专利名称：混合激光加工装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及混合激光加工装置，详细地说，是涉及把液体从喷射 孔呈液柱向外部喷射、把激光向该液柱导光的混合激光加工装置。
技术背景现有技术中，已知这样的混合激光加工装置，其设有具有喷射孔 的加工头、向该加工头供给高压液体的液体供给机构、起振激光的激 光起振器，和把从激光起振器起振的激光通过光纤向加工头导光的导 光机构，把从上述液体供给机构供给的液体从喷射孔呈液柱向外部喷 射，而且，由上述导光机构把激光向上述液柱导光，对被加工物进行 加工。作为这样的混合激光加工装置，已知把由激光1起振的激光光束通过光束引导器6向喷嘴块43导光，同时由泵17向该喷嘴块43供给 液体，从而，把激光光束向从喷嘴入口开口 30喷出的液体导光这样的 装置(专利文献l)。在该专利文献l中，从上述光束引导器6照射的激光光束通过准 直器21和聚焦透镜25到达喷嘴块，被聚焦透镜聚光了的激光光束透 过窗36和液体之后，在喷嘴入口开口 30的平面内聚光，向液体束导 光。专利文献1:日本特表平10 - 500903号公报 发明内容但是，如上述专利文献1那样通过聚焦透镜25将激光光束在喷嘴 入口开口 30聚光的话，存在喷射的液体束的直径细、难以调整激光光 束的焦点位置的问题。鉴于这样的问题，本发明提供一种易于向喷射的液柱导光的混合 激光加工装置。即，本发明第一方面的混合激光加工装置，设有具有喷射孔的加 工头、向该加工头供给高压液体的液体供给机构、起振激光的激光起 振器，和把从激光起振器起振的激光通过光纤向加工头导光的导光机 构，把从上述液体供给机构供给的液体从喷射孔呈液柱状向外部喷 射，而且，由上述导光机构把激光向上述液柱导光，对被加工物进行 加工，其特征在于，所述光纤的端部配置在上述加工头上的高压液体的流路内，而且， 上述喷射孔位于由该光纤射出的激光的光轴上。根据本发明，通过把光纤的端部配置在上述加工头上的高压液体 的流路内，从而可以使光纤的端部接近上述喷射孔，容易调整激光的 照射位置，因而可以容易地把激光向液柱导光。
图l是本发明实施例的混合激光加工装置的构成图。图2是加工头的放大截面图。 符号说明1混合激光加工装置2被加工物4激光起振器5高压泵6力口工头7导光机构12光纤12a光纤芯12b光纤覆层23喷射喷嘴24喷射孔24a第一倾斜面24b第二倾斜面25液体通路 W液柱 L激光具体实施方式
下面对图示的实施例进行说明，图1表示本发明涉及的混合激光 加工装置1，是通过把激光L向通过喷射液体而形成的液柱W导光， 从而把被加工物2切断加工成需要的形状的装置。所述混合激光加工装置1设有支撑上述被加工物2的加工台3、 将激光L起振的激光起振器4、作为把纯水等液体形成高压进行供给 的液体供给机构的高压泵5,和把液体形成液柱W朝向被加工物2喷 射并把激光L向上述液柱W导光的加工头6，在上述激光起振器4与 加工头6之间设有对激光L进行导光的导光机构7。本实施例的被加工物2为板厚较薄的半导体晶片或环氧树脂板、 其他树脂和金属形成的复合材料等，混合激光加工装置1在对这些被 加工物2进4亍切断加工或开孔加工之外，还可以在4皮加工物2的表面 进行开槽加工。上述加工台3从下方^f呆持上述^皮加工物2，上述加工头6通过未 图示的移动才几构相对于纟皮加工物2向水平方向和垂直方向进4于相对移 动。也可以由加工台3橫j皮加工物2移动。下面，本实施例中的激光起振器4为YAG激光起振器，可以对 应加工进行CW起振或脉冲起振，而且可以适当调整其输出或脉沖的 起振频率等的加工条件。