專利名稱：激光穿孔加工方法及加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使激光振蕩器所產(chǎn)生的激光光束照射到印刷電路板或陶瓷基板等被加工部件上進(jìn)行穿孔的激光穿孔加工方法及加工裝置。
這種穿孔加工，過去是以使用機(jī)械的細(xì)小鉆頭的機(jī)械加工或曝光(光通孔)方式為主流，但最近已經(jīng)開始利用激光光束了。利用激光光束的穿孔加工裝置，與使用細(xì)小鉆頭的機(jī)械加工相比，在加工速度、和能適應(yīng)孔徑的細(xì)小化方面具有優(yōu)勢。作為激光光束的產(chǎn)生源，從激光振蕩器的價格和運(yùn)作成本低這方面考慮，一般地使用CO2激光或諧波固體激光。
在至今為止的激光穿孔加工裝置中，使激光振蕩器所產(chǎn)生的激光光束，經(jīng)過包括反射鏡等的光學(xué)路徑，引導(dǎo)到包括X-Y掃描器或被稱為電驅(qū)動掃描器的雙軸電驅(qū)動反射鏡的掃描光學(xué)系統(tǒng)。通過該掃描光學(xué)系統(tǒng)使激光光束擺動，并經(jīng)過加工透鏡照射到印刷電路板上進(jìn)行穿孔(例如參照特開平10-58178號公告)。也就是說，由于在印刷電路板上需要穿孔的位置事先已經(jīng)確定，所以根據(jù)這些孔的位置信息，通過控制掃描光學(xué)系統(tǒng)一個孔一個孔地進(jìn)行穿孔。
但是，在使用由X-Y掃描器或電驅(qū)動掃描器所組成的掃描光學(xué)系統(tǒng)的一個孔一個孔的穿孔加工中，隨著印刷電路板上的孔數(shù)的增加，加工時間成比例地增長。順便說一下，由于電驅(qū)動掃描器的響應(yīng)能力為500pps左右，所以要進(jìn)行每秒鐘500孔以上的穿孔是困難的。并且，例如，在邊長為10mm的正方形組件基板上，使50μm直徑的孔以0.2mm的間距進(jìn)行排列時，就有2500個孔。在這種情況下，即使進(jìn)行每秒鐘500孔的穿孔，也需要2500/500＝5秒的加工時間。
因此，本發(fā)明的目的是，提供一種與至今為止的激光穿孔加工方法相比，可以在短時間內(nèi)進(jìn)行多個穿孔加工的激光穿孔加工方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種對應(yīng)所述加工方法的激光穿孔加工裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的激光穿孔加工方法，使激光光束經(jīng)過把激光光束整形成線狀或矩形狀激光光束的整形光學(xué)系統(tǒng)、多棱反射鏡、具有把規(guī)定加工圖形的多個孔作為網(wǎng)罩圖形的網(wǎng)罩、至少一個電驅(qū)動反射鏡、以及加工透鏡進(jìn)行照射。多棱反射鏡通過使激光光束擺動，對網(wǎng)罩的多個孔進(jìn)行掃描，從而在被加工部件上一次性地形成多個孔。通過至少一個電驅(qū)動反射鏡，使對被加工部件的激光光束的照射區(qū)域沿一個軸方向移動。
本發(fā)明還提供一種使激光振蕩器所產(chǎn)生的激光光束照射到被加工部件上進(jìn)行穿孔的激光穿孔加工裝置。在本加工裝置中，在激光振蕩器與被加工部件之間，設(shè)置了多棱反射鏡、具有把規(guī)定加工圖形的多個孔作為網(wǎng)罩圖形的網(wǎng)罩、至少一個電驅(qū)動反射鏡、以及加工透鏡。激光振蕩器所產(chǎn)生的激光光束經(jīng)過所述的各個主要部件照射在被加工部件上。多棱反射鏡通過使激光光束擺動，對網(wǎng)罩的多個孔進(jìn)行掃描，從而在被加工部件上形成多個孔。通過至少一個電驅(qū)動反射鏡，使對被加工部件的激光光束的照射區(qū)域沿一個軸方向移動。
在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的激光穿孔加工裝置中，在激光振蕩器與被加工部件之間，設(shè)置了將激光光束整形成線狀或矩形狀激光光束的整形光學(xué)系統(tǒng)、多棱反射鏡、具有把規(guī)定加工圖形的多個孔作為網(wǎng)罩圖形的網(wǎng)罩、至少一個電驅(qū)動反射鏡、以及加工透鏡。
