WO2012073931A1 - レーザ加工装置 - Google Patents

レーザ加工装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2012073931A1
WO2012073931A1 PCT/JP2011/077478 JP2011077478W WO2012073931A1 WO 2012073931 A1 WO2012073931 A1 WO 2012073931A1 JP 2011077478 W JP2011077478 W JP 2011077478W WO 2012073931 A1 WO2012073931 A1 WO 2012073931A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
laser beam
region
layer
workpiece
processing apparatus
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/077478
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
宇野　義幸
康寛 岡本
北田　良二
貴昭 日比
純 岡本
Original Assignee
Ｔｏｗａ株式会社
国立大学法人岡山大学
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ｔｏｗａ株式会社, 国立大学法人岡山大学 filed Critical Ｔｏｗａ株式会社
Publication of WO2012073931A1 publication Critical patent/WO2012073931A1/ja

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B23K26/0006—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring taking account of the properties of the material involved
    • 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
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • B23K2103/56—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26 semiconducting

Definitions

  • the present invention relates to a laser processing apparatus used for laser processing, and more specifically, to a workpiece including a first layer that forms a surface and a second layer that exists on the back side of the first layer.
  • the present invention relates to a laser processing apparatus for processing a workpiece by irradiating a laser beam from the side.
  • Patent Document 1 includes “a first layer (42, FIG. 2) made of, for example, copper and / or epoxy, and a second layer (44) made of a molding compound” (Detailed Description of the Invention of Patent Document 1)
  • a laser processing apparatus for cutting (processing) a workpiece is disclosed.
  • FIG. 3 shows the cutting area of one embodiment of the present invention.
  • the first laser beam (10) and the second laser beam (20) are supported by an IC package (which is supported by an XY stage (30)). 40) is arranged to illuminate the same horizontal plane,
  • the first laser beam (10) is generated by a 532 nm 50 W Nd: YAG laser source with a pulse repetition rate of up to 50 kHz.
  • the second laser beam (20) is generated by a 1064 nm Nd: YAG laser with a pulse duration of 7 ns
  • the IC package (40) is fixed to the XY stage (30) and is made of copper and / or epoxy
  • a first layer (42) comprising a material and a second layer (44) comprising a molding compound
  • a first laser beam (10) is applied on the substrate. Focusing to a first laser focus located on the first layer (42) of the laser beam (20) is emitted near the laser beam (10) and focused onto a second laser focus on the substrate.
  • This second focal point is offset from the first focal point in a direction opposite to the direction of movement of the substrate, and is located on the second layer (44)
  • the XY stage is predetermined at a predetermined speed.
  • a first laser beam (10) scans the first layer (42) along the track and carries the first package (40) moving along the track (from left to right in the figure).
  • a first kerf (142) is formed through the entire thickness of the layer (42), the second laser beam (20) being offset laterally downstream of the first laser beam.
  • IC packages are separated by two kerf (142, 144).
  • Patent Document 2 A patent application was filed for an invention related to the above (Patent Document 2).
  • Patent Document 2 discloses an “injection nozzle for injecting an assist gas sprayed onto a surface to be processed in laser processing for irradiating a surface of a workpiece with a laser beam to process the surface, and the assist gas
  • the flow path formed inside the injection nozzle through which the gas passes passes is a throttle part whose cross-sectional area decreases as it goes downstream, and the cross-sectional area increases as it goes downstream by receiving the assist gas that has passed through the throttle part.
  • an expansion portion that injects the assist gas at the portion is disclosed (Note that Patent Document 2 relates to The patent application was patented as patent 3789899.)
  • the entire disclosure of Patent Document 2 is incorporated herein by reference.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2003-37218 for example, paragraph numbers 0013 to 0015, FIG. 2, FIG. 3, etc. in the summary and detailed description of the invention
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-283845 for example, paragraph numbers 0001 to 0011, FIG. 1, FIG. 13 to FIG. 15 in the summary and detailed description of the invention, etc.
  • the first laser beam (10) scans the first layer (42) along the track and penetrates the entire thickness of the first layer (42). Forming a first kerf 142.
  • the second laser beam 20 is laterally displaced downstream of the first laser beam and is exposed (exposed at that time).
  • the two layers (44) are scanned along the track to form a second kerf (144) through the entire thickness of the second layer (44), so the IC package has two kerfs (142, 142, 144) ”(paragraph number 0015 in the detailed description of the invention of Patent Document 1) for this purpose, the second laser so as to coincide with the trajectory (track) of the first laser beam (10).
  • the beam (20) needs to be scanned downstream, In order to scan both the laser beam (10) and the second laser beam (20) along a predetermined track, there has been a problem that the degree of freedom of the shape of the track (track) to be cut is reduced (for example, It is not possible to freely select various curves as a trajectory (track) to be cut).
  • a workpiece including a first layer that forms a surface and a second layer that exists on the back surface side of the first layer is irradiated with a laser beam from the surface side to thereby process the workpiece.
  • the present invention provides a laser processing apparatus that can freely select various curves as a trajectory (track) without any limitation on the shape of a trajectory (track) for processing a workpiece. With the goal.
  • a laser processing apparatus includes a first layer that forms a surface and a second layer that exists on the back side of the first layer.
  • a first irradiation unit that irradiates a first region that surrounds the second region with a first laser beam suitable for the above processing.
  • This apparatus processes a workpiece by irradiating a workpiece including a first layer forming a surface and a second layer existing on the back side of the first layer from the surface side.
  • This is a laser processing apparatus.
  • the workpiece has a surface, and a laser beam is irradiated from the surface side.
  • the workpiece includes a first layer and a second layer on the back side of the first layer, and the surface of the workpiece (the surface on the side irradiated with the laser beam) is the surface of the first layer.
  • the second layer is formed on the back surface of the first layer (the surface opposite to the surface of the first layer constituting the surface of the workpiece).
  • Processing means that the shape of the workpiece is changed by melting or decomposing the workpiece by irradiating a laser beam.
  • the apparatus roughly includes an irradiating means and a moving means.
  • the irradiation means irradiates a laser beam from the surface side of the workpiece.
  • the moving means moves the workpiece relative to the irradiation means along the surface of the workpiece.
  • “moving the workpiece relative to the irradiation means” is sufficient if the workpiece is moved relative to the irradiation means, and the absolute position includes the irradiation means and the workpiece.
  • any of the three cases may be used.
  • an irradiation means has a 2nd irradiation means and a 1st irradiation means.
  • the second irradiation means irradiates the second region on the surface of the first layer with a second laser beam suitable for processing the second layer.
  • the first irradiation means irradiates the first region of the first layer surrounding the second region with a first laser beam suitable for processing the first layer. That is, the second laser beam suitable for the processing of the second layer is irradiated to the second region, and the first laser beam suitable for the processing of the first layer is irradiated to the first region surrounding the second region.
  • the first layer is melted or decomposed (hereinafter referred to as “melting”) and removed by irradiation with the first laser beam.
  • the layer is exposed. Accordingly, while the second laser beam is applied to the second region and the first laser beam is applied to the first region surrounding the second region, the moving unit applies the workpiece to the irradiation unit.
  • the second laser beam is irradiated to the second layer exposed by removing the first layer by irradiation of the first laser beam, and the second layer is melted or the like. Removed.
  • the first region surrounds the second region, the first region exists in any direction along the surface of the workpiece as viewed from the second region, so that the workpiece is directed to the irradiation means with respect to the workpiece.
  • the second layer is exposed to the second layer by exposing the second layer in the second region irradiated with the second laser beam, regardless of the direction of movement along the surface of the second layer. Processing by the apparatus is realized. As described above, in this apparatus, by irradiating the first laser beam to the first region surrounding the second region to be irradiated with the second laser beam suitable for processing the second layer, the workpiece is applied to the irradiation means.
  • the second layer is exposed in the second region irradiated with the second laser beam, so that the second laser beam is exposed on the second layer.
  • a locus (track) is obtained without being limited to the shape of the locus (track) for machining the workpiece by allowing the second laser beam to scan along the locus (track) for machining the workpiece.
  • Various curves can be freely selected and processed freely.
  • the width of the single first area existing outside the second area in the first area is substantially equal in any direction along the surface of the workpiece (hereinafter referred to as “equal width main apparatus”). It may be said.
  • the workpiece when the first region exists in any direction along the surface of the workpiece as viewed from the second region, the workpiece is in any direction along the surface of the workpiece with respect to the irradiation means. Even if it is moved relatively in the direction, the second layer is exposed in the second region irradiated with the second laser beam, so that the second layer is irradiated with the second laser beam and the processing by this apparatus is realized. .
  • region shall be substantially equal about any direction along the surface of a to-be-processed object.
  • the removal of the first layer by the first laser beam is performed in the same manner regardless of the direction along the surface of the workpiece that relatively moves the workpiece, so that the relative movement direction of the workpiece with respect to the irradiation means is determined. Regardless, the processing from the first layer to the second layer can be performed reliably (because the moving direction is not limited, the shape of the trajectory (track) for processing the workpiece is high, and the curve processing is also free. It can be carried out.).
  • regions is a semi-straight line (a line which extends radially from this centroid position) as an end point.
  • the width of the single first region is substantially equal in any direction along the surface of the workpiece, which means that the distances related to any half line are also substantially equal.
  • the outer edge line of the first region and the outer edge line of the second region are formed in concentric circles centering on the same point existing on the surface of the first layer, and the first region is formed in the entire area between the two outer edge lines. It may be irradiated with a laser beam. In this way, the outer edge line of the first region and the outer edge line of the second region are formed in a concentric circle centered on the same point, and the entire area between both outer edge lines (the outer edge line of the first region and the outer edge line of the second region).
  • the width (same as the radial difference between concentric circles) irradiated with the first laser beam is always always the same regardless of the relative movement direction of the workpiece with respect to the irradiation means.
  • the removal of the first layer by the first laser beam is performed in the same way regardless of the relative movement direction, and the processing from the first layer to the second layer can be performed more reliably. (Because the moving direction does not matter, the degree of freedom of the shape of the trajectory (track) for processing the workpiece is high, and curve processing can also be performed freely.)
  • the first area may overlap at least a part of the second area.
  • the first region irradiated with the first laser beam overlaps at least part of the second region irradiated with the second laser beam (part or all of the second region), so that the second laser beam is irradiated.
  • At least a part of the second region (a part or all of the second region) is irradiated with the first laser beam (note that since the first region surrounds the second region, at least a part of the second region (the first region)
  • the first region that overlaps part or all of the two regions is a part of the first region).
  • the first layer is formed in the second region irradiated with the second laser beam by irradiating at least a part of the second region (a part or the whole of the second region) with the first laser beam.
  • the removal of the first layer by the first laser beam is incomplete or when the first layer is removed by the first laser beam, unnecessary materials such as sputtering
  • such a residue may be removed by the first laser beam applied to at least a part of the second region (a part or the whole of the second region).
  • the entire first region may be irradiated with the first laser beam.
  • the apparatus further includes an injection nozzle for injecting an assist gas sprayed onto the workpiece, and the first laser beam and the second laser beam pass through the assist gas injection port of the injection nozzle and irradiate the workpiece. It may be done.
  • an injection nozzle for injecting an assist gas to the workpiece is disposed in order to remove the melt of the workpiece and effectively perform the machining.
  • the injection nozzle is provided with an assist gas injection port for injecting an assist gas to the workpiece, and the first laser beam and the second laser beam are emitted toward the workpiece from the assist gas injection port.
  • the apparatus can be made compact as compared with the case where the optical paths of the first laser beam and the second laser beam are secured separately from the assist gas injection nozzle.
  • an object (outgas, dross, etc.) generated by processing the first laser beam and the second laser beam can be simultaneously efficiently blown away by the assist gas ejected from one assist gas ejection port.
  • the irradiation unit may be capable of changing the relative position of the first region with respect to the second region while irradiating the first laser beam and the second laser beam.
  • the first layer is removed by the first laser beam irradiated to the first region, whereby the second layer is exposed in the second region irradiated with the second laser beam, and the second laser beam is
  • the two layers are irradiated and processing by this apparatus is realized.
  • it is important that the first layer is successfully removed by the time the workpiece reaches the second region irradiated with the second laser beam.
  • the irradiation time of the first laser beam until the workpiece arrives may be adjusted, or the output of the first laser beam may be adjusted.
  • the irradiation time of the first laser beam until the workpiece reaches the second region is, specifically, the relative movement of the workpiece along the surface of the workpiece with respect to the irradiation device.
  • the moving speed of the first region may be adjusted, or the relative position of the first region with respect to the second region may be changed while irradiating the first laser beam and the second laser beam. For example, if the width of the irradiated portion of the first laser beam until the workpiece reaches the second region out of the width of the single first region existing outside the second region in the first region, If the irradiation time is increased and the width is decreased, the irradiation time can be reduced.
  • the irradiating means has a passage opening through which one of the first laser beam and the second laser beam passes along a predetermined optical path, and is incident from a direction different from the optical path.
  • it may have a reflecting mirror that reflects the other beam along the optical path (hereinafter referred to as “reflecting mirror apparatus”).
  • reflecting mirror apparatus By using such a reflecting mirror, one of the first laser beam and the second laser beam along a predetermined optical path is allowed to pass through the passing aperture of the reflecting mirror, and the reflecting surface of the reflecting mirror (It may be a concave surface formed in a donut shape around the passage opening.)
  • the other beam incident from a direction different from the predetermined optical path is along the predetermined optical path.
  • one beam along the predetermined optical path and the other beam incident from a direction different from the predetermined optical path can be successfully irradiated along the predetermined optical path.
  • the workpiece can be successfully irradiated with the first laser beam and the second laser beam generated from different sources having different wavelengths along the same optical path.
  • the first laser beam is the other beam
  • the second region is irradiated with the first laser beam and the second laser beam by displacing the reflecting surface of the reflecting mirror with respect to the optical path. It may be possible to change the relative position of the first region with respect to.
  • the other beam reflected by the reflecting surface of the reflecting mirror is the first laser beam
  • the one beam passing through the passing aperture of the reflecting mirror along the predetermined optical path is the second laser beam
  • the first region with respect to the second region (second laser beam passing through the passage opening) is irradiated with the first laser beam and the second laser beam.
  • the relative position of the region (the first laser beam reflected by the reflecting surface) can be changed well.
