JPH1158057A - レーザ加工ヘッド - Google Patents
レーザ加工ヘッドInfo
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- JPH1158057A JPH1158057A JP9222505A JP22250597A JPH1158057A JP H1158057 A JPH1158057 A JP H1158057A JP 9222505 A JP9222505 A JP 9222505A JP 22250597 A JP22250597 A JP 22250597A JP H1158057 A JPH1158057 A JP H1158057A
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- cylindrical lens
- laser beam
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- dimensional convex
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 2
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
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- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 加工位置TにおけるY方向の加工範囲を拡大
することにより加工のための走査回数を減らして作業性
を向上させると共に、熱効率を改良することができるレ
ーザ加工ヘッドを提供すること。 【解決手段】 矩形あるいは矩形に整形したレーザビー
ム1を、2次元凸形シリンドリカルレンズ3によりX方
向に収束させ、X方向に収束させたレーザビーム1を2
次元凹形シリンドリカルレンズ4によりY方向に拡散さ
せ、Y方向に拡散させたレーザビーム1を3次元凸形シ
リンドリカルレンズ5によりX、Y方向に収束させて線
状のレーザビーム1に形成するようにしたレーザ加工ヘ
ッドにおいて、反射面を互いに向き合わせた2個の鏡8
をY方向に隔てて2次元凹形シリンドリカルレンズ4と
3次元凸形シリンドリカルレンズ5との間に配置し、Y
方向に拡散するレーザビームの一部を鏡8にはさまれる
加工位置Tに反射させる。
することにより加工のための走査回数を減らして作業性
を向上させると共に、熱効率を改良することができるレ
ーザ加工ヘッドを提供すること。 【解決手段】 矩形あるいは矩形に整形したレーザビー
ム1を、2次元凸形シリンドリカルレンズ3によりX方
向に収束させ、X方向に収束させたレーザビーム1を2
次元凹形シリンドリカルレンズ4によりY方向に拡散さ
せ、Y方向に拡散させたレーザビーム1を3次元凸形シ
リンドリカルレンズ5によりX、Y方向に収束させて線
状のレーザビーム1に形成するようにしたレーザ加工ヘ
ッドにおいて、反射面を互いに向き合わせた2個の鏡8
をY方向に隔てて2次元凹形シリンドリカルレンズ4と
3次元凸形シリンドリカルレンズ5との間に配置し、Y
方向に拡散するレーザビームの一部を鏡8にはさまれる
加工位置Tに反射させる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はプリント基板を加工
するためのレ−ザ加工ヘッドに関する。
するためのレ−ザ加工ヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】表面の絶縁層を除去しプリント基板の内
側の銅箔層を露出させる方法として、本願出願人は、特
願平6−123893号において、目的とする銅箔層の
直前までの絶縁層を工具で除去してから残った絶縁層を
レーザで除去する、工具とレーザを組合せた加工方法を
提案した。また、同時にレーザビームを線状に成形する
ことを提案した。
側の銅箔層を露出させる方法として、本願出願人は、特
願平6−123893号において、目的とする銅箔層の
直前までの絶縁層を工具で除去してから残った絶縁層を
レーザで除去する、工具とレーザを組合せた加工方法を
提案した。また、同時にレーザビームを線状に成形する
ことを提案した。
【0003】図3は上記技術におけるレーザ加工ヘッド
