專利名稱：激光加工預(yù)測(cè)方法、激光加工品制造方法及激光加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及向待加工品照射激光進(jìn)行加工時(shí)所采用的激光加工預(yù)測(cè)方法，激光加工品制造方法以及激光加工裝置。
有這樣一種激光加工，對(duì)于半導(dǎo)體薄膜照射激光(激光束)實(shí)施劃線。施行這種激光加工的半導(dǎo)體薄膜不限于單一層，也可以象疊層型化合物半導(dǎo)體太陽(yáng)能電池那樣將不同材料重疊且涂覆層疊為多層(太陽(yáng)能電池就是四層)。
在半導(dǎo)體薄膜上實(shí)施劃線的激光加工，存在著以下方面在塊狀材料加工中沒(méi)有的特殊情況(1)材料的薄膜性，(2)有選擇性的除去加工，對(duì)于上述太陽(yáng)能電池還有(3)不同材料的多層疊層構(gòu)造。
在半導(dǎo)體薄膜上實(shí)施劃線時(shí)，重要的是僅在對(duì)準(zhǔn)位置進(jìn)行高精度的除去加工，并且避免使周圍區(qū)域和下層受到物理的或熱的損害。因此需要合適地設(shè)定激光照射條件。
但是無(wú)法做到比較簡(jiǎn)單地知道這種合適的激光照射條件。進(jìn)行邊割邊試(カトァンドトラィ)的實(shí)驗(yàn)，也許能獲得合適的激光照射條件，但需要很多時(shí)間，而且所得的結(jié)果相對(duì)于工藝變化的有效性也低，靠邊割邊試來(lái)琢磨激光照射條件是不現(xiàn)實(shí)的。
也就是說(shuō)，以往沒(méi)有把合適的激光照射條件搞得很清楚，所以難以對(duì)薄膜實(shí)施合適的激光加工。
本發(fā)明鑒于以上情況，其目的在于提供一種可以簡(jiǎn)單地獲得對(duì)于激光加工對(duì)象的待加工品來(lái)說(shuō)是合適的激光照射條件的方法，同時(shí)另一目的在于提供一種可以對(duì)待加工品施行合適的激光加工的方法以及裝置。
為解決上述簡(jiǎn)便地獲知合適的激光照射條件這一課題，本發(fā)明的激光加工預(yù)測(cè)方法，是通過(guò)仿真手段對(duì)激光照射待加工品，經(jīng)過(guò)熔解或不經(jīng)熔解而使照射部分蒸發(fā)除去這樣的加工進(jìn)行預(yù)測(cè)的，它包括以下步驟求出待加工品內(nèi)激光照射的能量密度分布和根據(jù)需要求出待加工品內(nèi)輻射能量分布;根據(jù)上述能量密度分布的運(yùn)算結(jié)果或上述兩項(xiàng)運(yùn)算結(jié)果求出待加工品微分元的發(fā)熱量;利用該發(fā)熱量運(yùn)算結(jié)果來(lái)檢知微分元是否熔解或蒸發(fā)除去;并將該微分元熔解或蒸發(fā)除去的檢知結(jié)果加入上述能量密度分布的運(yùn)算過(guò)程，和根據(jù)需要加入輻射能量分布的運(yùn)算過(guò)程，以進(jìn)行激光加工的仿真。本項(xiàng)激光加工預(yù)測(cè)方法就其具體形態(tài)來(lái)說(shuō)，可以舉出這種具體形態(tài)，待加工品是具有薄膜的待加工品，而激光照射則是對(duì)待加工品薄膜進(jìn)行的。但不限于此，待加工品也可以是非薄膜狀的塊體材料。本發(fā)明中的仿真自然是利用計(jì)算機(jī)運(yùn)算的。
僅僅按能量密度分布運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行仿真也是可行的，但除能量密度分布運(yùn)算結(jié)果還利用輻射能量分布運(yùn)算結(jié)果，就可以期望更高精度的仿真。
