激光加工装置以及激光加工方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种能够抑制进行聚光加工时的加工品质的劣化的激光加工装置。在激光束的路径上配置有可变孔。透过可变孔的激光束被聚光成在加工对象物的表面上形成光束腰。在激光光源和可变孔之间的激光束的路径上配置有光束扩展器，该光束扩展器具有改变激光束的发散会聚角的功能。控制装置获取将可变孔的开口部的大小设为第1大小时的激光束的功率的测量值和将可变孔的开口部的大小设为第2大小时的激光束的功率的测量值，并根据判定条件来判定测量值之间的关系是否合适。当判定为不合适时，控制光束扩展器来改变激光束的发散会聚角，以使激光束的功率的测量值之间的关系判定为合适。

Laser processing devices and laser processing methods

The present invention provides a laser processing device that can inhibit the deterioration of processing quality during the process of spotlight. Variable holes are configured on the path of the laser beam. A laser beam through a variable hole is formed to form a beam of light on the surface of the object. The laser beam path between the laser source and the variable orifice is arranged on the beam expander, the beam expander with divergent laser beam convergence angle change function. Control device for obtaining power laser beam will measure the size of the variable orifice opening for first hours and will measure the value of the power of the laser beam opening hole the size of the variable set to second hours of the value, and according to the criteria to determine the relationship between the measurements is appropriate. When the decision is not appropriate, converging and diverging beam expander control to change the angle of the laser beam, the relationship so that the measurement of laser power between the values determined as appropriate.

