专利名称：激光加工方法以及激光加工装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对被加工物照射脉冲状的激光束，对被加工物加工孔的激光加工方法以及激光加工装置。
背景技术：
专利文献1公开了如下一种激光加工方法，即、利用由一对旋转镜构成的第1检流镜(galvano mirror)系统、以及由旋转镜和旋转偏振光束混合器构成的第2检流镜系统，使作为S偏振光的第2激光束和作为P偏振光的第1激光束同时入射到1个fθ透镜，从而同时对2个部位进行加工。
例如在CO2激光的情况下，由于能够提高激光束的能量密度，所以能够高效地加工容易吸收CO2激光的材料。但是，在向铜板照射了CO2激光的情况下，几乎全部的CO2激光都被铜板表面所反射，所以加工困难。因此，例如在对层叠了铜导体层(以下称为“铜层”)和树脂层(由树脂或树脂和玻璃纤维构成的绝缘层，以下称为“绝缘层”)的印刷电路板，进行用于使表面的铜层与下层的铜层电连接的孔的加工的情况下，预先在表面的铜层上开孔，并对该孔照射激光来除去绝缘物，由此加工出到达下层铜层的孔。因此，增加了加工工序。
另一方面，UV激光由于容易被有机材料、无机材料等多种材料吸收，所以与CO2激光相比，能够容易地对复合材料进行加工。因此，在进行用于电连接印刷电路板的表面铜层和下层铜层的孔的加工时，不需要预先在表面铜层上开孔，从而可减少加工工序。因此，采用使用了UV激光的加工法进行印刷电路板的加工逐渐成为主流。
日本特开2004-249364号公报但是，在UV激光的情况下，虽然激光振荡器的振荡频率高，但每一个脉冲单位的能量小。尽管每一个脉冲单位的能量小，但通过缩小激光束的外径，提高单位面积的能量密度，对例如铜层也能够进行高效的加工。但是，如果过度提高能量密度，则有时会将孔底的铜层熔化而形成通孔。
例如，在对连接层叠了铜层和绝缘层的印刷电路板的表面铜层与下层铜层的直径为40μm的孔，使用相同的直径、即直径为40μm的UV激光进行脉冲式加工(在同一位置反复照射激光束的加工方法。这里，由于与冲孔加工相同，所以也称为“冲孔加工”。)时，会产生以下的结果。另外，加工铜层时的能量密度为8J/cm2，加工绝缘层时的能量密度为1J/cm2，脉冲频率为30KHz。
(1)在表面的铜层的板厚小于等于5μm、绝缘层的厚度大于等于25μm的情况下，对表面的铜层进行加工时，·如果连续照射一定次数以上的激光，则在表面的铜层与绝缘层的边界处将产生剥离，从而导致铜层容易剥离。即，为了使铜层与绝缘层的边界处不产生剥离，必须将照射次数限制在预定的次数以内。
(2)在表面的铜层的板厚大于等于5μm、绝缘层的厚度大于等于25μm的情况下，对表面的铜层进行加工时，·如果连续照射一定次数以上的激光，则铜层下部的绝缘层将产生下凹，表面铜层的悬空变大，由此导致镀层的附着性变差。即，为了减小铜层的悬空，必须将照射次数限制在预定的次数以内。
(3)在绝缘层只是树脂的情况下，在加工绝缘层时，·如果连续照射一定次数以上的激光，则将形成啤酒桶状的孔。即，为了形成侧壁笔直的孔，必须将照射次数限制在预定次数以内。
(4)在绝缘层中掺入玻璃纤维的情况下，在加工绝缘层时，·如果连续照射一定次数以上的激光，则将形成玻璃纤维从孔中突出的啤酒桶状的孔。即，为了形成侧壁的凹凸少、且笔直的孔，必须将照射次数限制在预定的次数以内。
另外，即使在与上述相同的条件下进行套孔(trepanning)加工(使激光束在圆周轨道上进行多次照射，加工直径比激光束大的孔的加工方法)的情况下，如果减小照射间隔(也称为激光束的照射位置间隔、脉冲间隔)，则铜层与绝缘层也容易剥离。
因此，作为激光加工方法，在任何情况下，都必须不降低加工效率，且预防热的集中，防止铜层与绝缘层的剥离等。
因此，以往在例如上述(1)的情况下，是通过循环加工，即、把多个部位作为1组，反复进行必要次数的对各个加工部位照射预定脉冲数的激光束，来维持加工质量。
