(57)【要約】【課題】レンズ光学系のレンズ倍率を高めずに穴空け加工の生産性を高める。【解決手段】レーザ加工装置が、レーザ光源から出射されて第１のアパーチャグリルで断面形状を整形されたレーザビームを互いに直交する二方向に偏向させる第１および第２のＡＯＤと、第１のＡＯＤからのレーザビームの走査焦点を第２のＡＯＤの位置またはその近傍に位置させる第１のレンズ光学系と、第２のＡＯＤからのレーザビームを拡径するとともにそのレーザビームの第１のＡＯＤおよび第２のＡＯＤの偏向方向の走査焦点をそれぞれ第１および第２の共通位置に位置させる第２のレンズ光学系と、第２の共通位置に配置されて第２のＡＯＤからのレーザビームの断面形状を整形する第２のアパーチャグリルと、そのレーザビームを互いに直交する二方向に偏向させる第１および第２のガルバノスキャナと、第２のガルバノスキャナからのレーザビームを加工対象物の位置で収束させるｆθレンズとを具える。【選択図】図１
2020062657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象物にレーザビームを照射して微細な穴空け加工を行うレーザ加工装置であって、
レーザ光源から出射されるレーザビームの断面形状を整形する第１のアパーチャグリルと、
第１のアパーチャグリルを通ったレーザビームの光路上に互いに直列に配置されてそのレーザビームを順次に入射され、互いに直交する二軸方向に、各々入力された超音波の周波数に応じた角度で偏向させて出射させる、第１のＡＯＤおよび第２のＡＯＤと、
第１のＡＯＤと第２のＡＯＤとの間のレーザビームの光路上に配置され、第１のＡＯＤから出射されるレーザビームの第１のＡＯＤの偏向方向の走査焦点を第２のＡＯＤの位置またはその近傍に位置させる第１のレンズ光学系と、
第２のＡＯＤから出射されるレーザビームの光路上に互いに直列に配置されるとともに互いに直角な軸線周りにガルバノミラーが回動するように組み合わされ、そのレーザビームを順次に入射されて各々ガルバノミラーでの反射により偏向させた後に出射させる、第１のガルバノスキャナおよび第２のガルバノスキャナと、
第２のＡＯＤと第１のガルバノスキャナとの間のレーザビームの光路上に配置され、そのレーザビームを拡径するとともに、そのレーザビームの第１のＡＯＤの偏向方向の走査焦点および第２のＡＯＤの偏向方向の走査焦点をそれぞれ、第２のＡＯＤ側から順次に第１の共通位置と、第１のガルバノスキャナの近傍に位置する第２の共通位置とに位置させる第２のレンズ光学系と、
第２の共通位置またはその近傍の位置に配置され、第２のレンズ光学系を通ったレーザビームの断面形状を整形する第２のアパーチャグリルと、
第２のガルバノスキャナから出射されるレーザビームを加工対象物に垂直に入射させ、その加工対象物の位置で収束させるｆθレンズと、
を具える。
【請求項２】
請求項１記載のレーザ加工装置であって、第２の共通位置に第２のアパーチャグリルが位置する。
【請求項３】
請求項１または２記載のレーザ加工装置であって、第１の共通位置でレーザビームが第２のＡＯＤの位置におけるよりも拡径されている。
【請求項４】
加工対象物にレーザビームを照射して微細な穴空け加工を行うレーザ加工方法であって、
レーザ光源から出射されるレーザビームの断面形状を第１のアパーチャグリルにより整形することと、
第１のアパーチャグリルを通ったレーザビームの光路上に互いに直列に配置されてそのレーザビームを順次に入射される第１のＡＯＤおよび第２のＡＯＤにより、互いに直交する二軸方向に、各々入力された超音波の周波数に応じた角度で偏向させて出射させることと、