  • the one beam generating means for irradiating the one beam has a condensing lens that refracts the one beam before passing through the passage opening, and the one beam is condensed. It may be the one in which the ratio of the other beam absorbed by the condenser lens is larger than the ratio absorbed by the lens (hereinafter referred to as “lens absorption ratio difference main device”). In order to process a workpiece by irradiating the workpiece with a laser beam, it is usually necessary to focus the laser beam near the surface of the workpiece.
  • One of the first laser beam and the second laser beam can be reflected and collected by the reflecting surface of the reflecting mirror in the reflecting mirror main apparatus, while the other beams are collected by a condensing lens (reflecting mirror).
  • the other beam is positioned upstream of the other beam, and the other beam passes through the condenser lens and then passes through the aperture of the reflecting mirror.
  • the absorption rates of the first laser beam and the second laser beam by the condenser lens are different, the beam that is likely to be absorbed by the condenser lens is reflected along the predetermined optical path by the reflecting surface of the reflecting mirror and condensed.
  • the method (which prevents the beam that is easily absorbed by the condenser lens from passing through the condenser lens) can reduce the absorption loss due to the condenser lens. That is, of the first laser beam and the second laser beam, the beam that is easily absorbed by the condenser lens is the other beam (reflected and condensed by the reflecting surface of the reflecting mirror) and absorbed by the condenser lens.
  • the difficult beam may be the one beam (condensed by a condensing lens and passed through the passage opening of the reflecting mirror). In this case, the rate at which the other beam is absorbed by the condenser lens is greater than the rate at which the one beam is absorbed by the condenser lens.
  • the “ratio at which the beam is absorbed by the condenser lens” is the intensity at which the beam is incident on the condenser lens, and the intensity after the beam passes through the condenser lens (the intensity emitted from the condenser lens). Assuming I1, the ratio is represented by (I0-I1) / I0.
  • the first layer may be formed of a resin material, and the first laser beam may be the other beam.
  • the first layer is a resin material
  • a laser beam (absorbed by the resin material and generates heat) suitable for processing the resin material layer (first layer) is used as the first laser beam. Since the laser beam suitable for processing such a resin material layer is normally easily absorbed by the condensing lens, it may be the other beam (reflected and condensed by the reflecting surface of the reflecting mirror). .
  • the other beam may not pass through the lens.
  • Lens Absorption Ratio Difference the beam that is easily absorbed by the lens is the other beam, and is reflected and collected by the reflecting surface of the reflecting mirror. At this time, if the other beam is only reflected by the reflecting surface of the reflecting mirror and condensed, it is possible to prevent the beam that is easily absorbed by the lens from being absorbed by the lens and lost.
  • FIG. 1 It is a conceptual sectional view showing a laser processing device (this device) concerning one embodiment of the present invention. It is sectional drawing which shows the cross section of the LED package (workpiece) which this apparatus processes. It is a figure which shows the irradiation state of the resin cutting
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 4. It is a figure explaining the relative position change of the resin cutting laser beam L1 irradiation area
  • FIG. 8 is a bottom view of the reflecting mirror of FIG.
  • FIG. 8 is a plan view and an arrow C view of the third dichroic mirror of FIG. 7 that can be seen by arrows B and C (from above and from a direction perpendicular to the reflecting surface).
  • it is the schematic which shows the control structure of the laser processing apparatus.
  • FIG. 1 is a conceptual sectional view showing a laser processing apparatus (present apparatus) 11 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a sectional view showing an LED package 101 (workpiece) processed by the apparatus 11.
  • the LED package 101 which is a workpiece, includes a flat ceramic substrate 103 and a silicone resin layer 105 formed in close contact with the surface 103a of the ceramic substrate 103, and the back surface of the LED package 101.
  • 101b is formed on the back surface of the ceramic substrate 103, and the surface 101a of the LED package 101 is formed on the surface of the silicone resin layer 105.
  • the material of the ceramic substrate 103 include alumina (Al 2 O 3 ) and aluminum nitride (AlN).
  • the LED package 101 is regularly provided with LED chips (light emitting diode chips, not shown) on the surface 103a of the ceramic substrate 103, and the individual LED chips. Is sealed (resin-sealed) by the silicone resin layer 105. 1 and 2 show a cross section where no LED chip is present.
  • the apparatus 11 is used for cutting and separating a composite member having two layers such as an LED package 101, for example. Note that, by cutting the LED package 101 shown in FIG. 2, individual LED devices having one or a plurality of LED chips are manufactured.
  • a convex lens or the like is formed on the silicone resin layer 105.
  • the thickness of the ceramic substrate 103 and the thickness of the silicone resin layer 105 can be considered depending on the future development of the LED device.
  • the thickness of the ceramic substrate 103 is about 0.3 to 0.8 mm
  • the thickness of the silicone resin layer 105 is several mm or less, and practically 1 mm or less.
  • the LED package 101 has a back surface 101b on the upper surface of a support stage 201 (including a so-called movable table, moving stage, etc.) that can freely move along the X axis, the Y axis, and the Z axis, which are three orthogonal axes. It is detachably attached to the support stage 201 by a jig (not shown) so that the support stage 201 is held in close contact.
  • the X axis and the Z axis are indicated by arrows, but the Y axis is perpendicular to the plane of FIG. For this reason, the LED package 101 can be freely moved by moving the support stage 201 along the X axis, the Y axis, and the Z axis.
  • the apparatus 11 roughly includes first generation means 31 that irradiates a resin cutting laser beam L1 (specifically, a CO 2 laser beam) that is a laser beam suitable for cutting the silicone resin layer 105 of the LED package 101.
  • a laser beam source may be included
  • second generation means 51 for irradiating a ceramic cutting laser beam L2 (specifically, a fiber laser beam) which is a laser beam suitable for cutting the ceramic substrate 103 of the LED package 101.
  • Which may include a laser beam source
  • observation means 71 which may include a detector
  • the first generation means 31 reflects a resin cutting laser beam generator 33 that generates a resin cutting laser beam L1 suitable for cutting the silicone resin layer 105, and a resin cutting laser beam L1 generated by the resin cutting laser beam generator 33. And a mirror driving device 37 for driving the reflecting mirror 35.
  • the resin cutting laser beam L1 generated by the resin cutting laser beam generator 33 is a CO 2 laser beam having a wavelength of about 9 to 11 ⁇ m.
  • the spot diameter and energy of the resin cutting laser beam L1 vary greatly depending on the processing conditions and the oscillation mode.
  • the spot diameter may be about 20 ⁇ m to 1 mm, and the energy may be about several hundred watts.
  • the resin cutting laser beam L1 generated by the resin cutting laser beam generator 33 travels along the X-axis direction and is reflected by the reflecting mirror 35 in the Z-axis direction (direction toward the LED package 101).
  • the resin cutting laser beam L1 focuses on the surface 101a of the silicone resin layer 105 or the inside of the silicone resin layer 105.
  • focusing on the present application document means that the spot diameters of the resin cutting laser beam L1 and the ceramic cutting laser beam L2 are minimized at a point to be processed on the workpiece.
  • the position of the focal point in the Z-axis direction can be appropriately controlled by optical means or driving of the support stage 201. In FIG.
  • the relationship between the direction in which the reflecting mirror 35 is rotated and the relative position between the resin cutting laser beam L1 and the ceramic cutting laser beam L2 is as follows.
  • the mirror driving device is driven to rotate the reflecting mirror 35 in a direction in which the reflecting surface 35 s of the reflecting mirror 35 can be seen (that is, to turn the reflecting mirror surface toward the front side).
  • the center of the resin cutting laser beam L1 moves in the ⁇ Y direction with respect to the center of the ceramic cutting laser beam L2.
  • the mirror driving device is driven to rotate the reflecting mirror 35 in a direction in which the surface opposite to the reflecting surface 35s of the reflecting mirror 35 can be seen (that is, rotate the reflecting mirror surface toward the back side). Move).
  • the center of the resin cutting laser beam L1 moves in the + Y direction with respect to the center of the ceramic cutting laser beam L2.
  • the reflecting mirror 35 When viewed along the Z-axis direction from the LED package 101 side, the reflecting mirror 35 has a second circle in which an opening 35h that looks like a first circle is formed (the centers of the first circle and the second circle are substantially the same).
  • the reflecting surface 35s (concave surface) is visible, and the opening 35h allows a ceramic cutting laser beam L2 to be described later to pass in the direction toward the LED package 101.
  • the mirror driving device 37 includes a motor, for example, and can freely drive the reflecting mirror 35.
  • FIG. 1 shows an example in which the reflecting mirror 35 is driven by one axis. Not limited to this, the reflecting mirror 35 can be driven by a plurality of axes.
  • the second generation means 51 includes a ceramic cutting laser beam generator 53 that generates a ceramic cutting laser beam L2 (for example, a fiber laser beam) suitable for cutting the ceramic substrate 103, and a ceramic generated by the ceramic cutting laser beam generator 53.
  • a light guide cable (optical fiber) 54 that guides the cutting laser beam L2, a collimator 55 that radiates the ceramic cutting laser beam L2 guided by the light guiding cable 54 in parallel while adjusting the optical axis, and a ceramic cutting laser beam emitted by the collimator 55.
  • L2 includes a condenser lens 57 that refracts the L2 so as to focus on the vicinity of the surface 101a of the LED package 101.
  • the fiber laser is a kind of solid-state laser and is a general term for lasers using an optical fiber as a medium.
  • fiber laser There are two types of fiber laser: CW oscillation and pulse oscillation. The former is often used for cutting and welding with a high output, and the latter is often used for micromachining and marking with a low output.
  • a general fiber laser uses a rare earth doped fiber as an amplifier, and the optical path is entirely composed of an optical fiber.
  • a Yb fiber laser, an Nd fiber laser, or the like can be suitably used.
  • rare earth-doped fibers have transition lines at various wavelengths of 3 ⁇ m or less, and examples of Yb fiber lasers that can generate a laser beam with a wavelength of about 1 ⁇ m can be given.
  • the ceramic cutting laser beam L2 radiated in parallel by the collimator 55 passes through a second dichroic mirror 77 (which passes the ceramic cutting laser beam L2) described later before reaching the condenser lens 57.
  • the ceramic cutting laser beam L2 refracted by the condenser lens 57 passes through the opening 35h of the reflecting mirror 35 described above.
  • the ceramic cutting laser beam L2 focuses on the surface 103a of the ceramic substrate 103 or the inside of the ceramic substrate 103.
  • the ceramic cutting laser beam L2 in addition to the fiber laser beam, for example, a YAG laser beam, a YVO 4 laser, or the like can be used.
  • Q-SW oscillation which is pulse oscillation
  • the spot diameter may be about 10 to 100 ⁇ m and the energy may be 50 ⁇ J to 1 J / Pulse.
  • a continuous wave by continuous oscillation can be used for the fiber laser beam.
  • An observation means 71 including a detector includes a CCD camera 72, an imaging lens 73 that forms an image on the CCD camera 72, a band-pass filter 74 that transmits only light in a specific range of wavelengths suitable for illumination, and an LED package.
  • An observation illuminator 76 that illuminates the surface 101a of 101 (including the exposed surface of the silicone resin layer 105, the surface 103a / exposed surface of the ceramic substrate 103, etc., as necessary);
  • a first dichroic mirror 75 that reflects illumination light and passes imaging light to the CCD camera 72, and a second dichroic mirror 77 that reflects visible light and passes the ceramic cutting laser beam L2 are provided. .
  • the illumination light from the observation illuminator 76 is reflected by the first dichroic mirror 75 and the second dichroic mirror 77 to illuminate the surface 101a of the LED package 101.
  • the surface 101 a illuminated by the illumination light is reflected on the CCD camera 72 by the imaging lens 73 after the reflected light from the second dichroic mirror 77 sequentially passes through the first dichroic mirror 75 and the band pass filter 74. And observed. In this way, laser processing can be performed while observing the surface 101 a of the LED package 101 through the CCD camera 72.
  • the injection nozzle 91 for injecting assist gas is arrange
  • the injection nozzle 91 is a nozzle for injecting the assist gas from the assist gas injection port 93 and has a substantially hollow truncated cone shape.
  • the injected assist gas is used to irradiate the LED package 101 with the resin cutting laser beam L1 and the ceramic cutting laser beam L2 to cut the LED package 101, and unnecessary matter generated from the LED package 101 (for example, melting of the LED package 101). Blow away things).
  • Such an injection nozzle 91 is already often used in a laser processing apparatus. For example, a nozzle described in FIG. 2, FIG. 4, FIG. 5, etc. of Japanese Patent No. 3789899 can be used.
  • An assist gas pipe (not shown) is connected to the injection nozzle 91. Then, the pressurized assist gas is supplied to the injection nozzle 91, so that the assist gas is vigorously sprayed from the assist gas injection port 93 toward the surface 101a of the LED package 101.
  • the assist gas injection port 93 also allows the resin cutting laser beam L1 and the ceramic cutting laser beam L2 to pass therethrough, so that the resin cutting laser beam L1 and the ceramic cutting laser beam L2 are irradiated onto the surface 101a of the LED package 101. Since the assist gas is injected toward the surface 101a of the LED package 101 while being irradiated with the resin cutting laser beam L1 and the ceramic cutting laser beam L2, laser processing (here, cutting) can be performed effectively.
  • FIGS. 3A to 3C are views showing irradiation states of the resin cutting laser beam L1 and the ceramic cutting laser beam L2 irradiated on the surface 101a of the LED package 101 (here, a plane perpendicular to the Z axis in FIG. 1).
  • FIG. 3A is a diagram showing an actual irradiation state of the resin cutting laser beam L1 and the ceramic cutting laser beam L2 irradiated on the surface 101a of the LED package 101, and FIG. Of these, the portion irradiated only with the resin cutting laser beam L1 is shown, and FIG. 3C shows the portion irradiated with only the ceramic cutting laser beam L2 among those shown in FIG. 3A.
  • FIGS. 3A to 3C the irradiation state of the resin cutting laser beam L1 and the ceramic cutting laser beam L2 applied to the surface 101a of the LED package 101 will be described.
  • the irradiation regions are hatched so that the irradiation states of the resin cutting laser beam L1 and the ceramic cutting laser beam L2 can be easily understood.
  • the resin-cutting laser beam L1 is a region surrounding the circle with the radius r2 of the center C2 in the circle with the radius r1 of the center C1 existing on the surface 101a (the shape obtained by removing the circle with the radius r2 from the circle with the radius r1.
  • the area is irradiated. That is, the resin-cutting laser beam L1 is applied to a region having a shape (hereinafter referred to as “annular ring”) in plan view of the torus.
  • the ceramic cutting laser beam L2 is applied to a circular region having a radius r2 (where r2 ⁇ r1) of the center C2 existing on the surface 101a.
  • the resin cutting laser beam L1 and the ceramic cutting laser beam L2 are irradiated concentrically on the surface 101a so that the center C1 and the center C2 existing on the surface 101a coincide with each other and become a point C which is one point shown in FIG. 3A. Therefore, the width of the region T irradiated with the resin cutting laser beam L1 outside the ceramic cutting laser beam L2 irradiation region is the same in all directions (specifically, (r1-r2)). Yes. Actually, the resin-cutting laser beam L1 has a small intensity distribution even in the region inside the circle having the radius r2.
  • the diameter of the opening 35h of the reflecting mirror 35, the curvature of the reflecting surface 35s, the size of the region irradiated with the resin cutting laser beam L1 on the reflecting surface 35s, and the like can be changed.
  • the resin cutting laser beam L1 can be irradiated with being overlapped on at least a part of the irradiation region of the ceramic cutting laser beam L2.
  • the resin cutting laser beam L1 may be irradiated to the entire area of the ceramic cutting laser beam L2 irradiation region.
  • the resin cutting laser beam L1 applied to the LED package 101 causes the silicone resin layer 105 to be thermally decomposed. Further, the ceramic cutting laser beam L2 applied to the LED package 101 melts the ceramic substrate 103 or the like. A substance generated by thermal decomposition or melting of the LED package 101 is blown off and removed by the assist gas sprayed from the assist gas spray port 93 of the spray nozzle 91 toward the surface 101a. With these, the LED package 101 can be cut.
  • FIG. 4 is a plan view showing the LED package 101 being cut by the apparatus 11 (showing the injection nozzle 91 viewed from the assist gas injection port 93 side), and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. FIG. With reference to FIG.4 and FIG.5, the cutting process of the LED package 101 by this apparatus 11 is demonstrated.
  • the resin-cutting laser beam L1 and the ceramic-cutting laser beam L2 are applied to the concentric ring and the circular region, respectively, toward the surface 101a.
  • the support stage 201 is moved so as to move in the arrow M direction in FIGS. 4 and 5 with respect to the resin cutting laser beam L1 and the ceramic cutting laser beam L2.
  • the moving direction (arrow M) is the same direction as the Y-axis described above.
  • the LED package 101 is irradiated with a resin cutting laser beam L1 and a ceramic cutting laser beam L2 from the surface 101a side.
