JPH04288989A - レーザパターン光発生装置 - Google Patents

レーザパターン光発生装置

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JPH04288989A
JPH04288989A JP3052409A JP5240991A JPH04288989A JP H04288989 A JPH04288989 A JP H04288989A JP 3052409 A JP3052409 A JP 3052409A JP 5240991 A JP5240991 A JP 5240991A JP H04288989 A JPH04288989 A JP H04288989A
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JP
Japan
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laser
amplifier
pattern
pattern light
light
Prior art date
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Pending
Application number
JP3052409A
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English (en)
Inventor
Makoto Yano
眞 矢野
Koji Kuwabara
桑原 皓二
Kiwamu Takehisa
究 武久
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ装置に係り、特
にレーザマーキングに適した高出力レーザパターン光が
得られるレーザパターン光発生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、レーザパターン光を得る方式とし
ては、レーザ発振器より得られるパルスレーザ光を打ち
抜き板のような金属製マスクに代表されるパターン形成
手段に照射することによって、レーザ光の一部を遮り、
パターン光を形成する手段が知られている。得られるレ
ーザパターン光を結像することにより行われるレーザマ
ーキングは、電子部品製造産業界で広く普及している。 パターン形成用マスクとしては、金属マスク、ガラスマ
スクなどのレーザ光遮蔽型と、液晶素子などのレーザ光
透過型が知られている。なお、この種の装置として関連
するものには例えば特開平2−25289号公報、特開
平1−157791号及び特開昭63−303746号
公報等が挙げられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、半導
体集積回路パッケージへのマーキングを主な対象として
おり、マーキング面積も当初36mm2程度と小さく、
必要となるレーザ出力も低出力であった。その後マーキ
ング面積が75mm2、150mm2としだいに大面積
化すると共にマーキング対象材質範囲も広がってきて、
要求されるレーザ出力も高くなってきている。パターン
形成用マスクに照射されるレーザ光出力が増加すること
により、従来には起こらなかった次のような問題が生じ
ている。 ■レーザ光遮蔽型マスクでは、反射もしくは散乱される
レーザ光が増加し、安全上の問題や、戻りレーザ光によ
る光学系の損傷を招きかねない。■一方、レーザ光透過
型のマスクでは、透過レーザ光の増加がレーザ吸収損失
増加を招き、結果としてマスク温度が上昇し、パターン
形成能力が低下するという問題が生じてくる。また、マ
ーキング効率向上の点からは、被加工部における熱拡散
を抑制するために、短パルスレーザ光の方が望ましいが
、マスク内の熱拡散もさえぎられ、結果としてマスク内
の局部的温度上昇を招くといった問題がある。また、特
開昭63−303746号公報に記載の装置は、共振器
内にパターン形成手段を設ける構造であるため、構造が
複雑化する問題があった。
【0004】本発明の目的は、パターン形成用マスクに
照射されるレーザ光出力を低く抑えたまま、高出力レー
ザパターン光を得ることにある。
【0005】本発明の他の目的は、レーザ光透過型のマ
スク使用時に、短パルスレーザパターン光を実現するこ
とにある。
【0006】さらに、大面積レーザマーキングシステム
に適したレーザパターン光発生装置を提供することを目
的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、レーザ発振器とパターン形成手段と増幅器
とをこの順番で配設し、前記パターン形成手段で低出力
レーザパターン光を作成した後、前記増幅器で増幅して
高出力レーザパターン光として出射するものであって、
前記発振器と前記増幅器との間に短パルス化させるパル
ススライス手段を設けたことを特徴とするレーザパター
ン光発生装置である。
【0008】前記のレーザパターン光発生装置において
、パルススライス手段には過飽和吸収体を用いたものが
よい。また、前記パターン形成手段として液晶素子を用
い、前記増幅器との間に偏光素子を設けたものがよい。 また、前記発振器と前記増幅器との間に波長変換部を設
けたものがよい。また、前記レーザ発振器と前記増幅器
との間に光拡大整形部を設けたものがよい。また、前記
発振器に用いるレーザ媒体直径よりも、前記増幅器に用
いるレーザ媒体直径を大きくしたものがよい。また、少
なくとも前記増幅器に用いるレーザ媒体断面形状は楕円
、又は矩形であるものがよい。また、前記増幅器にはガ
スレーザを用いたものがよい。
【0009】また本発明は、レーザ発振器とパターン形
