JP3257488B2 - レーザ加工装置及びレーザ加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ加工装置及
びレーザ加工方法に関し、特に、絶縁層と導電層とを積
層して形成した回路基板に穴加工を行うに好適なレーザ
穴あけ加工装置及びレーザ加工方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、回路基板には、絶縁層と導電
層とを交互に積層して形成されたいわゆる多層回路基板
と呼ばれるものがあり、このような多層回路基板は、そ
の実装密度を増すために効果的であり、広く用いられる
ようになってきている。

【０００３】具体的には、多層回路基板は、隣接する導
電層間の導通を、絶縁層に穴を穿ち、その穴に半田や導
電性ペースト等を埋めることにより得ている。

【０００４】このように絶縁層に穴の加工を行う加工技
術として、レーザ光を利用したものが広く用いられるよ
うにもなってきた。

【０００５】そして、用いるレーザ光の波長としては、
絶縁層に対しては、吸収されやすく、導電層に対して
は、反射されやすい波長を用いるが、例えば、絶縁層が
ガラスエポキシ樹脂、導電層が銅箔である場合には、炭
酸ガスレーザ光を用いることで、絶縁層のみを選択的に
除去加工することができる。

【０００６】ここで、もちろん必要とされるのは、近接
する導電層間の導通が確実に得られるような穴加工を行
うことである。

【０００７】このような従来例として、例えば特開平２
−９２４８２号公報に記載のものが挙げられる。

【０００８】これによると、加工対象物にレーザ光を照
射し穴を穿つ際に、レーザ発振器からの直接の透過光と
加工対象物からの反射光とをそれぞれ別のセンサにて検
出し、両者の光量から反射光量比を演算し、基準値との
比較でレーザ光の制御を行っている。

【０００９】具体的には、反射光量比が予め設定された
基準値よりも大きくなった場合に、発振器を停止させる
ものである。

【００１０】このような動作を行うことで、レーザ光に
よる導電層の損傷をなくすことができ、同時に加工時間
が短縮されるとしている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
従来の技術においては、以下に示すような課題が存在し
ている。

【００１２】まず、炭酸ガスレーザに代表される赤外レ
ーザ光を高速に検出するセンサとして、半導体素子、光
電子増倍管が挙げられるが、通常の半導体素子センサで
は、素子を液体窒素等で冷却を行わないと、充分な検出
ができない。

【００１３】又、光電子増倍管は、装置が大がかりにな
ることや、装置の取り扱いが不便であること等が課題と
なる。

【００１４】そこで、赤外レーザ光の高速検出が可能
で、取り扱いやすく、装置がコンパクトであるセンサと
して、室温動作型半導体素子が挙げられるが、この場合
にも課題は発生する。

【００１５】光検出用半導体素子は、光が入射するとそ
のエネルギーによって電気伝導度が増加したり起電力を
生じたりし、その伝導度の変化量や発生した起電力量か
ら入射した光量を検出する仕組みになっている。

【００１６】しかし、伝導度の変化や起電力の変化は、
入射光量の変化に応じて電子−正孔対の発生量も変化す
ることにより説明されるが、電子の発生は光の入射によ
るものだけでなく、温度の変化によって熱電子の発生量
も変化するため、半導体素子自身の温度がその検出感度
に大きく影響を与えてしまう。

【００１７】すなわち、室温下で赤外線検出用半導体素
子を用いる場合、その温度変化によって検出感度が変化
するため、正確な光強度の検出が不可能になる。

【００１８】よって、検出された反射光強度と基準値と
の比較に基づきレーザ発振器と光学系とを制御するレー
ザ加工装置においては、このような不正確なレーザ光強
度の検出は、不完全な穴加工や導電層の損傷を導き、加
工歩留まりの低下原因となってしまう。

【００１９】そして、半導体素子の温度変化を検出する
方法として様々な手法が考えられるが、熱電対や抵抗変
化検出型温度計など、温度計測のみを目的とした検出器
の導入は、装置の煩雑化・大型化を招くため好ましくな
い。

【００２０】さらに、温度変化を検出する回数である
が、半導体素子にレーザ光を入射すると、その光量如何
に関わらず必ず半導体素子の温度は時々刻々と変化する
ため、たとえ室温の温度変化が無視できるほど小さくて
も、レーザ光入射開始直前一回きりの温度検出では不十
分な場合がある。

【００２１】又、光検出用半導体素子から出力される信
号は、通常大変微弱なため、アンプにより増幅される
が、半導体素子に個体差があった場合、アンプからの出
力信号の大きさは使用する半導体素子によりまちまちな
大きさとなってしまう。

【００２２】更に、アンプにはある有限の幅のダイナミ
ックレンジがあるため、半導体素子の違いによってオー
バーレンジを起こす場合もあり得る。

【００２３】つまり、このような半導体素子の個体差に
よる出力信号のばらつきを解消するために、アンプに入
力される信号の大きさを制御する必要がある。

【００２４】ついで、従来の技術では、レーザ発振器か
らの直接の透過光と加工対象物からの反射光とをそれぞ
れ別のセンサにて検出し、両者の光量から反射光量比を
演算し、基準値との比較でレーザ光の制御を行ってい
る。

【００２５】しかしながら、反射光量比を演算すること
で、加工を行うレーザ光のばらつきは補正されるもの
の、例えば基板表面の導電層のみに予め穴を穿ってある
コンフォーマルマスク形状の穴を加工する場合、レーザ
光の照射位置と穴位置との関係次第ではコンフォーマル
マスクにて反射される光量が異なることもある。

【００２６】というのは、レーザ光の空間強度分布は一
様ではないため、レーザ光と穴との重なり具合によっ
て、コンフォーマルマスク内へ入射する、すなわち絶縁
層の加工に使用されるレーザ光量に差が発生するためで
ある。

【００２７】つまり、レーザ光の照射位置と穴位置との
関係が異なる２つの加工対象穴に注目した場合、その反
射光量比中に含まれるコンフォーマルマスクからの反射
光量比は互いに異なるため、仮に２つの穴からの反射光
量比が同じ値であっても、２つの穴の加工状態は互いに
異なることになり、正しい反射光検出を行っていないこ
とになる。

【００２８】このように、穴毎に異なる反射光量比と、
ある一定の基準値との比較に基づいてレーザ光の制御を
行っても、不完全な穴加工や導電層の損傷を導き、加工
歩留まりの低下原因となってしまう。

【００２９】本発明は、以上のような点に鑑み、半導体
素子を用いたレーザ光検出器から出力されるレーザ光強
度を、適切なタイミングで検出された半導体素子の温度
変化に応じて補正を行い、場合によっては反射光強度だ
けでなく入射光強度も検出して正確な光強度を求め、基
準値との比較に基づきレーザ発振器を制御することで、
歩留まりが高く高品質な穴加工を実現するレーザ加工装
置及びレーザ加工方法を提供することを目的とする。

【００３０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、レーザ発振器から出射され加工対象物で
反射された反射光の強度を検出するための半導体素子で
ある反射光検出器と、反射光検出器が検出した反射光の
強度と所定の基準値との比較に基づきレーザ発振器を制
御する制御手段と、反射光検出器が検出した反射光の強
度をその半導体素子の温度変化に応じて補正する補正手
段を有するレーザ加工装置、又は、更に、レーザ発振器
から出射されたレーザ光が入射される入射光検出器を有
し、制御手段が、入射光検出器が検出した入射光強度と
反射光検出器が検出した反射光強度とから演算して得ら
れ加工対象物の加工部からの反射光の強度に対応した相
対反射光強度と所定の基準値との比較に基づき前記レー
ザ発振器を制御するレーザ加工装置に代表される。

【００３１】このような構成により、特に加工対象物の
穴加工の状態を的確に検出し、その後のレーザ発振器を
制御することで、理想とする穴加工を行い、結果として
近接する導電層間の導通が確実に得られるような穴加工
を行い得るレーザ加工装置を提供する。

