專利名稱：激光加工裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在電路基板等工件上進(jìn)行開孔加工等激光加工的裝置及方法。
圖7所示為現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的激光加工裝置的構(gòu)成圖，利用激光B能在工件E上開孔加工出微細(xì)孔。從激光器A射出的激光B被引導(dǎo)至檢流計(jì)(掃描手段)C，由于檢流計(jì)C的轉(zhuǎn)動，邊進(jìn)行掃描邊入射到fθ透鏡D，由該fθ透鏡D聚焦后在工件E的規(guī)定位置形成聚焦點(diǎn)F，進(jìn)行開孔加工。
但是，一般加工用的激光器，只要不采取特別措施，就發(fā)出不同強(qiáng)度的不同波長的激光。在普通的激光加工中，這些波長不成為問題，但在要求高精度的情況下，如果將fθ透鏡那樣對色差很敏感的裝置用作聚焦手段，則存在加工形狀會發(fā)生變形的問題。
傳統(tǒng)的激光加工裝置例如二氧化碳?xì)怏w激光加工裝置，當(dāng)使用檢流計(jì)等邊掃描激光邊入射到fθ透鏡時(shí)，來自激光器的激光中如果包括有多種波長(例如波長λ1、λ2、λ3)的激光，則由于fθ透鏡的折射率因波長而異的色差，在聚焦點(diǎn)有時(shí)對每一波長會出現(xiàn)不同的聚焦點(diǎn)(圖7所示的f1、f2、f3)。尤其是當(dāng)入射到fθ透鏡的入射位置偏離透鏡中心時(shí)，該傾向更顯著。如果發(fā)生該多個(gè)聚焦點(diǎn)(f1、f2、f3)，則工件的加工形狀隨著多個(gè)聚焦點(diǎn)的重疊情況而相應(yīng)變?yōu)闄E圓形或多個(gè)孔。
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于，提供一種能防止發(fā)生多個(gè)或橢圓形的聚焦點(diǎn)、能獲得良好加工形狀的激光加工裝置及其方法。
為了解決上述問題，本發(fā)明的激光加工裝置，是將從激光器射出的激光經(jīng)fθ透鏡聚焦后照射到工件上，以此對工件進(jìn)行激光加工，其特征在于，在激光器與工件之間，具有僅選擇激光的特定波長使其通過的波長選擇手段。
若采用本發(fā)明，因?yàn)樵诩す馄髋c工件之間，具有從激光所含多種波長之中僅選擇特定波長使其通過的波長選擇手段，所以從波長選擇手段射出的激光變?yōu)樘囟ǖ膯我徊ㄩL的激光，聚光點(diǎn)變?yōu)閱我坏木劢裹c(diǎn)。因此，可以抑制因fθ透鏡的色差帶來的不良影響。即，由于具有波長選擇手段，故能防止產(chǎn)生多個(gè)或橢圓形的聚焦點(diǎn)，能提高激光加工的精度。
附圖簡介。


圖1所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)中的激光加工裝置的構(gòu)成圖。
圖2所示為本發(fā)明第1實(shí)施形態(tài)的波長選擇手段的構(gòu)成圖。
圖3所示為本發(fā)明第2實(shí)施形態(tài)的波長選擇手段的構(gòu)成圖。
圖4所示為本發(fā)明第3實(shí)施形態(tài)的波長選擇手段的構(gòu)成圖。
圖5所示為本發(fā)明第4實(shí)施形態(tài)的波長選擇手段的構(gòu)成圖。
圖6所示為本發(fā)明第5實(shí)施形態(tài)的波長選擇手段中的棱鏡式波長分離手段的構(gòu)成圖。
圖7所示為傳統(tǒng)例子中的激光加工裝置的構(gòu)成圖。
下面根據(jù)圖1—圖6，詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。
圖1所示為對電路基板(工件)7邊進(jìn)行激光掃描邊照射進(jìn)行開孔加工的二氧化碳激光加工裝置。如圖1所示，從激光器1射出的含有多種波長(在本實(shí)施形態(tài)中為λ1、λ2、λ3三種波長)的激光2入射到波長選擇手段3，僅使作為目標(biāo)的波長λ2穿過。因此，即使通過檢流計(jì)4使聚焦位置移動至fθ透鏡5的透鏡邊緣部分，聚焦點(diǎn)6的形狀也僅是波長λ2形成的聚焦點(diǎn)62的形狀，加工孔的形狀不會是橢圓形或多個(gè)點(diǎn)，而是標(biāo)準(zhǔn)的圓形。
下面根據(jù)圖2—圖6，說明波長選擇手段3的第1實(shí)施形態(tài)—第5實(shí)施形態(tài)。
