TW201247351A - Laser processing apparatus - Google Patents

Description

201247351 四、指定代表圖： )本案指定代表圖為：第（1) 圆。 )本代表圖之元件符號簡單說 明： 1A〜雷射加工裝置； 2〜第1光源； 3〜第2光源； 4〜觀察手段； 5〜被加工物； 6〜工作台； 7〜陶瓷基板； 8 ~碎樹脂； 9〜第1雷射光； 10〜第2雷射光； 1卜第1光路； 12〜第1凹面反射鏡； 13〜開口； 14〜驅動裝置； 15〜第2光路； 16〜光纖； 17〜準直儀； 18〜分色鏡； 19〜聚光鏡； 20~表面； 2卜CCD相機； 2 2〜成像透鏡； 2 3〜帶通濾波器； 24〜照明器； 25〜分色鏡； 26~喷嘴； 喷射口。 五、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化風 盔。 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於藉由對被加工物照射雷射 尤，而對該 201247351 被加工物進行加工的雷射加工裝置 【先前技術】 以在’廣為藉雷射光進行加工。在藉雷射光之加工， 將雷射光’、、、射於被加工物，藉由使該被加工物加熱並熔化 ^進行之熱加1係主體。又，在近年來，在脈波振i雷射， 猎由使用該脈寬窄者來抑制熱影響之高精度加工(非熱加 工）亦可能。 可是，近1來，|加1由異種材料所構成之複合構件 的情況’或加工光學系構件的情況等，在由外觀等級所代 表之力工等級上要求尚水準的情況逐漸增加。作為第1 7 ’列舉製造記憶卡的情況。記憶卡係利用樹脂將由記憶 晶片所構成之晶片狀元件(以下簡單地稱為「晶片」）後， 將該樹脂密封體切斷’藉此製造。關於記憶卡，因為使用 者直接以手指拿著使用’所以要求高的外觀等級。作為第 2例’列舉製造LED封裝的情況。UD封裝係利用透光性樹 脂將LED封裝密封’而形成樹脂密封體後，將該樹脂密封 體切斷’藉此製造。作為第3例，列舉製造透鏡等之光學 系構件的情況。透鏡等的光學系構件係使用透光性樹脂形 成樹知雄封體後，將該樹脂密封體切斷，藉此製造。在這 一 It况，例如在專利文獻丨，提議一種技術，該技術係因 應於被加工物之特性，選擇複數種雷射光，並利用聚光鏡 使該選擇之雷射光重疊後’使其照射於被加工物。 [先前技術文獻] 201247351 [專利文獻i]日本特開2_— 226475號公報（第㈠ 頁，第1圖） 【發明内容】 【發明所欲解決之課題】 在上述之技術’需要利用由石英玻璃等所構成之聚y 鏡使複數種雷射光聚光。可是，例如如藉C〇2雷射之C〇2! 射光等所不’某種雷射光具有被石英玻璃等吸收之性質。 因此，若依據習知技術，無法傕用且古4 1 & , 热古便用具有破聚光鏡吸收之朱 性的雷射光。發明所欲解決 牌戌之课喊係無法使包含具有被影 光鏡吸收之特性之雷料f 雷射先的複數種雷射光重叠後，對被办 工物進行加工。 本發明係為了解沐#接π 、。種課4而開發的，其目的在於揭 供一種雷射加工裝置，命驻 5X '"置係可使包含具有被聚光鏡吸 收之特性之雷射光的複數稽蕾私土 幻禝数種雷射光重疊後，對被加工物進 行加工。 【解決課題之手段】 以下，「解決課題之 奴」、「發明之效果及「發 明之實施形態』的說明中 發 甲之括弧内的符號係為了使說明中 的術語與圆面所示之椹4、__ i 』呎π明f "丁之構成π件易於比對為目的。 符號等係限定為圆面所 k二 術語的意義。 