CN101687281B

CN101687281B - 激光加工装置

Info

Publication number: CN101687281B
Application number: CN2008800222457A
Authority: CN
Inventors: 平塚胜彦; 西原学; 白石圭哉; 村越利一; 田中敬之; 矢野贵宏
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-06-28
Filing date: 2008-04-01
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2028-04-01
Also published as: JP4947146B2; WO2009001497A1; CN101687281A; JPWO2009001497A1; TWI388390B; TW200924894A

Abstract

本发明的激光加工装置为，保持被加工物的XY工作台具有保持被加工物的多个载置部。多个载置部分别上下移动，在通过激光进行通孔加工时，仅其正下方的载置部下降。

Description

激光加工装置

技术领域

本发明涉及激光加工装置，提供一种在照射激光束进行加工的激光加工装置中，将盲孔加工(非贯穿孔加工)和通孔加工(贯穿孔加工)的两者通过一台的加工装置来进行的激光加工装置。

背景技术

以往，为了对搭载于电脑或便携终端等中的印刷电路板等被加工物进行开孔，使用了通过激光进行开孔的激光加工装置。在该激光孔加工中，将激光的热能集中地照射到被加工物的一部分上，由于进行热加工或消融加工，被去除的被加工物变为粉尘，产生加工粉尘。一方面，在作为代表性的被加工物的印刷电路板上，近年来正在推进多积层化、细微化，在电路板制作工序中，要求维持了相应的清洁度的环境和减少向被加工物自身的粉尘附着。通常，在被加工物的孔加工后设置洗净工序来进行对应，但从减轻洗净工序的负荷、确保工厂的清洁度的方面等考虑，要求极力降低加工粉尘的飞散、向被加工物的附着。

这种激光加工装置为了以高速实现细微的孔加工，搭载(高速)电扫描器(galvano scanner)，对50mm左右的方形范围高速地进行加工。在通常的被加工物中，由于加工范围大于50mm，将被加工物固定保持在具有真空吸附功能的载置部或者具有夹持机构的载置部上，将该载置部搭载在XY工作台上而使其移动，由此实现了比电扫描器的扫描范围大的加工范围。

在这样的由激光向被加工物的孔加工中，较大地分类为，具有对被加工物打开贯穿孔的通孔加工、和留下作为被加工物之一的印刷电路板表面层的电路形成用的铜箔地打开非贯穿孔的盲孔加工的两个种类。以往的被加工物的载置部在加工盲孔的情况下，通过具有真空吸附功能的平滑的板形状来固定被加工物。在加工盲孔的情况下，通常被加工物的保持为，通过搭载到XY工作台上的、并具有真空吸附功能的平滑的载置部直接吸附被加工物来进行。由于加工孔不贯穿，因此粉尘仅产生在被加工物的上部。对此，通过在被加工物的上部装备集尘机构而防止了粉尘的飞散。

然而，像这样的板形状的载置部的情况下，当加工通孔时，贯穿了的激光在载置部表面反射而损伤被加工物的下层表面，并且损伤载置部的表面。结果，不能够精度良好地维持要求高平滑精度的载置部。为了避免于此，以往采用以下的方法：通过在被加工物的下部放置保护部件，加工后与被加工物一起取下，避免激光到达载置部的方法。另外，也有使用将载置部加工成与被加工物的加工图形对应的形状，仅使孔加工所必需的最小限度的部分向下部退让的、个别的被加工物专用形状的载置部的方法。进一步，通过使用以下结构等(例如，参照专利文献1)的种种方法实施加工，该结构为通过从周围保持被加工物、并对由于被加工物的重力而产生的挠曲从保持部施加张力等的结构，不设置被加工物的下部的载置部，并且，在下部搭载有集尘机构的结构。

如上述那样，在以往的激光加工装置中，实现盲孔加工和通孔加工的机构有所不同，对以同一个装置进行两者的加工做了各种各样的努力，但包括了各个的问题点。例如，在被加工物的加工面和相反侧放置保护部件的方法中，对被加工物全数进行加工用的保护部件作为消耗品而变为必需，从成本方面、环境方面考虑都成为问题。另外，对应被加工物的加工而使加工装置的被加工物的载置部退让的情况下，根据加工形状而不得不变更电路板载置部，因此，降低了种类对应的自由度，从变更所要的成本方面和切换时间损失带来的生产效率降低的方面考虑都成为问题。