【技术实现步骤摘要】
激光加工装置以及激光加工方法本申请主张基于2016年9月26日申请的日本专利申请第2016-186850号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。
本专利技术涉及一种利用光束腰进行加工的激光加工装置以及激光加工方法。
技术介绍
对加工对象物进行开孔加工的方法已知有：将光学掩模的开口部缩小投影在加工对象物的表面上来进行加工的方法(以下，称作缩小投影加工)以及在光束腰的位置进行加工的方法(以下，称作聚光加工)。在缩小投影加工中，通常使光学掩模位置处的光束分布均匀化，从而使加工对象物表面上的光束分布成为顶部平坦的形状并进行加工(参考专利文献1)。加工对象物例如为在树脂基板上粘结有铜箔的复合基板。在进行缩小投影加工时，为了提高激光能量的吸收效率，通常对铜箔表面进行黑化处理、表面粗糙化处理。在对未进行黑化处理、表面粗糙化处理的镜面状态的铜箔表面直接进行激光加工时，需要更大的功率密度。在对未进行黑化处理等的铜箔进行加工时，例如对封装基板的铜箔进行开孔加工时，为了提高激光束的功率密度，采用聚光加工方法。在利用聚光加工方法来进行开孔加工时，加工孔的形状和尺寸依赖于光束腰的光束直径(最小光斑直径)。专利文献1：日本特开2015-188890号公报聚光透镜对激光束进行聚光后的最小光斑直径取决于衍射极限。然而，若入射于聚光透镜的激光束的光束分布散乱，则无法将光束点缩小至衍射极限。若激光振荡器的特性的经时变化或光学组件的劣化等引起入射于聚光透镜的激光束的光束分布散乱，则无法将光束点缩小至目标尺寸。若在最小光束直径未缩小至目标尺寸的状态下进行加工，则会导致加工品质的劣化。例如，会导致孔的形状或深度脱离容许范围。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够抑制进行聚光加工时的加工品质的劣化的激光加工装置。根据本专利技术的一种观点，提供一种激光加工装置，其具有：激光光源，输出激光束；可变孔，配置于从所述激光光源输出的激光束的路径上，且能够改变开口部的大小；聚光透镜，使透过所述可变孔的激光束聚光以便在加工对象物的表面上形成光束腰；光束扩展器，配置于所述激光光源和所述可变孔之间的激光束的路径上，且具有改变激光束的发散会聚角的功能；测量器，测定被所述聚光透镜聚光后的激光束的功率；以及控制装置，控制所述可变孔以及所述光束扩展器，所述控制装置从所述测量器获取将所述可变孔的开口部的大小设为第1大小时的激光束的功率的测量值和将所述可变孔的开口部的大小设为第2大小时的激光束的功率的测量值，所述控制装置根据判定条件来判定将所述可变孔的开口部的大小设为所述第1大小时的激光束的功率的测量值与将所述可变孔的开口部的大小设为所述第2大小时的激光束的功率的测量值之间的关系是否合适，当判定为激光束的功率的测量值之间的关系不合适时，所述控制装置控制所述光束扩展器来改变激光束的发散会聚角，以使激光束的功率的测量值之间的关系判定为合适。根据本专利技术的另一种观点，提供一种使激光束经过能够改变开口部的大小的可变孔后，使激光束聚光以在加工对象物的表面上形成光束腰，从而进行激光加工的方法，在所述方法中，对所述可变孔的开口部的大小设为第1大小时透过所述可变孔的激光束的功率与所述可变孔的开口部的大小设为第2大小时透过所述可变孔的激光束的功率之间的比率进行调整，由此控制所述加工对象物表面上的光束分布，在控制所述光束分布之后，将所述可变孔的开口部的大小设定成进行加工时适用的大小，从而进行激光加工。当判定为激光束的功率的测量值之间的关系不合适时，调整光束扩展器，从而能够以适当的条件继续进行激光加工。由此，能够抑制进行聚光加工时的加工品质的劣化。并且，通过控制加工对象物表面上的光束分布，能够进行所希望的加工。附图说明图1A以及图1B是基于实施例的激光加工装置的示意图。图2是基于实施例的激光加工装置的控制装置所执行的处理的流程图。图3是表示评价比率A和加工面上的光束分布之间的关系的图表。图4是基于另一实施例的激光加工装置的示意图。图5A～图5C分别是在评价比率A为30％、50％以及70％的状态下进行了加工的孔的截面照片。图6是表示评价比率A、加工出的孔的开口部的直径以及加工出的孔的深度之间的关系的坐标图。图中：10-激光光源，11-光束扩展器，12-可变孔，13-光束扫描器，14-聚光透镜，15-测量器，17-光学掩模，18-折返镜，19-准直透镜，20-控制装置，21-输入装置，30-加工对象物，31-载物台，35-中继透镜。具体实施方式下面，参考图1A～图4，对基于实施例的激光加工装置进行说明。图1A以及图1B是基于本实施例的激光加工装置的示意图。激光光源10输出脉冲激光束。作为激光光源10，例如可以使用二氧化碳激光振荡器。从激光光源10输出的脉冲激光束经由光束扩展器11、可变孔12、光束扫描器13以及聚光透镜14入射于测量器15。光束扩展器11例如由3片透镜构成，通过改变3片透镜的相对位置，能够改变激光束的光束直径以及发散会聚角。具有这种功能的透镜光学系统有时称作“扩束望远镜”。可变孔12具有大小可变的圆形的开口部。作为可变孔12，例如可以使用设置有各种大小的开口部的旋转圆盘。可变孔12的开口部的中心与激光束的中心轴一致。若将开口部设为大于激光束的射束截面，则如图1A所示，激光束的所有成分均透过可变孔12。若将开口部设为小于激光束的射束截面，则如图1B所示，只有激光束的中心轴及其周围的一部分成分透过可变孔12。透过可变孔12的开口部的激光束入射于光束扫描器13。光束扫描器13沿二维方向扫描激光束。光束扫描器13例如可以使用包含一对电流镜的加尔瓦诺扫描仪。被光束扫描器13扫描后的激光束被聚光透镜14聚光在加工对象物30的表面。聚光透镜14例如可以使用fθ透镜。聚光透镜14和加工对象物30之间的相对位置被调整为在加工对象物30的表面上形成光束腰。加工对象物30例如为可拆分为多个封装基板的铜箔叠层板。在图1A以及图1B中示出了测量器15配置在激光束的聚光位置上的状态。测量器15测量所入射的激光束的平均功率。测量器15例如可以使用测量激光束的功率的光功率计。通过将测量器15配置在聚光位置上，能够测量脉冲激光束的平均功率。由测量器15测量出的测量值输入于控制装置20。控制装置20向激光光源10发送脉冲激光束的输出指令。而且，控制装置20通过控制光束扩展器11来改变激光束的发散会聚角以及光束直径，并且通过控制可变孔12来改变该可变空12的开口部的大小。并且，控制装置20使测量器15移动至激光束的聚光位置或使测量器15从聚光位置退避。另外，可以从输入装置21向控制装置20输入激光加工所需的各种数据或指令。输入装置21例如可以使用键盘、触控面板、显示装置及定点设备等。接着，参考图2，对使用基于实施例的激光加工装置的激光加工方法进行说明。图2是基于实施例的激光加工装置的控制装置20(图1A)所执行的处理的流程图。在对加工对象物30(图1A)进行激光加工之前，在步骤S01中判定控制装置20是否进行光束分布的调整。例如，控制装置20在刚启动激光加工装置之后以及每经过预先设定的一定时间时，执行光束分布调整处理。在不进行光束分布的调整时，在步骤S09中，将加工对象物30配置于激光束的聚光位置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光加工装置，其特征在于，具有：激光光源，输出激光束；可变孔，配置于从所述激光光源输出的激光束的路径上，且能够改变开口部的大小；聚光透镜，使透过所述可变孔的激光束聚光以便在加工对象物的表面上形成光束腰；光束扩展器，配置于所述激光光源和所述可变孔之间的激光束的路径上，且具有改变激光束的发散会聚角的功能；测量器，测量被所述聚光透镜聚光后的激光束的功率；以及控制装置，控制所述可变孔以及所述光束扩展器，所述控制装置从所述测量器获取将所述可变孔的开口部的大小设为第1大小时的激光束的功率的测量值和将所述可变孔的开口部的大小设为第2大小时的激光束的功率的测量值，所述控制装置根据判定条件来判定将所述可变孔的开口部的大小设为所述第1大小时的激光束的功率的测量值与将所述可变孔的开口部的大小设为所述第2大小时的激光束的功率的测量值之间的关系是否合适，当判定为激光束的功率的测量值之间的关系不合适时，所述控制装置控制所述光束扩展器来改变激光束的发散会聚角，以使激光束的功率的测量值之间的关系判定为合适。

