特開 2024-80135 レーザ加工装置、レーザ加工方法、及び制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024080135

(43)【公開日】2024-06-13

(54)【発明の名称】レーザ加工装置、レーザ加工方法、及び制御装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/00 20140101AFI20240606BHJP

   B23K 26/082 20140101ALI20240606BHJP

【ＦＩ】

B23K26/00 M

B23K26/082

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022193060

(22)【出願日】2022-12-01

(71)【出願人】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105887

【弁理士】

【氏名又は名称】来山 幹雄

(72)【発明者】

【氏名】山口 友之

【テーマコード（参考）】

4E168

【Ｆターム（参考）】

4E168AD11

4E168CA02

4E168CB04

4E168DA23

4E168DA43

4E168EA15

4E168JB01

(57)【要約】

【課題】サイクルごとにパルスエネルギを異ならせ、かつ加工品質の低下を抑制することが可能なレーザ加工装置を提供する。
【解決手段】電源からレーザ発振器にレーザ発振用の電力が供給される。レーザ発振器から出力されたパルスレーザビームのパワーがセンサで計測される。ビーム走査器が、レーザ発振器から出力されたパルスレーザビームを走査して、加工対象物への入射位置を移動させる。加工対象物の表面上の複数の被加工点に順番にパルスレーザビームを入射させる処理を１サイクルとして、複数のサイクルを繰り返すようにビーム走査器を制御装置が制御する。制御装置は、センサからの出力に基づいて、レーザ発振器から出力されるパルスレーザビームのパルスエネルギが一定になるように電源を制御する。複数のサイクルを繰り返す際に、サイクルごとに制御を実行するか実行しないかを切り替える。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

パルスレーザビームを出力するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器にレーザ発振用の電力を供給する電源と、
前記レーザ発振器から出力されたパルスレーザビームのパワーを計測するセンサと、
前記レーザ発振器から出力されたパルスレーザビームを走査して、加工対象物への入射位置を移動させるビーム走査器と、
前記加工対象物の表面上の複数の被加工点に順番にパルスレーザビームを入射させる処理を１サイクルとして、複数のサイクルを繰り返すように前記ビーム走査器を制御する制御装置と
を備え、
前記制御装置は、
前記センサからの出力に基づいて、前記レーザ発振器から出力されるパルスレーザビームのパルスエネルギが一定になるように前記電源を制御する機能と、
前記複数のサイクルを繰り返す際に、サイクルごとに前記制御を実行するか実行しないかを切り替える機能と
を有するレーザ加工装置。

【請求項2】

前記電源は、
直流電圧を発生する充電電源と、
前記充電電源からの直流電力を高周波電力に変換し、レーザ発振用の電力として前記レーザ発振器に供給する高周波電源と
を含み、
前記制御装置は、フィードバック制御によって、前記充電電源が前記高周波電源に印加する充電電圧を制御する請求項１に記載のレーザ加工装置。

【請求項3】

レーザ発振器から出力されたパルスレーザビームをビーム走査器で走査して、加工対象物の表面の複数の被加工点にパルスレーザビームを入射させる処理を１サイクルとして、複数のサイクルを繰り返してレーザ加工するレーザ加工方法であって、
複数のサイクルのうち一部のサイクルにおいては、前記レーザ発振器から出力されたパルスレーザビームのパワーを計測し、パルスエネルギを設定値に一致させる制御を行い、他のサイクルにおいては、前記制御を行わないレーザ加工方法。

【請求項4】

前記加工対象物は、樹脂層、及び前記樹脂層の上に配置された金属箔を含み、
前記複数のサイクルのうち１サイクル目に、前記制御を行いながら、前記金属箔を貫通して前記樹脂層まで達する複数の穴を形成し、
２サイクル目に、前記制御を行わず、前記金属箔に形成された複数の穴のそれぞれの位置の前記樹脂層を加工する請求項３に記載のレーザ加工方法。