無論在所述的哪一種激光穿孔加工裝置中，當(dāng)具有兩個電驅(qū)動反射鏡時，都是通過一個電驅(qū)動反射鏡使對被加工部件的激光光束照射區(qū)域沿一個軸方向移動，而通過另一個電驅(qū)動反射鏡使對被加工部件的激光光束照射區(qū)域沿與一個軸方向所正交的方向移動。
在根據(jù)所述的另一實(shí)施例的激光穿孔加工裝置中，最好在激光振蕩器與網(wǎng)罩之間的光路中，再設(shè)置避開激光光束照射區(qū)域移動期間的激光光束照射的避讓機(jī)構(gòu)。
圖2是表示在

圖1的加工裝置中所使用的激光光束的截面形狀以及網(wǎng)罩的網(wǎng)罩圖形的一個例子的圖形。
圖3是表示根據(jù)圖1的加工裝置所形成的加工圖形的一個例子的圖形。
圖4是表示根據(jù)本發(fā)明的加工裝置的加工對象的多倒角用印刷電路板的一個例子的圖形。
圖5是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的激光穿孔加工裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖6是表示根據(jù)圖5的加工裝置所形成的加工圖形的一個例子的圖形。
圖7是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的激光穿孔加工裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖8是表示在圖7的加工裝置中所使用的激光光束的截面形狀以及網(wǎng)罩的網(wǎng)罩圖形的一個例子的圖形。
圖9是表示根據(jù)圖7的加工裝置所形成的加工圖形的一個例子的圖形。
圖10是表示在本發(fā)明中所使用的激光光束的光束曲線和根據(jù)圖7所示的整形光學(xué)系統(tǒng)的激光光束的截面形狀的圖形。
圖11是為了說明在圖7所示的加工裝置中用矩形狀的激光光束將加工區(qū)域分割成四個區(qū)域進(jìn)行加工時的方法的圖。
圖12是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例4的激光穿孔加工裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖13是表示根據(jù)圖12的加工裝置所形成的加工圖形的一個例子的圖形。
多棱反射鏡11，如眾所周知的那樣，是在對應(yīng)正多邊形各邊的部分具有反射鏡，并以中心軸為中心能夠旋轉(zhuǎn)的多面反射鏡。多棱反射鏡11可以高速地將入射在某一面反射鏡上的激光光束擺動到某一范圍。如圖2(b)所示，網(wǎng)罩12具有作為網(wǎng)罩圖形的、規(guī)定對印刷電路板20的加工圖形的一列狀多個孔12a。圖2(a)表示入射在多棱反射鏡11上的激光光束的截面形狀。多棱反射鏡11的每一個面的反射鏡使入射激光光束擺動，從而對網(wǎng)罩12的多個孔12a進(jìn)行掃描。此時，電驅(qū)動反射鏡16設(shè)置為停止?fàn)顟B(tài)。其結(jié)果，在印刷電路板20上一次性地形成對應(yīng)于網(wǎng)罩12的多個孔12a的形狀的多個孔。
在通過紫外激光光束的穿孔加工裝置等的情況中，由于使用對YAG激光振蕩器所產(chǎn)生的基波進(jìn)行波長變換的激光光束，所以激光輸出變小。在這種情況下，一個孔一個孔地進(jìn)行穿孔。
圖3表示在印刷電路板20上所形成的孔的加工圖形。多棱反射鏡11的每一個面在用虛線表示的照射區(qū)域內(nèi)一次性地形成多個孔20a。
電驅(qū)動反射鏡16，也如大家所熟悉的那樣，是一種采用馬達(dá)等旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的反射鏡。電驅(qū)動反射鏡16可以將入射在反射鏡上的激光光束照射在所期望的位置上。在本實(shí)施例中，通過電驅(qū)動反射鏡16，使對印刷電路板20的激光光束照射區(qū)域(每一次的加工區(qū)域)沿一個軸方向移動。在此，電驅(qū)動反射鏡16用于使照射區(qū)域沿與由多棱反射鏡11所產(chǎn)生的掃描方向(圖3中實(shí)線所示)所正交的方向移動。
對穿孔加工進(jìn)行說明。當(dāng)激光振蕩器10所產(chǎn)生的激光光束入射在多棱反射鏡11的某一個反射鏡上時，入射激光光束隨該反射鏡的旋轉(zhuǎn)而擺動，而對網(wǎng)罩12進(jìn)行掃描。穿過網(wǎng)罩12的各個孔12a的激光光束經(jīng)過反射鏡14、15、處于固定狀態(tài)的電驅(qū)動反射鏡16以及加工透鏡17，連續(xù)地照射在印刷電路板20上所定的照射區(qū)域。其結(jié)果，在印刷電路板20上形成以網(wǎng)罩12的多個孔12a所規(guī)定的形狀及數(shù)量的孔20a。
接著，使電驅(qū)動反射鏡16略微轉(zhuǎn)動，進(jìn)行激光光束的照射區(qū)域的移動。其結(jié)果，入射在多棱反射鏡11的下一個反射鏡上的激光光束通過與以上所述同樣的擺動，對網(wǎng)罩12進(jìn)行掃描。然后，穿過網(wǎng)罩12的各個孔12a的激光光束經(jīng)過反射鏡14、15、電驅(qū)動反射鏡16以及加工透鏡17，連續(xù)地照射在印刷電路板20上的下一個所定的照射區(qū)域。其結(jié)果，在印刷電路板20上與前一次照射區(qū)域所相鄰的區(qū)域形成以網(wǎng)罩12的多個孔12a所規(guī)定的形狀及數(shù)量的孔20a。接下去，通過重復(fù)所述的動作，如圖3所示，在印刷電路板20上，連續(xù)地形成以由網(wǎng)罩12的多個孔12a所規(guī)定的形狀及數(shù)量的孔20a作為一列的多列孔。
所述的動作是以激光振蕩器10連續(xù)地產(chǎn)生激光光束的情況為前提的。在此，印刷電路板20根據(jù)其樹脂層的厚度，通過一次激光光束的照射，會有所定的穿孔沒有結(jié)束的情況。在這種情況下，對相同的照射區(qū)域重復(fù)地進(jìn)行所定次數(shù)的激光光束照射。這只要使由多棱反射鏡11對網(wǎng)罩12的掃描動作，在與所述的所定次數(shù)相同片數(shù)的反射鏡(多棱反射鏡11的)的那部分出現(xiàn)重復(fù)為止，使電驅(qū)動反射鏡16處于固定狀態(tài)即可。另外，在激光振蕩器10產(chǎn)生脈沖狀激光光束的情況下，控制脈沖狀激光光束的產(chǎn)生周期使其與對網(wǎng)罩12的各個孔12a的掃描周期相一致。并且，通過與以上所述同樣地設(shè)定電驅(qū)動反射鏡16的轉(zhuǎn)動周期，可以對每一個孔照射多個脈沖狀激光光束。這種動作也同樣適用于后面將要說明的實(shí)施例2～實(shí)施例4。
根據(jù)多棱反射鏡11的激光光束的掃描速度，充分地高于電驅(qū)動反射鏡16的掃描速度。因此，根據(jù)本加工裝置的穿孔加工速度，與通過X-Y掃描器或電驅(qū)動掃描器一個孔一個孔的加工方法相比，可以得到充分高的值。如以上所述，由于電驅(qū)動反射鏡只能做到500Hz左右的跟蹤動作，所以一個孔一個孔地進(jìn)行穿孔時，500孔/秒左右為極限。與此相反，由于由多棱反射鏡所產(chǎn)生的掃描速度非常高，所以激光振蕩器10的振蕩頻率就成了加工速度的極限。如果使激光振蕩器10的振蕩頻率為2kHz，就可以期望得到2000孔/秒左右的加工速度。此時，例如，如果在邊長為10mm的正方形組件基板上，以0.2mm的間距形成2500個50μm直徑的孔的話，只要2500/200＝1.25秒左右的加工時間即可。
另外，由于加工透鏡17的大小受到限制，所以通過所述的動作在印刷電路板20上可以形成多個孔的區(qū)域也受到限制。通常，該區(qū)域?yàn)檫呴L是幾個cm左右的正方形區(qū)域。對此，如圖4所示，根據(jù)本實(shí)施例的穿孔加工，通常在區(qū)分成多個加工區(qū)域21的多倒角用印刷電路板20的每一個加工區(qū)域進(jìn)行。對一個加工區(qū)域21通過所述的動作可以進(jìn)行穿孔加工，但如果不使印刷電路板20移動，就無法進(jìn)行對下一個加工區(qū)域的加工。因此，印刷電路板20裝載在平臺30(圖1)上，該平臺通過被稱為X-Y工作臺機(jī)構(gòu)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動，可以沿X軸方向及Y軸方向移動。平臺30具有印刷電路板20的固定機(jī)構(gòu)。當(dāng)對一個加工區(qū)域21的穿孔加工結(jié)束后，平臺30將下一個加工區(qū)域移動到加工透鏡17的正下方。這種控制由圖中沒有表示的控制裝置來完成。并且，因?yàn)檫@種X-Y工作臺機(jī)構(gòu)、平臺以及控制裝置是眾所周知的，所以詳細(xì)說明在此省略。
