TW201315554A - 雷射加工裝置及雷射加工方法 - Google Patents

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Kazuhide Isaji
Manabu Nishihara
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Abstract

本發明之雷射加工裝置構成包含雷射振盪器、XY載台、至少包含fθ透鏡與電掃描器而可控制雷射光之照射位置之加工頭部、高度測定部，而可藉高度測定部預先測定被加工物之預定位置之表面高度之資料，並依據表面高度之資料而算出平度資料，再以其為本而對被加工物之表面修正fθ透鏡之Z軸方向之位置，且藉電掃描器修正因與Z軸方向之預定距離之偏差所造成之X軸方向之偏差及Y軸方向之偏差，而加工被加工物。

Description

雷射加工裝置及雷射加工方法 技術領域
本發明係有關於一種利用雷射光而於印刷電路基板等基板本體上開設加工穿通孔或通孔之雷射加工裝置及雷射加工方法。
背景技術
近年，雖要求電子機器之小型化及輕量化，為加以實現，目前正發展多層印刷電路基板之電子零件之高密度安裝。為實現上述高密度安裝，將增加1片多層印刷電路基板上形成之非貫通導孔(以下稱為「IVH」)之孔數，並使孔洞小徑化，且使孔洞高密度化。為此，印刷電路基板用之加工裝置，諸如利用雷射光而於印刷電路基板上進行加工之雷射加工裝置必須使IVH之孔加工精度提高。為以高精度進行孔加工，必須確實掌握受加工之印刷電路基板表面之凹凸狀況，而進行控制以將雷射加工裝置所出射之雷射光連續聚光於受加工之各表面上。
第18圖係顯示習知之雷射加工裝置100之概略構造圖。第18圖所示之雷射加工裝置100中，控制裝置101可進行雷射振盪器102、電氣裝置103、加工台104、板厚檢測裝置105之控制。雷射振盪器102可輸出諸如用於加工印刷電路基板等之雷射光106。電氣裝置103由諸如2軸之馬達與安裝於各馬達輸出端之反射鏡所構成，藉上述反射鏡可決定 雷射光106之行進方向，並進行定位。聚光透鏡107可使雷射光106聚光。板厚檢測裝置105可進行被焊接物之印刷電路基板108之厚度檢測。加工台104可搭載受加工之印刷電路基板108並進行定位。
以下就雷射加工裝置100之動作簡單加以說明。雷射振盪器102所輸出之雷射光106藉電氣裝置103而決定行進方向後，再藉聚光透鏡107聚光於印刷電路基板108上之預定位置上而進行照射。對印刷電路基板108照射上述雷射光106，而可進行孔加工。
以格狀預先測定載置作為工件之印刷電路基板108之加工台104之表面之高度。接著，在加工之前，測定加工台104上所載置之印刷電路基板108上面之任意之點Pst之高度Hst。使用包圍點Pst之先前已以格狀測定之4點之加工台104之表面之高度而藉演算求出點Pst在加工台104表面之高度hst。其次，所測得之高度Hst與演算所得之高度hst之差則設為印刷電路基板108之板厚T。接著，以其它加工位置Pref在印刷電路基板108之上面之高度Href作為由以矩陣狀測定後之加工台104之表面之高度演算而得之上述位置之載台表面高度href與板厚T之和，而決定雷射光106之成像位置PL。
如上所述，僅測定任意1部位在印刷電路基板108之上面之高度Hst，即可以高精度推定其它印刷電路基板108上面之高度，並提昇加工效率而不致降低孔加工之加工品質(參照諸如專利文獻1)。
然而，實際之雷射加工裝置中，受加工之印刷電路基板之板厚非必均一，雷射光對基板表面之成像位置將相對表面而偏移，其結果則有孔形狀變形且加工位置偏移之問題。
【先行技術文獻】 【專利文獻】
【專利文獻1】日本專利特開2008-73806號公報
發明概要
本發明係為解決上述問題而設計，而可提供一種即便進行孔加工之印刷電路基板之板厚不均一，或加工台之表面高度並非一定，亦可提升孔加工之加工精度，而於基板表面上連續進行均一之孔加工之雷射加工裝置及雷射加工方法。
為達成上述目的，本發明之雷射加工裝置構成包含有：雷射振盪器，可出射雷射光；XY載台，可保持被加工物；加工頭部，設成可朝與前述被加工物之加工面垂直之Z軸方向移動，至少包含fθ透鏡與電掃描器而可控制前述雷射光之照射位置；及，高度測定部，可測定前述被加工物之Z軸方向之表面高度；而可藉前述高度測定部預先測定前述被加工物之預定位置之表面高度之資料，再依據前述表面高度之資料而至少算出代表電掃描器之掃瞄區域內之被加工物之預定位置之Z軸方向之高度之平度資料，基於前述平度資料而對前述被加工物之表面修正前述fθ透鏡之Z軸 方向之位置，再基於前述被加工物之雷射加工位置之平度資料與修正後之fθ透鏡之Z軸方向之位置，而藉前述電掃描器修正因與Z軸方向之預定距離之偏差所造成之X軸方向之偏差及Y軸方向之偏差，以加工前述被加工物。
依據以上構造，即便進行孔加工之印刷電路基板之板厚不均一，或加工台之表面高度並非一定，亦可使雷射光對被加工物之表面以高精度成像為所需之光束形狀，並抑制加工位置之偏移，故可提昇孔加工之加工精度，而連續進行均一之被加工物之表面之孔加工。
又，本發明之雷射加工裝置構成包含有：雷射振盪器，可出射雷射光；XY載台，可保持被加工物；加工頭部，設成可朝與前述被加工物之加工面垂直之Z軸方向移動，至少包含fθ透鏡與電掃描器而可控制前述雷射光之照射位置；及，平度測定部，包含2維雷射位移感測器，而可測定前述被加工物之Z軸方向之表面高度之分布之平度資料；在加工頭部對被加工物之表面之相應之掃瞄區域進行加工前，可藉2維雷射位移感測器掃瞄掃瞄區域而測定掃瞄區域之平度資料，再基於平度資料而對被加工物之表面修正前述fθ透鏡之Z軸方向之位置，基於被加工物之雷射加工位置之平度資料與修正後之fθ透鏡之Z軸方向之位置，而藉電掃描器修正因與Z軸方向之預定距離之偏差所造成之X軸方向之偏差及Y軸方向之偏差，以加工被加工物。
依據以上構造，即便進行孔加工之印刷電路基板之板厚不均一，或加工台之表面高度並非一定，亦可使雷射光 對被加工物之表面以高精度成像為所需之光束形狀，並抑制加工位置之偏移，故可提昇孔加工之加工精度，而連續進行均一之被加工物之表面之孔加工。且，可正確且詳細地測定掃瞄區域全體之表面高度，故可進而連續進行均一且高精度之被加工物之表面之孔加工。
又，本發明之雷射加工裝置亦可構成包含有：雷射振盪器，可出射雷射光；XY載台，可保持被加工物；加工頭部，設成可朝與被加工物之加工面垂直之Z軸方向移動，至少包含fθ透鏡與電掃描器而可控制雷射光之照射位置；及，高度測定部，包含2維雷射位移感測器，而可測定被加工物之Z軸方向之表面高度；高度測定部配置成於裝載被加工物之裝載台與XY載台之間設有測定台，在被加工物載置於XY載台上之前，可預先測定被加工物之應加工區域全體之表面高度之分布，再基於表面高度之分布之資料，而算出代表加工時之被加工物之Z軸方向之高度之平度資料，基於平度資料而對被加工物之表面修正前述fθ透鏡之Z軸方向之位置，再基於被加工物之雷射加工位置之平度資料與修正後之fθ透鏡之Z軸方向之位置，而藉電掃描器修正因與Z軸方向之預定距離之偏差所造成之X軸方向及Y軸方向之偏差，以加工被加工物。
依據以上構造，即便進行孔加工之印刷電路基板之板厚不均一，或加工台之表面高度並非一定，亦可使雷射光對被加工物之表面以高精度成像為所需之光束形狀，並抑制加工位置之偏移，故可提昇孔加工之加工精度，而連續 進行均一之被加工物之表面之孔加工。且，由於預先測定被加工物之應加工區域全體之表面高度之分布，故可連續有效率地進行被加工物之雷射加工。
又，本發明之雷射加工方法係使用雷射加工裝置而加工被加工物，前述雷射加工裝置包含有：雷射振盪器，可出射雷射光；XY載台，可保持被加工物；加工頭部，設成可朝與被加工物之加工面垂直之Z軸方向移動，至少包含fθ透鏡與電掃描器而可控制雷射光之照射位置；及，高度測定部，可測定被加工物之Z軸方向之表面高度；本方法係藉高度測定部而預先測定被加工物之預定位置之表面高度之資料，再依據表面高度之資料而至少算出代表電掃描器之掃瞄區域內之被加工物之預定位置之Z軸方向之高度之平度資料，基於平度資料而對被加工物之表面修正前述fθ透鏡之Z軸方向之位置，再基於被加工物之雷射加工位置之平度資料與修正後之fθ透鏡之Z軸方向之位置，而藉前述電掃描器修正因與Z軸方向之預定距離之偏差所造成之X軸方向之偏差及Y軸方向之偏差，以加工被加工物。
依據以上方法，即便進行孔加工之印刷電路基板之板厚不均一，或加工台之表面高度並非一定，亦可使雷射光對被加工物之表面以高精度成像為所需之光束形狀，並抑制加工位置之偏移，故可提昇孔加工之加工精度，而連續進行均一之被加工物之表面之孔加工。
又，本發明之雷射加工方法係使用雷射加工裝置而加工被加工物，前述雷射加工裝置包含有：雷射振盪器，可 出射雷射光；XY載台，可保持被加工物；加工頭部，設成可朝與被加工物之加工面垂直之Z軸方向移動，至少包含fθ透鏡與電掃描器而可控制雷射光之照射位置；及，平度測定部，包含2維雷射位移感測器，而可測定被加工物之Z軸方向之表面高度之分布之平度資料；本方法係在加工頭部對被加工物之表面之相應之掃瞄區域進行加工前，藉2維雷射位移感測器掃瞄掃瞄區域而測定掃瞄區域之平度資料，再基於平度資料而對被加工物之表面修正前述fθ透鏡之Z軸方向之位置，基於被加工物之雷射加工位置之平度資料與修正後之fθ透鏡之Z軸方向之位置，而藉電掃描器修正因與Z軸方向之預定距離之偏差所造成之X軸方向之偏差及Y軸方向之偏差，以加工被加工物。
依據上述方法，即便進行孔加工之印刷電路基板之板厚不均一，或加工台之表面高度並非一定，亦可使雷射光對被加工物之表面以高精度成像為所需之光束形狀，並抑制加工位置之偏移，故可提昇孔加工之加工精度，而連續進行均一之被加工物之表面之孔加工。且，可正確且詳細地測定掃瞄區域全體之表面高度，故可進而連續進行均一且高精度之被加工物之表面之孔加工。
又，本發明之雷射加工方法係使用雷射加工裝置而加工被加工物，前述雷射加工裝置包含有：雷射振盪器，可出射雷射光；XY載台，可保持被加工物；加工頭部，設成可朝與被加工物之加工面垂直之Z軸方向移動，至少包含fθ透鏡與電掃描器而可控制雷射光之照射位置；及，高度測 定部，包含2維雷射位移感測器，而可測定被加工物之Z軸方向之表面高度；高度測定部配置成於裝載被加工物之裝載台與XY載台之間設有測定台，本方法係在被加工物載置於前述XY載台上之前，預先測定被加工物之應加工區域全體之表面高度之分布，再基於表面高度之分布之資料，而算出代表加工時之被加工物之Z軸方向之高度之平度資料，基於平度資料而對被加工物之表面修正前述fθ透鏡之Z軸方向之位置，再基於被加工物之雷射加工位置之平度資料與修正後之fθ透鏡之Z軸方向之位置，而藉電掃描器修正因與Z軸方向之預定距離之偏差所造成之X軸方向及Y軸方向之偏差，以加工被加工物。
依據上述方法，即便進行孔加工之印刷電路基板之板厚不均一，或加工台之表面高度並非一定，亦可使雷射光對被加工物之表面以高精度成像為所需之光束形狀，並抑制加工位置之偏移，故可提昇孔加工之加工精度，而連續進行均一之被加工物之表面之孔加工。且，由於預先測定被加工物之應加工區域全體之表面高度之分布，故可連續有效率地進行被加工物之雷射加工。