【技术特征摘要】
2016.09.26 JP 2016-1868501.一种激光加工装置，其特征在于，具有：激光光源，输出激光束；可变孔，配置于从所述激光光源输出的激光束的路径上，且能够改变开口部的大小；聚光透镜，使透过所述可变孔的激光束聚光以便在加工对象物的表面上形成光束腰；光束扩展器，配置于所述激光光源和所述可变孔之间的激光束的路径上，且具有改变激光束的发散会聚角的功能；测量器，测量被所述聚光透镜聚光后的激光束的功率；以及控制装置，控制所述可变孔以及所述光束扩展器，所述控制装置从所述测量器获取将所述可变孔的开口部的大小设为第1大小时的激光束的功率的测量值和将所述可变孔的开口部的大小设为第2大小时的激光束的功率的测量值，所述控制装置根据判定条件来判定将所述可变孔的开口部的大小设为所述第1大小时的激光束的功率的测量值与将所述可变孔的开口部的大小设为所述第2大小时的激光束的功率的测量值之间的关系是否合适，当判定为激光束的功率的测量值之间的关系不合适时，所述控制装置控制所述光束扩展器来改变激光束的发散会聚角，以使激光束的功率的测量值之间的关系判定为合适。2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，还具有光学掩模，其配置于所述光...

【专利技术属性】
技术研发人员：山口友之，
申请(专利权)人：住友重机械工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP