CN110121397A - 激光加工方法以及激光加工装置 - Google Patents

Abstract

激光加工方法是激光加工装置(1)的激光加工方法，该激光加工装置(1)具有：作为第1激光振荡器的激光振荡器(2)，其脉冲振荡产生作为第1激光束的激光束(L1)；以及作为第2激光振荡器的激光振荡器(3)，其脉冲振荡产生波长或脉冲宽度与第1激光束不同的作为第2激光束的激光束(L2)。在激光加工方法中，将第1激光束和第2激光束交替地向工件(15)照射。

Description

激光加工方法以及激光加工装置

技术领域

本发明涉及通过照射激光束而对被加工物进行加工的激光加工方法以及激光加工装置。

背景技术

在通过照射激光束进行的被加工物的加工中，期望能够实现尽量减少残存于被加工物的热影响层这样高的加工品质。

在专利文献1中公开了照射波长区域互不相同的2个激光束而对被加工物进行加工的激光加工装置的技术。专利文献1的激光加工装置将焦距互不相同的短波长的激光束和长波长的激光束向被加工物照射。在专利文献1中示出了如下方法：第1方法，使长波长的激光束的焦点对准用于预热的短波长的激光束的光斑的中心；以及第2方法，在以用于加工的短波长的激光束的焦点作为中心的区域，形成用于使熔融的被加工物的温度升高的长波长的激光束的光斑。在专利文献2中，提出有使互不相同的光束形状的激光束叠加照射至被加工物的激光加工装置的技术。

专利文献1：日本特开2015-44238号公报

专利文献2：日本特开2013-176800号公报

发明内容

在专利文献1以及专利文献2的技术中，有时由于被加工物的材料而热影响层增大，难以得到高的加工品质。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到能够进行高品质的加工的激光加工方法。

为了解决上述课题，实现目的，本发明涉及的激光加工方法是激光加工装置的激光加工方法，该激光加工装置具有：第1激光振荡器，其脉冲振荡产生第1激光束；以及第2激光振荡器，其脉冲振荡产生波长或脉冲宽度与第1激光束不同的第2激光束。在激光加工方法中，将第1激光束和第2激光束交替地向被加工物照射。

发明的效果

本发明涉及的激光加工方法实现能够进行高品质的加工的效果。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1涉及的激光加工装置的结构的图。

图2是表示图1所示的工件中的激光束L1的强度分布的例子的图。

图3是表示图1所示的工件中的激光束L2的强度分布的例子的图。

图4是表示图1所示的光束整形器的一个例子的斜视图。

图5是图4所示的光束整形器的俯视图。

图6是表示在向图1所示的工件照射了长波长的激光束的情况下产生的热影响层的剖视图。

图7是表示在向图1所示的工件照射了短波长的激光束的情况下产生的热影响层的剖视图。

图8是表示通过图1所示的激光加工装置进行的加工的情况的第1图。

图9是图8所示的IX-IX线处的工件的剖视图。

图10是图8所示的X-X线处的工件的剖视图。

图11是表示通过图1所示的激光加工装置进行的加工的情况的第2图。

图12是对通过图1所示的激光加工装置得到的激光束L1、L2的输出进行说明的图。

图13是表示通过图1所示的激光加工装置得到的激光束L1的输出的变形例的图。

图14是表示实施方式1涉及的激光加工方法的流程的流程图。

图15是表示图1所示的控制器的硬件结构的例子的框图。

图16是表示本发明的实施方式2涉及的激光加工装置的结构的图。

图17是表示通过图16所示的激光加工装置进行的加工的情况的第1图。

图18是图17所示的XVIII-XVIII线处的工件的剖视图。

图19是图17所示的XIX-XIX线处的工件的剖视图。

图20是表示通过图16所示的激光加工装置进行的加工的情况的第2图。

图21是对通过图16所示的激光加工装置得到的激光束L3、L4的输出进行说明的图。

图22是表示通过图1所示的激光加工装置得到的激光束L3的输出的变形例的图。

图23是表示通过图1所示的激光加工装置得到的激光束L4的输出的变形例的图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的实施方式涉及的激光加工方法以及激光加工装置进行详细说明。此外，本发明并不限定于本实施方式。

实施方式1.

