JPH0847789A - 加工装置 - Google Patents

加工装置

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JPH0847789A
JPH0847789A JP7112684A JP11268495A JPH0847789A JP H0847789 A JPH0847789 A JP H0847789A JP 7112684 A JP7112684 A JP 7112684A JP 11268495 A JP11268495 A JP 11268495A JP H0847789 A JPH0847789 A JP H0847789A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 工作物の表面を簡単に公害問題を生ぜずに加
工する。 【構成】 多数の個々の加工ビームが、それぞれに割り
当てられた偏向装置により偏向され、それにより加工さ
れる工作物表面上の異なった点が同時に加工される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の利用分野】本発明は、少なくともひとつの加工
ビームを有する加工装置に関する。本装置において、加
工ビームは装置を介して加工される試料の表面の上の個
別の点に案内される。本装置は少なくとも一方向で制御
することができる。
【０００２】
【従来技術】この種の加工装置は、従来から知られてい
る。次のような方法を利用することによつて可撓性の又
は硬いプリント回路基板に細かい穴を開けることができ
る。一般的に公知のやり方での機械的に孔を形成する場
合、特別な孔形成機械でプリント基板回路に同時に数百
個までの孔を開けることができる。
【０００３】細いドリルは機械的な安定度に限界がある
ために、得ることのできる孔の最小の直径が、約２００
μｍであるということは不利な点である。さらに、ドリ
ル穴の配置がドリル機械の構成のために固定されている
ということは、不利な点と見られている。ドリル穴配置
を変更するためには時間のかかる、ドリル機械の再構成
が必要となる。
【０００４】プリント回路基板に光化学的な技術でコー
ティングして望ましい孔をエッチングすることができ
る。その方法の複雑さは不利な点である。特に、プリン
ト基板回路は何度もコーティングされそして除去されな
ければならない（コーティングの除去）。この工程がさ
らに不利な点は、エッチングの浴槽の環境問題、及びエ
ッチングプロセスから発生する孔の二重球形の形態に見
られる。これらの孔はエッチングされたリップを有しい
る。
【０００５】孔はレーザ・ビーム抵抗マスクを介して、
適切な波長のレーザ・ビームで前処理したプリント回路
基板に孔あけされる。直径が数マイクロメータの孔を得
ることができる。この方法では、マスクの構成のために
孔の配置が固定されるという不利な点があり、その結果
孔のパターン変更のためには、別のマスクが必要とな
る。
【０００６】レーザ個別ビーム法を使用する場合、マス
クなしで孔あけ及び孔の配置を行うことができる。レー
ザ・ビームは孔をあけたい個々の位置に個別に向けられ
る。この技術で完全に不利な点は、複数の孔をつくるた
め時間がかかるという点である。
【０００７】一つの装置が、例えば、米国特許第５、２
６８、５５４号から公知である。ここでレーザ・ビーム
は、別の鏡を介して加工される試料の表面にフォーカス
される。反射する鏡の位置はアクチュエーターにより２
つの軸に変更することができる。そしてレーザ・ビーム
を、加工される試料表面の特定の領域の分散的な工作点
に案内することができる。それにより数個の加工点を順
次加工することができる。この装置の不利な点は、工作
物表面上の入射点がレーザ・ビームの偏向により異なる
寸法を有することである。
【０００８】米国特許第５、１１３、０５５号に開示さ
れた装置は、交互に配列されたいくつかの鏡セグメント
の光学システムを含む。このシステムの援助により、工
作物上の選択的されたいくつかの点は、シーケンシャル
に接近させることができる。
【０００９】多数ビーム発生装置が、米国特許第４、５
５３、０１７号に開示され、その装置では、ひとつのエ
ネルギー・ビームからいくつかのビームを格子化装置に
よつて発生する。ビームの焦点はすべて同じ線の上にあ
る。レーザ・ビーム用のさらなるビーム分割装置は、米
国特許第４、３２８、８９４号に開示される。この装置
は、レーザ・ビームから２つの個別のビームを発生し、
次にレーザビームは工作物表面上の２つのポイントに入
射する。さらに欧州特許０、３６０、３２８号、ドイツ
特許４、１１１、８７６号及び第２、７０８、０３９
号、米国特許第４、６２３、７７６号を参照することが
できる。
【００１０】ある加工装置が、米国特許第４、７１３、
５１８号、米国特許第５、０５５、６５３号に開示さ
れ、ここでその装置では、いくつかの個別レーザ・ビー
ムは１つの方向に交互に置かれるいくらかのレンズによ
つて１つのレーザビームから発生される。他の加工装置
が、米国特許第４、９５０、８６２号に開示され、ここ
でレーザビームは鏡によつてレンズ列に向けられる。レ
ンズ列の各々のレンズによつて１つのビームが工作物表
面上に結像する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は工作物
表面のいくつかの点を同時に加工するための加工装置を
提供することである。点の位置は制御可能な偏向装置に
より静的あるいは動的に変更することができる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この課題は、本特許の請
求項１記載の特徴部分により解決することができる。革
新的な概念のさらに有利な特徴は、従属クレームに記載
されている。
【００１３】工作物の表面を加工するための加工装置
は、工作物表面を一層迅速に加工することができるよう
にするため、いくつかの個別の機械ビームを同時に使用
する。
【００１４】個々の加工ビームは、偏向装置の要素によ