  • the silicone resin layer 105 is thermally decomposed by the resin cutting laser beam L1.
  • the thermally decomposed silicone resin layer 105 is blown off by the assist gas injected from the assist gas injection port 93 of the injection nozzle 91 toward the surface 101a.
  • the silicone resin layer 105 is removed.
  • the ceramic substrate 103 is exposed by removing the silicone resin layer 105 by the resin cutting laser beam L1.
  • the ceramic substrate 103 is melted by irradiating the exposed ceramic substrate 103 with the ceramic cutting laser beam L2. And the substance produced
  • the removal of the silicone resin layer 105 and the ceramic substrate 103 by the resin cutting laser beam L1 and the ceramic cutting laser beam L2 moves the LED package 101 in the arrow M direction with respect to the resin cutting laser beam L1 and the ceramic cutting laser beam L2. Accordingly, the ceramic cutting laser beam L2 is sequentially generated along a locus (track) irradiated to the LED package 101. Thereby, a dividing groove 105d of the silicone resin layer 105 formed by the resin cutting laser beam L1 and a dividing groove 103d of the ceramic substrate 103 formed by the ceramic cutting laser beam L2 are formed. The LED package 101 is cut through the steps so far.
  • the support stage 201 can be appropriately moved along the X axis and the Y axis while maintaining the state of FIG. 3A. Thereby, the LED package 101 can be cut along a curve in a plan view.
  • the mirror driving device 37 (see FIG. 1) rotates the reflecting mirror 35 forward and backward at a predetermined angle, thereby irradiating the resin cutting laser beam L1 and the ceramic cutting laser beam L2 with the ceramic cutting laser.
  • the relative position of the irradiation region of the resin cutting laser beam L1 with respect to the irradiation region of the beam L2 is changed.
  • FIG. 6A to 6C are views for explaining the relative position change of the resin cutting laser beam L1 irradiation region with respect to the ceramic cutting laser beam L2 irradiation region by the mirror driving device 37 (shown from the same position as in FIG. 3A). )
  • FIG. 6B shows a state similar to FIG. 3A. Specifically, the resin cutting laser beam L1 and the ceramic cutting laser beam L2 are irradiated concentrically so that the center C1 and the center C2 are at the same point C. .
  • FIG. 6A shows a state in which the mirror driving device 37 is driven and the reflecting mirror 35 is rotated in the forward direction from the state of FIG. 6B.
  • the center C1 of the resin cutting laser beam L1 moves in the direction opposite to the moving direction (arrow M direction) of the LED package 101 compared to the center C2 of the ceramic cutting laser beam L2. Yes.
  • the resin cutting laser beam L1 until the LED package 101 reaches the irradiation region of the ceramic cutting laser beam L2 as compared with the case where the state of FIG. 6B is fixed and irradiated.
  • the irradiation time can be increased.
  • FIG. 6C shows a state where the mirror driving device 37 is driven and the reflecting mirror 35 is rotated in the reverse direction (the reverse direction to FIG. 6A) from the state of FIG. 6B.
  • the center C1 of the resin cutting laser beam L1 moves in the same direction as the movement direction (arrow M direction) of the LED package 101 compared to the center C2 of the ceramic cutting laser beam L2. Yes.
  • the resin cutting laser beam L1 until the LED package 101 reaches the irradiation region of the ceramic cutting laser beam L2 as compared with the case where the state of FIG. 6B is fixed and irradiated.
  • the irradiation time can be shortened.
  • the resin cutting laser beam L1 is scanned in the Y-axis direction in the irradiation region of the ceramic cutting laser beam L2. Can be made. By repeating this scanning, it is substantially possible to periodically irradiate the resin packaged laser beam L1 to the LED package 101 which is a workpiece. Therefore, it becomes possible to irradiate the LED package with low energy for a long time with respect to the resin-cutting laser beam L1 as compared with the method of irradiating with high energy for a short time.
  • the assist gas injection port 93 can be a long hole along the scanning direction.
  • the support stage 201 shown in FIG. 1 is appropriately rotated (rotated) in the ⁇ direction.
  • the width of the portion where the silicone resin layer 105 is removed can be kept constant.
  • the workpiece can also be cut along a curve in plan view. In this case, it is preferable that the tangent direction of the curve at the irradiated portion and the scanning direction of the resin cutting laser beam L1 are matched by appropriately rotating (turning) the support stage 201 in the ⁇ direction. Thereby, the width of the portion where the silicone resin layer 105 is removed can be kept constant.
  • the LED package 101 can be cut with the state of FIG. 6A fixed. Thereby, when a certain irradiated portion is considered, it is possible to lengthen the time of irradiation with the resin cutting laser beam L1 before irradiation with the ceramic cutting laser beam L2. Therefore, the silicone resin layer 105 can be more reliably removed before the ceramic cutting laser beam L2 is irradiated. Thereby, the quality of the cut part can be improved.
  • the processing (full cut) for completely cutting the LED package 101 as the workpiece has been described.
  • the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to a case where a groove is formed (half cut) halfway in the thickness direction (about half of the thickness) in the workpiece.
  • the present invention can also be applied to processing for forming shallow grooves, processing for forming through holes, processing for forming blind holes, processing for forming long holes, and the like.
  • the workpiece is formed so as to be in close contact with the flat ceramic substrate 103, the LED chips (not shown) regularly arranged on the surface 103a of the ceramic substrate 103, and the surface 103a of the ceramic substrate 103.
  • the LED package 101 having the silicone resin layer 105 for sealing (resin sealing) individual LED chips has been described as an example.
  • This apparatus 11 is used as an apparatus for cutting the LED package 101 into individual LED devices. For this reason, in this apparatus 11, the injection for injecting assist gas so that the injection nozzle 91 does not interfere (contact) with the swell of the LED chip portion included in the LED package 101 (the height of the lens portion of the LED device).
  • the distance (nozzle height) between the tip of the nozzle 91 (the surface where the assist gas injection port 93 opens) and the workpiece (LED package 101) is the height of the lens part included in the LED package 101 (for example, 1.0 to 1.5 mm) (for example, more than 1.5 mm).
  • the LED package 101 has been described as an example of the workpiece, it is needless to say that the LED package 101 is not limited to the LED package 101. Further, here, two layers of the ceramic substrate 103 and the silicone resin layer 105 are provided. However, it is not limited to such two layers, but if it is a workpiece including multiple layers such as two layers, three layers, four layers, five layers,... Good.
  • the apparatus 11 includes the first layer (silicone resin layer 105) that forms the surface 101a, the second layer (ceramic substrate 103) that exists on the back side of the first layer (silicone resin layer 105),
  • a workpiece (LED package 101) by irradiating a workpiece (LED package 101) including a laser beam (resin cutting laser beam L1 and ceramic cutting laser beam L2) from the surface 101a side.
  • a processing apparatus that irradiates a laser beam (resin cutting laser beam L1 and ceramic cutting laser beam L2) with irradiation means (first generating means 31 that irradiates resin cutting laser beam L1) and ceramic cutting laser beam L2.
  • Second generation means 51 and irradiation means (first generation means 31 and first generation means 51).
  • a moving means here, a support stage 201) for moving the workpiece (LED package 101) relative to the generating means 51) along the surface 101a of the workpiece (LED package 101).
  • the irradiating means applies a second laser beam (ceramic cutting laser beam L2) suitable for processing the second layer (ceramic substrate 103) to the first layer (silicone resin layer). 105) and a first laser beam (resin cutting laser) suitable for processing the second layer (second generating unit 51) for irradiating the second region (FIG. 3C) on the surface of the first layer (silicone resin layer 105).
  • a laser processing apparatus having first irradiation means (first generation means 31) for irradiating a beam L1) to a first area (FIG. 3B) surrounding a second area (FIG. 3C).
  • the melting temperature of the first layer (silicone resin layer 105) is lower than the melting temperature of the second layer (ceramic substrate 103).
  • the ceramic cutting is performed in the single first region (in FIG. 3A, the region irradiated with the resin cutting laser beam L 1) outside the second region (FIG. 3C) in the first region (FIG. 3B).
  • the width of the donut-shaped portion outside the region irradiated with the laser beam L2 is substantially equal in any direction along the surface 101a of the workpiece (LED package 101) (here, (r1-r2)) )
  • the outer edge line (circumference of radius r1 of center C1) of the first region (FIG. 3B) and the outer edge line (circumference of radius r2 of center C2) of the second region (FIG.
  • 3C are It is formed in a concentric circle centered on the same point (point C in FIG. 3A) existing on the surface of one layer (silicone resin layer 105), and both outer edge lines (center C1 when center C1 and center C2 coincide with point C)
  • the first laser beam (resin cutting laser beam L1) is irradiated over the entire area between the circumference of the radius r1 and the circumference of the radius C2 of the center C2.
  • the first area (FIG. 3B) may overlap at least part of the second area (FIG. 3C).
  • the apparatus 11 further includes an injection nozzle 91 for injecting an assist gas to be sprayed onto the workpiece (LED package 101), and includes a first laser beam (resin cutting laser beam L1) and a second laser beam (ceramics).
  • the cutting laser beam L2) passes through the assist gas injection port 93 of the injection nozzle 91 and is irradiated onto the workpiece (LED package 101).
  • the irradiation means first generation means 31 and second generation means 51
  • the relative position of the first region (FIG. 3B) with respect to the second region (FIG. 3C) can be changed (FIGS. 6A, B, and C).
  • the irradiating means (first generating means 31 and second generating means 51) is a predetermined one of the first laser beam (resin cutting laser beam L1) and the second laser beam (ceramic cutting laser beam L2). It has a passage opening (opening 35h) through which one of the beams (here, the second laser beam (ceramic cutting laser beam L2)) along the optical path (here, the optical path along the Z direction) passes.
  • the other beam here, the first laser beam (resin cutting laser beam L1)
  • incident from a direction (here, the X direction) different from the optical path along the Z direction is used as the optical path (here, the Z direction).
  • a reflecting mirror 35 that reflects along the optical path).
  • the first laser beam (resin cutting laser beam L1) is the other beam, and the reflecting surface 35s of the reflecting mirror 35 is displaced with respect to the optical path (optical path along the Z direction). While irradiating the first laser beam (resin cutting laser beam L1) and the second laser beam (ceramic cutting laser beam L2), the first region (resin cutting laser beam L1) with respect to the second region (irradiation region of the ceramic cutting laser beam L2) The relative position of (irradiation area) can be changed (here, the mirror driving device 37 drives the reflecting mirror 35).
  • one beam generating means (here, the second irradiating means (second generating means 51)) that irradiates the one beam (here, the second laser beam (ceramic cutting laser beam L2)), It has a condensing lens 57 that refracts the one beam (here, the second laser beam (ceramic cutting laser beam L2)) before passing through the passage opening (opening 35h), and the one beam (here, the second beam).
  • the other beam (here, the first laser beam (resin cutting laser beam L1)) is applied to the condensing lens 57 more than the rate at which the laser beam (ceramic cutting laser beam L2) is absorbed by the condensing lens 57. The rate of absorption is greater.
  • the first layer (silicone resin layer 105) is formed of a resin material (silicone resin), and the first laser beam (resin cutting laser beam L1) is the other beam.
  • the other beam here, the first laser beam (resin cutting laser beam L1)
  • the lens is condensed only by the reflection of the reflecting mirror 35).
  • the apparatus 11 includes first generation means 31 for irradiating the resin cutting laser beam L1, second generation means 51 for irradiating the ceramic cutting laser beam L2, and observation means 71 for observing the processing status of the LED package 101.
  • the first generation means 31 further includes a resin cutting laser beam generator 33 that generates a resin cutting laser beam L1, a third dichroic mirror 35t that reflects the resin cutting laser beam L1, and the reflected resin cutting laser beam L1.
  • the third dichroic mirror 35t and the reflecting mirror 35w are driven by a mirror driving device 35v and a mirror driving device 37a, respectively.
  • the resin cutting laser beam L1 generated by the resin cutting laser beam generator 33 travels along the X-axis direction, and is once reflected in the Z-axis direction (the direction away from the LED package 101) by the third dichroic mirror 35t, and further reflected. Reflected in the Z-axis direction (direction toward the LED package 101) by the mirror 35w.
  • the resin cutting laser beam L1 focuses on the surface 101a of the silicone resin layer 105 (see FIG. 2) or the inside of the silicone resin layer 105.
  • the resin-cutting laser beam L1 indicates a condensed light ring that opens in the center like a donut on the surface 101a of the silicone resin layer 105, and the ceramic-cutting laser beam L2 is from the outer periphery of the light ring. Also shows a spot of light collected in a small circle. This is because there is an opening (hole) in the center of the third dichroic mirror 35t and the reflecting mirror 35w, there is no laser beam along the center line, and the donut-shaped reflecting surface 35y of the reflecting mirror 35w is centered. This is because the light is not condensed at one point along the line.
  • the ceramic cutting laser beam L2 is focused by the condenser lens 57 so that the surface 103a (see FIG.
  • the ceramic substrate 103 or the inside of the ceramic substrate 103 has a minimum spot diameter.
  • the ring of light that opens in the center like a donut shape on the surface 101 a of the silicone resin layer 105 of the resin-cutting laser beam L 1 is focused on a so-called one point even inside the silicone resin layer 105. is not. That is, even if the distance from the reflecting mirror 35w to the workpiece 101, which is called a so-called working distance, is increased, the laser beam reflected from a position near the center of the reflecting surface 35y of the reflecting mirror 35w is reflected by the reflecting mirror.
  • the angle of the reflecting surface 35y is adjusted so that the laser beams reflected from the vicinity of the outer periphery of the 35w reflecting surface 35y intersect at one point at a position of a longer working distance than when the laser beams are reflected at one point. For this reason, the ceramic cutting laser beam L2 is concentrated exclusively at the center along the center line, and the silicone resin layer 105 (see FIG. 2) is removed by the surrounding donut-shaped resin cutting laser beam L1. Laser processing of ceramics is possible.
  • the mirror drive device 35v of the third dichroic mirror 35t adjusts the third dichroic mirror 35t so as to reflect the laser beam L1 from the resin cutting laser beam generator 33 in parallel with the Z-axis direction.
  • the lower diagram in FIG. 8A shows a so-called plan view of the reflecting mirror 35w as seen from the Z-axis direction (by arrow D).
  • FIG 8B is a so-called plan view of the third dichroic mirror 35t as viewed from the Z-axis direction (by arrow B), and the second diagram from the top is perpendicular to the reflecting surface of the third dichroic mirror 35t.
  • the figures seen from (by arrow C) are shown respectively.
  • a concentric circle is drawn in the plan view at the center of the reflecting mirror 35w to have an opening 35x, and the ceramic cutting laser beam L2 that has passed through the condenser lens 57 is further passed therethrough.
  • the third dichroic mirror 35t has an opening 35u that is substantially concentric in a plan view in the Z-axis direction, and similarly passes through the condenser lens 57 and further passes through the ceramic cutting laser beam L2 that has passed through the reflecting mirror 35w.
  • the workpiece can be irradiated.
  • the opening 35u is circular in the above plan view, the actual third dichroic mirror 35 has an elliptical shape, and opens in a similar elliptical shape therein. With such a configuration, adjustment of FIGS. 6A to 6C by driving the reflecting mirror 35w is expected to be easier.
  • FIG. 9 shows a control configuration of the laser processing apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • the workpiece or apparatus is set up at a predetermined position, the initial value is input from the initial value input device 302 to the control device, and the command is issued to the control device 310 according to the operation of the external input device 306.
  • a command is sent to the laser oscillation / drive device (laser oscillation device and drive device) 322, and a command is sent to the drive device 324 of various operating units including a drive device such as a reflecting mirror.
  • a command is sent to the driving device 326 of the support stage that holds the workpiece, and the workpiece is appropriately processed.
  • a monitor and a detection signal are input from a CCD camera or the like, whereby the control device 310 performs a laser oscillation / drive device 322, a drive device 324 such as a reflecting mirror, and a workpiece drive device 326 according to a predetermined program. To control.
  • First generating means 33 Resin cutting laser beam generator 35 Reflector 35h Opening 35s Reflecting surface 37
  • Second generating means 53
  • Ceramic cutting laser beam generating apparatus 54
  • Light guide cable 55
  • Collimator 57
  • Condensing lens 71
  • Observation means 72
  • CCD camera 73
  • Imaging lens 74
  • Band pass filter 75
  • First dichroic mirror Observation illuminator
  • Second dichroic mirror 91 injection nozzle 93 assist gas injection port 101 LED package 101a surface 101b back surface 103 ceramic substrate 103a surface 103d Dividing groove 105 Silicone resin layer 105d Dividing groove 201 Support stage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