の光学系の構成図である。1はエキシマレーザのレーザ
ビームで、図示しないレーザ発振器から発振された後、
図示しないエキスパンダにより拡大され、断面形状は矩
形である。2はコーナーミラー、3は長焦点の2次元凸
形シリンドリカルレンズ、4は2次元凹形シリンドリカ
ルレンズ、5は3次元の凸形シリンドリカルレンズであ
る。6はプリント基板の絶縁層である。
の光学系の構成図である。1はエキシマレーザのレーザ
ビームで、図示しないレーザ発振器から発振された後、
図示しないエキスパンダにより拡大され、断面形状は矩
形である。2はコーナーミラー、3は長焦点の2次元凸
形シリンドリカルレンズ、4は2次元凹形シリンドリカ
ルレンズ、5は3次元の凸形シリンドリカルレンズであ
る。6はプリント基板の絶縁層である。
【0004】以下、動作を説明する。コーナーミラー2
によりレーザビーム1の進行方向を垂直方向にする。そ
して、2次元凸形シリンドリカルレンズ3(以下、2次
元凸形レンズ3という。)により先ずX方向に収束させ
る。次に2次元凹形シリンドリカルレンズ4(以下、2
次元凹形レンズ4という。)によりY方向に拡大させ
る。さらに、3次元凸形シリンドリカルレンズ5(以
下、3次元凸形レンズ5という。)によりXおよびY方
向にそれぞれ収束させる。この結果、3次元の凸形レン
ズ5から出るレーザビームは、X方向は収束する方向
に、またY方向は垂直方向になる。そして、3次元凸形
レンズ5から距離hの加工位置Tの絶縁層6に照射され
るレーザビーム1の形状は、コーナーミラー2に入射す
るレーザビーム1に対し、Y方向に5〜7倍に拡大さ
れ、X方向に1/5〜1/7に縮小された略線状の形状
になる。そして、略線状のレーザビーム1により絶縁層
6を線の幅方向に走査させると、供給された熱はX方向
に速やかに拡散・放熱される。この結果、絶縁層6に加
える供給熱量が同一であっても、加工部の温度上昇を抑
制でき、銅箔の酸化や樹脂の炭化を大巾に改善すること
ができた。
によりレーザビーム1の進行方向を垂直方向にする。そ
して、2次元凸形シリンドリカルレンズ3(以下、2次
元凸形レンズ3という。)により先ずX方向に収束させ
る。次に2次元凹形シリンドリカルレンズ4(以下、2
次元凹形レンズ4という。)によりY方向に拡大させ
る。さらに、3次元凸形シリンドリカルレンズ5(以
下、3次元凸形レンズ5という。)によりXおよびY方
向にそれぞれ収束させる。この結果、3次元の凸形レン
ズ5から出るレーザビームは、X方向は収束する方向
に、またY方向は垂直方向になる。そして、3次元凸形
レンズ5から距離hの加工位置Tの絶縁層6に照射され
るレーザビーム1の形状は、コーナーミラー2に入射す
るレーザビーム1に対し、Y方向に5〜7倍に拡大さ
れ、X方向に1/5〜1/7に縮小された略線状の形状
になる。そして、略線状のレーザビーム1により絶縁層
6を線の幅方向に走査させると、供給された熱はX方向
に速やかに拡散・放熱される。この結果、絶縁層6に加
える供給熱量が同一であっても、加工部の温度上昇を抑
制でき、銅箔の酸化や樹脂の炭化を大巾に改善すること
ができた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図4に点線で
示すように、加工位置Tに供給されるY方向のエネルギ
密度の大きさは、中央部が高く周辺部にかけて減少する
略凸形になった。なお、図では理解を容易にするため、
誇張して表示してある。そして、絶縁層6を除去できる
エネルギ密度値は上限値Rと下限値Kとの間であり、エ
ネルギ密度K未満では絶縁層を除去できず、上限値Rを
超えると銅箔の酸化や樹脂の炭化が発生する。このた
め、3次元凸形レンズ5の長さLMに対して加工可能な
範囲ABが狭かった。この場合、LA、MBの範囲も加
工ができるように走査速度を遅くすると、エネルギ密度
が全体に増加して、中央部付近が上限値Rを超えた。そ
こで、2次元凹形レンズ4の拡大率を広げることによ
り、中央部と周辺部の差を小さくして(エネルギ密度の
分布曲線の傾斜を緩やかにして)、エネルギ密度を図4
の実線で示すものにすることにより、aA、bBの範囲
も加工できるようにしていた。しかし、3次元凸形レン
ズ5の長さLMに近付けることができなかった。また、
Y方向の拡大率を広げたことにより、加工に寄与しない
レーザビームの割合が増加して熱効率が低下した。
