(57)【要約】【課題】安定したビームプロファイルを維持することが可能なレーザ装置を提供する。【解決手段】レーザビームが通過するビーム経路に光学部品が配置されている。光学部品を内部に含む空間に、送風機が大気の流れを生じさせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームが通過するビーム経路に配置された光学部品と、
前記光学部品を内部に含む空間に大気の流れを生じさせる送風機と
を有するレーザ装置。
【請求項２】
前記ビーム経路及び前記光学部品が配置された空間を覆うカバーを、さらに有し、
前記送風機は、前記カバーで覆われた空間に大気の流れを発生させる請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記送風機は、前記カバーで覆われた空間を換気する請求項２に記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記送風機は、前記光学部品を内部に含む空間に風速０．５ｍ／ｓ以上の大気の流れを発生させる請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
気密性を有するレーザビーム伝送路本体内に、非吸収性気体を充満させたレーザビーム伝送路が公知である（特許文献１）。特許文献１に開示された伝送路本体は、レーザビームの伝搬経路に沿う形状を持ち、気密性を有する。伝送路本体の始点近くに非吸収性の気体の入口が設けられ、終点近くに出口が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５９−２０６８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
レーザビームをプリント配線基板の穴明け加工等に用いるには、一般的に、レーザビームの経路にレンズ、アパーチャ等のビームプロファイル調整機構が配置される。気密性の高い伝送路本体の内部に、これらのビームプロファイル調整機構を光軸調整して配置することは困難である。本願の発明者らによる実験によると、レーザビームの伝搬経路を、気密性を持たない開放された空間とした場合、安定したビームプロファイルを得られない場合があることが判明した。
【０００５】
本発明の目的は、安定したビームプロファイルを維持することが可能なレーザ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一観点によると、
レーザビームが通過するビーム経路に配置された光学部品と、
前記光学部品を内部に含む空間に大気の流れを生じさせる送風機と
を有するレーザ装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
光学部品の内部に含む空間を大気状態することにより、気密性を維持する必要がなくなるため、光学部品の光軸調整を容易に行うことができる。また、大気の流れを生じさせることにより、ビームプロファイルを時間的に安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施例によるレーザ装置の概略図である。
【図２】図２Ａ及び図２Ｂは、それぞれ図１に示した実施例によるレーザ装置の概略正面図及び概略平面図である。
【図３】図３Ａは、図１に示した実施例によるレーザ装置の光検出器の位置におけるビームプロファイルの測定結果を示す濃淡図及びグラフであり、図３Ｂは、大気の流れを生じさせない状態で測定したビームプロファイルの測定結果を示す濃淡図及びグラフである。
【図４】図４は、他の実施例によるレーザ装置の光学室の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１〜図３Ｂを参照して、実施例によるレーザ装置について説明する。
図１は、実施例によるレーザ装置の概略図である。レーザ発振器１０がレーザビームを出力する。レーザ発振器１０として、実質的に大気に吸収されない波長域のレーザビームを出力するレーザ発振器、例えば炭酸ガスレーザ発振器等を用いることができる。
【００１０】
レーザ発振器１０から出力されたレーザビームのビーム経路に、ビームエキスパンダ１１、ベンディングミラー１２、１４、１６、アパーチャ１３、分岐光学系１５等の光学部品が配置されている。ビームエキスパンダ１１は、レーザ発振器１０から出力されたレーザビームのビーム径及び広がり角を変化させる。ビームエキスパンダ１１を通過したレーザビームが、ベンディングミラー１２で反射されてアパーチャ１３に入射する。アパーチャ１３は、レーザビームのビーム断面を整形する。アパーチャ１３を通過したレーザビームが、ベンディングミラー１４で反射されて分岐光学系１５に入射する。レーザ発振器１０から分岐光学系１５までのビーム経路は、水平面にほぼ平行である。
【００１１】
分岐光学系１５は、入射したレーザビームを２本のビーム経路に分岐させる。分岐光学系１５として、ハーフミラー、偏光ビームスプリッタ等を用いることができる。
【００１２】
ベンディングミラー１２に入射するレーザビームの一部はベンディングミラー１２を透過して光検出器１９に入射する。光検出器１９は、入射するレーザビームの光強度に対応する電気信号を出力する。光検出器１９で検出された検出結果は、例えば、レーザ発振器１０へのフィードバック、レーザ発振器１０の動作の正常性の確認等に用いられる。
【００１３】
分岐光学系１５で分岐されて一方のビーム経路（下方に向かうビーム経路）を伝搬するレーザビームは、ビーム走査器１７Ａ及びレンズ１８Ａを経由して、加工対象物２０Ａに入射する。他方のビーム経路（水平方向に向かうビーム経路）を伝搬するレーザビームは、ベンディングミラー１６で下方に向かって反射された後、ビーム走査器１７Ｂ及びレンズ１８Ｂを経由して、加工対象物２０Ｂに入射する。ビーム走査器１７Ａ、１７Ｂは、例えば一対のガルバノミラーを含み、パルスレーザビームを２次元方向に走査する機能を有する。レンズ１８Ａ、１８Ｂは、それぞれパルスレーザビームを加工対象物２０Ａ、２０Ｂの表面に集光する。なお、アパーチャ１３を加工対象物２０Ａ、２０Ｂの表面に結像させる構成としてもよい。
【００１４】