关于循环加工时的具体加工时间，如下所述。
例如，在对厚度为40μm的仅由树脂构成的绝缘层，以脉冲频率30kHz、能量密度1J/cm2进行加工的情况下，需要照射40个脉冲的激光束。这里，设检流镜的定位时间为2kHz。而且，假设对一个部位10个脉冲10个脉冲地进行照射，并对多个部位并行地进行加工。在这种情况下，对于各个加工部位而言，检流镜的定位为4次，加工次数为4次，所以对一个部位的加工需要3.2ms。另外，在对一个部位5个脉冲5个脉冲地进行照射的情况下，由于定位8次，加工8次，所以对一个部位的加工需要5.1ms。
另外，激光束的直径(光束直径)越大，或加工速度越快，单位时间内的分解飞散物的量就越多。如果激光束从高温的分解飞散物内通过，则激光束的折射率将发生变化，由此，有时光束模式会发生变化，造成加工出的孔的形状精度下降。即，在光束模式为高斯光束模式(能量强度呈高斯曲线状的激光束)的情况下，能够将孔的壁面加工得陡峭，即、能够加工出孔底径与孔的入口径接近的孔，但是当光束模式发生变化时，有时孔底径会远小于孔的入口径。因此，作为激光加工方法，还必须不降低加工效率，且能够抑制分解飞散物的产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不会降低加工效率、且具有良好加工精度和加工质量的激光加工方法和激光加工装置。
但是，在采用循环加工的情况下，为了提高加工质量，越是减少一次照射的次数，定位次数就越增加，所以加工时间变长。为了解决上述问题，本发明人进行了各种试验，并得出了以下结果。
为了提高孔的侧面形状和质量，减小激光束的直径是有效的。即，在加工铜层时，不会发生铜层与绝缘层的剥离，能获得铜层没有悬空的形状的光束直径为30μm以下(理想的是25μm以下)，能量密度在14J/cm2以下(理想的是在10J/cm2以下)。而且，在采用这样的条件的情况下，在仅对铜层进行加工的范围内，即使连续照射脉冲，也几乎不发生损害孔的质量的情况，另外，在加工绝缘层的情况下，如果在仅由树脂构成绝缘层的情况下，使能量密度为1.5J/cm2以下(理想的是1.0J/cm2以下)，连续脉冲数为10个脉冲以下(理想的是5个脉冲以下)，在绝缘层为掺入了玻璃的树脂的情况下，使能量密度为2～6J/cm2以下(理想的是2～4J/cm2以下)，连续脉冲数为5个脉冲以下(理想的是3个脉冲以下)，则能够形成壁面质量优良、且孔底径与孔入口径接近的、或者突出到孔中的玻璃纤维的长度短、侧壁笔直的孔。
另外，还注意到虽然使多束激光束入射到1个fθ透镜来加工工件的加工方法是已知的，但是像以往那样用一束激光束对一个孔进行加工，难以同时提高加工质量和加工效率。
根据以上的结果，作为本发明的第1方案的激光加工方法的特征在于，利用脉冲状的第1激光束和脉冲状的第2激光束，对1个孔进行加工，其中，上述第2激光束的照射位置是以上述第1激光束的照射位置为基准来定位的。
作为本发明的第2方案的激光加工方法的特征在于，预先确定激光束的照射间隔的最大值L、连续照射激光束时的容许次数N、和休止期间T0，在相邻的照射位置的间隔小于上述L的情况下，在照射了上述次数N的激光束之后，在上述休止期间T0的期间停止照射，然后再次开始激光束的照射。
作为本发明的第3方案的激光加工装置的特征在于，具有激光振荡器、使入射的入射光向2个方向分束的光束分束器、使入射的入射光向2个方向分时分束的第1和第2声光元件、以及第1和第2加工头，利用上述光束分束器将从上述激光振荡器输出的激光束分束成2束，使一束入射到上述第1声光元件，使另一束入射到上述第2声光元件，上述第1声光元件把进行了分时分束的激光束的一束提供给上述第1加工头，把另一束提供给上述第2加工头，上述第2声光元件把进行了分时分束的激光束的一束提供给上述第1加工头，把另一束提供给上述第2加工头。
