prism 22 at a position shifted by a predetermined distance in parallel to the axis AX1. It becomes. In other words, the pair of prisms 21 and 22 are arranged so that the optical path position of the laser light LB at the time of emission from the beam rotator 20 is shifted by a predetermined distance from the optical path position of the laser light LB at the time of incidence on the beam rotator 20. It is built in the hollow motor 23.

より詳細には、プリズム21からプリズム22に向かうレーザー光LBはいったん、軸AX1に対して所定の角度αだけ傾斜するが、プリズム22から(つまりはビームローテータ20から)外部に出射される際のレーザー光LBの出射方向は、軸AX1に平行となっている。 More specifically, the laser light LB traveling from the prism 21 to the prism 22 is once inclined by a predetermined angle α with respect to the axis AX1, but is emitted from the prism 22 (that is, from the beam rotator 20) to the outside. The emission direction of the laser light LB is parallel to the axis AX1.

これに加えて、ビームローテータ20においては、中空モータ23が矢印AR2に示すように軸AX1を回転軸として回転するようになっている。係る回転と上述のシフトとの組み合わせの結果、ビームローテータ20からのレーザー光LBの出射は、軸AX1と平行にかつ軸AX1の周りを回転する態様にて、なされることになる。 In addition to this, in the beam rotator 20, the hollow motor 23 is adapted to rotate about the axis AX1 as a rotation axis as shown by an arrow AR2. As a result of the combination of such rotation and the above-mentioned shift, the laser light LB is emitted from the beam rotator 20 in a manner of rotating in parallel with and around the axis AX1.

ガルバノスキャナ30の寄与を無視すると(あるいは、ガルバノスキャナ30がレーザー光LBの位置を変更しないとすると)、ビームローテータ20から出射されたレーザー光LBは、軸AX1と平行な状態を保って、軸AX1を軸中心として配置されてなるfθレンズ40に、入射することになる。fθレンズ40は、入射したレーザー光LBをワークWにおける軸AX1の延長線上の位置に向けて偏向するよう、設けられてなる。これにより、レーザー光LBは、所定の入射角βにてワークWに照射されることになる。 If the contribution of the galvano scanner 30 is ignored (or if the galvano scanner 30 does not change the position of the laser light LB), the laser light LB emitted from the beam rotator 20 is kept parallel to the axis AX1. It is incident on the fθ lens 40 which is arranged with AX1 as the axial center. The fθ lens 40 is provided so as to deflect the incident laser beam LB toward a position on the extension line of the axis AX1 in the work W. As a result, the laser light LB is irradiated onto the work W at the predetermined incident angle β.

ただし、上述のようにビームローテータ20は回転している。それゆえ、fθレンズ40に対するレーザー光LBの入射位置も軸AX1周りに回転し、これによりfθレンズ40からのレーザー光LBの出射位置も軸AX1周りに回転することになる。しかしながら、ビームローテータ20によってシフトされるレーザー光LBの光路位置は軸AX1に対して等方的であるので、レーザー光LBはワークWの同一位置に照射される。 However, the beam rotator 20 is rotating as described above. Therefore, the incident position of the laser light LB with respect to the fθ lens 40 also rotates around the axis AX1, and thus the emitting position of the laser light LB from the fθ lens 40 also rotates around the axis AX1. However, since the optical path position of the laser light LB shifted by the beam rotator 20 is isotropic with respect to the axis AX1, the laser light LB is applied to the same position of the work W.

以上のことはすなわち、ビームローテータ20とfθレンズ40は、ガルバノスキャナ30の寄与を無視すると、レーザー光LBを、ワークWの同一位置に対し所定の入射角度βを保ちつつ回転させながら入射させる作用を有していることを意味する。換言すれば、ビームローテータ20とfθレンズ40は、照射位置に対するレーザー光LBの入射の向きを絶えず違える回転させる作用を有しているともいえる。 That is, the beam rotator 20 and the fθ lens 40, when the contribution of the galvano scanner 30 is ignored, cause the laser beam LB to be incident on the same position of the work W while rotating while maintaining a predetermined incident angle β. Means having. In other words, it can be said that the beam rotator 20 and the fθ lens 40 have the effect of rotating the laser beam LB so that the direction of incidence of the laser light LB with respect to the irradiation position is constantly changed.