り偏向される。個々の要素は、特定のビームに割り当て
られ、そして特定の偏向は、制御装置により少なくとも
ひとつの軸内で自由に調整することができる。これによ
り、工作物の表面上で、異なった点を同時に加工するこ
とができる。
【００１５】偏向装置の個々の要素の位置は、制御装置
により、標的を定めるようなやり方で変更することがで
きる。そして、偏向装置の個々の要素を少なくとも１つ
の座標において個別に偏向することができる。このよう
な理由から、加工の速度や先行技術を越える新しい可能
性を得ることができる。速度の高速化及び新しい可能性
が得られ、そのため偏向の変化が静的に（すなわち、加
工後）も、動的に（すなわち加工中）も起こる。加工が
一点において実行されるだけでなく、同時に線状構造を
工作物表面に形成することもできる。
【００１６】本発明では加工が工作物表面上でいくつか
の自由に選択可能な位置において同時に実行できるた
め、かなり高速の加工装置を得ることができる。これら
の位置は、必ずしも、次の工作物上の同じ位置にある必
要はなく自由に決定されることができる。加工ビームが
偏向装置の前で相互に平行に配置される場合には、偏向
装置は、ビーム軸内で偏向されることが好ましい。ビー
ム軸のこの偏向によつて、工作物の表面に悪い影響は生
じない。
【００１７】コンパクトな加工装置を得るため、１つの
平面に偏向装置の要素の回転点を配置することが好まし
い。しかしこれには、光学的に不利な点がある。反対
に、偏向装置の要素が全てパラボラ上に配置されるなら
ば、加工チャンバの全てのビームはテレセントリック的
に走行し均一的に分布する。これらの利点は、各ビーム
に対する異なった遮蔽距離が得られる不利のもとで達成
される。そしてこれから鋭さに関する問題が生じる。
【００１８】この欠点は収拾マスクの中心に正確に位置
する焦点に対して同心円上に偏向装置の要素を配置し、
そして偏向装置の要素の表面を球形に構成することによ
り、回避することができる。しかしこれには、コストが
高くなるという不利な点がある。
【００１９】偏向装置の要素から来る加工ビームがそれ
から特定の主要ビームに対して軸方向に平行である場
合、加工される表面領域を自由に選択することができ
る。しかし走査対物レンズと加工される表面との間の空
間は、固定しておかなければならない。
【００２０】回折及び／又は反射要素は、偏向装置の偏
向要素として使用されることが好ましい。これらの要素
は、公知技術によって非常に経済的に製造できるという
利点がある。特に電磁ビームは偏向装置が反射要素から
できている場合に、優れた偏向が得られる。このタイプ
の放射線は、材料を加工するために非常に重要である。
鏡は反射要素としては特に適切である。
【００２１】偏向装置は、セグメントから構成されるこ
とが好ましい。これは非常に経済的に製造することがで
きる。それぞれのセグメントは、少なくともひとつの座
標軸の内あるいは周囲を個別的に動けるるものでなけれ
ばならない。工作物の平面で軸に対する位置変化に加え
て、これは工作物の平面に対して各々の個々の焦点の高
さ変化を可能とする。
【００２２】セグメントがひとつあるいは２つの座標軸
の内部あるいは周囲を動くことができることが好まし
い。これにより加工線上の点の加工だけでなく、工作物
表面上のすべての点を加工することができる。さらに、
それぞれ個別の加工ビームの焦点の高さを変えることも
できる。反射要素の表面は、加工ビームの反射光線と同
様入射光線が放射線に対してできるだけ少ない影響を与
えるように平行に進むことができるように、平面化され
ていることが好ましい。
【００２３】像形成光学装置は、加工される工作物の表
面に加工ビームができるだけ垂直に入射するように偏向
装置の背後に設けることが好ましい。しかし、偏向装置
の要素の表面はまた反射光線が偏向装置の要素によつて
工作物の表面にフォーカスするように（例えば鏡を使用
する場合）形成することができる。そして走査対物レン
ズは場合によっては不必要である。
【００２４】加工光線は、レーザ光であることが好まし
い。なぜなら、より安価な、非常にすぐれたビーム案内
技術がレーザ光について公知であるからである。レーザ
光線は容易に案内され、かつ安価な光学装置に替えるこ
とができる利点がある。しかし、すべての他の分割可能
なビームとして電子ビーム、Ｘ線、砂又はウォーター・
ジェットなどを使用することができる。特に加工光線が
レーザ光である場合、装置がそれぞれの加工ビーム用の
個別の偏向装置を含むことが好ましい。
【００２５】光学音響効果（音波によるチェンバ内の密
度の変化）による偏向もまた可能である。しかし、これ
によって、望ましい質のビームが必ずしも供給されるも
のでなく、かつその実現には、装置の対応する小型化に
とつて非常に困難である。回折要素が偏向装置に含まれ
ることが好ましい。これにより、偏向装置に平行に入射
し、そして偏向装置により工作物表面にフォーカスされ
るビームの使用が可能となる。
【００２６】この回折要素は、それが多くの加工ビーム
で同時に使用することができるように反射要素の上ある
いは背後に設けるのが好ましい。ビーム・ホモジナイザ
はレーザから来るすべての放射線がすべての加工ビーム
にとつて等しい大きなエネルギーを有するようにレーザ
の後方に設けることが好ましい。このようなビーム・ホ
モジナイザ（ビーム均一化装置）は、例えば、ドイツ特
許第３、９１８、２９３号に開示されている。このビー
ム・ホモジナイザの場合、レーザ・ビームから放射する
複数の加工ビームの強度は等しい。
【００２７】レーザはパルスで駆動することが好まし
い。なぜなら、パルス化レーザの場合には、一方では複
雑さを少なくした高いエネルギーが得られ、他方ではよ
り多くの標的表面を、工作物に望ましくない熱効果を与
えないようにしながら、パルス化した放射線で切削する
ことができる。レーザフラッシュの強度は材料の一部だ
けを除去することができるように選択することができ
る。これによって、異なった面の表面を除去することが
