(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発生させる光源とノズルとを備え、該ノズルが有する第１の開口から被加工物が有する被加工面に対して前記レーザ光を照射し、かつ、前記第１の開口から前記被加工面に向かってアシストガスを噴射することによって前記被加工物に対する加工を行うレーザ加工装置であって、
前記ノズルの周囲において該ノズルを取り囲むようにして設けられた吸引用部材と、
前記吸引用部材の底面に平面視して接するようにして設けられた吸引口と、
前記吸引口から前記吸引用部材の外部につながるようにして設けられた吸引路と、
前記吸引路につながるようにして設けられた吸引手段と、
前記吸引用部材の底面において、前記吸引路につながるとともに前記レーザ光と前記被加工物とが相対的に移動する方向に沿って設けられた溝とを備えるとともに、
前記加工を行う場合には、前記ノズルの底面及び前記吸引用部材の底面と前記被加工面との間の空間に存在する物質が前記吸引口と前記吸引路とを順次経由して排出されることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたレーザ加工装置において、
前記吸引路は前記吸引用部材の内部に設けられた管状の空間からなり、
前記吸引口は前記吸引用部材の底面において前記吸引路につながるようにして形成された第２の開口からなることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項３】
請求項２に記載されたレーザ加工装置において、
前記吸引用部材の底面から前記吸引路につながるようにして掘り込まれた凹部を備えるとともに、
前記吸引用部材の底面における前記凹部の投影面積が前記吸引路の投影面積よりも大きいことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載されたレーザ加工装置において、
前記吸引口は、前記被加工面における加工された部分に平面視して重なるようにして設けられていることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項５】
請求項１に記載されたレーザ加工装置において、
前記吸引口は前記ノズルの底面と前記吸引用部材の底面との間に存在する第１の間隙からなり、
前記吸引路は前記ノズルの外側面と前記吸引用部材の内側面との間に存在する第２の間隙からなることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載されたレーザ加工装置において、
前記ノズルの底面が含まれる平面と前記吸引用部材の底面が含まれる平面とが異なることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載されたレーザ加工装置において、
前記加工は切断、穴開け、又は、表面処理のうち少なくともいずれか１つを目的とすることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載されたレーザ加工装置において、
前記被加工物は樹脂封止体又は光学系部材であることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項９】
レーザ光を発生させる光源とノズルとを備え、該ノズルが有する第１の開口から被加工物が有する被加工面に対して前記レーザ光を照射し、かつ、前記第１の開口から前記被加工面に向かってアシストガスを噴射することによって前記被加工物に対する加工を行うレーザ加工装置であって、
前記ノズルの周囲において該ノズルを取り囲むようにして設けられた吸引用部材と、
前記吸引用部材の底面に平面視して接するようにして設けられた吸引口と、
前記吸引口から前記吸引用部材の外部につながるようにして設けられた吸引路と、
前記吸引路につながるようにして設けられた吸引手段とを備えるとともに、
前記加工を行う場合には、前記ノズルの底面及び前記吸引用部材の底面と前記被加工面との間の空間に存在する物質が前記吸引口と前記吸引路とを順次経由して排出され、
前記被加工物は樹脂封止体であり、
前記樹脂封止体は回路基板と該回路基板に実装された複数のチップと該複数のチップを一括して樹脂封止する封止樹脂とを有し、
前記樹脂封止体に対して前記加工を行うことによって前記樹脂封止体を個片化して１個又は複数個のパッケージが製造され、
前記１個のパッケージは１個又は複数個の突起を有し、
前記ノズルの先端と前記吸引用部材の先端とは各々基部と先細部とを有し、前記先細部が前記突起に接触しないように前記先細部の幅が前記基部の幅よりも小さくなっていることを特徴とするレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物が有する被加工面にレーザ光を照射してその被加工物を加工するレーザ加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光による加工が広く行われている。レーザ光による加工は、被加工物を照射してその被加工物を加熱溶融させることによって行われる熱加工が主体である。また、近年ではパルス発振レーザにおいて、そのパルス幅が短いものを用いることで熱影響を抑制した高精度の加工（非熱加工）も可能である。
【０００３】
ところで、近年、異種材料から構成される複合部材を加工する場合や、光学系部材を加工する場合等において、高いレベルの加工品位が要求される場合が増えてきた。第１の例として、例えば、回路基板に実装された複数のメモリチップ等からなるチップ状素子（以下適宜「チップ」という。）を樹脂封止して樹脂封止体を形成し、これを切断して電子部品を製造する場合が挙げられる。特に、電子部品のうち持ち運び可能な外部記憶媒体であるメモリカードについては、ユーザーが直接指で持って取り扱うことから高いレベルの外観品位が要求される。第２の例として、透光性樹脂によって複数のＬＥＤチップを樹脂封止して樹脂封止体を形成し、その樹脂封止体を切断してＬＥＤパッケージを製造する場合が挙げられる。第３の例として、透光性樹脂を使用して樹脂封止体を形成し、その樹脂封止体を切断してレンズ等の光学系部材を製造する場合が挙げられる。
