專利名稱：混合激光加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混合激光加工裝置，詳細(xì)地說(shuō)，是涉及把液體從噴射 孔呈液柱向外部噴射、把激光向該液柱導(dǎo)光的混合激光加工裝置。
技術(shù)背景現(xiàn)有技術(shù)中，已知這樣的混合激光加工裝置，其設(shè)有具有噴射孔 的加工頭、向該加工頭供給高壓液體的液體供給機(jī)構(gòu)、起振激光的激 光起振器，和把從激光起振器起振的激光通過(guò)光纖向加工頭導(dǎo)光的導(dǎo) 光機(jī)構(gòu)，把從上述液體供給機(jī)構(gòu)供給的液體從噴射孔呈液柱向外部噴 射，而且，由上述導(dǎo)光機(jī)構(gòu)把激光向上述液柱導(dǎo)光，對(duì)被加工物進(jìn)行 加工。作為這樣的混合激光加工裝置，已知把由激光1起振的激光光束通過(guò)光束引導(dǎo)器6向噴嘴塊43導(dǎo)光，同時(shí)由泵17向該噴嘴塊43供給 液體，從而，把激光光束向從噴嘴入口開口 30噴出的液體導(dǎo)光這樣的 裝置(專利文獻(xiàn)l)。在該專利文獻(xiàn)l中，從上述光束引導(dǎo)器6照射的激光光束通過(guò)準(zhǔn) 直器21和聚焦透鏡25到達(dá)噴嘴塊，被聚焦透鏡聚光了的激光光束透 過(guò)窗36和液體之后，在噴嘴入口開口 30的平面內(nèi)聚光，向液體束導(dǎo) 光。專利文獻(xiàn)1:日本特表平10 - 500903號(hào)公報(bào) 發(fā)明內(nèi)容但是，如上述專利文獻(xiàn)1那樣通過(guò)聚焦透鏡25將激光光束在噴嘴 入口開口 30聚光的話，存在噴射的液體束的直徑細(xì)、難以調(diào)整激光光 束的焦點(diǎn)位置的問(wèn)題。鑒于這樣的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種易于向噴射的液柱導(dǎo)光的混合 激光加工裝置。即，本發(fā)明第一方面的混合激光加工裝置，設(shè)有具有噴射孔的加 工頭、向該加工頭供給高壓液體的液體供給機(jī)構(gòu)、起振激光的激光起 振器，和把從激光起振器起振的激光通過(guò)光纖向加工頭導(dǎo)光的導(dǎo)光機(jī) 構(gòu)，把從上述液體供給機(jī)構(gòu)供給的液體從噴射孔呈液柱狀向外部噴 射，而且，由上述導(dǎo)光機(jī)構(gòu)把激光向上述液柱導(dǎo)光，對(duì)被加工物進(jìn)行 加工，其特征在于，所述光纖的端部配置在上述加工頭上的高壓液體的流路內(nèi)，而且， 上述噴射孔位于由該光纖射出的激光的光軸上。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)把光纖的端部配置在上述加工頭上的高壓液體 的流路內(nèi)，從而可以使光纖的端部接近上述噴射孔，容易調(diào)整激光的 照射位置，因而可以容易地把激光向液柱導(dǎo)光。


圖l是本發(fā)明實(shí)施例的混合激光加工裝置的構(gòu)成圖。圖2是加工頭的放大截面圖。 符號(hào)說(shuō)明1混合激光加工裝置2被加工物4激光起振器5高壓泵6力口工頭7導(dǎo)光機(jī)構(gòu)12光纖12a光纖芯12b光纖覆層23噴射噴嘴24噴射孔24a第一傾斜面24b第二傾斜面25液體通路 W液柱 L激光具體實(shí)施方式
