激光加工装置的制造方法【
技术领域：
】[0001]本实用新型涉及一种使用转印光学系统的激光加工装置以及激光加工方法。【
背景技术：
】[0002]在使用转印光学系统的激光加工装置中，将具有一定尺寸光束(beam)直径的激光照射在掩模(mask)上，并且，通过对掩模直径进行变更而对所加工的孔径进行调整。另外，激光加工装置通过使从激光振荡器射出的激光本身的能量(energy)变化，从而对照射的激光的能量密度进行调整。[0003]例如，在专利文献I中记载的激光加工装置具有:激光振荡器；准直(collimator)透镜组，其将激光束像转印至被加工物上；投影掩模；扫描光学系统；聚光透镜(lens);固定载置被加工物的加工工作台(table)；以及电流供给源控制单元，其对激光束的强度分布进行变更。并且，电流供给源控制单元针对被加工物的材质读取所需的激光束能量的加工阈值，对电流供给源进行控制，以得到进行规定直径的开孔所需的激光束能量。[0004]专利文献1:日本特开2004-66322号公报【
实用新型内容】[0005]然而，在上述现有的技术中，能量密度的设定范围受到激光振荡器规格的限制。另夕卜，除了激光振荡器的规格以外，存在主要由于掩模前的透镜系统的耐光强度而无法将能量密度设定得较高的情况。另外，掩模直径能够变更的范围受到掩模前的光束尺寸(size)的限制。例如，即使将掩模直径设定得比掩模前的光束直径大，也会使全部光束穿过掩模而无法利用掩模直径进行孔径调整。其结果，出现可加工的孔径范围以及能量密度范围受到限制的问题。[0006]本实用新型是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，得到一种能够扩大加工孔径的范围以及能量密度的范围的激光加工装置以及激光加工方法。[0007]为了解决上述课题，实现目的，本实用新型的激光加工装置的特征在于，具有:掩模，其对从激光振荡器射出的激光的光束尺寸进行限制；工作台，其用于载置被加工物?’聚光透镜，其对穿过所述掩模的激光进行聚光并向所述工作台上的被加工物照射；转印率变更透镜，其对所述激光的转印率进行变更，并且配置为能够在所述掩模和所述聚光透镜之间的光路上取出/放入；以及控制部，其对所述转印率变更透镜向所述光路上的取出/放入进行控制，并且，通过调整所述聚光透镜和所述被加工物之间的距离，从而对所述激光在所述被加工物上聚光的聚光位置进行控制。[0008]实用新型的效果[0009]根据本实用新型，得到能够扩大加工孔径的范围以及能量密度的范围的效果。【附图说明】[0010]图1是表示取出/放入的转印率变更透镜为凸透镜的情况下的激光加工装置的结构的图。[0011]图2是表示取出/放入的转印率变更透镜为凹透镜的情况下的激光加工装置的结构的图。[0012]图3是用于说明掩模直径为3mm的情况下的激光振荡器的规格的图。[0013]图4是用于说明使用转印率变更透镜的情况下的像转印率的图。[0014]图5—I是用于说明没有插入转印率变更透镜的情况下的加工点处的能量密度的图。[0015]图5—2是用于说明插入有凸透镜的情况下的加工点处的能量密度的图。[0016]图5—3是用于说明插入有凹透镜的情况下的加工点处的能量密度的图。[0017]图6—I是表示与转印率变更透镜的焦距相对应的像转印率的图。[0018]图6—2是表示与转印率变更透镜的焦距相对应的加工孔径的图。[0019]图6—3是表示与转印率变更透镜的焦距相对应的能量密度的图。[0020]图7是表示加工孔径和能量密度之间的关系的图。[0021]图8是表示转印率变更透镜的焦距和加工点的移动量之间的关系的图。[0022]图9一I是用于说明插入有转印率变更透镜的情况下的加工点的位置偏移的图。[0023]图9一2是表示控制装置对工作台的高度进行了调整的情况下的激光加工装置的状态的图。[0024]图9一3是表示控制装置对聚光透镜的高度进行了调整的情况下的激光加工装置的状态的图。[0025]图10是表示用于放入/取出多个转印率变更透镜的透镜取放部的第I结构例的图。[0026]图11是表示用于放入/取出多个转印率变更透镜的透镜取放部的第2结构例的图。[0027]图12是表示用于放入/取出多个掩模的掩膜取放部的结构例的图。【具体实施方式】[0028]下面，基于附图，详细说明本实用新型的实施方式所涉及的激光加工装置以及激光加工方法。另外，本实用新型并不限定于本实施方式。[0029]实施方式[0030]本实施方式的激光加工装置是在工件(work)(被加工物)上进行开孔加工的装置，在掩模和聚光透镜之间取出/放入用于变更转印率的透镜(转印率变更透镜)。转印率变更透镜的取出/放入可以手动进行，也可以自动进行。在实施了转印率变更透镜取出/放入的情况下，在像转印率(转印倍率)变化的同时，聚光位置也变化。