【０００４】
上述した３つの例に代表される場合において、加工時に発生するドロス、スパッタ等やアウトガスの成分等（以下「ドロス等」という。）が被加工物に付着すると、被加工物の加工品位を大きく損なう。特に、電子部品のうちメモリカードにとってドロス等が付着することは、外観品位を損なうという点で致命的な欠陥になるおそれがある。また、記憶素子、ドライバ、トランジスタ等の一般的な電子部品のパッケージにとってドロス等が付着することは、パッケージが実装されるプリント基板との間において電極同士の電気的接続を妨げる接触不良を引き起こすおそれがある。また、電子部品であるＬＥＤパッケージを含む光学系部材にとってドロス等が付着することは、光学的特性を損なうという点で致命的な欠陥になるおそれがある。したがって、被加工物に対してドロス等が付着した場合を想定して、加工後の被加工物を洗浄するという工程が必要になる。そこで、レーザ加工装置の加工ヘッドの加工部近傍に設けられた筒状の粉塵吸引口を使用して、レーザ加工により発生した粉塵を吸引口より排気ダクトを経由して吸引排気集塵するという技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−０６０４７４号公報（第３頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、レーザ光による被加工物の加工中に発生する粉塵を回収する筒状の粉塵吸引口を被加工物の近傍に設けるという従来の技術では、アウトガスの成分を含むドロス等が切断後の被加工物に付着することを抑制することは困難であった。本発明が解決しようとする課題は、被加工物にドロス等が付着することを抑制することが困難であるという点である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、「課題を解決するための手段」、「発明の効果」、及び、「発明を実施するための形態」の説明におけるかっこ内の符号は、説明における用語と図面に示された構成要素とを対比しやすくする目的で記載されたものである。また、これらの符号等は、「図面に示された構成要素に限定して、説明における用語の意義を解釈すること」を意味するものではない。
【０００８】
上述の課題を解決するために、本発明に係るレーザ加工装置（１）は、レーザ光（９、１０）を発生させる光源（２、３）とノズル（２１）とを備え、該ノズル（２１）が有する第１の開口（２２）から被加工物（５）が有する被加工面（１９）に対してレーザ光（９、１０）を照射し、かつ、第１の開口（２２）から被加工面（１９）に向かってアシストガス（４０）を噴射することによって被加工物（５）に対する加工を行うレーザ加工装置であって、ノズル（２１）の周囲において該ノズル（２１）を取り囲むようにして設けられた吸引用部材（２３Ａ〜２３Ｅ）と、吸引用部材（２３Ａ〜２３Ｅ）の底面（２７）に平面視して接するようにして設けられた吸引口（２８、３２、３６）と、吸引口（２８、３２、３６）から吸引用部材（２３Ａ〜２３Ｅ）の外部につながるようにして設けられた吸引路（２４、３５）と、吸引路（２４、３５）につながるようにして設けられた吸引手段（２６）と、吸引用部材（２３Ａ〜２３Ｅ）の底面（２７）において、吸引路（２４、３５）につながるとともにレーザ光（９、１０）と被加工物（５）とが相対的に移動する方向に沿って設けられた溝（３３）とを備えるとともに、加工を行う場合には、ノズル（２１）の底面（２９）及び吸引用部材（２３Ａ〜２３Ｅ）の底面（２７）と被加工面（１９）との間の空間（３０）に存在する物質が吸引口（２８、３２、３６）と吸引路（２４、３５）とを順次経由して排出されることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係るレーザ加工装置（１）は、上述のレーザ加工装置において、吸引路（２４）は吸引用部材（２３Ａ〜２３Ｃ、２３Ｅ）の内部に設けられた管状の空間（２４）からなり、吸引口（２８、３２）は吸引用部材（２３Ａ〜２３Ｃ、２３Ｅ）の底面（２７）において吸引路（２４）につながるようにして形成された第２の開口（２８、３２）からなることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るレーザ加工装置（１）は、上述のレーザ加工装置において、吸引用部材（２３Ｂ）の底面（２７）から吸引路（２４）につながるようにして掘り込まれた凹部（３１）を備えるとともに、吸引用部材（２３Ｂ）の底面（２７）における凹部（３１）の投影面積が吸引路（２４）の投影面積よりも大きいことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係るレーザ加工装置（１）は、上述のレーザ加工装置において、吸引口（２８、３２、３６）は、被加工面（１９）における加工された部分に平面視して重なるようにして設けられていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係るレーザ加工装置（１）は、上述のレーザ加工装置において、吸引口（３６）はノズル（２１）の底面（２９）と吸引用部材（２３Ｄ）の底面（２７）との間に存在する第１の間隙（３６）からなり、吸引路（３５）はノズル（２１）の外側面と吸引用部材（２３Ｄ）の内側面との間に存在する第２の間隙（３５）からなることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係るレーザ加工装置（１）は、上述のレーザ加工装置において、ノズル（２１）の底面（２９）が含まれる平面と吸引用部材（２３Ａ）の底面（２７）が含まれる平面とが異なることを特徴とする。
【００１４】
【００１５】
