KR102404385B1 - Laser Processing Apparatus - Google Patents

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Abstract

레이저빔으로부터 가공에 이용되는 일부분을 잘라내어 2개의 광로로 분기시킴과 함께, 분기 후의 광로에 배치하는 광학부품의 배치의 제약을 완화할 수 있는 레이저가공장치를 제공한다.
분기소자가, 입사하는 레이저빔의 편광방향에 따라, 입구측의 광로를 출구측의 광로로 분기시킨다. 분기소자보다 상류측의 광로에 배치된 편광방향 조정기구가 레이저빔의 편광방향을 변화시킨다. 분기소자보다 상류측의 광로에 배치된 커팅기구가, 레이저빔으로부터 일부분을 잘라내어 분기소자를 향하게 한다.A laser processing apparatus capable of cutting out a part used for processing from a laser beam and branching it into two optical paths, and relieving restrictions on the arrangement of optical components arranged in the optical paths after the branching.
The branching element branches the optical path on the entrance side to the optical path on the exit side in accordance with the polarization direction of the incident laser beam. A polarization direction adjusting mechanism arranged in the optical path on the upstream side of the branching element changes the polarization direction of the laser beam. A cutting mechanism arranged in the optical path on the upstream side of the branching element cuts out a part from the laser beam and directs it toward the branching element.

Figure 112018070948528-pat00001
Figure 112018070948528-pat00001

Description

레이저가공장치{Laser Processing Apparatus}Laser Processing Apparatus

본 출원은 2017년 11월 08일에 출원된 일본 특허출원 제2017-215395호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참고로 원용되어 있다.This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2017-215395 filed on November 08, 2017. The entire contents of the application are incorporated herein by reference.

본 발명은 레이저가공장치에 관한 것이다.The present invention relates to a laser processing apparatus.

레이저 가공의 효율을 높이기 위하여, 레이저발진기로부터 출력된 펄스레이저빔의 1개의 펄스로부터 2개의 펄스를 잘라내어 2개의 레이저빔으로 가공을 행하는 2축레이저가공장치가 공지이다(예를 들면, 하기의 특허문헌 1 참조). 특허문헌 1에 개시된 레이저가공장치에 있어서는, 펄스레이저빔의 1개의 펄스가, 음향광학소자에 의하여 시간축 상에서 2개의 펄스로 분리되어, 2개의 펄스가 각각 다른 광로를 전반(傳搬)한다. 음향광학소자는, 1개의 펄스로부터 가공용 펄스를 잘라내는 기능과, 1개의 광로를 2개의 광로로 분기시키는 기능을 갖는다.In order to increase the efficiency of laser processing, a two-axis laser processing apparatus that cuts out two pulses from one pulse of a pulsed laser beam output from a laser oscillator and performs processing with two laser beams is known (for example, the following patent See document 1). In the laser processing apparatus disclosed in Patent Document 1, one pulse of a pulsed laser beam is divided into two pulses on the time axis by an acoustooptic element, and the two pulses propagate through different optical paths. The acoustooptic device has a function of cutting out a processing pulse from one pulse, and a function of branching one optical path into two optical paths.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2013-071136호Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-071136

음향광학소자에 의하여 분기된 2개의 광로가 이루는 각도는 작다. 이로 인하여, 분기 후의 2개의 광로에 배치해야 하는 광학부품이 공간적으로 간섭받기 쉬워져, 광학부품을 배치하는 위치가 제약을 받는다.The angle formed by the two optical paths branched by the acoustooptic device is small. For this reason, the optical component which should be arrange|positioned in the two optical paths after branching becomes easy to be interfered spatially, and the position which arrange|positions an optical component is restricted.

본 발명의 목적은, 레이저빔으로부터 가공에 이용되는 일부분을 잘라내어, 2개의 광로로 분기시킴과 함께, 분기 후의 광로에 배치하는 광학부품의 배치의 제약을 완화할 수 있는 레이저가공장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a laser processing apparatus capable of cutting out a part used for processing from a laser beam and branching it into two optical paths, and reducing the restrictions on the arrangement of optical components arranged in the optical path after the branching. .

본 발명의 일 관점에 의하면, According to one aspect of the present invention,

입사하는 레이저빔의 편광방향에 따라, 입구측의 광로를 출구측의 광로로 분기시키는 분기소자와, a branching element that branches an optical path on the entrance side to an optical path on the exit side according to the polarization direction of the incident laser beam;

상기 분기소자보다 상류측의 광로에 배치되어, 레이저빔의 편광방향을 변화시키는 편광방향 조정기구와, a polarization direction adjusting mechanism arranged in an optical path on an upstream side of the branching element to change the polarization direction of the laser beam;

상기 분기소자보다 상류측의 광로에 배치되어, 레이저빔으로부터 일부분을 잘라내어 상기 분기소자를 향하게 하는 커팅기구를 갖는 레이저가공장치가 제공된다.A laser processing apparatus is provided, which has a cutting mechanism disposed in an optical path upstream of the branching element to cut out a part from the laser beam and directing the branching element.

