KR100841426B1 - 다중빔 레이저 구멍뚫기 가공장치 - Google Patents

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Abstract

하나의 fθ렌즈를 사용하여 텔레센트릭 에러를 억제하여 2개소에서 동시에 가공하기 위한 다중빔 레이저 구멍뚫기 가공장치에 있어서, 제 1 레이저빔에 대하여 갈바노미러를 사용한 종래의 광학계를 사용함으로써 갈바노미러계를 fθ렌즈에 근접시켜 텔레센트릭 에러를 방지한다. 제 2 레이저빔은, 제 2 갈바노미러계에서 편향된 후에 편향빔 믹서를 투과시켜 제 1 갈바노미러계와 fθ렌즈에 입사시킴으로써 제 1 레이저빔과 함께 2개소를 동시에 가공한다.

Description

다중빔 레이저 구멍뚫기 가공장치{MULTIBEAM LASER DRILLING APPARATUS}
도 1은 본 발명에 의한 레이저헤드 광학계를 나타내는 도,
도 2는 본 발명에 의한 레이저헤드 광학계에 의한 제 1 레이저빔의 위치결정 범위를 나타내는 도,
도 3은 본 발명에 의한 다른 레이저헤드 광학계를 나타낸 도,
도 4는 본 발명에 의한 다른 레이저헤드 광학계를 나타내는 도,
도 5는 본 발명에 의한 복수의 레이저헤드를 사용하여 구성한 장치를 나타내는 도,
도 6은 본 발명에 의한 복수의 레이저헤드를 사용하여 구성한 다른 장치를 나타내는 도면이다.
본 발명은 복수의 레이저빔을 사용한 고속 레이저 구멍뚫기 가공장치에 관한것이다.
휴대전화 등에 사용되는 프린트기판은 해마다 소형화, 다공화가 진행되어 1매의 기반(基盤)에 3,000개 정도의 미세한 구멍이 설치되어 있다.
프린트기판에 미세한 구멍을 설치하기 위하여 레이저빔을 사용한 미세 구멍가공방법이 행하여지나, 이 방법은 일본국 특개소63-147138호 공보의 도 1 및 도 2에 개시되어 있는 바와 같이 서로 직교하는 회전축의 주위로 회전하는 2개의 거울 (이하 갈바노미러계라 함)과 fθ렌즈로 집광 또한 집광점의 위치결정을 하도록 한 레이저 구멍뚫기 가공방법이 주류로 되어 있으나, 구멍수가 많아짐에 따라 가공의 속도를 올릴 필요성이 높아지고 있다. 여기서 fθ렌즈란 평행광의 입사각도(θ) 와 집광위치(y)와의 관계가, y = fθ가 되도록 설계한 렌즈를 말한다.
이 가공의 고속화를 위해 일본국 특개2000-190087호의 도 1에 개시되어 있는 바와 같이 레이저빔을 편광빔 스프리터로 S 편광빔과 P 편광빔으로 분할하고, 이들 빔의 광로에 각각 독립으로 구동 가능한 갈바노계를 배치하여 각도를 정한 후, 편광빔 믹서(편광빔 스프리터를 반대로 사용)로 반사 및 투과시키고, 하나의 fθ렌즈에 입사시켜 2개소를 동시에 가공하는 레이저가공기가 제안되어 있다.
본 발명에 관한 종래기술로서, 일본국 특개2000-263271호의 도 1에 개시되어 있는 바와 같이 2개의 음향 광학소자를 사용하여 빔을 분기하여 2개소를 가공 가능하게 한 레이저가공기가 알려져 있다.
하나의 fθ렌즈에 대하여 2개의 갈바노계를 사용하는 경우, 갈바노미러계의 크기에 기인하여 갈바노미러계를 fθ렌즈로부터 거리를 두고 배치할 필요가 있다. 그렇게 하면 갈바노계가 fθ렌즈의 초점위치로부터 떨어지기 때문에, 텔레센트릭 에러라 불리우는 단점이 발생한다. 텔레센트릭 에러란, fθ렌즈에 입사하는 광빔이 초점위치를 지나지 않기 때문에 fθ렌즈에 의하여 집광된 광빔이 가공면에 수직 으로 입사되지 않고, 즉 소정의 각도로 입사되는 현상을 말한다.