【請求項5】

パルスレーザビームを出力するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器にレーザ発振用の電力を供給する電源と、
前記レーザ発振器から出力されたパルスレーザビームのパワーを計測するセンサと、
前記レーザ発振器から出力されたパルスレーザビームを走査して、加工対象物への入射位置を移動させるビーム走査器と
を含むレーザ加工装置の制御装置であって、
前記加工対象物の表面上の複数の被加工点に順番にパルスレーザビームを入射させる処理を１サイクルとして、複数のサイクルを繰り返すように前記ビーム走査器を制御する機能と、
前記センサからの出力に基づいて、前記レーザ発振器から出力されるパルスレーザビームのパルスエネルギが一定になるように前記電源を制御する機能と、
前記複数のサイクルを繰り返す際に、サイクルごとに前記制御を実行するか実行しないかを切り替える機能と
を有する制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザ加工装置、レーザ加工方法、及び制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

炭酸ガスレーザ発振器を用いて穴あけ加工を行うレーザ加工装置が公知である。レーザ発振器の出力は、レーザ媒質ガスの劣化状態や、装置の状態の変化によって変動する。高い加工品質を維持するために、レーザ発振器から出力されるパルスレーザビームのパルスエネルギ（１パルス当たりのエネルギ）を調整することが好ましい。レーザ発振器からの出力を計測し、出力が一定になるようにレーザ発振器の電源を制御する技術が下記の特許文献１に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２－２５４１８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

１枚の加工対象物の複数の被加工点に穴あけ加工を行う際に、複数の被加工点にパルスレーザビームを１ショットずつ順番に入射させる処理を１サイクルとして、複数のサイクルを繰り返して加工する場合がある。このような加工方法を「サイクル加工」という。サイクル加工を行う場合に、サイクルごとにパルスエネルギを異ならせる場合がある。パルスエネルギが一定になるような制御を行う条件下では、サイクルごとにパルスエネルギを異ならせることが困難である。

【0005】

パルスエネルギを一定にする制御を行わないようにすれば、サイクルごとにパルスエネルギを異ならせることが可能である。ところが、パルスエネルギを一定にする制御を行わないようにすると、パルスエネルギのばらつきが大きくなり、加工品質が低下してしまう。

【0006】

本発明の目的は、サイクルごとにパルスエネルギを異ならせ、かつ加工品質の低下を抑制することが可能なレーザ加工装置、レーザ加工方法、及び制御装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一観点によると、
パルスレーザビームを出力するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器にレーザ発振用の電力を供給する電源と、
前記レーザ発振器から出力されたパルスレーザビームのパワーを計測するセンサと、
前記レーザ発振器から出力されたパルスレーザビームを走査して、加工対象物への入射位置を移動させるビーム走査器と、
前記加工対象物の表面上の複数の被加工点に順番にパルスレーザビームを入射させる処理を１サイクルとして、複数のサイクルを繰り返すように前記ビーム走査器を制御する制御装置と
を備え、
前記制御装置は、
前記センサからの出力に基づいて、前記レーザ発振器から出力されるパルスレーザビームのパルスエネルギが一定になるように前記電源を制御する機能と、
前記複数のサイクルを繰り返す際に、サイクルごとに前記制御を実行するか実行しないかを切り替える機能と
を有するレーザ加工装置が提供される。

【0008】

本発明の他の観点によると、
レーザ発振器から出力されたパルスレーザビームをビーム走査器で走査して、加工対象物の表面の複数の被加工点にパルスレーザビームを入射させる処理を１サイクルとして、複数のサイクルを繰り返してレーザ加工するレーザ加工方法であって、
複数のサイクルのうち一部のサイクルにおいては、前記レーザ発振器から出力されたパルスレーザビームのパワーを計測し、パルスエネルギを設定値に一致させる制御を行い、他のサイクルにおいては、前記制御を行わないレーザ加工方法が提供される。

