专利名称：激光加工装置的制作方法
本申请是1996年11月13日提交的申请号为96121009.5的专利申请的分案申请。
图27示出的是多层印刷基板的截面。多层印刷基板是以树脂进行绝缘将几层印刷基板重叠而成。某一层与其它层的配线部分(铜箔)连接，是在基板上开封闭孔这样的盲孔或贯通孔这样的通孔，对孔的截面进行电镀，来连接层间配线的。盲孔和通孔的孔径随着电子元件安装密度的高密度化而变得更加小，近来则需要直径数百微米大小的孔径，而且同一块基板中也需要进行不同孔径的加工。这样大小的孔径，在此之前的钻孔加工是难以胜任的，目前采用的是借助于激光束进行的加工。而且，随着印刷基板多层化方向的发展，同一块基板中还需要对不同孔深的盲孔进行加工。
此外，随着多层印刷基板配线的高密度化，很有可能切断加工也由激光束来进行。
借助于激光束进行微细孔加工，需要将激光束会聚至加工孔径的大小，就其方法而言有以下两种方法用透镜使激光束聚光的方法(此后称为聚光光学系统)和在激光束光路(传输路径)中设置遮光板、由透镜使遮光板的像缩小成像在加工面上的方法(此后称为像转印光学系统)。
接下来说明聚光光学系统和像转印光学系统。
图28示出的是现有的聚光光学系统。聚光光学系统是用透镜使激光束聚光，在激光束焦点位置附近进行加工的系统。此时，为了提高激光束的聚光性，有时采用如图29所示的消除激光束像差成分用的空间滤光片。
图28中，1是激光振荡器，2是激光束，5是聚光光学系统，6是XY平台，7是待加工物，8是反射镜，9是数控(NC)装置。图29示意聚光光学系统5。51是透镜，52是空间滤光片，53是聚光透镜。空间滤光片52置于透镜51的焦点位置，也即对光束进行傅里叶变换的位置。空间滤光片52是消除光束像差成分提高光束聚光性能用的器件，在例如Walter Koechner的《固态激光工程》(Springer-Verlag，1992)第174-180页有详细说明。
以下说明动作。
激光振荡器1出射的激光束经透镜51在空间滤光片52上进行傅里叶变换，空间滤光片52仅让激光束空间频率中的低频成分通过。经空间滤光片52消除像差成分的激光束由聚光透镜53聚光在待加工物7的面上。
NC装置9的存储装置存储有多个加工条件、即激光输出等条件，对应于待加工物7的材料、板厚、加工形状，选择最佳条件，据此控制振荡器1、XY平台6。
图30示出的是现有的像转印光学系统，是在激光束传输路径当中设置遮光板，由透镜使遮光板的针孔像缩小成像在加工面上，在加工面上得到由遮光板所规定直径的激光束的系统。
图30中，1是激光振荡器，2是激光束，3是像转印光学系统，6是XY平台，7是待加工物，8是反射镜，9是NC装置。图31示意像转印光学系统3。31是透镜，32是遮光板，33是透镜。遮光板32同透镜33和待加工物7的位置关系是使得遮光板像按某一倍率成像在待加工物7上的位置关系。关于成像在例如K.Iizuka的《工程光学》(Springer-Verlag，1985)中第145-164页有详细说明。
以下说明动作。
激光振荡器1出射的激光束入射至像转印光学系统3，由透镜31照射遮光板32而聚光。之所以聚光是因为照射到小孔径遮光板时要减少能量损失。通过遮光板32的光束经透镜33以某种缩小倍率使遮光板像在待加工物7面上成像。
NC装置9的存储装置存储有多个加工条件，即激光输出等条件，对应于待加工物7的材料、板厚、加工形状，选择最佳条件，据此控制振荡器1、XY平台6等。
此外，像转印光学系统中准备有多片当待加工物上束径变化时所需的不同遮光板，当改变待加工物7上束径时调换遮光板。
借助于激光束进行的微细孔加工中较重要的参数是最小界限孔径R和最大界限孔深DOF。最小界限孔径R和最大界限孔深DOF的关系如下式。
R＝k1×λ×FDOF＝k2×λ×(F＾2) (1)其中F＝D/f。D是透镜有效直径，f是透镜焦距，λ是激光束波长，k1、k2是由待加工物7的材料，激光束状态即像差量和模式等所确定的值。对于聚光光学系统和像转印光学系统比较k1、k2值的话有如下关系。其中令待加工物7的材料相同，而且激光束状态也相同。
