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JP5197271B2 - Laser processing apparatus and laser processing method - Google Patents

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JP5197271B2 JP2008246123A JP2008246123A JP5197271B2 JP 5197271 B2 JP5197271 B2 JP 5197271B2 JP 2008246123 A JP2008246123 A JP 2008246123A JP 2008246123 A JP2008246123 A JP 2008246123A JP 5197271 B2 JP5197271 B2 JP 5197271B2
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Description

本発明は、加工対象物にレーザビームを照射して加工を行うレーザ加工装置、及び、レーザ加工方法に関する。   The present invention relates to a laser processing apparatus that performs processing by irradiating a workpiece with a laser beam, and a laser processing method.

レーザ穴開け加工においては、所定ショット数のレーザパルスをプリント基板の樹脂層に入射させ内層配線層に至る貫通孔を形成する。1つの貫通孔が形成されたら、ガルバノスキャナを用いてレーザパルスの入射位置を変更し、プリント基板の異なる位置に穴を形成する。ガルバノスキャナのレーザビーム走査範囲内の加工が終わったら、ステージを駆動してプリント基板を移動させ、新たな加工領域でガルバノスキャナによるレーザパルスの走査を行い、基板の穴開け加工を続ける。   In laser drilling, a predetermined number of shots of laser pulses are incident on the resin layer of the printed circuit board to form through holes that reach the inner wiring layer. When one through hole is formed, the incident position of the laser pulse is changed using a galvano scanner to form holes at different positions on the printed circuit board. When the processing within the laser beam scanning range of the galvano scanner is finished, the stage is driven to move the printed circuit board, the laser pulse is scanned by the galvano scanner in a new processing area, and the substrate is continuously drilled.

レーザ穴開け加工には、たとえば炭酸ガスレーザ発振器(COレーザ発振器)が使用される。COレーザ発振器は励起パルス(トリガパルス)を受けて、トリガパルスのパルス幅に対応するパルス幅のレーザパルスを出射する。出射されるレーザパルスのパルスエネルギは、トリガパルスの周波数(周期)及びパルス幅に依存する。 For example, a carbon dioxide laser oscillator (CO 2 laser oscillator) is used for laser drilling. The CO 2 laser oscillator receives an excitation pulse (trigger pulse) and emits a laser pulse having a pulse width corresponding to the pulse width of the trigger pulse. The pulse energy of the emitted laser pulse depends on the frequency (period) of the trigger pulse and the pulse width.

COレーザ発振器においては、トリガパルスの入力を中止し、レーザパルスの発振を停止した場合、発振再開直後に出射されるレーザパルスのパルスエネルギが不安定となる。このためステージの駆動時間にも、加工時と同じトリガパルスをレーザ発振器に入力して、パルスエネルギの安定化を図っていた。 In the CO 2 laser oscillator, when the trigger pulse input is stopped and the laser pulse oscillation is stopped, the pulse energy of the laser pulse emitted immediately after the oscillation is resumed becomes unstable. For this reason, during the stage drive time, the same trigger pulse as that during processing is input to the laser oscillator to stabilize the pulse energy.

また、レーザ発振器それ自体を工夫することにより、レーザパルスのパルスエネルギを安定化させる発明もなされている(たとえば、特許文献1参照)。   There has also been an invention that stabilizes the pulse energy of a laser pulse by devising the laser oscillator itself (see, for example, Patent Document 1).

特開2005−103625号公報JP 2005-103625 A

本発明の目的は、良質なレーザ加工を実現可能なレーザ加工装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a laser processing apparatus capable of realizing high-quality laser processing.

また、良質なレーザ加工を実現可能なレーザ加工方法を提供することである。   Moreover, it is providing the laser processing method which can implement | achieve a high-quality laser processing.

