TW202233335A - 雷射加工裝置及雷射加工方法 - Google Patents

雷射加工裝置及雷射加工方法 Download PDF

Info

Publication number
TW202233335A
TW202233335A TW111104252A TW111104252A TW202233335A TW 202233335 A TW202233335 A TW 202233335A TW 111104252 A TW111104252 A TW 111104252A TW 111104252 A TW111104252 A TW 111104252A TW 202233335 A TW202233335 A TW 202233335A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
laser beam
laser
pulsed laser
power
switch element
Prior art date
Application number
TW111104252A
Other languages
English (en)
Inventor
石原裕
Original Assignee
日商住友重機械工業股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商住友重機械工業股份有限公司 filed Critical 日商住友重機械工業股份有限公司
Publication of TW202233335A publication Critical patent/TW202233335A/zh

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0643Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising mirrors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0648Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising lenses
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/081Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
    • H01S3/0811Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors incorporating a dispersive element, e.g. a prism for wavelength selection
    • H01S3/0812Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors incorporating a dispersive element, e.g. a prism for wavelength selection using a diffraction grating

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

[課題] 提供一種即使輸出自雷射振盪器之雷射光束的功率發生變動亦能夠抑制加工品質的下降之雷射加工裝置。 [解決手段] 光開關元件從輸出自雷射振盪器之雷射光束中在時間軸上切出一部分雷射光束並使其朝向對象物。控制裝置對應於輸出自雷射振盪器之雷射光束的功率而改變光開關元件的透射率。