依據本發明之雷射加工裝置及雷射加工方法，即便進行孔加工之印刷電路基板之板厚不均一，或加工台之表面高度並非一定，亦可使雷射光對被加工物之表面以高精度成像為所需之光束形狀，並抑制加工位置之偏移。藉此，而可提昇孔加工之加工精度，而連續進行均一之被加工物之表面之孔加工。
圖式簡單說明
第1圖係顯示本發明第1實施形態之雷射加工裝置之概略構造之立體圖。
第2圖係顯示將被加工物之表面分割為複數掃瞄區域之狀態之平面圖。
第3圖係模式地顯示本發明第1實施形態之雷射加工裝置之要部之加工頭部與被加工物附近之立體圖。
第4A圖係例示本發明第1實施形態之雷射加工裝置中，藉加工頭部與電掃描器而改變雷射光之光路徑以進行雷射加工之側面圖。
第4B圖係例示本發明第1實施形態之雷射加工裝置中，藉加工頭部與電掃描器而改變雷射光之光路徑以進行雷射加工之側面圖。
第5圖係模式地顯示本發明第1實施形態之雷射加工裝置之要部之加工頭部與被加工物附近之立體圖。
第6A圖係例示本發明第1實施形態之雷射加工裝置之高度測定部對被加工物之表面高度之測定者，並顯示沿行表面之2維方向之表面高度分布。
第6B圖係例示本發明第1實施形態之雷射加工裝置之高度測定部對被加工物之表面高度之測定者，並將測定點上之表面高度作成直方圖以顯示表面高度之分布。
第7圖係顯示本發明第1實施形態之雷射加工裝置之概略構造之功能區圖。
第8圖係顯示第4圖之雷射加工裝置之光學位置決定部 之加工座標修正量算出部之具體動作之功能區圖。
第9圖係本發明第1實施形態之雷射加工方法之流程圖。
第10圖係本發明第1實施形態之其它雷射加工裝置之要部之立體圖。
第11圖係顯示本發明第2實施形態之雷射加工裝置之要部之立體圖。
第12圖係顯示本發明第2實施形態之雷射加工裝置所使用之2維雷射位移感測器之一例之模式圖。
第13圖係顯示本發明第2實施形態之雷射加工裝置所使用之2維雷射位移感測器之動作之立體圖。
第14圖係顯示本發明第3實施形態之雷射加工裝置之要部之立體圖。
第15A圖係本發明第3實施形態之雷射加工裝置之加工頭部附近之側面圖，並係顯示平度測定部對被加工物之表面之平度資料之測定之側面圖。
第15B圖係本發明第3實施形態之雷射加工裝置之加工頭部附近之側面圖，並顯示平度測定部容置於容置部中而對被加工物之表面進行雷射加工。
第16圖係顯示本發明第4實施形態之雷射加工裝置之要部之立體圖。
第17A圖係本發明第4實施形態之雷射加工裝置為雷射加工製程之前後所利用之裝載台與卸載台所夾隔而配置之通常構造圖。
第17B圖係本發明第4實施形態之雷射加工裝置為雷射加工製程之前後所利用之裝載台與卸載台所夾隔而配置之構造圖，並係於裝載台與雷射加工裝置本體之間***配置有測定位置之構造圖。
第18圖係習知之雷射加工裝置之概略構造圖。
用以實施發明之形態
以下，就本發明之實施形態參照附圖加以說明。另，亦可能就相同之構成要素附以相同標號而省略其說明。又，附圖則以各構成要素為主體而模式地加以顯示，以利理解。
(第1實施形態)
第1圖係顯示本發明第1實施形態之雷射加工裝置10之概略構造之立體圖，第2圖係顯示將被加工物11之表面11a分割成複數之掃瞄區域11b之狀態之平面圖。第3及5圖係模式地顯示本發明第1實施形態之雷射加工裝置10之要部之加工頭部13與被加工物11附近之立體圖。第4A、4B圖係例示本發明第1實施形態之雷射加工裝置10中，藉加工頭部13與電掃描器23、24而改變雷射光12之光路徑以進行雷射加工之側面圖。第6A、6B圖係例示本發明第1實施形態之雷射加工裝置10之高度測定部25對被加工物之表面高度之測定者，第6A圖係顯示沿行表面之2維方向之表面高度分布者，第6B圖係將測定點之表面高度作成直方圖以顯示表面高度之分布者。
如第1圖所示，本第1實施形態之雷射加工裝置10包含可出射雷射光12之雷射振盪器16、可保持被加工物11之XY載台15、加工頭部13、高度測定部25。其中，加工頭部13設成可朝對被加工物11之加工面11k垂直之沿行箭號12a之Z軸方向移動，並至少包含fθ透鏡13b與電掃描器23、24而可控制雷射光12之照射位置12b。高度測定部25可測定被加工物11之Z軸方向之表面高度11g。其次，本第1實施形態之雷射加工裝置10可藉高度測定部25而預先測定被加工物11之預定位置之表面高度之資料，並依據表面高度之資料而至少算出代表電掃描器23、24之掃瞄區域11b內之被加工物11之預定位置之Z軸方向之高度之平度資料。接著，本第1實施形態之雷射加工裝置10可基於平度資料而對被加工物11之表面11a修正fθ透鏡13b之Z軸方向之位置。其次，本第1實施形態之雷射加工裝置10並構成可基於被加工物11之雷射加工位置之平度資料與修正後之fθ透鏡13b之Z軸方向之位置，而藉電掃描器23、24修正因與Z軸方向之預定距離之偏差所造成之X軸方向之偏差及Y軸方向之偏差，以加工被加工物11，詳情則留待後述。
依據上述構造，即便進行孔加工之被加工物11諸如印刷電路基板之板厚不均一，或載置台之板厚不均一，或者加工台之XY載台15之表面高度並非一定，亦可使雷射光12對被加工物11之表面11a以高精度成像為所需之光束形狀，並抑制加工位置之偏移。藉此，即可提昇孔加工之加工精度，而連續進行均一之被加工物11之表面11a之孔加 工。
以下，就本第1實施形態之雷射加工裝置10之基本動作加以說明。如第1圖所示，可出射加工用之雷射光12之雷射振盪器16經電路17a而與控制部17連接。藉控制部17而通電後之雷射振盪器16則出射諸如波長355nm、輸出10W之紫外(UV)雷射光。所出射之雷射光12則經平行調整為平行光線，並藉2個反射鏡18彎曲行進方向後，再藉2個透鏡19與光圈21而調整成可照射被加工物11以適當進行孔加工之光束形狀。業經調整之雷射光12將為2個反射鏡18所反射，而通過光圈21再朝加工頭部13入射。其次，雷射光12將藉加工頭部13之光學系統而定位並照射被加工物11諸如厚1mm之印刷電路基板之表面11a之加工點22以進行孔加工。其中，加工頭部13之光學系統一如第1圖所示，構成至少包含可朝X方向掃瞄被加工物11之表面11a之電掃描器23、可朝Y方向掃瞄之電掃描器24、平場聚焦透鏡(以下稱為「fθ透鏡」)13b。藉以上構造，即可就位在fθ透鏡13b下部之被加工物11之包含至少1掃瞄區域11b之領域進行光學掃瞄。另，遠離掃瞄區域11b之掃瞄區域11b之表面11a之加工時，則藉驅動部15a及驅動部15b而驅動XY載台15，以使其上載置之載置台14上之被加工物11將受加工之掃瞄區域11b朝加工頭部13之下部相對移動以進行孔加工。
然而，加工頭部13可光學辨識第2圖所示之被加工物11之表面11a，且可與XY載台15之加工台控制部(未圖示)所辨識之被加工物11之位置座標對照而進行辨識。藉此，而可 將被加工物11之表面11a分割成複數之掃瞄區域11b而加以辨識，並就上述已分割之掃瞄區域11b個別進行其內部之孔加工。進而，開始掃瞄區域11b之加工時，則朝被加工物11之表面11a照射低輸出之雷射光12，而測定表面11a之預定之測定點11d之位置p與高度h(表面高度11g)。即，如第2圖所示，加工頭部13可測定掃瞄區域11b及包圍掃瞄區域11b之領域11c中至少3個測定點11d之位置p與表面11a之表面高度h。其次，加工頭部13將如第2圖所示，由至少3個測定點之位置p與表面11a之表面高度h之測定值算出掃瞄區域11b全體之表面高度11g之資料，並算出平度資料。基於上述平度資料，而對被加工物11之表面11a使用諸如第1圖所示之Z軸移動機構77修正fθ透鏡13b之Z軸方向之位置。其次，本第1實施形態之雷射加工裝置10並構成基於被加工物11之雷射加工位置之平度資料與修正後之fθ透鏡13b之Z軸方向之位置，而藉電掃描器23、24修正因與Z軸方向之預定距離之偏差所造成之X軸方向之偏差及Y軸方向之偏差，以加工被加工物11。
依據以上構造，即便諸如被加工物11之進行孔加工之印刷電路基板之板厚不均一，或載置台之板厚不均一，或者加工台之XY載台15之表面高度並非一定，亦可提昇孔加工之加工精度，而進行均一之基板表面11a之孔加工。
又，高度測定部25諸如第1圖所示而設成附屬於加工頭部13。藉該高度測定部25，即可如第2圖所示而測定掃瞄區域11b及包圍掃瞄區域11b之領域11c中至少預定位置之3個 測定點11d之表面高度11g。其次，本第1實施形態之雷射加工裝置10並構成可由測定點11d之位置與表面高度11g算出掃瞄區域11b全體之表面高度11g之分布，而算出平度資料。
依據上述構造，即可於適當位置上抽樣測定表面高度11g，進而連續進行均一且高精度之被加工物11之表面11a之孔加工。
又，亦可如第2圖所示，構成藉高度測定部25測定包圍掃瞄區域11b之四邊形之4點之頂點位置之表面高度11g，並由測定點11d之位置與表面高度11g算出掃瞄區域11b全體之表面高度11g之分布，而算出平度資料。
依據上述構造，即可在適當位置上抽樣測定表面高度11g，進而連續進行均一且高精度之被加工物11之表面11a之孔加工。
又，亦可如第2圖所示，構成基於包圍1掃瞄區域11b之3個或4個測定點11d之表面高度11g而藉平面近似或曲面近似算出掃瞄區域11b之預定之位置之表面高度11g，並算出平度資料。即，3個或4個測定點11d所包圍之掃瞄區域11b之內側之各位置之表面高度11g係藉平面近似或曲面近似而由包圍掃瞄區域11b之3個或4個測定點11d之表面高度11g之值求出者。另，進行上述平面近似或曲面近似時，除包圍掃瞄區域11b之3點或4點以外，亦可參照使用鄰接掃瞄區域11b之其它測定點11d。
依據以上構造，即便諸如被加工物11之進行孔加工之印刷電路基板之板厚不均一，或加工台之XY載台15之表面 高度11g並非一定，亦可提昇預定之位置之孔加工之加工精度，而進行基板表面之均一之孔加工。
又，亦可構成使高度測定部25對表面高度11g之資料之測定係在藉XY載台15而定位於被加工物11之受加工之掃瞄區域11b後，且在開始掃瞄區域11b之加工之前進行。
依據上述構造，XY載台15在不動靜止之狀態下，雷射加工亦尚未進行，故無加工所致之熱等影響而可進行測定。藉此，而可預先以高精度進行表面高度11g之測定，進而連續進行均一且高精度之被加工物11之表面11a之孔加工。
又，如第1圖所示，本第1實施形態之雷射加工裝置10亦可構成進而包含可照射低輸出之雷射光12之雷射光源26，高度測定部25則包含複數感測器(未圖示)，而不自用於進行雷射加工之雷射振盪器16出射低輸出之雷射光12。其次，雷射加工裝置10亦可構成以複數之感測器受光對被加工物11之表面11a照射之低輸出之雷射光12，而測定表面高度11g。接著，舉例言之，配置於加工頭部13之fθ透鏡13b之外殼25a上之高度測定部25於內部包含複數之感測器(未圖示)。然後，以複數感測器受光來自對被加工物11之表面11a照射之低輸出之雷射光12之反射光，而預先測定掃瞄區域11b全體之表面高度11g之資料以算出平度資料。另，雷射光源26除可照射半導體雷射等雷射光12之發光元件26a以外，亦可於1外殼中包含可受光為被加工物11之表面11a所反射而回之雷射光12之光二極體或線型感測器等受光元 件26b。基於上述受光元件26b及高度測定部25之複數感測器所受光之受光訊號，加上加工頭部13之Z軸方向之位置及移動距離，而藉高度測定部25及控制部17算出代表掃瞄區域11b全體之表面高度11g之平度資料。
