JP2005034878A - Laser beam machining method and apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加工対象にレーザビームを照射して加工するレーザ加工方法及び装置に係り、特に、加工品質の向上と安定化を図ることが可能なレーザ加工方法及び装置に関する。 The present invention relates to a laser processing method and apparatus for performing processing by irradiating a processing target with a laser beam, and more particularly to a laser processing method and apparatus capable of improving and stabilizing processing quality.
プリント配線基板にレーザビームを照射して穴を開けるレーザドリル装置が実用化されている。プリント配線基板の穴開けに用いられるレーザビームに関しては、特許文献1に、レーザから発振される、図1(A)に模式的に示すような、中央部のエネルギが周辺部に比べて大きいガウス分布のビームを、図1(B)に模式的に示すような、強度が均一なトップハット分布のビームに変換することが記載されている。 A laser drill apparatus that irradiates a printed wiring board with a laser beam to open a hole has been put into practical use. Regarding a laser beam used for drilling a printed wiring board, Patent Document 1 discloses that a Gaussian wave having a larger energy at the center portion than that at the periphery portion, as schematically shown in FIG. It is described that a beam having a distribution is converted into a beam having a top hat distribution with a uniform intensity as schematically shown in FIG.
しかしながら従来は、レーザビームのパルス幅やエネルギ等は可変であっても、ビームモードは一定であったため、図1(A)に示したようなガウス分布を有するシングルモードのレーザ発振器を用いた場合、同じモードで加工に必要なパルス数を照射すると、シングルモードのビーム中心部だけが強いという特徴の影響で、図2に示す如く、ワーク8の中心部だけが加工されたり、中心部にダメージが発生するという問題点を有する。逆に、図1(B)に示したようなトップハット状分布を有するマルチモードのレーザ発振器を用いた場合は、シングルモードに比べて中心部の強度が低いため、加工に必要なショット数が増えたり、図3に示す如く、銅箔8B−樹脂8C−銅箔8D層中の樹脂層8Cを加工するような場合には、テーパが広がり易く、穴の断面形状が悪化し易くなる等の問題点を有していた。
Conventionally, however, the beam mode is constant even if the pulse width, energy, etc. of the laser beam are variable. Therefore, when a single mode laser oscillator having a Gaussian distribution as shown in FIG. When the number of pulses necessary for machining is irradiated in the same mode, only the center part of the
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、加工対象の形状を損なうことなく、迅速なレーザ加工を可能として、加工品質の向上と安定化を図ることを課題とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and it is an object of the present invention to enable rapid laser processing without impairing the shape of a processing target, and to improve and stabilize the processing quality.
本発明は、加工対象にレーザビームを照射して加工する際に、加工途中でビームモードを変化させるようにして、前記課題を解決したものである。 The present invention solves the above-mentioned problem by changing the beam mode during the processing when irradiating a processing target with a laser beam.
又、前記ビームモードを、加工初期はシングルモード、加工終期はマルチモードとするようにしたものである。 The beam mode is a single mode at the beginning of machining and a multi-mode at the end of machining.
本発明は、又、加工対象にレーザビームを照射して加工するためのレーザ加工装置において、加工途中でビームモードを変化させるための手段を備えることにより、前記課題を解決したものである。 The present invention also solves the above-mentioned problems by providing means for changing a beam mode during processing in a laser processing apparatus for processing by irradiating a processing target with a laser beam.
又、前記ビームモード変化手段を、加工途中で集光レンズとマスクの距離を変えるものとしたものである。 Further, the beam mode changing means changes the distance between the condenser lens and the mask during the processing.
あるいは、前記ビームモード変化手段を、加工途中でアパーチャ径を変えるものとしたものである。 Alternatively, the beam mode changing means changes the aperture diameter during processing.
本発明によれば、シングルモード又はマルチモードのいずれか一方のみによる加工によって発生する問題点を解消して、良好な形状の加工を、迅速に行なうことが可能となり、加工品質の向上と安定化を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to eliminate the problems caused by machining in only one of the single mode and the multimode, and to quickly process a good shape, thereby improving and stabilizing the machining quality. Can be achieved.
