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JP2007054853A - Laser beam machining device and machining method - Google Patents

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JP2007054853A
JP2007054853A JP2005241594A JP2005241594A JP2007054853A JP 2007054853 A JP2007054853 A JP 2007054853A JP 2005241594 A JP2005241594 A JP 2005241594A JP 2005241594 A JP2005241594 A JP 2005241594A JP 2007054853 A JP2007054853 A JP 2007054853A
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JP
Japan
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laser
pulse
laser beam
incident
lens
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Pending
Application number
JP2005241594A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Ishihara
裕 石原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Heavy Industries Ltd filed Critical Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser beam machining device where the machining quality of an object to be machined in a plane can be made almost uniform. <P>SOLUTION: A laser emitting means emits pulse laser beams in which pulse energy is changed for each laser pulse while being controlled from the outside. A stage holds the object to be machined. A beam scanner scans the pulse laser beams emitted from the laser emitting means. A lens condenses the pulse laser beams scanned by the beam scanner on the object to be machined held to the surface of the stage. A controller controls the laser emitting means and the beam scanner in such a manner that the pulse energy of the laser pulses emitted from the laser emitting means is changed on the basis of the positions of the incident points of the pulse laser beams scanned by the beam scanner. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、レーザ加工装置及び加工方法に関し、特にパルスレーザビームを走査して入射位置を移動させながら加工を行うレーザ加工装置及び加工方法に関する。   The present invention relates to a laser processing apparatus and a processing method, and more particularly, to a laser processing apparatus and a processing method for performing processing while moving an incident position by scanning a pulse laser beam.

下記の特許文献1に記載されたレーザ加工装置について説明する。レーザ発振器から出射された1つのレーザパルスから、パルス幅の短い2つのレーザパルスを切り出す。切り出されたレーザパルスの一方を、ビーム走査器に入射させ、走査されたビームをfθレンズで加工対象物上に集光させる。他方のレーザパルスも、同様にビーム走査器及びfθレンズを経由させて加工対象物上に入射させる。これにより、加工対象物の、レーザビームが入射した位置に穴を形成することができる。   The laser processing apparatus described in Patent Document 1 below will be described. Two laser pulses having a short pulse width are cut out from one laser pulse emitted from the laser oscillator. One of the cut laser pulses is made incident on a beam scanner, and the scanned beam is condensed on the object to be processed by the fθ lens. Similarly, the other laser pulse is also incident on the object to be processed via the beam scanner and the fθ lens. Thereby, a hole can be formed in the processing object at a position where the laser beam is incident.

特開2005−34859号公報JP 2005-34859 A

上記特許文献1に開示されたレーザ加工装置においては、fθレンズの持つ像面湾曲特性に起因して、加工対象物の表面におけるビームスポットの大きさが、位置によって変化する。一般的には、パルスレーザビームの通過位置がfθレンズの中心から離れるに従って、ビームスポットが大きくなる。このため、一定のパルスエネルギで加工を行うと、位置によってパルスエネルギ密度が変動してしまう。   In the laser processing apparatus disclosed in Patent Document 1, the size of the beam spot on the surface of the processing object changes depending on the position due to the field curvature characteristic of the fθ lens. In general, the beam spot becomes larger as the passing position of the pulse laser beam moves away from the center of the fθ lens. For this reason, if processing is performed with a constant pulse energy, the pulse energy density varies depending on the position.

さらに、fθレンズの透過率は、その中心から離れるに従って低下する。このため、fθレンズの外周近傍を透過したレーザビームの光強度は、中心を透過したレーザビームの光強度よりも低下する。fθレンズの透過率の変動も、位置によってパルスエネルギ密度が変動する要因になる。   Further, the transmittance of the fθ lens decreases as the distance from the center increases. For this reason, the light intensity of the laser beam transmitted near the outer periphery of the fθ lens is lower than the light intensity of the laser beam transmitted through the center. Variation in the transmittance of the fθ lens also causes the pulse energy density to vary depending on the position.