また、本発明に係るレーザ加工装置（１）は、上述のレーザ加工装置において、加工は切断、穴開け、又は、表面処理のうち少なくともいずれか１つを目的とすることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係るレーザ加工装置（１）は、上述のレーザ加工装置において、被加工物（５）は樹脂封止体又は光学系部材であることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係るレーザ加工装置（１）は、レーザ光（９、１０）を発生させる光源（２、３）とノズル（２１）とを備え、該ノズル（２１）が有する第１の開口（２２）から被加工物（５）が有する被加工面（１９）に対してレーザ光（９、１０）を照射し、かつ、第１の開口（２２）から被加工面（１９）に向かってアシストガス（４０）を噴射することによって被加工物（５）に対する加工を行うレーザ加工装置であって、ノズル（２１）の周囲において該ノズル（２１）を取り囲むようにして設けられた吸引用部材（２３Ａ〜２３Ｅ）と、吸引用部材（２３Ａ〜２３Ｅ）の底面（２７）に平面視して接するようにして設けられた吸引口（２８、３２、３６）と、吸引口（２８、３２、３６）から吸引用部材（２３Ａ〜２３Ｅ）の外部につながるようにして設けられた吸引路（２４、３５）と、吸引路（２４、３５）につながるようにして設けられた吸引手段（２６）とを備えるとともに、加工を行う場合には、ノズル（２１）の底面（２９）及び吸引用部材（２３Ａ〜２３Ｅ）の底面（２７）と被加工面（１９）との間の空間（３０）に存在する物質が吸引口（２８、３２、３６）と吸引路（２４、３５）とを順次経由して排出され、被加工物（５）は樹脂封止体であり、樹脂封止体は回路基板（７）と該回路基板（７）に実装された複数のチップと該複数のチップを一括して樹脂封止する封止樹脂（８）とを有し、樹脂封止体に対して加工を行うことによって樹脂封止体を個片化して１個又は複数個のパッケージが製造され、１個のパッケージは１個又は複数個の突起（３７）を有し、ノズル（２１）の先端と吸引用部材（２３Ｅ）の先端とは各々基部（３８）と先細部（３９）とを有し、先細部（３９）が突起（３７）に接触しないように先細部（３９）の幅が基部（３８）の幅よりも小さくなっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るレーザ加工装置によれば、ノズル（２１）の周囲において該ノズル（２１）を取り囲むようにして設けられた吸引用部材（２３Ａ〜２３Ｅ）と、吸引用部材（２３Ａ〜２３Ｅ）の底面（２７）に平面視して接するようにして設けられた吸引口（２８、３２、３６）と、吸引口（２８、３２、３６）につながる吸引路（２４、３５）と、吸引路（２４、３５）につながる吸引手段（２６）とを備える。ノズル（２１）が有する第１の開口（２２）から被加工面（１９）に対してレーザ光（９、１０）を照射し、かつ、第１の開口（２２）から被加工面（１９）に向かってアシストガス（４０）を噴射することにより被加工物（５）に対する加工を行う。加工を行う際は、ノズル（２１）の底面（２９）及び吸引用部材（２３Ａ〜２３Ｅ）の底面（２７）と被加工面（１９）との間の空間（３０）に存在する物質が吸引口（２８、３２、３６）と吸引路（２４、３５）とを順次経由して排出される。したがって、レーザ光（９、１０）によって照射された被加工物（５）に起因して発生した物質が、吸引口（２８、３２、３６）と吸引路（２４、３５）とを順次経由して排出される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明に係るレーザ加工装置の概略図である。
【図２】図２は、本発明の実施例１に係るレーザ加工装置に使用される吸引機構の概略図である。
【図３】図３は、本発明の実施例２に係るレーザ加工装置に使用される吸引機構の概略図である。
【図４】図４は、本発明の実施例３に係るレーザ加工装置に使用される吸引機構の概略図である。
【図５】図５は、本発明の実施例４に係るレーザ加工装置に使用される吸引機構の概略図である。
【図６】図６は、本発明の実施例５に係るレーザ加工装置に使用される吸引機構の概略図である。
【図７】図７（１）は本発明の実施例６に係るレーザ加工装置に使用される吸引機構の概略図、図７（２）は図７（１）に示された吸引機構の先端（下端）を図７（１）の右側から見て示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
レーザ加工装置に、ノズル（２１）の周囲において該ノズル（２１）を取り囲むようにして設けられた吸引用部材（２３Ａ）と、吸引用部材（２３Ａ）の底面（２７）に設けられた吸引口（２８）と、吸引口（２８）につながる吸引路（２４）と、吸引路（２４）に順次つながる吸引用配管（２５）及び吸引ポンプ（２６）とを備える。ノズル（２１）が有する第１の開口（２２）から被加工物（５）が有する被加工面（１９）に対してレーザ光（９、１０）を照射し、かつ、第１の開口（２２）から被加工面（１９）に向かってアシストガス（４０）を噴射することによって被加工物（５）に対する加工を行う。加工を行う際は、ノズル（２１）の底面（２９）及び吸引用部材（２３Ａ）の底面（２７）と被加工面（１９）との間の空間（３０）に存在する物質が吸引口（２８）と吸引路（２４）と吸引用配管（２５）とを順次経由して排出される。
【実施例１】
【００２１】
本発明の実施例１に係るレーザ加工装置を、図１と図２とを参照して説明する。図１は、本発明に係るレーザ加工装置の概略図である。図２は、本実施例に係るレーザ加工装置に使用される吸引機構の概略図である。なお、本出願書類におけるいずれの図についても、わかりやすくするために、適宜省略し又は誇張して模式的に描かれている。また、同一の構成要素には同一の符号を付して、説明を適宜省略する。
【００２２】
本発明は、被加工物が有する被加工面にレーザ光を照射してその被加工物を加工するレーザ加工装置に関するものである。以下の説明においては、２種類のレーザ光を重畳させて被加工面に照射することによって被加工物を加工する場合を説明する。被加工面に対して１種類のレーザ光を照射することによって被加工物を加工する場合においても、本発明を適用することができる。
