DE19580444C2 - Laserbearbeitungsvorrichtung, Laserbearbeitungsverfahren und Hemmsteg-Bearbeitungsverfahren - Google Patents
Laserbearbeitungsvorrichtung, Laserbearbeitungsverfahren und Hemmsteg-BearbeitungsverfahrenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Laserbe
arbeitungsvorrichtung und auf ein Laserbearbeitungsver
fahren, mit denen ein Werkstück an gewünschten Bearbei
tungspositionen mit hoher Geschwindigkeit bearbeitet
werden kann, sowie auf ein Hemmsteg-Bearbeitungsverfah
ren, das die Laserbearbeitungsvorrichtung verwendet.
Impulsartige Laserstrahlen werden als Bearbeitungsverfah
ren verwendet, um Schneide-, Bohr- und Schweißvorgänge
und dergleichen in Fertigungsprozessen auszuführen, die
sich auf viele verschiedene Gebiete erstrecken und z. B.
mechanische, elektronische und Halbleitervorrichtungen
umfassen. Im folgenden werden kurz Anordnungen einer
herkömmlichen Laserbearbeitungsvorrichtung beschrieben.
Eine herkömmliche Laserbearbeitungsvorrichtung enthält
einen Laseroszillator mit einem Laserresonator, einer Laser-
Leistungsversorgung usw., ein Bearbeitungs-Lichtabbil
dungssystem, einen XY-Tisch, auf dem ein Werkstück ange
bracht werden kann und der in einer horizontalen Ebene
(XY-Ebene) beweglich ist, eine Steuereinrichtung zum
Steuern der Bewegung des XY-Tisches und der Oszillation
des Laseroszillators auf automatische oder manuelle Weise
usw.
In der Laser-Leistungsversorgung wird ein zugeführter
Wechselstrom in Übereinstimmung mit einem von der Steuer
einrichtung vorgegebenen Spannungswert in einen Gleichstrom
umgesetzt und einem Kondensator zugeführt. Die im Konden
sator angesammelten elektrischen Ladungen werden an
schließend in Übereinstimmung mit dem vorgegebenen
Ein/Aus-Zeitverlauf (Impulsbreite und Impulsfrequenz) an
eine Anregungslampe des Laserkopfs entladen. Aufgrund der
Entladung wird vom Laserresonator ein impulsartig oszillieren
der Laserstrahl ausgesendet.
Der Laserresonator enthält eine Strahlverschlußblende, die
geöffnet und geschlossen wird, um den impulsartigen
Laserstrahl ein- und auszuschalten, um dadurch die Be
strahlung des Werkstücks mit dem Laserstrahl zu steuern.
Insbesondere wird, wenn das Werkstück bearbeitet werden
soll, die Strahlverschlußblende geöffnet, während sie
dann, wenn das Werkstück nicht bearbeitet werden soll,
geschlossen ist. Die Zeit, während der die Strahlver
schlußblende betätigt wird, um sie zu öffnen oder zu
schließen, liegt in der Größenordnung von 100 bis 300 ms.
Nun wird der Fall angenommen, in dem z. B. Hemmstege
eines IC-Gehäuses unter Verwendung der oben beschriebenen
Laserbearbeitungsvorrichtung entfernt (abgeschnitten)
werden. Hemmstege sind so angeordnet, daß sie die Pins
(Anschlußleitungen) eines Verdrahtungsrahmens für die
Verwendung mit einem IC-Gehäuse miteinander verbinden,
und dienen nicht nur dazu, ein für die vollständige
Versiegelung des IC-Gehäuses mittels Harzgusses verwende
tes Harz zu hemmen, sondern auch dazu, die Pins des
Verdrahtungsrahmens zu verstärken. Die Hemmstege werden
nach der vollständigen Harzguß-Versiegelung des IC-Gehäu
ses entfernt. Die Bearbeitungsschritte der Entfernung der
Hemmstege unter Verwendung des impulsartigen Laserstrahls
wird im folgenden in Verbindung mit dem Fall beschrieben,
in dem der Hemmsteg in irgendeinem Punkt entfernt
(abgeschnitten) worden ist und nun in einem nächsten
Punkt ein weiterer Hemmsteg entfernt wird.
- (1) Der Laserstrahl wird durch den XY-Tisch zur nächsten Bestrahlungsposition auf dem Werkstück bewegt.
- (2) Der XY-Tisch wird am obigen Punkt (1) angehalten und hier positioniert.
- (3) Die Strahlverschlußblende wird geöffnet.
- (4) Der Laserstrahl wird ausgesandt, um den Hemmsteg im obigen Punkt (1) zu entfernen.
- (5) Die Strahlverschlußblende wird geschlossen.
Durch Wiederholen der obigen Bearbeitungsschritte von (1)
bis (5) werden die Hemmstege an den vier Seiten des IC-
Gehäuses nacheinander entfernt. Hierbei sind die Opera
tion des Bewegens und des Anhaltens des XY-Tisches und
die Operation des Öffnens und Schließens der Strahlver
schlußblende durch Programme implementiert, die in der
Steuereinrichtung im voraus gespeichert worden sind.
Außerdem wird in den obigen Schritten der Laserresonator
entweder ständig oder synchron mit dem
Öffnen der Strahlverschlußblende zum Erzeugen
von Impulsen angeregt.
