JP4397229B2

JP4397229B2 - レーザ加工装置

Info

Publication number: JP4397229B2
Application number: JP2003430071A
Authority: JP
Inventors: 通伸水村; 康一梶山
Original assignee: V Technology Co Ltd
Current assignee: V Technology Co Ltd
Priority date: 2003-12-25
Filing date: 2003-12-25
Publication date: 2010-01-13
Anticipated expiration: 2023-12-25
Also published as: JP2005186100A

Description

本発明は、液晶パネル、半導体基板、プリント配線基盤等の電子回路基板上に形成された配線の欠陥部をレーザ光の照射によって切断修正する加工等に適するレーザ加工装置に関するものである。

液晶パネルのＴＴＦアレイ基板等は、その製造工程において電極、配線パターンにおける隣接の電極、配線同士が不正に接続してしまう短絡部（欠陥部）が発生する場合がある。この場合には、レーザ加工装置を使用してレーザ光を前記欠陥部に照射してその電導部材を除去して、前記配線パターンを整形する修正が行われる。
従来、この種のレーザ加工装置に適用可能なレーザトリミング装置として、レーザ発振器から出力されたレーザ光を開口部の形状を変更可能な可変スリットを通過させることにより、前記開口部の形状に整合したビーム径のレーザ光を結像レンズを介して欠陥部に結像させるようにし、前記可変スリットの開口部の形状を前記欠陥部の形状に対応させて変更して、多種形状の欠陥部の溶断、除去を容易に行えるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開昭６４−４４２９５号公報

上記レーザトリミング装置では、前記可変スリットの構成が、上下２枚のスリット板を重ねてそれらの切欠き部で矩形状の開口部を形成し、スリット板の間隔を調節して開口部の大きさを変えるもの、縦横に方向を異ならせた長方形のスリットを有する２つのスリット板を差し替えて開口部の形状を変更するもの、長方形のスリットを有するスリット板を旋回させてスリットを３６０度方向変換するもとなっており、いずれの可変スリットも、スリットの形状が固定形状で、その大きさが相似的に大小変更調節できるか、もしくはスリットの方向が変更できるようになっているものの、前記スリットの形状や大きさを多様に変更することができないので、液晶パネルのＴＴＦアレイ基板等における配線パターンが複雑であって、配線に折曲部があったり、隣接の配線同士の間隔が大小に異なっている個所があるような場合には、配線の欠陥部に限定してレーザ光を的確に照射することができず、正常な配線部や無用な個所へのレーザ光を照射してしまうおそれがある。
また、前記可変スリットの中心を移動調節する機構を備えていないので、機械の組立誤差等によって前記可変スリットの中心とレーザ光の光軸とが一致していない場合には、レーザ光の光軸とビーム径の中心とが一致せず、配線の欠陥部をその全体に均等にレーザ光のエネルギーを作用させて能率良く、良好に加工することができない問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、レーザ光のビーム径を多様に変更可能にして、所要の加工形状に整合したビーム径のレーザ光をワークに照射してその所定個所を正確に加工することができるレーザ加工装置を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、レーザ光の光軸とビーム径の中心軸を常に一致させて、ワークの加工個所をその全体にレーザ光のエネルギーを均等に作用させて能率良く、良好に加工することができるレーザ加工装置を提供することである。

本発明は、前記課題を解決するために、以下の点を特徴としている。
すなわち、請求項１に係るレーザ加工装置は、レーザ発振器と、該レーザ発振器から出力されたレーザ光を整形するアパーチャー機構と、結像レンズと対物レンズを有し前記アパーチャー機構を通過して整形されたレーザ光をワーク上に結像させる光学系とを設けたレーザ加工装置において、
前記アパーチャー機構は、前記レーザ光の光軸方向に位置をずらし、かつ該光軸に垂直な面内におけるスリットの開口方向を異ならせて設けた一対のスリット機構からなり、該各スリット機構は、前記レーザ光の光軸に交差する平面において互いに先端縁を平行に対向させて該対向縁間に前記スリットを形成する一対のスリット板と、該各スリット板を互いに独立して対向方向に進退移動させる一対の駆動手段とを備え、
前記各スリット機構は、いずれか一方が、回転手段によって前記レーザ光の光軸の回りに回転する旋回体に設けられており、
前記レーザ発振器から出力される前記レーザ光と同一の光軸を通るガイド光をワークに投光する投光手段と、該投光手段によって投光され前記各スリット機構のスリットを重ね合わせて形成される合成スリットを通過したガイド光のワークからの反射光を撮像する撮像手段と、該撮像手段によって得られた画像にもとづいて前記ガイド光の光軸に対する前記旋回体の旋回中心のずれ量を求めて、そのずれ量から求めた各スリット板の移動方向におけるずれ量補正値にもとづいて前記各駆動手段を作動させて前記レーザ光の光軸と前記合成スリットの中心とを一致させる制御装置と
を備えていることを特徴としている。

このレーザ加工装置においては、予め、ワークの加工個所の平面形状に対応させて、アパーチャー機構における一対のスリット機構の各駆動手段が作動されて各スリット板が進退移動し、一対のスリット板間に所定幅のスリットが形成される。一対のスリット機構の各スリットの重ね合わせによってレーザ光軸に垂直な面内に形成された１つの合成スリットを、レーザ発振器から出力されたレーザ光が通過することにより、レーザ光のビーム径が前記合成スリットの形状に整形され、このビーム径を整形されたレーザ光が結像レンズと対物レンズを通してワーク面に照射されて、ワークの所定の加工個所が正確に加工される。