另外，在以往的结构中，在对应通孔加工而不具有被加工物下部的载置部的结构中，被加工物挠曲，但为了高精度地加工通孔(贯穿孔)而有必要平面高精度地保持被加工物。为了实现于此，通过夹具保持了被加工物的周围。在这种情况下，为了抑制中央部分的挠曲，通过在夹具部设置张紧机构、向被加工物施加拉伸应力而确保了精度。然而在该结构中，由于向被加工物施加应力，所以为了确保相对于被加工物的伸展的精度，有必要严密地管理张力的量。并且，相对于被加工物的材质、厚度、尺寸等的诸条件而有必要个别地管理张力，确保高精度的保持状态很困难。另外，为了进行盲孔加工而有必要进行设置了夹持在被加工物上的余量空间的设计。对于载置部，为了使用夹具的保持方法和不使用夹具的保持方法两个都实现，与下部的集尘机构一样随着载置部的大幅度变更，事实上是不可能的。

专利文献1：日本特开平10-296473号公报

发明内容

本发明的激光加工装置具有：对被加工物进行激光加工的加工头、及保持并沿XY方向驱动被加工物的XY工作台。XY工作台具有保持被加工物的多个的载置部。被加工物始终由至少2个以上的载置部保持。XY工作台设置有限制多个载置部的排列方式的工作台底座、及上下移动多个载置部的每一个的升降驱动部。相对于加工头的激光照射方向控制上述升降驱动部，以使得在多个载置部中位于加工头的激光照射的位置的载置部，相对于其它的载置部位于下部。

在该构成中能够提供一种激光加工装置，通过使贯穿了激光的位置的载置部位于下部，由其它的载置部在贯穿加工时可牢固地保持被加工物，并且，不会由于贯穿了的激光而损伤载置部。并且，不用对被加工物设置保护部件、不用相对多个被加工物的开孔图形来更换专用的载置部等的特别的方式或方法，便能够使盲孔加工(非贯穿孔加工)以及通孔加工(贯穿孔加工)的两者夹杂地进行生产，且生产效率高。

附图说明

图1是根据本发明的实施方式的激光加工装置的概略结构图。

图2是表示了根据本发明的实施方式的构成激光加工装置的被加工物载置部的详细情况的立体图。

图3是根据本发明的实施方式的构成激光加工装置的被加工物载置部的一部分的剖视图。

符号说明

10、加工控制部

11、激光振荡器

11a、激光束

12、电扫描器

12a、X镜

12b、Y镜

13、fθ透镜

14、加工头

15、15a、15b、15c、15d、15e载置部

16、被加工物

17、XY工作台

18、集尘装置

19、光学系统

20、空洞部

21、气体吸引口

22、气体供给口

23、气体供给装置

24、气体排出装置

25、吸引力

26、喷出气体

27、升降驱动部

28、吸附孔

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的激光加工装置的实施方式详细地进行说明。再者，本发明不被该实施方式所限定。

(实施方式)

图1是根据本发明的实施方式的激光加工装置的概略结构图。

根据本实施方式的激光加工装置如图1所示那样，具有：加工控制部10、激光振荡器11、电扫描器12、以及由反射镜(X镜12a、Y镜12b)等构成的光学系统19和fθ透镜13。进一步，该激光加工装置具有：XY工作台17、加工头14、以及被加工物载置部15。并且，在被加工物载置部15上载置有作为加工对象物的被加工物16、并进行加工。

在这样构成的本实施方式的激光加工装置中，从激光振荡器出射的激光束11a经由光学系统19被导入到加工头14。图1中，XYZ轴为各个直角的方向，Z轴的方向是与XY轴所成的平面垂直的方向，X是与图面平行的方向，Y是与图面垂直的方向。

激光束11a通过光学系统19被整形为所要求的形状，并可赋予所需要的能量分布。激光束11a由电扫描器12位置控制向XY平面上的出射方向，并经由fθ透镜13聚光到被加工物上的加工点。

当由电扫描器12能够位置控制出射方向的扫描加工区域内的加工结束时，XY工作台17移动，使吸附固定在载置部15上的被加工物16的未加工区域进入由电扫描器12能够扫描的加工区域范围地进行动作，再开始加工。反复进行这些的加工、移动，对比电扫描器12的加工区域大的被加工物16进行加工。

图2是表示了本发明的被加工物载置部15的详细情况的立体图。保持被加工物16的载置部15为，其X方向对应电扫描器12的扫描区域的宽度地被分割为8个。将周边的方框的固定部分作为1个时，与其合在一起而被分割为设置有吸附孔的9个块。