依據上述構造，即可在較廣範圍內測定被加工物11之表面11a，並基於上述資料而連續進行均一且高精度之被加工物11之表面11a之孔加工。
第3圖係模式地顯示本發明第1實施形態之雷射加工裝置10之要部之加工頭部13與被加工物11附近之立體圖。如第3圖所示，加工頭部13包含fθ透鏡13b與電掃描器23、24，fθ透鏡13b之外殼25a之側面上配置有高度測定部25。雷射加工用之雷射光12則照射被加工物11之表面11a之掃瞄區域11b之局部。高度測定部25則構成於其內部包含複數之雷射光源(未圖示)與複數之受光感測器(未圖示)，照射被加工物11之由雷射光源出射之雷射光12c、12d為複數之受光感測器所受光，即可測定表面高度11g。其次，高度測定部25並構成可藉雷射光12c、12d掃瞄鄰接之測定點11d之間，而沿包圍掃瞄區域11b之四邊形之邊測定表面高度11g之分布，並算出平度資料。
依據上述構造，即可在適當位置上抽樣測定表面高度11g，進而連續進行均一且高精度之被加工物11之表面11a之孔加工。
以下，就本第1實施形態之雷射加工裝置10中，加工頭部13基於被加工物11之雷射加工位置之平度資料與修正後 之fθ透鏡13b之Z軸方向之位置，而藉電掃描器23、24修正因與Z軸方向之預定距離之偏差所造成之X軸方向之偏差及Y軸方向之偏差以加工被加工物11之動作具體加以說明。第4A、4B圖係例示本第1實施形態之雷射加工裝置10中，藉加工頭部13之fθ透鏡13b與電掃描器23、24而改變雷射光12之光路徑以進行雷射加工之側面圖。
一般以光進行掃瞄之裝置大多採用由使用反射鏡而朝X軸方向掃瞄之馬達與朝Y軸方向掃瞄之馬達所構成之電掃描器，並構成與fθ透鏡組合而使用。fθ透鏡若在其焦點位置上掃瞄雷射光，則掃瞄之雷射光將藉fθ透鏡而折射，而垂直照射被加工物之印刷基板之表面。然而，掃瞄雷射光之X軸方向及Y軸方向之電掃描器個別之反射鏡同時配置於fθ透鏡之焦點位置上而進行掃瞄，乃物理上不可能之狀態，至少一方之反射鏡配置於偏離焦點位置之位置上。因此，雷射光之照射方向將相對印刷基板之表面而自垂直方向偏離。其結果，被加工物之實際高度一旦因被加工物之平度之精度不佳等原因而與已預先測定高度所得之值有所偏差，則加工位置將對應其偏差量而偏移。
如第4A圖所示，被加工物11之諸如印刷電路基板之表面11a在Z軸方向上具有數μm至數十μm程度之凹凸部分。即，業經測定印刷電路基板之表面高度之面上將進行最初之雷射加工之位置P0，係沿Z軸方向自中心值之表面高度11g朝下部僅偏移高度修正值11h之位置。在此，為簡化說明，而以印刷基板之預定面作為基準面11f。上述高度修正 值11h之偏移係由高度測定部25所測得之印刷電路基板之掃瞄區域11b之平度資料求出作為修正值者。第4A圖中，構成包含加工頭部13及電掃描器23、24之光學系統可將雷射振盪器16所照射之雷射光12導向表面11a之位置P1。即，因印刷電路基板之高度分布之偏差，雷射光12到達之位置將自P0僅偏移精度誤差11j之距離而至P1。原本，光學系統係構成使雷射光12聚焦於位置P0與中心值之表面高度11g所相交之點PZ，但第4A圖中，則到達P1而散焦。即，Z軸方向上亦僅偏移高度修正值11h。
另，進行雷射加工係在表面11a之位置P0上，故如第4B圖所示，必須藉光學系統將雷射光12之照射位置自位置P1改為位置P0以消除精度誤差11j之位置偏差，且加以導引以於位置P0上聚焦。為此，本第1實施形態之雷射加工裝置10將對被加工物11之表面11a修正fθ透鏡13b之Z軸方向之位置。其次，基於被加工物11之雷射加工位置之平度資料與修正後之fθ透鏡13b之Z軸方向之位置，雷射加工裝置10將藉電掃描器23、24修正因與Z軸方向之預定距離之偏差所造成之X軸方向之偏差及Y軸方向之偏差，以加工被加工物11。即，如第4B圖所示，為相對表面11a而修正fθ透鏡13b之Z軸方向之位置，加工頭部13將沿箭號13c而朝Z軸方向之下部僅移動高度修正值11h。如此，雷射光12即可對表面11a自第4A圖之位置P1改變照射位置至位置P2而聚焦。然而，修正Z軸方向之偏差後，包含X軸及Y軸之平面中，位置P2一如第4B圖所示而自位置P0僅偏移距離11m，故使電掃描 器23、24略微朝旋轉方向動作，即可修正上述X軸方向之偏差及Y軸方向之偏差。藉此，雷射光12即可在表面11a上如虛線所示而以位置P0作為照射位置，並於該位置P0上聚焦。
依據上述構造，即便諸如被加工物11之進行孔加工之印刷電路基板之板厚不均一，或加工台之XY載台15之表面15s之高度並非一定，亦可提昇孔加工之加工精度，而進行基板之表面11a之均一之孔加工。
另，如第5圖所示，配置於加工頭部13之高度測定部25亦可構成包含複數之接觸式感測器25c，並使複數之接觸式感測器25c接觸被加工物11之表面11a，而測定表面高度11g。
依據上述構造，即可在適當位置上抽樣測定表面高度11g，進而連續進行均一且高精度之被加工物11之表面11a之孔加工。
第6A、6B圖係例示本發明第1實施形態之雷射加工裝置10之高度測定部25對被加工物11之表面高度11g之測定者。第6A圖係顯示沿行表面之2維方向之表面高度11g之分布者，第6B圖係將測定點之高度作成直方圖而顯示表面高度11g之分布者。
如第6A、6B圖所示，被加工物11在此係使用縱長270mm(X軸方向)、橫長450m(Y軸方向)之印刷電路基板作為一例。被加工物11之表面高度11g之分布則包含上述印刷電路基板之厚度之偏差。如第6A圖所示，表面高度11g之最大值為3039μm，最小值為3007μm，平均值為3028μm，中 值為3030μm，分布之分散為32μm。且，印刷電路基板之各部位之表面高度11g之分布則顯示為第6B圖所示之直方圖。
舉例言之，可設定縱長30m、橫長30mm之掃瞄區域11b，並將包圍該掃瞄區域11b之4點之高度設為諸如朝順時針為3030μm、3026μm、3028μm、3029μm。於該掃瞄區域11b內進行雷射加工時，各部位之表面高度11g之值亦進行諸如平面近似或曲面近似而求出。上述求出之表面高度11g之值與印刷電路基板之厚度規格之中心值之差，則藉第4圖所示之上述之雷射加工裝置10之加工頭部13加以修正以進行雷射加工。
以下，說明本發明第1實施形態之雷射加工裝置10之全體動作。第7圖係顯示本發明第1實施形態之雷射加工裝置10之概略構造之功能區圖，第8圖係顯示第7圖之雷射加工裝置10之光學位置決定部27之加工座標修正量算出部30之具體動作之流程圖。
如第7圖所示，雷射加工裝置10構成包含設有電源等之輸入部31、負責大部分電氣動作之控制部17、負責光學動作之加工頭部13，而可藉雷射光12對被加工物11之表面11a進行加工。
以下，說明雷射加工裝置10之各部之功能及動作。
控制部17構成包含主控制部20、雷射控制部32、電氣控制部33、可控制XY載台15等之加工台控制部34、Z軸滑動控制部35、高度檢測部36。而，主控制部20則構成包含順序控制部37、加工座標記憶部38、聚光透鏡焦點高度記 憶部39、光學位置決定部27。其中，光學位置決定部27包含加工座標修正量算出部30。
順序控制部37可解析記憶有自輸入部31輸入之孔加工之位置資訊之程式、加工條件等資料，並視需要而將孔加工之位置資訊中之座標資訊記憶於加工座標記憶部38。其次，順序控制部37可分別對雷射控制部32、電氣控制部33、加工台控制部34、Z軸滑動控制部35及高度檢測部36輸出動作指令，並自其等取得動作資訊。
雷射控制部32一旦自主控制部20輸入雷射輸出指令，即對雷射振盪器16或包含雷射光源26之雷射振盪部40輸出雷射輸出指令訊號。如此，雷射振盪部40即依循雷射輸出指令訊號而依預定波長對XY載台15上之被加工物11照射預定輸出之雷射光12，諸如波長355nm、輸出10W之UV雷射。其結果，即可對被加工物11上之表面11a之加工點22藉雷射光12進行加工。另，雷射控制部32則可朝主控制部20輸出雷射振盪部40之動作資訊等。
加工台控制部34一旦自主控制部20輸入指令速度等控制參數及XY載台動作指令，則相對加工頭部13之位置而進行位置控制，並朝XY載台15輸出馬達驅動指令訊號。又，加工台控制部34並將朝主控制部20輸出馬達之位置資訊等。XY載台15一旦自加工台控制部34輸入馬達驅動指令訊號，即依循馬達驅動指令訊號而驅動馬達，並朝加工台控制部34輸出馬達之位置檢測訊號。
電氣控制部33一旦自主控制部20輸入指令速度等控制 參數及電氣動作指令，即進行位置控制，並朝加工頭部13之電掃描器部41輸出電氣驅動指令訊號，且朝主控制部20輸出電掃描器部41之位置資訊等。電掃描器部41一旦自電氣控制部33輸入驅動指令訊號，則依循驅動指令訊號而驅動馬達，並朝電氣控制部33輸出馬達之位置檢測訊號。
高度測定部25一旦自高度檢測部36輸入檢測訊號，則基於光學式感測器等複數之感測器或複數之接觸式感測器等所測得之表面高度之資料，而算出表面高度之分布及平度資料，並朝高度檢測部36加以輸出。又，高度測定部25可藉諸如於透鏡上貼附有刻度之相機(未圖示)等而拍攝加工頭部13之側面，並朝高度檢測部36輸出其拍攝圖像。
Z軸滑動控制部35則基於來自高度檢測部36之檢測訊號或聚光透鏡焦點高度記憶部39中記憶之聚光透鏡焦點高度資料等，而依循主控制部20所輸出之Z軸滑動驅動指令，使加工頭部13朝高度方向即Z軸方向43移動。同時，Z軸滑動控制部35將取得加工頭部13之移動資訊並朝主控制部20加以輸出。
光學位置決定部27之主要部分之加工座標修正量算出部30一如第8圖所示，構成包含加工掃瞄區域高度算出部44、Z軸滑動位置算出部45、加工座標高度誤差算出部46、修正量算出部47、聚光透鏡特性記憶部48及位置指令部49。其中，自加工座標記憶部38所記憶之諸如被加工物11之表面11a之全座標資料中，就本第1實施形態之加工頭部13等之功能設定最佳之掃瞄區域11b之大小，並對應上述設 定條件而藉掃瞄區域分割部50將表面11a分割成複數之掃瞄區域11b。
以下，說明本發明第1實施形態之雷射加工方法。第9圖係顯示本發明第1實施形態之雷射加工方法之流程圖。
