(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの集束手段の中心点間を結ぶ線が被加工物上の全加工エリアの外周辺と平行となるように配置された前記２つの集束手段の中心点間の間隔を、前記外周辺の長さの１／２にし、レーザー発振器から出射されたレーザービームを２つに分岐し、前記分岐した各レーザービームを前記被加工物のそれぞれの加工位置に導くと共に、それぞれの集束手段により集束して前記被加工物上のそれぞれの加工エリアに照射することによってレーザー加工し、前記被加工物を前記２つの集束手段に対して相対的に移動させて、他の加工エリアを順次レーザー加工することを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項２】
分岐された各レーザービームの分岐点から各集束手段により集束された各集束点までの各光路長を同一距離にする請求項１記載のレーザー加工方法。
【請求項３】
レーザー発振器から出射されたレーザービームを２つに分岐する分岐手段と、前記分岐した各レーザービームを同一の被加工物のそれぞれの加工位置にそれぞれ導く走査手段と、前記各レーザービームを集束して被加工物上に照射する２つの集束手段と、前記被加工物を前記各集束手段に対して相対的に移動させる移動手段とを備え、前記２つの集束手段は、中心点間を結ぶ線が被加工物上の全加工エリアの外周辺と平行となるように配置され、前記２つの集束手段の中心点間の間隔を、前記外周辺の長さの１／２にする調整手段とを備えたことを特徴とするレーザー加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザービームにて電子回路基板等の被加工物上に、穴明け加工等のレーザー加工を行うレーザー加工装置および方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種レーザー加工装置の一例として図４に示すように、レーザービームの照射により基板７等の被加工物に微細穴をレーザー加工するように構成したものが知られている。このレーザー加工装置では、レーザービーム２はレーザー発振器１から出射されて反射鏡３ａにて方向変換された後、分岐手段９により２分岐される。分岐されたレーザービーム２ａ、２ｂは、それぞれ反射鏡３ｂ、３ｃと反射鏡３ｄ〜３ｆによりＸ−Ｙ２軸のガルバノミラーを備えたガルバノメータ４、５方向に導かれ、各ガルバノメータ４、５の帰引により照射方向を変えてｆθレンズ６ａ、６ｂにそれぞれ入射され集束された後、ＸＹテーブル８により位置決めされた基板７上の所定範囲の加工エリアＢをＸ−Ｙ走査されつつ照射し、その後ＸＹテーブル８を移動させて次の加工エリアをレーザー加工し、順次次の加工エリアを加工していく。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記レーザー加工装置を用いたレーザー加工方法において、ｆθレンズ６ａ、６ｂで集束されたレーザービーム２ｃにて基板７に穴開け加工を行うとき、穴の真円度の必要性から、ｆθレンズ６ａ、６ｂの有効径で加工エリアＢがＸ、Ｙ両方向それぞれにつき約５０ｍｍ程度に限定される。基板７の寸法は２００〜５００ｍｍ程度あってその全加工エリアＡも略同程度あるので、仮にＸ方向５００ｍｍ、Ｙ方向３５０ｍｍの寸法であると、加工エリアＢが７０マトリックス必要となる。
【０００４】
しかし基板７の寸法は様々であり、２つのｆθレンズ６ａ、６ｂの間の間隔が一定であると、一方のｆθレンズでの加工が終了しても、他方のｆθレンズでの加工が未終了で、その後相当の時間、他方のｆθレンズでの加工を継続しなければならない場合が生じ、加工効率に無駄が生じる。また他方のｆθレンズの加工中に一方のｆθレンズのレーザービームが基板７に照射されないように工夫しなければならず、またその間の無駄なレーザー照射によるエネルギー損失が生じる。
【０００５】
そこで、本発明は上記のような問題点を解決し、被加工物の寸法の変化に対応でき、生産性が高く効率のよいレーザー加工を行うことができるレーザー加工装置および方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のレーザー加工方法は上記目的を達成するために、２つの集束手段の中心点間を結ぶ線が被加工物上の全加工エリアの外周辺と平行となるように配置された前記２つの集束手段の中心点間の間隔を、前記外周辺の長さの１／２にし、レーザー発振器から出射されたレーザービームを２つに分岐し、前記分岐した各レーザービームを前記被加工物のそれぞれの加工位置に導くと共に、それぞれの集束手