加工品質がパルスエネルギ密度に敏感に影響されるような場合には、加工対象物の表面内で均一な加工品質を得ることが困難である。
本発明の目的は、加工対象物の面内で加工品質を均一に近づけることができるレーザ加工装置及び加工方法を提供することである。
When the processing quality is sensitively influenced by the pulse energy density, it is difficult to obtain a uniform processing quality within the surface of the processing object.
An object of the present invention is to provide a laser processing apparatus and a processing method capable of bringing the processing quality close to uniform within the surface of the processing object.

本発明の一観点によれば、外部から制御されて、レーザパルスごとにパルスエネルギを変化させたパルスレーザビームを出射するレーザ出射手段と、加工対象物を保持するステージと、前記レーザ出射手段から出射されたパルスレーザビームを走査するビーム走査器と、前記ビーム走査器で走査されたパルスレーザビームを、前記ステージに保持された加工対象物上に集光させるレンズと、前記レーザ出射手段とビーム走査器とを制御する制御装置であって、前記ビーム走査器によって走査されたパルスレーザビームの入射点の位置に基づいて、前記レーザ出射手段から出射されるレーザパルスのパルスエネルギを変化させる制御装置とを有するレーザ加工装置が提供される。   According to one aspect of the present invention, a laser emitting unit that emits a pulsed laser beam that is controlled from the outside and changes pulse energy for each laser pulse, a stage that holds a workpiece, and the laser emitting unit. A beam scanner that scans the emitted pulsed laser beam, a lens that focuses the pulsed laser beam scanned by the beam scanner onto a workpiece to be held on the stage, the laser emitting means and the beam A control device for controlling a scanner, wherein the pulse energy of a laser pulse emitted from the laser emitting means is changed based on a position of an incident point of a pulse laser beam scanned by the beam scanner. Is provided.

本発明の他の観点によると、(a)パルスレーザビームを出射する工程と、(b)出射されたパルスレーザビームを加工対象物の表面の、走査可能範囲内に位置する被加工点に入射させるとともに、該パルスレーザビームを走査して入射位置を移動させながら複数の被加工点のレーザ加工を行う工程とを有し、前記工程bにおいて、前記走査可能範囲内におけるレーザパルスの入射位置に基づいて、レーザパルスのパルスエネルギを変化させるレーザ加工方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, (a) a step of emitting a pulsed laser beam, and (b) incident the emitted pulsed laser beam on a processing point located within a scannable range on the surface of the workpiece. And performing laser processing of a plurality of processing points while moving the incident position by scanning the pulsed laser beam, and in step b, the laser pulse is moved to the incident position within the scannable range. Based on this, a laser processing method for changing the pulse energy of a laser pulse is provided.

入射点の位置に基づいてパルスエネルギを変化させることにより、入射点の位置に起因したパルスエネルギ密度の変動を補正し、パルスエネルギ密度を、入射点の位置に依らず均一に近づけることができる。   By changing the pulse energy based on the position of the incident point, fluctuations in the pulse energy density due to the position of the incident point can be corrected, and the pulse energy density can be made to be uniform regardless of the position of the incident point.

図1に、本発明の実施例によるレーザ加工装置の概略図を示す。レーザ発振器1がパルスレーザビームLB1を出射する。レーザパルスの出射時期は、制御装置10からの制御信号sig2により指示される。レーザ発振器1として、例えば炭酸ガスレーザを用いることができる。なお、その他のレーザ発振器、例えばNd:YAGレーザ、エキシマレーザ等を用いることも可能である。   FIG. 1 shows a schematic diagram of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention. The laser oscillator 1 emits a pulsed laser beam LB1. The laser pulse emission timing is instructed by a control signal sig2 from the control device 10. As the laser oscillator 1, for example, a carbon dioxide laser can be used. Other laser oscillators such as Nd: YAG laser and excimer laser can also be used.