本第1實施形態之雷射加工方法係使用第1、7及8圖所示之雷射加工裝置10而加工被加工物11之雷射加工方法。本第1實施形態之雷射加工方法一如第9圖所示，包含分割步驟S10、移動步驟S11、平度資料算出步驟S12、記憶步驟S13、修正步驟S14、加工步驟S15。其中，分割步驟S10係將XY載台15上所保持之被加工物11之表面11a如第2圖所示而分割成複數之掃瞄區域11b之步驟。移動步驟S11係藉XY載台15而將受加工之掃瞄區域11b移動至加工頭部13之下部之步驟。加工頭部13僅可朝Z軸方向移動，故使XY載台15朝X軸方向、Y軸方向移動，即可移動XY載台15上載置之被加工物11，而使相應之掃瞄區域11b朝加工頭部13之下部移動而加以配置。平度資料算出步驟S12係藉高度測定部25測定受加工之掃瞄區域11b之平度，並算出平度資料之步驟。記憶步驟S13係將平度資料與掃瞄區域11b個別之位置之位置座標對照而加以記憶於加工座標記憶部38中之步驟。修正步驟S14係基於平度資料與位置座標而如第4圖所示，相對於進行加工之被加工物11之表面11a而藉加工頭部13之fθ透鏡(未圖示)修正Z軸方向之偏差，並藉加工頭部13之電掃描器(未圖示)修正Z軸方向之修正所造成之X軸方向之偏差及Y軸方向之偏差之步驟。加工步驟S15係在一定高 度下對被加工物11之包含掃瞄區域11b之表面11a進行雷射加工之步驟。
本第1實施形態之雷射加工方法係使用包含可出射雷射光12之雷射振盪器(未圖示)、可保持被加工物11之XY載台15、加工頭部13、高度測定部25之諸如第1圖所示之雷射加工裝置10而加工被加工物11之雷射加工方法。其中，加工頭部13設成可朝與被加工物11之加工面垂直之Z軸方向移動，並至少包含fθ透鏡與電掃描器而可控制雷射光12之照射位置。高度測定部25可測定被加工物11之Z軸方向之表面高度11g。其次，本第1實施形態之雷射加工方法係藉高度測定部25而預先測定被加工物11之預定位置之表面高度11g之資料，並依據表面高度11g之資料而至少算出代表電掃描器之掃瞄區域11b內之被加工物11之預定位置之Z軸方向之高度之平度資料(平度資料算出步驟S12)。本雷射加工方法可基於上述平度資料，而對被加工物11之表面11a修正fθ透鏡之Z軸方向之位置，並基於被加工物11之雷射加工位置之平度資料與修正後之fθ透鏡之Z軸方向之位置，而藉電掃描器修正因與Z軸方向之預定距離之偏差所造成之X軸方向之偏差及Y軸方向之偏差，以加工被加工物11。
依據上述方法，即便被加工物11之諸如進行孔加工之印刷電路基板之板厚不均一，或XY載台15等加工台之表面高度11g並非一定，亦可使雷射光12對被加工物11之表面11a以高精度成像為所需之光束形狀，並抑制加工位置之偏移。藉此，而可提昇孔加工之加工精度，而連續進行均一 之被加工物11之表面11a之孔加工。
又，如第8及9圖所示，本第1實施形態之雷射加工方法中，修正步驟S14亦可包含滑動位置算出步驟S16、加工座標高度誤差算出步驟S17、修正量算出步驟S18、位置指令步驟S19。其中，滑動位置算出步驟S16係為使加工頭部13進行滑動而算出Z軸上之位置之步驟。加工座標高度誤差算出步驟S17係基於平度資料而算出Z軸方向之誤差之步驟。修正量算出步驟S18係算出藉fθ透鏡而修正Z軸方向之偏差後所造成之X軸方向之偏差量及Y軸方向之偏差量之步驟。位置指令步驟S19係基於X軸方向之偏差量及Y軸方向之偏差量，而指示藉電掃描器而移動之雷射光12之光束腰之位置座標之步驟。
依據上述方法，可提昇加工精度與加工速度，並於被加工物11之表面11a上進行更均一之孔加工。
又，高度測定部25亦可設成附屬於加工頭部13，並藉高度測定部25而測定掃瞄區域11b及包圍掃瞄區域11b之領域中至少預定位置之3個測定點之表面高度11g，再由測定點之位置與表面高度11g算出掃瞄區域11b全體之表面高度11g之分布，而算出平度資料。
依據上述方法，即可於適當位置上抽樣測定表面高度11g，進而連續進行均一且高精度之被加工物11之表面11a之孔加工。
又，高度測定部25亦可設成附屬於加工頭部13，並藉高度測定部25而測定包圍掃瞄區域11b之四邊形之4點之頂 點位置之表面高度11g，而由測定點之位置與表面高度11g算出掃瞄區域11b全體之表面高度11g之分布，並算出平度資料。
依據上述方法，即可在適當位置上抽樣測定表面高度11g，進而連續進行均一且高精度之被加工物11之表面11a之孔加工。
又，高度測定部25對表面高度11g之資料之測定亦可在藉XY載台15而定位於被加工物11之受加工之掃瞄區域11b後，且在開始掃瞄區域11b之加工前進行。
依據上述方法，即可預先以高精度進行表面高度11g之測定，進而連續進行均一且高精度之被加工物11之表面11a之孔加工。
又，雷射加工裝置10亦可進而包含可照射低輸出之雷射光12之雷射光源，高度測定部25則包含複數感測器，以複數感測器受光對被加工物11之表面11a照射之低輸出之雷射光12，即可測定表面高度11g。
依據上述方法，即可在較廣範圍內測定被加工物11之表面11a，並基於其資料而連續進行均一且高精度之被加工物11之表面11a之孔加工。
又，高度測定部25亦可包含複數之接觸式感測器，並使複數之接觸式感測器接觸被加工物11之表面11a，而測定表面高度11g。
依據上述方法，即可在適當位置上抽樣測定表面高度11g，進而連續進行均一且高精度之被加工物11之表面11a 之孔加工。
又，高度測定部25亦可包含複數之雷射光源與複數之受光感測器，並以複數之受光感測器受光對被加工物11照射之雷射光源所出射之雷射光12，而測定表面高度11g。
依據上述方法，即可在適當位置上抽樣測定表面高度11g，進而連續進行均一且高精度之被加工物11之表面11a之孔加工。
以下，說明本第1實施形態之另一雷射加工裝置70。第10圖係本發明第1實施形態之另一雷射加工裝置70之要部之立體圖。第10圖之雷射加工裝置70與第1圖之雷射加工裝置10不同，加工頭部71包含2個加工頭72、73。雷射加工裝置70之除加工頭部71以外之部分則係與第1圖之雷射加工裝置10相同之構造。
如第10圖所示，雷射加工裝置70之加工頭部包含可加工第1加工區74之第1加工頭72與可加工第2加工區75之第2加工頭73。第1加工頭72與第2加工區75已一體化作為加工頭部71，並可藉Z軸移動機構77而朝上下方向移動。因此，加工頭部71可朝對XY載台15之表面15s垂直之箭號15z之方向即Z軸方向移動自如。
以下，考量第1加工區74與第2加工區75分別藉第1加工頭72及第2加工頭73而同時進行加工之情形。此時，加工頭部71將基於第1加工區74之平度資料而藉Z軸移動機構77朝Z軸方向移動，以將第1加工頭72配置於可加工第1加工區74之最佳高度。如此，第1加工頭72即可藉實線所示之雷射光 12而以高精度加工第1加工區74。其次，第2加工頭73則構成可藉配置於上部之電掃描器76而調整虛線所示之雷射光12之照射位置以加工第2加工區75。如此，第2加工頭73即可藉虛線所示之雷射光12而以高精度加工第2加工區75。另，對次一加工區域進行加工時，加工頭部71將不朝X軸方向及Y軸方向移動，XY載台15之X載台15x及Y載台15y將分別朝X軸方向及Y方向移動，而使次一加工區域位在加工頭部71之下部。X載台15x將藉驅動部15a而朝X軸方向受驅動，Y載台15y則藉驅動部15b而朝Y軸方向受驅動，故XY載台15上之載置台14上所配置之被加工物11將移動而使其表面11a之加工區域位在加工頭部71之下部
本第1實施形態之雷射加工裝置70中，加工頭部71包含可加工第1加工區74之第1加工頭72與可加工第2加工區75之第2加工頭73。該加工頭部71係基於第1加工區74之平度資料而朝Z軸方向移動，以使第1加工頭72配置於可加工第1加工區74之最佳之Z軸方向之位置上。雷射加工裝置70並基於Z軸方向之位置而藉電掃描器76修正因與Z軸方向之預定距離之偏差所造成之X軸方向之偏差及Y軸方向之偏差，以同時加工被加工物11之第1加工區74與第2加工區75。
依據上述構造，即可在更短時間內有效率地連續進行均一之被加工物11之表面11a之孔加工。
另，加工頭部71包含複數之加工頭時，必須決定移至Z軸上之某個位置以進行雷射加工。舉例言之，如下所述，亦可構成基於藉複數之加工頭而加工之複數加工區域之平 度資料之平均值及中值，而決定加工頭部71之位置。
如第6A圖所示，進行雷射加工之前，將預先算出包含掃瞄區域11b之加工區74、75之高度之分布，並基於先進行雷射加工之加工區域之高度之分布之平均值而藉Z軸移動機構77使加工頭部71在Z軸上朝上下方向移動。舉例言之，可在第6A圖之情形之高度分布之資料中，基於平均值3028μm而使加工頭部71移動，並進行雷射加工。同樣地，亦可在諸如第6A圖之情形之高度分布之資料中，基於中值3030μm而使加工頭部71移動以進行雷射加工。
即，加工頭部71包含可加工各加工區域之複數加工頭，加工頭部71並基於複數加工區域之平度資料之平均值而朝Z軸方向移動以配置於最佳之Z軸方向之位置上。其次，雷射加工裝置70亦可構成基於Z軸方向之位置而藉電掃描器76修正因與Z軸方向之預定距離之偏差所造成之X軸方向之偏差及Y軸方向之偏差，以同時加工被加工物11之複數加工區域
依據上述構造，可迅速使加工頭部71移至開始加工之預定位置，而在更短時間內有效率地連續進行均一之被加工物11之表面11a之孔加工。
又，加工頭部71包含可加工各加工區域之複數加工頭，加工頭部71並可基於複數加工區域之平度資料之中值而朝Z軸方向移動以配置於最佳之Z軸方向之位置上。其次，亦可構成基於Z軸方向之位置而藉電掃描器76修正因與Z軸方向之預定距離之偏差所造成之X軸方向之偏差及Y軸 方向之偏差，以同時加工被加工物11之複數加工區域。
依據上述構造，可迅速使加工頭部71移至開始加工之預定位置，而在更短時間內有效率地連續進行均一之被加工物11之表面11a之孔加工。
又，使用上述構造之雷射加工裝置70而加工被加工物11之雷射加工方法中，加工頭部71係基於第1加工區74之平度資料而朝Z軸方向移動以使第1加工頭72配置於可加工第1加工區74之最佳之Z軸方向之位置上。在此，加工頭部71包含可加工第1加工區74之第1加工頭72與可加工第2加工區75之第2加工頭73。其次，本第1實施形態之雷射加工方法亦可構成基於Z軸方向之位置而藉電掃描器76修正因與Z軸方向之預定距離之偏差所造成之X軸方向之偏差及Y軸方向之偏差，以同時加工被加工物11之第1加工區74與第2加工區75。
依據上述方法，即可在更短時間內有效率地連續進行均一之被加工物11之表面11a之孔加工。
又，加工頭部71包含可加工各加工區域之複數加工頭，加工頭部71並基於複數加工區域之平度資料之平均值而朝Z軸方向移動以配置於最佳之Z軸方向之位置上。其次，亦可構成基於Z軸方向之位置而藉電掃描器76修正因與Z軸方向之預定距離之偏差所造成之X軸方向之偏差及Y軸方向之偏差，以同時加工被加工物11之複數加工區域。
依據上述方法，可迅速使加工頭部71移至開始加工之預定位置，而在更短時間內有效率地連續進行均一之被加 工物11之表面11a之孔加工。
又，加工頭部71包含可加工各加工區域之複數加工頭，加工頭部71並基於複數加工區域之平度資料之中值而朝Z軸方向移動以配置於最佳之Z軸方向之位置上。其次，亦可構成基於Z軸方向之位置而藉電掃描器76修正因與Z軸方向之預定距離之偏差所造成之X軸方向之偏差及Y軸方向之偏差，以同時加工被加工物11之複數加工區域。
