JP4966604B2 - レーザ加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ加工時、被加工物からの飛散物が光学系に付着することを防ぐ保護部材を備えたレーザ加工装置に関するものである。

レーザ加工装置においては、レーザ加工時に、被加工物からの飛散物によって光学系が汚染したり、破損したりするのを防止するために、被加工物と光学系の間に保護ガラス等の保護部材が設けられている（例えば特許文献１参照）。
特開２００６−１１６５７０号公報

ところで、一定期間の使用により、前記保護部材に飛散物が付着して、汚染したり破損したりすると、加工性能に影響を及ぼすため、定期的に保護部材の交換を行なう必要がある。

しかしながら、特許文献１で開示されたレーザ加工装置は、加工ヘッドに光学系と保護部材が一体的に設けられているので、保護部材を交換する際に、光学系の光軸にずれが生じ、光軸のずれを修正するのに時間を要する。このようなずれは、電気回路基板の加工などの微細な精度が要求される分野では特に深刻な問題となる。

本発明が解決しようとする問題点は、加工ヘッドに光学系と保護部材が一体的に設けられている従来のレーザ加工装置では、保護部材を交換する際に、光学系の光軸にずれが生じ、光軸のずれを修正するのに時間を要するという点である。

本発明のレーザ加工装置は、
保護部材を交換する際に、可及的に光学系に光軸のずれが発生しないようにするため、
レーザ発振器から出射されたレーザビームを、加工光学系によって伝送しつつ集光させて、被加工物の表面に照射し、所定の加工を行なうレーザ加工装置において、
前記加工光学系の被加工物へのレーザビームの出射部と被加工物の間に配置する保護部材を、被加工物の上方に敷設されたレールに対して摺動自在な基台に取り付けた、前記加工光学系を覆うカバーに取り付けることで、前記基台に取り付けた加工光学系及び前記被加工物と前記保護部材を分離したことを最も主要な特徴としている。

本発明のレーザ加工装置において、前記加工光学系と前記保護部材間、及び前記保護部材の配置部が別の雰囲気となるように加工光学系と保護部材とを区画した場合には、加工光学系と保護部材間を加圧雰囲気となすことで、加工光学系と保護部材間に侵入した飛散物がレンズに衝突することを防止できる。

また、本発明のレーザ加工装置において、前記保護部材の平行度を検出し補正する、保護部材の平行度検出及び補正手段を設けた場合には、保護部材を交換した際に、保護部材の平行度の維持が容易となるので、保護部材へのレーザビームの透過性能を維持でき、保護部材交換に伴うレーザ加工性能の劣化を防止できる。

本発明は、加工光学系の被加工物へのレーザビームの出射部と被加工物の間に、加工光学系及び被加工物と分離された状態で保護部材を配置するので、保護部材を交換する際に、光学系に光軸のずれが発生し難くなる。

その際、保護部材の平行度を検出し補正する手段を設けておけば、保護部材の平行度の維持が容易となるので、保護部材交換に伴うレーザ加工性能の劣化を防止できる。

以下、本発明を実施するための各種の形態と共に最良の形態を、添付図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明のレーザ加工装置の概略全体構成図、図２は本発明のレーザ加工装置の主要部を示す図、図３は保護部材の平行度検出及び補正手段を示した図である。

図１において、１は一方向（Ｘ方向）に移動が可能な加工テーブル２上に設置された被加工物（例えば基板）であり、その上方に本発明のレーザ加工装置１１が配置されている。

本発明のレーザ加工装置１１は、門型に形成された架構１２の上部に敷設されたレール１３上を、前記Ｘ方向と直交するＹ方向にレーザ加工部１４が移動できるようになっている。

このレーザ加工部１４は、図２に示すように、レーザビーム１４ａを出射するレーザ発振器１４ｂと、出射されたレーザビーム１４ａを伝送しつつ、加工幅がたとえば１５０μmとなるように絞って、被加工物１の表面に照射する加工光学系１４ｃを備えている。

この加工光学系１４ｃは、図２の例では、反射鏡１４ｃａと集光レンズ１４ｃｂのみを示しているが、例えば反射鏡１４ｃａとレーザ発振器１４ｂ間には、レーザ発振器１４ｂから出射されたガウシアン波形のレーザビーム１４ａを、トップハット形状の波形に成形する均一化光学レンズ群が配置されている。

また、前記加工光学系１４ｃにおけるレーザビーム１４ａの出射部、すなわち集光レンズ１４ｃｂの被加工物１側に、加工時、被加工物１からの飛散物によって、加工光学系１４ｃが汚染したり破損したりしないようにするための保護部材（保護ガラス）１４ｄが配置されている。