例如，在进行套孔加工的情况下，由于用2束激光束加工1个孔，所以，即使加工效率相同，也可以将一个部位的入射热量减少到例如一半。而且，由于使照射位置分开，所以加工部的温度上升减少，从而可进行质量优良的加工。
另外，通过将激光束进行分时分束，即使在检流镜的响应频率比激光束的振荡频率低(例如1/2)的情况下，也能够充分地发挥激光振荡器的能力，所以可提高加工效率。
图1是可良好地适用于本发明的第1激光加工机的光学系统结构图。
图2是表示本发明的激光束照射顺序的照射轨道图。
图3是表示本发明的激光束照射顺序的照射轨道图。
图4是表示本发明的激光束照射顺序的照射轨道图。
图5是表示本发明的激光束照射顺序的照射轨道图。
图6是表示本发明的激光束照射顺序的照射轨道图。
图7是表示本发明的激光束照射顺序的照射轨道图。
图8是表示本发明的激光束照射顺序的照射轨道图。
图9是可良好地适用于本发明的第2激光加工机的光学系统结构图。
图10是可良好地适用于本发明的第3激光加工机的光学系统结构图。
图11是表示应用本发明进行套孔加工时的照射时序的一例的图。
图12是表示应用本发明对树脂进行冲孔加工时的照射时序的一例的图。
图13是可良好地适用于本发明的第4激光加工机的光学系统结构图。
图中1-激光振荡器；4-光束分束器；5-分束光束；6-分束光束；7A、7B-AOM具体实施方式
下面，对本发明进行说明。
图1是可良好地适用于本发明的第1激光加工机的光学系统结构图。
激光振荡器1射出频率F(这里是30KHz)的P偏振光的UV激光束。从激光振荡器1射出的脉冲光束2在通过束径调整器3调整了外径后，由声光方式的脉冲整形器(也称为AOM、声光元件)7控制其脉冲能量，然后入射到光束分束器4。另外，AOM7不仅控制脉冲能量的大小，而且能够进行控制，使脉冲光束2在入射方向(图中虚线所示)直接通过，或把其导入偏离了入射方向的光路。
光束分束器4反射脉冲光束2的50％(分束光束5)，使剩余的50％(分束光束6)通过。分束光束5入射到头H的XY检流单元12，分束光束6通过偏转部件21把偏振光方向偏移(旋转)90度，成为S偏振光的脉冲光束，入射到XY检流单元12。另外，在偏转部件21与XY检流单元12之间，设有光路长度切换装置22，可切换分束光束6的光路长度。光路长度切换装置22能够选择使分束光束6的光路长度与分束光束5的光路长度相同的情况(同径光路)、和比分束光束5的光路长度长的情况(扩大径光路)这2种，在光路长度切换装置22被设定到同径光路侧的情况下，分束光束5和分束光束6的束径相同。另外，在光路长度切换装置22被设定到扩大径光路侧的情况下，分束光束6的束径比分束光束5的束径大(例如2倍)。通过把光路长度切换装置22设定到扩大径光路侧，可在不改变激光振荡器1的输出的情况下，减小分束光束6的能量密度(例如1/4倍)。
由于分束光束5是P波，所以通过XY检流单元12(即，不由XY检流单元12进行定位。)，入射到XY检流单元14，由XY检流单元14进行定位，并入射到聚光用fθ透镜16，把光轴导向垂直于工件的方向。
另一方面，由于分束光束6是S波，所以由XY检流单元12定位(这里，加工区域为2mm×2mm，检流动作角为0.5度以下)，并入射到XY检流单元14，进一步由XY检流单元14定位，并入射到聚光用fθ透镜16，把光轴导向垂直于工件的方向。另外，分束光束6和分束光束5的能量强度相同。在本实施例1中，以下把分束光束5称为“主光束”，把分束光束6称为“副光束”。
在这种结构的情况下，由于主光束与副光束同步，所以加工速度由XY检流单元12、14的定位所需要的时间决定，但是由于副光束的定位所需要的时间比主光束的定位所需要的时间短，所以加工速度实质上由主光束的定位所需要的时间决定。
下面，针对加工直径比激光束的直径大的大直径圆形孔(套孔加工)时的本发明的激光束的照射顺序进行说明。
2光束、2轨道的套孔加工方法图2是表示本发明的激光束照射顺序的照射轨道图。