图1是表示本发明的实施方式1涉及的激光加工装置1的结构的图。激光加工装置1通过照射激光束而对被加工物即工件15进行加工。在图1中，X轴和Y轴设为与水平方向平行、且相互垂直的2个轴。Z轴设为与铅垂方向平行、且与X轴和Y轴垂直的轴。工件15在工作台13载置于与X轴和Y轴平行的面。此外，有时将X轴方向中的由图中箭头所示的方向称作正X方向，将与箭头所示的方向相反的方向称作负X方向。另外，有时将Z轴方向中的由图中箭头所示的方向称作正Z方向，将与箭头所示的方向相反的方向称作负Z方向。正Z方向是铅垂向上的方向。负Z方向是铅垂向下的方向。

激光加工装置1具有作为第1激光振荡器的激光振荡器2以及作为第2激光振荡器的激光振荡器3。激光振荡器2脉冲振荡产生第1激光束。激光振荡器3脉冲振荡产生波长与该第1激光束不同的第2激光束。作为第1激光束的激光束L1是第1波长的脉冲激光。作为第2激光束的激光束L2是第2波长的脉冲激光。第2波长比第1波长更长。此外，在实施方式1中，激光束L1的脉冲宽度和激光束L2的脉冲宽度相同。

光束整形器4将向工件15照射的激光束L1的光束形状，整形为与光束的中心相比而周缘的强度高的圆环状的光束形状。激光束L1在工件15具有与光束的中心相比而周缘的强度高的圆环状的光束形状。光束整形器5将照射至工件15的激光束L2的光束形状，整形为在光束的中心处强度成为最大值的圆形的光束形状。激光束L2在工件15具有在光束的中心处强度成为最大值的圆形的光束形状。

激光振荡器2、3是固态激光器、半导体激光器、光纤激光器、CO₂激光器、或CO激光器。作为第1波长以及第2波长的例子有10.6μm、9.3μm、5μm、1.06μm、1.03μm、532nm、355nm以及266nm，且以第1波长短于第2波长的方式设定第1波长以及第2波长。

反射镜6配置于来自光束整形器4的激光束L1的光路。反射镜6对激光束L1进行反射而使激光束L1向分色镜7行进。分色镜7配置于来自反射镜6的激光束L1的光路和来自光束整形器5的激光束L2的光路的交叉点。

分色镜7具有对第1波长的光进行反射、使第2波长的光透过的波长特性。分色镜7对激光束L1进行反射、且使激光束L2透过，由此使激光束L1的行进方向和激光束L2的行进方向一致。此外，分色镜7也可以对激光束L2进行反射、且使激光束L1透过。

反射镜8对来自分色镜7的激光束L1、L2进行反射而使激光束L1、L2向加工头10行进。电扫描器11、12收容于加工头10。

电扫描器11使向工件15照射的激光束L1、L2向Y轴方向偏转。电扫描器11通过对激光束L1、L2进行反射的反射面的旋转，使工件15上的激光束L1、L2的入射位置在Y轴方向上发生位移。电扫描器12使工件15的所照射的激光束L1、L2向X轴方向偏转。电扫描器12通过对来自电扫描器11的激光束L1、L2进行反射的反射面的旋转，使工件15上的激光束L1、L2的入射位置在X轴方向上发生位移。电扫描器11、12使激光束L1、L2向X轴方向和Y轴方向发生位移。

聚光光学***9设置于加工头10。聚光光学***9使激光束L1、L2收敛。聚光光学***9具有一个或多个聚光透镜。聚光光学***9也可以是fθ透镜，该fθ透镜是将激光束L1、L2的集光位置设为将电扫描器11、12的偏转角θ与聚光光学***9的焦距f相乘得到的fθ的位置的透镜。聚光光学***9的入射光瞳的位置设定于电扫描器11和电扫描器12的中间位置。

激光加工装置1可以仅具有电扫描器11、12中的一者。另外，激光加工装置1可以使用电扫描器11、12以外的结构部件使激光束L1、L2偏转。激光加工装置1可以取代电扫描器11、12，而具有利用声光效应使光偏转的声光偏转器(Acousto-Optic Deflector，AOD)、或者利用电光效应使光偏转的电光偏转器(Electro-Optic Deflector，EOD)。

加工头10能够向X轴方向和Y轴方向移动。加工头10可以是仅能够向X轴方向和Y轴方向中的一者移动。

控制器14对激光加工装置1的整体进行控制。控制器14对激光振荡器2、3的激光振荡、加工头10的驱动、电扫描器11、12的驱动进行控制。控制器14通过激光振荡器2和激光振荡器3的控制而使激光束L1和激光束L2每隔1个脉冲交替地向工件15照射。

工件15的例子有碳纤维强化塑料(Carbon Fiber Reinforced Plastics，CFRP)、玻璃纤维强化塑料(Glass Fiber Reinforced Plastics，GFRP)以及芳香族聚酰胺纤维强化塑料(Aramid Fiber Reinforced Plastics，AFRP)之类的复合材料、半导体薄膜、以及玻璃材料。在一个例子中，激光加工装置1通过照射激光束L1、L2而进行将工件15剖断的加工。

