CN110277332B - 激光处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种激光处理装置，具备第一板及设于所述第一板的上表面的至少一个激光单元，所述激光单元具备：第二板，其形成为规定的厚度；激光射出单元，其射出激光；光学系统单元，其对激光进行导光；以及激光照射单元，其将经由所述光学系统单元而射入的激光照射至工件，至少所述激光射出单元及所述光学系统单元设置在所述第二板的上表面，所述第二板在其下表面与所述第一板的上表面相接的状态下设置在该第一板上。

Description

激光处理装置
技术领域
本发明涉及对加工对象物(以下称为工件)实施激光处理的激光处理装置。
背景技术
光学上透明的基板、例如大型的玻璃基板、LCD或OLED等显示模块的切割大多采用机械式的切削方式。例如，通过使用金刚石刀具等切割锯，将玻璃基板复合切割成多张玻璃基板片。
另一方面，有如下方法：无需采用机械式切削加工来切割光学上透明的基板，而使用激光进行加工(参照日本特开2007-260749号公报)。具体而言，首先，通过向玻璃基板照射超短脉冲宽度的激光，从而在玻璃基板形成孔眼状的划线(scribed line)。然后，通过沿着该划线分割玻璃基板，从而将玻璃基板复合切割成多张玻璃基板片。
发明内容
本发明要解决的技术问题
随着近几年便携式终端、信息终端的普及，针对这些终端的各种产品，高功能、高性能化的要求不断提高。因此，在上述的进行激光加工的激光处理装置中，也要求较高的加工精度。
在激光处理装置中，激光射出单元、光学系统单元以及激光照射单元分别进行配合而向工件引导由激光振荡单元产生了振荡的激光，从而向工件照射激光。因此，对于激光射出单元、光学系统单元以及激光照射单元在主板(Main plate)上的相互配置，要求较高的精度。
当激光射出单元、光学系统单元以及激光照射单元直接设置在主板上时，例如为了维护激光处理装置，将上述各单元从主板中暂时拆卸而单独地进行检查，然后再设置于主板上，但是在这种情况下，为了对准光轴而需要严格管理相互配置(各单元的高度、朝向等)。然而，在设置了激光处理装置的现场中，难以在时间上、作业量上有充足余力的情况下进行在主板设置各单元所需的严格管理。这种问题在新设置激光处理装置的情况下也会发生。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种装置的设置、转移设置以及维护等容易的激光处理装置。
用于解决问题的技术方案
本发明的激光处理装置将产生了振荡的激光照射至工件来进行激光加工，该激光处理装置具备：第一板，其具有平坦的上表面；以及至少一个激光单元，该至少一个激光单元设置在所述第一板的上表面，至少一个所述激光单元具备：平板状的第二板，其形成为规定的厚度；激光射出单元，其射出激光；光学系统单元，其对激光进行导光；以及激光照射单元，其将经由所述光学系统单元而射入的激光照射至工件。至少所述激光射出单元及所述光学系统单元设置在所述第二板的上表面，将所述第二板的下表面与所述第一板的上表面相接地进行设置。
根据本发明，能够获得装置的设置、转移设置以及维护等容易的激光处理装置。
附图说明
图1是本发明的激光处理装置1的俯视图。
图2是图1的II方向向视正视图的一部分。
图3是表示上述激光处理装置1的中层中的包含于左半部分的各部分结构的立体图。
图4是表示上述激光处理装置1的中层中的包含于右半部分的各部分结构的立体图。
图5是表示上述激光处理装置1的包含于下层的各部分结构的俯视图。
图6是表示上述激光处理装置1的光学系统部件的结构的概略图。
具体实施方式
以下对本发明涉及的激光处理装置进行说明。
如图1至图6所示，作为本发明的第一实施方式的激光处理装置1具备供给未处理的工件(光学上透明的基板，例如大型的玻璃基板、LCD、OLED等显示模块)W的供给单元10、搬出结束了激光加工的处理完的工件W的搬出单元20、设在供给单元10和搬出单元20之间的搬运路径30、对工件W进行激光加工的处理区域40、在搬运路径30上行驶而对工件W进行搬运的搬运机50A以及搬运机50B、以及对激光处理装置1的各部分的动作进行控制的控制部100。处理区域40包括两个处理区域40A、40B。