なお、実際の加工装置100においては、上述のように、ビームローテータ20とfθレンズ40の間の光路上にガルバノスキャナ30が設けられている。ガルバノスキャナ30は、制御モジュール50の制御のもと、ワークWに対するレーザー光LBの照射位置を図1において矢印AR1にて示すように任意の位置に変位させるために設けられてなる。より詳細には、ガルバノスキャナ30は、レーザー光LBの照射位置を水平2軸方向の所定範囲に変位自在に設けられてなる。そして、係るガルバノスキャナ30が動作することにより、レーザー光LBによるワークWの走査が可能となっている。係る場合において、ガルバノスキャナ30によるレーザー光LBの照射位置の変位(つまりはレーザー光LBによる走査)は、軸AX1を仮想的に、元の位置(ビームローテータ20にレーザー光LBが入射する際の位置)と平行な位置に変位させるものとみなせる。それゆえ、レーザー光LBの照射は、ガルバノスキャナ30の動作に応じた照射位置の変位と、上述したビームローテータ20とfθレンズ40の作用によって実現される、入射角度βを保った回転をしつつの当該照射位置への入射との組み合わせにより、なされることになる。 In the actual processing device 100, as described above, the galvano scanner 30 is provided on the optical path between the beam rotator 20 and the fθ lens 40. Under the control of the control module 50, the galvano scanner 30 is provided to displace the irradiation position of the laser beam LB on the work W to an arbitrary position as indicated by an arrow AR1 in FIG. More specifically, the galvano scanner 30 is provided so that the irradiation position of the laser beam LB can be displaced within a predetermined range in the two horizontal axis directions. The work W can be scanned by the laser beam LB by operating the galvano scanner 30. In such a case, the displacement of the irradiation position of the laser light LB by the galvano scanner 30 (that is, the scanning by the laser light LB) is virtually the original position (when the laser light LB is incident on the beam rotator 20) on the axis AX1. Position) can be regarded as a displacement parallel to the position. Therefore, the irradiation of the laser beam LB rotates while maintaining the incident angle β, which is realized by the displacement of the irradiation position according to the operation of the galvano scanner 30 and the action of the beam rotator 20 and the fθ lens 40 described above. This is done in combination with the incidence of the incident light on the irradiation position.

<トレパニング加工>
次に、上述した構成を有する加工装置100によるトレパニング加工について説明する。図3は、加工装置100によるトレパニング加工の際の、レーザー光LBの様子を模式的に示す図である。図4は、加工装置100においてトレパニング加工を行うことで実現される、テーパーレスな穴開け加工(以下、単にテーパーレス加工とも称する)の進行の様子を示す模式断面図である。
<trepanning processing>
Next, trepanning processing by the processing apparatus 100 having the above-described configuration will be described. FIG. 3 is a diagram schematically showing a state of the laser light LB at the time of trepanning processing by the processing device 100. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the progress of taperless drilling (hereinafter, also simply referred to as taperless processing) realized by performing trepanning processing in the processing apparatus 100.

以下においては、説明の簡単のため、図3に矢印AR4にて示すように、レーザー光LBの照射位置を(代表的には集光点Fを)所定の水平な円Cに沿って変位(周回)させる態様にて、すなわち、レーザー光LBによる走査軌跡が円Cとなる態様にて、トレパニング加工がなされる場合を対象とする。 In the following, for simplification of description, as shown by an arrow AR4 in FIG. 3, the irradiation position of the laser beam LB (typically the converging point F) is displaced along a predetermined horizontal circle C ( The case where the trepanning process is performed in a manner of (circulation), that is, in a manner in which the scanning locus by the laser beam LB becomes a circle C is targeted.

レーザー光LBの円Cに沿った変位(周回走査)は、制御モジュール50からの走査信号に基づきガルバノスキャナ30が駆動されることによって実現される。そして、本実施の形態に係る加工装置100においては、このガルバノスキャナ30によるレーザー光LBの円Cに沿った変位に、図3において矢印AR3にて示すようなビームローテータ20の回転によるレーザー光LBの照射の向きの変化を同期させた状態で、トレパニング加工を行うようになっている。 The displacement (circular scanning) of the laser beam LB along the circle C is realized by driving the galvano scanner 30 based on the scanning signal from the control module 50. Then, in the processing apparatus 100 according to the present embodiment, due to the displacement of the laser light LB by the galvano scanner 30 along the circle C, the laser light LB by the rotation of the beam rotator 20 as shown by an arrow AR3 in FIG. The trepanning process is performed in a state in which the change in the direction of irradiation is synchronized.

