JP3114533B2 - Laser drilling apparatus and laser drilling method - Google Patents
Laser drilling apparatus and laser drilling methodInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はレーザ加工装置及び加工
方法に関し、特に穴あけ加工を目的とし、その加工スピ
ードを向上させることができるように改良されたレーザ
穴あけ加工装置及びレーザ穴あけ加工方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser processing apparatus and processing.
A method, in particular a drilling and purpose, improved so that it can improve the machining speed laser
The present invention relates to a drilling apparatus and a laser drilling method .
【0002】[0002]
【従来の技術】穴あけ加工を主目的としたレーザ加工装
置は、ワークを搭載するステージをX軸方向、Y軸方向
に水平移動可能な、いわゆるX−Yステージを備えたも
のが一般的である。このレーザ加工装置は、X−Yステ
ージによりワークを移動させることでパルス状のレーザ
ビームによる加工位置を変える。このため、X−Yステ
ージによるポジショニングに時間がかかり、加工スピー
ドに制限がある。便宜上、このレーザ加工装置を第1の
方式と呼ぶ。2. Description of the Related Art Generally, a laser processing apparatus mainly for drilling is provided with a so-called XY stage capable of horizontally moving a stage on which a work is mounted in an X-axis direction and a Y-axis direction. . This laser processing apparatus changes a processing position by a pulsed laser beam by moving a work by an XY stage. For this reason, it takes time for positioning by the XY stage, and there is a limit to the processing speed. For convenience, this laser processing apparatus is referred to as a first method.
【0003】これに対し、図3に示すように、ガルバノ
スキャナを用いてレーザビームを振らせることで加工ス
ピードの向上を図ったレーザ加工装置が提供されてい
る。簡単に説明すると、レーザ発振器41から出力され
たレーザビームを、バリアブルアッテネータ42、エキ
スパンダ43、ミラー44を経由させてマスク45に導
く。マスク45を通過したパルス状のレーザ光はレンズ
46を経てダイクロイックミラー47により下方に反射
される。ダイクロイックミラー47で反射されたレーザ
光は、第1のガルバノスキャナ48、第2のガルバノス
キャナ49により振られる。このことにより、レーザ光
はfθレンズ50を通して加工領域に配置されたワーク
51上に設定されたフィールド52の全域にわたるよう
に振られる。On the other hand, as shown in FIG. 3, there is provided a laser processing apparatus in which a laser beam is oscillated using a galvano scanner to improve the processing speed. In brief, a laser beam output from a laser oscillator 41 is guided to a mask 45 via a variable attenuator 42, an expander 43, and a mirror 44. The pulsed laser light that has passed through the mask 45 is reflected downward by a dichroic mirror 47 via a lens 46. The laser light reflected by the dichroic mirror 47 is oscillated by a first galvano scanner 48 and a second galvano scanner 49. As a result, the laser light is swung through the fθ lens 50 so as to cover the entire area of the field 52 set on the work 51 arranged in the processing area.
【0004】なお、ワーク51はX−Yステージ53上
に載置されているが、ここではX−Yステージ53の駆
動系についての図示、説明は省略する。また、ダイクロ
イックミラー47の上方には、レンズ54、CCDカメ
ラ55によりワーク51の位置決めを行うアライメント
系が設けられているが、これも説明は省略する。便宜
上、このレーザ加工装置を第2の方式と呼ぶ。The work 51 is placed on the XY stage 53, but illustration and description of the drive system of the XY stage 53 are omitted here. Further, an alignment system for positioning the work 51 by the lens 54 and the CCD camera 55 is provided above the dichroic mirror 47, but the description is also omitted. For convenience, this laser processing apparatus is referred to as a second method.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】この第2の方式では、
ワーク51上のフィールド52に対してレーザ光を振ら
せることで加工を行った後、X−Yステージ53により
次のワークを加工領域に配置する。このような第2の方
式によれば、第1、第2のガルバノスキャナ48,49
とX−Yステージ53との組み合わせにより加工スピー
ドの向上を図ることができるが、加工面積に制約があ
る。加工面積を広くするにはfθレンズ50の径を大き
くすれば良いが、大口径のfθレンズは高価格であるの
で、コスト上の問題が生ずる。In this second method,
After processing is performed by oscillating the laser beam on the field 52 on the work 51, the next work is arranged in the processing area by the XY stage 53. According to the second method, the first and second galvanometer scanners 48 and 49 are used.
