JP2002273589A - Laser drilling apparatus and method - Google Patents
Laser drilling apparatus and methodInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 円形開口マスクの像を転写することによって
穴加工を行っているレーザ穴加工機において、非点収差
を原因とするレーザビームのスポット径の変動を抑え、
加工穴の形状変化を軽微なものとして、レーザ穴加工機
の加工裕度を向上させる。
【解決手段】 レーザ発振器1から出射したレーザビー
ム2の非点収差を補正し、この補正されたレーザビーム
2を円形の開口マスク4に照射し、この開口マスク4を
透過してきたレーザビーム2を加工対象物8上に結像さ
せ、穴加工を行う。
(57) [Summary] [PROBLEMS] In a laser drilling machine that performs drilling by transferring an image of a circular aperture mask, fluctuation of a spot diameter of a laser beam caused by astigmatism is suppressed.
A change in the shape of a drilled hole is made small to improve the machining latitude of a laser drilling machine. SOLUTION: The astigmatism of a laser beam 2 emitted from a laser oscillator 1 is corrected, the corrected laser beam 2 is irradiated on a circular opening mask 4, and the laser beam 2 transmitted through the opening mask 4 is irradiated. An image is formed on the processing object 8 to perform a hole processing.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザを用いた穴
加工を行う穴加工装置及び方法に関するもので、主にプ
リント基板材料へのマスクパターン転写により穴加工を
行うことに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a drilling apparatus and method for drilling holes using a laser, and more particularly to drilling holes by transferring a mask pattern to a printed circuit board material.
【0002】[0002]
【従来の技術】図4に従来のレーザ穴加工装置の光学系
構成を示す。レーザ発振器1を出射したレーザビーム2
は、反射ミラー5を介して円形開口マスク4に照射され
る。この円形開口マスク4を透過したレーザビーム2
は、ガルバノメータ6およびfθレンズ7によって、被
加工材料8上の前記ガルバノメータ6による走査可能領
域内の任意の位置に結像される。このときの結像スポッ
トが9である。この位置にてパルス状のレーザ照射を1
回または複数回行うことによって穴加工を行い、XYテ
ーブル10によって、被加工材料8を移動させることに
より、被加工材料8の任意の位置を加工している。2. Description of the Related Art FIG. 4 shows an optical system configuration of a conventional laser drilling apparatus. Laser beam 2 emitted from laser oscillator 1
Is applied to the circular aperture mask 4 via the reflection mirror 5. The laser beam 2 transmitted through the circular aperture mask 4
Is imaged by the galvanometer 6 and the fθ lens 7 at an arbitrary position in a scanable area of the galvanometer 6 on the workpiece 8. The imaging spot at this time is 9. At this position, pulsed laser irradiation
The drilling is performed one or more times, and the workpiece 8 is moved by the XY table 10 to process an arbitrary position of the workpiece 8.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のレーザ穴加工装置において、被加工材料8と結像す
るためのfθレンズ7との間の距離が変動すると、結像
位置と被加工材料8にずれが生じ、レーザの集光される
スポット形状がぼけ始め、結果として加工穴径の変形に
つながる。fθレンズ7と被加工材料8間の距離は、被
加工材料8自身の厚さ変動や被加工材料8の保持の仕方
によって、数十から数百μmの距離変動が起こる場合が
ある。However, in this conventional laser drilling apparatus, when the distance between the material 8 to be processed and the fθ lens 7 for forming an image fluctuates, the image forming position and the material 8 to be processed are changed. And the spot shape where the laser is focused begins to blur, resulting in deformation of the hole diameter. The distance between the fθ lens 7 and the workpiece 8 may vary from several tens to several hundreds μm depending on the thickness of the workpiece 8 itself and the manner in which the workpiece 8 is held.
