专利名称：激光切割方法及激光切割装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用激光束切割印刷配线板等的激光切割方法及激光切割装置。
背景技术：
因为激光束指向性、聚光性优良，所以容易使用透镜而向微小点会聚，从而获得高能量密度。另外，因为可以利用反射镜等使激光束的聚光位置向工件上的任意位置移动，所以可以加工微小且复杂的形状。因此，激光加工机在切割加工领域中被广泛使用。印刷配线板由导体层和绝缘层的层叠构造构成。通常，导体层由铜等金属形成，绝缘层由作为有机化合物的树脂形成。由此，在利用激光束切割印刷配线板的情况下，如果激光束的功率较大，则存在由印刷配线板中含有的成分产生碳化物等切屑，且该切屑附着在 工件的切割面上的情况。切屑会显著降低印刷配线板的绝缘可靠性。另外，剥离的切屑有时作为废料堆积在印刷配线板上。由此，切屑会导致印刷配线板动作不良。另外，在工件由金属、硅、木材等构成的情况下，与印刷配线板同样地，切屑也会附着在切割面上。作为以抑制切屑向工件切割面的附着为目的的现有的激光切割方法，已知使激光束沿工件上的同一轨道扫描多次的技术(例如，参照专利文献I)。另外，作为以抑制切屑向工件切割面的附着为目的的现有的激光切割方法，已知在暂时切割完成后，向切割面照射功率较小的激光束的技术(例如参照专利文献2)。专利文献I :日本特开2005 - 303322号公报专利文献2 日本特开平5 - 343832号公报
发明内容
然而，在专利文献I的激光切割方法的情况下，因为向工件的同一切割面反复照射激光，所以存在因对同一切割面反复进行加热和冷却而产生切屑并堆积的问题。另外，在专利文献2的激光切割方法的情况下，暂时切割完成时附着在工件切割面上的切屑，在照射功率较小的激光束时已经冷却，导致工件的材料变质等，从而很难吸收激光束。因此，存在很难利用功率较小的激光束去除暂时产生的切屑的问题。本发明中的激光切割方法的特征在于，通过使规定功率的激光束相对于工件的扫描位置在每次扫描时移动规定的移动量，并使上述规定功率的激光束对上述工件进行多次扫描，从而切割上述工件。另外，本发明中的激光切割装置的特征在于，具有激光振荡器，其射出激光束；聚光透镜，其将上述激光振荡器射出的激光束会聚在工件上；以及控制装置，其对激光束的功率和激光束相对于上述工件的扫描位置进行控制，通过使规定功率的激光束相对于上述工件的扫描位置在每次扫描时移动规定的移动量，并使上述规定功率的激光束对上述工件进行多次扫描，从而切割上述工件。发明的效果根据本发明，可以抑制切屑附着在通过工件切割而形成的切割面上。
图I是实施方式I中的激光切割装置的结构图。图2是用于说明实施方式I中的XY工作台的规格的图。图3是用于说明实施方式I的具体例中的工件的规格和加工形状的例子的图。图4是表示通过使激光束进行4次扫描，使用实施方式I的激光切割方法切割图3所示的工件的情况的图。图5是使用现有的激光切割方法的情况下的切割面和使用实施方式I的激光切割方法的情况下的切割面的照片。图6是实施方式2中的激光切割装置的结构图。
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图7是实施方式3中的激光切割装置的结构图。标号的说明7 工件2激光束I激光振荡器6聚光透镜30驱动反射镜40远心f 9透镜
具体实施例方式实施方式I参照图I至图5，对实施方式I进行说明。图I是实施方式I中的激光切割装置的结构图。实施方式I中的激光切割装置具有激光振荡器1，其射出激光束2 ;多个传播反射镜3、4、5，其将从激光振荡器I射出的激光束2传播至工件7 ;聚光透镜6，其使传播的激光束2会聚在工件7上；XY工作台8，其可以载置工件7并在X轴及Y轴方向上移动；以及控制装置9，其基于数据10，对激光振荡器I及XY工作台8进行控制。数据10是加工程序、或后述的光束直径D或扫描的总次数n等信息，该数据10在被输入激光切割装置后，存储在未图示的存储器中。此外，激光束2可以由无间歇时间的CW振荡激发，也可以由每隔规定时间有间歇时间的脉冲振荡激发。图2是用于说明实施方式I中的XY工作台的规格的图。XY工作台8具有开口部8a，该开口部8a比通过切割工件7而形成的加工形状7a大。由此，在切割工件7时，可以防止由于激光束2穿过工件7照射到XY工作台8上而损伤XY工作台8。另外，可以防止穿过工件7的激光束2被XY工作台8反射而照射工件7的背面。接下来，对实施方式I中的激光切割方法进行说明。此外，在下面的说明中，在激光束2的聚光位置的光束直径为D (mm)，且激光束2的功率为P1 (W)的情况下，通过使激光束2进行I次扫描即可切割工件7。在本实施方式中，通过使激光束2进行多次扫描，从而切割工件7。另外，在每次扫描时，使激光束2的扫描位置移动。此时，如下述式(I)所不，将每次扫描时的扫描位置的移动量S (mm)，设置为大于0且小于或等于D/n的值。此外，n是扫描的总次数(n兰2)。
0 < (每次扫描时的扫描位置的移动量S) = D/n…式(I)其中，在将前次扫描路径上的任意点设为A点，将与A点处的前次扫描路径的切线正交的直线与本次扫描路径的交点设为B点时，移动量S等于A点与B点之间的距离。并且，如下述式(2)所示，将每次扫描时的激光束2的功率P2 (W)设定为大于或等于P1Ai且小于P1的值。P1 > (每次扫描时的激光束2的功率P2) ^ P1Ai…式(2)
