TWI813035B - 雷射加工機的控制裝置、雷射加工機及雷射加工方法 - Google Patents

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Abstract

[課題]本發明提供一種能夠使雷射加工中的脈衝雷射束的脈衝能量接近目標值之雷射加工機的控制裝置。 [解決手段]控制裝置求出加工中所使用之脈衝雷射束的脈衝的重複頻率的統計量。以基於所求出之統計量的重複頻率從雷射輸出裝置輸出脈衝雷射束並入射到測量器，從而從測量器獲取脈衝雷射束的能量資訊。依據所獲取到之能量資訊調整照射條件，並以調整後的照射條件使雷射輸出裝置運轉而進行雷射加工。

Description

雷射加工機的控制裝置、雷射加工機及雷射加工方法
本發明有關一種雷射加工機的控制裝置、雷射加工機及雷射加工方法。
已知一種用電流計鏡(Galvano mirror)反射雷射光，藉由聚光鏡進行聚光並入射於基板等加工對象物而進行加工的雷射加工機(專利文獻1)。例如，該雷射加工機用於對印刷基板進行開孔的加工中。在專利文獻1中所公開之雷射加工機中，將電流計鏡定位於目標旋轉角度，在電流計鏡的定位完成後，使雷射光入射於加工對象物。作為雷射光源，使用輸出脈衝雷射束之二氧化碳雷射振盪器。 [先前技術文獻]
[專利文獻1]  日本特開2004-66300號公報
[發明所欲解決之問題]
藉由雷射加工所形成之孔的形狀取決於加工中所使用之脈衝雷射束的脈衝能量。為了形成目標形狀的孔，需要將脈衝雷射束的脈衝能量設定成目標大小。為了將脈衝能量設定成目標值，有時在實際加工前以恆定的重複頻率從雷射振盪器輸出脈衝雷射束，實際測量入射於加工對象物之脈衝雷射束的脈衝能量。當脈衝能量的實際測量值與目標值之差大的情況下，為了使脈衝能量接近目標值而進行照射條件的調整。但是，明確得知即使進行了該調整，亦可能產生實際的脈衝能量從目標值偏離的情況。
本發明的目的在於提供一種能夠使雷射加工中的脈衝雷射束的脈衝能量接近目標值之雷射加工機的控制裝置、雷射加工機及雷射加工方法。 [解決問題之技術手段]
根據本發明的一觀點，提供一種雷射加工機的控制裝置， 其係求出加工中所使用之脈衝雷射束的脈衝的重複頻率的統計量， 以基於所求出之前述統計量的重複頻率從雷射輸出裝置輸出脈衝雷射束並入射到測量器，從而從前述測量器獲取脈衝雷射束的能量資訊， 依據所獲取到之前述能量資訊調整照射條件，並以調整後的照射條件使前述雷射輸出裝置運轉而進行雷射加工。
根據本發明的另一觀點，提供一種雷射加工機，其係具備： 雷射輸出裝置，係輸出脈衝雷射束； 射束掃描器，係對從前述雷射輸出裝置輸出之脈衝雷射束進行掃描，並在加工對象物的表面上進行脈衝雷射束的入射位置的定位； 測量器，係對入射於加工對象物之脈衝雷射束的能量進行測量；及 控制裝置，係對前述雷射輸出裝置及前述射束掃描器進行控制， 關於前述控制裝置， 其係求出加工中所使用之脈衝雷射束的脈衝的重複頻率的統計量， 以基於所求出之前述統計量的重複頻率從前述雷射輸出裝置輸出脈衝雷射束，從而從前述測量器獲取脈衝雷射束的能量資訊， 依據所獲取到之前述能量資訊控制前述雷射輸出裝置，並進行加工對象物的雷射加工。
根據本發明的又一觀點，提供一種雷射加工方法， 係藉由利用射束掃描器對脈衝雷射束進行掃描，依次在加工對象物的表面上的多個被加工點上定位脈衝雷射束的入射位置並進行雷射加工的雷射加工方法， 其係求出加工中所使用之脈衝雷射束的脈衝的重複頻率的統計量， 以基於所求出之前述統計量的重複頻率從雷射輸出裝置輸出脈衝雷射束，從而獲取入射於加工對象物之脈衝雷射束的能量資訊， 依據所獲取到之前述能量資訊控制前述雷射輸出裝置，使前述射束掃描器運轉而進行雷射加工。 [發明之效果]
