(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザ加工において、ＡＯＭでの熱勾配の問題を改善することにより、ＡＯＭの熱レンズ作用を抑制し、加工品質を向上させる。【解決手段】受光したレーザパルスの特定期間部分を加工に用いる第一の方向に分岐させるよう音響光学変調器を制御する第一の制御部と、前記特定期間ではないレーザパルスの部分を加工に用いない方向であって前記第一方向よりも分岐角度が大きい第二の方向へ分岐させるよう前記音響光学変調器を制御する第二の制御部とを備え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】
レーザパルスを発生するレーザ発振器と、当該レーザ発振器から出力されたレーザパルスを受光する音響光学変調器とを有するレーザ加工装置において、受光したレーザパルスの特定期間部分を加工に用いる第一の方向に分岐させるよう前記音響光学変調器を制御する第一の制御部と、前記特定期間ではないレーザパルスの部分を加工に用いない方向であって前記第一方向よりも分岐角度が大きい第二の方向へ分岐させるよう前記音響光学変調器を制御する第二の制御部とを備えることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
レーザパルスを発生するレーザ発振器と、当該レーザ発振器から出力されたレーザパルスを受光する音響光学変調器とを有するレーザ加工装置において、受光したレーザパルスの特定期間部分を加工に用いる第一の方向に分岐させるよう前記音響光学変調器を制御する第一の駆動信号を発生させる第一の駆動部と、前記特定期間ではないレーザパルスの部分を加工に用いない第二の方向に分岐させるよう前記音響光学変調器を制御するものであって前記第一駆動信号よりも周波数が高い第二の駆動信号を発生させる第二の駆動部とを備えることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項３】
レーザ発振器から出力されたレーザパルスを音響光学変調器で受光し、当該音響光学変調器から出力されたレーザパルスで加工を行うレーザ加工方法において、レーザパルスの特定期間部分を加工に用いる第一の方向に分岐させ、前記特定期間ではないレーザパルスの部分を加工に用いない方向であって前記第一方向よりも分岐角度が大きい第二の方向へ分岐させる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、例えばプリント基板のような被加工物にレーザを使用して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】
従来、例えば炭酸ガスレーザ発振器の如きガスレーザ発振器を用いたレーザ加工装置においては、レーザ発振器から出力されたレーザパルスのスイッチングに、超音波による回折格子を発生させるゲルマニウム等の結晶体を用いた音響光学変調器（以下ＡＯＭと略す）が用いられている。
【０００３】
図５は、従来のレーザ加工装置を説明するためのブロック図、図６は図５に示したレーザ加工装置の各部における信号等のタイミングチャートである。
図５において、１はレーザパルスＬ０を発生するレーザ発振器、２はレーザ発振器１から出力されたレーザパルスＬ０の分岐動作を行うことができるＡＯＭ、３はＡＯＭ２の動作を制御するＡＯＭ駆動部、５はＡＯＭ２から加工方向に分岐されたレーザパルスＬ１をプリント基板の如き被加工物６に照射する光学系である。７はＡＯＭ２から非加工方向に分岐されたレーザパルスＬ２を吸収するダンパである。
【０００４】
９は装置全体の動作を制御する、例えばプログラム制御の処理装置によって実現  される全体制御部で、レーザ発振器１の発振を制御するレーザ発振指令信号Ｓ０、ＡＯＭ駆動部３の動作を制御するＡＯＭ駆動制御信号Ｓ１を出力する。レーザ発振指令信号Ｓ０は、レーザパルスＬ０を発生させるようレーザ発振器１を制御する信号である。ＡＯＭ駆動制御信号Ｓ１は、レーザ発振指令信号Ｓ０が立上がってから期間Ｔ１後に立上がって期間Ｔ２継続するもので、ＡＯＭ駆動部３から周波数が４０ＭＨｚのＲＦ信号であるＡＯＭ駆動信号Ｄ１をＴ２の期間発生させるようＡＯＭ駆動部３を制御する信号である。
【０００５】