한편, 일본국 특개2000-263271호의 레이저가공장치의 경우에는, fθ렌즈 등의 부품을 늘리는 일 없이 3개소 이상의 가공을 동시에 행할 수 있는 장치가 요망되고 있다.
따라서 본 발명의 목적은 갈바노미러계를 fθ렌즈의 집광위치에 가능한 한 근접하여 배치하고, 또한 2개의 광빔으로 동시에 2개소를 가공할 수 있는 레이저헤드를 제공하는 것에 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 1대의 레이저 펄스발광기로부터 발생하는 빔펄스를 분기하여 복수의 상기 레이저헤드에 공급하여 3개소 이상의 가공을 동시에 행할 수 있는 레이저가공장치를 제공하는 것에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 1 개념에 의하면, 제 1 레이저빔을 고정된 거울에 의해 반사하고, 제 1 갈바노미러계와 fθ렌즈에 의해 집광 또한 위치결정하여 구멍뚫기 가공을 행하는 구멍뚫기 가공장치에 있어서, 상기 고정된 거울을 편광빔 믹서로 하여 제 1 레이저빔을 S 편광으로서 반사하고, 제 2 레이저빔을 P 편광으로서 제 2 갈바노미러계에 편향시켜 상기 편광빔 믹서의 뒤쪽으로 부터 투과시키고, 제 1 갈바노미러계와 fθ렌즈에 의해 집광 또한 위치결정함으로써 제 1과 제 2 레이저빔의 양쪽의 빔을 사용하여 동시에 2개소의 가공을 행하는 레이저 헤드를 가지는 다중빔 레이저 구멍뚫기 가공장치가 제공된다. 여기서 S 편 광빔은 편광빔 믹서로 반사되는 것이고, P 편광빔은 편광빔 믹서로 투과되는 것이다.
제 1 레이저빔에 대해서는 갈바노미러계를 사용한 종래의 광학계를 사용하여 도 갈바노미러를 fθ렌즈에 근접시킬 수 있기 때문에 텔레센트릭 에러를 방지할 수 있다. 또 제 2 레이저빔에 관해서는 제 2 갈바노미러계의 각도 변화를 약간으로 함으로써 텔레센트릭 에러를 억제할 수 있다. 그러나 응답속도가 늦어지기 때문에 제 1 갈바노미러의 크기를 크게 할 수 없고, 제 2 레이저빔의 편광각도를 크게 하면 제 1 갈바노미러로부터 벗어나는 문제가 있기 때문에, 이 편광각을 크게 할 수 없다. 따라서 제 1 레이저빔의 집광위치와 제 2 레이저의 집광위치와의 거리를 작게 하지 않을 수 없으나, 최근의 구멍뚫기 가공에서는 구멍의 간격을 1.5mm 이하로 할 필요가 있기 때문에 문제로 되어 있었다.
또, 상기 목적을 달성하는 본 발명의 제 2 개념에 의하면, 제 1 레이저빔을 고정된 거울에 의해 반사하고, 제 1 갈바노미러계와 fθ렌즈에 의해 집광 또한 위치 결정하여 구멍뚫기 가공하는 레이저 구멍뚫기 가공장치에 있어서, 상기 고정된 거울과 제 1 갈바노미러 사이에 제2 갈바노미러계의 2개의 거울 중 한쪽의 거울을 회전편광빔 믹서로 한 제 2 갈바노미러계를 설치하고, 제 2 S 편광으로 한 레이저빔을 상기 제2 갈바노미러계의 2개의 거울 중 한쪽의 거울을 회전편광빔 믹서로 한 제 2 갈바노미러에 의해 편향시킨 후, 제 1 갈바노미러계와 상기 fθ렌즈에 입사시켜 집광 또한 위치결정하고, 한편 제 1 레이저빔을 P 편광으로 함으로써 상기 회전 편광빔 믹서를 투과시켜 제 1 갈바노미러계와 상기 fθ렌즈에 입사시켜, 제 1 레이저빔과 제 2 레이저빔의 양쪽을 사용하여 동시에 2개소의 가공을 행하는 레이저헤드를 가지는 다중빔 레이저 구멍뚫기 가공장치가 제공된다.