载置了两个工件Wa、Wb的托盘依次被供给至供给单元10，将这些两个工件Wa、Wb作为一组而实施激光加工。在搬出单元20包含有对结束了激光加工的工件W进行检查的检查设备(省略图示)，在筛选良品和不良品之后将判断为良品的工件W输送至后续的工序。
处理区域40A、40B以面对搬运路径30且沿着搬运路径30的配设方向(即工件W的搬运方向)排列的方式进行配置。在处理区域40A中设有两个激光单元60A1、60A2和两个XY工作台70A1、70A2，该两个激光单元60A1、60A2分别对两个工件Wa、Wb同时照射激光，该两个XY工作台70A1、70A2使工件Wa、Wb在水平面上正交的两个方向(以下，也称为XY方向)上分别独立地水平移动。在处理区域40B中也同样地设有两个激光单元60B1、60B2和两个XY工作台70B1、70B2。另外，虽然未图示，但在处理区域40A、40B中分别设有去除玻璃基板的剩余片的第一吸引装置、和吸引去除XY工作台70A1、70A2、70B1、70B2的表面的玻璃屑片的第二吸引装置。
搬运机50A具备：把持部51，其具有同时吸附而把持两个工件W的一对臂；转动部52，其使把持部51绕与水平面正交的垂直轴(Z轴)转动；以及行驶台车53，其沿着搬运路径30移动。搬运机50A使用把持部51从供给单元10中取出未处理的工件Wa、Wb，在将水平面内的工件Wa、Wb的朝向旋转90°(在图1中按照逆时针方向旋转90°)之后在搬运路径30上朝向处理区域40A或40B移动，并且向XY工作台70A1、70A2或XY工作台70B1、70B2投入工件Wa、Wb。
搬运机50B也具有与搬运机50A相同的结构，具备把持部51、转动部52、以及行驶台车53。搬运机50B使用把持部51从处理区域40A或40B中取出处理完的工件Wa、Wb，且在搬运路径30上朝向搬出单元20移动，在将水平面内的工件Wa、Wb的朝向再次旋转90°(在图1中按照逆时针方向旋转90°)之后向搬出单元20交接工件Wa、Wb。
处理区域40A、40B成为三个主板41、42、43经由支腿部5而平行地配置的三层结构。在上层的主板41上配置有使激光产生振荡的激光振荡单元80。在中层的主板(第一板，以下只称为中板)42上配置有：包含于处理区域40A的激光单元60A1、60A2；包含于处理区域40B的激光单元60B1、60B2；以及向处理区域40A及处理区域40B交替地分配激光的分支单元81。在下层的主板43上配置有：包含于处理区域40A的XY工作台70A1、70A2；和包含于处理区域40B的XY工作台70B1、70B2。
激光振荡单元80及分支单元81配置在处理区域40A、40B之间。在中板42上配置有反射镜单元(激光射出单元)82a～82c，该反射镜单元82a～82c使从激光振荡单元80中射出来的激光进行全反射而射入至分支单元81。反射镜单元82a～82c经由辅助板(第三板)84而设置在板(第二板)83的上表面，设置了反射镜单元82a～82c的板83在其下表面与中板42的上表面抵接的状态下固定于中板42。即，反射镜单元82a～82c经由辅助板84以及板83而设置在中板42上。
分支单元81包含有全反射反射镜单元81a、和使反射镜单元81a绕Z轴转动90°的驱动部81b。分支单元81设置在板85的上表面，设置了分支单元81的板85在其下表面与中板42的上表面抵接的状态下固定于中板42。即，分支单元81经由板85而设置在中板42上。
分支单元81通过使反射镜单元81a转动90°，从而将从激光振荡单元80中经由反射镜单元82a～82c而射入的激光的行进方向改变180°。由此，能够向处理区域40A、40B选择性地分配激光。
在中板42上设置有分光单元63A，该分光单元63A将通过分支单元81而分配给处理区域40A的激光分光为两路，在处理区域40B中配置有分光单元63B，该分光单元63B将通过分支单元81而分配给处理区域40B的激光分光为两路。分光单元63A、63B内置有所谓的半透半反镜(half mirror)。
激光单元60A1包含：反射镜单元(光学系统单元)64A1～64A5，其对通过分光单元63A被分光为两路的激光中的、透射过半透半反镜的激光进行全反射；镜筒(激光照射单元)65A，其内置聚光透镜；以及快门(Shutter)66A，其在反射镜单元64A1、64A2之间遮挡激光。而且，激光单元60A1包括形成为均匀的规定的厚度的平板状的板(第二板)73A、74A。
