KR101372350B1 - 레이저 가공 방법 및 장치 - Google Patents

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시게아키 나카야마
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Abstract

(과제) 전자 회로 기판에 있어서의 패터닝에서 강도나 파장이 다른 레이저 광을 복수 단계로 나누어 조사하는 경우에도 효율적으로 가공을 행할 수 있는 방법과 장치를 제공한다.
(해결 수단) 파장과 강도 중 적어도 어느 한쪽이 다른 레이저 빔(3a, 3b)을 조사하는 제 1, 제 2 레이저 발진기(2a, 2b)와, 피가공물(1)을 이동시키는 스테이지 장치(5)와, 각 레이저 빔(3a, 3b)을 피가공물(1)의 소정 위치로 안내하는 광학계(4a, 4b)를 구비한다. 광학계(4a, 4b)는 각 레이저 빔(3a, 3b)과 피가공물(1)의 상대 이동 방향에 따라 각 레이저 빔(3a, 3b)에 의해 피가공물(1)의 가공이 가능하도록, 각 레이저 빔(3a, 3b)이 상기 순으로 피가공물(1)의 소정 위치에 조사되도록 가동 장치(6)에 의해 가동된다.
(효과) 각 레이저 빔과 피가공물을 상대 이동 방향에 한정되지 않고 여분의 이동을 행하는 일 없이 효율적으로 레이저 가공을 행할 수 있다.
Figure R1020087027599
레이저 가공 방법, 레이저 가공 장치

