(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレーザーダイオードを直線上に列設してなるＬＤバーアレイからライン状に出射されるファーストアクシスのレーザー光をラインコリメートレンズによってコリメートし、このコリメートされたレーザー光をライン集光レンズによって集光して所定の集光位置にライン状集光スポットを形成し、ライン状集光スポット及び／又は前記集光位置に配置された被加工物をライン方向に移動させて前記被加工物の表面にライン状のパターンを形成することを特徴とするレーザーラインパターンニング方法。
【請求項２】
ファーストアクシス光の発光幅ｄ１（μｍ）と、ラインコリメートレンズの焦点距離ｆ１（ｍｍ）と、ライン集光レンズの焦点距離ｆ２（ｍｍ）と、集光位置のライン状スポットの幅ｄ２（ｍｍ）及び長さＬ２との間に、ｄ２＝ｆ２／ｆ１×ｄ１及びＬ２≧１０×ｄ２の関係が成立するようにした請求項１記載のレーザーラインパターンニング方法。
【請求項３】
ラインコリメートレンズとライン集光レンズとの間に所定幅のスリットを配した請求項１又は２記載のレーザーラインパターンニング方法。
【請求項４】
ラインコリメートレンズとライン集光レンズとの間にライン状にビームウェストを形成し、このビームウェスト部位に所定幅のスリットを配した請求項１〜３いずれか一項に記載のレーザーラインパターンニング方法。
【請求項５】
複数のレーザーダイオードを直線上に列設してなるＬＤバーアレイからライン状に出射されるファーストアクシスのレーザー光をラインコリメートレンズによってコリメートし、扇形カライドレンズによってライン状レーザー光をその長さ方向に集光し、この扇形カライドレンズからの出射光をライン集光レンズによって集光して所定の集光位置にライン状集光スポットを形成し、ライン状集光スポット及び／又は集光位置に配置された被加工物をライン方向に移動させて前記被加工物の表面にライン状のパターンを形成することを特徴とするレーザーラインパターンニング方法。
【請求項６】
ラインコリメートレンズと扇形カライドレンズとの間に、その曲率を選択したシリンドリカルレンズを位置変化可能に配設した請求項５記載のレーザーラインパターンニング方法。
【請求項７】
ラインコリメートレンズ及びライン集光レンズが、焦点収差が発生しないように形成された非球面レンズもしくは焦点収差が発生しないように屈折率分布を調整した円形又は半円形断面のファイバーレンズで構成されてなる請求項１〜５いずれか一項に記載のレーザーラインパターンニング方法。
【請求項８】
複数のレーザーダイオードを直線上に列設してなるＬＤバーアレイを複数個積み重ね、各ＬＤバーアレイからライン状に出射されるファーストアクシス光をそれぞれラインコリメートレンズによってコリメートし、複数のコリメートされたレーザー光をライン集光レンズによって集光して、所定の集光位置に所定幅と所定長さのライン状集光スポットを形成し、ライン状集光スポット及び／又は前記集光位置に配置された被加工物をライン方向に移動させ、前記被加工物の表面にライン状のパターンを形成することを特徴とするレーザーラインパターンニング方法。
【請求項９】
複数のラインコリメートレンズが、それぞれ円形断面の直径方向両側を平面カットするＨカットに形成されてなり、カット面を対向させて積み重ね、Ｈカットの高さ調整もしくはカット面間に薄板状に形成された薄板レンズを挟んで各ラインコリメートレンズの位置を調整できるようにした請求項８記載のレーザーラインパターンニング方法。
【請求項１０】
ライン集光レンズが、焦点収差の大きなファイバーレンズもしくは屈折率分布が異なる二重コアで形成したファイバーレンズで形成されてなる請求項８又は９記載のレーザーラインパターンニング方法。
【請求項１１】
ライン集光レンズが、屈折率分布を中心から外側に連続的に変化させたファイバーレンズで形成されてなる請求項８又は９記載のレーザーラインパターンニング方法。
【請求項１２】