下面對(duì)圖示的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，圖1表示本發(fā)明涉及的混合激光 加工裝置1，是通過(guò)把激光L向通過(guò)噴射液體而形成的液柱W導(dǎo)光， 從而把被加工物2切斷加工成需要的形狀的裝置。所述混合激光加工裝置1設(shè)有支撐上述被加工物2的加工臺(tái)3、 將激光L起振的激光起振器4、作為把純水等液體形成高壓進(jìn)行供給 的液體供給機(jī)構(gòu)的高壓泵5,和把液體形成液柱W朝向被加工物2噴 射并把激光L向上述液柱W導(dǎo)光的加工頭6，在上述激光起振器4與 加工頭6之間設(shè)有對(duì)激光L進(jìn)行導(dǎo)光的導(dǎo)光機(jī)構(gòu)7。本實(shí)施例的被加工物2為板厚較薄的半導(dǎo)體晶片或環(huán)氧樹脂板、 其他樹脂和金屬形成的復(fù)合材料等，混合激光加工裝置1在對(duì)這些被 加工物2進(jìn)4亍切斷加工或開孔加工之外，還可以在4皮加工物2的表面 進(jìn)行開槽加工。上述加工臺(tái)3從下方^f呆持上述^皮加工物2，上述加工頭6通過(guò)未 圖示的移動(dòng)才幾構(gòu)相對(duì)于纟皮加工物2向水平方向和垂直方向進(jìn)4于相對(duì)移 動(dòng)。也可以由加工臺(tái)3橫j皮加工物2移動(dòng)。下面，本實(shí)施例中的激光起振器4為YAG激光起振器，可以對(duì) 應(yīng)加工進(jìn)行CW起振或脈沖起振，而且可以適當(dāng)調(diào)整其輸出或脈沖的 起振頻率等的加工條件。作為激光起振器4，除此之外也可以使用光纖激光、半導(dǎo)體激光、 C02激光起振器等，但是，在C02激光起振器起振的激光L為易于被 水吸收的波長(zhǎng)的情況下，只要使加工頭6噴射的液體為不易吸收激光 L的液體即可。上述導(dǎo)光機(jī)構(gòu)7設(shè)有把由激光起振器4起振的激光L進(jìn)行聚光的 聚光透鏡11、把由聚光透鏡11聚光的激光L向上述加工頭6導(dǎo)光的 光纖12。所述光纖12如圖2所示，具有在中央的光纖芯12a的周圍圍繞光 纖覆層12b的結(jié)構(gòu)，在此，光纖芯12a的直徑可以是10fim 200nm。另外，光纖芯12a的折射率為1.7，光纖覆層12b的折射率為1.4， 通過(guò)上述聚光透鏡11把激光L以適當(dāng)?shù)慕嵌热肷涞焦饫w芯12a內(nèi)， 則激光L 一邊在光纖芯12a與光纖覆層12b的邊界反復(fù)進(jìn)行全反射一 邊向力。工頭6導(dǎo)光。用圖1、圖2"^兌明上述加工頭6，加工頭6i殳有保持上述移動(dòng)機(jī)構(gòu) 的殼體21、固定上述光纖12的光纖凸緣22，和用來(lái)噴射液柱W的形 成有噴射孔24的噴射噴嘴23。在上述殼體21上形成保持上述光纖凸緣22的凸緣保持部21a， 和保持噴射噴嘴23的噴嘴保持部21b，在這些凸緣保持部21a和噴嘴 保持部21b之間形成液體通路25，在所述液體通路25上連接上述高 壓泵5,供給高壓液體。上述光纖凸緣22由保持上述光纖12的圓筒部22a和圍繞該圓筒 部22a的凸緣部22b構(gòu)成，圓筒部22a的外徑與上述凸緣保持部21a 的貫通孔的直徑相一致地形成。而且上述凸緣部22b固定在凸緣保持部21a的上面，使得液體通 路25內(nèi)的液體不會(huì)從貫通孔與圓筒部22a的間隙漏出。在上述光纖凸緣22的中央形成上下方向的貫通孔，光纖12在該 貫通孔從上方向下方貫通，光纖12的前端露出到上述液體通路25內(nèi)。 