第１のＡＯＤと第２のＡＯＤとの間のレーザビームの光路上に配置された第１のレンズ光学系により、第１のＡＯＤから出射されるレーザビームの第１のＡＯＤの偏向方向の走査焦点を第２のＡＯＤの位置またはその近傍に位置させることと、
第２のＡＯＤから出射されるレーザビームの光路上に互いに直列に配置されるとともに互いに直角な軸線周りにガルバノミラーが回動するように組み合わされてそのレーザビームを順次に入射される第１のガルバノスキャナおよび第２のガルバノスキャナにより、そのレーザビームを各々のガルバノミラーでの反射で偏向させて出射させることと、
第２のＡＯＤと第１のガルバノスキャナとの間のレーザビームの光路上に配置された第２のレンズ光学系により、第２のＡＯＤから出射されるレーザビームを拡径するとともに、そのレーザビームの第１のＡＯＤの偏向方向の走査焦点および第２のＡＯＤの偏向方向の走査焦点をそれぞれ、第２のＡＯＤ側から順次に第１の共通位置と、第１のガルバノスキャナの近傍に位置する第２の共通位置とに位置させることと、
第２のアパーチャグリルを第２の共通位置またはその近傍の位置に配置して、第２のレンズ光学系を通ったレーザビームの断面形状を整形することと、
第２のガルバノスキャナから出射されるレーザビームをｆθレンズにより、加工対象物に垂直に入射させ、その加工対象物の位置で収束させることと、
を含んでいる。
【請求項５】
請求項４記載のレーザ加工方法であって、第２の共通位置に第２のアパーチャグリルが位置する。
【請求項６】
請求項４または５記載のレーザ加工方法であって、第１の共通位置でレーザビームが第２のＡＯＤの位置におけるよりも拡径されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工対象物にレーザビームを照射して微細な穴空け加工を行うレーザ加工装置およびレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のプリント配線板の技術分野では、電子回路の高密度化の要求に応じるために、コア基板上や支持板上に複数層のビルドアップ層を積層することで多層プリント配線板を形成することが提案されている。
【０００３】
ビルドアップ層は通常、層間絶縁層とその上の導体層とで構成されており、多層プリント配線板では、コア基板とビルドアップ層との導体層間や、ビルドアップ層同士の導体層間を電気的に接続するため、層間絶縁層に貫通穴が形成され、その貫通穴内にメッキ等によってバイアホール導体が設けられている。
【０００４】
このバイアホール導体用の貫通穴は極めて小径かつ多数であり、その形成には、近年では例えば特許文献１に記載されているようなレーザ加工装置によるレーザビームの照射が用いられるようになっている。
【０００５】
図２は、この種の従来のレーザ加工装置における結像光学系と走査光学系とを図の上部と下部とにそれぞれ模式的に示しており、このレーザ加工装置は、プリント配線板の層間絶縁層とされる平板状の加工対象物Ｗに炭酸ガスのレーザビームＢを照射して微細な穴空け加工を行うものであって、炭酸ガスレーザ等の発振器からなるレーザ光源２１からのレーザビームＢを第１のアパーチャグリル２２の開口に通してビームの断面形状を整形する。
【０００６】
次いでそのレーザビームＢを、入力された超音波の周波数に応じた角度で入射光を互いに直交する二軸方向に偏向させる第１および第２のＡＯＤとしてのＸ軸およびＹ軸ＡＯＤ（音響光学偏向器）２３，２４に順次に通して二次元的に偏向させて、そのレーザビームＢで微小矩形領域内を走査し、その際、Ｘ軸およびＹ軸ＡＯＤ２３，２４間に位置する図示しないダンパーおよび１／２波長板のうちダンパーがＸ軸ＡＯＤ２３からの０次光を遮断し、１／２波長板がＸ軸ＡＯＤ２３からのレーザビームＢの偏光方向をＹ軸ＡＯＤ２４への入射に適合するように９０度回転させる。