請求項２に係るレーザ加工装置は、レーザ発振器と、該レーザ発振器から出力されたレーザ光を整形するアパーチャー機構と、結像レンズと対物レンズを有し前記アパーチャー機構を通過して整形されたレーザ光をワーク上に結像させる光学系とを設けたレーザ加工装置において、
前記アパーチャー機構は、前記レーザ光の光軸方向に位置をずらし、かつ該光軸に垂直な面内におけるスリットの開口方向を異ならせて設けた一対のスリット機構からなり、該各スリット機構は、前記レーザ光の光軸に交差する平面において互いに先端縁を平行に対向させて該対向縁間に前記スリットを形成する一対のスリット板と、該各スリット板を互いに独立して対向方向に進退移動させる一対の駆動手段とを備え、
前記各スリット機構は、それぞれ個別の回転手段によって前記レーザ光の光軸の回りに互いに独立して回転する旋回体に設けられており、
前記レーザ発振器から出力される前記レーザ光と同一の光軸を通るガイド光をワークに投光する投光手段と、該投光手段によって投光され前記各スリット機構のスリットを重ね合わせて形成される合成スリットを通過したガイド光のワークからの反射光を撮像する撮像手段と、該撮像手段によって得られた画像にもとづいて前記ガイド光の光軸に対する前記旋回体の旋回中心のずれ量を補正すると共に、前記ガイド光の光軸に対する前記旋回体の旋回中心のガイド光の光軸に対する位置のずれ量を求めて、そのずれ量から求めた各スリット板の移動方向におけるずれ量補正値にもとづいて前記各駆動手段を作動させて前記レーザ光の光軸と前記合成スリットの中心とを一致させる制御装置と
を備えていることを特徴としている。

請求項３に係るレーザ加工装置は、請求項１または２に記載のレーザ加工装置において、前記レーザ光の上流側に位置するスリット機構の各スリット板は、先端縁部が上記上流側面を先端に行くにしたがって薄くなるようにした傾斜面によってナイフエッジとして形成され、前記レーザ光の下流側に位置するスリット機構の各スリット板は、先端縁が上記下流側面を先端に行くにしたがって薄くなるようにした傾斜面によってナイフエッジとして形成されたことを特徴としている。

本発明によれば、以下の優れた効果を奏する。
請求項１に係るレーザ加工装置によれば、レーザ光の光軸方向に位置をずらして設けた一対のスリット機構の各スリット板を、各駆動手段によってそれぞれ独立に進退移動させることによって、種々の形状、大きさの合成スリットを形成するようにしたので、この合成スリットによってレーザ光のビーム形状を多様に変更させることができ、所要の加工形状に整合したビーム形状のレーザ光をワークに照射してその所定個所を正確に加工することができることができる。
また、一方のスリット機構のスリットが、他方のスリット機構のスリットに対して、レーザ光の光軸の回りに相対旋回するので、前記合成スリットの形状の態様を増加することができ、レーザ光のビーム形状を一層多様に変更させることができる。
しかも、装置の組立時等において各旋回体の旋回中心がレーザ光の光軸と一致せずに芯ずれが生じている場合でも、そのずれ量に応じて各スリット機構の各スリット板を修正移動させることができるので、各スリット機構のスリットを重ね合わせて形成された合成スリット（レーザ光のビーム形状）の中心を、常に、レーザ光の光軸に正確に一致させることができて、ワークの加工個所をその全体にレーザ光のエネルギーを均等に作用させて能率良く、良好に加工することができる。

請求項２に係るレーザ加工装置によれば、レーザ光の光軸方向に位置をずらして設けた一対のスリット機構の各スリット板を、各駆動手段によってそれぞれ独立に進退移動させることによって、種々の形状、大きさの合成スリットを形成するようにしたので、この合成スリットによってレーザ光のビーム形状を多様に変更させることができ、所要の加工形状に整合したビーム形状のレーザ光をワークに照射してその所定個所を正確に加工することができることができる。
また、両方のスリット機構のスリットが互いに独立してレーザ光の光軸の回りに相対旋回するので、前記合成スリットの形状の態様を一層増加することができ、レーザ光のビーム形状を更に多様に変更させることができて、ビーム形状の選択の自由度を増すことができる。
しかも、装置の組立時等において各旋回体の旋回中心がレーザ光の光軸と一致せずに芯ずれが生じている場合でも、そのずれ量に応じて各スリット機構の各スリット板を修正移動させることができるので、各スリット機構のスリットを重ね合わせて形成された合成スリット（レーザ光のビーム形状）の中心を、常に、レーザ光の光軸に正確に一致させることができて、ワークの加工個所をその全体にレーザ光のエネルギーを均等に作用させて能率良く、良好に加工することができる。

請求項３に係るレーザ加工装置によれば、各スリット機構の各スリット板の先端縁がナイフエッジとして形成されているので、レーザ光の上流側に位置するスリット機構のスリットに入射されるレーザ光が、その通路をスリット板の上流側で邪魔されて乱されることなく、良好にスリットに入射され、また、レーザ光の下流側に位置するスリット機構のスリットから出射されるレーザ光が、その通路をスリット板の下流側で邪魔されて乱されることなく、良好にビーム形状が整形されたレーザ光をワーク面に照射させることができる。

以下、本発明の一実施の形態に係るレーザ加工装置について、添付図面を参照して説明する。
図１，２において、１は本発明の一実施の形態に係るレーザ加工装置を示す。このレーザ加工装置１は、レーザ電源２に接続されたレーザ発振器３と、該レーザ発振器３に内蔵され、該レーザ発振器３から出力されるレーザ光Ｌ_１と同軸にレーザの照射位置を示すガイド用の光Ｌ_２（以下、単に「ガイド光」という）を出力するガイド光投光器（投光手段）３ａと、該レーザ光Ｌ_１またはガイド光Ｌ_２のビーム形状を整形するアパーチャー機構４と、結像レンズ５と対物レンズ６を有し前記アパーチャー機構４を通過して整形されたレーザ光Ｌ_１またはガイド光Ｌ_２をワークＷ上に結像させる光学系７とを備えている。
前記アパーチャー機構４は、前記レーザ光Ｌ_１またはガイド光Ｌ_２の光軸Ｒの方向（図１，２で上下方向）に位置をずらして設けた一対のスリット機構４Ａ，４Ｂからなり、該各スリット機構４Ａ，４Ｂは、前記光軸Ｒに交差する（図示の例では直交する）平面において互いに先端縁８ａ，８ａ、９ａ，９ａを平行にして対向された一対のスリット板８，８、９，９と、各スリット板８，８、９，９を互いに独立して対向方向ａ，ｂに進退移動させる一対の駆動手段１０ａ，１０ａ、１０ｂ，１０ｂとを備えている。