커팅기구에 의하여, 레이저빔으로부터 가공에 이용되는 일부분을 잘라낼 수 있다. 입사하는 레이저빔의 편광방향에 따라, 입구측의 광로를 2개의 출구측의 광로로 분기시키는 분기소자를 이용함으로써, 음향광학소자로 분기시키는 구성과 비교하여, 분기 후의 2개의 광로가 이루는 각도를 크게 할 수 있다. 그 결과, 분기 후의 광로에 배치하는 광학부품의 배치의 제약을 완화할 수 있다.A part used for processing can be cut out from a laser beam by a cutting mechanism. By using a branching element that branches the optical path on the entrance side into two optical paths on the exit side according to the polarization direction of the incident laser beam, the angle formed by the two optical paths after branching is reduced compared to the configuration in which the optical optical device branches off. can make it big As a result, restrictions on the arrangement of optical components arranged in the optical path after branching can be relaxed.

도 1은, 실시예에 의한 레이저가공장치의 모식도이다.
도 2는, 실시예에 의한 레이저가공장치의 수평면내방향에 착안한 개략도이다.
도 3은, 실시예에 의한 레이저가공장치의 높이방향에 착안한 개략도이다.
도 4는, 다른 실시예에 의한 레이저가공장치의 모식도이다.1 is a schematic diagram of a laser processing apparatus according to an embodiment.
Fig. 2 is a schematic diagram paying attention to the in-horizontal direction of the laser processing apparatus according to the embodiment.
3 is a schematic diagram paying attention to the height direction of the laser processing apparatus according to the embodiment.
Fig. 4 is a schematic diagram of a laser processing apparatus according to another embodiment.

도 1~도 3을 참조하여, 실시예에 의한 레이저가공장치에 대하여 설명한다.A laser processing apparatus according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3 .

도 1은 실시예에 의한 레이저가공장치의 모식도이다. 레이저광원(10)이 직선편광된 펄스레이저빔을 출력한다. 레이저광원(10)으로서, 예를 들면 탄산가스 레이저발진기를 이용할 수 있다. 레이저광원(10)부터 가공대상물(30)까지의 광로에, 복수의 광학소자가 배치되어 있다. 다만, 레이저빔의 광로에는, 도 1에 나타낸 광학소자 외에도, 필요에 따라 릴레이렌즈, 필드렌즈, 벤딩미러 등을 배치해도 된다.1 is a schematic diagram of a laser processing apparatus according to an embodiment. The laser light source 10 outputs a linearly polarized pulsed laser beam. As the laser light source 10, for example, a carbon dioxide laser oscillator can be used. A plurality of optical elements are arranged in the optical path from the laser light source 10 to the object 30 to be processed. However, in the optical path of the laser beam, in addition to the optical element shown in FIG. 1, a relay lens, a field lens, a bending mirror, etc. may be arranged as needed.

레이저광원(10)으로부터 출력된 펄스레이저빔이, 애퍼처(11)를 통과하여 커팅기구(12)에 입사한다. 애퍼처(11)는, 광로를 전반하는 레이저빔의 빔단면의 일부(주변부)를 차광하고, 나머지(중심부) 레이저빔을 투과시킨다.A pulsed laser beam output from the laser light source 10 passes through the aperture 11 and enters the cutting mechanism 12 . The aperture 11 shields a part (peripheral part) of the beam cross section of the laser beam propagating through the optical path, and transmits the remaining (center part) laser beam.

커팅기구(12)는, 광로 상에 배치된 음향광학소자(13)과, 음향광학소자(13)에 구동신호를 부여하는 드라이버(14)를 포함한다. 음향광학소자(13)는 드라이버(14)로부터 구동신호를 받아, 음향광학소자(13)에 입사하는 펄스레이저빔의 레이저펄스(LP1)로부터 일부분을 잘라내어 회절시켜, 입력측의 광로로부터 편향된 출력측의 광로로 전반시킨다. 잘라내어진 레이저펄스(LP2)는, 음향광학소자(13)에 입사하는 레이저펄스(LP1)의 시간축 상에 있어서의 일부분에 상당한다. 레이저펄스(LP1)의 나머지 부분은 음향광학소자(13)를 직진하여 빔댐퍼에 입사한다.The cutting mechanism 12 includes an acousto-optical element 13 disposed on the optical path, and a driver 14 that applies a driving signal to the acousto-optical element 13 . The acousto-optical device 13 receives a driving signal from the driver 14, cuts out a part from the laser pulse LP1 of the pulsed laser beam incident on the acousto-optical device 13 and diffracts it, and the optical path of the output side deflected from the optical path of the input side circulate with The cut out laser pulse LP2 corresponds to a part of the laser pulse LP1 incident on the acousto-optical element 13 on the time axis. The remaining part of the laser pulse LP1 goes straight to the acoustooptic device 13 and is incident on the beam damper.