示すように、加工位置Tに供給されるY方向のエネルギ
密度の大きさは、中央部が高く周辺部にかけて減少する
略凸形になった。なお、図では理解を容易にするため、
誇張して表示してある。そして、絶縁層6を除去できる
エネルギ密度値は上限値Rと下限値Kとの間であり、エ
ネルギ密度K未満では絶縁層を除去できず、上限値Rを
超えると銅箔の酸化や樹脂の炭化が発生する。このた
め、3次元凸形レンズ5の長さLMに対して加工可能な
範囲ABが狭かった。この場合、LA、MBの範囲も加
工ができるように走査速度を遅くすると、エネルギ密度
が全体に増加して、中央部付近が上限値Rを超えた。そ
こで、2次元凹形レンズ4の拡大率を広げることによ
り、中央部と周辺部の差を小さくして(エネルギ密度の
分布曲線の傾斜を緩やかにして)、エネルギ密度を図4
の実線で示すものにすることにより、aA、bBの範囲
も加工できるようにしていた。しかし、3次元凸形レン
ズ5の長さLMに近付けることができなかった。また、
Y方向の拡大率を広げたことにより、加工に寄与しない
レーザビームの割合が増加して熱効率が低下した。
【0006】本発明の目的は、上記した課題を解決し、
加工位置TにおけるY方向の加工範囲を拡大することに
より加工のための走査回数を減らして作業性を向上させ
ると共に、熱効率を改良することができるレーザ加工ヘ
ッドを提供するにある。
加工位置TにおけるY方向の加工範囲を拡大することに
より加工のための走査回数を減らして作業性を向上させ
ると共に、熱効率を改良することができるレーザ加工ヘ
ッドを提供するにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記した課題は、2次元
凸形シリンドリカルレンズと、2次元凹形シリンドリカ
ルレンズと、3次元凸形シリンドリカルレンズとを備
え、矩形あるいは矩形に整形したレーザビームを、前記
2次元凸形シリンドリカルレンズによりX方向に収束さ
せ、X方向に収束させたレーザビームを前記2次元凹形
シリンドリカルレンズによりY方向に拡散させ、Y方向
に拡散させたレーザビームを前記3次元凸形シリンドリ
カルレンズによりX、Y方向に収束させて線状のレーザ
ビームに形成するようにしたレーザ加工ヘッドにおい
て、2個の鏡を設け、反射面を互いに向き合わせた前記
鏡をY方向に隔てて前記2次元凹形シリンドリカルレン
ズと前記3次元凸形シリンドリカルレンズとの間に配置
し、Y方向に拡散するレーザビームの一部を前記鏡には
さまれる加工区間に反射させることにより解決される。
凸形シリンドリカルレンズと、2次元凹形シリンドリカ
ルレンズと、3次元凸形シリンドリカルレンズとを備
え、矩形あるいは矩形に整形したレーザビームを、前記
2次元凸形シリンドリカルレンズによりX方向に収束さ
せ、X方向に収束させたレーザビームを前記2次元凹形
シリンドリカルレンズによりY方向に拡散させ、Y方向
に拡散させたレーザビームを前記3次元凸形シリンドリ
カルレンズによりX、Y方向に収束させて線状のレーザ
ビームに形成するようにしたレーザ加工ヘッドにおい
て、2個の鏡を設け、反射面を互いに向き合わせた前記
鏡をY方向に隔てて前記2次元凹形シリンドリカルレン
ズと前記3次元凸形シリンドリカルレンズとの間に配置
し、Y方向に拡散するレーザビームの一部を前記鏡には
さまれる加工区間に反射させることにより解決される。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を説
明する。図1は本発明の一実施の形態に係るレーザ加工
ヘッドの光学系の構成図で、図3と同じものは同一の符
号を付してある。8は平板状の全反射ミラーで、3次元
凸形シリンドリカルレンズ5の両端に配置されている。
そして、全反射ミラー8は3次元凸形レンズ5の中央端
部を支点にして回転自在であり、図示しない手段により
固定できるように構成されている。
明する。図1は本発明の一実施の形態に係るレーザ加工
ヘッドの光学系の構成図で、図3と同じものは同一の符
号を付してある。8は平板状の全反射ミラーで、3次元
凸形シリンドリカルレンズ5の両端に配置されている。
そして、全反射ミラー8は3次元凸形レンズ5の中央端
部を支点にして回転自在であり、図示しない手段により
固定できるように構成されている。
【0009】以下、動作を説明する。図2は全反射ミラ
ー8配置部の拡大図で、加工位置Tにおけるエネルギ密