【０００７】
次いでその微小矩形領域内で走査するレーザビームＢを、図示しないダンパーでＹ軸ＡＯＤ２４からの０次光を遮断しつつ、複数枚のレンズ２５ａ，２５ｂを組み合わせたレンズ光学系２５で拡径した後、第２のアパーチャグリル２６の開口に通してビームの断面形状を整形し、次いでそのレーザビームＢを、互いに直角方向に延在する支持軸周りにモータでガルバノミラーを回動させる第１および第２のガルバノスキャナとしてのＸ軸およびＹ軸ガルバノスキャナ２７，２８に順次に通し、それらＸ軸およびＹ軸ガルバノスキャナ２７，２８のガルバノミラーでの反射で二次元に偏向させて、そのレーザビームＢで走査する微小矩形領域をそれより大きい小矩形領域内で移動させることで、その小矩形領域内全体をレーザビームＢで走査する。
【０００８】
次いで、その小矩形領域内全体を走査するレーザビームＢをｆθレンズ２９に通して、加工対象物Ｗの表面に垂直に照射するとともにその加工対象物Ｗの表面の穴空け位置Ｈで収束させ、その一方、加工対象物Ｗを支持する図示しないテーブルを二次元的に移動させて、レーザビームＢで走査する小矩形領域を加工対象物Ｗの表面の穴空け加工範囲全体で移動させる。
【０００９】
従来のレーザ加工装置は、上記構成により加工対象物にレーザビームで微細な貫通穴を形成することで、極めて小径かつ多数の貫通穴の、加工対象物の表面の穴空け加工範囲全体に亘る微細な穴空け加工を短時間で行い、穴空け加工の高スループット化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−０４９３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、上記従来のレーザ加工装置は、第１のアパーチャグリル２２を通ったレーザビームＢをＸ軸およびＹ軸ＡＯＤ２３，２４に順次に通して二次元的に偏向させた後にレンズ光学系２５で拡径して第２のアパーチャグリル２６に通し、さらにＸ軸およびＹ軸ガルバノスキャナ２７，２８で二次元に偏向させた後にｆθレンズ２９により加工対象物Ｗの表面で小径に収束させて微細な穴空け加工を行っている。
【００１２】
しかしながらｆθレンズ２９で小径に収束させるためにレーザビーム径を拡径してｆθレンズ２９に入射させる際、第１のアパーチャグリル２２からｆθレンズ２９までの距離を短くする代わりにレンズ光学系２５のレンズ倍率を高めると、それに伴ってＸ軸およびＹ軸ＡＯＤ２３，２４の走査角が少なくなり、穴空け加工の生産性が低下してしまうという結像光学系の問題があった。
【００１３】
また上記従来のレーザ加工装置は、Ｘ軸ＡＯＤ２３の位置とＹ軸ＡＯＤ２４の位置とが光路方向に距離Ｌ１だけ離れているため、レンズ光学系２５で拡径した後の、レーザビームＢのＸ軸方向偏向量が０になるＸ軸走査焦点の位置とレーザビームＢのＹ軸方向偏向量が０になるＹ軸走査焦点の位置とが光路方向に、距離Ｌ１よりも大きい距離Ｌ２だけ離れてしまい、Ｘ軸ＡＯＤ２３およびＹ軸ＡＯＤ２４の偏向角が大きいと、レーザビームＢが第２のアパーチャグリル２６の開口内ならびにＸ軸およびＹ軸ガルバノスキャナ２７，２８のガルバノミラー内に収まらない場合が生じるという走査光学系の問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のレーザ加工装置は、加工対象物にレーザビームを照射して微細な穴空け加工を行うものであって、
レーザ光源から出射されるレーザビームの断面形状を整形する第１のアパーチャグリルと、