でき、かつ加工される工作物の表面に線状構造を形成す
ることができる。
【００２８】少なくともひとつの加工ビームをいくつか
の分散的加工ビーム成分に分割するビーム分割装置を設
ける場合には、ビーム分割に必要な加工ビームの光源の
数を劇的に減少できる。このように、強烈な各々のビー
ムは十分なエネルギー密度を有するいくつかのより弱い
ビームに分割される。これによって、加工ビームを発生
させるためのコストを減少することができる。
【００２９】ビーム分割装置は、好都合なやり方で制御
可能な偏向装置の前に設けられる。ビーム分割装置がい
くつかのレンズでできている場合は、非常に簡単な構成
を採ることができる。ビーム分割装置は、個々のビーム
がビーム分割装置の下方で相互にある程度の空間を確実
に有するようにビーム分割装置を２つのレンズ列から組
立てると、簡単な構成によつて支持される。
【００３０】できるだけ早く個別的に領域を加工するた
め、表面に対して加工ビームを分割することが好まし
い。ビーム分割装置は発生したビーム成分の２次元的な
分布を発生させるレンズ列を備えることが好ましい。光
学拡大システムは、加工ビームフィールドの大きさを偏
向装置の大きさに対応させるためにビーム分割装置の背
後に設けることが好ましい。
【００３１】加工ビームを、余り大きすぎない（５度を
越えない）角度αで加工されるプリント回路基板の表面
に入射させることが好ましい。これにより、後々電気及
び／又は電子部品の組み合わせが簡単になる。本発明
を、添付図面の例に示す実例について説明する。より本
質的な特徴や、革新的な概念のよりよい理解と構成の可
能性を提供するのに役立つ説明を記載する。
【００３２】
【実施例】図１によって示される本発明による加工装置
の実施例は、プリント回路基板１１の上に孔パターンを
形成のために準備される。この種のプリント回路基板１
１は、電子工学における電気部品や電子部品の組立て補
助や接続機器として多くの装置の中で必要とされてい
る。
【００３３】同時にいくつかの加工ビーム（２.１1、・
・・、２.１N）を有することは加工装置１にとって重要
である。これらの加工ビームは加工される試料１１の表
面１１ａ上の異なる個別点上に全て偏向される。このよ
うに連続的に処理される試料（１１、１１’、１１”・
・・）の表面１１ａ上に生成される孔又は線状パターン
は互いに完全に異なる。
【００３４】加工装置１は、個々の加工ビーム（２.
１1、・・・、２.１N）を発生するためのマイクロ・レ
ンズ光学装置を有するレーザ・ビーム入力を有する。マ
イクロ・レンズ光学装置は、ビーム分割装置４として使
用される。ビーム分割装置において、平行な光路を有す
る数多くの個々のビーム（２.１1、・・・、２.１N）は
入射したレーザ・ビーム（２.１０、２.２０）から発生
される。ビーム分割装置４は、図３と図４に詳細に示
す。同装置は本質的に、交互に配置した２つのレンズ列
（４.１、４.２）を含み、個々のレンズ列は表面を画定
するように配置された複数の個別レンズ（４.１１、４.
２１）を有する。ピンホールダイヤフラム・プレート
４.３は２つのレンズ列（４.１、４.２）の間に配置さ
れ、かつ対応する数のピンホール４.３１を有する。
【００３５】入射したレーザ・ビーム（２.１０、２.２
０）は、次に数多くのレーザ・ビーム成分（（２.１1、
・・・、２.１N）、（２.２1、・・・、、２.２N））に
分割される。レーザ・ビーム成分は相互にある程度の空
間間隔を有している。レーザ・ビーム成分（（２.１1、
・・・、２.１N）、（２.２1、・・・、２. ２N ））の
ビーム直径は、前列４.１のレンズ４.１１に対して後列
４のレンズ４.２ を変えることにより変えることができ
る。望ましい場合には、レーザ・ビーム成分（（２.
１1、・・・、２.１N）、（２.２1、・・・、２.
２N））の１つ以上の直径は、変えることができ、それ
によりアクチュエーターは支持体４.４ に組み込まれ、
あるいは支持体全体４.４ は技術事情（例えば、圧電ア
クチュエーター、ピストン・アクチュエーターなど）に
従いアクチュエーターとして構成することができる。こ
のようにして２つのレンズ列の個々のレンズ（４.１
１、 ４.２１ ）の空間間隔を変えることができる。
【００３６】主レーザ２.１から放射するレーザ・ビー
ム２.１０は、ビーム分割ユニット４に入射する前に、
ドイツ特許第３、９１８、２９３号によるレンズ・ラス
ター２.３ により均一にされる。レンズ・ラスター２.
３は下流側にレーザ・ビーム２.１０を平行にする装置
を有する。
【００３７】マーキング・レーザ２.２のレーザ・ビー
ム２.２０は、主レーザ２.１ からのレーザ・ビーム２.
１０ と同様に、ビーム分割装置４を通過する。マーキ
ング・レーザ２.２はビーム・スプリッター３により主
レーザ２.１のビーム経路内に入れられる。ビーム・ス
プリッター３のコーティングは、主レーザ２.１のレー
ザ・ビーム２.１０ができる限り乱されることがないよ
うに、そしてできるだけ損失を最少にして、ビーム・ス
プリッター３を通過するように構成する。一方、マーキ
ング・レーザ２.２のレーザ・ビーム２.２０はできるだ
け完全に主ビーム経路内に入らなければならない。この
マーキング・レーザは調整に用いるので、標的レーザと
呼ばれることもある。
【００３８】放射線エネルギーの一部はビーム・スプリ
ッター３とビーム分割装置４のために失われる。レーザ
・ビーム（２.１０、 ２.２０）は、レンズ４.１１の両
端及びピンホール・ダイヤフラム４.３ でビーム分割装
置４において特にかなりの量のエネルギーを失う。ピン
ホールダイヤフラム４.３ は必要に応じて冷却されるべ
きである。特にレンズ列４.１ においてかなりの量のレ
ーザ・エネルギーが失われる。この損失は、レンズ列
４.１の個々のレンズ４.１１を最適に配置することによ
り、できるだけ少なくすることができる。
【００３９】光学拡大システム５はビーム分割装置４の
後方に配置される。この拡大システム５は、ビーム分割
装置４から来るビーム成分（（２.１1、・・・ 、２.