Description

레이저 가공 방법 및 장치{LASER PROCESSING METHOD AND LASER PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 레이저 빔을 사용하여 피가공재에 가공을 실시하는 방법 및 그 방법을 실시하는 장치에 관한 것이다.
종래, 레이저 빔의 조사에 의해 예를 들면 피가공물의 절단 또는 용접이나, 피가공물 표면의 소정 층만을 제거할 때에 예열 가공과 본 가공, 제 1 층의 제거와 제 2 층의 제거처럼 강도나 파장이 다른 레이저 빔을 복수 단계로 나누어 조사하는 경우가 있다.
이러한 경우, 가공 효율을 향상시키기 위해, 예를 들면 가공하는 층에 대응한 레이저 빔을 조사하는 레이저 발진기를 가공층에 대응하는 수만큼 배열하여 가공하는 기술이 특허문헌 1에서 개시되어 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 평8-10970호 공보
또한, 예를 들면 다른 파장의 레이저 빔을 조사하는 복수의 레이저 발진기를 그 레이저 빔이 동축상에 조사되도록 배치하고, 각 레이저 빔의 ON/OFF 제어에 의해 피가공물에 다른 파장의 레이저 빔을 조사하는 기술이 특허문헌 2에서 개시되어 있다.
특허문헌 2 : 일본 특허 공개 2002-270994호 공보
그런데, 전자 회로 기판에 있어서의 패터닝 등에서는 기판측 또는 레이저 빔의 조사측을 예를 들면 X-Y방향으로 이동시킴으로써 레이저 가공을 행하고 있다.
이러한 전자 회로 기판에 있어서의 패터닝에서 상기 강도나 파장이 다른 레이저 빔을 복수 단계로 나누어 조사하는 경우, 특허문헌 1이나 특허문헌 2의 기술에서는 이하와 같은 문제가 있다.
우선, 특허문헌 1의 기술에서는 가공층에 대응하는 수만큼 배열한 레이저 발진기만큼 기판 또는 레이저 빔의 조사측을 X방향과 Y방향으로 여분의 이동시킬 필요가 있어서 가공 효율이 저하되고, 생산성의 저하로 이어진다는 문제가 있다.
또한, 특허문헌 1의 기술에서는 가공층에 대응하는 수만큼 배열한 레이저 발진기로부터 조사되는 각 레이저 빔의 상대 조사 위치가 정해져 있으므로, 기판측 또는 레이저 빔의 조사측을 역방향으로 이동시키는 경우에는 가공을 할 수 없다는 문제도 있다.
한편, 특허문헌 2의 기술에서는 다른 파장의 레이저 빔이 동축상에 조사되므로 복수의 층을 연속하여 가공할 수 없다. 따라서, 특허문헌 1의 기술을 적용시킨 경우와 마찬가지로, 가공 효율이 저하되고, 생산성의 저하로 이어진다는 문제가 있다.
본 발명이 해결하려고 하는 문제점은 전자 회로 기판에 있어서의 패터닝에서 강도나 파장이 다른 레이저 빔을 복수 단계로 나누어 조사하는 경우, 종래의 기술을 적용시킨 경우에는 가공 효율이 저하되고, 생산성의 저하로 이어진다는 점이다.
본 발명의 레이저 가공 방법은,
전자 회로 기판에 있어서의 패터닝에서 강도나 파장이 다른 레이저 빔을 복수 단계로 나누어 조사하는 경우에도 효율적으로 가공을 행할 수 있도록 하기 위해,
피가공물을 가공하기 위해 파장과 강도 중 한쪽 이상이 다른 복수의 레이저 빔을, 상기 다르게 한 파장, 강도 순으로 피가공물에 조사함으로써 복수의 층을 제거 가공하는 방법에 있어서,
상기 레이저 빔과 피가공물을 상대 이동시키면서 상기 레이저 빔을 피가공물에 조사할 때에, 상기 복수의 레이저 빔의 한쪽은 다른쪽의 레이저 빔을 반사 및 투과하는 광학 소자를 투과 및 반사하는 것에 의해 한쪽 및 다른쪽의 레이저 빔을 분할하고, 이들 상대 이동 방향에 따라 상기 분할한 한쪽 및 다른쪽의 레이저 빔이 각각 상기 순으로 피가공물을 조사하도록 레이저 빔의 조사 위치를 변경하는 것을 가장 주요한 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 레이저 가공 장치는,
상기 본 발명의 레이저 가공 방법을 실시하는 장치로서,
파장과 강도 중 적어도 어느 한쪽이 다른 레이저 빔을 조사하는 복수의 레이저 발진기와,
상기 각 레이저 빔과 피가공물을 상대 이동시키도록 상기 각 레이저 빔 또는 피가공물의 어느 한쪽을 이동시키는 스테이지 장치와,
상기 복수의 레이저 발진기로부터 조사된 각 레이저 빔을 분할해서 피가공물의 소정 위치로 각각 안내하는 복수의 광학계를 구비하고,
상기 복수의 광학계 중 어느 한쪽의 광학계는, 상기 각 레이저 빔과 피가공물의 상대 이동 방향에 따라, 각 레이저 빔에 의해 피가공물의 가공이 가능하도록, 각 레이저 빔이 상기 다르게 한 파장, 강도 순으로 피가공물의 소정 위치에 조사되도록 가동 기구에 의해 가동하고,
상기 광학계 중 다른쪽의 광학계는, 다른쪽의 레이저 빔을 반사 및 투과하는 한편, 한쪽의 광학계에 의해 안내된 한쪽의 레이저 빔을 투과 및 반사하는 분할 광학 소자를 갖는 구성인 것을 가장 주요한 특징으로 하고 있다.
본 발명에 있어서, 각 레이저 빔과 피가공물을 상대 이동시키는 경우 중 각 레이저 빔을 이동시키는 경우에는, 각 레이저 빔을 조사하는 레이저 발진기와 광학 장치를 이동시키는 경우 외에 레이저 발진기는 고정시키고 광학 장치만을 이동시키는 경우여도 좋다.
(발명의 효과)
본 발명에서는 전자 회로 기판에 있어서의 패터닝에서 강도나 파장이 다른 레이저 빔을 복수 단계로 나누어 조사할 경우에도 각 레이저 빔과 피가공물을 상대 이동 방향에 한정되지 않고, 여분의 이동을 행하는 일 없이 효율적으로 레이저 가공을 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 레이저 가공 장치의 일례를 나타내는 기본 구성도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 레이저 가공 장치에서 도 1과 역방향으로 이동하는 경우의 설명도이다.
도 3은 본 발명의 레이저 가공 장치의 다른 예를 나타내는는 개략 기본 구성도이다.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
1 : 피가공물 1a : 제 1 금속층
1b : 제 2 금속층 2a : 제 1 레이저 발진기
2b : 제 2 레이저 발진기 3a : 제 1 레이저 빔
3b : 제 2 레이저 빔 4a : 제 1 광학계
4ab : 제 1 반사 미러 4b : 제 2 광학계
4bb : 제 2 반사 미러 5 : 스테이지 장치
6 : 가동 기구 7 : 검지기
8 : 제어 장치
본 발명은 전자 회로 기판에 있어서의 패터닝에서 강도나 파장이 다른 레이저 빔을 복수 단계로 나누어 조사하는 가공을 효율적으로 행한다는 목적을 이하의 구성에 의해 실현했다.
즉, 본 발명은 복수의 상기 레이저 빔과 피가공물을 상대 이동시키면서 행하는 피가공물로의 레이저 빔 조사를 상기 상대 이동 방향에 따라 상기 다르게 한 파장, 강도 순으로 행하도록 레이저 빔의 조사 위치를 변경하는 것이다.
[실시예]
이하, 본 발명을 실시하기 위한 가장 좋은 형태를 도 1~도 3을 이용하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 레이저 가공 장치의 일례를 나타내는 기본 구성도, 도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 레이저 가공 장치에서 도 1과 역방향으로 이동하는 경우 의 설명도, 도 3은 본 발명의 레이저 가공 장치의 다른 예를 나타내는 개략 기본 구성도이다.
도 1은 기판 등의 피가공물(1)의 표면에 형성된 제 1과 제 2 금속층(1a, 1b)을 제거하는 경우의 본 발명의 레이저 가공 장치의 일례를 나타낸 것이다.
이 도 1에 있어서 2a, 2b는, 예를 들면 제 1과 제 2 YAG 레이저 발진기(이하, 단순히 레이저 발진기라고 함)이고, 이 중 제 1 레이저 발진기(2a)는 상기 제 1 금속층(1a)을 제거하기에 적합한 파장 또는 강도의 레이저 빔(3a)을 조사한다. 또한, 제 2 레이저 발진기(2b)는 상기 제 2 금속층(1b)을 제거하기에 적합한 파장 또는 강도의 레이저 빔(3b)을 조사한다.
상기 제 1과 제 2 레이저 발진기(2a, 2b)로부터 조사된 제 1과 제 2 레이저 빔(3a, 3b)은 각각 제 1과 제 2 광학계(4a, 4b)를 통해 스테이지 장치(5) 상에 적층되고, 예를 들면 지면 왼쪽 방향으로 이동되는 상기 피가공물(1)의 표면에 조사되어 제 1, 제 2 금속층(1a, 1b)을 제거한다.
도 1에서는 상기 제 1 광학계(4a)는 제 1 빔 성형 광학계(4aa), 제 1 반사 미러(4ab)와 집광 렌즈(4c)로, 또한 상기 제 2 광학계(4b)는 제 2 빔 성형 광학계(4ba), 제 2 반사 미러(4bb)와 집광 렌즈(4c)로 구성된 것을 나타내고 있다. 그러나, 반드시 도 1과 같이 동일한 집광 렌즈(4c)를 이용한 것에 한정되는 것은 아니다.
그런데, 본 발명에서는 피가공물(1)은 스테이지 장치(5)에 의해 지면 오른쪽 방향으로도 이동되는데, 그때 제 1, 제 2 광학계(4a, 4b)가 도 1의 배치 상태인 채 로는 특허문헌 1의 기술과 마찬가지로 피가공물(1)의 제 1, 제 2 금속층(1a, 1b)의 제거를 적정하게 행할 수 없다.
그래서, 본 발명에서는 예를 들면 상기 제 1 광학계(4a)의 제 1 반사 미러(4ab)의 각도 위치를 가동 기구(6)에 의해 변경하여 제 1 레이저 빔(3a)을 제 2 레이저 빔(3b)의 도 1에 있어서의 지면 좌측과 지면 우측에도 조사할 수 있도록 구성하고 있다.
이러한 구성에 의해 피가공물(1)이 도 1과 반대측인 지면 오른쪽 방향으로 이동될 때에도, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제 1 레이저 빔(3a)이 제 1 금속층(1a)에 조사되어 제 1 금속층(1a)을 제거한 후에 제 2 레이저 빔(3b)으로 제 2 금속층(1b)을 조사할 수 있다.
상기 구성의 본 발명의 레이저 가공 장치를 이용하여 피가공물(1)의 표면에 형성된 제 1, 제 2 금속층(1a, 1b)을 제거하려면 이하와 같이 행한다.
우선, 도 1에 나타낸 바와 같이, 피가공물(1)이 지면 왼쪽 방향으로 이동될 경우, 제 1 레이저 빔(3a)이 지면 좌측을, 제 2 레이저 빔(3b)이 제 1 레이저 빔(3a)의 지면 우측을 조사하도록 제 1 반사 미러(4ab)의 위치가 설정된다.
이 상태에서, 제어 장치(8)는 스테이지 장치(5)를 구동하여 피가공물(1)을 지면 우측으로 이동시키면서 제 1 레이저 발진기(2a)와 제 2 레이저 발진기(2b)로부터 제 1, 제 2 레이저 빔(3a, 3b)을 조사해서 제 1, 제 2 금속층(1a, 1b)을 제거한다.
그리고, 피가공재(1)가 반전 지점에 도달한 것을 검지기(7)가 검출하면 검지 기(7)로부터의 신호에 기초하여 제어 장치(8)는 제 1, 제 2 레이저 발진기(2a, 2b)에 지령을 내려 일단 제 1, 제 2 레이저 빔(3a, 3b)의 조사를 정지시킨다.
다음으로, 제어 장치(8)는 가동 기구(6)에 지령을 내려 제 1 반사 미러(4ab)를 가동시키고, 제 1과 제 2 레이저 빔(3a, 3b)의 조사 위치를 도 1과 반전시킨다. 반전 후에는 제어 장치(8)는 제 1, 제 2 레이저 발진기(2a, 2b)에 지령을 내려 제 1, 제 2 레이저 빔(3a, 3b)의 조사를 재개함과 아울러, 스테이지 장치(5)에 지령을 내려 피가공물(1)을 도 2의 지면 오른쪽 방향으로 이동시킨다.
본 발명은 상기 예에 한정되는 것은 아니고, 각 청구항에 기재된 기술적 사상의 범주이면 적절히 실시 형태를 변경해도 된다는 것은 말할 필요도 없다.
예를 들면, 도 1, 도 2의 예에서는 제 1 반사 미러(4ab)를 가동시키고 있지만, 제 2 반사 미러(4bb)를 가동시켜도 된다.
또한, 도 3과 같이, 도 1이나 도 2에 나타낸 본 발명의 레이저 가공 장치의 제 1, 제 2 광학계(4a, 4b)에 레이저 빔(3a, 3b)을 분할하는 광학 소자(4d)를 더 추가하여 가공 폭을 넓혀도 된다.
또한, 도 1이나 도 2의 예에서는 피가공물(1) 상의 박막을 제거할 경우에 제 1 금속층(1a) 다음에 제 2 금속층(1b)을 제거하고 있지만, 제 2 금속층(1b)을 먼저 제거한 후에 제 1 금속층(1a)을 제거해도 된다.
또한, 이상의 예는 피가공물(1)의 표면측에 레이저 빔을 조사하여 박막을 제거하는 경우에 대해 설명하고 있지만, 이면측으로부터 레이저 빔을 조사하여 박막의 제거 등의 가공을 행할 경우에 있어서도 적용할 수 있다는 것은 말할 필요도 없 다.
본 발명은 박막 제거 뿐만 아니라 피가공물에 레이저 빔을 조사할 필요가 있는 가공이면 미세 가공 등 어떤 레이저 가공에도 적용이 가능하다.

Claims (2)

  1. 피가공물을 가공하기 위해 파장과 강도 중 한쪽 이상이 다른 복수의 레이저 빔을, 상기 다르게 한 파장, 강도 순으로 피가공물에 조사함으로써 복수의 층을 제거 가공하는 방법에 있어서,
    상기 레이저 빔과 피가공물을 상대 이동시키면서 상기 레이저 빔을 피가공물에 조사할 때에, 상기 복수의 레이저 빔의 한쪽은 다른쪽의 레이저 빔을 반사 및 투과하는 광학 소자를 투과 및 반사하는 것에 의해 한쪽 및 다른쪽의 레이저 빔을 분할하고, 이들 상대 이동 방향에 따라 상기 분할한 한쪽 및 다른쪽의 레이저 빔이 각각 상기 순으로 피가공물을 조사하도록 레이저 빔의 조사 위치를 변경하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
  2. 제 1 항에 기재된 상기 레이저 가공 방법을 실시하는 장치로서,
    상기 파장과 강도 중 한쪽 이상이 다른 레이저 빔을 조사하는 복수의 레이저 발진기와,
    상기 각 레이저 빔과 피가공물을 상대 이동시키도록 상기 각 레이저 빔 또는 피가공물의 어느 한쪽을 이동시키는 스테이지 장치와,
    상기 복수의 레이저 발진기로부터 조사된 각 레이저 빔을 분할해서 피가공물의 소정 위치로 각각 안내하는 복수의 광학계를 구비하고,
    상기 복수의 광학계 중 어느 한쪽의 광학계는, 상기 각 레이저 빔과 피가공물의 상대 이동 방향에 따라, 각 레이저 빔에 의해 피가공물의 가공이 가능하도록, 각 레이저 빔이 상기 다르게 한 파장, 강도 순으로 피가공물의 소정 위치에 조사되도록 가동 기구에 의해 가동하고,
    상기 광학계 중 다른쪽의 광학계는, 다른쪽의 레이저 빔을 반사 및 투과하는 한편, 한쪽의 광학계에 의해 안내된 한쪽의 레이저 빔을 투과 및 반사하는 분할 광학 소자를 갖는 구성인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
KR1020087027599A 2006-04-27 2007-04-18 레이저 가공 방법 및 장치 KR101372350B1 (ko)

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