段により集束して前記被加工物上のそれぞれの加工エリアに照射することによってレーザー加工し、前記被加工物を前記２つの集束手段に対して相対的に移動させて、他の加工エリアを順次レーザー加工することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、基板等の被加工物を２つの集束手段に対し相対的に移動させて各加工エリアを順次加工していくことによって、２つの集束手段におけるレーザー加工の終了時点を一致させることができ、従来例におけるレーザー加工の終了時点の不一致による無駄な作業時間や無駄なレーザー照射をなくすことができる結果、効率良く生産性の高いレーザー加工を行うことができる。
【０００８】
また上記発明において、分岐された各レーザービームの分岐点から各集束手段により集束された各集束点までの各光路長を同一距離にすると、前記集束手段の中心点間隔の調整に付随して生じる光路長不一致を是正し、各レーザービームの集束状態を同一に維持することによって被加工物に対する同時加工を精度良く行うことができる。
【０００９】
本発明のレーザー加工装置は上記目的を達成するために、レーザー発振器から出射されたレーザービームを２つに分岐する分岐手段と、前記分岐した各レーザービームを同一の被加工物のそれぞれの加工位置にそれぞれ導く走査手段と、前記各レーザービームを集束して被加工物上に照射する２つの集束手段と、前記被加工物を前記各集束手段に対して相対的に移動させる移動手段とを備え、前記２つの集束手段は、中心点間を結ぶ線が被加工物上の全加工エリアの外周辺と平行となるように配置され、前記２つの集束手段の中心点間の間隔を、前記外周辺の長さの１／２にする調整手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、２つの集束手段におけるレーザー加工の終了時点を一致させて効率良く生産性の高いレーザー加工を行うことができ、かつそのための２つの集束手段の中心点間の間隔を確実に自動調整することができ、効率良く生産性の高いレーザー加工を行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図１および図２を参照して本発明の一実施形態について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の第１実施形態に係るレーザー加工方法に用いるレーザー加工装置の構成を示す。レーザー発振器１から出射されたレーザービーム２は反射鏡３ａで方向変換され、ビームスプリッタ（分岐手段）９により２本のレーザービーム２ａ、２ｂに分岐される。分岐されたレーザービーム２ａ、２ｂはそれぞれ反射鏡３ｂ、３ｃと反射鏡３ｄ〜３ｆによって導かれつつＸ−Ｙ２軸にレーザービーム２を走査する各ガルバノメータ（走査手段）４、５に備えられた各ガルバノミラー４ａ、５ａから各ｆθレンズ（集束手段）６ａ、６ｂに入射され、各ｆθレンズ６ａ、６ｂにより集束された後、Ｘ−Ｙテーブル８により位置決めされた基板（被加工物）７の所定範囲の加工エリアＢに照射し、穴開け加工する。
【００１３】
ガルバノメータ４、５とｆθレンズ６ａ、６ｂから構成されるレーザー照射部は２組に分かれ、ｆθレンズ６ａを備えるレーザー照射部Ｉは固定され、ｆθレンズ６ｂを備えるレーザー照射部IIは位置決めのための調整移動が可能である。
【００１４】
レーザー照射部IIにはテーブル（調整手段）１０が取付けられ、基板７の寸法（全加工エリアＡ）に対応して、各ｆθレンズ６ａ、６ｂ間の中心点の間隔Ｃを自動調整することによって、最適な加工位置にｆθレンズ６ｂを移動させることができる。従って、両ｆθレンズ６ａ、６ｂにおけるレーザー加工の終了時点を一致させることができ、レーザー加工の終了時点の不一致による無駄な作業時間や無駄なレーザー照射をなくすことができる。
【００１５】
次に第１実施形態のレーザー加工方法を説明する。
【００１６】
まず、各ｆθレンズ６ａ、６ｂのＸ方向の中心点間の間隔Ｃを、基板７上の全加工エリアＡのＸ方向の全長の１／２となるようにテーブル１０を移動させて位置決めする。
【００１７】
例えば、基板７の全加工エリアＡ＝５００ｍｍとすると、ｆθレンズ６ａ、６ｂのＸ方向の中心点間の間隔Ｃは、
Ｃ＝５００／２＝２５０ｍｍ
と設定される。
【００１８】
次にＸ−Ｙテーブル８により基板７を所定位置に位置決めし、各ガルバノメータ４、５に備えられた各ガルバノミラー４ａ、５ａによってレーザービーム２ｃを基板７上の加工位置に導き、ｆθレンズ６ａ、６ｂでレーザービーム２を集束して照射し、基板７上で各レーザー照射部Ｉ、IIによってそれぞれ加工エリアＢ、Ｂの所定範囲ずつ順次け穴開け加工していくことができる。
