(57)【要約】【課題】  本発明は、異なる材質の複数の層から成る基板に加工を行う場合、レーザ発振器から発振される一つのレーザパルスから適切なエネルギーの加工用レーザパルスを適切なタイミングで複数回取出すことを目的とする。【解決手段】  レーザ発振器から出力された前記レーザパルスを加工方向と非加工方向に分岐させる音響光学変調器と、当該音響光学変調器での分岐動作を制御する分岐動作制御部とを備えるレーザ加工装置において、前記分岐動作制御部は前記音響光学変調器が受光した前記レーザ発振器からの一つのレーザパルスを複数回に分けて加工方向に分岐させるように前記音響光学変調器を制御するものであって各分岐時期とそれぞれの分岐出力のレベルを決めるための分岐制御情報が登録される記憶部を備え、前記分岐動作制御部は前記分岐制御情報に基づき前記音響光学変調器の分岐動作を制御することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザパルスを発振させるレーザ発振器と、当該レーザ発振器から出力された前記レーザパルスを加工方向と非加工方向に分岐させる音響光学変調器と、当該音響光学変調器での分岐動作を制御する分岐動作制御部とを備えるレーザ加工装置において、前記分岐動作制御部は前記音響光学変調器が受光した前記レーザ発振器からの一つのレーザパルスを複数回に分けて加工方向に分岐させるように前記音響光学変調器を制御するものであって各分岐時期とそれぞれの分岐出力のレベルを決めるための分岐制御情報が登録される記憶部を備え、前記分岐動作制御部は前記分岐制御情報に基づき前記音響光学変調器の分岐動作を制御することを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
レーザ発振器で発振させたレーザパルスを加工方向と非加工方向に分岐させる音響光学変調器に入力し、当該音響光学変調器において前記加工方向に分岐させたレーザパルスにより加工を行うレーザ加工方法において、前記音響光学変調器が受光した前記レーザ発振器からの一つのレーザパルスを複数回に分けて加工方向に分岐させるために各分岐時期とそれぞれの分岐出力のレベルを決めるための分岐制御情報を記憶部しておき、当該分岐制御情報に基づき前記音響光学変調器の分岐動作を制御することを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項３】
請求項２に記載のレーザ加工方法において、異なる材質の複数の層から成る基板を加工する場合、加工すべき層数に合わせた回数だけ一つのレーザパルスを加工方向に分岐させるようにした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、レーザを使用して基板に加工を行うためのレーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、樹脂層の上に銅箔層の如き金属層が積層された基板に穴あけを行う場合、例えば特許文献１に開示されているように、レーザ発振器から発振される一つのレーザパルスから金属層加工用と樹脂層加工用とに分けて複数の加工用レーザパルスを取出すことによって、加工時間を短縮するようにするものがある。
異なる材質の複数の層から成るこの種の基板においては、金属層や樹脂層の材質、厚みには色々な種類があり、穴あけを行うためには、適切なエネルギーの加工用レーザパルスを適切なタイミングで取出さないと、余分な層まで穴あけ加工してしまったり、あるいは穴のあけ方が不充分になったりする問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2017-047471号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで本発明は、異なる材質の複数の層から成る基板に加工を行う場合、レーザ発振器から発振される一つのレーザパルスから適切なエネルギーの加工用レーザパルスを適切なタイミングで取出すことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願において開示される発明のうち、代表的なレーザ加工装置は、レーザパルスを発振させるレーザ発振器と、当該レーザ発振器から出力された前記レーザパルスを加工方向と非加工方向に分岐させる音響光学変調器と、当該音響光学変調器での分岐動作を制御する分岐動作制御部とを備えるレーザ加工装置において、前記分岐動作制御部は前記音響光学変調器が受光した前記レーザ発振器からの一つのレーザパルスを複数回に分けて加工方向に分岐させるように前記音響光学変調器を制御するものであって各分岐時期とそれぞれの分岐出力のレベルを決めるための分岐制御情報が登録される記憶部を備え、前記分岐動作制御部は前記分岐制御情報に基づき前記音響光学変調器の分岐動作を制御することを特徴とする。