レーザ発振器1から出射されたパルスレーザビームLB1が、ビーム切出し装置2に入射する。ビーム切出し装置2は、例えば音響光学素子(AOM)で構成される。ビーム切出し装置2は、レーザビームを、後段のビームエキスパンダ3に入射させる透過状態と、ビームダンパ15に入射させる非透過状態との2つの状態のいずれかをとる。ビーム切り出し装置2が透過状態のとき、入射したパルスレーザビームLB1が透過してパルスレーザビームLB2が出射される。透過状態と非透過状態とは、制御装置2からの信号sig3により切り替えられる。   A pulsed laser beam LB1 emitted from the laser oscillator 1 enters the beam cutting device 2. The beam cutting device 2 is composed of, for example, an acousto-optic element (AOM). The beam cutting device 2 takes one of two states: a transmission state in which the laser beam is incident on the subsequent beam expander 3 and a non-transmission state in which the laser beam is incident on the beam damper 15. When the beam cutting device 2 is in the transmission state, the incident pulse laser beam LB1 is transmitted and the pulse laser beam LB2 is emitted. The transmission state and the non-transmission state are switched by a signal sig3 from the control device 2.

ビームエキスパンダ3によりビーム径を拡大されたレーザビームが、折り返しミラー4で折り返され、マスク5に入射する。マスク5には、レーザビームを透過させる貫通孔が形成されている。マスク5の貫通孔を透過したレーザビームが、ビーム走査器6に入射する。   The laser beam whose beam diameter has been expanded by the beam expander 3 is folded by the folding mirror 4 and enters the mask 5. The mask 5 has a through hole through which the laser beam is transmitted. The laser beam transmitted through the through hole of the mask 5 enters the beam scanner 6.

ビーム走査器6は、例えば2組の揺動するミラーを含むガルバノスキャナで構成されており、制御装置10からの制御信号sig1により、入射したレーザビームを2次元方向に走査する。ビーム走査器6で走査されたレーザビームが、fθレンズ7で収束され、XYステージ8に保持された加工対象物20に入射する。fθレンズ7は、マスク5の貫通孔を加工対象物20の表面に結像させる。   The beam scanner 6 is composed of, for example, a galvano scanner including two sets of oscillating mirrors, and scans an incident laser beam in a two-dimensional direction by a control signal sig1 from the control device 10. The laser beam scanned by the beam scanner 6 is converged by the fθ lens 7 and enters the workpiece 20 held on the XY stage 8. The fθ lens 7 images the through hole of the mask 5 on the surface of the processing target 20.

図2(A)に、ビーム走査器6及びfθレンズ7によりレーザビームを入射させることができる走査可能範囲の平面図を示す。走査可能範囲30は、fθレンズ7に対して相対位置が固定されている。加工対象物20の表面上において、走査可能範囲30は、例えば一辺の長さが50mmの正方形になる。この正方形の中心を原点(基準点)OとするXY直交座標系を定義する。X軸及びY軸は、走査可能範囲30の一つの辺に平行である。fθレンズ7の中心を通過したレーザビームが、原点Oに入射する。走査可能範囲30内のレーザビーム入射位置Pと原点Oとの距離をrとする。   FIG. 2A is a plan view of a scannable range in which a laser beam can be incident by the beam scanner 6 and the fθ lens 7. The relative position of the scannable range 30 with respect to the fθ lens 7 is fixed. On the surface of the workpiece 20, the scanable range 30 is a square having a side length of 50 mm, for example. An XY orthogonal coordinate system with the center of this square as the origin (reference point) O is defined. The X axis and the Y axis are parallel to one side of the scannable range 30. The laser beam that has passed through the center of the fθ lens 7 enters the origin O. Let r be the distance between the laser beam incident position P and the origin O within the scannable range 30.