本発明の一観点によれば、トリガパルスが入力されると、該トリガパルスのパルス幅に対応するパルス幅のレーザパルスを出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射したレーザパルスを、加工用経路に沿って伝搬させる状態と、該加工用経路に沿って伝搬させない状態とを切り替えるビーム振り分け器と、加工対象物を保持する保持器と、前記加工用経路に沿って伝搬するレーザパルスが、前記保持器に保持された加工対象物上の目標位置に入射するように、レーザパルスの進行方向を変化させるビーム走査器と、前記レーザ光源、前記ビーム振り分け器、及び前記ビーム走査器を制御する制御装置とを有し、前記制御装置は、前記保持器に保持された加工対象物上の複数の被照射点に、前記レーザ光源から出射された加工用レーザパルスが順番に入射してレーザ加工が行われ、かつ、前記保持器に保持された加工対象物上の1つの被照射点から次の被照射点に、該加工用レーザパルスの入射位置を移動させる移動期間に、該加工用レーザパルスのパルス幅よりも短いパルス幅をもつ非加工用レーザパルスが、該移動期間の長さに応じたパルス幅と繰り返し周波数で、前記レーザ光源から出射されるとともに、該非加工用レーザパルスは前記加工用経路に沿って伝搬しないように、前記レーザ光源、前記ビーム振り分け器、及び前記ビーム走査器を制御するレーザ加工装置が提供される。   According to one aspect of the present invention, when a trigger pulse is input, a laser light source that emits a laser pulse having a pulse width corresponding to the pulse width of the trigger pulse, and a laser pulse emitted from the laser light source are processed. A beam distribution unit that switches between a state that propagates along the path and a state that does not propagate along the processing path, a holder that holds a workpiece, and a laser pulse that propagates along the processing path, A beam scanner that changes a traveling direction of a laser pulse so as to be incident on a target position on an object to be processed held by the holder, and the laser light source, the beam distributor, and the beam scanner are controlled. A laser beam for processing emitted from the laser light source at a plurality of irradiated points on the object to be processed held by the holder. The laser beam is sequentially incident and laser processing is performed, and the incident position of the laser pulse for processing is moved from one irradiated point on the workpiece held by the holder to the next irradiated point. During the movement period, a non-machining laser pulse having a pulse width shorter than the pulse width of the machining laser pulse is emitted from the laser light source with a pulse width and a repetition frequency corresponding to the length of the movement period. In addition, there is provided a laser processing apparatus for controlling the laser light source, the beam distributor, and the beam scanner so that the non-processing laser pulse does not propagate along the processing path.

また、本発明の他の観点によると、レーザ発振器をパルス発振させながら、加工対象物上の複数の被照射点に加工用レーザパルスを順番に入射させてレーザ加工を行う工程と、前記加工対象物上の1つの被照射点から次の被照射点に、前記加工用レーザパルスの入射位置を移動させる移動期間に、前記加工用レーザパルスのパルス幅よりも短いパルス幅をもつ非加工用レーザパルスを、該移動期間の長さに応じたパルス幅と繰り返し周波数で、前記レーザ発振器から出射させるとともに、該非加工用レーザパルスは前記加工対象物に入射させない工程とを有するレーザ加工方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, a laser processing is performed by sequentially injecting laser pulses for processing to a plurality of irradiation points on a processing target while oscillating a laser oscillator, and the processing target A non-machining laser having a pulse width shorter than the pulse width of the machining laser pulse during a movement period for moving the incident position of the machining laser pulse from one irradiated point on the object to the next irradiated point There is provided a laser processing method including a step of emitting a pulse from the laser oscillator with a pulse width and a repetition frequency corresponding to the length of the moving period, and not allowing the non-processing laser pulse to enter the processing object. The

本発明によれば、良質なレーザ加工を実現可能なレーザ加工装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a laser processing apparatus capable of realizing high-quality laser processing.

また、良質なレーザ加工を実現可能なレーザ加工方法を提供することができる。   In addition, it is possible to provide a laser processing method capable of realizing high-quality laser processing.

図1は、実施例によるレーザ加工装置を示す概略図である。   FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a laser processing apparatus according to an embodiment.

レーザ光源10、たとえばCOレーザ発振器が、制御装置17から励起パルス(トリガパルス)を受けて、トリガパルスのパルス幅に対応するパルス幅のレーザパルスを出射する。 A laser light source 10, for example, a CO 2 laser oscillator, receives an excitation pulse (trigger pulse) from the control device 17 and emits a laser pulse having a pulse width corresponding to the pulse width of the trigger pulse.

レーザパルスは光路Cを進行して音響光学偏向器(Acoust-Optic Deflector: AOD)11に入射する。 Laser pulses acousto progressing the optical path C a (Acoust-Optic Deflector: AOD) incident on 11.

AOD11は、音響光学効果を利用した光偏向器であり、制御装置17から送出される制御信号を受けて、入射するレーザパルスの進行方向を変化させて出射する。AOD11により偏向されたレーザパルスは、光路Cを進行する。AOD11に制御信号が印加されない場合、AOD11に入射したレーザパルスは直進して光路Cを進行し、ダンパ12に入射し、吸収される。 The AOD 11 is an optical deflector using an acousto-optic effect, and receives a control signal sent from the control device 17 and emits it by changing the traveling direction of the incident laser pulse. Laser pulses deflected by AOD11 proceeds the optical path C b. If AOD11 the control signal is not applied, the laser pulses incident on AOD11 proceeds the optical path C c and straight, enters the damper 12, is absorbed.

偏向されて光路Cを進行するレーザパルスは、折り返しミラー13で反射され、貫通孔を備えるマスク14で断面形状を整形された後、ガルバノスキャナ15に入射する。ガルバノスキャナ15は2枚の揺動鏡を含み、入射したレーザパルスを2次元方向に走査して出射する。 Laser pulses are deflected travels the optical path C b is reflected by a folding mirror 13, after being shaped sectional shape in the mask 14 having through holes and enters the galvano scanner 15. The galvano scanner 15 includes two oscillating mirrors, and scans and emits incident laser pulses in a two-dimensional direction.