複数のＬＤバーアレイから出射された複数のレーザー光がライン状集光スポットの幅方向に並列して台形状の強度分布となるように、各ラインコリメートレンズの位置を調整する請求項８〜１１いずれか一項に記載のレーザーラインパターンニング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ライン状に集光させたレーザー光により被加工物をライン切断やラインスクライビング等に加工するもので、特に、太陽電池やＰＤＰ、半導体ウエハに均質な加工幅にライン加工するのに適したレーザーラインパターンニング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池やＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）、半導体ウエハ等では、ライン状の切断や溝形成にレーザー加工が用いられる。このレーザー加工には、図１２に示すように、レーザー発生源５０から出射された円形断面のレーザー光をビームエキスパンダ５１によって拡大し、長方形開口部を形成したマスク５２によって矩形断面のレーザー光を得て、これを集光レンズ５３によって集光した矩形集光スポットで被加工物５４を照射し、被加工物５４を移動させることによりライン状の加工がなされている。また、ワイヤ等の切断には、円形断面のレーザー光を集光して、この集光スポットによってワイヤの直径方向の移動によりワイヤ切断がなされている。
【０００３】
矩形断面のレーザー光を前記マスク５２を用いることなく得る手段として、複数のレーザーダイオードを直線上に並列配置したＬＤアレイから出射される複数のレーザー光を集光してライン状の集光スポットを得て、バーコードを形成するのに用いられるものが知られており（特願平８−３１５９７９号公報）、図１３に示すように、ＬＤアレイ６０から出射されるレーザー光を３種のシリンドリカルレンズ６１、６２、６３によって集光し、バーコードパターンの加工に必要なライン状スポットを得ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
円形断面のレーザー光は、中心部にエネルギー密度が集中しているシングルモードか、複数のピーク強度部分が存在するマルチモードであるため、均質なエネルギー密度を得るには、レーザー光をビームエキスパンドしてマスクによって多くの光をカットするか、複雑な均質化光学系を構成する必要があった。また、ライン加工するために、レーザー光を連続光やロングパルス光として照射すると、被加工物に熱的影響が発生して熱変形やダレ、ひけ等が生じ、レーザー加工の加工品質が低下するため、Ｑスイッチを用いてパルス幅を数μ秒以下にする必要があるが、ショット毎のピークパワーが変動して形成するパターンの深さや幅が一定に形成されない問題点があった。また、円形断面のレーザー光によるワイヤ切断では切断面を平面カットすることが困難で、エアジェットの併用によって平面カットを得ようとしても、エアジェットにより飛散した溶融物が付着したり、急激な温度低下によるこびりつきが生じる等の問題点があった。
【０００５】
また、図１３に示したようなＬＤアレイ６０を用いたライン状スポットの形成では、三次元的な調整が必要であり、エネルギー密度を均質化させるための調整が困難であった。また、１つのＬＤアレイ６０の発光パワーでは金属加工においてエネルギー不足となる可能性が高い課題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の課題に鑑みて創案されたもので、レーザー光照射によりライン状のパターンを正確に且つ効率的に加工することができ、金属加工にも適用できる高エネルギーを得ることも可能にしたレーザーラインパターンニング方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【０００８】
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願の第１発明に係るレーザーラインパターンニング方法は、複数のレーザーダイオードを直線上に列設してなるＬＤバーアレイからライン状に出射されるファーストアクシス光をラインコリメートレンズによってコリメートし、このコリメートされたレーザー光をライン集光レンズによって集光して所定の集光位置にライン状集光スポットを形成し、ライン状集光スポット及び／又は前記集光位置に配置された被加工物のライン方向への移動により前記被加工物の表面にライン状のパターンを形成することを特徴とするもので、ＬＤバーアレイから出射されたレーザー光をコリメートした後、ライン集光レンズにより集光するので、ライン集光レンズの回折限界までの細いライン状集光スポットに形成することができ、微細なライン加工に好適となる。