在该图中，用实线表示的Z是主光束5的轨道，是把孔的中心F作为中心的半径R的圆轨道。另外，用虚线表示的Y是副光束6的轨道，是把轨道Z上的点P作为中心的半径r的圆轨道。
角度θ是直线PF与通过圆轨道Z和圆轨道Y的交点S的直线FS所形成的角度(PFS)。
角度α是副光束6相对于主光束5的径向偏转角，即，确定从圆轨道Y上的S偏转角度α的点s的位置的角度。此时，点s位于距中心F的距离为a的位置。另外，角度α相对于直线PS，在顺时针方向为正，逆时针方向为负。
首先，向图中P照射主光束5(图中的照射点M1)，同时向图中s(M2)照射副光束6。然后，以角速度ω使主光束5和副光束6在各自的轨道上向同方向(这里是顺时针方向)移动，在主光束5的光轴被定位在图中M3上时照射激光束。同时使副光束6向图中M4照射。这里，由于经过时间t后的各自的移动角度ωt相同，所以在直线FP上从P观察到的由S和s所形成的角度FPs总是恒定的，因此，如果使主光束5在轨道Z上以等间隔进行照射，则能够使副光束6在以孔的中心F为中心的半径s的圆轨道K(图中的点划线)上等间隔地进行照射。以下，以同样的方式照射激光。
在本实施例的情况下，由于能够同时照射2束激光束，所以，即使检流镜的定位时间与以往相同，也能够将加工效率提高2倍。另外，由于能够使2束激光束对圆轨道Z、K上的分开的位置照射，所以可缓解加工部的温度上升，由此可提高加工质量。
另外，由于是在始终摇动检流镜的状态下照射激光束，即，使检流镜不静止在所希望的位置，所以能够使检流镜的定位响应频率的速度提高到使检流镜静止在所希望的位置上时的5～15倍。
并且，与使激光束的照射位置在1个轨道上隔开距离进行照射的情况相比，可容易地进行定位控制。
另外，由于副光束6的定位时间小于或等于主光束5的定位时间，所以与分别进行定位的情况相比，可减少检流镜的定位时间。
这里，通过选择各种圆轨道Z的半径R、圆轨道Y的半径r、角度θ以及角度α的值，可设定图3～图8所示的轨道。即，例如，(a)设θ＝π/8、α＝0、r＝2R·sinπ/16，则如图3所示，能够使主光束5和副光束6在轨道Z上向分开了π/12的位置照射，并且能够将主光束5和副光束6的照射间隔错开1/2，即，在主光束5的照射位置的中间配置副光束6的照射位置(2光束同轨道的套孔轨道)。
这样，由于能够在时间和距离上扩展激光束的照射间隔(这里是，使副光束6相对于主光束5在圆周方向移动1.5倍间距)，所以可缓解加工部的温度上升，提高加工质量。另外，在图3中，表示了每隔旋转角度π/12进行激光束的照射的情况。
(b)设θ＝π/8、α＝0、r＝2R·sinπ/16，则如图4所示，能使主光束5和副光束6的照射位置在轨道Z上相同(但照射时间不同)(2光束同轨道的套孔轨道)。因此，与图2的情况一样，能够提高加工质量。另外，在图4中，表示了每隔旋转角度π/12进行激光束的照射的情况。
(c)设θ＝π/6、α＝-π/7.5，则如图5所示，也能够把副光束6的圆轨道Y配置在主光束5的圆轨道Z的外侧。
(d)设θ＝π/3、α＝π/30、r＝R，则如图6所示，能够使主光束5在轨道Z上移动，并且能够把副光束6的光轴固定在轨道Z的中心F(1个冲孔和1个套孔轨道)。即，能够一边利用主光束5加工外周，一边利用副光束6加工中心部。另外，在图6中，表示了每隔旋转角度π/12进行激光束的照射的情况。
(e)设θ＝π、α＝π、r＝2R，则如图7所示，能够使主光束5和副光束6在轨道Z上配置在相对中心F点对称的位置(2光束点对称轨道的套孔轨道)。这样，在例如使主光束5的能量强度和副光束6的能量强度相同的情况下，由于可避免输入热量的集中，所以可提高所加工的孔的质量。
另外，在利用多个轨道来加工1个孔的情况下，内侧轨道的周长比外侧轨道的周长短。因此，在为了使单位面积输入热量保持恒定而使照射间隔恒定的情况下，外侧轨道上的照射数q与内侧轨道上的照射数p之间的关系为q≥p，并且几乎所有的情况都是q＞p。即，在使照射间隔恒定的情况下，加工内侧的激光束的照射数比加工外侧的激光束的照射数少。因此，会出现在内侧轨道停止激光束的照射的情况，由此造成加工效率的下降。