【００３２】

【発明の実施の形態】本発明は、まず、請求項１記載の
ように、レーザ光を出射するレーザ発振器と、前記レー
ザ光を加工対象物に伝搬する光学系と、前記加工対象物
からの反射光の強度を検出する反射光検出器と、前記反
射光を前記反射光検出器へ伝搬する光学系と、前記反射
光検出器が検出した反射光の強度と所定の基準値との比
較に基づき前記レーザ発振器から出射されるレーザ光を
制御する制御手段とを有し、前記反射光検出器が半導体
素子であり、更に、前記反射光検出器が検出した反射光
の強度を、前記半導体素子の両端間の電位差から検出さ
れた温度変化に応じて補正演算式に従って補正する補正
手段を有するレーザ加工装置である。

【００３３】このような構成により、反射光検出器の温
度による影響を排して、加工対象物の例えば穴加工の状
態を的確に検出して、レーザ発振器を制御することで、
理想とする穴加工を行い、結果として近接する導電層間
の導通が確実に得られるような穴加工を行い得る。

【００３４】さらに、補正手段は、半導体素子の両端間
の電位差から検出された温度変化に応じて反射光検出器
の出力信号を補正する構成が、簡便かつ正確で好適であ
る。つまり、温度計測のみを目的とした検出器の導入に
よる装置の煩雑化・大型化を避けることができる。

【００３５】そして、請求項２記載のように、レーザ発
振器は、パルスレーザ発振器であり、ｎを２以上の整数
としたときに、反射光検出器が検出したｎ番目の信号を
補正するために用いる半導体素子の両端間の電位差を検
出する時刻が、ｎ番目の信号の検出時刻以前であり、か
つ（ｎ−１）番目の信号の検出時刻以降である構成によ
り、レーザ入射によって時々刻々と変化し続ける半導体
素子の温度変化を的確に把握するが故に好適である。

【００３６】又は、請求項３記載のように、レーザ光を
出射するレーザ発振器と、前記レーザ光の光強度を検出
する入射光検出器と、前記レーザ光を加工対象物に伝搬
する光学系と、前記加工対象物からの反射光の強度を検
出する反射光検出器と、前記反射光を前記反射光検出器
へ伝搬する光学系と、前記入射光検出器が検出した入射
光強度と前記反射光検出器が検出した反射光強度とから
演算して得られ前記加工対象物の加工部からの反射光の
強度に対応した以下の（数１）で示される演算式により
求められる相対反射光強度と所定の基準値との比較に基
づき前記レーザ発振器から出射されるレーザ光を制御す
る制御手段とを有するレーザ加工装置であってもよい。（数１）（ｎ番目の相対反射光強度）＝｜（ｃ _n −ｃ ₁ ）／（ｃ _max −ｃ ₁ ）｜ ここで、ｃ _n ＝ｋ×（ｂ _n ／ａ _n ）、ｃ _max ＝ｋ×（ｂ _max
／ａ _max ）、ｋは任意の定数、ａ _n はｎ番目の入射レーザ
光強度に関する情報、ｂ _n はｎ番目の反射レーザ光強度
に関する情報、ａ _max は入射レーザ光強度に関する情報
の最大値、ｂ _max は反射レーザ光強度に関する情報の最
大値、及びｎは２以上の整数である。

【００３７】このような構成により、加工対象物の例え
ば穴加工の加工部からの反射光に実質的に基づいた加工
状態を的確に検出し得て、レーザ発振器を制御すること
で、理想とする穴加工を行い、結果として近接する導電
層間の導通が確実に得られるような穴加工を行い得る。

【００３８】ここでも、請求項４記載のように、反射光
検出器及び／又は入射光検出器が半導体素子であり、更
に、前記反射光検出器及び／又は入射光検出器が検出し
た反射光及び／又は入射光の強度を前記半導体素子の両
端間の電位差から検出された温度変化に応じて補正演算
式に従って補正する補正手段を有することにより、反射
光検出器や入射光検出器の温度による影響を排し得る。

【００３９】又、請求項５記載のように、レーザ発振器
は、パルスレーザ発振器であり、ｎを２以上の整数とし
たときに、反射光及び／又は入射光検出器が検出したｎ
番目の信号を補正するために用いる半導体素子の両端間
の電位差を検出する時刻が、前記反射光検出器及び／又
は入射光検出器が検出したｎ番目の信号の検出時刻以前
であり、かつ（ｎ−１）番目の信号の検出時刻以降であ
る構成により、レーザ入射によって時々刻々と変化し続
ける半導体素子の温度変化を的確に把握するが故に好適
である。

【００４０】そして、ここで、請求項６記載のように、
レーザ発振器は、パルスレーザ発振器であり、相対反射
光強度は、ｎを２以上の整数としたときに、ｎ番目のパ
ルスレーザ光及びそれ以前のパルスレーザ光の各々の反
射光の強度及び入射光の強度を用いて得られることが、
パルスレーザ光を用いる場合には、加工状態を的確に検
出するが故に好適である。

【００４１】そして、請求項７記載のように、更に、反
射光検出器の出力信号の大きさを制御する検出器信号制
御手段を有する構成であってもよく、具体的には、請求
項８記載のように、検出器信号制御手段は、反射光検出
器と直列に配された電源及び抵抗を有し、前記電源の電
圧及び／又は抵抗の抵抗値を変化させて前記反射光検出
器の出力信号の大きさを制御する構成、又は請求項９記
載のように、検出器信号制御手段は、反射光検出器と並
列に配された抵抗を有し、前記抵抗の抵抗値を変化させ
て前記反射光検出器の出力信号の大きさを制御する構成
であってもよく、半導体素子の個体差に基づく出力信号
の大きさのばらつきを解消する。

【００４２】かかる構成は、入射光検出器にも適用可能
で、請求項１０記載のように、更に、入射光検出器の出
力信号の大きさを制御する検出器信号制御手段を有する
構成であってもよく、具体的には、請求項１１記載のよ
うに、検出器信号制御手段は、入射光検出器と直列に配
された電源及び抵抗を有し、前記電源の電圧及び／又は
抵抗の抵抗値を変化させて前記入射光検出器の出力信号
の大きさを制御する構成、又は請求項１２記載のよう
に、検出器信号制御手段は、入射光検出器と並列に配さ
れた抵抗を有し、前記抵抗の抵抗値を変化させて前記入
射光検出器の出力信号の大きさを制御する構成であって
もよく、同様に半導体素子の個体差に基づく出力信号の
大きさのばらつきを解消する。

【００４３】次に、本発明は、請求項１３記載のよう
に、レーザ発振器から出射したレーザ光を加工対象物に
照射する照射工程と、前記加工対象物からの反射光の強
度を半導体素子を用いて検出する反射光検出工程と、前
記反射光検出工程で検出された反射光の強度を前記半導
体素子の両端間の電位差から検出された温度変化に応じ
て補正演算式に従って補正する補正工程と、前記補正工
程で補正された反射光の強度と所定の基準値との比較に
基づき前記レーザ発振器から出射されるレーザ光を制御
する制御工程とを有するレーザ加工方法である。

【００４４】このような構成により、反射光検出行程に
おける温度による影響を排して、加工対象物の例えば穴
加工の状態を的確に検出して、レーザ発振器を制御する
ことで、理想とする穴加工を行い、結果として近接する
導電層間の導通が確実に得られるような穴加工を行い得
る。

【００４５】

【００４６】又は、請求項１４記載のように、レーザ発
振器から出射したレーザ光を加工対象物に照射する照射
工程と、前記レーザ光の強度を半導体素子を用いて検出
する入射光検出工程と、前記加工対象物からの反射光の
強度を半導体素子を用いて検出する反射光検出工程と、
前記入射光検出工程で検出された入射光の強度及び前記
反射光検出工程で検出された反射光の強度とから演算し
て得られ前記加工対象物の加工部からの反射光の強度に
対応した以下の（数２）で示される演算式により求めら
れる相対反射光強度と所定の基準値との比較に基づき前
記レーザ発振器から出射されるレーザ光を制御する制御
工程とを有するレーザ加工方法である。