激光加工装置1向工件15的正Z方向侧的面照射激光束L1、L2。激光加工装置1将激光束L1和激光束L2在相同的光轴上向工件15照射。相同的光轴上是指，使向工件15照射的激光束L1的中心和激光束L2的中心一致。激光加工装置1一边交替地照射激光束L1、L2一边使激光束L1、L2在工件15进行扫描，由此将工件15剖断。激光加工装置1也可以在工件15的相同的线上使激光束L1、L2反复扫描而向该线上的各位置多次照射激光束L1、L2。在该情况下，反复进行激光束L1、L2的照射而使加工点到达至工件15的负Z方向侧的面为止，由此激光加工装置1沿该线将工件15剖断。

此外，激光加工装置1除了剖断以外，也可以进行形成槽的槽加工、或者形成孔的孔加工。工件15的材料只要是能够通过激光束L1、L2的多次照射而进行加工的材料即可，并不限定于上述材料。工作台13可以在X轴和Y轴平行的方向上能够移动。激光加工装置1使加工头10和工作台13中的一者或两者移动，并且通过由电扫描器11、12进行的扫描而使工件15上的激光束L1、L2的入射位置发生位移。

图2是表示图1所示的工件15中的激光束L1的强度分布的例子的图。图2所示的曲线是表示X轴方向以及Y轴方向的激光束L1的相对于中心O的距离和激光束L1的强度之间的关系的曲线图。

激光束L1的强度在与中心O相距某个恒定距离D的位置处成为最大值。另外，激光束L1的强度随着从距离D的位置朝向中心O而降低。中心O处的激光束L1的强度变为零。在工件15上的激光束L1的XY剖面中，强度高的部分沿激光束L1的周缘而呈现为圆环状。

此外，并不限定于中心O处的激光束L1的强度为零的情况。中心O处的激光束L1的强度也可以是小于工件15的加工阈值的强度。并且，当在最大值处得到足够的强度的情况下，中心O处的激光束L1的强度也可以是大于或等于工件15的加工阈值的强度。

图3是表示图1所示的工件15中的激光束L2的强度分布的例子的图。激光束L2的强度分布是在与激光束L2的中心O相距某个恒定的距离的范围中强度变为最大值且恒定的顶部平坦形状的强度分布。激光束L2设为具有能够近似为超高斯分布的强度分布的超高斯光束。在工件15上的激光束L2的XY剖面，强度高的部分由将中心O作为中心的圆形表示。

此外，激光束L2可以是具有能够近似为正态分布的强度分布高斯光束。在该情况下，在激光束L2的中心O处，强度变为最大值，随着从中心O远离而强度降低。在工件15上的激光束L2的XY剖面，强度高的部分由将中心O作为中心的圆形表示。

图4是表示图1所示的光束整形器4的一个例子的斜视图。图5是图4所示的光束整形器4的俯视图。光束整形器4是具有多个透过区域16的光学元件，该多个透过区域16的向与来自激光振荡器2的激光的主光线平行的方向的厚度互不相同。各透过区域16形成螺旋阶梯状的台阶。光束整形器4使从彼此厚度不同的透过区域16透过的光成分相互产生相位差，由此对来自激光振荡器2的激光的相位进行变化。通过该相位变换，光束整形器4将来自激光振荡器2的激光束L1向具有圆环状的强度分布的激光束L1进行变换。

光束整形器4可以为多个锥透镜。多个锥透镜可以在来自激光振荡器2的激光的光路上分散配置。光束整形器4也可以包含锥透镜以外的非球面透镜。此外，激光加工装置1可以取代激光振荡器2和光束整形器4，而具有能够输出高阶的圆环状的光束模式的激光束L1的激光振荡器。

另外，图1所示的光束整形器5的一个例子是非球面透镜。激光加工装置1也可以取代激光振荡器3和光束整形器5，而具有能够输出高阶的圆形的光束模式的激光束L2的激光振荡器。

这里，对照射出长波长的激光束时和照射出短波长的激光束时的工件15的加工的情况的不同进行说明。图6是表示在向图1所示的工件15照射出长波长的激光束的情况下产生的热影响层17的剖视图。图7是表示在向图1所示的工件15照射出短波长的激光束的情况下产生的热影响层17的剖视图。