そして、本発明では、この保護部材１４ｄを、加工光学系１４ｃ及び被加工物１と分離した状態で配置している。

この分離状態として、図２の例では、加工光学系１４ｃの反射鏡１４ｃａや集光レンズ１４ｃｂ等を収納したベース１５を、例えばアルミニウム製のカバー１６で覆い、このカバー１６に取り付けた、レーザビーム１４ａを透過する遮蔽部材（ウィンドウ）１７を介して、カバー１６の外側に保護部材１４ｄを取り付けたものを示している。

なお、図２に示したカバー１６は、遮蔽部材１７を取り付ける部分と、レール１３との摺動部２０を取り付けた基台２１との取り付け部分を繋ぐ部分の厚さを、他の部分よりも厚くして、カバー１６の保持部分の強度を向上させている。

このように、保護部材１４ｄを、加工光学系１４ｃ及び被加工物１と分離すれば、加工光学系１４ｃに触れることなく、保護部材１４ｄの交換が行なえるので、交換時、加工光学系１４ｃに光軸のずれが発生し難くなる。

その際、図２のように、交換ホルダー１８を用い、交換ホルダー１８の出し入れにより保護部材１４ｄを交換するように構成しておけば、保護部材１４ｄの交換が容易に行なえ、かつ交換後における保護部材１４ｄの平行度が損なわれ難くなる。

また、図２では、カバー１６にガス供給配管１９を取り付け、ベース１５とカバー１６の間に内部ガスを加圧充填し、加工光学系１４ｃ内と保護部材１４ｄの配置部が異なる雰囲気となるようにしたものを示している。このようにすれば、仮にベース１５とカバー１６の間に飛散物が侵入しても、加工光学系１４ｃを構成する反射鏡１４ｃａや集光レンズ１４ｃｂに飛散物が衝突することを防止できる。

なお、前記のベース１５とカバー１６間に充填する内部ガスの種類はとくに限定されないが、窒素ガスを充填すれば、反射鏡１４ｃａや集光レンズ１４ｃｂの表面のコーティング層が酸化せず、反射鏡１４ｃａや集光レンズ１４ｃｂの寿命が長くなるので好ましい。

図３は上記構成の本発明のレーザ加工装置１１において、さらに保護部材１４ｄの平行度を検出し、補正をする手段を設けた例を示したものである。例えば、カバー１６内に２個のレーザ測距装置２２を設け、これらのレーザ測距装置２２から保護部材１４ｄの両側に向けてレーザを照射してその距離の差によって保護部材１４ｄの平行度を検出する。

そして、交換後に保護部材１４ｄの平行度が保たれていなかったときは、例えば取り付け状態にある交換ホルダー１８の下面に位置すべく配置された補正手段（例えばピエゾ素子）２３によって、保護部材１４ｄが平行となるように修正する。

このよう平行度の検出手段（レーザ測距装置２２）及び補正手段２３を設けた場合には、保護部材１４ｄを交換した際に、保護部材１４ｄの平行度の維持が容易に行えるようになり、保護部材１４ｄへのレーザビーム１４ａの透過性能が維持でき、レーザ加工性能の劣化を防止できる。

なお、前記平行度の検出手段（レーザ測距装置２２）や補正手段２３は、保護部材１４ｄの平行度の検出や、平行度の補正が行えるものであれば、その個数や設置位置、装置の種類は問わない。

本発明は、前記の例に限るものではなく、各請求項に記載の技術的思想の範疇内において、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

本発明は、薄膜除去だけでなく、被加工物に悪影響を与えるようなレーザ加工を行なう装置であれば、微細加工等、どのようなレーザ加工装置にも適用が可能である。

本発明のレーザ加工装置の概略全体構成図である。 本発明のレーザ加工装置の主要部を示す図である。 保護部材の平行度検出及び補正手段を示した図である。

符号の説明

１ 被加工物
１１ レーザ加工装置
１４ レーザ加工部
１４ａ レーザビーム
１４ｂ レーザ発振器
１４ｃ 加工工学系
１４ｄ 保護部材
１５ ベース
１６ カバー
１７ 遮蔽部材
１９ ガス供給配管
２２ レーザ測距装置
２３ 補正手段

Claims (3)

1. レーザ発振器から出射されたレーザビームを、加工光学系によって伝送しつつ集光させて、被加工物の表面に照射し、所定の加工を行なうレーザ加工装置において、
   前記加工光学系の被加工物へのレーザビームの出射部と被加工物の間に配置する保護部材を、被加工物の上方に敷設されたレールに対して摺動自在な基台に取り付けた、前記加工光学系を覆うカバーに取り付けることで、前記基台に取り付けた加工光学系及び前記被加工物と前記保護部材を分離したことを特徴とするレーザ加工装置。
2. 前記加工光学系と前記保護部材間、及び保護部材の配置部が別の雰囲気となるように前記加工光学系と前記保護部材とを区画したことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
3. 前記保護部材の平行度を検出し補正する、保護部材の平行度検出及び補正手段を設けた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。
   

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