而且，為解決上述提供可以對(duì)待加工品施行合適的激光加工的方法以及裝置這后一項(xiàng)課題，本發(fā)明的激光加工品制造方法，是一種獲得施行過(guò)激光加工的制品的方法，其特征在于上述激光加工是根據(jù)仿真手段所得到的激光加工預(yù)測(cè)結(jié)果來(lái)進(jìn)行條件設(shè)定。而本發(fā)明的激光加工裝置包括用于對(duì)待加工品施行激光加工的激光照射裝置;設(shè)定上述激光加工條件的加工條件設(shè)定裝置，其特征在于上述加工條件設(shè)定裝置構(gòu)成為，根據(jù)仿真得到的激光加工的預(yù)測(cè)結(jié)果設(shè)定激光加工的條件。


圖1是示意本發(fā)明激光照射狀況的說(shuō)明圖。
圖2是表示待加工品表面相對(duì)光強(qiáng)分布I(x，y，t)以及能量密度的曲線圖。
圖3是表示光能量密度分布與平均功率密度的特性曲線圖。
圖4是表示激光照射后待加工品概略溫度變化的特性曲線圖。
圖5是表示本發(fā)明用到的修正熔點(diǎn)與修正沸點(diǎn)的特性曲線圖。
圖6是表示本發(fā)明用到的相格移動(dòng)模型的說(shuō)明圖。
圖7是表示一顯示仿真結(jié)果的監(jiān)視畫面的說(shuō)明圖。
圖8是表示本發(fā)明激光加工機(jī)主要構(gòu)成的說(shuō)明圖。
圖9是表示本發(fā)明激光加工方法的加工流程的流程圖。
圖10是表示實(shí)施例中薄膜溫度狀態(tài)的特性曲線圖。
圖11是表示實(shí)施例中仿真結(jié)果的監(jiān)視畫面說(shuō)明圖。
圖12是實(shí)施例中激光加工后薄膜的截面圖。
以下更為詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。
首先，先敘述本發(fā)明的必要組成，基于仿真手段的激光加工預(yù)測(cè)。
本發(fā)明是在加工前通過(guò)計(jì)算機(jī)運(yùn)算的仿真手段對(duì)所要進(jìn)行的加工進(jìn)行預(yù)測(cè)，這種加工如圖1所示，向具有薄膜1的待加工品2的薄膜部分照射激光(波長(zhǎng)λ，輸出功率P)3，經(jīng)過(guò)熔解或不經(jīng)熔解，使照射部分蒸發(fā)除去。另外，圖1中7是聚光透鏡組(數(shù)值孔徑NA)，8為光闌。
在激光加工仿真過(guò)程中，需要分別求出薄膜內(nèi)激光照射的能量密度分布EE(x，y，z，t)以及薄膜內(nèi)單位時(shí)間、單位面積的輻射能量分布Ef(x，y，z，t)。
能量密度分布EE(x，y，z，t)可以按以下方法求出。
在圖1(a)所示的激光照射組的場(chǎng)合，薄膜1表面上的相對(duì)光強(qiáng)度分布I(x，y，t)由下面式(1)、式(2)給出，若用圖來(lái)表示，則如圖2(a)所示的分布。
I (x,y,t) = ［ (2 J1(Ur))/(Ur) ］2式 (1)Ur＝〔2π(x2+y2)1/2NA〕/λ 式(2)其中，J1(Ur)是Ur的線性第一種貝塞耳函數(shù)，λ是激光波長(zhǎng)，NA是光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑，x、y則是距照射面中心的x、y方向距離。
若忽略光學(xué)系統(tǒng)以及空間的能量損失，薄膜表面的光能量密度分布E(x，y，t)由相對(duì)光強(qiáng)度分布I(x，y，t)確定的話，則成立如下關(guān)系∫SE(x，y，t)ds＝C∫SI(x，y，t)ds＝P式(3)其中，S是薄膜上激光光斑面積，C是以每單位面積所具有的能量為單位的常數(shù)，P則是輸出功率。
若將IB定義為IB＝∫SI(x，y，t)ds/S的話，輸出功率P則由P＝C·IB·S表示。這里，若定義C·IB＝E0，則由前面的式子，E0＝P/S，此E0也可定義為平均功率密度。