依據上述方法，可迅速使加工頭部71移至開始加工之預定位置，而在更短時間內有效率地連續進行均一之被加工物11之表面11a之孔加工。
(第2實施形態)
第11圖係顯示本發明第2實施形態之雷射加工裝置80之要部之立體圖。第12圖係顯示本第2實施形態之雷射加工裝置80所使用之2維雷射位移感測器82之一例之模式圖，第13圖係顯示上述2維雷射位移感測器82之動作之立體圖。
第11圖所示之雷射加工裝置80未就高度測定部81使用受光感測器等而使用2維雷射位移感測器82，而與第1圖之雷射加工裝置10不同。即，本第2實施形態之雷射加工裝置80包含可出射雷射光12之雷射振盪器16、可保持被加工物11之XY載台15、加工頭部83、高度測定部81。其中，加工頭部83設成可朝對被加工物11之加工面11k垂直之沿行箭號15z之Z軸方向移動，並至少包含fθ透鏡13b與電掃描器84而可控制雷射光12之照射位置。高度測定部81可測定被加工物11之Z軸方向之表面高度11g。高度測定部81包含2維雷 射位移感測器82，在加工頭部83加工被加工物11之表面11a之相應之掃瞄區域11b前，可測定包圍掃瞄區域11b之四邊形之至少2邊之表面高度11g之分布，並由測得之各邊之位置與表面高度11g之分布算出掃瞄區域11b全體之表面高度11g之分布，而算出平度資料。其次，本第2實施形態之雷射加工裝置80可藉高度測定部81而預先測定被加工物11之預定位置之表面高度11g之資料，再依據表面高度11g之資料而至少算出代表電掃描器84之掃瞄區域11b內之被加工物11之預定位置之Z軸方向之高度之平度資料。其次，本第1實施形態之雷射加工裝置80可基於平度資料而對被加工物11之表面11a修正fθ透鏡13b之Z軸方向之位置。然後，本第2實施形態之雷射加工裝置80並構成可基於被加工物11之雷射加工位置之平度資料與修正後之fθ透鏡13b之Z軸方向之位置，而藉電掃描器84修正與Z軸方向之預定距離之偏差所造成之X軸方向之偏差及Y軸方向之偏差，以加工被加工物11。
依據上述構造，即可正確且詳細地測定包圍掃瞄區域11b之表面高度11g，進而連續進行均一且高精度之被加工物11之表面11a之孔加工。又，即便進行孔加工之被加工物11諸如印刷電路基板之板厚不均一，載置台14之板厚不均一，或者XY載台15之表面15s之高度並非一定，亦可提昇孔加工之加工精度，而進行均一之基板之表面11a之孔加工。
又，2維雷射位移感測器82之照射寬度亦可構成至少包 含掃瞄區域11b之寬度而進行照射。藉以上構造，即可正確且詳細地測定掃瞄區域11b全體之表面高度11g，進而連續進行均一且高精度之被加工物11之表面11a之孔加工。
又，亦可構成在加工頭部83對被加工物11之表面11a進行加工時，若對受加工之表面11a或掃瞄區域11b進行Z軸方向之偏差之修正，則基於平度資料之中值而修正fθ透鏡13b之位置。
依據上述構造，即可使加工頭部83迅速移至加工位置，而減少光學系統對加工之表面各位置之調整，並以高精度對被加工物11之表面11a進行孔加工。
又，亦可構成在加工頭部83對被加工物11之表面11a進行加工時，若對受加工之表面11a或掃瞄區域11b進行Z軸方向之偏差之修正，則基於平度資料之平均值而修正fθ透鏡13b之位置。
依據上述構造，可使加工頭部83迅速移至加工位置，而減少光學系統對加工之表面各位置之調整，並以高精度對被加工物11之表面11a進行孔加工。
以下，說明可瞬時有效率地測定被加工物11之表面11a之高度之2維雷射位移感測器82。第12圖係顯示2維雷射位移感測器82之內部構造之一例者。如第12圖所示，2維雷射位移感測器82可藉包含圓柱透鏡等之投射光透鏡82c擴散自雷射光源之半導體雷射82b照射之雷射光82a，再朝測定對象物82d加以照射。2維雷射位移感測器82並可於以受光透鏡82f聚光其反射光82e後，藉光位置檢測元件(以下稱為 「PSD」)82g加以檢測。藉上述PSD82g檢測反射光82e所得之位置，則可檢測測定對象物82d自基準位置位移之距離。又，半導體雷射82b係藉驅動電路82j而受電氣驅動，PSD82g所測得之位置檢測訊號在訊號放大電路82k中經訊號處理後，則經電路82h而送至可算出高度測定部81之高度之分布之資料解析部(未圖示)。
第13圖係顯示自2維雷射位移感測器82之半導體雷射82b照射之照射寬度82m之雷射光82a照射測定對象物82d，而由PSD82g測得反射光82e之狀態者。測定對象物82d之箭號82n方向之高度亦同時受測，與箭號82n垂直之箭號82p之方向之測定對象物82d之高度則藉時間上朝箭號82p之方向掃瞄雷射光82a而進行測定。
使用上述之2維雷射位移感測器82而使2維雷射位移感測器82之照射寬度82m對應包含掃瞄區域11b之第2加工區75，並藉對應加工製程之XY載台15之動作而進行掃瞄。
依據上述構造，加工頭部83將不朝X軸方向及Y軸方向移動，而僅朝Z軸方向移動，故在沿行被加工物11之表面11a之方向上將不發生搖晃，而可以高精度進行孔加工。
又，使用上述構造之雷射加工裝置80而加工被加工物11之雷射加工方法之本第2實施形態之雷射加工方法中，使高度測定部包含2維雷射位移感測器82。其次，在加工頭部83對被加工物11之表面11a之相應之掃瞄區域11b進行加工前，可測定包圍掃瞄區域11b之四邊形之至少2邊之表面高度11g之分布。其次，本第2實施形態之雷射加工方法亦可 由已測得之各邊之位置與表面高度11g之分布算出掃瞄區域11b全體之表面高度11g之分布，而算出平度資料。
依據上述方法，即可正確且詳細地測定包圍掃瞄區域11b之表面高度11g，進而連續進行均一且高精度之被加工物11之表面11a之孔加工。
又，2維雷射位移感測器82之照射寬度亦可至少包含掃瞄區域11b之寬度而進行照射。
依據上述方法，可正確且詳細地測定掃瞄區域11b全體之表面高度11g，進而連續進行均一且高精度之被加工物11之表面11a之孔加工。
又，亦可在加工頭部13對被加工物11之表面11a進行加工時，若對受加工之表面11a或掃瞄區域11b進行Z軸方向之偏差之修正，則基於平度資料之中值而修正fθ透鏡13b之位置。
依據上述方法，即可迅速將加工頭部13移至加工位置，而減少光學系統對受加工之表面11a之各位置之調整，並以高精度進行被加工物11之表面11a之孔加工。
又，亦可在加工頭部13對被加工物11之表面11a進行加工時，若對受加工之表面11a或掃瞄區域11b進行Z軸方向之偏差之修正，則基於平度資料之平均值而修正fθ透鏡13b之位置。
依據上述方法，可迅速將加工頭部13移至加工位置，而減少光學系統對受加工之表面11a之各位置之調整，並以高精度進行被加工物11之表面11a之孔加工。
(第3實施形態)
第14圖係顯示本發明第3實施形態之雷射加工裝置90之要部之立體圖。本第3實施形態之雷射加工裝置90於加工頭部91之外部配置有包含2維雷射位移感測器82之平度測定部200，而對加工區域進行加工，同時藉2維雷射位移感測器82掃瞄次一受加工之加工區域，僅此與第1圖之雷射加工裝置10不同。
即，本第3實施形態之雷射加工裝置90與第1圖之雷射加工裝置10相同，包含可出射雷射光12之雷射振盪器16、可保持被加工物11之XY載台15、加工頭部91、平度測定部200。其中，加工頭部91設成可朝與被加工物11之加工面垂直之Z軸方向移動，並至少包含fθ透鏡13b與電掃描器92而可控制雷射光12之照射位置。平度測定部200包含2維雷射位移感測器82，而可測定被加工物11之Z軸方向之表面高度11g之分布之平度資料。其次，在加工頭部91對被加工物11之表面11a之相應之掃瞄區域11b進行加工前，可藉2維雷射位移感測器82掃瞄掃瞄區域11b而測定掃瞄區域11b之平度資料，並基於平度資料而對被加工物11之表面11a修正前述fθ透鏡13b之Z軸方向之位置。然後，本第3實施形態之雷射加工裝置90在加工頭部91對被加工物11之表面11a之相應之掃瞄區域11b進行加工前，可藉2維雷射位移感測器82掃瞄掃瞄區域11b而測定掃瞄區域11b之平度資料。接著，雷射加工裝置90將基於平度資料而對被加工物11之表面11a修正fθ透鏡13b之Z軸方向之位置。基於被加工物11之雷射 加工位置之平度資料與修正後之fθ透鏡13b之Z軸方向之位置，雷射加工裝置90可藉電掃描器92修正因與Z軸方向之預定距離之偏差所造成之X軸方向之偏差及Y軸方向之偏差，以加工被加工物11。
依據上述構造，即便進行孔加工之印刷電路基板之板厚不均一，載置台14之板厚不均一，或XY載台15之表面高度並非一定，亦可使雷射光12對被加工物11之表面11a以高精度成像為所需之光束形狀，並抑制加工位置之偏移。藉此，可提昇孔加工之加工精度，而連續進行均一之被加工物11之表面11a之孔加工。又，可正確且詳細地測定掃瞄區域11b全體之表面高度11g，故可進而連續進行均一且高精度之被加工物11之表面11a之孔加工。
又，平度測定部200亦可設成附屬於加工頭部91，依據上述構造，平度測定部200與加工頭部91乃鄰接而配置，故可有效率地測定掃瞄區域11b全體之表面高度11g。
又，2維雷射位移感測器82之照射寬度82m亦可至少包含掃瞄區域11b之寬度而進行照射。依據上述構造，可正確且詳細地測定掃瞄區域11b全體之表面高度11g，進而連續進行均一且高精度之被加工物11之表面11a之孔加工。
又，加工頭部91對受雷射加工之掃瞄區域11b進行加工時，2維雷射位移感測器82亦可預先掃瞄次一受雷射加工之掃瞄區域11b而取得平度資料。依據上述構造，即可取得受加工之掃瞄區域11b之平度資料，同時連續進行均一且高精度之被加工物11之表面11a之孔加工。
又，朝加工頭部91將接著進行雷射加工之掃瞄區域11b移動XY載台15之期間內，2維雷射位移感測器82亦可預先掃瞄將接著進行雷射加工之掃瞄區域11b而取得平度資料。依據上述構造，即可有效率地取得平度資料，而不致增加雷射加工所耗費之全部時間。
又，在被加工物載置於XY載台15上而進行雷射加工之前，亦可驅動XY載台15而預先取得被加工物之應加工區域全體之平度資料。依據上述構造，可預先取得被加工物11之平度資料之全部，故可一次連續有效率地進行被加工物11之表面11a全體之加工。
第15A、15B圖係本發明第3實施形態之雷射加工裝置90之加工頭部91附近之側面圖，第15A圖係顯示藉平度測定部200測定被加工物11之表面11a之平度資料之側面圖，第15B圖係顯示平度測定部200容置於容置部201中，而藉雷射光12對被加工物11之表面11a進行雷射加工者。
如第15A圖所示，在被加工物11之表面11a之受雷射加工之掃瞄區域11b進行雷射加工前，將平度測定部200配置於fθ透鏡13b之正下方，而取得表面高度11g之平度資料。其次，取得平度資料後，即如第15B圖所示，將平度測定部200容置於加工頭部91之容置部201中，然後藉雷射光12對被加工物11之表面11a進行雷射加工。
即，平度測定部200設成可出入於加工頭部91與被加工物11之間，在藉XY載台15而定位於受雷射加工之掃瞄區域11b後，且在開始掃瞄區域11b之加工之前，2維雷射位移感 測器82將預先掃瞄掃瞄區域11b而取得平度資料。
