WO2010007852A1 - レーザ加工装置及びその加工方法 - Google Patents

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WO2010007852A1
WO2010007852A1 PCT/JP2009/061110 JP2009061110W WO2010007852A1 WO 2010007852 A1 WO2010007852 A1 WO 2010007852A1 JP 2009061110 W JP2009061110 W JP 2009061110W WO 2010007852 A1 WO2010007852 A1 WO 2010007852A1
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light
processing
laser processing
group
light guide
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PCT/JP2009/061110
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English (en)
French (fr)
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山田　英一郎
井上　享
中里　浩二
耕田　浩
畑山　均
長谷川　健美
Original Assignee
住友電気工業株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/04—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings formed by bundles of fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032—Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
    • G01N21/95684—Patterns showing highly reflecting parts, e.g. metallic elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2101/40—Semiconductor devices

Definitions

  • the present invention relates to a laser processing apparatus and a processing method thereof.
  • Patent Document 1 determines the quality of a bonding state of a laser light source that emits bonding light to a bonding portion between a lead and a bonding land of a substrate, a laser light source that emits determination light, and the bonding portion.
  • a determination device and a CCD camera for recognizing lead defects are provided. Then, after irradiating the bonding portion with the bonding light, the bonding portion is irradiated with the determination light, the reflected light and the radiant light are received by the determination device, and the bonding state is judged to be good, and further, the defect is confirmed via the CCD camera.
  • the bonding state is judged to be good, and further, the defect is confirmed via the CCD camera.
  • An object of the present invention is to provide a laser processing apparatus and a laser processing method capable of improving processing accuracy.
  • the laser processing apparatus is a laser processing apparatus that scans and processes an object to be processed with processing light, and includes a first light emitting unit that emits processing light, and processing light emitted from the first light emitting unit.
  • a first light guide that guides light to the object to be processed, a second light-emitting unit that emits observation light for observing the object to be processed, and observation light emitted from the second light-emitting part
  • a control unit for controlling the light emission state of the first light emitting unit based on the result detected by the detection unit, and the second light guide is in at least two groups.
  • the observation light emitted from the second light emitting unit is divided into groups and guided to the object to be processed.
  • the second light guide is divided into at least two groups, and the observation light emitted from the second light emitting unit is guided to the processing object for each group. Therefore, by shifting the irradiation timing of the observation light emitted from each group, the object irradiated with the observation light emitted for each group can be specified.
  • the position of the specified object corresponds to the arrangement position of the group, the position of the object specified based on the arrangement position of the group can be easily grasped. Therefore, the specified object can be processed erroneously by controlling the irradiation power of the processing light according to the type of the specified object, or adjusting the irradiation time of the processing light according to the position of the specified object. Can be reliably prevented. As a result, it is possible to improve processing accuracy.
  • the second light guides are divided into four groups, and the second light guides divided into four groups at the emission end of the first light guide are: It is preferable that the first light guide is disposed on the front, rear, left and right with respect to the scanning direction of the processing light emitted from the first light guide so as to surround the first light guide. In this case, the objects arranged at the front, rear, left and right positions of the processing area can be specified.
  • the second light guides divided into four groups guide the observation light emitted from the second light emitting unit to the processing object in order. is there. In this case, it is possible to easily specify an object placed at the front / rear / right / left positions of the processing region.
  • the laser processing apparatus is a laser processing apparatus that scans and processes an object to be processed with processing light, and includes a first light emitting unit that emits processing light, and processing light emitted from the first light emitting unit.
  • a first light guide that guides light to the object to be processed, a second light-emitting unit that emits observation light for observing the object to be processed, and observation light emitted from the second light-emitting part
  • a control unit that controls a light emission state of the first light emitting unit based on a result detected by the detection unit, and the third light guide body is arranged in at least two groups. It is characterized by guiding light of a plurality of wavelengths which is divided and generated in a processing object for each group.
  • the third light guide is divided into at least two groups and guides light of a plurality of wavelengths generated in the processing target for each group.
  • the objects corresponding to the third light guides in each group can be specified.
  • the position of the specified object corresponds to the arrangement position of the group, the position of the object specified based on the arrangement position of the group can be easily grasped. Therefore, the specified object can be processed erroneously by controlling the irradiation power of the processing light according to the type of the specified object, or adjusting the irradiation time of the processing light according to the position of the specified object. Can be reliably prevented. As a result, it is possible to improve processing accuracy.
  • the third light guides are divided into four groups, and the third light guides divided into four groups at the emission end of the first light guide are: It is preferable that the first light guide is disposed on the front, rear, left and right with respect to the scanning direction of the processing light emitted from the first light guide so as to surround the first light guide. In this case, the objects arranged at the front, rear, left and right positions of the processing area can be specified.
  • the third light guides divided into four groups sequentially guide light having a plurality of wavelengths generated in the processing object. In this case, it is possible to easily specify an object placed at the front / rear / right / left positions of the processing region.
  • the detection unit includes a detection element corresponding to each third light guide group. In this case, the light detection accuracy can be increased.
  • the detection unit includes one detection element and an optical path changing unit for causing the light guided by the third light guide to enter the detection element. is there.
  • the configuration of the detection unit can be simplified, and the overall cost of the apparatus can be reduced.
  • the laser processing method is a laser processing method using the above-described laser processing apparatus, and irradiates the processing object with observation light for each group using each group of the second light guide.
  • the second step of detecting light of a plurality of wavelengths generated in the object to be processed, and specifying the irradiation target based on the characteristics of the detected light, and processing by controlling the processing light based on the result of specifying the irradiation target And a third step of processing the object.
  • the laser processing method of the present invention by using each group of the second light guides and irradiating the processing object with the observation light for each group, the types of objects arranged around the processing region And the position can be easily identified. Then, the specified object is erroneously processed by controlling the irradiation power of the processing light according to the type of the specified object, or adjusting the irradiation time of the processing light according to the position of the specified object. This can be surely prevented. As a result, it is possible to improve processing accuracy.
  • the observation object in the first step, is irradiated with the observation light using only the second light guide group disposed in front of the processing light in the scanning direction. Is preferred. In this case, since only the object arranged in front of the scanning direction of the processing light is specified, the processing speed can be increased.
  • a laser processing method is a laser processing method using the above-described laser processing apparatus, and uses each group of a first step and a third light guide for irradiating a processing object with observation light.
  • a third step of processing the object is a laser processing method using the above-described laser processing apparatus, and uses each group of a first step and a third light guide for irradiating a processing object with observation light.
  • an object disposed around the processing region by detecting light of a plurality of wavelengths generated in the processing object for each group using each group of the third light guide. Can be easily identified.
  • the specified object is erroneously processed by controlling the irradiation power of the processing light according to the type of the specified object, or adjusting the irradiation time of the processing light according to the position of the specified object. This can be surely prevented. As a result, it is possible to improve processing accuracy.
  • the second step light of a plurality of wavelengths generated in the processing object is detected using only the third light guide group arranged in front of the processing light in the scanning direction. It is preferable to do. In this case, since only the object arranged in front of the scanning direction of the processing light is specified, the processing speed can be increased.
  • a laser processing apparatus and a laser processing method capable of improving processing accuracy are provided.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the laser processing apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view showing bundle fibers
  • FIG. 2B is a diagram for explaining grouping of optical fibers.