図2(B)に、原点Oからビーム入射位置Pまでの距離rと、ビーム入射位置Pにおけるパルスエネルギ密度との関係を示す。横軸は、距離rを表し、縦軸はパルスエネルギ密度及びパルスエネルギを表す。fθレンズ7に入射する前のパルスレーザビームのパルスエネルギがレーザパルスごとに一定である場合のパルスエネルギ密度を、実線D1で示す。ビーム入射位置Pが原点Oから遠ざかると、fθレンズ7の透過率の低下や、ビームスポットサイズの増大等により、パルスエネルギ密度が減少する。   FIG. 2B shows the relationship between the distance r from the origin O to the beam incident position P and the pulse energy density at the beam incident position P. The horizontal axis represents distance r, and the vertical axis represents pulse energy density and pulse energy. A solid line D1 indicates the pulse energy density when the pulse energy of the pulse laser beam before entering the fθ lens 7 is constant for each laser pulse. When the beam incident position P moves away from the origin O, the pulse energy density decreases due to a decrease in the transmittance of the fθ lens 7 and an increase in the beam spot size.

実施例によるレーザ加工装置を用いてレーザ加工を行う場合の、fθレンズ7に入射する前のパルスエネルギを破線Eで示す。距離rが増加するに従って、パルスエネルギが増加する。パルスエネルギを破線Eで示すように変化させた場合のパルスエネルギ密度を実線D2で示す。距離rが増加することによるfθレンズ7の透過率の低下や、ビームスポットサイズの増大に起因するパルスエネルギ密度の低下を補うように、パルスエネルギが増加する。このため、パルスエネルギ密度は距離rが変化してもほぼ一定になる。   The pulse energy before entering the fθ lens 7 when performing laser processing using the laser processing apparatus according to the embodiment is indicated by a broken line E. As the distance r increases, the pulse energy increases. The pulse energy density when the pulse energy is changed as indicated by a broken line E is indicated by a solid line D2. The pulse energy increases so as to compensate for the decrease in the transmittance of the fθ lens 7 due to the increase in the distance r and the decrease in the pulse energy density due to the increase in the beam spot size. For this reason, the pulse energy density is substantially constant even if the distance r changes.

図3を参照して、図1に示したレーザ加工装置の動作について説明する。時刻t11からt12までの間に、制御装置10からビーム走査器6に、ビーム入射位置を指示するための制御信号sig1が送信される。制御信号sig1には、レーザビームの入射位置を指示する位置情報が含まれる。ビーム走査器6は、制御信号sig1を受信すると、制御信号sig1で指示された位置にレーザビームが入射するように、揺動するミラーの姿勢を変化させる。姿勢の変化が完了すると、制御装置10に完了信号を送信する。 The operation of the laser processing apparatus shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. Between time t 11 and t 12 , the control device 10 transmits a control signal sig 1 for instructing the beam incident position to the beam scanner 6. The control signal sig1 includes position information indicating the incident position of the laser beam. When receiving the control signal sig1, the beam scanner 6 changes the posture of the swinging mirror so that the laser beam is incident on the position designated by the control signal sig1. When the posture change is completed, a completion signal is transmitted to the control device 10.

制御装置10は、ビーム走査器6から完了信号を受信した後の時刻t13からt17の間、レーザ発振器1に対して発振指令信号sig2を送信する。レーザ発振器1は、発振指令信号sig2を受信している期間、パルスレーザビームLB1を出射する。パルスレーザビームLB1の光強度は、時刻t13から上昇し始め、時刻t14でほぼ定常状態に達する。また、時刻t17で光強度が低下し始め、時刻t18で0になる。 Controller 10 from the time t 13 after receiving a completion signal from the beam scanner 6 t 17, and transmits the oscillation command signal sig2 to the laser oscillator 1. The laser oscillator 1 emits a pulsed laser beam LB1 while receiving the oscillation command signal sig2. The light intensity of the pulsed laser beam LB1 is started to increase from the time t 13, reaches a substantially steady state at time t 14. Further, begins to decrease the light intensity at time t 17, at time t 18 becomes zero.

