JPH0451270B2

JPH0451270B2 -

Info

Publication number: JPH0451270B2
Application number: JP63163950A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ito; Shuichi Ishida; Yasutomo Fujimori
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-06-30
Filing date: 1988-06-30
Publication date: 1992-08-18
Also published as: JPH0215887A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は被加工物にレーザ光によつてマーク
を形成するレーザマーキング装置に関する。

（従来の技術）被加工物にレーザ光によつて所定のパターンを
マーキングする場合、レーザ光で所定のパターン
が形成されたマスクを照射し、そのパターンを透
過したレーザ光を結像レンズで結像して被加工物
に照射する方法が知られている。

このような方法において、たとえば被加工物が
半導体パツケージなどの場合、この被加工物には
デイリーコード、ウイークリーコードあるいはそ
の他の種々のパターン（データ）をマーキングす
ることが要求されることがあり、そのような場合
にはマスクを要求されたパターンが形成されたも
のと交換しなければならないことがある。

マスクの交換は手動あるいは自動のいずれでも
行なうことができる。しかしながら、手動で行な
うようにしたのでは非能率的であるから、自動で
行なうことが実用化されている。

第５図はマスクの交換を自動で行なうことがで
きるようにした従来のマーキング装置を示す。つ
まり、同図中１はレーザ発振器である。このレー
ザ発振器１から出力されたレーザ光Ｌの光路には
円盤状のホルダ２が配置されている。このホルダ
２の周辺部にはそれぞれ異なるパターン３が形成
された複数のマスク４が周方向に所定間隔で設け
られている。

上記ホルダ２の中心部にはモータ５の回転軸６
が連結され、このモータ５によつて上記ホルダ２
が回転駆動されるようになつている。ホルダ２が
回転駆動されてそれに設けられた１つのマスク４
がレーザ光Ｌの光路上に位置すると、そのマスク
４がパターン３をレーザ光Ｌが通過し、そのレー
ザ光Ｌは結像レンス７で結像されて被加工物８を
照射する。それによつて、上記被加工物８に上記
マスク４のパターン３がマーキングされることに
なる。

ところで、このような構成のレーザマーキング
装置によると、被加工物８にマーキングするパタ
ーン３を変えるにはホルダ２をモータ５によつて
回転させなければならない。そのため、マーキン
グするパターンによつてはホルダ２を最大で180
度回転させなければ、所定のパターン３を光路上
に位置させることができない。そのため、ホルダ
２の回転制御に時間が掛かるから、生産性が低下
するということが生じる。また、生産性の向上を
計るためにホルダ２を高速で回転させるようにす
ればよいが、そのためにはトルクの大きな大型の
モータ５を用いなければならない。その結果、装
置全体が大型化するという問題が生じる。

さらに、被加工物８に複数のパターン３を並べ
てマーキングする場合には、その被加工物８をた
とえばXYテーブル上に載置し、このXYテーブ
ルを駆動して位置決めしなければならない。しか
しながら、XYテーブルの駆動は上記ホルダ２の
駆動と同様高速化するには限界があるから、その
ことによつても生産性の低下を招くことになる。

（発明が解決しようとする課題）このように、従来のレーザマーキング装置にお
いては、レーザの交換を自動化するには複数のパ
ターンが設けられたホルダを回転駆動しなければ
ならず、また被加工物に複数のパターンをマーキ
ングするにはその被加工物も駆動しなければなら
なかつた。上記ホルダや被加工物の駆動は、これ
らが大きなものであるから、あまり高速化するこ
とができず、それによつてマーキング加工の能率
向上に大きな制限を受けるということがあつた。

この発明は上記事情にもとずきなされたもの
で、その目的とするマスクや被加工物を駆動せず
にその被加工物に複数のパターンをマーキングす
ることができるようにしたレーザマーキング装置
を提供することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段及び作用）上記課題を解決するためのこの発明は、レーザ
発振器と、このレーザ発振器から出力されたレー
ザ光が反射する少なくとも一つの第１のミラー
と、この第１のミラーを駆動してこのミラーで反
射するレーザ光の反射方向を設定する第１の駆動
源と、複数のパターンが設けられ上記第１の駆動
源によつて反射方向が設定されたレーザ光によつ
て所定のパターンの箇所が照射されるマスクと、
このマスクと対向して配置されレーザ光が上記マ
スクのいずれのパターンの箇所を照射通過しても
そのパターンを通過したレーザ光を結像レンズに
入射させるとともに、上記結像レンズおよび第１
のミラーに対して共役な位置関係に配置されたリ
レーレンズと、上記結像レンズを透過したレーザ
光が反射する少なくとも一つの第２のミラーと、
この第２のミラーを回動駆動しこのミラーに入射
したレーザ光の反射方向を制御して被加工物の所
定位置にマーキングする第２の駆動源とを具備す
る。そして、マスクや被加工物を駆動せずに上記
被加工物に複数のパターンをマーキングすること
ができるようにしたものである。

（実施例）以下、この発明の第１の実施例を第１図と第２
図を参照して説明する。第１図に示すレーザマー
キング装置はレーザ発振器１１を備えている。こ
のレーザ発振器１１から発振されたレーザ光Ｌは
第１のミラーとしての第１のＸミラー１２で反射
してから第１のＹミラー１３に入射するようにな
つている。すなわち、レーザ発振器１１から発振
されたレーザ光Ｌは集束されることなく、第１の
Ｘミラー１２と第１のＹミラー１３とに入射す
る。上記第１のＸミラー１２は第１の駆動源とし
ての第１のＸガルバノメータスキヤナ１４の回転
軸に取着され、上記第１のＹミラー１３は第１の
Ｙガルバノメータスキヤナ１５の回転軸に取着さ
れている。

上記第１のＸガルバノメータスキヤナ１４と上
記第１のＹガルバノメータスキヤナ１５とはこれ
らの回転軸の軸線を直交させる状態で配置されて
いる。したがつて、上記第１のＸミラー１２を上
記第１のＸガルバノメータスキヤナ１４で回動駆
動すれば、レーザ発振器１１から発振されてこの
第１のガルバノメータスキヤナ１４に入射したレ
ーザ光ＬをＸ方向に振ることができる。また、同
様に第１のＹミラー１３を第１のＹガルバノメー
タスキヤナ１５で回動させれば、上記第１のＸミ
ラーで反射して第１のＹミラー１３に入射したレ
ーザ光ＬをＹ方向に振ることができる。

上記第１のＹミラー１３で反射したレーザ光Ｌ
はリレーレンズ１６に入射するようになつてい
る。このリレーレンズ１６の出射側には結像レン
ズ１７が配置されている。さらに、上記リレーレ
ンズ１６の出射側にはリレーレンズ１６に近接し
て矩形状のマスク１８が配設されている。このマ
スク１８には第２図に示すように多数のパターン
１９が行列状に形成されている。したがつて、上
記第１のＸ、Ｙミラー１２，１３によつて進行方
向が制御されたレーザ光Ｌが上記マスク１８のど
のパターン１９に入射しても、そのパターン１９
を通過したレーザ光Ｌは上記リレーレンズ１６に
よつて上記結像レンズ１７に入射するようになつ
ている。すなわち、結像レンズ１７の位置はリレ
ーレンズ１６を考えた場合、第１のＸミラー１３
の位置に対して共役な位置に配置されている。結
像レンズ１７を透過したレーザ光Ｌは第２のＸミ
ラー２１で反射されたのち、第２のＹミラー２２
に入射するようになつている。上記第２のＸミラ
ー２１は第２のＸガルバノメータスキヤナ２３の
回転軸に取着され、上記第２のYYミラー２２は
第２のＹガルバノメータスキヤナ２４の回転軸に
取着されている。これらガルバノメータスキヤナ
２３，２４はそれぞれの回転軸を直交させて配置
されている。したがつて、第２のＸミラー２１を
第２のガルバノメータスキヤナ２３によつてＸ方
向に回動させれば結像レンズ１７を透過したレー
ザ光ＬをＸ方向に振ることができ、また第２のＹ
ミラー２２を第２のＹガルバノメータスキヤナ２
４によつて回動させれば、上記第２のＸミラー２
１で反射したレーザ光ＬをＹ方向に振ることがで
き、マーキング位置を被加工物２５上で変えるこ
とができる。

上記リレーレンズ１６と結像レンズ１７とが共
役な位置関係に配置されていることにより、上記
結像レンズ１７の焦点位置は被加工物２５の表面
よりも遠くの位置（深い位置）となる。それによ
つて、マスク１８の所定のパターン１９は上記被
加工物２５の表面に所定の大きさで投影されるも
のの、上記レーザ光Ｌが上記被加工物２５の表面
で結像されることがない。

上記第２のＹミラー２２で反射するレーザ光Ｌ
の進行方向には被加工物２５が配置されている。
この被加工物２５は図示しない搬送機構、たとえ
ばコンベヤなどによつてＸ方向に間欠的に搬送さ
れるようになつている。