１N）、（２.２1、・・・、２.２N））を偏向装置６の
寸法に適応させる。偏向装置６は図５に詳細を示す。
【００４０】反射装置である偏向装置６は鏡面６.１ を
有する鏡からなる個別要素（６1、・・・、６N）を備え
る。この偏向装置６は、例えばそれぞれ３つのアクチュ
エーター（６.１０、６.２０、６.３０） を介して３つ
の軸で移動する。例えば、これらのアクチュエーターは
ピエゾ素子やピストン起動要素である。ビーム成分
（（２.１1、・・・ 、２.１N）、（２.２1、・・・
、２.２N））は、偏向装置６で反射され、走査対物レ
ンズ９に入射し、加工される工作物１１の表面１１ａ上
にフォーカスされる。同時に対物レンズ９はレーザビー
ム成分（（２.１1、・・・ 、２.１N）、（２.２1、・
・・、２.２N））が加工される工作物１１上に垂直に又
は少なくともほとんど垂直に入射するようにする。
【００４１】収拾マスク１４は、走査対物レンズ９の前
方に設けられ、工作物の表面１１ａに到達させたくない
ビーム成分（（２.１1、・・・ 、２.１N）、（２.
２1、・・・ 、２.２N））を集め、工作物へ向かわな
くするためのものである。したがって、この収拾マスク
１４は入射したビーム成分（（２.１1、・・・ 、２.
１N）、（２.２1、・・・ 、２.２N））を取り除くよ
うに構成されている。そのためマスク４はかなり熱くな
るので強制的に冷却される。
【００４２】さらに別のビーム・スプリッターが収拾マ
スク１４と走査対物レンズとの間に設けられている。こ
のビーム・スプリッター７はレーザ光（（２.１1、・・
・、２.１N）、（２.２1、・・・、２.２N））の一部を
偏向させ、カメラ８.２ に向ける。このカメラ８.２
は、ビーム成分（（２.１1、・・・ 、２.１N）、
（２.２1、・・・ 、２.２N））の位置を加工される工
作物１１の表面１１ａで十分な正確さを持って制御する
ことができる程度の解像度のＣＣＤカメラである。この
カメラ８.２ で偏向装置６を制御する。レーザ・ビーム
成分（（２.１1、・・・ 、２.１N）、（２.２1、・・
・ 、２.２N））は走査対物レンズ９を介して、工作物
１１の表面１１ａの表面に送られると、その一部が反射
して戻る。この反射されたレーザ・ビーム成分（（２.
１1、・・・ 、２.１N）、（２.２1、・・・ 、２.２
N））は再び走査対物レンズ９を通過し、ビーム・スプ
リッター７で第２のカメラ８.１ に向けられる。
【００４３】第２のカメラ８.１ は同様なＣＣＤカメラ
であり、工作物１１の作用表面１１ａを観察できる程度
の十分に大きい解像度を持っている。工作物表面１１ａ
上のビーム成分（（２.１1、・・・ 、２.１N）、
（２.２1、・・・ 、２.２N））の経路は、このカメラ
８.１により制御することができ、そしてこのカメラ８.
１により、加工ビーム成分（（２.１1、・・・ 、２.
１N）、（２.２1、・・・、２.２N））の工作物１１の
表面１１ａ上に実際に入射する位置を決定することがで
きる。
【００４４】加工される工作物１１は、工作物１１を平
面（Ｘ、Ｙ）内を動くＸ−Ｙキャリア１２に設置され
る。工作物１１が、加工装置１により加工することがで
きるサイズより大きいサイズを有する場合、キャリア１
２は、一つの表面単位の加工終了後、次の隣接した表面
単位を加工することができるように駆動される。キャリ
ア１２は、加工点のずれが上述した設定値以下となるよ
うに精度よく調整できるようになっている。
【００４５】加工装置１のすべての可変的要素（２.