第１のアパーチャグリルを通ったレーザビームの光路上に互いに直列に配置されてそのレーザビームを順次に入射され、互いに直交する二軸方向に、各々入力された超音波の周波数に応じた角度で偏向させて出射させる、第１のＡＯＤおよび第２のＡＯＤと、
第１のＡＯＤと第２のＡＯＤとの間のレーザビームの光路上に配置され、第１のＡＯＤから出射されるレーザビームの第１のＡＯＤの偏向方向の走査焦点を第２のＡＯＤの位置またはその近傍に位置させる第１のレンズ光学系と、
第２のＡＯＤから出射されるレーザビームの光路上に互いに直列に配置されるとともに互いに直角な軸線周りにガルバノミラーが回動するように組み合わされ、そのレーザビームを順次に入射されて各々ガルバノミラーでの反射により偏向させた後に出射させる、第１のガルバノスキャナおよび第２のガルバノスキャナと、
第２のＡＯＤと第１のガルバノスキャナとの間のレーザビームの光路上に配置され、そのレーザビームを拡径するとともに、そのレーザビームの第１のＡＯＤの偏向方向の走査焦点および第２のＡＯＤの偏向方向の走査焦点をそれぞれ、第２のＡＯＤ側から順次に第１の共通位置と、第１のガルバノスキャナの近傍に位置する第２の共通位置とに位置させる第２のレンズ光学系と、
第２の共通位置またはその近傍の位置に配置され、第２のレンズ光学系を通ったレーザビームの断面形状を整形する第２のアパーチャグリルと、
第２のガルバノスキャナから出射されるレーザビームを加工対象物に垂直に入射させ、その加工対象物の位置で収束させるｆθレンズと、
を具えるものである。
【００１５】
また、本発明のレーザ加工方法は、加工対象物にレーザビームを照射して微細な穴空け加工を行う方法であって、
レーザ光源から出射されるレーザビームの断面形状を第１のアパーチャグリルにより整形することと、
第１のアパーチャグリルを通ったレーザビームの光路上に互いに直列に配置されてそのレーザビームを順次に入射される第１のＡＯＤおよび第２のＡＯＤにより、互いに直交する二軸方向に、各々入力された超音波の周波数に応じた角度で偏向させて出射させることと、
第１のＡＯＤと第２のＡＯＤとの間のレーザビームの光路上に配置された第１のレンズ光学系により、第１のＡＯＤから出射されるレーザビームの第１のＡＯＤの偏向方向の走査焦点を第２のＡＯＤの位置またはその近傍に位置させることと、
第２のＡＯＤから出射されるレーザビームの光路上に互いに直列に配置されるとともに互いに直角な軸線周りにガルバノミラーが回動するように組み合わされてそのレーザビームを順次に入射される第１のガルバノスキャナおよび第２のガルバノスキャナにより、そのレーザビームを各々のガルバノミラーでの反射で偏向させて出射させることと、
第２のＡＯＤと第１のガルバノスキャナとの間のレーザビームの光路上に配置された第２のレンズ光学系により、第２のＡＯＤから出射されるレーザビームを拡径するとともに、そのレーザビームの第１のＡＯＤの偏向方向の走査焦点および第２のＡＯＤの偏向方向の走査焦点をそれぞれ、第２のＡＯＤ側から順次に第１の共通位置と、第１のガルバノスキャナの近傍に位置する第２の共通位置とに位置させることと、
第２のアパーチャグリルを第２の共通位置またはその近傍の位置に配置して、第２のレンズ光学系を通ったレーザビームの断面形状を整形することと、
第２のガルバノスキャナから出射されるレーザビームをｆθレンズにより、加工対象物に垂直に入射させ、その加工対象物の位置で収束させることと、