　表面を形成する第１層と、第１層の裏面側に存する第２層と、を含んでなる被加工物に、表面側からレーザビームを照射することで被加工物を加工するレーザ加工装置であって、被加工物を加工する軌跡（トラック）の形状に制限がなく、軌跡（トラック）として自由に種々の曲線を選択することができるレーザ加工装置を提供する。　レーザビームを照射する照射手段と、照射手段に対して被加工物を被加工物の表面に沿って相対的に移動させる移動手段と、を備えてなり、照射手段は、第２層の加工に適した第２レーザビームを第１層の表面の第２領域に照射する第２照射手段と、第１層の加工に適した第１レーザビームを、第２領域を取り囲む第１領域に照射する第１照射手段と、を有してなる、レーザ加工装置である。

Description

レーザ加工装置
　本発明は、レーザ加工に用いるレーザ加工装置に関し、より詳細には、表面を形成する第１層と、第１層の裏面側に存する第２層と、を含んでなる被加工物に、表面側からレーザビームを照射することで被加工物を加工するレーザ加工装置に関する。
　表面を形成する第１層と、第１層の裏面側に存する第２層と、を含んでなる被加工物に、表面側からレーザビームを照射することで被加工物を加工するレーザ加工装置は既に知られている（例えば、特許文献１等）。
　特許文献１には、「例えば銅および／またはエポキシからなる第１層（４２、図２）と、成形化合物からなる第２層（４４）とを有する」（特許文献１の発明の詳細な説明中、段落番号００１３最後部分）被加工物を切断（加工）するレーザ加工装置が開示されている。
　詳細には、特許文献１の発明の詳細な説明中、段落番号００１４～００１５において、次に引用するレーザ加工装置が開示されている。
　「図３に、本発明の一実施形態の切断領域を示す。第１レーザ・ビーム（１０）および第２レーザ・ビーム（２０）は、Ｘ－Ｙステージ（３０）によって支持されるＩＣパッケージ（４０）の同じ水平面を照射するように配置される。この特定の実現形態では、第１レーザ・ビーム（１０）は、最大５０ｋＨｚのパルス反復率を有する５３２ｎｍの５０Ｗ　Ｎｄ：ＹＡＧレーザ源によって生成され、第２レーザ・ビーム（２０）は、パルス持続時間７ｎｓの１０６４ｎｍのＮｄ：ＹＡＧレーザによって生成される。ＩＣパッケージ（４０）は、Ｘ－Ｙステージ（３０）に固定され、銅および／またはエポキシ材料を含む第１層（４２）と、成形化合物を含む第２層（４４）とを含む。第１ステップでは、第１レーザ・ビーム（１０）は、基板上の第１層（４２）上に位置する第１レーザ焦点に集束する。レーザ・ビーム（２０）は、レーザ・ビーム（１０）の近くに放射され、基板上の第２レーザ焦点上に集束する。この第２焦点は基板の動きの方向と反対の方向に第１焦点から偏位しており、第２層（４４）上に位置する。Ｘ－Ｙステージは、所定の速度の下で所定のトラックに沿って（図では左から右に）移動するＩＣパッケージ（４０）を担持する。第１レーザ・ビーム（１０）は、第１層（４２）をトラックに沿ってスキャンし、第１層（４２）の厚さ全体を貫通して第１切溝（１４２）を形成する。第２レーザ・ビーム（２０）は、横方向に第１レーザ・ビームの下流側に偏位しており、（その時点で露出している）第２層（４４）をトラックに沿ってスキャンし、第２層（４４）の厚さ全体を貫通して第２切溝（１４４）を形成する。したがってＩＣパッケージは、２つの切溝（１４２、１４４）によって分離される。」
（引用終わり）ここで、特許文献１の全体の開示は参照することにより本明細書に組み込まれる。
　また、本出願人に係る発明者の一部は、レーザビームを被加工物の表面に照射して該表面を加工するレーザ加工において該加工される表面に吹き付けるアシストガスを噴射するための噴射ノズルに関する発明について特許出願を行った（特許文献２）。
　特許文献２には、「レーザビームを被加工物の表面に照射して該表面を加工するレーザ加工において該加工される表面に吹き付けるアシストガスを噴射するための噴射ノズルであって、該アシストガスが通過する該噴射ノズルの内部に形成された流路が、下流に行くにつれて断面積が減少する絞り部と、該絞り部を通過した該アシストガスを受け入れ下流に行くにつれて断面積が増加し先端部にて該アシストガスを噴射する拡張部と、を備えている、噴射ノズル」（特許文献２の発明の詳細な説明中、段落番号０００９）が開示されている（なお、特許文献２に係る特許出願は特許第３７８９８９９号として特許された。）。ここで、特許文献２の全体の開示は参照することにより本明細書に組み込まれる。
特開２００３－３７２１８号公報（例えば、要約、発明の詳細な説明中の段落番号００１３～００１５、第２図、第３図等） 特開２００４－２８３８４５号公報（例えば、要約、発明の詳細な説明中の段落番号０００１～００１１、第１図、第１３図～第１５図等）
　特許文献１開示のレーザ加工装置によれば、「第１レーザ・ビーム（１０）は、第１層（４２）をトラックに沿ってスキャンし、第１層（４２）の厚さ全体を貫通して第１切溝（１４２）を形成する。第２レーザ・ビーム（２０）は、横方向に第１レーザ・ビームの下流側に偏位しており、（その時点で露出している）第２層（４４）をトラックに沿ってスキャンし、第２層（４４）の厚さ全体を貫通して第２切溝（１４４）を形成する。したがってＩＣパッケージは、２つの切溝（１４２、１４４）によって分離される。」（特許文献１の発明の詳細な説明中、段落番号００１５）が、そのためには第１レーザ・ビーム（１０）の軌跡（トラック）と一致するように第２レーザ・ビーム（２０）を下流側でスキャンさせる必要があり、第１レーザ・ビーム（１０）と第２レーザ・ビーム（２０）とのいずれも所定のトラックに沿ってスキャンさせるには、切断する軌跡（トラック）形状の自由度が低下する問題があった（例えば、切断する軌跡（トラック）として自由に種々の曲線を選択することはできない）。
　そこで、本発明では、表面を形成する第１層と、第１層の裏面側に存する第２層と、を含んでなる被加工物に、表面側からレーザビームを照射することで被加工物を加工するレーザ加工装置であって、被加工物を加工する軌跡（トラック）の形状に制限がなく、軌跡（トラック）として自由に種々の曲線を選択することができるレーザ加工装置を提供することを目的とする。
　本発明のレーザ加工装置（以下、「本装置」という。）は、表面を形成する第１層と、第１層の裏面側に存する第２層と、を含んでなる被加工物に、表面側からレーザビームを照射することで被加工物を加工するレーザ加工装置であって、レーザビームを照射する照射手段と、照射手段に対して被加工物を被加工物の表面に沿って相対的に移動させる移動手段と、を備えてなり、照射手段は、第２層の加工に適した第２レーザビームを第１層の表面の第２領域に照射する第２照射手段と、第１層の加工に適した第１レーザビームを、第２領域を取り囲む第１領域に照射する第１照射手段と、を有してなる、レーザ加工装置である。
　本装置は、表面を形成する第１層と、第１層の裏面側に存する第２層と、を含んでなる被加工物に、表面側からレーザビームを照射することで被加工物を加工するレーザ加工装置である。被加工物は、表面を有し、該表面側からレーザビームが照射される。被加工物は、第１層と、第１層の裏面側に存する第２層と、を含み、被加工物の該表面（レーザビームが照射される側の面）を第１層の表面が形成し、第１層の裏面（被加工物の該表面を構成する第１層の表面とは反対の面）側に第２層が存在する。また、加工とは、レーザビームを照射することで被加工物が融解や分解等することによって、被加工物の形状が変化することをいう。
　本装置は、大まかには、照射手段と、移動手段と、を備えてなる。
　照射手段は、被加工物の表面側からレーザビームを照射する。
　移動手段は、照射手段に対して被加工物を被加工物の表面に沿って相対的に移動させる。ここに「照射手段に対して被加工物を相対的に移動」させるとは、照射手段に対して被加工物が相対的に移動すれば足り、絶対的位置としては、照射手段及び被加工物のうち照射手段のみが移動し被加工物は静止している場合、照射手段及び被加工物のうち被加工物のみが移動し照射手段は静止している場合、そして照射手段及び被加工物の両者とも移動する場合、の３つの場合のいずれであってもよい。
　そして、本装置においては、照射手段は、第２照射手段と、第１照射手段と、を有してなる。
　第２照射手段は、第２層の加工に適した第２レーザビームを第１層の表面の第２領域に照射する。
　第１照射手段は、第２領域を取り囲む第１層の第１領域に、第１層の加工に適した第１レーザビームを照射する。
　即ち、第２層の加工に適した第２レーザビームが第２領域に照射されると共に、第１層の加工に適した第１レーザビームが第２領域を取り囲む第１領域に照射されるので、第２レーザビームが照射される第２領域を取り囲む第１領域においては第１レーザビームの照射によって第１層が融解や分解（以下、「融解等」という）され除去されることで第２層が露出する。
　従って、第２レーザビームを第２領域に照射すると共に、第１レーザビームを第２領域を取り囲む第１領域に照射した状態で、移動手段が、照射手段に対して被加工物を被加工物の表面に沿って相対的に移動させれば、第１レーザビームの照射によって第１層が除去されることで露出した第２層に第２レーザビームが照射され、第２層が融解等され除去される。
　第１領域は第２領域を取り囲むので、第２領域から見て、被加工物の表面に沿ったいずれの方向についても第１領域が存することにより、照射手段に対し被加工物が被加工物の表面に沿ったいずれの方向に相対的に移動されても、第２レーザビームが照射される第２領域において第２層が露出されることで第２層に第２レーザビームを照射し本装置による加工が実現される。
　以上の通り、本装置においては、第２層の加工に適した第２レーザビームを照射する第２領域を取り囲む第１領域に第１レーザビームを照射することで、照射手段に対し被加工物が被加工物の表面に沿ったいずれの方向に相対的に移動されても、第２レーザビームが照射される第２領域においては第２層が露出することで第２層に第２レーザビームが照射され、第２レーザビームが被加工物を加工する軌跡（トラック）に沿ってスキャンするようにすることで被加工物を加工する軌跡（トラック）の形状に制限なく、軌跡（トラック）として自由に種々の曲線を選択し自由に加工することができる。
　本装置においては、第１領域のうち第２領域の外側に存する単独第１領域の幅が、被加工物の表面に沿ったいずれの方向についても略等しいもの（以下、「均等幅本装置」という。）であってもよい。
　本装置では、第２領域から見て、被加工物の表面に沿ったいずれの方向についても第１領域が存することにより、照射手段に対し被加工物が被加工物の表面に沿ったいずれの方向に相対的に移動されても、第２レーザビームが照射される第２領域において第２層が露出されることで第２層に第２レーザビームを照射し本装置による加工が実現される。このため第１領域のうち第２領域の外側に存する単独第１領域の幅が、被加工物の表面に沿ったいずれの方向についても略等しいものとすることで、照射手段に対して被加工物を相対的に移動させる被加工物の表面に沿った方向に係わらず、第１レーザビームによる第１層の除去が同様に行われるので、照射手段に対する被加工物の相対的な移動方向を問わず、第１層から第２層にかけての加工を確実に行うことができる（移動方向を問わないので被加工物を加工する軌跡（トラック）の形状の自由度が高く、曲線加工も自由に行うことができる。）。
　なお、第１領域のうち第２領域の外側に存する単独第１領域の幅とは、第２領域の重心位置を端点とする半直線（該重心位置から放射状に伸びる線）が単独第１領域を通過する距離をいい、単独第１領域の幅が被加工物の表面に沿ったいずれの方向についても略等しいとは、かかるいずれの半直線に関する該距離も略等しいことをいう。
　均等幅本装置の場合、第１領域の外縁線及び第２領域の外縁線が、第１層の表面に存する同じ点を中心とする同心円に形成され、両外縁線の間の全域に第１レーザビームが照射されるものであってもよい。
　このように第１領域の外縁線及び第２領域の外縁線を同じ点を中心とする同心円に形成し、両外縁線（第１領域の外縁線と第２領域の外縁線）の間の全域に第１レーザビームを照射することで、照射手段に対する被加工物の相対的移動方向を問わず、第１レーザビームが照射される幅（同心円同士の半径差に同じ）を確実に常に同じにすることができ、第１レーザビームによる第１層の除去がいずれの相対的移動方向であっても同じように行われ、第１層から第２層にかけての加工を一層確実に行うことができる（移動方向を問わないので被加工物を加工する軌跡（トラック）の形状の自由度が高く、曲線加工も自由に行うことができる。）。
　本装置においては、第１領域が第２領域の少なくとも一部に重なるものであってもよい。
　第１レーザビームが照射される第１領域が、第２レーザビームが照射される第２領域の少なくとも一部（第２領域の一部又は全部）に重なることで、第２レーザビームが照射される第２領域の少なくとも一部（第２領域の一部又は全部）に第１レーザビームが照射される（なお、第１領域は第２領域を取り囲むので、第２領域の少なくとも一部（第２領域の一部又は全部）に重なる第１領域は、第１領域の一部である。）。このように第２領域の少なくとも一部（第２領域の一部又は全部）に第１レーザビームが照射されることで、第２レーザビームが照射される第２領域内に第１層を形成していたものが残留していても（例えば、第１レーザビームによる第１層の除去が不完全な場合や、第１レーザビームによって第１層を除去することで生じたスパッタ等の不要物が付着した場合等）、第２領域の少なくとも一部（第２領域の一部又は全部）に照射される第１レーザビームによってそのような残留物を除去できる場合があり、第２層の加工を確実ならしめる（なお、第２領域内に存する第１層を形成していた残留物を確実に除去することからは、第２領域の全部に第１レーザビームを照射するようにしてもよい。）。
　本装置においては、被加工物に吹き付けるアシストガスを噴射するための噴射ノズルをさらに備えてなり、第１レーザビーム及び第２レーザビームが噴射ノズルのアシストガス噴射口を通過し被加工物に照射されるものであってもよい。
　前述の特許文献２にも示される通り、レーザビームを被加工物の表面に照射して該表面を加工するレーザ加工においては、レーザビームの照射により被加工物が融解等されるので、このような被加工物の融解物を除去し加工を効果的に行うため被加工物にアシストガスを噴射するための噴射ノズルが配設されることが多い。この噴射ノズルは、被加工物にアシストガスを噴射するためのアシストガス噴射口が設けられるが、かかるアシストガス噴射口から第１レーザビーム及び第２レーザビームを被加工物に向けて照射するようにしてもよく、そうすれば、アシストガスの噴射ノズルと別個に、第１レーザビーム及び第２レーザビームの光路を確保する場合に比し、装置をコンパクトにできる。そして、第１レーザビーム及び第２レーザビームの加工によって生じる物（アウトガスやドロス等）を１のアシストガス噴射口から噴射されるアシストガスによって同時に効率よく吹き飛ばし除去できる。