參照圖5、圖6對根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的激光穿孔加工裝置加以說明。在此，也對在印刷電路板的樹脂層上進(jìn)行穿孔加工的情況加以說明。本加工裝置是把圖1所示的反射鏡15換成了電驅(qū)動反射鏡16A，而其他構(gòu)成主要部件與圖1的實(shí)施例完全相同。如上所述，電驅(qū)動反射鏡16用于使對印刷電路板20的激光光束照射區(qū)域，沿一個軸方向(下面稱其為X軸方向)移動。另一方面，電驅(qū)動反射鏡16A用于使對印刷電路板20的激光光束的照射區(qū)域，沿與所述一個軸方向所正交的方向(下面稱其為Y軸方向)移動。
對穿孔加工進(jìn)行說明。當(dāng)激光振蕩器10所產(chǎn)生的激光光束入射在多棱反射鏡11的某一個反射鏡上時，入射激光光束隨該反射鏡的旋轉(zhuǎn)而擺動，而對網(wǎng)罩12進(jìn)行掃描。穿過網(wǎng)罩12的各個孔12a的激光光束經(jīng)過反射鏡14、處于固定狀態(tài)的電驅(qū)動反射鏡16A、16以及加工透鏡17連續(xù)地照射在印刷電路板20上的所定的照射區(qū)域。其結(jié)果，在印刷電路板20上形成以網(wǎng)罩12的多個孔12a所規(guī)定的形狀及數(shù)量的孔20a。
接著，使電驅(qū)動反射鏡16略微轉(zhuǎn)動，進(jìn)行X軸方向的激光光束照射區(qū)域的移動。其結(jié)果，入射在多棱反射鏡11的下一個反射鏡上的激光光束通過與以上所述同樣的擺動，對網(wǎng)罩12進(jìn)行掃描。然后，穿過網(wǎng)罩12的各個孔12a的激光光束經(jīng)過反射鏡14、電驅(qū)動反射鏡16A、16、以及加工透鏡17，連續(xù)地照射在印刷電路板20上的下一個所定的照射區(qū)域。其結(jié)果，在印刷電路板20上與前一次照射區(qū)域所相鄰的區(qū)域上形成以網(wǎng)罩12的多個孔12a所規(guī)定的形狀及數(shù)量的孔20a。接下去，通過重復(fù)所述的動作，如圖6所示，在印刷電路板20上，沿X軸方向連續(xù)地形成以由網(wǎng)罩12的多個孔12a所規(guī)定的形狀及數(shù)量的孔20a作為一列的多列孔。該X軸方向的加工區(qū)域的范圍XL取決于加工透鏡17的大小。
接著，使電驅(qū)動反射鏡16A略微轉(zhuǎn)動，激光光束的照射區(qū)域沿Y軸方向移動。這一移動量等于激光光束照射區(qū)域的長邊方向的尺寸。在此之后，與以上所述同樣進(jìn)行重復(fù)動作，但由電驅(qū)動反射鏡16產(chǎn)生的激光光束的照射區(qū)域的移動方向，與所述的動作方向相反。這就意味著使電驅(qū)動反射鏡16，沿與所述的情況的相反方向、也就是使由所述的動作產(chǎn)生的某一角度所對應(yīng)的轉(zhuǎn)動量的轉(zhuǎn)動向返回的方向進(jìn)行轉(zhuǎn)動。當(dāng)然，Y軸方向的加工區(qū)域的范圍也取決于加工透鏡17的大小。
這樣，由于具有沿Y軸方向移動用的電驅(qū)動反射鏡16A，如圖6所示，在印刷電路板20上，在相互鄰接的多個區(qū)域連續(xù)地形成以由網(wǎng)罩12的多個孔12a所規(guī)定的形狀及數(shù)量的孔20a作為一列的多列孔。
下面，參照圖7～圖9對本發(fā)明實(shí)施例3的激光穿孔加工裝置加以說明。在此，也對在印刷電路板的樹脂層上進(jìn)行穿孔加工的情況加以說明。本加工裝置把圖1所示的網(wǎng)罩12替換成另一種網(wǎng)罩41，并且在激光振蕩器10與多棱反射鏡11之間的光路上，設(shè)置了整形光學(xué)系統(tǒng)42和避讓機(jī)構(gòu)43，其他構(gòu)成主要部件與圖1的實(shí)施例相同。