虛擬的多個雷射脈衝的重複頻率與實際對加工對象物進行加工時的脈衝雷射束的重複頻率大致相等。藉由以基於所求出之重複頻率的統計量的重複頻率輸出脈衝雷射束，能夠在重複頻率與加工時的重複頻率幾乎相同的條件下獲取脈衝雷射束的能量資訊。依據所獲取到之能量資訊調整照射條件，並在調整後的照射條件下使雷射加工機運轉，由此能夠在目標照射條件下進行雷射加工。
參考圖1～圖8B，對基於實施例的雷射加工機及其控制裝置進行說明。
圖1係基於實施例的雷射加工機的概略圖。雷射輸出裝置10包含雷射振盪器11、可變衰減器12、射束整形光學系統13及孔徑14。雷射振盪器11例如為二氧化碳雷射振盪器，根據來自控制裝置50的指令輸出脈衝雷射束。可變衰減器12使從雷射振盪器11輸出之脈衝雷射束衰減。基於可變衰減器12的衰減率由控制裝置50控制。
射束整形光學系統13例如為光束擴展器等，對利用可變衰減器12調整了衰減量之脈衝雷射束的光束直徑進行調整。藉由射束整形光學系統13調整了光束直徑之脈衝雷射束入射於孔徑14。穿過孔徑14的脈衝雷射束成為雷射輸出裝置10的輸出射束。
從雷射輸出裝置10輸出之脈衝雷射束入射於聲光元件(AOD)20。聲光元件20根據來自控制裝置50的指令，將入射之脈衝雷射束導向朝向第1路徑40A、第2路徑40B及光束截止器21之路徑的任一個中。被導向第1路徑40A之脈衝雷射束經由射束掃描器23A及聚光鏡24A入射於作為加工對象物的基板60。被導向第2路徑40B之脈衝雷射束被折返鏡22反射，並經由射束掃描器23B及聚光鏡24B入射於作為加工對象物的其他基板60。藉由脈衝雷射束分別入射於2張基板60而進行開孔加工。基板60例如為印刷電路板。
作為射束掃描器23A、23B例如使用包含一對搖鏡的加爾瓦諾掃描儀(Galvano Scanner)。射束掃描器23A、23B根據來自控制裝置50的指令，對脈衝雷射束進行掃描，並使脈衝雷射束的入射位置移動到基板60的表面的被指令的位置從而進行定位。作為聚光鏡24A、24B例如使用fθ透鏡。
2張基板60支撐於可動工作台25的水平支撐面。可動工作台25根據來自控制裝置50的指令，使2張基板60在與支撐面平行的兩個方向移動。
在可動工作台25上安裝有2個測量器30A、30B。測量器30A、30B測量入射之脈衝雷射束的能量、例如，每個脈衝的能量(以下，稱為脈衝能量。)。將測量器30A、30B的測量值輸入到控制裝置50。進行脈衝能量的測量時，使射束掃描器23A、23B的搖鏡在中立位置靜止，使可動工作台25移動而將測量器30A、30B配置於脈衝雷射束的入射位置。入射於測量器30A、30B的脈衝雷射束的脈衝能量分別與入射於基板60之脈衝雷射束的脈衝能量相等。
從輸入裝置51向控制裝置50輸入對雷射加工機之運轉指令、雷射加工所需的各種資料。在雷射加工所需的各種資料中，例如包含基板60的表面中的多個被加工點的位置資訊、加工中所使用之脈衝雷射束的脈衝能量的目標值等。
圖2A係表示基板60的表面中定義之多個被加工點63的分佈的一例的圖。在圖2A中，僅表示多個被加工點63中的一部分。支撐於可動工作台25(圖1)的2張基板60中定義之多個被加工點63的分佈是相同的。基板60的外形例如為長方形。
在長方形的基板60的4個角分別設置有對準標記61。在基板60的表面定義有多個被加工點63。在圖2A中，用圓形的記號表示被加工點63，但實際上，並沒有在基板60的表面做任何的標記，而是將定義多個被加工點63的位置之位置資料儲存於控制裝置50。
在基板60的表面定義有多個掃描區域62。掃描區域62各自的形狀為正方形，其大小與使各個射束掃描器23A、23B(圖1)運轉從而能夠使脈衝雷射束移動之範圍的大小大致相等。多個掃描區域62配置成將基板60上所有的被加工點63包含在任意的掃描區域62內。多個掃描區域62有時會部分重疊，有時也會在未分佈有被加工點63的區域中未配置掃描區域62。
