CN104209657A - 激光加工方法、装置以及程序 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光加工方法、装置以及程序。即使是在使加工路径成为最短的情况下，也将由热造成的孔径的偏差量抑制到最小限度，并提高加工品质。将使激光光束扫描的所述印刷基板分割成多个扫描区域（S1），以扫描路径的距离变为最短的方式对扫描区域内的开孔的顺序进行重新排列（S2），在判断为重新排列后的孔中的第N个孔与第N+1个孔（其中，N是“1≤N≤所开的孔的最大数–1”的整数）的距离不足预先设定的阈值且判断为第N+1个孔不是所述所开的孔的最大数的情况下，调换第N+1个孔与第N+2个孔的顺序（S3），在判断为第N个孔与调换后的第N+1个孔的距离不足阈值的情况下，在对第N个孔进行加工之后，停止加工达预先设定的散热时间T，之后，进行加工（S4）。

Description

激光加工方法、装置以及程序

技术领域

本发明涉及激光加工方法、装置以及程序，更详细地涉及在照射激光光束对基板进行多个开孔加工的情况下在激光光束的照射时设定最佳路径来进行加工的激光加工方法、装置以及由该激光加工装置执行的激光加工程序。

背景技术

作为这种技术，在例如专利文献1和2中记载的发明是公知的。其中，在专利文献1中，作为能够缩短决定路径所需的计算时间的激光钻孔（drilling）路径决定方法，提出了基于预先设定的多个开孔位置信息，应用旅行商问题（travelling salesman problem）来决定对激光光束的照射位置的顺序进行规定的路径的方法。该发明是利用旅行商问题进行的路径决定，其特征在于，包含：将包含激光光束的照射位置的加工区域分割成多个桶区（bucket）的步骤；决定对以什么样的顺序巡回被分割的多个桶区进行规定的巡回路径的步骤；在被分割的各桶区中决定成为激光光束照射的起点的始端点和成为激光光束照射的终点的终端点的步骤；以及在被分割的各桶区中对上述始端点与上述终端点之间的激光光束照射位置决定最佳路径的步骤，某个桶区中的终端点连结于接下来应巡回的桶区中的始端点。

另一方面，在专利文献2中提出了即使在对耐热性低的片材状构件以狭窄的间距进行开孔的情况下也能够抑制起伏变形等的发生的激光开孔方法。该发明是通过对片材状构件的多个预定开孔部位依次照射激光光束来进行开孔加工的方法，其特征在于，针对多个预定开孔部位的至少一部分，在对该一个预定开孔部位照射激光光束之后，跳过位于从该一个预定开孔部位起的规定范围内的预定开孔部位，对位于规定范围外的预定开孔部位照射激光光束。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001–195112；

专利文献2：日本特开2008–049398。

发明要解决的课题

在上述专利文献1所记载的发明中，将一个加工区域分割成多个桶区，应用最近邻法和2-opt法来决定最短路径，由此，提高加工速度。可是，在专利文献1记载的发明中，因为在最短路径中进行激光加工，所以在对相邻的开孔部位进行激光照射的情况下，由于蓄积的热的影响，相邻的孔径变得比设定的孔径大，存在加工品质下降的可能性。

因此，在专利文献2记载的发明中，为了排除蓄积的热的影响，以不对邻近的预定开孔部位进行激光照射的方式进行孔加工。

可是，在专利文献2记载的发明中，因为每隔一个对预定开孔部位进行加工，所以不能以最短路径进行激光照射，相应地，加工路径变长，加工效率下降。

发明内容

因此，本发明要解决的课题在于，即使是在使加工路径成为最短的情况下，也将由热造成的孔径的偏差量抑制到最小限度并且提高加工品质。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本发明提供一种激光加工方法，具有使从激光光源射出的激光光束在印刷基板表面在X方向和Y方向上进行扫描的扫描单元以及使所述印刷基板向X方向和Y方向移动的XY工作台，利用所述激光光束对所述印刷基板进行多个开孔加工，所述激光加工方法的特征在于，将使所述激光光束扫描的所述印刷基板分割成多个扫描区域，以扫描路径变为最短的方式对所述扫描区域内的开孔的顺序进行重新排列，在判断为由所述重新排列单元重新排列后的孔中的第N个孔与第N+1个孔的距离不足预先设定的阈值且判断为第N+1个孔不是所开的孔的最大数的情况下，调换所述第N+1个孔与第N+2个孔的顺序，其中，N是“1≤N≤所述所开的孔的最大数–1”的整数，在判断为所述第N个孔与由所述调换单元调换后的所述第N+1个孔的距离不足所述阈值的情况下，在对所述第N个孔进行加工之后，停止加工达预先设定的散热时间。