加工対象物２０Ａ、２０Ｂは、例えばプリント配線基板であり、ステージ２１の保持面に保持されている。例えば、プリント配線基板にパルスレーザビームを入射させることにより、穴明け加工が行われる。ステージ２１の保持面は、例えば水平である。ステージ２１は、加工対象物２０Ａ、２０Ｂを水平面内の２方向に移動させることができる。ステージ２１として、例えばＸＹステージを用いることができる。
【００１５】
ビームエキスパンダ１１、ベンディングミラー１２、１４、１６、アパーチャ１３、分岐光学系１５、光検出器１９等の光学部品を内部に含む空間に、送風機３０が大気の流れを生じさせる。送風機３０として、例えばファンを用いることができる。これにより、ビーム経路及び光学部品を含む空間に大気の流れが発生する。
【００１６】
図２Ａ及び図２Ｂは、それぞれ本実施例によるレーザ装置の概略正面図及び概略平面図である。
【００１７】
ベース２６に光学定盤２５及びステージ２１が支持されている。光学定盤２５の上に、ビームエキスパンダ１１、ベンディングミラー１２、１４、１６、アパーチャ１３、分岐光学系１５、光検出器１９等の光学部品が支持されている。光学定盤２５の下方に、ビーム走査器１７Ａ、１７Ｂ、レンズ１８Ａ、１８Ｂが支持されている。送風機３０が、光学定盤２５の上の光学部品が配置された空間に大気の流れを発生させる。
【００１８】
次に、上記実施例によるレーザ装置の構成を採用することにより得られる優れた効果について説明する。
【００１９】
上記実施例では、ビームエキスパンダ１１、ベンディングミラー１２、１４、１６、アパーチャ１３、分岐光学系１５、光検出器１９等の光学部品が、光学定盤２５（図２Ａ、図２Ｂ）の上の空間に配置されている。この空間は、大気に開放されており、気密性が確保されているわけではない。このため、光学部品を気密性の高い空間に配置する構造と比べて、種々の光学部品の光軸調整等を容易に行うことができる。
【００２０】
次に、図３Ａ及び図３Ｂを参照して、大気の流れを生じさせることにより得られる優れた効果について説明する。
【００２１】
図３Ａは、本実施例によるレーザ装置の光検出器１９の位置におけるビームプロファイルの測定結果を示す濃淡図及びグラフである。濃淡図の左側及び下側のグラフは、それぞれビーム断面の中心を通る縦方向及び横方向の直線に沿うビームプロファイルを示す。本実施例においては、図３Ａに示したビームプロファイルが時間的に安定して得られた。
【００２２】
図３Ｂは、大気の流れを発生させず、光学部品が配置された空間の大気をほぼ静止させた状態で測定したビームプロファイルを示す濃淡図及びグラフである。図３Ｂの左側に示すビームプロファイルと、右側に示すビームプロファイルとの間で、ビームプロファイルが時間の結果とともに変動した。
【００２３】
図３Ａ及び図３Ｂに示した測定結果から、光学部品が配置された空間に大気の流れを生じさせることにより、ビームプロファイルを安定化させることが可能であることがわかる。本願発明者らの種々の評価実験により、風速が０．２ｍ／ｓ以下では、ビームプロファイルを安定化させる十分な効果が得られないことがわかった。さらに、ビームプロファイルを安定化させる十分な効果を得るために、風速を０．５ｍ／ｓ以上にすることが好ましいことがわかった。
【００２４】
次に、大気の流れを生じさせることにより、ビームプロファイルを安定化させることができる理由について考察する。ビーム経路上の大気は、レーザビームによりわずかに加熱される。このとき大気が停滞していると、ビーム経路の温度上昇が顕著になり、大気に密度揺らぎを生じる。これに伴い、光の屈折率も変動することになる。ビームプロファイルは、全ビーム経路に亘る屈折率分布の影響を受けることから、ビームプロファイルが時間的、空間的に不安定になると考えられる。本実施例において大気の流れを発生させると、ビーム経路の局所的な温度上昇による大気の揺らぎがなくなり、ビームプロファイルの時間的な安定性が高まると考えられる。
【００２５】
次に、図４を参照して、他の実施例によるレーザ装置について説明する。以下、図１〜図２Ｂに示した実施例によるレーザ装置の構成と共通の構成については説明を省略する。
【００２６】
図４は、本実施例によるレーザ装置の光学室の斜視図である。光学定盤２５の上の光学部品が収容された空間をカバー２７が覆っている。カバー２７は、例えば、平面視において、光学部品が収容された空間を周回する側壁と、側壁の上方を塞ぐ天板とを含む。カバー２７の側壁に送風機３０が取り付けられている。送風機３０の大気取り入れ口には、フィルタが取り付けられている。送風機３０が取り付けられた側壁に対向する位置の側壁に、開口３１が設けられている。
【００２７】
送風機３０は、外部の大気を、カバー２７で囲まれた光学室内に導入する。光学室内に導入された大気は、光学室内を流れて開口３１を通って外部に流出する。このように、送風機３０は、カバー２７で囲まれた光学室の内部を換気する機能を有する。
【００２８】
次に、図４に示した実施例によるレーザ装置の構成を採用することにより得られる優れた効果について説明する。図４に示した実施例においても、カバー２７を光学定盤２５から取り外すことにより、光学部品の光軸調整を容易に行うことができる。さらに、光学部品が配置された光学室へのパーティクルの侵入を抑制することができる。
【００２９】
上述の各実施例は例示であり、異なる実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。複数の実施例の同様の構成による同様の作用効果については実施例ごとには逐次言及しない。さらに、本発明は上述の実施例に制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【００３０】
１０  レーザ発振器
１１  ビームエキスパンダ
１２  ベンディングミラー
１３  アパーチャ
１４  ベンディングミラー
１５  分岐光学系
１６  ベンディングミラー
１７Ａ、１７Ｂ  ビーム走査器
１８Ａ、１８Ｂ  レンズ
１９  光検出器
２０Ａ、２０Ｂ  加工対象物
２１  ステージ
２５  光学定盤
２６  ベース
２７  カバー
３０  送風機
３１  開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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