而且，將實(shí)際的光能量密度分布E(x，y，t)與平均功率密度E0重疊圖示的話，則如圖3所示。右上斜的陰影部分表示光能量密度分布，而左上斜的陰影部分則表示平均功率密度。右上斜的陰影部分的大小(面積)為∫SI(x，y，t)ds;左上斜陰影部分的大小(面積)為E0·S＝P。
另一方面，在圖1(b)所示的沒(méi)有光闌的激光照射系統(tǒng)的場(chǎng)合，若假定為單光束模式，薄膜1表面上的光能量密度分布E(x，y，t)由下面的式(A)給出，若圖示的話則如圖2(b)所示。
E(x，y，t)＝I0·exp(-2r2/r20) 式(A)而I0＝2P/(πr20)，r＝(x2+y2)1/2其中，I0為最大能量密度，P為輸出功率，r0則是E＝I0/e2時(shí)會(huì)聚光束的半徑。
另一方面，薄膜1的激光加工過(guò)程中，照射在薄膜1上的激光，先由薄膜1的表面反射其一部分，余下的入射到薄膜1內(nèi)，在通過(guò)薄膜1期間被吸收逐漸衰減，并透過(guò)一部分。
設(shè)激光在薄膜1表面的反射率為R，薄膜1的透過(guò)率為T，則參與加工的激光能量EE(x，y，t)由下面式(4)給出。
EE(x，y，t)＝E(x，y，t)·(1-R-T)式(4)入射到薄膜1內(nèi)的激光通過(guò)其內(nèi)部時(shí)，設(shè)衰減為薄膜表面強(qiáng)度的1/e的深度為吸收長(zhǎng)度a，則在距薄膜表面深度為y的位置的相對(duì)光強(qiáng)度分布I(x，y，z，t)由下面的式5給出。
I(x，y，z，t)＝I(x，y，t)e-z/a式(5)因而，能量密度分布EE(x，y，z，t)可由下面的式(6)求出。
EE(x，y，z，t)＝EE(x，y，t)e-z/a式(6)另外，這里尚未考慮以下可忽略的因素，例如，加工進(jìn)行時(shí)薄膜表面所起的凹凸變化引起的激光漫反射，薄膜的溫升、相變引起的激光吸收率變化，等離子體的發(fā)生引起的激光散射、吸收，薄膜吸熱引起的物質(zhì)變化，激光發(fā)散角的影響等。
而且，薄膜內(nèi)單位時(shí)間、單位面積的輻射能量分布Ef(x，y，z，t)可以按以下方法求出。
薄膜1與外界的能量轉(zhuǎn)換，主要集中于激光能量的注入與薄膜1輻射能量的釋放，未考慮可忽略的外界空氣對(duì)流。對(duì)于輻射仍然就用過(guò)的座標(biāo)方向(正交系)來(lái)說(shuō)明。薄膜1內(nèi)適當(dāng)位置上從某一方向某一面在單位時(shí)間、單位面積發(fā)出的輻射能量，即輻射能量分布，可以由下面的式(7)求出。
Ef(x，y，z，t)＝σ·ε·f(Tp4-To4) 式(7)其中，σ為斯忒藩-玻爾茲曼常數(shù)(5.67032×10-8W/(m2·K4))，ε為輻射率，f為形態(tài)系數(shù)，Tp為輻射源處溫度，To為輻射末端處溫度。
這樣，若能分別求出薄膜內(nèi)激光照射的能量密度分布EE(x，y，z，t)與薄膜內(nèi)輻射能量分布Ef(x，y，z，t)的話，便可求出薄膜1內(nèi)適當(dāng)位置上的發(fā)熱量(能量吸收量)。薄膜1內(nèi)適當(dāng)位置上單位時(shí)間、單位體積(微分元)的發(fā)熱量，即薄膜1內(nèi)發(fā)熱量分布S(x，y，z，t)，可由下面式(8)求出。也就是說(shuō)，根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算。
S(x，y，z，t)＝EE(x，y，z，t)-(Efx+Efy+Efz) 式(8)其中，Efx＝Efx(x，y，z，t)，Efy＝Efy(x，y，z，t)，Efz＝Efz(x，y，z，t)，分別是x，y，z方向單位時(shí)間的輻射能量。
隨著激光照射，薄膜1內(nèi)產(chǎn)生了按發(fā)熱量分布S(x，y，z，t)求出的熱量，因而如圖4所示導(dǎo)致材料升溫，熔融，蒸發(fā)等。另一方面，薄膜1內(nèi)的適當(dāng)位置(微分元)的溫度是可以由傅里葉三維非平穩(wěn)熱傳導(dǎo)方程式求出的，因而設(shè)法求出薄膜1內(nèi)適當(dāng)位置的溫度，然后由此求出的溫度來(lái)檢知該位置上材料的熔化或蒸發(fā)。
