激光加工裝置以及激光加工方法
【專利說明】激光加工裝置以及激光加工方法
[0001]本申請主張基于2014年3月27日申請的日本專利申請第2014-064974號的優(yōu)先權(quán)。該日本申請的全部內(nèi)容通過參考援用于本說明書中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種按照順序使脈沖激光束入射到在加工對象物表面劃定的多個被加工點而進行激光加工的激光加工裝置及激光加工方法。
【背景技術(shù)】
[0003]下述專利文獻I中公開有使用脈沖激光束在配線基板上進行開孔加工的技術(shù)。在專利文獻I所公開的方法中，在具有小于容許值的脈沖能量的激光脈沖入射到配線基板的情況下，通過對該部位入射額外的激光脈沖，能夠補償脈沖能量的不足量。
[0004]在下述專利文獻2所公開的方法中，檢測激光脈沖的上升部分的能量。若檢測結(jié)果在容許范圍內(nèi)，則使該激光脈沖的后續(xù)部分入射到加工對象物而進行加工。若檢測結(jié)果超出容許范圍，則不使該激光脈沖入射到加工對象物。由此，能夠防止能量不足或能量過剩的不良激光脈沖入射到加工對象物。
[0005]專利文獻1:日本專利第2858236號公報
[0006]專利文獻2:日本特開2009-148812號公報
[0007]為了準確地確定激光脈沖的脈沖能量的容許范圍或激光脈沖的上升部分的能量的容許范圍，需要以不同的脈沖能量進行各種評價試驗。也可以根據(jù)激光光源正常工作時的脈沖能量的偏差來確定脈沖能量的容許范圍。通過該方法能夠輕松地確定容許范圍。
[0008]脈沖能量依賴于脈沖的重復(fù)頻率(以下簡稱為“頻率”)。因此，若激光加工時的頻率產(chǎn)生偏差，則脈沖能量的偏差會變大。若脈沖能量的偏差變大，則即使激光光源正常工作，脈沖能量也有可能超出最初確定的容許范圍。若以最初確定的容許范圍為基準來判定激光脈沖的良好及不良，則有時正常工作中輸出的激光脈沖會被判定為不良。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種即使頻率發(fā)生變動也能夠準確地判定激光脈沖的良好及不良的激光加工裝置及激光加工方法。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一種觀點，提供一種激光加工裝置，其具有:
[0011]激光光源，輸出脈沖激光束；
[0012]載物臺，保持加工對象物；
[0013]光束掃描器，使從所述激光光源輸出的所述脈沖激光束入射到所述加工對象物，并且使所述加工對象物表面上的入射位置移動；
[0014]光檢測器，檢測從所述激光光源輸出的所述脈沖激光束的各激光脈沖的依賴于脈沖能量的物理量；
[0015]路徑切換器，將從所述激光光源輸出的所述脈沖激光束的路徑在入射到所述加工對象物的第I路徑與不入射到所述加工對象物的第2路徑之間進行切換；及
[0016]控制裝置，存儲所述加工對象物表面的多個被加工點的位置及加工順序，并根據(jù)所述被加工點的位置、所述加工順序及所述光檢測器的檢測結(jié)果來控制所述光束掃描器及所述路徑切換器，
[0017]所述控制裝置執(zhí)行加工前準備工序，在所述加工前準備工序中控制所述光束掃描器，以使所述脈沖激光束按照所述加工順序入射到所述被加工點的位置，同時通過所述光檢測器檢測各個激光脈沖的依賴于脈沖能量的所述物理量，并根據(jù)所述物理量的分布來確定所述物理量的容許范圍，
[0018]在所述加工前準備工序之后，所述控制裝置在所述加工對象物的加工過程中使通過所述光檢測器檢測出的所述物理量在所述容許范圍內(nèi)的激光脈沖的至少一部分沿著所述第I路徑傳播，使超出所述容許范圍的激光脈沖沿著所述第2路徑傳播。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一觀點，提供一種激光加工方法，其具有以下工序:
[0020]控制光束掃描器，以使脈沖激光束按照規(guī)定的加工順序入射到規(guī)定的被加工點的位置，同時測量各激光脈沖的依賴于脈沖能量的物理量；
[0021]根據(jù)測量出的所述物理量的分布來確定所述物理量的容許范圍；及
[0022]按照所述加工順序使脈沖激光束入射到加工對象物上的所述被加工點的位置，從而進行激光加工，
[0023]在所述進行激光加工的工序中，測量所述脈沖激光束的各激光脈沖的所述物理量，當(dāng)測量結(jié)果在所述容許范圍內(nèi)時使該激光脈沖的至少一部分入射到所述加工對象物，當(dāng)測量結(jié)果超出所述容許范圍時不使該激光脈沖入射到所述加工對象物。
[0024]由于實際上在控制光束掃描器的同時輸出脈沖激光束，并測量依賴于脈沖能量的物理量，因此，基于加工時的脈沖激光束的頻率的偏差的脈沖能量的偏差體現(xiàn)在容許范圍的確定中。因此，能夠準確地判定激光脈沖的良好及不良。
【附圖說明】
[0025]圖1是實施例的激光加工裝置的示意圖。
[0026]圖2是表示觸發(fā)信號trg、入射到路徑切換器的激光脈沖Lpl、在加工路徑中傳播的激光脈沖Lp2、在收集器路徑中傳播的激光脈沖Lp3、控制路徑切換器的控制信號con、及從光檢測器向控制裝置發(fā)送的檢測信號det的時序圖及波形的一例的圖表。
[0027]圖3A是從激光光源以恒定頻率輸出激光脈沖時的時序圖，圖3B是以恒定頻率輸出激光脈沖時的判定能量的直方圖。
[0028]圖4A是加工對象物的示意俯視圖，圖4B是加工過程中的激光脈沖的時序圖，圖4C是加工過程中的激光脈沖的判定能量的直方圖。
[0029]圖5是實施例的激光加工方法的流程圖。
[0030]圖6A是在步驟SI中從激光光源輸出的激光脈沖的時序圖，圖6B是在圖6A所示的時刻輸出的激光脈沖的判定能量的直方圖。
[0031]圖7是表示被加工點的配置圖案與容許范圍之間的對應(yīng)關(guān)系的圖表。
[0032]圖中:10_激光光源，11-照射光學(xué)系統(tǒng)，13-光圈，15-路徑切換器，16-加工路徑，17-收集器路徑，18-折回反射鏡，20-光束掃描器，21-物鏡，23-載物臺，24-移動機構(gòu)，30-部分反射鏡，31-束流收集器，32-光檢測器，40-加工對象物，41-被加工點，50-控制裝置，51-存儲裝置，Lpl、Lp2、Lp3-激光脈沖，con-控制信號，det-檢測信號，trg-觸發(fā)信號，RO-正常范圍，Rl-容許范圍。
【具體實施方式】
[0033]圖1中示出實施例的激光加工裝置的示意圖。實施例的激光加工裝置例如為對配線基板進行開孔加工的激光鉆孔器。激光光源10從控制裝置50接收觸發(fā)信號trg，從而輸出脈沖激光束。激光光源10例如使用二氧化碳激光器。
[0034]從激光光源10輸出的脈沖激光束入射到照射光學(xué)系統(tǒng)11。照射光學(xué)系統(tǒng)11改變脈沖激光束的束散角及束徑中的至少I個。透過照射光學(xué)系統(tǒng)11的脈沖激光束入射到光圈13。照射光學(xué)系統(tǒng)11具有使在光圈13位置上的光束分布均勻化的功能。光圈13對光束截面進行整形。
[0035]透過光圈13的脈沖激光束入射到路徑切換器15。路徑切換器15通過從控制裝置50接收控制信號con而在加工路徑16與收集器路徑17之間切換脈沖激光束的路徑。路徑切換器15例如使用聲光元件(AOD)。被輸入的激光脈沖Lpl直線前進的路徑相當(dāng)于收集器路徑17，激光脈沖衍射的路徑相當(dāng)于加工路徑16。
[0036]沿著加工路徑16傳播的激光脈沖Lp2通過折回反射鏡18偏向，從而入射到光束掃描器20。光束掃描器20被控制裝置50控制，在二維方向上改變脈沖激光束的行進方向。光束掃描器20例如使用一對檢流計掃描振鏡。
[0037]通過了光束掃描器20的脈沖激光束透過物鏡21而入射到加工對象物40。物鏡21例如使用透鏡。加工對象物40例如為應(yīng)進行開孔加