JPH0810970A - レーザ加工装置及び方法 - Google Patents
レーザ加工装置及び方法Info
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザ光、特に、紫外線レーザを使用して複
数の層からなる複合材料材料を切断し、穴開けし又は溝
加工をするためのレーザ加工装置及び方法を提供するこ
とを目的とする。 【構成】 複合材料１０を構成する複数の層１０Ａ、１
０Ｂ、１０Ｃに対してそれぞれ対応するレーザ光束１０
０ａ、１００ｂ、１００ｃを用意し、斯かるレーザ光束
の照射点の各々は対応する被加工層１０Ａ、１０Ｂ、１
０Ｃに対して最適なエネルギ密度が得られるように構成
されている。従って、複合材料１０の各層１０Ａ、１０
Ｂ、１０Ｃは最適なエネルギ密度によって加工されるこ
とができるから、非熱的加工を達成することができる。
数の層からなる複合材料材料を切断し、穴開けし又は溝
加工をするためのレーザ加工装置及び方法を提供するこ
とを目的とする。 【構成】 複合材料１０を構成する複数の層１０Ａ、１
０Ｂ、１０Ｃに対してそれぞれ対応するレーザ光束１０
０ａ、１００ｂ、１００ｃを用意し、斯かるレーザ光束
の照射点の各々は対応する被加工層１０Ａ、１０Ｂ、１
０Ｃに対して最適なエネルギ密度が得られるように構成
されている。従って、複合材料１０の各層１０Ａ、１０
Ｂ、１０Ｃは最適なエネルギ密度によって加工されるこ
とができるから、非熱的加工を達成することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザを使用して材料の
切断、溝加工又は穴開け加工をするためのレーザ加工装
置及び方法に関し、より詳細には、波長が４００ｎｍ以
下の紫外線レーザを使用して層状の複合材料を切断し、
溝を形成し又は穴開けするためのレーザ加工装置及び方
法に関する。
切断、溝加工又は穴開け加工をするためのレーザ加工装
置及び方法に関し、より詳細には、波長が４００ｎｍ以
下の紫外線レーザを使用して層状の複合材料を切断し、
溝を形成し又は穴開けするためのレーザ加工装置及び方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、材料の切断、穴開け又は溝加工
に、波長が４００ｎｍ以下のレーザ、即ち、紫外線レー
ザが使用されている。紫外線レーザを使用すると、加工
中に熱が発生しにくく熱歪みが少ない非熱加工、即ちア
ブレーション加工が可能である。従って、従来の波長が
４００ｎｍ以上のレーザ、例えば、ＣＯ2 レーザ（波長
λ＝１０．６μｍ）、ＹＡＧレーザ（波長λ＝１．０６
μｍ）を使用する場合のように熱加工ではないから、よ
り高精度の加工が可能である。
に、波長が４００ｎｍ以下のレーザ、即ち、紫外線レー
ザが使用されている。紫外線レーザを使用すると、加工
中に熱が発生しにくく熱歪みが少ない非熱加工、即ちア
ブレーション加工が可能である。従って、従来の波長が
４００ｎｍ以上のレーザ、例えば、ＣＯ2 レーザ（波長
λ＝１０．６μｍ）、ＹＡＧレーザ（波長λ＝１．０６
μｍ）を使用する場合のように熱加工ではないから、よ
り高精度の加工が可能である。
【０００３】斯かる紫外線レーザとして、例えば、エキ
シマレーザ（ＡｒＦ：λ＝１９３ｎｍ）、エキシマレー
ザ（ＫｒＦ：λ＝２４９ｎｍ）、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの
４倍波（λ＝２６６ｎｍ）がある。
シマレーザ（ＡｒＦ：λ＝１９３ｎｍ）、エキシマレー
ザ（ＫｒＦ：λ＝２４９ｎｍ）、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの
４倍波（λ＝２６６ｎｍ）がある。
【０００４】紫外線レーザを使用して高精度の加工をす
るためには、非熱的加工、即ちアブレーション加工を達
成する必要がある。熱的加工となるか非熱的加工となる
かは、様々な要因によって決まる。斯かる要因として例
えば、紫外線レーザの波長λ、紫外線レーザの照射部に
おける照射エネルギ密度、被加工物の物性等が挙げられ
る。被加工物の物性には、エネルギ吸収率、熱伝導率、
融点、結合解離エネルギ等が含まれる。
るためには、非熱的加工、即ちアブレーション加工を達
成する必要がある。熱的加工となるか非熱的加工となる
かは、様々な要因によって決まる。斯かる要因として例
えば、紫外線レーザの波長λ、紫外線レーザの照射部に
おける照射エネルギ密度、被加工物の物性等が挙げられ
る。被加工物の物性には、エネルギ吸収率、熱伝導率、
融点、結合解離エネルギ等が含まれる。
【０００５】被加工物の表面における照射エネルギ密度
が大きいと熱的加工が支配的となり、熱歪みに起因して
加工精度が低下する。被加工物の表面における照射エネ
ルギ密度が小さいと非熱的加工が支配的になり、高い加
工精度を得ることができるが、加工速度が遅くなり、作
業効率が低下する。
が大きいと熱的加工が支配的となり、熱歪みに起因して
加工精度が低下する。被加工物の表面における照射エネ
ルギ密度が小さいと非熱的加工が支配的になり、高い加
工精度を得ることができるが、加工速度が遅くなり、作
業効率が低下する。
【０００６】従って、最適な照射エネルギ密度が存在す
る。斯かる最適な照射エネルギ密度は使用する紫外線レ
ーザの波長と被加工物の物性例えばエネルギ吸収率によ
って決まる。即ち、使用する紫外線レーザの波長と被加
工物の材質によって、最適な照射エネルギ密度も変化す
る。
る。斯かる最適な照射エネルギ密度は使用する紫外線レ
ーザの波長と被加工物の物性例えばエネルギ吸収率によ
って決まる。即ち、使用する紫外線レーザの波長と被加
工物の材質によって、最適な照射エネルギ密度も変化す
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来、被加工物が単一
材料よりなる場合には、紫外線レーザの波長を適当に選
択して、所定の最適な照射エネルギ密度を得ることがで
きた。それによって効率的に非熱的加工によって被加工
物を加工することができた。
材料よりなる場合には、紫外線レーザの波長を適当に選
択して、所定の最適な照射エネルギ密度を得ることがで
きた。それによって効率的に非熱的加工によって被加工
物を加工することができた。
【０００８】しかしながら、複数の層が積層された複合
材料を加工する場合には、斯かる方法によって高い加工
精度を達成することはできない。なぜなら、各層を形成
する異なる材料に対して最適な紫外線レーザ波長と照射
エネルギ密度はそれぞれ異なる。従って、単一の照射エ
ネルギ密度によって、複合材料を加工すると、１つの層
に対して高い精度で加工することができても、他の層に
対して高い精度にて加工することはできない。
材料を加工する場合には、斯かる方法によって高い加工
精度を達成することはできない。なぜなら、各層を形成
する異なる材料に対して最適な紫外線レーザ波長と照射
エネルギ密度はそれぞれ異なる。従って、単一の照射エ
ネルギ密度によって、複合材料を加工すると、１つの層
に対して高い精度で加工することができても、他の層に
対して高い精度にて加工することはできない。
【０００９】本発明は斯かる点に鑑み、レーザを使用し
て複数の層が積層された複合材料を加工する場合に、高
い精度にて加工することができるレーザ加工装置及び方
法を提供することを目的とする。
て複数の層が積層された複合材料を加工する場合に、高
い精度にて加工することができるレーザ加工装置及び方
法を提供することを目的とする。
【００１０】本発明は斯かる点に鑑み、レーザを使用し
て複数の層が積層された複合材料を加工する場合に、効
率的に加工することができるレーザ加工装置及び方法を
提供することを目的とする。
て複数の層が積層された複合材料を加工する場合に、効
率的に加工することができるレーザ加工装置及び方法を
提供することを目的とする。
【００１１】本発明は斯かる点に鑑み、紫外線レーザを
使用して複数の層からなる複合材料材料を切断し、穴開
けし又は溝加工をするためのレーザ加工装置及び方法を
提供することを目的とする。
使用して複数の層からなる複合材料材料を切断し、穴開
けし又は溝加工をするためのレーザ加工装置及び方法を
提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明によると、例えば
図１〜図３に示すように、複数の層１０Ａ、１０Ｂ、１
０Ｃを含む複合材料１０をレーザによって加工するため
のレーザ加工装置において、上記複合材料１０の複数の
層１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃに対応して複数のレーザ光束
を生成する光学装置と上記複合材料１０を支持し上記複
合材料１０を上記光学装置に対して移動させるためのス
ージ装置１１１とを有し、上記複数のレーザ光束の照射
点の各々は対応する上記複合材料１０の複数の層１０
Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの各々に対して最適なエネルギ照射
密度が得られるように所定の波長及び光強さを有するこ
とを特徴とする。
図１〜図３に示すように、複数の層１０Ａ、１０Ｂ、１
０Ｃを含む複合材料１０をレーザによって加工するため
のレーザ加工装置において、上記複合材料１０の複数の
層１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃに対応して複数のレーザ光束
を生成する光学装置と上記複合材料１０を支持し上記複
合材料１０を上記光学装置に対して移動させるためのス
ージ装置１１１とを有し、上記複数のレーザ光束の照射
点の各々は対応する上記複合材料１０の複数の層１０
Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの各々に対して最適なエネルギ照射
密度が得られるように所定の波長及び光強さを有するこ
とを特徴とする。
【００１３】本発明によると、例えば図１〜図３に示す
ように、レーザ加工装置において、上記レーザ光束は波
長λが４００ｎｍ以下の紫外線レーザであることを特徴
とする。
ように、レーザ加工装置において、上記レーザ光束は波
長λが４００ｎｍ以下の紫外線レーザであることを特徴
とする。
【００１４】本発明によると、例えば図１〜図３に示す
ように、レーザ加工装置において、上記複数のレーザ光
束による照射点は互いに隔置されて１直線に沿って配置
され、上記複合材料１０の複数の層１０Ａ、１０Ｂ、１
０Ｃは上側の層より順に対応する上記複数のレーザ光束
の各々によって切断され、それによって上記複合材料１
０が切断されるように構成されていることを特徴とす
る。
ように、レーザ加工装置において、上記複数のレーザ光
束による照射点は互いに隔置されて１直線に沿って配置
され、上記複合材料１０の複数の層１０Ａ、１０Ｂ、１
０Ｃは上側の層より順に対応する上記複数のレーザ光束
の各々によって切断され、それによって上記複合材料１
０が切断されるように構成されていることを特徴とす
る。
【００１５】本発明によると、例えば図１〜図３に示す
ように、レーザ加工装置において、上記複数のレーザ光
束は対応する上記複合材料１０の複数の層１０Ａ、１０
Ｂ、１０Ｃの被加工面上にパルス照射されるように構成
されていることを特徴とする。
ように、レーザ加工装置において、上記複数のレーザ光
束は対応する上記複合材料１０の複数の層１０Ａ、１０
Ｂ、１０Ｃの被加工面上にパルス照射されるように構成
されていることを特徴とする。
【００１６】本発明によると、例えば図１〜図３に示す
ように、レーザ加工装置において、上記スージ装置１１
１は上記複合材料１０を上記１直線方向に及びそれに垂
直な上記複合材料１０の厚さ方向にステップ送りに移動
させるように構成されていることを特徴とする。
ように、レーザ加工装置において、上記スージ装置１１
１は上記複合材料１０を上記１直線方向に及びそれに垂
直な上記複合材料１０の厚さ方向にステップ送りに移動
させるように構成されていることを特徴とする。
【００１７】本発明によると、例えば図１〜図３に示す
ように、レーザ加工装置において、上記複数のレーザ光
束のパルス照射毎に上記スージ装置１１１によって上記
複合材料１０は上記複合材料１０の厚さ方向にステップ
送りされ、それによって上記複合材料１０の層に孔が形
成されると、上記スージ装置１１１によって上記複合材
料１０は上記１直線方向にステップ送りされ、その位置
にて再び上記複合材料１０の層に孔が形成され、これを
繰り返して上記複合材料１０の層を上記１直線に沿って
切断するように構成されていることを特徴とする。
ように、レーザ加工装置において、上記複数のレーザ光
束のパルス照射毎に上記スージ装置１１１によって上記
複合材料１０は上記複合材料１０の厚さ方向にステップ
送りされ、それによって上記複合材料１０の層に孔が形
成されると、上記スージ装置１１１によって上記複合材
料１０は上記１直線方向にステップ送りされ、その位置
にて再び上記複合材料１０の層に孔が形成され、これを
繰り返して上記複合材料１０の層を上記１直線に沿って
切断するように構成されていることを特徴とする。
【００１８】本発明によると、例えば図１〜図３に示す
ように、レーザ加工装置において、上記光学装置は上記
複数のレーザ光束を生成するための複数の光学系を含
み、該光学系の各々は光源１１ａ又は１１ｃとエネルギ
強度分布を均一化するためのホモジナイザ２１ａ又は２
１ｃとエネルギ強度を減衰するためのアッテネータ２３
ａ、２３ｂ又は２３ｃと所定形状の窓を有するマスク２
５ａ、２５ｂ又は２５ｃと該マスクの像を照射点にて結
像させるためのレンズ２７ａ、２７ｂ又は２７ｃとを含
むことを特徴とする。
ように、レーザ加工装置において、上記光学装置は上記
複数のレーザ光束を生成するための複数の光学系を含
み、該光学系の各々は光源１１ａ又は１１ｃとエネルギ
強度分布を均一化するためのホモジナイザ２１ａ又は２
１ｃとエネルギ強度を減衰するためのアッテネータ２３
ａ、２３ｂ又は２３ｃと所定形状の窓を有するマスク２
５ａ、２５ｂ又は２５ｃと該マスクの像を照射点にて結
像させるためのレンズ２７ａ、２７ｂ又は２７ｃとを含
むことを特徴とする。
【００１９】本発明によると、例えば図１〜図３に示す
ように、レーザ加工装置において、上記光源はエキシマ
レーザ（ＡｒＦ：λ＝１９３ｎｍ）とエキシマレーザ
（ＫｒＦ：λ＝２４９ｎｍ）を含むことを特徴とする。
ように、レーザ加工装置において、上記光源はエキシマ
レーザ（ＡｒＦ：λ＝１９３ｎｍ）とエキシマレーザ
（ＫｒＦ：λ＝２４９ｎｍ）を含むことを特徴とする。
【００２０】本発明によると、例えば図１〜図３に示す
ように、レーザ加工装置において、上記複数のレーザ光
束による照射点は同一点であり、上記複合材料１０の複
数の層は上側の層より順に対応する上記複数のレーザ光
束の各々によって孔が形成され、それによって上記複合
材料１０に孔が形成されるように構成されていることを
特徴とする。
ように、レーザ加工装置において、上記複数のレーザ光
束による照射点は同一点であり、上記複合材料１０の複
数の層は上側の層より順に対応する上記複数のレーザ光
束の各々によって孔が形成され、それによって上記複合
材料１０に孔が形成されるように構成されていることを
特徴とする。
【００２１】本発明によると、例えば図１〜図３に示す
ように、レーザ加工装置において、上記複数のレーザ光
束は対応する上記複合材料１０の複数の層１０Ａ、１０
Ｂ、１０Ｃの被加工面上にパルス照射されるように構成
されていることを特徴とする。
ように、レーザ加工装置において、上記複数のレーザ光
束は対応する上記複合材料１０の複数の層１０Ａ、１０
Ｂ、１０Ｃの被加工面上にパルス照射されるように構成
されていることを特徴とする。
【００２２】本発明によると、例えば図１〜図３に示す
ように、レーザ加工装置において、上記スージ装置１１
１は上記複合材料１０を上記複合材料１０の厚さ方向に
ステップ送りに移動させるように構成されていることを
特徴とする。
ように、レーザ加工装置において、上記スージ装置１１
１は上記複合材料１０を上記複合材料１０の厚さ方向に
ステップ送りに移動させるように構成されていることを
特徴とする。
【００２３】本発明によると、例えば図１〜図３に示す
ように、レーザ加工装置において、上記複数のレーザ光
束のパルス照射毎に上記スージ装置１１１によって上記
複合材料１０は上記複合材料１０の厚さ方向にステップ
送りされ、それによって上記複合材料１０の各層に順に
孔が形成され、これを繰り返して上記複合材料１０に孔
が形成されるように構成されていることを特徴とする。
ように、レーザ加工装置において、上記複数のレーザ光
束のパルス照射毎に上記スージ装置１１１によって上記
複合材料１０は上記複合材料１０の厚さ方向にステップ
送りされ、それによって上記複合材料１０の各層に順に
孔が形成され、これを繰り返して上記複合材料１０に孔
が形成されるように構成されていることを特徴とする。
【００２４】本発明によると、例えば図１〜図３に示す
ように、レーザ加工装置において、上記光学装置は上記
複数のレーザ光束を生成する複数の光学系とそれによっ
て生成された複数のレーザ光束を１点に照射させるため
の集光装置とを有し、上記複数の光学系の各々は光源と
エネルギ強度分布を均一化するためのホモジナイザとエ
ネルギ強度を減衰するためのアッテネータと所定形状の
窓を有するマスクと該マスクの像を照射点にて結像する
ためのレンズとを含むことを特徴とする。
ように、レーザ加工装置において、上記光学装置は上記
複数のレーザ光束を生成する複数の光学系とそれによっ
て生成された複数のレーザ光束を１点に照射させるため
の集光装置とを有し、上記複数の光学系の各々は光源と
エネルギ強度分布を均一化するためのホモジナイザとエ
ネルギ強度を減衰するためのアッテネータと所定形状の
窓を有するマスクと該マスクの像を照射点にて結像する