　本装置においては、照射手段は、第１レーザビーム及び第２レーザビームを照射しつつ第２領域に対する第１領域の相対位置を変更可能なものであってもよい。
　本装置では、第１領域に照射される第１レーザビームによって第１層が除去されることで第２レーザビームが照射される第２領域において第２層が露出され、第２レーザビームが第２層に照射され本装置による加工が実現される。このように本装置においては、第２レーザビームが照射される第２領域に被加工物が到達するまでに第１層がうまく除去されることが重要であり、そのためには第２領域に被加工物が到達するまでの第１レーザビームの照射時間を調整したり、第１レーザビームの出力を調節するようにしてもよい。そして、第２領域に被加工物が到達するまでの第１レーザビームの照射時間は、具体的には、移動手段が照射手段に対して被加工物を被加工物の表面に沿って相対的に移動させる移動速度を調節することや、第１レーザビーム及び第２レーザビームを照射しつつ第２領域に対する第１領域の相対位置を変更するようにしてもよい。例えば、第１領域のうち第２領域の外側に存する単独第１領域の幅のうち、第２領域に被加工物が到達するまでの第１レーザビームの照射部分の幅を増加させれば該照射時間を増加させ、該幅を減少させれば該照射時間を減少させることができる。
　本装置においては、照射手段は、第１レーザビーム及び第２レーザビームのうち所定の光路に沿ったいずれか一方のビームを通過させる通過開口を有し、該光路とは異なる方向から入射するいずれか他方のビームを該光路に沿うように反射する反射鏡を有するもの（以下、「反射鏡本装置」という。）であってもよい。
　このような反射鏡を用いることで、反射鏡が有する通過開口を、第１レーザビーム及び第２レーザビームのうち所定光路に沿ったいずれか一方のビームを通過させると共に、反射鏡の反射面（通過開口の周りにドーナツ状に形成される凹面にしてもよい）によって第１レーザビーム及び第２レーザビームのうち該所定光路とは異なる方向から入射するいずれか他方のビームを該所定光路に沿うように反射することで、該所定光路に沿った一方のビームと、該所定光路とは異なる方向から入射する他方のビームと、を該所定光路に沿ってうまく照射することができる。これにより、異なる波長の異なる発生源から発生される第１レーザビーム及び第２レーザビームを同一の光路に沿って被加工物にうまく照射することができる。
　なお、通過開口を通過する該一方のビームが第１レーザビームである場合には、反射鏡の反射面によって反射される該他方のビームが第２レーザビームとなり、逆に、通過開口を通過する該一方のビームが第２レーザビームである場合には、反射鏡の反射面によって反射される該他方のビームが第１レーザビームとなる。
　反射鏡本装置の場合、第１レーザビームが前記他方のビームであり、前記光路に対し反射鏡の反射面を変位させることで、第１レーザビーム及び第２レーザビームを照射しつつ第２領域に対する第１領域の相対位置を変更可能なものであってもよい。
　こうすることで、反射鏡の反射面によって反射される前記他方のビームを第１レーザビームとし、反射鏡の通過開口を前記所定光路に沿って通過する前記一方のビームを第２レーザビームとし、前記所定光路に対して反射鏡の反射面を変位させるという簡単な構成により、第１レーザビーム及び第２レーザビームを照射しつつ第２領域（通過開口を通過する第２レーザビーム）に対する第１領域（反射面により反射される第１レーザビーム）の相対位置をうまく変更することができる。
　反射鏡本装置の場合、前記一方のビームを照射する一方ビーム発生手段が、前記通過開口を通過する以前の前記一方のビームを屈折させる集光レンズを有し、前記一方のビームが該集光レンズに吸収される割合よりも、前記他方のビームが該集光レンズに吸収される割合の方が大きいもの（以下、「レンズ吸収割合差本装置」という。）であってもよい。
　レーザビームを被加工物に照射して被加工物を加工するには、通常、レーザビームを被加工物の表面近傍に集光することを要する。第１レーザビームと第２レーザビームとのうち、いずれかのビームは反射鏡本装置における反射鏡の反射面によって反射し集光することができるが、それ以外のビームは集光レンズ（反射鏡よりも該それ以外のビームの上流側に位置し、該それ以外のビームは集光レンズを通過した後に反射鏡の通過開口を通過する）によって集光することができる。このとき第１レーザビームと第２レーザビームとの集光レンズによる吸収率が異なる場合には、集光レンズに吸収されやすいビームを反射鏡の反射面によって所定光路に沿うように反射し集光する方（集光レンズに吸収されやすいビームが集光レンズを通過しないようにする）が集光レンズによる吸収損失を減少させることができる。即ち、第１レーザビームと第２レーザビームとのうち、集光レンズに吸収されやすいビームを前記他方のビーム（反射鏡の反射面によって反射され集光される）とし、集光レンズに吸収されにくいビームを前記一方のビーム（集光レンズによって集光され、反射鏡の前記通過開口を通過する）とするようにすればよい。この場合、前記一方のビームが該集光レンズに吸収される割合よりも、前記他方のビームが該集光レンズに吸収される割合の方が大きく、前記一方のビームを照射する一方ビーム発生手段が、前記通過開口を通過する以前の前記一方のビームを屈折させる集光レンズを有する。
　なお、「ビームが集光レンズに吸収される割合」とは、ビームが集光レンズに入射する強度をＩ０とし、ビームが集光レンズを透過後（集光レンズから出射する強度）の強度をＩ１とすると、該割合は、（Ｉ０－Ｉ１）／Ｉ０にて示される。
　レンズ吸収割合差本装置の場合、第１層が樹脂材料によって形成され、第１レーザビームが前記他方のビームであってもよい。
　第１層が樹脂材料の場合、第１レーザビームは樹脂材料層（第１層）の加工に適したレーザビーム（樹脂材料に吸収され発熱する）が用いられる。かかる樹脂材料層の加工に適したレーザビームは、通常、集光レンズに吸収されやすいものであるので、前記他方のビーム（反射鏡の反射面によって反射され集光される）とされてもよい。
　レンズ吸収割合差本装置の場合、前記他方のビームがレンズを通過しないものであってもよい。
　レンズ吸収割合差本装置においては、レンズに吸収されやすいビームが前記他方のビームとされ、反射鏡の反射面によって反射され集光される。このとき前記他方のビームが反射鏡の反射面によって反射されるのみで集光されるようにすれば、レンズに吸収されやすいビームがレンズによって吸収され損失することを防止できる。
本発明の一実施形態に係るレーザ加工装置（本装置）を示す概念的な断面図である。 本装置が加工するＬＥＤパッケージ（被加工物）の断面を示す断面図である。 ＬＥＤパッケージの表面に照射される樹脂切断レーザビームＬ１及びセラミックス切断レーザビームＬ２の照射状態を示す図である。 ＬＥＤパッケージの表面に照射される樹脂切断レーザビームＬ１及びセラミックス切断レーザビームＬ２の照射状態を示す図である。 ＬＥＤパッケージの表面に照射される樹脂切断レーザビームＬ１及びセラミックス切断レーザビームＬ２の照射状態を示す図である。 本装置によってＬＥＤパッケージを切断するところを示す平面図（噴射ノズルのアシストガス噴射口側から見たところを示す）である。 図４のＡ－Ａ断面図である。 鏡駆動装置によるセラミックス切断レーザビームＬ２照射領域に対する樹脂切断レーザビームＬ１照射領域の相対位置変化について説明する図である。 鏡駆動装置によるセラミックス切断レーザビームＬ２照射領域に対する樹脂切断レーザビームＬ１照射領域の相対位置変化について説明する図である。 鏡駆動装置によるセラミックス切断レーザビームＬ２照射領域に対する樹脂切断レーザビームＬ１照射領域の相対位置変化について説明する図である。 本発明の別の実施形態に係るレーザ加工装置（本装置）を示す概念的な断面図である。 図７の反射鏡について、矢視Ｄにより（下から）見える底面図である。 図７の第３ダイクロイックミラーについて、矢視Ｂ及びＣにより（上から及び反射面に垂直方向から）見える平面図及び矢視Ｃ図である。 本発明の実施形態において、レーザ加工装置の制御構成を示す概略図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。しかしながら、これらによって本発明は何ら制限されるものではない。
　図１は、本発明の一実施形態に係るレーザ加工装置（本装置）１１を示す概念的な断面図であり、図２は本装置１１が加工するＬＥＤパッケージ１０１（被加工物）を示す断面図である。図１及び図２を参照して、本装置１１について説明する。
　ここでは被加工物たるＬＥＤパッケージ１０１は、平板状のセラミックス基板１０３と、セラミックス基板１０３の表面１０３ａに密接するように形成されたシリコーン樹脂層１０５と、を有してなり、ＬＥＤパッケージ１０１の裏面１０１ｂをセラミックス基板１０３の裏面が形成すると共に、ＬＥＤパッケージ１０１の表面１０１ａをシリコーン樹脂層１０５の表面が形成している。セラミックス基板１０３の材質としては、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）が挙げられる。
　また、ここでは図示していないが、ＬＥＤパッケージ１０１には、セラミックス基板１０３の表面１０３ａ上に規則的にＬＥＤチップ（発光ダイオードチップ。図示せず）が配設されており、その個々のＬＥＤチップはシリコーン樹脂層１０５によって密封（樹脂封止）されている。図１及び図２においては、ＬＥＤチップが存在しない断面を示している。本装置１１は、例えば、ＬＥＤパッケージ１０１のような２層を有する複合部材を切断し分離するために使用される。なお、図２に示されたＬＥＤパッケージ１０１が切断されることによって、１個又は複数個のＬＥＤチップを有する個々のＬＥＤデバイスが製造される。また、図２に示されたシリコーン樹脂層１０５の表面１０１ａが平坦な態様の他に、シリコーン樹脂層１０５に凸レンズ等が形成された態様が存在する。
　また、セラミックス基板１０３の厚さとシリコーン樹脂層１０５の厚さとについては、今後のＬＥＤデバイスの開発によって様々な値が考えられる。例えば、セラミックス基板１０３の厚さは０．３～０．８ｍｍ程度、シリコーン樹脂層１０５の厚さは数ｍｍ以下、現実的には１ｍｍ以下であると考えられる。
　ＬＥＤパッケージ１０１は、直交３軸であるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸に沿って自由に移動可能な支持ステージ２０１（いわゆる可動テーブルや移動ステージ等のようなものを含む）の上面に裏面１０１ｂが密接した状態で支持ステージ２０１に保持されるよう、図示しない治具によって支持ステージ２０１に着脱自在に取り付けられている。なお、図１中、Ｘ軸及びＺ軸について矢印で示したが、Ｙ軸は図１の面に対して垂直方向になっている。
　このためＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸に沿って支持ステージ２０１を移動させることで、ＬＥＤパッケージ１０１を自由に移動させることができる。
　本装置１１は、大まかには、ＬＥＤパッケージ１０１のシリコーン樹脂層１０５の切断に適したレーザビームである樹脂切断レーザビームＬ１（具体的には、ＣＯ２レーザビーム）を照射する第１発生手段３１（レーザビーム源を含んでよい）と、ＬＥＤパッケージ１０１のセラミックス基板１０３の切断に適したレーザビームであるセラミックス切断レーザビームＬ２（具体的には、ファイバーレーザビーム）を照射する第２発生手段５１（レーザビーム源を含んでよい）と、ＬＥＤパッケージ１０１の加工（切断）状況を観察する観察手段７１（検出器を含んでよい）と、を備えてなる。
　第１発生手段３１は、シリコーン樹脂層１０５の切断に適した樹脂切断レーザビームＬ１を発生する樹脂切断レーザビーム発生装置３３と、樹脂切断レーザビーム発生装置３３によって発生した樹脂切断レーザビームＬ１を反射する反射鏡３５と、反射鏡３５を駆動する鏡駆動装置３７と、を有してなる。
　樹脂切断レーザビーム発生装置３３が発生する樹脂切断レーザビームＬ１は、具体的には、９～１１μｍ程度の波長を有するＣＯ２レーザビームである。樹脂切断レーザビームＬ１のスポット径とエネルギーとについては，加工条件や発振のモードによって大きく変わる。例えば、スポット径は２０μｍ～１ｍｍ程度、エネルギーは数百Ｗ程度が考えられる。
　樹脂切断レーザビーム発生装置３３が発生する樹脂切断レーザビームＬ１は、ここではＸ軸方向に沿って進み、反射鏡３５によってＺ軸方向（ＬＥＤパッケージ１０１に向かう方向）に反射される。そして、樹脂切断レーザビームＬ１は、シリコーン樹脂層１０５の表面１０１ａ、又はシリコーン樹脂層１０５の内部に焦点を結ぶ。ここで、本出願書類において焦点を結ぶとは、被加工物における加工したい点において、樹脂切断レーザビームＬ１及びセラミックス切断レーザビームＬ２のスポット径をそれぞれ最小にすることをいう。なお、光学的な手段又は支持ステージ２０１の駆動によって、この焦点のＺ軸方向の位置を適宜制御することができる。
　図１において、反射鏡３５を回動させる方向と、樹脂切断レーザビームＬ１及びセラミックス切断レーザビームＬ２の間の相対的な位置との関係は、次の通りである。図１において、鏡駆動装置を駆動して、反射鏡３５の反射面３５ｓが見える状態になる方向に反射鏡３５を回動（即ち、手前側に反射鏡面を向けるように回動）させる。この場合には、ＬＥＤパッケージ１０１の表面１０１ａにおいて、セラミックス切断レーザビームＬ２の中心に対して樹脂切断レーザビームＬ１の中心が－Ｙ方向に移動する。図１において、鏡駆動装置を駆動して、反射鏡３５の反射面３５ｓに対する反対側の面が見える状態になる方向に反射鏡３５を回動（即ち、奥側に反射鏡面を向けるように回動）させる。この場合には、ＬＥＤパッケージ１０１の表面１０１ａにおいて、セラミックス切断レーザビームＬ２の中心に対して樹脂切断レーザビームＬ１の中心が＋Ｙ方向に移動する。
　ＬＥＤパッケージ１０１側からＺ軸方向に沿って見ると、反射鏡３５は、第１の円形に見える開口３５ｈが形成された第２の円形（第１の円形と第２の円形との中心は略一致する）に見える反射面３５ｓ（凹面）を有しており、開口３５ｈは後述のセラミックス切断レーザビームＬ２をＬＥＤパッケージ１０１に向かう方向に通過させる。