從圓筒部22a向上下突出的光纖覆層12b和圓筒部22a通過(guò)粘接劑B 相互粘接著。而且本實(shí)施例中，從上述圓筒部22a向下方突出的光纖12中，光 纖芯12a比光纖覆層12b進(jìn)一步向下方突出，光纖芯12a露出到液體 通路25內(nèi)。此時(shí)一邊在光纖芯12a和光纖覆層12b的邊界反復(fù)反射一邊被導(dǎo) 光的激光L在光纖芯12a與液體的邊界也反復(fù)進(jìn)行反射，從光纖芯12a 的端部向噴射噴嘴23射出。即，比較光纖芯12a與液體的折射率的話，光纖芯12a的折射率較高(純水1.33),因而在光纖芯12a與光纖覆層12b的邊界處反射 的激光在光纖芯12a與液體的邊界處也進(jìn)行全反射。上述噴射噴嘴23是在中央穿設(shè)了上述噴射孔24的圓筒狀的部件， 在其材料上使用不銹鋼或鐵，被嵌裝在上述殼體21的噴嘴保持部21b 上形成的貫通孔中。上述噴射孔24形成在光纖12側(cè)，形成朝被加工物2側(cè)縮小直徑 的第一傾斜面24a，和形成在比該第一傾斜面24a更靠被加工物2側(cè) 朝被加工物2側(cè)擴(kuò)大直徑的第二傾斜面24b，其中至少第一傾斜面24a 被施以鏡面加工而成為激光反射面。來(lái)自上述液體通路25的液體流入所述噴射孔24，液柱W在上述 第一傾斜面24a與第二傾斜面24b的邊界，即最小直徑部的直徑處朝 向,皮加工物2噴射。在此，上述最小直徑部的直徑可以是30fim~ 120,。此時(shí)，由上述第二傾斜面24b噴射的液柱W的周圍形成所謂的空 氣袋，因而液柱W可不擴(kuò)散地到達(dá)被加工物2。而且，上述光纖12的光纖芯12a的末端部處于上述第一傾斜面 24a的上端部附近，調(diào)整其位置，從而使得從光纖芯12a射出的激光L 在上述第一傾斜面24a反射之后向上述液柱W內(nèi)入射。從上述光纖芯12a射出的激光L入射到液柱W內(nèi)的話，在液體 與大氣的邊界反復(fù)進(jìn)4于反射，到達(dá)凈皮加工物2對(duì)該,皮加工物進(jìn)行加工。如上所述，本實(shí)施例的混合激光加工裝置1中，用上述光纖凸緣 22固定上述光纖芯12a，光纖芯12a的前端露出到上述液體通路25 內(nèi)并接近噴射噴嘴23的噴射孔24，因而可以使激光L容易地向液柱 W導(dǎo)光。即，只要對(duì)光纖芯12a的前端位置進(jìn)行設(shè)定，使得從光纖芯12a 射出的激光被上述第一傾斜面24a反射即可，因而可以容易地使激光 向液柱導(dǎo)光。另外，只要用光纖凸緣22將光纖12固定在加工頭6上即可，因 而構(gòu)成容易，可以使混合激光加工裝置1小型化，可以相應(yīng)降低制造成本0進(jìn)而，由于使用光纖凸緣22把光纖12固定在加工頭6上，因而 一旦設(shè)定了激光L的照射位置就難以錯(cuò)動(dòng)，因此可以移動(dòng)加工頭6對(duì) 被加工物2進(jìn)行加工。而且，由于光纖芯12a從光纖覆層12b突出到噴射孔24側(cè)，因而 防止了光纖覆層12b妨礙液體通路25的液體向噴射孔24流通的情況。對(duì)此，專利文獻(xiàn)l中必須把激光光束聚光到液體束的直徑為止， 需要高精度的聚光裝置，因此使混合激光加工裝置大型化，成本高。另外，由于必須將激光光束高精度地聚光，因而加工時(shí)移動(dòng)了加 工頭的話，激光光束的光軸與噴射孔的軸心錯(cuò)動(dòng)位置有可能使激光光 束不能入射到液體束，因此，必須用加工臺(tái)移動(dòng)凈皮加工物。