反射镜单元64A1经由辅助板(第三板)86A1而设置在板73A的上表面，反射镜单元64A2及快门66A经由辅助板(第三板)86A2而设置在板73A的上表面。反射镜单元64A3、64A4分别经由辅助板(第三板)86A3、86A4而设置在板74A的上表面，镜筒65A经由辅助板(第三板)86A5而设置在板74A的上表面。设置了反射镜单元64A1、64A2以及快门66A的板73A在其下表面与中板42的上表面抵接的状态下固定于中板42。设置了反射镜单元64A3、64A4以及镜筒65A的板74A也在其下表面与中板42的上表面抵接的状态下固定于中板42。即，反射镜单元64A1、64A2以及快门66A经由辅助板86A1、86A2以及板73A而设置在中板42上，反射镜单元64A3、64A4以及镜筒65A经由辅助板86A3～86A5以及板74A而设置在中板42上。此外，反射镜单元64A5是激光照射单元的结构要素，其包含于镜筒65A。
射入到激光单元60A1的激光被射入至快门66A。并且，通过敞开快门66A，激光被反射镜单元64A1～64A5全反射而被射入至镜筒65A，并且经由镜筒65A内的聚光透镜而照射至工件Wa。
激光单元60A2包括：反射镜单元(光学系统单元)67A1～67A4，其对通过分光单元63A被分光为两路的激光中的、没有透射过半透半反镜而半反射的激光进行全反射；镜筒(激光照射单元)68A，其内置聚光透镜；以及快门69A，其在分光单元63A和反射镜单元67A1之间遮挡激光。而且，激光单元60A2包括形成为均匀的规定的厚度的平板状的板(第二板)76A、77A。
分光单元63A经由辅助板(第三板)87A1而设置在板76A的上表面，反射镜单元67A1及快门69A经由辅助板(第三板)87A2而设置在板76A的上表面。反射镜单元67A2、67A3分别经由辅助板(第三板)87A3、87A4而设置在板77A的上表面，镜筒65A经由辅助板(第三板)87A5而设置在板77A的上表面。设置了分光单元63A、反射镜单元67A1以及快门69A的板76A在其下表面与中板42的上表面抵接的状态下固定于中板42。设置了反射镜单元67A2、67A3以及镜筒68A的板77A也在其下表面与中板42的上表面抵接的状态下固定于中板42。即，分光单元63A、反射镜单元67A1以及快门69A经由辅助板87A1、87A2以及板76A而设置在中板42上，反射镜单元67A2、67A3以及镜筒68A经由辅助板87A3～87A5以及板77A而设置在中板42上。此外，反射镜单元67A4是激光照射单元的结构要素，被包含于镜筒68A。
射入到激光单元60A2的激光被射入至快门69A。然后，通过敞开快门69A，激光被反射镜单元67A1～67A4全反射而射入至镜筒68A，并且经由镜筒68A内的聚光透镜而照射至工件Wb。
XY工作台70A1配置在激光单元60A1的下方，XY工作台70A2配置在激光单元60A2的下方。镜筒65A、68A的光轴均被固定(与Z轴平行)，分别对XY工作台70A1、70A2上的工件Wa、Wb垂直地照射激光。XY工作台70A1、70A2的扫描台(XY驱动单元)载置工件Wa、Wb而在X-Y轴方向上分别独立地水平移动。由此，能够在工件Wa、Wb中的水平方向的任意位置上照射激光，从而在工件Wa、Wb的表面形成任意的划线。
激光单元60B1包括：反射镜单元(光学系统单元)64B1～64B4，其对通过分光单元63B被分光为两路的激光中的、没有透射过半透半反镜而半反射的激光进行全反射；镜筒(激光照射单元)65B，其内置聚光透镜；以及快门66B，其在分光单元63B和反射镜单元64B1之间遮挡激光。而且，激光单元60B1包括形成为均匀的规定的厚度的平板状的板(第二板)73B、74B。
分光单元63B经由辅助板(第三板)86B1而设置在板76B的上表面，反射镜单元64B1及快门66B经由辅助板(第三板)86B2而设置在板73B的上表面。反射镜单元64B2、64B3分别经由辅助板(第三板)86B3、86B4而设置在板74B的上表面，镜筒65B经由辅助板(第三板)86B5而设置在板74B的上表面。设置了分光单元63B、反射镜单元64B1以及快门66B的板73B在其下表面与中板42的上表面抵接的状态下固定于中板42。设置了反射镜单元64B2、64B3以及镜筒65B的板74B也在其下表面与中板42的上表面抵接的状态下固定于中板42。即，分光单元63B、反射镜单元64B1以及快门66B经由辅助板86B1、86B2以及板73B而设置在中板42上，反射镜单元64B2、64B3以及镜筒65B经由辅助板86B3～86B5及板74B而设置在中板上。此外，反射镜单元64B4是激光照射单元的结构要素，被包含于镜筒65B。