个疋蒽知說明中之 為了解決上述的等3自 钆的诔題，本發明之雷 1β、1C、1D)，係使用至少9加* 裝置（U、 個雷射光，對被加工物（5)進 201247351 行加工的雷射加工裝置’其具有：第i光源（2)，係產生第 1雷射光（9);第2光源（3、28、31)，係產生第2雷射光 (10、29、32);第1光路（11)，係將該第1雷射光（g)從第 1光源（2)引導至被加工物（5);第2光路（15)，係將該第2 雷射光（10、29、32)從該第2光源（3、28、31)引導至被加 工物（5);及設置於第1光路（π)的第1凹面反射鏡（I?)。 5^光鏡（19)未配置於第1光路（11)。第2雷射光（1〇、29、 32)所通過之開口（13)設置於第1凹面反射鏡（12)。利用第 1凹面反射鏡（12)所反射的第1雷射光（9)與通過第1凹面 反射鏡（12)之開口（13)的第2雷射光（1〇、29、32)重疊後， 照射於被加工物（5)。 又’在本發明之雷射加工裝置（1β)，係在上述的雷射 加工裝置’第2凹面反射鏡（30)配置於第2光路（15)。 又’在本發明之雷射加工裝置（1C)，係在上述的雷射 加工裝置’平面反射鏡（33)配置於第2光路（15)。 又，在本發明之雷射加工裝置（iA、iC)，係在上述的 雷射加工裝置’聚光鏡（19)配置於第2光路（15)。 又，在本發明之雷射加工裝置（ΙΑ、1B、1C、1D)，係 在上述的雷射加工裝置，第1雷射光（9)係具有被聚光鏡 (19)吸收之性質。 又’在本發明之雷射加工裝置（ΙΑ、1B、1C、1D)，係 在上述的雷射加工裝置，第1光源（2)係C〇2雷射振盪器。 又，在本發明之雷射加工裝置（1A、1B、1C、1D)，係 在上述的雷射加工裝置，第2光源（3、28、31)係光纖雷射 201247351 振盪器。 又，在本發明之雷射加工裝置（ΙΑ、1B、1C、ID)，係 在上述的雷射加工裝置’第1光源（2)係產生具有環模式的 雷射光（9)。 又’在本發明之雷射加工裝置（ΙΑ、1B、1C' 1D)，係 在上述的雷射加工裝置，第1雷射光（9)與第2雷射光（1〇、 29 ' 32)係為了實施切斷、鑽孔及表面處理之至少一種處 理，而照射於被加工物。 【發明效果】 若依據本發明的雷射加工裝置，至少具有：第1光源 (2)，係產生具有被聚光鏡（19)吸收之性質的第1雷射光 (9);及第2光源（3、28、31)，係產生第2雷射光（10、29、 32)。在將第1雷射光（9)從第1光源（2)引導至被加工物（5) 的第1光路（11)，未設置聚光鏡（19)，而且設置具有開口 (13)的第1凹面反射鏡（12)。第2雷射光（10、29、32)通 過設置於第1凹面反射鏡（12)的開口（ 13)後，到達被加工 物（5)。利用第1凹面反射鏡（12)所反射的第1雷射光 集中並到達被加工物（5)。因此，具有被聚光鏡（19)吸收之 性質的第1雷射光（9)不會通過聚光鏡（19)，與第2雷射光 (10、29、32)重疊後’該重疊之第1雷射光（9)與第2雷射 光（1 0、2 9、3 2)照射於被加工物（5)。因此，可使包含具有 被聚光鏡（19)吸收之性質之第1雷射光（9)的複數個雷射 光重疊後，對被加工物（5)進行加工。 201247351 【實施方式】 本發明之雷射加工裝置具有：第1光源（2)，係產生具 有被聚光鏡（19)吸收之性質的第1雷射光（9);及第2光源 (3)’係產生第2雷射光（1〇^第i雷射光（9)具有環模式。 在將第1雷射光（9)從第1光源（2)引導至被加工物（5)的第 1光路（11)’不配置聚光鏡（19)，而配置具有開口（13)的 第1凹面反射鏡（12)。