在對2張基板60加工時，使2張基板60各自的1個掃描區域62移動至聚光鏡24A、24B(圖1)的正下方。藉由在配置於聚光鏡24A、24B的正下方的掃描區域62內的多個被加工點63依次定位脈衝雷射束的入射位置，從而進行該掃描區域62的加工。若1個掃描區域62的加工結束，則使可動工作台25(圖1)運轉，並將2張基板60之接下來應加工的掃描區域62分別移動到聚光鏡24A、24B的正下方。在1個掃描區域62的加工中，可動工作台25為靜止。在圖2A中，以箭頭顯示掃描區域62的加工順序。
圖2B係表示多個被加工點63的加工順序的一例的圖。對多個被加工點63標註序號。使射束掃描器23A、23B(圖1)運轉，並根據序號的順序，使脈衝雷射束入射於多個被加工點63，由此進行1個掃描區域62的加工。在圖2B中，用箭頭顯示多個被加工點63的加工順序。被加工點63的加工順序例如以脈衝雷射束的入射位置的移動路徑成為最短的方式決定。
將存在於1個掃描區域62內，且在相同條件下進行加工之多個被加工點63的任意的集合稱為「區塊」。按每個區塊、對多個被加工點63標註上述序號。依次在相同的照射條件下使雷射脈衝入射於1個區塊的所有被加工點63之處理稱為「掃描」。將進行1個區塊的被加工點63的加工時的照射條件的數量稱為「循環數量」。
可以將在相同條件下進行加工之多個被加工點63的全部包含在1個區塊中，亦可以將在相同條件下進行加工之多個被加工點63的一部分被加工點63包含在1個區塊中。將被加工點63的一部分包含在1個區塊的情況下，亦可以將該區塊中未包含之其他多個被加工點63的任意的集合包含在其他的1個區塊。
例如，在1循環1掃描的加工是在1個照射條件下進行1次掃描。在1循環2掃描的加工是在相同的照射條件下進行2次掃描。此時，在1個被加工點63中，雷射脈衝總計入射2次。在2循環的加工中是進行在第1照射條件下的掃描、和在與第1照射條件不同的第2照射條件下的掃描。在第1照射條件與第2照射條件中，所使用之脈衝雷射束的脈衝寬度不同。例如，在第1循環2掃描、第2循環1掃描的加工中是在第1照射條件下進行2次掃描，接著在第2照射條件下進行1次掃描。
圖3係表示射束掃描器23A、23B(圖1)的控制與運轉、及脈衝雷射束的輸出時間的關係的時序圖。首先，控制裝置50向射束掃描器23A、23B輸出位置指定訊號sig1，其指示應入射脈衝雷射束的被加工點63(圖2A)的位置。射束掃描器23A、23B以在根據位置指定訊號sig1被指示之位置定位脈衝雷射束的入射位置的方式進行運轉。若定位完成，則射束掃描器23A、23B向控制裝置50輸出通知定位完成的定位完成訊號sig2。
若控制裝置50從射束掃描器23A、23B雙方接收定位完成訊號sig2，則對雷射振盪器11輸出輸出指定訊號sig3。雷射振盪器11與輸出指定訊號sig3的輸入同步地開始雷射脈衝LP的輸出。控制裝置50藉由對聲光元件20進行控制，從雷射脈衝LP切出沿第1路徑40A傳輸之雷射脈衝LPA和沿第2路徑40B傳輸之雷射脈衝LPB。在圖3中，對雷射脈衝LPA、LPB標註有陰影線。
事先規定2個雷射脈衝LPA、LPB的脈衝寬度及雷射脈衝LP的脈衝寬度PW。切出2個雷射脈衝LPA、LPB之後，控制裝置50對雷射振盪器11輸出使其停止輸出之停止指定訊號sig4。作為一例，輸出指定訊號sig3及停止指定訊號sig4分別由脈衝訊號的上升及下降表示。