通常，与短波长的激光束相比，长波长的激光束为高输出，因此，与短波长的激光束相比，长波长的激光束能够在被加工物到达至更深的位置。假设在仅通过长波长的激光束进行了加工的情况下，激光加工装置1能够使加工的行进加速，能够实现高速的加工。另一方面，在通过长波长的激光束进行的加工中，激光束到达至深的位置，由此热影响层17的厚度增加。

热影响层17是通过激光加工得到的加工品中的、由于热影响而相对于原来状态发生了变化的部分。在工件15的材料为纤维强化塑料的情况下，在热影响层17中去除塑料成分，相反纤维成分得以保留。这样的热影响层17成为加工品的强度降低、外观恶化的主要原因，因此热影响层17越多地残存于加工品，加工品的品质越降低。

另外，与长波长的激光束相比，短波长的激光束为低输出，能够减少因能量的浸透而产生的热影响层17。假设在仅通过短波长的激光束进行了加工的情况下，激光加工装置1能够进行高品质的加工。另一方面，在通过短波长的激光束进行的加工中，加工需要长的时间，有时从工件15的加工的开始至完成为止的时间大幅地延长。在激光加工中，期望能够兼顾被加工物的高效的加工和高品质的加工。

下面，对通过实施方式1涉及的激光加工方法进行的加工的流程进行说明。图8是表示通过图1所示的激光加工装置1进行的加工的情况下的第1图。在图8中，示出在使剖断向正X方向行进的过程中的激光束L1、L2向工件15照射的情况。在工件15中实施了加工的部分形成有剖断面18。激光加工装置1使激光束L1的中心O和激光束L2的中心O一致而使激光束L1和激光束L2向加工区域20依次行进。此外，激光加工装置1能够使剖断沿X轴方向以及Y轴方向中的任意方向行进。

图9是图8所示的IX-IX线处的工件15的剖视图。激光加工装置1使中心O对准加工区域20的中心位置C而照射激光束L1，由此将加工区域20的外缘部分加工为圆环状。在加工区域20的外缘部分形成深度为d1的加工槽21。加工槽21在XY平面呈圆环形状。

通过将中心O处的激光束L1的强度设为零或者小于加工阈值，从而在加工区域20的中心位置C附近不实施加工。此外，只要能够形成比中心位置C处的工件15的表面下挖得深的形状的加工槽21，则中心O处的激光束L1的强度也可以是大于或等于工件15的加工阈值的强度。

图10是图8所示的X-X线处的工件15的剖视图。激光加工装置1在激光束L1的照射之后向加工区域20照射激光束L2，由此将加工区域20中被外缘部分包围的部分加工为圆形。在被外缘部分包围的部分形成深度为d2的加工槽22。加工槽22形成于比通过激光束L1得到的加工槽21的外缘更靠中心位置C侧的部分。

工件15中的X轴方向以及Y轴方向上的加工槽21的外侧的部分成为在加工品残存的部分。激光加工装置1通过照射短波长的激光束L1而形成加工槽21，由此能够减少在加工品中残存的部分的热影响层17。

另外，激光加工装置1通过照射激光束L2而先形成加工槽21，由此能够使作为通过激光束L2而去除的对象的部分从加工品中残存的部分分离。通过照射长波长的激光束L2而产生的热影响层17在X轴方向以及Y轴方向上收敛于比加工槽21的外缘更靠中心位置C侧的范围。由此，激光加工装置1能够降低热影响层17从加工区域20向X轴方向以及Y轴方向的扩展，能够减少残存于加工品的热影响层17。

并且，激光加工装置1包含通过长波长的激光束L2进行的加工，由此与执行仅通过短波长的激光束进行的加工的情况相比，能够缩短加工所需的时间。由此，激光加工装置1能够高效地对工件15进行加工。

通过照射1次激光束L2而形成的加工槽22的深度d2，与通过照射1次激光束L1而形成的加工槽21的深度d1相同。通过在加工槽21中阻断由照射激光束L2产生的热影响层17的扩展，由此激光加工装置1能够抑制热影响层17的扩展。此外，并不限定于通过照射1次激光束L1而进行的加工槽21的深度d1和通过照射1次激光束L2而进行的加工槽22的深度d2相同的情况，只要加工槽21的深度d1比加工槽22的深度d2深即可。在该情况下，激光加工装置1也能够抑制由照射激光束L2产生的热影响层17的扩展。

图11是表示通过图1所示的激光加工装置1进行的加工的情况的第2图。激光加工装置1通过加工头10的驱动而使照射激光束L1、L2的位置从实施了加工的部分向正X方向移动。