在將第2雷射光（10)從第2光源（3) 引導至被加工物（5)的第2光路（15)，配置聚光鏡（19)。利 用聚光鏡（19)所聚光之第2雷射光（10)通過設置於第1凹 面反射鏡（12)的開口（ 13)後，到達被加工物（5)。利用第^ 凹面反射鏡（12)所反射的第】雷射光（9)集中並到達被加 工物（5)。因此，具有被聚光鏡吸收之性質的第i雷射 光（9)不會通過聚光鏡（19)，與第2雷射光（1〇)重疊後，重 疊之第1雷射光（9)與第2雷射光（1〇)照射於被加工物（5)。 第1實施例 參照第1圖，說明本發明之第丨實施例的雷射加工裝 置。第1圖係本實施例之雷射加工裝置的示意圖。此外， 關於本專利說明書中之任一張圖，都為了易於了解，而適 當地省略，或誇張地以模式所晝。又，對相同之構成元件 附加相同的符號’適當地不重複說明。 第1圖所示的雷射加工裝i 1A係本實施例的雷射加工 裝置。雷射加工裝置1A具有第i光源2、第2光源3及觀 察手段4。又，雷射加工裝置u具有固定被加工物5的工 作台6。工作台6可在第i圖所示的又方向、γ方向及2方 201247351 向移動。因此’可使被加工& 5相對雷射光移動。關於工 作口 6’因應於需要可作成在第！圖所示㈣方向旋 轉。此外’只要雷射光與被加工物5可相對移動即可。 作為被加工物5，列舉由異種材料所構成之複合構件。 作為複合構件，例如列舉將複數個LED晶片（未圖示乂组裝 於陶瓷製之電路板的陶瓷基板7之上，並利用矽樹脂8將 那些LED晶片一起進行樹脂密封的樹脂密封體。在本實施 例’使矽樹脂8朝上後，將陶瓷基板7的面（在圖上為下面） 固定於工作台6。 第1光源2例如是c〇2雷射振盪器，作為具有被聚光 鏡（後述）吸收之性質的第i雷射光，產生c〇2雷射光9。^^ 雷射光9係具有環模式的雷射光較佳。第2光源3例如是 光纖雷射振盪器，作為第2雷射光，產生光纖雷射光1〇。 光纖雷射光10具有不被聚光鏡吸收之性質。 C〇2雷射光9具有約9〜11 // m的波長。關於c〇2雷射光 9的光點徑與能量，係根據加工條件、振盪的模式、被加 工物5的特性等而大為變化。在c〇2雷射光9 ’例如光點徑 係約2 0 // m ~ 1 mm ’能量係約數百w。在光纖雷射光1 〇，在 使用是脈波振盪之Q ~ SW振盪的情況，光點徑係約丨〇 " m〜100/zm’能量係5〇eJ〜ij/puise。又，在光纖雷射光1〇, 亦可使用連續振盪之連續波。 C〇2雷射光9係適合切斷構成被加工物5之材料中的石夕 樹月s 8之雷射光。光纖雷射光1 〇係適合切斷構成被加工物 5之材料中的陶瓷基板7之雷射光。 201247351 在C〇2雷射光9從第1光源2引導至被加工物5的第1 光路11，未設置聚光鏡，而且設置第1凹面反射鏡12。在 第1凹面反射罈12，設置光纖雷射光1〇通過所需的開口 13。第1凹面反射鏡12利用由馬達等所構成之驅動裝置 14可朝向第1圖中之箭號所示的兩方向微小地旋轉（轉 動）。藉此，可將C〇2雷射光9照射於被加工物5、及使C〇2 雷射光9對被加工物5掃描。 將光纖雷射光10從第2光源3引導至被加工物5的第 2光路15設置於比第1凹面反射鏡12更接近第2光源3 側（在第1圖為第1凹面反射鏡12的上方）。在第2光路 15，配置是導光纜線的光纖16、準直儀17、分色鏡18及 聚光鏡19。因此’在第2光源3所產生之光纖雷射光1〇 利用光纖1 6引導’再利用準直儀17調整光轴，而且平行 地放射。光纖雷射光10係藉聚光鏡19折射而集中（聚光）t> 藉此，光纖雷射光10通過開口 13後聚焦於被加工物5的 表面20(因應於需要包含被加工物5的内部。以下相同。）， 並照射於被加工物5。