依據上述構造，可測定雷射加工前之表面高度11g之資料而取得平度資料，故可基於已以更高精度修正後之fθ透鏡13b之Z軸方向之位置，而藉電掃描器84修正因與Z軸方向之預定距離之偏差所造成之X軸方向及Y軸方向之偏差。藉此，即可有效率地取得平度資料而不致增加雷射加工所耗費之全部時間。並且，即便進行孔加工之印刷電路基板之板厚不均一、載置台14之板厚不均一，或XY載台15之表面高度並非一定，亦可使雷射光12對被加工物11之表面11a以高精度成像為所需之光束形狀，並抑制加工位置之偏移。藉此，即可提昇孔加工之加工精度，而連續進行均一之被加工物11之表面11a之孔加工。
又，使用上述構造之雷射加工裝置90而加工被加工物11之本第3實施形態之雷射加工方法中，在加工頭部91加工被加工物11之表面11a之相應之掃瞄區域11b前，可藉2維雷射位移感測器82掃瞄掃瞄區域11b而測定掃瞄區域11b之平度資料。其次，本第3實施形態之雷射加工方法將基於平度資料而對被加工物11之表面11a修正前述fθ透鏡13b之Z軸方向之位置。接著，本第3實施形態之雷射加工方法在加工頭部91加工被加工物11之表面11a之相應之掃瞄區域11b前，可藉2維雷射位移感測器82掃瞄掃瞄區域11b而測定掃瞄區域11b之平度資料。其次，雷射加工方法將基於平度資料而對被加工物11之表面11a修正fθ透鏡13b之Z軸方向之位置。基於被加工物11之雷射加工位置之平度資料與修正 後之fθ透鏡13b之Z軸方向之位置，雷射加工裝置90可藉電掃描器92修正因與Z軸方向之預定距離之偏差所造成之X軸方向之偏差及Y軸方向之偏差，以加工被加工物11。
依據上述方法，即便進行孔加工之印刷電路基板之板厚不均一，載置台14之板厚不均一，或XY載台15之表面高度並非一定，亦可使雷射光12對被加工物11之表面11a以高精度成像為所需之光束形狀，並抑制加工位置之偏差。藉此，即可提昇孔加工之加工精度，而連續進行均一之被加工物11之表面11a之孔加工。又，由於可正確且詳細地測定掃瞄區域11b全體之表面高度11g，故可進而連續進行均一且高精度之被加工物11之表面11a之孔加工。
又，平度測定部200亦可設成附屬於加工頭部91。依據上述方法，平度測定部200與加工頭部91係鄰接而配置，故可有效率地測定掃瞄區域11b全體之表面高度11g。
又，2維雷射位移感測器82之照射寬度82m亦可至少包含掃瞄區域11b之寬度而進行照射。依據上述方法，可正確且詳細地測定掃瞄區域11b全體之表面高度11g，進而可連續進行均一且高精度之被加工物11之表面11a之孔加工。
又，加工頭部91對受雷射加工之掃瞄區域11b進行加工時，2維雷射位移感測器82亦可預先掃瞄將接著受雷射加工之掃瞄區域11b而取得平度資料。依據上述方法，即可取得受加工之掃瞄區域11b之平度資料，並連續進行均一且高精度之被加工物11之表面11a之孔加工。
又，朝加工頭部91將接著進行雷射加工之掃瞄區域11b 移動XY載台15之期間內，2維雷射位移感測器82亦可預先掃瞄將接著進行雷射加工之掃瞄區域11b而取得平度資料。依據上述方法，即可有效率地取得平度資料，而不致增加雷射加工所耗費之全部時間。
又，在被加工物載置於XY載台15上而進行雷射加工前，亦可驅動XY載台15，並預先取得被加工物之應加工區域全體之平度資料。依據上述方法，即可預先取得被加工物11之平度資料之全部，故可一次連續有效率地進行被加工物11之表面11a全體之加工。
又，平度測定部200係設成可出入於加工頭部91與被加工物11之間，並在藉XY載台15而定位於受雷射加工之掃瞄區域11b後，且在開始掃瞄區域11b之加工之前，藉2維雷射位移感測器82預先掃瞄掃瞄區域11b而取得平度資料。
依據上述方法，即可測定雷射加工前之表面高度11g之資料而取得平度資料，故可基於已以高精度修正後之fθ透鏡13b之Z軸方向之位置，而藉電掃描器84修正因與Z軸方向之預定距離之偏差所造成之X軸方向之偏差及Y軸方向之偏差。藉此，即可有效率地取得平度資料，而不致增加雷射加工所耗費之全部時間。同時，即便進行孔加工之印刷電路基板之板厚不均一，載置台14之板厚不均一，或XY載台15之表面高度並非一定，亦可使雷射光12對被加工物11之表面11a以高精度成像為所需之光束形狀，並抑制加工位置之偏差。藉此，即可提昇孔加工之加工精度，而連續進行均一之被加工物11之表面11a之孔加工。
(第4實施形態)
第16圖係顯示本發明第4實施形態之雷射加工裝置95之要部之立體圖。本第4實施形態之雷射加工裝置95與第11圖之雷射加工裝置80之不同僅在於2維雷射位移感測器82並非與加工頭部83形成一體，而與加工頭部83分離另設於支持部96上。
即，本第4實施形態之雷射加工裝置95與第1圖之雷射加工裝置10相同，包含可出射雷射光12之雷射振盪器16、可保持被加工物11之XY載台15、加工頭部91、高度測定部94。其中，加工頭部91設成可朝與被加工物11之加工面垂直之Z軸方向移動，並至少包含fθ透鏡13b與電掃描器84而可控制雷射光12之照射位置。高度測定部94包含2維雷射位移感測器82，而可測定被加工物11之Z軸方向之表面高度11g。其次，高度測定部94並配置成於用於裝載被加工物11之裝載台97與XY載台15之間設有測定台99。而且，高度測定部94在被加工物11載置於XY載台15之前，可預先測定被加工物11之應加工區域全體之表面高度11g之分布，並基於表面高度11g之分布之資料，而算出代表加工時之被加工物11之Z軸方向之高度之平度資料。本第4實施形態之雷射加工裝置95可基於上述平度資料而對被加工物11之表面11a修正fθ透鏡13b之Z軸方向之位置。其次，雷射加工裝置95並構成可基於被加工物11之雷射加工位置之平度資料與修正後之fθ透鏡13b之Z軸方向之位置，而藉電掃描器84修正因與Z軸方向之預定距離之偏差所造成之X軸方向及Y軸方 向之偏差，以加工被加工物11。
依據上述構造，即便進行孔加工之印刷電路基板之板厚不均一，載置台14之板厚不均一，或XY載台15之表面高度並非一定，亦可使雷射光12對被加工物11之表面11a以高精度成像為所需之光束形狀，並抑制加工位置之偏差。藉此，即可提昇孔加工之加工精度，而連續進行均一之被加工物11之表面11a之孔加工。又，由於預先測定被加工物11之應加工區域全體之表面高度11g之分布，故可連續有效率地進行被加工物11之雷射加工。
又，加工頭部83與高度測定部94係分離而配置，故可對應實施之製程內容而選擇使加工頭部83與高度測定部94同時進行動作，或使其等個別進行動作。
第17A、17B圖係顯示雷射加工裝置95為雷射加工製程之前後所利用之裝載台97與卸載台98所夾隔而配置之構造圖，第17A圖係通常構造圖，第17B係於裝載台97與雷射加工裝置95本體之間插設有測定台99之構造圖。
如第17A圖所示，受雷射加工裝置95之加工之被加工物11係為裝載台97所裝載，並藉高度測定部94而測定被加工物11之表面11a之高度分布，然後受雷射加工裝置95之加工。其次，加工後之被加工物11則卸載至卸載台98上。
第17B圖中，裝載台97與雷射加工裝置95本體之間插設有測定台99，測定台99上則配置有高度測定部94。即，高度測定部94包含2維雷射位移感測器(未圖示)而配置成於可裝載被加工物11之裝載台97與雷射加工裝置95之XY載台 (未圖示)之間設有測定台(未圖示)。其次，高度測定部94並構成可在加工被加工物11前，藉2維雷射位移感測器掃瞄被加工物11之表面，並基於算出掃瞄區域全體之高度分布所得之資料而加工被加工物11之表面。
依據上述構造，由於可在進行雷射加工前預先測定被加工物11之表面高度11g，並算出被加工物11之表面高度11g之分布，故可連續有效率地加工複數之被加工物11之表面11a。
又，修正所需之平度資料亦可由測定台99所測得之被加工物11之表面高度11g之分布之資料、預先測定之測定台99本身之表面高度11g之分布之資料、預先測定之XY載台15之表面高度之分布之資料加以算出。即，具體而言，係依以下之步驟使用測定台99而進行表面高度11g之測定。首先，將測定台99表面分割為格狀，並預先測定上述分割成格狀之表面之高度。再將印刷電路基板等被加工物11置於測定台99上。測定與已測定格狀之表面之高度之座標相同之座標之被加工物11之表面高度。測定台99之格狀表面之高度與被加工物11之表面高度之差分則設為各座標上之被加工物11之厚度。其次，將XY載台15表面分割成格狀，並預先測定其表面之高度之分布，即可算出距離XY載台15表面之任意高度等。因此，可由上述之高度資料算出被加工物11之厚度，並加算上述XY載台15之表面高度與被加工物11之厚度而算出距離XY載台15上所配置之被加工物11之表面之任意高度。依據上述構造，可進而提昇孔加工之加 工精度，而連續進行均一之被加工物11之表面11a之孔加工。
又，使用上述構造之雷射加工裝置95而加工被加工物11之本第4實施形態之雷射加工方法中，高度測定部94在被加工物11載置於XY載台15之前，可預先測定被加工物11之應加工區域全體之表面高度11g之分布。其次，高度測定部94並可基於表面高度11g之分布之資料而算出代表加工時之被加工物11之Z軸方向之高度之平度資料。本第4實施形態之雷射加工方法則可基於上述平度資料而對被加工物11之表面11a修正fθ透鏡13b之Z軸方向之位置。接著，雷射加工方法並可基於被加工物11之雷射加工位置之平度資料與修正後之fθ透鏡13b之Z軸方向之位置，而藉電掃描器84修正因與Z軸方向之預定距離之偏差所造成之X軸方向及Y軸方向之偏差，以加工被加工物11。
依據上述方法，即便進行孔加工之印刷電路基板之板厚不均一，載置台14之板厚不均一，或XY載台15之表面高度並非一定，亦可使雷射光12對被加工物11之表面11a以高精度成像為所需之光束形狀，並抑制加工位置之偏差。藉此，即可提昇孔加工之加工精度，而連續進行均一之被加工物11之表面11a之孔加工。又，由於預先測定被加工物11之應加工區域全體之表面高度11g之分布，故可連續有效率地進行被加工物11之雷射加工。
又，修正所需之平度資料亦可由測定台99所測得之被加工物11之表面高度11g之分布之資料、預先測定之測定台 99本身之表面高度11g之分布之資料、預先測定之XY載台15之表面高度之分布之資料加以算出。依據上述方法，即可進而提昇孔加工之加工精度，而連續進行均一之被加工物11之表面11a之孔加工。
產業上之可利用性
依據本發明之雷射加工裝置及雷射加工方法，即便進行孔加工之印刷電路基板等被加工物之板厚不均一，載置台之板厚不均一，或加工台之表面高度並非一定，亦可提昇孔加工之加工精度，而進行基板表面上均一之孔加工。藉此，而可在進行微製程等精密加工時，迅速以高精度進行均一之加工，而有利於提昇產業用之電子材料及零件等之加工效率。
10、70、80、90、95‧‧‧雷射加工裝置
11‧‧‧被加工物
11a、15s‧‧‧表面
11b‧‧‧掃瞄區域
11c‧‧‧領域
11d‧‧‧測定點
11f‧‧‧基準面
11g‧‧‧表面高度
11h‧‧‧高度修正值