控制裝置50對雷射振盪器11輸出停止指定訊號sig4之後，接著輸出位置指定訊號sig1，其指定應入射雷射脈衝的被加工點63(圖2A)的位置。藉由重複基於射束掃描器23A、23B的定位動作和來自雷射振盪器11的雷射脈衝LP的輸出，進行掃描區域62(圖2A)內的雷射加工。
從對控制裝置50輸入定位完成訊號sig2到控制裝置50輸出輸出指定訊號sig3為止的時間、及從輸出停止指定訊號sig4到輸出位置指定訊號sig1為止的時間相較於射束掃描器23A、23B運轉的時間及雷射脈衝LP的脈衝寬度PW非常短。因此，定位完成訊號sig2與輸出指定訊號sig3的時間差、及停止指定訊號sig4與位置指定訊號sig1的時間差實質上能夠接近零。
若1個掃描區域62(圖2A)內的加工結束，則控制裝置50使可動工作台25(圖1)運轉，並使接下來應加工的掃描區域62移動到聚光鏡24A、24B的正下方。之後，藉由執行相同的步驟，進行新的掃描區域62內的加工。
圖4係表示利用基於實施例的雷射加工機進行雷射加工的雷射加工方法的步驟的流程圖。
在進行雷射加工之前，進行空轉，計算加工中所使用之脈衝雷射束的重複頻率的統計量(步驟S1)。在空轉中，不使雷射振盪器11(圖1)運轉，而使射束掃描器23A、23B運轉，以脈衝雷射束的入射位置依次到達多個被加工點63(圖2A)的方式，定位脈衝雷射束的入射位置。
圖5係表示基於步驟S1的空轉中的控制裝置50(圖1)的控制與射束掃描器23A、23B(圖1)的運轉的關係的時序圖。控制裝置50向射束掃描器23A、23B輸出位置指定訊號sig1，且從射束掃描器23A、23B接收定位完成訊號sig2的步驟與實際的雷射加工時的步驟(圖3)相同。在空轉中，不對雷射振盪器11發送輸出指定訊號sig3(圖3)及停止指定訊號sig4(圖3)。控制裝置50接收定位完成訊號sig2之後，僅待機與雷射脈衝LP(圖3)的脈衝寬度PW相應的時間，在待機後，向射束掃描器23A、23B輸出下一個位置指定訊號sig1。即，從脈衝雷射束的入射位置的定位完成時刻起僅經過基於脈衝寬度PW的時間之後，開始向下一個被加工點63(圖2A、圖2B)的定位動作。
控制裝置50在各個待機期間中，計算虛擬輸出1個雷射脈衝時的虛擬的多個雷射脈衝的重複頻率的統計量。作為統計量，例如採用平均值。另外，作為統計量，除了平均值之外可以採用中央值、最頻值等。在重複頻率的統計量的計算中，不包含移動掃描區域(圖2A)的時間。對每個掃描區域62求出進行脈衝雷射束的入射位置的定位所需的時間、即從向最初加工的被加工點63的定位動作的開始起到向最後加工的被加工點63的定位完成為止的時間，並依據該時間的總計值和被加工點63的個數求出統計量。
在步驟S1(圖4)之後，控制裝置50以基於所求出之統計量的恆定的重複頻率使雷射振盪器運轉，獲取入射於基板60的脈衝雷射束的能量資訊(步驟S2)。
圖6係表示在步驟S2的執行中，脈衝雷射束傳輸的路徑的概略圖。在圖6中，用粗虛線顯示脈衝雷射束的傳輸路徑。使射束掃描器23A、23B的搖鏡在中立位置靜止。使可動工作台25運轉，使測量器30A、30B移動到脈衝雷射束的入射位置。在該狀態下，從雷射振盪器11輸出脈衝雷射束。
圖7係表示在步驟S2的執行中基於控制裝置50(圖1)的控制與雷射振盪器11(圖1)的運轉的關係的時序圖。將在步驟S1中計算出之統計量，例如重複頻率的平均值標記為Fpr。控制裝置50藉由將輸出指定訊號sig3與停止指定訊號sig4交替發送到雷射振盪器11，輸出重複頻率Fpr、脈衝寬度PW的脈衝雷射束。從雷射脈衝的上升到下一個雷射脈衝的上升為止的經過時間(週期)與1/Fpr相等。
控制裝置50控制聲光元件20，從脈衝寬度PW的雷射脈衝切出沿第1路徑40A(圖6)傳輸的雷射脈衝LPA、沿第2路徑40B(圖6)傳輸的雷射脈衝LPB。雷射脈衝LPA與雷射脈衝LPB的脈衝寬度事先設定成初始值。雷射脈衝LPA、LPB分別入射於測量器30A、30B(圖6)。
