激光加工装置的制造方法【
技术领域：
】[0001]本发明涉及一种以对印刷(print)电路板等加工对象物进行打孔加工为主要功能的激光(laser)加工装置，尤其涉及一种以提高生产效率为目的的多点同时照射式(type)激光加工装置。【
背景技术：
】[0002]现有技术中公开了一种激光加工装置，为了提高生产效率，该激光加工装置中将激光振荡器(激光器)输出的I束激光分为2束，从而能够利用这2束激光同时加工2个孔(例如，参加专利文献I)。在该激光加工装置中，由第I检流计式光学扫描器(振镜)(galvanometerscanner)和第2检流计式光学扫描器使分束后的两束激光中的一束激光在二维方向上(在平面内)发生偏转(改变行进方向)，并对其进行定位，由第3检流计式光学扫描器和第4检流计式光学扫描器使分束后的两束激光中的另一束激光在二维方向上(在平面内)发生偏转，并对其进行定位。这种激光加工装置通过用透过I个f_Θ透镜(lens)后的2束激光照射加工对象物，能够实现高速的激光加工，且能够节省空间(space)ο[0003]【专利文献I】日本发明专利公报第3237832号[0004]在这种激光加工装置中，需要将检流计式光学扫描器的检流计反射镜(galvanometermirror)配置在上述f-Θ透镜的焦点附近，以使激光垂直地入射到加工对象物上。上述第I检流计式光学扫描器和第2检流计式光学扫描器这一组检流计式光学扫描器和上述第3检流计式光学扫描器和第4检流计式光学扫描器这一组检流计式光学扫描器间相互靠近配置。因此，两组检流计式光学扫描器进行扫描所使用的2束激光之间的照射间隔较小。[0005]例如，在像个人电脑(personalcomputer)或者移动电话机的印刷电路板那样的尺寸较大的电路板上进行打孔加工图形(pattern)的加工时，会出现两种情况，一种情况为必须用上述2束激光进行两孔同时加工，另一种情况为必须仅用I束激光进行单孔加工。在单孔加工的情况下，需要遮蔽分束后的两束激光中的一束激光。[0006]作为遮蔽激光从而实现单孔加工的一种方法，可以使用机械快门(mechanicalshutter)来遮蔽一束激光。由于机械快门的开闭速度较慢，通常为数百毫秒，因而存在会延长加工时间的问题。另外，作为其他方法，可以通过使不需要的激光所入射的检流计式光学扫描器较大程度地转动，来进行回避动作，以使该激光向加工对象物的方向以外的方向偏转(改变行进方向)。该方法的成本较低，并且，与利用机械快门相比，用较短的时间便能够实现对激光的遮蔽。[0007]例如专利文献I所记载的激光加工装置中，通过使第I?4检流计式光学扫描器中的任意一个检流计式光学扫描器以通常情况下的转动角度的2倍以上的转动角度来转动，能够使加工对象物不会受到来自于f-θ透镜的激光的照射。在这种情况下，由于检流计式光学扫描器的回避动作通常需要数毫秒，因而存在检流计式光学扫描器的扫描时间较长、进而导致加工时间延长的问题。[0008]而且，专利文献I所记载的激光加工装置中，将I束激光分为2束，因而加工所使用的激光的峰值功率(peakpower)相对于激光振荡器的峰值功率减半。因此，存在如下问题:对需要以较大峰值功率进行加工的金属材料及玻璃(glass)材料进行打孔加工所需要的加工时间较长，由于发热的影响而导致加工品质恶化。【