  • FIG. 3 is a diagram showing the irradiation timing of observation light emitted from each group of optical fibers.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a control process of the laser machining apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a control process of the laser machining apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic view showing the configuration of the laser processing apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a control process of the laser machining apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a control process of the laser machining apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic view showing a modification of the laser processing apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the laser processing apparatus according to the first embodiment.
  • the laser processing apparatus 1 is an apparatus used for processing an electronic component, and includes a processing light source (first light emitting unit) 3 that emits processing light for processing the electronic component (processing object) 2, and an electronic device.
  • An observation light emitting unit (second light emitting unit) 4 that emits observation light for observing the component 2, a detection unit 5 that detects light of a plurality of wavelengths generated in the electronic component 2, and a processing light emitting unit 3
  • the control part 31 which controls the light emission state is provided.
  • the processing light source 3 includes a semiconductor laser element that outputs laser light having a specific wavelength of 408 nm.
  • the processing light emitted from the processing light source 3 is guided to the electronic component 2 by an optical fiber (first light guide) 6 optically connected to the processing light source 3.
  • the observation light emitting section 4 emits observation light for observing the electronic component 2, has two types of light sources having different center wavelengths, and outputs four first light beams having a wavelength of 445 nm.
  • the observation light source 7 includes four observation light sources 8 that output laser light having a wavelength of 660 nm.
  • the four first observation light sources 7 are optically connected to four optical fibers (second light guides) 9.
  • the four second observation light sources 8 are optically connected to four optical fibers (second light guides) 10.
  • the optical fibers 9 and 10 are further connected to the multiplexing unit 11.
  • the multiplexing unit 11 multiplexes the light having a wavelength of 445 nm guided by the optical fiber 9 and the light having a wavelength of 660 nm guided by the optical fiber 10 on a one-to-one basis.
  • the detection unit 5 includes a first detection element 13 and a second detection element 14 having different light receiving sensitivities depending on wavelengths.
  • the first detection element 13 has high light receiving sensitivity with respect to light having a wavelength of 445 nm
  • the second detection element 14 has high light receiving sensitivity with respect to light having a wavelength of 660 nm.
  • the first detection element 13 and the second detection element 14 are optically connected to optical fibers (third light guides) 15 and 16, respectively, and have different wavelengths guided by the optical fibers 15 and 16. The light intensity is detected, and the detection result is output to the control unit 31.
  • the detection unit 5 includes an optical filter that transmits or reflects light having different center wavelengths, and a plurality of detections that respectively detect the intensities of light having different center wavelengths that are transmitted through or reflected by the optical filters.
  • An element may be provided.
  • the detection unit 5 may include an optical path changing unit that switches or switches the optical path from the third light guide to the detection element according to the wavelength, and a detection element corresponding to the light traveling through each optical path. Good.
  • the control unit 31 controls the light emission state of the processing light source 3 based on the results detected by the first detection element 13 and the second detection element 14. Further, the control unit 31 calculates the ratio between the light intensity at the wavelength 445 nm and the light intensity at the wavelength 660 nm detected by the first detection element 13 and the second detection element 14, and calculates the ratio between the calculated value and the determination threshold value. By comparing, the object on the electronic component 2 is specified.
  • the optical fiber 6 and the optical fiber 12 are bundled to form a bundle fiber 17.
  • the laser processing apparatus 1 can be miniaturized and the apparatus can be easily operated. It is also preferable to install a condenser lens (not shown) at the tip of the bundle fiber. The working distance from the workpiece can be increased, and the apparatus can be easily operated.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view showing a bundle fiber
  • FIG. 2B is a diagram for explaining grouping of optical fibers.
  • the bundle fiber 17 is formed in a hexagonal cross section, and seven optical fibers (first light guides) 18 are provided at the center thereof, and around the optical fiber 18.
  • the 30 optical fibers (second light guides) 19 are arranged.
  • the seven optical fibers 18 constitute an optical fiber 6 for guiding processing light
  • the thirty optical fibers 19 constitute an optical fiber 12 for guiding observation light.
  • the 30 optical fibers 19 correspond to the four optical fibers 12 and are divided into four groups.
  • the first group is composed of eight optical fibers 19
  • the second group is composed of seven optical fibers 19
  • the third group is composed of eight optical fibers 19
  • the fourth group is composed of seven optical fibers.
  • a fiber 19 is used.
  • the optical fibers 19 divided into four groups are formed so that the observation light can be guided to the electronic component 2 for each group.
  • the optical fibers 19 divided into the four groups receive the control signal from the control unit 31 and guide the observation light in the order of the first, second, third, and fourth groups.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating irradiation timing of observation light emitted from each group of optical fibers.
  • a white circle represents a state where the observation light emitted from the optical fiber 19 is irradiated
  • a black circle represents a state where the observation light is not irradiated. .
  • an arrow F indicates the scanning direction of the processing light. Therefore, the first, second, third, and fourth groups of optical fibers 19 are arranged in the front, rear, left, and right sides in the scanning direction F, respectively.
  • FIG. 3A while scanning the electronic component 2 with the processing light guided by the optical fiber 18, only the observation light emitted from the first group of optical fibers 19 is predetermined.
  • the electronic component 2 is irradiated with time.
  • irradiation of the observation light emitted from the first group of optical fibers 19 is stopped, and only the observation light emitted from the second group of optical fibers 19 is irradiated onto the electronic component 2 at a predetermined time (FIG. 3 (b)).
  • the irradiation of the observation light emitted from the second group of optical fibers 19 is stopped, and only the observation light emitted from the third group of optical fibers 19 is irradiated to the electronic component 2 at a predetermined time (see FIG. 3 (c)).
  • irradiation of the observation light emitted from the third group of optical fibers 19 is stopped, and only the observation light emitted from the fourth group of optical fibers 19 is irradiated to the electronic component 2 at a predetermined time (see FIG. 3 (d)).
  • Such an operation is repeated until the end of processing.
  • the optical fibers 19 are divided into four groups, and the observation light emitted from the observation light emitting unit 4 is guided to the electronic component 2 for each group.
  • an object for example, gold plating is applied on the electronic component 2 irradiated by the observation light emitted for each group.
  • the position of the specified object corresponds to the arrangement position of the group of the optical fibers 19, the position of the specified object can be easily grasped based on the arrangement position of the group. Therefore, it becomes possible to control the irradiation power of the processing light according to the specified type of the object, or to adjust the irradiation time of the processing light according to the position of the specified object. For example, when the processing light is scanned and the terminals plated with gold are joined with solder (main component: tin), the boundary between the solder and the gold-plated terminal can be specified to increase the irradiation power. In this way, it is possible to prevent the electronic component 2 from being heated excessively, and it is possible to improve processing accuracy and quality.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a control process of the laser machining apparatus according to the first embodiment.
  • the control process in FIG. 4 is repeatedly executed by the control unit 31 at a predetermined cycle.
  • detection of light generated in the electronic component 2 by irradiation of observation light is performed (S13).
  • light of a plurality of wavelengths generated in the electronic component 2 is detected via the optical fibers 15 and 16 and the detection elements 13 and 14, and an adjacent object adjacent to the processing region is specified by the characteristics of the detected light.
  • the optical fibers 19 are divided into four groups, if the reference value n is 4, the light beams are emitted from the first, second, third, and fourth groups of optical fibers 19. Irradiation of observation light is sequentially performed.
  • the control unit 31 transmits a control signal for reducing the irradiation power to the processing light source 3, and the processing light source 3 receives the control signal and weakens the power of the generated processing light.