激光加工装置1在使激光束L1、L2的照准目标与图11所示的位置P1对准的动作之后，执行通过照射激光束L1进行的加工，然后执行通过照射激光束L2进行的加工。如果针对位置P1的通过激光束L1、L2进行的加工结束，则激光加工装置1使激光束L1、L2的照准目标向正X方向上的位置P1的相邻的位置P2移动。激光加工装置1执行针对位置P2的通过照射激光束L1进行的加工，然后执行通过照射激光束L2进行的加工。由此，激光加工装置1一边使激光束L1、L2的照准目标移动、一边使激光束L1的照射和激光束L2的照射每隔1个脉冲交替地反复，由此对工件15进行加工。激光加工装置1除了在分别单次地照射激光束L1、L2时使位置移动之外，还可以在分别多次地照射激光束L1、L2时使位置移动。

图12是对通过图1所示的激光加工装置1得到的激光束L1、L2的输出进行说明的图。在图12中，纵轴PL1、PL2表示激光束L1、L2的功率，横轴表示时间。激光加工装置1反复进行恒定功率下的激光束L1的输出的接通和断开。激光加工装置1反复进行恒定功率下的激光束L2的输出和输出断开。激光束L1、L2的输出由恒定宽度的矩形波来表示。

激光加工装置1在时间T1，向位置P1射出激光束L1。激光加工装置1在时间T1之后的时间T2，向位置P1射出激光束L2。激光加工装置1通过由控制器14实现的激光振荡器2、3的控制而使激光束L1向位置P1的加工区域20行进，之后使激光束L2向该加工区域20行进。

然后，激光加工装置1在时间T2之后的时间T3，向位置P2射出激光束L1。另外，激光加工装置1在时间T3之后的时间T4，向位置P2射出激光束L2。激光加工装置1通过由控制器14实现的激光振荡器2、3的控制，使激光束L1向位置P2的加工区域20行进，之后使激光束L2向该加工区域20行进。激光加工装置1通过控制器14的控制使得激光束L1和激光束L2每隔1个脉冲交替地向工件15照射。此外，激光加工装置1可以分别每隔多个脉冲将激光束L1和激光束L2交替地向工件15照射。激光束L1的脉冲的一部分和激光束L2的脉冲的一部分也可以重复。

激光加工装置1除了通过向工件15的各位置分别单次地交替照射激光束L1和激光束L2而将工件15剖断之外，也可以通过向工件15的各位置交替地分别多次照射激光束L1和激光束L2而将工件15剖断。在该情况下，激光加工装置1可以通过电扫描器11、12的驱动而使激光束L1和激光束L2多次进行扫描。

激光束L1、L2的输出也可以由矩形波以外的波形表示。图13是通过图1所示的激光加工装置1得到的激光束L1的输出的变形例的图。在变形例中，激光束L1的输出由在功率的上升沿时功率电平变为峰值的波形表示。与激光束L1的输出相同地，激光束L2的输出也可以由与图13所示的波形相同的波形表示。除此之外，激光束L1、L2的输出也可以由接近高斯分布的波形表示。

图14是表示实施方式1涉及的激光加工方法的流程的流程图。在步骤S1中，激光加工装置1将激光束L1向加工区域20照射，而对加工区域20的外缘部分进行加工。在步骤S1之后的步骤S2中，激光加工装置1向该加工区域20照射激光束L2，而对被外缘部分包围的部分进行加工。

在向该加工区域20照射激光束L1、L2之后，在步骤S3中，控制器14判断工件15的加工是否完成。在工件15的加工未完成的情况下(步骤S3:No)，激光加工装置1在步骤S4中使激光束L1、L2的照准目标向下一位置移动。激光加工装置针对下一位置而重复从步骤S1起的流程。在工件15的加工完成的情况下(步骤S3:Yes)，激光加工装置1使图14所示的流程结束。

控制器14所涉及的控制功能是使用硬件结构而实现的。图15是表示图1所示的控制器14的硬件结构的例子的框图。硬件结构的一个例子是微控制器。控制器14的功能在由微控制器进行解析以及执行的程序上执行。此外，控制器14的功能的一部分可以在通过连线逻辑实现的硬件上执行。

控制器14具有执行各种处理的处理器25、以及储存用于各种处理的程序的存储器26。处理器25和存储器26经由总线27而相互连接。处理器25将加载的程序展开而执行用于激光加工装置1的控制的各种处理。

根据实施方式1，激光加工装置1将短波长的激光束L1和长波长的激光束L2每隔1个脉冲交替地向工件15照射。激光加工装置1通过照射激光束L1而对加工区域20的外缘部分进行加工，之后通过照射激光束L2而对被外缘部分包围的部分进行加工，由此减少残存于加工品的热影响层17。由此，激光加工装置1实现能够进行高品质的加工的效果。

实施方式2.

图16是本发明的实施方式2涉及的激光加工装置30的结构的图。激光加工装置30可以取代实施方式1的激光束L1、L2，而通过照射脉冲宽度互不相同的激光束L3、L4而对工件15进行加工。对于与上述实施方式1相同的部分，标注相同的标号，省略重复的说明。

激光加工装置30具有作为第1激光振荡器的激光振荡器31、以及作为第2激光振荡器的激光振荡器32。激光振荡器31脉冲振荡产生第1激光束。激光振荡器32脉冲振荡产生脉冲宽度与第1激光束不同的第2激光束。作为第1激光束的激光束L3是第1脉冲宽度的脉冲激光。作为第2激光束的激光束L4是第2脉冲宽度的脉冲激光。第2脉冲宽度比第1脉冲宽度要长。此外，在实施方式2中，激光束L3的波长和激光束L4的波长相同。

光束整形器4将向工件15照射的激光束L3的光束形状整形为与光束的中心相比周缘的强度高的圆环状的光束形状。激光束L3在工件15具有与光束的中心相比而周缘的强度高的圆环状的光束形状。光束整形器5将向工件15照射的激光束L4的光束形状整形为在光束的中心处强度成为最大值的圆形的光束形状。激光束L4在工件15具有在光束的中心处强度成为最大值的圆形的光束形状。

激光振荡器31、32是固态激光器、半导体激光器、光纤激光器、CO₂激光器、或CO激光器。从激光振荡器31、32振荡的激光的波长的例子有10.6μm、9.3μm、5μm、1.06μm、1.03μm、532nm、355nm以及266nm。与激光振荡器32相比，激光振荡器31振荡产生短脉冲且高峰值的脉冲激光。第1脉冲宽度在皮秒、纳秒、微秒、或者毫秒的单位下，短于第2脉冲宽度。另外，从激光振荡器31振荡产生的脉冲激光和从激光振荡器32振荡产生的脉冲激光的偏光方向互不相同。

反射镜6对激光束L3进行反射而使激光束L3向薄膜偏振片33行进。薄膜偏振片33配置于来自反射镜6的激光束L3的光路和来自光束整形器5的激光束L4的光路的交叉点。薄膜偏振片33对激光束L3进行反射、且使偏光方向与激光束L3不同的激光束L4透过，由此使激光束L3的行进方向和激光束L4的行进方向一致。此外，薄膜偏振片33也可以对激光束L4进行反射、且使激光束L3透过。

控制器14通过激光振荡器31和激光振荡器32的控制，使激光束L3和激光束L4每隔1个脉冲交替地向工件15照射。激光加工装置30将激光束L1和激光束L2在相同的光轴上向工件15照射。激光加工装置30一边交替地照射激光束L3、L4、一边使激光束L3、L4在工件15进行扫描，由此将工件15剖断。此外，激光加工装置30除了剖断以外，也可以进行形成槽的槽加工、或者形成孔的孔加工。

此外，激光加工装置30可以取代激光振荡器31、32以及光束整形器4、5，而具有能够振荡产生脉冲宽度互不相同的激光的一个激光振荡器。该激光振荡器射出具有圆环状的强度分布的第1脉冲宽度的激光束L3和具有圆形的强度分布的第2脉冲宽度的激光束L4。激光加工装置30不使用薄膜偏振片33，使激光束L3和激光束L4向共通的光路行进。

这里，对照射出长脉冲的激光束时和照射出短脉冲的激光束时的工件15的加工的情况的不同进行说明。与短波长的激光束相比，长波长的激光束能够在被加工物到达至更深的位置。假设在仅通过长波长的激光束进行了加工的情况下，激光加工装置30能够使加工的行进加速，能够实现高速的加工。另一方面，在通过长波长的激光束进行的加工中，激光束到达至深的位置，由此，与图6所示的照射出长波长的激光束的情况相同地，热影响层17的厚度增加。

另外，短脉冲的激光束与图7所示的照射出短波长的激光束的情况相同地，能够减少由于能量的浸透而产生的热影响层17。假设在仅通过短波长的激光束进行了加工的情况下，激光加工装置30能够进行高品质的加工。另一方面，在通过短波长的激光束进行的加工中，加工需要长的时间，有时从工件15的加工的开始至完成为止的时间大幅地延长。在激光加工中，期望能够兼顾被加工物的高效的加工和高品质的加工。