成手段と増幅器とをこの順番で配設し、前記パターン形
成手段で低出力レーザパターン光を作成した後、前記増
幅器で増幅して高出力レーザパターン光として出射する
ことを特徴とするレーザパターン光発生装置である。
【0010】
【作用】低出力レーザ光を用いてパターン光を作成した
のち、増幅器により高出力化するように構成したので、
パターン形成手段として用いられるマスクに照射される
レーザ出力を低出力に抑えることにより、反射散乱光が
もたらす障害やマスク温度上昇を抑制することができる
と共に、マスクによるパターン形成後に短パルス化する
ことで、透過型マスク内部の局部的かつ過度な温度上昇
を避けながら、マーキング効率の高いレーザパターン光
を実現できる。すなわち、マーキング対象材の熱拡散が
抑制されるので、エネルギー利用効率が高くなり、更に
マークが鮮明となる。
【0011】さらに、光拡大整形部により、必要となる
レーザパターン光とほぼ相似形な断面をもつ増幅器に入
射させることによって、増幅効率が高まるとともに、パ
ターン形成手段に用いているマスクの精細度を維持した
まま高出力化されるので、マーキング時の縮小比率を小
さくでき、結果として大面積マーキングが可能になる。   また、波長変換後に増幅することで、短波長大口径
増幅が可能なガスレーザの適用が可能になる。
【0012】
【実施例】本発明の一実施例を図1により説明する。レ
ーザ発振器1からの低出力レーザ光2をパターン形成手
段3に照射することにより、低出力レーザパターン光4
を得る。これを増幅器5に入射させ、パターンそのもの
を増幅し、高出力レーザパターン光を得る。これにより
、パターン形成手段3に照射されるレーザ光出力密度を
あげることなく高出力レーザパターン光が得られるとと
もに、増幅器5の選定、もしくは複数の増幅手段を用い
ることにより、必要とされるレーザ出力までの高出力化
が可能になる。前記のレーザ発振器1とパターン形成手
段3との間に光拡大整形部7を設け、必要となる高出力
レーザパターン光の形状まで拡大整形したのち、パター
ン形成手段3に照射するようにした。これにより、パタ
ーン形成手段3に照射されるレーザ光密度をさらに下げ
られるとともに、高精細な高出力レーザパターン光が得
られる。前記構成に、低出力レーザパターン光4を短パ
ルス化するためのパルススライス手段11が設けられて
いる。低出力レーザパターン光4(図2のパルス波形4
p)は、パルススライスされて短パルス光12(同図の
パルス波形12p)になったあとで、増幅器5で増幅さ
れ、短パルス高出力レーザパターン光13(同図パルス
波形13p)が得られる。本実施例によれば、パターン
形成手段3にレーザ光透過型マスクを用いても、過渡的
な温度上昇を生じないので、マスク特性を維持したまま
短パルス高出力レーザパターン光を容易に得ることがで
きる。パルススライス手段11としては過飽和吸収体が
望ましい。過飽和吸収体は能動素子であるため、入射レ
ーザ強度により自動的にON/OFFできることが知ら
れている。過飽和吸収体は任意形状で製作できるので、
これにより、低出力レーザパターン光4の大口径化に制
限がなくなると共に、駆動系が不要になる。
【0013】本発明の他の実施例を図3により説明する
。図3は前記実施例図1の構成におけるパターン形成手
段3として、液晶素子14と制御部15を用い、偏光素
子16によりパターン背景光17を分離し、低出力レー
ザパターン光4を作成し、これをパルススライスしたあ
と増幅することで、短パルス高出力レーザパターン光1
3を得る。本実施例によれば、レーザパターン光を自由
に構成することができる。
【0014】本発明の他の実施例を図4により説明する
。図4は前記実施例の図1の構成に波長変換部10を設
けたものである。パターン形成手段3で作成された低出
力レーザパターン光4の波長を変えてから、増幅器5に
照射し、高出力化するように構成した。本実施例によれ
ば、異なるレーザ発振媒体とレーザ増幅媒体とを結合す
ることができるとともに、短波長レーザパターン光を得
ることができる。また、前記レーザ増幅器5にガスレー
ザを用いることで、レーザ結晶育成上の制限により大型
レーザ媒体での構成が困難な固体レーザに比べ、レーザ
増幅媒体の大口径化が容易になるという効果が生まれる
【0015】本発明の他の実施例を図5により説明する
。レーザ発振器1からの低出力レーザ光2をパターン形
成手段3に照射することにより、低出力レーザパターン
光4を得る。これを増幅器5に入射させ、パターンその
ものを増幅し、高出力レーザパターン光6を得る。本実
施例によれば、パターン形成手段3に照射されるレーザ
光出力密度をあげることなく高出力レーザパターン光が
得られるとともに、増幅器5の選定、もしくは複数の増
幅手段を用いることにより、必要とされるレーザ出力ま
での高出力化が可能になる。
【0016】本発明の他の実施例を図6により説明する
。前記実施例の図5のレーザ発振器1とパターン形成手
段3との間に光拡大整形部7を設け、必要となる高出力
レーザパターン光6の形状まで拡大整形したのち、パタ
ーン形成手段3に照射するようにした。本実施例によれ
ば、パターン形成手段3に照射されるレーザ光密度をさ
らに下げられるとともに、高精細な高出力レーザパター
ン光6が得られる。
【0017】本発明の他の実施例を図7により説明する
。前記実施例図6の構成において、レーザ発振器1に用
いるレーザ発振媒体8よりも増幅器5に用いるレーザ増
幅媒体9を大きくするとともに、レーザ増幅媒体9の形
状を板状にした。本実施例によれば、レーザマーキング
を対象とした場合、パターン形成手段3で作成される低
出力レーザパターン光4の形状は矩形であるので、レー