在这种情况下，如果使主光束5在轨道Z上以角速度ω移动，并且使副光束6交替地以角速度ω1和角速度ω2移动(其中ω1≤ω2、且ω1+ω2＝ω),则如图8所示，能够使副光束6的照射位置在以F为中心的半径a1和半径a2的2个轨道上(半径a1＝半径a2+W。其中，W是半径a1与半径a2之差。)移动(2光束3轨道套孔的轨道)。即，一边使主光束5在外周的轨道上移动，一边使副光束6在内周侧的2个轨道上移动，由此，如图2所示的情况那样，不需要间除副光束6，就可提高加工效率。
另外，由于副光束6的照射间隔在半径方向和圆周方向上被扩展，所以使得能量密度被平均化，由此在加工盲孔(有底孔)的情况下可提高孔底的质量。
另外，在加工通孔(through hole)的情况下，由于内周侧被除去，所以，也可以不间除副光束6而直接进行照射。
另外，在本实施例的情况下，虽然可提高加工速度，但由于是把1束激光束分束为2束，所以需要输出大的激光振荡器。
图9是可良好地适用于本发明的第2激光加工机的光学系统结构图，其中，对于与图1相同的部分或具有相同功能的部分标以相同的符号，并省略重复的说明。
从激光振荡器1以振荡频率F射出的P波的脉冲光束2，在由束径调整器3调整了外径后，被反射镜20反射，由声光方式的脉冲整形器(AOM)7分束成频率为F/2的光轴不同的2个分束光束8、9。另外，AOM7不仅将脉冲光束2分束为分束光束8、9，而且能够控制1个脉冲，即分束光束8、9的脉冲能量。
分束光束8入射到头H的XY检流单元12。另外，分束光束9通过偏转部件21将偏振光方向偏移(旋转)90度，成为S波的脉冲光束，并经由光路长度切换装置22入射到XY检流单元12。
由于分束光束8是P波，所以通过XY检流单元12(即，不由XY检流单元12进行定位。)，入射到XY检流单元14，由XY检流单元14进行定位，并入射到聚光用fθ透镜16，把光轴导向垂直于工件的方向。
另一方面，由于分束光束9是S波，所以由XY检流单元12定位(这里，加工区域为2mm×2mm，检流动作角为0.5度以下)，然后入射到XY检流单元14，进一步由XY检流单元14定位，然后入射到聚光用fθ透镜16，把光轴偏转到垂直于工件的方向。
以下，把分束光束8称为“主光束”，把分束光束9称为“副光束”。
本实施例2与上述实施例1时一样，不仅能够将主光束与副光束的照射位置分开，而且由AOM7使主光束和副光束交替地进行照射，因此，与实施例1的情况相比，可进一步缓解加工部的温度上升。
另外，激光振荡器的输出可以是上述实施例1时的1/2。
另外，在本实施例的情况下，由于主光束和副光束是交替地进行照射，所以为了使激光束照射上述图2～图8所示的位置，需要将副光束相对于主光束的径向偏转角、即角度α，设定为(α+ωt/2、或α-ωt/2)。
另外，根据上述2个实施例，与以往相比虽然可提高加工质量，但加工速度与以往技术的情况相同。
因此，下面对能够提高加工速度的激光加工机进行说明。
图10是可良好地适用于本发明的第3激光加工机的光学系统结构图，其中对于与图1、图9相同的部分或具有相同功能的部分标以相同的符号，并省略重复的说明。另外，在存在2个具有相同功能的部分的情况下，在符号后面附加A、B后缀加以区别。另外，图11是表示应用本发明进行套孔加工时的照射时序的一例的图，(a)表示加工工序、(b)表示检流镜的动作、(c)表示从激光振荡器输出的激光束、(d)～(i)的实线表示照射加工部的各个分束光束的强度和照射时序，虚线表示未照射加工部的情况，横轴是时间。另外，(c)～(i)中的高度表示能量强度。