이상의 레이저 헤드의 경우, 제 1 레이저빔에 대해서는 상기한 제 1 개념의 레이저 헤드와 동일하나, 제 2 레이저빔에 대한 제 2 갈바노미러계를 제 1 갈바노미러계에 근접시킬 수 있기 때문에 제 2 레이저빔의 편향 각도를 크게 할 수 있고, 제 1 레이저빔과 제 2 레이저빔의 집광위치의 거리를 증대할 수 있다.
또 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 개념에 의하면 제 1 레이저빔을 제 1 고정된 거울에 의해 반사하고, 제 1 갈바노미러계와 fθ렌즈에 의해 집광 또한 위치결정하여 구멍뚫기 가공하는 레이저 구멍뚫기 가공장치에 있어서, 제 1 고정된 거울과 제 1 갈바노미러계 사이에 편광빔 믹서를 설치하고, 제 1 레이저빔을 P 편광으로하여 상기 편광빔 믹서를 투과시키고, 제 2 S 편광으로 한 레이저빔을 제 2 갈바노미러계에 의해 편향시켜 상기 편광빔 믹서로 반사시켜 제 1 갈바노미러계와 fθ렌즈에 의해 집광 또한 위치결정함으로써, 제 1과 제 2 레이저빔의 양쪽을 사용하여 동시에 2개소의 가공을 행하는 레이저 헤드를 가지는 다중빔 레이저 구멍뚫기 가공장치가 제공된다.
이 레이저 헤드의 경우, 편광빔 믹서 각도 의존성은 투과광에 대하여 엄격해지나, 투과하는 광은 직진하는 것만이 되기 때문에 설계의 자유도가 증대한다.
또한 본 레이저 헤드에 있어서, 제 2 S 편광으로 한 레이저빔을 제 2 고정된 거울로 반사시키고, X 방향의 갈바노미러의 구동축을 제 1 갈바노미러계의 X 방향의 갈바노미러의 구동축과 일치시키고, Y 방향의 갈바노미러의 구동축을 제 1 갈바노미러계의 Y 방향의 갈바노미러의 구동축과 직교하도록 구성한 제 2 갈바노미러계에 의해 편향시키도록 하면, 미러 구동의 모터 등의 공간적인 간섭을 저감할 수 있어 각 갈바노미러를 보다 근접시킬 수 있기 때문에 fθ렌즈의 텔레센트릭 에러를 더욱 저감할 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하는 본 발명의 제 4 개념에 의하면, 하나의 레이저발생기로부터 발생한 직선편광의 펄스 레이저빔을 하프미러로 2분할하고, 이 2분할한 레이저빔의 각 광로 중에 복수단의 광 편향소자를 설치하여 펄스마다 복수의 광로로 분기되고, 동시의 펄스 레이저빔을 조합하고, 한쪽의 편광방향을 90도 회전하여 1세트의 제 1과 제 2 펄스 레이저빔으로 하고, 다른 시각에 발생한 펄스를 다른 조합으로 하여 복수개의 펄스 레이저빔의 세트를 작성하여, 각각을 복수개의 상기 레이저 헤드로 유도하도록 한 다중빔 레이저 구멍뚫기 가공장치가 제공된다.