XYステージ18上には、たとえば樹脂層に内層配線層が埋設されたプリント基板20が保持されている。ガルバノスキャナ15を出射したレーザパルスはfθレンズ16を透過して、XYステージ18上に保持されたプリント基板20の樹脂層に入射する。fθレンズ16は、レーザパルスをプリント基板20に垂直に入射させる。   On the XY stage 18, for example, a printed circuit board 20 in which an inner wiring layer is embedded in a resin layer is held. The laser pulse emitted from the galvano scanner 15 passes through the fθ lens 16 and enters the resin layer of the printed circuit board 20 held on the XY stage 18. The fθ lens 16 causes the laser pulse to enter the printed board 20 perpendicularly.

レーザパルスの照射により、プリント基板20の樹脂層に穴が形成される。たとえば3ショットのレーザパルスを同一位置に入射させることで、樹脂層を貫通し、内層配線層に至る貫通孔が形成される。貫通孔形成に用いられるレーザパルスのパルス幅は、たとえば20〜100μsである。   A hole is formed in the resin layer of the printed circuit board 20 by irradiation with the laser pulse. For example, by making a three-shot laser pulse incident on the same position, a through-hole penetrating the resin layer and reaching the inner wiring layer is formed. The pulse width of the laser pulse used for forming the through hole is, for example, 20 to 100 μs.

ある目標位置に貫通孔を形成した後、ガルバノスキャナ15を駆動することにより、レーザパルスを次の目標位置に入射させ、その位置に新たな貫通孔を形成する。   After a through hole is formed at a certain target position, the galvano scanner 15 is driven to cause a laser pulse to enter the next target position, and a new through hole is formed at that position.

ガルバノスキャナ15のレーザパルス走査範囲内の加工が終わったら、XYステージ18を駆動してプリント基板20を移動させ、新たな加工領域でガルバノスキャナ15によるレーザパルスの走査を行い、プリント基板20の穴開け加工を行う。穴開け加工はこのようにしてプリント基板20上に画定された複数の被加工点にレーザパルスを順番に照射して行われる。   When processing within the laser pulse scanning range of the galvano scanner 15 is finished, the XY stage 18 is driven to move the printed circuit board 20, and scanning of the laser pulse is performed by the galvano scanner 15 in a new processing area. Opening is performed. The drilling process is performed by sequentially irradiating a plurality of processing points defined on the printed circuit board 20 with laser pulses.

制御装置17は、目標位置に貫通孔が形成されるように、ガルバノスキャナ15及びXYステージ18の駆動を制御する。   The control device 17 controls driving of the galvano scanner 15 and the XY stage 18 so that a through hole is formed at the target position.

図2(A)〜(F)に示すタイミングチャートを参照して、実施例によるレーザ加工方法を説明する。図2(A)〜(F)の横軸はすべて時間を表す。   With reference to the timing charts shown in FIGS. 2A to 2F, the laser processing method according to the embodiment will be described. 2A to 2F all represent time.

図2(A)及び(D)は、制御装置17からガルバノスキャナ15に送信される位置決め信号(プリント基板20上におけるレーザパルス入射位置の位置決めを行うよう指令する信号)のオン及びオフのタイミングを示す。また、図2(B)及び(E)は、レーザ光源10に入力される励起パルス(トリガパルス)の入力タイミングを示す。更に、図2(C)及び(F)は、AOD11に印加される制御信号の印加タイミングを示す。   2A and 2D show on and off timings of positioning signals (signals for instructing positioning of laser pulse incident positions on the printed circuit board 20) transmitted from the control device 17 to the galvano scanner 15. FIG. Show. 2B and 2E show the input timing of the excitation pulse (trigger pulse) input to the laser light source 10. Further, FIGS. 2C and 2F show application timings of control signals applied to the AOD 11.

図2(A)〜(C)に示すタイミングチャートが一組となってある時間帯における制御を表す。また、図2(D)〜(F)に示すタイミングチャートが一組となって他の時間帯における制御を表す。   2A to 2C represent control in a time zone in which the timing charts shown in FIG. In addition, the timing charts shown in FIGS. 2D to 2F are a set and represent control in other time zones.

図2(A)を参照する。前述のように、たとえば3ショットの加工用レーザパルスをプリント基板20のある位置の樹脂層に入射させ穴を形成した後、プリント基板20の他の位置に穴を形成する際には、ガルバノスキャナ15を駆動し、新たな加工用レーザパルスの入射位置の位置決めを行う。   Reference is made to FIG. As described above, for example, after forming a hole by injecting a 3-shot laser beam for processing into a resin layer at a certain position of the printed circuit board 20, when forming a hole at another position of the printed circuit board 20, the galvano scanner 15 is driven to position the incident position of a new machining laser pulse.

