(57)【要約】【課題】加工対象物に対するレーザ光の照射を高速でオン・オフすることができるレーザ加工装置及びその加工方法を提供する。【解決手段】レーザ加工装置１は、ガルバノミラー４とプリント基板１０との間でレーザ光を吸収可能な光吸収部材７と、プリント基板１０に対するレーザ光の照射を一時的に中断するために、光吸収部材７にレーザ光を照射させるようにガルバノミラー４によるレーザ光の偏向角度を制御する制御部８とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガルバノミラーにより偏向されたレーザ光を加工対象物に照射するレーザ加工装置であって、
前記ガルバノミラーと前記加工対象物との間に配置され、レーザ光を吸収可能な光吸収部材と、
前記加工対象物に対するレーザ光の照射を一時的に中断するために、前記光吸収部材にレーザ光を照射させるように前記ガルバノミラーによるレーザ光の偏向角度を制御する制御部と、
を備えていることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記光吸収部材が、照射されたレーザ光の少なくとも一部を閉じ込めるように袋小路状に形成されている請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記光吸収部材が、アルマイト材により形成されている請求項１又は２のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記光吸収部材が、照射されたレーザ光を反射するとともに梨地加工されている反射面を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
ガルバノミラーにより偏向されたレーザ光を加工対象物に照射するレーザ加工方法であって、
前記ガルバノミラーによりレーザ光の偏向角度を変更し、前記ガルバノミラーと前記加工対象物との間でレーザ光を吸収可能な光吸収部材にレーザ光を照射させることにより、前記加工対象物に対するレーザ光の照射を一時的に中断する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、レーザ光を熱源として用い、その熱によってプリント基板等の加工対象物を高速で局所的に加熱し、穴開けなどのレーザ加工を行うレーザ加工装置及びその加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光をガルバノミラーで偏向させてレンズで集光し、プリント基板等の加工対象物に瞬時に穴開け等の加工をするレーザ加工装置として、ガルバノミラー及びモータと、ガルバノミラーにより偏向されたレーザ光を集光するｆθレンズとを備えたものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図４は、従来のレーザ加工装置を示す概略図である。このレーザ加工装置１００は、レーザ光を発生させるレーザ発振器１０１と、レーザ光の照射をオン・オフするシャッタ１０２と、レーザ光を偏向させるガルバノミラー１０３と、ガルバノミラー１０３を揺動駆動するモータ１０４と、ガルバノミラー１０３により偏向されたレーザ光を集光するｆθレンズ１０５とを備えている。このようなレーザ加工装置１００は、加工対象物２００を移動させてレーザ光の照射面２０１を変更する場合など、加工対象物２００に対するレーザ光の照射を一時的に中断する際には、シャッタ１０２を閉鎖してレーザ光を遮断することができ、レーザ光の移動後はシャッタ１０２を開放してレーザ光を照射することができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２５３２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のレーザ加工装置１００では、シャッタ１０２を開閉するのに数百ｍｓｅｃの応答時間が必要となり、レーザ光の照射を高速でオン・オフすることができないため、加工効率が低下するという問題があった。この問題を解決するために、トリガ信号の出力によりレーザ発振器１０１をオン・オフ制御することが考えられるが、この場合も数ｍｓｅｃの応答時間が必要となり、応答性を十分に改善することはできない。
そこで、本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、加工対象物に対するレーザ光の照射を高速でオン・オフすることができるレーザ加工装置及びその加工方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のレーザ加工装置は、ガルバノミラーにより偏向されたレーザ光を加工対象物に照射するレーザ加工装置であって、前記ガルバノミラーと前記加工対象物との間に配置され、レーザ光を吸収可能な光吸収部材と、前記加工対象物に対するレーザ光の照射を一時的に中断するために、前記光吸収部材にレーザ光を照射させるように前記ガルバノミラーによるレーザ光の偏向角度を制御する制御部と、を備えていることを特徴とする。