发明内容】[0009]鉴于上述问题，提出了本发明，本发明的目的在于，在多点同时照射的激光加工方面，提供一种节省空间、能够高速且高品质地进行激光加工的激光加工装置。[0010]为了达到上述目的，本发明所涉及的激光加工装置具有:第I激光振荡机构，其输出第I激光；第2激光振荡机构，其输出第2激光；第I副检流计式光学扫描器(sub-galvanometerscanner)，其使所述第I激光振荡机构输出的所述第I激光向第I方向偏转；第2副检流计式光学扫描器，其使所述第2激光振荡机构输出的所述第2激光向第2方向偏转，所述第2方向不同于所述第I方向；激光合路机构，其使来自所述第I副检流计式光学扫描器的所述第I激光和来自所述第2副检流计式光学扫描器的所述第2激光合成一路；主检流计式光学扫描器(main-galvanometerscanner)，其使来自所述激光合路机构的所述第I激光和所述第2激光偏转Θ透镜，其对来自所述主检流计式光学扫描器的所述第I激光和所述第2激光进行聚光；激光振荡控制机构，其对所述第I激光振荡机构和所述第2激光振荡机构分别进行独立的控制。[0011]采用本发明，激光加工装置根据激光振荡触发(trigger)信号的输出，对两孔同时加工和单孔加工进行切换。与利用检流计式光学扫描器进行回避动作的情况相比，激光加工装置能够高速地对两孔同时加工和单孔加工进行切换。激光加工装置通过使用两个激光振荡机构进行两孔同时加工，能够以较高的峰值功率用短时间完成加工，而且还能够抑制由于发热的影响而导致的加工品质的恶化。从而，在进行多点同时照射的激光加工中，能够节省空间、尚速且尚品质地进彳丁激光加工。【附图说明】[0012]图1是本发明的第I实施方式所涉及的激光加工装置的结构示意图。[0013]图2是表示将加工对象物分为多个加工区域(area)的例子的附图。[0014]图3是表示副检流计式光学扫描器的扫描区域的例子的附图。[0015]图4是说明激光振荡器的校准(calibrat1n)动作的步骤的流程图(flowchart)ο[0016]图5是说明激光加工装置的激光加工动作的步骤的流程图。[0017]图6是本发明的第2实施方式所涉及的激光加工装置的结构图。[0018]图7是表示第I加工头(head)的内部结构的附图。[0019]图8是表示第2加工头的内部结构的附图。[0020]图9是说明激光振荡器的校准动作的步骤的流程图。[0021]图10是说明激光加工装置的激光加工动作的步骤的流程图。[0022]图11是本发明的第3实施方式所涉及的激光加工装置的结构图。[0023]图12是表示第2加工头的内部结构的附图。[0024]图13是本发明的第4实施方式所涉及的激光加工装置的结构图。[0025]图14是说明激光加工装置的激光加工动作的步骤的流程图。[0026]【附图标记说明】[0027]1、41、61、70:激光加工装置;2、2a、2b、44a、44b、44c、44d:激光;3a、3b:激光振荡器;4a、4b、4c、4d:偏振机构;5、45:反射镜;7a、7b、7c、7d:副检流计式光学扫描器；8、8a、8b、43a、43b、72:偏振光分束器;9a、9b、9c、9d:主检流计式光学扫描器:10、10a、1b:f-Θ透镜；ll、lla、llb:加工对象物；12:XY工作台；13a、13b、13c、13d:激光加工孔；14:激光功率传感器；15、15a、15b:视觉传感器；16、16a、16b、16c:加工头；20、50、75:控制部；21:指令生成部；22:激光振荡器控制部；23、51:检流计式光学扫描器控制部；24、52:视觉传感器控制部；25:XY工作台控制部；26:激光功率传感器控制部；30:加工区域；31、32:加工孔位置；33:激光扫描区域；42a、42b、71:分光调整机构；73:光开关；74:光开关控制部。【具体实施方式】[0028]下面，参照附图对本发明所涉及的激光加工装置的实施方式进行详细说明。