  • the control unit 31 transmits a control signal for increasing the irradiation power to the processing light source 3, and the processing light source 3 receives the control signal and increases the power of the generated processing light. Thereby, the processing of the electronic component 2 is performed. Then, when the processes of S17 and S18 are completed, the process moves to the next point and this process is repeated, and then a series of control is terminated.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a control process of the laser machining apparatus according to the first embodiment.
  • the feature of the control processing in FIG. 5 is that the observation light is irradiated using only the group of optical fibers 19 arranged in front of the processing light in the scanning direction. This control process is repeatedly executed by the control unit 31 at a predetermined cycle.
  • the process proceeds to S25 without irradiating the observation light emitted from the optical fiber 19 of the group.
  • irradiation with the observation light emitted from the optical fiber 19 of the group is performed (S23).
  • the light generated in the electronic component 2 by the irradiation of the observation light is detected (S24).
  • light of a plurality of wavelengths generated in the electronic component 2 is detected via the optical fibers 15 and 16 and the detection elements 13 and 14, and the adjacent object is specified by the detected light characteristics.
  • the control unit 31 transmits a control signal for reducing the irradiation power to the processing light source 3, and the processing light source 3 receives the control signal and weakens the power of the generated processing light.
  • the control unit 31 transmits a control signal for increasing the irradiation power to the processing light source 3, and the processing light source 3 receives the control signal and increases the power of the generated processing light. Thereby, the processing of the electronic component 2 is performed. Then, when the processes of S28 and S29 are finished, a series of control is finished. According to such a laser processing method, since only the adjacent object ahead in the scanning direction of the processing light is specified, the processing speed can be increased.
  • FIG. 6 is a schematic view showing the configuration of the laser processing apparatus according to the second embodiment.
  • the difference between the laser processing apparatus 20 according to the second embodiment and the first embodiment is that the optical fibers (third light guides) 24 that guide light generated in the electronic component 2 are divided into four groups. It is. Since other configurations are the same as those of the laser processing apparatus 1 described above, the same reference numerals are given and redundant description is omitted.
  • the detection unit 21 includes four detection elements 23.
  • the detection element 23 detects light having a plurality of wavelengths including a wavelength of 445 nm and a wavelength of 660 nm.
  • the four detection elements 23 are optically connected to four optical fibers 24.
  • the laser processing apparatus 20 includes one observation light source (second light emitting unit) 22.
  • the observation light source 22 is composed of a halogen lamp that emits white light.
  • the observation light emitted from the observation light source 22 is applied to the electronic component 2 via the optical fiber (second light guide) 25.
  • the optical fiber 6 and the optical fiber 24 are bundled at the emission end of the optical fiber 6 to form a bundle fiber 30.
  • the bundle fiber 30 has the same configuration as the bundle fiber 17 according to the first embodiment. That is, the optical fibers 24 that guide the light generated in the electronic component 2 are divided into four groups, and are arranged in front, rear, left, and right with respect to the scanning direction of the processing light so as to surround the optical fiber 6 that guides the processing light. Has been. It is also preferable to install a condenser lens (not shown) at the tip of the bundle fiber. The working distance from the workpiece can be increased, and the apparatus can be easily operated.
  • the optical fibers 24 divided into these four groups are formed so as to be able to sequentially guide light of a plurality of wavelengths generated in the electronic component 2.
  • an openable / closable mask corresponding to each group is provided between the optical fiber 24 divided into four groups and the detection element 23, and light guided by the optical fiber 24 by opening / closing the mask. Are sequentially incident on or shielded from the detection element 23.
  • the optical fibers 24 are divided into four groups, and light of a plurality of wavelengths generated in the electronic component 2 is guided for each group. Therefore, the light guide timing of each group is shifted.
  • objects for example, terminals plated with gold, terminals plated with tin, and glass epoxy substrates
  • corresponding to the optical fibers 24 of each group can be specified.
  • the position of the identified object corresponds to the arrangement position of the group of the optical fibers 24, the position of the identified object can be easily grasped based on the arrangement position of the group. Therefore, it becomes possible to control the irradiation power of the processing light according to the specified type of the object, or to adjust the irradiation time of the processing light according to the position of the specified object. For example, when the processing light is scanned to join the gold-plated terminals with solder (main component: tin), it is possible to specify the boundary between the solder and the gold-plated terminal and increase the irradiation power. . In this way, it is possible to prevent the electronic component 2 from being overheated, and it is possible to improve processing accuracy and quality.
  • solder main component: tin
  • FIG. 7 is a flowchart showing a control process of the laser machining apparatus according to the second embodiment.
  • the control process in FIG. 7 is repeatedly executed by the control unit 31 at a predetermined cycle.
  • the number of groups i is set to 1 (S31), and observation light emitted from the optical fiber 25 is irradiated onto the electronic component 2 (S32).
  • detection of light generated in the electronic component 2 by irradiation of observation light is performed (S33).
  • the optical fibers 24 are divided into four groups, for example, if the reference value n is 4, the light transmitted through the first, second, third, and fourth groups of optical fibers 24 will be described. Detection is performed in order.
  • the control unit 31 transmits a control signal for reducing the irradiation power to the processing light source 3, and the processing light source 3 receives the control signal and weakens the power of the generated processing light.
  • the control unit 31 transmits a control signal for increasing the irradiation power to the processing light source 3, and the processing light source 3 receives the control signal and increases the power of the generated processing light. Thereby, the processing of the electronic component 2 is performed. Then, when the processes of S37 and S38 are finished, the process moves to the next point and repeats this process, and then a series of control is finished.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a control process of the laser machining apparatus according to the second embodiment.
  • the feature of the control processing in FIG. 8 is that light generated in the electronic component 2 is detected only through the group of optical fibers 24 arranged in front of the processing light in the scanning direction. This control process is repeatedly executed by the control unit 31 at a predetermined cycle.
  • the number of groups i is set to 1 (S41), and observation light emitted from the optical fiber 25 is irradiated onto the electronic component 2 (S42).
  • it is determined whether or not the position of the i-th (i 1) group is ahead in the scanning direction of the processing light (S43). If it is determined that the position of the i-th group is not in front of the scanning direction, the process proceeds to S45 without detecting light through the optical fiber 24 of that group.
  • the light generated in the electronic component 2 is detected through the optical fiber 24 of the group (S44). And an adjacent target object is specified based on the characteristic of the detected light.
  • the control unit 31 transmits a control signal for reducing the irradiation power to the processing light source 3, and the processing light source 3 receives the control signal and weakens the power of the generated processing light.
  • the control unit 31 transmits a control signal for increasing the irradiation power to the processing light source 3, and the processing light source 3 receives the control signal and increases the power of the generated processing light. Thereby, the processing of the electronic component 2 is performed. Then, when the processes of S48 and S49 are finished, the series of control is finished. According to such a laser processing method, since only the adjacent object ahead in the scanning direction of the processing light is specified, the processing speed can be increased.
  • FIG. 9 is a schematic view showing a modification of the laser processing apparatus according to the second embodiment.
  • the detection unit 27 of the laser processing device 26 includes one detection element 28 and a mirror (optical path) that switches the optical path so that the light guided by the optical fiber 24 is incident on the detection element 28.
  • Change means 29 The mirror 29 is rotatably provided, and the light guided by the four groups of optical fibers 24 enters the detection element 28 in order.