The processing speed can be improved by combining the XY stage 53 and the XY stage 53, but the processing area is limited. To increase the processing area, it is sufficient to increase the diameter of the fθ lens 50. However, since a large aperture fθ lens is expensive, there is a problem in cost.
【0006】参考のため、図2に前述した従来の第1、
第2の方式による加工時間の試算値を示す。図2におい
て、フィールドサイズは各フィールドの1辺の寸法であ
り、ステージステップ時間はX−Yステージ調整時間×
フィールド数、ステージ通信時間は通信時間×フィール
ド数、スキャン時間は1フィールド内の穴の位置決め時
間×フィールド数を表わすものとする。第1の方式では
フィールドサイズ0.1mmで7515(sec)を要
し、第2の方式ではフィールドサイズ50mmで302
(sec)に短縮され、フィールドサイズを50mmか
ら200mmと大きくした場合には249(sec)で
あった。[0006] For reference, FIG.
The estimated value of the processing time according to the second method is shown. In FIG. 2, the field size is the dimension of one side of each field, and the stage step time is XY stage adjustment time ×
The number of fields and the stage communication time represent the communication time × the number of fields, and the scan time represents the hole positioning time within one field × the number of fields. The first method requires 7515 (sec) at a field size of 0.1 mm, and the second method requires 302 at a field size of 50 mm.
(Sec) and 249 (sec) when the field size was increased from 50 mm to 200 mm.
【0007】本発明は上記の第2の方式の利点を生かし
て加工スピードを更に向上させることのできるレーザ穴
あけ加工装置及び穴あけ加工方法を提供しようとするも
のである。According to the present invention, there is provided a laser hole capable of further improving the processing speed by taking advantage of the above-mentioned second method.
Processing apparatus and drilling methods opened is intended to provide.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、レーザ
光を1つ以上のハーフミラーを経由させて複数の経路に
分岐し、分岐したレーザ光をそれぞれ、加工レンズとし
てのfθレンズの入射側に配置した複数のガルバノスキ
ャナ系に導き、該複数のガルバノスキャナ系により振ら
れたレーザ光をそれぞれ、1つのfθレンズにおいて前
記分岐されたレーザ光に対応して設定された分割領域を
通して加工領域に同時に照射するようにしたことを特徴
とするレーザ穴あけ加工装置が得られる。According to the present invention, a laser beam is branched into a plurality of paths via one or more half mirrors, and each of the branched laser beams is incident on an fθ lens as a processing lens. led to a plurality of galvano scanners system arranged on the side, the laser beam swung by the plurality of optical scanner system, respectively, before the one fθ lens
A laser drilling apparatus is characterized in that the laser beam is simultaneously irradiated on the processing area through the divided area set corresponding to the branched laser light .
【0009】本発明によればまた、レーザ光を1つ以上
のハーフミラーを経由させて複数の経路に分岐し、分岐
したレーザ光をそれぞれ、加工レンズとしてのfθレン
ズの入射側に配置した複数のガルバノスキャナ系に導
き、該複数のガルバノスキャナ系により振られたレーザ
光をそれぞれ、1つのfθレンズにおいて前記分岐され
たレーザ光に対応して設定された分割領域を通して加工
領域に同時に照射して同時加工を行うことを特徴とする
レーザ穴あけ加工方法が提供される。 According to the present invention, one or more laser beams are emitted.
Through multiple half-mirrors and branch
The laser beams thus obtained are respectively used as fθ lenses as processing lenses.
To multiple galvanometer scanners located on the entrance side of the
Lasers oscillated by the plurality of galvano scanner systems
The light is split by one fθ lens
Through the divided area set according to the laser beam
Simultaneous processing by irradiating the area simultaneously
A laser drilling method is provided.
【0010】[0010]
【実施例】図1を参照して、本発明の一実施例によるレ
ーザ穴あけ加工装置について説明する。図1において、
図示しないレーザ発振器からのパルス状のレーザ光をマ
スク10を通し、ハーフミラー11で分岐する。ハーフ
ミラー11の透過光はダイクロイックミラー12に導
く。ハーフミラー11、ダイクロイックミラー12の反
射光はそれぞれ、それらの下方に配置されたミラー1
3,14に導かれる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A laser drilling apparatus according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG.
A pulsed laser beam from a laser oscillator (not shown) passes through a mask 10 and is branched by a half mirror 11. The light transmitted through the half mirror 11 is guided to the dichroic mirror 12. The reflected lights of the half mirror 11 and the dichroic mirror 12 are respectively reflected by mirrors 1 arranged below them.