Description

雷射加工裝置及雷射加工方法
本發明係關於一種雷射加工裝置及雷射加工方法。
已知有一種使用雷射光束進行開孔加工之雷射加工裝置(參閱專利文獻1)。在專利文獻1中所揭示之雷射加工裝置中,使用聲光偏轉器(AOD)從輸出自雷射振盪器之脈衝雷射光束中切出一部分並使所切出之雷射脈衝入射到加工對象物。 [先前技術文獻]
[專利文獻1] 日本特開2015-186822號公報
[發明所欲解決之問題]
輸出自雷射振盪器之脈衝雷射光束的峰值功率有時根據振盪條件而變化。例如,根據雷射振盪器,峰值功率對應於從開始振盪後的經過時間而顯示出下降之傾向。又,若脈衝的重複頻率變高,則峰值功率有時顯示出下降之傾向。若峰值功率發生變動,則加工品質會發生偏差。
又,在連續振盪雷射光束中,峰值功率有時亦對應於從開始振盪後的經過時間而顯示出下降之傾向。若連續振盪雷射光束的功率發生變動,則加工品質會發生偏差。
本發明的目的在於提供一種即使輸出自雷射振盪器之雷射光束的功率發生變動亦能夠抑制加工品質的下降之雷射加工裝置及雷射加工方法。 [解決問題之技術手段]
依本發明的一觀點,提供一種雷射加工裝置,係具備: 雷射振盪器; 光開關元件,係從輸出自前述雷射振盪器之雷射光束中在時間軸上切出一部分雷射光束並使其朝向對象物;及 控制裝置,係對應於輸出自前述雷射振盪器之雷射光束的功率而改變前述光開關元件的透射率。
依本發明的另一觀點,提供一種雷射加工方法, 係使雷射光束入射到光開關元件,在時間軸上切出一部分雷射光束並使其朝向對象物, 藉由對應於入射到前述光開關元件之雷射光束的功率而改變前述光開關元件的透射率來調整入射到前述對象物之雷射光束的功率。 [發明之效果]
藉由對應於輸出自雷射振盪器之雷射光束的功率而改變光開關元件的透射率,能夠調整入射到對象物之雷射光束的功率。藉由透射率的調整,能夠補償輸出自雷射振盪器之雷射光束的功率的變動。
參閱圖1~圖4針對依本申請發明的一實施例之雷射加工裝置進行說明。 圖1係依一實施例之雷射加工裝置的概略圖。雷射振盪器10根據來自控制裝置30之指令而輸出脈衝雷射光束。作為雷射振盪器10,例如使用二氧化碳雷射。輸出自雷射振盪器10之脈衝雷射光束經由光束整形光學系統11輸入到孔口(Aperture)12。光束整形光學系統11例如為光束擴展器等,調整脈衝雷射光束的光束直徑及發散角。
通過了孔口12之脈衝雷射光束入射到光開關元件13。作為光開關元件13,例如使用聲光偏轉元件。驅動器14根據來自控制裝置30之指令而驅動光開關元件13。光開關元件13從被輸入之脈衝雷射光束P1中在時間軸上切出一部分雷射光束並使所切出之脈衝雷射光束P2朝向對象物50。入射到光開關元件13之脈衝雷射光束P1中未被切出之部分入射到光束阻尼器21。
作為一例,從控制裝置30向驅動器14賦予指示繞射效率之類比訊號AM和指示雷射光束的切出時間點之數位訊號DM。在指示切出時間點之數位訊號DM為高位準的期間,脈衝雷射光束被分配到朝向對象物50之路徑,在其他期間,脈衝雷射光束輸入到光束阻尼器21。依指示繞射效率之類比訊號AM設定光開關元件13的繞射效率。繞射效率相當於光開關元件13的輸出側的脈衝雷射光束P2的功率與輸入側的脈衝雷射光束P1的功率之比。因此,繞射效率可以認為是朝向對象物50之脈衝雷射光束的透射率。
由光開關元件13切出之脈衝雷射光束P2經由反射鏡22、光束掃描器25及聚光透鏡26入射到對象物50。作為光束掃描器25,使用包括一對擺動反射鏡25X、25Y之電流掃描器。光束掃描器25藉由從控制裝置30受到控制而使對象物50的表面上的脈衝雷射光束的入射位置在二維面內移動。聚光透鏡26將脈衝雷射光束聚光在對象物50的表面。作為聚光透鏡26,例如使用fθ透鏡。
對象物50例如為進行開孔加工之印刷基板,被保持於工作臺27的水平支撐面。工作臺27根據來自控制裝置30之指令而使對象物50在與支撐面平行且相互正交之兩個方向上移動。
在工作臺27上安裝有計測器28。藉由使工作臺27移動而使脈衝雷射光束入射到計測器28,計測器28能夠計測脈衝雷射光束的每1脈衝的能量(以下,稱為「脈衝能量」。)或峰值功率。計測器28的計測結果輸入到控制裝置30。
圖2係表示光開關元件13的輸入側的脈衝雷射光束P1的波形、以類比訊號AM指示之繞射效率的值、以數位訊號DM指示之切出時間點及光開關元件13的輸出側的脈衝雷射光束P2的波形的一例之圖表。另外,圖2所示之脈衝雷射光束P1的兩個雷射脈衝41、42的波形係將實際波形簡化表示者。
輸出自雷射振盪器10之脈衝雷射光束的峰值功率因各種因素而變動。在圖2中,示出雷射脈衝41的峰值功率大於雷射脈衝42的峰值功率的例子。在從雷射脈衝41的上升(t1)至下降(t4)為止的期間,以類比訊號AM指示之繞射效率M1低於在從雷射脈衝42的上升(t5)至下降(t8)為止的期間指示之繞射效率M2。