【０００６】
また、本願において開示される発明のうち、代表的なレーザ加工方法は、レーザ発振器で発振させたレーザパルスを加工方向と非加工方向に分岐させる音響光学変調器に入力し、当該音響光学変調器において前記加工方向に分岐させたレーザパルスにより加工を行うレーザ加工方法において、前記音響光学変調器が受光した前記レーザ発振器からの一つのレーザパルスを複数回に分けて加工方向に分岐させるために各分岐時期とそれぞれの分岐出力のレベルを決めるための分岐制御情報を記憶部しておき、当該分岐制御情報に基づき前記音響光学変調器の分岐動作を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、異なる材質の複数の層から成る基板に加工を行う場合、レーザ発振器から発振される一つのレーザパルスから適切なエネルギーの加工用レーザパルスを適切なタイミングで複数回取出すことが可能となり、高速で高品質な加工が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施例となるレーザ穴あけ装置のタイミングチャートである。
【図２】本発明の一実施例となるレーザ穴あけ装置のブロック図である。
【図３】図２におけるＡＯＭ制御部に登録されているＡＯＭ駆動部を制御するための制御情報の内容を示す。
【図４】本発明の一実施例となるレーザ穴あけ装置による加工経過を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【０００９】
図２は本発明の一実施例となるレーザ穴あけ装置のブロック図である。各構成要素や接続線は、主に本実施例を説明するために必要と考えられるものを示してあり、レーザ穴あけ装置として必要な全てを示している訳ではない。
図２において、穴あけを行うべき基板１は図示しないテーブル上に載置されている。２はレーザパルスＬ１を発振するレーザ発振器、３はレーザ発振器２から出力されたレーザパルスＬ１を加工方向と非加工方向に分岐させる音響光学変調器（以下ＡＯＭと略す）、４はＡＯＭ３において加工方向へ分岐されたレーザパルスＬ２を基板１の穴あけ位置に照射するガルバノスキャナである。このガルバノスキャナ４は回転することによりレーザパルスＬ２を走査するようになっている。５はＡＯＭ３において非加工方向へ分岐されたレーザパルスＬ３を吸収するダンパである。
【００１０】
６は装置全体の動作を制御する全体制御部で、いくつかの要素が含まれる。７はレーザ発振器２での個々のレーザパルスＬ１の発振を指示するレーザ発振指令信号Ｓを出力するレーザ発振制御部、８はＡＯＭ３の動作を後述のＡＯＭ駆動部９を介して制御するＡＯＭ制御部、９はＡＯＭ制御部８からの制御を受けてＡＯＭ３へのＡＯＭ駆動信号Ｄを出力するＡＯＭ駆動部、１０はガルバノスキャナ４の動作を指示するガルバノ動作制御信号Ｇを出力するガルバノ制御部である。これらの制御部のうちの一部または全部は全体制御部６と別個に設けられていてもよい。
ＡＯＭ駆動部９から出力されるＡＯＭ駆動信号Ｄは超音波電圧信号から成り、ＡＯＭ３のオン、オフはこの超音波電圧信号を与えるか否かによって切り替え、またＡＯＭ３のエネルギーを示す出力レベルは超音波電圧信号の振幅レベルによって変化させるようになっている。
【００１１】
全体制御部６はここで説明するもの以外の制御機能を有し、図示されていないブロックにも接続されている。全体制御部６は、例えばプログラム制御の処理装置を中心にして構成され、その中の各構成要素や接続線は、論理的なものも含むものとする。また各構成要素の一部は全体制御部６と別個に設けられていてもよい。
【００１２】
図１は図２に示したレーザ穴あけ装置のタイミングチャートを示す。
ガルバノ動作制御信号Ｇは、新たな位置の穴加工を行うにあたりオンとなってガルバノスキャナ４を回転させ、オフでガルバノスキャナ４を静止させる。ガルバノ動作制御信号Ｇがオフになるとレーザ発振指令信号Ｓが所定時間オンとなり、そのｔ０時間後にレーザ発振器２からのレーザパルスＬ１が立上がり始め、またレーザ発振指令信号Ｓがオフとなると、レーザ発振器２はレーザパルスＬ１の減衰を開始する。
