專利名稱：激光能測量裝置與激光加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光能測量裝置及具備該激光能測量裝置的激光加工 裝置。
背景技術(shù)：
以往，例如當(dāng)用激光加工裝置在積層式打印基板上加工連接層間的 盲孔(以下，稱為孔)時，利用開銅窗法、即從預(yù)先由蝕刻除去外層銅 箔而形成的蝕刻窗照射激光，或者利用直接法、即直接照射激光到?jīng)]有 外層銅箔的絕緣層上，從而除去由含有玻璃強化纖維等填充劑的樹脂形 成的絕緣層。此時若激光振蕩器的輸出變動，加工結(jié)果即產(chǎn)生偏差。因此，為了 提高加工的可靠性，使供給到加工部的激光的一部分(供給到加工部的激光的1% ~2% )分流，并測量該分流的激光光能，從而一邊確認激光 的光能的大小(以下，簡稱"光能")在預(yù)定的范圍內(nèi)， 一邊進行加工。圖6是沿以往的激光能測量裝置的測量用激光的剖面簡略圖。在從由激光振蕩器振蕩的激光分流出來的測量用激光2b (以下，稱 作"監(jiān)控光束，，)的光路上，配置有聚光鏡17及光能測量部19。光能測 量部19配置成傳感器23的傳感器面的中心與聚光鏡17的焦點大體一 致。下面，對激光能測量裝置的動作進行說明。監(jiān)控光束2b被聚光鏡17聚光并入射到傳感器23。光能測量部19 的運算部19a對傳感器23的輸出與預(yù)定值進行比較。運算部19a當(dāng)監(jiān) 控光束2b的光能偏出預(yù)定的范圍時，向激光加工裝置的控制部30輸出 報警信號?？刂撇?0在從光能測量部19收到報警信號后，對收到報警 信號時所加工的孔的坐標進行存儲，同時進行預(yù)先指示過的處理(例如 響起警報蜂鳴器并根據(jù)情況中止加工)。另外，加工用激光的直徑根據(jù)欲加工的孔的直徑而發(fā)生變化。這樣，入射到傳感器23的監(jiān)控光束2b的直徑也隨之變化，且光能發(fā)生變化。 因此，就必須使用光能檢測范圍較寬的傳感器來作為傳感器23。但檢測 范圍寬的傳感器23價格又較高。為此，提出有這樣一種技術(shù)，即通過使監(jiān)控光束2b的光能衰減， 而能夠以檢測范圍較窄的傳感器來測量激光光能的技術(shù)(專利文獻1 )。 該技術(shù)是將衰減部件、即在監(jiān)控光束2b無法透過的材質(zhì)的平板上篩孔 狀形成極小直徑的貫穿孔的部件，配置在聚光鏡17的入射側(cè)，以使監(jiān) 控光束2b的光能衰減。若監(jiān)控光束2b的直徑變化，則衰減部件能夠根 據(jù)監(jiān)控光束2b的直徑使光能衰減，因此即便使用低成本的傳感器23， 也能夠測量監(jiān)控光束2b的光能。專利文獻l:日本專利特開2003-136267號公才艮然而，在專利文獻l中的衰減部件中，光能衰減率一樣，故而，若 對照監(jiān)控光束2b的最大直徑來決定配置在平板上的貫穿孔的直徑及密 度并設(shè)定衰減率，則當(dāng)監(jiān)控光束2b為最小直徑時，就會出現(xiàn)光能檢測 精度下降，測量結(jié)果出現(xiàn)偏差的情況。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明在于提供一種激光的光能測量范圍寬、且測量精度高的激光 能測量裝置。本發(fā)明在于提供一種在由激光能測量裝置測量的激光光能的大小在規(guī) 定范圍之外時，停止加工而不會給加工精度造成破壞的激光加工裝置。