(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原レーザパルスを出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源を出射した原レーザパルスが入射する位置に配置され、外部からの制御信号を受けて、該原レーザパルスからレーザパルスを時分割し、時分割された該レーザパルスを第１の方向、または前記第１の方向とは異なる第２の方向に出射する光偏向器と、
前記光偏向器を前記第１の方向に出射したレーザパルスを第１の加工点に伝達する第１の光学系と、
前記光偏向器を前記第２の方向に出射したレーザパルスを、前記第１の加工点とは異なる第２の加工点に伝達する第２の光学系と、
前記レーザ光源を出射する原レーザパルスの１つである第１の原レーザパルスを時分割して、第１のレーザパルス、及び第２のレーザパルスをこの順に生成し、前記第１のレーザパルスを前記第１の方向に出射し、前記第２のレーザパルスを前記第２の方向に出射した後、前記レーザ光源を出射する原レーザパルスの他の１つである第２の原レーザパルスを時分割して、第３のレーザパルス、及び第４のレーザパルスをこの順に生成し、前記第３のレーザパルスを前記第２の方向に出射し、前記第４のレーザパルスを前記第１の方向に出射するように、前記光偏向器に制御信号を送信する制御装置と
を有するレーザ加工装置。
【請求項２】
前記第２の原レーザパルスは、前記第１の原レーザパルスの次に出射される請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記光偏向器が音響光学偏向器である請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
（ａ）第１の原レーザパルスを時分割して、第１のレーザパルス、及び第２のレーザパルスをこの順に生成し、前記第１のレーザパルスを第１の加工点に入射させ、前記第２のレーザパルスを第２の加工点に入射させる工程と、
（ｂ）前記第１の原レーザパルスとは異なる第２の原レーザパルスを時分割して、第３のレーザパルス、及び第４のレーザパルスをこの順に生成し、前記第３のレーザパルスを前記第２の加工点に入射させ、前記第４のレーザパルスを前記第１の加工点に入射させる工程と
を有するレーザ加工方法。
【請求項５】
前記第１及び第２の原レーザパルスは同一のレーザ光源から出射され、前記第１の原レーザパルスの次に前記第２の原レーザパルスが出射される請求項４に記載のレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工対象物にレーザビームを照射して加工を行うレーザ加工装置、及び、レーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
１つのレーザ光源から出射したレーザビームを、複数の光軸に振り分けて複数の加工領域の加工を同時並行的に行うレーザ加工装置が知られている。
【０００３】
レーザビームの振り分け方法には、たとえばビームスプリッタを用いてレーザビームのエネルギを分割するエネルギシェア方式と、たとえば音響光学偏向器(Acoust-Optic Deflector: AOD)を用い、レーザビームのエネルギを複数の光軸に時分割的に振り分けるタイムエネルギシェア方式とがある（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
エネルギシェア方式で複数軸加工を行う場合、１軸当たりに振り分けられるレーザビームの光強度が弱くなるため、良質の加工が困難となる場合がある。
【０００５】
図４（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、タイムエネルギシェア方式を用いるレーザ加工について説明する。
【０００６】
図４（Ａ）を参照する。時刻ｔ１〜ｔ６にレーザパルスＬＰ１、時刻ｔ７〜ｔ１２にレーザパルスＬＰ２がそれぞれレーザ光源から出射する。レーザパルスＬＰ１及びＬＰ２はＡＯＤに入射する。