  • the detection element 28 can detect light having a plurality of wavelengths including a wavelength of 445 nm and a wavelength of 660 nm.
  • the laser processing apparatus 26 having such a configuration can obtain the same effects as the laser processing apparatus 20 according to the second embodiment, can simplify the configuration of the detection unit 27, and can reduce the cost of the entire apparatus. It becomes possible to plan.
  • the processing light and the observation light may have the same wavelength.
  • the laser processing apparatus and the processing method used for electronic component processing have been described.
  • the laser processing apparatus and the laser processing method according to the present invention are not limited to the processing of electronic components, and are used for dental treatment and the like. Also applies.

Abstract

　レーザ加工装置１は、加工用光を発する加工用光光源３と、観察用光を発する観察用光発光部４と、電子部品２で生じる複数波長の光を導光する光ファイバ１９と、光ファイバ１９により導光される光を検出する検出部５と、加工用光発光部３の発光状態を制御する制御部３１とを備える。光ファイバ１９は、４つのグループに分けられ、加工用光を導光する光ファイバ１８を取り囲むように配置されている。この４つのグループに分けられた光ファイバ１９は、グループ毎に観察用光を電子部品２へと導光可能に形成されている。

Description

レーザ加工装置及びその加工方法
　本発明は、レーザ加工装置及びその加工方法に関する。
　従来、このような分野の技術として、例えば特許文献１に記載されたものがある。この文献に記載されたレーザ加工装置は、リードと基板のボンディングランドとの接合部に接合用光を発するレーザ光源と、判定用光を発するレーザ光源と、接合部の接合状態の良否を判定する判定装置と、リードの不良を認識するＣＣＤカメラとを備えている。そして、接合部に接合用光を照射した後に接合部に判定用光を照射し、その反射光及び輻射光を判定装置に受光し接合状態の良否判定を行い、更にＣＣＤカメラを介して不良のリードの認識を行うことで、実装信頼性の向上が図られている。
特開平５－３３５７３５号公報
　しかしながら、従来のレーザ加工装置では、接合部周辺に配置された隣接物体を特定する手段、隣接物体の種類に応じて接合用光の照射パワーを制御する手段等を設けていないので、隣接物体を誤って加工してしまう恐れがあり、加工精度の向上を図り難いという問題があった。
　本発明は、加工精度の向上を図ることができるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することを目的とする。
　本発明に係るレーザ加工装置は、加工対象物を加工用光で走査し加工するレーザ加工装置において、加工用光を発する第１の発光部と、第１の発光部から発せられる加工用光を加工対象物へと導光する第１の導光体と、加工対象物を観察するための観察用光を発する第２の発光部と、第２の発光部から発せられる観察用光を加工対象物へと導光する複数の第２の導光体と、加工対象物で生じる複数波長の光を導光する第３の導光体と、第３の導光体により導光される複数波長の光を検出する検出部と、検出部により検出された結果に基づき、第１の発光部の発光状態を制御する制御部と、を備え、第２の導光体は、少なくとも２つのグループに分けられ、且つグループ毎に第２の発光部から発せられる観察用光を加工対象物へと導光することを特徴とする。
　本発明に係るレーザ加工装置によれば、第２の導光体は、少なくとも２つのグループに分けられ、且つグループ毎に第２の発光部から発せられる観察用光を加工対象物へと導光するので、各グループから出射される観察用光の照射タイミングをずらすことによって、グループ毎に出射される観察用光により照射された物体をそれぞれ特定することができる。しかも、その特定した物体の位置はグループの配置位置に対応しているので、グループの配置位置に基づいて特定した物体の位置を容易に把握することができる。従って、特定した物体の種類に応じて加工用光の照射パワーを制御し、又は特定した物体の位置に応じて加工用光の照射時間を調整することにより、特定した物体を誤って加工することを確実に防止することができる。その結果、加工精度の向上を図ることが可能となる。
　本発明に係るレーザ加工装置において、第２の導光体は、４つのグループに分けられ、第１の導光体の出射端において、４つのグループに分けられた第２の導光体は、第１の導光体を取り囲むように、第１の導光体から出射される加工用光の走査方向に対し前後左右に配置されていること好適である。この場合には、加工領域の前後左右の位置に配置された物体をそれぞれ特定することができる。
　本発明に係るレーザ加工装置において、４つのグループに分けられた第２の導光体は、第２の発光部から発せられる観察用光を順番に加工対象物へと導光することが好適である。この場合には、加工領域の前後左右の位置に配置された物体を容易に特定することができる。
　本発明に係るレーザ加工装置は、加工対象物を加工用光で走査し加工するレーザ加工装置において、加工用光を発する第１の発光部と、第１の発光部から発せられる加工用光を加工対象物へと導光する第１の導光体と、加工対象物を観察するための観察用光を発する第２の発光部と、第２の発光部から発せられる観察用光を加工対象物へと導光する第２の導光体と、加工対象物で生じる複数波長の光を導光する複数の第３の導光体と、第３の導光体により導光される複数波長の光を検出する検出部と、検出部により検出された結果に基づき、第１の発光部の発光状態を制御する制御部と、を備え、第３の導光体は、少なくとも２つのグループに分けられ、且つグループ毎に加工対象物で生じる複数波長の光を導光することを特徴とする。
　本発明に係るレーザ加工装置によれば、第３の導光体は、少なくとも２つのグループに分けられ、且つグループ毎に加工対象物で生じる複数波長の光を導光するので、各グループの導光タイミングをずらすことによって、各グループの第３の導光体に対応する物体をそれぞれ特定することができる。しかも、その特定した物体の位置はグループの配置位置に対応しているので、グループの配置位置に基づいて特定した物体の位置を容易に把握することができる。従って、特定した物体の種類に応じて加工用光の照射パワーを制御し、又は特定した物体の位置に応じて加工用光の照射時間を調整することにより、特定した物体を誤って加工することを確実に防止することができる。その結果、加工精度の向上を図ることが可能となる。
　本発明に係るレーザ加工装置において、第３の導光体は、４つのグループに分けられ、第１の導光体の出射端において、４つのグループに分けられた第３の導光体は、第１の導光体を取り囲むように、第１の導光体から出射される加工用光の走査方向に対し前後左右に配置されていることが好適である。この場合には、加工領域の前後左右の位置に配置された物体をそれぞれ特定することができる。