【００２３】
図１に示されたレーザ加工装置１は、本発明に係るレーザ加工装置である。レーザ加工装置１は、第１の光源２と第２の光源３と吸引機構４Ａとを備える。また、レーザ加工装置１は、被加工物５を固定するステージ６を備える。ステージ６は、図のＸ、Ｙ及びＺ方向に移動する。これによって、レーザ光に対して被加工物５を移動させることができる。ステージ６については、必要に応じて、図のθ方向に回転することができるようにしてもよい。なお、レーザ光と被加工物５とが、図のＸ、Ｙ及びＺ方向に沿って（必要であれば更にθ方向に沿って）、相対的に移動することができるようになっていればよい。
【００２４】
被加工物５としては、異種材料から構成される複合部材が挙げられる。複合部材としては、例えば、セラミックス製の回路基板であるセラミックス基板７において格子状に設けられた複数の領域の上にそれぞれＬＥＤチップ（図示なし）が実装され、それらのＬＥＤチップがシリコーン樹脂８からなる封止樹脂によって一括して樹脂封止された樹脂封止体が挙げられる。本実施例では、シリコーン樹脂８を上にしてセラミックス基板７の面（図では下面）をステージ６に固定する。
【００２５】
第１の光源２は、例えばＣＯ２ レーザ発振器であって、集光レンズ（後述）に吸収されるという性質を有する第１のレーザ光であるＣＯ２ レーザ光９を発生させる。ＣＯ２ レーザ光９は、リングモードを有するレーザ光であることが好ましい。第２の光源３は、例えばファイバーレーザ発振器であって、第２のレーザ光であるファイバーレーザ光１０を発生させる。ファイバーレーザ光１０は、集光レンズに吸収されないという性質を有する。
【００２６】
ＣＯ２ レーザ光９は、９〜１１μｍ程度の波長を有する。ＣＯ２ レーザ光９のスポット径とエネルギーとについては，加工条件、発振のモード、被加工物５の特性等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。ファイバーレーザ光１０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、ファイバーレーザ光１０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。
【００２７】
ＣＯ２ レーザ光９は、被加工物５を構成する材料のうちシリコーン樹脂８の切断に適したレーザ光である。ファイバーレーザ光１０は、被加工物５を構成する材料のうちセラミックス基板７の切断に適したレーザ光である。
【００２８】
ＣＯ２ レーザ光９を第１の光源２から被加工物５に導く第１の光路１１においては、集光レンズが設けられておらず、かつ、凹面反射鏡１２が設けられている。凹面反射鏡１２には、ファイバーレーザ光１０が通過するための開口１３が設けられている。凹面反射鏡１２は、モータ等からなる駆動装置１４によって図の矢印が示す両方向に、微小に回転（回動）する。これらのことによって、被加工物５に対してＣＯ２ レーザ光９を照射すること、及び、被加工物５に対してＣＯ２ レーザ光９を走査させることができる。
【００２９】
ファイバーレーザ光１０を第２の光源３から被加工物５に導く第２の光路１５が、凹面反射鏡１２よりも第２の光源３に近い側（図１では凹面反射鏡１２の上方）に、設けられている。第２の光路１５には、導光ケーブルである光ファイバー１６と、コリメータ１７と、集光レンズ１８とが設けられている。これにより、第２の光源３において発生したファイバーレーザ光１０は、光ファイバー１６によって導かれ、コリメータ１７によって光軸調整されるとともに平行に放射される。ファイバーレーザ光１０は、集光レンズ１８によって屈折することによって収束（集光）される。これにより、ファイバーレーザ光１０は、開口１３を通過して被加工物５の表面１９（必要に応じて被加工物５の内部を含む。以下同じ。）における被加工部２０に焦点を結んで被加工物５を照射する。焦点のＺ方向の位置は、光学的な手段又はステージ６の駆動によって適宜制御される。
【００３０】
被加工物５の表面１９付近にはノズル２１が設けられている。ノズル２１は、円形、Ｎ角形等からなる平面形状を有する（Ｎは３以上の自然数。以下同じ。）。ノズル２１は、ＣＯ２ レーザ光９とファイバーレーザ光１０とを被加工部２０に向かって照射する照射用ノズル、及び、アシストガス（図示なし）を被加工部２０に向かって噴射する噴射用ノズルとして機能する。ノズル２１には、アシストガス（図示なし）を被加工部２０に向かって噴射するための噴射口２２が設けられている。ＣＯ２ レーザ光９とファイバーレーザ光１０とは、いずれも噴射口２２を通過して被加工部２０に向かって照射される。
【００３１】
ノズル２１の周囲には、ノズル２１を取り囲むようにして、ノズル２１とは別の部材である吸引用部材２３Ａが設けられている。吸引用部材２３Ａの内部には、管状の空間である吸引路２４が設けられている。吸引路２４は、吸引用部材２３Ａの外部に設けられた吸引用配管２５に接続されている。吸引用配管２５は、吸引用部材２３Ａの外部に設けられた吸引ポンプ２６に接続されている。吸引用部材２３Ａと吸引用配管２５と吸引ポンプ２６とは、吸引機構４Ａに含まれる。
【００３２】
吸引用部材２３Ａの底面２７には、吸引路２４によって形成された開口からなる吸引口２８が設けられている。したがって、吸引口２８は、平面視して吸引用部材２３Ａの底面２７に含まれるようにして、言い換えれば底面２７に内接して、設けられている。本実施例では、吸引口２８は、ステージ６の進行方向（図では＋Ｘ方向であって太い右向きの矢印で示されている）に対して真後ろの方向（図では−Ｘ方向）に沿って設けられている。このことにより、吸引口２８は、被加工物５の表面１９における既に加工された部分（加工後の被加工部２０）の真上に位置する。
【００３３】
吸引用部材２３Ａの底面２７とノズル２１の底面２９とは、図のＺ方向においてほぼ同じ位置（同じ高さ位置）に存在しており、いずれも被加工物５の表面１９に相対向する。これにより、吸引用部材２３Ａの底面２７及びノズル２１の底面２９と被加工物５の表面１９との間には、ほぼ同じ高さの空間３０が形成される。したがって、空間３０は、吸引用部材２３Ａの底面２７及びノズル２１の底面２９と被加工物５の表面１９との間における限られた空間である。
【００３４】
レーザ加工装置１の動作を、図１を参照して説明する。以下の動作において、ステージ６を使用して、それぞれ照射されるＣＯ２ レーザ光９とファイバーレーザ光１０とに対して被加工物５を移動させる。第１に、リングモードを有するＣＯ２ レーザ光９は、凹面反射鏡１２によって反射されかつ集光される。これによって、ＣＯ２ レーザ光９は、集光レンズ１８を通過することなく被加工物５の被加工部２０に焦点を結んで被加工物５を照射する。リングモードを有するＣＯ２ レーザ光９によって被加工物５が照射される領域は、平面視して円環状の形状を有する。ここで、「円環」とは、トーラス（ｔｏｒｕｓ）を平面視した形状を意味する。
【００３５】
第２に、コリメータ１７によって光軸調整されるとともに平行に放射されたファイバーレーザ光１０は、集光レンズ１８によって屈折することによって収束（集光）される。これにより、ファイバーレーザ光１０は、凹面反射鏡１２の開口１３を通過して被加工部２０に焦点を結んで、ＣＯ２ レーザ光９によって被加工物５が照射される領域の内側において被加工物５を照射する。これらのことによって、重畳されたＣＯ２ レーザ光９とファイバーレーザ光１０とを被加工部２０に向かって照射することができる。これにより、被加工物５を加工することができる。
【００３６】
重畳されたＣＯ２ レーザ光９とファイバーレーザ光１０とを被加工部２０に向かって照射することによって被加工物５を加工する。加工している間中、吸引ポンプ２６を使用して、吸引用配管２５と吸引路２４と吸引口２８とを順次経由して空間３０を吸引する。これにより、空間３０においてアシストガスの流れに含まれて存在する物質、例えば、照射された被加工物５に起因して発生した物質であるドロス等を空間３０から排出する。したがって、空間３０に存在する物質を効果的に除去することができるので、加工された被加工物５にドロス等が付着することを抑制することができる。
【００３７】
以上説明したレーザ加工装置１の動作によって、まず、シリコーン樹脂８の切断に適したＣＯ２ レーザ光９によって照射された円環状の領域において、被加工物５を構成する材料のうちシリコーン樹脂８が除去される。ＣＯ２ レーザ光９とファイバーレーザ光１０とに対して被加工物５は移動しているので、その移動方向に沿った領域であって円環の外径にほぼ等しい幅を有する領域においてシリコーン樹脂８が除去される。
【００３８】
次に、被加工物５を引き続いて移動させることによって、シリコーン樹脂８が除去された領域にファイバーレーザ光１０を照射する。これにより、セラミックス基板７の切断に適したファイバーレーザ光１０によって照射された円状の領域において、被加工物５を構成する材料のうちセラミックス基板７が除去される。したがって、被加工物５が完全に切断される。
【００３９】
以上説明したように、本実施例によれば、被加工物５が完全に切断されるまでの過程において発生するとともにアシストガスの流れに含まれるドロス等が、吸引口２８を経由して空間３０から除去される。吸引口２８は、被加工物５の表面１９に相対向する吸引用部材２３Ａの底面２７に設けられている。加えて、吸引口２８は、ステージ６の進行方向に対して真後ろの方向に設けられている。これらによって、ドロス等の除去をいっそう効果的に行うことができる。したがって、加工された被加工物５にドロス等が付着することをいっそう抑制することができる。また、加工された被加工物５を洗浄する工程という余分な工程が不要になる。
【００４０】
また、本実施例によれば、ＣＯ２ レーザ光９が集光レンズ１８を通過することなく、重畳されたＣＯ２ レーザ光９とファイバーレーザ光１０とを被加工物５における被加工部２０に向かって照射する。したがって、集光レンズに吸収されるという性質を有するＣＯ２ レーザ光９と、ファイバーレーザ光１０とを重畳して、被加工部２０に向かって照射することができる。これにより、集光レンズに吸収されるという性質を有するＣＯ２ レーザ光９を含む２つのレーザ光を重畳して被加工部２０に向かって照射することができる。したがって、集光レンズに吸収されるという性質を有するレーザ光を含む２つのレーザ光を被加工物５の特性に応じて選択して、それらのレーザ光を重畳させて被加工物５に向かって照射することによって、被加工物５を完全に切断することができる。
【００４１】
なお、ここまでの説明では、レーザ光としてＣＯ２ レーザ光９とファイバーレーザ光１０とを重畳させて使用する場合を説明した。これに限らず、レーザ光としてＣＯ２ レーザ光９及びファイバーレーザ光１０以外のレーザ光を使用することもできる。例えば、集光レンズ１８を経由して被加工物５を照射するレーザ光として、ファイバーレーザ光１０の基本波及び高調波、ＹＡＧレーザの基本波及び高調波等を使用することができる。また、ファイバーレーザ光１０として、パルス発振レーザ（超短パルスレーザを含む）によるレーザ光を使用してもよい。
【実施例２】
【００４２】
本発明の実施例２に係るレーザ加工装置を、図３を参照して説明する。図３は、本実施例に係るレーザ加工装置に使用される吸引機構の概略図である。
【００４３】
図３に示された吸引機構４Ｂは、本実施例に係るレーザ加工装置に使用される吸引機構である。吸引機構４Ｂには、ノズル２１を取り囲むようにして、ノズル２１とは別の部材である吸引用部材２３Ｂが設けられている。吸引用部材２３Ｂの内部には、管状の空間である吸引路２４が設けられている。吸引用部材２３Ｂの底面２７から吸引用部材２３Ｂの内側に向かって、底面２７から吸引路２４につながるようにして掘り込まれたざぐり部からなる凹部３１が設けられている。吸引用部材２３Ｂの底面２７には、凹部３１によって形成された開口からなる吸引口３２が設けられている。凹部３１は、吸引用部材２３Ｂの底面２７における凹部３１の投影面積が吸引路２４の投影面積よりも大きく、かつ、底面２７における凹部３１の投影範囲が吸引路２４の投影範囲を完全に含むようにして、設けられている。