【００１０】
上記構成において、ファーストアクシス光の発光幅ｄ１（μｍ）と、ラインコリメートレンズの焦点距離ｆ１（ｍｍ）と、ライン集光レンズの焦点距離ｆ２（ｍｍ）と、集光位置のライン状スポットの幅ｄ２（ｍｍ）及び長さＬ２（ｍｍ）との間に、ｄ２＝ｆ２／ｆ１×ｄ１及びＬ２≧１０×ｄ２の関係が成立するように構成することにより、所要幅のラインパターンニングを行うことができる。
【００１１】
また、ラインコリメートレンズとライン集光レンズとの間に所定幅のスリットを配して構成することにより、ライン状集光スポットの輪郭が明確となり、シャープなラインパターンニングを行うことができる。
【００１２】
また、ラインコリメートレンズとライン集光レンズとの間にライン状にビームウェストを形成し、このビームウェスト部位に所定幅のスリットを配して構成することにより、レーザー光のロスを少なくして輪郭の明確なライン状集光スポットを形成することができる。
【００１３】
また、本願の第２発明に係るレーザーラインパターンニング方法は、複数のレーザーダイオードを直線上に列設してなるＬＤバーアレイからライン状に出射されるファーストアクシス光をラインコリメートレンズによってコリメートし、扇形カライドレンズによってライン状レーザー光をその長さ方向に集光し、この扇形カライドレンズからの出射光をライン集光レンズによって集光して、所定の集光位置にライン状集光スポットを形成し、ライン状集光スポット及び／又は前記集光位置に配置された被加工物のライン方向への移動により前記被加工物の表面にライン状のパターンを形成することを特徴とするもので、扇形カライドによりライン状集光スポットの長さ方向の強度分布密度が均質化されると同時に集光密度が増加するので、分子間結合の強い被加工物に対するラインパターンニングも可能となる。また、ライン状集光スポットの長さ方向の端の輪郭が明確になるので、ミシン目状にラインパターンニングする場合にも利用できる。
【００１４】
上記構成において、ラインコリメートレンズと扇形カライドレンズとの間に、その曲率を選択したシリンドリカルレンズを位置変化可能に配設して構成することにより、シリンドリカルレンズの曲率やその位置の変化によりライン状集光スポットの強度分布密度の均質化を図ることができる。
【００１５】
また、ラインコリメートレンズ及びライン集光レンズは、焦点収差が発生しないように形成された非球面レンズもしくは焦点収差が発生しないように屈折率分布を調整した円形又は半円形断面のファイバーレンズで構成することにより、ライン状集光スポットの輪郭を明確にすることができる。
【００１６】
また、本願の第３発明に係るレーザーラインパターンニング方法は、複数のレーザーダイオードを直線上に列設してなるＬＤバーアレイを複数個積み重ね、各ＬＤバーアレイから出射されるファーストアクシス光をそれぞれラインコリメートレンズによってコリメートし、複数のコリメートされたレーザー光をライン集光レンズによって集光して、所定の集光位置で所定幅と所定長さのライン状集光スポットを形成し、ライン状集光スポット及び／又は前記集光位置に配置された被加工物をライン方向に移動させ、前記被加工物の表面にライン状のパターンを形成することを特徴とするもので、複数のＬＤバーアレイからのレーザー光を集光するので、照射強度が大きいレーザー光を得ることも、ライン状集光スポットの幅を広く得ることもできる。
【００１７】
上記構成において、複数のラインコリメートレンズが、円形断面の直径方向両側を平面カットするＨカットに形成されてなり、Ｈカットの高さ調整もしくはラインコリメートレンズ間に薄板状に形成された薄板レンズを挟んでライン状集光スポットの幅方向の強度分布を均一に調整するように構成することにより、各ＬＤバーアレイから出射されるレーザー光の集光を調整することができる。