k1(聚光光学系统)＞k1(像转印光学系统)k2(聚光光学系统)＞k2(像转印光学系统)也就是说，R(聚光光学系统)＞R(像转印光学系统)DOF(聚光光学系统)＞DOF(像转印光学系统)就加工来说，像转印光学系统虽比聚光光学系统可以对较小孔径进行加工，但可加工孔的深度，像转印光学系统的却比聚光光学系统浅。
图32示意聚光光学系统与像转印光学系统关于进行孔加工的某种材料的可加工区域。
因而，孔径较小的加工由具有像转印光学系统的激光加工机进行，而孔深较深的加工则由具有聚光光学系统的激光加工机进行。此外，多层印刷基板的切断加工，与其要加工面较小的束径不如要焦点深度较深的光束，因而切断加工由具有聚光光学统的激光加工机进行。
由于上述原因，为了在同一块多层印刷基板的加工中高效连贯地进行切断加工，不同孔径和孔深的通孔加工和盲孔加工，在同一台激光加工机中切换聚光光学系统和像转印光学系统是不可或缺的。
借助于激光束对多层印刷基板进行的加工为了提高生产效率，不仅移动XY平台，还用振镜(ガルバノミラ-)使光束移动，以谋求加工的高速化。图33示意采用振镜的激光加工装置。
图33中，1是激光振荡器，2是激光束，19是像转印光学系统，6是XY平台，7是待加工物，8是反射镜，9是NC装置。图34示意像转印光学系统19。31是透镜，32是遮光板，36是fθ透镜，37是振镜。遮光板32同透镜36与待加工物7的位置关系是当光束从振镜37向fθ透镜36朝正下方射下去时使得遮光板像按某种倍率成像在待加工物7上的位置关系。
以下说明动作。
激光振荡器1出射的激光束入射至像转印光学系统19。入射至像转印光学系统19的光束经透镜31照射遮光板32而聚光。之所以聚光是因为对较小直径的遮光板进行照射得减小能量损失。通过遮光板32的光束由振镜37传输至转印用fθ透镜36，由fθ透镜36使按某种倍率缩小的遮光板像成像在待加工物7面上。振镜37可以使光束引导至fθ透镜36的任意位置，因此可以由振镜37使光束在待加工物7上按fθ透镜36大小的区域进行扫描。
NC装置9的存储装置存储有多个加工条件，也即激光输出等条件，对应于待加工物7的材料、板厚、加工形状，选择最佳条件，据此控制振荡器1、XY平台6和振镜37等。
激光振荡器的输出在额定输出附近较稳定，但低输出时变动幅度较大，不稳定。孔加工当中每一孔仅用数个脉冲，因而激光输出的变动给加工结果的离散性带来很大影响。因而，在变动幅度较大的低输出区域内，加工结果的离散性较大。
现有的激光加工装置如上所述构成，因而存在下列问题。
只有聚光光学系统的激光加工装置，其最小界限加工孔径比只有像转印光学系统的激光加工装置大，因而无法对较小孔径进行加工。而只有像转印光学系统的激光加工装置，其可加工孔的深度比只有聚光光学系统的激光加工装置浅，因而无法加工较深的通孔和盲孔。而且，切断加工过程中，若印刷基板的厚度变厚的话，加工面上就需要焦点深度较深的光束，因而只有像转印光学系统的激光加工装置是无法加工的。
而且，像转印光学系统中改变待加工物7上的束径必须改变遮光板31。因而，调换遮光板的时间使得生产效率下降。而且，即使准备几种不同孔径的遮光板，也无法适应对连续变化孔径的加工。
比较光束从振镜37向fθ透镜36朝正下方射下去的情形与斜向射下去的情形，如图35所示，遮光板32与fθ透镜36之间的距离有L1-L0差异。因此，光束从振镜37向fθ透镜36斜向射下去时，待加工物7上遮光板32的像变得模糊，无法进行良好的加工。
变动幅度较大的低输出区中加工结果的离散性较大。
本发明正是解决上述问题，其目的在于提供一种可对具有多种多样通孔和盲孔的配线基板进行加工和切断加工的激光加工装置。
本发明第一方面的激光加工装置，其特征在于，包括一像转印光学系统；一聚光光学系统；选择所述像转印光学系统和所述聚光光学系统其中之一的选择装置；以及控制所述像转印光学系统、所述聚光光学系统和所述选择装置的NC装置。