【0009】

本発明のさらに他の観点によると、
パルスレーザビームを出力するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器にレーザ発振用の電力を供給する電源と、
前記レーザ発振器から出力されたパルスレーザビームのパワーを計測するセンサと、
前記レーザ発振器から出力されたパルスレーザビームを走査して、加工対象物への入射位置を移動させるビーム走査器と
を含むレーザ加工装置の制御装置であって、
前記加工対象物の表面上の複数の被加工点に順番にパルスレーザビームを入射させる処理を１サイクルとして、複数のサイクルを繰り返すように前記ビーム走査器を制御する機能と、
前記センサからの出力に基づいて、前記レーザ発振器から出力されるパルスレーザビームのパルスエネルギが一定になるように前記電源を制御する機能と、
前記複数のサイクルを繰り返す際に、サイクルごとに前記制御を実行するか実行しないかを切り替える機能と
を有する制御装置が提供される。

【発明の効果】

【0010】

パルスレーザビームのパルスエネルギがサイクルごとに異なる場合であっても、同一のパルスエネルギで加工を行うサイクルにおいて、パルスエネルギが一定になる制御を行い、他のサイクルではこの制御を行わないようにすることで、加工品質の低下を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、一実施例によるレーザ加工装置のブロック図である。

【図2】図２は、本実施例によるレーザ加工装置の電源の等価回路図及びブロック図である。

【図3】図３は、充電電圧と、センサの出力基準値と、パルスエネルギとの対応関係を示す図表である。

【図4】図４は、制御装置及び充電電源がパルスエネルギを制御する手順を示すフローチャートである。

【図5】図５Ａは、加工対象物の被加工面に定義された複数の被加工点の分布の一例を示す図であり、図５Ｂは、複数の被加工点の加工順の一例を示す図である。

【図6】図６Ａ～図６Ｃは、加工対象物の、加工途中段階における断面図である。

【図7】図７は、穴あけ加工の手順を示すフローチャートである。

【図8】図８は、加工対象物を加工するときのフィードバック制御条件の有無を示すタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１～図８を参照して、一実施例によるレーザ加工装置及びレーザ加工方法について説明する。

【0013】

図１は、本実施例によるレーザ加工装置のブロック図である。電源２０がレーザ発振器１０にレーザ発振用の電力を供給する。電源２０は、充電電源２１及び高周波電源２２を含む。充電電源２１は、直流電圧を発生する。直流電圧の目標値が、制御装置５０からの制御信号Ｓｉｇ１により指令される。充電電源２１で発生した直流電圧が高周波電源２２に印加される。高周波電源２２は、直流電力を高周波電力に変換し、レーザ発振器１０に供給する。レーザ発振器１０に高周波電力を供給するタイミングは、制御装置５０からの発振指令信号Ｓｉｇ２によって指令される。

【0014】

レーザ発振器１０は、高周波電源２２から高周波電力が供給されることにより、パルスレーザビームを出力する。レーザ発振器１０として、例えば炭酸ガスレーザ発振器が用いられる。

【0015】

レーザ発振器１０から出力されたパルスレーザビームは、ビームスプリッタ１１によって２分岐される。パルスレーザビームのパワーの一部分、例えば２～３％がビームスプリッタ１１を透過し、パワーメータ３１に入射する。パワーメータ３１は、パルスレーザビームの平均パワーを計測する。パワーメータ３１で散乱された光の一部分がセンサ３０に入射する。センサ３０は、入射する光のパワーを電気信号に変換する。センサ３０は、パルスレーザビームのパルス波形に追従できる程度の十分速い応答特性を有している。センサ３０として、例えば、ＭＣＴセンサ（ＨｇＣｄＴｅセンサ）を用いることができる。センサ３０による測定結果が制御装置５０に取り込まれる。