ＡＯＭ２は、ＡＯＭ駆動信号Ｄ１が与えられるＴ２の期間、レーザ発振器１から出力されたレーザパルスＬ０を光学系５の方向へ分岐させる。すなわち１次光のレーザパルスＬ２となって加工に利用させる。またＡＯＭ２は、それ以外の期間では、レーザ発振器１から出力されたレーザパルスＬ０をそのままダンパ７の方向へ進行させる。すなわち０次光のレーザパルスＬ１となってダンパ７に吸収させる。
なおＬｐは、ＡＯＭ２の特性上、Ｔ２の期間において、全てのレーザパルスＬ０が光学系５の方向へ分岐されることはなく、若干漏れて、０次光のレーザパルスＬ１となる部分を示す。
【０００６】
上記ＡＯＭ２の結晶体として、例えば通常用いられるゲルマニウムを用いた場合、レーザパルスが結晶内部を通過する際に光吸収による発熱が発生し、レーザパルスに対してレンズとしての作用（熱レンズ効果）を起こす。この熱レンズ作用は結晶体内部の温度分布によって影響される。
【０００７】
図４はＡＯＭ２の温度分布を説明するための図で、Ｍ２はＡＯＭ２が温度上昇する場合の温度分布を示す温度曲線である。０次方向のレーザパルスＬ１だけによる温度曲線Ｍ２１と１次光であるレーザパルスＬ２だけによる温度曲線Ｍ２２をそれぞれ破線で示す。
ＡＯＭ２の温度分布は、温度曲線Ｍ２１とＭ２２が合成された温度曲線Ｍ２のようになり、レーザパルスを加工に使用する１次光の方向での片側が中心から離れるに従って温度が急激に下がり、熱勾配が大きくなり、熱分布が左右対称にならない。これがため、ビーム形状が変形し、加工品質が悪くなる欠点がある。
【０００８】
特許文献１には、レーザ発振器からのレーザの平均出力を略一定にすることで、ＡＯＭの熱レンズ作用を小さくする技術が開示されているが、上記熱勾配の問題については言及されておらず、熱レンズ作用の抑制が不充分である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開2004-358507号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで本発明は、レーザ加工において、ＡＯＭでの熱勾配の問題を改善することにより、ＡＯＭの熱レンズ作用を抑制し、加工品質を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、請求項１に記載のレーザ加工装置においては、レーザパルスを発生するレーザ発振器と、当該レーザ発振器から出力されたレーザパルスを受光する音響光学変調器とを有するレーザ加工装置において、受光したレーザパルスの特定期間部分を加工に用いる第一の方向に分岐させるよう前記音響光学変調器を制御する第一の制御部と、前記特定期間ではないレーザパルスの部分を加工に用いない方向であって前記第一方向よりも分岐角度が大きい第二の方向へ分岐させるよう前記音響光学変調器を制御する第二の制御部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
また請求項２に記載のレーザ加工装置においては、レーザパルスを発生するレーザ発振器と、当該レーザ発振器から出力されたレーザパルスを受光する音響光学変調器とを有するレーザ加工装置において、受光したレーザパルスの特定期間部分を加工に用いる第一の方向に分岐させるよう前記音響光学変調器を制御する第一の駆動信号を発生させる第一の駆動部と、前記特定期間ではないレーザパルスの部分を加工に用いない第二の方向に分岐させるよう前記音響光学変調器を制御するものであって前記第一駆動信号よりも周波数が高い第二の駆動信号を発生させる第二の駆動部とを備えることを特徴とする。
【００１３】
また請求項３に記載のレーザ加工方法においては、レーザ発振器から出力されたレーザパルスを音響光学変調器で受光し、当該音響光学変調器から出力されたレーザパルスで加工を行うレーザ加工方法において、レーザパルスの特定期間部分を加工に用いる第一の方向に分岐させ、前記特定期間ではないレーザパルスの部分を加工に用いない方向であって前記第一方向よりも分岐角度が大きい第二の方向へ分岐させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、レーザ加工において、ＡＯＭでの熱勾配の問題を改善することにより、ＡＯＭの熱レンズ作用を抑制し、加工品質を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施例となるレーザ加工装置の各部における信号等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加工装置のブロック図である。