ρC (δT)/(δt) = Kx (δ2T)/(δx2) + Ky (δ2T)/(δy2) + Kz (δ2T)/(δz2) + S (x,y,z,t) 式(9)這里，將考慮了熔解潛熱的熔點(diǎn)作為修正熔點(diǎn)θmc，考慮了氣化潛熱的沸點(diǎn)作為修正沸點(diǎn)θvc，將這些設(shè)定的物理量(設(shè)定溫度Tc)代入，便可以較為容易地求出。也就是說(shuō)，如圖5所示，就熱傳導(dǎo)計(jì)算而言用T，就相變中所用的設(shè)定溫度而言則采用Tc。另外，對(duì)于未經(jīng)熔解就升華的物質(zhì)，因?yàn)槿埸c(diǎn)即沸點(diǎn)，因此修正熔點(diǎn)θmc就是修正沸點(diǎn)θvc。
即θmc＝θm+hm/C1，θvc＝θv+hv/C2。其中，θm為熔點(diǎn)，hm為熔解潛熱，C1為固相比熱，θv為沸點(diǎn)，hv為氣化潛熱，C2為液相比熱。
傅里葉三維非平穩(wěn)熱傳導(dǎo)方程式，若采用例如，控制容積法，按完全隱解法(隱含法)的形式離散，作成計(jì)算圖表再利用連線法(line-by-line方法)的話，求解可以容易地進(jìn)行。
隨著激光加工的進(jìn)行，薄膜1發(fā)生物相邊界的移動(dòng)，而這種物相邊界移動(dòng)，若由二元的例子來(lái)表示則如圖6所示，是可以設(shè)法使薄膜1分割為長(zhǎng)方形(包括正方形)的相格(微分元)，并且對(duì)每一相格考慮是熔解還是蒸發(fā)，利用這種相格移動(dòng)模型加以簡(jiǎn)化獲得的。相格移動(dòng)模型中，求出相格單元中能量的得失，即發(fā)熱量，經(jīng)熔融并且有蒸發(fā)現(xiàn)象的物質(zhì)當(dāng)中達(dá)到修正熔點(diǎn)θmc的相格作為已蒸發(fā)的物質(zhì)、作為液相來(lái)處理，達(dá)到修正沸點(diǎn)θvc的相格則當(dāng)作為已蒸發(fā)的物質(zhì)，進(jìn)行除去操作。另外，就熔融與蒸發(fā)同時(shí)發(fā)生的升華性物質(zhì)而言，達(dá)到修正熔點(diǎn)θmc的相格因?yàn)樾拚埸c(diǎn)θmc即為修正沸點(diǎn)θvc，因而當(dāng)作已蒸發(fā)的物質(zhì)，進(jìn)行除去操作。
完全隱解法時(shí)，是按每一相格定出式(9)方程式(也就是說(shuō)有相格個(gè)數(shù)那么多的方程式)，由矩陣運(yùn)算來(lái)求解的方式。按此完全隱解法，即使△t較大也可以獲得精度高的結(jié)果，運(yùn)算只需很矩時(shí)間便完成。
另外，薄膜1的除去僅考慮到材料因吸熱而蒸發(fā)，而未考慮熱應(yīng)力影響、從薄膜飛出的粒子運(yùn)動(dòng)的影響、薄膜產(chǎn)生氣體的影響等其它可能因素，但諸如采用吹氣等構(gòu)成的液相除去裝置的場(chǎng)合，有時(shí)也將別的除去因子加進(jìn)運(yùn)算過(guò)程。
而且，相格的液相化和相格的除去要反饋給上述能量密度分布EE(x，y，z，t)與輻射能量分布Ef(x，y，z，t)的運(yùn)算結(jié)果。因?yàn)榭勺龅礁S激光照射部分各個(gè)時(shí)刻的變化正確地運(yùn)算，從而使仿真更為符合實(shí)際的加工結(jié)果。相格從固相至氣相的變化則反饋為，例如式(6)EE(x，y，z，t)＝EE(x，y，z，t)e-z/a中a的變更，或是式(7)Ef(x，y，z，t)＝σ·ε·f(Tp4-To4)中ε的變更。