【0004】レーザ発振器1の構造の違いによって、レ
ーザ発振器1から出射されるレーザビーム2の拡がり角
が異なる場合には、非点収差が発生するものがある。ま
た、図5に示すように、波長分離光学系3などの外部光
学系を光路上に挿入することによっても、非点収差は発
生する。この非点収差が発生すると、図6に示すように
結像位置でのスポット形状91は、円形開口マスクの形
状通りの真円となるが、結像位置からの距離が離れるに
伴って、その位置でのスポット形状92、93、94、
95は楕円となる。そのため、実際の穴加工機において
は、fθレンズ7と被加工材料8の間の距離変動による
スポット形状9の真円度(加工穴の短径÷加工穴の長
径)の変化が大きく、真円度が0.9以上となり、加工
に使用できる距離の裕度は、±100μm程度しかな
い。When the divergence angle of the laser beam 2 emitted from the laser oscillator 1 is different due to the difference in the structure of the laser oscillator 1, astigmatism may occur. As shown in FIG. 5, astigmatism also occurs when an external optical system such as the wavelength separation optical system 3 is inserted on the optical path. When this astigmatism occurs, as shown in FIG. 6, the spot shape 91 at the image forming position becomes a perfect circle according to the shape of the circular aperture mask, but as the distance from the image forming position increases, the spot shape 91 becomes larger. Spot shapes 92, 93, 94,
95 is an ellipse. Therefore, in an actual hole drilling machine, a change in the roundness of the spot shape 9 (short diameter of the drilled hole の 長 longer diameter of the drilled hole) due to a change in the distance between the fθ lens 7 and the material 8 to be processed is large. The degree is 0.9 or more, and the tolerance of the distance usable for processing is only about ± 100 μm.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、レーザ発振器から出射したレーザビームの
非点収差を補正し、この補正されたレーザビームを円形
の開口マスクに照射し、この開口マスクを透過してきた
レーザビームを加工対象物上に結像させ、穴加工を行う
構成としたものである。SUMMARY OF THE INVENTION To solve this problem, the present invention corrects astigmatism of a laser beam emitted from a laser oscillator, irradiates the corrected laser beam to a circular aperture mask, The laser beam transmitted through the aperture mask is imaged on the object to be processed, and a hole is formed.
【0006】[0006]
【発明の実施の形態】図1に、本発明の第1の実施の形
態に係るレーザ穴加工装置の概略図を示す。FIG. 1 is a schematic view of a laser drilling apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【0007】図1で、非点収差を持つ発振器1からでた
レーザビーム2は、一対のシリンドリカルレンズからな
るシリンドリカルコリメータ11によって、レーザビー
ム2の拡がり角の異なる片方の方向に対して拡がり角の
調整を行っている。このとき、調整を行った方向と調整
を行っていない方向のfθレンズ7による集光位置がレ
ンズから同じ距離になるように、シリンドリカルコリメ
ータ11の間隔を調整しておく。実際の装置では、レー
ザビーム2のデリバリーのために反射ミラー5を配置し
ており、図1に示した配置及び個数の限りではない。こ
のシリンドリカルコリメータ11を通過したレーザビー
ム2は、円形開口マスク4に照射され、そのマスク透過
後のレーザビームはガルバノメータ6により被加工材料
8上の任意の位置への位置決めがなされている。このと
き、被加工材料8上での結像スポット9の形状を、図3
に示す。非点収差を補正しているため、結像位置までの
距離が変動したときのスポット形状の真円度は、結像点
でのスポット形状91とほとんど変わりない。In FIG. 1, a laser beam 2 emitted from an oscillator 1 having astigmatism is spread by a cylindrical collimator 11 composed of a pair of cylindrical lenses with respect to one direction having a different spread angle of the laser beam 2. Adjustments are being made. At this time, the interval between the cylindrical collimators 11 is adjusted so that the light condensing positions of the fθ lens 7 in the direction in which the adjustment is performed and the direction in which the adjustment is not performed are at the same distance from the lens. In an actual device, the reflection mirrors 5 are arranged for the delivery of the laser beam 2, and the arrangement and the number are not limited to those shown in FIG. The laser beam 2 that has passed through the cylindrical collimator 11 is applied to a circular aperture mask 4, and the laser beam that has passed through the mask is positioned at an arbitrary position on the workpiece 8 by a galvanometer 6. At this time, the shape of the imaging spot 9 on the workpiece 8 is
Shown in Since the astigmatism is corrected, the roundness of the spot shape when the distance to the image forming position changes is almost the same as the spot shape 91 at the image forming point.
【0008】実際の加工機では、円形開口マスクよりも
後ろの光路上で、ビームスプリッタによりレーザビーム
2を分割して、ガルバノメータとfθレンズの組合せの
レーザビーム走査部を複数用意して、同時加工を行って
いる。In an actual processing machine, a laser beam 2 is split by a beam splitter on an optical path behind a circular aperture mask, and a plurality of laser beam scanning units each of which is a combination of a galvanometer and an fθ lens are prepared and processed simultaneously. It is carried out.
【0009】図2は、本発明の第2の実施の形態に係る
レーザ穴加工装置の概略図で、図5に示した特願200
0−198168に記載した発明のレーザ穴加工装置の
場合、その波長分離光学系3の中に、プリズムや回折格
子を含むため、非点収差を生じる構成になっている。こ
の場合には、波長分離光学系3と円形開口マスク4との
間に、シリンドリカルコリメータ11を挿入することに
よって、非点収差の補正を行っている。これによって、
第1の実施の形態と同様に、図3に示すようなスポット
形状9の変化が起こり、加工穴形状の真円度に対する変
化を軽微に抑えることが可能となった。FIG. 2 is a schematic view of a laser drilling apparatus according to a second embodiment of the present invention.