如圖8(b)所示，網(wǎng)罩41在四方形的區(qū)域內(nèi)具有以相等的間距矩陣狀地形成相同形狀的多個孔41a的網(wǎng)罩圖形。但是，這只是一個例子，并不局限于這種網(wǎng)罩圖形。整形光學(xué)系統(tǒng)42如下面將要說明的那樣，是將激光振蕩器10所產(chǎn)生的激光光束的截面形狀整形成線狀或矩形狀的激光光束。避讓機(jī)構(gòu)43是為了將來自整形光學(xué)系統(tǒng)42的激光光束岔開到其它路徑，關(guān)于這一點(diǎn)也將在下面說明。
參照圖10，激光振蕩器10所產(chǎn)生的激光光束，具有如圖10(a)所示的光束曲線。所謂的光束曲線，就是指從激光光束的截面形狀對其進(jìn)行觀察時，一定的能量值所持續(xù)的臺形狀波形。這時，通過使用作為整形光學(xué)系統(tǒng)42的圓柱形透鏡，可以將具有激光光束曲線的截面圓形狀的激光光束，整形成如圖10(b)所示的具有線狀的截面形狀的線狀激光光束。通過圓柱形透鏡，可以將線狀激光光束的尺寸，整形成寬為1/10mm～幾個mm、長為幾個cm。另外，替代圓柱形透鏡，通過使用復(fù)眼透鏡，可以將截面圓形狀的激光光束，整形成如圖10(c)所示的具有矩形截面形狀的矩形狀激光光束。這時，截面的光束尺寸為幾個mm左右。
圖8(a)表示整形成線狀的激光光束的截面形狀。使激光光束長邊方向的尺寸，略微大于圖8(b)所示的網(wǎng)罩41縱向?qū)挾确较虻某叽?。下面，對通過線狀激光光束(圖10(b))進(jìn)行穿孔加工的情況加以說明。
多棱反射鏡11，其每一面鏡子使線狀的激光光束擺動，而對網(wǎng)罩41的多個列狀的多個孔41a所形成的網(wǎng)罩圖形的全面進(jìn)行掃描。在此期間，使電驅(qū)動反射鏡16處于停止?fàn)顟B(tài)。其結(jié)果，在印刷電路板上，一次性地在圖9中用虛線表示的照射區(qū)域，形成以網(wǎng)罩41的網(wǎng)罩圖形所規(guī)定的多個列狀的多個孔。
電驅(qū)動反射鏡16用于使對印刷電路板20的激光光束照射區(qū)域沿一個軸方向移動。這一移動量是大于在印刷電路板20上的一次的照射區(qū)域縱向?qū)挾确较虺叽绲闹怠?br> 下面，對穿孔加工進(jìn)行說明。當(dāng)來自整形光學(xué)系統(tǒng)42的線狀激光光束入射在多棱反射鏡11的某個反射鏡上時，入射激光光束隨該反射鏡的旋轉(zhuǎn)而擺動，而對網(wǎng)罩41的全面進(jìn)行掃描。穿過網(wǎng)罩41的各個孔41a的激光光束經(jīng)過反射鏡14、15、處于固定狀態(tài)的電驅(qū)動反射鏡16以及加工透鏡17連續(xù)地照射在印刷電路板20上的所定的照射區(qū)域。其結(jié)果，在印刷電路板20上一次性地形成以網(wǎng)罩41的網(wǎng)罩圖形所規(guī)定的多個孔20a。
接著，使電驅(qū)動反射鏡16略微轉(zhuǎn)動，進(jìn)行激光光束照射區(qū)域的移動。其結(jié)果，入射在多棱反射鏡11的下一個反射鏡上的激光光束通過與以上所述同樣的擺動，對網(wǎng)罩41全面進(jìn)行掃描。然后，穿過網(wǎng)罩41的各個孔41a的激光光束經(jīng)過反射鏡14、15、電驅(qū)動反射鏡16、以及加工透鏡17，連續(xù)地照射在印刷電路板20上的下一個所定的照射區(qū)域。其結(jié)果，在印刷電路板20上與前一次照射區(qū)域所相鄰的區(qū)域上形成以網(wǎng)罩41的網(wǎng)罩圖形所規(guī)定的多個孔20a。接下去，通過重復(fù)所述的動作，如圖9所示，在印刷電路板20上，連續(xù)地形成以由網(wǎng)罩41的網(wǎng)罩圖形所規(guī)定的多列孔20a。
下面，替代線狀激光光束，對用矩形狀激光光束進(jìn)行穿孔加工的情況加以說明。這種情況的激光穿孔加工裝置，由于矩形狀激光光束的截面尺寸為邊長幾個mm的小尺寸，所以也把網(wǎng)罩的尺寸與其對應(yīng)地做小。