なお、実際の加工時には、ビームローテータ20とガルバノスキャナ30の同期が成立した状態で、制御モジュール50が出射源10に対しレーザー光LBの出射のon信号を発し、出射源10はこれに応答してレーザー光LBの出射を開始する。 At the time of actual processing, the control module 50 issues an on signal for emitting the laser beam LB to the emission source 10 in a state where the beam rotator 20 and the galvano scanner 30 are synchronized, and the emission source 10 responds to this. Then, the emission of the laser beam LB is started.

より詳細には、ビームローテータ20の動作により照射位置に対するレーザー光LBの照射方向が1回転する間に、ガルバノスキャナ30によりレーザー光LBが円C上をちょうど1回転するように、両者の動作が同期制御される。これは、中空モータ23が1回転するたびにビームローテータ20が発するタイミング信号を制御モジュール50が受け取るタイミングに応じて、制御モジュール50が、ガルバノスキャナ30に対し、円C上を1周する走査を実行させるための走査信号を与えることによって実現される。 More specifically, while the irradiation direction of the laser light LB with respect to the irradiation position makes one rotation by the operation of the beam rotator 20, both operations are performed so that the laser light LB makes exactly one rotation on the circle C by the galvano scanner 30. It is controlled synchronously. This is because the control module 50 causes the galvano scanner 30 to make one round of a circle C according to the timing at which the control module 50 receives the timing signal generated by the beam rotator 20 each time the hollow motor 23 makes one revolution. It is realized by giving a scanning signal for execution.

係る場合、レーザー光LBは、円C上において円Cを含む水平面に対して直交する仮想軸AX2を中心軸とする円錐状の包絡面CF内で回転しながら、円Cに沿って移動することになる。そして、円C上におけるレーザー光LBの照射位置と、包絡面CF内での回転位置(照射位置にするレーザー光の照射の向き)との関係によって、トレパニング加工の際の貫通穴の形状が定まることになる。 In such a case, the laser light LB must move along the circle C while rotating within the conical envelope surface CF having the virtual axis AX2 orthogonal to the horizontal plane including the circle C as the central axis on the circle C. become. Then, the shape of the through hole at the time of trepanning is determined by the relationship between the irradiation position of the laser light LB on the circle C and the rotational position (direction of irradiation of the laser light at the irradiation position) within the envelope surface CF. It will be.

テーパーレス加工は、その代表的な一態様である。すなわち、制御モジュール50によるビームローテータ20とガルバノスキャナ30との同期制御が、fθレンズ40から出射されたレーザー光LBが円C上のどの位置にある場合においても、当該レーザー光LBの通過範囲が円Cの内側に含まれ、かつ、当該通過範囲の最外側が円C上において円Cを含む水平面に対して直交する仮想軸AX2に沿う態様にて、つまりは当該通過範囲の最外側がワークWに対して垂直となる態様にて行われる場合には、テーパーレス加工が実現される。 The taperless processing is a typical example thereof. That is, the synchronous control of the beam rotator 20 and the galvano scanner 30 by the control module 50 makes the passing range of the laser beam LB irrespective of the position of the laser beam LB emitted from the fθ lens 40 on the circle C. In a mode that is included inside the circle C and the outermost side of the passing range is along the virtual axis AX2 that is orthogonal to the horizontal plane including the circle C on the circle C, that is, the outermost side of the passing range is the work. When it is performed in a mode perpendicular to W, taperless processing is realized.

なお、仮想軸AX2は、ガルバノスキャナ30によるレーザー光LBの照射位置の変位に伴い図2に示す仮想軸AX1が並行移動したものとも観念することができる。それゆえ、テーパーレス加工は、ガルバノスキャナ30によって移動する照射位置が円C上のどの位置にあるかによらず、レーザー光LBの通過範囲の最外側と光軸とのなす角がビームローテータ20によって実現される入射角βと一致する条件にて、レーザー光LBが傾けられることにより、実現されるともいえる。 It should be noted that the virtual axis AX2 can also be considered as a parallel movement of the virtual axis AX1 shown in FIG. 2 as the irradiation position of the laser beam LB by the galvano scanner 30 is displaced. Therefore, in the taperless processing, the angle formed between the outermost side of the passage range of the laser light LB and the optical axis is the beam rotator 20 regardless of the position on the circle C where the irradiation position moved by the galvano scanner 30 is located. It can be said that it is realized by inclining the laser light LB under the condition that coincides with the incident angle β realized by.

