CN104797373B

CN104797373B - 激光加工装置和激光加工方法

Info

Publication number: CN104797373B
Application number: CN201380061517.5A
Authority: CN
Inventors: 山上健太郎; 武川裕亮; 西部达矢; 立石秀典
Original assignee: Via Mechanics Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2013-08-27
Publication date: 2017-05-24
Anticipated expiration: 2033-08-27
Also published as: JPWO2014080672A1; TWI579090B; CN104797373A; TW201420244A; KR20150088296A; WO2014080672A1

Abstract

本发明消除在激光加工的加减速区域中激光脉冲的间距和直径发生变化的情况来谋求加工品质的提高。本发明的激光加工装置的特征在于，包含：激光脉冲振荡单元，对固定周期的激光脉冲串进行振荡；光指向单元，能对从激光脉冲振荡单元输出的激光脉冲串进行光接收并使激光脉冲串中的激光脉冲选择性地指向用于加工的方向；光学***，对来自光指向单元的激光脉冲进行光接收并向被加工物照射；对载置被加工物的工作台进行驱动的单元；规定移动量检测单元，周期性地检测工作台的规定量的移动；控制单元，在规定移动量检测单元检测到规定的移动量之后，对光指向单元进行控制，以使从激光脉冲振荡单元输出的激光脉冲串中的激光脉冲指向加工方向。

Description

激光加工装置和激光加工方法

技术领域

本发明涉及使用激光束来对印刷基板那样的被加工物进行槽加工等的激光加工装置和激光加工方法。

背景技术

历来，已知有构成为能够对印刷基板照射脉冲输出的激光束并且使印刷基板在与激光束的光轴正交的方向上移动来进行槽加工的激光加工装置。

在这样的激光加工装置中沿着加工线移动印刷基板的情况下，在加工开始时产生加速，在加工结束时产生减速。此外，在使直线弯曲的弯曲部、曲率大的曲线部中，移动方向较大地发生变化，因此，与直线部、曲率小的曲线部相比，存在减速的需要。

然而，在这些加减速区域中，存在如下问题：激光脉冲的间距不为固定，由激光脉冲产生的热变得过多，槽的宽度和深度不为均匀，使加工品质变差。

作为解决这样的问题的技术，例如，如专利文献1、2、3和4所公开的那样，存在对被加工物的移动速度等进行检测并且根据所检测的移动速度等来控制激光脉冲的输出定时的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第3854822号公报；

专利文献2：日本特开2003–53563号公报；

专利文献3：日本特开2010–184289号公报；

专利文献4：日本特开2012–130959号公报。

发明内容

发明要解决的课题

然而，在这些现有技术中，均在加减速区域中使激光振荡器的频率发生变化，因此，存在在激光振荡器中引起能量变动而使束直径发生变化、使槽宽度、槽深度发生改变等依然使加工品质变差的缺点。

另一方面，也考虑为了使能量变动变小而连续地使激光输出并从其取出激光脉冲的方法，但是，当为该方式时，存在如下缺点：难以得到高能量的激光脉冲，不能进行向被加工物的需要的加工而必须具备大电容的激光振荡器。

因此，本发明的目的在于提供即使不具备大电容的激光振荡器也能够消除在激光加工的加减速区域中激光脉冲的间距和直径发生变化的情况来谋求加工品质的提高的激光加工装置和激光加工方法。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，在方案1所记载的激光加工装置中，其特征在于，包含：激光脉冲振荡单元，对固定周期的激光脉冲串进行振荡；光指向单元，能够对从该激光脉冲振荡单元输出的激光脉冲串进行光接收并且使该激光脉冲串中的激光脉冲选择性地指向用于加工的方向；光学***，对来自该光指向单元的激光脉冲进行光接收并向被加工物照射；对载置所述被加工物的工作台进行驱动的单元；规定移动量检测单元，周期性地检测所述工作台的规定量的移动；以及控制单元，在该规定移动量检测单元检测到规定的移动量之后，对所述光指向单元进行控制，以使从所述激光脉冲振荡单元输出的激光脉冲串中的激光脉冲指向所述加工方向。

此外，在方案2所记载的激光加工装置中，其特征在于，在方案1所记载的激光加工装置中，所述控制单元进行控制，以使所述光指向单元避开从所述激光脉冲振荡单元输出的激光脉冲的过渡期部而指向所述加工方向。

此外，在方案3所记载的激光加工装置中，其特征在于，在方案1或2的任一项所记载的激光加工装置中，所述规定移动量检测单元检测二维方向的移动量的合成值。

此外，在方案4所记载的激光加工方法中，在将激光束照射到被加工物来加工被加工物的激光加工方法中，其特征在于，使固定周期的激光脉冲串振荡，在检测到载置所述被加工物的工作台移动规定量之后，使所述激光脉冲串中的激光脉冲选择性地指向用于加工的方向。

