JP4873578B2 - Laser processing apparatus and method for determining processing conditions - Google Patents
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Description
本発明は、加工対象物において、パルスレーザビームの入射位置を移動させながら複数の加工点のレーザ加工を行うレーザ加工装置及び加工条件の決定方法に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus and a processing condition determination method for performing laser processing on a plurality of processing points while moving an incident position of a pulse laser beam on a processing object.
パルスレーザ発振器から、伝搬光学系、ガルバノスキャナ、及びfθレンズを経由して加工対象物にレーザビームを入射させてレーザ加工を行う加工装置の一般的な動作について説明する。1つの加工点にパルスレーザビームを入射させた後、ガルバノスキャナを動作させて、レーザビームの入射位置を次の加工点まで移動させる。ガルバノスキャナの動作完了を待って、パルスレーザ発振器を発振させ、パルスレーザビームを加工点に入射させる。 A general operation of a processing apparatus that performs laser processing by making a laser beam incident on a processing object from a pulse laser oscillator via a propagation optical system, a galvano scanner, and an fθ lens will be described. After the pulse laser beam is incident on one processing point, the galvano scanner is operated to move the incident position of the laser beam to the next processing point. After completing the operation of the galvano scanner, the pulse laser oscillator is oscillated and the pulse laser beam is incident on the processing point.
加工対象物上の1つの加工点から次の加工点までの距離は一定ではない。このため、ガルバノスキャナの動作の開始から完了までの時間がばらつく。これにより、パルスレーザ発振器の発振周期もばらつくことになる。発振周期がばらつくと、パルスエネルギ、レーザパルスの時間波形、光強度分布等が変動するため、高品質の加工を行うことが困難である。 The distance from one machining point on the workpiece to the next machining point is not constant. For this reason, the time from the start to the completion of the operation of the galvano scanner varies. As a result, the oscillation period of the pulse laser oscillator also varies. If the oscillation period varies, the pulse energy, the time waveform of the laser pulse, the light intensity distribution, and the like fluctuate, making it difficult to perform high-quality processing.
本発明の一観点によると、
トリガ信号の受信によって、パルスレーザビームを出射するレーザ光源と、
加工対象物を保持するステージと、
前記レーザ光源から出射されるパルスレーザビームの経路内に配置され、前記ステージに保持された加工対象物の表面において、パルスレーザビームの入射位置を移動させる移動指令信号を受けると、パルスレーザビームの入射位置を、指令された移動先まで移動させ、入射位置の移動が完了すると移動完了信号を送出する偏向器と、
前記レーザ光源から出射されたパルスレーザビームが、前記偏向器に入射する開状態と、前記偏向器に入射しない閉状態とを切り替えるスイッチング素子と、
前記レーザ光源、前記偏向器、及び前記スイッチング素子を制御する制御装置と
を有し、前記制御装置は、
レーザビームを入射させるべき複数の加工点の位置情報と入射順、及び前記トリガ信号を送出する周波数情報を記憶する記憶部を含み、
前記レーザ光源に、前記記憶部に記憶されている周波数情報に基づいて、一定の繰り返し周波数でトリガ信号を送出し、
前記偏向器に、パルスレーザビームの入射位置を、次の加工点まで移動させる移動指令信号を送出し、
前記偏向器に移動指令信号を送出した後、前記偏向器から移動完了信号を受信するまでは、前記スイッチング素子を開状態にせず、前記偏向器から移動完了信号を受信した後、前記トリガ信号に同期して前記スイッチング素子を開状態に切り替えるレーザ加工装置が提供される。
According to one aspect of the invention,
A laser light source that emits a pulsed laser beam by receiving a trigger signal;
A stage for holding the workpiece,
When a movement command signal for moving the incident position of the pulse laser beam is received on the surface of the object to be processed that is arranged in the path of the pulse laser beam emitted from the laser light source and is held on the stage, A deflector that moves the incident position to the commanded destination and sends a movement completion signal when the movement of the incident position is completed;
A switching element that switches between an open state in which the pulse laser beam emitted from the laser light source is incident on the deflector and a closed state in which the pulse laser beam is not incident on the deflector;
A control device that controls the laser light source, the deflector, and the switching element;
Including a storage unit for storing position information and an incident order of a plurality of processing points to which the laser beam is incident, and frequency information for transmitting the trigger signal;
Based on the frequency information stored in the storage unit to the laser light source, a trigger signal is sent at a constant repetition frequency,
Sending to the deflector a movement command signal for moving the incident position of the pulse laser beam to the next processing point,
After the movement command signal is sent to the deflector, until the movement completion signal is received from the deflector, the switching element is not opened, and after the movement completion signal is received from the deflector, the trigger signal is There is provided a laser processing apparatus that switches the switching element to an open state in synchronization.