　本発明に係るレーザ加工装置において、４つのグループに分けられた第３の導光体は、加工対象物で生じる複数波長の光を順番に導光することが好適である。この場合には、加工領域の前後左右の位置に配置された物体を容易に特定することができる。
　本発明に係るレーザ加工装置において、検出部は、第３の導光体のグループ毎に対応する検出素子を含むことが好適である。この場合には、光の検出精度を高めることができる。
　本発明に係るレーザ加工装置において、検出部は、１つの検出素子と、第３の導光体により導光される光を検出素子に入射させるための光路変更手段と、を含むことが好適である。この場合には、検出部の構成を簡単化することができ、装置全体コストの低減を図ることが可能となる。
　本発明に係るレーザ加工方法は、上述のレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法であって、第２の導光体の各グループを用いて、グループ毎に観察用光を加工対象物に照射する第１ステップと、加工対象物で生じる複数波長の光を検出し、検出した光の特性により照射対象を特定する第２ステップと、照射対象の特定結果に基づき、加工用光を制御して加工対象物を加工する第３ステップと、を備えることを特徴とする。
　この発明に係るレーザ加工方法によれば、第２の導光体の各グループを用いて、グループ毎に観察用光を加工対象物に照射することによって、加工領域周辺に配置される物体の種類及び位置を容易に特定することができる。そして、その特定した物体の種類に応じて加工用光の照射パワーを制御し、又は特定した物体の位置に応じて加工用光の照射時間を調整することにより、特定した物体を誤って加工することを確実に防止することができる。その結果、加工精度の向上を図ることが可能となる。
　本発明に係るレーザ加工方法において、第１ステップにおいて、加工用光の走査方向の前方に配置された第２の導光体のグループのみを用いて、加工対象物に観察用光を照射することが好適である。この場合には、加工用光の走査方向の前方に配置される物体だけを特定するので、加工速度の高速化を図ることができる。
　本発明に係るレーザ加工方法は、上述のレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法であって、加工対象物に観察用光を照射する第１ステップと、第３の導光体の各グループを用いて、加工対象物で生じる複数波長の光をグループ毎に検出し、検出した光の特性により照射対象を特定する第２ステップと、照射対象の特定結果に基づき、加工用光を制御して加工対象物を加工する第３ステップと、を備えることを特徴とする。
　この発明に係るレーザ加工方法によれば、第３の導光体の各グループを用いて、加工対象物で生じる複数波長の光をグループ毎に検出することによって、加工領域周辺に配置される物体の種類及び位置を容易に特定することができる。そして、その特定した物体の種類に応じて加工用光の照射パワーを制御し、又は特定した物体の位置に応じて加工用光の照射時間を調整することにより、特定した物体を誤って加工することを確実に防止することができる。その結果、加工精度の向上を図ることが可能となる。
　本発明に係るレーザ加工方法において、第２ステップにおいて、加工用光の走査方向の前方に配置された第３の導光体のグループのみを用いて、加工対象物で生じる複数波長の光を検出することが好適である。この場合には、加工用光の走査方向の前方に配置される物体だけを特定するので、加工速度の高速化を図ることができる。
　本発明によれば、加工精度の向上を図ることができるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供する。
図１は第１実施形態に係るレーザ加工装置の構成を示す概略図である。 図２（ａ）はバンドルファイバを示す断面図であり、図２（ｂ）は光ファイバのグループ分けを説明するための図である。 図３は光ファイバの各グループから出射される観察用光の照射タイミングを示す図である。 図４は第１実施形態に係るレーザ加工装置の制御処理を示すフローチャートである。 図５は第１実施形態に係るレーザ加工装置の制御処理を示すフローチャートである。 図６は第２実施形態に係るレーザ加工装置の構成を示す概略図である。 図７は第２実施形態に係るレーザ加工装置の制御処理を示すフローチャートである。 図８は第２実施形態に係るレーザ加工装置の制御処理を示すフローチャートである。 図９は第２実施形態に係るレーザ加工装置の変形例を示す概略図である。
　以下、添付図面を参照し本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
（第１実施形態）
　図１は第１実施形態に係るレーザ加工装置の構成を示す概略図である。レーザ加工装置１は、電子部品加工に用いられる装置であって、電子部品（加工対象物）２を加工するための加工用光を発する加工用光光源（第１の発光部）３と、電子部品２を観察するための観察用光を発する観察用光発光部（第２の発光部）４と、電子部品２で生じる複数波長の光を検出する検出部５と、加工用光発光部３の発光状態を制御する制御部３１とを備えている。
　加工用光光源３は、特定波長４０８ｎｍのレーザ光を出力する半導体レーザ素子を含んで構成されている。この加工用光光源３から発する加工用光は、加工用光光源３に光学的に接続される光ファイバ（第１の導光体）６によって電子部品２に導光される。
　観察用光発光部４は、電子部品２を観察する為の観察用光を発するものであって、中心波長が異なる２種類の光源を有し、波長４４５ｎｍのレーザ光を出力する４つの第１観察用光光源７と、波長６６０ｎｍのレーザ光を出力する４つの第２観察用光光源８とを含んで構成されている。４つの第１観察用光光源７は、４本の光ファイバ（第２の導光体）９に光学的に接続されている。また、４つの第２観察用光光源８は、４本の光ファイバ（第２の導光体）１０に光学的に接続されている。
　そして、これらの光ファイバ９，１０は、更に合波ユニット１１に接続されている。この合波ユニット１１は、光ファイバ９により導光されてきた波長４４５ｎｍの光と、光ファイバ１０により導光されてきた波長６６０ｎｍの光とを１対１で合波し、合波した光を４本の光ファイバ（第２の導光体）１２を介して電子部品２に出力する。
　検出部５は、波長によって受光感度の異なる第１の検出素子１３と第２の検出素子１４とを備えている。第１の検出素子１３は波長４４５ｎｍの光に対して高い受光感度をもち、第２の検出素子１４は波長６６０ｎｍの光に対して高い受光感度をもっている。第１の検出素子１３及び第２の検出素子１４は、それぞれ光ファイバ（第３の導光体）１５，１６と光学的に接続され、光ファイバ１５，１６により導光されてきた異なる波長の光強度を検出し、検出した結果を制御部３１に出力している。なお、検出部５は、それぞれ異なる中心波長の光を透過または反射させる光フィルタと、これら光フィルタを透過しまたはこれら光フィルタにより反射された異なる中心波長の光の強度をそれぞれ検出する複数の検出素子を備えていてもよい。あるいは、検出部５は、第３の導光体からこの検出素子への光路を波長に応じて分離したり切り替える光路変更手段と、それぞれの光路を進む光に対応した検出素子を備えていてもよい。
　制御部３１は、第１の検出素子１３と第２の検出素子１４により検出された結果に基づき、加工用光光源３の発光状態を制御している。また、制御部３１では、第１の検出素子１３と第２の検出素子１４により検出された波長４４５ｎｍの光強度と波長６６０ｎｍの光強度との比率を算出し、算出した値と判定閾値との比較を行うことによって、電子部品２上の物体を特定している。
　光ファイバ６の出射端において、光ファイバ６と光ファイバ１２とは束ねられ、バンドルファイバ１７を構成している。このように光ファイバ６，１２を束ねることにより、レーザ加工装置１を小型化することができると共に、装置の操作を容易に行うことができる。また、該バンドルファイバの先端に集光レンズ（図示せず）を設置するのも好適である。加工対象物との作動距離を大きく取ることができ、装置の操作を容易に行うことができる。