本发明第二方面的激光加工装置，其特征在于，包括一像转印光学系统；以及控制所述像转印光学系统的NC装置。
本发明的激光加工装置，包括具有置于激光振荡器与待加工物之间光路中的遮光板和使该遮光板的像缩小成像于加工面上的透镜的像转印光学系统；聚光光学系统；选择所述像转印光学系统与所述聚光光学系统中任意一种的选择装置；控制所述像转印光学系统、所述聚光光学系统和所述选择装置的NC装置，根据所加工孔径和孔深，选择所述像转印光学系统与所述聚光光学系统中任意一种。
此外，包括具有置于激光振荡器与待加工物之间光路中的遮光板和使该遮光板的像缩小成像于加工面上的透镜的像转印光学系统；聚光光学系统；选择所述像转印光学系统与所述聚光光学系统中任意一种的选择装置；控制所述像转印光学系统、所述聚光光学系统和所述选择装置的NC装置，根据开孔和槽加工以及外形切割加工等加工内容，选择所述像转印光学系统和聚光光学系统中任意一种。
此外，包括具有置于激光振荡器与待加工物之间光路中的可位移遮光板和使该遮光板的像缩小成像于加工面上的可变曲率反射镜的像转印光学系统；控制该像转印光学系统的NC装置，根据孔径控制所述可变曲率反射镜的曲率和所述遮光板位置。
此外，包括具有置于激光振荡器与待加工物之间光路中的可位移遮光板和使该遮光板的像缩小成像于加工面上的可变曲率反射镜的像转印光学系统；聚光光学系统；选择所述像转印光学系统和所述聚光光学系统中任意一种的选择装置；控制所述像转印光学系统、所述聚光光学系统和所述选择装置的NC装置，选择所述像转印光学系统时，根据孔径控制所述可变曲率反射镜的曲率与所述遮光板位置。
此外，包括具有置于激光振荡器与待加工物之间光路中的遮光板和使该遮光板的像缩小成像于加工面上的可变曲率反射镜，以及改变加工面和所述可变曲率反射镜之间距离的可变装置的像转印光学系统；控制该像转印光学系统的NC装置，根据孔径控制所述可变曲率反射镜的曲率、和所述加工面与所述可变曲率反射镜之间的距离。
再者，包括具有置于激光振荡器与待加工物之间光路中的遮光板和使该遮光板的像缩小成像于加工面上的可变曲率反射镜的像转印光学系统；聚光光学系统；选择所述像转印光学系统和所述聚光光学系统中任意一种的选择装置；控制所述像转印光学系统、所述聚光光学系统和所述选择装置的NC装置，当选择了所述像转印光学系统时，根据孔径控制所述可变曲率反射镜的曲率、和所述加工面与所述可变曲率反射镜之间距离。
此外，包括具有置于激光振荡器与待加工物之间光路中的可位移遮光板和使该遮光板像缩小成像于加工面上的可变曲率反射镜的像转印光学系统；控制该像转印光学系统的NC装置，激光束相对于透镜倾斜某一角度入射时，通过根据入射角度控制所述遮光板位置，来修正孔径。
此外，包括具有置于激光振荡器与待加工物之间光路中的可位移遮光板和使该遮光板的像缩小成像在加工面上的透镜的像转印光学系统；聚光光学系统；选择所述像转印光学系统和所述聚光光学系统中任意一种的选择装置；控制所述像转印光学系统、所述聚光光学系统和所述选择装置的NC装置，当选择了所述像转印光学系统时，激光束相对所述透镜倾斜某一角度入射时，通过根据入射角度控制所述遮光板位置，来修正孔径。
此外，包括具有置于激光振荡器与待加工物之间光路中的遮光板和使该遮光板的像缩小成像于加工面上的透镜的像转印光学系统；控制该像转印光学系统的NC装置，通过改变在所述遮光板激光束入射一侧的激光束束径，来调节通过所述遮光板的能量，以调节加工面上的能量。
此外，包括具有置于激光振荡器与待加工物之间光路中的遮光板和使该遮光板的像缩小成像于加工面上的透镜的像转印光学系统；聚光光学系统；选择所述像转印光学系统和所述聚光光学系统中任意一种的选择装置；控制所述像转印光学系统、所述聚光光学系统和所述选择装置的NC装置，当选择了所述像转印光学系统时，通过改变在所述遮光板激光束入射一侧的激光束束径，来调节通过所述遮光板的能量，以调节加工面上的能量。