【００４７】

【００４８】

【００４９】

【数２】

【００５０】ここで、ｃ_n＝ｋ×（ｂ_n／ａ_n）、ｃ_max＝
ｋ×（ｂ_max／ａ_max）、ｋは任意の定数、ａ_nはｎ番目
の入射レーザ光強度に関する情報、ｂ_nはｎ番目の反射
レーザ光強度に関する情報、ａ_maxは入射レーザ光強度
に関する情報の最大値、ｂ_maxは反射レーザ光強度に関
する情報の最大値、及びｎは２以上の整数である。

【００５１】このような構成により、加工対象物の穴加
工の加工部からの反射光に実質的に基づいた加工状態を
的確に検出し得て、レーザ発振器を制御することで、理
想とする穴加工を行い、結果として近接する導電層間の
導通が確実に得られるような穴加工を行い得る。

【００５２】（実施の形態１）以下、本発明の実施の形
態１について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【００５３】図１は、本実施の形態のレーザ加工装置の
概略図である。図１において、１は加工用光源の一例と
して用いるパルスレーザ発振器、２はベンドミラー、３
はビームスプリッタ、４は第１の走査ミラー、５は第２
の走査ミラー、６は加工用集光レンズであり、光路にお
ける光学系を構成する。

【００５４】ここで、本実施の形態で用いたパルスレー
ザ発振器１は、例えばマイクロ波により励起される炭酸
ガスレーザ発振器が好適に用いられ得る。

【００５５】ついで、７は加工対象物たる多層基板であ
り、多層基板は絶縁層８、導電層９から構成され、加工
穴１０が形成され得る。１１はかかる多層基板７の移動
機構で、多層基板７を載置している。

【００５６】そして、１２は多層基板７からの反射光を
検出する反射光検出器、１３は反射光検出器１２からの
信号を増幅するアンプ、１４は反射光検出器１２からの
出力信号を用いて演算する演算処理装置、及び１５はパ
ルスレーザ発振器１、第１の走査ミラー４及び第２の走
査ミラー５を制御するための制御装置である。

【００５７】なお、１００ａ〜１００ｇは、レーザ発振
器１から発振されたパルス化出力レーザ光が、光学系２
〜６を介して多層基板７に至り、加工対象物たる多層基
板７で反射され光学系６〜４を介してビームスプリッタ
３を透過して反射光検出器１２に入射するレーザ光をそ
の光路とともに示している。ここで、多層基板７方向へ
向かう光路におけるレーザ光と、多層基板７で反射され
てレーザ発振器１方向に戻る光路におけるレーザ光と
は、ビームスプリッタ３と多層基板７との間で、方向は
逆向きであるが光路は一致する光束となっている。

【００５８】以上の構成により、多層基板７には、加工
穴１０が形成されることになるが、この動作についてよ
り詳細に説明する。

【００５９】まず、パルスレーザ発振器１から出射され
た出力レーザ光１００ａは、１００ｂ及び１００ｃで示
すように、ベンドミラー２、ビームスプリッタ３にてそ
れぞれ反射され、ついでガルバノミラーにより構成され
る第１の走査ミラー４及び同じくガルバノミラーにより
構成される第２の走査ミラー５により、１００ｄ及び１
００ｅで示すレーザ光が、要求される加工形態に対応し
て走査可能な態様で順次反射される。

【００６０】ここで、本実施の形態の場合、第１の走査
ミラー４と第２の走査ミラー５とは、互いに直交する方
向にレーザ光を走査するように構成されており、結果、
レーザ光で多層基板７上を二次元的に走査可能な構成と
している。

【００６１】ついで、ｆθレンズにて構成される加工用
集光レンズ６に入射され、１００ｆで示すように集光さ
れながら、移動機構１１上に載置され、加工位置にある
多層基板７へ入射される。

【００６２】そして、このように、集光された出力レー
ザ光を用いて多層基板７に加工穴１０を形成すべく加工
を行うことになる。

【００６３】そして更に、このように多層基板７に照射
されたレーザ光の一部は、多層基板７にて反射され、反
射レーザ光となる。

【００６４】この反射レーザ光は、入射されたレーザ光
が通ってきたレーザ光路を反対方向へと伝搬され、１０
０ｆ〜１００ｃで示すように、集光レンズ６、走査ミラ
ー５、４の順でビームスプリッタ３に至り、ビームスプ
リッタ３では透過されて、１００ｇで示すように反射光
検出器１２へと入射されることになる。

【００６５】そして、反射光検出器１２で検出されたレ
ーザ光の光強度に関する検出信号は、アンプ１３にてあ
る任意の定数倍に増幅された後、演算処理装置１４に送
出されて演算処理されることとなり、演算処理装置１４
の出力信号は、制御装置１５へ送出され、制御装置１５
はレーザ発振器１と走査ミラー４、５を制御する。

【００６６】次に、反射光検出器１２で検出されたレー
ザ光の光強度に関する検出信号をもとにレーザ発振器
１、走査ミラー４、５を制御する構成について説明す
る。

【００６７】図２は、加工穴１０が徐々に深くなってい
く様子を示し、図２（ａ）は加工穴がまだ導電層９まで
達していない様子、図２（ｂ）は加工穴の一部が導電層
９まで達した様子、図２（ｃ）は加工穴の大部分が導電
層９まで達した様子をそれぞれ示す模式図である。

【００６８】ここで、レーザ光の反射のほとんどは絶縁
層９にて発生するため、反射レーザ光の光量は、図２
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順で大きくなる。

【００６９】そして、反射光検出器１２にて検出された
レーザ光の光強度に関する信号は、アンプ１３を経て演
算処理装置１４へ送出され、演算処理装置１４内部に予
め設定しておいた基準値と比較され、加工が終了したか
否かを判断し、その情報を制御装置１５へ送出する。

【００７０】例えば、基準値を図２（ｂ）の穴の状態か
らの反射光量と図２（ｃ）の穴の状態からの反射光量と
の中間に設定した場合、図２（ｂ）の穴からの反射光量
は基準値よりも小さいため、演算処理装置１４は加工が
未達成であると判断し、制御装置１５へ更にレーザ発振
器１へレーザ光を照射するような命令信号を送る。

【００７１】一方、図２（ｃ）の穴からの反射光量は基
準値よりも大きいため、演算処理装置１４は加工が終了
したと判断し、制御装置１５へは当該穴位置に対しては
これ以上のレーザ照射を行わないような命令信号を送
り、レーザ発振器１へレーザ光の出射を停止するような
命令信号を送る。ここで、もちろん、レーザ発振器１か
らのレーザ光は出射し続けたままで、その後の光学系で
多層基板７にレーザ光が到達しないようにしてもよい。

【００７２】以上説明したような過程を経ることによ
り、原理的には、近接する導電層間の導通が確実に得ら
れる穴加工を、高い歩留まりで達成することができるこ
とになる。

【００７３】さて、以上の過程で、充分な穴加工が達成
されたか否かの判断は、反射レーザ光の光強度に関する
信号が、基準値よりも大きいか小さいかの判断に基づい
ている。

【００７４】しかし、反射光検出器１２が半導体である
場合、周囲温度の変動が反射レーザ光の光強度に関する
信号の大きさに影響を及ぼす場合おそれがある。

【００７５】このように信号の大きさが温度変化に伴い
変わってしまうと、基準値との比較において正しい判断
が行われないことになる。

【００７６】つまり、温度が変化したことで本来の信号
よりも大きな信号が反射光検出器１２からアンプ１３を
経て演算処理装置１４へ送出されてしまうと、実際の穴
加工が終了していないにも関わらず演算処理装置１４は
加工が終了したと判断し、制御装置１５へ当該穴位置に
対してはこれ以上のレーザ照射を行わないような命令信
号を送ってしまい、結果、近接する導電層間の導通が確
実に得られる穴が得られないことになる。

