JPH02235589A - レーザ加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この発明は、レーザ光により被加工物に微細な穴あけを
行うレーザ加工方法に関する。

【従来の技術】

レーザ光による微細加工の特徴を列挙すると以下のよう
になる． イ．レーザ光は空間的コヒーレンシイに優れているので
レンズ系を用いて集光すると、被加工物上に発振波長の
数倍程度のビーム径で集光できるので、微細加工に最適
であると同時に、局部的熱加工であるため周囲への熱影
響を微細部分に制限することができる。 口．レーザ加工は被接触加工であるため、被加工物に生
じる加工ひずみを最小にとどめると同時に、加工プロセ
スの自動化，無人化に適している。 ハ，Ｎｄ：ＹＡＧレーザではＱスイッチング技術により
、１０１〜１０１秒程度の短時間で尖頭出力の大きいパ
ルス発生ができるので、被加工物を極めて短時間に気化
温度まで加熱できる。 従来、レーザ光による被加工物への微細な穴あけには、
波長の短いパルス式の固体レーザが用いられる。それは
波長が短い程、加工用レンズでより小さなスポット径に
集光できることと、パルス発信式レーザが連続発振式の
レーザに比べて１パルス当たりの出力エネルギ（Ｊ／Ｐ
）の発振能力が高く、しかも加工部の熱影響が少ないた
めである．通常パルス式のＹＡＧレーザ（波長１．０６
μｍ）によって、板厚が数鵬以下の軟鋼板にできるだけ
小さな穴径、すなわち数１０μｍ程度の穴径を得るよう
な場合には、レーザ光の強度分布がガウシアン分布であ
るレーザでしかも、集光スポット径ができるだけ小さく
できるようにするため加工用レンズには短い焦点距離の
ものを用いる。 さらに微細な加工を必要とする場合にはＮｄ：ＹＡＧレ
ーザの１．０６μｍの発振光を非線形結晶であるＫＤＰ
などを通過させ、第２高調波である０．５３μｍに変換
して用いられている。 そして、レーザ発振条件は、パルス幅（ｍｓ），パルス
ｆｉ（ＰＰＳ），１バルス当たりの出力エネルギ（Ｊ／
Ｐ），パルスの繰り返し照射回数などをいろいろ変えて
実験を行い最適な条件がきめられる。 例えば、板厚０．２　ｍの軟鋼板に、直径３０μｍの穴
あけを行うときの最適なレーザ発振条件として、パルス
幅０．４ｍｓ，パルス数３ＰＰＳ，１バルス当たりのレ
ーザ出力０．Ｉ　Ｊ／Ｐ，パルスの繰り返し照射回数１
６回という条件がある。これは軟鋼板にバルスレーザ光
を照射して、《り返し照射回数が１６回目で穴があいた
ときに、レーザ光照射を止める条件となっている。それ
は、さらに繰り返し照射回数を続けると、レーザ光の出
力エネルギの無駄だけでなく、穴径が大きくなり、しか
も穴あけ部周辺の熱影響が増大することによるものであ
る。 すなわち、最小の穴径を得るためには穴があく必要最小
限のレーザ光のパルス繰り返し照射回数により達成させ
ることができるものである。

【発明が解決しようとする課題】

ところが、上記のような最適なレーザ発振条件を求めて
穴あけを行う場合に、必ずしも同一の穴径が常に再現さ
れる訳でなく、レーザ出力エネルギが瞬間的に変動した
り、被加工物の表面の一部がレーザ光をよく反射する状
態であったり、あるいは、逆にレーザ光を吸収し易い状
態のときは、穴があかなかったり、あるいは逆に穴径が
大きくなったりすることがある。 しかも、数１０μｍという微細な穴は、外観状肉眼では
殆どｌｌ１！認することは不可能なため、数千箇から数
万箇の穴をあけるような場合には、レーザ光のパルス照
射回数を少し大きめにとって、穴があいていないものが
生じないよう措置が．とられる。しかもその結果、穴径
が少し大きいものや、熱影響部が少し増大したものがで
ることは避けられなかった。以上のように、最小の微細
穴径を得ルタめの最適レーザ発振条件を決めても、常に
再現性のよい穴径が得られるわけではないという問題が
あった。 この発明は、パルス式レーザ発振器からレーザ光を発振
して非加工物の穴あけを行うレーザ加工方法において、
所定の微細な外径の穴が常に得られるようなレーザ加工
方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

上記目的は、パルス弐レーザ発振器からレーザ光を発振
して被加工物の穴あけを行うレーザ加工方法において、
前記被加工物の穴あけ部に穴が貫通したとき、この穴を
通過した前記レーザ光をフォトデテクターで検出し、こ
の検出信号を前記パルス式レーザ発振器の電源であるレ
ーザ電源部を制御するコントローラへ送信し、このコン
トローラからの信号に基づいて、前記パルス弐レーザ光
の発振を停止するようにしたレーザ加工方法によって達
成される。

