(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザパルスを用いてプリント基板のような被加工物に穴あけ等を行うレーザ加工において、加工効率を落とすことなく加工品質を向上させることを目的とする。【解決手段】レーザパルスを発振させるレーザ発振器と、当該レーザ発振器からのレーザパルスが入射される光偏向部であってエネルギーを変えてレーザパルスを出射できるものと、当該光偏向部の動作を制御する光偏向制御部と、前記光偏向部から出射されるレーザパルスが入射される光走査器であって加工データに従って被加工物上の加工位置にレーザパルスを照射するように駆動させるものとを備えるレーザ加工装置において、前記光偏向制御部が前記レーザ発振器から入射されたレーザパルスの減衰前後に亘って継続するレーザパルスを１回だけ前記光偏向部から出射させるように当該光偏向部を制御する第一の加工モードを有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザパルスを発振させるレーザ発振器と、当該レーザ発振器からのレーザパルスが入射される光偏向部であってエネルギーを変えてレーザパルスを出射できるものと、当該光偏向部の動作を制御する光偏向制御部と、前記光偏向部から出射されるレーザパルスが入射される光走査器であって加工データに従って被加工物上の加工位置にレーザパルスを照射するように駆動させるものとを備えるレーザ加工装置において、前記光偏向制御部が前記レーザ発振器から入射されたレーザパルスの減衰前後に亘って継続するレーザパルスを１回だけ前記光偏向部から出射させるように当該光偏向部を制御する第一の加工モードを有することを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ加工装置において、前記光偏向制御部が前記レーザ発振器から入射されたレーザパルスの減衰前の期間においてレーザパルスを１回だけ前記光偏向部から出射させるように当該光偏向部を制御する第二の加工モードを有し、前記光偏向制御部は、前記第一の加工モードにおいては、前記光偏向部から出射されるレーザパルスのピークエネルギーが前記第二の加工モードにおいて前記光偏向部から出射されるレーザパルスのピークエネルギーより低くなるように前記光偏向部を制御することを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項３】
請求項２に記載のレーザ加工装置において、前記光偏向制御部は当該光偏向制御部を制御するための第一の制御情報と第二の制御情報を記憶する記憶手段を有し、前記光偏向制御部は、前記第一の加工モードにおいては第一の制御情報により、前記第二の加工モードにおいては第二の制御情報により、それぞれ制御されるようにしたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項４】
レーザ発振器からのレーザパルスをエネルギーを変えて出射できる光偏向部に出射し、当該光偏向部から出射されるレーザパルスを加工データに従って被加工物上の加工位置にレーザパルスを照射するように駆動させる光走査器に出射するようにして前記被加工物の加工を行うようにしたレーザ加工方法において、前記レーザ発振器から入射されたレーザパルスの減衰前後に亘って継続するレーザパルスを１回だけ前記光偏向部からレーザパルスを出射させて加工を行うことを特徴とするレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザパルスを用いてプリント基板のような被加工物に穴あけ等を行うレーザ加工装置及びレーザ加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば炭酸ガスレーザ発振器の如きレーザ発振器を用いたレーザ加工装置においては、例えば特許文献１の特に図６に開示されているように、レーザ照射位置を変えるためのガルバノスキャナによる位置決め動作の完了に基づいてレーザ発振器にレーザパルスを発振させ、超音波による回折格子を発生させるゲルマニウム等の結晶体を用いた音響光学素子（以下ＡＯＭと略す）を用いたＡＯＭ制御部により、レーザ発振器から出力されたレーザパルスを加工方向か非加工方向に偏向するようにしたものが知られている。
【０００３】
上記の如きレーザ加工装置においては、被加工物に照射されるレーザパルスの強度やパルス幅等は、被加工物の材質や加工仕様に基づいた制御情報によりＡＯＭにて制御されるようになっている。
レーザ発振器から被加工物に至る光学系は、被加工物に照射されるレーザパルスに1次以降の回折光により生じる傷が発生しないように工夫されているが、加工対象が加工エネルギーの閾値が低い樹脂層の場合、レーザパルスのピークエネルギーが高いと穴の周囲に1次以降の回折光により生じる傷が発生し、加工品質が低下する場合がある。