ためのレンズとを含むことを特徴とする。
【００２５】本発明によると、例えば図１〜図３に示す
ように、レーザ加工装置において、上記光源はエキシマ
レーザ（ＡｒＦ：λ＝１９３ｎｍ）とエキシマレーザ
（ＫｒＦ：λ＝２４９ｎｍ）を含むことを特徴とする。
ように、レーザ加工装置において、上記光源はエキシマ
レーザ（ＡｒＦ：λ＝１９３ｎｍ）とエキシマレーザ
（ＫｒＦ：λ＝２４９ｎｍ）を含むことを特徴とする。
【００２６】本発明によると、例えば図１〜図３に示す
ように、複数の層１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを含む複合材
料１０をレーザによって加工するためのレーザ加工方法
において、複合材料１０の複数の層１０Ａ、１０Ｂ、１
０Ｃに対応して複数のレーザ光束を用意することと、上
記複合材料１０の複数の層１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの各
々の照射点に対して最適なエネルギ照射密度が得られる
ように上記複数のレーザ光束の各々の所定の波長及び光
強さ設定することと、上記複合材料１０の複数の層１０
Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの上側の層から下側の層まで順に対
応する上記複数のレーザ光束の各々によって加工するこ
とと、を含む。
ように、複数の層１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを含む複合材
料１０をレーザによって加工するためのレーザ加工方法
において、複合材料１０の複数の層１０Ａ、１０Ｂ、１
０Ｃに対応して複数のレーザ光束を用意することと、上
記複合材料１０の複数の層１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの各
々の照射点に対して最適なエネルギ照射密度が得られる
ように上記複数のレーザ光束の各々の所定の波長及び光
強さ設定することと、上記複合材料１０の複数の層１０
Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの上側の層から下側の層まで順に対
応する上記複数のレーザ光束の各々によって加工するこ
とと、を含む。
【００２７】本発明によると、例えば図１〜図３に示す
ように、レーザ加工方法において、上記レーザ光束は波
長が４００ｎｍ以下の紫外線レーザであることを特徴と
する。
ように、レーザ加工方法において、上記レーザ光束は波
長が４００ｎｍ以下の紫外線レーザであることを特徴と
する。
【００２８】本発明によると、例えば図１〜図３に示す
ように、レーザ加工方法において、上記複数のレーザ光
束を被加工面上にパルス照射するように構成されている
ことを特徴とする。
ように、レーザ加工方法において、上記複数のレーザ光
束を被加工面上にパルス照射するように構成されている
ことを特徴とする。
【００２９】本発明によると、例えば図１に示すよう
に、レーザ加工方法において、上記複数のレーザ光束の
パルス照射毎に上記複合材料１０を厚さ方向にステップ
送りし、それ繰り返して上記複合材料１０の層に孔を形
成し、次に上記複合材料１０を上記１直線方向にステッ
プ送りし、その位置にて再び上記複合材料１０の層に孔
を形成し、これを繰り返して上記複合材料１０の層を上
記１直線に沿って切断し、それによって上記複合材料１
０の上側の層より順に切断し、それを繰り返して上記複
合材料１０を切断するように構成されていることを特徴
とする。
に、レーザ加工方法において、上記複数のレーザ光束の
パルス照射毎に上記複合材料１０を厚さ方向にステップ
送りし、それ繰り返して上記複合材料１０の層に孔を形
成し、次に上記複合材料１０を上記１直線方向にステッ
プ送りし、その位置にて再び上記複合材料１０の層に孔
を形成し、これを繰り返して上記複合材料１０の層を上
記１直線に沿って切断し、それによって上記複合材料１
０の上側の層より順に切断し、それを繰り返して上記複
合材料１０を切断するように構成されていることを特徴
とする。
【００３０】本発明によると、例えば図１〜図３に示す
ように、レーザ加工方法において、上記光源はエキシマ
レーザ（ＡｒＦ：λ＝１９３ｎｍ）とエキシマレーザ
（ＫｒＦ：λ＝２４９ｎｍ）を含むことを特徴とする。
ように、レーザ加工方法において、上記光源はエキシマ
レーザ（ＡｒＦ：λ＝１９３ｎｍ）とエキシマレーザ
（ＫｒＦ：λ＝２４９ｎｍ）を含むことを特徴とする。
【００３１】本発明によると、例えば図３に示すよう
に、レーザ加工方法において、上記複数のレーザ光束の
パルス照射毎に上記複合材料１０を厚さ方向にステップ
送りし、それを繰り返して上記複合材料１０の層に孔を
形成し、それによって同じ位置にて上記複合材料１０の
上側の層より順に孔を形成し、それを繰り返して上記複
合材料１０に孔を形成するように構成されていることを
特徴とする。
に、レーザ加工方法において、上記複数のレーザ光束の
パルス照射毎に上記複合材料１０を厚さ方向にステップ
送りし、それを繰り返して上記複合材料１０の層に孔を
形成し、それによって同じ位置にて上記複合材料１０の
上側の層より順に孔を形成し、それを繰り返して上記複
合材料１０に孔を形成するように構成されていることを
特徴とする。
【００３２】本発明によると、例えば図１〜図３に示す
ように、レーザ加工方法において、上記光源はエキシマ
レーザ（ＡｒＦ：λ＝１９３ｎｍ）とエキシマレーザ
（ＫｒＦ：λ＝２４９ｎｍ）を含むことを特徴とする。
ように、レーザ加工方法において、上記光源はエキシマ
レーザ（ＡｒＦ：λ＝１９３ｎｍ）とエキシマレーザ
（ＫｒＦ：λ＝２４９ｎｍ）を含むことを特徴とする。
【００３３】
【作用】本発明によれば、複合材料１０を構成する複数
の層１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃに対してそれぞれ対応する
レーザ光束１００ａ、１００ｂ、１００ｃが提供され、
斯かるレーザ光束の各々は対応する被加工層に対して最
適なエネルギ密度が得られるように構成されている。従
って、複合材料１０の各層１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは最
適なエネルギ密度によって加工されることができるか
ら、非熱的加工を達成することができる。
の層１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃに対してそれぞれ対応する
レーザ光束１００ａ、１００ｂ、１００ｃが提供され、
斯かるレーザ光束の各々は対応する被加工層に対して最
適なエネルギ密度が得られるように構成されている。従
って、複合材料１０の各層１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは最
適なエネルギ密度によって加工されることができるか
ら、非熱的加工を達成することができる。
【００３４】
【実施例】以下に図１〜図３を参照して本発明の実施例
について説明する。先ず図１を参照して本発明によるレ
ーザ加工方法を説明する。図１は複数の層からなる複合
材料を切断する場合を示す。複合材料１０は２軸ステー
ジ１１１上に装着されており、斯かる２軸ステージ１１
１は複合材料１０を２軸方向にステップ送りすることが
できるように構成されている。図示のように、（垂直面
上に又は紙面に平行な面上に）右方向に沿ってＹ軸をと
り、Ｙ軸に垂直にＺ軸をとる。２軸ステージ１１１は複
合材料１０をＹ軸方向及びＺ軸方向にステップ送りに移
動することができる。
について説明する。先ず図１を参照して本発明によるレ
ーザ加工方法を説明する。図１は複数の層からなる複合
材料を切断する場合を示す。複合材料１０は２軸ステー
ジ１１１上に装着されており、斯かる２軸ステージ１１
１は複合材料１０を２軸方向にステップ送りすることが
できるように構成されている。図示のように、（垂直面
上に又は紙面に平行な面上に）右方向に沿ってＹ軸をと
り、Ｙ軸に垂直にＺ軸をとる。２軸ステージ１１１は複
合材料１０をＹ軸方向及びＺ軸方向にステップ送りに移
動することができる。
【００３５】複合材料１０は複数の層、例えば、上側の
第１の層１０Ａと中間の第２の層１０Ｂと下側の第３の
層１０Ｃの３つの層を含む。斯かる３つの層１０Ａ、１
０Ｂ、１０Ｃは互いに異なる材料によって形成されてい
る。第３の層１０Ｃは、例えば、ガラスであってよい。
第１の層１０Ａと中間の第２の層１０Ｂと下側の第３の
層１０Ｃの３つの層を含む。斯かる３つの層１０Ａ、１
０Ｂ、１０Ｃは互いに異なる材料によって形成されてい
る。第３の層１０Ｃは、例えば、ガラスであってよい。
【００３６】２軸ステージ１１１の上側に光学系が配置
されており、斯かる光学系は、複合材料１０の各層に対
応して複数のレーザ光束を提供することができるように
構成されている。本例では、３つの層１０Ａ、１０Ｂ、