本発明の他の観点によると、
上述のレーザ加工装置を用いてレーザ加工を行う際の加工条件を決定する方法であって、
前記トリガ信号の周波数情報が異なり、加工点の位置情報及び入射順は共通である複数の加工条件の各々で、前記偏向器及びスイッチング素子を制御して、パルスレーザビームの入射位置を移動させるとともに、すべての加工点が走査される走査時間を計測する工程と、
前記走査時間に基づいて、前記トリガ信号の好適な周波数を決定する工程と
を有する加工条件の決定方法が提供される。
According to another aspect of the invention,
A method for determining processing conditions when performing laser processing using the laser processing apparatus described above,
While the frequency information of the trigger signal is different, the position information of the processing point and the incident order are common, and the incident position of the pulse laser beam is moved by controlling the deflector and the switching element in each of a plurality of processing conditions. Measuring the scanning time during which all machining points are scanned;
And determining a suitable frequency of the trigger signal based on the scanning time.
パルスレーザビームを一定の周波数で出射するため、パルスエネルギ、パルスの時間波形、光強度分布等のばらつきを抑制し、加工品質を高めることが可能になる。 Since the pulse laser beam is emitted at a constant frequency, variations in pulse energy, pulse time waveform, light intensity distribution, and the like can be suppressed, and processing quality can be improved.
図1に、実施例によるレーザ加工装置の概略図を示す。レーザ光源10が制御装置20からトリガ信号sig1を受信すると、パルスレーザビームL1を出射する。トリガ信号sig1はパルス信号であり、トリガ信号sig1の1つのパルスに対して、1つのレーザパルスが出射される。レーザ光源10には、例えばNd:YAGレーザ等の固体レーザが用いられる。
FIG. 1 shows a schematic diagram of a laser processing apparatus according to an embodiment. When the
レーザ光源10から出射されたパルスレーザビームは、スイッチング素子11、折り返しミラー12、偏向器13、fθレンズ14を経由して、XYステージ15に保持された加工対象物30に入射する。スイッチング素子11は、制御装置20から制御信号sig2を受信することにより、開状態と閉状態とを切り替える。開状態のときは、入射したパルスレーザビームを折り返しミラー12に入射させる。すなわち、開状態のときには、レーザビームが加工対象物30に入射する。閉状態のときは、入射したパルスレーザビームをビームダンパ16に入射させる。すなわち、閉状態のときには、パルスレーザビームは加工対象物に入射しない。スイッチング素子11には、音響光学素子(AOM)、音響光学偏向素子(AOD)等を用いることができる。
The pulse laser beam emitted from the
fθレンズ14は、パルスレーザビームを、加工対象物30の表面に集光させる。パルスレーザビームの経路上にマスクを配置し、マスクを加工対象物30の表面に結像させて加工を行うマスクイメージング法を採用してもよいし、ビームウエストの位置で加工を行う方法を採用してもよい。
The fθ lens 14 focuses the pulsed laser beam on the surface of the
偏向器13は、制御装置20から移動指令信号sig3を受信すると、加工対象物30の表面において、パルスレーザビームの入射位置が移動するように、パルスレーザビームの進行方向を変化させる。パルスレーザビームの入射位置情報は、移動指令信号sig3で与えられる。パルスレーザビームの入射位置の移動が完了すると、偏向器13から制御装置20に移動完了信号sig4が送出される。
When receiving the movement command signal sig3 from the
偏向器13には、例えば一対の可動ミラーを含むガルバノスキャナを用いることができる。 As the deflector 13, for example, a galvano scanner including a pair of movable mirrors can be used.