焦點之Z方向的位置係利用光學手 段或工作台6的驅動適當地受到控制。 在觀察手段 4’ 包含 CCDCCharge Coupled Device)相 機21、成像透鏡22、帶通濾波器23、照明器24、分色鏡 25及上述的分色鏡18。在照明器24所產生之照明光被分 色鏡25與分色鏡18依序反射後，照射被加工.物5的表面 20。藉由照明光照射表面2〇所產生之反射光被分色鏡18 反射後’依序通過分色鏡25、與具有僅使適合照明之特定 201247351 範圍之波長的光透過之功能的帶通濾波器23。該反射光利 用成像透鏡22到達CCD相機21。因此，可一面透過CCD 相機21觀察被加工物5的表面20，一面進行雷射加工。 在被加工物5的表面20附近，設置喷嘴26。在喷嘴 26’設置用以向被加工物5的表面2〇喷射輔助氣體（未圖 示）的喷射口 27。CCh雷射光9與光纖雷射光1〇都通過喷 射口 27後向被加工物5的表面20照射。 參照第1圖，說明雷射加工裝置1A的動作。在以下的 動作，使用工作台6，使被加工物5相對c〇2雷射光9與光 纖雷射光10移動。第1，具有環模式的c〇2雷射光9被第 1凹面反射鏡12反射後聚光。因此，c〇2雷射光9不會通 過聚光鏡19 ’而聚焦於被加工物5的表面20，並照射被加 工物5。利用具有環模式的C〇2雷射光9照射被加工物5的 £域係在平面圖上具有圓壤形的形狀。在此，「圓環」竟 指圓環體的平面圖形狀。 第2 ’利用準直儀17調整光軸而且被平行放射的光纖 雷射光10藉由被聚光鏡19折射而集中（聚光因此，光 纖雷射光10通過第1凹面反射鏡12的開口 13後，聚焦於 被加工物5的表面20，並照射於被加工物5。此時，光纖 雷射光10照射於C〇2雷射光9所照射之區域之内側的區 域。藉此，可向被加工物5的表面20照射重疊的c〇2雷射 光9與光纖雷射光10。 利用如以上所說明之雷射加工裝置1A的動作，首先， 在被照射適合切斷矽樹脂8之C〇2雷射光9之圓環形的區 10 201247351 域，除去構成被加工物5之材料中的石夕樹脂8。因為被加 工物5相對C〇2雷射光9與光纖雷射光1〇移動所以在係 沿著該移動方之之線狀的區域，並具有寬度與圓環之外徑 大致相等的區域，除去石夕樹脂8。 接著，藉由使被加工物5接著移動，而將光纖雷射光 10照射於被除去矽樹脂8的區域。藉此，在被照射適合切 斷陶曼基板7之光纖雷射《10之圓形的區$，除去構成被 加工物5之材料中的陶瓷基板7。因此，被加工物5被完 全切斷。 如以上之說明所示，若依據本實施例，具有被聚光鏡 吸收之性質的C〇2雷射光9不會通過（透過）聚光鏡19，並 與光纖雷射光10重疊，而重疊之c〇2雷射光9與光纖雷射 光10照射於被加工物5的表面20。藉此，可使包含具有 被聚光鏡吸收之性質的C〇2雷射光9的兩種雷射光重疊 後’向被加工物5的表面20照射《因此，可因應於被加工 物之特性選擇包含具有被聚光鏡吸收之性質的c〇2雷射光9 的兩種雷射光’在使那些雷射光重疊後向被加工物照射， 藉此’可完全切斷被加工物5。 第2實施例 參照第2圖，說明本發明之第2實施例的雷射加工裝 置。第2圖係本實施例之雷射 加工裝置的示意圖。此外， 在以下所示之各圖’省略在第1圖所示的觀察手段4。 第2圖所示的雷射加工裝置1 b係本實施例的雷射加工 裝置。雷射加工裝置1B具有第1光源2與第2光源28。 11 201247351 第2光源28產生具有被聚光鏡吸收之性質的第2雷射光 29»第2雷射光29被第2凹面反射鏡30反射後聚光。然 後’是第1雷射光的C〇2雷射光9與第2雷射光29重疊後， 向被加工物5的表面2 0照射。 