【００１８】
また、ライン集光レンズは、焦点収差の大きなファイバーレンズもしくは屈折率分布が異なる二重コアで形成したファイバーレンズで形成することにより、ライン状集光スポットの強度分布密度を均質化することができる。
【００１９】
また、ライン集光レンズが、屈折率分布を中心から外側に連続的に変化させたファイバーレンズで形成することによっても、ライン状集光スポットの強度分布密度を均質化することができる。
【００２０】
また、複数のＬＤバーアレイから出射された複数のレーザー光がライン状集光スポットの幅方向に並列して台形状の強度分布となるように、各ラインコリメートレンズの位置を調整することにより、ライン状集光スポットの幅を広くすることができ、幅の広いラインパターンニングに好適となる。
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００３２】
図１は、第１の実施形態に係るラインパターンニング方法の構成を示すもので、膜厚が数千Å程度のＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）膜が形成された平板にレーザー照射し、ライン状に所要深さの溝を形成して所要幅のライン状にＩＴＯ膜を切除することができるように構成されたものである。
【００３３】
図１において、第１の実施形態に係るラインパターニング装置は、レーザー光照射部１と、被加工物である平板２０をライン形成方向に定速移動させる移動手段（図示せず）とを備えて構成されている。レーザー光照射部１は、ＬＤバーアレイ２を上下一対のＬＤ電極５、５で挟み込み、このＬＤ電極５、５に接続されたパルス発生制御器４から供給されるパルス電流によりＬＤバーアレイ２を発光させる。ＬＤバーアレイ２は、１〜２μｍ×１００μｍの発光面から平均出力０．５〜５Ｗ、波長６００〜９５０ｎｍのレーザー光を発振するレーザーダイオードチップを直線上に１０〜１００個並列配置したもので、ＬＤバーアレイ２として平均出力１００Ｗ、幅方向（図示ｚ方向）に１〜２μｍ、長さ方向（図示ｘ方向）に０．１〜１０ｍｍの発光面を形成することができるように構成されたものである。
【００３４】
ＬＤバーアレイ２の発光面側にはシリンドリカルレンズ（集光レンズ）８が配設され、ＬＤバーアレイ２から出射されたファーストアクシスのレーザー光を集光する。このシリンドリカルレンズ８の平面部は、ＬＤバーアレイ２の発光面と面一に形成されたＬＤ電極５、５の凹部に嵌合する凸部が形成され、発光面及びＬＤ電極５、５に密着するように取り付けられている。ＬＤ電極５、５は、熱容量が大きく放熱性に優れた状態にしてレーザー照射部１の筐体内に配置されているので、ＬＤバーアレイ２及びシリンドリカルレンズ８の熱は、ＬＤ電極５、５に伝導して効率よく放熱される。
【００３５】
パルス発生制御器４は、所定の周波数において、図２に示すように、ＬＤバーアレイ２の定格連続電流Ｉ１の８倍の電流Ｉ２を２００ｎｓのパルス電流としてＬＤバーアレイ２に供給し、ＬＤバーアレイ２を平均出力の１０倍に相当する１ＫＷで単発光させる。ＬＤバーアレイ２には過電流が供給されることになるが、短パルス電流であるためＬＤバーアレイ２の破壊耐力を大きくすることができる。過電流による破壊耐力（許容最大ピーク出力）は、図３に示すように、パルス幅が小さいほど熱的影響が少なくなるため増加し、１マイクロ秒以下では、１／１０に短パルス化することにより、許容最大ピーク出力が２〜３倍になる。この特性を利用することにより、定格の数１０倍のピークパワーで長時間安定して動作させることができる。
【００３６】
上記構成により、ＬＤバーアレイ２から出射されたファーストアクシスのレーザー光はシリンドリカルレンズ８によって集光され、平板２０の表面上でのライン状集光スポット１０の幅ｄが得られるようにすると、平板２０にはＬＤバーアレイ２のｘ軸方向の長さＬ、ｚ軸方向の幅ｄのライン状集光スポット１０でレーザー光が照射され、平板２０を図示しない移動手段によりｘ軸方向に移動させると、平板２０には幅ｄでラインパターンを加工することができる。尚、ラインパターンの加工は平板２０側を固定して、レーザー照射部１をｘ軸方向に移動させる、もしくは、両者をｘ軸方向に相対移動させることによっても、同様にラインパターンを加工できることは言うまでもない。