In the case of the laser drilling apparatus according to the invention described in JP-A-198168, since the wavelength separation optical system 3 includes a prism and a diffraction grating, astigmatism is generated. In this case, astigmatism is corrected by inserting a cylindrical collimator 11 between the wavelength separation optical system 3 and the circular aperture mask 4. by this,
As in the first embodiment, a change in the spot shape 9 as shown in FIG. 3 occurs, and a change in the roundness of the machined hole shape can be slightly suppressed.
【0010】[0010]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、レーザ発
振器から出射したレーザビームの非点収差を補正し、こ
の補正されたレーザビームを円形の開口マスクに照射
し、この開口マスクを透過してきたレーザビームを加工
対象物上に結像させ、穴加工を行うことにより非点収差
を補正することができ、結像位置からずれた場合の加工
穴形状の真円度に対する変動を緩やかにすることができ
る。これにより、加工に使用できる距離の裕度を拡げる
ことが可能となる。As described above, according to the present invention, the astigmatism of a laser beam emitted from a laser oscillator is corrected, the corrected laser beam is irradiated on a circular aperture mask, and transmitted through the aperture mask. The astigmatism can be corrected by imaging the laser beam that has been formed on the object to be processed and performing hole processing, and the variation in the roundness of the processing hole shape when it deviates from the imaging position is moderate. can do. This makes it possible to increase the latitude of the distance that can be used for processing.
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るレーザ穴加工
装置の概略図FIG. 1 is a schematic diagram of a laser drilling apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2の実施の形態に係るレーザ穴加工
装置の概略図FIG. 2 is a schematic diagram of a laser drilling apparatus according to a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施の形態にかかる結像位置付近での
レーザビームのスポット形状を示す模式図FIG. 3 is a schematic diagram showing a spot shape of a laser beam near an imaging position according to the embodiment of the present invention;
【図4】従来のレーザ穴加工装置の概略図FIG. 4 is a schematic view of a conventional laser drilling apparatus.
【図5】従来のレーザ穴加工装置の概略図FIG. 5 is a schematic view of a conventional laser drilling apparatus.
【図6】従来の結像位置付近でのレーザビームのスポッ
ト形状を示す模式図FIG. 6 is a schematic view showing a conventional spot shape of a laser beam near an imaging position.
1 レーザ発振器 3 波長分離光学系 4 円形開口マスク 8 被加工材料 11 シリンドリカルコリメータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser oscillator 3 Wavelength separation optical system 4 Circular aperture mask 8 Work material 11 Cylindrical collimator
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // B23K 101:42 B23K 101:42 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) // B23K 101: 42 B23K 101: 42
Claims (4)
出射したレーザビームを入射させ非点収差を補正するシ
リンドリカルコリメータと、このシリンドリカルコリメ
ータから出射したレーザビームを照射させる円形の開口
マスクと、この開口マスクを透過してきたレーザビーム
を加工対象物上に結像させる集光レンズとを備えたこと
を特徴とするレーザ穴加工装置。1. A laser oscillator, a cylindrical collimator that corrects astigmatism by entering a laser beam emitted from the laser oscillator, a circular aperture mask that irradiates the laser beam emitted from the cylindrical collimator, and the aperture mask And a condenser lens for forming a laser beam transmitted through the laser beam on the object to be processed.
ームを出射し、このレーザビームの波長帯を選択する波
長分離手段を前記レーザ発振器とシリンドリカルコリメ
ータとの間に配置したことを特徴とする請求項1記載の
レーザ穴加工装置。2. A laser oscillator according to claim 1, wherein said laser oscillator emits laser beams in a plurality of wavelength bands, and wavelength separating means for selecting a wavelength band of said laser beam is disposed between said laser oscillator and said cylindrical collimator. Item 4. The laser drilling device according to Item 1.
リンドリカルレンズからなることを特徴とする請求項
1、2のいずれかに記載のレーザ穴加工装置。3. The laser drilling device according to claim 1, wherein the cylindrical collimator includes a pair of cylindrical lenses.
の非点収差を補正する工程と、この補正されたレーザビ
ームを円形の開口マスクに照射する工程と、この開口マ
スクを透過してきたレーザビームを加工対象物上に結像
させ、穴加工を行う工程とを有することを特徴とするレ
ーザ穴加工方法。4. A step of correcting astigmatism of a laser beam emitted from a laser oscillator, a step of irradiating the corrected laser beam to a circular aperture mask, and processing a laser beam transmitted through the aperture mask. Forming an image on an object and performing hole processing.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001077849A JP2002273589A (en) | 2001-03-19 | 2001-03-19 | Laser drilling apparatus and method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2001077849A JP2002273589A (en) | 2001-03-19 | 2001-03-19 | Laser drilling apparatus and method |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002273589A true JP2002273589A (en) | 2002-09-25 |
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-
2001
- 2001-03-19 JP JP2001077849A patent/JP2002273589A/en active Pending
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