控制裝置50從測量器30A、30B獲取脈衝能量的實際測量值，求出脈衝能量的平均值。用於求出脈衝能量的平均值之照射數設為能夠以充分的精度求出平均值的程度之數。例如，重複頻率Fpr為3kHz時，將測量時間設為約30秒。
在步驟S2(圖4)之後，控制裝置50依據在步驟S2中所獲取到之能量資訊，以入射於基板60的脈衝雷射束的脈衝能量接近目標值的方式調整照射條件，存儲調整後的照射條件(步驟S3)。作為照射條件，例如可以舉出雷射脈衝LPA、LPB(圖3)的脈衝寬度、可變衰減器12(圖1)的衰減率等。
例如，在步驟S2中所獲取到之脈衝能量的實際測量值的平均大於目標值的情況下，將雷射脈衝LPA、LPB(圖3)的脈衝寬度設為比初始值短。相反地，在步驟S2中所獲取到之脈衝能量的實際測量值的平均小於目標值的情況下，將雷射脈衝LPA、LPB(圖3)的脈衝寬度設為比初始值長。如此，藉由調整雷射脈衝LPA、LPB的脈衝寬度，能夠使實際入射於基板60之脈衝雷射束的脈衝能量接近目標值。
亦可代替調整脈衝寬度，而是調整基於可變衰減器12(圖1)的脈衝雷射束的衰減率。例如，在步驟S2中所獲取到之脈衝能量的實際測量值的平均大於目標值的情況下，將基於可變衰減器12的衰減率設為比步驟S2的執行時的衰減率大即可。相反地，在步驟S2中所獲取到之脈衝能量的實際測量值的平均小於目標值的情況下，將基於可變衰減器12的衰減率設為比步驟S2的執行時的衰減率小即可。
在步驟S3(圖4)之後，控制裝置50依據在步驟S3中存儲之照射條件，進行基板60的雷射加工(步驟S4)。對被加工點63(圖2A)的分佈相同的基板60，不重複步驟S1～S3，而依據已完成調整的照射條件僅執行步驟S4即可。
接著，參考圖8A及圖8B，對上述實施例的優異的效果進行說明。 圖8A及圖8B分別是表示在以基於比較例及實施例的方法調整照射條件=的前後，重複頻率與脈衝能量的關係的圖表。橫軸表示重複頻率，縱軸表示脈衝能量。圖8A及圖8B的圖表中的虛線及實線分別表示照射條件調整前及調整後的重複頻率與脈衝能量的關係。通常，脈衝能量取決於重複頻率，若重複頻率變高，則脈衝能量有可能下降。
在比較例中，不執行圖4的步驟S1，而在步驟S2中，以調整前的照射條件，以事先確定的規定的重複頻率Fpr2輸出脈衝雷射束，由此實際測量脈衝能量。由此，求出實際測量值Epm(圖8A)。將脈衝能量的目標值Ept(圖8A)與實際測量值Epm進行比較，以入射於基板60之脈衝雷射束的脈衝能量接近目標值Ept的方式調整照射條件。用實線(圖8A)顯示調整後的照射條件下的重複頻率與脈衝能量的關係。在調整後的照射條件中，當重複頻率為Fpr2時，脈衝能量與目標值Ept一致。
將在步驟S4進行實際的雷射加工時的平均的重複頻率標記為Fpr1。平均的重複頻率Fpr1與事先確定的規定的重複頻率Fpr2不同。因此，以調整後的照射條件進行雷射加工的情況下，加工時的重複頻率Fpr1時的脈衝能量Epw(圖8A)從目標值Ept偏離。
相對於此，在實施例中，如圖8B所示，雷射加工中所使用之脈衝雷射束的重複頻率的統計量、例如平均的重複頻率Fpr1與在步驟S2中所使用之脈衝雷射束的重複頻率Fpr2相同。因此，以調整後的照射條件進行雷射加工的情況下，加工時的重複頻率Fpr1時的脈衝能量Epw與目標值Ept一致。由此，能夠以與目標值Ept大致相等的脈衝能量進行雷射加工。其結果，能夠提高加工品質、例如孔形狀的品質。
接著，對上述實施例的變形例進行說明。 在上述實施例中，按被加工點63的分佈相同的每個基板60求出重複頻率的統計量。即，對被加工點63的分佈相同的基板60存儲1個照射條件。在步驟S4(圖4)中，對被加工點63的分佈相同的基板60，在基板60內的所有掃描區域62(圖2A)中，以相同的照射條件進行雷射加工。