在從雷射脈衝41的上升至下降為止的期間中的一部分期間(t2~t3)及從雷射脈衝42的上升至下降為止的期間中的一部分期間(t6~t7),數位訊號DM成為高位準。在數位訊號DM成為高位準之期間,輸出朝向對象物50(圖1)之脈衝雷射光束P2。脈衝雷射光束P2包括分別從雷射脈衝41、42切出之雷射脈衝43、44。
所切出之雷射脈衝43、44的峰值功率分別成為原來的雷射脈衝41、42的峰值功率乘以繞射效率M1、M2之大小。若適當地設定繞射效率M1、M2,則能夠使所切出之雷射脈衝43、44的峰值功率大致相同。
雷射脈衝41、42、43、44的波形的面積相當於脈衝能量。當雷射脈衝41、42的脈衝寬度相等時,雷射脈衝41的脈衝能量大於雷射脈衝42的脈衝能量。由於所切出之雷射脈衝43、44的峰值功率大致相等,因此當兩者的脈衝寬度相等時,兩者的脈衝能量亦變得大致相等。如此,藉由對應於輸入側的脈衝雷射光束P1的峰值功率而改變繞射效率,能夠使所切出之脈衝雷射光束P2的脈衝能量均勻化。
接著,參閱圖3針對將脈衝的重複頻率設為恆定並在某一期間輸出脈衝雷射光束時的光開關元件13的控制方法進行說明。
圖3係表示光開關元件13(圖1)的輸入側的脈衝雷射光束P1及輸出側的脈衝雷射光束P2的脈衝能量及光開關元件13的繞射效率的時間變化的一例之圖表。
在從時刻t11至t12為止的期間及從時刻t13至t14為止的期間,以恆定的頻率輸出脈衝雷射光束P1。從時刻t12至t13為止的期間不輸出脈衝雷射光束。雷射振盪器10(圖1)具有脈衝能量對應於從脈衝雷射光束P1的輸出開始時點t11、t13起的經過時間而變動之特性。例如,脈衝能量從脈衝雷射光束P1的輸出開始時點起隨著時間經過而下降。
控制裝置30(圖1)以從脈衝雷射光束P1的輸出開始時點(t11、t13)起隨著時間經過而提高光開關元件13的繞射效率的方式向驅動器14(圖1)下指令。更具體而言,控制裝置30以使所切出之脈衝雷射光束P2的脈衝能量大致恆定之方式改變繞射效率。用以改變繞射效率之基礎資訊事先存儲於控制裝置30的記憶體。藉此,在從時刻t11至t12為止的期間及從時刻t13至t14為止的期間,脈衝雷射光束P2的脈衝能量變得大致恆定。
圖4A係以圖表表示控制裝置30用以改變繞射效率之基礎資訊的一例之圖。圖4A所示之基礎資訊對從脈衝雷射光束P1的輸出開始時點起的經過時間與繞射效率的關係進行定義。圖4A的橫軸表示從脈衝雷射光束P1的輸出開始時點起的經過時間,縱軸表示繞射效率。當雷射振盪器10(圖1)具有峰值功率隨著經過時間的增加而下降之特性時,在基礎資訊中,隨著經過時間的增加而提高繞射效率,以補償峰值功率的下降。例如,繞射效率隨著經過時間增加而由初期值Dini逐漸接近光開關元件13(圖1)的最大繞射效率Dmax。
圖4B係以圖表表示控制裝置30用以改變繞射效率之基礎資訊的另一例之圖。圖4B所示之基礎資訊對附加於從脈衝雷射光束P1的輸出開始時點依序輸出之雷射脈衝之序號與繞射效率的關係進行定義。圖4B的橫軸表示附加於雷射脈衝之序號,縱軸表示繞射效率。在基礎資訊中,隨著序號的增加而提高繞射效率,以補償峰值功率的下降。例如,繞射效率隨著附加於雷射脈衝之序號變大而由初期值Dini逐漸接近光開關元件13的最大繞射效率Dmax。
在圖4A及圖4B中,以圖表示出基礎資訊,但對經過時間或雷射脈衝的序號與繞射效率的關係進行定義之資訊實際以表格形式存儲於控制裝置30的記憶體。
接著,針對對圖4A及圖4B所示之基礎資訊進行定義之方法進行說明。首先,將光開關元件13的繞射效率固定於某一值,從雷射振盪器10(圖1)輸出脈衝雷射光束,用計測器28(圖1)計測脈衝能量。根據該計測結果,能夠得知與脈衝能量的變動有關之雷射振盪器10的特性。以補償該脈衝能量的變動之方式對基礎資訊進行定義即可。
接著,針對上述實施例的優異效果進行說明。 在上述實施例中,藉由調整光開關元件13的繞射效率來補償輸出自雷射振盪器10之脈衝雷射光束的脈衝能量的時間性變動。藉此,能夠抑制對象物50的表面上的脈衝能量的變動並抑制加工品質的下降。
再者,在上述實施例中,使用從脈衝雷射光束切出加工用雷射脈衝之光開關元件13來補償脈衝能量的變動。因此,無需追加用以補償脈衝能量的變動之新的光學元件。
接著,針對圖1~圖4B所示之實施例的變形例進行說明。 在上述實施例中,雷射振盪器10輸出脈衝雷射光束,但在本變形例中,雷射振盪器10輸出連續振盪(CW)雷射光束。雷射振盪器10具有連續振盪雷射光束的功率對應於從輸出開始時點起的經過時間而變動之特性。控制裝置30藉由對應於從連續波雷射光束的輸出開始時點起的經過時間而改變光開關元件13的繞射效率來補償連續振盪雷射光束的功率的變動。如此,藉由調整光開關元件13的繞射效率,能夠抑制連續振盪雷射光束的功率的時間變動。