【００４４】
本実施例においては、重畳されたＣＯ２ レーザ光９とファイバーレーザ光１０とを被加工部２０に向かって照射することによって被加工物５を加工する。加工している間中、吸引ポンプ２６を使用して、吸引用配管２５と吸引路２４と凹部３１と吸引口３２とを順次経由して空間３０を吸引する。これにより、空間３０においてアシストガスの流れに含まれて存在する物質、例えば、照射された被加工物５に起因して発生した物質であるドロス等が空間３０から除去される。したがって、加工された被加工物５にドロス等が付着することが抑制される。
【００４５】
特に、本実施例によれば、吸引口３２と吸引路２４との間に、底面２７から吸引路２４につながるようにして掘り込まれたざぐり部からなる凹部３１が設けられている。言い換えれば、凹部３１が延びる方向に沿った凹部３１の単位長さ当たりの体積が、吸引路２４が延びる方向に沿った吸引路２４の単位長さ当たりの体積よりも大きい。これにより、空間３０を吸引する際に、実施例１の場合に比較して、吸引路２４と吸引口３２との間の気体の流れを凹部３１によって安定させることができる。したがって、実施例１の場合に比較して安定した気体の流れを形成することができる。
【００４６】
以上説明したように、本実施例によれば、実施例１の場合に比較して、安定した気体の流れによって、空間３０に存在する物質（ドロス等）を排出する。これにより、空間３０に存在する物質をいっそう効果的に除去することができる。したがって、加工された被加工物５にドロス等が付着することをいっそう抑制することができる。
【００４７】
なお、本実施例では、凹部３１としてざぐり部が形成される場合を説明した。ざぐり部に限らず、凹部３１は、次の２つの条件を満たすようにして設けられていればよい。第１の条件は、凹部３１が、底面２７から吸引路２４につながるようにして掘り込まれていることである。第２の条件は、凹部３１が、吸引用部材２３Ｂの底面２７における凹部３１の投影面積が吸引路２４の投影面積よりも大きくなるようにして設けられていることである。また、凹部３１は、吸引用部材２３Ｂの底面２７における凹部３１の投影範囲の少なくとも一部と吸引路２４の投影範囲の少なくとも一部とが重なるようにして設けられていてもよい。
【実施例３】
【００４８】
本発明の実施例３に係るレーザ加工装置を、図４を参照して説明する。図４は、本実施例に係るレーザ加工装置に使用される吸引機構の概略図である。
【００４９】
図４に示された吸引機構４Ｃは、本実施例に係るレーザ加工装置に使用される吸引機構である。吸引機構４Ｃには、ノズル２１を取り囲むようにして、ノズル２１とは別の部材である吸引用部材２３Ｃが設けられている。吸引用部材２３Ｃの内部には、管状の空間である吸引路２４が設けられている。吸引用部材２３Ｃの底面２７には、溝３３が設けられている。吸引用部材２３Ｃの底面２７においては、溝３３によって細長い開口が形成される。吸引路２４には、溝３３によって形成された開口からなる吸引口３４が設けられている。溝３３は、ＣＯ２ レーザ光９及びファイバーレーザ光１０と被加工物５とが相対的に移動する方向（以下「移動方向」といい、図では±Ｘ方向である。）に沿って、かつ、吸引用部材２３Ｃの底面２７において既に加工された部分（図では被加工部２０から−Ｘ方向に沿って延びる部分）に平面視して重なるようにして、設けられている。
【００５０】
本実施例においては、重畳されたＣＯ２ レーザ光９とファイバーレーザ光１０とを被加工部２０に向かって照射することによって被加工物５を加工する。加工している間中、吸引ポンプ２６を使用して、吸引用配管２５と吸引路２４と吸引口３４と溝３３とを順次経由して空間３０を吸引する。これにより、空間３０においてアシストガスの流れに含まれて存在する物質、例えば、照射された被加工物５に起因して発生した物質であるドロス等が空間３０から除去される。したがって、加工された被加工物５にドロス等が付着することが抑制される。
【００５１】
特に、本実施例によれば、空間３０と吸引路２４との間に、底面２７において形成された溝３３が設けられている。溝３３は、ＣＯ２ レーザ光９及びファイバーレーザ光１０と被加工物５とが相対的に移動する方向に沿って、かつ、吸引用部材２３Ｃの底面２７において既に加工された部分に平面視して重なるようにして、設けられている。これらにより、実施例１の場合に比較して、溝３３の内部を流動するアシストガス（図示なし）に助けられることによって、空間３０に存在する気体をいっそう効果的に吸引する。したがって、溝３３の内部を流動するアシストガス（図示なし）によって、空間３０に存在する物質（ドロス等）をいっそう効果的に排出することができる。
【００５２】
以上説明したように、本実施例によれば、実施例１の場合に比較して、溝３３の内部を流動するアシストガス（図示なし）によって、空間３０に存在する物質（ドロス等）を排出する。これによって、空間３０に存在する物質をいっそう効果的に除去することができる。したがって、加工された被加工物５にドロス等が付着することをいっそう抑制することができる。
【００５３】
なお、溝３３は、移動方向に沿って、かつ、吸引用部材２３Ｃの底面２７においてこれから加工されるべき部分（図では被加工部２０から＋Ｘ方向に沿って延びる部分）に平面視して重なるようにして、設けられていてもよい。また、溝３３は、移動方向に沿って、かつ、吸引用部材２３Ｃの底面２７において既に加工された部分とこれから加工されるべき部分とに平面視して重なるようにして、設けられていてもよい。また、吸引路２４と溝３３とは、移動方向とは無関係に、被加工部２０から吸引用部材２３Ｃの外周方向に向かって設けられていてもよい。
【００５４】
また、ノズル２１の底面２９と吸引用部材２３Ｃの底面２７とが同じ高さ位置になるようにして構成した。これに代えて、ノズル２１の底面２９と溝３３の内底面（図では溝３３における上側の面）とが同じ高さ位置になるようにして構成してもよい。また、ノズル２１の底面２９の高さ位置を、吸引用部材２３Ｃの底面２７と溝３３の内底面との間の高さ位置になるようにして構成してもよい。また、ノズル２１の底面２９の高さ位置を、吸引用部材２３Ｃの底面２７の高さ位置よりも低くなるようにして構成してもよい。