由此，即使是在使加工路径成为最短的情况下，也能够将由热造成的孔径的偏差量抑制到最小限度。

发明效果

根据本发明，即使是在使加工路径成为最短的情况下，也能够将由热造成的孔径的偏差量抑制到最小限度并且提高加工品质。

附图说明

图1是示出本发明实施方式的激光加工装置的概略结构的图。

图2是示出本发明实施方式中的激光加工装置的激光加工路径的一个例子的图。

图3是示出由CPU执行的本实施方式中的孔加工处理的主例程（main routine）的流程图。

图4是示出排序处理的子例程中的处理过程的流程图。

图5是示出重新排序处理的子例程中的处理过程的流程图（其一）。

图6是示出重新排序处理的子例程中的处理过程的流程图（其二）。

图7是示出重新排序处理的子例程中的处理过程的流程图（其三）。

图8是示出加工处理的子例程中的处理过程的流程图（其一）。

图9是示出加工处理的子例程中的处理过程的流程图（其二）。

图10是示出对在使距离变化时的孔径的偏差量进行测定的结果的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是示出本发明实施方式的激光加工装置的概略结构的图。在该图中，激光加工装置100基本上由激光光源1、第一及第二检流计反射镜（galvano mirror）3a、3b、fθ透镜4、XY工作台6以及控制装置8构成。

在像这样的基本结构的激光加工装置100中，从激光光源1射出激光光束2，激光光束2经由第一及第二检流计反射镜3a、3b以及fθ透镜4在被固定于XY工作台6上的印刷基板5上在X方向和Y方向上进行扫描。即，激光光束2通过fθ透镜4照射到印刷基板5表面，此时，通过第一检流计反射镜3a在X方向上进行扫描，通过第二检流计反射镜3b在Y方向上进行扫描。XY工作台使印刷基板5向X方向和Y方向移动。第一及第二检流计反射镜3a及3b由未图示的检流计扫描仪（galvano scanner）进行驱动，反射镜的角度发生变化（摇动）。控制装置8具备作为控制单元的未图示的CPU和存储器，对激光光源1、检流计扫描仪以及XY工作台6进行控制。

再有，CPU包含控制部和运算部，控制部对命令的解释和程序的控制流程进行控制，运算部执行运算。此外，程序储存在未图示的存储器中，从放置有上述程序的存储器取出应执行的命令（某个数值或数值的排列），执行上述程序。

图2是示出本实施方式中的激光加工装置的激光加工路径的一个例子的图。该图是示出在XY平面上放置有被固定于XY工作台6上的印刷基板5的状态的平面图，示出了印刷基板5上的扫描区域7内的第一至第六孔H（1）～H（6）的位置和加工路径的状态。

在图2所示的例子中，第一至第六这6个孔H（1）～H（6）配置在印刷基板5表面的区域被分割后的扫描区域7内。扫描区域7的尺寸由fθ透镜4的尺寸决定。以成为最短的方式对扫描区域7内的孔位置进行排序的路径（用实线示出）是以数字变大的顺序对第一孔H（1）至第六孔H（6）进行连接的路径L1、L2、L3、L4、L5。从第一孔H（1）到第二孔H（2）的距离短，为了防止加工第一孔H（1）的热影响到第二孔H（2），连接改变后的路径是L1’、L2’、L3’、L4、L5。上述L1’是从第一孔H（1）朝向第三孔H（3）的路径，上述L2’是从第三孔H（3）朝向第二孔H（2）的路径，上述L3’是从第二孔H（2）朝向第四孔H（4）的路径。再有，在CPU执行程序时参照的存储器中，为了进行加工而输入有这些孔H（1）~H（6）的坐标值。