を含んでいる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の実施形態によれば、レーザ光源から出射され、第１のアパーチャグリルを通って断面形状を整形されたレーザビームが、第１および第２のＡＯＤで二次元的に偏向された後、第１および第２のガルバノスキャナに入射され、それらのガルバノスキャナのガルバノミラーでさらに大きな範囲で二次元的に偏向されて出射され、そのレーザビームが、ｆθレンズによって加工対象物に垂直に入射されてその加工対象物の位置で収束する。これにより、加工対象物に微細な貫通穴を形成することができ、小径かつ多数の貫通穴の、加工対象物Ｗの表面の穴空け加工範囲全体に亘る微細な穴空け加工を短時間で行うことができる。
【００１７】
さらに本発明の実施形態によれば、第１および第２のＡＯＤの間に配置された第１のレンズ光学系が、第１のＡＯＤから出射されるレーザビームの、第１のＡＯＤの偏向方向の走査焦点を第２のＡＯＤの位置またはその近傍に位置させ、第２のレンズ光学系が、第２のＡＯＤから出射されるレーザビームの、第１のＡＯＤの偏向方向の走査焦点および第２のＡＯＤの偏向方向の走査焦点をそれぞれ、第２のＡＯＤ側から順次に第１の共通位置と、第１のガルバノスキャナの近傍に位置する第２の共通位置とに位置させる。これにより、第１および第２のガルバノスキャナの各々のガルバノミラーの中央からのレーザビームのずれ量が小さくなるので、ガルバノミラーを拡大しなくてもレーザビームが第１および第２のガルバノスキャナの各々のガルバノミラー内に収まることから、第１および第２のガルバノスキャナの動作速度低下を回避しつつ、第１および第２のＡＯＤの各々による最大偏向角を有効活用して穴空け加工の加工効率を高めることができる。
【００１８】
さらに本発明の実施形態によれば、第２のレンズ光学系が、第１のレンズ光学系と一緒に第１のアパーチャグリルからｆθレンズまでの距離を延ばしながらレーザビームを拡径している。これにより、第２のレンズ光学系のレンズ倍率を高めなくてもレーザビームを充分に拡径してｆθレンズに入射させ、ｆθレンズで小径に収束させることができ、それによって第１および第２のＡＯＤの走査角の減少を回避して、穴空け加工の生産性を高めることができる。
【００１９】
しかも本発明の実施形態によれば、第２のアパーチャグリルを第２の共通位置またはその近傍の位置に配置して、その共通位置でレーザビームの断面形状を整形する。これにより、第２のレンズ光学系を通ったレーザビームが、第１および第２のＡＯＤの各々による偏向角が大きくても第２のアパーチャグリルの開口内に収まるので、ｆθレンズに入射されるレーザビームの断面形状の真円度を向上させて、結像光学系におけるビーム品質を向上させ、特にｆθレンズから加工対象物の表面に入射されるレーザビームの強度を維持するとともに、そのレーザビームで穴空け加工する貫通穴の真円度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態のレーザ加工装置の結像光学系と走査光学系とを、互いに関連付けて上部と下部とに示す説明図である。
【図２】従来のレーザ加工装置の結像光学系と走査光学系とを、互いに関連付けて上部と下部とに示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明に係るレーザ加工装置およびレーザ加工方法の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態のレーザ加工装置の結像光学系と走査光学系とを、互いに関連付けて上部と下部とに示す説明図である。
【００２２】