相格從固相至氣相的變化，因薄膜表面位置的變更則反饋為，例如式(6)EE(x，y，z，t)＝EE(x，y，t)e-z/a、式(7)Ef(x，y，z，t)＝σ·ε·f(Tp4-To4)中深度z變更。
另外，式(9)中固相至液相的變化，則加進(jìn)了式(9)的密度、比熱、熱傳導(dǎo)率的變更。
當(dāng)然不用相格移動(dòng)模型，而是預(yù)先確定從薄膜表面指向內(nèi)部的許多線段，沿各線段確定特定的點(diǎn)，對(duì)于這些點(diǎn)求出溫度，判定熔融或蒸發(fā)除去，連結(jié)物相邊界點(diǎn)，并將邊界以上除去也是可以的。這時(shí)，不完全預(yù)先確定從薄膜1表面指向內(nèi)部的許多線段，而是連結(jié)物相邊界點(diǎn)，確定即時(shí)線段使線段方向指向與邊界垂直的方向這類方法也可以。
表1示出鋁的相變與物性值的變化。
就鋁而言，密度在固相時(shí)約為2.6，而液相時(shí)約為2.3，熔點(diǎn)為933.5K，沸點(diǎn)為2723K。
這樣算出的薄膜1各個(gè)時(shí)刻的溫度變化、相變、蒸發(fā)如圖7所示，可利用通常的計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)在監(jiān)視器(TV)上顯示。例如監(jiān)視器畫面做成可目睹隨著激光加工的進(jìn)行而呈現(xiàn)的圖7(a)→(b)→(c)變化，從而可以由仿真預(yù)先清楚地了解經(jīng)激光加工薄膜1被削出的模樣。若在彩色監(jiān)視器上對(duì)不同的溫度和不同的物相加不同的彩色的話，仿真就更加容易理解。
接下來(lái)，說(shuō)明本發(fā)明激光加工機(jī)(激光加工裝置)的一個(gè)例子。
圖8的激光加工機(jī)20包括對(duì)待加工品薄膜部分施行激光加工用的激光照射裝置21;設(shè)定激光加工條件的加工條件設(shè)定裝置22。
激光照射裝置21中，經(jīng)激勵(lì)燈31的激勵(lì)，在YAG棒32中產(chǎn)生的激光3，是經(jīng)懸掛式反射鏡33沿90度方向反射，再經(jīng)聚光透鏡組7聚光后照射到薄膜1表面的。而且，薄膜1的表面還可以由電視攝像機(jī)36在監(jiān)視器37畫面上放大顯示。另外，發(fā)光部由冷卻裝置38冷卻，使之避免處于過(guò)熱狀態(tài)。
設(shè)定激光加工條件的加工條件設(shè)定裝置22可以由操作鍵等設(shè)定加工條件，通過(guò)這種設(shè)定對(duì)激勵(lì)燈31用電源39等進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂啤?br> 圖9示出本發(fā)明從仿真到激光加工完成的流程的一個(gè)例子。
確定仿真的前提條件，研究仿真結(jié)果，再確定所用的激光加工裝置以及加工條件。并且依據(jù)此決定，用選好的激光加工裝置按已確定的加工條件對(duì)薄膜加工。
另外，仿真的前提條件的確定，還有仿真結(jié)果的研究，或是所使用的激光加工裝置以及加工條件的確定，有時(shí)是人進(jìn)行的，有時(shí)候由搭載AI(人工智能)的計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行。在后一種情況，是由包含計(jì)算機(jī)的控制子系統(tǒng)或別的計(jì)算機(jī)，根據(jù)仿真結(jié)果來(lái)控制加工中所用到的激光加工裝置加工條件設(shè)定裝置22的。
激光加工裝置是根據(jù)仿真結(jié)果，考慮激光種類、即波長(zhǎng)(YAG激光，CO2激光)，最大輸出功率，脈沖寬度，峰值，掃描速度等進(jìn)行的。確定激光加工條件時(shí)則對(duì)照射功率，頻率，會(huì)聚直徑等加工條件進(jìn)行設(shè)定。當(dāng)然，激光加工裝置本身也可以設(shè)定激光種類，最大輸出功率，脈沖寬度，峰值，掃描速度之一或多個(gè)。當(dāng)然也可將這些當(dāng)作加工條件。