若依據本實施例’使是分別具有被聚光鏡吸收的性質 之兩種雷射光的C〇2雷射光9與第2雷射光29重疊》因此， 可因應於被加工物之特性選擇分別具有被聚光鏡吸收之性 質的兩種雷射光，在使那些雷射光重疊後向被加工物照 射。又’因為不使用第1圖所示的光纖16與準直儀17, 所以可使雷射加工裝置1B的高度變低。 此外’除了第1光源2與第2光源2 8以外，亦可更增 加雷射光的種類《在此情況，只要因應於雷射光，如第1 凹面反射鏡12、第2凹面反射鏡30、第3凹面反射鏡般， 增加凹面反射鏡的個數即可。藉此，可因應於被加工物之 特性選擇分別具有被聚光鏡吸收之性質之三種以上的雷射 光’在使那些雷射光重疊後向被加工物照射。 第3貫施例 參照第3圖’說明本發明之第3實施例的雷射加工裝 置。第3圖係本實施例之雷射加工裝置的示意圖。 第3圖所示的雷射加工裝置ic係本實施例的雷射加工 裝置。雷射加工裝置lc具有第i光源2與第2光源31。 第2光源31產生具有不被聚光鏡吸收之性質的第2雷射光 32。第2雷射光32被平面反射鏡33反射後，所反射的第 2雷射光32被聚光鏡19聚光。然後’作為第1雷射光的 12 201247351 C〇2雷射光9與第2雷射光32重疊後，向被加工物5的表 面20照射。 若依據本實施例，可得到與在第1實施例所說明之效 果樣的效果。又，因為不使用第1圖所示的光纖16與準 直儀17,所以可使雷射加工裝置κ的高度變低。 第4實施例 參照第4圖，說明本發明之第4實施例的雷射加工裝 置。第4圖係本實施例之雷射加工裝置的示意圖。 第4圖所示的雷射加工裝置1D係本實施例的雷射加工 裝置。雷射加工裝置1D具有第i光源2、第2光源28及 第3光源34 ^第3光源34產生具有不被聚光鏡吸收之性 質的第3雷射光35。第3雷射光35被平面反射鏡36反射 後，所反射的第3雷射光35被聚光鏡19聚光。然後，是 第1雷射光的C〇2雷射光9、第2雷射光29及第3雷射光 3 5重疊後’向被加工物5的表面2 〇照射。 若依據本實施例，使是分別具有被聚光鏡吸收的性質 之兩種雷射光的CCh雷射光9與第2雷射光29、及具有不 被聚光鏡吸收之性質的第3雷射光35重疊。藉此，可因應 於被加工物之特性選擇分別在是否具有被聚光鏡吸收之性 質上相異之特性的三種雷射光，在使那些雷射光重疊後向 被加工物照射。因此，在因應於被加工物之特性選擇複數 種雷射光的情況，可增加選擇項。 此外’在至目前為止所說明之各實施例，作為具有被 聚光鏡吸收之性質的第1雷射光，列舉CL雷射光9。未限 13 201247351 定如此’亦可替代C〇2雷射光9，使用具有被聚光鏡吸收之 性質的別種雷射光。又’作為第1雷射光，亦可使用具有 不被聚光鏡吸收之性質的別種雷射光。又，作為第2雷射 光，可使用光纖雷射光10之基波及其高調波。又，作為光 纖雷射光1 0 ’亦可使用藉脈波振盪雷射（包含超短脈波雷 射）的雷射光。又’亦可替代光纖雷射光1〇，使用具有不 被聚光鏡吸收之性質的別種雷射光，例如YAG(Yttrium Aluminum Garnet)雷射之基波及其高調波等。 又，說明使兩種或三種雷射光重疊後，向被加工物5 之表面2 0照射的實施例。未限定如此，亦可使4種以上之 雷射光重疊後’向被加工物5之表面2 〇照射。 又，說明進行將是被加工物5之樹脂密封體完全切斷 之加工（full cut)的情況。未限定如此’進行在被加工物 5至厚度方向的途中（厚度之約一半）形成槽之加工（half cut)的情況亦可應用本發明。又，在被加工物5形成淺槽 的加工、形成貫穿孔的加工、形成盲孔的加工、形成長孔 的加工等，亦可應用本發明。又，作為加工，，亦包含對被 加工物5之表面20進行表面處理的加工。 又亦可根據被加工物5之種類與加工的種類，採用 雷射光與被加工物5不相對移動的構成。 這次所揭*之實施例未限定如此。本發明不是在上述 :說明之範圍’而根據申請專利範圍所示，包含在與申請 專利範圍同等之意義及範圍之全部的變更。