【0016】

ビームスプリッタ１１で反射されたパルスレーザビームは、折り返しミラー１２、整形光学系１３、ビーム走査器１４、レンズ１５を経由して加工対象物４０に入射する。整形光学系１３が、ビーム断面形状及びビームプロファイルを整形する。レンズ１５は、パルスレーザビームを加工対象物４０の表面に集光する。レンズ１５として、例えばｆθレンズが用いられる。

【0017】

ビーム走査器１４は、制御装置５０からの制御を受けてパルスレーザビームを走査することにより、パルスレーザビームの入射位置を、加工対象物４０の表面の所定の被加工点に移動させる。ビーム走査器１４として、例えばガルバノスキャナが用いられる。

【0018】

加工対象物４０は、移動ステージ４５に保持されている。移動ステージ４５は、制御装置５０からの制御を受けて、加工対象物４０を、被加工面に平行な二方向に移動させることができる。移動ステージ４５として、例えばＸＹステージが用いられる。

【0019】

入出力装置５１から制御装置５０に、種々のコマンド（指令）、レーザ加工に必要な情報等が入力される。また、制御装置５０から、加工結果等の情報が入出力装置５１に出力される。入出力装置５１として、タッチパネル、画像表示装置、ポインティングデバイス、キーボード、リムーバブルメディアのリーダラータ、通信装置等が用いられる。

【0020】

図２は、電源２０の等価回路図及びブロック図である。
電源２０の充電電源２１は、昇降圧コンバータ、バンクコンデンサ２１ＢＣ、及びコンバータコントローラ２１ＣＣを含む。昇降圧コンバータは、リアクトルＬ、昇圧用トランジスタＱ１、降圧用トランジスタＱ２、及び還流ダイオードＤ１、Ｄ２を含む。コンバータコントローラ２１ＣＣが、昇圧用トランジスタＱ１をオンオフすると、直流電源７０の電圧が昇圧されて、バンクコンデンサ２１ＢＣに充電電流が流れる。

【0021】

バンクコンデンサ２１ＢＣの電極間の電圧が、高周波電源２２に印加される。コンバータコントローラ２１ＣＣは、昇圧用トランジスタＱ１のオンオフのデューティ比を変化させることにより、バンクコンデンサ２１ＢＣの電極間の電圧（以下、充電電圧ＶＣという。）を調整する。充電電圧ＶＣの目標値が、制御装置５０からの制御信号Ｓｉｇ１により指令される。

【0022】

高周波電源２２は、充電電源２１から供給される直流電力を高周波電力に変換し、レーザ発振器１０の放電電極１０Ａに供給する。レーザ発振器１０から出力されるパルスレーザビームのパワーは、充電電圧ＶＣの大きさに依存して変動する。パルスレーザビームのパルス幅が一定の条件下では、充電電圧ＶＣの大きさに依存して、１パルス当たりのエネルギ（パルスエネルギ）が変化する。

【0023】

レーザ発振器１０から出力されたパルスレーザビームのパワーの一部がセンサ３０で検出され、検出値が制御装置５０に取り込まれる。センサ３０の検出値は、パルスレーザビームのパワーの時間変化に応じて、時間とともに変化する。ここで、パワーとは、パルスレーザビームの平均パワーではなく、センサ３０の応答周波数に応じたパワーの瞬時値を意味する。制御装置５０は、センサ３０の検出値を積分することによって、パルスレーザビームのパルスエネルギに関する情報を取得する。

【0024】

センサ３０から取得したパワーの時系列データである電圧波形を１パルスの期間に亘って積分した値は、パルスエネルギにほぼ比例する。電圧波形の積分値とパルスエネルギの実測値とから、両者の間の換算係数を求めておけば、電圧波形の積分値からパルスエネルギを求めることができる。

【0025】

制御装置５０は、レーザ発振器１０から出力されたパルスレーザビームのパルスエネルギが目標値に維持されるように、充電電圧ＶＣを制御する。例えば、制御装置５０は、充電電圧ＶＣの目標値を修正する指令を、コンバータコントローラ２１ＣＣに与える。なお、パルスレーザビームのパルスエネルギを目標値に維持するために、センサ３０の出力電圧の時間波形の積分値をパルスエネルギに換算する必要はなく、パルスエネルギの目標値に対応する積分値を。目標値として設定しておけばよい。