　図２（ａ）はバンドルファイバを示す断面図であり、（ｂ）は光ファイバのグループ分けを説明するための図である。図２（ａ）に示すように、バンドルファイバ１７は断面六角形状に形成され、その中央には、７本の光ファイバ（第１の導光体）１８が設けられ、光ファイバ１８の周囲には、３０本の光ファイバ（第２の導光体）１９が配列されている。この７本の光ファイバ１８は加工用光を導光するための光ファイバ６を構成し、３０本の光ファイバ１９は観察用光を導光するための光ファイバ１２を構成している。
　図２（ｂ）に示すように、３０本の光ファイバ１９は、４本の光ファイバ１２に対応し４つのグループに分けられている。第１グループは８本の光ファイバ１９から構成され、第２グループは７本の光ファイバ１９から構成され、第３グループは８本の光ファイバ１９から構成され、第４グループは７本の光ファイバ１９から構成されている。
　そして、４つのグループに分けられた光ファイバ１９は、グループ毎に観察用光を電子部品２へと導光可能に形成されている。例えば、この４つのグループに分けられた光ファイバ１９は、制御部３１の制御信号を受け、第１、第２、第３、第４グループの順番で観察用光を導光する。図３は、光ファイバの各グループから出射される観察用光の照射タイミングを示す図である。図３において、白抜き丸印で表されたのは光ファイバ１９から出射される観察用光を照射する状態であり、黒塗り丸印で表されたのは観察用光を照射しない状態である。
　また、図３において、矢印Ｆは加工用光の走査方向を示している。従って、第１、第２、第３、第４グループの光ファイバ１９は、走査方向Ｆに対しそれぞれ前方、後方、左側、右側に配置されることになる。図３（ａ）に示すように、光ファイバ１８によって導光されてきた加工用光で電子部品２を走査し加工しながら、第１グループの光ファイバ１９から出射される観察用光のみを所定時間に電子部品２に照射させる。次に、第１グループの光ファイバ１９から出射される観察用光の照射を止めて、第２グループの光ファイバ１９から出射される観察用光のみを所定時間に電子部品２に照射させる（図３（ｂ）参照）。
　続いて、第２グループの光ファイバ１９から出射される観察用光の照射を止めて、第３グループの光ファイバ１９から出射される観察用光のみを所定時間に電子部品２に照射させる（図３（ｃ）参照）。次に、第３グループの光ファイバ１９から出射される観察用光の照射を止めて、第４グループの光ファイバ１９から出射される観察用光のみを所定時間に電子部品２に照射させる（図３（ｄ）参照）。そして、このような操作は加工終了まで繰り返し行われる。
　以上のように構成されたレーザ加工装置では、光ファイバ１９は、４つのグループに分けられ、且つグループ毎に観察用光発光部４から発せられる観察用光を電子部品２へと導光するので、各グループから出射される観察用光を順番に導光させ電子部品２に照射することによって、グループ毎に出射される観察用光により照射された電子部品２上の物体（例えば金メッキが施された端子、錫メッキが施された端子、ガラスエポキシ基板）をそれぞれ特定することができる。
　しかも、その特定した物体の位置は光ファイバ１９のグループの配置位置に対応しているので、グループの配置位置に基づいて特定した物体の位置を容易に把握することができる。従って、特定した物体の種類に応じて加工用光の照射パワーを制御し、又は特定した物体の位置に応じて加工用光の照射時間を調整することが可能となる。例えば、加工用光を走査して金メッキが施された端子同士を半田（主成分：錫）で接合する場合、半田と金メッキ端子の境界を特定し、照射パワーを高めるということも可能である。このようにすれば、電子部品２を過剰に加熱することを防止することができ、加工精度や品質の向上を図ることが可能となる。
　次に、図４を参照して第１実施形態に係るレーザ加工装置１を用いたレーザ加工方法を説明する。図４は、第１実施形態に係るレーザ加工装置の制御処理を示すフローチャートである。この図４における制御処理は、制御部３１によって所定の周期で繰り返し実行される。
　初めに、グループ数ｉを１とし（Ｓ１１）、第ｉ（ｉ＝１）グループの光ファイバ１９から出射される観察用光が電子部品２に照射される（Ｓ１２）。次に、観察用光の照射によって電子部品２で生じた光の検出が行われる（Ｓ１３）。このとき、光ファイバ１５，１６と検出素子１３，１４を介し、電子部品２で生じた複数波長の光を検出し、検出した光の特性により加工領域に隣接した隣接対象物が特定される。
　続いて、元のグループ数ｉに１をプラスして、それをグループ数ｉとし（Ｓ１４）、そのグループ数ｉと基準値ｎとの比較が実施される（Ｓ１５）。グループ数ｉが基準値ｎより小さい場合に、処理がＳ１２に戻る。一方、グループ数ｉが基準値ｎより大きい場合に、隣接対象物が照射対象であるか否かの判断が実施される（Ｓ１６）。
　上述したレーザ加工装置１では、光ファイバ１９は４つのグループに分けられているので、基準値ｎを４とすれば、第１、第２、第３及び第４グループの光ファイバ１９から出射される観察用光の照射が順番に行われる。
　Ｓ１６の処理で隣接対象物が照射対象でないと判断された場合に、次のポイントに移動する途中で加工用光の照射パワーの低減が実施される（Ｓ１７）。このとき、制御部３１が加工用光光源３に照射パワーを低減する制御信号を送信し、加工用光光源３は、その制御信号を受信し、発生する加工用光のパワーを弱める。
　一方、隣接対象物が照射対象であると判断された場合に、次のポイントに移動する途中で加工用光の照射パワーの増強が実施される（Ｓ１８）。このとき、制御部３１が加工用光光源３に照射パワーを増強する制御信号を送信し、加工用光光源３は、その制御信号を受信し、発生する加工用光のパワーを強める。これによって、電子部品２の加工が行われる。そして、Ｓ１７、Ｓ１８の処理を終えたら、次のポイントへ移動してこの処理を繰り返した後、一連の制御を終了する。
　このようなレーザ加工方法によれば、光ファイバ１９の各グループを用いて、グループ毎に観察用光を電子部品２に照射することによって、加工領域の隣接対象物を容易に特定することができる。そして、その隣接対象物が照射対象であるか否かを判断し、判断の結果に応じて加工用光の照射パワーを増強したり、低減したりすることにより、隣接対象物を誤って加工することを確実に防止することができる。その結果、加工精度の向上を図ることが可能となる。
　以下、図５を参照してレーザ加工装置１を用いた別の加工方法を説明する。図５は第１実施形態に係るレーザ加工装置の制御処理を示すフローチャートである。この図５における制御処理の特徴は、加工用光の走査方向の前方に配置された光ファイバ１９のグループのみを用いて観察用光を照射することである。この制御処理は、制御部３１によって所定の周期で繰り返し実行される。
　初めに、グループ数ｉを１とし（Ｓ２１）、第ｉ（ｉ＝１）グループの位置が加工用光の走査方向の前方であるか否かの判断が行われる（Ｓ２２）。そして、グループの位置が走査方向の前方でないと判断された場合に、そのグループの光ファイバ１９から出射される観察用光の照射を行わずに、処理はＳ２５に進む。一方、グループの位置が走査方向の前方であると判断された場合に、そのグループの光ファイバ１９から出射される観察用光による照射が行われる（Ｓ２３）。
　次に、観察用光の照射によって電子部品２で生じた光の検出が行われる（Ｓ２４）。このとき、光ファイバ１５，１６と検出素子１３，１４を介し、電子部品２で生じた複数波長の光を検出し、検出した光の特性により隣接対象物が特定される。
　続いて、元のグループ数ｉに１をプラスして、それをグループ数ｉとし（Ｓ２５）、そのグループ数ｉと基準値ｎとの比較が実施される（Ｓ２６）。グループ数ｉが基準値ｎより小さい場合に、処理がＳ２２に戻る。一方、グループ数ｉが基準値ｎより大きい場合に、隣接対象物が照射対象であるか否かの判断が実施される（Ｓ２７）。