　鏡駆動装置３７は、例えばモータを含んでなり、反射鏡３５を自由に駆動することができる。図１には１軸によって反射鏡３５を駆動する例が示されている。これに限らず、複数の軸によって反射鏡３５を駆動することもできる。
　第２発生手段５１は、セラミックス基板１０３の切断に適したセラミックス切断レーザビームＬ２（例えば、ファイバーレーザビーム）を発生するセラミックス切断レーザビーム発生装置５３と、セラミックス切断レーザビーム発生装置５３によって発生したセラミックス切断レーザビームＬ２を導く導光ケーブル（光ファイバー）５４と、導光ケーブル５４により導かれたセラミックス切断レーザビームＬ２を光軸調整しつつ平行に放射するコリメータ５５と、コリメータ５５によって放射されたセラミックス切断レーザビームＬ２がＬＥＤパッケージ１０１の表面１０１ａ近傍に焦点を結ぶよう屈折させる集光レンズ５７と、を有してなる。ここで、ファイバーレーザとは、固体レーザの一種で、光ファイバーを媒質に用いたレーザの総称である。ファイバーレーザにはＣＷ発振のものとパルス発振のものがあり。前者は高出力で切断や溶接に使われることが多く、後者は低出力で微細加工やマーキングに使われることが多い。一般的なファイバーレーザは希土類添加ファイバーを増幅器として用い、光路がすべて光ファイバーで構成されている。例えば、Ｙｂファイバーレーザ、Ｎｄ系ファイバーレーザ等が好適に使用可能である。一般に、希土類添加ファイバーは波長３μｍ以下の様々な波長に遷移線を有するが、Ｙｂファイバーレーザとしては波長約１μｍのレーザビームを発生し得るものを例として挙げることができる。
　なお、コリメータ５５によって平行に放射されたセラミックス切断レーザビームＬ２は、集光レンズ５７に到達する前に後述の第２ダイクロイックミラー７７（セラミックス切断レーザビームＬ２を通過させる。）を通過する。
　集光レンズ５７によって屈折したセラミックス切断レーザビームＬ２は、前述の反射鏡３５の開口３５ｈを通過する。そして、セラミックス切断レーザビームＬ２は、セラミックス基板１０３の表面１０３ａ、又は、セラミックス基板１０３の内部に焦点を結ぶ。
　セラミックス切断レーザビームＬ２としては、ファイバーレーザビームの他に、例えば、ＹＡＧレーザビーム、ＹＶＯ４レーザ等を使用することができる。ファイバーレーザビームについてパルス発振であるＱ－ＳＷ発振を使用する場合には、スポット径は１０～１００μｍ程度、エネルギーは５０μＪ～１Ｊ／Ｐｕｌｓｅが考えられる。また、ファイバーレーザビームについて連続発振による連続波を使用することもできる。
　検出器を含む観察手段７１は、ＣＣＤカメラ７２と、ＣＣＤカメラ７２に結像させる結像レンズ７３と、照明に適した特定の範囲の波長の光のみを透過させるバンドパスフィルター７４と、ＬＥＤパッケージ１０１の表面１０１ａ（必要に応じてシリコーン樹脂層１０５の露出面、セラミックス基板１０３の表面１０３ａ・露出面等を含む。以下同じ。）を照らす観察用照明器７６と、観察用照明器７６からの照明光を反射すると共にＣＣＤカメラ７２への結像光を通過させる第１ダイクロイックミラー７５と、可視光を反射すると共にセラミックス切断レーザビームＬ２を通過させる第２ダイクロイックミラー７７と、を有してなる。
　これによって観察用照明器７６からの照明光は、第１ダイクロイックミラー７５及び第２ダイクロイックミラー７７により反射されることでＬＥＤパッケージ１０１の表面１０１ａを照らす。そして、この照明光により照らされた表面１０１ａは、第２ダイクロイックミラー７７による反射光が第１ダイクロイックミラー７５とバンドパスフィルター７４とを順次通過した後、結像レンズ７３によりＣＣＤカメラ７２に結像し観察される。このようにしてＣＣＤカメラ７２を通じてＬＥＤパッケージ１０１の表面１０１ａを観察しつつレーザ加工ができる。
　そして、ＬＥＤパッケージ１０１の表面１０１ａに面する位置に、アシストガス（例えば、酸素ガスや空気等を例示できる。）を噴射するための噴射ノズル９１が配設されている。噴射ノズル９１は、アシストガス噴射口９３からアシストガスを噴射するためのノズルであり、略中空の円錐台形状を有している。噴射されたアシストガスは、ＬＥＤパッケージ１０１に樹脂切断レーザビームＬ１及びセラミックス切断レーザビームＬ２を照射することによってＬＥＤパッケージ１０１を切断する際にＬＥＤパッケージ１０１から生じる不要物（例えば、ＬＥＤパッケージ１０１の融解物）を吹き飛ばす。かかる噴射ノズル９１はレーザ加工装置に既によく用いられており、例えば、特許第３７８９８９９号公報の図２、図４及び図５等に記載されたようなノズルを用いることができる。
　噴射ノズル９１には、図示しないアシストガス配管が接続される。そして、加圧されたアシストガスが噴射ノズル９１に供給されることで、アシストガス噴射口９３からＬＥＤパッケージ１０１の表面１０１ａに向けてアシストガスが勢いよく吹き付けられる。
　そして、アシストガス噴射口９３は、樹脂切断レーザビームＬ１及びセラミックス切断レーザビームＬ２も通過させ、それによって樹脂切断レーザビームＬ１及びセラミックス切断レーザビームＬ２がＬＥＤパッケージ１０１の表面１０１ａに照射される。ＬＥＤパッケージ１０１の表面１０１ａに向かって、樹脂切断レーザビームＬ１及びセラミックス切断レーザビームＬ２が照射されつつアシストガスが噴射されるので、効果的にレーザ加工（ここでは切断）を行うことができる。
　図３Ａ－Ｃは、ＬＥＤパッケージ１０１の表面１０１ａ（ここでは図１中のＺ軸に垂直な平面状をなす）に照射される樹脂切断レーザビームＬ１及びセラミックス切断レーザビームＬ２の照射状態を示す図であり、具体的には、図３Ａは、ＬＥＤパッケージ１０１の表面１０１ａに照射される樹脂切断レーザビームＬ１及びセラミックス切断レーザビームＬ２の実際の照射状態を示す図であり、図３Ｂは図３Ａに示されたもののうち樹脂切断レーザビームＬ１のみの照射部分を示したものであり、そして図３Ｃは図３Ａに示されたもののうちセラミックス切断レーザビームＬ２のみの照射部分を示したものである。図３Ａ－Ｃを参照して、ＬＥＤパッケージ１０１の表面１０１ａに照射される樹脂切断レーザビームＬ１及びセラミックス切断レーザビームＬ２の照射状態について説明する。なお、図３Ａ－Ｃにおいては、樹脂切断レーザビームＬ１及びセラミックス切断レーザビームＬ２の照射状態が容易に理解できるように、それぞれの照射領域にハッチングを付している。
　図３Ｂに示す通り、樹脂切断レーザビームＬ１は、表面１０１ａに存する中心Ｃ１の半径ｒ１の円における中心Ｃ２の半径ｒ２の円を取り囲む領域（半径ｒ１の円から半径ｒ２の円を取り除いた形状の領域）に照射される。すなわち、樹脂切断レーザビームＬ１は、トーラスを平面視した形状（以下「円環」という。）の領域に照射される。そして、図３Ｃに示す通り、セラミックス切断レーザビームＬ２は、表面１０１ａに存する中心Ｃ２の半径ｒ２（但し、ｒ２＜ｒ１）の円形状の領域に照射される。これら樹脂切断レーザビームＬ１及びセラミックス切断レーザビームＬ２は、表面１０１ａに存する中心Ｃ１と中心Ｃ２とが一致し図３Ａに示す１点である点Ｃとなるよう表面１０１ａに同心に照射される。このため、セラミックス切断レーザビームＬ２照射領域の外側に存する樹脂切断レーザビームＬ１が照射されている領域Ｔの幅はいずれの方向についても同じ（具体的には、（ｒ１－ｒ２））になっている。なお、実際には、樹脂切断レーザビームＬ１は、半径ｒ２の円の内側の領域においても小さな強度分布を有する。
　ところで、反射鏡３５の開口３５ｈの径、反射面３５ｓの曲率、反射面３５ｓにおける樹脂切断レーザビームＬ１によって照射される領域の大きさ等を変更することができる。このことにより、セラミックス切断レーザビームＬ２照射領域の少なくとも一部に樹脂切断レーザビームＬ１が重なって照射されている状態にすることもできる。さらに、セラミックス切断レーザビームＬ２照射領域の全域に樹脂切断レーザビームＬ１が照射されている状態にすることもできる。
　主に、ＬＥＤパッケージ１０１に照射される樹脂切断レーザビームＬ１はシリコーン樹脂層１０５を熱分解等させる。また、ＬＥＤパッケージ１０１に照射されるセラミックス切断レーザビームＬ２はセラミックス基板１０３を溶融等させる。そして、これらＬＥＤパッケージ１０１の熱分解や溶融等から生じた物質は、噴射ノズル９１のアシストガス噴射口９３から表面１０１ａに向けて噴射されるアシストガスにより吹き飛ばされ除去される。これらによって、ＬＥＤパッケージ１０１を切断加工することができる。
　図４は、本装置１１によってＬＥＤパッケージ１０１を切断するところを示す平面図（噴射ノズル９１のアシストガス噴射口９３側から見たところを示す）であり、図５は図４のＡ－Ａ断面図である。図４及び図５を参照し、本装置１１によるＬＥＤパッケージ１０１の切断工程について説明する。
　図３Ａに示した通り、樹脂切断レーザビームＬ１及びセラミックス切断レーザビームＬ２は、表面１０１ａに向けて、同心状の円環及び円の領域にそれぞれ照射されている。そして、ＬＥＤパッケージ１０１は、樹脂切断レーザビームＬ１及びセラミックス切断レーザビームＬ２に対し、図４及び図５において矢印Ｍ方向に移動するように支持ステージ２０１が移動している。ここでは移動方向（矢印Ｍ）は上述のＹ軸と同じ方向である。
　ＬＥＤパッケージ１０１に表面１０１ａ側から樹脂切断レーザビームＬ１及びセラミックス切断レーザビームＬ２が照射される。まず、樹脂切断レーザビームＬ１によってシリコーン樹脂層１０５が熱分解等される。そして、噴射ノズル９１のアシストガス噴射口９３から表面１０１ａに向けて噴射されるアシストガスによって、熱分解したシリコーン樹脂層１０５が吹き飛ばされる。これにより、シリコーン樹脂層１０５が除去される。そして、樹脂切断レーザビームＬ１によってシリコーン樹脂層１０５が除去されることでセラミックス基板１０３が露出する。
　次に、露出したセラミックス基板１０３にセラミックス切断レーザビームＬ２が照射されることでセラミックス基板１０３を溶融等させる。そして、噴射ノズル９１のアシストガス噴射口９３から噴射されるアシストガスによって、セラミックス基板１０３が溶融することによって生成された物質が吹き飛ばされる。これにより、セラミックス基板１０３が除去される。
　上述したように樹脂切断レーザビームＬ１及びセラミックス切断レーザビームＬ２によるシリコーン樹脂層１０５及びセラミックス基板１０３の除去が、樹脂切断レーザビームＬ１及びセラミックス切断レーザビームＬ２に対するＬＥＤパッケージ１０１の矢印Ｍ方向への移動に伴い、セラミックス切断レーザビームＬ２がＬＥＤパッケージ１０１に照射される軌跡（トラック）に沿って順次生じる。このことにより、樹脂切断レーザビームＬ１が形成するシリコーン樹脂層１０５の分断溝１０５ｄと、セラミックス切断レーザビームＬ２が形成するセラミックス基板１０３の分断溝１０３ｄと、が形成される。ここまでの工程によってＬＥＤパッケージ１０１が切断される。
　なお、図３Ａの状態を保ちながら、Ｘ軸及びＹ軸に沿って支持ステージ２０１を適宜移動させることができる。これにより、平面視した場合における曲線に沿ってＬＥＤパッケージ１０１を切断することができる。
　そして、鏡駆動装置３７（図１参照）は反射鏡３５を所定の角度で正逆に回動させるものであり、それによって樹脂切断レーザビームＬ１及びセラミックス切断レーザビームＬ２を照射しつつセラミックス切断レーザビームＬ２の照射領域に対する樹脂切断レーザビームＬ１の照射領域の相対位置を変化させる。
　図６Ａ－Ｃは、鏡駆動装置３７によるセラミックス切断レーザビームＬ２照射領域に対する樹脂切断レーザビームＬ１照射領域の相対位置変化について説明する図である（図３Ａと同様の位置から見たところを示している）。図６Ｂは図３Ａと同様の状態を示しており、具体的には、樹脂切断レーザビームＬ１及びセラミックス切断レーザビームＬ２は中心Ｃ１と中心Ｃ２とが同じ点Ｃとなるよう同心に照射されている。
　図６Ｂの状態から、鏡駆動装置３７を駆動し反射鏡３５を正方向に回動させた状態を図６Ａに示している。図６Ｂの状態に比し、セラミックス切断レーザビームＬ２の中心Ｃ２に比して樹脂切断レーザビームＬ１の中心Ｃ１は、ＬＥＤパッケージ１０１の移動方向（矢印Ｍ方向）に対して逆方向に移動している。このように両中心Ｃ１、Ｃ２を偏心させることで、図６Ｂの状態を固定して照射する場合に比し、セラミックス切断レーザビームＬ２照射領域にＬＥＤパッケージ１０１が到達するまでの樹脂切断レーザビームＬ１の照射時間を増加させることができる。
　図６Ｂの状態から、鏡駆動装置３７を駆動し反射鏡３５を逆方向（図６Ａとは逆方向）に回動させた状態を図６Ｃに示している。図６Ｂの状態に比し、セラミックス切断レーザビームＬ２の中心Ｃ２に比して樹脂切断レーザビームＬ１の中心Ｃ１は、ＬＥＤパッケージ１０１の移動方向（矢印Ｍ方向）に対して同方向に移動している。このように両中心Ｃ１、Ｃ２を偏心させることで、図６Ｂの状態を固定して照射する場合に比し、セラミックス切断レーザビームＬ２照射領域にＬＥＤパッケージ１０１が到達するまでの樹脂切断レーザビームＬ１の照射時間を短くすることができる。
　図６Ｂ－図６Ａ－図６Ｂ－図６Ｃ－図６Ｂの順に樹脂切断レーザビームＬ１の中心Ｃ１を移動させることによって、セラミックス切断レーザビームＬ２の照射領域において樹脂切断レーザビームＬ１をＹ軸方向に走査させることができる。この走査を繰り返すことによって、被加工物であるＬＥＤパッケージ１０１に対して樹脂切断レーザビームＬ１を周期的に照射することが実質的に可能になる。したがって、樹脂切断レーザビームＬ１に関して、高エネルギーで短時間照射する方式に比べて低エネルギーで長時間ＬＥＤパッケージを照射することが可能になる。このことによって、樹脂切断レーザビームＬ１がセラミックス基板１０３に与えるダメージ（熱影響）を抑制することができる。したがって、切断された部分の品位を向上させることができる。なお、樹脂切断レーザビームＬ１を走査させる場合には、アシストガス噴射口９３を走査方向に沿う長穴にすることもできる。
　また、セラミックス切断レーザビームＬ２の照射領域において樹脂切断レーザビームＬ１を走査させる場合には、図１に示された支持ステージ２０１をθ方向に適宜回転（回動）させることが好ましい。このことにより、シリコーン樹脂層１０５が除去された部分の幅を一定に保つことができる。更に、平面視した場合における曲線に沿って被加工物を切断することもできる。この場合には、支持ステージ２０１をθ方向に適宜回転（回動）させることによって、被照射部分におけるその曲線の接線方向と樹脂切断レーザビームＬ１の走査方向とを一致させることが好ましい。このことにより、シリコーン樹脂層１０５が除去された部分の幅を一定に保つことができる。