커팅기구(12)에 의하여 잘라내어진 펄스레이저빔이, 편광방향 조정기구(15)에 입사한다. 편광방향 조정기구(15)는 광로를 따라 전반하는 레이저빔의 편광방향을, 미리 설정된 각도만큼 변화시킨다. 편광방향 조정기구(15)는, 예를 들면 복수의 미러에 의하여 구성할 수 있다.The pulsed laser beam cut by the cutting mechanism 12 is incident on the polarization direction adjusting mechanism 15 . The polarization direction adjustment mechanism 15 changes the polarization direction of the laser beam propagating along the optical path by a preset angle. The polarization direction adjusting mechanism 15 can be constituted by, for example, a plurality of mirrors.

편광방향 조정기구(15)에 의하여 편광방향이 변화된 레이저빔이 분기소자(16)에 입사한다. 분기소자(16)는 입사하는 레이저빔의 편광방향에 따라, 입구측의 광로를 2개의 출구측의 광로로 분기시킨다. 분기소자(16)로서, 예를 들면 편광빔스플리터를 이용할 수 있다. 편광빔스플리터는, P 편광성분을 투과시키고 S 편광성분을 반사한다. 편광방향 조정기구(15)는, 예를 들면 P 편광성분과 S 편광성분의 파워비가 동일해지도록 편광방향을 변화시킨다. 그렇게 하면 분기소자(16)의 출구측의 2개의 광로를 전반하는 펄스레이저빔의 레이저펄스(LP3, LP4)의 각각의 광강도가, 분기 전의 펄스레이저빔의 레이저펄스(LP2)의 광강도의 절반이 된다.The laser beam whose polarization direction is changed by the polarization direction adjustment mechanism 15 is incident on the branching element 16 . The branching element 16 branches the optical path on the entrance side into two optical paths on the exit side according to the polarization direction of the incident laser beam. As the branching element 16, for example, a polarization beam splitter can be used. The polarization beam splitter transmits the P polarization component and reflects the S polarization component. The polarization direction adjustment mechanism 15 changes the polarization direction so that the power ratio of the P polarization component and the S polarization component becomes equal, for example. Then, the light intensity of each of the laser pulses LP3 and LP4 of the pulsed laser beam propagating through the two optical paths on the exit side of the branching element 16 is equal to that of the laser pulse LP2 of the pulsed laser beam before the branching. becomes half

분기 후의 2개의 광로를 전반하는 펄스레이저빔이, 각각 빔주사기(17A, 17B) 및 집광렌즈(18A, 18B)를 경유하여, 스테이지(19)에 지지된 가공대상물(30)에 입사한다. 빔주사기(17A, 17B)는 펄스레이저빔을 이차원 방향으로 주사한다. 빔주사기(17A, 17B)로서, 예를 들면 한 쌍의 갈바노미러를 포함하는 갈바노스캐너를 이용할 수 있다. 집광렌즈(18A, 18B)는, 각각 주사된 펄스레이저빔을 가공대상물(30)의 표면에 집광시킨다. 집광렌즈(18A, 18B)로서, 예를 들면 fθ렌즈를 이용할 수 있다.The pulsed laser beam propagating through the two optical paths after branching is incident on the object 30 supported by the stage 19 via the beam scanners 17A and 17B and the condensing lenses 18A and 18B, respectively. The beam scanners 17A and 17B scan a pulsed laser beam in a two-dimensional direction. As the beam scanners 17A and 17B, for example, a galvanoscanner including a pair of galvanometer mirrors can be used. The condensing lenses 18A and 18B condense the scanned pulsed laser beam on the surface of the object 30, respectively. As the condensing lenses 18A and 18B, for example, an f? lens can be used.