接著,參閱圖5A~圖6針對依另一實施例之雷射加工裝置進行說明。以下,關於與依圖1~圖4B所示之實施例之雷射加工裝置相同的構成,省略說明。
本實施例中之雷射加工裝置中使用之雷射振盪器10具有脈衝雷射光束的峰值功率對應於脈衝的重複頻率而變動之特性。
圖5A係表示脈衝的重複頻率與峰值功率的關係的一例之圖表。峰值功率隨著脈衝的重複頻率變高而下降。控制裝置30調整光開關元件13的繞射效率,以補償與脈衝的重複頻率相對應的峰值功率的變動。
圖5B係以圖表表示控制裝置30用以控制光開關元件13的繞射效率之基礎資訊之圖。橫軸表示脈衝的重複頻率,縱軸表示繞射效率。隨著脈衝的重複頻率變高而提高繞射效率,使其逐漸接近光開關元件13的最大繞射效率Dmax。藉由如此控制繞射效率,脈衝雷射光束P1的峰值功率及脈衝能量的變動得到補償。
圖6係表示光開關元件13的輸入側的脈衝雷射光束P1的概略波形、以類比訊號AM(圖1)指示之光開關元件13的繞射效率及輸出側脈衝雷射光束P2的概略波形之圖表。在圖6中,以一條直線表示脈衝雷射光束P1、P2的一個雷射脈衝。
在從時刻t21至t24為止的期間,雷射振盪器10(圖1)輸出脈衝雷射光束。從時刻t11至t22為止的期間、從時刻t22至t23為止的期間及從時刻t23至t24為止的期間的脈衝的重複頻率分別為f1、f2、f3。頻率f1最高,頻率f3最低。雷射振盪器10由於具有圖5A所示之特性,因此從時刻t11至t22為止的期間的脈衝雷射光束P1的峰值功率最低,從時刻t23至t24為止的期間的脈衝雷射光束P1的峰值功率最高。
控制裝置30依據圖5B所示之基礎資訊而改變光開關元件13的繞射效率。亦即,將從時刻t11至t22為止的期間的繞射效率設為最高,將從時刻t23至t24為止的期間的繞射效率設為最低。
由光開關元件13切出之輸出側的脈衝雷射光束P2的峰值功率在從時刻t21至t24為止的期間大致恆定。藉此,入射到對象物50之脈衝雷射光束P2的脈衝能量與脈衝的重複頻率無關地大致恆定。
接著,參閱圖7對依又一實施例之雷射加工裝置進行說明。以下,關於與依圖1~圖6所示之實施例之雷射加工裝置相同的構成,省略說明。
圖7係表示依本實施例之雷射加工裝置的控制裝置30為了控制光開關元件13的繞射效率而使用之基礎資訊之圖表。在圖1~圖4B所示之實施例中,作為用以控制光開關元件13的繞射效率之基礎資訊,對從輸出開始時點起的經過時間或附加於雷射脈衝之序號與繞射效率的關係(圖4A、圖4B)進行定義。在圖5A~圖6所示之實施例中,作為用以控制光開關元件13的繞射效率之基礎資訊,對脈衝的重複頻率與繞射效率的關係(圖5B)進行定義。
相對於此,在本實施例中,作為基礎資訊,對脈衝的重複頻率和附加於雷射脈衝之序號這兩者與繞射效率的關係進行定義。對於一個序號與一個頻率的每一個組合,定義有一個繞射效率。若關注一個頻率,則與圖4B所示之基礎資訊同樣地,隨著雷射脈衝的序號變大而提高繞射效率。若關注一個序號,則與圖5B所示之基礎資訊同樣地,隨著脈衝的重複頻率變高而提高繞射效率。
接著,針對圖7所示之實施例的優異效果進行說明。 在本實施例中,能夠補償與從來自雷射振盪器10(圖1)的脈衝雷射光束的輸出開始時點起的經過時間相對應的峰值功率的變動及因脈衝的重複頻率引起之峰值功率的變動這兩者來抑制入射到對象物50之脈衝雷射光束的脈衝能量的變動。
接著,參閱圖8A及圖8B對依又一實施例之雷射加工裝置進行說明。以下,關於與依圖1~圖7所示之實施例之雷射加工裝置相同的構成,省略說明。
圖8A係表示在對象物50的表面上定義之複數個被加工點53的分布的一例之圖。在圖8A中,僅示出複數個被加工點53中的一部分。對象物50為印刷基板,被加工點53表示應開孔之位置。對象物50的形狀為長方形。
在對象物50的四角分別設置有對準標記51。在對象物50的表面上定義有複數個被加工點53。在圖8A中,以圓形記號示出被加工點53,但實際上對象物50的表面上並沒有附加任何標記,對複數個被加工點53的位置進行定義之位置資料存儲於控制裝置30。
在對象物50的表面上定義有複數個掃描區域52。掃描區域52各自的形狀為正方形,其大小與能夠使光束掃描器25(圖1)動作而使脈衝雷射光束的入射位置移動之範圍的大小大致相等。複數個掃描區域52配置成使對象物50上的所有被加工點53包含於任一掃描區域52內。複數個掃描區域52有時部分重疊,亦有時在未分布有被加工點53之區域中不配置掃描區域52。位於複數個掃描區域52重複之區域之被加工點53屬於任一個掃描區域52中,該被加工點53在進行被加工點53所屬之掃描區域52的加工時被加工。