パルスレーザビームLB1の光強度が定常状態になっている時刻t14から時刻t17までの期間に含まれる時刻t15から時刻t16までの間に、制御装置10がビーム切出し装置2に制御信号sig3を送信する。ビーム切出し装置2は、制御信号sig3が送信されている期間、透過状態になる。このため、時刻t15からt16までの間だけ、パルスレーザビームLB2が出力される。 During the period from the time t 15 where the light intensity of the pulsed laser beam LB1 is included in the period from the time t 14 which is a steady state until the time t 17 to time t 16, control signal control device 10 to the beam cut device 2 Send sig3. The beam cutting device 2 is in a transmission state during the period when the control signal sig3 is transmitted. Therefore, only during the period from time t 15 to t 16, the pulse laser beam LB2 is output.

ビーム切出し装置2を透過状態にする期間の長さを変化させることにより、パルスレーザビームLB2のパルス幅を変化させることができる。レーザ発振器1から出射されたパルスレーザビームLB1のピークパワーは一定である。このため、パルスレーザビームLB2のピークパワーも一定になる。パルス幅を変化させることにより、パルスレーザビームLB2のパルスエネルギを変化させることができる。   By changing the length of the period during which the beam cutting device 2 is in the transmission state, the pulse width of the pulse laser beam LB2 can be changed. The peak power of the pulse laser beam LB1 emitted from the laser oscillator 1 is constant. For this reason, the peak power of the pulse laser beam LB2 is also constant. By changing the pulse width, the pulse energy of the pulse laser beam LB2 can be changed.

パルスレーザビームLB1の光強度が時刻t18で0になると、制御装置10は、時刻t21からt22の間に、次にレーザビームを入射させるべき位置を指令する信号sig1をビーム走査器6に送信する。その後の時刻t23からt28までの基本動作は、時刻t13から時刻t18までの動作と同一である。なお、パルスレーザビームLB2のパルス幅に相当する時刻t25からt26までの長さは、レーザビームの入射位置に応じて所望の値に制御される。 When the light intensity of the pulsed laser beam LB1 is 0 at time t 18, the control unit 10, the period from time t 21 of t 22, a signal sig1 to command next position to be incident laser beam beam scanner 6 Send to. The basic operation of the subsequent time t 23 to t 28 is the same as the operation from the time t 13 to the time t 18. Note that the length from the time t 25 to t 26 corresponding to the pulse width of the pulse laser beam LB2 is controlled to a desired value according to the incident position of the laser beam.

図2(A)及び図2(B)に戻って説明を続ける。原点Oからレーザビームの入射位置Pまでの距離rが長くなるに従って、パルスレーザビームLB2のパルス幅を長くすることにより、図2(B)の破線Eで示すように、距離rが増加するに従ってパルスエネルギを増大させることができる。   Returning to FIG. 2A and FIG. 2B, the description will be continued. As the distance r from the origin O to the incident position P of the laser beam becomes longer, the pulse width of the pulse laser beam LB2 is increased, and as shown by the broken line E in FIG. The pulse energy can be increased.

例えば、レーザビームの入射位置が原点Oになるようにビーム走査器6が制御されているときに、制御装置10は、パルスレーザビームLB2のパルス幅がある基準値になるようにビーム切出し装置2を制御する。レーザビームの入射位置が原点Oとは異なるとき、原点Oから、レーザビームの入射位置Pまでの距離rに依存してパルス幅を長くする。これにより、加工対象物20の表面におけるパルスエネルギ密度を、原点Oに入射するときのパルスエネルギ密度に近づけることができる。   For example, when the beam scanner 6 is controlled so that the incident position of the laser beam becomes the origin O, the control device 10 causes the beam cutting device 2 so that the pulse width of the pulse laser beam LB2 becomes a certain reference value. To control. When the incident position of the laser beam is different from the origin O, the pulse width is increased depending on the distance r from the origin O to the incident position P of the laser beam. Thereby, the pulse energy density on the surface of the workpiece 20 can be brought close to the pulse energy density when entering the origin O.