【０００７】
本発明のレーザ加工装置によれば、ガルバノミラーによるレーザ光の偏向角度を制御部で制御してレーザ光を光吸収部材に照射することにより、加工対象物に対するレーザ光の照射を一時的に中断するようにしたので、レーザ光の偏向角度を変更するだけで、レーザ光を加工対象物に照射したり、当該照射を一時的に中断したりすることができる。これにより、加工対象物に対するレーザ光の照射を高速でオン・オフすることができるため、加工効率を向上することができる。なお、本発明におけるレーザ光の「吸収」とは、レーザ光を吸収することだけでなく、レーザ光の少なくも一部を外部に逃がさないように閉じ込めることも含まれる。
【０００８】
また、前記光吸収部材は、照射されたレーザ光の少なくとも一部を閉じ込めるように袋小路状に形成されていることが好ましい。この場合は、光吸収部材に照射されたレーザ光の少なくとも一部を閉じ込めることにより、ガルバノミラー側へ反射するレーザ光を低減することができる。したがって、光吸収部材からの反射戻り光によってレーザ光源が損傷するのを抑制することができる。
【０００９】
また、前記光吸収部材は、アルマイト材により形成されていることが好ましい。この場合は、光吸収部材に照射されたレーザ光を、光吸収率の高いアルマイト材により吸収することができるため、ガルバノミラー側への反射戻り光の光強度を低減することができる。したがって、光吸収部材からの反射戻り光によってレーザ光源が損傷するのを効果的に抑制することができる。
【００１０】
また、前記光吸収部材は、照射されたレーザ光を反射するとともに梨地加工されている反射面を有することが好ましい。この場合は、梨地加工された反射面には微小な凹凸が形成されているため、梨地加工された反射面によりレーザ光を拡散して反射させることができる。これにより、ガルバノミラー側へ反射するレーザ光を低減することができるため、光吸収部材からの反射戻り光によってレーザ光源が損傷するのをさらに効果的に抑制することができる。
【００１１】
また、本発明のレーザ加工方法は、ガルバノミラーにより偏向されたレーザ光を加工対象物に照射するレーザ加工方法であって、前記ガルバノミラーによりレーザ光の偏向角度を変更し、前記ガルバノミラーと前記加工対象物との間でレーザ光を吸収可能な光吸収部材にレーザ光を照射させることにより、前記加工対象物に対するレーザ光の照射を一時的に中断することを特徴とする。
【００１２】
本発明のレーザ加工方法によれば、ガルバノミラーによりレーザ光の偏向角度を変更してレーザ光を光吸収部材に照射することにより、加工対象物に対するレーザ光の照射を一時的に中断するようにしたので、レーザ光の偏向角度を変更するだけで、レーザ光を加工対象物に照射したり、当該照射を一時的に中断したりすることができる。これにより、加工対象物に対するレーザ光の照射を高速でオン・オフすることができるため、加工効率を向上することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ガルバノミラーによるレーザ光の偏向角度を変更するだけで、レーザ光を加工対象物に照射したり、当該照射を一時的に中断したりすることができるため、加工対象物に対するレーザ光の照射を高速でオン・オフすることができ、加工効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るレーザ加工装置を示す概略図である。
【図２】レーザ加工装置の光吸収部材の要部拡大断面図である。
【図３】プリント基板の穴開け加工方法を示す断面図である。
【図４】従来のレーザ加工装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るレーザ加工装置を示す概略図である。このレーザ加工装置１は、レーザ光を発生させるレーザ光源であるレーザ発振器２と、レーザ光の出力をオン・オフするシャッタ３と、レーザ光を偏向させるガルバノミラー４と、ガルバノミラー４を揺動駆動するモータ５と、ガルバノミラー４により偏向されたレーザ光を集光するｆθレンズ６と、レーザ光を吸収する光吸収部材７と、ガルバノミラー４によるレーザ光の偏向角度を制御する制御部８とを備えている。
【００１６】
レーザ加工装置１の加工対象物は、プリント基板１０である。このプリント基板１０は、レーザ加工装置１によりブラインドビアホール（ｂｌｉｎｄ  ｖｉａ  ｈｏｌｅ）を形成するための穴開け加工が行われる。プリント基板１０は、図３（ａ）に示すように、銅板からなる一対の導電層１１の間にポリイミド樹脂からなる樹脂層１２を中間層として積層したものである。
【００１７】
レーザ発振器２で発生させるレーザ光は、例えばＣＯ２（炭酸ガス）レーザ光であり、加工開始時にシャッタ３を開放することにより出力され、加工終了後にシャッタ３を閉じることにより遮断される。ガルバノミラー４は、レーザ発振器２より出力されたレーザ光を、所定の偏向角度で偏向させて、プリント基板１０の表面におけるＸ軸方向及びＹ軸方向に振らせるものである。ガルバノミラー４により偏向されたレーザ光は、プリント基板１０上における例えば４０ｍｍ×４０ｍｍの正四方形の照射面１０ａ内に照射されるようになっている。