１、２.２、３、４.２、（６1、・・・、６N）、７、１
２）は制御装置１３の入力と出力１３.１に接続され
る。さらにカメラ（８.１、８.２）が制御装置の入力に
接続される。制御装置１３はカメラ（８.１、８.２）と
ともに、可変要素（２.１、２.２、３、４.２、（６1・
・・、６N）、７、１２） にも接続される。これらの接
続により、制御装置は個々の可変要素（２.１、２.２、
３、４.２、（６1、・・・、６N）、７、１２） の動作
状態に関する情報を受け、そして目標通りに調整するこ
とができる。制御装置１３は、工作物１１の表面１１ａ
が所望の加工を確実にする閉鎖したループの制御回路を
含む。さらに、制御装置１３は新しい加工パラメーター
を入力する入力１３.２ を有する。さらに制御装置１３
に少なくともひとつの監視装置１３.３を有する。加工
装置１の接続部は、制御装置１３により調整することが
でき、あるいは必要ならビーム・スプリッター（３、
７）を光路から外すようにピボット旋回させることがで
きる。
【００４６】ＭＢＧの操作と、中央制御装置１３におけ
る装置１のその駆動は次の操作モードに細区分されるこ
とができる。 スタンドバイ・モード 試験及び監視動作 セット・アップ・モード 作業モード
【００４７】スイッチ・オンの後、装置は制御装置１３
に接続されたすべての部品をチェックして欠陥を見つけ
る試験及び監視動作が行なわれる。欠陥がない場合、制
御装置１３は次に加工装置１をすべての部品が動作準備
にあるが動作しないスタンドバイ・モードに切り換え
る。装置の動作はセット・アップ・モードや作業モード
についての記載とともに下記のように記載される。
【００４８】キャリア１２は制御装置１３により駆動さ
れそしてセット・アップ・モードにおいて、加工される
工作物１１又は工作物１１の表面部分を走査対物レンズ
９の下の作業領域に配置する。監視装置８.１ により工
作物１１の存在についてチェックが行なわれる。その
後、工作物１１で望まれる孔の像は目標を定めるレーザ
ビームにより次のように調整される。
【００４９】制御装置１３から開始する。工作すなわ
ち、主レーザ２.１はレーザ・ビーム２.１０を発生させ
るか、あるいは、いわゆるパイロット・レーザまたは標
的レーザとも呼ばれるマーキングレーザ２.２ を起動さ
せる。レーザ・ビーム２.１０ は挿入されたビーム・ス
プリッター３により減衰され、工作物１１にいかなる加
工効果を与えず、代わりに監視システム８.１及び８.１
で観察することができる光点のみを発生させる。いわゆ
るパイロット・レーザや標的レーザ２. ２はビーム・ス
プリッター３を介してレーザビーム２.２０ を加工装置
１に送る。このレーザ・ビーム２.２０ も工作物１１上
に光点のみを同じように発生する。
【００５０】レーザ・ビーム２.１あるいはレーザ・ビ
ーム２.２は、マイクロレンズ光学装置４によりマイク
ロレンズ（４.１１、４.２１）の数に応じて、複数の個
々のビーム成分（（２.１1、・・・ 、２.１N）、
（２.２1、・・・ 、２.２N））に分割される。マイク
ロレンズ光学装置４は、ピンホール・ダイヤフラム ４.
３並びにレンズ列４.１、４.２を有する。このようなレ
ーザ・ビームの分割はレンズ列４.１と４.２相互配置を
適切にすることにより発生する。個々のビーム成分
（（２.１1、・・・ 、２.１N）、（２.２1、・・・
、２.２N））は相互に平行であり、拡大光学装置５で
適切に拡張、かつ拡大される。
【００５１】個々のビーム成分（（２.１1、・・・ 、
２.１N）、（２.２1、・・・ 、２.２N））は、明らか
に互いに分離されているが、また相互に固定された幾何
学的配置を有している。これらの個々のビーム成分
（（２.１1、・・・ 、２.１N）、（２.２1、・・・
、２.２N））は、反射装置として動作する傾斜した偏
向装置６に入射する。個々の鏡（６1、・・・ 、６N）
は、レーザ・ビーム成分２.１nのそれぞれが鏡６1から
６Nの一つに正確にそして同じ鏡６nに入射するようにホ
ールダー６.２に固定するのが好ましい。
【００５２】偏向装置６の各要素は、正規の動作の時に
収拾マスク１４の開口を通過してビーム・スプリッター
７に入るように、ビーム成分（（２.１1、・・・ 、
２.１N）、（２.２1、・・・ 、２.２N））を反射する
ように配置される。ある特定のレーザ・ビーム成分
（（２.１1、・・・ 、２.１N）、（２.２1、・・・
、２.２N））を工作物１１に向けない場合、そのビー
ム成分に対応する鏡（６1 、・・・ 、６N ）は制御装
置１３を介して駆動されかつ偏向され、それによりこれ
らのレーザ・ビーム成分（１６.１、・・・ 、１６.
Ｍ）が収拾マスクの内側に向けられる。それに対して望
ましいビーム成分はその光１５を通過させる（参照図
２）。収拾マスク１４はその内部に入射したビーム成分
１６.ｍ（１６.１から１６.Ｍ）を完全に吸収する。
【００５３】他方においては、ビーム・スプリッター７
は、鏡（６1、・・・ 、６N）から来て、収拾マスク１
４を通過したビーム成分（（２.１1、・・・ 、２.