射入到激光单元60B1的激光被射入至快门66B。然后，通过敞开快门66B，激光被反射镜单元64B1～64B4全反射而射入至镜筒65B，并且经由镜筒65B内的聚光透镜而照射至工件Wa。
激光单元60B2包括：反射镜单元(光学系统单元)67B1～67B5，其对通过分光单元63B被分光为两路的激光中的、透射过半透半反镜的激光进行全反射；镜筒(激光照射单元)68B，其内置聚光透镜；以及快门69B，其在反射镜单元67B1、67B2之间遮挡激光。而且，激光单元60B2包括形成为均匀的规定的厚度的平板状的板(第二板)76B、77B。
反射镜单元67B1经由辅助板(第三板)87B1而设置在板76B的上表面，反射镜单元67B2及快门69B经由辅助板(第三板)87B2而设置在板76B的上表面。反射镜单元67B3、67B4分别经由辅助板(第三板)87B3、87B4而设置在板77B的上表面，镜筒68B经由辅助板(第三板)87B5而设置在板77B的上表面。设置了反射镜单元67B1、67B2以及快门69B的板76B在其下表面与中板42的上表面抵接的状态下固定于中板42。设置了反射镜单元67B3、67B4以及镜筒68B的板77B也在其下表面与中板42的上表面抵接的状态下固定于中板42。即，反射镜单元67B1、67B2以及快门69B经由辅助板87B1、87B2以及板76B而设置在中板42上，反射镜单元67B3、67B4以及镜筒68B经由辅助板87B3～87B5及板77B而设置在中板42上。此外，反射镜单元67B5是激光照射单元的结构要素，被包含于镜筒68B。
射入到激光单元60B2的激光被射入至快门69B。然后，通过敞开快门69B，激光被反射镜单元67B1～67B4全反射而被射入至镜筒68B，并且经由镜筒68B内的聚光透镜而照射至工件Wb。
XY工作台70B1配置在激光单元60B1的下方，XY工作台70B2配置在激光单元60B2的下方。镜筒65B、68B的光轴均与Z轴平行地被固定，分别对XY工作台70B1、70B2上的工件Wa、Wb垂直地照射激光。XY工作台70B1、70B2的扫描台(XY驱动单元)载置工件Wa、Wb而在X-Y轴方向上水平移动。由此，能够在工件Wa、Wb中的水平方向的任意的位置上照射激光，从而在工件Wa、Wb的表面形成任意的划线。
控制部100控制激光处理装置1的各部分即供给单元10、搬出单元20、搬运机50A及50B、激光单元60A1、60A2、60B1及60B2、XY工作台70A1、70A2、70B1及70B2、激光振荡单元80以及分支单元81的动作(搬运机50A、50B中的吸附、转动以及移动也通过控制部100进行控制)，从而进行对工件Wa、Wb的激光加工。
在此，在如上所述构成的激光处理装置1中，考虑进行例如定期的维护或者维修、更换的情况。此时，并不是将激光单元60A1、60A2、60B1、60B2从中板42全部拆卸，而是例如仅仅将需要维修、更换的任意的激光单元60A1(或者60A2、60B1、60B2)连板73A(或者76A、73B、76B)一起从中板42中拆卸。然后，将预先准备好的调整完的新的激光单元连板73A一起安装于中板42。该新的激光单元的光轴(水平以及高度)已被调整，并且被安装到被拆卸的激光单元原先被安装的位置上。因此，能够短时间、容易且安装再现性良好地对激光处理装置1安装新的激光单元。由此，能够缩短分解、再构成激光处理装置1时的现场的作业时间，并且能够在较短的所需时间内再运转激光处理装置1。因此，能够得到较高的运转效率。另外，在进行激光单元60A1的维修、更换时，虽然处理区域40A停止其运转，但是能够使处理区域40B一直继续进行运转。因此，不需要停止激光处理装置1中的工件处理整体，能够得到较高的运转效率。