前記レーザ光Ｌ_１またはガイド光Ｌ_２の上流側（レーザ発振器３側、図１で上側）に位置するスリット機構４Ａの各スリット板８，８は、図２に示すように、先端縁８ａ，８ａが上記上流側面を切り欠いて先端に行くにしたがって薄くなるようにした傾斜面８ｂ，８ｂによってナイフエッジとして形成され、また、前記レーザ光Ｌの下流側（対物レンズ６側、図１で下側）に位置するスリット機構４Ｂの各スリット板９，９は、先端縁９ａ，９ａが上記下流側面を切り欠いて先端に行くにしたがって薄くなるようにした傾斜面９ｂ，９ｂによってナイフエッジとして形成されている。なお、各スリット板８，８と各スリット９，９とは互いの対向面を接触または近接させて配置されている。
また、前記各スリット機構４Ａ，４Ｂは、それぞれ、中心部にレーザ光Ｌ_１またはガイド光Ｌ_２が通過する開口部を有し前記光軸Ｒの回りに旋回可能に設けた上下の環状の旋回テーブル（旋回体）１１ａ，１１ｂと、該各旋回テーブル１１ａ，１１ｂを独立して旋回させる回転手段１２ａ，１２ｂとを備えている。そして、前記回転手段１２ａ，１２ｂは、例えば、前記旋回テーブル１１ａ，１１ｂの外周に環状ギヤ、ウォームホイール等（図示せず）を設け、これらにサーボモータ１３ａ，１３ｂで回転されるピニオンギヤ、ウォームギヤ等（図示せず）を噛み合わせたものとされている。これに限らず、他の任意の構造を採用することもできる。

そして、上流位置のスリット機構４Ａの各スリット板８，８は、前記上側の旋回テーブル１１ａに設けた案内部材（図示せず）によって支持され、上側の旋回テーブル１１ａに取り付けたサーボモータ１４ａ，１４ａと、これらに連結したねじ軸を各スリット板８，８に固定したナット（図示せず）に螺合させたねじ機構とからなる前記駆動手段１０ａ，１０ａを介して、互いに対向方向ａに移動して先端縁８ａ，８ａ間（対向縁間）に任意の幅（間隔）のスリット１５ａを形成するようになっている。
また、下流位置のスリット機構４Ｂの各スリット板９，９は、前記下側の旋回テーブル１１ｂに設けた案内部材（図示せず）によって支持され、下側の旋回テーブル１１ｂに取り付けたサーボモータ１４ｂ，１４ｂと、これらに連結したねじ軸（図示せず）を各スリット板９，９に固定したナット（図示せず）に螺合させたねじ機構とからなる前記駆動手段１０ｂ，１０ｂを介して、互いに対向方向ｂに移動して先端縁９ａ，９ａ間（対向縁間）に任意の幅（間隔）のスリット１５ｂを形成するようになっている。これにより、各スリット機構４Ａ，４Ｂにおける各スリット板８，８間と各スリット９，９間に形成された各スリット１５ａ，１５ｂによって、レーザ光Ｌ_１またはガイド光Ｌ_２を整形して通過させる合成スリット１６が形成されるようになっている。
なお、前記各駆動手段１０ａ，１０ｂは、サーボモータ１４ａ，１４ｂとねじ機構とで構成したものに限らず、リニアモータによる駆動機構、その他の駆動機構による構造のものであってもよい。

また、前記光軸Ｒ上に配置された前記光学系７には、前記下流位置のスリット機構４Ｂと前記結像レンズ５との間、および結像レンズ５と対物レンズ６との間に位置して、それぞれハーフミラー１７，１８が設けられており、ＣＣＤカメラ（撮像手段）１９が前記光学系７と前記ハーフミラー１７に対向して設けた反射鏡２０とを通してワークＷの表面を撮像するようになっている。また、前記ＣＣＤカメラ１９は、前記ハーフミラー１７からのレーザ光Ｌ_１またはガイド光Ｌ_２の反射光を前記反射鏡２０を通して撮像すると共に、参照用投光器２１から投光され、前記ハーフミラー１８に対向して設けた反射鏡２２とそれらの間に設けたレンズ２３を経て前記光学系７に入射された後、前記ハーフミラー１８でレーザ光Ｌ_１またはガイド光Ｌ_２の上流側に反射された参照用光ビームを、前記ハーフミラー１７と反射鏡２０を通して受光できるようになっている。

前記レーザ発振器３，アパーチャー機構４、光学系７，ＣＣＤカメラ１９、参照用投光器２１等は、レーザ加工ヘッド２４として組み付けられて適宜の支持体に支持され、Ｚ軸駆動手段（図示せず）によりＺ軸方向ｚ（光軸Ｒの方向）に移動可能に設けられており、また、前記ワークＷはワークテーブル２５に載置されており、前記レーザ加工ヘッド２４とワークテーブル２５とが、図示しないサーボモータと伝動機構等とからなるＸ軸駆動手段とＹ軸駆動手段とによって、Ｚ軸方向ｚに垂直なＸ軸方向ｘとＹ軸方向ｙに相対的に移動されることにより、ワークＷに対するレーザ光Ｌ_１またはガイド光Ｌ_２のＸ，Ｙ軸方向ｘ，ｙへの相対移動が可能となっている。
なお、前記対物レンズ６は、複数の倍率の異なるレンズを光軸Ｒの回りに配置し、必要に応じて適宜倍率のレンズを光軸Ｒの位置へ直線移動して倍率の変換を可能とすることができる。

さらに、レーザ加工装置１は、前記各サーボモータ１３ａ，１３ｂ、１４ａ，１４ａ、１４ｂ，１４ｂや図示しない前記Ｘ，Ｙ，Ｚ軸駆動手段を個別に作動させる複数のモータドライバ群２７と、前記レーザ電源２、モータドライバ群２７、ＣＣＤカメラ１９および前記参照用投光器２１の動作を制御する制御コンピュータ（制御装置）２８とを備えている。該制御コンピュータ２８は、前記レーザ電源２とモータドライバ群２７に接続されたレーザ／スリット制御部２８ａと、前記ＣＣＤカメラ１９に接続され、該ＣＣＤカメラ１９によって撮像されたレーザ光Ｌ_１またはガイド光Ｌ_２のビームの形状、ワークＷの表面における欠陥部の形状等の画像を演算処理して所要の画像データを得る画像処理部２８ｂと、該画像処理部２８ｂで得られた画像データ等を表示する表示器２８ｃと、画像処理部２８ｂから得られた画像データにもとづいて所要の演算をして、その演算結果によりレーザ／スリット制御部２８ａに指令して前記モータドライバ群２７によって前記各サーボモータ１３ａ，１３ｂ、１４ａ，１４ａ、１４ｂ，１４ｂに所要の動作を行わせたり、前記画像処理部２８ｂから得られた画像データをメモリ（図示せず）に記憶させたり、前記表示器２８ｃに画像を表示させる主制御部２８ｄと、必要な指令を設定入力するキーボード等の入力手段２８ｅと、レーザ加工装置１の動作プログラム、前記入力手段２８ｅで入力された各種設定数値や前記主制御部２８ｄで得られたデータ等が登録される主メモリ等（図示せず）とを備えている。