【０００７】
図４（Ｂ）を参照する。ＡＯＤは入射するレーザパルスの一部を相互に異なる方向に切り出して出射することができる。ＡＯＤによって、レーザパルスＬＰ１からは時刻ｔ２〜ｔ３にレーザパルスＬＰ１１が、時刻ｔ４〜ｔ５にレーザパルスＬＰ１２がそれぞれ相互に異なる方向に切り出される。
【０００８】
レーザパルスＬＰ１１は、たとえば第１の加工領域に伝達される。第１の加工領域では、レーザパルスＬＰ１１を第１のプリント基板に照射することにより、第１のプリント基板の穴開け加工が行われる。
【０００９】
レーザパルスＬＰ１２は、たとえば第２の加工領域に伝達される。第２の加工領域では、レーザパルスＬＰ１２を第２のプリント基板に照射することにより、第２のプリント基板の穴開け加工が行われる。
【００１０】
レーザパルスＬＰ１１、ＬＰ１２が、それぞれ第１、第２の加工領域において、第１、第２のプリント基板に照射された後、レーザパルスＬＰ２がＡＯＤに入射する。レーザパルスＬＰ２からは時刻ｔ８〜ｔ９にレーザパルスＬＰ２１が、時刻ｔ１０〜ｔ１１にレーザパルスＬＰ２２がそれぞれ相互に異なる方向に切り出される。レーザパルスＬＰ２１が切り出される方向は、レーザパルスＬＰ１１が切り出された方向と同方向であり、レーザパルスＬＰ２２が切り出される方向は、レーザパルスＬＰ１２が切り出された方向と同方向である。
【００１１】
レーザパルスＬＰ２１は第１の加工領域に伝達され、第１のプリント基板に入射する。入射位置はレーザパルスＬＰ１１が入射した第１のプリント基板上の位置と同じ位置である。レーザパルスＬＰ２１の入射によって、レーザパルスＬＰ１１の照射で形成された穴が所定の深さまで深められる。
【００１２】
レーザパルスＬＰ２２は第２の加工領域に伝達され、第２のプリント基板に入射する。入射位置はレーザパルスＬＰ１２が入射した第２のプリント基板上の位置と同じ位置である。レーザパルスＬＰ２２の入射によって、レーザパルスＬＰ１２の照射で形成された穴が所定の深さまで深められる。
【００１３】
しかしながらレーザパルスＬＰ１の光強度は時間的に一定ではなく、図４（Ｃ）に示すように、時間の経過とともに弱くなる。このため、レーザパルスＬＰ１２の光強度は、レーザパルスＬＰ１１のそれより弱い。したがってレーザパルスＬＰ１２のパルス幅（ｔ５−ｔ４）をレーザパルスＬＰ１１のパルス幅（ｔ３−ｔ２）よりも長くし、レーザパルスＬＰ１１とレーザパルスＬＰ１２のパルスエネルギを等しくした場合であっても、第１の加工領域で第１のプリント基板に形成される穴と、第２の加工領域で第２のプリント基板に形成される穴とでは加工品質に差が生じる。
【００１４】
【特許文献１】特開２００５−号３４８５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、良質な加工を行うことのできるレーザ加工装置を提供することである。
【００１６】
また、良質な加工を行うことのできるレーザ加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の一観点によれば、原レーザパルスを出射するレーザ光源と、前記レーザ光源を出射した原レーザパルスが入射する位置に配置され、外部からの制御信号を受けて、該原レーザパルスからレーザパルスを時分割し、時分割された該レーザパルスを第１の方向、または前記第１の方向とは異なる第２の方向に出射する光偏向器と、前記光偏向器を前記第１の方向に出射したレーザパルスを第１の加工点に伝達する第１の光学系と、前記光偏向器を前記第２の方向に出射したレーザパルスを、前記第１の加工点とは異なる第２の加工点に伝達する第２の光学系と、前記レーザ光源を出射する原レーザパルスの１つである第１の原レーザパルスを時分割して、第１のレーザパルス、及び第２のレーザパルスをこの順に生成し、前記第１のレーザパルスを前記第１の方向に出射し、前記第２のレーザパルスを前記第２の方向に出射した後、前記レーザ光源を出射する原レーザパルスの他の１つである第２の原レーザパルスを時分割して、第３のレーザパルス、及び第４のレーザパルスをこの順に生成し、前記第３のレーザパルスを前記第２の方向に出射し、前記第４のレーザパルスを前記第１の方向に出射するように、前記光偏向器に制御信号を送信する制御装置とを有するレーザ加工装置が提供される。