【００７７】又、反対に本来の信号よりも小さな信号が
反射光検出器１２からアンプ１３を経て演算処理装置１
４へ送出されると、実際の穴加工が終了しているにも関
わらず演算処理装置１４は加工がまだ終了していないと
判断し、制御装置１５へ更にレーザ光を照射するような
命令信号を送るが、加工が既に終了している穴へレーザ
照射を行うことで所望の穴加工形状が得られなかった
り、導電層９が損傷したりしてしまうことになる。

【００７８】図３は、本実施の形態の測定系の概略図を
示し、図４はこのような測定系による温度変化に伴うア
ンプ１３から出力される信号の変化の様子を示すグラフ
である。

【００７９】図３において、１はパルスレーザ発振器、
１３はアンプであり、図１で説明したものと同様であ
る。そして、３０はレーザ光検出器、３１は温度計及び
３２はオシロスコープである。

【００８０】ここで、レーザ光検出器３０は、図１にお
ける反射光検出器１２に対応し、レーザ光検出用半導体
素子として、室温動作型水銀系半導体素子の一つである
水銀カドミウムテルル（ＨｇＣｄＴｅ）化合物半導体素
子を用いている。

【００８１】このような構成において、レーザ発振器１
から出射されたレーザ光を代表的に示したレーザ光１０
０ｈは、レーザ光検出器３０へ入射され、レーザ光検出
器３０は入射されたレーザ光の大きさに応じた電圧信号
を出力し、アンプ１３にて任意の定数倍に増幅された
後、その信号がオシロスコープ３２へ伝達される。

【００８２】図４において、横軸は温度計３１で測定し
たレーザ光検出器３０の筐体の温度を示し、縦軸はおよ
そ１００ｍＷのピークを持つ炭酸ガスレーザ光（波長１
０．６μｍ）パルスをレーザ光検出器３０へ入射したと
きのオシロスコープ３２上で確認されたピーク高さ電圧
を示す。

【００８３】図４に示されるように、温度が約１０℃上
昇したことにより、ピーク高さ電圧は７Ｖから４Ｖまで
約３Ｖほど線形的に減少している。

【００８４】つまり、１℃の温度上昇によりピーク高さ
電圧は０．３Ｖ減少することになるが、１℃程度の温度
変化は容易に起こり得ると考えられ、例えば５Ｖのピー
ク高さ電圧（２４℃程度での値に相当）にとっての０．
３Ｖの減少幅は、６％の誤差に相当する。

【００８５】このように、半導体素子の温度が変化した
場合、出力信号も変化してしまい、結果、正しいレーザ
光検出が行われないことになり、加工の歩留まりや品質
に悪影響を及ぼしてしまう。

【００８６】そこで、温度変化に起因する誤差発生を抑
制するためには、出力信号の温度補正を行うことが必要
となる。

【００８７】すなわち、出力信号との比較対象となる基
準値を、ある任意の温度での値、例えば２２℃での値と
決めておいた場合、図１の演算処理装置１４において反
射光検出器１２が検出した信号を、前もって求めておい
た補正演算式（例えば図４に示した直線を示す式）に基
づいて２２℃での信号に補正し、その補正された信号と
基準値とを比較することで精度の高い判断を行うことが
できる。

【００８８】ところで、半導体素子の温度変化を検出す
る方法として様々な手法が考えられるが、熱電対や抵抗
変化検出型温度計など、温度計測のみを目的とした検出
器の導入は、装置の煩雑化・大型化を招くため好ましく
ない。

【００８９】そこで、半導体素子の温度変化検出方法と
して、その半導体素子自体の抵抗値の変化、すなわち具
体的には半導体素子両端の電位差の変化から温度変化を
検出することが特に好適である。

【００９０】とうのは、半導体に限らず導電性物質全般
は、温度が変化すると自身を構成している分子の振動状
態も変化するため抵抗値も変化し、抵抗値が変化すれば
光検出用半導体素子の両端の電位差も変化するため、こ
の電位差を測定することで、他の温度検出器を用いずと
も半導体素子の温度変化を検出することができることに
着目したからである。

【００９１】図５は、レーザ光検出器３０の両端の電位
差を測定する測定系の概略図を示し、図６は、温度変化
に伴う電位Ｅの変化の様子を示すグラフである。

【００９２】図５に示したように、半導体素子で構成さ
れたレーザ光検出器３０の両端の電位差は電位ｅであ
り、電位ｅの電圧値はアンプ１３にて任意の定数倍に増
幅され電位Ｅとなり、その後オシロスコープ３２へ伝達
される。

【００９３】このとき、レーザ光検出器３０へのレーザ
光の入射は行われていない。ここで、レーザ光検出器３
０の温度が変化すると、レーザ光検出器である半導体素
子の抵抗値も変化し、それに伴って電位ｅも変化する。

【００９４】この様子を示したのが図６のグラフであ
る。図６において、横軸は温度計３１で測定したレーザ
光検出器３０の筐体の温度を示し、縦軸はオシロスコー
プ３２上で確認された電位Ｅを示す。

【００９５】図６に示されるように、温度が約１０℃上
昇したことにより、電位Ｅの値は７Ｖから−４Ｖまでや
はり線形的に減少している。

【００９６】このように、半導体素子の温度と電位Ｅと
の間には一定の関係が存在し、電位Ｅを測定することに
より半導体素子の温度、すなわちレーザ光検出器２１の
温度を求めることができる。

【００９７】よって、このように電位Ｅを測定すること
で、熱電対や温度計などの温度計測のみを目的とした検
出器の導入による装置の煩雑化・大型化を回避しつつ、
図１における反射光検出器１２の温度を求めることがで
きる。

【００９８】更に、このように電位Ｅの測定から求めた
反射光検出器１２の温度を基にして測定された反射レー
ザ光に補正を行い、補正された光強度に関する信号と基
準値とを比較することで、的確な穴加工の合否判断を行
うことが可能となり、近接する導電層間の導通が確実に
得られるような穴加工を確実に行うことができるばかり
でなく、出力レーザ光の無駄な発振を回避することが可
能であり、加工のスループットも上昇することができ
る。

【００９９】以上のように、本実施の形態によれば、電
位Ｅを測定することで、つまり半導体素子の両端の電位
を測定することで反射光検出器の温度を求めることがで
き、熱電対や温度計などの温度計測のみを目的とした検
出器の導入による装置の煩雑化・大型化を回避しつつ、
出力信号の温度補正を行うことができ、精度の高い加工
状態の適否の判断を行うことができる。

【０１００】なお、本実施の形態ではアンプを用いて信
号の増幅を行ったが、レーザ光検出器から送り出される
信号の大きさが、演算処理装置が信号検出を行う際に充
分な大きさを持っているならば、アンプは必ずしも必要
とされるものではない。

【０１０１】又、本実施の形態では、レーザ発振器をパ
ルスレーザ発振器としたが、加工対象物との関係では、
連続的にレーザ光を出射するレーザ発振器を用いること
ができる場合もある。

【０１０２】又、本実施の形態では、走査ミラーとして
ガルバノミラーを用いたが、ポリゴンミラー、音響光学
素子、電気光学素子、ホログラムスキャナ等を用いても
同様な効果が得られるものである。

【０１０３】更に、本実施の形態では、加工用集光レン
ズとしてｆθレンズを用いたが、単レンズやフレネルレ
ンズを複数枚組み合わせた光学系を用いても、同様な効
果が得られるものである。