It is led to 3,14.
【0011】本発明においては、ミラー13の反射光
は、第1のガルバノスキャナ系を構成する第1、第2の
ガルバノスキャナ16,17を介してfθレンズ15の
半分の領域に導入する。一方、ミラー14の反射光は、
第2のガルバノスキャナ系を構成する第3、第4のガル
バノスキャナ18,19を介してfθレンズ15の残り
半分の領域に導入するようにしている。このようにする
には、第1、第3のガルバノスキャナ16,18を、f
θレンズ15の入射側において中心軸に関して対称に配
置し、第2、第4のガルバノスキャナ17,19も同様
に対称配置とすれば良い。なお、第1、第2のガルバノ
スキャナ16,17の組み合わせと、第3、第4のガル
バノスキャナ18,19の組み合わせは、図3に示した
ような従来のものと同じで良い。In the present invention, the reflected light from the mirror 13 is introduced into a half area of the fθ lens 15 via the first and second galvano scanners 16 and 17 constituting the first galvano scanner system. On the other hand, the reflected light of the mirror 14 is
The light is introduced into the remaining half area of the fθ lens 15 via the third and fourth galvano scanners 18 and 19 constituting the second galvano scanner system. To do so, the first and third galvanometer scanners 16 and 18 are set to f
What is necessary is just to arrange | position symmetrically with respect to a center axis at the entrance side of (theta) lens 15, and to make the 2nd and 4th galvano scanners 17 and 19 symmetrically arrange | positioned similarly. The combination of the first and second galvanometer scanners 16 and 17 and the combination of the third and fourth galvanometer scanners 18 and 19 may be the same as the conventional one as shown in FIG.
【0012】fθレンズ15の直下領域には2等分され
た第1、第2のフィールドF1,F2が設定され、それ
ぞれのフィールドにワーク21,22が配置される。こ
れらのワーク21,22は同時に加工される。勿論、第
1、第2のフィールドF1,F2に対応する大きさのワ
ークを配置して1つのワークを同時に半分ずつ加工する
ようにしても良い。ワーク21,22はX−Yステージ
23上に載置されている。In a region directly below the fθ lens 15, first and second fields F1 and F2, which are equally divided into two, are set, and works 21 and 22 are arranged in the respective fields. These works 21 and 22 are processed simultaneously. Of course, a work having a size corresponding to the first and second fields F1 and F2 may be arranged and one work may be simultaneously processed by half. The works 21 and 22 are mounted on the XY stage 23.
【0013】ハーフミラー11、ダイクロイックミラー
12の上方にはそれぞれ、従来と同様に、第1のレンズ
25と第1のCCDカメラ26とによる第1のアライメ
ント系と第2のレンズ27と第2のCCDカメラ28と
による第2のアライメント系とが配置されている。Above the half mirror 11 and the dichroic mirror 12, a first alignment system comprising a first lens 25 and a first CCD camera 26, a second lens 27 and a second A second alignment system with the CCD camera 28 is provided.
【0014】第1、第2のガルバノスキャナ16,17
と第3、第4のガルバノスキャナ18,19の組み合わ
せは、図示しない制御装置により同じ動きとなるように
駆動制御される。X−Yステージ23もまた、制御装置
によりレーザ加工の終了後にワークを移動させるために
駆動され、X軸方向、Y軸方向に水平移動する。First and second galvanometer scanners 16 and 17
The combination of the third and fourth galvano scanners 18 and 19 is driven and controlled by a control device (not shown) so as to have the same movement. The XY stage 23 is also driven by the control device to move the work after the laser processing is completed, and horizontally moves in the X-axis direction and the Y-axis direction.
【0015】ワーク21,22に対する加工位置は制御
装置から各ガルバノスキャナに与えられる回転角度の指
令値によって決まり、規則正しく配列される穴にとどま
らず、不規則な配列の穴の加工も可能である。The processing position relative to the workpiece 21, 22 is determined by the command value of the rotational angle given from the controller to each galvanometer scanner, not only the holes are arranged regularly, it is also possible machining of holes of irregular sequence .
【0016】本発明装置によれば、図2で説明した第2
の方式による加工時間に比べて更に75(sec)の短
縮を図ることができた。According to the device of the present invention, the second device described with reference to FIG.
75 (sec) can be further reduced as compared with the processing time by the above method.