次に、前記構成のレーザ加工装置１の作用について、図３を参照しながら説明する。
レーザ加工装置１による加工の対象となるワークＷは、例えば、図３（ａ）に示すように、電子回路基板上に複数の配線３０が互いに微小間隔をあけて、かつ基板の側辺Ｗａに対して平行な配線部分３０ａと斜めに形成された配線部分３０ｂとを備え、平行な配線部分３０ａにおける隣接の配線同士を最短距離で直線的に接続する短絡部（欠陥部）３１、または斜めの配線部分３０ｂにおける隣接の配線同士を直線的に接続する短絡部（欠陥部）３２が有り、その他は短絡部が無い正常な配線部分となっているものである。なお、図３（ｂ）〜図３（ｄ）、図３（ｅ）〜図３（ｇ）は、それぞれ、図３（ａ）の短絡部３１，３２を拡大して示している。

先ず、レーザ加工装置１の制御コンピュータ２８を動作させると、モータドライバ群２７によって図示しない前記Ｘ，Ｙ軸駆動手段が作動して、ワークＷとレーザ加工ヘッド２４とが相対的にＸ，Ｙ軸方向ｘ，ｙへ移動されて、レーザ加工ヘッド２４の対物レンズ６の光軸（光軸Ｒ）の位置が、予め検査装置によって発見されたワークＷの配線部分３０ａにおける短絡部３１の位置まで移動される。そして、図示しない前記Ｚ軸駆動手段によってレーザ加工ヘッド２４がＺ軸方向ｚに微速で移動され、該レーザ加工ヘッド２４に付設されたＣＣＤカメラ１９によって参照用投光器２１からの光によって照明されているワークＷを撮像して得られた画像データにもとづいて、前記画像処理部２８ｂが前記短絡部３１のＺ軸方向ｚの焦点位置と短絡部の中心位置、形状、寸法を演算処理し、その結果にもとづいて前記主制御部２８ｄが前記レーザ／スリット制御部２８ａを作動させると、前記モータドライバ２７の指令で、前記Ｚ軸駆動手段がレーザ加工ヘッド２４のＺ軸方向ｚの位置を前記焦点位置に位置決めすると共に、前記各スリット機構４Ａ，４Ｂの各サーボモータ１４ａ，１４ａ、１４ｂ，１４ｂが各スリット板８，８、９，９を個別にそれらの対向方向ａ，ｂに進退移動させる。

これにより、例えば、上流位置のスリット機構４Ａの一対のスリット板８，８が、短絡部３１の中心Ｃから図３で左右に所定距離隔てた隣接の配線部３０ａ，３０ａの対向縁３０ｃ，３０ｃに各先端縁８ａ，８ａを一致させて、前記配線部３０ａに平行な幅Ｅ１（配線間隔）のスリット（縦スリット）１５ａ（図１、図２）を形成する。また、下流位置のスリット機構４Ｂの一対のスリット板９，９が、短絡部３１を囲む領域３３における該短絡部３１の中心Ｃから図３で上下に所定距離隔てた配線部３０ａに直角な方向を向く外縁３１ａ，３１ｂに、各先端縁９ａ，９ａを一致させて、前記配線部３０ａに直角な方向に平行な幅Ｆ１のスリット（横スリット）１５ｂ（図１、図２）を形成する。したがって、前記上流位置のスリット機構４Ａの各スリット板８，８で形成される配線部３０ａに平行なスリット１５ａと、前記下流位置のスリット機構４Ｂの各スリット板９，９で形成される配線部３０ａに直角な方向のスリット１５ｂとによって、平面視（光軸Ｒの横断面視）で前記対向縁３０ｃ，３０ｃと前記外縁３１ａ，３１ｂとで囲まれた矩形の合成スリット１６が形成される（図３（ｂ）参照）。

上記のようにして、各スリット機構４Ａ，４Ｂによって合成スリット１６が形成されると、レーザ／スリット制御部２８ａによってレーザ電源２が作用してレーザ発振器３からレーザ光Ｌ_１がワークＷの表面に向けて照射される。その際、前記レーザ光Ｌ_１は前記合成スリット１６によってビーム形状が整形され、前記合成スリット１６の矩形に整合したビーム形状を有するレーザ光Ｌｏ（以下、「レーザ照射光」という）が前記光学系７を通してワークＷの表面に照射されて結像される（図３（ｃ）参照）。これにより、ワークＷの配線部３０ａの短絡部３１がレーザ照射光Ｌｏの熱エネルギーによって加熱、除去され、ワークＷの側辺Ｗａに平行な配線部３０ａにおける短絡部３０ｃを補修する加工が終了する（図３（ｄ）参照）。

次に、図３（ａ）に示すように、前記ワークＷの側辺Ｗａに対して斜めの配線部分３０ｂにおける隣接の配線同士を接続する短絡部（欠陥部）３２を補修する加工を行う場合は、基本的には前記ワークＷの配線部３０ａ，３０ａの短絡部３１を補修する加工を行う場合と同様であるが、配線部３０ｂが傾斜されているため、レーザ加工ヘッド２４を配線部３０ｂの短絡部３２の中心Ｃに位置決めされた後、該傾斜に合わせて、例えば、上流位置のスリット機構４Ａのサーボモータ１３ａが駆動されて、前記旋回テーブル１１ａと一緒に各スリット板８，８が前記中心Ｃ（光軸Ｒ）の回りに回転されて、それらの先端縁８ａ，８ａが配線部３０ｂの傾斜に平行にされる。この後に、前記と同様にして、前記スリット板８，８が移動されて、それらの先端縁８ａ，８ａが配線部３０ｂ、３０ｂの傾斜した対向縁３０ｄ，３０ｄに一致されて幅Ｅ２のスリット１５ａが形成される。