하나의 펄스 레이저빔을 하프미러에 의해 2분할하고, 분할한 각각의 펄스 레이저빔을 광 편향소자에 의해 편향 또한 펄스 정형한 후, 한쪽의 펄스 레이저빔의 편광방향을 90도 회전하여 S 편광과 P 편광의 조합을 작성한다. 하프미러에 의하여 2분할한 하나의 펄스 레이저빔은 동시성을 가지기 때문에 이들 펄스 레이저빔은 동시에 하나의 레이저 헤드에 입사된다. 다음 펄스는 다음단의 광 편향소자에 의해 편향 또한 펄스 정형된 후, 다른 레이저 헤드로 유도된다. 이에 의하여 복수의 레이저 헤드를 사용하여 가공할 수 있다.
상기한 바와 같이 펄스 레이저빔의 광로 중에 2단 이상의 광 편향소자를 설치하여 각 펄스마다 2개의 광로로 분기시키는 종래의 광학계에 있어서는 전단으로부터 편향된 펄스 레이저빔과 후단으로부터 편향된 펄스 레이저빔은 통과하는 광 편향소자의 수가 다르기 때문에 하나하나의 광 편향소자에 있어서 발생하는 열렌즈효과에 의한 빔이 다양하게 퍼져 다르다는 문제가 있었다. 이 문제를 해결하기 위하여 전단의 광 편향소자로 편향된 펄스 레이저빔이 후단의 광 편향소자 중을 지나 도록 2단의 광 편향소자의 거리를 조정하는 것에 의하여 빔의 퍼짐을 동일하게 함으로써 해결할 수 있다.
본 발명의 다른 목적 및 특징 및 이점은 첨부도면에 관한 이하의 본 발명의 기재로부터 분명해질 것이다.
이하, 도면을 사용하여 본 발명의 실시형태를 설명한다.
<실시예 1>
도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 레이저 헤드 광학계를 나타낸다. 여기서 1a와 1b는 제 1 갈바노미러계, 2a와 2b는 제 2 갈바노미러계, 3은 fθ렌즈, 10은 S 편광으로 한 제 1 레이저빔, 20은 P 편광으로 한 제 2 레이저빔, 30은 편광빔 믹서, 100은 피가공 프린트기판, 101은 제 1 레이저빔의 위치결정범위, 102는 제 2 레이저빔의 위치결정범위, Z는 레이저 헤드를 나타낸다. 먼저 도 2를 사용하여 제 1 레이저빔(10)의 위치결정범위(101)를 설명한다. 제 1 레이저빔(20)은 S 편광이기 때문에, 편광빔 믹서(30)로 반사되고, 이하 종래와 마찬가지로 제 1 갈바노미러계(1a, 1b)로 편향되어 fθ렌즈(3)에 입사하고, 피가공 프린트기판(100)상의 101의 범위 내에 위치결정 또한 집광된다. 다음에 도 1을 사용하여 제 2 레이저빔(20)의 위치결정범위(102)를 설명한다. 여기서는 간단을 위해, 제 1 갈바노미러계(1a, 1b)를 중심위치에 고정하여 설명한다. 제 2 레이저빔(20)은 제 2 갈바노미러계 (2a, 2b)에 의하여 편향되고 P 편광이기 때문에, 편광빔 믹서(30)를 투과하여 제 1갈바노미러계(1a, 1b)에 입사하고, fθ렌즈(3)에 입사하여 피가공 프린트기판(100)상의 제 1 레이저빔의 조사위치를 중심으로 한 범위 내(102)에 위치결정 또한 집광된다. 여기서 제 2 레이저빔의 위치결정범위(102)가 제 1 레이저빔의 위치결정범위(101)보다 좁은 것은, 제 2 갈바노미러계(2a, 2b)에서의 편향각이 지나치게 크면 제 1 갈바노미러계(1a, 1b)로부터 벗어나기 때문이다. 또 제 2 갈바노미러계에서의 편향각을 작게 한 쪽이 fθ렌즈(3)의 텔레센트릭 에러가 적어진다.