图3是根据本发明的实施方式的构成激光加工装置的被加工物载置部的一部分的剖视图。是放大了图2的圆围成的部分的从Y轴方向所见的剖视图。被加工物16被载置到被分割的载置部15a～15e的上部。被分割的载置部15a～15e具有可个别(分别)地沿上下方向动作的结构，按照来自加工控制部10的控制信号、通过汽缸等的升降驱动部27(参照图2)而上下动作。载置部15a～15e为，其内部具有空洞部20。载置部15a、15c、15d、15e的空洞部20与吸引装置(未图示)连通。于是，空洞部20的内部处于负压，在上部的吸附孔28处吸引力25作用、吸引固定被加工物16。

在盲孔(非贯穿孔)加工时，载置部15的全部的吸附部为上升的状态。并且，使用载置部整个面来吸附固定被加工物16、并进行加工。该情况下，通过设置在被加工物16的上部的集尘装置18吸引处理产生在被加工物16的上部的粉尘，并防止粉尘的飞散以及防止向被加工物16的粉尘的附着。

在通孔(贯穿孔)加工时，电扫描器12和XY工作台17的动作与盲孔(非贯穿孔)加工时同样，但出于因加工孔的贯穿而在被加工物16的下部产生的粉尘处理和保护被加工物16的下部的载置部的目的，而进行下面所示的动作。

相当于电扫描器12的扫描区域、即激光的可到达范围的下部的载置部15b，由输入了被加工物信息的加工控制部10(参照图1)控制动作，如图3所见那样，仅在相当于加工的下部时下降。另外，从与载置部15b邻接的载置部15c的下部向载置部15b的上面喷出从气体供给部23供给的气体，在下降中的载置部15b的上空形成气体的流路，使产生的粉尘从载置部15b的上空向载置部15a的下面的排出通路移动。被排出的气体被气体排出装置24吸引、排出。在图3中由三根箭头表示了这些气体的移动。通过该构成，对于在激光加工时产生的粉尘的去除，通过增加气体排出装置24和气体供给装置23能够形成粉尘排出所需要的气体流路，并能够有效地进行粉尘的排出。为了做成这样的气体的流动，位于下部的载置部15b的上部空间与位于上部的载置部15c或者载置部15a的下部空间之间有必要进行连通。此处，最边缘的载置部15a位于下部的情况下，也可以从载置部15b的某一个方向供给气体，并从载置部15b的其它方向排出气体以及粉尘来形成气体流路。另外，也可以在周边的方框的固定部分上重新设置最边缘专用的气体排出孔或者气体供给孔。作为气体，使用干燥空气或氮气等。

这时，一边消除载置部内部(载置部15c等的下部空间与载置部15b的上部空间)与载置部外部之间的差地保持用于粉尘排出的气体供给量与排出量之间的平衡，一边进行排出与供给。通过该调整，能够防止在被加工物上施加气体的压力而变形、以及防止保持精度的恶化。进一步，通过从与位于下部的载置部邻接的载置部辅助性且局部性地流出气体，能够抑制整体的集尘气体流量，能够一边使给加工电路板的影响为最小限度、一边实现有效的集尘功能。

当电扫描器12的载置部15上的扫描加工区域的加工结束时，图2所示的XY工作台17沿Y方向(图3中为进深方向)移动，继续依次进行加工。当在载置部15b的上面的被加工部分的加工全部结束时，接下来的加工区域、即载置部15c解除被加工物16的吸附固定，对于到此为止进行真空吸附的吸附孔28进行真空破坏、充气，对被加工物16不带来影响地下降。另外，结束了加工的区域、即载置部15b上升、吸引固定被加工物16。与此同时，XY工作台17进行移动，以使电扫描区域来到新的加工区域、即载置部15c的上空。另外，从与新的加工区域、即载置部15c邻接的载置部15d的下面进行充气，在载置部15c的上面形成气体流路，进行粉尘的有效的排出。将这样的移动与加工依次进行下去。

此处，对真空吸附的详细情况和新的气体供给进行说明。在周边的方框的固定部分上设置有气体吸引口21。在载置部15b中，与其它的载置部15a或15c同样位于上部时，空洞部20的空气与气体吸引口21相连通，气体从气体吸引口21被吸引、排出。因而，空洞部20处于负压，如其它的载置部15a或15c那样地真空吸附被加工物16。但是，如图3所示那样，位于加工位置的下部时，不进行真空吸附。位于下部时，设置在周围的方框的部分上的气体供给口22与空洞部20相连通。从该气体供给口22向空洞部20内供给气体。于是，使空洞部20为正压，在载置部的吸附孔28处喷出喷出气体26(空气等)。通过这样，能够防止加工粉尘的附着、以及能够主动地防止向吸附孔28的侵入，且能够更有效地防止针对加工粉尘的坏影响。