【0026】

例えば、コンバータコントローラ２１ＣＣに積分値の目標値を設定しておき、制御装置５０が、実測された電圧波形の積分値を計算し、計算結果をコンバータコントローラ２１ＣＣに与える。コンバータコントローラ２１ＣＣは、制御装置５０から与えられた実測値による積分値と、目標値との偏差が小さくなるように、充電電圧ＶＣを制御する。充電電圧ＶＣの制御は、昇圧用トランジスタＱ１のオンオフのデューティ比を調整することにより行う。

【0027】

次に、図３を参照して、充電電圧ＶＣの初期値と、センサ３０の出力基準値と、パルスエネルギとの関係について説明する。図３は、充電電圧ＶＣの初期値と、センサ３０の出力基準値と、パルスエネルギとの対応関係を示す図表である。制御ＩＤごとに、これらの対応関係が決められている。

【0028】

センサ３０の出力基準値とは、所定のパルス幅及び所定のパルスエネルギのパルスレーザビームを１ショット出力したときに、センサ３０から出力される電圧波形の積分値を意味する。図３に示した制御ＩＤがゼロのときの対応関係は、パルス幅一定の条件下で、充電電圧ＶＣを初期値Ｖ_０に設定してパルスレーザビームを出力させると、パルスエネルギがＥ_０になり、そのときのセンサ３０の出力値が出力基準値Ｉ_０になることを意味する。なお、実際には、レーザ媒質ガスの劣化等の種々の状況の変化に起因して、パルスエネルギがＥ_０からずれる。その結果、センサ３０の出力値も、出力基準値Ｉ_０からずれる。

【0029】

次に、図４を参照して、制御装置５０及び充電電源２１がパルスエネルギを制御する手順について説明する。図４は、制御装置５０及び充電電源２１がパルスエネルギを制御する手順を示すフローチャートである。

【0030】

制御装置５０（図２）は、まず制御ＩＤ、及びフィードバック制御の有無を選択する（ステップＳ１）。制御ＩＤ及びフィードバック制御の有無は、例えば加工レシピによって予め決められている。制御装置５０が制御ＩＤを充電電源２１に通知すると、充電電源２１は、図３に示した対応関係を参照し、充電電圧ＶＣの目標値として初期値を設定する（ステップＳ２）。制御装置５０は、ビーム走査器１４を制御して、パルスレーザビームの入射位置の位置合わせを行う（ステップＳ３）。位置合わせが完了すると、制御装置５０は高周波電源２２に発振指令信号Ｓｉｇ２を送出することにより、レーザ発振器１０から１ショットのパルスレーザビームを出力させる（ステップＳ４）。

【0031】

フィードバック制御条件が「フィードバック制御無し」の場合は、制御装置５０は、ステップＳ３とステップＳ４とを、加工終了まで繰り返す（ステップＳ５、Ｓ１０）。フィードバック制御条件が「フィードバック制御有り」の場合は、制御装置５０は、センサ３０からの出力信号を取得し、電圧波形の積分値（出力値）を計算する（ステップＳ６）。制御装置５０は、センサ３０の出力値を充電電源２１のコンバータコントローラ２１ＣＣに通知する。コンバータコントローラ２１ＣＣは、センサ３０の出力値と、図３に示した対応関係で設定されているセンサ３０の出力基準値とを比較する（ステップＳ７）。

【0032】

センサ３０の出力値が出力基準値より小さい場合、充電電圧ＶＣの目標値を、現在の目標値より上昇させる（ステップＳ８）。センサ３０の出力値が出力基準値より大きい場合、充電電圧ＶＣの目標値を、現在の目標値より低下させる（ステップＳ９）。センサ３０の出力値が出力基準値と等しい場合、充電電圧ＶＣの目標値は修正しない。加工が終了するまで、ステップＳ３からＳ９までの手順を繰り返す。