【０１０４】（実施の形態２）以下、本発明の実施の形
態２について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【０１０５】図７は、本実施の形態のレーザ加工装置の
概略図である。図７において、図１の実施の形態１の構
成におけるベンドミラー２をビームスプリッタ４０に置
き換え、ビームスプリッタ４０を透過した出力レーザ光
の一部１００iを検出するよう入射光検出器４１を設
け、入射光検出器４１で検出されたレーザ光の光強度に
関する検出信号は、アンプ４２にてある任意の定数倍に
増幅された後、演算処理装置１４へ送出されて演算処理
されることと、加工対象物たる多層基板４３が第１の導
電層４４、絶縁層４５、第２の導電層４６から構成され
ること以外は、実施の形態１と同様な構成である。

【０１０６】つまり、本実施の形態においては、反射レ
ーザ光の検出を行い、加工を制御する基本機能は、実施
の形態１と同様であるが、実施の形態１に対して反射レ
ーザ光強度の検出の際の機能をより強化した構成を有す
る。

【０１０７】前述した実施の形態１では、反射レーザ光
の光強度に関する信号を検出し、基準値と比較した結果
に基づき加工を制御している。

【０１０８】しかし、実施の形態１は、レーザ発振器１
からの出力レーザ光１００ａの強度が時間的に不変の強
度を有している場合、又はパルスレーザにおいては時間
的に不変のプロファイルを有している場合を基本的には
想定しているが、出力レーザ光の強度が時間的にばらつ
く場合や、多層基板７からの反射レーザ光１００ｆの絶
対強度が弱いとき、例えば、パルスレーザ光強度の時間
プロファイルが三角関数や二次関数であって、かつその
パルスの立ち上がりや立ち下がりのときの光強度を検出
する場合等、検出精度を確保するのは困難であることが
考えられる。

【０１０９】又、図７に示したような第１の導電層４４
を表面に有する多層基板４３を加工する場合には、加工
穴１７の状態に関わらず、反射レーザ光１００ｆには第
一の導電層２３からの反射光も含まれていることにな
り、レーザ光の照射位置と穴位置との関係次第では、仮
に２つの穴からの反射光量が同じ値であっても、２つの
穴の加工状態は互いに異なることになり、正しい反射光
検出を行っていない状態も起こり得る。

【０１１０】かかる場合を考慮すると、前述の（数２）
で示す演算式を用いて入射レーザ光強度と反射レーザ光
強度とから相対反射光強度を求め、求められた相対反射
光強度と基準値との比較に基づきレーザ発振器と光学系
とを制御することが好適である。

【０１１１】以下、具体的に数字を挙げて説明する。ま
ず、簡略化のため、（数２）に記載されている定数ｋの
値を、ｋ×ｂ_max＝ａ_maxを満たすような値に決めてお
く。

【０１１２】これにより、ｃ_max＝１となり、（数２）
に示された式は以下の（数３）のように表される。

【０１１３】

【数３】

【０１１４】最初に、ある任意の穴Ａからの反射光に関
して検討する。穴Ａにパルスレーザ光を時間連続的に照
射したとき、１番目のパルスレーザ光のピーク値に関す
る情報がｃ₁＝０．１であり、Ｎ番目のパルスレーザ光
のピーク値に関する情報がｃ_N＝０．７だったとする。

【０１１５】これは、１番目のパルスレーザ光では、第
１の導電層４４で反射されるレーザ光は０．１であって
０．９は穴加工に使用されることを意味し、ついでＮ番
目のパルスレーザ光では、０．７から０．１を減算した
０．６が穴内部からの反射光であることを意味してい
る。

【０１１６】このとき、Ｎ番目の相対反射光強度は（数
３）より、０．６６７であることがわかる。

【０１１７】次に、ある任意の穴Ｂからの反射光に関し
て検討する。穴Ｂにパルスレーザ光を時間連続的に照射
したとき、１番目のパルスレーザ光のピーク値に関する
情報がｃ₁＝０．３であり、Ｎ番目のパルスレーザ光の
ピーク値に関する情報がｃ_N＝０．７だったとする。

【０１１８】これは、第１の導電層４４で反射されるレ
ーザ光は０．３であり、０．７は穴加工に使用されるこ
とを意味し、又Ｎ番目のパルスでは０．７から０．３を
減算した０．４が穴内部からの反射光であることを意味
している。

【０１１９】このときは、Ｎ番目の相対反射光強度は
（数３）より、０．５７１である。しかし、どちらの穴
Ａ、ＢもＮ番目のパルスレーザ光のピーク値に関する情
報ｃ_Nは０．７という同じ値を持つため、単純にＮ番目
のパルスレーザ光のピーク値に関する情報だけから穴加
工の適否判断を行おうとすると、誤った結論を導いてし
まう。

【０１２０】よって、実際に穴の内部に照射された光量
に対してどれくらいの光量比が反射光として戻ってくる
かを（数２）や（数３）に基づく相対反射光強度を用い
て検討することで、的確な穴加工の合否判断を行うこと
が可能となり、近接する導電層間の導通が確実に得られ
るような穴加工を確実に行うことができるばかりでな
く、出力レーザ光の無駄な発振を回避することが可能で
あり、加工のスループットも上昇させることができる。

【０１２１】なお、本実施の形態においては、演算式に
用いるレーザ光強度に関する情報の値として、パルスレ
ーザ光のピーク値を想定して説明を行ったが、レーザ光
の発振やレーザの発振命令信号の立ち上がり又は立ち下
がりをトリガーとして、その時点からある任意の時間経
過後のレーザ光強度を用いても同様な効果が得られるこ
とはいうまでもない。

【０１２２】又、説明の簡略化のため定数ｋをｋ×ｂ
_max＝ａ_maxを満たすような値として説明を行ったが、も
ちろん定数ｋは、実数であるならばどのような値を用い
てもかまわない。

【０１２３】更に、（数２）におけるｃ_maxを求めるに
は、実際の加工に先立って金ミラーや銅ミラー等につい
てのデータを加工対象物の代わりに用いて求めておく方
法が好適であるが、必要に応じて実際の加工中に取得さ
れたデータを用いて求めてもかまわない。

【０１２４】又、（数２）や（数３）に記述した式中の
ｃ₁は、１番目の入射レーザ光強 度と１番目の反射光強
度とから求めた値であるが、加工穴の穴底からの反射光
量がほとんど０に近い条件であれば、１番目の値を用い
ずともかまわない。

【０１２５】更に、入射レーザ光強度の時空間的なばら
つきがほとんど無視できる状態であるならば、ａ_nはｎ
の値に関わらずほぼ一定と見なせることになるので、
（数２）の代わりに、以下の（数４）で示される演算式
を用いても同様な効果が得られることはもちろんであ
る。

【０１２６】

【数４】

【０１２７】ここで、ｂ_nは、ｎ番目の反射レーザ光強
度に関する情報、及びｂ_maxは、反射レーザ光強度に関
する情報の最大値である。このとき、ａ_nがｎの値に関
わらずほぼ一定であることが前もってわかっているので
あれば、入射光検出器４１を設定する必要がないことは
もちろんである。

【０１２８】また、本実施の形態の入射光検出器におい
ても、実施の形態１の反射光検出器の出力信号に温度を
補正する構成を適用することももちろん可能である。

【０１２９】（実施の形態３）以下、本発明の実施の形
態３について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【０１３０】図８は、本実施の形態のレーザ加工装置に
おいて、反射光検出器１２の近傍の構成をより詳細に示
した概略図である。

【０１３１】図８において、１２は反射光検出器、１３
はアンプ、１４は演算処理装置であり、実施の形態１の
構成と同様である。そして、１００ｇは図示されていな
いビームスプリッタを透過した反射レーザ光、５０は定
電圧源及び５１は直列抵抗である。