　また、図６Ａの状態を固定してＬＥＤパッケージ１０１を切断することもできる。これにより、ある被照射部分について考えると、セラミックス切断レーザビームＬ２によって照射される前に樹脂切断レーザビームＬ１によって照射される時間を長くすることができる。したがって、セラミックス切断レーザビームＬ２を照射する前にシリコーン樹脂層１０５をいっそう確実に除去することができる。これにより、切断された部分の品位を向上させることができる。
　また、被加工物であるＬＥＤパッケージ１０１を完全に切断する加工（フルカット）について説明した。これに限らず、被加工物において厚さ方向の途中（厚さの半分程度）まで溝を形成する加工（ハーフカット）を行う場合においても本発明を適用することができる。また、浅い溝を形成する加工、貫通穴を形成する加工、止り穴を形成する加工、長穴を形成する加工等にも、本発明を適用することができる。
　ここでは被加工物として、平板状のセラミックス基板１０３と、セラミックス基板１０３の表面１０３ａ上に規則的に配列されたＬＥＤチップ（不図示）と、セラミックス基板１０３の表面１０３ａに密接するように形成され個々のＬＥＤチップを密封（樹脂封止）するシリコーン樹脂層１０５と、を有してなるＬＥＤパッケージ１０１を例にとって説明した。本装置１１は、ＬＥＤパッケージ１０１を個々のＬＥＤデバイスに切断するための装置として用いられるものである。このため本装置１１においては、ＬＥＤパッケージ１０１に含まれるＬＥＤチップ部分の盛り上がり（ＬＥＤデバイスのレンズ部分の高さ）に噴射ノズル９１が干渉（当接）しないよう、アシストガスを噴射するための噴射ノズル９１の先端（アシストガス噴射口９３が開口する面）と被加工物（ＬＥＤパッケージ１０１）との間の距離（ノズル高さ）は、ＬＥＤパッケージ１０１に含まれるレンズ部分の高さ（例えば、１．０～１．５ｍｍ）よりも大きく（例えば、１．５ｍｍ超）設定できるようにされる。
　そして、ここでは被加工物として上述のＬＥＤパッケージ１０１を例にとって説明したが、ＬＥＤパッケージ１０１に限定されるものでないことは言うまでもなく、さらにここではセラミックス基板１０３とシリコーン樹脂層１０５との２層を有する被加工物であったが、このような２層に限定されるものではなく、２層、３層、４層、５層・・・・のように複数層を含む被加工物であればよい。
　以上説明した通り、本装置１１は、表面１０１ａを形成する第１層（シリコーン樹脂層１０５）と、第１層（シリコーン樹脂層１０５）の裏面側に存する第２層（セラミックス基板１０３）と、を含んでなる被加工物（ＬＥＤパッケージ１０１）に、表面１０１ａ側からレーザビーム（樹脂切断レーザビームＬ１及びセラミックス切断レーザビームＬ２）を照射することで被加工物（ＬＥＤパッケージ１０１）を加工するレーザ加工装置であって、レーザビーム（樹脂切断レーザビームＬ１及びセラミックス切断レーザビームＬ２）を照射する照射手段（樹脂切断レーザビームＬ１を照射する第１発生手段３１と、セラミックス切断レーザビームＬ２を照射する第２発生手段５１と、を含んでなる。）と、照射手段（第１発生手段３１及び第２発生手段５１）に対して被加工物（ＬＥＤパッケージ１０１）を被加工物（ＬＥＤパッケージ１０１）の表面１０１ａに沿って相対的に移動させる移動手段（ここでは支持ステージ２０１）と、を備えてなり、照射手段（第１発生手段３１及び第２発生手段５１）は、第２層（セラミックス基板１０３）の加工に適した第２レーザビーム（セラミックス切断レーザビームＬ２）を第１層（シリコーン樹脂層１０５）の表面の第２領域（図３Ｃ）に照射する第２照射手段（第２発生手段５１）と、第１層（シリコーン樹脂層１０５）の加工に適した第１レーザビーム（樹脂切断レーザビームＬ１）を、第２領域（図３Ｃ）を取り囲む第１領域（図３Ｂ）に照射する第１照射手段（第１発生手段３１）と、を有してなる、レーザ加工装置である。
　なお、第１層（シリコーン樹脂層１０５）の溶融温度は、第２層（セラミックス基板１０３）の溶融温度よりも低い。そして、本装置１１においては、第１レーザビームが第１層により吸収され、第２層に実質的に届かないような条件で加工されることが好ましい。第１レーザビームを第１層が吸収し切れずに第２層に届くと、第２層の不意の温度上昇をもたらし、第２層により第１層が加熱されることで第１層が融解や変質等して被加工物の加工精度低下や劣化を引き起こす場合がある。
　本装置１１においては、第１領域（図３Ｂ）のうち第２領域（図３Ｃ）の外側に存する単独第１領域（図３Ａにおいて、樹脂切断レーザビームＬ１が照射される領域のうち、セラミックス切断レーザビームＬ２が照射される領域の外側に存するドーナツ状の部分）の幅が、被加工物（ＬＥＤパッケージ１０１）の表面１０１ａに沿ったいずれの方向についても略等しい（ここでは（ｒ１－ｒ２））ものである。
　本装置１１においては、第１領域（図３Ｂ）の外縁線（中心Ｃ１の半径ｒ１の円周）及び第２領域（図３Ｃ）の外縁線（中心Ｃ２の半径ｒ２の円周）が、第１層（シリコーン樹脂層１０５）の表面に存する同じ点（図３Ａの点Ｃ）を中心とする同心円に形成され、両外縁線（中心Ｃ１と中心Ｃ２とが点Ｃに一致する場合の中心Ｃ１の半径ｒ１の円周と中心Ｃ２の半径ｒ２の円周）の間の全域に第１レーザビーム（樹脂切断レーザビームＬ１）が照射されるものである。
　本装置１１においては、第１領域（図３Ｂ）が第２領域（図３Ｃ）の少なくとも一部に重なるようにしてもよい。
　本装置１１においては、被加工物（ＬＥＤパッケージ１０１）に吹き付けるアシストガスを噴射するための噴射ノズル９１をさらに備えてなり、第１レーザビーム（樹脂切断レーザビームＬ１）及び第２レーザビーム（セラミックス切断レーザビームＬ２）が噴射ノズル９１のアシストガス噴射口９３を通過し被加工物（ＬＥＤパッケージ１０１）に照射されるものである。
　本装置１１においては、照射手段（第１発生手段３１及び第２発生手段５１）は、第１レーザビーム（樹脂切断レーザビームＬ１）及び第２レーザビーム（セラミックス切断レーザビームＬ２）を照射しつつ第２領域（図３Ｃ）に対する第１領域（図３Ｂ）の相対位置を変更可能（図６Ａ、Ｂ、Ｃ）なものである。
　本装置１１においては、照射手段（第１発生手段３１及び第２発生手段５１）は、第１レーザビーム（樹脂切断レーザビームＬ１）及び第２レーザビーム（セラミックス切断レーザビームＬ２）のうち所定の光路（ここではＺ方向に沿った光路）に沿ったいずれか一方のビーム（ここでは第２レーザビーム（セラミックス切断レーザビームＬ２））を通過させる通過開口（開口３５ｈ）を有し、該光路（ここではＺ方向に沿った光路）とは異なる方向（ここではＸ方向）から入射するいずれか他方のビーム（ここでは第１レーザビーム（樹脂切断レーザビームＬ１））を該光路（ここではＺ方向に沿った光路）に沿うように反射する反射鏡３５を有するものである。
　本装置１１においては、第１レーザビーム（樹脂切断レーザビームＬ１）が前記他方のビームであり、前記光路（Ｚ方向に沿った光路）に対し反射鏡３５の反射面３５ｓを変位させることで、第１レーザビーム（樹脂切断レーザビームＬ１）及び第２レーザビーム（セラミックス切断レーザビームＬ２）を照射しつつ第２領域（セラミックス切断レーザビームＬ２の照射領域）に対する第１領域（樹脂切断レーザビームＬ１の照射領域）の相対位置を変更可能なものである（ここでは鏡駆動装置３７が反射鏡３５を駆動することによる）。
　本装置１１においては、前記一方のビーム（ここでは第２レーザビーム（セラミックス切断レーザビームＬ２））を照射する一方ビーム発生手段（ここでは第２照射手段（第２発生手段５１））が、前記通過開口（開口３５ｈ）を通過する以前の前記一方のビーム（ここでは第２レーザビーム（セラミックス切断レーザビームＬ２））を屈折させる集光レンズ５７を有し、前記一方のビーム（ここでは第２レーザビーム（セラミックス切断レーザビームＬ２））が該集光レンズ５７に吸収される割合よりも、前記他方のビーム（ここでは第１レーザビーム（樹脂切断レーザビームＬ１））が該集光レンズ５７に吸収される割合の方が大きいものである。
　本装置１１においては、第１層（シリコーン樹脂層１０５）が樹脂材料（シリコーン樹脂）によって形成され、第１レーザビーム（樹脂切断レーザビームＬ１）が前記他方のビームである。
　本装置１１においては、前記他方のビーム（ここでは第１レーザビーム（樹脂切断レーザビームＬ１））がレンズを通過していない（反射鏡３５の反射のみによって集光される）。
　図７、８Ａ、及び８Ｂは、本発明の別の実施形態に係るレーザ加工装置（本装置）１１を示す概念的な断面図である。図１等に示される一実施形態のレーザ加工装置１１と基本的に同じ構成となっているので、被加工物に関するものを含め重複する記載は省略する。本装置１１は、樹脂切断レーザビームＬ１を照射する第１発生手段３１と、セラミックス切断レーザビームＬ２を照射する第２発生手段５１と、ＬＥＤパッケージ１０１の加工状況を観察する観察手段７１と、を備えてなる。第１発生手段３１は、樹脂切断レーザビームＬ１を発生する樹脂切断レーザビーム発生装置３３と、樹脂切断レーザビームＬ１を反射する第３ダイクロイックミラー３５ｔと、この反射された樹脂切断レーザビームＬ１を更に反射・集光する反射鏡３５ｗとを有し、これらの第３ダイクロイックミラー３５ｔ及び反射鏡３５ｗはそれぞれのミラー駆動装置３５ｖ及び鏡駆動装置３７ａにより駆動される。
　樹脂切断レーザビーム発生装置３３が発生する樹脂切断レーザビームＬ１は、Ｘ軸方向に沿って進み、第３ダイクロイックミラー３５ｔによってＺ軸方向（ＬＥＤパッケージ１０１から遠ざかる方向）に一旦反射され、更に、反射鏡３５ｗによってＺ軸方向（ＬＥＤパッケージ１０１に向かう方向）に反射される。そして、樹脂切断レーザビームＬ１は、シリコーン樹脂層１０５（図２参照）の表面１０１ａ、又はシリコーン樹脂層１０５の内部に焦点を結ぶ。ここで、樹脂切断レーザビームＬ１は、シリコーン樹脂層１０５の表面１０１ａにおいて、ドーナッツ状に中央に開口する集光された光の輪を示し、セラミックス切断レーザビームＬ２は、その光の輪の外周よりも小さい円形に集光された光のスポットを示す。これは、第３ダイクロイックミラー３５ｔ及び反射鏡３５ｗの中央部に開口（孔）があり、中心線に沿ったレーザビームが存在しないこと、及び、反射鏡３５ｗのドーナッツ状の反射面３５ｙで、中心線に沿った一点に集光させていないことによる。セラミックス切断レーザビームＬ２は、集光レンズ５７により、セラミックス基板１０３の表面１０３ａ（図２参照）又はそのセラミックス基板１０３の内部に最小のスポット径が得られるように焦点を結ばせる。この実施形態において、樹脂切断レーザビームＬ１のシリコーン樹脂層１０５の表面１０１ａにおけるドーナッツ状に中央に開口する光の輪は、シリコーン樹脂層１０５の内部であっても所謂１点に焦点が結ばれるわけではない。即ち、所謂作動距離と呼ばれるような反射鏡３５ｗから被加工物１０１との間の距離が長くなっても、反射鏡３５ｗの反射面３５ｙの中心に近いところから反射されるレーザビームは、反射鏡３５ｗの反射面３５ｙの外周に近いところから反射されるレーザビームが１点で交わろうとするよりも、より長い作動距離の位置で１点で交わるようにその反射面３５ｙの角度が調整される。このため、中心線に沿った中心部は、もっぱらセラミックス切断レーザビームＬ２が集中し、周囲のドーナッツ状の樹脂切断レーザビームＬ１によりシリコーン樹脂層１０５（図２参照）が除去されたところに、効果的にセラミックスのレーザ加工ができる。
　また、図１の一実施形態のレーザ加工装置と同様に、図６Ａから６Ｃのような反射鏡の駆動が可能であり、反射鏡３５ｗの鏡駆動装置３７ａが同様に用いられる。一方、第３ダイクロイックミラー３５ｔのミラー駆動装置３５ｖは、樹脂切断レーザビーム発生装置３３からのレーザビームＬ１をＺ軸方向に平行に反射するように第３ダイクロイックミラー３５ｔを調整する。図８Ａにおける下の図は、反射鏡３５ｗをＺ軸方向から（矢視Ｄにより）見た所謂平面図を示す。図８Ｂにおける上の図は第３ダイクロイックミラー３５ｔをＺ軸方向から（矢視Ｂにより）見た所謂平面図を、上から２番目の図は第３ダイクロイックミラー３５ｔの反射面に向かって垂直方向から（矢視Ｃにより）見た図を、それぞれ示す。これらの図からわかるように、反射鏡３５ｗの中央に平面図において同心円を描いて開口３５ｘがあり、集光レンズ５７を通ったセラミックス切断レーザビームＬ２を更に通過させる。また、第３ダイクロイックミラー３５ｔには、Ｚ軸方向の平面図でほぼ同心円状に開口３５ｕがあり、同様に、集光レンズ５７を通り、反射鏡３５ｗを通過したセラミックス切断レーザビームＬ２を更に通過させ、被加工物を照射可能とする。この開口３５ｕは、上記平面図では、円形であるが、実際の第３ダイクロイックミラー３５は、楕円形をしており、その中に同様な楕円形に開いている。このような構成であると、反射鏡３５ｗの駆動による、図６Ａから６Ｃの調整はより容易であると期待される。
　図９は、本発明の実施形態におけるレーザ加工装置の制御構成を示す。この図からわかるように、所定の位置に被加工物や装置がセットアップされ、初期値入力装置３０２から初期値が制御装置へ入力され、外部入力装置３０６の操作に従い、命令が制御装置３１０になされ、これに基づいて、レーザ発振・駆動装置（レーザ発振装置及び駆動装置）３２２に指令が行き、併せて反射鏡等の駆動装置を含む種々の作動部の駆動装置３２４へ指令が行き、更に、被加工物が保持された支持ステージの駆動装置３２６に指令が行き、被加工物が適宜加工される。更に、モニタ及び検出信号がＣＣＤカメラ等から入力され、これにより、所定のプログラムに従って、制御装置３１０が、レーザ発振・駆動装置３２２、反射鏡等の駆動装置３２４、及び被加工物の駆動装置３２６を制御する。
１１　本装置　　　　３１　第１発生手段　　　　
３３　樹脂切断レーザビーム発生装置　　　　３５　反射鏡　　　　
３５ｈ　開口　　　　３５ｓ　反射面　　　　３７　鏡駆動装置
５１　第２発生手段　　　　５３　セラミックス切断レーザビーム発生装置
５４　導光ケーブル　　　　５５　コリメータ　　　　５７　集光レンズ
７１　観察手段　　　　７２　ＣＣＤカメラ　　　　７３　結像レンズ
７４　バンドパスフィルター　　　　７５　第１ダイクロイックミラー
７６　観察用照明器　　　　７７　第２ダイクロイックミラー　　　　
９１　噴射ノズル　　　　９３　アシストガス噴射口　　　　
１０１　ＬＥＤパッケージ　　　　１０１ａ　表面　　　　１０１ｂ　裏面
１０３　セラミックス基板　　　　１０３ａ　表面　　　　
１０３ｄ　分断溝　　　　１０５　シリコーン樹脂層　　　　
１０５ｄ　分断溝　　　　２０１　支持ステージ