在進行對象物50的加工時,使對象物50的一個掃描區域52移動至聚光透鏡26(圖1)的正下方。藉由將脈衝雷射光束的入射位置依序定位在配置於聚光透鏡26的正下方之掃描區域52內的複數個被加工點53來進行該掃描區域52的加工。若一個掃描區域52的加工結束,則使工作臺27(圖1)動作而使下一個應加工之掃描區域52移動至聚光透鏡26正下方。在一個掃描區域52的加工過程中,工作臺27靜止。在圖8A中,以箭頭示出掃描區域52的加工順序。
圖8B係表示複數個被加工點53的加工順序的一例之圖。對複數個被加工點53附加有序號。藉由使光束掃描器25(圖1)動作而使脈衝雷射光束以序號順序入射到複數個被加工點53來進行一個掃描區域52的加工。在圖8B中,以箭頭示出複數個被加工點53的加工順序。被加工點53的加工順序例如確定為使脈衝雷射光束的入射位置的移動路徑變得最短。
加工一個被加工點53之後使脈衝雷射光束的入射位置移動至下一個應加工之被加工點53所需之時間依賴於兩個被加工點53之間的距離。當兩個被加工點53之間的距離長時,雷射脈衝的時間間隔變長。換言之,脈衝的重複頻率降低。因此,在進行被加工點53密集分布之掃描區域52的加工時,與被加工點53的分布稀疏的掃描區域52的加工時相比,能夠提高脈衝的重複頻率。如此,加工中使用之脈衝雷射光束的較佳的脈衝的重複頻率在每個掃描區域52中不同。
在圖8A所示之例子中,與第1個加工之掃描區域52相比,被加工點53密集分布於第2個加工之掃描區域52中。因此,將第2個加工之掃描區域52的加工中使用之脈衝雷射光束的脈衝重複頻率f1設為高於第1個加工之掃描區域52的加工中使用之脈衝雷射光束的脈衝重複頻率f2。
如此,將脈衝雷射光束的脈衝的重複頻率在每個掃描區域52中設定為最佳值來進行加工。此時,像圖5B或圖7所示之實施例那樣,對應於脈衝的重複頻率而調整光開關元件13的繞射效率。
接著,針對圖8A及圖8B所示之實施例的優異效果進行說明。在本實施例中,即使在每個掃描區域52中使脈衝的重複頻率不同,亦能夠以大致恆定的脈衝能量進行加工。因此,能夠抑制因脈衝能量的偏差引起之加工品質的下降。
接著,針對上述實施例的變形例進行說明。 在圖1~圖8所示之實施例中,由光開關元件13切出並朝向對象物50之雷射光束的路徑為一個,但亦可以在光開關元件13的繞射角不同的兩個路徑上傳輸脈衝雷射光束。例如,可以從輸入側的脈衝雷射光束P1的一個雷射脈衝中切出朝向一個路徑之雷射脈衝和朝向另一個路徑之雷射脈衝。在該情況下,藉由控制繞射效率,亦能夠使所切出之雷射脈衝的峰值功率及脈衝能量大致恆定。
又,在上述實施例中,作為光開關元件13,使用了聲光偏轉器,但亦可以使用其他光學元件。例如,可以使用電光調變器(EOM)和偏振分光鏡。
上述各實施例僅為例示,當然亦可以進行在不同實施例中所示之構成的部分置換或組合。關於基於複數個實施例的相同構成之相同的作用效果,將不對每個實施例逐次提及。再者,本發明並不僅限於上述實施例。例如,可以進行各種變更、改良、組合等,這對於同業者而言是顯而易見的。
10:雷射振盪器 11:光束整形光學系統 12:孔口 13:光開關元件 14:驅動器 21:光束阻尼器 22:反射鏡 25:光束掃描器 25X,25Y:擺動反射鏡 26:聚光透鏡 27:工作臺 28:計測器 30:控制裝置 41,42:光開關元件的輸入側的雷射脈衝 43,44:由光開關元件切出之雷射脈衝 50:對象物 51:對準標記 52:掃描區域 53:被加工點
[圖1]係依一實施例之雷射加工裝置的概略圖。 [圖2]係表示光開關元件的輸入側的脈衝雷射光束的波形、以類比訊號指示之繞射效率的值、以數位訊號指示之切出時間點及光開關元件的輸出側的脈衝雷射光束的波形的一例之圖表。 [圖3]係表示光開關元件的輸入側的脈衝雷射光束及輸出側的脈衝雷射光束的脈衝能量及光開關元件的繞射效率的時間變化的一例之圖表。 [圖4A]及[圖4B]係以圖表表示控制裝置用以改變繞射效率之基礎資訊的一例之圖。 [圖5A]係表示依另一實施例之雷射加工裝置的脈衝的重複頻率與峰值功率的關係的一例之圖表,[圖5B]係以圖表表示控制裝置用以控制光開關元件的繞射效率之基礎資訊之圖。 [圖6]係表示光開關元件的輸入側的脈衝雷射光束的概略波形、以類比訊號(圖1)指示之光開關元件的繞射效率及輸出側脈衝雷射光束的概略波形之圖表。 [圖7]係表示依又一實施例之雷射加工裝置的控制裝置為了控制光開關元件的繞射效率而使用之基礎資訊之圖表。 [圖8A]係表示在對象物的表面上定義之複數個被加工點的分布的一例之圖,[圖8B]係表示複數個被加工點的加工順序的一例之圖。
41,42:光開關元件的輸入側的雷射脈衝
43,44:由光開關元件切出之雷射脈衝
P1:輸入側的脈衝雷射光束
P2:輸出側的脈衝雷射光束
M1,M2:繞射效率