图3是示出由CPU执行的本实施方式中的孔加工处理的主例程的流程图。

在图3中的主例程中，首先，将印刷基板5整体分割成以fθ透镜4的大小决定的扫描区域7（总数ME个）（步骤S1），转移至排序处理A的子例程。在排序处理A中，以加工路径变为最短的方式对加工扫描区域7内的孔的顺序进行排序（步骤S2）。接着，执行重新排序处理B的子例程（步骤S3），在重新排序处理B结束后，执行加工处理C的子例程（步骤S4）。然后，重复进行步骤S1至步骤S4的处理，直到设定在XY工作台6上的全部印刷基板5的加工结束（步骤S5），在全部印刷基板5的加工结束的时间点，结束主例程的处理。

图4是示出排序处理A的子例程中的处理过程的流程图。在排序处理A中，首先，将表示被分割的扫描区域7的编号的变量M设为1（步骤S201），使用2-opt法等局部搜索法，以加工路径变为最短的方式对扫描区域7内的孔的顺序进行重新排列（步骤S202），将重新排列后的孔设为第一个孔H（1）至最后（第NE个。其中，NE是2以上的整数）的孔H（NE）（步骤S203），将第一～第NE个孔H（1）～H（NE）的坐标存储在控制装置（的存储器）8中（步骤S204）。之后，判断是否是最后的扫描区域ME（步骤S205）。在该判断中，如果变量M比ME小，则对变量M加1（步骤S206），向步骤S202转移，重复进行以后的处理。而且，在步骤S205中变量M为ME的时间点（为最后的扫描区域ME的时间点）结束排序处理。

图5、图6和图7是示出重新排序处理B的子例程中的处理过程的流程图。在重新排序处理中，在排序处理A结束之后（步骤S205：是），将变量M设为1（步骤S301），将孔的编号N设为1（步骤S302），求取第N个孔H（N）与第N+1个孔H（N+1）的距离L（步骤S303）。如果距离L为预先设定的阈值LM以上（步骤S304：是），则判断N+1是否是最后的孔编号（步骤S305），在不是最后的孔的情况下（步骤S305：否），对孔的编号加1，设为N=N+1（步骤S306），之后返回至步骤S303的处理，重复进行以后的处理。再有，阈值LM是当刚加工了前一个孔之后连续地加工下一个孔时，孔径由于热的影响而变大的距离。

在步骤S304中，如果距离L不足阈值LM（步骤S304：否），则转移至图6的流程图，判断编号N+1是否是最后的孔（步骤S307）。在该判断中，在不是最后的孔的情况下（步骤S307：否），调换第N+1个孔H（N+1）与第N+2个孔H（N+2）（步骤S308），之后再次求取第N个孔H（N）与第N+1个孔H（N+1）的距离L（步骤S309）。然后，将距离L与阈值LM进行比较（步骤S310），如果距离L为阈值LM以上 ，则返回至步骤S306的处理，重复进行以后的处理。另一方面，如果距离L不足阈值LM（步骤S310：否），则在加工程序上在加工第N个孔H（N）后追加用于散热的停止时间（散热时间）T（步骤S311），返回至步骤S306的处理，重复进行以后的处理。

在步骤S307中判断为N+1是最后的孔的编号NE的情况下，在加工程序上在加工第N个孔H（N）后追加用于散热的停止时间T（步骤S312），转移至图7的流程图的步骤S313，在步骤S313中判断是否有接下来进行加工的扫描区域7、即是否为M=ME，如果有接下来进行加工的扫描区域7（步骤S313：否），则对变量M加1，设为M=M+1（步骤S314），转移至步骤S302的处理，重复进行以后的处理。如果在步骤S313中没有接下来进行加工的扫描区域7（步骤S313：是），则结束重新排序处理。

图8和图9是示出加工处理C的子例程中的处理过程的流程图。在加工处理C中，首先，将表示扫描区域7的变量M设为1（步骤S401），将孔编号N设为1（步骤S402），对第N个孔H（N）进行加工（步骤S403）。之后，如果在加工程序上在加工第N个孔H（N）后设定有用于散热的停止时间T（步骤S404：是），则停止加工达时间T（步骤S405），如果未设定有停止时间T（步骤S404：否），则不用停止，判断N是否是最后的孔编号NE（步骤S406）。

在该判断中，在N是最后的孔编号NE（步骤S406：是）且没有接下来进行加工的扫描区域7的情况下（步骤S408：是），结束加工处理C，转移至步骤S5。在有接下来进行加工的扫描区域7的情况下（步骤S408：否），设为M=M+1（步骤S409），返回至步骤S402，重复进行这以后的处理。如果在步骤S406中N不是最后的孔编号NE（步骤S406：否），则对N加1（步骤S407），返回至步骤S403，重复步骤S403以后的处理。