Claims (11)

  1. 　表面を形成する第１層と、第１層の裏面側に存する第２層と、を含んでなる被加工物に、表面側からレーザビームを照射することで被加工物を加工するレーザ加工装置であって、
    　レーザビームを照射する照射手段と、
    　照射手段に対して被加工物を被加工物の表面に沿って相対的に移動させる移動手段と、を備えてなり、
    　照射手段は、
    　　第２層の加工に適した第２レーザビームを第１層の表面の第２領域に照射する第２照射手段と、
    　　第１層の加工に適した第１レーザビームを、第２領域を取り囲む第１領域に照射する第１照射手段と、
    を有してなる、レーザ加工装置。
  2. 　第１領域のうち第２領域の外側に存する単独第１領域の幅が、被加工物の表面に沿ったいずれの方向についても略等しいものである、請求項１に記載のレーザ加工装置。
  3. 　第１領域の外縁線及び第２領域の外縁線が、第１層の表面に存する同じ点を中心とする同心円に形成され、両外縁線の間の全域に第１レーザビームが照射されるものである、請求項２に記載のレーザ加工装置。
  4. 　第１領域が第２領域の少なくとも一部に重なるものである、請求項１乃至３のいずれか１に記載のレーザ加工装置。
  5. 　被加工物に吹き付けるアシストガスを噴射するための噴射ノズルをさらに備えてなり、
    　第１レーザビーム及び第２レーザビームが噴射ノズルのアシストガス噴射口を通過し被加工物に照射されるものである、請求項１乃至４のいずれか１に記載のレーザ加工装置。
  6. 　照射手段は、第１レーザビーム及び第２レーザビームを照射しつつ第２領域に対する第１領域の相対位置を変更可能なものである、請求項１乃至５のいずれか１に記載のレーザ加工装置。
  7. 　照射手段は、第１レーザビーム及び第２レーザビームのうち所定の光路に沿ったいずれか一方のビームを通過させる通過開口を有し、該光路とは異なる方向から入射するいずれか他方のビームを該光路に沿うように反射する反射鏡を有するものである、請求項１乃至６のいずれか１に記載のレーザ加工装置。
  8. 　第１レーザビームが前記他方のビームであり、
    　前記光路に対し反射鏡の反射面を変位させることで、第１レーザビーム及び第２レーザビームを照射しつつ第２領域に対する第１領域の相対位置を変更可能なものである、請求項７に記載のレーザ加工装置。
  9. 　前記一方のビームを照射する一方ビーム発生手段が、前記通過開口を通過する以前の前記一方のビームを屈折させる集光レンズを有し、
    　前記一方のビームが該集光レンズに吸収される割合よりも、前記他方のビームが該集光レンズに吸収される割合の方が大きいものである、請求項７又は８に記載のレーザ加工装置。
  10. 　第１層が樹脂材料によって形成され、第１レーザビームが前記他方のビームである、請求項９に記載のレーザ加工装置。
  11. 　前記他方のビームがレンズを通過しないものである、請求項９又は１０に記載のレーザ加工装置。
PCT/JP2011/077478 2010-11-30 2011-11-29 レーザ加工装置 WO2012073931A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010265869A JP5558325B2 (ja) 2010-11-30 2010-11-30 レーザ加工装置
JP2010-265869 2010-11-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012073931A1 true WO2012073931A1 (ja) 2012-06-07

Family

ID=46171861

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/077478 WO2012073931A1 (ja) 2010-11-30 2011-11-29 レーザ加工装置

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP5558325B2 (ja)
TW (1) TW201233475A (ja)
WO (1) WO2012073931A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014183198A (ja) * 2013-03-19 2014-09-29 Denso Corp 半導体装置の製造方法
JP2015020188A (ja) * 2013-07-18 2015-02-02 株式会社デンソー レーザ加工装置

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106158608B (zh) * 2015-03-27 2019-09-17 上海微电子装备（集团）股份有限公司 一种具有能量补偿的激光退火装置及退火方法
JP6529610B2 (ja) 2015-12-28 2019-06-12 Dmg森精機株式会社 付加加工用ヘッドおよび加工機械
JP6808130B2 (ja) * 2016-06-09 2021-01-06 福井県 レーザ加工方法およびレーザ加工装置
TWI637805B (zh) * 2016-10-25 2018-10-11 財團法人工業技術研究院 金屬表面之雷射加工系統及其方法
US11135772B2 (en) 2017-05-16 2021-10-05 Dmg Mori Co., Ltd. Additive-manufacturing head and manufacturing machine
JP7291527B2 (ja) * 2019-04-24 2023-06-15 株式会社アマダ レーザ加工機及びレーザ加工方法
KR20230024273A (ko) * 2020-06-11 2023-02-20 에이지씨 가부시키가이샤 적층체, 전자 디바이스용 부재를 구비하는 적층체, 전자 디바이스의 제조 방법

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63273587A (ja) * 1987-04-30 1988-11-10 Toshiba Corp レ−ザ加工方法
JPH01245992A (ja) * 1988-03-25 1989-10-02 Ind Res Inst Japan 多波長レーザー加工装置
JPH02284782A (ja) * 1989-04-27 1990-11-22 Komatsu Ltd 波長の異なるレーザの集光方法
JPH0810970A (ja) * 1994-06-22 1996-01-16 Sony Corp レーザ加工装置及び方法
JPH115184A (ja) * 1997-06-11 1999-01-12 Kawasaki Heavy Ind Ltd 被覆鋼材のレーザ切断方法および装置
JP2002224876A (ja) * 2000-12-13 2002-08-13 L'air Liquide Sa Pour L'etude & L'exploitation Des Procede S Georges Claude 複流および二重集光切断ヘッドによるレーザー切断のための方法および装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63273587A (ja) * 1987-04-30 1988-11-10 Toshiba Corp レ−ザ加工方法
JPH01245992A (ja) * 1988-03-25 1989-10-02 Ind Res Inst Japan 多波長レーザー加工装置
JPH02284782A (ja) * 1989-04-27 1990-11-22 Komatsu Ltd 波長の異なるレーザの集光方法
JPH0810970A (ja) * 1994-06-22 1996-01-16 Sony Corp レーザ加工装置及び方法
JPH115184A (ja) * 1997-06-11 1999-01-12 Kawasaki Heavy Ind Ltd 被覆鋼材のレーザ切断方法および装置
JP2002224876A (ja) * 2000-12-13 2002-08-13 L'air Liquide Sa Pour L'etude & L'exploitation Des Procede S Georges Claude 複流および二重集光切断ヘッドによるレーザー切断のための方法および装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014183198A (ja) * 2013-03-19 2014-09-29 Denso Corp 半導体装置の製造方法
JP2015020188A (ja) * 2013-07-18 2015-02-02 株式会社デンソー レーザ加工装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012115854A (ja) 2012-06-21
JP5558325B2 (ja) 2014-07-23
TW201233475A (en) 2012-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012073931A1 (ja) レーザ加工装置
JP5941113B2 (ja) 集光径を拡大できるレーザ加工装置
US10792759B2 (en) Laser processing method and laser processing apparatus
KR101678707B1 (ko) 레이저 절단 방법 및 레이저 절단 장치
KR101718265B1 (ko) 가공장치 및 가공방법
KR101429926B1 (ko) 레이저 빔을 환형 레이저 빔으로 변환하기 위한 광학 장치를 구비한 레이저 빔 용접 장치 및 이에 상응하는 레이저 빔 용접 방법
JP5639046B2 (ja) レーザ加工装置及びレーザ加工方法
CN102639280A (zh) 激光加工及切割系统与方法
KR20180114913A (ko) 빔 정렬 및/또는 요동 이동을 제공하는 이중 이동가능한 거울을 갖춘 레이저 절삭 헤드
JP6757877B2 (ja) レーザ加工装置及びレーザ加工方法
KR20110112282A (ko) 레이저 가공장치
KR20150126603A (ko) 테이퍼 제어를 위한 빔 각도 및 작업물 이동의 공조
JP3871240B2 (ja) ハイブリッド加工装置
KR101798174B1 (ko) 레이저 가공장치
WO2017221931A1 (ja) レーザ加工装置およびレーザ加工方法
JP5642493B2 (ja) レーザ切断装置及びレーザ切断方法
JP4648044B2 (ja) レーザー加工装置
WO2012098930A1 (ja) レーザ加工装置
KR101195602B1 (ko) 다층 구조의 가공 대상물을 절단할 수 있는 레이저 절단장치
JPH10314973A (ja) 複合レーザビームによるレーザ加工装置および加工法
CN115551668A (zh) 激光切割方法和激光切割设备
JP6043773B2 (ja) ダイレクトダイオードレーザ光による板金の加工方法及びこれを実行するダイレクトダイオードレーザ加工装置
JP4584683B2 (ja) レーザ溶接用集光ヘッド
JP2003266189A (ja) 溶接装置、溶接方法、および溶接された被溶接物を有する物品の製造方法
JP2014121718A (ja) レーザー加工装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11844480

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11844480

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1