【０１３２】以上の構成により、反射光検出器１２は、
反射レーザ光１００ｇを検出し、反射レーザ光強度に関
する信号は、アンプ１３を介して演算処理装置１４に送
出されることになるが、この動作についてより詳細に説
明する。

【０１３３】まず、反射レーザ光１００ｇが反射光検出
器１２へ入射されると、その反射レーザ光の大きさに比
例して、反射光検出器１２の抵抗値が変化する。

【０１３４】ここで、直列抵抗５１の抵抗値Ｒと定電圧
源５０の電圧値Ｖが一定なので、反射光検出器１０の抵
抗値の変化量に比例して、電位ｅも変化する。

【０１３５】この電位ｅの変化量が、反射光検出器１２
が出力する信号である。そして、反射光検出器１２から
の出力信号は、アンプ１３でアンプの持つゲイン倍に増
幅され、演算処理装置１４へと送出されることになる。

【０１３６】ところで、反射光検出器１２を構成する半
導体素子は、その光電特性に個体差を持ち、全く同じレ
ーザ光を入射した場合でも、出力される信号の大小は、
各半導体素子によって異なる。

【０１３７】そして、アンプ１３のダイナミックレンジ
には上限があるため、出力信号が大きい場合、増幅しき
れずにオーバーレンジを起こすおそれもある。

【０１３８】このような半導体素子の個体差による出力
信号のばらつきを解消するためには、アンプ１３に入力
される信号の大きさを制御する必要がある。

【０１３９】さて、図９は、反射光検出器１２のバイア
ス電流とアンプ１３から出力される信号との関係を示す
グラフである。

【０１４０】図９において、その横軸は、反射光検出器
１２に印加されるバイアス電流値を示し、バイアス電流
値は、定電圧源５０の電圧値をＶ、直列抵抗５１の抵抗
値Ｒ、及び反射光検出器１２にレーザ光が入射されてい
ないときの抵抗値をｒ_dとすると、バイアス電流値Ｉ
_bは、以下の（数５）で示される式により決定される。

【０１４１】

【数５】

【０１４２】又、その縦軸は、アンプ１３から出力され
た信号の大きさを示す。なお、このとき反射光検出器１
２に入射される反射レーザ光１００ｇの大きさは一定で
あるとする。

【０１４３】図９が示すように、バイアス電流値が２倍
になると、出力信号の大きさは１／２倍になり、両者の
関係は反比例的な関係にある。

【０１４４】ここで、アンプ１３のゲインは一定値なの
で、アンプ１３からの出力信号がこのような変化を示す
ということは、反射光検出器１２からの出力信号の大き
さが変化したこと意味している。

【０１４５】つまり、反射光検出器１２からの出力信号
の大きさを制御するには、バイアス電流Ｉ_bを制御すれ
ばよいということになるが、（数５）からは、直列抵抗
５１の抵抗値Ｒを変えることや、定電圧源５０の電圧値
Ｖを変えること、更にはそれらを組み合わせて変えるこ
とにより出力信号の大きさを制御することが可能である
ことがわかる。

【０１４６】以上のように、本実施の形態によれば、直
列抵抗５１の抵抗値Ｒ及び／又は定電圧源５０の電圧値
Ｖを変えることで、反射光検出器１２からの出力信号の
大きさを制御することが可能であり、反射光検出器に個
体差があってもアンプ１３の出力のオーバーレンジを回
避することができる。

【０１４７】なお、本実施の形態は、反射光検出器１２
を用いて説明を行ったが、実施の形態２の入射光検出器
４１に対してかかる構成を適用しても、同様な効果が得
られることはいうまでもない。

【０１４８】又、直列抵抗５１は、固定抵抗でも可変抵
抗でもかまわないが、温度変動に対する誤差の小さい抵
抗、例えば金属皮膜抵抗等が好適に用いられる。

【０１４９】（実施の形態４）以下、本発明の実施の形
態４について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【０１５０】図１０は、本実施の形態のレーザ加工装置
において、反射光検出器１２の近傍の構成をより詳細に
示した概略図である。

【０１５１】図１０において、１２は反射光検出器、１
３はアンプ、１４は演算処理装置であり、実施の形態１
の構成と同様である。そして、１００ｇは図示されてい
ないビームスプリッタを透過した反射レーザ光、５０は
定電圧源、５１は直列抵抗、５２は第１の並列抵抗、及
び５３は第二の並列抵抗である。

【０１５２】以上の構成は、反射光検出器１０に対する
二つの並列抵抗３１、３２が加わった点を除けば、実施
の形態３と同様の構成である。

【０１５３】実施の形態３では、反射光検出器１２を構
成する半導体素子は個体差を持ち、場合によってはアン
プ１８からの出力がオーバーレンジを起こすおそれがあ
ることを考慮し、その回避するための構成につき説明し
たが、本実施の形態では、反射光検出器１２に対する二
つの並列抵抗５２、５３を加えることで、アンプ１３に
入力される信号の大きさを制御する別の構成について説
明する。

【０１５４】図１０において、第１の並列抵抗５２の抵
抗値をｒ₁、第２の並列抵抗５３の抵抗値をｒ₂とする
と、反射光検出器１２から出力される信号は並列抵抗５
２、５３の値に応じて減少し、減少された信号がアンプ
１３へ入力されることで、アンプ１３からの出力のオー
バーレンジを回避することができる。

【０１５５】ここで、アンプ１３に入力される信号の大
きさは、第１の並列抵抗５２の抵抗値ｒ₁及び／又は第
２の並列抵抗５３の抵抗値ｒ₂を変えることで制御が可
能であり、反射光検出器１２の出力信号をｐ、アンプ１
３に入力される信号の大きさをＰとすると、その関係は
以下の（数６）に示した式によって表される。

【０１５６】

【数６】

【０１５７】この（数６）に示したように、二つの並列
抵抗５２、５３の抵抗値を変えることでアンプ１３に入
力される信号の大きさを制御することが可能であり、こ
れによりアンプ１３からの出力のオーバーレンジを回避
することができる。

【０１５８】但し、ここで注意しなければならないの
は、ｒ₁、ｒ₂の大きさである。というのは、反射光検出
器１２のバイアス電流Ｉ_bを変えることは好ましくない
ので、並列回路側への電流の流入をできるだけ回避すべ
く、ｒ₁、ｒ₂の抵抗値を反射光検出器１２の持つ抵抗値
よりもできるだけ大きい値とすることが好適である。

【０１５９】以上のように、本実施の形態によれば、二
つの並列抵抗５２、５３の抵抗値を変えることで、アン
プ１３に入力される信号の大きさを制御することが可能
であり、反射光検出器１２に個体差があってもアンプ１
３からの出力のオーバーレンジを回避することができ
る。

【０１６０】なお、本実施の形態は、反射光検出器１２
を用いて説明を行ったが、入射光検出器にかかる構成を
用いても同様な効果が得られることはいうまでもない。

【０１６１】又、二つの並列抵抗５２、５３は、固定抵
抗でも可変抵抗でもかまわないが、温度変動に対する誤
差の小さい抵抗、例えば金属皮膜抵抗等が好適に用いら
れる。

【０１６２】（実施の形態５）以下、本発明の実施の形
態５について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【０１６３】図１１は、実施の形態１の図３に示した測
定系中のオシロスコープ３２にて検出された出力信号波
形の模式図であり、図１１（ａ）はレーザ光１００ｈ入
射開始直後の、（ｂ）はレーザ光１００ｈの入射開始か
ら少なくとも０．１秒以上経過した任意の時刻での、ア
ンプ１３からの出力の時間変化の様子をそれぞれ示して
いる。

【０１６４】又図１１（ａ）に示された３個の信号波形
は、それぞれ左から順に１、２、３ショット目のレーザ
パルス波形であり、（ｂ）に示された３個の信号波形
は、同様にＮ、Ｎ＋１、Ｎ＋２ショット目である。

【０１６５】図１１（ａ）からわかるように、レーザ光
入射開始直後においては、入射されたレーザパルス光の
増加に伴い全体の電位が徐々に低下していく。

【０１６６】そして、この電位の低下現象は、パルスの
繰り返し周波数が５０Ｈｚから１０００Ｈｚの間ではそ
の周波数に関わらず、レーザ光入射開始から０．１秒程
度後まで続き、その後は図１１（ｂ）に示したように電
位の変動は見られなくなることを確認した。

【０１６７】例えば、繰り返し周波数１００Ｈｚ、パル
ス幅約１００マイクロ秒の条件下では、レーザ光入射開
始から０．１秒までの間に、電位はおよそ０．４Ｖ低下
した。

【０１６８】この０．４Ｖの電位低下は、図６のグラフ
より０．３６℃の温度上昇に相当することがわかるが、
温度計３１で同時にモニタしていたレーザ光検出器３０
の筐体温度に変化は見られなかった。

【０１６９】これは、レーザ光入射により半導体素子自
身の温度は変化するが、０．１秒というレーザ照射時間
は、半導体素子で発生した熱が筐体温度測定点に伝導す
るには短すぎるためである。

【０１７０】このように、かかる条件下ではレーザ光入
射開始直後から０．１秒後までの間は、半導体素子の温
度は変化し続け、０．１秒後以降は熱的平衡状態に達
し、レーザ光入射による半導体素子の温度変化は見られ
なくなる。

【０１７１】図４に示したように、半導体素子の温度が
変化すると、レーザ光強度を示しているピーク高さ電圧
も変化するので、温度変化に応じて出力信号の補正が必
要となることは前述したとおりである。

【０１７２】よって、半導体素子の両端間の電位差検出
の回数は、レーザ光入射開始直後から０．１秒後までの
間は、補正対象となる信号毎に温度検出、すなわち半導
体素子の両端間の電位差検出を行うことが精度の高い補
正を行うことにつながる。

【０１７３】そして、具体的には、かかる場合、半導体
素子の両端間の電位差検出のタイミングとしては、ｎシ
ョット目の出力信号の補正に用いる電位差検出時刻は、
ｎショット目のパルスレーザ光の検出時刻以前であり、
かつ（ｎ−１）ショット目のパルスレーザ光の検出時刻
以降のいずれかの時刻であればよいことになる。

【０１７４】ただし、信号出力が指数関数的に減衰する
ようなレーザパルスである場合には、（ｎ−１）ショッ
ト目の影響が最も薄れた時刻、すなわち、ｎショット目
のレーザパルスの照射開始時刻の直前が、電位差検出に
好適な時刻である。

【０１７５】一方、Ｑスイッチレーザや、機械的あるい
は電気的にチョッピングを施しているパルスレーザで
は、出力はステップ関数的に急速に０まで落ちるので、
ｎショット目のレーザパルスの照射開始時刻の直前に限
定する必然性はない。

【０１７６】次に、レーザ光入射開始から０．１秒後以
降における電位差検出の回数であるが、図１１（ｂ）に
示したように、熱的平衡状態に達した以降は、レーザ光
入射による半導体素子の温度変化は見られなくなるた
め、パルス毎に電位差を検出する必要はなくなる。

【０１７７】ここで、パルス毎に電位差を検出する方法
は、精度の高い補正を行うために好適ではあるが、信号
測定の都度電位差を検出して温度変化を求めることは、
演算処理装置にかかる負荷が大きくなることに他ならな
い。

【０１７８】よって、レーザ光入射開始から０．１秒後
以降の電位差検出のタイミングは、例えば室温の変化が
激しい場合には１秒に１回の電位差検出を行い、ほとん
ど室温が変動しない場合には１０秒に１回の電位差検出
で済ませる、というように周囲の環境に合わせて予め決
めておくことが好適である。

【０１７９】なお、本実施の形態では、レーザパルスの
繰り返し周波数が５０Ｈｚから１０００Ｈｚの場合、半
導体素子が熱的平衡状態に達する時間が０．１秒である
として説明を行ったが、一例であって、繰り返し周波数
が５０Ｈｚ以下、あるいは１０００Ｈｚ以上のときに
は、平衡状態に達する時間は０．１秒であるとは限らな
いことはもちろんである。

【０１８０】又、本実施の形態は、反射光検出器を用い
て説明を行ったが、実施の形態２の入射光検出器に対し
てかかる構成を適用しても、同様な効果が得られること
はいうまでもない。

【０１８１】ただし、電位差の検出回数を減らすことが
できるのは、常時一定のレーザ光が照射される入射光検
出器においてはきわめて好適であるが、レーザ光照射の
タイミングが加工穴の状態に依存する反射光検出器で
は、精度の高い補正を行うためには、入射光検出器のよ
うに電位差の検出回数を減らすことは望ましくない場合
があることはもちろんである。

【０１８２】又、以上の各実施の形態は、機能上支障の
ない範囲内であれば、適宜各構成同士を組み合わせるこ
とができることはもちろんである。

【０１８３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、半導体
素子を用いた反射光検出器や入射光検出素子の温度補正
をしてレーザ発振器を制御することにより、加工対象物
の穴加工等の状態を的確に検出して、理想とする穴加工
を行い、結果として近接する導電層間の導通が確実に得
られるような穴加工をスループットよく行い得る。

【０１８４】ここで、半導体素子を用いた反射光検出器
や入射光検出素子の両端の電位差から温度補正をするこ
とにより、熱電対や温度計など、温度計測のみを目的と
した検出器の導入による装置の煩雑化・大型化を排した
簡便な構成を可能とする。

【０１８５】又、半導体素子の両端の電位差を測定する
回数を最適化することで、精度の高い補正を行うことが
可能となり、又演算処理装置にかかる負荷を低減させる
ことができる。

【０１８６】そして、入射光検出器が検出した入射光強
度と反射光検出器が検出した反射光強度とから演算して
得られ加工対象物の加工部からの反射光の強度に対応し
た相対反射光強度と所定の基準値との比較に基づきレー
ザ発振器を制御することにより、加工対象物の穴加工等
の加工部からの反射光に実質的に基づいた加工状態を的
確に検出し得て、レーザ発振器を制御することで、理想
とする穴加工を行い、結果として近接する導電層間の導
通が確実に得られるような穴加工をスループットよく行
うことができる。

【０１８７】そして、更に、直列抵抗の抵抗値や定電圧
源の電圧値を変えることで、反射光検出器や入射光検出
器のバイアス電流を制御することが可能であり、検出器
に個体差があってもアンプからの出力のオーバーレンジ
を回避することができる。

【０１８８】又は、二つの並列抵抗の抵抗値を変えるこ
とで、アンプに入力される信号の大きさを制御すること
が可能であり、反射光検出器に個体差があってもアンプ
からの出力のオーバーレンジを回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１のレーザ加工装置の概略
図

【図２】同加工穴の状態の様子を示す模式図

【図３】同温度変化とアンプ出力信号との関係を測定す
る際の測定系概略図

【図４】同温度変化とアンプ出力信号との関係を示すグ
ラフ

【図５】同温度変化とレーザ光検出器両端の電位差との
関係を測定する際の測定系概略図

【図６】同温度変化とレーザ光検出器両端の電位差との
関係を示すグラフ

【図７】本発明の実施の形態２のレーザ加工装置の概略
図

【図８】本発明の実施の形態３のレーザ加工装置の反射
光検出器周辺の状態を示した概略図

【図９】同バイアス電流とアンプ出力信号との関係を示
すグラフ

【図１０】本発明の実施の形態４のレーザ加工装置の反
射光検出器周辺の状態を示した概略図

【図１１】本発明の実施の形態５のオシロスコープにて
検出された出力信号波形の模式図

【符号の説明】

１ パルスレーザ発振器 ２ ベンドミラー ３ ビームスプリッタ ４ 第１の走査ミラー ５ 第２の走査ミラー ６ 加工用集光レンズ ７ 多層基板 ８ 絶縁層 ９ 導電層 １０ 加工穴 １１ 移動機構 １２ 反射光検出器 １３ アンプ １４ 演算処理装置 １５ 制御装置 ３０ レーザ光検出器 ３１ 温度計 ３２ オシロスコープ ３３ 直列抵抗 ４０ ビームスプリッタ ４１ 入射光検出器 ４２ アンプ ４３ 多層基板 ４４ 第１の導電層 ４５ 絶縁層 ４６ 第２の導電層 ５０ 定電圧源 ５１ 直列抵抗 ５２ 第１の並列抵抗 ５３ 第２の並列抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−118573（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−92482（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−9624（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−175616（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−168030（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 26/00 H05K 3/00