１N）、（２.２1、・・・ 、２.２N））の像を監視シ
ステム８.２へ案内する。監視システム８.２は像を評価
し、その結果を制御装置１３に伝達する。望ましい放射
線の像と、実際の放射線の像が一致しない場合、制御装
置１３は対応する傾斜鏡（６1、・・・ 、６N）を適切
に駆動することにより修正する。
【００５４】ビーム・スプリッター７を通過するビーム
成分（（２.１1、・・・ 、２.１N）、（２.２1、・・
・ 、２.２N））は、いわゆるテレセントリック系であ
る走査対物レンズ９によりそのレンズ９からでた光はほ
ぼ平行となり、工作物１１の表面１１ａにフォーカスさ
れる。低エネルギーの標的ビーム（２.２1から２.２N）
は動作のセットアップ・モードだけに使用される。この
様な理由から、これらの標的ビームは、後にエネルギー
・ビーム（２.１1から２.１N）が工作物１１を加工する
位置で光点を発生させるだけである。これらの光点は、
工作物１１の表面で反射され、そしてこれら光点の像
は、操作対物レンズ９を介してそしてビーム・スプリッ
ター７を介して、これらの光点を評価しその結果を制御
装置に伝達する監視システム８.１ の中に案内される。
望ましい放射点の像と工作物１１の表面１１ａにおける
実際の放射点の像が一致しない場合には、次に制御装置
１３は対応する傾斜鏡（６1、・・・ 、６N）を適切に
駆動することによつて修正する。すべての光点の位置の
絶対的な正確さは、工作物１１に存在するマーカーを介
してチェックすることができる。これらのマーカーは、
監視システム８.１ で検知されるように構成されてい
る。
【００５５】望ましい放射点の像と実際の放射点の像が
欠陥許容度の範囲で相互に一致する場合、セットアップ
・モードが成功理に終了したことを意味し、制御装置１
３は自動的に作業モードに切れ替わり、あるいは手動に
より切り換えられる。
【００５６】セットアップ・モードにおいては、傾斜鏡
６nは、マーキング・レーザ２.２の光線が工作物表面１
１ａ上の所定位置にくるように調整される。ビーム・ス
プリッター３は加工モードではビーム路から外れ（そし
て、マーキング・レーザ ２.２ が使用されていた場
合、それがオフとされ、加工レーザ２.１が起動され
る）、加工ビーム２.１０は十分な強度で、光学装置の
中に通過し、標的レーザ２.２と同じ光路を通過し、収
容マスク１４を通過するレーザ・ビーム（２.２1、・・
・ 、２.２N）は工作物１１を加工する。
【００５７】工作物１１の選択した位置でレーザ・ビー
ム（２.１1、・・・ 、２.１N）による加工を終了した
後、セットアップ・モードに再び切り換えられ、そして
ＸＹ座標テーブル１２は、加工される工作物１１の次の
領域が、走査対物レンズ９の下にレーザビーム成分
（（２.１1、・・・ 、２.１N）、（２.２1、・・・
、２.２N））の操作範囲の中に配置されるように工作
物をずらし、その後、位置調整動作が再び開始する。
【００５８】レーザ・ビーム（２.１０、２.２０）の動
作領域内でレーザ・ビームの数以上に多くの位置が加工
される場合には、第１の加工の段階を終了した後に、対
応する反射鏡（６1、・・・ 、６N）はレーザ・ビーム
成分（（２.１1、・・・ 、２.１N）、（２.２1、・・
・ 、２.２N））が望まれる新しい位置を向くように駆
動される。その際、加工に必要とされないレーザ・ビー
ム成分（（２.１1、・・・ 、２.１N）、（２.２1、・
・・ 、２.２N））は、対応する鏡（６1、 ・・・ 、
６N ）で収容マスク１４の中に向けられる。
【００５９】代わりに、工作レーザ２.１ が作動してい
る間に鏡の向きを変えて連続的構造を工作物１１上ある
いは工作物１１の中に生じさせることができる。
【００６０】２４８ｎｍの波長を有するパルス化エキシ
マ・レーザは、平均の厚さ５０μｍのポリイミド薄膜で
できた工作物１１用工作レーザ２.１ として特に適して
いる。ポリイミド薄膜は工作物として加工されるプリン
ト回路基板１１である。このようなＵＶレーザ２.１
は、例えば１００から２００Ｈｚのパルス周波数で、制
御された方法で駆動されることができる。約１００の放
射線にさらした場合、この種のプリント回路基板１１
は、プリント回路基板１１において発生する熱影響を乱
すことなく、貫通することができる。パルスにつき１Ｊ
/ｃｍのエネルギー密度において、照射ごとに０.１から
０.４μｍが除去される。
【００６１】代表的な孔の直径は約５０μｍである。ビ
ーム分割装置４におけるエネルギーの損失は、５０％程
度のオーダであるであが、適切な構成で減少させること
ができる。ビーム分割装置４は、形状により数百の個別
のレーザ・ビーム（（２.１1、・・・ 、２.１N）、
（２.２1、・・・ 、２.２N））（例えば、３０Ｘ３
０、５０Ｘ５０など）を発生させる。これら個別レーザ
・ビーム成分は、偏向装置６によって工作物１１の表面
１１ａ上の対応する要素数（６1、・・・ 、６N）によ
り個別に分散される。
【００６２】プリント回路基板１１において導電経路に
孔開けしたり、又は除去する本発明による加工装置１は
次のような利点がある。 （ａ） 下方向での穴の直径には限界がない。即ち、直
径約５μｍまでの孔が可能である。 （ｂ） 孔の配置が固定されない、その代わり可変的に
調整可能である。 （ｃ） レーザ・マスクを必要とせず、それ故に発生さ
れたレーザ光の利用が改善される。 （ｄ） 未処理プリント回路基板の使用、すなわち、
銅、フォトレジスト材料などのコーティングを使用して
いないプリント回路基板を使用できる。 （ｅ） 他の手法では問題となる、エッチング浴槽の環
境問題や、環境に関する問題がない。 （ｆ） エッチングリップのない、外形的にすぐれた孔
を形成できる。 （ｇ） 孔の像を可変的で自由にプログラムできる。 （ｈ） 孔の像の密度を可変的で自由にプログラムでき
る。 （ｉ） 孔の数をプリント回路基板ごとに可変的で自由
にプログラムできる。 （ｊ） 加工時間の短縮を図ることができる。 （ｋ） プリント回路基板の表面を例えば、導電体経路
をつくることによって構成させることができる。 （ｌ） 孔の位置決めに関する高い精度。 （ｍ） 異なったレーザやレーザ放射線波長の使用が可
能。 （ｎ） 加工ステーションとの間を移動できる加工組立
てライン上で、工作物とともに加工組立ラインに組み込
むことができる。
【００６３】上述した実施例において、最初にいくつか
の個別ビーム成分（（２.１1、・・・ 、２.１N）、
（２.２1、・・・ 、２.２N））を加工装置１に導入す
れば、ビーム分割装置４を省略できる。使用されるビー
ム成分（（２.１1、・・・ 、２.１N）、（２.２1、・
・・ 、２.２N））は記述されかつ図面に示された実施
例に関する場合のようにレーザビームである必要はな
い。偏向可能なビームはすべて使用可能である。例え
ば、ビーム放射線の発生は、偏向装置６で又はその装置
上に直接置くこともできる。そのような放射線は、偏向
がある場合にエネルギーの損失が大きいものである。例
えば、これはウオーター・ジェットおけるノズル、ある
いはレーザ放射線用のレーザ・ダイオードである。
【００６４】最後に発明概念の実現は、特定のビームを
案内するために適合する装置６同様、加工ビーム（２.