下面，对通过实施方式2涉及的激光加工方法进行的加工的流程进行说明。图17是表示通过图16所示的激光加工装置30进行的加工的情况的第1图。在图17中，示出在使剖断向正X方向行进的过程中的激光束L3、L4向工件15照射的情况。激光加工装置30使激光束L3的中心O和激光束L4的中心O一致而使激光束L3和激光束L4向加工区域20依次行进。此外，激光加工装置30能够使剖断向X轴方向以及Y轴方向中的任意方向行进。

图18是图17所示的XVIII-XVIII线处的工件15的剖视图。激光加工装置30使中心O对准加工区域20的中心位置C而照射激光束L3，由此将加工区域20的外缘部分加工为圆环状。在加工区域20的外缘部分形成深度为d1的加工槽21。加工槽21在XY平面呈圆环形状。

通过将中心O处的激光束L3的强度设为零或者小于加工阈值，从而在加工区域20的中心位置C附近不实施加工。此外，在得到激光束L3的足够的强度以得到相对于中心位置C具有一定程度的深度d1的加工槽21的情况下，中心O处的激光束L3的强度也可以是大于或等于工件15的加工阈值的强度。

图19是图17所示的XIX-XIX线处的工件15的剖视图。激光加工装置30在激光束L3的照射之后向加工区域20照射激光束L4，由此将加工区域20中被外缘部分包围的部分加工为圆形。在被外缘部分包围的部分形成深度为d2的加工槽22。加工槽22形成于比通过激光束L3得到的加工槽21的外缘更靠中心位置C侧的部分。

工件15中的X轴方向以及Y轴方向上的加工槽21的外侧的部分成为在加工品残存的部分。激光加工装置30通过照射短波长的激光束L1而形成加工槽21，由此能够减少在加工品中残存的部分的热影响层17。

另外，激光加工装置30通过照射激光束L4而先形成加工槽21，由此能够使作为通过激光束L4而去除的对象的部分从加工品中残存的部分分离。通过照射长波长的激光束L4而产生的热影响层17在X轴方向以及Y轴方向上收敛于比加工槽21的外缘更靠中心位置C侧的范围。由此，激光加工装置30能够降低热影响层17从加工区域20向X轴方向以及Y轴方向的扩展，能够减少残存于加工品的热影响层17。

并且，激光加工装置30包含通过长波长的激光束L24进行的加工，由此与执行仅通过短波长的激光束进行的加工的情况相比，能够缩短加工所需的时间。由此，激光加工装置30能够高效地对工件15进行加工。

通过照射1次激光束L4而形成的加工槽22的深度d2与通过照射1次激光束L3而形成的加工槽21的深度d1相同。通过在加工槽21中阻断由照射激光束L4产生的热影响层17的扩展，由此激光加工装置30能够抑制热影响层17的扩展。此外，并不限定于通过照射1次激光束L3而进行的加工槽21的深度d1和通过照射1次激光束L4而进行的加工槽22的深度d2相同的情况，只要加工槽21的深度d1比加工槽22的深度d2深即可。在该情况下，激光加工装置30也能够抑制由照射激光束L4产生的热影响层17的扩展。

图20是表示通过图16所示的激光加工装置30进行的加工的情况的第2图。激光加工装置30通过加工头10的驱动而使照射激光束L3、L4的位置从实施了加工的部分向正X方向移动。

激光加工装置30在使激光束L3、L4的照准目标与图20所示的位置P1对准的动作之后，执行通过照射激光束L3进行的加工，然后执行通过照射激光束L4进行的加工。如果针对位置P1的通过激光束L3、L4进行的加工结束，则激光加工装置30使激光束L3、L4的照准目标向正X方向上的位置P1的相邻的位置P2移动。激光加工装置30执行针对位置P2的通过照射激光束L3进行的加工，然后执行通过照射激光束L4进行的加工。由此，激光加工装置30一边使激光束L3、L4的照准目标移动、一边使激光束L3的照射和激光束L4的照射每隔1个脉冲交替地反复，由此对工件15进行加工。

图21是对通过图16所示的激光加工装置30得到的激光束L3、L4的输出进行说明的图。在图21中，纵轴PL3、PL4表示激光束L3、L4的功率，横轴表示时间。激光加工装置30反复进行恒定功率下的激光束L3的输出和接通和断开。激光束L3的输出由恒定宽度w1的矩形波表示。激光加工装置30反复进行恒定功率下的激光束L4的输出的接通和断开。激光束L4的输出由恒定宽度w2的矩形波表示。宽度w1短于宽度w2，w1＜w2的关系成立。