图2是本发明第一实施例控制方法的流程图。
图3是本发明第二实施例激光加工机的构成图。
图4是本发明第二实施例控制方法的流程图。
图5是本发明第三实施例控制方法的流程图。
图6是本发明第四实施例控制方法的流程图。
图7是本发明第五实施例激光加工机的构成图。
图8是本发明第五和第六实施例像转印光学系统的构成图。
图9是本发明第五实施例控制方法的流程图。
图10是本发明第六实施例激光加工机的构成图。
图11是本发明第六实施例控制方法的流程图。
图12是本发明第七实施例激光加工机的构成图。
图13是本发明第七和第八实施例像转印光学系统的构成图。
图14是本发明第七实施例控制方法的流程图。
图15是本发明第八实施例激光加工机的构成图。
图16是本发明第八实施例控制方法的流程图。
图17是本发明第九实施例激光加工机的构成图。
图18是本发明第九和第十实施例像转印光学系统的构成图。
图19是本发明第九实施例控制方法的流程图。
图20是本发明第十实施例激光加工机的构成图。
图21是本发明第十实施例控制方法的流程图。
图22是本发明第十一实施例激光加工机的构成图。
图23是本发明第十一和第十二实施例像转印光学系统的构成图。
图24是本发明第十一实施例控制方法的流程图。
图25是本发明第十二实施例激光加工机的构成图。
图26是本发明第十二实施例控制方法的流程图。
图27是多层印刷基板的截面图。
图28是现有激光加工机的构成图。
图29是现有聚光光学系统的构成图。
图30是现有激光加工机的构成图。
图31是现有像转印光学系统的构成图。
图32是聚光光学系统和像转印光学系统对于某种材料的可加工区域。
图33是现有激光加工机构成图。
图34是现有采用振镜的像转印光学系统的构成图。
图35示出的是目前采用振镜和fθ透镜的时候光路长度的偏移。
像转印光学系统3与图31相同。聚光光学系统5与图29相同。
以上说明动作。NC装置9的存储装置存储有多个加工条件，也即激光输出等条件，根据待加工物7的材料以及孔径和孔深选择最佳加工条件。而且根据材料、孔径和孔深，在NC装置9的存储装置中预先存储像转印光学系统和聚光光学系统中哪一方较适于加工，操作员将材料以及孔径和孔深输入NC装置9时，由NC装置9使反光镜10动作，使得激光束自动地分配至像转印光学系统或聚光光学系统。这时的流程图示于图2。而且，操作员也可以手动进行这种切换。
像转印光学系统与聚光光学系统分别对某种材料的应用区域的例子如图3所示。它因材料而有所不同。
实施例2与实施例1中将激光束分配至像转印光学系统或聚光光学系统某一方不同，本实施例做成可将像转印光学系统和聚光光学系统某一方从激光振荡器与待加工物之间光路上装卸。
装置构成示于图3。1是激光振荡器，2是激光束，3是像转印光学系统，5是聚光光学系统，6是XY平台，7是待加工物，8是反射镜，9是NC装置，13是用以将像转印光学系统3和聚光光学系统5中某一方相对激光振荡器与待加工物之间光路装卸，作为选择装置的驱动装置。
像转印光学系统3与图31相同。聚光光学系统5与图29相同。
以下说明动作。NC装置9的存储装置存储有多个加工条件，也就是激光输出等条件，根据待加工物7的材料以及孔径和孔深，选择最佳加工条件。而且，根据材料、孔径和孔深，在NC装置9的存储装置中预先存储像转印光学系统和聚光光学系统哪一方较适于加工，当操作员将材料以及孔径和孔深输入NC装置9时，由NC装置9使驱动装置13动作，使得像转印光学系统3和聚光光学系统5中某一方自动地装于激光振荡器与待加工物之间。这时的流程图示于图4中。而且操作员也可以手动进行上述装卸。
实施例3装置构成与图1相同。
