(57)【要約】      （修正有）【課題】加工対象の形状を損なうことなく、迅速なレーザ加工を可能として、加工品質の向上と安定化を図ることのできるレーザ加工方法とレーザ加工装置を提供する。【解決手段】加工対象８にレーザビームを照射して加工する際に、加工初期はシングルモード、加工周期はマルチモードにする。ビームモード変化手段は、加工途中で集光レンズとマスクの距離を変えるか、または加工途中でアパーチャ径を変化させることにより行う。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象にレーザビームを照射して加工する際に、
加工途中でビームモードを変化させることを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２】
前記ビームモードを、加工初期はシングルモード、加工終期はマルチモードとすることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工方法。
【請求項３】
加工対象にレーザビームを照射して加工するためのレーザ加工装置において、
加工途中でビームモードを変化させるための手段を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項４】
前記ビームモード変化手段が、加工途中で集光レンズとマスクの距離を変えるものであることを特徴とする請求項３に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記ビームモード変化手段が、加工途中でアパーチャ径を変えるものであることを特徴とする請求項３に記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工対象にレーザビームを照射して加工するレーザ加工方法及び装置に係り、特に、加工品質の向上と安定化を図ることが可能なレーザ加工方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント配線基板にレーザビームを照射して穴を開けるレーザドリル装置が実用化されている。プリント配線基板の穴開けに用いられるレーザビームに関しては、特許文献１に、レーザから発振される、図１（Ａ）に模式的に示すような、中央部のエネルギが周辺部に比べて大きいガウス分布のビームを、図１（Ｂ）に模式的に示すような、強度が均一なトップハット分布のビームに変換することが記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１２００８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら従来は、レーザビームのパルス幅やエネルギ等は可変であっても、ビームモードは一定であったため、図１（Ａ）に示したようなガウス分布を有するシングルモードのレーザ発振器を用いた場合、同じモードで加工に必要なパルス数を照射すると、シングルモードのビーム中心部だけが強いという特徴の影響で、図２に示す如く、ワーク８の中心部だけが加工されたり、中心部にダメージが発生するという問題点を有する。逆に、図１（Ｂ）に示したようなトップハット状分布を有するマルチモードのレーザ発振器を用いた場合は、シングルモードに比べて中心部の強度が低いため、加工に必要なショット数が増えたり、図３に示す如く、銅箔８Ｂ−樹脂８Ｃ−銅箔８Ｄ層中の樹脂層８Ｃを加工するような場合には、テーパが広がり易く、穴の断面形状が悪化し易くなる等の問題点を有していた。
【０００５】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、加工対象の形状を損なうことなく、迅速なレーザ加工を可能として、加工品質の向上と安定化を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、加工対象にレーザビームを照射して加工する際に、加工途中でビームモードを変化させるようにして、前記課題を解決したものである。
【０００７】
又、前記ビームモードを、加工初期はシングルモード、加工終期はマルチモードとするようにしたものである。
【０００８】
本発明は、又、加工対象にレーザビームを照射して加工するためのレーザ加工装置において、加工途中でビームモードを変化させるための手段を備えることにより、前記課題を解決したものである。
【０００９】
又、前記ビームモード変化手段を、加工途中で集光レンズとマスクの距離を変えるものとしたものである。
【００１０】
あるいは、前記ビームモード変化手段を、加工途中でアパーチャ径を変えるものとしたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、シングルモード又はマルチモードのいずれか一方のみによる加工によって発生する問題点を解消して、良好な形状の加工を、迅速に行なうことが可能となり、加工品質の向上と安定化を図ることができる。
【００１２】
例えば最初の数パルスをシングルモード、最後の数パルスをマルチモードとして加工すれば、シングルモードのみを用いた場合の中央部への熱の蓄積による中央部のダメージ発生を抑制できると共に、周辺部のエネルギ不足による隅の加工残りも抑制できる。更に、マルチモードのみを用いた場合のように、加工に必要なショット数が増えたり、穴の断面形状が悪化することもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
【００１４】
本実施形態は、図４に示す如く、レーザ発振器１０と、該レーザ発振器１０から出力されるレーザビーム１２の断面形状を調整するための集光レンズ１４及びマスク１６と、レーザビーム１２の方向を必要に応じて変えたり走査するためのベンディングミラー１８及び走査ミラー２０、２２と、該走査ミラー２０、２２によってワーク８の表面（ワーク照射面と称する）８Ａに沿うＸ方向及びＹ方向に走査された加工ビーム３０を規制するためのアパーチャ２４及びｆθレンズ２６とを備えたレーザドリル装置において、前記集光レンズ１４とマスク１６間の距離Ｌを加工途中で変えることにより、加工途中でビームモードを変化させるようにしたものである。
【００１５】
即ち、例えば最初の数パルスは、図５（Ａ）に示す如く、集光レンズ１４とマスク１６の距離Ｌを比較的大きくして、マスク１６の開口径ｂに対してビーム径ａを小さくとることにより、ワーク照射面８Ａでシングルモードとする。
【００１６】
一方、例えば最後の数パルスでは、図５（Ｂ）に示す如く、集光レンズ１４とマスク１６間の距離Ｌを小として、マスク開口径ｂに対しビーム径ａを大きくとることで、ワーク照射面８Ａでマルチモードとする。
【００１７】
このように、加工途中でビームモードを切換えることで、図６に示す如く、良好な形状の穴を迅速に開けることが可能となる。
【００１８】
本実施形態においては、加工途中で集光レンズ１４とマスク１６の距離Ｌを変えるようにしているので、比較的簡単にモードを変更することができる。
【００１９】
なお、例えば特許文献１に記載されているように、回転円板の周囲に径の異なるアパーチャが複数形成された回転板を切換えることで、加工途中でアパーチャ２４の径を変えるようにして、ビームモードを切換えるようにしてもよい。
【００２０】
本実施形態においては、最初の数パルスをシングルモード、最後の数パルスをマルチモードとしているので、図６に示したような底のある穴を、迅速且つ良好な品質で開けることができる。なお、ビームモードを変化させる方法は実施形態に限定されず、例えば集光レンズ１４とマスク１６の距離Ｌを連続的に変化させることで、シングルモードからマルチモードに連続的に変化させたり、あるいは、特許文献１のような方法でビームモードをステップ的に変化させたりすることもできる。又、ビームモードを変化させる方法も、シングルモードからマルチモードに限定されず、逆にマルチモードからシングルモードに変更したり、あるいは、シングルモードの間にマルチモードを挟んだりすることも可能である。
【００２１】
なお、前記実施形態においては、本発明がレーザ穴開け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、穴開け以外のレーザ加工一般にも同様に適用できることは明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、レーザ穴開け加工等のレーザ加工に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】レーザビームのモードによる強度分布の違いを比較して示す線図
【図２】全てのパルスをシングルモードで加工した場合の問題点を示す断面図
【図３】全てのパルスをマルチモードで加工した場合の問題点を示す断面図
【図４】本発明の実施形態の全体構成を示す光路図
【図５】前記実施形態において、集光レンズとマスク間の距離とワーク照射面でのモードの関係の例を示す光路図
【図６】本発明の実施形態における加工の様子を示す断面図
【符号の説明】
【００２４】
８      ワーク
８Ａ    ワーク照射面
１０    レーザ発振器
１２    レーザビーム
１４    集光レンズ
１６    マスク
２４    アパーチャ
２６    ｆθレンズ
３０    加工ビーム
Ｌ      集光レンズとマスクの距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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