<실시예 2>
도 3은 본 발명에 의한 다른 레이저 헤드 광학계를 나타낸다. 여기서 1a와 1b는 제 1 갈바노미러계, 회전거울(2a)과 회전 편광빔 믹서(31)로 제 2 갈바노미러계를 형성하고, 3은 fθ렌즈, 4는 고정거울, 10은 S 편광으로 한 제 2 레이저빔, 20은 P 편광으로 한 제 1 레이저빔, 100은 피가공 프린트기판, 101은 제 1 레이저빔의 위치결정범위, 102는 제 2 레이저빔의 위치결정범위, Z는 레이저 헤드를 나타낸다. 이 도면에 있어서는 도 1과 마찬가지로 제 1 갈바노미러계(1a, 1b)를 고정하였을 때의 제 2 레이저빔의 가동범위(102)를 나타낸다. 본 예에 있어서의 제 2 레이저빔(10)은 S 편광이기 때문에 회전 편광빔 믹서(31)에 의해 반사 ·편향되고, 제 1 갈바노미러계(1a, 1b)에 의하여 편향되고, fθ렌즈(3)에 입사하여 제 1 레이저빔(20)의 조사위치를 중심으로 한 범위 내(102)에 위치결정 또한 집광된다. 한편 이 예의 제 1 레이저빔(20)은 P 편광이기 때문에 회전 편광빔 믹서(31)를 투과하고, 종래와 마찬가지로 위치결정 또한 집광된다. 이 예의 경우, 제 2 갈바노미 러계(2a, 2b)를 제 1 갈바노미러계(1a, 1b)에 근접시킬 수 있기 때문에, 위치결정범위(102)를 실시예 1의 경우보다 약간 넓게 할 수 있다.
<실시예 3>
도 4는 본 발명에 의한 다른 레이저 헤드 광학계를 나타낸다. 여기서 1a와 1b는 제 1 갈바노미러계, 2a와 2b는 제 2 갈바노미러계, 3은 fθ렌즈, 4 및 5는 고정거울, 10은 S 편광으로 한 제 2 레이저빔, 20은 P 편광으로 한 제 1 레이저빔, 100은 피가공 프린트기판, 101은 제 1 레이저빔의 위치결정범위, 102는 제 2 레이저빔의 위치결정범위, Z는 레이저 헤드를 나타낸다. 이 도면에 있어서는 도 1과 마찬가지로 제 1 갈바노미러계(1a, 1b)를 고정하였을 때의 제 2 레이저빔의 가동범위(102)를 나타낸다. 본 예에 있어서의 제 2 레이저빔(10)은 도면 바로 앞쪽에 설치된 고정거울(5)에 의해 반사되고, 제 2 갈바노미러계에 의해 편향되어 S 편광이기 때문에 편광빔 믹서(30)로 반사되고, 제 1 갈바노미러계(1a, 1b)에 의하여 편향되고, fθ렌즈(3)에 입사하여 제 1 레이저빔(20)의 조사위치를 중심으로 한 범위 내 (102)에 위치결정 또한 집광된다. 한편 고정거울(4)로 반사된 제 1 레이저빔(20)은 P 편광이기 때문에 편광빔 믹서(30)를 투과하고, 종래와 마찬가지로 위치결정 또한 집광된다. 이 예의 경우, 제 2 갈바노미러계(2a, 2b)를 제 1 갈바노미러계 (1a, 1b)에 근접시킬 수 있고, 또한 편향범위는 편광빔 믹서(30)의 입사각 반사특성만으로 결정되기 때문에 위치결정범위(102)를 제 1 갈바노미러계의 위치결정범위 (101)와 대략 동일한 범위로 할 수 있다.