11j‧‧‧精度誤差
11k‧‧‧加工面
11m‧‧‧距離
12、12c、12d、82a‧‧‧雷射光
12a、13a、13c、15z、82n、82p、93‧‧‧箭號
12b‧‧‧照射位置
13、71、83、91‧‧‧加工頭部
13b‧‧‧fθ透鏡
14‧‧‧載置台
15‧‧‧XY載台
15a、15b‧‧‧驅動部
15x‧‧‧X載台
15y‧‧‧Y載台
16‧‧‧雷射振盪器
17‧‧‧控制部
17a‧‧‧電路
18‧‧‧反射鏡
19‧‧‧透鏡
20‧‧‧主控制部
21‧‧‧光圈
22‧‧‧加工點
23、24、76、84、92‧‧‧電掃描器
25、42、81、94‧‧‧高度測定部
25a‧‧‧外殼
25c‧‧‧接觸式感測器
26‧‧‧雷射光源
26a‧‧‧發光元件
26b‧‧‧受光元件
27‧‧‧光學位置決定部
30‧‧‧加工座標修正量算出部
31‧‧‧輸入部
32‧‧‧雷射控制部
33‧‧‧電氣控制部
34‧‧‧加工台控制部
35‧‧‧Z軸滑動控制部
36‧‧‧高度檢測部
37‧‧‧順序控制部
38‧‧‧加工座標記憶部
39‧‧‧聚光透鏡焦點高度記憶部
40‧‧‧雷射振盪部
41‧‧‧電掃描器部
43‧‧‧Z軸方向
44‧‧‧加工掃瞄區域高度算出部
45‧‧‧Z軸滑動位置算出部
46‧‧‧加工座標高度誤差算出部
47‧‧‧修正量算出部
48‧‧‧聚光透鏡特性記憶部
49‧‧‧位置指令部
50‧‧‧掃瞄區域分割部
72‧‧‧第1加工頭
73‧‧‧第2加工頭
74‧‧‧第1加工區
75‧‧‧第2加工區
77‧‧‧Z軸移動機構
82‧‧‧2維雷射位移感測器
82b‧‧‧半導體雷射
82c‧‧‧投射光透鏡
82d‧‧‧測定對象物
82e‧‧‧反射光
82f‧‧‧受光透鏡
82g‧‧‧PSD(光位置檢測元件)
82h‧‧‧電路
82j‧‧‧驅動電路
82k‧‧‧訊號放大電路
82m‧‧‧照射寬度
96‧‧‧支持部
97‧‧‧裝載台
98‧‧‧卸載台
99‧‧‧測定台
100‧‧‧雷射加工裝置
101‧‧‧控制裝置
102‧‧‧雷射振盪器
103‧‧‧電氣裝置
104‧‧‧加工台
105‧‧‧板厚檢測裝置
106‧‧‧雷射光
107‧‧‧聚光透鏡
108‧‧‧印刷電路基板
200‧‧‧平度測定部
201‧‧‧容置部
S10~S19‧‧‧流程步驟
第1圖係顯示本發明第1實施形態之雷射加工裝置之概略構造之立體圖。
第2圖係顯示將被加工物之表面分割為複數掃瞄區域之狀態之平面圖。
第3圖係模式地顯示本發明第1實施形態之雷射加工裝置之要部之加工頭部與被加工物附近之立體圖。
第4A圖係例示本發明第1實施形態之雷射加工裝置中，藉加工頭部與電掃描器而改變雷射光之光路徑以進行雷射加工之側面圖。
第4B圖係例示本發明第1實施形態之雷射加工裝置中，藉加工頭部與電掃描器而改變雷射光之光路徑以進行 雷射加工之側面圖。
第5圖係模式地顯示本發明第1實施形態之雷射加工裝置之要部之加工頭部與被加工物附近之立體圖。
第6A圖係例示本發明第1實施形態之雷射加工裝置之高度測定部對被加工物之表面高度之測定者，並顯示沿行表面之2維方向之表面高度分布。
第6B圖係例示本發明第1實施形態之雷射加工裝置之高度測定部對被加工物之表面高度之測定者，並將測定點上之表面高度作成直方圖以顯示表面高度之分布。
第7圖係顯示本發明第1實施形態之雷射加工裝置之概略構造之功能區圖。
第8圖係顯示第4圖之雷射加工裝置之光學位置決定部之加工座標修正量算出部之具體動作之功能區圖。
第9圖係本發明第1實施形態之雷射加工方法之流程圖。
第10圖係本發明第1實施形態之其它雷射加工裝置之要部之立體圖。
第11圖係顯示本發明第2實施形態之雷射加工裝置之要部之立體圖。
第12圖係顯示本發明第2實施形態之雷射加工裝置所使用之2維雷射位移感測器之一例之模式圖。
第13圖係顯示本發明第2實施形態之雷射加工裝置所使用之2維雷射位移感測器之動作之立體圖。
第14圖係顯示本發明第3實施形態之雷射加工裝置之 要部之立體圖。
第15A圖係本發明第3實施形態之雷射加工裝置之加工頭部附近之側面圖，並係顯示平度測定部對被加工物之表面之平度資料之測定之側面圖。
第15B圖係本發明第3實施形態之雷射加工裝置之加工頭部附近之側面圖，並顯示平度測定部容置於容置部中而對被加工物之表面進行雷射加工。
第16圖係顯示本發明第4實施形態之雷射加工裝置之要部之立體圖。
第17A圖係本發明第4實施形態之雷射加工裝置為雷射加工製程之前後所利用之裝載台與卸載台所夾隔而配置之通常構造圖。
第17B圖係本發明第4實施形態之雷射加工裝置為雷射加工製程之前後所利用之裝載台與卸載台所夾隔而配置之構造圖，並係於裝載台與雷射加工裝置本體之間***配置有測定位置之構造圖。
第18圖係習知之雷射加工裝置之概略構造圖。
10‧‧‧雷射加工裝置
11‧‧‧被加工物
11d‧‧‧測定點
11g‧‧‧表面高度
11k‧‧‧加工面
12‧‧‧雷射光
12a‧‧‧箭號
12b‧‧‧照射位置
13‧‧‧加工頭部
13b‧‧‧fθ透鏡
14‧‧‧載置台
15‧‧‧XY載台
15a、15b‧‧‧驅動部
16‧‧‧雷射振盪器
17‧‧‧控制部
17a‧‧‧電路
18‧‧‧反射鏡
19‧‧‧透鏡
21‧‧‧光圈
22‧‧‧加工點
23、24‧‧‧電掃描器
25‧‧‧高度測定部
25a‧‧‧外殼
26‧‧‧雷射光源
26a‧‧‧發光元件
26b‧‧‧受光元件
77‧‧‧Z軸移動機構

Claims (46)

  1. 一種雷射加工裝置，包含有：雷射振盪器，可出射雷射光；XY載台，可保持被加工物；加工頭部，設成可朝與前述被加工物之加工面垂直之Z軸方向移動，至少包含fθ透鏡與電掃描器而可控制前述雷射光之照射位置；及高度測定部，可測定前述被加工物之Z軸方向之表面高度；而可藉前述高度測定部預先測定前述被加工物之預定位置之表面高度之資料，再依據前述表面高度之資料而至少算出平度資料，該平度資料代表電掃描器之掃瞄區域內之被加工物之預定位置之Z軸方向之高度，基於前述平度資料而對前述被加工物之表面修正前述fθ透鏡之Z軸方向之位置，再基於前述被加工物之雷射加工位置之平度資料與修正後之fθ透鏡之Z軸方向之位置，而藉前述電掃描器修正因與Z軸方向之預定距離之偏差所造成之X軸方向之偏差及Y軸方向之偏差，以加工前述被加工物。
  2. 如申請專利範圍第1項之雷射加工裝置，前述高度測定部設成附屬於前述加工頭部，藉前述高度測定部而測定掃瞄區域及包圍前述掃瞄區域之領域中至少預定位置之3個測定點之前述表面高度，並由前述測定點之位置 與前述表面高度算出前述掃瞄區域全體之表面高度之分布，而算出前述平度資料。
  3. 如申請專利範圍第1項之雷射加工裝置，前述高度測定部設成附屬於前述加工頭部，藉前述高度測定部而測定包圍掃瞄區域之四邊形之4個頂點位置之前述表面高度，再由前述測定點之位置與前述表面高度算出前述掃瞄區域全體之表面高度之分布，而算出前述平度資料。
  4. 如申請專利範圍第1~3項中任一項之雷射加工裝置，前述高度測定部之前述表面高度之資料測定係在藉XY載台而定位前述被加工物受加工之掃瞄區域後，且在開始前述掃瞄區域之加工之前進行。
  5. 如申請專利範圍第1~3項中任一項之雷射加工裝置，其中進而包含可照射低輸出之雷射光之雷射光源，前述高度測定部則包含複數之感測器，以前述複數之感測器受光對前述被加工物之前述表面照射之前述低輸出之雷射光，藉此測定前述表面高度。
  6. 如申請專利範圍第1~3項中任一項之雷射加工裝置，前述高度測定部包含複數之接觸式感測器，並使前述複數之接觸式感測器接觸前述被加工物之前述表面，藉此測定前述表面高度。
  7. 如申請專利範圍第1~3項中任一項之雷射加工裝置，前述高度測定部包含複數之雷射光源與複數之受光感測器，以前述複數之受光感測器受光照射前述被加工物之前述雷射光源所出射之雷射光，藉此測定前述表面高 度。
  8. 如申請專利範圍第1項之雷射加工裝置，前述高度測定部包含2維雷射位移感測器，而可在前述加工頭部對前述被加工物之前述表面之相應之掃瞄區域進行加工之前，測定包圍掃瞄區域之四邊形之至少2邊之前述表面高度之分布，再由所測得之各邊之位置與前述表面高度之分布算出前述掃瞄區域全體之表面高度之分布，藉此算出前述平度資料。
  9. 如申請專利範圍第8項之雷射加工裝置，前述2維雷射位移感測器之照射寬度至少包含前述掃瞄區域之寬度而進行照射。
  10. 如申請專利範圍第1~3項中任一項之雷射加工裝置，前述加工頭部對前述被加工物之前述表面進行加工時，若對受加工之前述表面或前述掃瞄區域進行前述Z軸方向之偏差之修正，則可基於前述平度資料之中值而修正前述fθ透鏡之位置。
  11. 如申請專利範圍第1~3項中任一項之雷射加工裝置，前述加工頭部對前述被加工物之前述表面進行加工時，若對受加工之前述表面或前述掃瞄區域進行前述Z軸方向之偏差之修正，則可基於前述平度資料之平均值而修正前述fθ透鏡之位置。
  12. 一種雷射加工裝置，包含有：雷射振盪器，可出射雷射光；XY載台，可保持被加工物； 加工頭部，設成可朝與前述被加工物之加工面垂直之Z軸方向移動，至少包含fθ透鏡與電掃描器而可控制前述雷射光之照射位置；及平度測定部，包含2維雷射位移感測器，而可測定平度資料，該平度資料係前述被加工物之Z軸方向之表面高度之分布；而可在前述加工頭部對前述被加工物之前述表面之相應之掃瞄區域進行加工前，藉前述2維雷射位移感測器掃瞄前述掃瞄區域而測定前述掃瞄區域之前述平度資料，再基於前述平度資料而對前述被加工物之表面修正前述fθ透鏡之Z軸方向之位置，基於前述被加工物之雷射加工位置之平度資料與修正後之fθ透鏡之Z軸方向之位置，而藉前述電掃描器修正因與Z軸方向之預定距離之偏差所造成之X軸方向之偏差及Y軸方向之偏差，以加工前述被加工物。
  13. 如申請專利範圍第12項之雷射加工裝置，前述平度測定部設成附屬於前述加工頭部。
  14. 如申請專利範圍第12項之雷射加工裝置，前述2維雷射位移感測器之照射寬度至少包含前述掃瞄區域之寬度而進行照射。
  15. 如申請專利範圍第12~14項中任一項之雷射加工裝置，前述加工頭部對受雷射加工之前述掃瞄區域進行加工時，前述2維雷射位移感測器可預先掃瞄將接著受雷射 加工之掃瞄區域而取得前述平度資料。
  16. 如申請專利範圍第12~14項中任一項之雷射加工裝置，朝前述加工頭部將接著進行雷射加工之掃瞄區域移動前述XY載台之期間內，前述2維雷射位移感測器可預先掃瞄將接著受雷射加工之掃瞄區域而取得前述平度資料。
  17. 如申請專利範圍第12~14項中任一項之雷射加工裝置，在前述被加工物載置於前述XY載台上而進行雷射加工前，可驅動XY載台，並預先取得被加工物之應加工區域全體之平度資料。
  18. 如申請專利範圍第12項之雷射加工裝置，前述平度測定部設成可出入於前述加工頭部與前述被加工物之間，在藉前述XY載台而定位於受雷射加工之掃瞄區域後且在開始前述掃瞄區域之加工之前，前述2維雷射位移感測器可預先掃瞄前述掃瞄區域而取得前述平度資料。