度を併記してある。いま、Y方向に拡散するレーザビー
ム1のうち端部のレーザビーム1rに着目する。なお、
以下の説明は、図2における左右で同一であるから、添
字Rを付して示す右側部分について説明し、添字Lを付
して示す左側部分については説明を省略する。点FRに
おいてサイドミラー8に全反射されたレーザビーム1r
Rは、3次元凸形レンズ5上の点GR、HRおよび加工位
置T上の点JRを結ぶ経路を通る。また、3次元凸形レ
ンズ5の上側端部URにおいてサイドミラー8に全反射
されたレーザビーム1pRは、3次元凸形レンズ5上の
点VRおよび加工位置T上の点WRを結ぶ経路を通る。す
なわち、直接供給されるレーザビーム1のエネルギに、
レーザビーム1pRとレーザビーム1rRに挾まれるレー
ザビーム1のエネルギが加算される。
ー8配置部の拡大図で、加工位置Tにおけるエネルギ密
度を併記してある。いま、Y方向に拡散するレーザビー
ム1のうち端部のレーザビーム1rに着目する。なお、
以下の説明は、図2における左右で同一であるから、添
字Rを付して示す右側部分について説明し、添字Lを付
して示す左側部分については説明を省略する。点FRに
おいてサイドミラー8に全反射されたレーザビーム1r
Rは、3次元凸形レンズ5上の点GR、HRおよび加工位
置T上の点JRを結ぶ経路を通る。また、3次元凸形レ
ンズ5の上側端部URにおいてサイドミラー8に全反射
されたレーザビーム1pRは、3次元凸形レンズ5上の
点VRおよび加工位置T上の点WRを結ぶ経路を通る。す
なわち、直接供給されるレーザビーム1のエネルギに、
レーザビーム1pRとレーザビーム1rRに挾まれるレー
ザビーム1のエネルギが加算される。
【0010】この結果、実線で示す加工位置Tにおける
エネルギ密度分布は、周辺部が中央部付近と同等または
それ以上になり、2点鎖線で示す従来のエネルギ密度分
布(図4により説明したものである。)に比べ、下限値
K以上のエネルギ密度の範囲が拡大する。したがって、
走査回数を減らすことができる。また、周辺部が中央部
より大きくなるから、中央部すなわち、レーザビーム1
のエネルギを減らすことができる。なお、サイドミラー
8の角度θを調整することにより、加工に適するエネル
ギ分布が最も広くなるようにすれば、より効果を上げる
ことができる。
エネルギ密度分布は、周辺部が中央部付近と同等または
それ以上になり、2点鎖線で示す従来のエネルギ密度分
布(図4により説明したものである。)に比べ、下限値
K以上のエネルギ密度の範囲が拡大する。したがって、
走査回数を減らすことができる。また、周辺部が中央部
より大きくなるから、中央部すなわち、レーザビーム1
のエネルギを減らすことができる。なお、サイドミラー
8の角度θを調整することにより、加工に適するエネル
ギ分布が最も広くなるようにすれば、より効果を上げる
ことができる。
【0011】なお、上記ではサイドミラー8を平板状の
ものとしたが、凸形あるいは凹形にしてもよい。また、
サイドミラー8の角度を調整可能に構成したが、固定で
あってもよい。
ものとしたが、凸形あるいは凹形にしてもよい。また、
サイドミラー8の角度を調整可能に構成したが、固定で
あってもよい。
【0012】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
2個の鏡を設け、反射面を互いに向き合わせた前記鏡を
Y方向に隔てて前記2次元凹形シリンドリカルレンズと
前記3次元凸形シリンドリカルレンズとの間に配置し、
Y方向に拡散するレーザビームの一部を前記鏡にはさま
れる区間に反射させるようにしたから、レーザビームの
強さが従来と同一であっても、加工範囲を広げることが
できる。したがって、走査回数を減らすことができ、作
業性が向上する。また、従来利用していなかった、エネ
ルギを使うから、熱効率が向上する。
2個の鏡を設け、反射面を互いに向き合わせた前記鏡を
Y方向に隔てて前記2次元凹形シリンドリカルレンズと
前記3次元凸形シリンドリカルレンズとの間に配置し、
Y方向に拡散するレーザビームの一部を前記鏡にはさま
れる区間に反射させるようにしたから、レーザビームの
強さが従来と同一であっても、加工範囲を広げることが
できる。したがって、走査回数を減らすことができ、作
業性が向上する。また、従来利用していなかった、エネ
ルギを使うから、熱効率が向上する。