【００３７】
図４は、第２の実施形態に係るレーザーラインパターンニング方法の構成を示すもので、ライン状集光スポット１０の幅方向の集光性とシャープネスの向上を図ったものである。尚、ＬＤバーアレイ２は、図１に示した構成と同様に一対のＬＤ電極５、５によって挟まれた状態にして、電力供給と放熱とが得られるように構成されているが、図示は省略している。
【００３８】
図４において、ＬＤバーアレイ２から出射されたファーストアクシス光をラインコリメートレンズ３によってコリメートし、ライン集光レンズ６によって平板２０上に集光することによって、平板２０上に幅ｄ２、長さＬ２のライン状集光スポット１０でレーザー光が照射され、平板２０を図示ｘ軸方向に移動させることによって平板２０にラインパターンを加工することができる。この構成では、ラインコリメートレンズ３によってコリメートされたレーザー光をライン集光レンズ６によって集光するので、ライン状集光スポット１０の幅ｄ２はライン集光レンズ６の回折限界まで細く集光することが可能である。各構成要素の設定は、ＬＤバーアレイ２の発光幅ｄ１＝２μｍのとき、ラインコリメートレンズ３の焦点距離ｆ１＝２ｍｍ、ライン集光レンズ６の焦点距離ｆ２＝１０ｍｍとすると、ライン状集光スポット１０の幅ｄ２は、ｄ２＝ｆ２／ｆ１×ｄ１として計算でき、ｄ２＝１０／２×２＝１０μｍとなる。また、ライン状集光スポット１０の長さＬ２は、ＬＤバーアレイ２の発光長さに決定されるので、Ｌ２≧１０×ｄ１となるように発光長さのＬＤバーアレイ２を選択する。
【００３９】
また、図示するように、ラインコリメートレンズ３とライン集光レンズ６との間の光路中に、ｘ軸方向に伸びる所定幅のスリット７ａを有するスリット板７を配設することにより、ライン状集光スポット１０の輪郭をシャープにすることができ、ラインパターン加工の加工精度を向上させることができる。
【００４０】
また、図５に示すように、ラインコリメートレンズ３に代えて焦点距離の短い短焦点ファイバーレンズ９を配設し、ＬＤバーアレイ２から出射されたファーストアクシス光をライン集光して空間に結像させ、このビームウェスト部分にｘ軸方向のスリット７ａを有するスリット板７を配置することによってライン状集光スポット１０の輪郭をシャープにすることができ、図４に示した構成におけるスリット７ａによるレーザー光の損失を少なくすることができる。
【００４１】
図６は、第３の実施形態に係るレーザーラインパターンニング方法の構成を示すもので、ライン状集光スポット１１のエネルギー密度を向上させると共に、強度分布密度の均質化の向上を図ったものである。尚、ＬＤバーアレイ２は、図１に示した構成と同様に一対のＬＤ電極５、５によって挟まれた状態にして、電力供給と放熱とが得られるように構成されているが、図示は省略している。
【００４２】
図６において、ＬＤバーアレイ２から出射されたファーストアクシス光をラインコリメートレンズ３によってコリメートし、レーザー光を扇形カライドレンズ１６によってライン方向（図示ｘ軸方向）に集光し、更にライン集光レンズ６によって幅方向（図示ｚ軸方向）に集光して、平板２０上にライン状集光スポット１１にしてレーザー光を照射する。平板２０を図示しない移動手段によりｘ軸方向に移動させると、平板２０をライン状にレーザー加工することができる。
【００４３】
前記扇形カライドレンズ１６は、ＬＤバーアレイ２から出射されるレーザー光のｘ軸方向の長さより大きな角度のＲ面が形成された入射端面と、この入射端面を形成するＲ面円弧の中心近傍で平面カットされた出射端面とを設けて扇形に形成されたもので、ラインコリメートレンズ３によってコリメートされて入射端面から入射されたレーザー光のライン方向（ｘ軸方向）に集光して出射端面から出射する。この扇形カライドレンズ１６により、レーザー光の強度分布密度は均質化されると同時に、集光によってエネルギー密度を向上させることができる。従って、このライン方向に均質化されたライン状集光スポット１１によってライン加工をミシン目状に形成してもライン方向に均質な加工がなされる。