作为激光起振器4，除此之外也可以使用光纤激光、半导体激光、 C02激光起振器等，但是，在C02激光起振器起振的激光L为易于被 水吸收的波长的情况下，只要使加工头6喷射的液体为不易吸收激光 L的液体即可。上述导光机构7设有把由激光起振器4起振的激光L进行聚光的 聚光透镜11、把由聚光透镜11聚光的激光L向上述加工头6导光的 光纤12。所述光纤12如图2所示，具有在中央的光纤芯12a的周围围绕光 纤覆层12b的结构，在此，光纤芯12a的直径可以是10fim 200nm。另外，光纤芯12a的折射率为1.7，光纤覆层12b的折射率为1.4， 通过上述聚光透镜11把激光L以适当的角度入射到光纤芯12a内， 则激光L 一边在光纤芯12a与光纤覆层12b的边界反复进行全反射一 边向力。工头6导光。用图1、图2"^兌明上述加工头6，加工头6i殳有保持上述移动机构 的壳体21、固定上述光纤12的光纤凸缘22，和用来喷射液柱W的形 成有喷射孔24的喷射喷嘴23。在上述壳体21上形成保持上述光纤凸缘22的凸缘保持部21a， 和保持喷射喷嘴23的喷嘴保持部21b，在这些凸缘保持部21a和喷嘴 保持部21b之间形成液体通路25，在所述液体通路25上连接上述高 压泵5,供给高压液体。上述光纤凸缘22由保持上述光纤12的圆筒部22a和围绕该圆筒 部22a的凸缘部22b构成，圆筒部22a的外径与上述凸缘保持部21a 的贯通孔的直径相一致地形成。而且上述凸缘部22b固定在凸缘保持部21a的上面，使得液体通 路25内的液体不会从贯通孔与圆筒部22a的间隙漏出。在上述光纤凸缘22的中央形成上下方向的贯通孔，光纤12在该 贯通孔从上方向下方贯通，光纤12的前端露出到上述液体通路25内。 从圆筒部22a向上下突出的光纤覆层12b和圓筒部22a通过粘接剂B 相互粘接着。而且本实施例中，从上述圆筒部22a向下方突出的光纤12中，光 纤芯12a比光纤覆层12b进一步向下方突出，光纤芯12a露出到液体 通路25内。此时一边在光纤芯12a和光纤覆层12b的边界反复反射一边被导 光的激光L在光纤芯12a与液体的边界也反复进行反射，从光纤芯12a 的端部向喷射喷嘴23射出。即，比较光纤芯12a与液体的折射率的话，光纤芯12a的折射率较高(纯水1.33),因而在光纤芯12a与光纤覆层12b的边界处反射 的激光在光纤芯12a与液体的边界处也进行全反射。上述喷射喷嘴23是在中央穿设了上述喷射孔24的圆筒状的部件， 在其材料上使用不锈钢或铁，被嵌装在上述壳体21的喷嘴保持部21b 上形成的贯通孔中。上述喷射孔24形成在光纤12侧，形成朝被加工物2侧缩小直径 的第一倾斜面24a，和形成在比该第一倾斜面24a更靠被加工物2侧 朝被加工物2侧扩大直径的第二倾斜面24b，其中至少第一倾斜面24a 被施以镜面加工而成为激光反射面。来自上述液体通路25的液体流入所述喷射孔24，液柱W在上述 第一倾斜面24a与第二倾斜面24b的边界，即最小直径部的直径处朝 向,皮加工物2喷射。在此，上述最小直径部的直径可以是30fim~ 120,。此时，由上述第二倾斜面24b喷射的液柱W的周围形成所谓的空 气袋，因而液柱W可不扩散地到达被加工物2。而且，上述光纤12的光纤芯12a的末端部处于上述第一倾斜面 24a的上端部附近，调整其位置，从而使得从光纤芯12a射出的激光L 在上述第一倾斜面24a反射之后向上述液柱W内入射。从上述光纤芯12a射出的激光L入射到液柱W内的话，在液体 与大气的边界反复进4于反射，到达净皮加工物2对该,皮加工物进行加工。如上所述，本实施例的混合激光加工装置1中，用上述光纤凸缘 22固定上述光纤芯12a，光纤芯12a的前端露出到上述液体通路25 内并接近喷射喷嘴23的喷射孔24，因而可以使激光L容易地向液柱 W导光。