Claims (8)

  1. 一種雷射加工裝置,係具備: 雷射振盪器; 光開關元件,係從輸出自前述雷射振盪器之雷射光束中在時間軸上切出一部分雷射光束並使其朝向對象物;及 控制裝置,係對應於輸出自前述雷射振盪器之雷射光束的功率而改變前述光開關元件的透射率。
  2. 如請求項1所述之雷射加工裝置,其中, 前述雷射振盪器輸出脈衝雷射光束,且具有脈衝雷射光束的峰值功率對應於從脈衝雷射光束的輸出開始時點起的經過時間而變動之特性, 前述控制裝置對應於從來自前述雷射振盪器的脈衝雷射光束的輸出開始時點起的經過時間而改變前述光開關元件的透射率。
  3. 如請求項1所述之雷射加工裝置,其中, 前述雷射振盪器輸出脈衝雷射光束,且具有脈衝雷射光束的峰值功率對應於從脈衝雷射光束的輸出開始時點起的經過時間而變動之特性, 前述控制裝置對應於附加於從來自前述雷射振盪器的脈衝雷射光束的輸出開始時點依序輸出之雷射脈衝之序號而改變前述光開關元件的透射率。
  4. 如請求項1所述之雷射加工裝置,其中, 前述雷射振盪器輸出連續振盪雷射光束,且具有連續振盪雷射光束的功率對應於從輸出開始時點起的經過時間而變動之特性, 前述控制裝置對應於從來自前述雷射振盪器的雷射光束的輸出開始時點起的經過時間而改變前述光開關元件的透射率。
  5. 如請求項1所述之雷射加工裝置,其中, 前述雷射振盪器輸出脈衝雷射光束,且具有脈衝雷射光束的峰值功率對應於脈衝的重複頻率而變動之特性, 前述控制裝置對應於脈衝的重複頻率而改變前述光開關元件的透射率。
  6. 一種雷射加工方法, 係使雷射光束入射到光開關元件,在時間軸上切出一部分雷射光束並使其朝向對象物, 藉由對應於入射到前述光開關元件之雷射光束的功率而改變前述光開關元件的透射率來調整入射到前述對象物之雷射光束的功率。
  7. 如請求項6所述之雷射加工方法,其中, 入射到前述光開關元件之雷射光束為脈衝雷射光束, 在調整入射到前述對象物之雷射光束的功率時,藉由改變前述光開關元件的透射率而使入射到前述對象物之脈衝雷射光束的峰值功率接近恆定。
  8. 如請求項6所述之雷射加工方法,其中, 入射到前述光開關元件之雷射光束為連續振盪雷射光束, 在調整入射到前述對象物之雷射光束的功率時,藉由改變前述光開關元件的透射率而使入射到前述對象物之連續振盪雷射光束的功率接近恆定。
TW111104252A 2021-02-22 2022-02-07 雷射加工裝置及雷射加工方法 TW202233335A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021-026332 2021-02-22
JP2021026332A JP2022128033A (ja) 2021-02-22 2021-02-22 レーザ加工装置及びレーザ加工方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202233335A true TW202233335A (zh) 2022-09-01