【0033】

なお、ステップＳ７の、センサ３０の出力値と出力基準値とを比較する処理を、制御装置５０が行うようにしてもよい。この場合、ステップＳ８及びステップＳ９（図４）において、制御装置５０が充電電源２１のコンバータコントローラ２１ＣＣに、充電電圧ＶＣの修正後の目標値を指令する構成にするとよい。

【0034】

図５Ａは、加工対象物４０の被加工面に定義された複数の被加工点の分布の一例を示す図である。図５Ａでは、複数の被加工点４２のうち一部のみを示している。加工対象物４０はプリント基板であり、被加工点４２は、穴明けすべき位置を示している。加工対象物４０の形状は、例えば長方形である。

【0035】

加工対象物４０の四隅に、それぞれアライメントマーク４３が設けられている。加工対象物４０の表面に、複数の被加工点４２が定義されている。図５Ａでは、被加工点４２を円形の記号で示しているが、実際には、加工対象物４０の表面に何らかのマークが付されているわけではなく、複数の被加工点４２の位置を定義する位置データが制御装置５０に格納されている。

【0036】

加工対象物４０の表面に複数のブロック４１が定義されている。ブロック４１の各々の形状は、例えば正方形であり、ブロック４１のそれぞれの大きさは、ビーム走査器１４（図１）を動作させてパルスレーザビームの入射位置を移動させることができる範囲の大きさとほぼ等しい。複数のブロック４１は、加工対象物４０上のすべての被加工点４２をいずれかのブロック４１内に包含するように配置される。複数のブロック４１は部分的に重なる場合があり、被加工点４２が分布していない領域にはブロック４１が配置されない場合もある。複数のブロック４１が重複している領域に位置する被加工点４２は、いずれか１つのブロック４１に属し、その被加工点４２は、被加工点４２が属するブロック４１の加工時に加工される。

【0037】

加工対象物４０の加工時には、加工対象物４０の１つのブロック４１をレンズ１５（図１）の直下に移動させる。レンズ１５の直下に配置されたブロック４１内の複数の被加工点４２にパルスレーザビームの入射位置を順番に位置決めしてパルスレーザビームを入射させることにより、そのブロック４１の加工が行われる。１つのブロック４１の加工が終了すると、移動ステージ４５（図１）を動作させて、次に加工すべきブロック４１をレンズ１５の直下に移動させる。１つのブロック４１の加工中には、移動ステージ４５は静止している。図５Ａにおいて、ブロック４１の加工順を矢印で示している。

【0038】

図５Ｂは、複数の被加工点４２の加工順の一例を示す図である。複数の被加工点４２に通し番号が付されている。ビーム走査器１４（図１）を動作させて、通し番号の順に、複数の被加工点４２にパルスレーザビームを入射させることにより、１つのブロック４１の加工を行う。図５Ｂにおいて、複数の被加工点４２の加工順を矢印で示している。被加工点４２の加工順は、例えば、パルスレーザビームの入射位置の移動経路が最短になるように決められる。

【0039】

１つのブロック４１に属する複数の被加工点４２に１ショットずつ順番にパルスレーザビームを入射させる処理を１サイクルと定義する。１つのブロック４１に対して複数サイクル、例えば２サイクルを実行することにより、当該ブロック４１に対する加工が完了する。

【0040】

図６Ａ～図６Ｃは、加工対象物４０の、加工途中段階における断面図である。図６Ａに示すように、加工対象物４０は、樹脂層４０Ｂ、その表面に配置された表面金属箔４０Ｃ、及び樹脂層４０Ｂの裏面に配置された裏面金属箔４０Ａを含む。樹脂層４０Ｂは、例えばガラス繊維含有エポキシ樹脂で形成され、表面金属箔４０Ｃ及び裏面金属箔４０Ａは、銅箔である。なお、加工対象物４０は、樹脂層と金属箔とを多層に積層した構造を有していてもよい。表面金属箔４０Ｃは、樹脂層４０Ｂの一方の面の全域を覆っている。本実施例では、表面金属箔４０Ｃから、樹脂層４０Ｂを貫通して裏面金属箔４０Ａまで達する穴を形成する。このような加工方法は、ダイレクト加工と言われる。