例如，設(shè)加工區(qū)域21的尺寸為邊長10mm的正方形，矩形狀激光光束的截面尺寸為邊長5mm的正方形。此時，如圖11(a)所示，使網(wǎng)罩41′的尺寸為5mm×10mm。另外，如圖11(b)所示，把加工區(qū)域21等分成兩個區(qū)域21-1、21-2。接著，首先對區(qū)域21-1照射矩形狀激光光束，在區(qū)域21-1上連續(xù)地進(jìn)行取決于網(wǎng)罩41′的網(wǎng)罩圖形的孔數(shù)的穿孔。其次，通過電驅(qū)動反射鏡16將矩形狀激光光束的照射區(qū)域沿一個軸方向移動，對區(qū)域21-2進(jìn)行穿孔。
另外，在圖2(b)和圖8(b)中所示的網(wǎng)罩圖形，因制圖的關(guān)系將孔數(shù)畫少了，但實(shí)際上以微小的間距大量地開設(shè)有微小的孔。
另外，在實(shí)施例3中，通過用圖9說明的電驅(qū)動反射鏡16的照射區(qū)域的移動、以及用圖11說明的照射區(qū)域的移動，雖然非常短但需要一定的時間，而激光振蕩器10的振蕩卻是連續(xù)的。因此，使在所述移動的期間內(nèi)所產(chǎn)生的激光光束入射在多棱反射鏡11上時，有可能造成在印刷電路板20上的意料之外的區(qū)域進(jìn)行根據(jù)網(wǎng)罩41、41′的網(wǎng)罩圖形的穿孔。
避讓機(jī)構(gòu)43就是為了解決所述問題的。避讓機(jī)構(gòu)43的作用是，在進(jìn)行所述移動的期間內(nèi)，從向多棱反射鏡11的入射路徑中去掉來自整形光學(xué)系統(tǒng)42的激光光束。如果舉一個避讓機(jī)構(gòu)43的簡單例子的話，可以通過能轉(zhuǎn)動的反射鏡與目標(biāo)部件的組合來實(shí)現(xiàn)。也就是說，反射鏡通常是使來自整形光學(xué)系統(tǒng)42的激光光束入射在多棱反射鏡11上。但是，在所述移動的期間內(nèi)，使反射鏡略微轉(zhuǎn)動，從而使來自整形光學(xué)系統(tǒng)42的激光光束入射在目標(biāo)部件上。這種控制也由圖中沒有表示的控制裝置來完成。另外，在目標(biāo)部件上，為了抑制由激光光束入射而造成的發(fā)熱需要組裝水冷卻等冷卻部。這樣的避讓機(jī)構(gòu)，在用圖1和圖5所說明的實(shí)施例1、2中，當(dāng)移動時間為不能忽視的長時也需要設(shè)置。
下面，參照圖12和圖13對根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例4的激光穿孔加工裝置加以說明。在此，也對在印刷電路板的樹脂層上進(jìn)行穿孔加工的情況加以說明。本加工裝置是把圖7所示的反射鏡15換成了電驅(qū)動反射鏡16A，而其他構(gòu)成主要部件與圖7的實(shí)施例完全相同。如上所述，電驅(qū)動反射鏡16用于使對印刷電路板20的激光光束照射區(qū)域沿X軸方向移動。另一方面，電驅(qū)動反射鏡16A用于使對印刷電路板20的激光光束照射區(qū)域沿Y軸方向移動。
下面，對通過線狀激光光束的穿孔加工進(jìn)行說明。當(dāng)來自整形光學(xué)系統(tǒng)42的線狀激光光束入射在多棱反射鏡11的某一個反射鏡上時，入射激光光束隨該反射鏡的旋轉(zhuǎn)而擺動，而對網(wǎng)罩41的全面進(jìn)行掃描。穿過網(wǎng)罩41的各個孔41a的激光光束經(jīng)過反射鏡14、處于固定狀態(tài)的電驅(qū)動反射鏡16A、16、加工透鏡17連續(xù)地照射在印刷電路板20上的所定的照射區(qū)域20A。其結(jié)果，在印刷電路板20上一次性地形成以網(wǎng)罩41的網(wǎng)罩圖形所規(guī)定的多個孔20a。
接著，使電驅(qū)動反射鏡16略微轉(zhuǎn)動，進(jìn)行激光光束照射區(qū)域的移動。其結(jié)果，入射在多棱反射鏡11的下一個反射鏡上的激光光束通過與以上所述同樣的擺動，對網(wǎng)罩41全面進(jìn)行掃描。然后，穿過網(wǎng)罩41的各個孔41a的激光光束經(jīng)過反射鏡14、電驅(qū)動反射鏡16A、16、以及加工透鏡17，連續(xù)地照射在印刷電路板20上的下一個所定的照射區(qū)域20B。其結(jié)果，在印刷電路板20上的前一次照射區(qū)域20A所相鄰的區(qū)域20B形成以網(wǎng)罩41的網(wǎng)罩圖形所規(guī)定的多個孔20a。該X軸方向的加工區(qū)域的范圍XL取決于加工透鏡17的大小。
