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备：产生激光的激光振荡器（３）；具有形成将从所述激光振荡器（３）输出的所述激光（２）导向被加工物（１）的光路的电流计式反射镜（５ａ、５ｂ）与ｆθ透镜（７）的光路系统；设置在所述激光振荡器与所述电流计式反射镜之间光路中的衍射型光学元件（１１）。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光加工装置，特别地涉及使用于高速微细孔穴加工中的激光装置。背景技本以往一般的微细孔穴加工用激光加工装置如图11所示。图11表示的装置例如是以向放置在水平XY工作台14上的被加工物1照射脉冲状激光并且对于任意图案进行微细孔穴加工为目的的装置，包括产生脉冲状激光2的激光振荡器3、反射激光2并且导通光路的多枚光束反射镜4、根据控制装置10的指令使得激光2向任意角度反射的电流计式反射镜5(在该图中为2个电流计式反射镜5a、5b)、驱动电流计式反射镜5的电流计式扫描器6、将电流5提供的激光2的角度校正为与光路轴平行并且使得激光2垂直照射被加工物1的fθ透镜7、用于显示加工结果的CCD摄像机、安装有电流扫描器6、fθ透镜7以及CCD摄像机8并且为了调整被加工物1的距离而向Z方向移动的Z轴工作台9、控制该驱动系统的控制装置10。根据该激光加工装置，通过在被加工物1上垂直地高速定位激光2的位置的电流计式扫描器6、电流计式反射镜5、fθ透镜7与能够产生非常短时间的光束的脉冲振荡器3进行组合，与以500孔/秒的金属薄板用激光加工相比，能够进行更高速的加工。对于采用上述这样的加工装置的微细孔穴的加工进行说明。按照控制装置10上所设定的频率与输出值，从激光振荡器3输出的脉冲状激光2由多枚光束反射镜4引导到安装在电流计式扫描器6上的电流计式反射镜5a、5b，通过电流计式扫描器6反射到保持任意角度的电流计式反射镜5a、5b并且入射到fθ透镜7。又，入射到fθ透镜7的激光2在被加工物1上聚成焦点。又，入射到fθ透镜7之前的激光2虽然具有不同的入射角，而通过fθ透镜7能够修正而使得垂直地照射被加工物1。通过由控制装置10控制从激光振荡器3输出的激光2的振荡时刻与电流计式反射镜5a、5b的角度，能够加工成预先输入控制装置10的形状。此时以一个脉冲的激光照射加工一个孔穴，而当相对于被加工物1的材料质地激光输出不足等的情况下，采用在一个位置上反复照射多个脉冲开出较深孔穴的方法。通过电流计式反射镜5a、5b将激光2限制在能够进行扫描的范围内，故当结束一定形状的加工之后，利用XY工作台14将被加工物1移动到下一个扫描区域，再次驱动电流计式扫描器6进行加工。如上所述，高速地将激光导向任意位置而进行微细的孔穴加工。根据上述的步骤，通过下述3种方法能够进行更加高速的加工，即为了提高每台加工装置单位时间的生产量而使得电流计式扫描器的驱动速度更高、使得脉冲激光振荡器的振荡频率更高并振荡产生高输出的激光、使得XY工作台的移动速度提高。随着当前微细孔穴加工市场的迅速成长，所要求的加工速度在短期间内增大了数倍至数十倍。为此，希望能够开发更高速地进行驱动的电流计式扫描器、以更短时间产生脉冲状高输出的激光的激光振荡器，急需在短期内开发使得飞跃提高加工速度的技术并且使之产品化。然而，对于市场所要求的5倍、10倍、或更高地缩短加工时间，在提高激光加工装置的定位速度的方法中电路扫描器、XY工作台的能力已经接近极限，故很难实现市场要求。又，在一台振荡器备有多个加工头并且使得从振荡器输出的激光透过半反射镜而分成多个等级的方法中，存在需要设计大型的光路、光路调整很复杂等的问题。另一方面，衍射型光学元件(Diffractive Optical Element，以下记作DOE)是能够将透过设置在其表面的衍射光栅而入射的光衍射成所设计的分光数以及图案的光学元件，通常一次激光振荡仅能够对一个位置进行加工，而例如若将设计成3分光的DOE插入所述细微孔穴加工用激光加工装置的光路系统，则以一次激光振荡同时能够对三个位置进行加工。DOE也称为全息光学元件(HOE)。