【作　用】

被加工物の穴あけ部に穴が貫通したとき、この穴を通過
したレーザ光をフォトデテクターで検出し、この検出信
号をパルス式レーザ発振器の電源テアるレーザ電源部を
制御するコントローラへ送信し、このコントローラから
の信号に基づいて、パルス式レーザ光の発振を停止する
ようにしたので、穴の大きさがばらつくことな《、常に
所定の微細な外径の穴をあけることができる。

【実施例】

第１図はこの発明の実施例によるレーザ加工方法に用い
るレーザ加工装置の構成図である。このレーザ加工装置
は、パルス弐レーザ発振器１，このパルス式レーザ発振
器１から発振されるレーザ光２を反射するペンドミラ−
３、レーザ光を集光するための加工用レンズ４，被加工
物５を支持する架台６，パルス式レーザ発振器１へ電力
を供給するレーザ電源部７，このレーザ電源部７の発振
条件を設定し出力を制御するコントローラ８，レーザ光
を減衰させるＮＤフィルターガラス板．レーザ光を検出
するフォトデテクタ−１０から構成される。なお、１１
は被加工物の穴あけ部である。 以下この発明のレーザ加工方法について説明する。コン
トローラ８には被加工物５の穴あけを行うのに適したレ
ーザ光発振条件、例えばパルス幅パルス数．ｌパルス当
たりの出力エネルギーがあらかじめ設定されており、コ
ントローラ８からの信号によりレーザ電源部７からパル
ス弐レーザ発振器１へ電力を供給し、パルス式レーザ発
振器１からレーザ光２を発振する。このレーザ光２はベ
ンドミラー３で反射され加工用レンズ４を通って被加工
物５の穴あけ部１１の面に集光照射される。 穴あけ部１１にレーザ光２のパルスを繰り返し照射する
と、穴あけ部１１は、穴が深く進行し、穴が貫通すると
レーザ光２は被加工物５の穴を通ってＮＤフィルターガ
ラス板９に当たる。このためレーザ光２はＮＤフィルタ
ーガラス板９で減衰され、フォトディテクター１０で検
出されて、この検出信号はコントローラ８に送信される
。そして、コントローラ８により、レーザ電源７から供
給する電力を直ちに停止すれば、パルス式レーザ発振器
１からのレーザ光の発振は停止する。このように、レー
ザ光により被加工物に穴をあけたとき直ちにレーザ光の
発振を停止しているので、余計な繰り返し照射や、照射
不足を生ずることがない。 すなわち、従来の技術の項で述べた通り、板厚０．２印
の軟鋼板に直径３０μｍの穴あけを行うときの例に示し
たように、パルス幅０．４ｍｓ，パルス数３ＰＰＳ，１
バルス当たりのレーザ出力エネルギ０．Ｉ　Ｊ／Ｐ，パ
ルスの繰り返し照射回数１６回と設定すると、この条件
は一定となる。ところが、実際上、例えば繰り返し照射
回数が１５回目で穴があいたり、あるいは１７回目で穴
があいたりすることがある。このため条件が一定である
と、穴が大きくなったり、あるいは逆に穴があかないこ
とが生じるので、この発明のように穴の貫通を検出して
レーザ光の発振を停止すれば、従来のような穴あけ不良
はなくなり、常に同じ外径の微細穴を加工できる。

【発明の効果】

この発明は、被加工物の穴あけ部に穴が貫通したとき、
この穴を通過したレーザ光をフォトデテクターで検出し
、この検出信号をパルス式レーザ発振器の電源であるレ
ーザ電源部を制御するコントローラへ送信し、このコン
トローラからの信号に基づいて、パルス式レーザ光の発
振を停止するようにしたので、必要最小限のレーザパル
スの繰り返し照射回数で、所定の微細な径の穴をあける
ことができる。しかも余計なレーザパルスを照射しない
ので穴の周りへの熱影響が少なく、ぱらつきのない同じ
大きさの微細な穴を加工することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例によるレーザ加工方法に用い
るレーザ加工装置の構成図である。 １：パルス式レーザ発振器、２：レーザ光、４：加工用
レンズ、５：被加工物、７：レーザ電源部、８：コント
ローラ、１０：フォトデテクタ１１：穴あけ部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）パルス式レーザ発振器からレーザ光を発振して被加
   工物の穴あけを行うレーザ加工方法において、前記被加
   工物の穴あけ部に穴が貫通したとき、この穴を通過した
   前記レーザ光をフォトデテクターで検出し、この検出信
   号を前記パルス式レーザ発振器の電源であるレーザ電源
   部を制御するコントローラへ送信し、このコントローラ
   からの信号に基づいて、前記パルス式レーザ光の発振を
   停止するようにしたことを特徴とするレーザ加工方法。