以下说明动作。NC装置9的存储装置存储有多个加工条件，也就是激光输出等条件，根据待加工物7的材料、孔径和孔深以及是孔加工还是切断加工这种加工内容，选择最佳条件。根据该加工内容，在NC装置9的存储装置中预先存储像转印光学系统和聚光光学系统中哪一方较适于加工，当操作员向NC装置9输入加工方法时，由NC装置9使反射镜10动作，使得激光束自动分配至像转印光学系统或聚光光学系统。这时的流程图示于图5。而且操作员也可以手动进行这种切换。
实施例4与实施例3中将激光束分配至像转印光学系统和聚光光学系统中任意一方不同，本实施例做成可以将像转印光学系统和聚光光学系统中任意一方从激光振荡器与待加工物之间光路上装卸。
装置构成与图3相同。
以下说明动作。NC装置9的存储装置存储有多个加工条件，也就是激光输出等条件，根据待加工物7的材料、孔径和孔深以及是孔加工还是切断加工这种加工内容，选择最佳条件。根据该加工内容，在NC装置9的存储装置中预先存储像转印光学系统和聚光光学系统中哪一个较适于加工，当操作员向NC装置9输入了加工方法时，NC装置就使驱动装置13动作，使得像转印光学系统3和聚光光学系统5中某一方自动装在激光振荡器与待加工物之间。这时的流程图示于图6。而且，操作员也可以手动进行上述装卸。
实施例5现有例的像转印光学系统当中，遮光板32与转印透镜33这间的距离d1、转印透镜33与待加工物7之间的距离d2、转印透镜的焦点距离f和遮光板32成像时的倍率M之间的关系简单地表示如下。
(1/d1)+(1/d2)＝1/f，M＝(d2)/(d1) (2)这里，将转印透镜调换为可变曲率反射镜的话就可以改变焦点距离，因此可以改变倍率M。对于可变曲率反射镜，美国光学学会杂志的专辑63(1977年3月)和J.W.Hardy的《有源光学一项光控制方面的新技术》Proc.IEEE 66,651-697(1978年6月)有叙述。
图7示出装置构成。1是激光振荡器，2是激光束，16是像转印光学系统，6是XY平台，7是待加工物，8是反射镜，9是NC装置。图8示出像转印光学系统16。31是透镜，34是可由驱动装置14位移的遮光板，35是可变曲率的反射镜。可位移遮光板34与可变曲率反射镜35与待加工物7之间的位置关系是使得遮光板的像以某种倍率成像在待加工物7上的位置关系。
以下说明动作。由式(2)，则f＝d2/(M+1)，M＝d2/d1 (3)要使倍率M减小，也就是使待加工物7上的束径减小，因为d2(可变曲率反射镜35与待加工物7之间距离)一定，因而增大d1(可位移遮光板34与变曲率反射镜35之间的距离)，使倍率M减小，调节可变曲率反射镜35的曲率，使之为与该倍率M相当的焦距f。因而，操作员向NC装置输入孔径的话，就使可变曲率反射率35的焦距和遮光板34的位置变动，以确定与孔径相应的倍率。这时的流程图示于图9。
实施例6图10示出装置构成。1是激光振荡器，2是激光束，16是像转印光学系统，5是聚光光学系统，6是XY平台，7是待加工物，8是反射镜，9是NC装置，13是用以将像转印光学系统3和聚光光学系统5中任意一方相对激光振荡器与待加工物之间光路装卸的驱动装置。
像转印光学系统16与图8相同。聚光光学系统5与图29相同。
以下说明动作。NC装置9的存储装置存储有多个加工条件，也就是激光输出等条件，根据待加工物7的材料、孔径和孔深以及是孔加工还是切断加工这种加工内容，选择最佳条件。根据该加工内容以及孔径和孔深，在NC装置9的存储装置中预先存储像转印光学系统和聚光光学系统中哪一方较适于加工，当操作员向NC装置9输入了加工方法以及孔径和孔深时，NC装置9使驱动装置13动作，使得像转印光学系统16和聚光光学系统5中的任意一方自动装在激光振荡器与待加工物之间。而且，光束分配至像转印光学系统16时，动作使得可变曲率反射镜35的焦距和遮光板34的位置确定为与孔径相应倍率。这时的流程图示于图11。
实施例7
图12示出装置构成。1是激光振荡器，2是激光束，17是像转印光学系统，6是XY平台，7是待加工物，8是反射镜，9是NC装置，像转印光学系统17可由驱动装置15移位，可以使像转印光学系统17与待加工物7之间距离可变。