当利用该DOE时，则设计成具有所要求的分光数与分光图案的DOE，将其使用于以往的光学系统能够较简单地提高加工速度，这与解决上述提高加工速度的问题紧密联系。然而，当将DOE插入光路系统时，根据其插入位置，有时很难发挥设计所要求的作用。例如，当采用像复制光学系统时，为了有效地使用激光能量而采用掩模，当在掩模之前插入DOE，则掩模会对分光图案产生影响。例如，在电流计式反射镜之后、fθ透镜之前插入DOE时，激光倾斜地入射到DOE，由于折射率的变化，会对分光图案产生影响，因此，必须要设计考虑到了入射角度与入射区域的复杂的DOE以及必须要控制复杂的电流计式扫描器。例如，在fθ透镜之后插入DOE时，需要足够大小的能够覆盖电流计式反射镜的扫描区域的DOE，不仅制造成本提高，而且在加工时必须需要保护DOE表面不受粉尘、溅射等影响的手段，这样成本又进一步升高。又，通过电流计式反射镜、fθ透镜的激光由于X、Y方向各自的电流计式反射镜与fθ透镜的距离的相差而偏离指令值与加工位置。为了修正上述情况，必要通过程序来校正位置。又，由于电流计式反射镜根据周围温度等反射角度会微小的变化，故最好在空调室中等使用加工装置，而夜间关闭空调，或者在没有空调的地方使用时，不得不经常进行校正值的修正。作为进行上述的校正、校正值的修正的方法是利用了CCD摄像机的自动校正。按照预先写入校正程序中的图案，以CCD摄像机确认开孔的坐标值，检测指令值与CCD摄像机所测定的孔的坐标值的位置偏差，按照扫描区域内的孔穴位置计算校正量并且在全部的扫描区域内校正偏差量。然而，对于具备了DOE的加工装置，激光在焦点上分支成图案，为了使得CCD摄像机能够识别，必须对于每个DOE图案进行程序的修正，对于每个加工装置必须要耗费修正程序的工夫。又，对于在光路中具备DOE的加工装置，通过DOE的激光根据DOE的制造精度其强度会有某种程度的离散。最好偏差尽量小，而实际上由于DOE制造步骤上的问题以及副衍射光的影响，不可能没有偏差。因此，当利用DOE进行加工时，会以分光强度的偏差为比例地产生加工孔穴的偏差。如此即使在同一位置上多次或者长时间连续地照射激光，由于孔穴直径与能量的强度成比例，故不能够使得加工孔穴均匀。又，通过DOE的激光除了必要的图案之外，高次衍射光也作为噪声同时被产生。可以通过调整DOE的制造过程以及每个被加工物所设定的加工条件来某种程度地减少噪声，但不可能完全没有噪声。当分光数较少时，噪声的分光强度与必要图案的分光强度相比较小而加工时通常不会产生问题，而若分光数增加并且各自的的分光强度设计值变小，则由于DOE制作上的问题，当图案与噪声的分光强度为相近的数值时，会产生在要求图案之外的位置上进行不必要孔加工这样的问题。本专利技术为了解决上述问题，目的在于提供一种在高速微细孔穴加工等时能够比以往的激光加工装置更加高速且正确地进行加工的激光加工装置。
技术实现思路
本专利技术提供的激光加工装置具备产生激光的激光振荡器；具有形成将从所述激光振荡器输出的所述激光导向被加工物的光路的电流计式反射镜与fθ透镜的光路系统；设置在所述激光振荡器与所述电流计式反射镜之间光路中的衍射型光学元件。因此，能够获得以简单构造通过衍射型光学部件能够高速、正确地同时对于多点进行加工的激光加工装置。又，本专利技术提供在所述光路中预定衍射型光学元件的位置上具备进行装卸的装卸手段的激光加工装置。因此，在校正电流计式反射镜等时，能够在从光路中取出衍射型光学部件的状态下容易地进行校正，又，能够交换多种的衍射型光学部件并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光加工装置，其特征在于，具备 产生激光的激光振荡器； 具有形成光路将所述激光振荡器输出的所述激光导向被加工物的电流计式反射镜与ｆθ透镜的光路系统； 设置在所述激光振荡器与所述电流计式反射镜之间光路中的衍射型光学元件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：大川龙生，祝靖彦，黑泽满树，水野正纪，
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]