即，只要对光纤芯12a的前端位置进行设定，使得从光纤芯12a 射出的激光被上述第一倾斜面24a反射即可，因而可以容易地使激光 向液柱导光。另外，只要用光纤凸缘22将光纤12固定在加工头6上即可，因 而构成容易，可以使混合激光加工装置1小型化，可以相应降低制造成本0进而，由于使用光纤凸缘22把光纤12固定在加工头6上，因而 一旦设定了激光L的照射位置就难以错动，因此可以移动加工头6对 被加工物2进行加工。而且，由于光纤芯12a从光纤覆层12b突出到喷射孔24侧，因而 防止了光纤覆层12b妨碍液体通路25的液体向喷射孔24流通的情况。对此，专利文献l中必须把激光光束聚光到液体束的直径为止， 需要高精度的聚光装置，因此使混合激光加工装置大型化，成本高。另外，由于必须将激光光束高精度地聚光，因而加工时移动了加 工头的话，激光光束的光轴与喷射孔的轴心错动位置有可能使激光光 束不能入射到液体束，因此，必须用加工台移动净皮加工物。而上述实施例中，即使将上述第一倾斜面形成为与光纤的轴向平 行的圓筒面，也可以使激光在该第一倾斜面不进行反射而直接向液柱 内导光。进而，上述实施例中，虽然可使光纤芯12a比光纤覆层12b突出， 使光纤芯12a露出到液体内，但是，也可以不使光纤芯12a比光纤覆 层12b突出，而是使光纤覆层12b的前端随着接近喷射孔24而缩小 直径。在此情况下，激光L直到光纤12的端部为止都可以在光纤芯12a 与光纤覆层12b的边界进行反射，而且光纤覆层12b不会妨碍液体向 喷射孔24流通。而且，上述实施例中对将半导体基板等切断的加工装置进行了说 明，但是也可以用于激光治疗器中。
权利要求
1.一种混合激光加工装置，设有具有喷射孔的加工头、向该加工头供给高压液体的液体供给机构、起振激光的激光起振器，和把从激光起振器起振的激光通过光纤向加工头导光的导光机构，把从所述液体供给机构供给的液体从喷射孔呈液柱状向外部喷射，而且，由所述导光机构把激光向所述液柱导光，对被加工物进行加工，其特征在于，所述光纤的端部配置在所述加工头上的高压液体的流路内，而且，所述喷射孔位于由该光纤射出的激光的光轴上。
2. 如权利要求1所述的混合激光加工装置，其特征在于，所述光 纤在光纤芯的外周围绕着光纤覆层，使所述光纤芯从光纤覆层突出， 使光纤芯的端部比光纤覆层的端部更接近所述喷射孔。
3. 如权利要求1或2所述的混合激光加工装置，其特征在于，在 所述喷射孔的内周面上形成激光反射面，使从光纤的端面射出的激光 在该激光反射面反射之后向所述液柱导光。
4. 如权利要求3所述的混合激光加工装置，其特征在于，所述激 光反射面为朝向被加工物缩小直径的倾斜面。
5. 如权利要求4所述的混合激光加工装置，其特征在于，在比所 述喷射孔的所述倾斜面的最小直径部更靠被加工物侧，形成朝向被加 工物扩大直径的第二倾斜面。
全文摘要
本发明的混合激光加工装置(1)易于将激光向液柱导光，由激光起振器(4)起振的激光(L)被构成导光机构(7)的光纤(12)向加工头(6)导光，在加工头上形成由高压泵(5)供给高压液体的液体通路(25)，该高压液体从加工头(6)下端设置着的喷射喷嘴(23)的喷射孔(24)形成液柱(W)而喷射。上述光纤露出到上述液体通路的内部，进而光纤的光纤芯(12a)的前端比光纤覆层(12b)更突出而接近上述喷射孔附近。而且，从光纤芯照射的激光被形成在喷射孔上的第一倾斜面(24a)反射之后导入上述液柱，进行被加工物(2)的加工。
文档编号B23K26/08GK101227998SQ20068002654
公开日2008年7月23日 申请日期2006年7月11日 优先权日2005年7月21日
发明者佐佐木基, 小关良治, 河原吉博 申请人:涩谷工业株式会社