스테이지(19)는 가공대상물(30)을, 그 피가공면에 평행한 이차원 방향으로 이동시키는 기능을 갖는다. 가공대상물(30)은, 예를 들면 천공가공 전의 프린트기판이다. 프린트기판의 피가공점에 펄스레이저빔을 입사시킴으로써, 천공가공이 행해진다. 스테이지(19)로서, 예를 들면 XY스테이지를 이용할 수 있다.The stage 19 has a function of moving the object 30 to be processed in a two-dimensional direction parallel to the surface to be processed. The object to be processed 30 is, for example, a printed circuit board before drilling. Drilling is performed by making a pulsed laser beam incident on a point to be processed on the printed circuit board. As the stage 19, an XY stage can be used, for example.

제어장치(35)가 레이저광원(10), 커팅기구(12), 빔주사기(17A, 17B), 및 스테이지(19)를 제어한다.The control device 35 controls the laser light source 10 , the cutting mechanism 12 , the beam scanners 17A and 17B, and the stage 19 .

도 2는 실시예에 의한 레이저가공장치의 수평면내방향에 착안한 개략도이다. 광학플레이트(20)의 상면에 레이저광원(10), 애퍼처(11), 음향광학소자(13), 편광방향 조정기구(15), 분기소자(16), 빔댐퍼(21), 및 미러(22A, 22B)가 고정되어 있다. 레이저광원(10)으로부터 출력되는 펄스레이저빔의 편광방향(PD)은, 광학플레이트(20)의 상면에 대하여 평행이다. 애퍼처(11)를 투과하여, 음향광학소자(13)를 직진한 레이저빔이 빔댐퍼(21)에 입사한다.2 is a schematic diagram paying attention to the in-horizontal direction of the laser processing apparatus according to the embodiment. On the upper surface of the optical plate 20, a laser light source 10, an aperture 11, an acousto-optical device 13, a polarization direction adjustment mechanism 15, a branching device 16, a beam damper 21, and a mirror ( 22A, 22B) are fixed. The polarization direction PD of the pulsed laser beam output from the laser light source 10 is parallel to the upper surface of the optical plate 20 . A laser beam passing through the aperture 11 and traveling straight through the acoustooptic device 13 is incident on the beam damper 21 .

음향광학소자(13)에 의하여 편향된 광로를 따라 전반하는 레이저빔이 편광방향 조정기구(15)에 입사한다. 음향광학소자(13)에 의하여 편향된 광로를 따라 전반하는 레이저빔의 편광방향(PD)도, 광학플레이트(20)의 상면에 대하여 평행이다.A laser beam propagating along the optical path deflected by the acousto-optical element 13 is incident on the polarization direction adjusting mechanism 15 . The polarization direction PD of the laser beam propagating along the optical path deflected by the acoustooptic device 13 is also parallel to the upper surface of the optical plate 20 .

분기소자(16)에 의하여 분기된 후의 2개의 광로를 따라 전반하는 레이저빔이, 각각 미러(22A, 22B)에 의하여 하방을 향하여 반사된다. 분기된 후의 광로를 따라 전반하는 레이저빔의 편광방향(PD)은, 예를 들면 광학플레이트(20)의 상면에 대하여 45도 경사져 있다. 분기소자(16)를 투과한 레이저빔의 편광방향(PD)은 광학플레이트(20)의 상면에 대하여 평행이다. 분기소자(16)에 의하여 반사된 레이저빔의 편광방향(PD)은 광학플레이트(20)의 상면에 대하여 수직이다.The laser beams propagating along the two optical paths after being branched by the branching element 16 are reflected downward by the mirrors 22A and 22B, respectively. The polarization direction PD of the laser beam propagating along the optical path after being branched is, for example, inclined at 45 degrees with respect to the upper surface of the optical plate 20 . The polarization direction PD of the laser beam passing through the branching element 16 is parallel to the upper surface of the optical plate 20 . The polarization direction PD of the laser beam reflected by the branching element 16 is perpendicular to the upper surface of the optical plate 20 .

도 3은 실시예에 의한 레이저가공장치의 높이방향에 착안한 개략도이다. 광학플레이트(20)의 상면에, 레이저광원(10), 애퍼처(11), 음향광학소자(13), 편광방향 조정기구(15), 분기소자(16), 및 미러(22A, 22B)가 고정되어 있다. 레이저광원(10)으로부터 편광방향 조정기구(15)까지의 광로는 광학플레이트(20)의 상면에 대하여 평행이다. 이 광로를 전반하는 레이저빔의 편광방향(PD)은 광학플레이트(20)의 상면에 대하여 평행이다.3 is a schematic diagram paying attention to the height direction of the laser processing apparatus according to the embodiment. On the upper surface of the optical plate 20, a laser light source 10, an aperture 11, an acousto-optical element 13, a polarization direction adjustment mechanism 15, a branching element 16, and mirrors 22A, 22B are It is fixed. The optical path from the laser light source 10 to the polarization direction adjusting mechanism 15 is parallel to the upper surface of the optical plate 20 . The polarization direction PD of the laser beam propagating through this optical path is parallel to the upper surface of the optical plate 20 .