또한 본 예와 같이 제 2 갈바노미러계에 있어서, X 방향의 갈바노미러(2a)의 구동축을 제 1 갈바노미러계의 X 방향의 갈바노미러(1a)의 구동축과 일치시키고, Y 방향의 갈바노미러(2b)의 구동축을 제 1 갈바노미러계의 Y 방향의 갈바노미러(1b)의 구동축과 직교하도록 구성하면, 미러 구동의 모터 등의 공간적인 간섭을 저감할 수 있기 때문에, 각 갈바노미러(1a, 1b, 2a, 2b)를 보다 접근시킬 수 있으므로 fθ렌즈의 텔레센트릭 에러를 더욱 저감할 수 있고, 또한 소형으로 할 수 있다. 또 갈바노미러를 접근시킴으로써 갈바노미러(1a, 1b) 상에서의 제 2 레이저빔(10)의 흔들림 폭을 작게 할 수 있기 때문에 갈바노미러(1a, 1b)를 작게 할 수 있다. 이에 의하여 관성이 작아져 갈바노미러(1a, 1b)의 고속 응답성을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.
<실시예 4>
도 5는 본 발명에 의한 복수의 레이저 헤드를 사용하여 구성한 장치의 예를 나타낸다. Z1 및 Z2는 실시예 1의 레이저 헤드, 11 및 12는 S 편광으로 한 제 1 펄스 레이저빔, 21 및 22는 P 편광으로 한 제 2 펄스 레이저빔, 40은 레이저발진기, 41은 빔강도 분포를 균일하게 하는 빔 정형기, 50은 하프미러, 51 내지 57은 고정거울, 60, 61, 70, 71은 광 편향소자, 81, 82는 2분의 1 파장판, 91, 92는 빔 댐퍼, 100은 피가공 프린트기판, 101, 201은 제 1 펄스 레이저빔의 위치결정범위, 102, 202는 제 2 펄스 레이저빔(21, 22)의 위치결정범위를 나타낸다. 레이저 발진기(40)로서는 CO2 가스 레이저, 광 편향소자로서는 음향광학 광 편향소자를 사용하였다. 이 예에서는 편광방향을 90도 회전시키는 수단으로서 2분의 1 파장판(81, 82)을 사용하였으나, 2매의 거울에 의해 높이를 바꾸어 진행방향을 90도 편향하는 경우에 편광방향이 90도 회전하는 현상을 사용하여도 좋다.
레이저 발진기(40)를 나온 직선편광(S 편광)의 펄스 레이저빔은 빔 정형기 (41)로 강도분포를 균일화하고, 하프미러(50)로 2분할되어 광 편향소자(60, 61 및 70, 71)에 유도된다. 여기서 광 편향소자(60와 70)를 동기하여 구동시키면 펄스 레이저빔이 동시에 고정거울(54과 55)의 방향으로 분기된다. 이후 한쪽의 펄스 레이저빔은 2분의 1 파장판(81)을 통하여 편광방향을 90도 회전하여 레이저 헤드(Z1)에 입사된다.
그 다음 펄스에 대하여 광 편향소자(61와 71)를 동기시켜 구동하면, 펄스 레이저빔은 동시에 고정거울(56과 57)의 방향으로 분기된다. 이후 한쪽의 펄스 레이저빔은 2분의 1 파장판(82)을 통과하여 편광방향을 90도 회전하여 레이저 헤드(Z2)에 입사된다.
본 실시예에 있어서는 동시에 발생한 펄스끼리를 제 1과 제 2 펄스 레이저 빔으로서 레이저 헤드에 입사시켜 가공에 사용하기 때문에, 하나의 레이저 헤드에의한 가공이 종료된 후, 다른 레이저 헤드에서의 가공이 종료하기까지의 동안, 펄스 주기에 따른 대기시간이 발생한다. 이 대기시간을 갈바노미러계가 다음 가공위치에 대한 위치결정 동작을 하기 위한 시간에 이용할 수 있다.
여기서 광 편향소자(60, 61 및 70, 71)는, 도 5에 나타내는 바와 같이 60 또는 70으로 편향된 펄스 레이저가 61 또는 71 중을 지날 정도로 근접하여 배치하면 된다. 이에 의하여 예를 들면 펄스 레이저빔(11과 12)의 양쪽 모두 2개의 광 편향소자(70, 71)를 지나기 때문에, 광 편향소자의 열렌즈효과의 영향을 펄스 레이저 빔(11과 12)으로 대략 동일하게 할 수 있다.