【図1】本発明の一実施の形態に係るレーザ加工ヘッド
の光学系の構成図。
の光学系の構成図。
【図2】全反射ミラー8配置部の拡大図。
【図3】従来のレーザ加工ヘッドの光学系の構成図。
【図4】従来の加工位置Tに供給されるY方向のエネル
ギ密度の大きさを示す図。
ギ密度の大きさを示す図。
1 レーザビーム 3 2次元凸形シリンドリカルレンズ 4 2次元凹形シリンドリカルレンズ 5 3次元凸形シリンドリカルレンズ 8 鏡 T 加工位置
Claims (1)
- 【請求項1】 2次元凸形シリンドリカルレンズと、2
次元凹形シリンドリカルレンズと、3次元凸形シリンド
リカルレンズとを備え、矩形あるいは矩形に整形したレ
ーザビームを、前記2次元凸形シリンドリカルレンズに
よりX方向に収束させ、X方向に収束させたレーザビー
ムを前記2次元凹形シリンドリカルレンズによりY方向
に拡散させ、Y方向に拡散させたレーザビームを前記3
次元凸形シリンドリカルレンズによりX、Y方向に収束
させて線状のレーザビームに形成するようにしたレーザ
加工ヘッドにおいて、2個の鏡を設け、反射面を互いに
向き合わせた前記鏡をY方向に隔てて前記2次元凹形シ
リンドリカルレンズと前記3次元凸形シリンドリカルレ
ンズとの間に配置し、Y方向に拡散するレーザビームの
一部を前記鏡にはさまれる加工区間に反射させるように
したことを特徴とするレーザ加工ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9222505A JPH1158057A (ja) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | レーザ加工ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9222505A JPH1158057A (ja) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | レーザ加工ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1158057A true JPH1158057A (ja) | 1999-03-02 |
Family
ID=16783488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9222505A Withdrawn JPH1158057A (ja) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | レーザ加工ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1158057A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102879908A (zh) * | 2012-10-24 | 2013-01-16 | 北京凯普林光电科技有限公司 | 补偿光源系统及列车运行故障动态图像检测设备 |
| CN111047798A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-04-21 | 东莞市万德光电科技有限公司 | 线型光斑透镜、线型光学装置及pos机光学扫描系统 |
-
1997
- 1997-08-19 JP JP9222505A patent/JPH1158057A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102879908A (zh) * | 2012-10-24 | 2013-01-16 | 北京凯普林光电科技有限公司 | 补偿光源系统及列车运行故障动态图像检测设备 |
| CN102879908B (zh) * | 2012-10-24 | 2015-01-21 | 北京凯普林光电科技有限公司 | 补偿光源系统及列车运行故障动态图像检测设备 |
| CN111047798A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-04-21 | 东莞市万德光电科技有限公司 | 线型光斑透镜、线型光学装置及pos机光学扫描系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20041102 |