(57)【要約】【課題】複数の加工エリアの加工点に対するサイクルモード加工を迅速に行なう。【解決手段】各加工エリア３１、３２に照射されるレーザ光の偏光状態を、電気光学素子（ＥＯＭ）１２を用いて加工エリア毎に切換えることにより、レーザ光を走査することなく、各加工エリアの同一加工点に対して、複数回の繰返し加工を行なう。【選択図】　　　図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象物の複数の加工エリアの加工点にレーザ光を間欠的に照射して、それぞれ複数回繰返し加工する際に、
各加工エリアに照射されるレーザ光の偏光状態を、電気光学素子を用いて加工エリア毎に切換えることにより、レーザ光を走査することなく、各加工エリアの同一加工点に対して、複数回の繰返し加工を行なうことを特徴とするレーザ繰返し加工方法。
【請求項２】
加工対象物の複数の加工エリアの加工点にレーザ光を間欠的に照射して、それぞれ複数回繰返し加工するためのレーザ繰返し加工装置であって、
各加工エリアに照射されるレーザ光の偏光状態を加工エリア毎に切換えるための電気光学素子と、
該電気光学素子から出射されたレーザ光を、その偏光状態に応じて、対応する加工エリアに導くための偏光ビームスプリッタとを備え、
各加工エリアに照射されるレーザ光の偏光状態を、前記電気光学素子を用いて加工エリア毎に切換えることにより、レーザ光を走査することなく、各加工エリアの同一加工点に対して、複数回の繰返し加工を行うことを特徴とするレーザ繰返し加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ繰返し加工方法及び装置に係り、特に、プリント基板を加工するレーザ穴開け機に用いるのに好適な、加工対象物の複数の加工エリアの加工点にレーザ光を間欠的に照射して、それぞれ複数回繰返し加工するようにしたレーザ繰返し加工方法及び装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近のプリント配線基板の小型化や高機能化に伴なって小型化した、直径０．１ｍｍ以下のスルーホールやビアホールを精度良く形成するために、パルス発振型のレーザビームを用いて、小径の穴を形成するレーザ穴開け機が実用化されている。
【０００３】
このレーザ穴開け機においては、一般に、作業能率を高めるため、複数の加工ヘッドで同時にプリント配線基板の複数の加工エリアに穴を開けることが行なわれており、その際、レーザ発振器を共通化して、装置の小型化及びコストダウンを図るようにされている。
【０００４】
更に、エネルギ分割による分割後のエネルギ減少（２分割の場合は半減）を防ぐと共に、分割後のエネルギの制御を正確に行うため、図１に示す如く、レーザ発振器１０から直線偏光（例えばＰ波）で得られるレーザ光を、例えば電気光学素子（ＥＯＭ）１２によりスイッチングして、直線偏光の向きを時間毎に変えてＰ波とＳ波が交互に出るようにし、前記ＥＯＭ１２の出側に設置した偏光ビームスプリッタ１４により、Ｐ波とＳ波に二分岐することが考えられている。
【０００５】
前記偏光ビームスプリッタ１４により分岐されたレーザ光１５、１７は、直接又はミラー１６で方向を変えて、それぞれ、第１軸（Ｚ１軸と称する）加工用のガルバノスキャナ（以下、Ｚ１ガルバノと称する）１８を含む第１の加工ヘッドと、第２軸（Ｚ２軸と称する）加工用のガルバノスキャナ（以下Ｚ２ガルバノと称する）２０を含む第２の加工ヘッドに供給され、該ガルバノ１８、２０にそれぞれ含まれる、例えば２枚のガルバノミラー２６、２８（図２参照）により、加工対象物（ワークと称する）８上の加工位置に対応して、例えば紙面に垂直なＸ軸方向及び紙面と平行なＹ軸方向に走査され、ｆθレンズ２２、２４を介して、ワーク８の表面に当てられて、該ワーク８を加工する。図１において、３０は制御装置である。
【０００６】
前記ガルバノ１８、２０には、それぞれ、図２に詳細に示す如く、偏光ビームスプリッタ１４により分岐されたレーザ光１５、１７を紙面に垂直なＸ軸方向に走査するための第１ガルバノミラー２６と、該第１ガルバノミラー２６によりＸ軸方向に走査されたビームを、Ｘ軸方向と直交する、紙面に平行なＹ軸方向に走査して、ｆθレンズ２２、２４に入射するための第２ガルバノミラー２８が備えられている。図２において、２７、２９は、それぞれガルバノミラー２６、２８を回転するためのモータである。
【０００７】