【００１９】
上記レーザービーム２ｃによる穴開け加工を図２を参照して詳しく説明する。
【００２０】
本実施形態では全加工エリアＡに対し、４×１０の４０マトリックスの加工エリアＢに区分けされている。そしてレーザー照射部Ｉ、IIのそれぞれのｆθレンズ６ａ、６ｂの中心点間の間隔Ｃを自動調整することによって、図２に破線矢印で示すように、レーザー照射部Ｉでは、１−１（Ｓ点）からスタートし、１−２、１−３、１−４、２−４、２−３‥‥と順次加工していき、５−４（Ｅ点）で終了する。他方レーザー照射部IIでは、６−１（Ｓ’点）からスタートし、６−２、６−３、６−４、７−４、７−３‥‥と順次加工していき、１０−４（Ｅ’点）で終了する。
【００２１】
上記のようにｆθレンズ６ａ、６ｂの中心点間の間隔Ｃを、全加工エリアＡのＸ方向の全長の１／２となるように自動調整することによって、いずれか一方のレーザー照射部ＩまたはIIで加工できないタイミングはなくなり、加工データも無駄にならないので効率良く生産性の高いレーザー加工を行うことができる。
【００２２】
図３は、本発明の第２実施形態に係るレーザー加工方法に用いるレーザー加工装置の構成を示す。本実施形態では、反射鏡３ｅ、３ｆを載置したテーブル（光路長調整手段）１１を移動することによって、第１実施形態においてテーブル１０の移動による前記中心点間隔Ｃの調整に付随してレーザー照射部IIのレーザービーム２ｂの光路長がレーザー照射部Ｉのレーザービーム２ａの光路長と異なるようになってもそれを是正できるように、レーザービーム２ｂの光路長を自動調整できるように構成している。
【００２３】
図３において、第１実施形態と同様に、レーザー発振器１から出射されたレーザービーム２はビームスプリッタ９により２分岐し、ガルバノメータ４、５とｆθレンズ６ａ、６ｂを備えた２組のレーザー照射部ＩとIIに導かれる。２分岐した各レーザービーム２ａ、２ｂは、その分岐点から各レーザー照射部ＩとIIの各ｆθレンズ６ａ、６ｂによる基板７上の各集束点（加工点）に到達するまでの各光路長は、レーザー照射部IIの相対移動により変化する。しかし本実施形態では、反射鏡３ｅ、３ｆを載置したテーブル１１を移動することによってその光路長を調整することが可能になる。
【００２４】
つまりビームスプリッタ９にて分岐してレーザー照射部Ｉに向かうレーザービーム２ａが反射鏡３ｂ、３ｃで反射してガルバノミラー４ａに入射する光路長と、ビームスプリッタ９で分岐したレーザービーム２ｂが反射鏡３ｄを経て、テーブル１１上に載置された反射鏡３ｅ、３ｆで反射してガルバノミラー４ａに入射する光路長とが同一距離になるように、テーブル１１を調整移動することによって、レーザー照射部IIを位置決め設定できる。例えば各レーザー照射部Ｉ、IIのピッチをＤの距離だけ動作させたときは、テーブル１１の移動量はＤ／２となる（図示せず）。
【００２５】
このようにビームスプリッタ９で分岐されるレーザービーム２の分岐点から各レーザー照射部Ｉ、IIでの集束点までの光路長を一致させることによって、分岐されたレーザービーム２ａ、２ｂの集束状態が同一に維持できるので、基板７に対するレーザー同時加工を精度よく行うことができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、基板等の被加工物上の全加工エリアの大きさに対応して、集束手段間の間隔を自動調整することによって無駄な加工時間をなくすことによって、効率良く生産性の高い穴開け加工等のレーザー加工を精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のレーザー加工方法に用いるレーザー加工装置の構成を示す斜視図。
【図２】同実施形態において全加工エリアをレーザー加工していく動作を説明する概略図。
【図３】本発明の第２実施形態のレーザー加工方法に用いるレーザー加工装置の構成を示す斜視図。
【図４】従来例のレーザー加工方法に用いるレーザー加工装置の構成を示す斜視図。
【符号の説明】
１  レーザー発振器
２  レーザービーム
３ａ〜３ｆ  反射鏡
４、５  ガルバノメータ（走査手段）
６ａ、６ｂ  ｆθレンズ（集束手段）
７  基板
１０  テーブル（調整手段）
１１  テーブル（光路長調整手段）
Ａ  全加工エリア
Ｂ  加工エリア
Ｃ  集束手段の中心点間の間隔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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