此外，在方案5所记载的激光加工方法中，其特征在于，在方案4所记载的激光加工方法中，在使所述激光脉冲串的激光脉冲指向所述加工方向的情况下，避开该激光脉冲的过渡期部来进行指向。

此外，在方案6所记载的激光加工方法中，其特征在于，在方案4或5的任一项的激光加工方法中，所述工作台的移动检测基于二维方向的移动量的合成值。

发明效果

根据本发明，得到如下的激光加工装置和激光加工方法：由于使用对固定周期的激光脉冲进行振荡的激光脉冲振荡单元，所以，即使不具备大电容的激光振荡器也能够得到为高能量而且难以引起能量变动的激光脉冲，并且，即使在激光加工的加减速区域中激光脉冲的间距和直径也不会发生变化并且贯彻加工区域整体得到一样的加工品质。

附图说明

图1是成为本发明的一个实施例的激光加工装置的框图。

图2是图1所示的激光加工装置的各部中的信号等的时间图。

图3是图1中的规定移动量检测部的结构图。

图4是图1中的AOM控制信号输出电路的结构图。

图5是用于说明本发明的效果的图。

具体实施方式

实施例

对本发明的一个实施例进行说明。图1是成为本发明的一个实施例的激光加工装置的框图，图2是图1所示的激光加工装置的各部中的信号等的时间图。

在图1中，1是产生激光脉冲L1的激光振荡器，2是对激光振荡器1输出固定周期的激光振荡指令信号S1的激光振荡控制部。激光振荡器1仅在被从激光振荡控制部2提供激光振荡指令信号S1时输出激光脉冲L1，利用两者构成产生固定周期的激光脉冲串的激光脉冲振荡单元3。激光振荡器1具有在激光振荡指令信号S1的上升沿时、下降沿时的激光脉冲L1进行曲线状的变化的特性。4是能够按照各个激光脉冲L1的每一个选择性地进行从激光振荡器1输出的激光脉冲L1的分岔方向的控制的声光调制器（以下简略为AOM），5是对AOM4输出AOM控制信号S2以控制其工作的AOM控制部，6是对被加工物照射从AOM4分岔的激光脉冲L2的光学***。

AOM4在被提供AOM控制信号S2时使来自激光振荡器1的激光脉冲L1向成为加工方向的光学***6分岔（接通状态），另一方面，在未被提供AOM控制信号S2时使来自激光振荡器1的激光脉冲L1以不朝向光学***6的方式向未图示的阻尼器（damper）的方向分岔（关断状态）。

7是如印刷基板的被加工物，8是载置被加工物7的工作台，9是在X方向和Y方向上驱动工作台8的工作台驱动部，10是每当工作台8向X方向移动规定量时输出脉冲的X轴标尺（scale），11是每当工作台8向Y方向移动规定量时输出脉冲的Y轴标尺。12是周期性地检测工作台8的规定量的移动的规定移动量检测部，每当进行规定量的移动时将规定移动量检测信号S3向AOM控制部5输出。

图3是上述规定移动量检测部12的结构图。规定移动量检测部12包含利用来自X轴标尺10的脉冲感测移动方向的X轴移动方向检测电路13、利用来自Y轴标尺11的脉冲感测移动方向的Y轴移动方向检测电路14、以及分别对X轴的正、负、Y轴的正、负方向脉冲进行计数的计数器15~18。

规定移动量检测部12还包含基于计数器15~18的计数值根据以下的式子求取X轴和Y轴的合成计数量Z的合成计数量运算电路19、以及在该合成计数量Z达到规定值例如在本实施例中设为5之后输出规定移动量检测信号S3的特定值检测电路20。在此，Xup为计数器15的值，Xdn为计数器16的值，Yup为计数器17的值，Ydn为计数器18的值。

（数式1）

对AOM控制部5输入来自激光振荡控制部2的固定周期的激光振荡指令信号S1，在从规定移动量检测部12输出规定移动量检测信号S3之后，对AOM4输出用于使来自激光振荡器1的激光脉冲L1向光学***6分岔（接通状态）的AOM控制信号S2。

图4为上述AOM控制部5的结构图。当被从激光振荡控制部2输入激光振荡指令信号S1时，通过延迟电路21使该激光振荡指令信号S1延迟时间t，通过与电路22与来自规定移动量检测部12的规定移动量检测信号S3取逻辑积。