上記実施例では、加工対象物20の表面における光強度及びビームスポットサイズが、原点Oからの距離rに依存する場合を示した。より一般的に、光強度及びビームスポットサイズがレーザビームの入射位置に依存する場合にも、パルスレーザビームLB2のパルス幅を、入射位置に基づいて変化させることにより、パルスエネルギ密度を入射位置に依らず均一に近づけることができる。   In the said Example, the case where the light intensity and beam spot size in the surface of the workpiece 20 depend on the distance r from the origin O was shown. More generally, even when the light intensity and the beam spot size depend on the incident position of the laser beam, the pulse energy density is changed to the incident position by changing the pulse width of the pulse laser beam LB2 based on the incident position. Regardless, it can be approached uniformly.

図4(A)及び図4(B)を参照して、上記実施例によるレーザ加工装置を用いてレーザ加工を行う一例を説明する。
図4(A)に加工対象物20の部分断面図を示す。加工対象物20は、厚さ0.2mmの塩化ビニルフィルムである。レーザビームが入射した位置にほぼ円形の開口部を有するスルーホール21が形成される。レーザビームが入射する側の表面におけるスルーホール21の直径(トップ径)をDとし、反対側の表面における直径(ボトム径)をDとする。通常、トップ径Dがボトム径Dよりも大きくなる。
With reference to FIG. 4 (A) and FIG. 4 (B), an example which performs laser processing using the laser processing apparatus by the said Example is demonstrated.
FIG. 4A shows a partial cross-sectional view of the workpiece 20. The processing target 20 is a vinyl chloride film having a thickness of 0.2 mm. A through hole 21 having a substantially circular opening is formed at a position where the laser beam is incident. The diameter of the through hole 21 in the surface on which the laser beam is incident (the top diameter) and D T, the diameter at the surface of the opposite side (bottom diameter) and D B. Usually, top diameter D T is greater than the bottom diameter D B.

図4(B)に、パルスエネルギ密度と、スルーホール21の開口部の直径との関係を示す。横軸はパルスエネルギ密度を表し、縦軸は開口部の直径を表す。図中の実線R及び破線Rは、それぞれ加工対象物20の表面におけるビームスポットサイズが相対的に大きな場合及び相対的に小さな場合のスルーホールの開口部の直径を示す。また、太い実線R及び太い破線Rが、トップ径Dを示し、細い実線R及び細い破線Rがボトム径Dを示す。 FIG. 4B shows the relationship between the pulse energy density and the diameter of the opening of the through hole 21. The horizontal axis represents the pulse energy density, and the vertical axis represents the diameter of the opening. A solid line R L and a broken line R S in the figure indicate the diameters of the through-hole openings when the beam spot size on the surface of the workpiece 20 is relatively large and relatively small, respectively. Further, a thick solid line R L and a thick broken line R S indicate the top diameter D T, and a thin solid line R L and a thin broken line R S indicate the bottom diameter D B.

パルスエネルギ密度が増加するに従って、トップ径D及びボトム径Dのいずれも大きくなる。また、トップ径Dは、ビームスポットサイズに大きく依存するが、ボトム径Dは、ビームスポットサイズが変化しても、あまり変化しない。すなわち、パルスエネルギ密度を、レーザビームの入射位置に依らず均一になるように制御することにより、スルーホール21のボトム径Dを均一に近づけることができる。 As the pulse energy density increases, both the top diameter D T and the bottom diameter D B increase. The top diameter D T greatly depends on the beam spot size, but the bottom diameter D B does not change much even when the beam spot size changes. That is, the pulse energy density, by controlling so as to be uniform irrespective of the position of incidence of the laser beam can be made closer to uniform bottom diameter D B of the through-hole 21.