【0041】

図６Ｂに示すように、複数の被加工点４２に順番にパルスレーザビームＬＢ１を入射させ、１サイクル目の加工を行う。１サイクル目のパルスレーザビームＬＢ１のパルスエネルギは、表面金属箔４０Ｃを貫通する穴４４が形成される大きさに設定されている。これにより、表面金属箔４０Ｃを貫通し、少なくとも樹脂層４０Ｂまで達する穴４４が形成される。なお、図６Ｂに示したように、穴４４が裏面金属箔４０Ａまで達する場合もある。

【0042】

図６Ｃに示すように、複数の被加工点４２に順番に２ショット目のパルスレーザビームＬＢ２を入射させ、２サイクル目の加工を行う。２サイクル目のパルスレーザビームＬＢ２のパルスエネルギは、穴４４が形成された位置の樹脂層４０Ｂが加工される大きさに設定されている。樹脂層４０Ｂは表面金属箔４０Ｃよりも加工されやすいため、２サイクル目のパルス幅は、１サイクル目のパルス幅より短い。すなわち、２サイクル目のパルスエネルギは、１サイクル目のパルスエネルギより小さい。これにより、樹脂層４０Ｂの部分の穴４４の径が太くなり、所望の形状の穴４４が形成される。

【0043】

図７は、穴明け加工の手順を示すフローチャートである。制御装置５０は、加工レシピに指定された制御ＩＤ（図３）から充電電圧の初期値を取得し、充電電源２１のコンバータコントローラ２１ＣＣに通知する。コンバータコントローラ２１ＣＣは、充電電圧ＶＣの目標値に、通知された制御ＩＤで指定された初期値（図３）を設定する（ステップＳＡ１）。

【0044】

センサ３０の出力電圧が、充電圧目標値に相当する電圧になるまで暖機運転を行う（ステップＳＡ２）。暖機運転では、加工対象物４０の被加工点４２（図５Ａ）の分布に基づいてビーム走査器１４を動作させながら、レーザ発振器１０からパルスレーザビームを出力させる。ただし、暖機運転時には、レーザ発振器１０からビーム走査器１４までのビーム経路のいずれかの箇所に配置されたビーム偏向器により、パルスレーザビームをビームダンパに入射させておく。

【0045】

制御装置５０は、移動ステージ４５（図１）を動作させて、加工すべきブロック４１（図５Ａ）を、ビーム走査器１４で操作可能な走査範囲内に移動させる（ステップＳＡ３）。制御装置５０は、加工レシピに基づいてパルス幅を設定する（ステップＳＡ４）。さらに、コンバータコントローラ２１ＣＣに、フィードバック制御条件として、「フィードバック制御有り」を通知する。これにより、コンバータコントローラ２１ＣＣは、フィードバック制御条件を「フィードバック制御有り」に設定する（ステップＳＡ５）。この条件で、１サイクル目の加工を行う（ステップＳＡ６）。この加工手順は、図４に示したステップＳ３からステップＳ１０までの手順と同一である。

【0046】

１サイクル目の加工が終了すると、制御装置５０は、加工レシピから２サイクル目のパルス幅を読み出し、パルス幅を設定する（ステップＳＡ７）。さらに、コンバータコントローラ２１ＣＣに、フィードバック制御条件として、「フィードバック制御無し」を通知する。これにより、コンバータコントローラ２１ＣＣは、フィードバック制御条件を「フィードバック制御無し」に設定する（ステップＳＡ８）。この条件で、２サイクル目の加工を行う（ステップＳＡ９）。この加工手順は、図４に示したステップＳ３からステップＳ１０までの手順と同一である。２サイクル目の加工では、フィードバック制御条件が「フィードバック制御無し」に設定されているため、図４のステップＳ６～ステップＳ９は実行されない。