图13示意像转印光学系统17。31是透镜，32是遮光板，35是曲率可变的反射镜。遮光板32与可变曲率反射镜35与待加工物7的位置关系是使得遮光板的像以某个倍率成像于待加工物7上的位置关系。
以下说明动作。由式(2)则有f＝d1×M/(1+M)，M＝d2/d1 (4)要使倍率M减小，也就是使待加工物7上的束径减小，因为d1(遮光板32与可变曲率反射镜35之间的距离)一定，所以减小d2(可变曲率反射镜35与待加工物7之间的距离)，减小倍率M，对可变曲率的反射镜35的曲率进行调节，以达到与该倍率M相当的焦距f。
因而操作员向NC装置输入孔径的话，就动作使得可变曲率反射镜35的焦距和像转印光学系统17与待加工物7之间距离确定为达到与孔径相应的倍率。这时的流程图示于图14。
实施例8图15示出装置构成。1是激光振荡器，2是激光束，17是像转印光学系统，5是聚光光学系统，6是XY平台，7是待加工物，8是反射镜，9是NC装置，13是将像转印光学系统3和聚光光学系统5中任意一方相对激光振荡器与待加工物之间光路装卸用的驱动装置。像转印光学系统17可由驱动装置15使位置可变，从而可以使像转印光学系统17与待加工物7之间距离可变。
像转印光学系统17与图13相同。聚光光学系统5与图29相同。
以下说明动作。NC装置9的存储装置存储有多个加工条件，也即激光输出等条件，根据待加工物7的材料、孔径和孔深以及是孔加工还是切断加工这种加工内容，选择最佳条件。根据该加工内容以及孔径和孔深，在NC装置9的存储装置中预先像转印光学系统和聚光光学系统哪一方较适于加工，当操作员向NC装置9输入了加工方法以及孔径和孔深时，由NC装置9使驱动装置13动作，使得像转印光学系统17和聚光光学系统5当中的任意一方自动地装在激光振荡器与待加工物之间。而且，装上像转印光学系统17时，动作使得可变曲率反射镜35的焦距以及像转印光学系统17与待加工物7之间距离确定达到与孔径相应的倍率。这时的流程图示于图16。
实施例9图17示出装置构成。1是激光振荡器，2是激光束，18是像转印光学系统，6是XY平台，7是待加工物，8是反射镜，9是NC装置。图18示出像转印光学系统18。31是透镜，34是可由驱动装置14使位置可变的遮光板，36是转印用fθ透镜，37是振镜。可位移遮光板34与透镜36与待加工物7的位置关系，是当激光束从振镜37向fθ透镜36朝正下方射下去时使得遮光板的像按某种倍率成像于待加工物8上的位置关系。
以下说明动作。不论是激光束从振镜37向fθ透镜36朝正下方射下去的时候还是斜向射下去的时候，都由NC装置自动控制遮光板34的位置，使得遮光板34与fθ透镜36之间的光路长一定，即便由振镜37扫描激光束，遮光板34在待加工物7上的像也不模糊，也就是说，使得孔径一定。这时的流程图示于图19。
实施例10图20示出装置构成。1是激光振荡器，2是激光束，18是像转印光学系统，5是聚光光学系统，6是XY平台，7是待加工物，8是反射镜，9是NC装置，13是将像转印光学系统18与聚光光学系统5中任意一方相对激光振荡器与待加工物之间光路装卸用的驱动装置。
像转印光学系统18与图18相同。聚光光学系统与图29相同。
以下说明动作。NC装置9的存储装置中存储有多个加工条件，也即激光输出等条件，根据待加工物7的材料、孔径和孔深以及是孔加工还是切断加工这种加工内容，选择最佳条件。根据该加工内容以及孔径和孔深，在NC装置9的存储装置中预先存储像转印光学系统和聚光光学系统中哪一方较适合于加工，当操作员向NC装置9输入了加工方法以及孔径和孔深时，由NC装置9使驱动装置13动作，使得像转印光学系统18和聚光光学系统5中任意一方自动装在激光振荡器与待加工物之间。而且，装上像转印光学系统18时，不论是激光束从振镜37向fθ透镜36朝正下方射下去的时候还是斜向射下去的时候，都由NC装置9自动控制遮光板34的位置，使得遮光板34与fθ透镜36之间的距离一定，即便由振镜37扫描激光束，遮光板34在待加工物7上的像也不模糊，也就是使得孔径一定。这时的流程图示于图21。