スルーホール21のボトム径Dを揃えたい場合に、上記実施例によるレーザ加工装置が有用である。
上記実施例では、パルスレーザビームのパルス幅を調節することにより、パルスエネルギを変化させたが、その他の方法によりパルスエネルギを変化させることも可能である。例えば、ピークパワーを変化させることによっても、パルスエネルギを変化させることができる。可変光減衰器を用いることにより、ピークパワーを変化させることができる。
If you want align bottom diameter D B of the through hole 21, the laser processing apparatus according to the embodiment it is useful.
In the above embodiment, the pulse energy is changed by adjusting the pulse width of the pulse laser beam, but the pulse energy can be changed by other methods. For example, the pulse energy can be changed by changing the peak power. By using the variable optical attenuator, the peak power can be changed.

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。例えば、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。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

実施例によるレーザ加工装置の概略図である。It is the schematic of the laser processing apparatus by an Example. (A)は、操作可能範囲内の座標系を示す平面図であり、(B)は、走査可能範囲内の原点からレーザビーム入射位置までの距離と、パルスエネルギ、パルスエネルギ密度との関係を示すグラフである。(A) is a plan view showing a coordinate system within the operable range, and (B) shows the relationship between the distance from the origin within the scanable range to the laser beam incident position and the pulse energy and pulse energy density. It is a graph to show. 図1に示したレーザ加工装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。It is a timing chart for demonstrating operation | movement of the laser processing apparatus shown in FIG. (A)は、加工対象物の部分断面図であり、(B)は、パルスエネルギ密度と開口部の直径との関係を示すグラフである。(A) is a partial cross-sectional view of the workpiece, and (B) is a graph showing the relationship between the pulse energy density and the diameter of the opening.

符号の説明Explanation of symbols

1 レーザ発振器
2 ビーム切出し装置
3 ビームエキスパンダ
4 折り返しミラー
5 マスク
6 ビーム走査器
7 fθレンズ
8 XYステージ
10 制御装置
15 ビームダンパ
20 加工対象物
21 スルーホール
30 走査可能範囲
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser oscillator 2 Beam cutting device 3 Beam expander 4 Folding mirror 5 Mask 6 Beam scanner 7 f (theta) lens 8 XY stage 10 Control apparatus 15 Beam damper 20 Work target 21 Through hole 30 Scanable range

Claims (8)