このような時分割による加工に際しては、レーザ発振器１０で発振されたレーザ光が、制御装置３０により制御されるＥＯＭ１２によりＳ波とＰ波に時分割され、例えばＳ波はＺ１ガルバノ１８に供給されて、その下にある加工エリアを加工し、Ｐ波はＺ２ガルバノ２０に供給されて、その下にある加工エリアを加工する。
【０００８】
このようなレーザ照射による加工に際して、加工点から立上るプルームによる光の散乱により穴品質にばらつきが発生する場合や、加工点の熱の蓄積により穴品質の劣化が発生する場合、あるいは、ガラス繊維入り樹脂のような複合材の加工の場合等、１回の照射で所要の穴を貫通することができない場合は、複数回の照射を繰返し行なうことにより、穴開けを行なう。
【０００９】
複数回の照射の方法は、同一穴に留まって複数回照射を行ない、次の穴へと移動する方法（一般にバーストモード加工と称する）と、ある加工エリア内の１周分の穴開けを順次複数回行なう方法（一般にサイクルモード加工と称する）、及び、その組合せ（一般にコンビネーションモード加工と称する）に分けられる。これらの加工方法は、基板の材質、用いるレーザ光、パルス形状等により、適切に使い分けられるものであり、サイクルモード加工による方法は、例えば特開平１１−１９２５７１や特開平１１−２８４３１１に記載されている。
【００１０】
前記サイクルモード加工（正確にはコンビネーションモード加工）に際して、例えば、図３に示す如く、Ｚ１軸の加工エリア（Ｚ１加工エリアと称する）３１とＺ２軸の加工エリア（Ｚ２加工エリアと称する）３２に３つの加工点▲１▼、▲２▼、▲３▼、▲１▼´、▲２▼´、▲３▼´がある場合、従来は、図４に示す如く、まずＥＯＭ１２をＳ波を通過するＺ１軸側として、Ｚ１加工エリア３０の加工点▲１▼をバーストモードで加工する。次いで、ＥＯＭ１２をＰ波を通過するＺ２軸側として、Ｚ１軸加工中にＺ２ガルバノ２０を動作して位置決めしておいたＺ２加工エリア３２の加工点▲１▼´をバーストモードで加工する。次いで、ＥＯＭ１２を再びＺ１軸側として、Ｚ２軸加工中にＺ１ガルバノ１８を動作して位置決めしておいたＺ１加工エリア３１の加工点▲２▼を加工し、…というように毎回ガルバノ１８、２０を動作して位置決めを行なう。更に、同じ加工点▲１▼を時間をおいて間欠的に再び加工する必要があるサイクルモード加工では、▲１▼→▲１▼´→▲２▼→▲２▼´→▲３▼→▲３▼´→▲１▼のように、加工点▲３▼´の加工終了後、再び加工点▲１▼の加工に戻るという方法を採っていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来は、加工点のサイクルにもガルバノスキャナを使用しているため、サイクル数だけガルバノスキャナの動作が必要となり、加工速度が低いという問題点を有していた。
【００１２】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、同一加工点に間欠的に加工を行うサイクルモード加工を迅速に行なえるようにすることを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、加工対象物の複数の加工エリアの加工点にレーザ光を間欠的に照射して、それぞれ複数回繰返し加工する際に、各加工エリアに照射されるレーザ光の偏光状態を、電気光学素子を用いて加工エリア毎に切換えることにより、レーザ光を走査することなく、各加工エリアの同一加工点に対して、複数回の繰返し加工を行なうようにして、前記課題を解決したものである。
【００１４】
本発明は、又、加工対象物の複数の加工エリアの加工点にレーザ光を間欠的に照射して、それぞれ複数回繰返し加工するためのレーザ繰返し加工装置であって、各加工エリアに照射されるレーザ光の偏光状態を加工エリア毎に切換えるための電気光学素子と、該電気光学素子から出射されたレーザ光を、その偏光状態に応じて、対応する加工エリアに導くための偏光ビームスプリッタとを備え、各加工エリアに照射されるレーザ光の偏光状態を、前記電気光学素子を用いて加工エリア毎に切換えることにより、レーザ光を走査することなく、各加工エリアの同一加工点に対して、複数回の繰返し加工を行うようにして、同じく前記課題を解決したものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１６】
本実施形態は、図１に示した比較例と同様に、レーザ発振器１０の出力レーザ光の偏光状態を、電気光学素子（ＥＯＭ）１２用いて加工エリア毎に切換え、該ＥＯＭ１２から出射されたレーザ光１５、１７を、偏光ビームスプリッタ１４により偏光状態に応じて対応する加工エリア３１、３２に導く。