ザ増幅媒体9内のほとんどの部分を用いて同パターンを
効率良く増幅することができる。
【0018】以上説明した実施例においては、それぞれ
基本的な構成についてのみ記載しており、各要素の機能
を引き出すための補助的要素、例えば増幅器におけるパ
ターン伝送のためのレンズ群などが付加されても効果は
変わるものではない。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、短パルス高出力で大口
径のレーザパターンが得られるので、マーキング面積の
大面積化に効果があるとともに、マーキング対象材料範
囲を拡大することができる。
【0020】また、レーザ光遮蔽型マスクにおいては、
マスク部での反射散乱光を増加させることなく高出力レ
ーザパターン光が得られるので、安全性が高い。
【0021】さらに、パターン形成手段として液晶素子
を用いた場合には次のような効果をもたらす。パターン
形成後に短パルス化と高出力化を行っているので、内部
温度上昇を抑制し、パターン形成能力の安定化と長寿命
化に効果がある。また、パターン形成後に波長変換と高
出力化を行っているため、直接パターン光作成が困難で
あったレーザ波長に対しても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るレーザパターン光発生装置一実施
例の構成概略図である。
【図2】本発明の動作説明図である。
【図3】本発明に係るレーザパターン光発生装置他実施
例の構成概略図である。
【図4】本発明に係るレーザパターン光発生装置他実施
例の構成概略図である。
【図5】本発明に係るレーザパターン光発生装置他実施
例の構成概略図である。
【図6】本発明に係るレーザパターン光発生装置他実施
例の構成概略図である。
【図7】他の実施例のレーザパターン光発生装置の構成
概略図である。
【符号の説明】
1  レーザ発振器 2  低出力レーザ光 3  パターン形成手段 4  低出力レーザパターン光 5  増幅器 6  高出力レーザパターン光 7  光拡大整形部 8  レーザ発振媒体 9  レーザ増幅媒体 10  波長変換部 11  パルススライス手段 12  短パルス光 13  短パルス高出力レーザパターン光14  液晶
素子 15  制御部 16  偏光素子 17  パターン背景光

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  レーザ発振器とパターン形成手段と増
    幅器とをこの順番で配設し、前記パターン形成手段で低
    出力レーザパターン光を作成した後、前記増幅器で増幅
    して高出力レーザパターン光として出射するものであっ
    て、前記発振器と前記増幅器との間に短パルス化させる
    パルススライス手段を設けたことを特徴とするレーザパ
    ターン光発生装置。
  2. 【請求項2】  請求項1記載のレーザパターン光発生
    装置において、パルススライス手段には過飽和吸収体を
    用いたことを特徴とするレーザパターン光発生装置。
  3. 【請求項3】  請求項1又は2に記載のレーザパター
    ン光発生装置において、前記パターン形成手段として液
    晶素子を用い、前記増幅器との間に偏光素子を設けたこ
    とを特徴とするレーザパターン光発生装置。
  4. 【請求項4】  請求項1〜3のいずれかに記載のレー
    ザパターン光発生装置において、前記発振器と前記増幅
    器との間に波長変換部を設けたことを特徴とするレーザ
    パターン光発生装置。
  5. 【請求項5】  請求項1〜4のいずれかに記載のレー
    ザパターン光発生装置において、前記レーザ発振器と前
    記増幅器との間に光拡大整形部を設けたことを特徴とす
    るレーザパターン光発生装置。
  6. 【請求項6】  請求項1〜5のいずれかに記載のレー
    ザパターン光発生装置において、前記発振器に用いるレ
    ーザ媒体直径よりも、前記増幅器に用いるレーザ媒体直
    径を大きくしたことを特徴とするレーザパターン光発生
    装置。
  7. 【請求項7】  請求項1〜6のいずれかに記載のレー
    ザパターン光発生装置において、少なくとも前記増幅器
    に用いるレーザ媒体断面形状は楕円、又は矩形であるこ
    とを特徴とするレーザパターン光発生装置。
  8. 【請求項8】  請求項1〜7のいずれかに記載のレー
    ザパターン光発生装置において、前記増幅器にはガスレ
    ーザを用いたことを特徴とするレーザパターン光発生装
    置。
  9. 【請求項9】  レーザ発振器とパターン形成手段と増
    幅器とをこの順番で配設し、前記パターン形成手段で低
    出力レーザパターン光を作成した後、前記増幅器で増幅
    して高出力レーザパターン光として出射することを特徴
    とするレーザパターン光発生装置。
JP3052409A 1991-03-18 1991-03-18 レーザパターン光発生装置 Pending JPH04288989A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003249701A (ja) * 2002-02-22 2003-09-05 Sunx Ltd レーザ加工装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003249701A (ja) * 2002-02-22 2003-09-05 Sunx Ltd レーザ加工装置

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