外部から制御されて、レーザパルスごとにパルスエネルギを変化させたパルスレーザビームを出射するレーザ出射手段と、
加工対象物を保持するステージと、
前記レーザ出射手段から出射されたパルスレーザビームを走査するビーム走査器と、
前記ビーム走査器で走査されたパルスレーザビームを、前記ステージに保持された加工対象物上に集光させるレンズと、
前記レーザ出射手段とビーム走査器とを制御する制御装置であって、前記ビーム走査器によって走査されたパルスレーザビームの入射点の位置に基づいて、前記レーザ出射手段から出射されるレーザパルスのパルスエネルギを変化させる制御装置と
を有するレーザ加工装置。
Laser emitting means for emitting a pulsed laser beam that is controlled from the outside and changes the pulse energy for each laser pulse;
A stage for holding the workpiece,
A beam scanner that scans the pulse laser beam emitted from the laser emitting means;
A lens for condensing the pulse laser beam scanned by the beam scanner onto the workpiece held on the stage;
A control device for controlling the laser emitting means and the beam scanner, the pulse of the laser pulse emitted from the laser emitting means based on the position of the incident point of the pulse laser beam scanned by the beam scanner A laser processing apparatus having a control device for changing energy.
前記レーザ出射手段が、
パルスレーザビームを出射するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器から出射されたパルスレーザビームを透過させる透過状態と、透過させない非透過状態との2つの状態を、前記制御装置からの制御によって切り替えるビーム切出し手段と
を有し、
前記制御装置は、前記レーザ発振器から出射されたレーザパルスの各々のパルス幅の一部の期間のみ該レーザパルスが透過するように前記ビーム切出し手段を制御する請求項1に記載のレーザ加工装置。
The laser emitting means is
A laser oscillator that emits a pulsed laser beam;
Beam cutting means for switching between a transmission state in which the pulse laser beam emitted from the laser oscillator is transmitted and a non-transmission state in which the pulse laser beam is not transmitted are controlled by control from the control device;
2. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the control device controls the beam cutting unit so that the laser pulse is transmitted only during a part of a pulse width of each laser pulse emitted from the laser oscillator.
前記制御装置は、パルスレーザビームが、前記レンズに対して相対位置が固定された走査可能範囲内の基準点に入射するときに、レーザパルスのパルス幅が基準値になるように前記レーザ出射手段を制御し、パルスレーザビームの入射位置が前記基準点とは異なる位置であるとき、前記加工対象物の表面におけるパルスエネルギ密度が、前記基準点に入射するときのパルスエネルギ密度に近づくようにパルス幅を変化させる請求項1または2に記載のレーザ加工装置。   The control device includes the laser emitting means so that the pulse width of the laser pulse becomes a reference value when the pulse laser beam is incident on a reference point within a scannable range whose relative position is fixed with respect to the lens. When the incident position of the pulse laser beam is different from the reference point, the pulse energy density at the surface of the workpiece is set to approach the pulse energy density when incident on the reference point. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the width is changed. 前記レンズがfθレンズであり、前記基準点は、パルスレーザビームが前記fθレンズの中心を通過するときの入射位置であり、前記制御装置は、前記基準点からパルスレーザビームの入射位置までの距離に基づいてパルス幅を変化させる請求項3に記載のレーザ加工装置。   The lens is an fθ lens, and the reference point is an incident position when the pulse laser beam passes through the center of the fθ lens, and the controller is configured to provide a distance from the reference point to the incident position of the pulse laser beam. The laser processing apparatus according to claim 3, wherein the pulse width is changed based on the above. (a)パルスレーザビームを出射する工程と、
(b)出射されたパルスレーザビームを加工対象物の表面の、走査可能範囲内に位置する被加工点に入射させるとともに、該パルスレーザビームを走査して入射位置を移動させながら複数の被加工点のレーザ加工を行う工程と
を有し、前記工程bにおいて、前記走査可能範囲内におけるレーザパルスの入射位置に基づいて、レーザパルスのパルスエネルギを変化させるレーザ加工方法。
(A) emitting a pulsed laser beam;
(B) The emitted pulsed laser beam is incident on a workpiece point located within a scannable range on the surface of the workpiece, and a plurality of workpieces are scanned while moving the incident position by scanning the pulsed laser beam. A laser processing method for changing the pulse energy of the laser pulse based on the incident position of the laser pulse within the scannable range in the step b.
前記工程bにおいて、レーザパルスのパルス幅を変化させることによってパルスエネルギを変化させる請求項5に記載のレーザ加工方法。   The laser processing method according to claim 5, wherein in step b, the pulse energy is changed by changing a pulse width of the laser pulse. 前記工程bにおいて、被加工点に入射するレーザパルスのパルスエネルギ密度の、入射位置によるばらつきが小さくなるように、レーザパルスのパルスエネルギを変化させる請求項5または6に記載のレーザ加工方法。   The laser processing method according to claim 5 or 6, wherein in the step b, the pulse energy of the laser pulse is changed so that the variation in the pulse energy density of the laser pulse incident on the processing point depends on the incident position. 前記工程bにおいて、ビーム走査器でパルスレーザビームを走査し、走査されたパルスレーザビームをfθレンズで加工対象物上に集光させ、該fθレンズの中心を通過したパルスレーザビームが入射する基準点から被加工点までの距離に基づいて、該被加工点に入射させるレーザパルスのパルス幅を変化させる請求項5または6に記載のレーザ加工方法。   In the step b, a pulse laser beam is scanned by a beam scanner, the scanned pulse laser beam is condensed on a workpiece by an fθ lens, and a pulse laser beam that has passed through the center of the fθ lens is incident. The laser processing method according to claim 5 or 6, wherein a pulse width of a laser pulse incident on the processing point is changed based on a distance from the point to the processing point.
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