例として、図4(a)に示すような、図示を省略するステージ70上に水平に配置された板状のワークWに対し、その厚み方向に沿った加工予定面P(断面図である図4においては線状に示される)に沿って、上述した態様のテーパーレス加工により直径Dの正円柱状の穴を開けようとする場合を考えると、レーザー光LBはまず、その通過範囲の最外側がワークWに対して垂直となる入射角βにてレーザー光LBが入射する状態で、矢印AR5に示すように照射方向を回転させられつつ、矢印AR6にて示すように、その照射位置が加工予定面Pに沿って変位させられる。ただし、入射角βは、レーザー光の干渉や反射が起こらない角度であることが好ましい。また、必ずしもレーザー光LBの通過範囲の最外側がワークWに対して厳密に垂直である必要はなく、実用上は、垂直に近い角度であればよい。 As an example, as shown in FIG. 4A, with respect to a plate-shaped work W horizontally arranged on a stage 70 (not shown), a planned surface P (a cross-sectional view) along the thickness direction thereof. 4 is shown as a linear shape), considering the case where a hole having a regular cylindrical shape with a diameter D is to be bored by the taperless processing of the above-mentioned aspect, the laser beam LB is first set to the maximum in the passing range. In a state where the laser beam LB is incident at an incident angle β whose outside is perpendicular to the work W, while the irradiation direction is rotated as shown by an arrow AR5, the irradiation position is changed as shown by an arrow AR6. It is displaced along the scheduled surface P. However, the incident angle β is preferably an angle at which interference or reflection of laser light does not occur. Further, the outermost side of the passage range of the laser light LB does not necessarily need to be strictly perpendicular to the work W, and in practical use, it may be an angle close to perpendicular.

以降は、係る変位が少なくとも1周、あるいは複数周なされるタイミングごとに、換言すれば、ビームローテータ20がレーザー光LBを1回転あるいは複数回転させるタイミングごとに、制御モジュール50からの駆動信号に応答してステージ70が動作することで、ワークWが所定距離上昇させられる。これにより、厚み方向において集光点FがワークWの内部に入り込み、図4(b)に示すように、ワークWには、表面から厚み方向に向けて、加工予定面Pに沿った加工溝(加工痕)Gが徐々に形成されていくことになる。このとき、レーザー光LBの傾きや回転の仕方は、加工開始時のままであり、それゆえ、レーザー光LBが加工予定面Pの外にはみ出ることはない。なお、ワークWの上昇のタイミングは、ワークWの材質、レーザー光LBの強度等に応じて適宜に定められてよい。 Thereafter, in response to the drive signal from the control module 50 at each timing when the displacement is performed at least once or a plurality of times, in other words, at each timing when the beam rotator 20 makes one rotation or a plurality of rotations of the laser light LB. Then, the work W is raised by a predetermined distance by operating the stage 70. As a result, the converging point F enters the inside of the work W in the thickness direction, and as shown in FIG. 4B, the work W has a machining groove along the planned surface P from the surface toward the thickness direction. (Processing mark) G is gradually formed. At this time, the method of tilting and rotating the laser light LB is the same as that at the time of starting the processing, and therefore the laser light LB does not extend outside the planned surface P. The rising timing of the work W may be appropriately determined according to the material of the work W, the intensity of the laser light LB, and the like.

また、ステージ70の昇降は、fθレンズ40との相対的な昇降であればよく、ステージ70の昇降に代えて、あるいはステージ70の昇降と併せて、fθレンズ40を含む光学系を当該光学系内の光学的距離を変えることなく昇降させる態様であってもよい。 The stage 70 may be moved up and down as long as the stage 70 is moved up and down relative to the fθ lens 40. It may be a mode of moving up and down without changing the optical distance inside.