【図３】図１におけるＡＯＭの温度分布を説明するための図である。
【図４】図５におけるＡＯＭの温度分布を説明するための図である。
【図５】従来のレーザ加工装置のブロック図である。
【図６】図５に示した従来のレーザ加工装置の各部における信号等のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１６】
本発明の一実施例について説明する。
図２は、本発明の一実施例となるレーザ加工装置のブロック図、図１は図２に示したレーザ加工装置の各部における信号等のタイミングチャートである。
図１、２において、図５、６と同じ番号、記号のものは同じものであり、同じ機能部分についての説明を省略する。４はＡＯＭ２の動作を制御するＡＯＭ駆動部、８はそれぞれＡＯＭ２から非加工方向に分岐されたレーザパルスＬ３を吸収するダンパである。
【００１７】
全体制御部９は、ＡＯＭ駆動部３の動作を制御するＡＯＭ駆動制御信号Ｓ１に加えて、ＡＯＭ駆動部４の動作を制御するＡＯＭ駆動制御信号Ｓ２を出力する。ＡＯＭ駆動制御信号Ｓ２は、レーザ発振指令信号Ｓ０が立上がるのと同時に期間Ｔ１継続し、その後再び期間Ｔ２後に立上がってＴ３の期間継続するもので、ＡＯＭ駆動部４から周波数が６０ＭＨｚのＲＦ信号であるＡＯＭ駆動信号Ｄ２をＴ１とＴ３の期間発生させるようＡＯＭ駆動部４を制御する信号である。
【００１８】
ＡＯＭ２は、Ｔ２の期間における動作は従来技術と同じであるが、ＲＦ周波数が高い方の６０ＭＨｚのＡＯＭ駆動信号Ｄ２が与えられるＴ１とＴ３の期間、レーザ発振器１から出力されたレーザパルスＬ０を加工を行う方向である光学系５の方向よりもさらに分岐角度が大きい方向へ分岐させる。すなわち第２の１次光であるレーザパルスＬ３となってダンパ８に吸収させる。
なおＬｍとＬｎは、Ｌｐと同様、それぞれＴ１、Ｔ３の期間において、全てのレーザパルスＬ０が第２の１次光の方向へ分岐されることはなく、若干漏れて、０次光のレーザパルスＬ１となる部分を示す。
【００１９】
図３は、図１におけるＡＯＭ２の温度分布を説明するための図で、Ｍ１はＡＯＭ２が温度上昇する場合の温度分布を示す温度曲線である。０次方向のレーザパルスＬ１だけによる温度曲線Ｍ１１と第１の１次光であるレーザパルスＬ２だけによる温度曲線Ｍ１２と第２の１次光であるレーザパルスＬ３だけによる温度曲線Ｍ１３をそれぞれ破線で示す。
ＡＯＭ２の温度分布は、温度曲線Ｍ１１とＭ１２とＭ１３が合成されて温度曲線Ｍ１のようになり、レーザパルスを加工に使用する第１の１次光の方向の両側での熱勾配が緩和し、熱分布をほぼ左右対称にすることが可能となる。この結果、ビーム形状が変形するのを抑制することができ、加工品質を向上させることができる。
【００２０】
ここで、期間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３であるが、その長さはレーザパルスＬ１〜Ｌ３のエネルギーが互いに等しくなるように設定した方が、レーザパルスを加工に使用する１次方向の両側での熱勾配が緩和される訳だが、必ずしも等しくなくても良く、レーザパルスを加工に使用する１次方向の両側での熱勾配が緩和される範囲で、レーザ発振器１が発生するレーザパルスＬ０の波形、パルス幅、エネルギー等に基づき、その長さを適宜調整すれば良い。
【００２１】
なお、以上の実施形態において、ＡＯＭ駆動部３と４は、それぞれ４０ＭＨｚ、６０ＭＨｚのＲＦ信号を発生させたが、この周波数に限定されず、加工側より高い周波数の駆動信号を供給するＡＯＭ駆動手段が付加されれば良い。
【符号の説明】
【００２２】
１：レーザ発振器  ２：ＡＯＭ  ３、４：ＡＯＭ制御部  ５：光学系
６：被加工物  ７、８：ダンパ  ９：全体制御部  
Ｓ０：レーザ発振指令信号  Ｓ１、Ｓ２：ＡＯＭ駆動制御信号
Ｄ１、Ｄ２：ＡＯＭ駆動信号  Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３：レーザパルス
Ｍ１、Ｍ１１、Ｍ１２、Ｍ１３、Ｍ２、Ｍ２１、Ｍ２２：温度曲線
【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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