これに対し、従来、ピークエネルギーを落としたレーザパルスで複数回照射するバースト加工により加工品質の低下を防ぐようにしているが、この方法では、レーザ発振器の発振周期に基づき複数回照射するので、加工効率が悪くなる欠点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2017-51987号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明は、レーザパルスを用いてプリント基板のような被加工物に穴あけ等を行うレーザ加工において、加工効率を落とすことなく加工品質の低下を防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本願において開示される発明のうち、代表的なレーザ加工装置においては、レーザパルスを発振させるレーザ発振器と、当該レーザ発振器からのレーザパルスが入射される光偏向部であってエネルギーを変えてレーザパルスを出射できるものと、当該光偏向部の動作を制御する光偏向制御部と、前記光偏向部から出射されるレーザパルスが入射される光走査器であって加工データに従って被加工物上の加工位置にレーザパルスを照射するように駆動させるものとを備えるレーザ加工装置において、前記光偏向制御部が前記レーザ発振器から入射されたレーザパルスの減衰前後に亘って継続するレーザパルスを１回だけ前記光偏向部から出射させるように当該光偏向部を制御する第一の加工モードを有することを特徴とする。
【０００７】
また、本願において開示される代表的なレーザ加工方法は、レーザ発振器からのレーザパルスをエネルギーを変えて出射できる光偏向部に出射し、当該光偏向部から出射されるレーザパルスを加工データに従って被加工物上の加工位置にレーザパルスを照射するように駆動させる光走査器に出射するようにして前記被加工物の加工を行うようにしたレーザ加工方法において、前記レーザ発振器から入射されたレーザパルスの減衰前後に亘って継続するレーザパルスを１回だけ前記光偏向部からレーザパルスを出射させて加工を行うことを特徴とする。
【０００８】
なお、本願において開示される発明の代表的な特徴は以上の通りであるが、ここで説明していない特徴については、以下に説明する実施例に適用されており、また特許請求の範囲にも示した通りである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、レーザパルスを用いてプリント基板のような被加工物に穴あけ等を行うレーザ加工において、加工効率を落とすことなく加工品質の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例となるレーザ加工装置のブロック図である。
【図２】本発明の一実施例となるレーザ加工装置のタイミングチャートである。
【図３】本発明の一実施例となるレーザ加工装置のタイミングチャートである。
【図４】図１における制御テーブルの内容を示す図である。
【図５】図１における制御テーブルの内容を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１１】
図１は本発明の一実施例となるレーザ加工装置のブロック図である。各構成要素や接続線は、主に本実施例を説明するために必要と考えられるものを示してあり、レーザ加工装置として必要な全てを示している訳ではない。
図１において、１は図示しないテーブル上に載置された加工すべきプリント基板であり、この表面には樹脂層１Ｐが形成されている。２はレーザパルスＬ１を発振するレーザ発振器、３はレーザ発振器２から出力されたレーザパルスＬ１の各々をＡＯＭを用いて加工方向と非加工方向の二通りに偏向させるＡＯＭ偏向部、４はＡＯＭ偏向部３において加工方向へ偏向されたレーザパルスＬ２のレーザ照射位置を変え、加工データに従ったプリント基板１の穴あけ位置に照射されるように回転駆動される光走査器としてのガルバノスキャナ、５はガルバノスキャナ４からのレーザパルスをプリント基板１の穴あけ位置に照射する集光（Ｆθ）レンズ、６はＡＯＭ偏向部３において非加工方向へ偏向されたレーザパルスＬ３を吸収するダンパである。
【００１２】
７は装置全体の動作を制御するための全体制御部であり、その内部には、レーザ発振器２でのレーザパルスＬ１の発振と減衰を指令するためのレーザ発振指令信号Ｓを出力するレーザ発振制御部８、ＡＯＭ偏向部３の動作を制御するためのＡＯＭ駆動信号Ｄを出力するＡＯＭ制御部９、ガルバノスキャナ４の駆動動作を制御するためのガルバノ制御信号Ｇを出力するガルバノ制御部１０が設けられている。
ＡＯＭ制御部９から出力されるＡＯＭ駆動信号ＤはＲＦ信号から成り、ＡＯＭ偏向部３の偏向角はこのＲＦ信号の周波数によって変化させ、また出射エネルギーはこのＲＦ信号の振幅レベルによって変化させる。
全体制御部７はここで説明するもの以外の制御機能を有し、図示されていないブロックにも接続されている。全体制御部７は、例えばプログラム制御の処理装置を中心にして構成され、その中の各構成要素や接続線は、論理的なものも含むものとする。また各構成要素の一部は全体制御部７と別個に設けられていてもよい。
【００１３】
このレーザ加工装置においては、ＡＯＭ偏向部３によるレーザパルスＬ２の取出しに関して２つの加工モードＡとＢを有する。  
図２は加工モードＡにおいて、レーザ発振器２からレーザパルスＬ１が発振される時のタイミングチャートである。図２において、ガルバノ動作制御信号Ｇがオフとなってガルバノスキャナ４が目標の位置で停止して位置決め動作が完了すると、レーザ発振指令信号ＳがオンとなってレーザパルスＬ１の発振がレーザ発振器２に指令され、レーザ発振器２のレーザ出力が徐々に上がっていく。レーザ発振指令信号Ｓは所定の時間Ｔ１だけオンとなり、レーザ発振指令信号ＳがオフになるとレーザパルスＬ１の減衰が始まりレーザ出力が徐々に下がっていく。