本發(fā)明不限于上述說(shuō)明，待加工品不僅是薄膜也可以是塊狀材料。待加工品除半導(dǎo)體以外，也可以是例如金屬材料。
在上述場(chǎng)合，也可設(shè)法在運(yùn)算過(guò)程中除去可忽略因子什么的，也可以根據(jù)條件適當(dāng)?shù)卦谶\(yùn)算過(guò)程中作為校正系數(shù)加進(jìn)去，以期更正確。
本發(fā)明激光加工預(yù)測(cè)方法，由于各個(gè)時(shí)刻的微分元其熔解或蒸發(fā)除去的檢知結(jié)果均反饋到運(yùn)算中，因而仿真可以更符合實(shí)際。
本發(fā)明激光加工品制造方法以及激光加工機(jī)，根據(jù)借助于模擬手段的激光加工預(yù)測(cè)結(jié)果來(lái)設(shè)定激光加工條件，因而可得到進(jìn)行過(guò)合適的激光加工的制品。
接下來(lái)說(shuō)明實(shí)施例。
實(shí)施例的仿真是對(duì)于玻璃基板上設(shè)置的厚度約40μm的CdS燒結(jié)膜進(jìn)行激光加工的。CdS是直接從固體變?yōu)闅怏w的，也就是說(shuō)，是不溶解即升華的物質(zhì)。
在CdS場(chǎng)合，密度為4820kg/m2，熱傳導(dǎo)率為15.9W·m-1·K-1，真的升華點(diǎn)為1253.2K，升華潛熱為1487.9kJ·kg-1，固相比熱為0.337kJ·kg-1·K-1，修正熔點(diǎn)為1487.9÷0.337+1253.2＝5668.3K。
仿真中假定的激光加工機(jī)性能如下所述。
激光種類YAG激光(波長(zhǎng)1.06μm)，振蕩模式TEM∞，聚光透鏡的焦距25mm。
Q切換重復(fù)頻率平均輸出功率脈沖寬度峰值輸出(kHZ) (W) (ns) (kW)13.5 120 29.137.5 160 15.659.0 1909.4圖10示出激光照射后CdS燒結(jié)膜的瞬間溫度分布。圖10(a)表示距照射中心規(guī)定距離的位置其深度與溫度的關(guān)系，圖10(b)表示在某一深度時(shí)距照射中心的距離與溫度的關(guān)系。
圖7示出了用計(jì)算機(jī)圖形表示加工經(jīng)過(guò)的監(jiān)視器畫面，圖7(a)示出照射開(kāi)始以后1ms時(shí)的狀態(tài)，圖7(b)示出照射開(kāi)始以后3ms時(shí)的狀態(tài)，圖7(c)示出照射開(kāi)始以后5ms時(shí)的狀態(tài)。
在CdS燒結(jié)膜場(chǎng)合，可以發(fā)現(xiàn)光斑中央部分的膜表面與反面具有600K溫度差，在深度方向上呈指數(shù)函數(shù)變化。與之相反，距光斑中央半徑為30μm的位置處，上述溫度差則為數(shù)十K，而且在深度方向上呈幾乎均勻的溫度。而且，從光斑中央至徑向的溫度分布，同樣與光強(qiáng)分布類似，其中具有拐點(diǎn)。
另外，可以發(fā)現(xiàn)CdS燒結(jié)膜的加工形狀以及熱損區(qū)是一直呈現(xiàn)以光斑中央為中心大致與光強(qiáng)分布強(qiáng)度相關(guān)的形狀。
在Q切換重復(fù)頻率為5Hz，直徑約20μm，激光功率0.5W，激光掃描速度50mm/s時(shí)實(shí)際進(jìn)行了激光加工。
圖11示出仿真的加工結(jié)果，圖12示出實(shí)際的加工結(jié)果。兩者非常一致，很顯然按照本發(fā)明的仿真手段可以對(duì)正確加工結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)。