实施例11图22示出装置构成。1是激光振荡器，2是激光束，19是像转印光学系统，6是XY平台，7是待加工物，8是反射镜，9是NC装置。
图23示出像转印光学系统19。38是可由驱动装置12位移的透镜，32是遮光板，33是透镜。遮光板32同透镜33与待加工物7的位置关系是使得遮光板的像按某种倍率在待加工物7上成像的位置关系。
以下说明动作。沿光轴移动可位移透镜38的话，便可以使在遮光板的激光束入射一侧的束径改变，从而可以改变通过遮光板的激光束能量。例如遮光板上开有直径1mm的针孔，以直径2mm光束照射遮光板针孔的话，能量通过率为25％。激光束直径为3mm的话，能量通过率为11％。这样，通过沿光轴移动可位移透镜38可以调节在加工面上的激光输出。
NC装置9的存储装置存储有多个加工条件，也即激光输出等条件，根据待加工物7的材料、孔径和孔深，选择最佳条件。根据该激光输出，由NC装置9使可位移透镜38沿光轴移动。另外，可位移透镜38的移动也可以由操作员手动进行。这时一个实施例的流程图示于图24。
实施例12图25示出装置构成。1是激光振荡器，2是激光束，19是像转印光学系统，5是聚光光学系统，6是XY平台，7是待加工物，8是反射镜，9是NC装置，13是将像转印光学系统19和聚光光学系统5中任意一方相对激光振荡器与待加工物之间光路装卸用的驱动装置。像转印光学系统19与图23相同。聚光光学系统5与图29相同。
以下说明动作。NC装置9的存储装置中存储有多个加工条件，也就是激光输出等条件，根据待加工物7的材料、孔径和孔深以及是孔加工还是切断加工这种加工内容，选择最佳条件。根据该加工内容以及孔径和孔深，在NC装置9的存储装置中预先存储像转印光学系统和聚光光学系统中哪一方较适于加工，当操作员向NC装置9输入了加工方法以及孔径和孔深时，由NC装置9使驱动装置13动作，使得像转印光学系统18和聚光光学系统5中任意一方自动装在激光振荡器与待加工物之间。而且，装上像转印光学系统19时，由NC装置9根据激光输出使可位移透镜38沿光轴移动。另外，可位移透镜38的移动也可以由操作员手动进行。这时的流程图示于图26。
本发明如上所述构成，因而具有如下所述效果。
按照本发明，因为像转印光学系统比聚光光学系统可进行更为细微的孔加工，而聚光光学系统则比像转印光学系统可进行孔深较深的加工，所以，通过并用像转印光学系统与聚光光学系统，可以扩展可加工孔径和孔深范围。
而且，配线基板的切断需要焦点深度较深的激光束，而聚光光学系统比像转印光学系统可以获得焦点深度较深的激光束，因而，通过使像转印光学系统与聚光光学系统并用，可以高精度地进行切断加工和孔加工。
而且，通过使遮光板位置和成像反射镜的焦距改变，可以连续地改变待加工物上的束径，而且可以使得加工物上的束径变化所需的时间缩短。
而且，像转印光学系统与聚光光学系统相比，可以在待加工物面上获得较小束径，因而可以扩展可加工孔径等加工形状范围。而且，像转印光学系统当中，通过改变遮光板位置与成像反射镜的焦距，可以使待加工物面上的束径连续变化，进而可以缩短使待加工物面上束径变化所需的时间。
此外，通过使像转印光学系统与待加工物之间的距离和成像反射镜的焦距变化，可以使待加工物面上的束径连续变化，而且像转印光学系统是整个装置动作的，因而可以防止遮光板光轴偏移，从而可以避免因待加工物面上束径变化造成加工精度变差。进而可以缩短使待加工物上束径变化所需的时间。
此外，像转印光学系统与聚光光学系统相比，可在待加工物面上获得较小束径，因而可以扩展可加工孔径等加工形状范围。而且，在像转印光学系统中，通过使像转印光学系统与待加工物之间距离以及成像反射镜焦距变化，可以连续改变待加工物面上的束径，此外，像转印光学系统是整个装置动作的，因而可以防止遮光板光轴偏移，从而可以避免因待加工物上束径变化造成加工精度变差。此外可以缩短使待加工物面上束径变化所需的时间。
