JP4664269B2 - レーザ加工装置及びレーザ加工方法 - Google Patents
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Description
ここで、本発明におけるレーザ加工装置の機能構成例について、図を用いて説明する。図1は、レーザ加工装置の機能構成の一例を示す図である。図1に示すレーザ加工装置10は、レーザ発振器11と、ビーム成形手段12と、位置調整手段13と、反射ミラー14と、イメージングレンズ光学系15と、ステージ駆動手段16と、ステージ17と、制御手段18とを有するよう構成されている。
ここで、上述したビーム成形手段12により成形されるビーム形状について図を用いて説明する。図2は、本発明において成形されるビーム形状の一例を示す図である。なお、図2では、本発明におけるビーム形状を強度分布(レーザプロファイル)により示している。また、図2では、横軸に位置を示し、縦軸に強度を示している。
次に、上述したビーム成形手段12におけるビーム成形の具体例について、図を用いて説明する。
図3は、第1の実施形態におけるビーム成形手段の構成例を示す図である。図3におけるビーム成形手段12は、エキスパンダー光学系31と、DOE(Diffractive Optical Elements:回折光学素子)32とを有するよう構成されている。また、エキスパンダー光学系31は、少なくとも1以上からなるレンズ光学系としてのレンズ41〜43を有している。なお、本実施形態において、レンズの枚数は3枚となっているが、本発明におけるレンズの枚数や形状等については、これに限定されるものではない。
次に、ビーム成形手段12の第2の実施形態について図を用いて説明する。なお、以下の説明において、上述した第1の実施形態におけるビーム成形手段12の機能構成と略同一の機能を有する構成については、その構成に同一の番号を付するものとし、ここでの具体的な説明については省略する。
次に、本発明におけるレーザ加工装置を用いた具体的なレーザ加工手順の一例について説明する。なお、以下に説明する本発明におけるビーム成形により成形されたレーザビームを適用したレーザ加工方法の一例として、加工対象物にプリント配線基板を用い、その所定位置に穴あけ加工を行う例について説明する。
11 レーザ発振器
12 ビーム成形手段
13 位置調整手段
14 反射ミラー
15 イメージングレンズ光学系
16 ステージ駆動手段
17 ステージ
21 加工対象物
31 エキスパンダー光学系
32 DOE
41〜43 レンズ
51 レーザビーム
60 プリント配線基板
61,63 銅層
62 樹脂層
Claims (8)
- レーザ発振器から出射されるレーザビームを所定形状に成形して加工対象物に照射することでレーザ加工を行うためのレーザ加工装置において、
前記レーザビームを出射するレーザ発振器と、
前記レーザビームを前記加工対象物に照射する前に通過させる複数のレンズからなるレンズ光学系と、
前記レーザ光学系のうち、少なくとも1つのレンズを前記レーザビームの光軸方向の所定の位置に移動させる位置調整手段と、
前記位置調整手段により位置調整された前記レンズ光学系に前記レーザビームを通過させて、前記レーザビームを予め設定された複数の異なる強度分布のうち、何れか1つの強度分布となるようにビーム成形を行うよう制御する制御手段とを有し、
前記レンズ光学系は、複数のレンズからなるエキスパンダー光学系と、DOE或いは非球面レンズとを有し、
前記エキスパンダー光学系は、前記レーザビームの進行方向に対して、第1の凸レンズ、凹レンズ、及び第2の凸レンズの順序で設置され、
前記位置調整手段は、前記第1の凸レンズと前記凹レンズとの間隔を狭くし、前記凹レンズと前記第2の凸レンズとの間隔を広くすることで、前記エキスパンダー光学系から出力されるレーザビームのビーム径を大きくして前記DOE或いは前記非球面レンズに入光させることで、凹型のビーム形状からなるレーザビームを前記レンズ光学系から出力させ、
