激光加工装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种具备聚光光学系统与像转印光学系统两者，根据加工对象分别单独使用，从而可以扩大可加工范围，而且可以提高加工精度的激光加工装置。它包括：具有置于激光振荡器１与待加工物７之间光路中的遮光板以及使该遮光板的像缩小成像在加工面上的透镜和像转印光学系统３；聚光光学系统５；选择上述系统两者中任意一方的驱动装置１１；选择上述系统两者与驱动装置１１的ＮＣ装置９。根据所加工的孔径和孔深，选择上述系统两者中的任意一个。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及配线基板等加工用的激光加工装置。现有的激光加工装置仅仅是单独采用以下两种方法中某一种的加工机，即要么使激光束聚光并在激光束焦点位置进行加工，要么在激光束传输路径上插入遮光板(マスク)，使该遮光板的像缩小成像在加工面上，形成所需的束径进行加工。图27示出的是多层印刷基板的截面。多层印刷基板是以树脂进行绝缘将几层印刷基板重叠而成。某一层与其它层的配线部分(铜箔)连接，是在基板上开封闭孔这样的盲孔或贯通孔这样的通孔，对孔的截面进行电镀，来连接层间配线的。盲孔和通孔的孔径随着电子元件安装密度的高密度化而变得更加小，近来则需要直径数百微米大小的孔径，而且同一块基板中也需要进行不同孔径的加工。这样大小的孔径，在此之前的钻孔加工是难以胜任的，目前采用的是借助于激光束进行的加工。而且，随着印刷基板多层化方向的发展，同一块基板中还需要对不同孔深的盲孔进行加工。此外，随着多层印刷基板配线的高密度化，很有可能切断加工也由激光束来进行。借助于激光束进行微细孔加工，需要将激光束会聚至加工孔径的大小，就其方法而言有以下两种方法用透镜使激光束聚光的方法(此后称为聚光光学系统)和在激光束光路(传输路径)中设置遮光板、由透镜使遮光板的像缩小成像在加工面上的方法(此后称为像转印光学系统)。接下来说明聚光光学系统和像转印光学系统。图28示出的是现有的聚光光学系统。聚光光学系统是用透镜使激光束聚光，在激光束焦点位置附近进行加工的系统。此时，为了提高激光束的聚光性，有时采用如图29所示的消除激光束像差成分用的空间滤光片。图28中，1是激光振荡器，2是激光束，5是聚光光学系统，6是XY平台，7是待加工物，8是反射镜，9是数控(NC)装置。图29示意聚光光学系统5。51是透镜，52是空间滤光片，53是聚光透镜。空间滤光片52置于透镜51的焦点位置，也即对光束进行傅里叶变换的位置。空间滤光片52是消除光束像差成分提高光束聚光性能用的器件，在例如Walter Koechner的《固态激光工程》(Springer-Verlag，1992)第174-180页有详细说明。以下说明动作。激光振荡器1出射的激光束经透镜51在空间滤光片52上进行傅里叶变换，空间滤光片52仅让激光束空间频率中的低频成分通过。经空间滤光片52消除像差成分的激光束由聚光透镜53聚光在待加工物7的面上。NC装置9的存储装置存储有多个加工条件、即激光输出等条件，对应于待加工物7的材料、板厚、加工形状，选择最佳条件，据此控制振荡器1、XY平台6。图30示出的是现有的像转印光学系统，是在激光束传输路径当中设置遮光板，由透镜使遮光板的针孔像缩小成像在加工面上，在加工面上得到由遮光板所规定直径的激光束的系统。图30中，1是激光振荡器，2是激光束，3是像转印光学系统，6是XY平台，7是待加工物，8是反射镜，9是NC装置。图31示意像转印光学系统3。31是透镜，32是遮光板，33是透镜。遮光板32同透镜33和待加工物7的位置关系是使得遮光板像按某一倍率成像在待加工物7上的位置关系。关于成像在例如K.Iizuka的《工程光学》(Springer-Verlag，1985)中第145-164页有详细说明。以下说明动作。激光振荡器1出射的激光束入射至像转印光学系统3，由透镜31照射遮光板32而聚光。之所以聚光是因为照射到小孔径遮光板时要减少能量损失。通过遮光板32的光束经透镜33以某种缩小倍率使遮光板像在待加工物7面上成像。NC装置9的存储装置存储有多个加工条件，即激光输出等条件，对应于待加工物7的材料、板厚、加工形状，选择最佳条件，据此控制振荡器1、XY平台6等。