接著，使電驅(qū)動反射鏡16A略微轉(zhuǎn)動，使激光光束的照射區(qū)域沿Y軸方向移動。這一移動量等于激光光束照射區(qū)域的寬度方向的尺寸。在此之后，與以上所述同樣進(jìn)行重復(fù)動作，但由電驅(qū)動反射鏡16產(chǎn)生的激光光束的照射區(qū)域的移動方向，與所述的動作方向相反。這就意味著使電驅(qū)動反射鏡16，沿與所述的情況的相反方向、也就是使由所述的動作產(chǎn)生的某一角度所對應(yīng)的轉(zhuǎn)動量的轉(zhuǎn)動向返回的方向進(jìn)行轉(zhuǎn)動。當(dāng)然，Y軸方向的加工區(qū)域的范圍也取決于加工透鏡17的大小。
這樣，由于具有沿Y軸方向移動用的電驅(qū)動反射鏡16A，如圖13所示，在印刷電路板20上，在相互鄰接的多個區(qū)域內(nèi)連續(xù)地形成以由網(wǎng)罩41的網(wǎng)罩圖形所規(guī)定的多列孔20a。
另外，在實(shí)施例4中，使用矩形狀激光光束進(jìn)行穿孔時，對各個照射區(qū)域20A、20B及20C的穿孔加工與用圖11說明的方法所同樣的方法進(jìn)行。避讓機(jī)構(gòu)43與在實(shí)施例3中所說明的動作同樣地動作。
以上，用多個實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例。作為激光振蕩器10，可以用YAG激光振蕩器、CO2激光振蕩器、其2次諧波(2ω)、3次諧波(3ω)、4次諧波(4ω)、還可以用激發(fā)物激光振蕩器。另外，被加工部件不限于像印刷電路板那樣的樹脂材料，也可以進(jìn)行像陶瓷基板那樣的材料的穿孔加工。
綜上所述，根據(jù)本發(fā)明可以提供一種與至今為止的激光穿孔加工裝置相比，可以在短時間內(nèi)進(jìn)行穿孔加工的激光穿孔加工方法及加工裝置。
如上所述，本發(fā)明的激光穿孔加工方法及加工裝置，適用于對印刷電路板、電子零件、例如類似在電容器和壓電元件中作為絕緣材料所使用的陶瓷薄板那樣的材料的穿孔加工。
權(quán)利要求
1.一種激光穿孔加工方法，在使激光振蕩器所產(chǎn)生的激光光束照射到被加工部件上進(jìn)行穿孔的激光穿孔加工方法中，其特征在于，使所述激光光束經(jīng)過多棱反射鏡、具有把規(guī)定加工圖形的多個孔作為網(wǎng)罩圖形的網(wǎng)罩、至少一個電驅(qū)動反射鏡、以及加工透鏡進(jìn)行照射；所述多棱反射鏡通過使所述激光光束擺動，對所述網(wǎng)罩的多個孔進(jìn)行掃描，從而在所述被加工部件上形成所述多個孔；通過所述至少一個電驅(qū)動反射鏡，使對所述被加工部件的所述激光光束的照射區(qū)域沿一個軸方向移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光穿孔加工方法，其特征在于，包括兩個所述電驅(qū)動反射鏡，通過一個電驅(qū)動反射鏡使對所述被加工部件的所述激光光束照射區(qū)域沿一個軸方向移動，而通過另一個電驅(qū)動反射鏡使對所述被加工部件的所述激光光束照射區(qū)域沿與所述一個軸方向所正交的方向移動。
3.一種激光穿孔加工方法，在使激光振蕩器所產(chǎn)生的激光光束照射到被加工部件上進(jìn)行穿孔的激光穿孔加工方法中，其特征在于，使激光光束經(jīng)過把所述激光光束整形成線狀或矩形狀激光光束的整形光學(xué)系統(tǒng)、多棱反射鏡、具有把規(guī)定加工圖形的多個孔作為網(wǎng)罩圖形的網(wǎng)罩、至少一個電驅(qū)動反射鏡、以及加工透鏡進(jìn)行照射；所述多棱反射鏡通過使所述激光光束擺動，對所述網(wǎng)罩的多個孔進(jìn)行掃描，從而在所述被加工部件上一次性地形成所述多個；通過所述至少一個電驅(qū)動反射鏡，使對所述被加工部件的所述激光光束的照射區(qū)域沿一個軸方向移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光穿孔加工方法，其特征在于，包括兩個所述電驅(qū)動反射鏡，通過一個電驅(qū)動反射鏡使對所述被加工部件的所述激光光束照射區(qū)域沿一個軸方向移動，而通過另一個電驅(qū)動反射鏡使對所述被加工部件的所述激光光束照射區(qū)域沿與所述一個軸方向所正交的方向移動。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的激光穿孔加工方法，其特征在于，在所述激光振蕩器與所述網(wǎng)罩之間的光路中，通過設(shè)置避讓機(jī)構(gòu)，在使所述激光光束照射區(qū)域移動的期間避開所述激光光束的照射。