如图10所示，在本实施例中，由光束分束器4把从激光振荡器输出的激光束分束成2束分束光束5、6，然后由AOM7A把分束光束5分割成2束光束8A、9A，由AOM7B把分束光束6分割成2束光束8B、9B，把光束8A和光束8B导入第1头HA，把光束9A和光束9B导入第2头HB。另外，在本实施例中，分束光束5和分束光束6的能量强度相同，AOM7A和AOM7同步动作。另外，如图11(a)所示，这种情况下的开孔循环是检流镜的定位和加工(铜层加工和绝缘层加工)的反复。另外，激光振荡器1以频率f输出激光束。
下面，对头HA的情况进行说明。
在使检流镜以角速度ω摇动的状态下，在每个期间2T(其中，T＝1/f)照射M1次(图中为10次)光束8A，在每个期间4T照射m1次(图中为5次)光束8B，对铜层进行加工。在完成了铜层的加工后，与加工铜层时相比，减小能量强度，在每个期间2T照射N1次(图中为10次)光束8A，在每个期间4T照射n1次(图中为5次)光束8B，进行绝缘层的加工。在结束了对该位置的加工后，移动检流镜，对下一个加工部位进行加工。以下，以同样的方式进行加工。
头HB的动作与头HA的动作错开了期间T。
在本实施例的情况下，例如，即使在激光振荡器的振荡频率为30kHz、检流镜的定位响应频率为15kHz的情况下，也能够无浪费地有效使用振荡输出的激光束。
另外，例如，通过改变光束分束器4的分配比率，无须控制AOM7A、AOM7B，即可改变主光束和副光束的能量。
对于HA和HB的每一个而言，能够错开主光束和副光束的照射时序，所以可缓解加工部的温度上升，从而可进行质量优良的加工。
另外，在确定检流镜的移动位置的过程中，激光振荡器也继续进行脉冲振荡，在AOM7A、AOM7B中由于把不使用的激光束废弃(图10中虚线所示)，所以可提高激光振荡器和光学系统的热稳定性。
根据上述实施例1～3，例如在进行套孔加工的情况下，由于使激光束照射在分开的位置，所以能够缓解加工部的温度上升。但是，在激光振荡器的输出增大、且振荡频率增高的情况下，因加工部的温度急剧上升，而难以避免地发生孔的侧面的凹凸增大，形成啤酒桶状的情况。
下面，对能够进一步提高加工质量的加工方法进行说明。
本发明人通过进一步进行试验发现为了开出与激光束的直径相同的孔，使激光束对同一部位进行照射时(与冲孔加工同样的加工)的适宜条件如下。
即，在加工绝缘层的情况下，在仅由树脂构成绝缘层时，使能量密度为1.5J/cm2以下(理想的是1.0J/cm2以下)，连续照射数为10次以下(即，10个脉冲以下，理想的是5个脉冲以下)。另外，在绝缘层为掺入了玻璃的树脂的情况下，使能量密度为2～6J/cm2以下(理想的是2～4J/cm2以下)，连续照射数为5个脉冲以下(理想的是3个脉冲以下)。这样，能够形成壁面质量优良且孔底径与孔入口径接近的、即突出到孔中的玻璃纤维的长度短、侧壁笔直的孔。
另外，在套孔加工中，在照射位置的间隔在5μm以下、或者是激光束直径的1/5以下的情况下，也适用在上述冲孔加工的情况下获得的能量密度与连续照射数的关系。
另外，在激光照射后经过了一定的时间之后，由于加工部的热被传导到加工部的周边，所以加工部的温度充分降低。
根据以上的结果，通过像下述这样照射激光束，可进一步提高加工质量。
即，预先确定激光束的照射间隔的最大值L(例如5μm、或激光束直径的1/5)、连续照射激光束时的容许次数N(例如5次)、和休止期间T0，在相邻的照射位置的间隔小于等于最大值L的情况下，在照射了N次激光束后，在休止期间T0的期间停止照射，然后再次开始激光束的照射。另外，最大值L虽然也可以是0，但在这种情况下成为上述的冲孔加工。另外，休止期间T0，可通过实验预先求出。
下面，将应用了本发明时的加工速度与在背景技术中描述的以往的循环加工进行比较。另外，设加工条件和加工装置的能力相同。而且，检流镜的定位频率为2kHz。