上記各ガルバノメータスキヤナ１４，１５，２
３，２４はそれぞれドライバ２６を介して制御装
置２７に電気的に接続されている。上記第１の
Ｘ、Ｙガルバノメータスキヤナ１４，１５はマス
ク１８に形成されたパターン１９のうちのどれを
マーキングするかによつて上記制御装置２７から
の信号にもとづいてドライバ２６により駆動され
て第１のＸ、Ｙミラー１２，１３の角度を制御す
る。また、上記第２のＸ、Ｙガルバノメータスキ
ヤナ２３，２４は被加工物のどの位置にパターン
１９をマーキングするかによつて上記制御装置２
７からの信号により上記ドライバ２６で駆動さ
れ、それによつて第２のＸ、Ｙミラー２１，２２
の角度を制御するようになつている。

このように構成されたレーザマーキング装置に
おいて、被加工物２５に複数のパターン１９、た
とえば“ＴNo.”“３”“８”のように３つのパター
ン１９をマーキングするには以下のごとく行な
う。まず、レーザ発振器１１から発振されたレー
ザ光Ｌがマスク１８のパターン１９の“ＴNo.”の
箇所を照射するようその進行方向を制御御装置２
７からの信号でドライバ２６を介して第１のＸ、
Ｙガルバノメータスキヤナ１４，１５を駆動し、
これらの回転軸に取着された第１のＸ、Ｙミラー
１２，１３の角度を制御する。それによつて、マ
スク１８の上記パターン１９“ＴNo.”の箇所を透
過したレーザ光Ｌはリレーレンズ１６によつて結
像レンズ１７に入射される。

このようにして結像されたレーザ光Ｌは第２の
Ｘミラー２１と第２のＹミラー２２とで順次反射
され被加工物８上にマーキングが行なわれる。そ
のとき、“ＴNo.”のパターン１９が上記被加工物
８の第２図における左端に結像するよう第２の
Ｘ、Ｙガルバノメータスキヤナ２１，２２によつ
て上記第２のＸ、Ｙミラー１２，１３の角度が制
御される。

つぎに、レーザ発振器１１から発振されたレー
ザ光Ｌがマスク１８のパターン１９の“３”の箇
所を通過するよう上記第１のＸ、Ｙミラー１２，
１３の角度を制御する。また、第２のＸ、Ｙミラ
ー２１，２２の角度をこれらミラーで反射したレ
ーザ光Ｌが被加工物２５のほぼ中心部方向を向く
ように制御する。このように各ミラーの角度を制
御すれば、“３”のパターン１９が上記被加工物
２５の中央部分にマーキングされることになる。

ついで、レーザ発振器１１から発振されたレー
ザ光Ｌがマスク１８のパターン１９の“８”の箇
所を通過するよう第１のＸ、Ｙミラー１２，１３
の角度を制御する。また、上記“８”のパターン
１９を通過して結像されたレーザ光Ｌが被加工物
２５の右端を照射するよう第２のＸ、Ｙミラー２
１，２２の角度を制御すれば、その“８”のパタ
ーン１９を上記被加工物２５の右端にマーキング
することができる。

このように、４つのミラーを回動させることに
よつて被加工物２５に複数のパターン１９を並べ
てマーキングすることができる。上記ミラーはレ
ーザ光Ｌを反射させることができる大きさであれ
ばよいから、小形化することができる。そのた
め、上記各ミラーはガルバノメータスキヤナによ
つて高速で回動駆動することができるから、複数
のパターン１９のマーキングを能率よく行なうこ
とができる。また、複数のパターン１９を被加工
物２５の所定の位置にマーキングするのに、上記
被加工物２５を駆動せずにすむから、そのことに
よつてもマーキングを高速で行なえる。

一方、上記レーザ発振器１１から発振されたレ
ーザ光Ｌは、第１のＸミラー１２と第１のＹミラ
ー１３との反射面上で集束されることなく反射
し、しかもリレーレンズ１６と結像レンズ１７と
が共役な位置関係に配置されていることにより、
第２のＸミラー２１と第２のＹミラー２２との反
射面上でも集束されることなく反射して被加工物
２５を照射し、マスク１８のパターン１９を所定
の大きさで投影する。つまり、レーザ光Ｌは上記
各ミラーの反射面上で集束されることがない、そ
れによつて、各ミラーを照射するレーザ光Ｌの単
位面積当たりのエネルギ密度は低減されるから、
これらミラーがレーザ光Ｌの熱によつて早期に損
傷するのが防止される。