あるいは、ガルバノスキャナ30の動作によるレーザー光LBの周回走査と、ステージ70の動作によるワークWの上昇とが、同期的に行われる態様であってもよい。係る場合、レーザー光LBの集光点Fは、螺旋状の軌跡を描きつつワークWの内部に入り込んでいくことになる。 Alternatively, the circular scanning of the laser beam LB by the operation of the galvano scanner 30 and the raising of the work W by the operation of the stage 70 may be performed in a synchronized manner. In this case, the focal point F of the laser light LB enters the inside of the work W while drawing a spiral locus.

レーザー光LBの周回走査とワークWの上昇とが繰り返されることで、最終的には、図4(c)に示すように、溝Gが、加工予定面Pに沿ってワークWを貫通する。そして、矢印AR7にて示すように溝Gにて囲まれた円柱状の部分を離脱させれば、図4(d)に示すように、側面SがワークWの表面Waと裏面Wbの双方に対し垂直である貫通穴Hが形成される。つまりは、テーパーレス加工が完了する。 By repeating the orbital scanning of the laser beam LB and the raising of the work W, the groove G finally penetrates the work W along the planned surface P as shown in FIG. 4C. Then, by removing the cylindrical portion surrounded by the groove G as shown by the arrow AR7, the side surface S becomes both the front surface Wa and the back surface Wb of the work W as shown in FIG. 4D. A through hole H which is perpendicular to the above is formed. That is, the taperless processing is completed.

なお、ワークWの厚みが薄い場合には、このようにステージ70を動作させてワークWを上方に移動させずとも、溝部Gを加工予定面Pに沿って表面Waから裏面Wbへと貫通させることが可能である。 When the thickness of the work W is small, the groove G is penetrated from the front surface Wa to the back surface Wb along the planned surface P without moving the work W upward by moving the stage 70 in this way. It is possible.

ところで、円柱状の貫通孔を開ける場合にはレーザー光LBの走査軌跡を円とする必要があるが、走査軌跡のなす閉曲線(多角形含む)の形状を違えることで、他の形状の貫通孔を開けることも可能である。例えば、レーザー光LBによる走査軌跡が矩形状となるようにガルバノスキャナ30を制御すれば、矩形の貫通穴を形成する加工も可能であり、その際に、レーザー光LBの通過範囲の最外側がワークWに対して垂直となる入射角にてレーザー光LBをワークWに入射させる、という関係をみたすようにすれば、係る矩形の貫通穴をテーパーレスとすることも可能である。 By the way, when forming a cylindrical through hole, it is necessary to make the scanning locus of the laser beam LB circular, but by changing the shape of the closed curve (including polygon) formed by the scanning locus, the through holes of other shapes can be formed. It is also possible to open. For example, if the galvano scanner 30 is controlled so that the scanning locus by the laser light LB becomes a rectangular shape, it is possible to perform processing to form a rectangular through hole. If the laser light LB is incident on the work W at an incident angle that is perpendicular to the work W, the rectangular through hole can be tapered.

以上、説明したように、本実施の形態によれば、出射源から被加工物に至るレーザー光の光路において、ビームローテータとガルバノスキャナとfθレンズとがこの順に設けられた加工装置において、ガルバノスキャナによって、照射位置が例えば円などの閉曲線が走査軌跡となるようにレーザー光を変位させる動作と、ビームローテータとfθレンズとによって、レーザー光の照射方向を傾けつつ当該照射方向を回転させる動作とを同期させ、さらに、レーザー光の通過範囲の最外側が被加工物に対して垂直となる入射角にてレーザー光が被加工物に入射するようにすることで、被加工物に対しテーパーレスな穴開け加工を行うことができる。 As described above, according to the present embodiment, in the processing apparatus in which the beam rotator, the galvano scanner, and the fθ lens are provided in this order in the optical path of the laser light from the emission source to the workpiece, the galvano scanner is used. The operation of displacing the laser light so that the irradiation position becomes a scanning locus of a closed curve such as a circle, and the operation of rotating the irradiation direction by tilting the irradiation direction of the laser light by the beam rotator and the fθ lens. By synchronizing and making the laser light incident on the work piece at an incident angle such that the outermost side of the laser light passage range is perpendicular to the work piece, there is no taper to the work piece. Drilling can be performed.