这里，设为了加工1个孔，进行40个脉冲的照射。另外，通过预先进行实验，发现在激光振荡器的振荡频率为30kHz的情况下，作为休止期间T0，在容许次数N＝10时为与11个脉冲对应的期间是适宜的，在容许次数N＝5时为与6个脉冲对应的期间是适宜的。即，当把照射期间和休止期间加在一起作为1个循环，并把脉冲的照射间隔设为t时，照射期间为(N-1)t，休止期间T0为T0＝(N+1)t。另外，即使在激光振荡器的振荡频率为30kHz以上的情况下，当脉冲的能量强度和连续照射的脉冲数为相同时(即，提供的能量相同时)，休止期间T0也必须为与振荡频率为30kHz时相同的休止期间，而与振荡频率无关。另外，之所以把振荡频率为30kHz的情况作为基准，是因为目前最普遍使用的激光振荡器的振荡频率为30kHz。
(1)设容许次数N＝10(仅由树脂形成绝缘层时)，由于为了完成加工，需要分4次照射激光，所以需要3次休止期间T0。
·在激光振荡器的振荡频率为30kHz的情况下，加工1个孔所需要的时间为2.8ms，与以往的循环加工时的3.2ms相比，可将速度提高0.4ms(14％)。
·在激光振荡器的振荡频率为60kHz的情况下，休止期间T0需要与30kHz时相同的时间，但由于能使加工1个孔所需要的时间为2.2ms，所以与以往的循环加工时的2.6ms相比，可将速度提高0.4ms(18％)。
(2)设容许次数N＝5(绝缘层中包含玻璃纤维时)，由于为了完成加工，需要分8次照射激光(40/5＝8)，所以需要7次休止期间T0。另外，检流镜的定位为1次。
·在激光振荡器的振荡频率为30kHz的情况下，加工1个孔所需要的时间为3.0ms，与以往的循环加工时的5.1ms相比，可将速度提高2.1ms(71％)。
·在激光振荡器的振荡频率为60kHz的情况下，加工1个孔所需要的时间为2.4ms，所以与以往的循环加工时的4.5ms相比，可将速度提高2.1ms(86％)。
另外，这里是使N＝10，并把照射期间分成了4次，但也可以使N小于10，也可以逐渐减小N。
如上述(1)、(2)所示，根据本发明，激光振荡器的振荡频率越高，与以往的循环加工相比，就越能够提高效率。
由于在一般的情况下，休止期间T0越长，形成在侧壁与孔底之间的曲面的半径就越小，即，能使孔底的直径接近入口或侧壁中央部的直径，所以可提高加工质量。但是，为了提高加工效率，希望缩短休止期间T0。如在本实施方式中所说明的那样，如果使休止期间T0为(N+1)t，则能提高加工效率，而不会降低质量。而且，由于对2个部位交替地提供激光，所以能有效地利用从激光振荡器振荡输出的几乎全部的激光。
另外，在激光加工机的光学系统是图10所示的系统的情况下，在进行冲孔加工时，在一束激光束休止的期间，能够使另一束激光束照射其它加工部位。
图12是表示在应用本发明对树脂进行冲孔加工(1次的连续照射数为10个脉冲。合计使用40个脉冲进行加工)的情况下的照射时序的一例的图，上段A表示激光振荡器的振荡频率为30kHz时的脉冲，下段B表示激光振荡器的振荡频率为60khz时的脉冲，各自的(a)分别表示光束8A、(b)分别表示光束9A。
如该图所示，如果在不向头HA提供光束8A的期间向头HB提供光束B，则能够无浪费地使用从激光振荡器输出的激光束。
另外，能够适当地选择向头HA或头HB提供的激光束的脉冲数或能量强度。
另外，在激光振荡器的功率增大、且振荡频率增高的情况下，通过增加头的数量，可无浪费地使用从激光振荡器输出的激光束。
另外，在图9所示的2个不同的孔的位置非常接近的情况下，如图12所示，可无浪费地使用从激光振荡器输出的激光束。
图13是可良好地适用于本发明的第4激光加工机的光学系统结构图，是表示图10的变形例的激光加工机的光学系统结构图。
该图所示的激光加工机的光学系统，采用AOM7来取代图10中的光束分束器4，配置了光束分束器4A来取代AOM7A，配置了光束分束器4B来取代AOM7B。
另外，关于该激光加工机的动作，由于通过实施例1～3可容易地理解，所以省略详细的说明。
另外，如果取代AOM7而采用能够控制分配角度的AOD，则不仅能够将从AOD射出的激光束的射出方向分配到2个方向，而且能够将其分配到3个方向。