图10是示出对在使距离L变化时的孔径的偏差量进行测定的结果的图。纵轴的孔径的偏差量是，进行孔径65μm的激光加工，从加工后的孔径的测定值中减去孔径65μm后的值。

品质没有问题的孔径的偏差量为0.4μm以下，根据图10可知，为了使孔径的偏差量为0.4μm以下，将距离L的阈值LM设为约800μm以上即可。此外，从实验方面可知，即使在距离L不足800μm的情况下，只要将停止时间T设定为10msec以上，那么孔径的偏差量就为0.4μm以下。

再有，关于上述阈值LM和上述停止时间T，按成为加工对象的每个印刷基板预先使用实际仪器对孔径、阈值LM以及停止时间T进行测量，并将其结果储存在输入有上述坐标值的存储器中。在存储器中将上述测量结果例如做成表格进行保持，根据需要CPU对其进行参照，并将表格的值反映在控制中。

如以上那样，根据本实施方式，以加工路径变为最短的方式对扫描区域7内的孔H的顺序进行重新排列，在2个连续的成为开孔对象的孔的距离L比阈值LM短的情况下，在转移至下一个孔的加工之前为了散热而停止加工达预先设定的时间T，因此，即使是在使加工路径成为最短的情况下，也能够使由热造成的孔径的偏差量为最小，并能够提高加工品质。

再有，权利要求书中的激光光源在本实施方式中与附图标记1对应，激光光束与附图标记2对应，扫描单元与第一及第二检流计反射镜3a、3b和fθ透镜4对应，XY工作台与附图标记6对应，印刷基板与附图标记5对应，激光加工装置与附图标记100对应，距离与附图标记L对应，阈值与附图标记LM对应，散热时间与停止时间T对应，分割工序与步骤S1对应，重新排列工序与包含步骤S201~S206的排序处理A（步骤S2）对应，调换工序与步骤S303~S308（重新排序处理B：步骤S3）对应，加工停止工序与步骤S404及步骤S405（加工处理C）对应。此外，分割工序、重新排列工序、调换工序以及加工停止工序被设定为控制装置8的CPU的程序，并由CPU执行。

进而，本发明不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能进行各种变形，权利要求书所记载的技术思想中所包含的全部技术事项为本发明的对象。虽然关于上述实施方式示出了优选的示例，但是如果是本领域技术人员，则能够根据在本说明书中公开的内容实现各种替代例、修改例、变形例或改良例，这些都包含在所附的权利要求书所记载的技术范围中。

附图标记的说明：

1 激光光源；

2 激光光束；

3a、3b 检流计反射镜；

4 fθ透镜；

5 印刷基板；

6 XY工作台；

7 扫描区域；

8 控制装置；

100 激光加工装置；

A 排序处理；

B 重新排序处理；

C 加工处理；

H 孔；

L 距离；

LM 阈值；

T 停止时间。

Claims (3)

1.一种激光加工方法，具有使从激光光源射出的激光光束在印刷基板表面在X方向和Y方向上进行扫描的扫描单元以及使所述印刷基板向X方向和Y方向移动的XY工作台，利用所述激光光束对所述印刷基板进行多个开孔加工，所述激光加工方法的特征在于，

将使所述激光光束扫描的所述印刷基板分割成多个扫描区域，

以扫描路径的距离变为最短的方式对所述扫描区域内的开孔的顺序进行重新排列，

在判断为所述重新排列后的孔中的第N个孔与第N+1个孔的距离不足预先设定的阈值且判断为第N+1个孔不是所开的孔的最大数的情况下，调换所述第N+1个孔与第N+2个孔的顺序，其中，N是“1≤N≤所述所开的孔的最大数–1”的整数，

在判断为所述第N个孔与所述调换后的第N+1个孔的距离不足所述阈值的情况下，在对所述第N个孔进行加工之后，停止加工达预先设定的散热时间。

2.一种激光加工装置，其特征在于，具备：

控制部，执行权利要求1所述的激光加工方法。

3.一种激光加工程序，其特征在于，

使激光加工装置的控制部执行权利要求1所述的激光加工方法。