この実施形態のレーザ加工装置は、プリント配線板の層間絶縁層とされる平板状の加工対象物Ｗに炭酸ガスのレーザビームＢを照射して直径数十μｍの微細な穴空け加工を行うものであって、炭酸ガスレーザ等の発振器からなるレーザ光源１と、レーザ光源１から出射されるレーザビームＢの光路上に配置された第１のアパーチャグリル２と、第１のアパーチャグリル２の開口を通ったレーザビームＢの光路上に互いに直列配置された第１のＡＯＤ（音響光学偏向器）としてのＸ軸ＡＯＤ３および第２のＡＯＤ（音響光学偏向器）としてのＹ軸ＡＯＤ６と、Ｘ軸ＡＯＤ３とＹ軸ＡＯＤ６との間のレーザビームＢの光路上に配置された第１のレンズ光学系４と、第１のレンズ光学系４とＹ軸ＡＯＤ６との間に配置された１／２波長板５と、図示しない第１のダンパーとを具えている。
【００２３】
第１のアパーチャグリル２は、レーザ光源１から出射されるレーザビームＢを開口に通してそのレーザビームＢの断面形状を整形する。Ｘ軸ＡＯＤ３は、第１のアパーチャグリル２の開口を通って断面形状を整形されたレーザビームＢの１次光を光路方向と直交するＸ軸方向に、入力された超音波の周波数に応じた角度で偏向させて出射させる。また第１のレンズ光学系４は、互いに同一焦点距離の二枚のレンズ４ａ，４ｂを組み合わせて構成され、Ｘ軸ＡＯＤ３からのレーザビームＢの偏向方向であるＸ軸方向の走査焦点（偏向量０の点）を二枚のレンズ４ａ，４ｂによってＹ軸ＡＯＤ６の位置またはその近傍に位置させて、その位置を原共通位置Ｐ０とする。そしてＹ軸ＡＯＤ６は、Ｘ軸ＡＯＤ３から出射されて第１のレンズ光学系４を通ったレーザビームＢの１次光を、光路方向およびＸ軸方向と直交するＹ軸方向に、入力された超音波の周波数に応じた角度で偏向させて出射させる。
【００２４】
これらＸ軸およびＹ軸ＡＯＤ３，６によってこの実施形態のレーザ加工装置は、レーザビームＢを二次元的に偏向させて、そのレーザビームＢで微小矩形領域内を走査し、その際、上記第１のダンパーが、Ｘ軸ＡＯＤ３からの０次光を遮断し、１／２波長板５が、Ｘ軸ＡＯＤ３からのレーザビームＢの偏光方向をＹ軸ＡＯＤ６への入射に適合するように９０度回転させる。
【００２５】
この実施形態のレーザ加工装置はまた、Ｙ軸ＡＯＤ６から出射するレーザビームＢの光路上に互いに直列に配置された第１のガルバノスキャナとしてのＸ軸ガルバノスキャナ１０および第２のガルバノスキャナとしてのＹ軸ガルバノスキャナ１１と、Ｙ軸ＡＯＤ６とＸ軸ガルバノスキャナ１０との間のレーザビームＢの光路上に配置された二組のレンズ光学系７，８からなる第２のレンズ光学系と、図示しない第２のダンパーとを具えている。
【００２６】
第２のダンパーは、Ｙ軸ＡＯＤ６から出射されるレーザビームＢの０次光を遮断する。また第２のレンズ光学系の二組のレンズ光学系７，８は、それぞれ二枚のレンズを組み合わせて構成され、Ｙ軸ＡＯＤ６から出射されるレーザビームＢの１次光を第２のレンズ光学系全体で例えば３倍に拡径するとともに、そのレーザビームＢのＸ軸ＡＯＤ３の偏向方向であるＸ軸方向の走査焦点（Ｘ軸走査焦点）およびＹ軸ＡＯＤ６の偏向方向であるＹ軸方向の走査焦点（Ｙ軸走査焦点）を共に、Ｙ軸ＡＯＤ６側から順次に、二組のレンズ光学系７，８の間の第１の共通位置Ｐ１と、Ｘ軸ガルバノスキャナの手前側の近傍の第２の共通位置Ｐ２とに位置させる。そしてＸ軸ガルバノスキャナ１０およびＹ軸ガルバノスキャナ１１は、互いに直角な軸線周りにガルバノミラーが回動するように組み合わされて、Ｙ軸ＡＯＤ６から出射されるレーザビームＢを順次に入射され、そのレーザビームＢをガルバノミラーでの反射によりＸ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ偏向させる。
【００２７】
これらＸ軸およびＹ軸ガルバノスキャナ１０，１１によってこの実施形態のレーザ加工装置は、それらＸ軸およびＹ軸ガルバノスキャナ１０，１１の各々のガルバノミラーでの反射でレーザビームＢを二次元的に偏向させて、そのレーザビームＢで走査する微小矩形領域をそれより大きい小矩形領域内で移動させることで、その小矩形領域内全体をレーザビームＢで走査する。