而且，像转印光学系统当中，通过使遮光板位置可变，可以防止采用振镜和fθ透镜时加工精度变差。
而且，像转印光学系统与聚光光学系统相比，可以在待加工物面上获得较小束径，所以可以扩展可加工孔径等加工形状范围。而且，像转印光学系统当中，通过使遮光板位置可变，可以避免用振镜与fθ透镜时造成加工精度变差。
像转印光学系统当中，通过在激光振荡器稳定工作的额定输出附近，在加工面上获得稳定的低输出，可以进行高精度加工。
而且，通过使像转印光学系统与聚光光学系统并用，可以扩展可加工孔径和孔深范围，而且，像转印光学系统中，在激光振荡器稳定工作的额定输出附近，在加工面上获得稳定低输出，因而可以进行高精度加工。
权利要求
1.一种激光加工装置，其特征在于，包括一像转印光学系统；以及控制所述像转印光学系统的NC装置。
2.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，还包括一其中包括使遮光板接收的像缩小成像于加工面上的可变曲率反射镜的像转印光学系统；以及所述遮光板包括一置于激光振荡器和待加工物之间光路中的可位移遮光板，其中，通过加大所述可位移遮光板(34)和可变曲率反射镜(35)之间距离来减小倍率M，并对反射镜(35)的曲率进行调节使得焦距f与该倍率M相对应。
3.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，还包括一其中包括使遮光板的像缩小成像于加工面上的可变曲率反射镜的像转印光学系统；以及置于激光振荡器和待加工物之间光路中的所述遮光板，其中，通过减小可变曲率反射镜(35)和待加工物(7)之间距离来减小倍率M，并对反射镜(35)的曲率进行调节使得焦距f与该倍率M相对应。
4.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，还包括一其中包括使遮光板的像缩小成像于加工面上的可变曲率反射镜的像转印光学系统；以及一置于激光振荡器和待加工物之间光路中的可位移遮光板，其中，激光束按一角度斜向入射至所述透镜时通过控制所述遮光板的位置使之符合入射角来修正孔径。
5.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，还包括像转印光学系统具有一置于激光振荡器和待加工物之间光路中的遮光板；一使所述遮光板的像缩小成像于加工面上的透镜；以及改变加工面和所述可变曲率反射镜之间距离的可变装置，通过改变在所述遮光板激光束入射一侧的激光束直径来调节经过所述遮光板的能量，以调节加工面上的能量。
6.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，还包括对经过遮光板的能量进行调整，调整加工面上能量的调整装置。
7.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，所述像转印光学系统具有置于激光振荡器与待加工物之间光路中的遮光板和使该遮光板的像缩小成像于加工面上的透镜，通过改变在所述遮光板激光束入射一侧的激光束束径，来调节通过所述遮光板的能量，以调节加工面上的能量。
全文摘要
本发明提供一种具备聚光光学系统与像转印光学系统两者，根据加工对象分别单独使用，从而可以扩大可加工范围，而且可以提高加工精度的激光加工装置。它包括具有置于激光振荡器1与待加工物7之间光路中的遮光板以及使该遮光板的像缩小成像在加工面上的透镜的像转印光学系统3；聚光光学系统5；选择上述系统两者中任意一方的驱动装置11；控制上述系统两者与驱动装置11的NC装置9。根据所加工的孔径和孔深，选择上述系统两者中的任意一个。
文档编号B23K101/42GK1425531SQ0212688
公开日2003年6月25日 申请日期1996年11月13日 优先权日1996年4月24日
发明者松原真人, 福岛司, 黑泽满树 申请人:三菱电机株式会社