その際はサーボモータ１３ｂは停止しており、下流位置のスリット機構４Ｂのスリット板９，９は旋回せず、前記と同様にして、短絡部３２を囲む領域３４における該短絡部３２の中心Ｃから図３で上下に所定距離隔てた配線部３０ａ（側辺Ｗａ）に直角な方向を向く外縁３２ａ，３２ｂに、各先端縁９ａ，９ａを一致させて、前記配線部３０ａに直角な方向に平行な幅Ｆ２のスリット（横スリット）１５ｂ（図１、図２）を形成する。
したがって、前記上流位置のスリット機構４Ａの各スリット８，８，で形成される配線部３０ｂに平行なスリット１５ａと、前記下流位置のスリット機構１４Ｂの各スリット板９，９で形成される配線部３０ａに直角な方向のスリット１５ｂとによって、平面視（光軸Ｒの横断面視）で前記対向縁３０ｄ，３０ｄと前記外縁３２ａ，３２ｂとで囲まれた平行四辺形の合成スリット１６ａが形成される（図３（ｅ）参照）。そして、該合成スリット１６ａが形成されると、前記と同様にして、合成スリット１６ａで整形されたビーム形状のレーザ照射光Ｌｏが短絡部３２に照射されて（図３（ｆ）参照）、ワークＷの側辺Ｗａに傾斜した配線部３０ｂにおける短絡部３２を補修する加工が終了する（図３（ｇ）参照）。

ところで、前記各スリット機構４Ａ，４Ｂの各スリット板８，８、９，９によって形成される合成スリット１６，１６ａの中心Ｃｏ（図８）を配線部３０ａ，３０ｂの短絡部３１，３２の中心Ｃに合わせた後に、レーザ光Ｌ_１をワークＷに向けて照射するようにしたが、通常、装置の組立誤差等によって、前記各スリット機構４Ａ，４Ｂの旋回テーブル１１ａ，１１ｂの旋回中心Ｃａ，Ｃｂと光軸Ｒとが一致せず、該光軸Ｒに対して合成スリット１６，１６ａの中心Ｃｏがずれることがある。このように、前記光軸Ｒと前記合成スリット１６，１６ａの中心Ｃｏがずれていると、合成スリット１６，１６ａで整形されたレーザ照射光Ｌｏによって加工されるワークＷの短絡部３１，３２が均等な熱エネルギーを受けることができず、効率よい加工が行えないことが生じる場合がある。
そこで、前記各旋回テーブル１１ａ，１１ｂの旋回中心Ｃａ，Ｃｂの光軸Ｒからのずれ量を予め計測しておき、前記合成スリット１６，１６ａを形成する過程で、前記光軸Ｒと前記合成スリット１６，１６ａの中心Ｃｏとを一致させる操作が以下のようにして行われる。

図４は、装置の組立が完了した後に、前記旋回テーブル１１ａ，１１ｂの旋回中心Ｃａ，Ｃｂの光軸Ｒからのずれ量を計測する操作を示す。
先ず、図６に示すように、前記旋回テーブル１１ａ，１１ｂを相対的に旋回させて、上流位置のスリット機構４Ａのスリット板８，８によるスリット（縦スリット）１５ａと、下流位置のスリット機構４Ｂのスリット板９，９によるスリット（横スリット）１５ｂとを角度９０°で交差させてそれぞれ最大スリット幅とし、縦、横スリット１５ａ，１５ｂによって正四角形の合成スリット１６を形成した（ステップＳ１）後に、前記ガイド光投光器３ａからガイド光Ｌ_２を出力する（ステップＳ２）。
なお、前記合成スリット１６の中心Ｃｏを通る前記縦、横スリット１５ａ，１５ｂに沿う中心軸線をそれぞれＭｏ，Ｎｏとする。

これにより、前記合成スリット１６を通って整形されたガイド光Ｌ_２のワークＷからの反射光が、ハーフミラー１７，反射鏡２０を介して前記ＣＣＤカメラ１９で撮像され、その画像がガイド光Ｌ_２のビーム形状として前記画像処理部２８ｂにより処理されて画像データの作成が行われるので、前記主制御部２８ｄが、図７に示すように、光軸Ｒを中心とする直角座標軸Ｍ、Ｎを有する前記表示器２８ｃの画面２８ｃ１に前記ビーム形状の画像をビーム形状像３５として表示させると共に、前記画像データにもとづいて、ビーム形状像３５の中心Ｃｏが光軸Ｒに正しく一致している場合に表示器２８ｃに表示されるビーム形状像３５の仮想画像３６の縦輪郭線３６ａと、実際のビーム形状像３５の縦外郭線３５ａとの縦座標軸Ｍからの距離の差（Ｄ２−Ｄ１）を演算して、前記合成スリット１６の中心Ｃｏと前記光軸Ｒとの横ずれｄ１（図７（ａ）参照）を求める（ステップＳ３）。

もし、前記合成スリット１６の中心Ｃｏの光軸Ｒからの横ずれｄ１（図７の例では左方への横ずれ）がある場合には、図８に示すように、前記上流位置のスリット機構４Ａのスリット板８，８を前記横ずれｄ１だけ図８で破線で示す位置から右方へ実践で示す位置まで移動させ、前記縦スリット１５ａの中心軸線Ｍｏを前記直角座標軸Ｍに合わせて前記横ずれｄ１を補正する（ステップＳ４）と共に、前記横ずれｄ１の数値を前記制御コンピュータ２８の図示しないメモリに記憶させる（ステップＳ５）。その際、前記表示器２８ｃの画面２８ｃ１は図７（ｂ）のように変わる。次に、同様に前記主制御部２８ｄが、前記ビーム形状像３５の仮想画像３６の横輪郭線３６ｂと、実際のビーム形状像３５の横外郭線３５ｂとの横座標軸Ｎからの距離の差（Ｄ４−Ｄ３）を演算して、前記合成スリット１６の中心Ｃｏと光軸Ｒとの縦ずれｄ２を求める（ステップＳ６）。もし、縦ずれｄ２（図７の例では下方への縦ずれ）がある場合には、図９に示すように、前記下流位置のスリット機構４Ｂのスリット板９，９を前記縦ずれｄ２だけ図９で上方へ移動させ、前記横スリット１５ｂの中心軸線Ｎｏを座標軸Ｎに合わせて前記縦ずれｄ２を補正する（ステップＳ７）と共に、前記縦ずれｄ２の数値を前記制御コンピュータ２８の図示しないメモリに記憶させる（ステップＳ８）。その際、前記表示器２８ｃの画面２８ｃ１は図７（ｃ）のように変わる。