本發(fā)明中的激光能測量裝置(32),具備衰減部件(21)，其設(shè)置在 激光(2b)的光路中并使上述激光(2b)的光能衰減；測量機構(gòu)(19)， 其對通過上述衰減部件(21)的上述激光(2b)的光能進行測量，該激光 能測量裝置(32)的特征在于，還具備聚光鏡(17)，其配設(shè)在上述衰減部 件(21)的前后的一方并將上述激光(2b )聚光到上述測量機構(gòu)(19 )上， 上述衰減部件(21)在與上述激光(2b)的中心一致的位置上具^^有阻止 上述激光(2b)中心部分通過的遮擋部(21a)。本發(fā)明中的激光加工裝置(31)，具備分流機構(gòu)(16)，其將從激光 振蕩器(1)振蕩出來的激光(2 )分流成加工工件(8 )的加工用激光(2a )、 及測量激光(2)的光能的測量用激光(2b);激光能測量裝置，其對上述 測量用激光(2b)的光能進行測量，且在上述測量值處于規(guī)定范圍之外時 檢出異常狀態(tài)；該激光加工裝置(31)的特征在于，上述激光能測量裝置 為上述的激光能測量裝置(32)。上述激光能測量裝置(32)通過衰減部件(21)使激光(2b)在聚 光鏡(17)之前或之后衰減，而且通過聚光鏡(17)聚光，并由測量機 構(gòu)(19)測量激光(2b)的光能。衰減部件(21)在與上述激光(2b) 的中心一致的位置上具備有阻止激光(2b)的中心部分通過的遮擋部 (21a)，以遮擋激光(2b)的中心部分。因此，激光能測量裝置(32), 遮擋了根據(jù)激光(2b)的直徑不同而差異較大的中心部分的光能，并通 過測量機構(gòu)(19)對光能不太大的部分的光能進行測量。本發(fā)明的激光加工裝置(31)通過分流機構(gòu)(16)將從激光振蕩器 (1)中振蕩出來的激光(2)分流，并由激光能測量裝置(32)測量該 分流的測量用激光(2b)，并在光能測量值處于規(guī)定范圍之外時檢出異常 狀態(tài)。激光加工裝置(31)在由激光能測量裝置(32)檢測出異常狀態(tài) 時停止加工。上述括號內(nèi)的符號用來與附圖對照用的，不對本發(fā)明的構(gòu)成進行任 何的限定。本發(fā)明的激光能測量裝置因?qū)す庵泄饽懿惶蟮牟糠值墓饽苓M 行測量，故具有如下的效果。即便是廉價的測量機構(gòu)，仍可測量光能?？梢酝貙捈す夤饽艿臏y量 范圍?？梢蕴岣呒す獾臏y量精度?？梢詫λp部件的衰減率進行設(shè)定， 而不受激光直徑的限制。本發(fā)明的激光加工裝置因在由光能測量裝置測量出的激光光能的 大小處于規(guī)定范圍之外時停止加工，故可以不對加工精度造成破壞。


圖l是本發(fā)明的實施方式中的激光加工裝置的分解立體圖。圖2是沿本發(fā)明的實施方式中的激光能測量裝置的測量用激光的剖 面簡略圖。圖3是本發(fā)明的實施方式中的激光能測量裝置的濾光器的俯視圖。圖4是表示與入射到光束分離器的激光的光軸垂直的面上的強度分 布的圖。圖5是表示與通過濾光器的監(jiān)控光束的光軸垂直的面上的光能的圖。圖6是沿以往的激光能測量裝置的測量用激光的剖面簡略圖。 符號說明如下l...激光振蕩器；2...激光；2a…加工光束(加工用激光)；2b…監(jiān)控 光束(測量用激光)；8…打印基板(工件)；12…掩模；12a…掩模孔； 16...光束分離器(分流機構(gòu))；17...聚光鏡；19...光能測量部(測量機 構(gòu))；21…濾光器(衰減部件)；21a…遮擋部；22...貫穿孔；23...傳感 器；30...控制部；31…激光加工裝置；32...激光能測量裝置。
具體實施方式