また前記第1の凸レンズと前記凹レンズとの間隔を広くし、前記凹レンズと前記第2の凸レンズとの間隔を狭くすることで、前記エキスパンダー光学系から出力されるレーザビームのビーム径を小さくして前記DOE或いは前記非球面レンズに入光させることで、凸方のビーム形状からなるレーザビームを前記レンズ光学系から出力させることを特徴とするレーザ加工装置。 - 前記制御手段は、
所定の加工条件において、前記位置調整手段による位置調整によるレンズの移動により、前記ビーム形状を凸型、フラット型、及び凹型のうち、何れか1つに成形することを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工装置。 - 前記予め設定された複数の異なる強度分布のうち、何れか1つの強度分布となるようにビーム成形されたレーザビームの一部を切り出すためのマスクを有することを特徴とする請求項1又は2に記載のレーザ加工装置。
- 前記制御手段は、
前記加工対象物が絶縁層の表面に金属層を有する場合において、前記絶縁層の厚さが所定の厚さ以上のときに前記金属層の加工を行う際には、前記凸型のビームを成形し、前記絶縁層の厚さが所定の厚さ以上でないときに前記金属層の加工を行う際には、前記凹型或いはフラット型のビームを成形し、更に前記金属層の加工後に前記絶縁層の加工を行う際には、前記フラット型のビームを成形するよう前記位置調整手段により前記レンズの位置の調整を制御することを特徴とする請求項2に記載のレーザ加工装置。 - レーザ発振器から出射されるレーザビームを所定形状に成形し加工対象物に照射することでレーザ加工を行うためのレーザ加工方法において、
前記レーザビームを前記加工対象物に照射する前に通過させる複数のレンズからなるレンズ光学系のうち、少なくとも1つのレンズを前記レーザビームの光軸方向の所定の位置に移動させる位置調整ステップと、
前記位置調整ステップにより位置調整された前記レンズ光学系に前記レーザビームを通過させて、前記レーザビームを予め設定された複数の異なる強度分布のうち、何れか1つの強度分布となるようにビーム成形を行うビーム成形ステップと、
前記ビーム成形ステップにより成形されたレーザビームを前記加工対象物に照射して加工を行う加工ステップとを有し、
前記レンズ光学系は、複数のレンズからなるエキスパンダー光学系と、DOE或いは非球面レンズとを有し、
前記エキスパンダー光学系は、前記レーザビームの進行方向に対して、第1の凸レンズ、凹レンズ、及び第2の凸レンズの順序で設置され、
位置調整ステップは、前記第1の凸レンズと前記凹レンズとの間隔を狭くし、前記凹レンズと前記第2の凸レンズとの間隔を広くすることで、前記エキスパンダー光学系から出力されるレーザビームのビーム径を大きくして前記DOE或いは前記非球面レンズに入光させることで、凹型のビーム形状からなるレーザビームを前記レンズ光学系から出力させ、
また前記第1の凸レンズと前記凹レンズとの間隔を広くし、前記凹レンズと前記第2の凸レンズとの間隔を狭くすることで、前記エキスパンダー光学系から出力されるレーザビームのビーム径を小さくして前記DOE或いは前記非球面レンズに入光させることで、凸方のビーム形状からなるレーザビームを前記レンズ光学系から出力させることを特徴とするレーザ加工方法。 - 前記ビーム成形ステップは、
所定の加工条件において、前記レーザビームの形状を凸型、フラット型、及び凹型のうち、何れか1つに成形することを特徴とする請求項5に記載のレーザ加工方法。 - 前記加工ステップは、
前記ビーム成形ステップにより成形されたレーザビームの一部をマスクにより切り出し、切り出しされたレーザビームを前記加工対象物に照射して加工を行うことを特徴とする請求項5又は6に記載のレーザ加工方法。 - 前記ビーム成形ステップは、
前記加工対象物が絶縁層の表面に金属層を有する場合において、前記絶縁層の厚さが所定の厚さ以上のときに前記金属層の加工を行う際には、前記凸型のビームを成形し、前記絶縁層の厚さが所定の厚さ以上でないときに前記金属層の加工を行う際には、前記凹型或いは前記フラット型のビームを成形し、更に前記金属層の加工後に前記絶縁層の加工を行う際には、前記フラット型のビームを成形することを特徴とする請求項6に記載のレーザ加工方法。
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