次に、前記縦スリット１５ａを座標軸Ｍに沿う方向にして前記旋回テーブル１１ａを停止した状態で、前記下流位置のスリット機構４Ｂの旋回テーブル１１ｂを右回り（時計回り）に４５°旋回させ、スリット板９，９による横スリット１５ｂを、図１０に示すように、右４５°回転させる（ステップＳ９）と、ＣＣＤカメラ１９で撮像されたガイド光Ｌ_２のビーム形状が、図１１（ａ）に示すように、平行四辺形に整形されたビーム形状像３７ａとして前記表示器２８ｃの画面２８ｃ１に表示されると共に、前記主制御器２８ｄが前記ビーム形状像３７ａの短い方の対角線ｅ１を算出する（ステップＳ１０）。次いで、前記下流側位置のスリット機構４Ｂの旋回テーブル１１ｂを上記と反対方向へ４５°旋回させ、前記スリット板９，９による横スリット１５ｂを左４５°回転させる（ステップＳ１１）と、前記ＣＣＤカメラ１９で撮像されたガイド光Ｌ_２のビーム形状が、図１１（ｂ）に示すように、前記ビーム形状像３７ａと略対称．な平行四辺形に整形されたビーム形状像３７ｂとして前記表示器２８ｃの画面２８ｃ１に表示されると共に、前記主制御器２８ｄが前記ビーム形状像３７ｂの短い方の対角線ｅ２を算出し（ステップＳ１２）、前記２つの対角線ｅ１，ｅ２の交点ｅを算出する（ステップＳ１３）。この交点ｅは前記スリット板９，９による横スリット１５ｂの旋回中心（旋回テーブル１１ｂの旋回中心）Ｃｂとして、その座標を前記図示しないメモリに記憶させる（ステップＳ１４）。

次に、前記横スリット１５ｂを座標軸Ｎに沿う方向にして前記旋回テーブル１１ｂを停止した状態で、前記と同様にして、前記上流位置のスリット機構４Ａの旋回テーブル１１ａを右回り（時計回り）に４５°旋回させ、スリット板８，８による縦スリット１５ａを、右４５°回転させる（ステップＳ１５）と、前記ＣＣＤカメラ１９で撮像されたガイド光Ｌ_２のビーム形状が、平行四辺形に整形された一方のビーム形状像として前記表示器２８ｃに表示されると共に、前記主制御器２８ｄが前記一方のビーム形状像の短い方の対角線を算出する（ステップＳ１６）。次いで、前記上流位置のスリット機構４Ａの旋回テーブル１１ａを上記と反対方向へ４５°旋回させ、前記スリット板８，８による横スリット１５ａを左４５°回転させる（ステップＳ１７）と、前記ＣＣＤカメラ１９で撮像されたガイド光Ｌ_２のビーム形状が、前記一方のビーム形状像と略対称な平行四辺形に整形された他方のビーム形状像として前記表示器２８ｃに表示されると共に、前記主制御器２８ｄが前記他方のビーム形状像の短い方の対角線を算出し（ステップＳ１８）、前記２つの対角線の交点をを算出する（ステップＳ１９）。この交点は前記スリット板８，８による縦スリット１５ａの旋回中心（旋回テーブル１１ａの旋回中心）Ｃａとして、その座標を前記図示しないメモリに記憶させる（ステップＳ２０）。
なお、前記においては、各旋回テーブル１１ａ，１１ｂを共に左右に４５°旋回させるようにしたが、これに限らず、他の任意の角度であってもよく、旋回テーブル１１ａ，１１ｂ毎に旋回角度を異ならせることもできる。

前記のようにして、前記各スリット機構４Ａ，４Ｂの旋回テーブル１１ａ，１１ｂの旋回中心（縦、横スリット１５ａ，１５ｂの旋回中心）Ｃａ，Ｃｂの座標が制御コンピュータ２８のメモリに記憶されると、実際に前記ワークＷを加工する際には、図５に示すようにして、前記光軸Ｒに対する旋回テーブル１１ａ，１１ｂの旋回中心Ｃａ，Ｃｂの位置ずれがあれば、それを補正して、前記合成スリット１６の中心Ｃｏを光軸Ｒに一致させ、レーザ光Ｌ_１のビーム形状を前記ワークＷの所要個所の加工形状に合わせる操作を行う。
すなわち、レーザ加工ヘッド２４がワークＷに対して相対的に移動して所要の加工個所に移動、位置決めされると、例えば、前記ワークＷの４５°傾斜した矩形部分を加工するような場合、先ず、図１２に示すように、サーボモータ１３ａにより旋回テーブル１１ａを旋回させ、上流位置のスリット機構４Ａのスリット板８，８による縦スリット１５ａを右に４５°旋回させる（ステップＳ２１）。このとき、前記主制御部２８ｄが、制御コンピュータ２８の前記メモリに記憶されていた旋回テーブル１１ａの中心Ｃａの座標値とその旋回角度４５°とから、旋回テーブル１１ａの旋回中心Ｃａと光軸Ｒとのスリット板８，８の移動方向ａにおける位置のずれ成分（ずれ量補正値）ｄ１を演算して求め（ステップＳ２２）、レーザ／スリット制御部２８ａとモータドライバ２７を介して各サーボモータ１４ａ，１４ａを作動させ、各スリット板８，８を前記位置のずれ成分だけ、それを無くする方向に波線で示す位置から実線で示す位置へ移動させ、縦スリット１５ａの軸線Ｍｏが光軸Ｒを通る位置にもたらす（ステップＳ２３）。