例えば最初の数パルスをシングルモード、最後の数パルスをマルチモードとして加工すれば、シングルモードのみを用いた場合の中央部への熱の蓄積による中央部のダメージ発生を抑制できると共に、周辺部のエネルギ不足による隅の加工残りも抑制できる。更に、マルチモードのみを用いた場合のように、加工に必要なショット数が増えたり、穴の断面形状が悪化することもない。 For example, if the first few pulses are processed in a single mode and the last few pulses are processed in a multimode, the occurrence of damage in the center due to heat accumulation in the center when only the single mode is used can be suppressed, and It is possible to suppress corner machining residue due to lack of energy. Furthermore, unlike the case where only the multi mode is used, the number of shots required for processing does not increase and the cross-sectional shape of the hole does not deteriorate.
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本実施形態は、図4に示す如く、レーザ発振器10と、該レーザ発振器10から出力されるレーザビーム12の断面形状を調整するための集光レンズ14及びマスク16と、レーザビーム12の方向を必要に応じて変えたり走査するためのベンディングミラー18及び走査ミラー20、22と、該走査ミラー20、22によってワーク8の表面(ワーク照射面と称する)8Aに沿うX方向及びY方向に走査された加工ビーム30を規制するためのアパーチャ24及びfθレンズ26とを備えたレーザドリル装置において、前記集光レンズ14とマスク16間の距離Lを加工途中で変えることにより、加工途中でビームモードを変化させるようにしたものである。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the
即ち、例えば最初の数パルスは、図5(A)に示す如く、集光レンズ14とマスク16の距離Lを比較的大きくして、マスク16の開口径bに対してビーム径aを小さくとることにより、ワーク照射面8Aでシングルモードとする。
That is, for example, in the first few pulses, as shown in FIG. 5A, the distance L between the
一方、例えば最後の数パルスでは、図5(B)に示す如く、集光レンズ14とマスク16間の距離Lを小として、マスク開口径bに対しビーム径aを大きくとることで、ワーク照射面8Aでマルチモードとする。
On the other hand, in the last few pulses, for example, as shown in FIG. 5B, the distance L between the
このように、加工途中でビームモードを切換えることで、図6に示す如く、良好な形状の穴を迅速に開けることが可能となる。 In this way, by switching the beam mode during processing, it becomes possible to quickly form a well-shaped hole as shown in FIG.
本実施形態においては、加工途中で集光レンズ14とマスク16の距離Lを変えるようにしているので、比較的簡単にモードを変更することができる。
In the present embodiment, since the distance L between the
なお、例えば特許文献1に記載されているように、回転円板の周囲に径の異なるアパーチャが複数形成された回転板を切換えることで、加工途中でアパーチャ24の径を変えるようにして、ビームモードを切換えるようにしてもよい。
For example, as described in Patent Document 1, the diameter of the
本実施形態においては、最初の数パルスをシングルモード、最後の数パルスをマルチモードとしているので、図6に示したような底のある穴を、迅速且つ良好な品質で開けることができる。なお、ビームモードを変化させる方法は実施形態に限定されず、例えば集光レンズ14とマスク16の距離Lを連続的に変化させることで、シングルモードからマルチモードに連続的に変化させたり、あるいは、特許文献1のような方法でビームモードをステップ的に変化させたりすることもできる。又、ビームモードを変化させる方法も、シングルモードからマルチモードに限定されず、逆にマルチモードからシングルモードに変更したり、あるいは、シングルモードの間にマルチモードを挟んだりすることも可能である。
In the present embodiment, since the first few pulses are single mode and the last few pulses are multimode, a hole with a bottom as shown in FIG. 6 can be opened quickly and with good quality. Note that the method of changing the beam mode is not limited to the embodiment. For example, by changing the distance L between the
なお、前記実施形態においては、本発明がレーザ穴開け加工に適用されていたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、穴開け以外のレーザ加工一般にも同様に適用できることは明らかである。 In the above-described embodiment, the present invention is applied to laser drilling. However, the application target of the present invention is not limited to this, and it is obvious that the present invention can be similarly applied to laser processing in general other than drilling. .
本発明は、レーザ穴開け加工等のレーザ加工に適用できる。 The present invention can be applied to laser processing such as laser drilling.
8 ワーク
8A ワーク照射面
10 レーザ発振器
12 レーザビーム
14 集光レンズ
16 マスク
24 アパーチャ
26 fθレンズ
30 加工ビーム
L 集光レンズとマスクの距離
8
Claims (5)
加工途中でビームモードを変化させることを特徴とするレーザ加工方法。 When irradiating a processing target with a laser beam,
A laser processing method characterized by changing a beam mode during processing.
加工途中でビームモードを変化させるための手段を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。 In a laser processing apparatus for processing by irradiating a processing target with a laser beam,
A laser processing apparatus comprising means for changing a beam mode during processing.
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