激光加工装置30在时间T1，向位置P1射出激光束L3。激光加工装置30在时间T1之后的时间T2，向位置P1射出激光束L4。激光加工装置30通过由控制器14实现的激光振荡器31、31的控制而使激光束L3向位置P1的加工区域20行进，之后使激光束L4向该加工区域20行进。

然后，激光加工装置30在时间T2之后的时间T3，向位置P2射出激光束L3。另外，激光加工装置30在时间T3之后的时间T4，向位置P2射出激光束L4。激光加工装置30通过由控制器14实现的激光振荡器31、32的控制，使激光束L3向位置P2的加工区域20行进，之后使激光束L4向该加工区域20行进。激光加工装置30通过控制器14的控制使得激光束L3和激光束L4每隔1个脉冲交替地向工件15照射。此外，激光加工装置30可以分别每隔多个脉冲将激光束L3和激光束L4交替地向工件15照射。激光束L3的脉冲的一部分和激光束L4的脉冲的一部分也可以重复。

激光加工装置30除了通过向工件15的各位置分别单次地交替照射激光束L3和激光束L4而将工件15剖断之外，也可以通过向工件15的各位置交替地分别多次照射激光束L3和激光束L4而将工件15剖断。在该情况下，激光加工装置30可以通过电扫描器11、12的驱动而使激光束L3和激光束L4多次进行扫描。

激光束L3、L4的输出可以由矩形波以外的波形表示。图22是通过图1所示的激光加工装置1得到的激光束L3的输出的变形例的图。图23是表示通过图1所示的激光加工装置1得到的激光束L4的输出的变形例的图。在变形例中，激光束L3的输出由在功率的上升沿时功率电平变为峰值的波形表示。激光束L4的输出由在功率的上升沿时功率电平变为峰值的波形表示。除此之外，激光束L3、L4的输出也可以由接近高斯分布的波形表示。

根据实施方式2，激光加工装置30将短波长的激光束L3和长波长的激光束L4每隔1个脉冲交替地向工件15照射。激光加工装置30通过照射激光束L3而对加工区域20的外缘部分进行加工，之后通过照射激光束L4而对被外缘部分包围的部分进行加工，由此减少残存于加工品的热影响层17。由此，激光加工装置30实现能够进行高品质的加工的效果。

以上实施方式所示的结构表示本发明的内容的一个例子，可以与其它公知技术组合，在不脱离本发明的主旨的范围，还可以对结构的一部分进行省略、变更。

标号的说明

1、30激光加工装置，2、3、31、32激光振荡器，4、5光束整形器，6、8反射镜，7分色镜，9聚光光学***，10加工头，11、12电扫描器，13工作台，14控制器，15工件，16透过区域，17热影响层，18剖断面，20加工区域，21、22加工槽，25处理器，26存储器，27总线，33薄膜偏振片，L1、L2、L3、L4激光束。

Claims (8)

1.一种激光加工方法，其是激光加工装置的激光加工方法，该激光加工装置具有：

第1激光振荡器，其脉冲振荡产生第1激光束；以及

第2激光振荡器，其脉冲振荡产生波长或脉冲宽度与所述第1激光束不同的第2激光束，

所述激光加工方法的特征在于，

将所述第1激光束和所述第2激光束交替地向被加工物照射。

2.根据权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，

将所述第1激光束和所述第2激光束每隔1个脉冲交替地向所述被加工物照射。

3.根据权利要求1或2所述的激光加工方法，其特征在于，

将所述第1激光束和所述第2激光束在相同的光轴上向所述被加工物照射。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的激光加工方法，其特征在于，

所述第1激光束在所述被加工物具有与光束的中心相比而周缘的强度高的圆环状的光束形状。

5.一种激光加工装置，其特征在于，具有：

第1激光振荡器，其脉冲振荡产生第1激光束；

第2激光振荡器，其脉冲振荡产生波长或脉冲宽度与所述第1激光束不同的第2激光束；以及

控制器，其通过所述第1激光振荡器和所述第2激光振荡器的控制，使所述第1激光束和所述第2激光束交替地向被加工物照射。

6.根据权利要求5所述的激光加工装置，其特征在于，

所述控制器使所述第1激光束和所述第2激光束每隔1个脉冲交替地向所述被加工物照射。

7.根据权利要求5或6所述的激光加工装置，其特征在于，

将所述第1激光束和所述第2激光束在相同的光轴上向所述被加工物照射。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的激光加工装置，其特征在于，

所述激光加工装置具有光束整形器，该光束整形器将照射至所述被加工物的所述第1激光束的光束形状，整形为与光束的中心相比周缘的强度高的圆环状的光束形状。