第1實(shí)施形態(tài)的波長選擇手段3的構(gòu)成如圖2所示。波長選擇手段3由棱鏡31和空間濾光器39構(gòu)成，空間濾光器39由聚焦透鏡即凸透鏡32、33和遮光手段即針孔34和反射鏡8、8構(gòu)成。
激光2一旦入射棱鏡31，即因所含波長(λ1、λ2、λ3)不同而折射率相異，故每一波長折射角度不相同，分散成具有三個(gè)不同光軸的光21、22、23。用反射鏡8反射該光后，使其入射凸透鏡32，其聚焦點(diǎn)就分成三個(gè)進(jìn)行聚焦。配置針孔34，以僅使目標(biāo)波長λ2到達(dá)該聚焦點(diǎn)。穿過該針孔34后的僅波長λ2的激光22穿過凸透鏡33后射向檢流計(jì)4。
此外，若配置多個(gè)上述棱鏡31，使激光穿過這些棱鏡31，則能提高波長分離性能。
第2實(shí)施形態(tài)的波長選擇手段3如圖3所示，由衍射光柵35、反射鏡8及遮光手段(遮光板)36構(gòu)成。
含有多種波長(λ1、λ2、λ3)的激光2被衍射光柵35反射，其反射角度因波長而異。設(shè)必需的波長為λ2時(shí)，配置的遮光板36在僅透過該波長的光22的位置有開口，通過這樣來遮蔽其它波長的光21、23，使其不透過。這樣就能選擇必要的波長。此外，由于波長非常靠近等原因，僅用遮光板36不能使激光2充分按波長分散時(shí)，也可以不使用遮光板36，代之以配置上述第1實(shí)施形態(tài)的波長選擇手段中說明過的、圖2中所示的凸透鏡32、針孔34及凸透鏡33。
第3實(shí)施形態(tài)的波長選擇手段3如圖4所示，具有使激光2按每一波長產(chǎn)生不同相位移偏振的波片37，以及僅讓產(chǎn)生與特定波長對應(yīng)的相位移偏振的光透過的起偏鏡38。
激光2透過波片37時(shí)，因所含波長(λ1、λ2、λ3)不同，相位移量也不同，故透過起偏鏡38的每一波長的透過率不相同。相位移在使用多階(multiple order)波片時(shí)特別顯著。此時(shí)，使波片37在以激光2的光軸為法線的面內(nèi)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行調(diào)整，以使不需要的波長λ1、λ3的光21、23被起偏鏡38反射。這樣做，就能使僅作為目標(biāo)的波長λ2的光22通過起偏鏡38。
第4實(shí)施形態(tài)的波長選擇手段3的構(gòu)成如圖5所示，其改進(jìn)了第1實(shí)施形態(tài)的波長選擇手段，增加了激光透過棱鏡的次數(shù)，提高了波長分離性能。波長選擇手段3具有與第1實(shí)施形態(tài)一樣的空間濾光器39，并具有由一對反射鏡52、53和位于兩反射鏡之間的棱鏡54構(gòu)成的棱鏡式波長分離手段51。
激光2入射到棱鏡式波長分離手段51的棱鏡54，然后透過棱鏡54后的激光被第1反射鏡52反射而入射棱鏡54，再次入射棱鏡54并透過棱鏡54后的激光被第2反射鏡53反射而入射棱鏡54。又再次入射棱鏡54并透過棱鏡54的激光從棱鏡式波長分離手段51射出。
入射到棱鏡式波長分離手段51的激光2因所含波長(為了簡化說明，設(shè)含有λ1、λ2的兩個(gè)波長分量)不同，折射率不同，故如上所述3次通過棱鏡54，就分離成具有兩個(gè)不同光軸的光21、22。
在本實(shí)施形態(tài)中，因?yàn)榧す?經(jīng)棱鏡54受到3次利用折射率差異產(chǎn)生的波長分離作用，所以與第1實(shí)施形態(tài)相比較，能發(fā)揮3倍的波長分離作用。
被棱鏡式波長分離手段51分離后的光21、22被空間濾光器39的反射鏡8、8反射后，被引導(dǎo)至凸透鏡32，在此進(jìn)行聚焦。利用配置在其聚焦點(diǎn)的針孔34，選擇λ2波長的光22，僅使該光22通過。通過針孔34后的光22由凸透鏡33再次恢復(fù)成平行光，向檢流計(jì)4射出。
第5實(shí)施形態(tài)的波長選擇手段3的特點(diǎn)在于，不使用第4實(shí)施形態(tài)的棱鏡式波長分離手段，代之以如圖6所示，設(shè)有在一對反射鏡52、53之間有多個(gè)棱鏡54a、54b的棱鏡式波長分離手段51。其它構(gòu)成與第4實(shí)施形態(tài)的相同。