Family

ID=82975956

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW111104252A TW202233335A (zh) 2021-02-22 2022-02-07 雷射加工裝置及雷射加工方法

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP2022128033A (zh)
KR (1) KR20220120467A (zh)
CN (1) CN114951969A (zh)
TW (1) TW202233335A (zh)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100578949B1 (ko) * 2001-11-15 2006-05-12 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 레이저 가공장치
WO2003084012A1 (fr) * 2002-04-02 2003-10-09 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Procede et systeme d'usinage laser
JP2007054853A (ja) * 2005-08-23 2007-03-08 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザ加工装置及び加工方法
CN100463759C (zh) * 2007-07-10 2009-02-25 中国科学院上海光学精密机械研究所 模块化的激光直刻装置
DE102012002470A1 (de) * 2012-02-03 2013-08-08 Iai Industrial Systems B.V. CO2-Laser mit schneller Leistungssteuerung
JP6239421B2 (ja) 2014-03-27 2017-11-29 住友重機械工業株式会社 レーザ加工装置
CN109596214B (zh) * 2018-12-29 2021-01-15 浙江理工大学 一种激光器输出功率检测系统及检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220120467A (ko) 2022-08-30
JP2022128033A (ja) 2022-09-01
CN114951969A (zh) 2022-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017154800A1 (ja) レーザ加工装置
US20050224469A1 (en) Efficient micro-machining apparatus and method employing multiple laser beams
JP6355496B2 (ja) レーザ加工装置及びパルスレーザビームの出力方法
JP6218770B2 (ja) レーザ加工装置
JP6715632B2 (ja) レーザ加工方法及びレーザ加工装置
US6545248B2 (en) Laser irradiating apparatus
KR100639585B1 (ko) 레이저 제어방법, 레이저 장치, 및 이에 이용되는 레이저가공방법, 레이저 가공기
JP4610201B2 (ja) レーザ照射装置
TW202233335A (zh) 雷射加工裝置及雷射加工方法
JPS63302503A (ja) レ−ザ・トリミング方法及び同トリミング装置
JP2003048093A (ja) レーザ加工装置およびその加工方法
JP3682295B2 (ja) レーザ加工装置
TWI649144B (zh) 雷射脈衝切出裝置及切出方法
KR102443557B1 (ko) 레이저 가공 시스템
JP2007054853A (ja) レーザ加工装置及び加工方法
JP6644421B2 (ja) レーザ加工装置
JP2008194709A (ja) レーザ加工方法
JP2006187798A (ja) レーザ加工装置及びレーザ加工方法
JP3132555B2 (ja) レーザ加工装置
JP2002252402A (ja) レーザ発振器およびそのレーザパルス制御方法
KR20130112112A (ko) 가변 펄스폭의 레이저를 생성하는 방법 및 고출력의 레이저를 생성하는 방법
JP2004167545A (ja) 多軸レーザ加工装置及び加工方法
JP2003188446A (ja) レーザ加工のパルス安定化方法
JP2012074434A (ja) レーザ装置およびレーザ加工装置
KR20180055293A (ko) 레이저 가공 장치 및 방법