XYステージ15は、制御装置20から移動指令信号sig5を受けて、加工対象物30を移動させる。移動が完了すると、XYステージ15から制御装置20に移動完了信号sig6が送出される。レーザ加工時には、加工対象物30を静止させた状態で、偏向器13を動作させることにより、偏向器13で走査可能な範囲内の加工を行う。XYステージ15による加工対象物30の移動と、偏向器13の動作による走査可能範囲内の加工とを交互に繰り返すことにより、加工対象物30の表面の全域を加工することができる。
The XY stage 15 receives the movement command signal sig5 from the
制御装置20は、種々の加工条件を記憶する記憶部20Aを含む。記憶部20Aは、加工対象物30の表面に画定されている加工点の位置情報(例えば、座標等)、及び加工点の加工順を記憶する。さらに、トリガ信号sig1を送出する周波数情報(例えばトリガ信号sig1の繰り返し周波数または周期等)を記憶する。また、記憶部20Aは、スイッチング素子11を開状態にしておく時間幅を記憶する。
The
図2に、レーザ加工のタイミングチャートを示す。上から順番に、レーザ光源10から出射されるパルスレーザビームL1、トリガ信号sig1、制御信号sig2、偏向器13からの移動完了信号sig4、偏向器13への移動指令信号sig3、スイッチング素子11よりも後方のパルスレーザビームL2、XYステージ15への移動指令信号sig5、及びXYステージ15からの移動完了信号sig6を示す。
FIG. 2 shows a timing chart of laser processing. From the top, the pulse laser beam L1 emitted from the
制御信号sig2が立ち上がっている状態が、スイッチング素子11の開状態に対応する。移動完了信号sig4が立ち上がっている状態が、パルスレーザビームの入射位置の移動中に対応し、立ち下がっている状態が、入射位置が整定された状態(ほぼ静止している状態)に対応する。すなわち、移動完了信号sig4の立ち下りにより、入射位置の移動完了が通知される。本明細書において、移動完了信号sig4を立ち下げる制御を、「移動完了信号sig4の送出」という。 The state where the control signal sig2 rises corresponds to the open state of the switching element 11. The state where the movement completion signal sig4 rises corresponds to the movement of the incident position of the pulse laser beam, and the state where the movement completion signal sig4 corresponds corresponds to the state where the incident position is settled (a state that is almost stationary). That is, the movement completion of the incident position is notified by the falling edge of the movement completion signal sig4. In this specification, the control for lowering the movement completion signal sig4 is referred to as “transmission completion signal sig4”.
XYステージ15の移動完了信号sig6も同様に、立ち上がっている状態が、XYステージ15の移動中に対応し、立ち下がっている状態が、整定された状態に対応する。すなわち、移動完了信号sig6の立下りにより、XYステージ15の移動完了が通知される。 Similarly, in the movement completion signal sig6 of the XY stage 15, the rising state corresponds to the movement of the XY stage 15, and the falling state corresponds to the set state. That is, the movement completion of the XY stage 15 is notified by the falling edge of the movement completion signal sig6.
レーザ加工装置が起動され、オペレータから加工の開始が指示されると、制御装置20は、一定周波数でレーザ光源10にトリガ信号sig1を送出する。オペレータによる加工の開始の指示は、例えば加工開始ボタン等の押下により行われる。レーザ光源10は、トリガ信号sig1の受信に同期して、パルスレーザビームL1を出射する。
When the laser processing apparatus is activated and the start of processing is instructed by the operator, the
時刻t1において、制御装置20からXYステージ15に移動指令信号sig5が送出される。XYステージ15は、移動指令信号sig5で指令された位置まで加工対象物30を移動させる。
At time t1, a movement command signal sig5 is sent from the
時刻t2において加工対象物30の移動が完了すると、XYステージ15は、移動完了信号sig6を立ち下げることにより、制御装置20に移動完了を通知する。制御装置20は、XYステージ15から移動完了の通知を受けると、偏向器13に、パルスレーザビームの入射位置を最初の加工点まで移動させる移動指令信号sig3を送出する。
When the movement of the
時刻t3において、パルスレーザビームの入射位置の移動が完了すると、偏向器13は、移動完了信号sig4を制御装置20に送出する。制御装置20は、偏向器13からの移動完了信号sig4を受信するまでは、スイッチング素子11を閉状態のままにしておく。このため、レーザ光源10から出射されたパルスレーザビームは、ビームダンパ16に入射する。
When the movement of the incident position of the pulse laser beam is completed at time t3, the deflector 13 sends a movement completion signal sig4 to the
時刻t4において、制御装置20がトリガ信号sig1を送出する。この時点では、偏向器13から移動完了信号sig4を受信しているため、トリガ信号sig1に同期して、スイッチング素子11に制御信号sig2を送出し、スイッチング素子11を開状態にする。このため、スイッチング素子11よりも後方のレーザビームの経路に、パルスレーザビームL2が現れ、加工対象物30の加工点に入射する。
At time t4, the
制御装置20は、スイッチング素子11を開状態にした時から、記憶部20Aに記憶されている開状態の時間幅が経過した時点で、制御信号sig2の送出を停止させる。これにより、スイッチング素子11が閉状態になる。
The
スイッチング素子11を閉状態にした後、制御装置20は、偏向器13に、次の加工点まで入射位置を移動させる移動指令信号sig3を送出する。偏向器13は、パルスレーザビームの入射位置を、指令された加工点まで移動させる。
After the switching element 11 is closed, the
時刻t5においてパルスレーザビームの入射位置の移動が完了すると、移動完了信号sig4を制御装置20に送出する。この時点で、時刻t4に送出したトリガ信号sig1のトリガパルスの次のトリガパルスは送出されていない。
When the movement of the incident position of the pulse laser beam is completed at time t5, a movement completion signal sig4 is sent to the
時刻t6において、トリガ信号sig1の次のトリガパルスが送出される。このとき、偏向器13からの移動完了信号sig4を既に受信しているため、トリガ信号sig1に同期して、スイッチング素子11に制御信号sig2を送出する。これにより、加工対象物30の加工点にパルスレーザビームが入射する。
At time t6, the next trigger pulse of the trigger signal sig1 is transmitted. At this time, since the movement completion signal sig4 from the deflector 13 has already been received, the control signal sig2 is sent to the switching element 11 in synchronization with the trigger signal sig1. Thereby, the pulse laser beam is incident on the processing point of the
時刻t7において、偏向器13に移動指令信号sig3が送出され、時刻t9において、偏向器13から移動完了信号sig4が送出される。時刻t7からt9までの間の時刻t8において、トリガ信号sig1が送出されるが、この時点では制御装置20が移動完了信号sig4を受信していないため、スイッチング素子11を開状態にする制御信号sig2は送出されない。
At time t7, a movement command signal sig3 is sent to the deflector 13, and at time t9, a movement completion signal sig4 is sent from the deflector 13. At time t8 between time t7 and time t9, the trigger signal sig1 is sent out. At this time, since the
時刻t9よりも後の時刻t10において、トリガ信号sig1が送出されると、制御装置20は、トリガ信号sig1に同期して、スイッチング素子11を開状態にする制御信号sig2を送出する。
When the trigger signal sig1 is sent out at time t10 after time t9, the
パルスレーザビームの入射位置の移動と、スイッチング素子11を開状態にする制御とを繰り返すことにより、加工対象物30の走査可能範囲内のすべての加工点にパルスレーザビームを入射させることができる。走査可能範囲内のすべての加工点の処理が終了すると、時刻t11において、XYステージ15に移動指令信号sig5を送出することにより、未加工の領域を走査可能範囲内に移動させる。
By repeating the movement of the incident position of the pulse laser beam and the control for opening the switching element 11, the pulse laser beam can be incident on all machining points within the scannable range of the
上記実施例では、偏向器13を駆動してパルスレーザビームの入射位置が次の加工点に移動するまでの時間がばらついても、レーザ光源10は一定の周波数でパルスレーザビームを出射している。このため、パルスエネルギ、レーザパルスの時間波形、光強度分布等のばらつきを抑制することができる。その結果、加工品質を高めることができる。
In the above embodiment, the
上記実施例において、例えば時刻t4において、トリガ信号sig1に同期させて制御信号sig2を送出する際に、トリガ信号sig1から一定の遅延時間を設けて制御信号sig2を送出してもよい。制御信号sig2の送出を遅延させると、パルス波形のうち、立ち上がり直後の過渡期の成分を加工対象物30に入射させず、光強度が安定した後の成分のみを加工対象物30に入射させることができる。同様に、1つのレーザパルスの出射が終了する前に、スイッチング素子11を閉状態に戻してもよい。これにより、パルス波形のうち加工に適した部分のみを、加工対象物30に入射させることができる。
In the above embodiment, for example, when the control signal sig2 is transmitted in synchronization with the trigger signal sig1 at time t4, the control signal sig2 may be transmitted with a certain delay time from the trigger signal sig1. When the transmission of the control signal sig2 is delayed, the component in the transition period immediately after the rising of the pulse waveform is not incident on the
次に、図3A及び図3Bを参照して、パルスレーザビームの繰り返し周波数の好適値について説明する。n−1番目の加工点からn番目の加工点までの入射位置の移動時間がM1、n番目の加工点からn+1番目の加工点までの入射位置の移動時間がM2、n+1番目の加工点からn+2番目の加工点までの入射位置の移動時間がM3と仮定する。 Next, with reference to FIG. 3A and FIG. 3B, the suitable value of the repetition frequency of a pulse laser beam is demonstrated. The moving time of the incident position from the (n-1) th processing point to the nth processing point is M1, the moving time of the incident position from the nth processing point to the (n + 1) th processing point is M2, and from the (n + 1) th processing point. It is assumed that the moving time of the incident position up to the (n + 2) th processing point is M3.