而上述實(shí)施例中，即使將上述第一傾斜面形成為與光纖的軸向平 行的圓筒面，也可以使激光在該第一傾斜面不進(jìn)行反射而直接向液柱 內(nèi)導(dǎo)光。進(jìn)而，上述實(shí)施例中，雖然可使光纖芯12a比光纖覆層12b突出， 使光纖芯12a露出到液體內(nèi)，但是，也可以不使光纖芯12a比光纖覆 層12b突出，而是使光纖覆層12b的前端隨著接近噴射孔24而縮小 直徑。在此情況下，激光L直到光纖12的端部為止都可以在光纖芯12a 與光纖覆層12b的邊界進(jìn)行反射，而且光纖覆層12b不會(huì)妨礙液體向 噴射孔24流通。而且，上述實(shí)施例中對(duì)將半導(dǎo)體基板等切斷的加工裝置進(jìn)行了說(shuō) 明，但是也可以用于激光治療器中。
權(quán)利要求
1.一種混合激光加工裝置，設(shè)有具有噴射孔的加工頭、向該加工頭供給高壓液體的液體供給機(jī)構(gòu)、起振激光的激光起振器，和把從激光起振器起振的激光通過(guò)光纖向加工頭導(dǎo)光的導(dǎo)光機(jī)構(gòu)，把從所述液體供給機(jī)構(gòu)供給的液體從噴射孔呈液柱狀向外部噴射，而且，由所述導(dǎo)光機(jī)構(gòu)把激光向所述液柱導(dǎo)光，對(duì)被加工物進(jìn)行加工，其特征在于，所述光纖的端部配置在所述加工頭上的高壓液體的流路內(nèi)，而且，所述噴射孔位于由該光纖射出的激光的光軸上。
2. 如權(quán)利要求1所述的混合激光加工裝置，其特征在于，所述光 纖在光纖芯的外周圍繞著光纖覆層，使所述光纖芯從光纖覆層突出， 使光纖芯的端部比光纖覆層的端部更接近所述噴射孔。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的混合激光加工裝置，其特征在于，在 所述噴射孔的內(nèi)周面上形成激光反射面，使從光纖的端面射出的激光 在該激光反射面反射之后向所述液柱導(dǎo)光。
4. 如權(quán)利要求3所述的混合激光加工裝置，其特征在于，所述激 光反射面為朝向被加工物縮小直徑的傾斜面。
5. 如權(quán)利要求4所述的混合激光加工裝置，其特征在于，在比所 述噴射孔的所述傾斜面的最小直徑部更靠被加工物側(cè)，形成朝向被加 工物擴(kuò)大直徑的第二傾斜面。
全文摘要
本發(fā)明的混合激光加工裝置(1)易于將激光向液柱導(dǎo)光，由激光起振器(4)起振的激光(L)被構(gòu)成導(dǎo)光機(jī)構(gòu)(7)的光纖(12)向加工頭(6)導(dǎo)光，在加工頭上形成由高壓泵(5)供給高壓液體的液體通路(25)，該高壓液體從加工頭(6)下端設(shè)置著的噴射噴嘴(23)的噴射孔(24)形成液柱(W)而噴射。上述光纖露出到上述液體通路的內(nèi)部，進(jìn)而光纖的光纖芯(12a)的前端比光纖覆層(12b)更突出而接近上述噴射孔附近。而且，從光纖芯照射的激光被形成在噴射孔上的第一傾斜面(24a)反射之后導(dǎo)入上述液柱，進(jìn)行被加工物(2)的加工。
文檔編號(hào)B23K26/08GK101227998SQ20068002654
公開日2008年7月23日 申請(qǐng)日期2006年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月21日
發(fā)明者佐佐木基, 小關(guān)良治, 河原吉博 申請(qǐng)人:澀谷工業(yè)株式會(huì)社