이 예에 있어서는 레이저 헤드가 2개인 경우를 나타내었으나, 광 편향소자의 단수를 증가시키면 더욱 많은 레이저 헤드에 대해서도 동일한 구성으로 조립할 수 있다.
또, 이 예에 있어서는 실시예 1의 레이저 헤드를 사용하여 나타내었으나, 실시예 2 및 실시예 3의 레이저 헤드를 사용한 경우는 제 1 펄스 레이저빔을 P 편광, 제 2 펄스 레이저빔을 S 편광으로 할 뿐이고 그외는 동일하다.
<실시예 5>
도 6은 실시예 4의 장치에 있어서, 하프 미러(50)를 전반사 미러(59)와 바꿀 수 있도록 한 장치의 예를 나타낸다.
하프 미러(50)로 레이저빔을 분할한 경우, 분할된 레이저빔의 에너지가 2분의 1이 되기 때문에 지름 200㎛ 이상의 큰 구멍을 뚫는 것은 곤란하나, 그 경우에는 전반사 미러(59)로 바꿈으로써 가공할 수 있다. (에너지가 하프 미러사용시의 2배가 되기 때문에 단순계산으로도 약 1.4배 직경의 구멍가공이 가능하게 된다.)
한편, 실시예 4의 구성에 의해서도 이와 같은 큰 직경의 구멍을 뚫는 경우에는 각 레이저 헤드(Z1, Z2)로 제 1 레이저빔에서의 가공위치와 제 2 레이저빔에서의 가공위치를 동일하게 설정함으로써 가능하게 된다. 그러나 투과하는 광학부품이 많아지기 때문에, 본 실시예에 비하여 에너지의 손실이 조금 크다.
여기서, 전반사 미러(59)로의 바꿈 대신에 하프미러(50)를 광로로부터 떼어 전투과시키는 구성도 고려된다. 이 경우, 제 2 레이저빔에 대한 광학계가 하프미러(50)의 굴절에 맞춘 광로로 되어 있기 때문에 하프미러(50)가 없어짐에 의한 광로 시프트를, 예를 들면 하프미러(50)와 동일한 굴절율, 동일한 두께의 보상판을 삽입하는 방법 등에 의하여 보상할 필요가 있다.
제 1 레이저빔에 대하여, 갈바노미러를 사용한 종래의 광학계를 사용함으로써 갈바노미러를 fθ렌즈에 근접시킬 수 있기 때문에, 텔레센트릭 에러를 방지할 수 있다. 제 2 레이저빔에 관해서는 제 2 갈바노미러계에서 편향한 후에 편향 빔 믹서를 투과 또는 반사시켜 제 1 갈바노미러계와 fθ렌즈에 입사시킴으로써 제 1 레이저빔과 합쳐서 2개소를 동시에 가공할 수 있다.
하나의 레이저 발진기로부터 나온 펄스 레이저빔을 하프미러에 의하여 2분할하고, 그 각각을 복수단의 광 편향소자에 의해 편향 또한 펄스 정형한 후, 한쪽의 편광방향을 90°회전하여 S 편향과 P 편향의 세트를 제작함으로써 복수의 레이저 헤드를 사용하여 가공할 수 있다.

Claims (8)

  1. P 편광으로 한 제1 레이저빔과, S편광으로 한 제2 레이저빔을 생성하는 광학계를 가지고, 제1 레이저빔을 고정된 거울에 의하여 반사하고, 제1 갈바노미러계와 fθ렌즈에 의해 집광 및 위치결정하여 구멍뚫기 가공을 행하는 레이저 구멍뚫기 가공장치에 있어서,
    상기 고정된 거울과 제1 갈바노미러계와의 사이에, 제2 갈바노미러계의 2개의 거울 중 한쪽의 거울을 회전 편광빔 믹서로 하는 제2 갈바노미러계를 설치하고,
    제2 레이저빔을, 상기 제2 갈바노미러계에 의하여 편향시킨 후, 상기 제1 갈바노미러계와 상기 fθ렌즈에 입사시켜 집광 및 위치결정하고,
    제1 레이저빔을 상기 회전 편광빔 믹서를 투과시켜 상기 제1 갈바노미러계와 상기 fθ렌즈에 입사시키고,
    제1 레이저빔과 제2 레이저빔을 사용하여 동시에 2개 위치에서의 가공을 행하는 레이저 헤드를 가지는 것을 특징으로 하는 다중빔 레이저 구멍뚫기 가공장치.