另外，在以上的说明中，对加工孔的情况进行了说明，但本发明不限于孔，也适用于对槽和面的加工(例如，使作为内面的铜层的一部分来配置的定位用基准标记露出的情况)、或像除去硅(Si)氧化膜的情况那样，进行面的加工的情况。
权利要求
1.一种激光加工方法，其特征在于，利用脉冲状的第1激光束和脉冲状的第2激光束，对直径比上述第1和第2激光束的直径都大的1个孔进行套孔加工，其中，上述第2激光束的照射位置是以上述第1激光束的照射位置为基准来定位的。
2.根据权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，使上述第1激光束和上述第2激光束的旋转方向和角速度相同地进行圆形孔的加工。
3.根据权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，一边使上述第1激光束在第1旋转轨道上移动，一边使上述第2激光束在上述第1旋转轨道内侧的2个以上的轨道上移动。
4.根据权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，使上述第1激光束和上述第2激光束的能量强度为不同的值。
5.根据权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，上述第1激光束和上述第2激光束是对从1个激光振荡器射出的激光束进行分时分束而形成的激光束。
6.根据权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，上述第1激光束和上述第2激光束是利用光束分束器或半反射镜对从1个激光振荡器射出的激光束进行分束而形成的激光束。
7.一种激光加工方法，其特征在于，预先确定激光束的照射间隔的最大值L、连续照射激光束时的容许次数N、和休止期间T0，在相邻的照射位置的间隔小于上述L的情况下，在进行了上述次数N的激光束照射后，在上述休止期间T0的期间停止照射，然后再次开始激光束的照射。
8.根据权利要求7所述的激光加工方法，其特征在于，使上述最大值L为5μm。
9.根据权利要求7所述的激光加工方法，其特征在于，使上述最大值L为0。
10.根据权利要求7所述的激光加工方法，其特征在于，使上述最大值L为激光束直径的1/5。
11.根据权利要求7所述的激光加工方法，其特征在于，根据供给的能量确定上述休止期间T0。
12.一种激光加工装置，其特征在于，具有激光振荡器、使入射的入射光向2个方向分束的光束分束器、使入射的入射光向2个方向分时分束的第1和第2声光元件、以及第1和第2加工头，利用上述光束分束器将从上述激光振荡器输出的激光束分束成2束，使一束入射到上述第1声光元件，使另一束入射到上述第2声光元件，上述第1声光元件把进行了分时分束的激光束的一束提供给上述第1加工头，把另一束提供给上述第2加工头，上述第2声光元件把进行了分时分束的激光束的一束提供给上述第1加工头，把另一束提供给上述第2加工头。
全文摘要
本发明提供一种不会降低加工效率、且具有良好的加工精度和加工质量的激光加工方法和激光加工装置，利用作为脉冲状的第1激光束的分束光束(5)、和作为脉冲状的第2激光束的分束光束(6)来加工1个孔，该第2激光束的照射位置是以第1激光束(5)的照射位置为基准而定位的。此时，如果使分束光束(5)和分束光束(6)的旋转方向和角速度相同地加工圆形孔，则能够提高加工质量。分束光束(5)和分束光束(6)可以是用光束分束器(4)对从1个激光振荡器射出的激光束进行分束、并利用AOM(7A、7B)进行分时分束而形成的光束。
文档编号H05K3/00GK1939644SQ200610152380
公开日2007年4月4日 申请日期2006年9月28日 优先权日2005年9月30日
发明者荒井邦夫 申请人:日立比亚机械股份有限公司