１０Ｃに対応して３つのレーザ光１００ａ、１００ｂ、
１００ｃを順次供給するように構成されている。レーザ
光１００ａ、１００ｂ、１００ｃは例えばパルス照射さ
れるように構成されてよい。
されており、斯かる光学系は、複合材料１０の各層に対
応して複数のレーザ光束を提供することができるように
構成されている。本例では、３つの層１０Ａ、１０Ｂ、
１０Ｃに対応して３つのレーザ光１００ａ、１００ｂ、
１００ｃを順次供給するように構成されている。レーザ
光１００ａ、１００ｂ、１００ｃは例えばパルス照射さ
れるように構成されてよい。
【００３７】斯かる光学系は３つのレーザ光１００ａ、
１００ｂ、１００ｃをそれぞれ集光する集光レンズ２７
ａ、２７ｂ、２７ｃを有し、斯かる集光レンズ２７ａ、
２７ｂ、２７ｃはＹ軸に沿って順次並べられている。
１００ｂ、１００ｃをそれぞれ集光する集光レンズ２７
ａ、２７ｂ、２７ｃを有し、斯かる集光レンズ２７ａ、
２７ｂ、２７ｃはＹ軸に沿って順次並べられている。
【００３８】図１Ａに示すように、切断加工をする場
合、２軸ステージ１１１によって複合材料１０はＹ軸方
向に移動し、複合材料１０の第１の層１０Ａの先端部の
表面に第１のレーザ光１００ａが照射されるように配置
される。
合、２軸ステージ１１１によって複合材料１０はＹ軸方
向に移動し、複合材料１０の第１の層１０Ａの先端部の
表面に第１のレーザ光１００ａが照射されるように配置
される。
【００３９】第１のレーザ光１００ａは第１の層１０Ａ
の表面にパルス照射され、各照射毎に複合材料１０はＺ
軸方向に沿って上方にステップ送りされる。斯かるＺ軸
方向のステップ送り量は、第１のレーザ光１００ａの１
ショットの照射によって除去された第１の層１０Ａの厚
さ分に略等しい。こうして、第１の集光レンズ２７ａか
ら第１の層１０Ａの被加工面までの距離は常に一定に保
たれ、それによって、第１の層１０Ａの被加工面におけ
る照射エネルギ密度は常に一定になる。
の表面にパルス照射され、各照射毎に複合材料１０はＺ
軸方向に沿って上方にステップ送りされる。斯かるＺ軸
方向のステップ送り量は、第１のレーザ光１００ａの１
ショットの照射によって除去された第１の層１０Ａの厚
さ分に略等しい。こうして、第１の集光レンズ２７ａか
ら第１の層１０Ａの被加工面までの距離は常に一定に保
たれ、それによって、第１の層１０Ａの被加工面におけ
る照射エネルギ密度は常に一定になる。
【００４０】第１のレーザ光１００ａによるパルス照射
によって第１の層１０Ａに穴が形成され、その穴の深さ
が大きくなり第２の層１０Ｂの表面が現れると、複合材
料１０は２軸ステージ１１１によってＹ軸方向に沿って
右方向にステップ送りされる。斯かるＹ軸方向のステッ
プ送り量は、第１のレーザ光１００ａによって第１の層
１０Ａに形成された孔の直径に略等しい。
によって第１の層１０Ａに穴が形成され、その穴の深さ
が大きくなり第２の層１０Ｂの表面が現れると、複合材
料１０は２軸ステージ１１１によってＹ軸方向に沿って
右方向にステップ送りされる。斯かるＹ軸方向のステッ
プ送り量は、第１のレーザ光１００ａによって第１の層
１０Ａに形成された孔の直径に略等しい。
【００４１】こうして、第１のレーザ光１００ａによっ
て複合材料１０の第１の層１０Ａに孔が順次形成され、
連続した孔によって複合材料１０の第１の層１０Ａは切
断される。
て複合材料１０の第１の層１０Ａに孔が順次形成され、
連続した孔によって複合材料１０の第１の層１０Ａは切
断される。
【００４２】第１のレーザ光１００ａによる照射エネル
ギ密度は第１の層１０Ａを加工するために最適な値が選
択される。即ち、第１のレーザ光１００ａは、第１の層
１０Ａを加工するために最適な照射エネルギ密度を提供
することができるように、波長λ及び光強さが選択され
る。
ギ密度は第１の層１０Ａを加工するために最適な値が選
択される。即ち、第１のレーザ光１００ａは、第１の層
１０Ａを加工するために最適な照射エネルギ密度を提供
することができるように、波長λ及び光強さが選択され
る。
【００４３】こうして、第１のレーザ光１００ａによっ
て複合材料１０の第１の層１０Ａが順次切断加工され、
第１の層１０Ａの深さの溝が形成される。複合材料１０
はＹ軸方向に移動し、第２のレーザ光１００ｂが複合材
料１０の先端部を照射する位置に到達する。
て複合材料１０の第１の層１０Ａが順次切断加工され、
第１の層１０Ａの深さの溝が形成される。複合材料１０
はＹ軸方向に移動し、第２のレーザ光１００ｂが複合材
料１０の先端部を照射する位置に到達する。
【００４４】図１Ｂに示すように、 第２のレーザ光１
００ｂは第１のレーザ光１００ａによって形成された溝
を照射するように構成されている。従って、第２のレー
ザ光１００ｂによって複合材料１０の第２の層１０Ｂの
表面が照射され、それによって第２の層１０Ｂが加工さ
れる。第２のレーザ光１００ｂによる照射エネルギ密度
は第２の層１０Ｂを加工するために最適な値が選択され
る。即ち、第２のレーザ光１００ｂは、第２の層１０Ｂ
を加工するために最適な照射エネルギ密度を提供するこ
とができるように、波長λ及び光強さが選択される。
００ｂは第１のレーザ光１００ａによって形成された溝
を照射するように構成されている。従って、第２のレー
ザ光１００ｂによって複合材料１０の第２の層１０Ｂの
表面が照射され、それによって第２の層１０Ｂが加工さ
れる。第２のレーザ光１００ｂによる照射エネルギ密度
は第２の層１０Ｂを加工するために最適な値が選択され
る。即ち、第２のレーザ光１００ｂは、第２の層１０Ｂ
を加工するために最適な照射エネルギ密度を提供するこ
とができるように、波長λ及び光強さが選択される。
【００４５】図１Ｃに示すように、２軸ステージ１１１
がＹ軸方向に更に移動し、それによって複合材料１０も
更に移動する。その間、第１のレーザ光１００ａによっ
て複合材料１０の第１の層１０Ａだけが切断され、第２
のレーザ光１００ｂによって複合材料１０の第２の層１
０Ｂだけが切断される。従って、第１のレーザ光１００
ａ及び第２のレーザ光１００ｂによって複合材料１０の
第１の層１０Ａ及び第２の層１０Ｂの深さの溝が形成さ
れる。
がＹ軸方向に更に移動し、それによって複合材料１０も
更に移動する。その間、第１のレーザ光１００ａによっ
て複合材料１０の第１の層１０Ａだけが切断され、第２
のレーザ光１００ｂによって複合材料１０の第２の層１
０Ｂだけが切断される。従って、第１のレーザ光１００
ａ及び第２のレーザ光１００ｂによって複合材料１０の
第１の層１０Ａ及び第２の層１０Ｂの深さの溝が形成さ
れる。
【００４６】第３のレーザ光１００ｃは斯かる溝を照射
するように構成されている。従って、同様に、第３のレ
ーザ光１００ｃによって複合材料１０の第３の層１０Ｃ
の表面が照射され、それによって第３の層１０Ｃが加工
される。第３のレーザ光１００ｃによる照射エネルギ密
度は第３の層１０Ｃを加工するために最適な値が選択さ
れる。即ち、第３のレーザ光１００ｃは、第３の層１０
Ｃを加工するために最適な照射エネルギ密度を提供する
ことができるように、波長λ及び光強さが選択される。
するように構成されている。従って、同様に、第３のレ
ーザ光１００ｃによって複合材料１０の第３の層１０Ｃ
の表面が照射され、それによって第３の層１０Ｃが加工
される。第３のレーザ光１００ｃによる照射エネルギ密
度は第３の層１０Ｃを加工するために最適な値が選択さ
れる。即ち、第３のレーザ光１００ｃは、第３の層１０
Ｃを加工するために最適な照射エネルギ密度を提供する
ことができるように、波長λ及び光強さが選択される。
【００４７】こうして、本例によると、３つの層よりな
る複合材料１０を切断する場合、第１のレーザ光１００
ａによって第１の層１０Ａが切断され、第２のレーザ光
１００ｂによって第２の層１０Ｂが切断され、第３のレ
ーザ光１００ｃによって第３の層１０Ｃが切断される。
る複合材料１０を切断する場合、第１のレーザ光１００
ａによって第１の層１０Ａが切断され、第２のレーザ光
１００ｂによって第２の層１０Ｂが切断され、第３のレ
ーザ光１００ｃによって第３の層１０Ｃが切断される。
【００４８】尚、以上複合材料１０を切断する場合につ
いて説明したが、第３のレーザ光１００ｃを使用しない
ことによって第３の層１０Ｃだけを残し、それによって
溝を形成することもできる。又は、第２及び第３のレー
ザ光１００ｂ、１００ｃを使用しないことによって第２
及び第３の層１０Ｂ、１０Ｃを残し、それによって溝を
形成することもできる。
いて説明したが、第３のレーザ光１００ｃを使用しない
ことによって第３の層１０Ｃだけを残し、それによって
溝を形成することもできる。又は、第２及び第３のレー
ザ光１００ｂ、１００ｃを使用しないことによって第２
及び第３の層１０Ｂ、１０Ｃを残し、それによって溝を
形成することもできる。
【００４９】図２を参照して本発明によるレーザ加工装
置の例を説明する。斯かるレーザ加工装置は図１を参照
して説明した如き複合材料を切断するように構成されて
いる。