但本发明并不局限于这些实施方式。[0029]【第I实施方式】[0030]图1是本发明的第I实施方式所涉及的激光加工装置I的结构示意图。激光加工装置I通过对加工对象物11照射激光(脉冲(pluse)激光)来进行激光打孔加工。加工对象物11例如为个人电脑所内置的印刷电路板。[0031]激光加工装置I具有:激光振荡器3a、3b;偏振机构4a、4b;加工头16;XY工作台(table)12;激光功率传感器(laserpowersensor)14;视觉传感器(vis1nsensor)15；控制部20。加工对象物11被载放在XY工作台12上。[0032]激光振荡器3a是输出激光2a(第I激光)的第I激光振荡机构。激光振荡器3b是输出激光2b(第2激光)的第2激光振荡机构。激光加工装置I能够通过对加工对象物11同时照射激光2a、2b，来同时对2个位置进行打孔加工。[0033]另外，在图1中，用实线来表示激光2a的光路，用虚线来表示激光2b的光路。激光振荡器3a所输出的激光2a和激光振荡器3b所输出的激光2b是相互间波长相同或者波长处于同等程度的激光。例如，二氧化碳气体(gas)激光的峰值(peak)波长为9.4μηι或10.6μπι。因此，这种程度的差异可以视为同等程度。[0034]激光振荡器3a、3b基于对激光脉冲的峰值功率、脉冲宽度、脉冲数量、脉冲频率的激光振荡指令设定值，来输出脉冲状的激光2a、2b。激光振荡器3a、3b根据来自控制部20的激光振荡触发信号，在相应的时刻(timing)输出激光2a、2b。[0035]偏振机构4a允许从激光振荡器3a入射到加工头16中的激光2a中的特定的线偏振光通过。偏振机构4a例如允许S偏振光通过。偏振机构4b允许从激光振荡器3b入射到加工头16中的激光2b中的特定的线偏振光通过。偏振机构4b例如允许P偏振光通过。偏振机构4a、4b例如为波片。激光加工装置I通过转动调整偏振机构4a、4b，能够调整激光2a、2b的偏振方向。[0036]加工头16具有:反射镜(bendmirror)5;副检流计式光学扫描器(副扫描器)7a、7b;偏振光分束器(beamsplitter)8;主检流计式光学扫描器(主扫描器)9a、9b；f-Θ透镜10。反射镜5设置于入射至加工头16中的激光2a的光路中和激光2b的光路中。设置于激光2a的光路中的反射镜5对激光2a进行反射，从而将激光2a引导至副检流计式光学扫描器7a。设置于激光2b的光路中的反射镜5对激光2b进行反射，从而将激光2b引导至副检流计式光学扫描器7b。[0037]副检流计式光学扫描器7a是使激光振荡器3a输出的激光2a向第I方向偏转的第I副检流计式光学扫描器。副检流计式光学扫描器7b是使激光振荡器3b输出的激光2b向第2方向偏转的第2副检流计式光学扫描器。第2方向是不同于第I方向的方向，其垂直于第I方向。第I方向例如为X轴方向。第2方向例如为Y轴方向。X轴、Y轴和Z轴是相互垂直的轴。[0038]作为激光偏转装置的副检流计式光学扫描器7a、7b分别具有:反射激光2a、2b的扫描器反射镜；驱动扫描器反射镜的电机(motor)。该电机上安装有未图不的角度传感器，副检流计式光学扫描器7a、7b通过该电机来驱动对激光2a、2b进行反射的扫描器反射镜，使扫描器反射镜转动，并控制其转动角度，从而使激光2a、2b发生偏转。[0039]副检流计式光学扫描器7a、7b使照射加工对象物11的激光2a、2b向X轴方向、Y轴方向偏转，X轴方向和Y轴方向相互垂直。从而，副检流计式光学扫描器7a、7b使激光2a、2b在加工对象物11上的相对照射位置在二维方向(XY方向)上发生变化。