図3A及び図3Bは、移動完了信号sig4、トリガ信号sig1、及び制御信号sig2のタイミングチャートを示す。図3Bは、図3Aよりもトリガ信号sig1の発振周波数が低い例を示す。 3A and 3B show timing charts of the movement completion signal sig4, the trigger signal sig1, and the control signal sig2. FIG. 3B shows an example in which the oscillation frequency of the trigger signal sig1 is lower than that in FIG. 3A.
図3A及び図3Bに示したいずれの例においても、n−1番目の加工点を加工した直後に、トリガ信号sig1のトリガパルスP1が送出される。図3Aに示した例では、移動完了信号sig4の立下り時と、2番目のトリガパルスP2とが、ほぼ同時刻に発生する。このため、n番目の加工点を加工するための制御信号sig2のパルスQnの送出は、3番目のトリガパルスP3まで待たなければならない。 In any of the examples shown in FIGS. 3A and 3B, the trigger pulse P1 of the trigger signal sig1 is sent out immediately after processing the (n-1) th processing point. In the example shown in FIG. 3A, the second trigger pulse P2 occurs at approximately the same time when the movement completion signal sig4 falls. Therefore, delivery of the pulse Q n of the control signal sig2 for processing n-th machining point must wait until the third trigger pulse P3.
これに対し、図3Bに示した例では、移動完了信号sig4の立下り時の直後に、2番目のトリガパルスP2が送出される。このため、2番目のトリガパルスP2に同期して、n番目の加工点を加工するための制御信号sig2のパルスQnが送出される。 On the other hand, in the example shown in FIG. 3B, the second trigger pulse P2 is sent out immediately after the movement completion signal sig4 falls. Therefore, in synchronization with the second trigger pulse P2, pulse Q n of the control signal sig2 for processing n-th machining point it is sent.
また、図3Aに示した例では、5番目のトリガパルスP5が送出された直後に、n+1番目の加工点への入射位置への移動が完了する。このため、n+1番目の加工点を加工するための制御信号sig2のパルスQn+1の送出は、6番目のトリガパルスP6まで待たなければならない。このように、n+1番目の加工点の加工は、n番目の加工点の加工を行ったトリガパルスP3から数えて3番目のトリガパルスP6に同期する。 In the example shown in FIG. 3A, the movement to the incident position at the (n + 1) -th processing point is completed immediately after the fifth trigger pulse P5 is transmitted. For this reason, the transmission of the pulse Q n + 1 of the control signal sig2 for processing the (n + 1) th processing point must wait until the sixth trigger pulse P6. As described above, the machining of the (n + 1) th machining point is synchronized with the third trigger pulse P6 counting from the trigger pulse P3 obtained by machining the nth machining point.
これに対し、図3Bに示した例では、4番目のトリガパルスP4が送出される直前に、移動完了信号sig4が立ち下がっている。このため、トリガパルスP4に同期して、n+1番目の加工点の加工を行うための制御信号Qn+1が送出される。すなわち、n+1番目の加工点の加工は、n番目の加工点の加工を行ったトリガパルスP2から数えて2番目のトリガパルスP4に同期する。 On the other hand, in the example shown in FIG. 3B, the movement completion signal sig4 falls immediately before the fourth trigger pulse P4 is transmitted. For this reason, in synchronization with the trigger pulse P4, the control signal Qn + 1 for processing the (n + 1) th processing point is sent out. That is, the machining of the (n + 1) th machining point is synchronized with the second trigger pulse P4 counted from the trigger pulse P2 obtained by machining the nth machining point.
n+2番目の加工点の加工は、図3A及び図3Bのいずれの例でも、n+1番目の加工を行ったトリガパルスの次のトリガパルスに同期する。 The processing of the (n + 2) th processing point is synchronized with the trigger pulse next to the trigger pulse that has performed the (n + 1) th processing in both examples of FIGS. 3A and 3B.
図3A及び図3Bに示したように、複数の加工点を加工するための所要時間は、トリガ信号sig1の周波数が高いほど短くなるとは限らない。パルスレーザビームの入射位置の移動時間の分布によって、トリガ信号sig1の最適な周波数が存在すると考えられる。 As shown in FIGS. 3A and 3B, the required time for processing a plurality of processing points does not necessarily become shorter as the frequency of the trigger signal sig1 is higher. It is considered that the optimum frequency of the trigger signal sig1 exists depending on the distribution of the moving time of the incident position of the pulse laser beam.