相對於此，亦可以按每個掃描區域62(圖2A)計算重複頻率的統計量，並按每個掃描區域62求出照射條件。此時，按每個掃描區域62改變照射條件而進行雷射加工。例如，在多個掃描區域62之間，當重複頻率的平均值相差很大的情況下，按每個掃描區域設定照射條件為佳。由此，能夠在所有的掃描區域62中提高加工品質。
在上述實施例中，以聲光元件20將雷射束分歧為第1路徑40A和第2路徑40B(圖1)，但亦可以使用除了聲光元件20以外的光學零件使雷射束分歧為2個路徑。例如，使用半透半反鏡使雷射束分歧為2個路徑。並且，在上述實施例中，在第1路徑40A和第2路徑40B(圖1)這2個路徑進行雷射加工，但亦可以設為在1個路徑進行雷射加工的結構。此時，以聲光元件20分歧為第1路徑40A和朝向光束截止器21的路徑即可。
在上述實施例中，作為測量器30A、30B，使用了測量脈衝能量的測量器，但除此之外，亦可以使用能夠測量根據脈衝能量變動的物理量的測量器。例如，作為測量器30A、30B，可以使用能夠測量脈衝雷射束的平均功率的感測器。藉由對平均功率的測量值乘以重複頻率，能夠求出脈衝能量。
在1個掃描區域62(圖2A)的雷射加工中，以不同的照射條件執行多個循環的情況下，按每個與循環對應之照射條件執行從步驟S1到步驟S3為止的步驟，按每個不同的照射條件進行照射條件的調整即可。
在上述實施例中，藉由進行空轉，計算加工中所使用之脈衝雷射束的脈衝的重複頻率的統計量(步驟S1)，但亦可以利用其他方法求出脈衝的重複頻率的統計量。例如，根據多個被加工點63(圖2A、圖2B)的分佈和加工順序，求出入射位置的移動距離，並從移動距離求出定位所需的時間。根據該定位所需的時間的總計和脈衝雷射束的脈衝寬度求出加工所需的時間。根據加工所需的時間和被加工點的個數能夠計算脈衝的重複頻率的統計量。
上述各個實施例是例示，本發明並不限定於上述實施例。例如，能夠進行各種變更、改良、組合等對於本領域的技術人員來說是顯而易見的。
10:雷射輸出裝置 11:雷射振盪器 12:可變衰減器 13:光束整形光學系統 14:孔徑 20:聲光元件(AOD) 21:光束截止器 22:折返鏡 23A,23B:射束掃描器 24A,24B:聚光鏡 25:可動工作台 30A,30B:測量器 40A:第1路徑 40B:第2路徑 50:控制裝置 51:輸入裝置 60:基板 61:對準標記 62:掃描區域 63:被加工點
[圖1]係基於實施例的雷射加工機的概略圖。 [圖2A]係表示在基板的表面中定義之多個被加工點的分佈的一例的圖，[圖2B]係表示多個被加工點的加工順序的一例的圖。 [圖3]係表示射束掃描器的控制與運轉、及脈衝雷射束的輸出時間的關係的時序圖。 [圖4]係表示利用基於實施例的雷射加工機進行雷射加工之雷射加工方法的步驟的流程圖。 [圖5]係表示基於步驟S1的空轉中的控制裝置的控制與射束掃描器的運轉的關係的時序圖。 [圖6]係表示在步驟S2的執行中，脈衝雷射束傳輸的路徑的概略圖。 [圖7]係表示在步驟S2的執行中基於控制裝置的控制與雷射振盪器的運轉的關係的時序圖。 [圖8A]及[圖8B]分別係表示在以基於比較例及實施例的方法調整照射條件前後的重複頻率與脈衝能量的關係的圖表。

Claims (7)

  1. 一種雷射加工機的控制裝置，其係在進行雷射加工前，進行空轉，求出加工中所使用之脈衝雷射束的脈衝的重複頻率的統計量，以基於所求出之前述統計量的重複頻率從雷射輸出裝置輸出脈衝雷射束並入射到測量器，從而從前述測量器獲取脈衝雷射束的能量資訊，依據所獲取到之前述能量資訊，以入射於加工對象物的脈衝雷射束的脈衝能量接近目標值的方式調整照射條件，並以調整後的照射條件使前述雷射輸出裝置運轉而進行雷射加工，在前述空轉中，不使雷射振盪器運轉，而使射束掃描器運轉，以脈衝雷射束的入射位置依次到達多個被加工點的方式，定位脈衝雷射束的入射位置，在各個待機期間中，計算虛擬輸出1個雷射脈衝時的虛擬的多個雷射脈衝的重複頻率的統計量。