【実施例４】
【００５５】
本発明の実施例４に係るレーザ加工装置を、図５を参照して説明する。図５は、本実施例に係るレーザ加工装置に使用される吸引機構の概略図である。
【００５６】
図５に示された吸引機構４Ｄは、本実施例に係るレーザ加工装置に使用される吸引機構である。吸引機構４Ｄには、ノズル２１を取り囲むようにして、ノズル２１とは別の部材である吸引用部材２３Ｄが設けられている。本実施例においては、ノズル２１の外側面と吸引用部材２３Ｄの内側面との間の間隙が吸引路３５として機能する。吸引路３５は、吸引用部材２３Ｄの外部に設けられた吸引用配管２５に接続されている。ノズル２１の外側面と吸引用部材２３Ｄの内側面との間の間隙の上端は、吸引用配管２５に接続されている部分を除いて、シール部材（図示なし）によって吸引用部材２３Ｄの上方の空間から密閉される。
【００５７】
吸引用部材２３Ｄの底面２７には、吸引路３５によって形成された開口からなる吸引口３６が設けられている。吸引口３６は、ノズル２１の底面２９と吸引用部材２３Ｄの底面２７との間の間隙によって構成されている。これにより、吸引口３６は、平面視して吸引用部材２３Ｄの底面２７に接するようにして、言い換えれば底面２７に外接して、設けられていることになる。したがって、吸引用部材２３Ｄの底面２７には、枠状（例えば、円状、楕円状、又は、Ｎ角形状）の平面形状を有する吸引口３６が、被加工部２０を取り囲むようにして設けられていることになる。
【００５８】
本実施例によれば、実施例１と同様の効果に加えて、次の効果が得られる。吸引用部材２３Ｄの底面２７には、枠状の平面形状を有する吸引口３６が、実施例１における吸引口２８（図２参照）よりも被加工部２０に近い位置において、かつ、被加工部２０を取り囲むようにして設けられている。これにより、実施例１の場合に比較して、空間３０を流動するアシストガス（図示なし）と被加工部２０を取り囲むようにして設けられた吸引口３６とによって、空間３０に存在する気体をいっそう効果的に吸引する。したがって、空間３０を流動するアシストガス（図示なし）と被加工部２０を取り囲むようにして設けられた吸引口３６とによって、空間３０においてアシストガスの流れに含まれて存在する物質（ドロス等）をいっそう効果的に排出することができる。
【００５９】
なお、本実施例では、吸引用部材２３Ｄの底面２７とノズル２１の底面２９とが同じ高さ位置になるようにして構成した。この構成に代えて、ノズル２１の底面２９の高さ位置を、吸引用部材２３Ｄの底面２７の高さ位置よりも高くなるようにして構成してもよい。また、ノズル２１の底面２９の高さ位置を、吸引用部材２３Ｄの底面２７の高さ位置よりも低くなるようにして構成してもよい。
【実施例５】
【００６０】
本発明の実施例５に係るレーザ加工装置を、図６を参照して説明する。図６は、本実施例に係るレーザ加工装置に使用される吸引機構の概略図である。
【００６１】
図６に示された吸引機構４Ｅは、本実施例に係るレーザ加工装置に使用される吸引機構である。本実施例では、実施例１に示された構成に、ノズル２１の底面２９が吸引用部材２３Ａの底面２７よりも上に位置しているという構成が追加されている。したがって、ノズル２１の底面２９が含まれる平面と吸引用部材２３Ａの底面２７が含まれる平面とが異なる。
【００６２】
本実施例によれば、実施例１と同様の効果に加えて、次の効果が得られる。ノズル２１の底面２９と被加工物５の表面１９との間が、吸引用部材２３Ａの底面２７と被加工物５の表面１９との間よりも広い。言い換えれば、ノズル２１の底面２９と被加工物５の表面１９との間において、空間３０よりも高い空間が形成されている。このことにより、被加工物５が加工されることによって発生したドロス等が、ノズル２１の底面２９と被加工物５の表面１９との間に形成された空間（空間３０よりも高い空間）に収容された後に、吸引口２８から吸引路２４へと吸引される。したがって、空間３０よりも高い空間に収容されたドロス等を吸引口２８から吸引路２４へと効果的に吸引することができる。
【００６３】
なお、本実施例では、ノズル２１の底面２９が吸引用部材２３Ａの底面２７よりも上に位置しているという構成と実施例１に示された構成（図２参照）とを組み合わせた。これに限らず、ノズル２１の底面２９が吸引用部材２３Ａの底面２７よりも上に位置しているという構成と、実施例２〜４のいずれか１つに示された構成とを組み合わせて使用することもできる。
【実施例６】
【００６４】
本発明の実施例６に係るレーザ加工装置を、図７を参照して説明する。図７（１）は本実施例に係るレーザ加工装置に使用される吸引機構の概略図、図７（２）は図７（１）に示された吸引機構の先端（下端）を図７（１）の右側から見て示す部分断面図である。
【００６５】
図７に示された吸引機構４Ｆは、本実施例に係るレーザ加工装置に使用される吸引機構である。本実施例では、実施例１に示された構成（図２参照）に、ノズル２１の先端と吸引用部材２３Ｅの先端とがそれぞれ２段構造を有するという構成が追加されている。
【００６６】
本実施例は、被加工物５の表面１９に突起３７を有する被加工物５を加工する場合を対象としている。この場合には、突起３７に接触しないような形状をそれぞれ有するノズル２１と吸引用部材２３Ｅとを使用することができる。
【００６７】
例えば、被加工物５が、回路基板（セラミックス基板７）に設けられた格子状の領域にそれぞれ配置された複数の発光素子のチップ（例えば、ＬＥＤチップ、レーザダイオード（ＬＤ）チップ等）が一括して樹脂封止された樹脂封止体である場合について考える。複数のＬＥＤチップが樹脂封止された場合には、本発明に係るレーザ加工装置１により被加工物５が個片化されることにより、複数個のＬＥＤパッケージが製造される。また、本発明に係るレーザ加工装置１により被加工物５における周辺部の不要な部分が切断され除去されることによって、被加工物５が個片化されて１個のＬＥＤパッケージが製造される。１個のＬＥＤパッケージはそれぞれ凸レンズとして機能する１個又は複数個の突起３７を有しており、被加工物５においても複数の突起３７が形成されている。これらの突起（凸レンズ）３７に傷がつくと、光学的特性を損なうという点において致命的な欠陥になる。そこで、突起（凸レンズ）３７に傷がつくことを防止する必要がある。