【００４４】
また、ラインコリメートレンズ３と扇形カライドレンズ１６との間の光路上に、図６に仮想線で示すように、強度分布調整用シリンドリカルレンズ１７を配設し、この曲率や配設位置の調整によりライン状集光スポット１１の強度密度分布の均質化をより向上させることができる。
【００４５】
また、図６に仮想線で示すように、光路中に偏向ビームスプリッター１８を配設することにより、平板２０に照射されたレーザー光が散乱した戻り光をカットして、ＬＤバーアレイ２に戻り光が入射されるのを防止することができる。この戻り光はパターンニング状況に応じて変化するので、前記偏向ビームスプリッター１８により前記戻り光を受光素子１９に導き、この受光素子１９に検出される戻り光レベルの変化からパターンニング状況を確認することもできる。また、受光素子１９が検出する戻り光レベルが一定になるように、ライン状集光スポット１１の焦点を調整するオートフォーカス制御を行うことによって、ラインパターニングを一定の加工状態に維持することができる。
【００４６】
また、ラインコリメートレンズ３及びライン集光レンズ６は、焦点収差が発生しない非球面シリンドリカルレンズ、あるいは屈折率分布を調整して焦点収差が発生しないようにしたファイバーレンズを用いることにより、平板２０上に照射されるライン状集光スポット１１の焦点精度を向上させることができる。
【００４７】
図７は、第４の実施形態に係るラインパターンニング方法の構成を示すもので、スタックされた複数のＬＤバーアレイ２からのレーザー光を集光してラインパターンニングのエネルギー密度を増強し、あるいは幅の広いラインパターンニングを行い得るようにしたものである。
【００４８】
図７において、レーザー光発生部２１は複数のＬＤバーアレイ２をスタックして構成され、各ＬＤバーアレイ２の発光面側にはそれぞれＨカットラインコリメートレンズ２２を配設して、ＬＤバーアレイ２から出射されるファーストアクシスのレーザー光をそれぞれにコリメートする。各Ｈカットラインコリメートレンズ２２によりコリメートされた各レーザー光は、ライン集光レンズ２３によって集光され、平板２０上に図示するような強度分布密度のライン状集光スポット１２として照射される。図７（ａ）に示すように、各ＬＤバーアレイ２からのレーザー光は、平板２０上において、それぞれの強度分布のすそ野が重なり合うようにして、ｚ軸方向に台形の強度分布密度を形成したライン集光スポット１２により、幅の広いラインパターンニングを可能としている。
【００４９】
また、各ＬＤバーアレイ２からのレーザー光を同一位置に重ね合わせることにより、強いエネルギー密度による加工強度の高いレーザー光照射を行うようにすることもできる。
【００５０】
各ＬＤバーアレイ２それぞれから出射されるレーザー光の平板２０上の照射位置は、各Ｈカットラインコリメートレンズ２２の位置調整によって行うことができる。Ｈカットラインコリメートレンズ２２は、ロッドレンズを直径方向の両側を平行に平面カットして形成されたもので、その平面カット量により厚さが変化するので、厚さの変更あるいは、図７（ｃ）に示すように、レンズ間に厚さの異なるシム（薄板レンズ）２４を挟むことによって位置調整することができる。
【００５１】
上記構成において、ライン集光レンズ２３は、収差の大きいファイバーレンズもしくは屈折率分布が異なる二重コアからなるファイバーレンズを用いることにより、ライン状集光スポット１２におけるガウシアン分布のレーザー光をフラットハットの強度分布密度に強度分布補償することもできる。また、ライン集光レンズ２３に屈折率分布型ファイバーレンズを用いてライン状集光スポット１２の強度分布密度がフラットハットになるように強度分布補償することもできる。
【００５２】
図８は、第５の実施形態に係るラインパターンニング方法の構成を示すもので、ＬＤバーアレイ２から出射されるレーザー光を励起光としてＬＤ励起固体レーザーを構成したものである。
【００５３】
