[发明专利]透镜单元以及激光加工装置

说明书

技术领域

本发明涉及向被加工对象物垂直地聚光照射激光波束的透镜单元和使用了该透镜单元的激光加工装置。

背景技术

利用了电流扫描器（galvano scanner）的激光加工装置以往被用于激光雕刻机、激光刻印机等中，一般被称为激光打标机（lasermarker）而被大众所熟知。

最近，作为代替以往的钻孔机等的施工方法的精细并且高速且灵活的加工方法，该激光加工装置被用于多层印刷基板、精密电子部件等的开孔制造工序。

近年来，伴随着半导体的小型化、集成度的提高，电子电路、电子部件的高精细化变得显著。在这样的高精细化的电子电路、电子部件的加工中使用的激光加工装置中，要求通过以往的激光打标机等无法实现的μm单位的加工位置精度。

作为与这样的超高精度的加工精度的要求对应的激光加工装置，提出了如下激光加工装置，该激光加工装置具备：电流镜（galvanomirror）的温度检测单元；透镜温度检测单元；以及电流镜的偏转变位动作位置的控制单元，该控制单元根据来自这些温度检测单元的温度信号进行动作。

这样的激光加工装置能够校正由设置环境周围的温度变化、与高能量的激光波束的吸收相伴的光学部件的发热所致的温度变化、或者构成激光加工装置的单元或部件级别中的温度变化等的激光加工装置的温度变化引起的加工位置的偏移（例如，参照专利文献1）。

专利文献1：日本专利第4320524号公报（第4－5页、图1）

发明内容

在专利文献1记载的以往的激光加工装置中，利用在透镜单元的横面上安装的温度检测器来检测作为透镜单元的fθ透镜的温度。

一般，fθ透镜具备光学透镜和保持光学透镜的镜筒，所以在以往的激光加工装置中，在fθ透镜的横面上设置有温度检测器是指，在镜筒的侧面部分设置有温度检测器。

以往的激光加工装置通过在作为透镜单元的fθ透镜的镜筒侧面设置的温度检测器来测定温度。因此，光学透镜瞬间吸收（例如，msec单位精度）高能量的激光波束，在瞬间发生了温度上升的情况下，温度测定点远离激光波束照射区域，镜筒的热容量大，所以存在如下问题：无法高精度地测定温度变化，无法校正加工位置的偏移。

本发明是为了解决上述那样的问题而完成的，其第1目的在于得到一种透镜单元，即使在光学透镜瞬间吸收高能量的激光波束而瞬间发生了温度上升的情况下，也能够通过温度检测器高精度地测定光学透镜的温度变化。

第2目的在于得到一种激光加工装置，该透镜单元被用作fθ透镜，能够高精度地校正由于形成fθ透镜的光学透镜瞬间地吸收高能量的激光波束而发生的加工位置的偏移。

本发明的透镜单元是向对象物聚光照射激光波束的透镜单元，具备：

光学透镜；

镜筒，保持光学透镜；以及

多个温度检测器，其中，

多个温度检测器设置于在光学透镜的激光波束照射区域与光学透镜的外周之间存在的激光波束非照射部分，对用于求出光学透镜的平均温度或者用于求出光学透镜的平均温度以及面内的温度分布的温度信号进行测定。

本发明的激光加工装置具备：

激光振荡器；

电流镜，使从激光振荡器输出的激光波束偏转；

电流扫描器，驱动电流镜；

透镜单元，具有光学透镜、保持光学透镜的镜筒、以及设置于在光学透镜的激光波束照射区域与光学透镜的外周之间存在的激光波束非照射部分并对用于求出光学透镜的平均温度或者用于求出光学透镜的平均温度以及面内的温度分布的温度信号进行测定的多个温度检测器，朝向对象物聚光照射通过电流镜偏转并入射的激光波束；

XY平台，载置对象物并在水平面内移动；

电流驱动器（galvano driver），驱动电流扫描器；

控制装置，控制激光振荡器、电流驱动器以及XY平台；以及

信号线，将温度检测器连接到控制装置，其中，

控制装置根据由多个温度检测器测定的温度信号，求出光学透镜的上升温度的平均值或者求出光学透镜的上升温度的平均值以及面内的温度分布，并根据所得到的结果，校正激光波束的聚光点位置。

本发明的透镜单元如上述那样构成，所以能够高精度地测定高能量的激光波束的瞬间的吸收所致的光学透镜的平均温度。

本发明的激光加工装置如上述那样构成，所以即使是高能量的激光输出下的加工，也能够校正激光波束聚光点的位置偏移，能够实现高精度的激光加工。

附图说明