  19. 一種雷射加工裝置，包含有：雷射振盪器，可出射雷射光；XY載台，可保持被加工物；加工頭部，設成可朝與前述被加工物之加工面垂直之Z軸方向移動，至少包含fθ透鏡與電掃描器而可控制前述雷射光之照射位置；及高度測定部，包含2維雷射位移感測器，而可測定前述被加工物之Z軸方向之表面高度；前述高度測定部配置成於裝載前述被加工物之裝 載台與前述XY載台之間設有測定台，在前述被加工物載置於前述XY載台上之前，可預先測定被加工物之應加工區域全體之表面高度之分布，再基於前述表面高度之分布之資料而算出平度資料，該平度資料代表加工時之被加工物之Z軸方向之高度，基於前述平度資料而對前述被加工物之表面修正前述fθ透鏡之Z軸方向之位置，再基於前述被加工物之雷射加工位置之平度資料與修正後之fθ透鏡之Z軸方向之位置，而藉前述電掃描器修正因與Z軸方向之預定距離之偏差所造成之X軸方向及Y軸方向之偏差，以加工前述被加工物。
  20. 如申請專利範圍第19項之雷射加工裝置，修正所需之前述平度資料係由前述測定台所測得之前述被加工物之表面高度之分布資料、預先測得之前述測定台本身之表面高度之分布資料、預先測得之XY載台之表面高度之分布資料算出者。
  21. 如申請專利範圍第1~3、12~14項中任一項之雷射加工裝置，前述加工頭部包含可加工第1加工區之第1加工頭與可加工第2加工區之第2加工頭，前述加工頭部可基於前述第1加工區之平度資料而朝Z軸方向移動以使前述第1加工頭配置於最適於加工前述第1加工區之Z軸方向之位置上，並基於前述Z軸方向之位置而藉前述電掃描器修正因與Z軸方向之預定距 離之偏差所造成之X軸方向之偏差及Y軸方向之偏差，以同時加工前述被加工物之第1加工區與第2加工區。
  22. 如申請專利範圍第1~3、12~14項中任一項之雷射加工裝置，前述加工頭部包含可加工各加工區之複數加工頭，前述加工頭部並基於前述複數之加工區之平度資料之平均值而朝Z軸方向移動以配置於最佳之Z軸方向之位置上，並基於前述Z軸方向之位置而藉前述電掃描器修正因與Z軸方向之預定距離之偏差所造成之X軸方向之偏差及Y軸方向之偏差，以同時加工前述被加工物之複數加工區。
  23. 如申請專利範圍第1~3、12~14項中任一項之雷射加工裝置，前述加工頭部包含可加工各加工區之複數加工頭，前述加工頭部並基於前述複數之加工區之平度資料之中值而朝Z軸方向移動以配置於最佳之Z軸方向之位置上，並基於前述Z軸方向之位置而藉前述電掃描器修正因與Z軸方向之預定距離之偏差所造成之X軸方向之偏差及Y軸方向之偏差，以同時加工前述被加工物之複數加工區。
  24. 一種雷射加工方法，係使用雷射加工裝置而加工被加工物，前述雷射加工裝置包含有：雷射振盪器，可出射雷射光；XY載台，可保持被加工物；加工頭部，設成可朝與前述被加工物之加工面垂直之Z軸方向移動，至少包含fθ透鏡與電掃描器而可控制 前述雷射光之照射位置；及高度測定部，可測定前述被加工物之Z軸方向之表面高度；本方法係藉前述高度測定部而預先測定前述被加工物之預定位置之表面高度之資料，再依據前述表面高度之資料而至少算出平度資料，該平度資料代表電掃描器之掃瞄區域內之被加工物之預定位置之Z軸方向之高度，基於前述平度資料而對前述被加工物之表面修正前述fθ透鏡之Z軸方向之位置，再基於前述被加工物之雷射加工位置之平度資料與修正後之fθ透鏡之Z軸方向之位置，而藉前述電掃描器修正因與Z軸方向之預定距離之偏差所造成之X軸方向之偏差及Y軸方向之偏差，以加工前述被加工物。
  25. 如申請專利範圍第24項之雷射加工方法，前述高度測定部設成附屬於前述加工頭部，藉前述高度測定部而測定掃瞄區域及包圍前述掃瞄區域之領域中至少預定位置之3個測定點之前述表面高度，並由前述測定點之位置與前述表面高度算出前述掃瞄區域全體之表面高度之分布，而算出前述平度資料。
  26. 如申請專利範圍第24項之雷射加工方法，前述高度測定部設成附屬於前述加工頭部，藉前述高度測定部而測定包圍掃瞄區域之四邊形之4個頂點位置之前述表面高度，再由前述測定點之位置與前述表面高度算出前述掃 瞄區域全體之表面高度之分布，而算出前述平度資料。
  27. 如申請專利範圍第24~26項中任一項之雷射加工方法，前述高度測定部之前述表面高度之資料之測定係在藉XY載台而定位前述被加工物受加工之掃瞄區域後，且在開始前述掃瞄區域之加工之前進行。
  28. 如申請專利範圍第24~26項中任一項之雷射加工方法，前述雷射加工裝置進而包含可照射低輸出之雷射光之雷射光源，前述高度測定部則包含複數之感測器，以前述複數之感測器受光對前述被加工物之前述表面照射之前述低輸出之雷射光，藉此測定前述表面高度。
  29. 如申請專利範圍第24~26項中任一項之雷射加工方法，前述高度測定部包含複數之接觸式感測器，並使前述複數之接觸式感測器接觸前述被加工物之前述表面，藉此測定前述表面高度。
  30. 如申請專利範圍第24~26項中任一項之雷射加工方法，前述高度測定部包含複數之雷射光源與複數之受光感測器，並以前述複數之受光感測器受光照射前述被加工物之前述雷射光源所出射之雷射光，藉此測定前述表面高度。
  31. 如申請專利範圍第24項之雷射加工方法，前述高度測定部包含2維雷射位移感測器，而可在前述加工頭部對前述被加工物之前述表面之相應之掃瞄區域進行加工之前，測定包圍掃瞄區域之四邊形之至少2邊之前述表面高度之分布，再由所測得之各邊之位置與前述表面高度 之分布算出前述掃瞄區域全體之表面高度之分布，藉此算出前述平度資料。
  32. 如申請專利範圍第31項之雷射加工方法，前述2維雷射位移感測器之照射寬度至少包含前述掃瞄區域之寬度而進行照射。
  33. 如申請專利範圍第24~26項中任一項之雷射加工方法，前述加工頭部對前述被加工物之前述表面進行加工時，若對受加工之前述表面或前述掃瞄區域進行前述Z軸方向之偏差之修正，則可基於前述平度資料之中值而修正前述fθ透鏡之位置。
  34. 如申請專利範圍第24~26項中任一項之雷射加工方法，前述加工頭部對前述被加工物之前述表面進行加工時，若對受加工之前述表面或前述掃瞄區域進行前述Z軸方向之偏差之修正，則可基於前述平度資料之平均值而修正前述fθ透鏡之位置。
  35. 一種雷射加工方法，係使用雷射加工裝置而加工被加工物，前述雷射加工裝置包含有：雷射振盪器，可出射雷射光；XY載台，可保持被加工物；加工頭部，設成可朝與前述被加工物之加工面垂直之Z軸方向移動，至少包含fθ透鏡與電掃描器而可控制前述雷射光之照射位置；及平度測定部，包含2維雷射位移感測器，而可測定平度資料，該平度資料係前述被加工物之Z軸方向之表 面高度之分布；本方法係在前述加工頭部對前述被加工物之前述表面之相應之掃瞄區域進行加工前，藉前述2維雷射位移感測器掃瞄前述掃瞄區域而測定前述掃瞄區域之前述平度資料，再基於前述平度資料而對前述被加工物之表面修正前述fθ透鏡之Z軸方向之位置，基於前述被加工物之雷射加工位置之平度資料與修正後之fθ透鏡之Z軸方向之位置，而藉前述電掃描器修正因與Z軸方向之預定距離之偏差所造成之X軸方向之偏差及Y軸方向之偏差，以加工前述被加工物。
  36. 如申請專利範圍第35項之雷射加工方法，前述平度測定部設成附屬於前述加工頭部。
  37. 如申請專利範圍第35項之雷射加工方法，前述2維雷射位移感測器之照射寬度至少包含前述掃瞄區域之寬度而進行照射。
  38. 如申請專利範圍第35~37項中任一項之雷射加工方法，前述加工頭部對受雷射加工之前述掃瞄區域進行加工時，前述2維雷射位移感測器將預先掃瞄將接著受雷射加工之掃瞄區域而取得前述平度資料。
  39. 如申請專利範圍第35~37項中任一項之雷射加工方法，朝前述加工頭部將接著進行雷射加工之掃瞄區域移動前述XY載台之期間內，前述2維雷射位移感測器將預先掃瞄將接著受雷射加工之掃瞄區域而取得前述平度資 料。
  40. 如申請專利範圍第35~37項中任一項之雷射加工方法，在前述被加工物載置於前述XY載台上而進行雷射加工前，將驅動XY載台，並預先取得被加工物之應加工區域全體之平度資料。
  41. 如申請專利範圍第35項之雷射加工方法，前述平度測定部設成可出入於前述加工頭部與前述被加工物之間，在藉前述XY載台而定位於受雷射加工之掃瞄區域後且在開始前述掃瞄區域之加工之前，前述2維雷射位移感測器將預先掃瞄前述掃瞄區域而取得前述平度資料。
  42. 一種雷射加工方法，係使用雷射加工裝置而加工被加工物，前述雷射加工裝置包含有：雷射振盪器，可出射雷射光；XY載台，可保持被加工物；加工頭部，設成可朝與前述被加工物之加工面垂直之Z軸方向移動，至少包含fθ透鏡與電掃描器而可控制前述雷射光之照射位置；及高度測定部，包含2維雷射位移感測器，而可測定前述被加工物之Z軸方向之表面高度；前述高度測定部配置成於裝載前述被加工物之裝載台與前述XY載台之間設有測定台，本方法係在前述被加工物載置於前述XY載台上之前，預先測定被加工物之應加工區域全體之表面高度之分布， 再基於前述表面高度之分布之資料而算出平度資料，該平度資料代表加工時之被加工物之Z軸方向之高度，基於前述平度資料而對前述被加工物之表面修正前述fθ透鏡之Z軸方向之位置，再基於前述被加工物之雷射加工位置之平度資料與修正後之fθ透鏡之Z軸方向之位置，而藉前述電掃描器修正因與Z軸方向之預定距離之偏差所造成之X軸方向及Y軸方向之偏差，以加工前述被加工物。
  43. 如申請專利範圍第42項之雷射加工方法，修正所需之前述平度資料係由前述測定台所測得之前述被加工物之表面高度之分布之資料、預先測得之前述測定台本身之表面高度之分布之資料、預先測得之XY載台之表面高度之分布之資料算出者。
  44. 如申請專利範圍第24~26、35~37、42、43項中任一項之雷射加工方法，前述加工頭部包含可加工第1加工區之第1加工頭與可加工第2加工區之第2加工頭，前述加工頭部可基於前述第1加工區之平度資料而朝Z軸方向移動以使前述第1加工頭配置於最適於加工前述第1加工區之Z軸方向之位置上，並基於前述Z軸方向之位置而藉前述電掃描器修正因與Z軸方向之預定距離之偏差所造成之X軸方向之偏差及Y軸方向之偏差，以同時加工前述被加工物之第1加工區與第2加工區。
  45. 如申請專利範圍第24~26、35~37、42、43項中任一項之 雷射加工方法，前述加工頭部包含可加工各加工區之複數加工頭，前述加工頭部並基於前述複數之加工區之平度資料之平均值而朝Z軸方向移動以配置於最佳之Z軸方向之位置上，並基於前述Z軸方向之位置而藉前述電掃描器修正因與Z軸方向之預定距離之偏差所造成之X軸方向之偏差及Y軸方向之偏差，以同時加工前述被加工物之複數加工區。
  46. 如申請專利範圍第24~26、35~37、42、43項中任一項之雷射加工方法，前述加工頭部包含可加工各加工區之複數加工頭，前述加工頭部並基於前述複數之加工區之平度資料之中值而朝Z軸方向移動以配置於最佳之Z軸方向之位置上，並基於前述Z軸方向之位置而藉前述電掃描器修正因與Z軸方向之預定距離之偏差所造成之X軸方向之偏差及Y軸方向之偏差，以同時加工前述被加工物之複數加工區。
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