置の例を説明する。斯かるレーザ加工装置は図１を参照
して説明した如き複合材料を切断するように構成されて
いる。
【００５０】レーザ加工装置は複合材料１０を装着して
それをＹ軸方向及びＺ軸方向にステップ送りする２軸ス
テージ１１１と斯かる２軸ステージ１１１を支持する定
盤１１３とを有する。
それをＹ軸方向及びＺ軸方向にステップ送りする２軸ス
テージ１１１と斯かる２軸ステージ１１１を支持する定
盤１１３とを有する。
【００５１】２軸ステージ１１１の上方には複数のレー
ザ光束、例えば３つのレーザ光１００ａ、１００ｂ、１
００ｃを提供するための光学系が配置されている。斯か
る３つのレーザ光１００ａ、１００ｂ、１００ｃはパル
ス照射されるように構成されていよい。光学系は第１及
び第２のレーザ光１００ａ、１００ｂを提供するための
第１の光学系と第３のレーザ光１００ｃを提供するため
の第２の光学系とを含む。
ザ光束、例えば３つのレーザ光１００ａ、１００ｂ、１
００ｃを提供するための光学系が配置されている。斯か
る３つのレーザ光１００ａ、１００ｂ、１００ｃはパル
ス照射されるように構成されていよい。光学系は第１及
び第２のレーザ光１００ａ、１００ｂを提供するための
第１の光学系と第３のレーザ光１００ｃを提供するため
の第２の光学系とを含む。
【００５２】第１の光学系は第１の光源１１ａと斯かる
光源１１ａからの光１００ａｂを偏向する第１及び第２
の偏向ミラー１２ａ、１３ａとエネルギ強度分布を均一
にするためのホモジナイザ２１ａと斯かるホモジナイザ
２１ａによってエネルギ強度分布が均一化された光束１
００ａｂを２つの光束１００ａ、１００ｂに分割するハ
ーフミラー１４ａとを有する。
光源１１ａからの光１００ａｂを偏向する第１及び第２
の偏向ミラー１２ａ、１３ａとエネルギ強度分布を均一
にするためのホモジナイザ２１ａと斯かるホモジナイザ
２１ａによってエネルギ強度分布が均一化された光束１
００ａｂを２つの光束１００ａ、１００ｂに分割するハ
ーフミラー１４ａとを有する。
【００５３】第１の光学系は更に、ハーフミラー１４ａ
によって得られた第１の光束１００ａのエネルギ強度を
減衰させるための第１のアッテネータ２３ａと適当な形
状例えば矩形の窓を有する第１のマスク２５ａと第１の
光束１００ａを集光して第１のマスク２５ａの像を複合
材料１０の第１の層１０Ａの照射面に結像させるための
第１のレンズ２７ａとを有する。
によって得られた第１の光束１００ａのエネルギ強度を
減衰させるための第１のアッテネータ２３ａと適当な形
状例えば矩形の窓を有する第１のマスク２５ａと第１の
光束１００ａを集光して第１のマスク２５ａの像を複合
材料１０の第１の層１０Ａの照射面に結像させるための
第１のレンズ２７ａとを有する。
【００５４】第１の光学系は更にまた、ハーフミラー１
４ａによって得られた第２の光束１００ｂを偏向するた
めの第３の偏向ミラー１４ｂとエネルギ強度を減衰させ
るための第２のアッテネータ２３ｂと適当な形状例えば
矩形の窓を有する第２のマスク２５ｂと第２の光束１０
０ｂを集光して第２のマスク２５ｂの像を複合材料１０
の第２の層１０Ｂの照射面に結像させるための第２のレ
ンズ２７ｂとを有する。
４ａによって得られた第２の光束１００ｂを偏向するた
めの第３の偏向ミラー１４ｂとエネルギ強度を減衰させ
るための第２のアッテネータ２３ｂと適当な形状例えば
矩形の窓を有する第２のマスク２５ｂと第２の光束１０
０ｂを集光して第２のマスク２５ｂの像を複合材料１０
の第２の層１０Ｂの照射面に結像させるための第２のレ
ンズ２７ｂとを有する。
【００５５】第２の光学系は第２の光源１１ｃと斯かる
光源１１ｃからの光１００ｃを偏向する第４及び第５の
偏向ミラー１２ｃ、１３ｃとエネルギ強度分布を均一に
するためのホモジナイザ２１ｃと斯かるホモジナイザ２
１ｃによってエネルギ強度分布が均一化された光束１０
０ｃを偏向する第６の偏向ミラー１４ｃとエネルギ強度
を減衰させるための第３のアッテネータ２３ｃと適当な
形状例えば矩形の窓を有する第３のマスク２５ｃと第３
の光束１００ｃを集光して第３のマスク２５ｃの像を複
合材料１０の第３の層１０Ｃの照射面に結像させるため
の第３のレンズ２７ｃとを有する
光源１１ｃからの光１００ｃを偏向する第４及び第５の
偏向ミラー１２ｃ、１３ｃとエネルギ強度分布を均一に
するためのホモジナイザ２１ｃと斯かるホモジナイザ２
１ｃによってエネルギ強度分布が均一化された光束１０
０ｃを偏向する第６の偏向ミラー１４ｃとエネルギ強度
を減衰させるための第３のアッテネータ２３ｃと適当な
形状例えば矩形の窓を有する第３のマスク２５ｃと第３
の光束１００ｃを集光して第３のマスク２５ｃの像を複
合材料１０の第３の層１０Ｃの照射面に結像させるため
の第３のレンズ２７ｃとを有する
【００５６】図１を参照して説明したように、第１、第
２及び第３のレーザ光１００ａ、１００ｂ、１００ｃは
それぞれ複合材料１０の第１、第２及び第３の層１０
Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを加工するために最適な照射エネル
ギ密度が得られるように構成されている。
２及び第３のレーザ光１００ａ、１００ｂ、１００ｃは
それぞれ複合材料１０の第１、第２及び第３の層１０
Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを加工するために最適な照射エネル
ギ密度が得られるように構成されている。
【００５７】第１及び第２の光源１１ａ、１１ｂの波長
は、第１、第２及び第３のレーザ光１００ａ、１００
ｂ、１００ｃによって複合材料１０の第１、第２及び第
３の層１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの各被加工面にて最適な
照射エネルギ密度が得られるように、適当に選択され
る。
は、第１、第２及び第３のレーザ光１００ａ、１００
ｂ、１００ｃによって複合材料１０の第１、第２及び第
３の層１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの各被加工面にて最適な
照射エネルギ密度が得られるように、適当に選択され
る。
【００５８】第１及び第２の光源１１ａ、１１ｂは適当
な紫外線レーザであってよい。例えば、第１の光源１１
ａはエキシマレーザ（ＡｒＦ：λ＝２４９ｎｍ）であっ
てよく、第２の光源１１ｂはエキシマレーザ（ＫｒＦ：
λ＝１９３ｎｍ）であってよい。
な紫外線レーザであってよい。例えば、第１の光源１１
ａはエキシマレーザ（ＡｒＦ：λ＝２４９ｎｍ）であっ
てよく、第２の光源１１ｂはエキシマレーザ（ＫｒＦ：
λ＝１９３ｎｍ）であってよい。
【００５９】最適な照射エネルギ密度を得るために、第
１、第２及び第３のアッテネータ２３ａ、２３ｂ、２３
ｃが調節されてよく、第１、第２及び第３のマスク２５
ａ、２５ｂ、２５ｃの窓の寸法が調節されてよい。
１、第２及び第３のアッテネータ２３ａ、２３ｂ、２３
ｃが調節されてよく、第１、第２及び第３のマスク２５
ａ、２５ｂ、２５ｃの窓の寸法が調節されてよい。
【００６０】図３を参照して本発明によるレーザ加工装
置及び方法の他の例を説明する。この例では、複合材料
１０に穴開け加工がなされる。
置及び方法の他の例を説明する。この例では、複合材料
１０に穴開け加工がなされる。
【００６１】このレーザ加工装置は複合材料１０を装着
してそれをＺ軸方向にステップ送りする１軸ステージ１
１１Ａを有する。斯かる１軸ステージ１１１Ａは図２の
例と同様に図示しない定盤１１３の上に支持されてよ
い。
してそれをＺ軸方向にステップ送りする１軸ステージ１
１１Ａを有する。斯かる１軸ステージ１１１Ａは図２の
例と同様に図示しない定盤１１３の上に支持されてよ
い。
【００６２】１軸ステージ１１１Ａの上方には光学系が
配置されており、斯かる光学系は複合材料の複数の層に
対応して複数のレーザ光束、例えば３つのレーザ光束１
００ａ、１００ｂ、１００ｃを生成し、斯かる３つのレ
ーザ光束１００ａ、１００ｂ、１００ｃによってそれぞ
れ複合材料１０の第１、第２及び第３の層１０Ａ、１０
Ｂ、１０Ｃは穴開けされる。斯かる３つのレーザ光束１
００ａ、１００ｂ、１００ｃは複合材料１０の各層の加
工面の１点に照射されるように構成されている。斯かる
３つのレーザ光束１００ａ、１００ｂ、１００ｃは例え
ばパルス照射されるように構成されてよい。
配置されており、斯かる光学系は複合材料の複数の層に
対応して複数のレーザ光束、例えば３つのレーザ光束１
００ａ、１００ｂ、１００ｃを生成し、斯かる３つのレ
ーザ光束１００ａ、１００ｂ、１００ｃによってそれぞ
れ複合材料１０の第１、第２及び第３の層１０Ａ、１０
Ｂ、１０Ｃは穴開けされる。斯かる３つのレーザ光束１
００ａ、１００ｂ、１００ｃは複合材料１０の各層の加
工面の１点に照射されるように構成されている。斯かる
３つのレーザ光束１００ａ、１００ｂ、１００ｃは例え
ばパルス照射されるように構成されてよい。
【００６３】斯かる光学系は第１及び第２のレーザ光１