편광방향 조정기구(15)의 내부에서, 레이저빔이 복수의 미러로 반사됨으로써, 광학플레이트(20)의 상면을 기준으로 한 광로의 높이가 변화한다. 편광방향 조정기구(15)로부터 분기소자(16)까지의 광로는 광학플레이트(20)의 상면에 대하여 평행이다. 이 광로를 전반하는 레이저빔의 편광방향(PD)은 광학플레이트(20)의 상면에 대하여 45도 경사져 있다.In the interior of the polarization direction adjusting mechanism 15 , the laser beam is reflected by a plurality of mirrors, so that the height of the optical path with respect to the upper surface of the optical plate 20 changes. The optical path from the polarization direction adjusting mechanism 15 to the branching element 16 is parallel to the upper surface of the optical plate 20 . The polarization direction PD of the laser beam propagating through this optical path is inclined at 45 degrees with respect to the upper surface of the optical plate 20 .

분기소자(16)를 직진하여 미러(22A)에 입사하는 레이저빔의 편광방향(PD)은 광학플레이트(20)의 상면에 대하여 평행이다. 분기소자(16)에서 반사되어, 미러(22B)에 입사하는 레이저빔의 편광방향(PD)(도 2)은 광학플레이트(20)의 상면에 대하여 수직이다.The polarization direction PD of the laser beam that travels straight through the branching element 16 and is incident on the mirror 22A is parallel to the upper surface of the optical plate 20 . The polarization direction PD ( FIG. 2 ) of the laser beam reflected from the branching element 16 and incident on the mirror 22B is perpendicular to the upper surface of the optical plate 20 .

미러(22A)에 의하여 하방을 향하여 반사된 레이저빔은, 광학플레이트(20)에 마련된 개구를 통과하고, 빔주사기(17A) 및 집광렌즈(18A)를 경유하여, 스테이지(19)에 지지된 가공대상물(30)에 입사한다. 마찬가지로, 미러(22B)에 의하여 하방을 향하여 반사된 레이저빔은, 광학플레이트(20)에 마련된 개구를 통과하고, 빔주사기(17B) 및 집광렌즈(18B)를 경유하여, 스테이지(19)에 지지된 가공대상물(30)에 입사한다.The laser beam reflected downward by the mirror 22A passes through the opening provided in the optical plate 20, passes through the beam scanner 17A and the condensing lens 18A, and is supported by the stage 19. It enters the object 30 . Similarly, the laser beam reflected downward by the mirror 22B passes through the opening provided in the optical plate 20, passes through the beam scanner 17B and the condensing lens 18B, and is supported on the stage 19 is incident on the processed object 30 .

다음으로, 본 실시예에 의한 레이저가공장치가 갖는 우수한 효과에 대하여 설명한다.Next, an excellent effect of the laser processing apparatus according to the present embodiment will be described.

본 실시예에서는, 레이저빔의 편광방향에 따라 광로를 분기시키는 분기소자(16), 예를 들면 편광빔스플리터를 이용한다. 이로 인하여, 음향광학소자를 이용하여 광로를 분기시키는 경우와 비교하여, 분기 후의 2개의 광로가 이루는 각도를 크게, 예를 들면 90도로 할 수 있다. 이로써, 분기 후의 2개의 광로에 배치하는 광학부품이 공간적으로 간섭받기 어려워져, 광학부품을 배치하는 위치의 자유도를 높일 수 있다.In this embodiment, a branching element 16 that branches an optical path according to the polarization direction of the laser beam, for example, a polarization beam splitter is used. For this reason, compared with the case where an optical path is branched using an acousto-optical element, the angle formed by the two optical paths after branching can be made large, for example, 90 degree|times. Thereby, it becomes difficult to spatially interfere with the optical component arrange|positioned in the two optical paths after branching, and the degree of freedom of the position where an optical component is arrange|positioned can be raised.