【００１７】
この際、例えば偏光ビームスプリッタ１４によりＳ波を反射し、Ｐ波を透過するようにされていた場合には、図５に示す如く、ガルバノ１８、２０で位置決めされた加工点▲１▼、▲１▼´において、ＥＯＭ１２の切換えにより、例えばまずＳ波がＥＯＭ１２を通過してＺ１軸の加工点▲１▼をバーストモードで加工し、次いでガルバノスキャナを動作することなく、ＥＯＭ１２を切換えて、Ｐ波によりＺ２軸の加工点▲１▼´をバーストモードで加工し、サイクルモード加工のために再びＥＯＭ１２を切換えて、Ｓ波によりＺ１軸の加工点▲１▼を再加工し、再びＥＯＭ１２を切換えて、Ｐ波によりＺ２軸の加工点▲１▼´を再加工する。
【００１８】
このようにして加工点▲１▼、▲１▼´のサイクルモード加工が必要回数繰返された後、ガルバノ１８、２０を動作させて、次の加工点▲２▼、▲２▼´に位置決めし、Ｓ波によるＺ１軸の加工点▲２▼へのレーザ照射と、Ｐ波によるＺ２軸の加工点▲２▼´へのレーザ照射が、ＥＯＭ１２を切換えることにより、所定回数繰り返される。
【００１９】
このようにして、ガルバノ１８、２０を動作させることなく、ＥＯＭ１２による切換えのみで各加工点のサイクルモード加工を終了することができる。ＥＯＭ１２の切換え時間は数μ秒〜数十μ秒と速く、ガルバノによる切換えのようにレーザパルスを休止させる必要がないので、ガルバノを作動させる場合に比べて、大幅に加工時間を短縮することができる。
【００２０】
なお、各軸におけるサイクルモード加工の繰返し間隔ｔは、加工点からのプルームによる光の散乱や、加工点の熱の蓄積による穴品質の劣化を防ぐことが可能な所定時間以上に設定される。
【００２１】
前記実施形態においては、本発明が、コンビネーションモード加工におけるサイクルモード加工に適用されていたが、本発明の適用対象は、これに限定されｒず、バーストモード加工を併用しないサイクルモード加工にも、適用可能である。
【００２２】
又、前記実施形態においては、本発明が２軸加工に適用されていたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、図６に示す第２実施形態のように、ＥＯＭ１３及び偏光ビームスプリッタ１５の数を増やすことにより、３軸以上にも同様に適用可能である。
【００２３】
なお、前記実施形態においては、本発明が、レーザ穴開け機に適用されていたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、レーザ加工機一般に同様に適用できることは明らかである。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、ガルバノスキャナを動作させることなく同一加工点のサイクルモード加工が可能となり、従来、時間が必要であったサイクルモード加工を、速度を落とすことなく、迅速に行なうことが可能となる。
【００２５】
従って、加工点からのプルームによる光の散乱により発生する穴品質のばらつきや熱の蓄積による穴品質の劣化を防ぎつつ、ガラス繊維入りの樹脂等のサイクルモード加工が必要な複合材の迅速な加工が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】２つの加工ヘッドを備えたレーザ穴開け機の構成例を示す光路図
【図２】前記レーザ穴開け機で用いられているガルバノスキャナの具体的構成例を示す正面図
【図３】サイクルモード加工の加工点を示す平面図
【図４】比較例のサイクルモード加工における各部信号波形の例を示すタイムチャート
【図５】本発明の第１実施形態における各部動作波形を示すタイムチャート
【図６】本発明の第２実施形態の構成を示す光路図
【符号の説明】
８…ワーク（加工対象物）
１０…レーザ発振器
１２…電気光学素子（ＥＯＭ）
１４…偏光ビームスプリッタ
１８、２０…ガルバノスキャナ
【図１】
2004034120.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004034120.tif 000006
【図５】
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【図６】
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