００ａ、１００ｂを提供するための第１の光学系と第３
のレーザ光１００ｃを提供するための第２の光学系とを
含む。
００ａ、１００ｂを提供するための第１の光学系と第３
のレーザ光１００ｃを提供するための第２の光学系とを
含む。
【００６４】第１の光学系は第１の光源１１ａと斯かる
光源１１ａからの光１００ａｂを偏向する第１及び第２
の偏向ミラー１２ａ、１３ａとエネルギ強度分布を均一
にするためのホモジナイザ２１ａと斯かるホモジナイザ
２１ａによってエネルギ強度分布が均一化された光束１
００ａｂを２つの光束１００ａ、１００ｂに分割する第
１のハーフミラー１４ａとを有する。
光源１１ａからの光１００ａｂを偏向する第１及び第２
の偏向ミラー１２ａ、１３ａとエネルギ強度分布を均一
にするためのホモジナイザ２１ａと斯かるホモジナイザ
２１ａによってエネルギ強度分布が均一化された光束１
００ａｂを２つの光束１００ａ、１００ｂに分割する第
１のハーフミラー１４ａとを有する。
【００６５】第１の光学系は更に、第１のハーフミラー
１４ａによって得られた第１の光束１００ａを遮断する
ための第１のシャッタ３１ａと第１の光束１００ａのエ
ネルギ強度を減衰するための第１のアッテネータ２３ａ
と適当な形状例えば円形の窓を有する第１のマスク２５
ａと第１の光束１００ａを集光して第１のマスク２５ａ
の像を複合材料１０の第１の層１０Ａの照射面に結像さ
せるための第１のレンズ２７ａとを有する。
１４ａによって得られた第１の光束１００ａを遮断する
ための第１のシャッタ３１ａと第１の光束１００ａのエ
ネルギ強度を減衰するための第１のアッテネータ２３ａ
と適当な形状例えば円形の窓を有する第１のマスク２５
ａと第１の光束１００ａを集光して第１のマスク２５ａ
の像を複合材料１０の第１の層１０Ａの照射面に結像さ
せるための第１のレンズ２７ａとを有する。
【００６６】第１の光学系は更にまた、第１のハーフミ
ラー１４ａによって得られた第２の光束１００ｂを遮断
するための第２のシャッタ３１ｂと第２の光束１００ｂ
を偏向するための第３の偏向ミラー１４ｂとエネルギ強
度を減衰するための第２のアッテネータ２３ｂと適当な
形状例えば円形の窓を有する第２のマスク２５ｂと第２
の光束１００ｂを集光して第２のマスク２５ｂの像を複
合材料１０の第２の層１０Ｂの照射面に結像するための
第２のレンズ２７ｂとを有する。
ラー１４ａによって得られた第２の光束１００ｂを遮断
するための第２のシャッタ３１ｂと第２の光束１００ｂ
を偏向するための第３の偏向ミラー１４ｂとエネルギ強
度を減衰するための第２のアッテネータ２３ｂと適当な
形状例えば円形の窓を有する第２のマスク２５ｂと第２
の光束１００ｂを集光して第２のマスク２５ｂの像を複
合材料１０の第２の層１０Ｂの照射面に結像するための
第２のレンズ２７ｂとを有する。
【００６７】第２の光学系は第２の光源１１ｃと斯かる
光源１１ｃからの光１００ｃを偏向する第４及び第５の
偏向ミラー１２ｃ、１３ｃとエネルギ強度分布を均一に
するための第３のホモジナイザ２１ｃと斯かるホモジナ
イザ２１ｃによってエネルギ強度分布が均一化された光
束１００ｃを偏向する第６の偏向ミラー１４ｃとエネル
ギ強度を減衰させるための第３のアッテネータ２３ｃと
適当な形状例えば円形の窓を有する第３のマスク２５ｃ
と第３の光束１００ｃを集光して第３のマスク２５ｃの
像を複合材料１０の第３の層１０Ｃの照射面に結像させ
るための第３のレンズ２７ｃとを有する。
光源１１ｃからの光１００ｃを偏向する第４及び第５の
偏向ミラー１２ｃ、１３ｃとエネルギ強度分布を均一に
するための第３のホモジナイザ２１ｃと斯かるホモジナ
イザ２１ｃによってエネルギ強度分布が均一化された光
束１００ｃを偏向する第６の偏向ミラー１４ｃとエネル
ギ強度を減衰させるための第３のアッテネータ２３ｃと
適当な形状例えば円形の窓を有する第３のマスク２５ｃ
と第３の光束１００ｃを集光して第３のマスク２５ｃの
像を複合材料１０の第３の層１０Ｃの照射面に結像させ
るための第３のレンズ２７ｃとを有する。
【００６８】本例のレーザ加工装置の光学系は、第１、
第２及び第３の光束１００ａ、１００ｂ、１００ｃを複
合材料１０の照射面の一点に導くために、第７の偏向ミ
ラー１５ａと第２及び第３のハーフミラー１５ｂ、１６
とを有する。
第２及び第３の光束１００ａ、１００ｂ、１００ｃを複
合材料１０の照射面の一点に導くために、第７の偏向ミ
ラー１５ａと第２及び第３のハーフミラー１５ｂ、１６
とを有する。
【００６９】第２のレンズ２７ｂより出射された第２の
光束１００ｂは第２及び第３のハーフミラー１５ｂ、１
６を透過して複合材料１０の表面の１点を照射する。第
１のレンズ２７ａを経由した第１の光束１００ａは第７
の偏向ミラー１５ａによって偏向され、第２のハーフミ
ラー１５ｂに導かれる。第１の光束１００ａは第２のハ
ーフミラー１５ｂによって更に偏向されて第２の光束１
００ｂの光路に導かれる。こうして第１の光束１００ａ
も複合材料１０の表面の照射点に導かれる。
光束１００ｂは第２及び第３のハーフミラー１５ｂ、１
６を透過して複合材料１０の表面の１点を照射する。第
１のレンズ２７ａを経由した第１の光束１００ａは第７
の偏向ミラー１５ａによって偏向され、第２のハーフミ
ラー１５ｂに導かれる。第１の光束１００ａは第２のハ
ーフミラー１５ｂによって更に偏向されて第２の光束１
００ｂの光路に導かれる。こうして第１の光束１００ａ
も複合材料１０の表面の照射点に導かれる。
【００７０】第３のレンズ２７ｃを経由した第３の光束
１００ｃは第４のハーフミラー１６によって偏向され、
第２の光束１００ｂの光路に導かれる。こうして第３の
光束１００ｃも複合材料１０の表面の照射点に導かれ
る。
１００ｃは第４のハーフミラー１６によって偏向され、
第２の光束１００ｂの光路に導かれる。こうして第３の
光束１００ｃも複合材料１０の表面の照射点に導かれ
る。
【００７１】次に本例のレーザ加工装置による穴開け作
業を説明する。本例のレーザ加工装置は、第１のレーザ
光束１００ａによって複合材料１０の第１の層１０Ａが
穴開けされ、第２のレーザ光束１００ｂによって複合材
料１０の第２の層１０Ｂが穴開けされ、第３のレーザ光
束１００ｃによって複合材料１０の第３の層１０Ｃが穴
開けされるように構成されている。
業を説明する。本例のレーザ加工装置は、第１のレーザ
光束１００ａによって複合材料１０の第１の層１０Ａが
穴開けされ、第２のレーザ光束１００ｂによって複合材
料１０の第２の層１０Ｂが穴開けされ、第３のレーザ光
束１００ｃによって複合材料１０の第３の層１０Ｃが穴
開けされるように構成されている。
【００７２】先ず、第１の光学系によって複合材料１０
の第１及び第２の層１０Ａ、１０Ｂが加工される。複合
材料１０の第１の層１０Ａに穴開けする場合、第１のシ
ャッタ３１ａが開かれ、第２のシャッタ３１ｂが閉じら
れる。それによって、第１のレーザ光束１００ａのみが
複合材料１０の第１の層１０Ａの表面にパルス照射され
る。
の第１及び第２の層１０Ａ、１０Ｂが加工される。複合
材料１０の第１の層１０Ａに穴開けする場合、第１のシ
ャッタ３１ａが開かれ、第２のシャッタ３１ｂが閉じら
れる。それによって、第１のレーザ光束１００ａのみが
複合材料１０の第１の層１０Ａの表面にパルス照射され
る。
【００７３】上述の例と同様に、第１のレーザ光束１０
０ａのパルス照射毎に、１軸ステージ１１３Ａによって
複合材料１０はＺ軸方向上方に所定の送り量だけステッ
プ送りされる。斯かるＺ軸方向の送り量は、第１のレー
ザ光束１００ａの１パルス照射によって除去された第１
の層１０Ａの深さに対応している。こうして、第１のレ
ーザ光束１００ａによって複合材料１０の第１の層１０
Ａに孔が形成され、第２の層１０Ｂが現れると、第２の
レーザ光束１００ｂが使用される。
０ａのパルス照射毎に、１軸ステージ１１３Ａによって
複合材料１０はＺ軸方向上方に所定の送り量だけステッ
プ送りされる。斯かるＺ軸方向の送り量は、第１のレー
ザ光束１００ａの１パルス照射によって除去された第１
の層１０Ａの深さに対応している。こうして、第１のレ
ーザ光束１００ａによって複合材料１０の第１の層１０
Ａに孔が形成され、第２の層１０Ｂが現れると、第２の
レーザ光束１００ｂが使用される。
【００７４】複合材料１０の第２の層１０Ｂに穴開けす
る場合、第１のシャッタ３１ａが閉じられ第２のシャッ
タ３１ｂが開かれる。それによって、第２のレーザ光束
１００ｂのみが複合材料１０の第２の層１０Ｂの表面に
パルス照射される。
る場合、第１のシャッタ３１ａが閉じられ第２のシャッ
タ３１ｂが開かれる。それによって、第２のレーザ光束
１００ｂのみが複合材料１０の第２の層１０Ｂの表面に
パルス照射される。
【００７５】複合材料１０の第１の層１０Ａに穴開けす
る場合と同様に、第２のレーザ光束１００ｂのパルス照
射毎に、１軸ステージ１１３Ａによって複合材料１０は
Ｚ軸方向上方に所定の送り量だけステップ送りされる。
る場合と同様に、第２のレーザ光束１００ｂのパルス照