図2(A)において「ON」で示す期間に、制御装置17からガルバノスキャナ15に位置決め信号が送信される。ガルバノスキャナ15は位置決め信号を受けて、加工用レーザパルスを新たに入射させる位置の位置決めを開始する。位置決め信号が「OFF」となってからガルバノ整定待ち時間t後に、ガルバノスキャナ15の位置決めが完了する。 A positioning signal is transmitted from the control device 17 to the galvano scanner 15 during a period indicated by “ON” in FIG. In response to the positioning signal, the galvano scanner 15 starts positioning of a position where a processing laser pulse is newly incident. The positioning of the galvano scanner 15 is completed after the galvano settling waiting time t 1 after the positioning signal becomes “OFF”.

図2(B)を参照する。実施例によるレーザ加工方法においては、プリント基板20のある位置に照射して穴開け加工を行う3ショットの加工用レーザパルスの出射後、プリント基板20の他の位置に照射して次の穴開け加工を行う3ショットの加工用レーザパルスの出射までの期間に、レーザ光源10が複数の捨て射ち用レーザパルスを出射する。このためたとえばガルバノスキャナ15の駆動中(位置決め期間中)に、レーザ光源10から複数の捨て射ち用レーザパルスが出射される。   Reference is made to FIG. In the laser processing method according to the embodiment, after irradiating a certain position of the printed circuit board 20 to perform drilling, a three-shot processing laser pulse is emitted, and then irradiated to another position of the printed circuit board 20 to form the next hole. The laser light source 10 emits a plurality of irradiating laser pulses during a period until the three-shot machining laser pulse for machining is emitted. For this reason, for example, while the galvano scanner 15 is being driven (during the positioning period), a plurality of throwing laser pulses are emitted from the laser light source 10.

捨て射ち用レーザパルスは、加工用レーザパルスよりパルス幅が短い。捨て射ち用レーザパルスの出射は、図示するように、制御装置17からレーザ光源10に、捨て射ち用レーザパルスを発生させるための励起パルス(トリガパルス)を入力することにより行われる。   The throwing laser pulse has a shorter pulse width than the processing laser pulse. As shown in the figure, the emission laser pulse is emitted by inputting an excitation pulse (trigger pulse) for generating the emission laser pulse from the controller 17 to the laser light source 10.

本図には、1つの捨て射ち用レーザパルスが立ち下がってから次の捨て射ち用レーザパルスが立ち上がるまでの時間を、捨て射ち用レーザパルスデューティ保証時間tとして図示した。 In this figure, the time from the fall of the laser pulses for one discarded out until rises laser pulses for the next discarded out, shown as a laser pulse duty guarantee time t 2 for out discarded.

ガルバノスキャナ15の位置決め完了(位置決め信号が「OFF」となってからガルバノ整定待ち時間t後)以前には加工用レーザパルスは出射されない。また、ガルバノスキャナ15の位置決め完了以降は、捨て射ち用レーザパルスは出射されず、最後の捨て射ち用レーザパルスの立ち下がり時点から時間t後に、加工用レーザパルスが出射される。 Processing laser pulses previously (galvano settling waiting time after t 1 from the positioning signal becomes "OFF") positioning completion of the galvano scanner 15 is not emitted. The positioning after completion of the galvanometer scanner 15, the laser-pulse among discarded is not emitted, after a time t 2 from the falling time of the last discarded out laser pulses, the processing laser pulse is emitted.

図2(C)を参照する。捨て射ち用レーザパルスの出射後、加工用レーザパルスの出射前にAOD11に制御信号が印加される。このため、捨て射ち用レーザパルスはAOD11に入射した後、光路Cを進行しダンパ12に吸収されるが、加工用レーザパルスはAOD11で偏向され、光路Cを進行してプリント基板20に入射し、樹脂層に穴を形成する。 Reference is made to FIG. A control signal is applied to the AOD 11 after the emission laser pulse is emitted and before the processing laser pulse is emitted. Thus, after entering the discard out laser pulses AOD11, but proceed to the optical path C c is absorbed by the damper 12, the processing laser pulse is deflected at AOD11, the printed circuit board 20 by traveling the optical path C b Incident and form a hole in the resin layer.

図2(D)を参照する。本図には、ガルバノスキャナ15の駆動時間(位置決め時間)が図2(A)とは異なる場合を示した。   Reference is made to FIG. This figure shows a case where the driving time (positioning time) of the galvano scanner 15 is different from that in FIG.