【００１８】
モータ５は、ガルバノミラー４を揺動させることにより、ｆθレンズ６へのレーザ光の入射位置を変化させることができる。ｆθレンズ６は、ガルバノミラー４で偏向されたレーザ光を集光するものである。このｆθレンズ６を用いることにより、レーザ光がプリント基板１０の表面に入射し、その表面上で焦点を結ぶことで、プリント基板１０に穴を開けることができる。
【００１９】
制御部８は、モータ５を駆動制御することにより、ガルバノミラー４によるレーザ光の偏向角度を制御するものである。この制御部８により、プリント基板１０の照射面１０ａにおいてレーザ光を走査したり、光吸収部材７にレーザ光を照射させるようにレーザ光の偏向角度を変更することことができる。
【００２０】
光吸収部材７は、ｆθレンズ６とプリント基板１０との間に配置されており、この光吸収部材７にレーザ光を照射することにより、プリント基板１０の照射面１０ａに対するレーザ光の照射を一時的に中断することができるようになっている。光吸収部材７は、環状に形成された下側吸収部７１と、円筒状に形成された外側吸収部７２と、環状に形成された上側吸収部７３とを有し、これらの各吸収部７１〜７３によってレーザ光の一部を閉じ込めるように袋小路状に形成されている。
【００２１】
図２は、光吸収部材７の要部拡大断面図である。下側吸収部７１は、環状板からなり、その内周端（図２の左端部）が外周端（図２の右端部）よりも上方に位置するように水平線に対して所定角度傾斜している。また、下側吸収部７１は、光吸収率の高いアルマイト材によって形成されており、その上面にはｆθレンズ６から出射したレーザ光が照射される反射面７１ａが形成されている。この反射面７１ａは、微小な凹凸が形成されるように梨地加工が施されており、レーザ光を拡散して反射させるようになっている。
【００２２】
外側吸収部７２は、円筒状に湾曲された帯板部材からなり、その下端は下側反射部７１の外周端に鉛直上方向に延びるように固定されている。また、外側吸収部７２は、光吸収率の高いアルマイト材によって形成されており、その内周面にはレーザ光を反射させる反射面７２ａが形成されている。この反射面７２ａは、反射面７１ａと同様に梨地加工が施されている。
【００２３】
上側吸収部７３は、環状板からなり、その外周端（図２の右端部）は外側吸収部７２の上端に固定されている。上側吸収部７３は、その内周端（図２の左端部）が外周端よりも下方に位置するように水平線に対して所定角度傾斜している。また、上側吸収部７３は、光吸収率の高いアルマイト材によって形成されており、その下面にはレーザ光を反射させる反射面７３ａが形成されている。この反射面７３ａは、反射面７１ａと同様に梨地加工が施されている。
【００２４】
上側吸収部７３の内周端と下側吸収部７１の内周端との間には、ｆθレンズ６から出射されたレーザ光を光吸収部材７内に入射させるための入射口７４が全周に亘って形成されている。下側吸収部７１、外側吸収部７２及び上側吸収部７３によって囲まれた空間Ｓは、入射口７４から入射したレーザ光の一部が各反射面７１ａ〜７３ａで繰り返し反射することにより、上記入射したレーザ光を閉じ込めることができるようになっている。
【００２５】
次に、上記レーザ加工装置１を用いて、プリント基板１０に穴開け加工を行う方法について、図面を参照しながら説明する。まず、図３（ａ）に示すプリント基板１０の上側の導電層１１に、エッチングにより樹脂層１２上面の一部が露出する複数の穴１１ａ，１１ｂを形成する（図３（ｂ）参照）。
【００２６】
ついで、図１に示すように、プリント基板１０をレーザ加工装置１のｆθレンズ６の下方に配置した後、シャッタ３を開放してレーザ発振器２により発生したレーザ光を出力する。レーザ発信器２より出力されたレーザ光は、ガルバノミラー４で偏向されてｆθレンズ６へ導かれる。ガルバノミラー４を出射したレーザ光は、ｆθレンズ６で集光され、プリント基板１０の一方の穴１１ａを通過して樹脂層１２の露出部に照射される。
【００２７】
このレーザ光の照射により、樹脂層１２の露出部は加熱溶融され、図３（ｃ）に示すように、導電層１１の穴１１ａの下方に、下側の導電層１１の上面が一部露出するように例えば直径１００μｍの穴１２ａが形成される。これにより、プリント基板１０には、上記各穴１１ａ，１２ａにより下側の導電層１１の上面を底面とするブラインドビアホール１３ａが形成される。
【００２８】
ブラインドビアホール１３ａを形成した後は、照射面１０ａへのレーザ光の照射を一時的に中断する。すなわち、制御部８の制御によりモータ５を駆動することにより、ガルバノミラー４によるレーザ光の偏向角度を変更し、光吸収部材７の入射口７４に向けてレーザ光を照射する。その際、照射面１０ａから入射口７４へのレーザ光の照射移動は、数μｓｅｃで行うことができる。
【００２９】