射毎に、１軸ステージ１１３Ａによって複合材料１０は
Ｚ軸方向上方に所定の送り量だけステップ送りされる。
【００７６】こうして、複合材料１０の第１及び第２の
層１０Ａ、１０Ｂに孔が形成されると、次に第３の層１
０Ｃに穴開け加工がされる。第１の光学系の作動は停止
されて、第２の光学系が作動される。第２の光源１１ｃ
からの第３のレーザ光束１００ｃが使用される。
層１０Ａ、１０Ｂに孔が形成されると、次に第３の層１
０Ｃに穴開け加工がされる。第１の光学系の作動は停止
されて、第２の光学系が作動される。第２の光源１１ｃ
からの第３のレーザ光束１００ｃが使用される。
【００７７】複合材料１０の第１及び第２の層１０Ａ、
１０Ｂに穴開けする場合と同様に、第３のレーザ光束１
００ｃのパルス照射毎に、１軸ステージ１１３Ａによっ
て複合材料１０はＺ軸方向上方に所定の送り量だけステ
ップ送りされる。こうして、複合材料１０の第３の層１
０Ｃに孔が形成される。複合材料１０の第１、第２及び
第３の層１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃに形成された各孔によ
って連続した１つの孔が形成される。
１０Ｂに穴開けする場合と同様に、第３のレーザ光束１
００ｃのパルス照射毎に、１軸ステージ１１３Ａによっ
て複合材料１０はＺ軸方向上方に所定の送り量だけステ
ップ送りされる。こうして、複合材料１０の第３の層１
０Ｃに孔が形成される。複合材料１０の第１、第２及び
第３の層１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃに形成された各孔によ
って連続した１つの孔が形成される。
【００７８】図１及び図２を参照して説明した例と同様
に、第１、第２及び第３のレーザ光１００ａ、１００
ｂ、１００ｃはそれぞれ複合材料１０の第１、第２及び
第３の層１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを加工するために最適
な照射エネルギ密度が得られるように構成されている。
に、第１、第２及び第３のレーザ光１００ａ、１００
ｂ、１００ｃはそれぞれ複合材料１０の第１、第２及び
第３の層１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを加工するために最適
な照射エネルギ密度が得られるように構成されている。
【００７９】第１及び第２の光源１１ａ、１１ｂの波長
は、第１、第２及び第３のレーザ光１００ａ、１００
ｂ、１００ｃによって複合材料１０の第１、第２及び第
３の層１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの各被加工面にて最適な
照射エネルギ密度が得られるように、適当に選択され
る。
は、第１、第２及び第３のレーザ光１００ａ、１００
ｂ、１００ｃによって複合材料１０の第１、第２及び第
３の層１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの各被加工面にて最適な
照射エネルギ密度が得られるように、適当に選択され
る。
【００８０】第１及び第２の光源１１ａ、１１ｂは適当
な紫外線レーザであってよい。例えば、第１の光源１１
ａはエキシマレーザ（ＡｒＦ：λ＝２４９ｎｍ）であっ
てよく、第２の光源１１ｂはエキシマレーザ（ＫｒＦ：
λ＝１９３ｎｍ）であってよい。
な紫外線レーザであってよい。例えば、第１の光源１１
ａはエキシマレーザ（ＡｒＦ：λ＝２４９ｎｍ）であっ
てよく、第２の光源１１ｂはエキシマレーザ（ＫｒＦ：
λ＝１９３ｎｍ）であってよい。
【００８１】最適な照射エネルギ密度を得るために、第
１、第２及び第３のアッテネータ２３ａ、２３ｂ、２３
ｃが調節されてよく、第１、第２及び第３のマスク２５
ａ、２５ｂ、２５ｃの窓の寸法が調節されてよい。
１、第２及び第３のアッテネータ２３ａ、２３ｂ、２３
ｃが調節されてよく、第１、第２及び第３のマスク２５
ａ、２５ｂ、２５ｃの窓の寸法が調節されてよい。
【００８２】尚、以上複合材料１０に貫通孔を形成する
場合について説明したが、レーザ光の照射を適当な時に
停止することによって貫通孔ではなく所望の深さの穴を
形成することもできる。第３のレーザ光１００ｃを使用
しないことによって第３の層１０Ｃだけを残し、それに
よって第１及び第２の層１０Ａ、１０Ｂの厚さに相当す
る穴を形成することもできる。又は、第２及び第３のレ
ーザ光１００ｂ、１００ｃを使用しないことによって第
２及び第３の層１０Ｂ、１０Ｃを残し、それによって第
１の層１０Ａの厚さに相当する穴を形成することもでき
る。
場合について説明したが、レーザ光の照射を適当な時に
停止することによって貫通孔ではなく所望の深さの穴を
形成することもできる。第３のレーザ光１００ｃを使用
しないことによって第３の層１０Ｃだけを残し、それに
よって第１及び第２の層１０Ａ、１０Ｂの厚さに相当す
る穴を形成することもできる。又は、第２及び第３のレ
ーザ光１００ｂ、１００ｃを使用しないことによって第
２及び第３の層１０Ｂ、１０Ｃを残し、それによって第
１の層１０Ａの厚さに相当する穴を形成することもでき
る。
【００８３】以上本発明の実施例について詳細に説明し
てきたが、本発明は上述の実施例に限ることなく本発明
の要旨を逸脱することなく他の種々の構成が採り得るこ
とは当業者にとって容易に理解されよう。
てきたが、本発明は上述の実施例に限ることなく本発明
の要旨を逸脱することなく他の種々の構成が採り得るこ
とは当業者にとって容易に理解されよう。
【００８４】
【発明の効果】本発明によると、レーザを使用して複数
の層を含む複合材料を切断加工し、溝形成加工し又は穴
開け加工する場合に、高い精度にて加工することができ
る利点がある。
の層を含む複合材料を切断加工し、溝形成加工し又は穴
開け加工する場合に、高い精度にて加工することができ
る利点がある。
【００８５】本発明によると、レーザを使用して複数の
層を含む複合材料を切断加工し、溝形成加工し又は穴開
け加工する場合に、効率的に加工することができる利点
がある。
層を含む複合材料を切断加工し、溝形成加工し又は穴開
け加工する場合に、効率的に加工することができる利点
がある。
【００８６】本発明によると、紫外線レーザを使用して
複数の層を含む複合材料を切断加工し、溝形成加工し又
は穴開け加工する場合に、非熱的加工によって高い加工
精度を得ることができる利点がある。
複数の層を含む複合材料を切断加工し、溝形成加工し又
は穴開け加工する場合に、非熱的加工によって高い加工
精度を得ることができる利点がある。
【００８７】本発明によると、紫外線レーザを使用して
複数の層を含む複合材料を切断加工し、溝形成加工し又
は穴開け加工する場合に、加工作業を効率化し且つ高い
加工精度を得ることができる利点がある。
複数の層を含む複合材料を切断加工し、溝形成加工し又
は穴開け加工する場合に、加工作業を効率化し且つ高い
加工精度を得ることができる利点がある。
【図１】本発明によるレーザ加工方法を説明する説明図
である。
である。
【図２】本発明によるレーザ加工装置の第１の例を示す
図である。
図である。
【図３】本発明によるレーザ加工装置の第２の例を示す
図である。
図である。
１０ 複合材料 １０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 層 １１ａ、１１ｃ 光源 １２ａ、１２ｃ、１３ａ、１３ｃ、１４ｂ、１４ｃ、１
５ａ 偏向ミラー ２１ａ、２１ｃ ホモジナイザ ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ アッテネータ ２５ａ、２５ｂ、２５ｃ マスク ２７ａ、２７ｂ、２７ｃ レンズ ３１ａ、３１ｂ シャッタ １００ａ、１００ｂ、１００ａｂ レーザ光束 １１１ ステージ １１３ 定盤
５ａ 偏向ミラー ２１ａ、２１ｃ ホモジナイザ ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ アッテネータ ２５ａ、２５ｂ、２５ｃ マスク ２７ａ、２７ｂ、２７ｃ レンズ ３１ａ、３１ｂ シャッタ １００ａ、１００ｂ、１００ａｂ レーザ光束 １１１ ステージ １１３ 定盤
Claims (21)
- 【請求項１】複数の層を含む複合材料をレーザによって
加工するためのレーザ加工装置において、 上記複合材料の複数の層に対応して複数のレーザ光束を
生成する光学装置と上記複合材料を支持し上記複合材料
を上記光学装置に対して移動させるためのステージ装置
とを有し、 上記複数のレーザ光束の照射点の各々は対応する上記複
合材料の複数の層の各々に対して最適なエネルギ照射密
度が得られるように所定の波長及び光強さを有すること
を特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項２】請求項１記載のレーザ加工装置において、
上記レーザ光束は波長λが４００ｎｍ以下の紫外線レー