14 201247351 " 【工業上之利用領域】 本發明有效地利用於藉雷射光之被加工物的加工。 【圖式簡單說明】 第1圖係本發明之第1實施例之雷射加工裝置的示意 圖。 第2圖係本發明之第2實施例之雷射加工裝置的示意 圖。 第3圖係本發明之第3實施例之雷射加工裝置的示意 圖。 . 第4圖係本發明之第4實施例之雷射加工裝置的示意 圖。 【主要元件符號說明】 ΙΑ、1B、1C、1D〜雷射加工裝置； 2~第1光源； 3、28、3卜第2光源； 4〜觀察手段； 5〜被加工物； 6〜工作台； 7〜陶瓷基板； 8〜石夕樹脂； 9~C〇2雷射光； 1 0〜光纖雷射光 11~第1光路； 13〜開口； 12~第1凹面反射鏡； 14〜驅動裝置； 15〜第2光路； 1 6〜光纖； 17〜準直儀； 18、25〜分色鏡 1 9 ~聚光鏡； 15 201247351 20〜表面 y 21 22~成像透鏡； 23 24〜照明 as. · ， 26 27~噴射 α ; 29 30~第 2 凹面反射鏡； 33 34〜第3 光源； 35 -CCD相機； -帶通濾波器； -喷嘴； 、32〜第2雷射光； 、36~平面反射鏡； -第3雷射光。 16

Claims (1)

1. 201247351 七、申請專利範圍： 1. 一種雷射加工裝置，係使用至少2個雷射光，對被 加工物（5)進行加工的雷射加工裝置，其具有： 第1光源（2)，係產生第1雷射光（9); 第2光源（3、28、31)，係產生第2雷射光（10、29、 32)； 第1光路（11)，係將該第1雷射光（9)從該第1光源（2) 引導至該被加工物（5); 第2光路（15) ’係將該第2雷射光（1〇、29、32)從該 第2光源（3、28、31)引導至被加工物（5);及 配置於該第1光路（11)的第1凹面反射鏡（12); 聚光鏡（19)未配置於該第1光路（Η); 該第2雷射光（1〇、29、32)所通過之開口（13)設置於 該第1凹面反射鏡（12); 利用該第1凹面反射鏡（12)所反射的該第j雷射光（9) 與通過該第1凹面反射鏡（12)之開σ (13)的該第2雷射光 (10、29、32)重疊後，照射於該被加工物（5)。 2.如申請專利範圍帛i項之雷射加工裝置，其中第2 凹面反射鏡（30)配置於該第2光路（15)。 3·如申請專利範圍第1項之雷射加工裝置，其中平面 反射鏡（33)配置於該第2光路（15)。 4.如申請專利範圍第1頊 矛1項之雷射加工裝置，其中聚光 鏡（19)配置於該第2光路（15)。 5 ·如申請專利筋圊坌1 τΕ & Λ I 乾圍第4項之雷射加工裝置，其中該第 17 201247351 1雷射光（9)係具有被該聚光鏡（19)吸收之性質 6. 如申請專利範圍第5項之雷射加工裝置 1光源（2)係c〇2雷射振盪器。 7. 如申請專利範圍第1項之雷射加工裝置 2光源（3、28、31)係光纖雷射振盪器。 8. 如申請專利範圍第1項之雷射加工裝置 1光源（2)係產生具有環模式的雷射光。 9. 如申請專利範圍第1項之雷射加工裝置 1雷射光（9)與該第2雷射光（1〇、29、32)係為了 鑽孔及表面處理之至少一種處理，而照射於i ，其中該第 ，其中該第 ，其中該第 ，其中該第 實施切斷、 贫被加工物 (5) 〇