次に、同様にして、図１３に示すように、サーボモータ１３ｂによって旋回テーブル１１ｂを旋回させ、下流位置のスリット機構４Ｂのスリット板９，９による横スリット１５ｂを右に４５°旋回させる（ステップＳ２４）。このとき、前記主制御部２８ｄが、制御コンピュータ２８の前記メモリに記憶されていた旋回テーブル１１ｂの中心Ｃｂの座標値とその旋回角度４５°とから、旋回テーブル１１ｂの旋回中心Ｃｂと光軸Ｒとのスリット板９，９の移動方向ｂにおける位置のずれ成分（ずれ量補正値）ｄ２を演算して求め（ステップＳ２５）、レーザ／スリット制御部２８ａとモータドライバ２７を介して各サーボモータ１４ｂ，１４ｂを作動させ、各スリット板９，９を前記位置のずれ成分だけ、それを無くする方向に破線で示す位置から実線で示す位置へ移動させ、横スリット１５ｂの軸線Ｎｏが光軸Ｒを通る位置にもたらす（ステップＳ２６）。
なお、各スリット機構４Ａ，４Ｂのスリット板８，８、９，９による合成スリット１６の中心Ｃｏを光軸Ｒに一致させる補正操作は、前記旋回テーブル１１ａ，１１ｂの両方を４５°旋回させて前記縦、横スリット１５ａ，１５ｂの両方が傾斜して合成スリット１６を形成する場合のほかに、旋回テーブル１１ａ，１１ｂの旋回角度が他の任意の角度である場合、旋回テーブル１１ａ，１１ｂの一方もしくは両方を旋回させずに、前記縦、横スリット１５ａ，１５ｂの一方が傾斜して合成スリット１６を形成する場合や両方のスリット１５ａ，１５ｂが直交して合成スリット１６を形成する場合にも同様にして行うことができる。

前記実施の形態に係るレーザ加工装置１によれば、前記アパーチャー機構４が、光軸Ｒ方向に位置をずらし、かつ該光軸Ｒに垂直な面内におけるスリット１５ａ，１５ｂの開口方向を異ならせて設けた一対のスリット機構４Ａ，４Ｂからなり、該各スリット機構４Ａ，４Ｂは、それぞれ個別の回転手段１２ａ，１２ｂによって前記光軸Ｒの回りに互いに独立して回転する旋回テーブル１１ａ，１１ｂに設けられると共に、光軸Ｒに交差する平面において互いに先端縁８ａ，８ａ、９ａ，９ｂを平行に対向させて該対向縁間に前記スリット１５ａ，１５ｂを形成する一対のスリット板８，８、９，９と、該各スリット板８，８、９，９を互いに独立して対向方向ａ，ｂに進退移動させる一対の駆動手段１０ａ，１０ａ、１０ｂ、１０ｂとを備えた構成とされているので、前記一対のスリット機構４Ａ，４Ｂの各スリット板８，８、９，９を、各駆動手段１０ａ，１０ａ、１０ｂ，１０ｂによってそれぞれ独立に進退移動させることによって、種々の形状、大きさの合成スリット１６を形成することができるため、この合成スリット１６によってレーザ光Ｌ_１のビーム形状を多様に変更させることができ、所要の加工形状に整合したビーム形状のレーザ照射光ＬｏをワークＷに照射してその所定個所を正確に加工することができる。その際、各旋回テーブル１０ａ，１０ｂを旋回させて、両方のスリット機構４Ａ，４Ｂのスリット板８，８、９，９により形成されるスリット１５ａ，１５ｂを互いに独立して光軸Ｒの回りに相対旋回させると、前記合成スリット１６の形状の態様を一層増加することができ、レーザ光Ｌ_１のビーム形状を更に多様に変更させることができて、ビーム形状の選択の自由度を増すことができる。

さらに、前記各スリット機構４Ａ，４Ｂのスリット１５ａ，１５ｂを重ね合わせて形成される合成スリット１６を通過した前記ガイド光Ｌ_２を撮像するＣＣＤカメラ１９と、該ＣＣＤカメラ１９によって得られた画像にもとづいて前記旋回テーブル１１ａ，１１ｂの旋回中心Ｃａ，Ｃｂの光軸Ｒに対する位置のずれ量を求めておき、そのずれ量から求めた各スリット板８，８、９，９の移動方向におけるずれ量補正値にもとづいて前記各駆動手段１０ａ，１０ｂを作動させる制御コンピュータ２８とを備えているので、装置の組立時等において各旋回テーブルの旋回中心Ｃａ，Ｃｂが光軸Ｒとが一致せずに芯ずれが生じている場合でも、そのずれ量に応じて各スリット機構４Ａ，４Ｂの各スリット板８，８、９，９を修正移動させることができるため、各スリット機構４Ａ，４Ｂのスリット１５ａ，１５ｂを重ね合わせて形成された合成スリット１６，１６ａ（レーザ照射光Ｌｏのビーム形状）の中心Ｃｏを、常に、光軸Ｒに正確に一致させることができて、ワークＷの加工個所をその全体にレーザ光Ｌ_１のエネルギーを均等に作用させて能率良く、良好に加工することができる。

また、各スリット機構４Ａ，４Ｂの各スリット板８，８、９，９の先端縁８ａ，８ａ、９ａ，９ａがナイフエッジとして形成されているので、レーザ光Ｌ_１の上流側に位置するスリット機構４Ａのスリット１５ａに入射されるレーザ光Ｌ_１が、その通路をスリット板８，８の上流側で邪魔されて乱されることなく、良好にスリット１５ａに入射され、また、レーザ光Ｌ_１の下流側に位置するスリット機構４Ｂのスリット１５ｂから出射されるレーザ照射光Ｌｏが、その通路をスリット板９，９の下流側で邪魔されて乱されることなく、スリット１５ｂから出射され、良好にビーム形状が整形されたレーザ照射光ＬｏをワークＷ面に照射させることができる。

なお、前記各実施の形態に係るレーザ加工装置１においては、ワークＷとしての電子回路基板に形成された配線パターンにおける配線３０の短絡部３１，３２を加熱して除去する加工を行う場合に適用する例を示したが、これに限らず、前記配線３０に断線部がある場合に、該断線部を含む周辺の配線領域をレーザ照射光Ｌｏの照射で加熱して除去した後に、その除去領域に塗布された導電性を有する物質を含む溶液をレーザ照射光Ｌｏで加熱して、前記除去領域に導電性薄膜を形成して断線部を導通させる場合や、その他の加工品の微細部分を所定形状に合わせ加熱、除去する加工を行う場合にも適用することができる。また、前記ガイド光Ｌｏの代わりにレーザ光Ｌ_１を直接使用して前記旋回テーブル１１ａ，１１ｂの旋回中心Ｃａ，Ｃｂの光軸Ｒからのずれ量を計測することも可能である。