【0017】以上、本発明を一実施例について説明した
が、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、
様々な変形が考えられる。例えば、実施例ではガルバノ
スキャナ系の組み合わせを2組として、1つのfθレン
ズを1/2ずつ同時利用するようにしているが、上記組
み合わせは3組以上でも良い。この場合、fθレンズは
見かけ上3等分以上に等分割された状態で利用される。Although the present invention has been described with reference to one embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment.
Various modifications are possible. For example, in the embodiment, two combinations of the galvano-scanner system are used and one fθ lens is simultaneously used by 1 / each. However, three or more combinations may be used. In this case, the fθ lens is used in a state where it is apparently divided into three equal parts or more.
【0018】[0018]
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば1つのfθレンズを複数組のガルバノスキャナで同時
に分割的に利用できるようにしたことにより、加工スピ
ードを大幅に向上させることができる。As described above, according to the present invention, a single f-theta lens can be simultaneously used by a plurality of sets of galvano scanners in a divided manner, so that the processing speed can be greatly improved. .
【図1】本発明の一実施例によるレーザ穴あけ加工装置
の要部構成を概略的に示した図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing a main configuration of a laser drilling apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図2】従来方式による加工時間の試算結果を示した図
である。FIG. 2 is a diagram showing a result of a trial calculation of a processing time according to a conventional method.
【図3】従来のガルバノスキャナによるレーザ穴あけ加
工装置の概略構成を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a laser drilling and processing apparatus using a conventional galvano scanner.
10,45 マスク 11 ハーフミラー 12 ダイクロイックミラー 13,14 ミラー 15 fθレンズ 16 第1のガルバノスキャナ 17 第2のガルバノスキャナ 18 第3のガルバノスキャナ 19 第4のガルバノスキャナ 21,22 ワーク 23 X−Yステージ 26 第1のCCDカメラ 28 第2のCCDカメラ 10, 45 Mask 11 Half mirror 12 Dichroic mirror 13, 14 Mirror 15 fθ lens 16 First galvano scanner 17 Second galvano scanner 18 Third galvano scanner 19 Fourth galvano scanner 21, 22 Work 23 XY stage 26 first CCD camera 28 second CCD camera
Claims (3)
由させて複数の経路に分岐し、分岐したレーザ光をそれ
ぞれ、加工レンズとしてのfθレンズの入射側に配置し
た複数のガルバノスキャナ系に導き、該複数のガルバノ
スキャナ系により振られたレーザ光をそれぞれ、1つの
fθレンズにおいて前記分岐されたレーザ光に対応して
設定された分割領域を通して加工領域に同時に照射する
ようにしたことを特徴とするレーザ穴あけ加工装置。1. A laser beam is split into a plurality of paths via one or more half mirrors, and the split laser beams are respectively sent to a plurality of galvano scanner systems arranged on an incident side of an fθ lens as a processing lens. guiding the laser beam oscillated by the plurality of optical scanner system, respectively, in response to the branched laser beams in one fθ lens
A laser drilling apparatus characterized in that a processing area is simultaneously irradiated through a set divided area .
おいて、前記加工領域に配置されるワークを搭載するス
テージとして、X軸方向、Y軸方向に水平移動可能なX
−Yステージを備えたことを特徴とするレーザ穴あけ加
工装置。2. A laser drilling apparatus according to claim 1, wherein the stage on which the work arranged in the processing area is mounted is an X-axis movable in the X-axis direction and the Y-axis direction.
-A laser drilling and processing device comprising a Y stage.
由させて複数の経路に分岐し、分岐したレーザ光をそれ
ぞれ、加工レンズとしてのfθレンズの入射側に配置し
た複数のガルバノスキャナ系に導き、該複数のガルバノ
スキャナ系により振られたレーザ光をそれぞれ、1つの
fθレンズにおいて前記分岐されたレーザ光に対応して
設定された分割領域を通して加工領域に同時に照射して
同時加工を行うことを特徴とするレーザ穴あけ加工方
法。 3. A laser beam passing through one or more half mirrors.
And splits the laser light into multiple paths.
And placed on the incident side of the fθ lens as a processing lens.
To a plurality of galvanometer scanner systems, and
Each of the laser beams oscillated by the scanner system
In the fθ lens, corresponding to the branched laser light
Simultaneously irradiate the processing area through the set divided area
Laser drilling method characterized by simultaneous processing
Law.
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EP3300832A4 (en) * | 2016-07-25 | 2018-10-10 | Think-Lands Co., Ltd. | Metrhod for manufacturing microneedle and device for manufacturing microneedle |
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