  2. 如請求項1所述之雷射加工機的控制裝置，其中，雷射脈衝的重複頻率的前述統計量為平均值。
  3. 如請求項1或請求項2所述之雷射加工機的控制裝置，其中，前述能量資訊為脈衝雷射束的脈衝能量的平均值，以使入射於加工對象物之脈衝雷射束的脈衝能量接近目標值的方式，對脈衝雷射束的脈衝寬度進行調整， 以調整後的脈衝寬度進行雷射加工。
  4. 如請求項1或請求項2所述之雷射加工機的控制裝置，其中，前述能量資訊為脈衝雷射束的脈衝能量的平均值，以使入射於加工對象物之脈衝雷射束的脈衝能量接近目標值的方式，對入射於加工對象物的脈衝雷射束的衰減量進行調整，以調整後的衰減量進行雷射加工。
  5. 如請求項1或請求項2所述之雷射加工機的控制裝置，其中，在求出前述統計量之步驟中，重複進行如下兩個步驟：使射束掃描器運轉，並將脈衝雷射束的入射位置定位在加工對象物的表面上的1個被加工點上的步驟；及從向被加工點的入射位置的定位完成時刻起，經過與基於加工中所使用之脈衝雷射束的脈衝寬度的時間相應之時間之後，開始基於前述射束掃描器向下一個被加工點的定位動作的步驟，在多個被加工點上定位脈衝雷射束的入射位置的順序與加工時的順序相同，依據從向最初加工的被加工點的定位動作開始到向最後加工的被加工點的定位完成為止的時間和被加工點的個數求出前述統計量。
  6. 一種雷射加工機，其係具備：雷射輸出裝置，係輸出脈衝雷射束； 射束掃描器，係對從前述雷射輸出裝置輸出之脈衝雷射束進行掃描，並在加工對象物的表面上進行脈衝雷射束的入射位置的定位；測量器，係對入射於加工對象物之脈衝雷射束的能量進行測量；及控制裝置，係對前述雷射輸出裝置及前述射束掃描器進行控制，關於前述控制裝置，其係在進行雷射加工前，進行空轉，求出加工中所使用之脈衝雷射束的脈衝的重複頻率的統計量，以基於所求出之前述統計量的重複頻率從前述雷射輸出裝置輸出脈衝雷射束，從而從前述測量器獲取脈衝雷射束的能量資訊，依據所獲取到之前述能量資訊，以入射於加工對象物的脈衝雷射束的脈衝能量接近目標值的方式對前述雷射輸出裝置及前述射束掃描器進行控制，並進行加工對象物的雷射加工。
  7. 一種雷射加工方法，係藉由利用射束掃描器對脈衝雷射束進行掃描，依次在加工對象物的表面上的多個被加工點上定位脈衝雷射束的入射位置並進行雷射加工的雷射加工方法，其係在進行雷射加工前，進行空轉，求出加工中所使用之脈衝雷射束的脈衝的重複頻率的統計量，以基於所求出之前述統計量的重複頻率從雷射輸出裝 置輸出脈衝雷射束，從而獲取入射於加工對象物之脈衝雷射束的能量資訊，依據所獲取到之前述能量資訊，以入射於加工對象物的脈衝雷射束的脈衝能量接近目標值的方式對前述雷射輸出裝置進行控制，使前述射束掃描器運轉而進行雷射加工。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201434563A (zh) * 2013-01-11 2014-09-16 Electro Scient Ind Inc 雷射脈衝能量控制系統及方法
TW201442380A (zh) * 2013-02-15 2014-11-01 Cymer LLC 用於調整種子雷射脈衝寬度以控制極紫外光輸出能量之系統及方法
TW201540406A (zh) * 2014-03-27 2015-11-01 Sumitomo Heavy Industries 雷射加工裝置及雷射加工方法