【0047】

ステップＳＡ３からステップＳＡ９までの手順を、すべてのブロック４１の加工が終了するまで繰り返す（ステップＳＡ１０）。

【0048】

図８は、加工対象物４０を加工するときのフィードバック制御条件の有無を示すタイミングチャートである。加工対象物４０の被加工面に画定された複数のブロックのそれぞれに対して、２サイクルの加工を行う。一例として、１サイクル目では、パルス幅を１０μｓに設定し、２サイクル目では、パルス幅を５μｓに設定する。

【0049】

１サイクル目では、フィードバック制御条件を「フィードバック制御有り」に設定し、２サイクル目では、フィードバック制御条件を「フィードバック制御無し」に設定する。

【0050】

次に、本実施例の優れた効果について説明する。
本実施例では、サイクルごとに、フィードバック制御条件を、「フィードバック制御有り」及び「フィードバック制御無し」の一方に設定することができる。サイクルごとにパルスエネルギの設定値が異なる場合に、同一のパルスエネルギで加工を行うサイクルについて、パルスエネルギを一定にするためのフィードバック制御を行い、それとは異なるパルスエネルギで加工を行うサイクルについては、フィードバック制御を行わないようにすることができる。

【0051】

フィードバック制御を行うサイクルにおいては、パルスエネルギのばらつきを抑制して高品質な加工を行うことができる。例えば、図６Ｂに示した表面金属箔４０Ｃの加工品質の向上を図ることができる。このため、すべてのサイクルにおいて、フィードバック制御を行わない場合と比べて、全体として加工品質を高めることができる。

【0052】

また、図６Ｃに示した樹脂層４０Ｂを加工する工程においては、表面金属箔４０Ｃが加工されず、樹脂層４０Ｂのみが加工される程度のパルスエネルギが用いられる。また、このパルスエネルギでは、穴４４の底面に露出した裏面金属箔４０Ａは加工されない。このため、パルスエネルギにある程度のばらつきが生じても、加工品質はほとんど低下しない。

【0053】

このように、加工品質に大きな影響を与えるサイクルにおいて、フィードバック制御を行うことにより、加工品質の低下を抑制する効果を高めることができる。

【0054】

次に、上記実施例の変形例について説明する。
上記実施例では、図６～図８を参照して説明したように、加工対象物４０の１つのブロック４１（図５Ａ）を２サイクルで加工するが、３サイクル以上で加工してもよい。例えば、１サイクル目で表面金属箔４０Ｃ（図６Ｂ）を貫通する穴４４を形成し、２サイクル目以降の複数サイクルで、樹脂層４０Ｂを貫通するまで穴４４を深くする加工を行うようにしてもよい。この場合は、１サイクル目を「フィードバック制御有り」で実行し、２サイクル目以降のサイクルを、「フィードバック制御無し」で実行するとよい。

【0055】

上述の実施例は例示であり、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。

【符号の説明】

【0056】

１０ レーザ発振器
１０Ａ 放電電極
１１ ビームスプリッタ
１２ 折り返しミラー
１３ 整形光学系
１４ ビーム走査器
１５ レンズ
２０ 電源
２１ 充電電源
２１ＢＣ バンクコンデンサ
２１ＣＣ コンバータコントローラ
２２ 高周波電電
３０ センサ
３１ パワーメータ
４０ 加工対象物
４０Ａ 裏面金属箔
４０Ｂ 樹脂層
４０Ｃ 表面金属箔
４１ ブロック
４２ 被加工点
４３ アライメントマーク
４４ 穴
４５ 移動ステージ
５０ 制御装置
５１ 入出力装置
７０ 直流電源

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】