  2. P 편광으로 한 제1 레이저빔과, S편광으로 한 제2 레이저빔을 생성하는 광학계와, 제1의 고정된 거울과, 제1의 갈바노미러계와, fθ렌즈를 가지고, 제1 레이저빔을 상기 제1의 고정된 거울에 의하여 반사하고, 상기 제1 갈바노미러계와 상기 fθ렌즈에 의해 집광 및 위치결정하여 구멍뚫기 가공을 행하는 레이저 구멍뚫기 가공장치에 있어서,
    상기 레이저 구멍뚫기 가공장치는 레이저 헤드를 포함하며, 상기 레이저 헤드는,
    상기 제1의 고정된 거울과 상기 제1 갈바노미러계와의 사이에 배치되는 편광빔 믹서와,
    제2 레이저 빔을 반사하는 제2의 고정된 거울과,
    X방향 갈바노미러와 Y방향 갈바노미러를 구비한 제2 갈바노미러계를 포함하되,
    상기 제2 갈바노미러계의 X방향 갈바노미러의 구동축은, 상기 제1 갈바노미러계의 X방향 갈바노미러의 구동축과 동일한 쪽에서, 상기 제1 갈바노미러계의 X방향 갈바노미러의 구동축과 방향이 일치되지만,
    상기 제2 갈바노미러계의 상기 Y방향 갈바노미러의 구동축은, 상기 제1 갈바노미러계의 Y방향 갈바노미러의 구동축과 방향이 직교하며,
    제1 레이저빔을 상기 제1의 고정된 거울로 반사하여, 반사된 제1 레이저빔을 상기 편광빔 믹서에 투과시키고,
    제2 레이저빔을 상기 제2의 고정된 거울로 반사하여, 반사된 제2 레이저빔을 상기 제2 갈바노미러계에 의해 편향시켜 상기 편광빔 믹서로 반사시키고,
    상기 제1 레이저빔과 상기 제2 레이저빔을 상기 제1 갈바노미러계와 상기 fθ렌즈에 의하여 집광하고, 동시에 위치결정함으로써, 제1 레이저빔과 제2 레이저빔을 사용하여 동시에 2개 위치에서의 가공을 행하는 것을 특징으로 하는 다중빔레이저 구멍뚫기 가공장치.
  3. 단일의 레이저발생기로부터 발생하는 직선 편광의 펄스 레이저빔을 하프미러로 2분할하고, 분할된 레이저빔의 광로 각각에 광편향 소자를 설치하고, 상기 분할된 레이저빔을 각 펄스마다 복수의 광로로 분기시킴으로써, 동시에 펄스된 레이저빔 끼리를 조합하여 펄스 레이저빔 조합을 취득하되, 서로 다른 시각에 발생한 펄스로부터는 다른 펄스 레이저빔 조합을 취득하고, 상기 펄스 레이저빔 조합은 분할된 레이저 빔 중 하나를 편광방향이 90도 회전하도록 편광한 제1 펄스 레이저빔과 제2 펄스 레이저빔의 조합으로 이루어지고, 상기 펄스 레이저빔의 조합 각각은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 복수 개의 레이저 헤드로 유도되는 것을 특징으로 하는 다중빔 레이저 구멍뚫기 가공장치에 있어서,
    전단(前段)의 광편향 소자에서 편향된 펄스 레이저빔이 후단(後段)의 광편향 소자 중을 통과하도록 광편향 소자의 거리를 조정한 것을 특징으로 하는 다중빔 레이저 구멍뚫기 가공장치.
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