<変形例>
上述の実施の形態においては、テーパーレス加工を実現するべく、レーザー光の通過範囲の最外側が被加工物に対して垂直となる入射角にてレーザー光を入射するようにしていたが、これに代わり、レーザー光の通過範囲の最内側が被加工物に対して垂直となる入射角にてレーザー光を入射させる、上述の実施の形態とは逆位相となる態様にて、レーザー光を入射させた場合には、貫通穴がテーパー状となる穴開け加工を、好ましくは、テーパーの形状を制御した加工を、意図的に行うことが出来る。さらには、レーザー光の傾斜状態を、加工全体を通して、あるいは加工の途中で段階的にまたは連続的に違えることで、種々の穴形状の穴開け加工を行うことができる。これはすなわち、レーザー光の傾斜状態を制御することで、テーパーの状態を意図的に制御した穴開け加工が行えることを意味する。
<Modification>
In the above-described embodiment, in order to realize the taperless processing, the laser light is incident at an incident angle such that the outermost side of the laser light passage range is perpendicular to the workpiece. Instead, the laser light is made incident at an incident angle such that the innermost side of the laser light passage range is perpendicular to the workpiece, and the laser light is made incident in a phase opposite to that of the above-described embodiment. In such a case, it is possible to intentionally perform a drilling process in which the through hole has a tapered shape, preferably, a tapered shape is controlled. Further, by varying the tilted state of the laser beam throughout the processing, or stepwise or continuously during the processing, it is possible to perform drilling of various hole shapes. This means that by controlling the tilted state of the laser light, it is possible to perform the punching process while intentionally controlling the tapered state.

(実施例1)
本実施例では厚さ0.62mmのアルミナセラミックス板に対して、直径200μmの穴開け加工を行った。加工条件は以下の通りとした。
レーザー条件→波長=532nm、パルス幅<50ps、繰り返し周波数=100kHz、出力=7.5W;
ビームローテータ回転数=10000rpm;
z軸送りピッチ=12μm。
(Example 1)
In this example, a hole having a diameter of 200 μm was drilled in an alumina ceramic plate having a thickness of 0.62 mm. The processing conditions were as follows.
Laser condition→wavelength=532 nm, pulse width<50 ps, repetition frequency=100 kHz, output=7.5 W;
Beam rotator rotation speed=10000 rpm;
Z-axis feed pitch=12 μm.

図5は、加工によって得られた貫通穴の拡大像を示す図である。図5(a)は貫通穴を通る断面でアルミナセラミックス板を分断した後、貫通穴を側方から見た像であり、図5(b)は係る分断後のアルミナセラミックス板の表面の像である。 FIG. 5 is a diagram showing an enlarged image of a through hole obtained by processing. FIG. 5(a) is an image of the alumina ceramic plate viewed from the side after cutting the alumina ceramic plate in a cross section passing through the through hole, and FIG. 5(b) is an image of the surface of the alumina ceramic plate after the cutting. is there.

図5からは、テーパーレスな貫通穴が良好に形成されていることが確認される。 From FIG. 5, it is confirmed that the taperless through hole is well formed.

(実施例2)
本実施例では厚さ0.36mmのSiC板に対して、直径300μmの穴開け加工を行った。加工条件は以下の通りとした。
レーザー条件→波長=532nm、パルス幅<15ns、繰り返し周波数=80kHz、出力=4.0W;
ビームローテータ回転数=5000rpm;
z軸送りピッチ=20μm。
(Example 2)
In this embodiment, a SiC plate having a thickness of 0.36 mm was perforated with a diameter of 300 μm. The processing conditions were as follows.
Laser condition→wavelength=532 nm, pulse width<15 ns, repetition frequency=80 kHz, output=4.0 W;
Beam rotator rotation speed = 5000 rpm;
Z-axis feed pitch=20 μm.

図6は、加工によって得られた貫通穴の拡大像を示す図である。図6(a)は貫通穴を通る断面でSiC板を分断した後、貫通穴を側方から見た像であり、図6(b)は貫通穴形成後のSiC板の表面の像である。 FIG. 6 is a diagram showing an enlarged image of a through hole obtained by processing. FIG. 6(a) is an image of the side surface of the through hole after the SiC plate is cut along the cross section passing through the through hole, and FIG. 6(b) is an image of the surface of the SiC plate after the through hole is formed. ..

図6からは、テーパーレスな貫通穴が良好に形成されていることが確認される。 From FIG. 6, it is confirmed that the taperless through hole is well formed.