【００１８】
また、本発明の他の観点によると、（ａ）第１の原レーザパルスを時分割して、第１のレーザパルス、及び第２のレーザパルスをこの順に生成し、前記第１のレーザパルスを第１の加工点に入射させ、前記第２のレーザパルスを第２の加工点に入射させる工程と、（ｂ）前記第１の原レーザパルスとは異なる第２の原レーザパルスを時分割して、第３のレーザパルス、及び第４のレーザパルスをこの順に生成し、前記第３のレーザパルスを前記第２の加工点に入射させ、前記第４のレーザパルスを前記第１の加工点に入射させる工程とを有するレーザ加工方法が提供される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、良質な加工が可能なレーザ加工装置を提供することができる。
【００２０】
また、良質な加工が可能なレーザ加工方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、実施例によるレーザ加工装置を示す概略図である。実施例によるレーザ加工装置は、レーザ光源１０、ＡＯＤ１１、ダンパ１２、折り返しミラー１３ａ、１３ｂ、ガルバノスキャナ１４ａ、１４ｂ、ｆθレンズ１５ａ、１５ｂ、ＸＹステージ１６ａ、１６ｂ、及び制御装置１７を含んで構成される。
【００２２】
レーザ光源１０、たとえばＣＯ２レーザ発振器が、制御装置１７から送出されるレーザパルス生成信号を受けて、波長９．３μｍのレーザパルスを出射する。レーザパルスは、光路Ｌｂを進行してＡＯＤ１１に入射する。
【００２３】
ＡＯＤ１１は、音響光学効果を利用した光偏向器であり、制御装置１７から送出される切り替え信号と切り出し信号とを受けて、レーザパルスの切り出しを行い、進行方向を変化させて出射することができる。切り出されたレーザパルスは、光路Ｌｂａまたは光路Ｌｂｂを進行する。ＡＯＤ１１に信号が印加されない場合、ＡＯＤ１１に入射したレーザパルスは直進して光路Ｌｂ０を進行し、ダンパ１２に入射し、吸収される。
【００２４】
切り出されて光路Ｌｂａを進行するレーザパルスは、折り返しミラー１３ａで反射され、ガルバノスキャナ１４ａに入射する。ガルバノスキャナ１４ａは２枚の揺動鏡を含み、入射したレーザパルスを２次元方向に走査して出射する。
【００２５】
ＸＹステージ１６ａ上には、たとえば樹脂層に内層配線層が埋設されたプリント基板２０ａが保持されている。ガルバノスキャナ１４ａを出射したレーザパルスはｆθレンズ１５ａを透過して、ＸＹステージ１６ａ上のプリント基板２０ａの樹脂層に入射する。ｆθレンズ１５ａは、レーザパルスをプリント基板２０ａに垂直に入射させる。
【００２６】
レーザパルスの照射により、プリント基板２０ａの樹脂層に穴が形成される。樹脂層を貫通し、内層配線層に至る貫通孔が形成されるには、２ショットのレーザパルスが必要とされる。
【００２７】
切り出されて光路Ｌｂｂを進行するレーザパルスも、折り返しミラー１３ｂ、ガルバノスキャナ１４ｂ、ｆθレンズ１５ｂを経由して、ＸＹステージ１６ｂ上に載置された、プリント基板２０ａと同構造のプリント基板２０ｂの樹脂層に入射し、入射位置の樹脂層に穴を形成する。２ショットのレーザパルスを同一位置に入射させることで、内層配線層に至る貫通孔が形成される。
【００２８】
なお、制御装置１７は、目標位置に貫通孔が形成されるように、ガルバノスキャナ１４ａ、１４ｂ及びＸＹステージ１６ａ、１６ｂの駆動を制御する。
【００２９】
図２（Ａ）〜（Ｆ）を参照して、実施例によるレーザ加工方法を説明する。
【００３０】
図２（Ａ）は、制御装置１７からレーザ光源１０に送出されるレーザパルス生成信号のタイミングチャートである。レーザパルス生成信号は、時刻Ｔ１〜Ｔ９及び時刻Ｔ１１〜Ｔ１９にレーザ光源１０に伝達される。