6.一種激光穿孔加工裝置，在使激光振蕩器所產(chǎn)生的激光光束照射到被加工部件上進(jìn)行穿孔的激光穿孔加工裝置中，其特征在于，在所述激光振蕩器與所述被加工部件之間，設(shè)置了多棱反射鏡、具有把規(guī)定加工圖形的多個孔作為網(wǎng)罩圖形的網(wǎng)罩、至少一個電驅(qū)動反射鏡、以及加工透鏡，所述激光振蕩器所產(chǎn)生的激光光束經(jīng)過所述的各個主要部件照射在所述被加工部件上；所述多棱反射鏡通過使所述激光光束擺動，對所述網(wǎng)罩的多個孔進(jìn)行掃描，從而在所述被加工部件上形成所述多個孔；通過所述至少一個電驅(qū)動反射鏡，使對所述被加工部件的所述激光光束的照射區(qū)域沿一個軸方向移動。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光穿孔加工裝置，其特征在于，包括兩個所述電驅(qū)動反射鏡，通過一個電驅(qū)動反射鏡使對所述被加工部件的所述激光光束照射區(qū)域沿一個軸方向移動，而通過另一個電驅(qū)動反射鏡使對所述被加工部件的所述激光光束照射區(qū)域沿與所述一個軸方向所正交的方向移動。
8.一種激光穿孔加工裝置，在使激光振蕩器所產(chǎn)生的激光光束照射到被加工部件上進(jìn)行穿孔的激光穿孔加工裝置中，其特征在于，在所述激光振蕩器與所述被加工部件之間，設(shè)置了將所述激光光束整形成線狀或矩形狀激光光束的整形光學(xué)系統(tǒng)、多棱反射鏡、具有把規(guī)定加工圖形的多個孔作為網(wǎng)罩圖形的網(wǎng)罩、至少一個電驅(qū)動反射鏡、以及加工透鏡，所述激光振蕩器所產(chǎn)生的激光光束經(jīng)過所述的各個主要部件照射在所述被加工部件上；所述多棱反射鏡通過使所述激光光束擺動，對所述網(wǎng)罩的多個孔進(jìn)行掃描，從而在所述被加工部件上形成所述多個孔；通過所述至少一個電驅(qū)動反射鏡，使對所述被加工部件的所述激光光束的照射區(qū)域沿一個軸方向移動。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的激光穿孔加工裝置，其特征在于，在所述激光穿孔加工裝置中，包括兩個所述電驅(qū)動反射鏡，通過一個電驅(qū)動反射鏡使對所述被加工部件的所述激光光束照射區(qū)域沿一個軸方向移動，而通過另一個電驅(qū)動反射鏡使對所述被加工部件的所述激光光束照射區(qū)域沿與所述一個軸方向所正交的方向移動。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的激光穿孔加工裝置，其特征在于，在所述激光穿孔加工裝置中，在所述激光振蕩器與所述網(wǎng)罩之間的光路中，還設(shè)置了在使所述激光光束照射區(qū)域移動的期間避開所述激光光束的照射的避讓機(jī)構(gòu)。
全文摘要
一種激光穿孔加工方法及加工裝置。在激光振蕩器10與作為被加工部件的印刷電路板20之間,按順序設(shè)置了多棱反射鏡11、具有規(guī)定加工圖形的一列狀的多個孔的網(wǎng)罩12、電驅(qū)動反射鏡16、以及加工透鏡17,使激光振蕩器10所產(chǎn)生的激光光束按順序經(jīng)過所述的各個主要部件照射在印刷電路板20上。多棱反射鏡11通過使激光光束擺動,使其每一面反射鏡對網(wǎng)罩12的多個孔進(jìn)行掃描,從而在印刷電路板20上形成所述多個孔。通過電驅(qū)動反射鏡16,使對印刷電路板20的激光光束的照射區(qū)域沿一個軸方向移動。
文檔編號H05K3/00GK1378493SQ00813983
公開日2002年11月6日 申請日期2000年10月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月7日
發(fā)明者浜田史郎 申請人:住友重機(jī)械工業(yè)株式會社