以下，對本發(fā)明的實施方式中的激光能測量裝置與具備該測量裝置 的激光加工裝置進行i兌明。圖l是本發(fā)明的實施方式中的激光加工裝置的分解立體圖。圖2是 沿著本發(fā)明的實施方式中的激光能測量裝置的測量用激光的剖面筒略 圖。圖3是本發(fā)明的實施方式中的激光能測量裝置的濾光器的俯視圖。對激光加工裝置進行說明。激光加工裝置31通過激光2a在打印基板8上進行開孔。在從激光 振蕩器1輸出的激光2的光軸上，配置有脈沖整形器18、全反射面鏡 4a、掩模12、全反射面鏡4b以及光束分離器16。激光振蕩器l輸出脈沖狀的激光2。脈沖整形器18對向加工部供給的激光2的強度與脈沖寬 度進行控制。此外未被向加工部供給的0次光15被光束阻尼器14吸收。 在支承于2級汽缸11的掩模12上形成有孔徑不同的多個(圖示中為3 個)掩?？?2a。光束分離器16使入射的激光2的20/。透過，并將剩余 的反射。在光束分離器16的反射側(cè)配置有全反射面鏡4c、掃描儀面鏡5b、 5a以及f6透鏡3，在光束分離器16的透過側(cè)配置有聚光鏡17、濾光 器21以及光能測量部19。聚光鏡17、濾光器21以及光能測量部19形 成激光能測量裝置32。掃描儀面鏡5a 、 5b分別利用掃描儀6a、 6b以旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn) 并被定位。全反射面鏡4c、掃描儀6a、 6b以及f6透鏡3載置于加工 頭7。加工頭7利用Z軸馬達13沿箭頭Z方向進4亍移動。打印基板8被固定在與f 6透鏡3相向且可在箭頭X、 Y方向上移 動的X-Y工作臺9上。f6透鏡3的直徑所決定的加工區(qū)域IO的范圍在 50mm x 50mm左右。下面，對激光加工裝置31的加工動作進行說明。在加工之前，以打印基板8的表面為基準將f6透鏡3在箭頭Z方 向上定位，同時將欲加工的加工區(qū)域IO的中心定位于f6透鏡3的光軸 上。另外使2級汽缸11動作，將與欲加工孔的直徑最匹配的掩模孔12a 定位在激光2的光軸上。從激光振蕩器l中輸出的激光2，由脈沖整形器18決定光能(也就 是強度與脈沖寬度)，并由掩模12的掩模孔12a將外形整形，并入射到 光束分離器16。入射了的激光2的2%透過光束分離器16，并作為監(jiān)控 光束(測量用激光)2b向聚光鏡17入射。由光束分離器16反射的剩 余激光2 (以下，稱為"加工光束2a"。)的光路經(jīng)掃描儀面鏡5b、 5a 定位，并入射到f6透鏡3。而后，加工光束2a垂直地照射到打印基板 8上，并在打印基板8上開孔。監(jiān)控光束2b通過后述的激光能測量裝置32來測量光能。激光能測 量裝置32在所測量的光能值處于規(guī)定的范圍之外時，向控制部30報告來使激光加工裝置31的加工動作停止。 對激光能測量裝置進行"i兌明。激光能測量裝置32對監(jiān)控光束2b的光能進行測量，并在光能值處 于規(guī)定范圍之外時向控制部30匯報，來使由加工光束2a進行的激光加 工裝置31的加工動作停止。如圖2所示，激光能測量裝置32具備聚光鏡17、濾光器21以及光 能測量部19等。如圖3所示，濾光器21例如為銅板制，在其上除去阻止以中心O 的位置為中心的圓形激光通過的遮擋部21a之外，在箭頭X、 Y方向上 以間距P (例如P-lmm)且格子狀形成小徑(例如直徑d = 0.5mm) 的貫穿孔22。此外，圖3中的Ds表示掩模孔12a為小徑時監(jiān)控光束2b 所入射的范圍，DL表示掩?？?2a為大徑時監(jiān)控光束2b所入射的范圍。如圖2所示，透過了光束分離器16(圖1)的監(jiān)控光束2b，被聚光 鏡17聚光，并且被濾光器21減少強度而入射到光能測量部19的傳感 器23。光能測量部19的運算部19a對傳感器23的輸出與預(yù)定值進行比 較，并當(dāng)監(jiān)控光束2b的光能在預(yù)定范圍之外時，將報告異常狀態(tài)的報 警信號向?qū)す饧庸ぱb置31整體進行控制的控制部30輸出。下面，對濾光器21的作用進行說明。圖4是表示與向光束分離器16入射的激光2的光軸垂直的面上的 強度分布的圖。圖5是表示與通過濾光器21的監(jiān)控光束2b的光軸垂直 的面上的光能的圖。