【００３１】
図２（Ｂ）を参照する。時刻Ｔ１〜Ｔ９に制御装置１７から送出されたレーザパルス生成信号に対応して、レーザ光源１０からレーザパルスＬ１が出射する。レーザパルスＬ１の立ち上がり時刻はＴ１であり、時刻Ｔ２において、光強度がほぼ一定となる。また、立ち下がり時刻はＴ９であり、時刻Ｔ１０において、光強度が０となる。
【００３２】
更に、時刻Ｔ１１〜Ｔ１９に制御装置１７から送出されたレーザパルス生成信号に対応して、レーザ光源１０からレーザパルスＬ２が出射する。レーザパルスＬ２の立ち上がり時刻はＴ１１であり、時刻Ｔ１２において、光強度がほぼ一定となる。また、立ち下がり時刻はＴ１９であり、時刻Ｔ２０において、光強度が０となる。
【００３３】
図２（Ｃ）は、制御装置１７からＡＯＤ１１に送出される切り出し信号のタイミングチャートである。ＡＯＤ１１に切り出し信号を印加することによって、ＡＯＤ１１に入射するレーザパルスを時分割し、光路Ｌｂａまたは光路Ｌｂｂを進行するレーザパルスを切り出し生成する。
【００３４】
切り出し信号は、時刻Ｔ４〜Ｔ５、時刻Ｔ７〜Ｔ８、時刻Ｔ１３〜Ｔ１４、及び時刻Ｔ１６〜Ｔ１７に、ＡＯＤ１１に伝達される。
【００３５】
図２（Ｄ）は、制御装置１７からＡＯＤ１１に送出される切り替え信号のタイミングチャートである。切り替え信号の印加によって、切り出し信号の印加で切り出されるレーザパルスを、光路Ｌｂａ、Ｌｂｂのうち、いずれの光路に沿って進行させるかを制御する。切り替え信号が印加されている間に切り出されるレーザパルスは、光路Ｌｂａに沿って進行し、切り替え信号が印加されていない間に切り出されるレーザパルスは、光路Ｌｂｂに沿って進行する。
【００３６】
切り替え信号は、時刻Ｔ３〜Ｔ６、及び時刻Ｔ１５〜Ｔ１８に、ＡＯＤ１１に印加される。
【００３７】
このため、図２（Ｅ）及び（Ｆ）に示すように、時刻Ｔ４〜Ｔ５及び時刻Ｔ１６〜Ｔ１７にそれぞれ切り出されるレーザパルスＬ１１及びＬ２２は光路Ｌｂａを進行し、時刻Ｔ７〜Ｔ８及び時刻Ｔ１３〜Ｔ１４にそれぞれ切り出されるレーザパルスＬ１２及びＬ２１は光路Ｌｂｂを進行する。
【００３８】
なお、レーザパルスＬ１の光強度は時間的に一定ではなく、図４（Ｃ）を参照して説明した場合と同様に、時間の経過とともに弱くなる。このため切り出し信号の印加時間（Ｔ５−Ｔ４及びＴ８−Ｔ７）は、レーザパルスＬ１１のパルスエネルギとＬ１２のそれとが相互に等しくなるように制御される。レーザパルスＬ２についても同様である。
【００３９】
また、レーザパルスＬ１及びＬ２に関する切り出し信号の印加時間（Ｔ５−Ｔ４とＴ１４−Ｔ１３、Ｔ８−Ｔ７とＴ１７−Ｔ１６）は相互に等しい。
【００４０】
レーザパルスＬ１１及びＬ２２は、この順に、折り返しミラー１３ａ、ガルバノスキャナ１４ａ、ｆθレンズ１５ａを経由して、ＸＹステージ１６ａ上に載置されたプリント基板２０ａ樹脂層の同一位置に入射し、入射位置の樹脂層に内層配線層に至る貫通孔を形成する。
【００４１】
また、レーザパルスＬ１２及びＬ２１は、この順に、折り返しミラー１３ｂ、ガルバノスキャナ１４ｂ、ｆθレンズ１５ｂを経由して、ＸＹステージ１６ｂ上に載置されたプリント基板２０ｂ樹脂層の同一位置に入射し、入射位置の樹脂層に内層配線層に至る貫通孔を形成する。
【００４２】
プリント基板２０ａの樹脂層に入射して貫通孔を形成するレーザパルスは、レーザ光源１０から出射したレーザパルスＬ１、Ｌ２からそれぞれ光強度の強い部分と弱い部分が切り出されたレーザパルスＬ１１、Ｌ２２である。
【００４３】
また、プリント基板２０ｂの樹脂層に入射して貫通孔を形成するレーザパルスは、レーザ光源１０から出射したレーザパルスＬ２、Ｌ１からそれぞれ光強度の強い部分と弱い部分が切り出されたレーザパルスＬ２１、Ｌ１２である。
【００４４】
各プリント基板２０ａ、２０ｂに貫通孔を形成するレーザパルスの光強度の偏りが小さくなるため、プリント基板２０ａ、２０ｂに形成される穴の加工品質の偏りを低減することができる。
【００４５】