(実施例3)
本実施例では厚さ0.49mmのSi板に対して、直径500μmの穴開け加工を行った。加工条件は以下の通りとした。
レーザー条件→波長=532nm、パルス幅<15ns、繰り返し周波数=50kHz、出力=7.5W;
ビームローテータ回転数=5000rpm;
z軸送りピッチ=60μm。
(Example 3)
In this example, a Si plate having a thickness of 0.49 mm was perforated with a diameter of 500 μm. The processing conditions were as follows.
Laser condition→wavelength=532 nm, pulse width<15 ns, repetition frequency=50 kHz, output=7.5 W;
Beam rotator rotation speed = 5000 rpm;
Z-axis feed pitch=60 μm.

図7は、加工によって得られた貫通穴の拡大像を示す図である。図7(a)は貫通穴を通る断面でSi板を分断した後、貫通穴を側方から見た像であり、図7(b)は貫通穴形成後のSi板の表面の像である。 FIG. 7 is a diagram showing an enlarged image of a through hole obtained by processing. FIG. 7A is an image of the Si plate viewed from the side after dividing the Si plate in a cross section passing through the through hole, and FIG. 7B is an image of the surface of the Si plate after the through hole is formed. ..

図7からは、テーパーレスな貫通穴が良好に形成されていることが確認される。 From FIG. 7, it is confirmed that the taperless through hole is well formed.

10 出射源
20 ビームローテータ
21、22 プリズム
23 中空モータ
30 ガルバノスキャナ
40 fθレンズ
50 制御モジュール
70 ステージ
100 加工装置
LB レーザー光
F 集光点
H 貫通穴
P 加工予定面
W ワーク
10 Output Source 20 Beam Rotator 21, 22 Prism 23 Hollow Motor 30 Galvano Scanner 40 fθ Lens 50 Control Module 70 Stage 100 Processing Device LB Laser Light F Focusing Point H Through Hole P Planned Surface W Workpiece

Claims (5)