또, 본 실시예에서는, 음향광학소자(13)가 편광방향 조정기구(15)보다 상류측의 광로에 배치되어 있다. 편광방향 조정기구(15)보다 상류측의 광로를 전반하는 레이저빔의 편광방향은 광학플레이트(20)의 상면에 대하여 평행이다(도 2, 도 3). 일반적으로, 음향광학소자는, 입사하는 레이저빔의 편파면에 대하여 평행이 되는 면에 설치하여 사용된다. 이때, 회절광은, 음향광학소자가 설치된 면에 평행한 방향으로 전반한다. 본 실시예에 있어서는, 음향광학소자가 설치되는 면(광학플레이트(20)의 상면)과, 음향광학소자에 입사하는 레이저빔의 편파면이 평행이 되기 때문에, 음향광학소자(13)에 의하여 회절된 레이저빔의 광로도 광학플레이트(20)의 상면에 대하여 평행이 된다(도 3). 이로 인하여, 복수의 광학부품의 광축 조정이 용이하다는 효과가 얻어진다.In addition, in this embodiment, the acousto-optical element 13 is arranged in the optical path on the upstream side of the polarization direction adjusting mechanism 15 . The polarization direction of the laser beam propagating through the optical path on the upstream side of the polarization direction adjustment mechanism 15 is parallel to the upper surface of the optical plate 20 (FIGS. 2 and 3). In general, an acousto-optical device is installed and used on a plane parallel to the polarization plane of an incident laser beam. At this time, the diffracted light propagates in a direction parallel to the surface on which the acoustooptic device is installed. In the present embodiment, since the surface on which the acousto-optical element is installed (the upper surface of the optical plate 20) and the polarization surface of the laser beam incident on the acousto-optical element are parallel to each other, diffraction by the acousto-optical element 13 The optical path of the laser beam is also parallel to the upper surface of the optical plate 20 (FIG. 3). For this reason, the effect that the optical axis adjustment of a some optical component is easy is acquired.

실시예에서는, 애퍼처(11)(도 1)가 음향광학소자(13)보다 상류측의 광로에 배치되어 있다. 음향광학소자(13)에 입사하는 레이저빔의 파워가 애퍼처(11)에 의하여 약해지기 때문에, 음향광학소자(13)의 과열에 의한 손상을 억제할 수 있다.In the embodiment, the aperture 11 (FIG. 1) is arranged in the optical path on the upstream side of the acousto-optical element 13. As shown in FIG. Since the power of the laser beam incident on the acousto-optical device 13 is weakened by the aperture 11, damage to the acousto-optical device 13 due to overheating can be suppressed.

또, 실시예에서는, 분기소자(16)(도 1)에 의하여 레이저빔의 파워가 2개의 광로로 분기된다. 2개의 광로로 분기된 후의 펄스레이저빔의 레이저펄스(LP3, LP4)(도 1)의 파형은 동일하다. 이로 인하여, 2개의 광로를 전반하는 펄스레이저빔에 의하여 균질한 레이저 가공을 행할 수 있다. 또한, 레이저광원(10)으로부터 출력된 레이저펄스(LP1)(도 1)의 파형에 따라, 레이저펄스(LP1)로부터 가공에 최적의 부분을 커팅기구(12)(도 1)로 잘라낼 수 있다.Further, in the embodiment, the power of the laser beam is branched into two optical paths by the branching element 16 (Fig. 1). The waveforms of the laser pulses LP3 and LP4 (FIG. 1) of the pulsed laser beam after being branched into two optical paths are the same. For this reason, homogeneous laser processing can be performed by the pulsed laser beam propagating through two optical paths. In addition, according to the waveform of the laser pulse LP1 (FIG. 1) output from the laser light source 10, an optimal portion for processing can be cut out from the laser pulse LP1 by the cutting mechanism 12 (FIG. 1).

다음으로, 도 4를 참조하여 다른 실시예에 의한 레이저가공장치에 대하여 설명한다. 이하, 도 1~도 3에 나타낸 실시예에 의한 레이저가공장치와 공통된 구성에 대해서는 설명을 생략한다.Next, a laser processing apparatus according to another embodiment will be described with reference to FIG. 4 . Hereinafter, a description of the configuration common to the laser processing apparatus according to the embodiment shown in FIGS. 1 to 3 will be omitted.

도 4는 다른 실시예에 의한 레이저가공장치의 모식도이다. 도 1에 나타낸 실시예에서는, 음향광학소자(13)가 편광방향 조정기구(15)보다 상류측의 광로에 배치되어 있었지만, 본 실시예에서는, 음향광학소자(13)가 편광방향 조정기구(15)보다 하류측의 광로에 배치되어 있다.4 is a schematic diagram of a laser processing apparatus according to another embodiment. In the embodiment shown in Fig. 1, the acousto-optical element 13 is arranged in the optical path on the upstream side of the polarization direction adjusting mechanism 15, but in this embodiment, the acousto-optical element 13 is the polarization direction adjusting mechanism 15 ) in the optical path on the downstream side.