２1、・・・ 、２.２N）を発生させる１つ以上の装置
を最低限含む。
【００６５】レーザビーム（２.１０、２.２０）の上述
の使用は、個々のビーム成分（（２.１1、・・・ 、
２.１N）、（２.２1、・・・ 、２.２N））を生じる多
くの可能性を有する。相互に平行な直接の配列や連続し
た配列は、それらが互いに所定の空間を有するように個
別のビーム成分に直接的に、あるいは連続して与えられ
る。個別の成分ビーム（（２.１1、・・・ 、２.
１N）、（２.２1、・・・ 、２.２N））はさまざまな
やり方（格子化、ビーム・スプリッター）で発生するこ
とができ、そして後で形成することもできる。この実施
例に関して議論し説明されたビームの発生は、現在のと
ころ最も簡単で最も経済的な効果が高い。適切な周波数
と、エネルギー密度を有するレーザ・ダイオードアレイ
（すなわち、表面に配列したレーザ・ダイオード）は、
将来は加工ビーム（（２.１1、・・・ 、２.１N）、
（２.２1、・・・ 、２.２N））を発生させる競争力の
ある方法である。ビーム分割装置４の下流に配置する拡
大光学装置５は、ビーム分割装置４から発生する加工ビ
ーム４がすでに望ましい断面を有する場合には、省略す
ることができる。
【００６６】収拾マスク１４は加工ビーム（２.１1、・
・・ 、２.１N）が、加工される表面１１ａの外へ、偏
向装置６により偏向される場合、省略することができ
る。２つあるビーム制御カメラ（８.１、８.２）の内の
ひとつは、加工中の時間が十分あれば、又は放射線の不
正確なスポットが加工の間許容できるならば、あるい
は、好ましいやり方（偏向装置の制御）でビーム偏向６
が常に発生することが確実であるならば省略することが
できる。
【００６７】走査対物レンズ９は端での材料の傾斜加工
が許容され、あるいは加工される表面の寸法がそれを許
容する場合、省略することができる。Ｘ−Ｙテーブル１
２は加工される表面１１ａが偏向装置６の反射能力より
必ず大きくない場合には、省略することができる。
【００６８】たとえレーザ・ビーム（（２.１1、・・・
、２.１N）、（２.２1、・・・、２.２N））を使用し
ても、偏向装置６は実際にはかなり異なったものでもよ
い。反射面の代わりに、その他の公知のタイプのビーム
偏向装置（例えば、平らなレンズ・ペア、あるいは回転
ウエッジ・ペア）を使用することができる。回折物体の
使用は、より大きなエネルギー失うことになる。
【００６９】工作物の表面１１ａ上にレーザ・ビームの
位置を決定するために工作レーザ２.１がビーム・スプ
リッター３により十分に減衰されるなら、表示用のレー
ザ２.２は省略することができる。使用されるビームの
断面は、図示するように円形でなくてもよい。公知の技
術に従って可能である望ましい形態を使用できる。走査
対物レンズ６は必ずしも背後に交互に配される２つのレ
ンズ（９.１、９.２)を有するものでなくてもよい。レ
ンズの数は、放射軸および放射軸に対して垂直な座標軸
で変えることができる。ビーム分割装置は例えばその仕
事を偏向装置６が担う場合、省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 全体構成の略図である。
【図２】 収容マスクの詳細図である。
【図３】 ビーム分割装置の側面詳細図である。
【図４】 ビーム分割装置の平面図である。
【図５】 偏向装置の要素の底平面図である。
【符号の説明】
２.１ 主レーザ、４ レンズ、５ 光学拡大システ
ム、６ 偏向装置、８.１８.２ カメラ、９ 走査対
物レンズ、１１ プリント回路基板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 595067198 ラムダ・フィジーク・ゲーエムベーハー ドイツ連邦共和国 デー37079・ゲティン ゲン・ハンス−ベクラー−シュトラーセ・ 12 (72)発明者 ヨアヒム・シュルテ ドイツ連邦共和国 73431・アーレン・ヒ ルシュバッハシュトラーセ・73 (72)発明者 ロベルト・グルプ ドイツ連邦共和国 89551・ケーニヒスブ ロン−ツァンク・リヒテンシュタインシュ トラーセ・56 (72)発明者 ヘルベルト・グロス ドイツ連邦共和国 73434・アーレン・ネ ーゲレスホフシュトラーセ・６−１ (72)発明者 ユルゲン・シュヴァイツァー ドイツ連邦共和国 73463・ヴェストハウ ゼン・リンデンシュトラーセ・13 (72)発明者 ジークフリート・ディポン ドイツ連邦共和国 75391・ゲヒンゲン・ ローゼガーシュトラーセ・12 (72)発明者 ヴィルヘルム・タム ドイツ連邦共和国 71134・アイドリンゲ ン・ノイエ シュタイゲ・29 (72)発明者 シーティ・ラム アメリカ合衆国 94588・カリフォルニア 州・プレザントン・カンプ ドライブ・ 3861 (72)発明者 ハインリヒ・エンデルト ドイツ連邦共和国 37217・ヴィッツェン ハウゼン−エルムシュヴェルト・アン ブ ルクベルク・21 (72)発明者 ハンス−ユルゲン・カーラート ドイツ連邦共和国 37077 ゲティンゲ ン・フェヌスリング・34

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の個別の加工ビーム（２.１1から
    ２.１N）で工作物（１１）の表面（１１ａ）を加工する
    加工装置であって、前記加工ビームのそれぞれの１つが
    偏向配置（６）の前記加工ビームに対応する要素（６1
    から６N）によつて偏向され、加工される工作物（１
    １）の表面（１１ａ）上の異なった点を同時に加工する
    ことを可能にする加工装置において、 前記偏向配置（６）の個々の要素（６1から６N）の位置
    は制御装置（１３）で目標位置に向かうように変更する
    ことができ、かつ前記偏向装置（６）の個々の要素（６