CN106964893A (zh) * 2017-05-15 2017-07-21 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 用于光学元件的激光预处理装置及处理方法
CN107946895A (zh) * 2016-10-12 2018-04-20 深圳大学 激光能量稳定装置及其稳定方法
CN110998794A (zh) * 2017-06-05 2020-04-10 相干激光系统有限公司 用于准分子激光硅结晶的能量控制器

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004066300A (ja) 2002-08-07 2004-03-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd レーザ加工装置およびレーザ加工方法
JP5901265B2 (ja) * 2011-11-10 2016-04-06 東芝機械株式会社 パルスレーザ加工装置およびパルスレーザ加工方法
KR101387314B1 (ko) * 2012-12-26 2014-04-21 삼성전기주식회사 펄스형 레이저 시스템 및 그 구동방법
JP6223280B2 (ja) * 2014-05-26 2017-11-01 住友重機械工業株式会社 レーザ加工装置及びレーザ発振方法
CN107186336B (zh) * 2016-03-09 2021-08-27 住友重机械工业株式会社 激光加工装置
JP7066368B2 (ja) * 2017-10-24 2022-05-13 住友重機械工業株式会社 レーザ加工機の制御装置、レーザ加工方法、及びレーザ加工機
CN111417487A (zh) * 2018-01-24 2020-07-14 极光先进雷射株式会社 激光加工方法和激光加工系统
JP6957113B2 (ja) * 2018-01-30 2021-11-02 住友重機械工業株式会社 レーザ制御装置
JP7043128B2 (ja) * 2018-01-31 2022-03-29 住友重機械工業株式会社 レーザ制御装置及びレーザ加工方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201434563A (zh) * 2013-01-11 2014-09-16 Electro Scient Ind Inc 雷射脈衝能量控制系統及方法
TW201442380A (zh) * 2013-02-15 2014-11-01 Cymer LLC 用於調整種子雷射脈衝寬度以控制極紫外光輸出能量之系統及方法
TW201540406A (zh) * 2014-03-27 2015-11-01 Sumitomo Heavy Industries 雷射加工裝置及雷射加工方法
CN107946895A (zh) * 2016-10-12 2018-04-20 深圳大学 激光能量稳定装置及其稳定方法
CN106964893A (zh) * 2017-05-15 2017-07-21 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 用于光学元件的激光预处理装置及处理方法
CN110998794A (zh) * 2017-06-05 2020-04-10 相干激光系统有限公司 用于准分子激光硅结晶的能量控制器

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