此外，基于式(I)及式(2)确定S及P2，是由激光切割装置的操作者或控制装置9进行的。在此，参照图3及图4对实施方式I的具体例进行说明。图3是用于说明实施方式I的具体例中的工件的规格和加工形状的例子的图。图3 Ca)是俯视观察工件7的图，图3(b)是工件7的剖视图。工件7由60mmX60mm的正方形构成，具有Imm的厚度。另外，通过切割工件7而形成的加工形状7a由30mmX30mm的正方形构成。工件7是由绝缘层和导体层的层叠结构构成的印刷配线板，该绝缘层是使玻璃丝网13浸溃在环氧类树脂14中而形成的。下面的表I是表示使用现有的激光切割方法进行I次扫描的情况下的实验结果的表。在表I的实验中，设定D=O. 2mm，并且设定己=80、100、120 (W)这3组值，在图3所示的工件7上只进行I次激光束2的扫描。此外，在该实验中使用的激光切割方法与现有的激光切割方法相当。作为各实验的结果，表I示出是否可以切割工件7、及是否肉眼可见切割面上附着有切屑。其中，所谓可以切割工件7，是指激光束2可以贯穿工件7，并不包含激光束2只是切割至工件7的表面与背面之间的中间点的情况。表I
P2 - w>80100J 20
S f mm)
- 不可切割、无可切割、有切可切割、有切 __切屑附着__屑附着__屑附着如表I所示，在设定为P2=SO (W)的情况下，切割面上未附着切屑，但未能切割工件7。另一方面，在设定为P2=100、120 (W)的情况下，可以切割工件7，但在切割面上有切屑附着。因此，在使用现有的切割方法的情况下，无论激光束的功率P2的值是多大，都不能得到可以切割工件7、且切割面上无切屑附着的良好的结果。下面，基于该实验，设定SP1=IOO(W)。下面的表2是表示使用实施方式I的激光切割方法进行2次扫描的情况下的实验结果的表。在表2的实验中，使用实施方式I的激光切割方法，在图3所示的工件7上进行2次激光束2的扫描。另外，设定D=O. 2 (111111)，并且设定己=40、50、60 (W)这3组值，此外，对于各P2值，设定S=O. 08,0. 10,0. 12 (mm)这3组值。表2与表I同样地，作为各实验的结果，示出是否可以切割工件7、及是否肉眼可见在切割面上附着切屑。表2
权利要求
1.一种激光切割方法,其特征在于， 通过使规定功率的激光束相对于エ件的扫描位置在毎次扫描时移动规定的移动量，并使所述规定功率的激光束对所述エ件进行多次扫描，从而切割所述エ件。
2.根据权利要求I所述的激光切割方法，其特征在干， 在聚光位置处的光束直径为D且功率为P1的激光束进行一次扫描即可切割所述エ件的情况下，在满足下述式(I)及式(2)的条件下，通过使规定功率P2的激光束相对于所述エ件的扫描位置在每次扫描时移动规定的移动量S，且使所述规定功率P2的激光束对所述エ件进行η次扫描，从而切割所述エ件O < S≤D/n…式(I)P1 > P2 ≥ P1Ai…式(2)。
3.根据权利要求2所述的激光切割方法，其特征在干， 所述规定移动量S或所述规定功率P2，在每次扫描中的值大致相同。
4.根据权利要求I所述的激光切割方法，其特征在干， 所述激光束是由无间歇时间的CW振荡或有间歇时间的脉冲振荡激发的。
5.一种激光切割装置，其特征在于，具有 激光振荡器，其射出激光束； 聚光透镜，其将所述激光振荡器射出的激光束会聚在エ件上；以及 控制装置，其对激光束的功率和激光束相对于所述エ件的扫描位置进行控制， 通过使规定功率的激光束相对于所述エ件的扫描位置在毎次扫描时移动规定的移动量，并使所述规定功率的激光束对所述エ件进行多次扫描，从而切割所述エ件。
6.根据权利要求5所述的激光切割装置，其特征在干， 在聚光位置处的光束直径为D且功率为P1的激光束，进行一次扫描即可切割所述エ件的情况下，在满足下述式(I)及式(2)的条件下，通过使规定功率P2的激光束相对于所述エ件的扫描位置在毎次扫描时移动规定的移动量S，且使所述规定功率P2的激光束相对于所述エ件进行η次扫描，从而切割所述エ件O < S≤D/n…式(I)P1 > P2 ≥ P1Ai…式(2)。
7.根据权利要求5所述的激光切割装置，其特征在干， 具有可移动或可旋转的驱动反射镜，该驱动反射镜设置在所述激光振荡器和所述聚光透镜之间的光路上。
8.根据权利要求5所述的激光切割装置，其特征在干， 所述聚光透镜是远心 ·θ透镜。
全文摘要
本发明中的激光切割方法的特征在于，通过使规定功率的激光束相对于工件的扫描位置在每次扫描时移动规定的移动量，并使上述规定功率的激光束对上述工件进行多次扫描，从而切割上述工件。另外，本发明中的激光切割装置具有激光振荡器，其射出激光束；聚光透镜，其将上述激光振荡器射出的激光束会聚在工件上；以及控制装置，其对激光束的功率和激光束在上述工件上的扫描位置进行控制，通过使规定功率的激光束相对于上述工件的扫描位置在每次扫描时移动规定的移动量，并使上述规定功率的激光束对上述工件进行多次扫描，从而切割上述工件。由此，可以抑制切屑附着在通过工件切割而形成的切割面上。
文档编号B23K26/08GK102858489SQ20108006611
公开日2013年1月2日 申请日期2010年4月12日 优先权日2010年4月12日
发明者伊藤健治, 木村贤光 申请人:三菱电机株式会社