本發(fā)明的激光加工預(yù)測(cè)方法，由于將各個(gè)時(shí)刻的微分元其熔解或蒸發(fā)除去的檢知結(jié)果都反饋到運(yùn)算中，因而可以進(jìn)行更符合實(shí)際的仿真，根據(jù)這種結(jié)果就可以得到經(jīng)過(guò)非常合適的激光加工的制品，因而本發(fā)明可以很有用。
本發(fā)明的激光加工品制造方法以及激光加工裝置，是根據(jù)仿真手段所得到的激光加工預(yù)測(cè)結(jié)果來(lái)設(shè)定激光加工條件的，因而可以得到經(jīng)過(guò)合適激光加工的制品，所以是非常有用的。
權(quán)利要求
1.一種激光加工預(yù)測(cè)方法，通過(guò)仿真手段，對(duì)于用激光照射待加工品，經(jīng)過(guò)熔解照射部分或不經(jīng)熔解使照射部分蒸發(fā)除去這種加工進(jìn)行預(yù)測(cè)，其特征在于包括求出待加工品內(nèi)激光照射的能量密度分布和根據(jù)需要求出待加工品內(nèi)輻射能量分布；根據(jù)所述能量密度分布的運(yùn)算結(jié)果或所述兩項(xiàng)運(yùn)算結(jié)果求出待加工品微分元的發(fā)熱量；利用該發(fā)熱量運(yùn)算結(jié)果檢知微元的熔解或蒸發(fā)除去；并將該微分元的熔解或蒸發(fā)除去的檢知結(jié)果加進(jìn)所述能量密度分布的運(yùn)算過(guò)程，根據(jù)需要加進(jìn)輻射能量分布的運(yùn)算過(guò)程，來(lái)進(jìn)行激光加工的仿真。
2.如權(quán)利要求1所述的激光加工預(yù)測(cè)方法，其特征在于待加工品是具有薄膜的待加工品，激光照射是對(duì)待加工品薄膜部分進(jìn)行的。
3.一種激光加工品制造方法，得到施行過(guò)激光加工的制品，其特征在于根據(jù)仿真手段所得到激光加工預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)所述激光加工的條件進(jìn)行設(shè)定。
4.如權(quán)利要求3所述的激光加工品制造方法，其特征在于仿真手段所得到的激光加工預(yù)測(cè)結(jié)果是根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的激光加工預(yù)測(cè)方法獲得的。
5.一種激光加工裝置包括用來(lái)對(duì)待加工品進(jìn)行激光加工的激光照射裝置;對(duì)所述激光加工條件進(jìn)行設(shè)定的加工條件設(shè)定裝置，其特征在于所述加工條件設(shè)定裝置是根據(jù)仿真手段所得到的激光加工預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)激光加工的條件進(jìn)行設(shè)定的。
6.如權(quán)利要求5所述的激光加工裝置，其特征在于用仿真手段所得到的激光加工預(yù)測(cè)結(jié)果是根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的激光加工預(yù)測(cè)方法獲得的。
全文摘要
本發(fā)明目的在于對(duì)待加工品進(jìn)行合適的激光加工。本發(fā)明中，是通過(guò)檢知待加工品內(nèi)微分元的熔解或蒸發(fā)消失，并且反饋這種微分元的熔解或蒸發(fā)消失的檢知結(jié)果，來(lái)獲得借助于仿真手段的激光加工預(yù)測(cè)結(jié)果。
文檔編號(hào)B23K26/00GK1093630SQ94104118
公開(kāi)日1994年10月19日 申請(qǐng)日期1994年4月7日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月7日
發(fā)明者渡邊互, 中裕之, 一柳高畤 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社