　Ｓ２７の処理で隣接対象物が照射対象でないと判断された場合に、次のポイントに移動する途中で加工用光の照射パワーの低減が実施される（Ｓ２８）。このとき、制御部３１が加工用光光源３に照射パワーを低減する制御信号を送信し、加工用光光源３は、その制御信号を受信し、発生する加工用光のパワーを弱める。
　一方、隣接対象物が照射対象であると判断された場合に、次のポイントに移動する途中で加工用光の照射パワーの増強が実施される（Ｓ２９）。このとき、制御部３１が加工用光光源３に照射パワーを増強する制御信号を送信し、加工用光光源３は、その制御信号を受信し、発生する加工用光のパワーを強める。これによって、電子部品２の加工が行われる。そして、Ｓ２８、Ｓ２９の処理を終えたら、一連の制御を終了する。このようなレーザ加工方法によれば、加工用光の走査方向の前方の隣接対象物のみを特定するので、加工速度の高速化を図ることができる。
（第２実施形態）
　次に、第２実施形態に係るレーザ加工装置２０について説明する。図６は第２実施形態に係るレーザ加工装置の構成を示す概略図である。第２実施形態に係るレーザ加工装置２０と第１実施形態との相違点は、電子部品２で生じる光を導光する光ファイバ（第３の導光体）２４が４つのグループに分けられることである。その他の構成は、上述したレーザ加工装置１と同等であるため、同一符号を付して重複説明を省略する。
　図６に示すように、検出部２１は、４つの検出素子２３を備えている。検出素子２３は、波長４４５ｎｍ及び波長６６０ｎｍを含む複数波長の光を検出するものである。この４つの検出素子２３は、４本の光ファイバ２４に光学的に接続されている。また、レーザ加工装置２０は、１つの観察用光光源（第２の発光部）２２を備えている。この観察用光光源２２は、白色光を発するハロゲンランプから構成されている。観察用光光源２２から発せられる観察用光は、光ファイバ（第２の導光体）２５を介して電子部品２に照射される。
　光ファイバ６の出射端において、光ファイバ６と光ファイバ２４とは束ねられ、バンドルファイバ３０を構成している。バンドルファイバ３０は第１実施形態に係るバンドルファイバ１７と同様な構成を有する。すなわち、電子部品２で生じる光を導光する光ファイバ２４は、４つのグループに分けられ、加工用光を導光する光ファイバ６を取り囲むように加工用光の走査方向に対し前後左右に配置されている。また、該バンドルファイバの先端に集光レンズ（図示せず）を設置するのも好適である。加工対象物との作動距離を大きく取ることができ、装置の操作を容易に行うことができる。
　この４つのグループに分けられた光ファイバ２４は、電子部品２で生じる複数波長の光を順番に導光可能に形成されている。例えば、４つのグループに分けられた光ファイバ２４と検出素子２３との間には、グループ毎に対応する開閉可能なマスクが設けられ、そのマスクの開閉によって、光ファイバ２４により導光された光が順次検出素子２３に入射されたり、または遮蔽される。
　このように構成されたレーザ加工装置２０では、光ファイバ２４、４つのグループに分けられ、且つグループ毎に電子部品２で生じる複数波長の光を導光するので、各グループの導光タイミングをずらすことによって、各グループの光ファイバ２４に対応する物体（例えば金メッキが施された端子、錫メッキが施された端子、ガラスエポキシ基板）をそれぞれ特定することができる。
　しかも、その特定した物体の位置は光ファイバ２４のグループの配置位置に対応しているので、グループの配置位置に基づいて特定した物体の位置を容易に把握することができる。従って、特定した物体の種類に応じて加工用光の照射パワーを制御し、又は特定した物体の位置に応じて加工用光の照射時間を調整することが可能となる。例えば、加工用光を走査して金メッキが施された端子同士を半田（主成分：錫）で接合する場合に、半田と金メッキ端子の境界を特定し、照射パワーを高めるということも可能である。このようにすれば、電子部品２を過剰加熱することを防止することができ、加工精度や品質の向上を図ることが可能となる。
　以下、図７を参照して第２実施形態に係るレーザ加工装置２０を用いたレーザ加工方法を説明する。図７は、第２実施形態に係るレーザ加工装置の制御処理を示すフローチャートである。この図７における制御処理は、制御部３１によって所定の周期で繰り返し実行される。
　初めに、グループ数ｉを１とし（Ｓ３１）、光ファイバ２５から出射される観察用光が電子部品２に照射される（Ｓ３２）。次に、観察用光の照射によって電子部品２で生じた光の検出が行われる（Ｓ３３）。このとき、第ｉ（ｉ＝１）グループの光ファイバ２４と検出素子２３を介し、電子部品２で生じた複数波長の光を検出し、検出した光の特性により加工領域に隣接した隣接対象物が特定される。
　続いて、元のグループ数ｉに１をプラスして、それをグループ数ｉとし（Ｓ３４）、そのグループ数ｉと基準値ｎとの比較が実施される（Ｓ３５）。グループ数ｉが基準値ｎより小さい場合に、処理がＳ３２に戻る。一方、グループ数ｉが基準値ｎより大きい場合に、隣接対象物が照射対象であるか否かの判断が実施される（Ｓ３６）。
　レーザ加工装置２０では、光ファイバ２４は４つのグループに分けられているので、例えば基準値ｎを４とすれば、第１、第２、第３及び第４グループの光ファイバ２４を介する光の検出が順番に行われる。
　Ｓ３６の処理で隣接対象物が照射対象でないと判断された場合に、次のポイントに移動する途中で加工用光の照射パワーの低減が実施される（Ｓ３７）。このとき、制御部３１が加工用光光源３に照射パワーを低減する制御信号を送信し、加工用光光源３は、その制御信号を受信し、発生する加工用光のパワーを弱める。
　一方、隣接対象物が照射対象であると判断された場合に、次のポイントに移動する途中で加工用光の照射パワーの増強が実施される（Ｓ３８）。このとき、制御部３１が加工用光光源３に照射パワーを増強する制御信号を送信し、加工用光光源３は、その制御信号を受信し、発生する加工用光のパワーを強める。これによって、電子部品２の加工が行われる。そして、Ｓ３７、Ｓ３８の処理を終えたら、次のポイントへ移動してこの処理を繰り返した後、一連の制御を終了する。
　このようなレーザ加工方法によれば、光ファイバ２４の各グループを介して、電子部品２で生じる光をグループ毎に検出することによって、加工領域の隣接対象物を容易に特定することができる。そして、その隣接対象物が照射対象であるか否かを判断し、判断の結果に応じて加工用光の照射パワーを増強したり、低減したりすることにより、隣接対象物を誤って加工することを確実に防止することができる。その結果、加工精度の向上を図ることが可能となる。
　以下、図８を参照してレーザ加工装置２０を用いた別の加工方法を説明する。図８は第２実施形態に係るレーザ加工装置の制御処理を示すフローチャートである。この図８における制御処理の特徴は、加工用光の走査方向の前方に配置された光ファイバ２４のグループのみを介して、電子部品２で生じる光を検出することである。この制御処理は、制御部３１によって所定の周期で繰り返し実行される。
　初めに、グループ数ｉを１とし（Ｓ４１）、光ファイバ２５から出射される観察用光が電子部品２に照射される（Ｓ４２）。次に、第ｉ（ｉ＝１）グループの位置が加工用光の走査方向の前方であるか否かの判断が行われる（Ｓ４３）。そして、第ｉグループの位置が走査方向の前方でないと判断された場合に、そのグループの光ファイバ２４を介する光の検出を行わずに、処理はＳ４５に進む。一方、第ｉグループの位置が走査方向の前方であると判断された場合に、そのグループの光ファイバ２４を介して電子部品２で生じた光の検出が行われる（Ｓ４４）。そして、検出した光の特性に基づいて、隣接対象物が特定される。
　続いて、元のグループ数ｉに１をプラスして、それをグループ数ｉとし（Ｓ４５）、そのグループ数ｉと基準値ｎとの比較が実施される（Ｓ４６）。グループ数ｉが基準値ｎより小さい場合に、処理がＳ４３に戻る。一方、グループ数ｉが基準値ｎより大きい場合に、隣接対象物が照射対象であるか否かの判断が実施される（Ｓ４７）。