【００２８】
この実施形態のレーザ加工装置はさらに、Ｙ軸ＡＯＤ６とＸ軸ガルバノスキャナ１０との間のレーザビームＢの光路上で、第２の共通位置Ｐ２に配置された第２のアパーチャグリル９を具えている。
【００２９】
第２のアパーチャグリル９は、第１のアパーチャグリル２と同様に開口を有し、レンズ光学系８から出射されるとともにその開口位置で拡径されているレーザビームＢをその開口内に通すことでビームの断面形状を整形する。また、第２のアパーチャグリル９は、Ｘ軸ＡＯＤ３の偏向量が０になるＸ軸走査焦点とＹ軸ＡＯＤ６の偏向量が０になるＹ軸走査焦点との共通位置に位置しているので、Ｘ軸ＡＯＤ３とＹ軸ＡＯＤ６との偏向量が大きい場合でも、レーザビームＢをその開口内に収めることができる。
【００３０】
この実施形態のレーザ加工装置はさらに、Ｙ軸ガルバノスキャナ１１の近傍に位置するｆθレンズ１２と、加工対象物Ｗをｆθレンズ１２に対向する位置に配置して支持する図示しないワークテーブルとを具えている。
【００３１】
ｆθレンズ１２は、Ｘ軸およびＹ軸ガルバノスキャナ１０，１１で偏向されて小矩形領域内全体を走査するレーザビームＢを、加工対象物Ｗの表面に垂直に照射するとともにその加工対象物Ｗの表面の穴空け位置Ｈで収束させる。また、上記ワークテーブルは、加工対象物Ｗをその表面に平行な平面内で二次元的に移動させて、レーザビームＢが走査する小矩形領域を加工対象物Ｗの表面の穴空け加工範囲全体で移動させる。
【００３２】
ところで、従来のレーザ加工装置では、Ｘ軸ＡＯＤ２３とＹ軸ＡＯＤ２４との間に図示しない上述の１／２波長板を具えているので、図２の上部に示されるように、Ｘ軸ＡＯＤ２３とＹ軸ＡＯＤ２４との間の距離Ｌ１が大きくなっている。このため、図２の下部に示されるように、Ｘ軸ＡＯＤ２３とＹ軸ＡＯＤ２４との各々による最大偏向角でのＸ軸走査焦点とＹ軸走査焦点との間の、図２中に破線で示す無偏向のレーザビームの光軸（走査中心光軸）方向の距離Ｌ２が大きくなり、第２のアパーチャグリル２６の開口ならびにＸ軸およびＹ軸ガルバノスキャナ２７，２８のガルバノミラーからのレーザビームＢの一部分の外れを生じる。
【００３３】
これに対しこの実施形態のレーザ加工装置では、図１に示されるように、Ｘ軸ＡＯＤ３とＹ軸ＡＯＤ６との間に第１のレンズ光学系４を具えており、この第１のレンズ光学系４は、例えば互いに同一仕様の凸レンズからなる二枚のレンズ４ａ，４ｂを、それらのレンズの焦点距離Ａの２倍の距離２Ａを置いて組み合わせ、レンズ４ａをＸ軸ＡＯＤ３に対し光路方向後側でＸ軸ＡＯＤ３からその焦点距離Ａの位置に配置するとともに、レンズ４ｂをＹ軸ＡＯＤ６に対し光路方向前側でＹ軸ＡＯＤ６からその焦点距離Ａの位置に配置して構成することができる。
【００３４】
この第１のレンズ光学系４によれば、偏向されてＸ軸ＡＯＤ３から出射されたレーザビームＢは、レンズ４ａで無偏向のレーザビームの光軸（走査中心光軸）に平行なビームにされてレンズ４ｂに向かい、次いでレンズ４ｂでその焦点位置にあるＹ軸ＡＯＤ６に入射されることになり、Ｘ軸ＡＯＤ３によるＸ軸走査焦点がＹ軸ＡＯＤ６の位置に生じることになる。
【００３５】
このため、図１に示されるように、Ｘ軸ＡＯＤ３とＹ軸ＡＯＤ６との各々による最大偏向角でのＸ軸走査焦点とＹ軸走査焦点との間の、無偏向のレーザビームの光軸（走査中心光軸）方向の距離が原共通位置Ｐ０において極めて小さくなり、もしくは実質的に０（ゼロ）となって、Ｘ軸走査焦点とＹ軸走査焦点とが共に第１の共通位置Ｐ１および第２の共通位置Ｐ２に位置することから、Ｘ軸ＡＯＤ３とＹ軸ＡＯＤ６との各々による偏向量が大きくなってもレーザビームＢの断面全体が、第２の共通位置Ｐ２にて第２のアパーチャグリル９の開口内に収まることになる。