図4に、実際に約120,000個の加工点が画定された加工対象物の加工を行ったときの、トリガ信号sig1の周波数と、加工の所要時間との関係を示す。横軸は、トリガ信号sig1の発振周波数を単位「Hz」で表し、縦軸は、加工の所要時間を単位「秒」で表す。トリガ信号sig1の発信周波数が1000Hzから2000Hzまでの範囲内では、発振周波数が1500Hzのときに、加工時間が最も短くなることがわかる。この加工対象物を加工する際には、トリガ信号sig1の発振周波数を2000Hzにするよりも、1500Hzにした方が、所要時間を短くすることができる。 FIG. 4 shows the relationship between the frequency of the trigger signal sig1 and the time required for processing when a processing target having about 120,000 processing points is actually processed. The horizontal axis represents the oscillation frequency of the trigger signal sig1 in the unit “Hz”, and the vertical axis represents the required processing time in the unit “second”. It can be seen that when the oscillation frequency of the trigger signal sig1 is in the range from 1000 Hz to 2000 Hz, the machining time is the shortest when the oscillation frequency is 1500 Hz. When processing this workpiece, the required time can be shortened by setting the oscillation frequency of the trigger signal sig1 to 1500 Hz rather than 2000 Hz.
加工の所要時間が最も短くなる発振周波数は、加工対象物の加工点の分布によって異なる。以下、好適な発振周波数を決定する方法について説明する。 The oscillation frequency at which the time required for machining is the shortest differs depending on the distribution of the machining points of the workpiece. Hereinafter, a method for determining a suitable oscillation frequency will be described.
制御装置20の記憶部20Aに記憶されるトリガ信号sig1の周波数情報が異なり、加工点の位置情報及び入射順は共通である複数の加工条件の各々を用いて、偏向器13及びスイッチング素子11を制御する。これにより、パルスレーザビームの入射位置が、複数の加工点に順番に移動する。このとき、すべての加工点が走査される走査時間を計測する。
The frequency information of the trigger signal sig1 stored in the
実際に計測された走査時間に基づいて、トリガ信号sig1の好適な発振周波数を決定する。例えば、走査時間が最も短くなった発信周波数を、好適な発信周波数とする。 Based on the actually measured scanning time, a suitable oscillation frequency of the trigger signal sig1 is determined. For example, a transmission frequency having the shortest scanning time is set as a suitable transmission frequency.
発振周波数の好適値を決定するために、偏向器13及びスイッチング素子11を制御するときには、レーザ光源10から実際にパルスレーザビームを出射させる必要はない。例えば、レーザ光源10の電源をオフにしておき、レーザ光源10からパルスレーザビームが出射されない状態で、上述の評価を行うことが可能である。
When the deflector 13 and the switching element 11 are controlled in order to determine a suitable value of the oscillation frequency, it is not necessary to actually emit a pulse laser beam from the
上記実施例では、1本のレーザビームで加工を行う場合を示したが、レーザ光源から出射されたレーザビームを複数本に分岐させて、複数のレーザビームを用いて加工を行う場合にも、上記実施例を適用することが可能である。例えば、図1に示したスイッチング素子11は、ビームダンパ16に入射させる経路以外に2本の経路に、選択的にレーザビームを伝搬させることができる。このとき、スイッチング素子11は、第1の経路にパルスレーザビームを伝搬させる第1の開状態、第2の経路にパルスレーザビームを伝搬させる第2の開状態、及びビームダンパにパルスレーザビームを入射させる閉状態のいずれかをとる。 In the above embodiment, the case where the processing is performed with one laser beam is shown. However, even when the processing is performed using a plurality of laser beams by branching the laser beam emitted from the laser light source into a plurality of laser beams, The above embodiment can be applied. For example, the switching element 11 shown in FIG. 1 can selectively propagate the laser beam to two paths other than the path incident on the beam damper 16. At this time, the switching element 11 has a first open state in which the pulse laser beam is propagated to the first path, a second open state in which the pulse laser beam is propagated to the second path, and the pulse laser beam is incident on the beam damper. Take one of the closed states to let.