圖4、圖5的橫軸是距光軸的距離，縱軸是光能。 此外用圖中注上斜線的區(qū)域24、 25的面積表示光能量。盡管透過掩?？?2a的激光2的直徑逐漸增加，但直徑增加比例與 垂直于光軸面上的強度分布(也就是光能分布)因掩?？?2a的直徑不 同而不同。也就是，當(dāng)掩模孔為大徑時，如圖4(a)所示，中心部的強 度很大而光束的直徑卻不太大(不擴散)。另一方面，當(dāng)掩?？诪樾?時，如圖4(b)所示，雖然中心部的強度不太大，但光束的直徑很大 (擴散)。由于濾光器21在中心部具有遮光部21a，因而若具有圖4 (a)的 光能分布的監(jiān)控光束2b透過濾光器21,則光能分布就形成圖5 (a)所 示那樣。另外，若具有圖4 (b)的光能分布的監(jiān)控光束2b透過濾光器 21，則光能分布就形成圖5(b)所示那樣。此外，圖5 (a)、 (b)上注有斜線的區(qū)域24a的面積與區(qū)域25a的 面積(也就是由傳感器23檢測出的光能量)幾乎沒有差別。也就是， 與掩?？?2a的直徑無關(guān)，入射到傳感器23的監(jiān)控光束2b的光能幾乎 相同。因此，不會發(fā)生由監(jiān)控光束2b的光能過大引起的輸出信號飽和或 傳感器23燒損。另外，也不會受到監(jiān)控光束2b的光能過小時所產(chǎn)生的 噪聲影響。而且對于傳感器23可以使用一般泛用的傳感器。此外，遮擋監(jiān)控光束2b的中心部的遮擋部21a的形狀也并不局限 于圓形，可以制為其它形狀，例如多邊形狀。另外，也可以準備多張改變了貫穿孔22的直徑d以及間距P的濾 光器，以根據(jù)激光2的輸出來進行更換。
權(quán)利要求
1.一種激光能測量裝置，具備衰減部件，其設(shè)置于激光的光路中并使上述激光的光能衰減；測量機構(gòu)，其對通過上述衰減部件的上述激光的光能進行測量，該激光能測量裝置的特征在于，具備聚光鏡，其配設(shè)在上述衰減部件前后的一方并將上述激光聚光在上述測量機構(gòu)上，上述衰減部件在與上述激光的中心一致的位置上具備阻止上述激光的中心部分通過的遮擋部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的激光能測量裝置，其特征在于， 上述衰減部件使上述激光的一部分通過形成于上述遮擋部周圍的多個貫穿孔，并使上述激光衰減。
3. —種激光加工裝置，具備分流機構(gòu)，其將從激光振蕩器振蕩出來的激光分流成加工工件的加 工用激光、及測量激光的光能的測量用激光；激光能測量裝置，其對上述測量用激光的光能進行測量，并且在上 述測量值處于規(guī)定范圍之外時檢出異常狀態(tài)，該激光加工裝置的特征在于，上述激光能測量裝置為權(quán)利要求1中所述的激光能測量裝置。
全文摘要
本發(fā)明的課題在于拓寬激光光能的測量范圍。根據(jù)本發(fā)明，激光能測量裝置(32)具備設(shè)置在激光(2b)的光路中并使上述激光(2b)的光能衰減的濾光器(21)；對通過上述濾光器(21)的激光(2b)的光能進行測量的運算部(19)；以及配設(shè)在濾光器(21)之前并將激光(2b)聚光在運算部(19)上的聚光鏡(17)。濾光器(21)在與激光(2b)的中心一致的位置上具備阻止激光(2b)中心部分通過的遮擋部(21a)。激光(2b)被遮擋部(21a)切除掉能量較大的中心部分，并通過運算部(19)來測量能量不太大的部分。由此可以拓寬激光的光能測量范圍。
文檔編號B23K26/06GK101274391SQ20081008408
公開日2008年10月1日 申請日期2008年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月28日
發(fā)明者武川克郎, 渡邊文雄 申請人:日立比亞機械股份有限公司