【００６８】
本実施例においては、ノズル２１の先端（下端）と吸引用部材２３Ｅの先端（下端）とを、突起３７同士の間に入り込むことができる幅と形状、言い換えれば、突起３７に接触しないような寸法形状にする。図７（２）に示されているように、ノズル２１と吸引用部材２３とを、それぞれ基部３８と先細部３９とを有する構成とする。そして、Ｙ方向における幅に関して、ノズル２１と吸引用部材２３との形状を、それぞれ先細部３９が基部３８よりも小さいような形状にする。具体的には、先細部３９の縦断面形状を、図７（２）に示された段付の形状にする。また、先細部３９の縦断面形状をテーパ状の形状にしてもよい。
【００６９】
本実施例によれば、これまで説明した各実施例と同様に、被加工物５を＋Ｘ方向に移動させる。そして、噴射口２２からアシストガス４０を噴射させるとともに、ＣＯ２ レーザ光９及びファイバーレーザ光１０を噴射口２２を通過させて被加工部２０に対して照射する。これにより、それぞれノズル２１と吸引用部材２３との先細部３９が被加工物５の突起３７に接触することなく、被加工物５を切断することができる。
【００７０】
また、本実施例は、ＬＥＤチップ以外のチップを樹脂封止することによって形成され表面１９に突起３７が形成された被加工物５を加工する場合においても適用される。被加工物５の例としては、第１に、回路基板に受光素子からなるチップが複数個実装され、それらのチップが樹脂封止されて形成され、凸レンズとして機能する複数個の突起を有する樹脂封止体が挙げられる。この樹脂封止体は、受光センサのパッケージを製造する際に中間体として使用される。第２に、回路基板にセンサ、ドライバ等からなるチップが複数個実装され、それらのチップが樹脂封止されて形成され、複数個の突起を有する樹脂封止体が挙げられる。この樹脂封止体は、例えば、制御用モジュールのパッケージを製造する際に中間体として使用される。第３に、回路基板にダイオード、パワートランジスタ等からなるチップが複数個実装され、それらのチップが樹脂封止されて形成され、複数個の突起を有する樹脂封止体が挙げられる。この樹脂封止体は、例えば、パワーモジュールのパッケージを製造する際に中間体として使用される。
【００７１】
なお、ここまで説明した各実施例に示された構成を適宜組み合わせて使用することもできる。例えば、実施例２と実施例４とを組み合わせてもよい。この場合においては、図５に示された開口３６の近傍に、図３に示されたざぐり部からなる凹部３１を設ける。凹部３１は、枠状であって被加工部２０を取り囲む平面形状を有する。
【００７２】
また、例えば、実施例４と実施例５とを組み合わせてもよい。この場合には、図６に示された状態において、吸引路２４に代えてノズル２１の外側面と吸引用部材２３Ａの内側面との間の間隙を吸引路として機能させる。
【００７３】
また、空間３０の高さ、言い換えれば吸引用部材２３Ａ〜２３Ｆの底面２７とノズル２１の底面２９とのＺ方向の位置については、レーザ光の種類、レーザ光のエネルギー、被加工物５の特性、吸引の強さ等に応じて、適宜調整することができる。
【００７４】
また、被加工物５である樹脂封止体を完全に切断する加工（フルカット）を行う場合について説明した。これに限らず、被加工物５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、被加工物５に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。また、加工としては、被加工物５の表面１９に対して表面処理を行う加工も含まれる。
【００７５】
また、被加工物５の種類と加工の種類とによっては、レーザ光と被加工物５とを相対的に移動させないという構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００７６】
１    レーザ加工装置
２    第１の光源
３    第２の光源
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆ    吸引機構
５    被加工物
６    ステージ
７    セラミックス基板（回路基板）
８    シリコーン樹脂（封止樹脂）
９    ＣＯ２ レーザ光（レーザ光）
１０    ファイバーレーザ光（レーザ光）
１１    第１の光路
１２    凹面反射鏡
１３    開口
１４    駆動装置
１５    第２の光路
１６    光ファイバー
１７    コリメータ
１８    集光レンズ
１９    表面（被加工面）
２０    被加工部
２１    ノズル
２２    噴射口（第１の開口）
２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄ、２３Ｅ    吸引用部材
２４    吸引路
２５    吸引用配管
２６    吸引ポンプ（吸引手段）
２７、２９    底面
２８、３２    吸引口（第２の開口）
３０    空間
３１    凹部
３３    溝
３４    吸引口
３５    吸引路（第２の間隙）
３６    吸引口（第１の間隙）
３７    突起
３８    基部
３９    先細部
４０    アシストガス
【図１】
0005511697.tif 000002
【図２】
0005511697.tif 000003
【図３】
0005511697.tif 000004
【図４】
0005511697.tif 000005
【図５】
0005511697.tif 000006
【図６】
0005511697.tif 000007
【図７】
0005511697.tif 000008