[0040]偏振光分束器8是使来自副检流计式光学扫描器7a的激光2a和来自副检流计式光学扫描器7b的激光2b合成一路的激光合路机构。激光2a被偏振光分束器8反射，其光路发生弯折，而激光2b透过偏振光分束器8，从而使得，由偏振光分束器8射出向相同方向行进的激光2a、2b。[0041]偏振光分束器8具有如下偏振特性:反射作为S偏振光的激光2a，透射作为P偏振光的激光2b。通过利用偏振机构4a来调整激光2a的偏振方向，能够使偏振光分束器8有效地反射激光2a。通过利用偏振机构4b来调整激光2b的偏振方向，能够使偏振光分束器8有效地透射激光2b。[0042]主检流计式光学扫描器9a是使来自偏振光分束器8的激光2a、2b向第I方向偏转的第I主检流计式光学扫描器。主检流计式光学扫描器9b是使来自偏振光分束器8的激光2a、2b向第2方向偏转的第2主检流计式光学扫描器。[0043]作为激光偏转装置的主检流计式光学扫描器9a、9b分别具有:反射激光2a、2b的扫描器反射镜；驱动扫描器反射镜的电机。该电机上安装有未图示的角度传感器，主检流计式光学扫描器9a、9b通过该电机来驱动对激光2a、2b进行反射的扫描器反射镜，使扫描器反射镜转动，并控制其转动角度，从而使激光2a、2b偏转。[0044]主检流计式光学扫描器9a、9b使照射加工对象物11的激光2a、2b向X轴方向和Y轴方向偏转，X轴方向和Y轴方向相互垂直。从而，主检流计式光学扫描器9a、9b使激光2a、2b在加工对象物11上的照射位置在二维方向(XY方向)上发生变化。[0045]激光加工装置I通过使副检流计式光学扫描器7a的扫描器反射镜转动，来使激光2a向X轴方向偏转。激光加工装置I通过使副检流计式光学扫描器7b的扫描器反射镜转动，来使激光2b向Y轴方向偏转。[0046]激光加工装置I通过使主检流计式光学扫描器9a的扫描器反射镜转动，来使激光2a,2b向X轴方向偏转。激光加工装置I通过使主检流计式光学扫描器9b的扫描器反射镜转动，来使激光2a、2b向Y轴方向偏转。[0047]主检流计式光学扫描器9a、9b在较大的范围内使激光2a、2b—起偏转。主检流计式光学扫描器9a、9b能够使激光2a、2b在XY工作台12上的整个扫描区域内一起偏转，而不能够使激光2a、2b的照射位置单独发生变化。[0048]副检流计式光学扫描器7a、7b在较小的范围内使激光2a、2b单独偏转。副检流计式光学扫描器7a、7b能够使激光2a、2b的照射位置单独发生变化。[0049]副检流计式光学扫描器7a、7b使激光2a、2b偏转的有效转动角度例如为±0.8deg以下。在该有效转动角度范围内，副检流计式光学扫描器7a、7b使激光2a、2b能够入射到偏振光分束器8中，并且，使激光2a、2b能够从偏振光分束器8向主检流计式光学扫描器9a、9b行进。[0050]主检流计式光学扫描器9a、9b使激光2a、2b偏转的有效转动角度例如为±8deg以下。副检流计式光学扫描器7a、7b的有效转动角度是主检流计式光学扫描器9a、9b的有效转动角度的10分之I左右。[0051]通过使副检流计式光学扫描器7a、7b转动有效转动角度以上的角度，例如转动±8deg左右，能够进行回避动作，使激光2a、2b向偏振光分束器8以外的方向行进。副检流计式光学扫描器7a、7b进行一次这样的回避动作需要数毫秒。由于该回避动作是导致加工时间延长的因素，因而本实施方式中不实施该回避动作。[0052]f-Θ透镜10使来自主检流计式光学扫描器9a、9b的激光2a、2b聚光于加工对象物11上。XY工作台12使当前第1页1 2 3 4 5 6