    1から６N）はそれらの位置において少なくともひとつの
    座標内で個別的に変更させることができることを特徴と
    する加工装置。
  2. 【請求項２】 加工ビーム（２.11から２.1N）は偏向配
    置（６）の前方で、相互に平行に配置されることを特徴
    とする請求項１記載の加工装置。
  3. 【請求項３】 偏向配置（６）の要素（６1から６N）の
    回転点が、すべて傾斜した平面上に配置されることを特
    徴とする請求項１又は２記載の加工装置。
  4. 【請求項４】 偏向装置（６）の要素（６1から６N）に
    入射する加工ビーム（２.１1から２.１N）がそれらの特
    定の主ビームに対して進行方向に平行であることを特徴
    とする請求項１から３のいずれか１項記載の加工装置。
  5. 【請求項５】 偏向装置（６）の要素（６1から６N）か
    ら来る加工ビーム（２.１1から２.１N）が、主ビームの
    進行方向に互いに平行であることを特徴とする請求項１
    から４のいずれか１項記載の加工装置。
  6. 【請求項６】 回折及び／又は反射要素（６1から６N）
    が偏向装置（６）において個々の要素（６1から６N）と
    して使用されることを特徴とする請求項１から５のいず
    れか１項記載の加工装置。
  7. 【請求項７】 偏向装置（６）が、反射要素から構成さ
    れていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１
    項記載の加工装置。
  8. 【請求項８】 反射要素（６1から６N）が鏡であること
    を特徴とする請求項７記載の加工装置。
  9. 【請求項９】 偏向装置（６）がセグメント（６1から
    ６N）から構成されることを特徴とする請求項６から８
    のいずれか１項記載の加工装置。
  10. 【請求項１０】 セグメント（６1から６N）が個別に少
    なくともひとつの座標軸内または座標軸周囲を動くこと
    ができることを特徴とする請求項９記載の加工装置。
  11. 【請求項１１】 セグメント（６1から６N）は２つの座
    標軸内あるいはその周囲を動くことができることを特徴
    とする請求項９または１０記載の加工装置。
  12. 【請求項１２】 反射要素（６1から６N）の表面（６.
    １ ）が平坦であることを特徴とする請求項６から１１
    のいずれか１項記載の加工装置。
  13. 【請求項１３】 光学像形成装置（９）が偏向装置
    （６）の後方に設けられることを特徴とする請求項１か
    ら１２のいずれか１項記載の加工装置。
  14. 【請求項１４】 加工ビーム（２.11から２.1N）が、レ
    ーザ光であることを特徴とする請求項１から１３のいず
    れか１項記載の加工装置。
  15. 【請求項１５】 ビーム均一化装置（２.３）がレーザ
    （２.１）の後方に配置されることを特徴とする請求項
    １４記載の加工装置。
  16. 【請求項１６】 レーザ（２.１ ）はパルス化されて使
    用されることを特徴とする請求項１４記載の加工装置。
  17. 【請求項１７】 レーザの強度は被加工物の一部みが除
    去されるように選択されることを特徴とする請求項１４
    から１６のいずれか１項記載の加工装置。
  18. 【請求項１８】 少なくともひとつの加工ビームを、い
    くつかの分散的な加工成分ビーム（２.11から２.1N）に
    分割する少なくともひとつのビーム分割装置４が設けら
    れ、そのビーム分割装置（４）は制御可能な偏向装置６
    の前方に設けられていることを特徴とする請求項１から
    １７のいずれか１項記載の加工装置。
  19. 【請求項１９】 ビーム分割装置（４）がいくつかのレ
    ンズ（４.１1、４.２1）からなることを特徴とする請求
    項１８記載の加工装置。
  20. 【請求項２０】 ビーム分割装置（４）が、個々のビー
    ム（（２.１1、・・・、２.１N）、（２.２1、・・・、
    ２.２N））がビーム分割装置（４）の下流において相互
    に特定の間隔を置くことを確実にする２つのレンズ列
    （４.１、４.２）からなることを特徴とする請求項１８
    または１９記載の加工装置。
  21. 【請求項２１】 前記のビーム分割装置４が生成ビーム
    成分（（２.１1、・・・、２.１N）、（２.２1、・・
    ・、２.２N））の２次元分布を発生させるレンズ列
    （４.２から４.２）からなることを特徴とする請求項１
    ８から２０のいずれか１項記載の加工装置。
  22. 【請求項２２】 光学的拡大システム（５）が、ビーム
    分割装置４の後方に設けられていることを特徴とする請
    求項１８から２１のいずれか１項記載の加工装置。
  23. 【請求項２３】 加工装置はプリント回路基板を加工す
    るために使用することを特徴とする請求項１から２２の
    いずれか１項記載の加工装置。
  24. 【請求項２４】 前記ビーム成分（（２.１1、・・・、
    ２.１N）、（２.２1、・・・、２.２N））が加工される
    工作物表面へ平行な軌跡を有することを特徴とする請求
    項１から２３のいずれか１項記載の加工装置。
  25. 【請求項２５】 前記ビーム成分（（２.１1、・・・、
    ２.１N）、（２.２1、・・・、２.２N））が加工される
    部分に対してできるだけ小さく、好ましくは５度以下の
    角度αで入射することを特徴とする請求項１から２４い
    ずれか１項記載の加工装置。
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