激光加工装置制造方法及图纸

本发明专利技术的激光加工装置具有产生激光的激光振荡器（３）、主偏转反射镜（７）、Ｆθ透镜（１０）、设在激光振荡器（３）与主偏转反射镜（７）之间的光路中的副偏转装置（６）。另外，具有分光激光的装置（１９、２８），在被分光的激光光路（１８ｂ、２６ｂ、２７ｂ）上插入上述副偏转装置（６），同时使被分光的两激光（１８ａ、１８ｂ、２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂ）从同一主偏转反射镜（７）入射到Ｆθ透镜（１０），将主偏转反射镜（７）和Ｆθ透镜（１０）和被加工物（９）的光路系统中的数值孔径构成为０．０８以上。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种激光加工装置，特别涉及一种用于高速微细孔加工等的激光加工装置。
技术介绍
图9是一般的孔加工用激光加工装置。图中，激光加工装置101具有产生激光束102的激光振荡器103；为了将从激光振荡器103发射的激光束102由反射导引向所需的方向而设置的偏光反射镜104；分别具有作为沿光路顺序配置的可动的反射镜的电流反射镜(以其小的角度变化可大地改变光束的朝向的反射镜)105a、105b的检流计扫描器106a、106b；将由检流计扫描器106a、106b控制行进方向的激光束102聚光到被加工物107上的Fθ透镜108将被加工物107固定在上面并在XY平面上进行驱动的XY载物台109。下面对使用这样的激光加工装置进行孔加工时的各部分的动作进行说明。具有用激光振荡器103以预先设定的频率和输出功率值振荡的脉冲波形的激光束102由偏转反射镜104导引到检流计扫描器106a、106b。该检流计扫描器106a、106b其一方的反射镜向与XY载物台109的X方向对应的方向回转，另一方的反射镜与Y方向对应地被设定着。由此，只要是XY平面上的限定的范围就可以将激光束102扫描到任意的位置。另外，这样的激光束102以各种各样的角度入射到Fθ透镜108，但是根据该Fθ透镜108的光学特性可以以相对XY载物台109垂直地落射到XY载物台109上的方式被补正。这样，激光束102可以由检流计扫描器106a、106b在XY载物台109上的限定的范围(以下称为扫描区域)内可以相对XY平面上某个坐标自由地定位，对应其位置照射激光束102，加工被加工物107。而且，当上述的扫描区域的加工完毕时，将XY载物台109移动到被加工物107的新的扫描区域的成为对象的位置，反复进行加工。另外，尤其是在被加工物107是印刷电路板等、想进行比较微细的孔的加工时，有时将光学系统做成为像转印光学系统。图10是表示为像转印系统情况下的各光学零件的位置关系的简图，在图中，a是用于在被加工物101上的设定光点直径的光阑110与Fθ透镜108的在光路上的距离，b是Fθ透镜108与被加工物107的在光路上的距离，f是Fθ透镜108的焦点距离。该Fθ透镜108的焦点距离f与Fθ透镜108和两个反射镜105a、105b间的光路上的中心位置111的距离相等地被设定着。在这样的位置关系的像转印光学系统，当将反射镜105a、105b的有效半径设为gr时，距离a相对距离b足够大时，Fθ透镜108与被加工物107的光学系统中的数值孔径NA由式(1)表示。NA＝gr/(b2+gr2)1/2…(1)另外，当将激光束的波长设为λ时，被加工物上的光点直径d用式(2)表示。d＝0.82λ/NA…(2)另外，由于是像转印光学系统，a、b、f设定为使式(3)的关系成立的那样的位置系统。1/a+1/b＝1/f…(3)因此，如果例如是波长λ为9.3μm的激光，光点直径d为95μm，则从式(2)中得出数值孔径NA必须是0.08。这样，从式(2)可以看出，为了加工微细孔而缩小光点直径d时，必须加大数值孔径NA。因此，从式(1)可知，在不使反射镜的激光束的品质变差的情况下，只要加大可反射的有效半径gr即可。例如，为了用f＝100mm、a＝1500mm的光学系统实现至少比刚才的光束半径d＝95μm细的光点，由于从式(3)中得出b＝107mm，为了使NA＞0.08，从式(1)可知需要gr＞8.6mm。为了提高这样的激光加工装置的生产效率，需要使检流计扫描器的驱动速度成为高速。