　Ｓ４７の処理で隣接対象物が照射対象でないと判断された場合に、次のポイントに移動する途中で加工用光の照射パワーの低減が実施される（Ｓ４８）。このとき、制御部３１が加工用光光源３に照射パワーを低減する制御信号を送信し、加工用光光源３は、その制御信号を受信し、発生する加工用光のパワーを弱める。
　一方、隣接対象物が照射対象であると判断された場合に、次のポイントに移動する途中で加工用光の照射パワーの増強が実施される（Ｓ４９）。このとき、制御部３１が加工用光光源３に照射パワーを増強する制御信号を送信し、加工用光光源３は、その制御信号を受信し、発生する加工用光のパワーを強める。これによって、電子部品２の加工が行われる。そして、Ｓ４８、Ｓ４９の処理を終えたら、一連の制御を終了する。このようなレーザ加工方法によれば、加工用光の走査方向の前方の隣接対象物のみを特定するので、加工速度の高速化を図ることができる。
（変形例）
　次に、第２実施形態に係るレーザ加工装置２０の変形例について説明する。図９は第２実施形態に係るレーザ加工装置の変形例を示す概略図である。図９に示す変形例では、レーザ加工装置２６の検出部２７は、１つの検出素子２８と、光ファイバ２４により導光された光を検出素子２８に入射させるように、光路を切り替えるミラー（光路変更手段）２９とを含んで構成されている。ミラー２９は、回転自由に設けられ、４つのグループの光ファイバ２４により導光されてき光を順番に検出素子２８に入射させる。検出素子２８は、波長４４５ｎｍ及び波長６６０ｎｍを含む複数波長の光を検出可能なものである。
　このような構成を有するレーザ加工装置２６は、第２実施形態に係るレーザ加工装置２０と同様な効果が得られるほか、検出部２７の構成を簡単化することができ、装置全体のコスト低減を図ることが可能となる。
　本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、加工用光と観察用光の波長は同じでも良い。また、上記の実施形態では、電子部品加工に用いられたレーザ加工装置及び加工方法について説明したが、電子部品の加工に限らず、本発明に係るレーザ加工装置及びレーザ加工方法は歯科治療などにも適用される。
　１，２０，２６　レーザ加工装置
　２　電子部品（加工対象物）
　３　加工用光光源（第１の発光部）
　４　観察用光発光部（第２の発光部）
　５，２１，２７　検出部
　６，１８　光ファイバ（第１の導光体）
　９，１０，１２，１９，２５　光ファイバ（第２の導光体）
　１５，１６，２４　光ファイバ（第３の導光体）
　２２　観察用光光源（第２の発光部）
　２９　ミラー（光路変更手段）
　３１　制御部。

Claims (12)

  1. 　加工対象物を加工用光で走査し加工するレーザ加工装置において、
    　加工用光を発する第１の発光部と、
    　前記第１の発光部から発せられる加工用光を加工対象物へと導光する第１の導光体と、
    　加工対象物を観察するための観察用光を発する第２の発光部と、
    　前記第２の発光部から発せられる観察用光を加工対象物へと導光する複数の第２の導光体と、
    　加工対象物で生じる複数波長の光を導光する第３の導光体と、
    　前記第３の導光体により導光される複数波長の光を検出する検出部と、
    　前記検出部により検出された結果に基づき、前記第１の発光部の発光状態を制御する制御部と、を備え、
    　前記第２の導光体は、少なくとも２つのグループに分けられ、且つグループ毎に前記第２の発光部から発せられる観察用光を加工対象物へと導光することを特徴とするレーザ加工装置。
  2. 　前記第２の導光体は、４つのグループに分けられ、
    　前記第１の導光体の出射端において、４つのグループに分けられた前記第２の導光体は、前記第１の導光体を取り囲むように、前記第１の導光体から出射される加工用光の走査方向に対し前後左右に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
  3. 　４つのグループに分けられた前記第２の導光体は、前記第２の発光部から発せられる観察用光を順番に加工対象物へと導光することを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工装置。
  4. 　加工対象物を加工用光で走査し加工するレーザ加工装置において、
    　加工用光を発する第１の発光部と、
    　前記第１の発光部から発せられる加工用光を加工対象物へと導光する第１の導光体と、
    　加工対象物を観察するための観察用光を発する第２の発光部と、
    　前記第２の発光部から発せられる観察用光を加工対象物へと導光する第２の導光体と、
    　加工対象物で生じる複数波長の光を導光する複数の第３の導光体と、
    　前記第３の導光体により導光される複数波長の光を検出する検出部と、
    　前記検出部により検出された結果に基づき、前記第１の発光部の発光状態を制御する制御部と、を備え、
    　前記第３の導光体は、少なくとも２つのグループに分けられ、且つグループ毎に加工対象物で生じる複数波長の光を導光することを特徴とするレーザ加工装置。
  5. 　前記第３の導光体は、４つのグループに分けられ、
    　前記第１の導光体の出射端において、４つのグループに分けられた前記第３の導光体は、前記第１の導光体を取り囲むように、前記第１の導光体から出射される加工用光の走査方向に対し前後左右に配置されていることを特徴とする請求項４に記載のレーザ加工装置。
  6. 　４つのグループに分けられた前記第３の導光体は、加工対象物で生じる複数波長の光を順番に導光することを特徴とする請求項５に記載のレーザ加工装置。
  7. 　前記検出部は、前記第３の導光体のグループ毎に対応する検出素子を含むことを特徴とする請求項４～６のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
  8. 　前記検出部は、１つの検出素子と、前記第３の導光体により導光される光を前記検出素子に入射させるための光路変更手段と、を含むことを特徴とする請求項４～６のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
  9. 　請求項１に記載のレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法であって、
    　第２の導光体の各グループを用いて、グループ毎に観察用光を加工対象物に照射する第１ステップと、
    　加工対象物で生じる複数波長の光を検出し、検出した光の特性により照射対象を特定する第２ステップと、
    　照射対象の特定結果に基づき、加工用光を制御して加工対象物を加工する第３ステップと、
    を備えることを特徴とするレーザ加工方法。
  10. 　前記第１ステップにおいて、加工用光の走査方向の前方に配置された第２の導光体のグループのみを用いて、加工対象物に観察用光を照射することを特徴とする請求項９に記載のレーザ加工方法。
  11. 　請求項４に記載のレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法であって、
    　加工対象物に観察用光を照射する第１ステップと、
    　第３の導光体の各グループを用いて、加工対象物で生じる複数波長の光をグループ毎に検出し、検出した光の特性により照射対象を特定する第２ステップと、
    　照射対象の特定結果に基づき、加工用光を制御して加工対象物を加工する第３ステップと、
    を備えることを特徴とするレーザ加工方法。
  12. 　前記第２ステップにおいて、加工用光の走査方向の前方に配置された第３の導光体のグループのみを用いて、加工対象物で生じる複数波長の光を検出することを特徴とする請求項１１に記載のレーザ加工方法。
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