与电路22的输出信号触发产生规定时间的脉冲的单触发电路23，其输出信号为AOM控制信号S2。单触发电路23的输出信号的下降沿被下降沿检测电路24检测并且为向规定移动量检测部12的控制信号S4，重置计数器15~18的计数值。当计数器15~18的计数值被重置时，合成计数量运算电路19中的合成计数量Z变为零。

在此，为单触发电路23的脉冲宽度TA，但是，当将激光振荡指令信号S1的脉冲宽度设为TB时，以满足TB≥t+TA的方式进行设定。在使激光脉冲以固定周期振荡的情况下，其上升沿、下降沿部分的过渡期部在各周期中未必总是稳定，因此，如果如前述那样进行设定，则从AOM4输出的激光脉冲L2为除去作为从激光振荡器1输出的激光脉冲L1的不稳定区域的上升沿、下降沿部分后的脉冲。

根据上述实施方式，将难以引起能量变动的固定周期的激光脉冲经由AOM4按照工作台8的每个规定移动量选择性地施加于被加工物7，因此，如图5所示，即使在激光加工的加速区域A、减速区域C中，也为与定速区域B的激光脉冲相同的间距P和直径D，并且，它们贯彻加工区域整体为固定，因此，能够谋求加工品质的提高。

此外，根据上述实施方式，以在加工中不使用作为激光脉冲的不稳定区域的上升沿、下降沿部分的方式避开，因此，进而能够谋求加工品质的提高。

再有，在上述实施方式中，用AOM进行从激光振荡器1输出的激光脉冲L1的分岔，由此，使激光脉冲L1指向加工方向，但是，并不限定于此，如果能够利用电信号来控制激光脉冲的指向方向，则也可以使用其他的方案。

此外，在上述实施方式中，规定移动量检测部12基于来自X轴标尺10、Y轴标尺11的脉冲来检测移动量，但是，也可以是如下方法：设置对X轴方向、Y轴方向的移动速度进行检测的单元，对移动时间进行检测来运算移动量，由此，检测X轴方向、Y轴方向的移动量。

附图标记的说明

1…激光振荡器、2…激光振荡控制部、3…激光脉冲振荡单元、4…声光调制器（AOM）、5…AOM控制部、6…光学***、7…被加工物、8…工作台、9…工作台驱动部、10…X轴标尺、11…Y轴标尺、12…规定移动量检测部、S1…激光振荡指令信号、S2…AOM控制信号、S3…规定移动量检测信号、L1、L2…激光脉冲。

Claims

1.一种激光加工装置，其特征在于，包含：激光脉冲振荡单元，对固定周期的激光脉冲进行振荡；光指向单元，按所述激光脉冲的每一个指向在被加工物的加工中使用的加工方向或在加工中不使用的非加工方向的任意一个；光学***，对在该光指向单元中指向所述加工方向的激光脉冲进行光接收并向被加工物照射；对载置所述被加工物的工作台进行驱动的单元；规定移动量检测单元，周期性地检测所述工作台的规定量的移动；以及控制单元，对所述光指向单元进行控制，使得在该规定移动量检测单元检测到规定的移动量的时间点，使从所述激光脉冲振荡单元输出的激光脉冲指向所述加工方向，在所述规定移动量检测单元未检测到规定的移动量的期间，使从所述激光脉冲振荡单元输出的激光脉冲指向所述非加工方向。

2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，所述控制单元进行控制，以使在所述光指向单元中使激光脉冲指向所述加工方向的情况下避开该激光脉冲的过渡期部来进行指向。

3.根据权利要求1或2的任一项所述的激光加工装置，其特征在于，所述规定移动量检测单元检测二维方向的移动量的合成值。

4.一种激光加工方法，将激光脉冲照射到被加工物来加工被加工物，其特征在于，能够按从对固定周期的激光脉冲进行振荡的激光脉冲振荡单元输出的激光脉冲的每一个指向在被加工物的加工中使用的加工方向或在加工中不使用的非加工方向的任意一个，在检测到载置所述被加工物的工作台移动规定量的时间点，使从所述激光脉冲振荡单元振荡的激光脉冲指向所述加工方向，在未检测到载置所述被加工物的工作台移动规定量的期间，使从所述激光脉冲振荡单元振荡的激光脉冲指向所述非加工方向。

5.根据权利要求4所述的激光加工方法，其特征在于，在使激光脉冲指向所述加工方向的情况下，避开该激光脉冲的过渡期部来进行指向。

6.根据权利要求4或5的任一项所述的激光加工方法，其特征在于，所述工作台的移动检测基于二维方向的移动量的合成值。