因此，一般有效的是使反射镜的直径减小或反射镜的摆动角度。另外，在日本特开平11-192571号公报中公开了一种激光加工装置，该激光加工装置用分支部件将激光束分支，用各个扫描装置分别将各激光束导引到加工装置，并且由聚光装置进行聚光后进行加工。另外，在日本特开平11-314188号公报中公开了一种激光加工装置，该激光加工装置用半反射镜分光激光，分光的各激光导引到多个电流扫描系统，通过Fθ透镜照射到多个加工区域。但是，其存在着如下的问题，当减小反射镜直径时，gr变小，从式(1)可知，数值孔径NA变小，其结果，处于式(2)的关系的光点径d变大不能进行微细孔加工。另外，当减小反射镜的摆角时，由于各扫描区域尺寸变小，扫描区域数量增大，一般与检流计扫描器106进行的定位所需要的时间相比，XY载物台的定位所需要的时间长得多，因此，由于扫描区域数量增大，XY载物台的移动次数增加，各个扫描区域中的速度即使上升，整体的生产速度也不提高。另外，在日本特开平11-192571号公报所公开的装置中，为了控制分支的各激光束进行聚光，需要与各激光束对应的检流计扫描器(检流计和反射镜)和Fθ透镜，因此例如在将激光束二分支的情况下，需要图9所示的激光加工装置的2倍的检流计扫描器和Fθ透镜。有增加成本的问题。另外，为了获得2倍的加工速度而同时进行2片被加工物的加工时，XY载物台的大小需要成为2倍，有加工机大型化的问题。另外，在日本特开平11-314188号公报公开的装置中，将分光的激光导向分别独立的多个检流计扫描器系统，由于用Fθ透镜聚光上述激光，从光路内的最后的反射镜入射到Fθ透镜的激光大地倾斜地进行入射，因此，Fθ透镜的像差的影响变大，有难以小地聚光激光的问题。专利技术的内容本专利技术是为了解决上述的问题而做成的，其目的是提供一种在提高进行微细加工的生产效率的同时抑制成本增加、而且不大型化激光加工装置。因此，本专利技术的激光加工装置，具有由反射镜将第一激光束的行进方向偏转到任意方向的第一扫描器；由反射镜将第二激光束和通过了第一扫描器的第一激光束的行进方向偏转到任意方向的第二扫描器；聚光通过了第二扫描器的第二激光束和第一激光束的透镜。另外，第一激光束和第二激光束的偏光方向不同，在第二扫描器的跟前具有反射一方激光束、透射另一激光束的激光束分离器，将来自激光束分离器的激光束传播到第二扫描器。还具有振荡器、将从振荡器振荡的直线偏振光的激光束分光为第一激光束和第二激光束的衍射光学元件、改变第二激光束的偏振光方向的相位板。另外，还具有振荡器、将从振荡器振荡的圆偏振光的激光束分光为分别具有不同的偏振光方向的第一激光束和第二激光束的分光用光束分离器。另外，在衍射光学元件的跟前设有光阑，在与设在透镜后的被加工物之间可形成像转印光学系统。另外，在分光用光束分离器的跟前设有光阑，在与设在透镜后的被加工物之间可形成像转印光学系统。另外，从衍射光学元件到透镜的第一激光束传播的距离与从衍射光学元件到透镜的第二激光束传播的距离大致相同。另外，从分光用光束分离器到透镜的第一激光束传播的距离与从分光用光束分离器到透镜的第二激光束传播的距离大致相同。另外，从第二扫描器的反射镜的直径与从透射镜到被加工物的距离所求得的数值孔径为0.08以上。具有由反射镜将第一激光束的行进方向偏转到任意方向的第一扫描器；由反射镜将第二激光束和通过了第一扫描器的第一激光束的行进方向偏转到任意方向的第二扫描器；由反射镜将通过了第一扫描器的第一激光束的行进方向偏转到任意方向的第三扫描器；聚光通过了第二扫描器的第二激光束和通过了第三扫描器的第一激光束的透镜。另外第一扫描器跟前的第一激光束的行进方向上或第二扫描器跟前的本文档来自技高网...

【技术保护点】
激光加工装置，其特征在于，具有：由反射镜将第一激光束的行进方向偏转到任意方向的第一扫描器；由反射镜将第二激光束和通过了第一扫描器的上述第一激光束的行进方向偏转到任意方向的第二扫描器；聚光通过了第二扫描器的上述第二激光束和第一激光束的透镜。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：阪本雅彦，竹野祥瑞，祝靖彦，鉾馆俊之，黑泽满树，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]