図2(E)を参照する。捨て射ち用レーザパルスは、捨て射ち用レーザパルスデューティ保証時間をtとして出射される。図2(B)に示した場合と同様に、 ガルバノスキャナ15の位置決め完了以前には加工用レーザパルスは出射されない。また、ガルバノスキャナ15の位置決め完了以降は、捨て射ち用レーザパルスは出射されず、最後の捨て射ち用レーザパルスの立ち下がり時点から時間t後に、加工用レーザパルスが出射される。 Reference is made to FIG. Discard of which laser pulses are emitted laser pulse duty guarantee time for out discarded as t 3. As in the case shown in FIG. 2B, the processing laser pulse is not emitted before the positioning of the galvano scanner 15 is completed. The positioning after completion of the galvanometer scanner 15, the laser-pulse among discarded is not emitted, after a time t 3 from the falling time of the last discarded out laser pulses, the processing laser pulse is emitted.

3ショットの加工用レーザパルスが出射された後、次に出射される加工用レーザパルスが新たな目標位置に入射するように、ガルバノスキャナ15の駆動(レーザパルス入射位置の位置決め)が開始される。捨て射ち用レーザパルスは、3ショットめの加工用レーザパルスの立ち下がり時点から、加工用レーザパルスデューティ保証時間t経過後に出射される。 After the three-shot machining laser pulse is emitted, driving of the galvano scanner 15 (positioning of the laser pulse incident position) is started so that the next emitted machining laser pulse is incident on a new target position. . The discarding laser pulse is emitted after the processing laser pulse duty guarantee time t 4 has elapsed from the falling edge of the third shot processing laser pulse.

図2(F)を参照する。AOD11への制御信号は、加工用レーザパルスがAOD11に入射している期間にはONとされ、捨て射ち用レーザパルスがAOD11に入射している期間にはOFFとされる。このため、加工用レーザパルスはAOD11で偏向され、光路Cを進行してプリント基板20に入射し、樹脂層に穴を形成するが、捨て射ち用レーザパルスはAOD11に入射した後、光路Cを進行しダンパ12に吸収される。 Reference is made to FIG. The control signal to the AOD 11 is turned on while the processing laser pulse is incident on the AOD 11, and is turned off when the disposal laser pulse is incident on the AOD 11. For this reason, the processing laser pulse is deflected by the AOD 11, travels along the optical path C b and enters the printed circuit board 20 to form a hole in the resin layer, but the throwing laser pulse enters the AOD 11 and then enters the optical path C. The c travels and is absorbed by the damper 12.

実施例によるレーザ加工方法は、ある位置の穴加工と次の位置の穴加工との間に、単に捨て射ち用レーザパルスを出射するにとどまらず、それらの穴加工間の時間(プリント基板20のある位置に穴を形成するための1ショットめの加工用レーザパルスが出射してから、次の位置に穴を形成するための1ショットめの加工用レーザパルスが出射するまでの時間)に応じて、捨て射ち用レーザパルスのパルス幅と繰り返し周波数を変化させる点に特徴を有する。穴加工間の時間は、ガルバノスキャナ15の駆動時間(レーザパルス入射位置の位置決め時間)に対応する。   The laser processing method according to the embodiment is not limited to simply emitting a laser beam for throwing between a hole at a certain position and a hole at the next position. Depending on the time from when the first shot laser pulse for forming a hole at a certain position is emitted until the first shot laser pulse for forming a hole at the next position is emitted) Thus, the present invention is characterized in that the pulse width and repetition frequency of the throwing laser pulse are changed. The time between drilling corresponds to the driving time of the galvano scanner 15 (positioning time of the laser pulse incident position).

ガルバノスキャナ15の駆動時間(レーザパルス入射位置の位置決め時間)は、たとえば現加工のレーザパルス入射位置と次加工のレーザパルス入射位置との間の距離や、ガルバノスキャナ15の駆動速度に依存する。現加工と次加工のレーザパルス入射位置間の距離が長ければ、ガルバノスキャナ15の駆動時間(レーザパルス入射位置の位置決め時間)は長くなる。このため「穴加工間の時間に応じて、捨て射ち用レーザパルスのパルス幅と繰り返し周波数を変化させる」とは「現加工と次加工のレーザパルス入射位置間の距離に応じて、捨て射ち用レーザパルスのパルス幅と繰り返し周波数を変化させる」という内容を含む。   The driving time of the galvano scanner 15 (positioning time of the laser pulse incident position) depends on, for example, the distance between the laser pulse incident position of the current machining and the laser pulse incident position of the next machining, and the driving speed of the galvano scanner 15. If the distance between the current processing and the next processing laser pulse incident position is long, the driving time of the galvano scanner 15 (positioning time of the laser pulse incident position) becomes long. For this reason, “change the pulse width and repetition frequency of the laser pulse for throwing shot according to the time between drilling” means “for throwing shot according to the distance between the laser pulse incident position of the current machining and the next machining. The content of “changing the pulse width and repetition frequency of the laser pulse” is included.

捨て射ち用レーザパルスを出射しない場合においては、位置決め期間終了直後に出射される加工用レーザパルスのパルスエネルギは、連続的に出射される加工用レーザパルスのそれと比べて大きくなる。また、捨て射ち用レーザパルスを出射しない場合、位置決め時間の長短と、位置決め期間終了直後の加工用レーザパルスのパルスエネルギの大小とには相関関係があり、位置決め時間が長くなるにしたがって、パルスエネルギは大きくなる。   In the case where the discarding laser pulse is not emitted, the pulse energy of the machining laser pulse emitted immediately after the end of the positioning period is larger than that of the machining laser pulse emitted continuously. In addition, when the laser beam for throwing is not emitted, there is a correlation between the length of the positioning time and the magnitude of the pulse energy of the machining laser pulse immediately after the end of the positioning period, and the pulse energy increases as the positioning time increases. Will grow.

本願発明者は、位置決め期間終了後最初に出射される加工用レーザパルスのパルスエネルギZが、捨て射ち用レーザパルスのパルス幅と繰り返し周波数に依存し、
Z=α−β・X+γ・Y ・・・(1)
で表されることを見出した。
The inventor of the present application determines that the pulse energy Z of the processing laser pulse emitted first after the end of the positioning period depends on the pulse width and repetition frequency of the laser pulse for throwing off,
Z = α−β · X + γ · Y (1)
It was found that

ここでXは捨て射ち用レーザパルスのパルス幅であり、Yは捨て射ち用レーザパルスの繰り返し周波数である。また、α、β、γはそれぞれ穴加工間の時間に応じて定まる0以上の定数であり、穴加工間の時間によって異なる値をとる。   Here, X is the pulse width of the throwing laser pulse, and Y is the repetition frequency of the throwing laser pulse. Α, β, and γ are constants of 0 or more that are determined according to the time between drilling operations, and take different values depending on the time between drilling operations.

ここでα、β、γはたとえば以下の手順で求める。まず穴加工に必要な加工用レーザパルスのパルス幅を決定する。パルス幅はたとえば100μsである。次に、ガルバノスキャナ15の駆動時間(レーザパルス入射位置の位置決め時間)、捨て射ち用レーザパルスのパルス幅、及び繰り返し周波数を変化させて、穴加工実験を行い、加工用レーザパルスのパルスエネルギZを計測する。この際、ガルバノスキャナ15の駆動時間(レーザパルス入射位置の位置決め時間)は、穴加工間の時間で近似することができる。   Here, α, β, and γ are obtained by the following procedure, for example. First, the pulse width of a processing laser pulse necessary for drilling is determined. The pulse width is 100 μs, for example. Next, a hole drilling experiment is performed by changing the drive time of the galvano scanner 15 (positioning time of the laser pulse incident position), the pulse width of the throwing laser pulse, and the repetition frequency, and the pulse energy Z of the laser pulse for machining is changed. Measure. At this time, the driving time of the galvano scanner 15 (positioning time of the laser pulse incident position) can be approximated by the time between drilling.

実験は、たとえば穴加工間の時間として2ms、1ms、0.67ms、0.5ms、0.4ms、捨て射ち用レーザパルスのパルス幅として2μs、5μs、8μs、捨て射ち用レーザパルスの繰り返し周波数として10kHz、12.5kHz、15kHzを採用し、これらを組み合わせた条件で行う。   For example, 2 ms, 1 ms, 0.67 ms, 0.5 ms, 0.4 ms as the time between drilling, 2 μs, 5 μs, 8 μs as the pulse width of the throwing laser pulse, and the repetition frequency of the laser pulse for the throwing shot 10 kHz, 12.5 kHz, and 15 kHz are employed, and the conditions are combined.

最後に、穴加工実験で得られたパルスエネルギZを用いて重回帰分析を行い、α、β、γを求める。   Finally, multiple regression analysis is performed using the pulse energy Z obtained in the drilling experiment to obtain α, β, and γ.

実際の穴加工における捨て射ち用レーザパルスのパルス幅Xと繰り返し周波数Yは、上述のようにα、β、γを定めた後、上記式(1)を用い、穴加工間の時間に応じて、たとえば加工用レーザパルスのパルスエネルギZが、プリント基板20上で穴開け加工を行うのに適当な一定値となるように決定される。   After determining α, β, and γ as described above, the pulse width X and the repetition frequency Y of the laser beam for throwing away in actual drilling are determined according to the time between drilling using the above formula (1). For example, the pulse energy Z of the processing laser pulse is determined so as to be a constant value suitable for performing the drilling process on the printed circuit board 20.

たとえば加工用レーザパルスのパルスエネルギZが、プリント基板20上で0.135J/パルスとなるように、捨て射ち用レーザパルスのパルス幅Xと繰り返し周波数Yを定める。たとえば加工用レーザパルスのパルス幅が100μsであるとき、繰り返し周波数Yを10kHzとし、穴加工間の時間ごとに本願発明者が算出したα、β、γの値を式(1)に代入することにより、穴加工間の時間が2ms、1ms、0.67ms、0.5msであれば捨て射ち用レーザパルスのパルス幅Xをそれぞれ7μs、8μs、7μs、2μsとすることで、加工用レーザパルスのパルスエネルギZを、プリント基板20上において0.135J/パルスとすることができる。   For example, the pulse width X and the repetition frequency Y of the laser beam for disposal are determined so that the pulse energy Z of the processing laser pulse becomes 0.135 J / pulse on the printed circuit board 20. For example, when the pulse width of the machining laser pulse is 100 μs, the repetition frequency Y is set to 10 kHz, and the values of α, β, and γ calculated by the inventor for each time between drilling operations are substituted into equation (1). Thus, if the time between drilling is 2 ms, 1 ms, 0.67 ms, and 0.5 ms, the pulse width X of the laser beam for throwing is set to 7 μs, 8 μs, 7 μs, and 2 μs, respectively. The pulse energy Z can be 0.135 J / pulse on the printed circuit board 20.

なお、捨て射ち用レーザパルスのパルス幅を長くする場合には、捨て射ち用レーザパルスデューティ保証時間を長くしなければならない。このため、ガルバノスキャナ15駆動(レーザパルス入射位置の位置決め)終了後、加工用レーザパルスの出射までの時間も長くなる。この結果、捨て射ち用レーザパルスのパルス幅を長くしすぎた場合には、加工に長時間を要するというデメリットが生じる。   When the pulse width of the throwing laser pulse is increased, the guaranteed laser pulse duty guarantee time must be increased. For this reason, the time from the end of driving the galvano scanner 15 (positioning of the laser pulse incident position) to the emission of the processing laser pulse also becomes longer. As a result, when the pulse width of the throwing laser pulse is too long, there is a demerit that a long time is required for processing.

捨て射ち用レーザパルスのパルス幅Xと繰り返し周波数Yは、穴加工間の時間に応じて、たとえば加工用レーザパルスのパルスエネルギZが穴開け加工を行うのに適当な一定値となるようにあらかじめ決定され、穴加工間の時間に対応づけられて、制御装置17の記憶領域に記憶される。すなわち、制御装置17は、穴加工間の時間を基に、捨て射ち用レーザパルスのパルス幅Xと繰り返し周波数Yとが参照される変換テーブルを備えている。この変換テーブルは、ガルバノスキャナ15の駆動期間(レーザパルス入射位置の位置決め期間)や、現加工と次加工のレーザパルス入射位置間の距離を基に、X及びYが参照されるものであってもよい。制御装置17は、変換テーブルに基づいて、レーザ光源10に励起パルス(トリガパルス)を入力する。   The pulse width X and repetition frequency Y of the throwing laser pulse are set in advance so that, for example, the pulse energy Z of the laser pulse for machining becomes a constant value suitable for drilling according to the time between drilling. It is determined and stored in the storage area of the control device 17 in association with the time between drilling. That is, the control device 17 is provided with a conversion table in which the pulse width X and the repetition frequency Y of the laser beam for discarding are referenced based on the time between drilling. This conversion table refers to X and Y based on the driving period of the galvano scanner 15 (positioning period of the laser pulse incident position) and the distance between the laser pulse incident position of the current process and the next process. Also good. The control device 17 inputs an excitation pulse (trigger pulse) to the laser light source 10 based on the conversion table.

実施例によるレーザ加工方法は、ガルバノスキャナ15の駆動時間(レーザパルス入射位置の位置決め時間)の長短によらず、加工用レーザパルスのパルスエネルギを安定化させることができる。このため良質のレーザ加工を実現することができる。   The laser processing method according to the embodiment can stabilize the pulse energy of the processing laser pulse regardless of the drive time of the galvano scanner 15 (positioning time of the laser pulse incident position). For this reason, high-quality laser processing can be realized.

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

レーザ加工一般、たとえばレーザビームを照射して行う穴開け加工に好適に利用することができる。   It can be suitably used for laser processing in general, for example, drilling performed by irradiating a laser beam.

実施例によるレーザ加工装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the laser processing apparatus by an Example. (A)〜(F)は、実施例によるレーザ加工方法を説明するためのタイミングチャートである。(A)-(F) are timing charts for demonstrating the laser processing method by an Example.

符号の説明Explanation of symbols

10 レーザ光源
11 AOD
12 ダンパ
13 折り返しミラー
14 マスク
15 ガルバノスキャナ
16 fθレンズ
17 制御装置
18 XYステージ
20 プリント基板
10 Laser light source 11 AOD
12 Damper 13 Folding Mirror 14 Mask 15 Galvano Scanner 16 fθ Lens 17 Control Device 18 XY Stage 20 Printed Circuit Board

Claims (5)

トリガパルスが入力されると、該トリガパルスのパルス幅に対応するパルス幅のレーザパルスを出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射したレーザパルスを、加工用経路に沿って伝搬させる状態と、該加工用経路に沿って伝搬させない状態とを切り替えるビーム振り分け器と、
加工対象物を保持する保持器と、
前記加工用経路に沿って伝搬するレーザパルスが、前記保持器に保持された加工対象物上の目標位置に入射するように、レーザパルスの進行方向を変化させるビーム走査器と、
前記レーザ光源、前記ビーム振り分け器、及び前記ビーム走査器を制御する制御装置とを有し、
前記制御装置は、前記保持器に保持された加工対象物上の複数の被照射点に、前記レーザ光源から出射された加工用レーザパルスが順番に入射してレーザ加工が行われ、かつ、前記保持器に保持された加工対象物上の1つの被照射点から次の被照射点に、該加工用レーザパルスの入射位置を移動させる移動期間に、該加工用レーザパルスのパルス幅よりも短いパルス幅をもつ非加工用レーザパルスが、該移動期間の長さに応じたパルス幅と繰り返し周波数で、前記レーザ光源から出射されるとともに、該非加工用レーザパルスは前記加工用経路に沿って伝搬しないように、前記レーザ光源、前記ビーム振り分け器、及び前記ビーム走査器を制御するレーザ加工装置。
When a trigger pulse is input, a laser light source that emits a laser pulse having a pulse width corresponding to the pulse width of the trigger pulse;
A beam splitter for switching between a state in which the laser pulse emitted from the laser light source is propagated along the processing path and a state in which the laser pulse is not propagated along the processing path;
A cage for holding a workpiece;
A beam scanner that changes the traveling direction of the laser pulse so that the laser pulse propagating along the processing path is incident on a target position on the workpiece held by the holder;
A control device for controlling the laser light source, the beam distributor, and the beam scanner;
The control device performs laser processing by sequentially applying a processing laser pulse emitted from the laser light source to a plurality of irradiated points on a processing object held by the cage, and Shorter than the pulse width of the machining laser pulse during the movement period for moving the incident position of the machining laser pulse from one irradiated point on the workpiece held by the cage to the next irradiated point. A non-processing laser pulse having a pulse width is emitted from the laser light source at a pulse width and a repetition frequency corresponding to the length of the moving period, and the non-processing laser pulse propagates along the processing path. A laser processing apparatus for controlling the laser light source, the beam distributor, and the beam scanner.
前記制御装置は、前記1つの被照射点と次の被照射点との間の距離、または前記移動期間を基に、前記非加工用レーザパルスのパルス幅と繰り返し周波数とが参照される変換テーブルを備えている請求項1に記載のレーザ加工装置。   The control device refers to a conversion table in which a pulse width and a repetition frequency of the non-processing laser pulse are referred to based on a distance between the one irradiated point and the next irradiated point or the moving period. The laser processing apparatus according to claim 1, comprising: レーザ発振器をパルス発振させながら、加工対象物上の複数の被照射点に加工用レーザパルスを順番に入射させてレーザ加工を行う工程と、
前記加工対象物上の1つの被照射点から次の被照射点に、前記加工用レーザパルスの入射位置を移動させる移動期間に、前記加工用レーザパルスのパルス幅よりも短いパルス幅をもつ非加工用レーザパルスを、該移動期間の長さに応じたパルス幅と繰り返し周波数で、前記レーザ発振器から出射させるとともに、該非加工用レーザパルスは前記加工対象物
に入射させない工程と
を有するレーザ加工方法。
A step of performing laser processing by sequentially injecting laser pulses for processing to a plurality of irradiated points on a processing target while oscillating a laser oscillator; and
In a moving period for moving the incident position of the processing laser pulse from one irradiated point on the processing object to the next irradiated point, a non-width having a pulse width shorter than the pulse width of the processing laser pulse. A laser processing method including a step of emitting a processing laser pulse from the laser oscillator at a pulse width and a repetition frequency corresponding to the length of the moving period, and not allowing the non-processing laser pulse to enter the processing target .
前記レーザ発振器が、トリガパルスが入力されると、該トリガパルスのパルス幅に対応するパルス幅のレーザパルスを出射するレーザ発振器である請求項に記載のレーザ加工方法。 The laser processing method according to claim 3 , wherein the laser oscillator is a laser oscillator that emits a laser pulse having a pulse width corresponding to a pulse width of the trigger pulse when a trigger pulse is input. 前記非加工用レーザパルスのパルス幅及び繰り返し周波数は、前記移動期間終了後最初に出射される前記加工用レーザパルスのパルスエネルギが一定値となるように設定されている請求項3または4に記載のレーザ加工方法。5. The pulse width and repetition frequency of the non-machining laser pulse are set such that the pulse energy of the machining laser pulse that is first emitted after the moving period ends has a constant value. Laser processing method.
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