2本の経路の各々に、図1に示した偏向器13及びfθレンズ14が配置される。2本のレーザビームの経路、それぞれ加工対象物30が配置される。XYステージ15は、2本の経路で共用してもよいし、経路ごとにXYステージを配置してもよい。
The deflector 13 and the fθ lens 14 shown in FIG. 1 are disposed in each of the two paths. Two laser beam paths, respectively, the
2本の経路でそれぞれ加工される加工対象物の加工点の分布及び加工順が同一であれば、2つの偏向器13からほぼ同時に移動完了信号sig4が制御装置20に送出される。制御装置20は、2つの偏向器13の両方から移動完了信号sig4を受信した後、スイッチング素子11を、トリガパルスに同期させて第1の開状態にし、次のトリガパルスに同期させて第2の開状態にすればよい。
If the distribution of the machining points and the machining order of the workpieces to be machined by the two paths are the same, movement completion signals sig4 are sent from the two deflectors 13 to the
2本の経路でそれぞれ加工される加工対象物の加工点の分布が異なる場合には、2つの偏向器13から移動完了信号sig4が送出される時期は相互にずれる。この場合には、一方の偏向器13のみから移動完了信号sig4を受信した状態で、移動完了信号sig4を受信した方の経路にパルスレーザビームが伝搬するように、スイッチング素子11を制御してもよい。 When the distribution of the machining points of the workpieces to be machined by the two paths is different, the timings at which the movement completion signals sig4 are sent from the two deflectors 13 are different from each other. In this case, even if the switching element 11 is controlled so that the pulse laser beam propagates to the path that has received the movement completion signal sig4 in a state where the movement completion signal sig4 has been received from only one deflector 13. Good.
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.
10 レーザ光源
11 スイッチング素子
12 折り返しミラー
13 偏向器
14 fθレンズ
15 XYステージ
16 ビームダンパ
20 制御装置
20A 記憶部
sig1 トリガ信号
sig2 制御信号
sig3 移動指令信号
sig4 移動完了信号
sig5 移動指令信号
sig6 移動完了信号
DESCRIPTION OF
Claims (6)
加工対象物を保持するステージと、
前記レーザ光源から出射されるパルスレーザビームの経路内に配置され、前記ステージに保持された加工対象物の表面において、パルスレーザビームの入射位置を移動させる移動指令信号を受けると、パルスレーザビームの入射位置を、指令された移動先まで移動させ、入射位置の移動が完了すると移動完了信号を送出する偏向器と、
前記レーザ光源から出射されたパルスレーザビームが、前記偏向器に入射する開状態と、前記偏向器に入射しない閉状態とを切り替えるスイッチング素子と、
前記レーザ光源、前記偏向器、及び前記スイッチング素子を制御する制御装置と
を有し、前記制御装置は、
レーザビームを入射させるべき複数の加工点の位置情報と入射順、及び前記トリガ信号を送出する周波数情報を記憶する記憶部を含み、
前記レーザ光源に、前記記憶部に記憶されている周波数情報に基づいて、一定の繰り返し周波数でトリガ信号を送出し、
前記偏向器に、パルスレーザビームの入射位置を、次の加工点まで移動させる移動指令信号を送出し、
前記偏向器に移動指令信号を送出した後、前記偏向器から移動完了信号を受信するまでは、前記スイッチング素子を開状態にせず、前記偏向器から移動完了信号を受信した後、前記トリガ信号に同期して前記スイッチング素子を開状態に切り替えるレーザ加工装置。 A laser light source that emits a pulsed laser beam by receiving a trigger signal;
A stage for holding the workpiece,
When a movement command signal for moving the incident position of the pulse laser beam is received on the surface of the object to be processed that is arranged in the path of the pulse laser beam emitted from the laser light source and is held on the stage, A deflector that moves the incident position to the commanded destination and sends a movement completion signal when the movement of the incident position is completed;
A switching element that switches between an open state in which the pulse laser beam emitted from the laser light source is incident on the deflector and a closed state in which the pulse laser beam is not incident on the deflector;
A control device that controls the laser light source, the deflector, and the switching element;
Including a storage unit for storing position information and an incident order of a plurality of processing points to which the laser beam is incident, and frequency information for transmitting the trigger signal;
Based on the frequency information stored in the storage unit to the laser light source, a trigger signal is sent at a constant repetition frequency,
Sending to the deflector a movement command signal for moving the incident position of the pulse laser beam to the next processing point,
After the movement command signal is sent to the deflector, until the movement completion signal is received from the deflector, the switching element is not opened, and after the movement completion signal is received from the deflector, the trigger signal is A laser processing apparatus that switches the switching element to an open state in synchronization.