像这样，仅对真空吸附来说，根据载置部是位于上部时还是位于下部时，来切换真空吸附的进行或不进行。将其通过气体吸引口21和气体吸供给口22进行切换。通过该构成，在吸附保持被加工物的情况下，能够使仅保持了被加工物的载置部进行吸引地构成，没有位于下部的载置部的移动时的被加工物的吸附，能够防止被加工物的变形。

进一步，在本实施例中，在被加工物的周围的方框的部分上存在升降部分以外的被固定的吸附部分，从加工开始至结束期间始终吸附固定被加工物，但对于周围的固定吸附部分，也有吸附以外的手段，例如通过汽缸(未图示)等机械性地固定被加工物的方法。载置部15升降的情况下，为了不移动被加工物的位置而强化周围的固定力是有效的，特别是通过固定升降的载置部15的长边方向的外周边，能够稳定地保持被加工物。

如上述那样，本实施方式的激光加工装置为，使贯穿了的激光可到达位置的载置部15b比其它的载置部位于下部。由于载置部15b位于下部，因此从激光束11a的聚光范围脱离，不会受到激光束11a带来的损伤。另外，被加工物16由载置部15b以外的载置部15a、15c、15d、15e等吸附着几乎所有的面积，因此，牢固地被保持，翘曲也非常少。即，能够实现在加工时一边牢固地保持被加工物，一边不会由于贯穿了的激光而损伤载置部(XY工作台)的结构。另外，载置部15b与载置部15c进行交替时，其它的载置部全部处于继续吸附着的状态，能够防止被加工物的变形。

另外，能够使在通孔加工时产生的粉尘积留在位于下部的载置部和上述被加工物之间的空间内，将该积留的粉尘从载置部的下部的空间向气体气体排出装置24排出，因此能够不向被加工物的表面或加工头侧排出粉尘。

另外，通过从位于下部的载置部邻接的载置部一侧辅助性地流出气体，并做成气体的流，能够一边使给被加工物的影响最小限度、一边实现有效的集尘功能。

通过以上，相对盲孔(非贯穿孔)加工和通孔(贯穿孔)加工的两者的加工，对于全数被加工物或者被加工物的种类，能够不使用特别的手段便可对应两者。例如，在印刷电路板的开孔加工中，能够稳定地对应多种类的生产、可实现生产效率高的激光加工装置。

工业上的可利用性

如以上那样，本发明的激光加工装置适用于对印刷电路板等的盲孔(非贯穿孔)加工、通孔(贯穿孔)加工的两者的加工。

Claims

1.一种激光加工装置，具有：对被加工物进行激光加工的加工头、及保持并沿XY方向驱动被加工物的XY工作台；

上述XY工作台具有保持上述被加工物的多个载置部；以及

上下移动多个上述载置部的每一个的升降驱动部。

2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，

由上述加工头进行贯穿孔加工时控制上述升降驱动部，以使得在多个上述载置部中位于加工头的激光照射的位置之下的上述载置部，相对于其它的上述载置部位于下部。

3.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，

多个上述载置部上具有吸附上述被加工物的吸附孔，并具有与上述吸附孔相连通的空洞部，在上述载置部处于上升后的状态时，上述空洞部与吸引气体的气体吸引口相连通。

4.根据权利要求2所述的激光加工装置，其特征在于，

下降后的状态的上述载置部的上部空间与上升后的状态的上述载置部的下部空间相连通，并具有吸引上述连通了的空间的气体的气体排出装置。

5.根据权利要求2所述的激光加工装置，其特征在于，

下降后的状态的上述载置部的上部空间与上升后的状态的上述载置部的下部空间相连通，并具有向上述连通了的空间供给气体的气体供给装置。

6.根据权利要求3所述的激光加工装置，其特征在于，

从下降后的状态的上述载置部的上述吸附孔喷出气体。

7.根据权利要求3所述的激光加工装置，其特征在于，

在上述载置部处于下降后的状态时，上述空洞部与供给气体的气体供给口相连通。

8.根据权利要求2所述的激光加工装置，其特征在于，

下降后的状态的上述载置部的上部空间、与上升后的状态的上述载置部的下部空间相连通，并具有吸引上述连通了的空间的气体的气体排出装置，以及具有向上述连通了的空间供给气体的气体供给装置，消除上述连通了的空间与载置部外部之间的压力差地进行上述气体排出装置的排出和来自上述气体供给装置的气体供给。