此外，像转印光学系统中准备有多片当待加工物上束径变化时所需的不同遮光板，当改变待加工物7上束径时调换遮光板。借助于激光束进行的微细孔加工中较重要的参数是最小界限孔径R和最大界限孔深DOF。最小界限孔径R和最大界限孔深DOF的关系如下式。R＝k1×λ×FDOF＝k2×λ×(F^2) (1)其中F＝D/f。D是透镜有效直径，f是透镜焦距，λ是激光束波长，k1、k2是由待加工物7的材料，激光束状态即像差量和模式等所确定的值。对于聚光光学系统和像转印光学系统比较k1、k2值的话有如下关系。其中令待加工物7的材料相同，而且激光束状态也相同。k1(聚光光学系统)＞k1(像转印光学系统)k2(聚光光学系统)＞k2(像转印光学系统)也就是说，R(聚光光学系统)＞R(像转印光学系统)DOF(聚光光学系统)＞DOF(像转印光学系统)就加工来说，像转印光学系统虽比聚光光学系统可以对较小孔径进行加工，但可加工孔的深度，像转印光学系统的却比聚光光学系统浅。图32示意聚光光学系统与像转印光学系统关于进行孔加工的某种材料的可加工区域。因而，孔径较小的加工由具有像转印光学系统的激光加工机进行，而孔深较深的加工则由具有聚光光学系统的激光加工机进行。此外，多层印刷基板的切断加工，与其要加工面较小的束径不如要焦点深度较深的光束，因而切断加工由具有聚光光学统的激光加工机进行。由于上述原因，为了在同一块多层印刷基板的加工中高效连贯地进行切断加工，不同孔径和孔深的通孔加工和盲孔加工，在同一台激光加工机中切换聚光光学系统和像转印光学系统是不可或缺的。借助于激光束对多层印刷基板进行的加工为了提高生产效率，不仅移动XY平台，还用振镜(ガルバノミラ-)使光束移动，以谋求加工的高速化。图33示意采用振镜的激光加工装置。图33中，1是激光振荡器，2是激光束，19是像转印光学系统，6是XY平台，7是待加工物，8是反射镜，9是NC装置。图34示意像转印光学系统19。31是透镜，32是遮光板，36是fθ透镜，37是振镜。遮光板32同透镜36与待加工物7的位置关系是当光束从振镜37向fθ透镜36朝正下方射下去时使得遮光板像按某种倍率成像在待加工物7上的位置关系。以下说明动作。激光振荡器1出射的激光束入射至像转印光学系统19。入射至像转印光学系统19的光束经透镜31照射遮光板32而聚光。之所以聚光是因为对较小直径的遮光板进行照射得减小能量损失。通过遮光板32的光束由振镜37传输至转印用fθ透镜36，由fθ透镜36使按某种倍率缩小的遮光板像成像在待加工物7面上。振镜37可以使光束引导至fθ透镜36的任意位置，因此可以由振镜37使光束在待加工物7上按fθ透镜36大小的区域进行扫描。NC装置9的存储装置存储有多个加工条件，也即激光输出等条件，对应于待加工物7的材料、板厚、加工形状，选择最佳条件，据此控制振荡器1、XY平台6和振镜37等。激光振荡器的输出在额定输出附近较稳定，但低输出时变动幅度较大，不稳定。孔加工当中每一孔仅用数个脉冲，因而激光输出的变动给加工结果的离散性带来很大影响。因而，在变动幅度较大的低输出区域内，加工结果的离散性较大。现有的激光加工装置如上所述构成，因而存在下列问题。只有聚光光学系统的激光加工装置，其最小界限加工孔径比只有像转印光学系统的激光加工装置大，因而无法对较小孔径进行加工。而只有像转印光学系统的激光加工装置，其可加工孔的深度比只有聚光光学系统的激光加工装置浅，因而无法加工较深的通孔和盲孔。而且，切断加工过程中，若印刷基板的厚度变厚的话，加工面上就需要焦本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光加工装置，其特征在于包括：具有置于激光振荡器与待加工物之间光路中的遮光板和使该遮光板的像缩小成像于加工面上的透镜的像转印光学系统；聚光光学系统；选择所述像转印光学系统与所述聚光光学系统中任意一种的选择装置；控制所述像转印光学系统、所述聚光光学系统和所述选择装置的ＮＣ装置，根据所加工孔径和孔深，选择所述像转印光学系统与所述聚光光学系统中任意一种。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：松原真人，福岛司，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]