본 실시예에 있어서도, 도 1에 나타낸 실시예와 마찬가지로, 음향광학소자를 이용하여 광로를 분기시키는 경우와 비교하여, 분기 후의 2개의 광로가 이루는 각도를 크게 할 수 있는 효과가 얻어진다.Also in this embodiment, as in the embodiment shown in Fig. 1, as compared with the case of branching the optical path using an acoustooptic element, an effect of increasing the angle between the two optical paths after branching is obtained.

본 실시예에서는, 음향광학소자(13)에 입사하는 레이저빔의 편광방향(PD)이 광학플레이트의 상면에 대하여 45도 경사져 있다. 이로 인하여, 음향광학소자(13)에 의한 회절광의 광로는 광학플레이트의 상면에 대하여 경사지게 된다. 따라서, 음향광학소자(13)와 분기소자(16)의 사이의 광로에, 광로를 광학플레이트의 상면에 대하여 평행으로 하기 위한 미러를 배치하는 것이 바람직하다.In this embodiment, the polarization direction PD of the laser beam incident on the acousto-optical device 13 is inclined by 45 degrees with respect to the upper surface of the optical plate. For this reason, the optical path of the diffracted light by the acousto-optical element 13 is inclined with respect to the upper surface of the optical plate. Accordingly, in the optical path between the acousto-optical element 13 and the branching element 16, it is preferable to arrange a mirror for making the optical path parallel to the upper surface of the optical plate.

다음으로, 도 1~도 4에 나타낸 실시예의 변형예에 대하여 설명한다. 도 1~도 4에 나타낸 실시예에서는, 분기소자(16)에 입사하는 레이저빔의 편광방향을, 분기소자(16)의 입사면에 대하여 45도 경사지게 함으로써, 분기 후의 2개의 광로를 전반하는 레이저빔의 파워를 동일하게 하였다. 분기 후의 2개의 레이저빔의 파워에는, 레이저 가공의 품질에 영향을 미치지 않을 정도의 편차가 있어도 된다. 예를 들면, 분기 후의 레이저빔의 파워에, 입사하는 레이저빔의 파워의 1/2에 대하여 3% 이하의 어긋남이 발생해도 된다. 분기소자(16)에 입사하는 레이저빔의 편광방향의, 입사면에 대한 경사각은 엄밀히 45도일 필요는 없으며, 허용되는 파워의 어긋남에 대응할 정도의 각도의 어긋남이 발생해도 된다.Next, a modified example of the embodiment shown in Figs. 1 to 4 will be described. In the embodiment shown in Figs. 1 to 4, the polarization direction of the laser beam incident on the branching element 16 is inclined by 45 degrees with respect to the incident plane of the branching element 16, so that the laser propagates through the two optical paths after branching. The power of the beam was equalized. The power of the two laser beams after branching may have variations to a degree that does not affect the quality of laser processing. For example, a deviation of 3% or less may occur in the power of the laser beam after branching with respect to 1/2 of the power of the incident laser beam. The angle of inclination with respect to the incident plane in the polarization direction of the laser beam incident on the branching element 16 does not need to be strictly 45 degrees, and deviation of an angle sufficient to correspond to deviation in allowable power may occur.

또, 분기 후의 2개의 광로의 레이저빔의 파워를 반드시 동일하게 할 필요는 없다. 2개의 광로에서 가공하는 대상물의 재료, 가공하는 깊이 등이 다른 경우에는, 가공조건에 따라 레이저빔의 파워의 분기비를 다르게 해도 된다. 이 경우에는, 분기소자(16)에 입사하는 레이저빔의 편광방향의, 입사면에 대한 경사각을, 파워의 분기비에 따라 설정하면 된다.In addition, the power of the laser beams of the two optical paths after the branching need not necessarily be the same. In the case where the material of the object to be processed in the two optical paths, the processing depth, etc. are different, the divergence ratio of the power of the laser beam may be different depending on the processing conditions. In this case, the inclination angle of the polarization direction of the laser beam incident on the branching element 16 with respect to the incident plane may be set according to the branching ratio of the power.

상술한 각 실시예는 예시이며, 다른 실시예에서 나타낸 구성의 부분적인 치환 또는 조합이 가능한 것은 말할 것도 없다. 복수의 실시예의 동일한 구성에 의한 동일한 작용효과에 대해서는 실시예별로 순차적으로 언급하지 않는다. 또한, 본 발명은 상술한 실시예에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면 다양한 변경, 개량, 조합 등이 가능한 것은 당업자에게 자명할 것이다.Each of the above-described embodiments is an example, and it goes without saying that partial substitutions or combinations of configurations shown in other embodiments are possible. The same operational effects due to the same configuration of the plurality of embodiments are not sequentially mentioned for each embodiment. In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, etc. are possible.

10 레이저광원
11 애퍼처
12 커팅기구
13 음향광학소자
14 드라이버
15 편광방향 조정기구
16 분기소자
17A, 17B 빔주사기
18A, 18B 집광렌즈
19 스테이지
20 광학플레이트
21 빔댐퍼
22A, 22B 미러
30 가공대상물
35 제어장치
LP1, LP2, LP3, LP4 레이저펄스10 laser light source
11 aperture
12 cutting tools
13 Acousto-optical device
14 driver
15 Polarization direction adjustment mechanism
16 branch element
17A, 17B beam syringe
18A, 18B condensing lens
19 stage
20 optical plate
21 Beam Damper
22A, 22B mirror
30 object to be processed
35 control
LP1, LP2, LP3, LP4 laser pulse

Claims (5)

입사하는 레이저빔의 편광방향에 따라, 입구측의 광로를 출구측의 2개의 광로로 분기시키는 분기소자와,
상기 분기소자보다 상류측의 광로에 배치되어, 상기 분기소자에서 레이저빔의 파워가 출구측의 2개의 광로로 분기되는 방향으로, 레이저빔의 편광방향을 변화시키는 편광방향 조정기구와,
상기 분기소자보다 상류측의 광로에 배치되어, 레이저빔으로부터 일부분을 잘라내어 상기 분기소자를 향하게 하는 커팅기구를 가지고,
상기 커팅기구는, 상기 편광방향 조정기구보다 상류측의 광로에 배치되어 있는 음향광학소자를 포함하고, 상기 음향광학소자에 의해 잘라낸 레이저빔을 2개의 광로로 분기시켜서 가공을 행하는, 레이저가공장치.a branching element that branches an optical path on the entrance side into two optical paths on the exit side according to the polarization direction of the incident laser beam;
a polarization direction adjusting mechanism arranged in an optical path on the upstream side of the branching element to change the polarization direction of the laser beam in a direction in which the power of the laser beam is split into two optical paths on the exit side from the branching element;
has a cutting mechanism disposed in an optical path upstream of the branching element to cut out a part from the laser beam and directing the branching element;
The cutting mechanism includes an acousto-optical element disposed in an optical path upstream of the polarization direction adjusting mechanism, and the laser processing apparatus performs processing by branching the laser beam cut by the acousto-optical element into two optical paths. 제 1 항에 있어서,
상기 음향광학소자는, 입사하는 레이저빔을 회절시킴으로써 일부분을 잘라내는 레이저가공장치.The method of claim 1,
The acousto-optical device is a laser processing device that cuts out a part by diffracting an incident laser beam. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서
상기 음향광학소자보다 상류측의 광로에 배치되어, 레이저빔의 빔단면의 일부를 차광하는 애퍼처를 더 갖는 레이저가공장치.3. The method of claim 1 or 2
A laser processing apparatus further comprising an aperture disposed in an optical path upstream of the acousto-optical element and shielding a portion of a beam cross-section of the laser beam. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 음향광학소자, 상기 분기소자, 및 상기 편광방향 조정기구가 공통의 광학플레이트 위에 배치되어 있으며, 상기 음향광학소자의 입구측 및 출구측의 광로, 상기 편광방향 조정기구의 입구측 및 출구측의 광로, 및 상기 분기소자의 입구측의 광로가 상기 광학플레이트에 대하여 평행인 레이저가공장치.3. The method according to claim 1 or 2,
The acousto-optical element, the branching element, and the polarization direction adjusting mechanism are disposed on a common optical plate, and the optical paths on the entrance and exit sides of the acousto-optical element, and the entrance and exit sides of the polarization direction adjustment mechanism An optical path and an optical path on the entrance side of the branching element are parallel to the optical plate. 레이저빔으로부터 음향광학소자에 의해 일부분을 잘라내고,
상기 음향광학소자에 의해 잘라낸 레이저빔의 편광방향을 변화시키며,
편광방향이 변화된 레이저빔을, 편광방향에 따라서 분기시키는 분기소자로 입사시켜서 2개의 광로로 분기키키고,
상기 분기소자에서 분기된 2개의 레이저빔으로 가공을 행하는 레이저가공방법.A part is cut out from the laser beam by an acoustooptic device,
changing the polarization direction of the laser beam cut by the acoustooptic device,
The laser beam whose polarization direction is changed is incident on a branching element that branches according to the polarization direction, and is branched into two optical paths,
A laser processing method for performing processing with two laser beams branched from the branching element.
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