光吸収部材７の入射口７４から入射したレーザ光は、図２に示すように、下側吸収部７１の反射面７１ａに照射される。反射面７１ａは、照射されたレーザ光を吸収するとともに拡散して反射する。反射面７１ａで反射したレーザ光のうち、外側（図２の右側）に向けて反射したレーザ光は、外側吸収部７２の反射面７２ａに照射される。
【００３０】
反射面７２ａは、上記レーザ光を吸収するとともに上側吸収部７３の反射面７３ａに向けて反射させる。反射面７３ａは、上記レーザ光を吸収するとともに下側吸収部７１の反射面７１ａに向けて反射させる。このように、反射面７１ａの外側に向けて反射したレーザ光は、各反射面７１ａ〜７３ａで吸収および反射を繰り返すことにより、光吸収部材７の空間Ｓ内に閉じ込められた状態で保持される。
【００３１】
この状態から、プリント基板１０の次の穴１１ｂに対してレーザ加工を行う場合は、制御部８の制御によりモータ５を駆動することにより、ガルバノミラー４によるレーザ光の偏向角度を変更し、プリント基板１０の照射面１０ａ内に向けてレーザ光を照射する。その際、光吸収部材７の入射口７４から照射面１０ａへのレーザ光の照射移動は、数百μｓｅｃで行うことができる。ガルバノミラー４により偏向されたレーザ光は、ｆθレンズ６で集光され、プリント基板１０の穴１１ｂを通過して樹脂層１２の露出部に照射される。
【００３２】
このレーザ光の照射により、樹脂層１２の露出部は加熱溶融され、図３（ｄ）に示すように、導電層１１の穴１１ｂの下方に、上記穴１２ａと同様の穴１２ｂが形成される。これにより、プリント基板１０には、上記各穴１１ｂ，１２ｂにより下側の導電層１１の上面を底面とするブラインドビアホール１３ｂが形成される。
【００３３】
上記照射面１０ａにおけるプリント基板１０の穴開け加工が終了すると、レーザ光の照射を一時的に中断し、プリント基板１０を移動させることにより該プリント基板１０上における照射面１０ａの位置を変更する。レーザ光の照射を一時中断する際は、上述のようにガルバノミラー４によりレーザ光の偏向角度を変更し、光吸収部材７にレーザ光を照射させた状態で保持させる。そして、プリント基板１０を移動させた後は、ガルバノミラー４によりレーザ光の偏向角度を変更し、光吸収部材７から照射面１０ａ内に向けてレーザ光を再び照射し、プリント基板１０における変更後の照射面１０ａに複数のブラインドビアホールを形成する。プリント基板１０の表面全体に対する穴開け加工が終了すると、シャッタ３を閉じてレーザ光の出力を遮断する。
【００３４】
以上、本発明の実施形態に係るレーザ加工装置及びその加工方法によれば、ガルバノミラー４によりレーザ光の偏向角度を変更して光吸収部材７に照射させることにより、プリント基板１０に対するレーザ光の照射を一時的に中断するようにしたので、ガルバノミラー４によりレーザ光の偏向角度を変更するだけで、レーザ光をプリント基板１０に照射したり、当該照射を一時的に中断したりすることができる。これにより、プリント基板１０に対するレーザ光の照射を高速でオン・オフすることができるため、加工効率を向上することができる。
【００３５】
また、光吸収部材７は、下側吸収部７１、外側吸収部７２および上側吸収部７３により袋小路状に形成されているため、入射口７４から入射したレーザ光の一部を光吸収部材７内に閉じ込めることができる。これにより、ガルバノミラー４側へ反射するレーザ光を低減することができるため、光吸収部材７からの反射戻り光によってレーザ発振器２が損傷するのを抑制することができる。
【００３６】
また、光吸収部材７は、光吸収率の高いアルマイト材により形成されているため、レーザ光を光吸収部材７によって吸収することができる。これにより、ガルバノミラー４側への反射戻り光の光強度を低減することができるため、光吸収部材７からの反射戻り光によってレーザ発振器２が損傷するのを効果的に抑制することができる。
【００３７】
また、下側吸収部７１の反射面７１ａは、微小な凹凸が形成されるように梨地加工が施されているため、この反射面７１ａによりレーザ光を拡散して反射させることができる。これにより、ガルバノミラー４側へ反射するレーザ光を低減することができるため、光吸収部材７からの反射戻り光によってレーザ発振器２が損傷するのをさらに効果的に抑制することができる。
【００３８】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。例えば、加工対象物はプリント基板以外のものでもよく、使用されるレーザ光、ガルバノミラー４、ｆθレンズ６を限定するものではない。光吸収部材７は、その全体形状が略円筒状に形成されているが、レーザ光を吸収することができるものであれば、その形状は適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１    レーザ加工装置
４    ガルバノミラー
７    光吸収部材
８    制御部
１０    プリント基板（加工対象物）
７１ａ  反射面
７２ａ  反射面
７３ａ  反射面
【図１】
2011147966.tif 000003
【図２】
2011147966.tif 000004
【図３】
2011147966.tif 000005
【図４】
2011147966.tif 000006