前記スイッチング素子を閉状態に戻した後、前記偏向器に、パルスレーザビームの入射位置を次の加工点まで移動させる移動指令信号を送出する請求項1または2に記載のレーザ加工装置。 The storage unit of the control device stores a time width for opening the switching element, and the control device stores the time width stored in the storage unit after switching the switching element to the open state. When elapses, the switching element is returned to the closed state,
3. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein after the switching element is returned to the closed state, a movement command signal for moving the incident position of the pulse laser beam to the next processing point is sent to the deflector.
加工対象物を保持するステージと、
前記レーザ光源から出射されるパルスレーザビームの経路内に配置され、前記ステージに保持された加工対象物の表面において、パルスレーザビームの入射位置を示す位置指令信号を受けると、パルスレーザビームの入射位置を、指令された位置まで移動させ、入射位置の移動が完了すると移動完了信号を送出する偏向器と、
前記レーザ光源から出射されるパルスレーザビームの経路内に配置され、前記ステージに保持された加工対象物の表面において、パルスレーザビームの入射位置を移動させる移動指令信号を受けると、パルスレーザビームの入射位置を、指令された移動先まで移動させ、入射位置の移動が完了すると移動完了信号を送出する偏向器と、
前記レーザ光源から出射されたパルスレーザビームが、前記偏向器に入射する開状態と、前記偏向器に入射しない閉状態とを切り替えるスイッチング素子と、
前記レーザ光源、前記偏向器、及び前記スイッチング素子を制御する制御装置と
を有し、前記制御装置は、
レーザビームを入射させるべき複数の加工点の位置情報と入射順、及び前記トリガ信号を送出する周波数情報を記憶する記憶部を含み、
前記レーザ光源に、前記記憶部に記憶されている周波数情報に基づいて、一定の繰り返し周波数でトリガ信号を送出し、
前記偏向器に、パルスレーザビームの入射位置を、次の加工点まで移動させる移動指令信号を送出し、
前記偏向器に移動指令信号を送出した後、前記偏向器から移動完了信号を受信するまでは、前記スイッチング素子を開状態にせず、前記偏向器から移動完了信号を受信した後、前記トリガ信号に同期して前記スイッチング素子を開状態に切り替えるレーザ加工装置を用いてレーザ加工を行う際の加工条件を決定する方法であって、
前記トリガ信号の周波数情報が異なり、加工点の位置情報及び入射順は共通である複数の加工条件の各々で、前記偏向器及びスイッチング素子を制御して、パルスレーザビームの入射位置を移動させるとともに、すべての加工点が走査される走査時間を計測する工程と、
前記走査時間に基づいて、前記トリガ信号の好適な周波数を決定する工程と
を有する加工条件の決定方法。 A laser light source that emits a pulsed laser beam by receiving a trigger signal;
A stage for holding the workpiece,
When the position command signal indicating the incident position of the pulse laser beam is received on the surface of the object to be processed that is arranged in the path of the pulse laser beam emitted from the laser light source and is held on the stage, the incident of the pulse laser beam is received. A deflector that moves the position to the commanded position and sends a movement completion signal when the movement of the incident position is completed;
When a movement command signal for moving the incident position of the pulse laser beam is received on the surface of the object to be processed that is arranged in the path of the pulse laser beam emitted from the laser light source and is held on the stage, A deflector that moves the incident position to the commanded destination and sends a movement completion signal when the movement of the incident position is completed;
A switching element that switches between an open state in which the pulse laser beam emitted from the laser light source is incident on the deflector and a closed state in which the pulse laser beam is not incident on the deflector;
A control device that controls the laser light source, the deflector, and the switching element;
Including a storage unit for storing position information and an incident order of a plurality of processing points to which the laser beam is incident, and frequency information for transmitting the trigger signal;
Based on the frequency information stored in the storage unit to the laser light source, a trigger signal is sent at a constant repetition frequency,
Sending to the deflector a movement command signal for moving the incident position of the pulse laser beam to the next processing point,
After the movement command signal is sent to the deflector, until the movement completion signal is received from the deflector, the switching element is not opened, and after the movement completion signal is received from the deflector, the trigger signal is A method of determining processing conditions when performing laser processing using a laser processing apparatus that switches the switching element to an open state in synchronization,
While the frequency information of the trigger signal is different, the position information of the processing point and the incident order are common, and the incident position of the pulse laser beam is moved by controlling the deflector and the switching element in each of a plurality of processing conditions. Measuring the scanning time during which all machining points are scanned;
And determining a suitable frequency of the trigger signal based on the scanning time.
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