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光を出射するレーザ発振器と、前
   記レーザ光を加工対象物に伝搬する光学系と、前記加工
   対象物からの反射光の強度を検出する反射光検出器と、
   前記反射光を前記反射光検出器へ伝搬する光学系と、前
   記反射光検出器が検出した反射光の強度と所定の基準値
   との比較に基づき前記レーザ発振器から出射されるレー
   ザ光を制御する制御手段とを有し、前記反射光検出器が
   半導体素子であり、更に、前記反射光検出器が検出した
   反射光の強度を、前記半導体素子の両端間の電位差から
   検出された温度変化に応じて補正演算式に従って補正す
   る補正手段を有するレーザ加工装置。
2. 【請求項２】 レーザ発振器は、パルスレーザ発振器で
   あり、ｎを２以上の整数としたときに、反射光検出器が
   検出したｎ番目の信号を補正するために用いる半導体素
   子の両端間の電位差を検出する時刻が、ｎ番目の信号の
   検出時刻以前であり、かつ（ｎ−１）番目の信号の検出
   時刻以降である請求項１記載のレーザ加工装置。
3. 【請求項３】 レーザ光を出射するレーザ発振器と、前
   記レーザ光の光強度を検出する入射光検出器と、前記レ
   ーザ光を加工対象物に伝搬する光学系と、前記加工対象
   物からの反射光の強度を検出する反射光検出器と、前記
   反射光を前記反射光検出器へ伝搬する光学系と、前記入
   射光検出器が検出した入射光強度と前記反射光検出器が
   検出した反射光強度とから演算して得られ前記加工対象
   物の加工部からの反射光の強度に対応した以下の（数
   １）で示される演算式により求められる相対反射光強度
   と所定の基準値との比較に基づき前記レーザ発振器から
   出射されるレーザ光を制御する制御手段とを有するレー
   ザ加工装置。（数１）（ｎ番目の相対反射光強度）＝｜（ｃ _n −ｃ ₁ ）／（ｃ _max −ｃ ₁ ）｜ ここで、ｃ _n ＝ｋ×（ｂ _n ／ａ _n ）、ｃ _max ＝ｋ×（ｂ _max
   ／ａ _max ）、ｋは任意の定数、ａ _n はｎ番目の入射レーザ
   光強度に関する情報、ｂ _n はｎ番目の反射レーザ光強度
   に関する情報、ａ _max は入射レーザ光強度に関する情報
   の最大値、ｂ _max は反射レーザ光強度に関する情報の最
   大値、及びｎは２以上の整数である。
4. 【請求項４】 反射光検出器及び／又は入射光検出器が
   半導体素子であり、更に、前記反射光検出器及び／又は
   入射光検出器が検出した反射光及び／又は入射光の強度
   を前記半導体素子の両端間の電位差から検出された温度
   変化に応じて補正演算式に従って補正する補正手段を有
   する請求項３記載のレーザ加工装置。
5. 【請求項５】 レーザ発振器は、パルスレーザ発振器で
   あり、ｎを２以上の整数としたときに、反射光検出器及
   び／又は入射光検出器が検出したｎ番目の信号を補正す
   るために用いる半導体素子の両端間の電位差を検出する
   時刻が、前記反射光検出器及び／又は入射光検出器が検
   出したｎ番目の信号の検出時刻以前であり、かつ（ｎ−
   １）番目の信号の検出時刻以降である請求項４記載のレ
   ーザ加工装置。
6. 【請求項６】 レーザ発振器は、パルスレーザ発振器で
   あり、相対反射光強度は、ｎを２以上の整数としたとき
   に、ｎ番目のパルスレーザ光及びそれ以前のパルスレー
   ザ光の各々の反射光の強度及び入射光の強度を用いて得
   られる請求項３から５のいずれかに記載のレーザ加工装
   置。
7. 【請求項７】 更に、反射光検出器の出力信号の大きさ
   を制御する検出器信号制御手段を有する請求項１から６
   のいずれかに記載のレーザ加工装置。
8. 【請求項８】 検出器信号制御手段は、反射光検出器と
   直列に配された電源及び抵抗を有し、前記電源の電圧及
   び／又は抵抗の抵抗値を変化させて前記反射光検出器の
   出力信号の大きさを制御する請求項７記載のレーザ加工
   装置。
9. 【請求項９】 検出器信号制御手段は、反射光検出器と
   並列に配された抵抗を有し、前記抵抗の抵抗値を変化さ
   せて前記反射光検出器の出力信号の大きさを制御する請
   求項７記載のレーザ加工装置。
10. 【請求項１０】 更に、入射光検出器の出力信号の大き
    さを制御する検出器信号制御手段を有する請求項３から
    ６のいずれかに記載のレーザ加工装置。
11. 【請求項１１】 検出器信号制御手段は、入射光検出器
    と直列に配された電源及び抵抗を有し、前記電源の電圧
    及び／又は抵抗の抵抗値を変化させて前記入射光検出器
    の出力信号の大きさを制御する請求項１０記載のレーザ
    加工装置。
12. 【請求項１２】 検出器信号制御手段は、入射光検出器
    と並列に配された抵抗を有し、前記抵抗の抵抗値を変化
    させて前記入射光検出器の出力信号の大きさを制御する
    請求項１０記載のレーザ加工装置。
13. 【請求項１３】 レーザ発振器から出射したレーザ光を
    加工対象物に照射する照射工程と、前記加工対象物から
    の反射光の強度を半導体素子を用いて検出する反射光検
    出工程と、前記反射光検出工程で検出された反射光の強
    度を前記半導体素子の両端間の電位差から検出された温
    度変化に応じて補正演算式に従って補正する補正工程
    と、前記補正工程で補正された反射光の強度と所定の基
    準値との比較に基づき前記レーザ発振器から出射される
    レーザ光を制御する制御工程とを有するレーザ加工方
    法。
14. 【請求項１４】 レーザ発振器から出射したレーザ光を
    加工対象物に照射する照射工程と、前記レーザ光の強度
    を半導体素子を用いて検出する入射光検出工程と、前記
    加工対象物からの反射光の強度を半導体素子を用いて検
    出する反射光検出工程と、前記入射光検出工程で検出さ
    れた入射光の強度及び前記反射光検出工程で検出された
    反射光の強度とから演算して得られ前記加工対象物の加
    工部からの反射光の強度に対応した以下の（数１）で示
    される演算式により求められる相対反射光強度と所定の
    基準値との比較に基づき前記レーザ発振器から出射され
    るレーザ光を制御する制御工程とを有するレーザ加工方
    法。 【数１】 ここで、ｃ_n＝ｋ×（ｂ_n／ａ_n）、ｃ_max＝ｋ×（ｂ_max
    ／ａ_max）、ｋは任意の定数、ａ_nはｎ番目の入射レーザ
    光強度に関する情報、ｂ_nはｎ番目の反射レーザ光強度
    に関する情報、ａ_maxは入射レーザ光強度に関する情報
    の最大値、ｂ_maxは反射レーザ光強度に関する情報の最
    大値、及びｎは２以上の整数である。