図８において、レーザー媒質２５は、Ｎｄ：ＹＡＧプレートの入射端面と出射端面とを平行カットし、入射端面はＹＡＧ基本波の２倍の発振波長を全反射するコーティングを施して構成されている。また、凹面シリンドリカルレンズ２６は、その凹面側にＹＡＧ基本波を全反射し、２倍の発振波長を全透過するコーティングを施し、出力ミラーとして構成されている。これらは、ＬＤバーアレイ２の発光面、ラインコリメートレンズ３、レーザー媒質２５の入射端面及び出射端面、前記凹面シリンドリカルレンズ２６の谷線は、それぞれ図示ｘ軸方向に平行になるように配設され、ＬＤバーアレイ２から出射されたファーストアクシスのレーザー光をラインコリメートレンズ３によってコリメートすると同時に集光してレーザー媒質２５の入射端面に入射させると、ライン光のレーザー発振がなされる。
【００５４】
このＬＤ励起の構成では、出力ミラーは凹面シリンドリカルレンズ２６によりライン方向に平面の共振器が構成され、ライン方向の発振による減衰は小さく、ＬＤバーアレイ２からのライン状のレーザー光はライン状のまま発振するので、効率のよいレーザー励起がなされる。この発振により励起されたレーザー光を凸レンズ２７によって集光して平板２０上にライン状集光スポット１３として照射されるので、平板２０を図示しない移動手段によってｘ軸方向に移動させることにより、平板２０にはラインパターンニングがなされる。
【００５５】
また、図８に示すように、レーザー媒質２５と凹面シリンドリカルレンズ２６からなる共振器内にＱスイッチ素子２８と、非線形結晶であるＬＢＯ結晶２９とを配置してＱ発振させることにより、ＹＡＧ基本波１．０６４μｍの１／２倍波０．５３２μｍの高ピークグリーン光発振となり、０．５３２μｍの波長に対して５０％以上の吸収率を有する銅板にラインマーキングやライントリミングするのに好適なものとなる。前記ＬＢＯ結晶２９は、発振波長に対応するコーティングを施して、２倍、３倍、４倍の高調波を生じさせることもでき、被対象物の材質による吸収波長に対応させて発生させる波長を選択することにより、被加工物の材質に対応した波長のレーザー光を照射することができる。
【００５６】
図９は、第６の実施形態に係るレーザーラインパターンニング方法の構成を示すもので、チップ型抵抗器のトリミングに適用した例を示すものである。
【００５７】
図９において、ＬＤバーアレイ２から出射されたファーストアクシスのレーザー光は、ラインコリメートレンズ３によってコリメートされてレーザー媒質３０にその入射端面から入射される。レーザー媒質３０は、Ｎｄ：ＹＶＯ４のプレートの両端を平行に端面カットし、入射端面に発振波長を全反射するコーティングを施して形成され、凹面レンズの凹面側に発振波長を部分透過するコーティングが施された出力ミラー３２と共に共振器が構成されている。レーザー媒質３０の入射端面からレーザー光が入射されることにより共振器はレーザー発振する。
【００５８】
この共振器内に図示するように、レーザー媒質３０のＮｄ：ＹＶＯ４による基本発振波長の９０％を透過するように、Ｃｒ4+：ＹＡＧの平板の厚さを調整した受動Ｑスイッチ結晶板３１を配設することにより、図１０（ａ）に示すように、共振器内に１００ｎｓのパルス幅で入射されたレーザー光は、図１０（ｂ）に示すように、数１００ｐｓのパルス幅で数１０ＫＨｚにバースト発振する。このバースト発振したレーザー光は出力ミラー３２から出射されるので、これを凸レンズによって形成された集光レンズ３３によって集光することにより、被加工物とした抵抗器３５にライン状集光スポット１４として照射される。このライン状集光スポット１４は、バースト発振による極短パルスとなるので、被加工物に熱的影響を与えることが抑制される。
【００５９】
被加工物である抵抗器３５に抵抗値測定器３６を接続して抵抗値を測定し、測定された抵抗値によりＬＤバーアレイ２にパルス電力を供給するパルス発生制御器４のゲート３４を開閉することにより、抵抗器３５のトリミングを高品質に且つ安定して行うことができる。
【００６０】
上記構成になるレーザーラインパターンニング方法は、ワイヤの切断加工に用いることもでき、図１１に示すように、２組のレーザーラインパターンニング装置３７、３７を直線上に対向配置し、各レーザーラインパターンニング装置３７、３７からのレーザー光の集光点に位置するワイヤ３８を切断することができる。ワイヤ３８を連続的に所定長さに切断するには、集光点に所定長さだけワイヤ３８を下降させ、その都度レーザー照射すると、ワイヤ３８はライン状に集光されたレーザー光で切断されるので、切断面は平坦に平面カットされる。