図３（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、変形例によるレーザ加工方法を説明する。実施例によるレーザ加工方法は、レーザ光源１０から出射される、ある原レーザパルスとその次に出射される原レーザパルスの各々から切り出されたレーザパルスを、プリント基板２０ａ、２０ｂ上の同一位置に照射して穴を１つずつ形成する。変形例によるレーザ加工方法は、サイクル加工またはブロック加工を行う際のレーザ加工方法である。
【００４６】
図３（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれプリント基板２０ａ、２０ｂの平面図である。ガルバノスキャナ１４ａ、１４ｂでレーザビームを走査して、プリント基板２０ａ、２０ｂに穴ａ１〜ａ７、ｂ１〜ｂ７を添え字の小さい方から順に形成する。
【００４７】
図３（Ｃ）に示すように、レーザ光源１０からレーザパルスＬ１〜Ｌ１４が次々と出射する。レーザパルスＬ１〜Ｌ１４はＡＯＤ１１に入射し、各レーザパルスＬ１〜Ｌ１４から、光路Ｌｂａを進行するレーザパルスと光路Ｌｂｂを進行するレーザパルスとが、それぞれ１つずつ切り出される。
【００４８】
レーザパルスＬ１〜Ｌ７においては、レーザパルスの前寄り部分から切り出されるレーザパルスが光路Ｌｂａに導入され、プリント基板２０ａに照射されて、穴ａ１〜ａ７が途中まで形成される。後寄り部分から切り出されるレーザパルスは光路Ｌｂｂに導入され、プリント基板２０ｂに照射されて、穴ｂ１〜ｂ７が途中まで形成される。
【００４９】
レーザパルスＬ８〜Ｌ１４においては、レーザパルスの前寄り部分から切り出されるレーザパルスが光路Ｌｂｂに導入され、プリント基板２０ｂに照射されて、内層配線層に至る穴ｂ１〜ｂ７が完成される。後寄り部分から切り出されるレーザパルスは光路Ｌｂａに導入され、プリント基板２０ａに照射されて、内層配線層に至る穴ａ１〜ａ７が完成される。
【００５０】
変形例によるレーザ加工方法の効果は、実施例によるそれと同様である。プリント基板２０ａ、２０ｂの穴ａ１〜ａ７、ｂ１〜ｂ７を形成するレーザパルスの光強度の偏りが小さくなるため、穴ａ１〜ａ７、ｂ１〜ｂ７の加工品質の偏りを低減することができる。
【００５１】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。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。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
レーザ加工一般、たとえばレーザビームを照射して行う穴開け加工に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】実施例によるレーザ加工装置を示す概略図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｆ）は、実施例によるレーザ加工方法を説明するための図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、変形例によるレーザ加工方法を説明するための図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、タイムエネルギシェア方式を用いるレーザ加工について説明するための図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０  レーザ光源
１１  ＡＯＤ
１２  ダンパ
１３ａ、１３ｂ  折り返しミラー
１４ａ、１４ｂ  ガルバノスキャナ
１５ａ、１５ｂ  ｆθレンズ
１６ａ、１６ｂ  ＸＹステージ
１７  制御装置
２０ａ、２０ｂ  プリント基板
ａ１〜ａ７、ｂ１〜ｂ７  穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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