ザであることを特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項３】請求項１又は２記載のレーザ加工装置にお
いて、上記複数のレーザ光束による照射点は互いに隔置
されて１直線に沿って配置され、上記複合材料の複数の
層は上側の層より順に対応する上記複数のレーザ光束の
各々によって切断され、それによって上記複合材料が切
断されるように構成されていることを特徴とするレーザ
加工装置。 - 【請求項４】請求項３記載のレーザ加工装置において、
上記複数のレーザ光束は対応する上記複合材料の複数の
層の被加工面上にパルス照射されるように構成されてい
ることを特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項５】請求項４記載のレーザ加工装置において、
上記ステージ装置は上記複合材料を上記１直線方向に及
びそれに垂直な上記複合材料の厚さ方向にステップ送り
に移動させるように構成されていることを特徴とするレ
ーザ加工装置。 - 【請求項６】請求項５記載のレーザ加工装置において、
上記複数のレーザ光束のパルス照射毎に上記ステージ装
置によって上記複合材料は上記複合材料の厚さ方向にス
テップ送りされ、それによって上記複合材料の層に孔が
形成されると、上記ステージ装置によって上記複合材料
は上記１直線方向にステップ送りされ、その位置にて再
び上記複合材料の層に孔が形成され、これを繰り返して
上記複合材料の層を上記１直線に沿って切断するように
構成されていることを特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項７】請求項６記載のレーザ加工装置において、
上記光学装置は上記複数のレーザ光束を生成するための
複数の光学系を含み、該光学系の各々は光源とエネルギ
強度分布を均一化するためのホモジナイザとエネルギ強
度を減衰するためのアッテネータと所定形状の窓を有す
るマスクと該マスクの像を照射点にて結像させるための
レンズとを含むことを特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項８】請求項７記載のレーザ加工装置において、
上記光源はエキシマレーザ（ＡｒＦ：λ＝１９３ｎｍ）
とエキシマレーザ（ＫｒＦ：λ＝２４９ｎｍ）を含むこ
とを特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項９】請求項１又は２記載のレーザ加工装置にお
いて、上記複数のレーザ光束による照射点は同一点であ
り、上記複合材料の複数の層は上側の層より順に対応す
る上記複数のレーザ光束の各々によって孔が形成され、
それによって上記複合材料に孔が形成されるように構成
されていることを特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項１０】請求項９記載のレーザ加工装置におい
て、上記複数のレーザ光束は対応する上記複合材料の複
数の層の被加工面上にパルス照射されるように構成され
ていることを特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項１１】請求項１０記載のレーザ加工装置におい
て、上記ステージ装置は上記複合材料を上記複合材料の
厚さ方向にステップ送りに移動させるように構成されて
いることを特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項１２】請求項１１記載のレーザ加工装置におい
て、上記複数のレーザ光束のパルス照射毎に上記ステー
ジ装置によって上記複合材料は上記複合材料の厚さ方向
にステップ送りされ、それによって上記複合材料の各層
に順に孔が形成され、これを繰り返して上記複合材料に
孔が形成されるように構成されていることを特徴とする
レーザ加工装置。 - 【請求項１３】請求項１２記載のレーザ加工装置におい
て、上記光学装置は上記複数のレーザ光束を生成する複
数の光学系とそれによって生成された複数のレーザ光束
を１点に照射させるための集光装置とを有し、上記複数
の光学系の各々は光源とエネルギ強度分布を均一化する
ためのホモジナイザとエネルギ強度を減衰するためのア
ッテネータと所定形状の窓を有するマスクと該マスクの
像を照射点にて結像するためのレンズとを含むことを特
徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項１４】請求項１３記載のレーザ加工装置におい
て、上記光源はエキシマレーザ（ＡｒＦ：λ＝１９３ｎ
ｍ）とエキシマレーザ（ＫｒＦ：λ＝２４９ｎｍ）を含
むことを特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項１５】複数の層を含む複合材料をレーザによっ
て加工するためのレーザ加工方法において、 複合材料の複数の層に対応して複数のレーザ光束を用意
することと、 上記複合材料の複数の層の各々の照射点に対して最適な
エネルギ照射密度が得られるように上記複数のレーザ光
束の各々の所定の波長及び光強さ設定することと、 上記複合材料の複数の層の上側の層から下側の層まで順
に対応する上記複数のレーザ光束の各々によって加工す
ることと、 を含むレーザ加工方法。 - 【請求項１６】請求項１５記載のレーザ加工方法におい
て、上記レーザ光束は波長が４００ｎｍ以下の紫外線レ
ーザであることを特徴とするレーザ加工方法。 - 【請求項１７】請求項１６記載のレーザ加工方法におい
て、上記複数のレーザ光束を被加工面上にパルス照射す
るように構成されていることを特徴とするレーザ加工方
法。 - 【請求項１８】請求項１７記載のレーザ加工方法におい
て、 上記複数のレーザ光束のパルス照射毎に上記複合材料を
厚さ方向にステップ送りし、それ繰り返して上記複合材
料の層に孔を形成し、次に上記複合材料を上記１直線方
向にステップ送りし、その位置にて再び上記複合材料の
層に孔を形成し、これを繰り返して上記複合材料の層を
上記１直線に沿って切断し、それによって上記複合材料
の上側の層より順に切断し、それを繰り返して上記複合
材料を切断するように構成されていることを特徴とする
レーザ加工方法。 - 【請求項１９】請求項１８記載のレーザ加工方法におい
て、上記光源はエキシマレーザ（ＡｒＦ：λ＝１９３ｎ
ｍ）とエキシマレーザ（ＫｒＦ：λ＝２４９ｎｍ）を含
むことを特徴とするレーザ加工方法。 - 【請求項２０】請求項１７記載のレーザ加工方法におい
て、 上記複数のレーザ光束のパルス照射毎に上記複合材料を
厚さ方向にステップ送りし、それを繰り返して上記複合
材料の層に孔を形成し、それによって同じ位置にて上記
複合材料の上側の層より順に孔を形成し、それを繰り返
して上記複合材料に孔を形成するように構成されている
ことを特徴とするレーザ加工方法。 - 【請求項２１】請求項２０記載のレーザ加工方法におい
て、上記光源はエキシマレーザ（ＡｒＦ：λ＝１９３ｎ
ｍ）とエキシマレーザ（ＫｒＦ：λ＝２４９ｎｍ）を含
むことを特徴とするレーザ加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6140578A JPH0810970A (ja) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | レーザ加工装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6140578A JPH0810970A (ja) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | レーザ加工装置及び方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0810970A true JPH0810970A (ja) | 1996-01-16 |
Family
ID=15271956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6140578A Pending JPH0810970A (ja) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | レーザ加工装置及び方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0810970A (ja) |
Cited By (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000208794A (ja) * | 1999-01-19 | 2000-07-28 | Fuji Electric Co Ltd | 薄膜太陽電池等のパタ―ン状薄膜層のレ―ザパタ―ニング方法および装置 |
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