レーザ発振指令信号Ｓがオンになると、そのｔ１時間後にＡＯＭ駆動信号ＤをＴ１時間だけオン、レーザ発振指令信号Ｓがオンからｔ２時間後にＡＯＭ駆動信号ＤをＴ２時間だけオンにする。ＡＯＭ駆動信号がオンの時間帯においては、ＡＯＭ３に入力されたレーザパルスＬ１は加工方向に分岐し、レーザパルスＬ２としてガルバノスキャナ４に与えられる。また、ＡＯＭ駆動信号Ｄがオフの時間帯においては、ＡＯＭ３に入力されたレーザパルスＬ１は非加工方向に分岐し、レーザパルスＬ３としてダンパ５に与えられる。
【００１３】
図３は、ＡＯＭ制御部８内の記憶部１１に予め登録されているＡＯＭ駆動部９を制御するための制御情報の内容を示すものである。ＡＯＭ制御部８はこの制御情報に従って、レーザ発振指令信号Ｓのオンからｔ１時間後に始まる区間Ａ１においては、Ｔ１なる時間だけＶ１なる振幅レベルＶ１の超音波電圧信号を、またレーザ発振指令信号Ｓのオンからｔ２時間後に始まる区間Ａ２においては、Ｔ２なる時間だけＶ２なる振幅レベルＶ２の超音波電圧信号を、それぞれＡＯＭ駆動部９から出力させる。ここで、  区間Ａ２において出力される超音波電圧信号は、区間Ａ１において出力されるそれよりも、出力時間が短く、また振幅レベルが低く設定されている。
なお、記憶部１１に制御情報として登録すべき各データは、加工すべき基板に対して最適なタイミングの最適なエネルギーになるように、予め実験的に求めておくものとする。
【００１４】
図４は以上説明したレーザ穴あけ装置により、樹脂層の上に金属層が積層された基板に穴あけを行う場合の加工経過を説明するための断面図であり、（ａ）は加工前の状態、（ｂ）は加工途中の状態、（ｃ）は加工後の状態を示す。図３において、２２は穴あけを行うべき基板１の表面側にある例えば銅箔からなる金属層、２３は金属層２２の下にある樹脂層、２４は樹脂層２３の下にある例えば銅箔からなる金属層である。
【００１５】
以上のレーザ穴あけ装置によると、図１に示すようにＡＯＭ３から区間Ａ１においてエネルギーの大きいレーザパルス２が出力され、次の区間Ａ２においてエネルギーの低いレーザパルス２が出力される。これにより、区間Ａ１において図３（ｂ）に示すように基板１の表面側にある加工エネルギーの閾値の高い金属層２２が主に加工され、次の区間Ａ２において図３（ｃ）に示すように加工エネルギーの閾値の低い樹脂層２３が主に加工され、最終的に金属層２４に到達する穴２５が形成される。
【００１６】
以上の実施例によれば、樹脂層２３の上に金属層２２が積層された基板１に穴あけを行う場合、レーザ発振器２から発振される一つのレーザパルスにより金属層２２と樹脂層２３の両方を一度に加工できる。
さらに、金属層２２と樹脂層２３を加工するためのエネルギーが最適なものになるように調整されているので、エネルギーが大き過ぎて金属層２４まで加工してしまったり、あるいは、エネルギーが小さ過ぎて樹脂層２３の穴があけ方が不充分であったりすることがなくなる。
従って、高速で高品質な穴の加工が実現できる。
【００１７】
以上、本発明を実施例を主体に説明したが、実施例は本発明を理解しやすくするための例であり、実施例における構成要素を種々置換したり、別の要素を付加することにより、各種の変形が可能である。従って、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００１８】
例えば、以上の実施例においては、基板１での穴あけする層数は２で、ＡＯＭ駆動信号Ｄをオンにする区間を各層に対応させて１つ、計２つとしたが、必ずしも層に対応させなくてもよく、区間数はそれ以上の数にしてもよい。この方が、樹脂層２３への衝撃を和らげてこの領域に品質の良い穴をあけることができる。さらに金属層２４への衝撃を抑えることができる。
また、以上の実施例においては、樹脂層２３の上下にそれぞれ金属層２２、２４が積層された基板に穴あけを行う場合を説明したが、他の材質の積層基板でもよい。例えば、樹脂層２３は代わりにセラミック層でもよい。  
【符号の説明】
【００１９】
１：基板、２：レーザ発振器、３：ＡＯＭ、４：ガルバノスキャナ、５：ダンパ、
６：全体制御部、７：レーザ発振制御部、８：ＡＯＭ制御部、９：ＡＯＭ駆動部、
１０：ガルバノ制御部、１１：記憶部、２２、２４：金属層、２３：樹脂層、
２５：穴、Ｄ：ＡＯＭ駆動信号、Ｇ：ガルバノ動作制御信号、
Ｌ１〜Ｌ３：レーザパルス、Ｓ：レーザ発振指令信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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