第３図はこの発明の第２の実施例を示す。この
実施例は搬送ベルト３１によつて所定の速度でＹ
方向に連続的に搬送されている被加工物２５にマ
ーキングを行なう場合を示す。すなわち、上記搬
送ベルト３１の側面にはその搬送ベルト３１の走
行速度を検出するためのマーク３２が設けられて
いて、そのマーク３２はセンサ３３によつて検出
される。センサ３３によつて搬送ベルト３１の走
行速度が検出されると、その検出信号は制御装置
２７に入力される。すると、この制御装置２７は
上記搬送ベルト３１の走行速度に応じて第２のＹ
ガルバノメータスキヤナ２４を駆動し、第２のＹ
ミラー２２を反射したレーザ光Ｌによる被加工物
２５への照射位置を制御する。つまり、レーザ光
Ｌによる被加工物２５のＹ方向の照射位置が一定
になるよう制御される。したがつて、被加工物２
５を連続的にＹ方向へ搬送しながらマーキングす
ることができる。

第４図はこの発明の第３の実施例を示す。この
実施例は矩形状の１つのマスク３４に１つのパタ
ーン１９を形成するとともに、複数のマスク３４
をマスクホルダ３５に形成された複数の取付部３
６に着脱自在に取着できるようにした。このよう
にすれば、任意のパターン１９のマスク３４を上
記マスクホルダ３５に取着することができる。

また、上記実施例ではレーザ光をマスクに入射
させるためと、被加工物を照射させるためとにそ
れぞれＸ、Y2つのミラーを用いたが、レーザ光
をＸ、Ｙいずれか一方向だけに方向変換する場合
には、ＸあるいはＹ方向いずれか一方のミラーだ
けを設けるようにしてもよい。また、駆動源とし
てはガルバノメータスキヤナに代わりモータを用
いてもよい。さらに、ミラーとしてはポリコンミ
ラーを用いるようにしてもよい。

［発明の効果］以上述べたようにこの発明は、レーザ発振器か
ら発振されたレーザ光をマスクのパターンを通過
させ、結像レンズで結像して被加工物に照射させ
るマーキング装置において、上記マスクに入射す
る前のレーザ光を第１の駆動源によつて回動駆動
される第１のミラーで反射させ、上記マスクに設
けられた複数のパターンの任意のパターンに入射
させることができるようにし、またリレーレンズ
と結像レンズとを共役な位置関係に配置し、これ
らレンズを順次透過したレーザ光を第２のミラー
に入射させ、この第２のミラーを第２の駆動源に
よつて回転駆動して角度を制御することにより、
被加工物の所定の位置をマーキングすることがで
きるようにした。すなわち、複数のパターンをマ
ーキングするのに、小さなミラーを駆動するだけ
ですむから、その駆動速度を高速化し、作業性の
向上を計ることができる。また、レーザ発振器か
ら発振されたレーザ光は集束されることなく第１
のミラーで反射したのち、リレーレンズと集束レ
ンズおよび第１のミラーとが共役な位置関係に配
置されていることにより、上記第２のミラー上で
も集束されることなく反射する。つまり、上記第
１のミラーと第２のミラー上にレーザ光の焦点が
位置することがないから、これらミラーがレーザ
光の熱によつて早期に損傷されることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例を示す装置全
体の構成図、第２図は同じく要部を拡大した斜視
図、第３図はこの発明の第２の実施例を示す装置
の一部分の斜視図、第４図はこの発明の第２の実
施例を示すマスクホルダの斜視図、第５図は従来
の装置の斜視図である。１１…レーザ発振器、１２…第１のＸミラー、
１３…第１のＹミラー、１４…第１のＸガルバノ
メータスキヤナ、１５…第１のＹガルバノメータ
スキヤナ、１６…リレーレンズ、１７…結像レン
ズ、１８…マスク、１９…パターン、２１…第２
のＸミラー、２２…第２のＹミラー、２３…第２
のＸガルバノメータスキヤナ、２４……第２のＹ
ガルバノメータスキヤナ。

Claims

【特許請求の範囲】

１レーザ発振器と、このレーザ発振器から出力
されたレーザ光が反射する少なくとも一つの第１
のミラーと、この第１のミラーを駆動してこのミ
ラーで反射するレーザ光の反射方向を設定する第
１の駆動源と、複数のパターンが設けられ上記第
１の駆動源によつて反射方向が設定されたレーザ
光によつて所定のパターンの箇所が照射されるマ
スクと、このマスクと対向して配置されレーザ光
が上記マスクのいずれのパターンの箇所を照射通
過してもそのパターンを通過したレーザ光を結像
レンズに入射させるとともに、上記結像レンズお
よび第１のミラーに対して共役な位置関係で配置
されたリレーレンズと、上記結像レンズを透過し
たレーザ光を反射する少なくとも一つの第２のミ
ラーと、この第２のミラーを駆動しこのミラーに
入射したレーザ光の反射方向を制御して被加工物
の所定位置にマーキングする第２の駆動源とを具
備したことを特徴とするレーザマーキング装置。