【００３６】
従って、この実施形態のレーザ加工装置および、そのレーザ加工装置で上述の如くして穴空け加工を行うこの実施形態のレーザ加工方法によれば、極めて小径かつ多数の貫通穴の、加工対象物Ｗの表面の穴空け加工範囲全体に亘る微細な穴空け加工を短時間で行うことができ、さらに、第２のレンズ光学系を構成する二つのレンズ光学系７，８が、第１のレンズ光学系４と一緒に第１のアパーチャグリル２からｆθレンズ１２までの距離を延ばしながらレーザビームＢを拡径しているので、第２のレンズ光学系の二つのレンズ光学系７，８のレンズ倍率を高めなくてもレーザビームＢを充分に拡径してｆθレンズ１２に入射させ、ｆθレンズ１２で小径に収束させることができ、それによって第１および第２のＡＯＤ３，６の走査角の減少を回避して、穴空け加工の生産性を高めることができる。
【００３７】
しかも、この実施形態のレーザ加工装置および、そのレーザ加工装置で上述の如くして穴空け加工を行うこの実施形態のレーザ加工方法によれば、Ｘ軸走査焦点とＹ軸走査焦点とが共に、第１の共通位置Ｐ１および第２の共通位置Ｐ２に位置することから、Ｘ軸およびＹ軸ガルバノスキャナ１０，１１のガルバノミラー内にレーザビームＢが収まるので、Ｘ軸ＡＯＤ３とＹ軸ＡＯＤ６との各々による最大偏向角を有効活用して穴空け加工の加工効率を高めることができ、さらに、第２のアパーチャグリル９の開口内にレーザビームＢが収まるので、ｆθレンズ１２に入射されるレーザビームＢの真円度を向上させて、穴空け加工する貫通穴の真円度を高めることができる。
【００３８】
本発明は、上記実施形態に限定されず、請求の範囲の記載から逸脱しない範囲で種々の変更、修正が可能である。例えば、実施形態のレーザ加工装置およびレーザ加工方法では、Ｘ軸走査焦点とＹ軸走査焦点とが共に位置する第２の共通位置は、Ｘ軸ガルバノスキャナ１０の手前側の近傍の第２のアパーチャグリル９の位置に設定されているが、これに代えてＸ軸ガルバノスキャナ１０またはＹ軸ガルバノスキャナ１１の位置もしくはそれらの間の近傍の位置に設定してもよい。
【００３９】
また、上記実施形態のレーザ加工装置およびレーザ加工方法では、第２のレンズ光学系の二組のレンズ光学系７，８はそれぞれ、二枚のレンズを組み合わせて構成されているが、これ以外の構成を有していてもよく、また、第２のレンズ光学系は、三組以上のレンズ光学系を有して、第１のレンズ光学系４と一緒に第１のアパーチャグリル２からｆθレンズ１２までの距離を延ばしながらレーザビームＢを拡径してもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１  レーザ光源
２  第１のアパーチャグリル
３  Ｘ軸ＡＯＤ（第１のＡＯＤ）
４  第１のレンズ光学系
４ａ，４ｂ  レンズ
５  １／２波長板
６  Ｙ軸ＡＯＤ（第２のＡＯＤ）
７，８  レンズ光学系（第２のレンズ光学系）
７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ  レンズ
９  第２のアパーチャグリル
１０  Ｘ軸ガルバノスキャナ（第１のガルバノスキャナ）
１１  Ｙ軸ガルバノスキャナ（第２のガルバノスキャナ）
１２  ｆθレンズ
Ｂ  レーザビーム
Ｈ  穴空け位置
Ｐ０  原共通位置
Ｐ１  第１の共通位置
Ｐ２  第２の共通位置
Ｗ  加工対象物
【図１】
2020062657.tif 000003
【図２】
2020062657.tif 000004