若采用本實(shí)施形態(tài)，則從圖6可知，共計(jì)6次透過兩個(gè)棱鏡54a、54b，受到6次利用折射率差異產(chǎn)生的波長分離作用，所以，分離后的光(設(shè)為λ1、λ2這樣兩個(gè)波長的光)21、22的波長分離效果與第4實(shí)施形態(tài)的相比為2倍。
若采用本發(fā)明，即使利用含有多種波長的激光進(jìn)行開孔等激光加工時(shí)，也能抑制fθ透鏡的色差的不良影響，能防止聚焦點(diǎn)形狀發(fā)生變形或變成多個(gè)點(diǎn)，能進(jìn)行高精度的激光加工。
權(quán)利要求
1.一種激光加工裝置，該裝置將從激光器射出的激光經(jīng)fθ透鏡聚焦后照射到工件上，以此對工件進(jìn)行激光加工，其特征在于，在激光器與工件之間，具有僅選擇激光的特定波長使其通過的波長選擇手段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光加工裝置，其特征在于，所述波長選擇手段具有配置在激光光軸上的棱鏡；以及將配置在棱鏡后的光軸上的聚焦透鏡與僅讓特定波長透過的遮光手段組合而成的空間濾光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光加工裝置，其特征在于，使激光多次透過棱鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光加工裝置，其特征在于，具有多個(gè)棱鏡，激光透過這些棱鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光加工裝置，其特征在于，在棱鏡的兩側(cè)分別配置有使來自棱鏡的出射光反射后再次入射該棱鏡的一對反射鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光加工裝置，其特征在于，波長選擇手段具有配置在激光光軸上的衍射光柵；以及配置在衍射光柵之后的光軸上、僅讓特定波長透過的遮光手段。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光加工裝置，其特征在于，波長選擇手段具有配置在激光光軸上的、使激光按每一波長產(chǎn)生不同相位移偏振的波片；以及配置在所述波片之后的所述激光光軸上的、僅讓產(chǎn)生與特定波長對應(yīng)的相位移偏振的光透過的起偏鏡。
8.一種激光孔加工裝置，該裝置將從激光器射出的激光經(jīng)掃描手段和fθ透鏡進(jìn)行掃描和聚焦后照射到工件上，以此在工件上進(jìn)行開孔加工，其特征在于，在激光器與工件之間，具有僅選擇激光的特定波長使其通過的波長選擇手段。
9.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光孔加工裝置，其特征在于，所述掃描手段是檢流計(jì)。
10.一種激光孔加工方法，該方法將從激光器射出的激光經(jīng)fθ透鏡聚焦后照射到工件上，以此對工件進(jìn)行激光加工，其特征在于，在激光器與工件之間配置波長選擇手段，僅選擇激光的特定波長讓其透過，僅利用該被選擇波長的激光進(jìn)行激光加工。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的激光加工裝置，其特征在于，所述波長選擇手段具有配置在激光光軸上的棱鏡，以及由在其后的光軸上配置的聚焦透鏡與僅讓特定波長透過的遮光手段組合成的空間濾光器，使從激光器發(fā)出的激光入射到棱鏡，透過該棱鏡后的激光被第1反射鏡反射后再次入射棱鏡，透過該棱鏡后的激光再次被第2反射鏡反射又再次入射所述棱鏡，透過該棱鏡后的激光被引導(dǎo)至所述空間濾光器。
全文摘要
一種能防止發(fā)生多個(gè)聚焦點(diǎn)、獲得良好加工形狀的激光加工裝置。該激光加工裝置將從激光器1射出的激光2經(jīng)fθ透鏡5聚焦后照射到工件7上,以此在工件7的特定位置進(jìn)行開孔加工,在激光器1與工件7之間,設(shè)有僅選擇激光2的特定波長讓其透過的波長選擇手段3。
文檔編號B23K101/42GK1330996SQ01122658
公開日2002年1月16日 申請日期2001年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月30日
發(fā)明者中井出, 岡田俊治, 結(jié)城治宏, 宗行健 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社