另外，在激光处理装置1中，考虑了如下情况：并不是整个更换激光单元60A1(或者60A2、60B1、60B2)，而是对激光单元60A1中的任意的光学设备进行维修、更换。此时，仅仅将任意的光学设备连辅助板一起从板73A(或者74A)中拆卸。然后，将预先准备好的调整完的新的光学设备连辅助板一起安装于板73A(或者76A、73B、76B)。该新的光学设备的光轴(水平及高度)已被调整完，且被安装到被拆卸的光学设备原先安装的位置上。因此，能够短时间、容易且安装再现性良好地对激光单元60A1安装新的光学设备。由此，能够仅仅更换需要维修、更换的最少件数的光学设备，并且能够进一步缩短分解、再构成激光处理装置1时的现场的作业时间。
上述的从中板42中拆卸了的任意的激光单元60A1(或者60A2、60B1、60B2)、或者从板73A中拆卸了的任意的光学设备在现场或者其他检查设施中被检查，且适当地进行修理、部件更换。然后，该修理完的激光单元或者光学设备作为新的备品(更换部件)而被再利用。
根据本实施方式，激光单元60A1(或者60A2，60B1，60B2)的所有的结构要素由单元单位构成。因此，在任意的激光单元成为定期维护或者维修、更换的对象时，能够将任意的激光单元连板一起从主板中拆卸。另外，在任意的光学设备成为定期维护或者维修、更换的对象时，能够将任意的光学设备连辅助板一起从板中拆卸。然后，在将预先准备好的激光单元或者光学设备设置于主板或者板时，只要严格管理组件化(或者模块化、单元化)了的激光单元或者光学设备的安装位置即可。其结果，能够减少现场的作业量，并且能够缩短现场的作业时间。由此，在实施装置的设置、转移设置以及维护等时，能够缩短激光处理装置的设置、再运转为止的所需时间，并且能够得到较高的运转效率。
另外，在本实施方式中，虽然举例说明了将任意的激光单元或者光学设备拆卸之后安装预先准备好的其他激光单元或者光学设备的情况，但是不限于此。例如，也可以在将任意的激光单元或者光学设备拆卸了之后，对该激光单元或者光学设备的一部分进行维修、更换而再次安装于主板或者板。在该情况下，伴随维修、更换的激光处理装置1的设置、再运转为止的所需时间变长。但是，由于将原来安装了的激光单元或者光学设备再次安装于主板或者板，因此能够得到与维修、更换前同等的较高的安装再现性。
工业上的可利用性
本发明涉及对工件实施激光处理的激光处理装置。根据本发明，能够得到装置的设置、转移设置以及维护等容易的激光处理装置。

Claims (3)

1.一种激光处理装置，其将产生了振荡的激光照射至工件来进行激光加工，
所述激光处理装置的特征在于，具备：
第一板，其具有平坦的上表面；以及
至少一个激光单元，该至少一个激光单元设置于所述第一板的上表面，
至少一个所述激光单元具备：
平板状的第二板及第三板，它们形成为规定的厚度；
激光射出单元，其射出激光；
光学系统单元，其对激光进行导光；以及
激光照射单元，其将经由所述光学系统单元而射入的激光照射至工件，
所述第三板设有多个，在各个所述第三板的上表面设置所述激光射出单元所包含的反射镜单元、或者所述光学系统单元所包含的反射镜单元，
所述第二板设有多个，在各个所述第二板的上表面设置：在所述第三板上设置的所述激光射出单元的所述反射镜单元的组、或者在所述第三板上设置的所述光学系统单元的所述反射镜单元的组。
2.一种激光处理装置，其将产生了振荡的激光分割为两路以上，且将被分割的激光分别照射至多个工件，从而进行激光加工，
所述激光处理装置的特征在于，具备：
第一板，其具有平坦的上表面；以及
两个以上的激光单元，该两个以上的激光单元设置于所述第一板的上表面，
各个所述激光单元具备：
平板状的第二板及第三板，它们形成为规定的厚度；
激光射出单元，其射出激光；
光学系统单元，其对激光进行导光；以及
激光照射单元，其将经由所述光学系统单元而射入的激光照射至工件，
所述第三板设有多个，在各个所述第三板的上表面设置所述激光射出单元所包含的反射镜单元、或者所述光学系统单元所包含的反射镜单元，
所述第二板设有多个，在各个所述第二板的上表面设置：在所述第三板上设置的所述激光射出单元的所述反射镜单元的组、或者在所述第三板上设置的所述光学系统单元的所述反射镜单元的组。
3.根据权利要求1或2所述的激光处理装置，其特征在于，
使用与所述第二板同样的材料来构成所述第三板。
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