レーザ発振指令信号Ｓがオンとなってから時間Ｔ２の後に所定時間T３だけＡＯＭ駆動信号Ｄがオンとなり、レーザパルスＬ１の減衰が始まるまでの期間において加工用のレーザパルスＬ２が１回取出される。
なお、レーザ発振指令信号Ｓがオンとなってから所定時間Ｔ４の後にガルバノ動作制御信号Ｇがオンとなってガルバノスキャナ４が次の目標位置に向かって位置決め動作を開始する。
【００１４】
加工モードＡは、従来通り、レーザ発振器２からレーザパルスＬ１の減衰が始まるまでの期間において加工用のレーザパルスＬ２を１回取出すものであり、加工エネルギーの閾値が高い場合に適する。
一方、図３は加工モードＢにおいて、レーザ発振器２からレーザパルスＬ１が発振される時のタイミングチャートである。
加工モードＢがタイミングに関して加工モードＡと異なる点は、レーザ発振指令信号Ｓがオンとなってから時間Ｔ５の後に所定時間T６だけＡＯＭ駆動信号Ｄをオンとして、レーザパルスＬ２の１回の取出し期間をレーザパルスＬ１の減衰が始まった後までの期間として時間を延長したことと、ＡＯＭ駆動信号Ｄの振幅レベルＶ２を加工モードＡの際の振幅レベルＶ１よりも低くしてレーザパルスＬ２のピークエネルギーを下げたことである。この加工モードＢは、加工エネルギーの閾値が低い場合に適する。
【００１５】
ＡＯＭ駆動信号Ｄの出力開始時期、出力時間、出射エネルギーを決めるＲＦ信号の振幅レベル等を制御するための情報は、ＡＯＭ制御部９内の記憶部１２に制御テーブル１１、１２として記憶されている。ＡＯＭ制御部８はこの制御テーブル１１Ａ、１１Ｂ内の制御情報に従ってＡＯＭ駆動信号Ｄの出力開始時期、出力時間、振幅レベル等を決定する。
制御テーブル１１Ａ、１１Ｂはそれぞれ加工モードＡ、Ｂのためのものである。
図４は加工モードＡのための制御テーブル１１Ａの内容を示している。例えば、制御メニューＮｏ．１Ａに従ってＡＯＭ駆動信号Ｄを決定する時は、レーザ発振指令信号Ｓがオンとなってから時間Ｔ２１Ａの後に所定時間Ｔ３１ＡだけＡＯＭ駆動信号Ｄがオンとなり、ＡＯＭ駆動信号Ｄの振幅レベルをＶ１１Ａとなって、ＡＯＭ偏向部３は加工モードＡで動作する。
【００１６】
また、図４は加工モードＢのための制御テーブル１１Ｂの内容を示している。例えば、制御メニューＮｏ．１Ｂに従ってＡＯＭ駆動信号Ｄを制御する時は、レーザ発振指令信号Ｓがオンとなってから時間Ｔ５１Ｂの後に所定時間Ｔ６１ＢだけＡＯＭ駆動信号Ｄがオンとなり、ＡＯＭ駆動信号Ｄの振幅レベルをＶ２１Ａとなって、ＡＯＭ偏向部３は加工モードＢで動作する。
制御テーブル１１Ａ、１１Ｂ内の各情報は、加工すべきプリント基板の材質や加工仕様に応じて最適なタイミングになるように、実験、装置の調整等により求め、予めて登録しておくものとする。そして、いずれの制御メニューでＡＯＭ駆動信号Ｄを決定するかは、加工すべきプリント基板の材質や加工仕様に基づき、制御テーブル１１Ａあるいは１１Ｂ内の一つの制御メニューが全体制御部７の制御の下で選択されるようになっている。
【００１７】
以上の実施例によれば、加工エネルギーの閾値が高い加工を行う場合はピークエネルギーが高い従来の加工モードＡで、加工エネルギーが低い場合はピークエネルギーを下げた加工モードＢで行うことができる。
特に、加工モードＢにより加工エネルギーが低い閾値の樹脂層を加工する場合においては、レーザパルスＬ１の減衰前と減衰後までの長い期間で加工用のレーザパルスＬ２を１回取出すようになる。これにより、レーザパルスＬ２の全体としての加工エネルギーを確保し、その代わりにレーザパルスＬ２のピークエネルギーを落とすことができるので、穴の周囲に1次以降の回折光により生じる傷が発生しないようにすることができ、加工品質を向上させることができる。
また、加工モードＢにおいては、一つの加工用のレーザパルスＬ２で全体としての加工エネルギーは確保できるので、照射回数を増やすことなく、言い換えると加工効率を落とすことなく加工を完了することが可能となる。
従って、被加工物の加工エネルギーの閾値の高低に合わせて幅広く対応し、加工効率を落とすことなく加工品質を向上させることができる利便性のあるレーザ加工装置を得ることができる。
【００１８】
なお、上記実施例においては、加工モードＡ、Ｂ毎にそれぞれ制御テーブル１１Ａ、１１Ｂを設けたが、一つの制御テーブル内に加工モードＡ、Ｂの制御メニューが登録されていてもよい。
また、上記実施例においては、加工モードＡとＢの両方を行うレーザ加工装置の場合であるが、加工モードＢだけ行うものであってもよい。
【符号の説明】
【００１９】
１：プリント基板  ２：レーザ発振器  ３：ＡＯＭ偏向部  ４：ガルバノスキャナ、５：集光（Ｆθ）レンズ  ７：ダンパ  ７：全体制御部  ８：レーザ発振制御部、９：ＡＯＭ制御部  １０：ガルバノ制御部  １１Ａ、１１Ｂ：制御テーブル
１２：記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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