【００６１】
【００６２】
【発明の効果】
本願の第１発明によれば、ＬＤバーアレイから出射されたレーザー光をコリメートし、ライン集光レンズによって集光するので、ライン状集光スポットの幅をライン集光レンズの回折限界まで細く集光することが可能となり、微細なラインパターンニングを行うことができる。
【００６３】
また、本願の第２発明によれば、扇形カライドレンズによりＬＤバーアレイからのライン状のレーザー光をライン方向にも集光するので、ライン方向の強度分布が均質化されると共に強度が増強され、分子間結合の強い材質の被加工物に対しても好適にラインパターンニングを行うことができ、更に、ライン状集光スポットの両端側の輪郭が明確になるので、ミシン目状にラインパターンニングすることも可能となる。
【００６４】
また、本願の第３発明によれば、スタックした複数のＬＤバーアレイからのレーザー光をフラットハットの状態に並列させることにより、幅の広いライン状集光スポットにより幅広のラインパターンニングが可能であり、スタックした複数のＬＤバーアレイからのレーザー光を１つのラインに集光することにより、強度の高いレーザー光照射によるラインパターンニングが可能となる。
【００６５】
【００６６】
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１の実施形態に係るレーザーラインパターンニング方法の構成を示す斜視図である。
【図２】  ＬＤバーアレイの供給電流と出力との関係を示すグラフである。
【図３】  ＬＤバーアレイの供給電流パルス幅と破壊耐力との関係を示すグラフである。
【図４】  第２の実施形態に係るレーザーラインパターンニング方法の構成を示す斜視図である。
【図５】  スリット配設の変形例を示す側面図である。
【図６】  第３の実施形態に係るレーザーラインパターンニング方法の構成を示す（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【図７】  第４の実施形態に係るレーザーラインパターンニング方法の構成を示す（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）はレンズ間にシムを挟んだ状態を示す図である。
【図８】  第５の実施形態に係るレーザーラインパターンニング方法の構成を示す斜視図である。
【図９】  第６の実施形態に係るレーザーラインパターンニング方法の構成を示す斜視図である。
【図１０】  バースト発振を説明する（ａ）はＬＤバーアレイのパルス出力、（ｂ）は各パルスがバースト発振した状態を示すグラフである。
【図１１】  レーザーラインパターンニング装置によるワイヤ切断の構成を示す斜視図である。
【図１２】  従来技術によるレーザーラインパターンニング装置の斜視図である。
【図１３】  従来技術のＬＤバーアレイによるラインパターンニング装置の斜視図である。
【符号の説明】
１  レーザー照射部
２  ＬＤバーアレイ
３  ラインコリメートレンズ
５  ＬＤ電極
６、２３  ライン集光レンズ
７  スリット板
８  シリンドリカルレンズ
９  短焦点ファイバーレンズ
１０、１１、１２、１３、１４  ライン状集光スポット
１６  扇形カライドレンズ
１８  偏向ビームスプリッタ
１９  受光素子
２０  平板（被加工物）
２２  Ｈカットラインコリメートレンズ
２５、３０  レーザー媒質
２６  凹面シリンドリカルレンズ
２７  凸レンズ
２８  Ｑスイッチ素子
２９  ＬＢＯ結晶
３１  受動Ｑスイッチ結晶板
３２  出力ミラー
３３  集光レンズ
３５  抵抗器（被加工物）
３８  ワイヤ（被加工物）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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