本発明の一実施の形態に係るレーザ加工装置を示す系統図である。同じくレーザ加工装置におけるアパーチャー機構のスリット板の構成を示す斜視図である。同じくレーザ加工装置による加工方法を示す説明図である。アパーチャー機構による縦、横スリットの旋回中心の光軸からの位置ずれを求める操作方法を示すフロー図である。アパーチャー機構による縦、横スリットの位置の光軸に対する補正方法を示すフロー図である。アパーチャー機構による縦、横スリットの旋回中心の光軸からの位置ずれを求める操作方法の手順（その１）を示す説明図である。アパーチャー機構による合成スリットの光軸に対する位置ずれの補正過程を表した表示器上の画面を示す説明図である。アパーチャー機構による縦、横スリットの旋回中心の光軸からの位置ずれを求める操作方法の手順（その２）を示す説明図である。アパーチャー機構による縦、横スリットの旋回中心の光軸からの位置ずれを求める操作方法の手順（その３）を示す説明図である。アパーチャー機構による縦、横スリットの旋回中心の光軸からの位置ずれを求める操作方法の手順（その４）を示す説明図である。アパーチャー機構による合成スリットの旋回中心の光軸に対する座標位置を求める過程を表した表示器上の画面を示す説明図である。アパーチャー機構による縦スリットの位置の光軸に対する補正方法を示す説明図である。アパーチャー機構による横スリットの位置の光軸に対する補正方法を示す説明図である。

符号の説明

１レーザ加工装置
３レーザ発振器
３ａガイド光投光器（投光手段）
４アパーチャー機構
５結像レンズ
６対物レンズ
７光学系
８，９スリット板
８ａ，９ａ先端縁
１０ａ，１０ｂ駆動手段
１１ａ，１１ｂ旋回テーブル（旋回体）
１２ａ，１２ｂ回転手段
１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂサーボモータ
１５ａ，１５ｂスリット
１６，１６ａ合成スリット
１９ＣＣＤカメラ（撮像手段）
２４レーザ加工ヘッド
２５ワークテーブル
２７サーボドライバ
２８制御コンピュータ（制御装置）
２８ａレーザ／スリット制御部
２８ｂ画像処理部
２８ｃ表示器
２８ｄ主制御部
３０配線
３１，３２短絡部（欠陥部）
Ｌｏレーザ照射光
Ｌ_１レーザ光
Ｌ_２ガイド光
Ｒレーザ光およびガイド光の光軸
Ｗワーク

Claims

レーザ発振器と、該レーザ発振器から出力されたレーザ光を整形するアパーチャー機構と、結像レンズと対物レンズを有し前記アパーチャー機構を通過して整形されたレーザ光をワーク上に結像させる光学系とを設けたレーザ加工装置において、
前記アパーチャー機構は、前記レーザ光の光軸方向に位置をずらし、かつ該光軸に垂直な面内におけるスリットの開口方向を異ならせて設けた一対のスリット機構からなり、該各スリット機構は、前記レーザ光の光軸に交差する平面において互いに先端縁を平行に対向させて該対向縁間に前記スリットを形成する一対のスリット板と、該各スリット板を互いに独立して対向方向に進退移動させる一対の駆動手段とを備え、
前記各スリット機構は、いずれか一方が、回転手段によって前記レーザ光の光軸の回りに回転する旋回体に設けられており、
前記レーザ発振器から出力される前記レーザ光と同一の光軸を通るガイド光をワークに投光する投光手段と、
該投光手段によって投光され前記各スリット機構のスリットを重ね合わせて形成される合成スリットを通過したガイド光のワークからの反射光を撮像する撮像手段と、
該撮像手段によって得られた画像にもとづいて前記ガイド光の光軸に対する前記旋回体の旋回中心のずれ量を求めて、そのずれ量から求めた各スリット板の移動方向におけるずれ量補正値にもとづいて前記各駆動手段を作動させて前記レーザ光の光軸と前記合成スリットの中心とを一致させる制御装置と
を備えていることを特徴とするレーザ加工装置。
レーザ発振器と、該レーザ発振器から出力されたレーザ光を整形するアパーチャー機構と、結像レンズと対物レンズを有し前記アパーチャー機構を通過して整形されたレーザ光をワーク上に結像させる光学系とを設けたレーザ加工装置において、
前記アパーチャー機構は、前記レーザ光の光軸方向に位置をずらし、かつ該光軸に垂直な面内におけるスリットの開口方向を異ならせて設けた一対のスリット機構からなり、該各スリット機構は、前記レーザ光の光軸に交差する平面において互いに先端縁を平行に対向させて該対向縁間に前記スリットを形成する一対のスリット板と、該各スリット板を互いに独立して対向方向に進退移動させる一対の駆動手段とを備え、
前記各スリット機構は、それぞれ個別の回転手段によって前記レーザ光の光軸の回りに互いに独立して回転する旋回体に設けられており、
前記レーザ発振器から出力される前記レーザ光と同一の光軸を通るガイド光をワークに投光する投光手段と、
該投光手段によって投光され前記各スリット機構のスリットを重ね合わせて形成される合成スリットを通過したガイド光のワークからの反射光を撮像する撮像手段と、
該撮像手段によって得られた画像にもとづいて前記ガイド光の光軸に対する前記旋回体の旋回中心のずれ量を求めて、そのずれ量から求めた各スリット板の移動方向におけるずれ量補正値にもとづいて前記各駆動手段を作動させて前記レーザ光の光軸と前記合成スリットの中心とを一致させる制御装置と
を備えていることを特徴とするレーザ加工装置。
前記レーザ光の上流側に位置するスリット機構の各スリット板は、先端縁部が上記上流側面を先端に行くにしたがって薄くなるようにした傾斜面によってナイフエッジとして形成され、前記レーザ光の下流側に位置するスリット機構の各スリット板は、先端縁が上記下流側面を先端に行くにしたがって薄くなるようにした傾斜面によってナイフエッジとして形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ加工装置。