被加工物に対しレーザー光を照射することにより前記被加工物を加工する装置であって、
前記レーザー光の出射源と、
加工に際し前記被加工物が水平に載置されるステージと、
前記出射源から前記ステージに載置された前記被加工物に至るまでの前記レーザー光の光路上に、前記出射源の側から順次に設けられたビームローテータ、ガルバノスキャナ、およびfθレンズと、
前記装置の各部の動作を制御する制御手段と、
を備え、
前記fθレンズを経た前記レーザー光は上方から前記被加工物に照射され、
前記ビームローテータは、入射した前記レーザー光を入射方向と平行な位置にシフトさせるとともに、前記ビームローテータに対する前記レーザー光の入射方向を回転軸として回転させつつ出射し、
前記ガルバノスキャナは前記レーザー光の前記被加工物における照射位置を変位可能に設けられ、
前記レーザー光は、前記ビームローテータおよび前記ガルバノスキャナを経た前記レーザー光が前記fθレンズを経ることにより、前記照射位置に対する入射角を所定の角度に保ちつつ、前記照射位置に対する照射方向が回転させられ、
前記制御手段は、前記ガルバノスキャナが前記レーザー光の前記照射位置をあらかじめ定めた閉曲線に沿って変位させる動作と、前記ビームローテータと前記fθレンズとによって、前記照射位置に対する前記レーザー光の前記照射方向を回転させる動作とを同期させる、
ことを特徴とする、レーザー加工装置。
A device for processing a workpiece by irradiating the workpiece with a laser beam,
An emission source of the laser light,
A stage on which the workpiece is placed horizontally during processing,
A beam rotator, a galvano scanner, and an fθ lens sequentially provided from the side of the emission source on the optical path of the laser light from the emission source to the workpiece mounted on the stage,
Control means for controlling the operation of each part of the device,
Equipped with
The laser beam that has passed through the fθ lens is applied to the workpiece from above,
The beam rotator shifts the incident laser light to a position parallel to the incident direction, and emits while rotating the incident direction of the laser light with respect to the beam rotator as a rotation axis.
The galvano scanner is provided so that the irradiation position of the laser light on the workpiece can be displaced.
The laser light is rotated in the irradiation direction with respect to the irradiation position while keeping the incident angle with respect to the irradiation position at a predetermined angle by the laser light passing through the beam rotator and the galvano scanner through the fθ lens. ,
The control means causes the galvano scanner to displace the irradiation position of the laser light along a predetermined closed curve, and the irradiation direction of the laser light with respect to the irradiation position by the beam rotator and the fθ lens. Synchronize with the action of rotating
A laser processing device characterized in that
請求項1に記載のレーザー加工装置であって、
前記レーザー光の通過範囲の最外側が前記被加工物に対して垂直となる入射角にて前記レーザー光を被加工物に入射させる、
ことを特徴とする、レーザー加工装置。
The laser processing apparatus according to claim 1, wherein
Injecting the laser light into the work piece at an incident angle such that the outermost side of the passage range of the laser light is perpendicular to the work piece.
A laser processing device characterized in that
請求項2に記載のレーザー加工装置であって、
前記制御手段は、前記ガルバノスキャナが前記レーザー光の前記照射位置をあらかじめ定めた円に沿って1周させる動作と、前記ビームローテータと前記fθレンズとによって、前記照射位置に対する前記レーザー光の前記照射方向を1回転させる動作とを同期させる、
ことを特徴とする、レーザー加工装置。
The laser processing apparatus according to claim 2, wherein
The control means causes the galvano scanner to make one round of the irradiation position of the laser light along a predetermined circle, and the irradiation of the laser light to the irradiation position by the beam rotator and the fθ lens. Synchronize the action of rotating the direction once,
A laser processing device characterized in that
請求項3に記載のレーザー加工装置であって、
前記ステージが昇降自在に設けられてなり、
前記制御手段は、前記レーザー光の前記照射位置の前記円に沿った変位が1周または複数周なされるタイミングごとに、前記ステージを移動させて、前記被加工物を上昇させる、
ことを特徴とする、レーザー加工装置。
The laser processing apparatus according to claim 3, wherein
The stage is provided so that it can move up and down,
The control means moves the stage and raises the workpiece at every timing when the irradiation position of the laser light along the circle is displaced once or plural times.
A laser processing device characterized in that
被加工物に対しレーザー光を照射することにより前記被加工物を加工する装置に使用されるビームローテータユニットであって、
前記レーザー光の光路上に、順次に設けられることとなるビームローテータ、ガルバノスキャナ、およびfθレンズと、前記ビームローテータユニットの各部の動作を制御する制御手段と、を備え、
前記ビームローテータは、入射した前記レーザー光を入射方向と平行な位置にシフトさせるとともに、前記ビームローテータに対する前記レーザー光の入射方向を回転軸として回転させつつ出射し、
前記ガルバノスキャナは前記レーザー光の前記被加工物における照射位置を変位可能に設けられ、
前記レーザー光は、前記ビームローテータおよび前記ガルバノスキャナを経た前記レーザー光が前記fθレンズを経ることにより、前記照射位置に対する入射角を所定の角度に保ちつつ、前記照射位置に対する照射方向が回転させられ、
前記制御手段は、前記ガルバノスキャナが前記レーザー光の前記照射位置をあらかじめ定めた閉曲線に沿って変位させる動作と、前記ビームローテータと前記fθレンズとによって、前記照射位置に対する前記レーザー光の前記照射方向を回転させる動作とを同期させる、
ことを特徴とする、ビームローテータユニット。

A beam rotator unit used in an apparatus for processing a workpiece by irradiating the workpiece with a laser beam,
A beam rotator, a galvano scanner, and an fθ lens that are sequentially provided on the optical path of the laser beam; and a control unit that controls the operation of each part of the beam rotator unit,
The beam rotator shifts the incident laser light to a position parallel to the incident direction, and emits while rotating the incident direction of the laser light with respect to the beam rotator as a rotation axis.
The galvano scanner is provided so that the irradiation position of the laser light on the workpiece can be displaced.
The laser light is rotated in the irradiation direction with respect to the irradiation position while keeping the incident angle with respect to the irradiation position at a predetermined angle by the laser light passing through the beam rotator and the galvano scanner through the fθ lens. ,
The control means causes the galvano scanner to displace the irradiation position of the laser light along a predetermined closed curve, and the irradiation direction of the laser light with respect to the irradiation position by the beam rotator and the fθ lens. Synchronize with the action of rotating
Beam rotator unit, which is characterized by

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