因此，本实施方式的激光加工装置通过与转印率变更透镜的取出/放入动作相对应，对聚光透镜和工件之间的距离进行调整，从而对聚光位置进行调整。聚光位置的调整是通过对聚光透镜的高度或工作台(工件)的高度进行调整而进行的。[0031]本实施方式的激光加工装置通过对I个转印率变更透镜进行放入/取出，从而使像转印率变化。由此，激光加工装置能够扩大进行加工的孔径的调整范围和加工点处的能量密度的调整范围。[0032]图1是表示放入/取出的转印率变更透镜为凸透镜的情况下的激光加工装置的结构的图。在这里，针对自动进行转印率变更透镜取出/放入的情况下的激光加工装置100A的结构进行说明。如图1所示，放入/取出的转印率变更透镜为凸透镜的情况下的激光加工装置100A，具有激光振荡器20、准直(collimator)透镜1、2、掩模3X、透镜取放部10A、聚光透镜6、工作台8以及控制装置40X。[0033]激光振荡器20射出激光(光束)LI。从激光振荡器20射出的激光LI传输至准直透镜1、2。准直透镜1、2进行光学调整，使得激光LI成为平行状态。穿过准直透镜1、2的激光LI传输至掩模3X。[0034]掩模3X对激光LI的光束尺寸(截面形状)进行限制。在掩模3X上设置有使激光LI穿过的孔。激光LI的光束尺寸被调整为与设置在掩模3X上的孔的直径(掩模直径)相对应的尺寸。换言之，入射至掩模3X的激光LI的一部分(外周部)被掩模3X的孔以外的部分遮挡，其余的部分(中央部)从掩模3X的孔的部分穿过。由此，尺寸与设置在掩模3X上的孔的掩模直径相对应的激光LI穿过掩模3X，传输至聚光透镜6侦1|。[0035]在透镜取放部1A上配置有转印率变更透镜5A。转印率变更透镜5A是对照射至工件7上的激光LI的转印率进行变更的凸透镜。转印率变更透镜5A具有与期望的加工条件相对应的规格(焦距等)。透镜取放部1A配置在掩模3X和聚光透镜6之间。[0036]透镜取放部1A构成为，能够使转印率变更透镜5A移动至激光LI通过的光路上。换言之，转印率变更透镜5A配置为，能够在掩模3X和聚光透镜6之间的光路上取出/放入。由此，透镜取放部1A使转印率变更透镜5A移动至掩模3X和聚光透镜6之间的光路上的位置中的、与所述期望的加工条件相对应的位置处。[0037]在使用转印率变更透镜5A对转印率进行变更的情况下，透镜取放部1A使转印率变更透镜5A移动至激光LI通过的光路上。另一方面，在不使用转印率变更透镜5A的情况下，透镜取放部1A使转印率变更透镜5A从激光LI通过的光路上移动至光路外。透镜取放部1A按照从控制装置40X发送来的指示，进行转印率变更透镜5A的取出/放入。[0038]聚光透镜6对穿过掩模3X以及转印率变更透镜5A的激光LI进行聚光并向工作台8上的工件7照射。工作台8对工件7进行载置并且在与激光LI垂直的平面内(XY方向)移动，从而使工件7移动。[0039]控制装置40X通过控制转印率变更透镜5A向光路上的取出/放入，并且调整聚光透镜6和工件7之间的距离，从而对激光LI在工件7上聚光的聚光位置进行控制。[0040]具体地说，控制装置40X基于加工条件，对透镜取放部1A和工作台8进行控制。此处的控制装置40X通过使工作台8在激光LI的光轴方向上移动而对聚光位置进行控制。[0041]控制装置40X具有加工条件输入部41、存储部42、控制部43。加工条件输入部41将从外部输入的加工条件发送至控制部43。加工条件例如是工件7的板厚、工件7的材质、在工件7上开设的孔的尺寸(加工孔径)或者工件7上的加工点处的能量密度等。[0042]存储部42是对加工条件与转印率变更透镜5A的位置(有无取出/放入)之间的对应关系(对应关系信息)进行存储的存储器(memory)等。存储部42预先将使转印率变更透镜5A移动至光路上的加工条件(第I加工条件)、和不使转印率变更透镜5A移动至光路上的加工条件(第2加工条件)中的至少一方设为对应关系信息进行储存。[0043]另外，存储部42预先储存有:不使转印率变更透镜5A移动至光路上的情况下的工作台8的高度(从工件7的上表面至聚光透镜6的距离);以及使转印率变更透镜5A移动至光路上的情况下的工作台8的高度。不使转印率变更透镜5A移动至光路上的情况下的工作台8的高度，是高度的基准位置(初始值)。另外，在对应于加工条件而对转印率变更透镜的种类进行变更的情况下，存储部42预先针对每个加工条件(每种转印率变更透镜5A)储存工作台8的高度。[0044]控制部43基于对应关系信息和加工条件，对是否将转印率变更透镜5A移动至光路上进行判定。控制部43在判定为要将转印率变更透镜5A移动至光路上的情况下，将转印率变更透镜5A的插入指示发送至透镜取放部10A。另外，控制部43将聚光位置控制为与加工条件对当前第1页1 2 3 4