Weiterhin ist der Stand der Technik, der sich auf eine
Laserbearbeitungsvorrichtung oder ein Laserbearbeitungs
verfahren bezieht, die für den obigen Fall des Entfernens
von Hemmstegen geeignet sind, z. B. in JP-A-56-9090 oder
in JP-A-4-41092 beschrieben. In dem in der erstgenannten
JP-A-56-9090 beschriebenen Verfahren wird ein Laserstrahl
gleichmäßig auf ein Werkstück gestrahlt, indem der Laser
strahl entsprechend der Veränderung der Bearbeitungsge
schwindigkeit (d. h. der Bewegungsgeschwindigkeit eines
XY-Tisches) zu Oszillationen angeregt wird. In der in der
letztgenannten JP-A-4-41092 beschriebenen Vorrichtung
wird der Ein/Aus-Zeitverlauf und der Bestrahlungs-Zeit
verlauf eines Laserstrahls entsprechend den Ergebnissen
des Vergleichs von Informationen über mehrere im voraus
gespeicherte Bearbeitungspositionen mit den Bewegungsbe
trägen eines XY-Tisches gesteuert.
Da Hemmstege von gewöhnlichen IC-Gehäusen so bemessen
sind, daß sie eine Breite von ungefähr 0,1 bis 0,3 mm und
eine Dicke von ungefähr 0,15 mm besitzen, kann jeder
Hemmsteg durch einen Impuls eines Laserstrahls ausrei
chend entfernt werden. Daher entspricht die für die
tatsächliche Bearbeitung erforderliche Zeit der Zeit der
Impulsbreite des Laserstrahls und liegt daher in der
Größenordnung von 0,1 bis 1 ms. Bei dem Bearbeitungsver
fahren gemäß den obigen Schritten (1) bis (5) wird jedoch
ein Zeitintervall von ungefähr 1 s verbraucht, um einen
Hemmsteg zu entfernen, weil die zum Öffnen und Schließen
der Strahlverschlußblende erforderliche Zeit im Bereich
von 200 bis 600 ms liegt, wobei die für die Bewegung des
Tisches erforderliche Zeit hinzukommt. Das bedeutet, daß
die Verarbeitungszeit im Hinblick auf die Anzahl der
abzuschneidenden Hemmstege und die Anzahl von herzustel
lenden IC-Gehäusen zu lang ist.
Im allgemeinen ist die Schrittweite der Pins von Verdrah
tungsrahmen in vielen Fällen gleichmäßig. Wegen der
Verformung der Pins aufgrund von Herstellungsfehlern der
Verdrahtungsrahmen, aufgrund der
Temperaturhysterese, wenn die Versiege
lung der IC-Gehäuse durch Harzguß ausgeführt wird, und
aufgrund von äußeren Kräften, die während der Handhabung
der Verdrahtungsrahmen ausgeübt werden, ist jedoch die
Schrittweite der Pins manchmal im Zeitpunkt der Entfer
nung der Hemmstege nicht gleichmäßig. Da das an erster
Stelle erwähnte Hemmsteg-Entfernungsverfahren so beschaf
fen ist, daß in Programme im voraus die Stellen eingetra
gen werden, an denen Hemmstege entfernt werden sollen,
kann es nicht an den obigen Fall angepaßt werden, in dem
die Schrittweite der Pins nicht gleichmäßig ist. Ferner
besteht in dem schlimmsten Fall, in dem Herstellungsfeh
ler und Verformungen so akkumuliert sind, daß zu große
Abmessungsfehler entstehen, die Möglichkeit, daß die
übrigzulassenden Pins der Verdrahtungsrahmen beschädigt
werden.
Wenn der in der JP-A-56-9090 beschriebene Stand der
Technik für die Entfernung der Hemmstege verwendet wird,
wird ein Laserstrahl so gesteuert, daß er gleichmäßig auf
ein Werkstück gestrahlt wird, so daß der Stand der Tech
nik nicht auf den Fall angewandt werden kann, in dem die
Schrittweite der Pins nicht gleichmäßig ist und die
Matrix der Pins nicht regelmäßig ist, was ein ähnliches
Problem wie oben erläutert zur Folge hat. Wenn weiterhin
der in der JP-A-4-41092 beschriebene Stand der Technik
für die Entfernung der Hemmstege verwendet wird, kann ein
Laserstrahl nur so gesteuert werden, daß er einer vorge
gebenen Form folgt, die im voraus gespeichert (geschätzt)
worden ist, weshalb der Stand der Technik ebenfalls nicht
auf den Fall angewendet werden kann, in dem die Matrix
der Pins nicht regelmäßig ist, was ein ähnliches Problem
wie oben erläutert zur Folge hat.
Unter Berücksichtigung des obigen Problems hat der Anmel
der kürzlich eine Impulslaser-Bearbeitungsmaschine und
ein Impulslaser-Bearbeitungsverfahren erfunden (JP-A-6-142968,
eingereicht am 30. Oktober 1992), wobei die
Maschine eine Erfassungseinrichtung für die Erfassung des
Vorhandenseins oder Fehlens eines Werkstückmaterials an
der Bearbeitungsposition und zum Erzeugen eines entspre
chenden Erfassungssignals, eine Rechteckwellensignal-
Erzeugungseinrichtung für die Erzeugung eines Rechteck
wellensignals auf der Grundlage des Erfassungssignals
sowie eine Steuereinrichtung zum Steuern der Erzeugung
eines Impulslaserstrahls in der Weise, daß der Impuls
laserstrahl mit dem auf dem Rechteckwellensignal basie
renden Zeitverlauf ausgesandt wird, enthält. Bei dieser
Technik kann das Werkstückmaterial in den
gewünschten Bearbeitungspositionen nicht nur in dem Fall,
in dem die Bearbeitungspositionen in gleichen Intervallen
voneinander beabstandet sind, sondern auch in dem Fall,
in dem die Bearbeitungspositionen nicht in gleichen
Intervallen voneinander beabstandet sind, mit hoher
Geschwindigkeit bearbeitet werden.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß die obige
Technik noch immer Raum für weitere Verbesserungen bie
tet, weil das bei der Laserbearbeitung ausgesandte Licht
in Abhängigkeit vom Vorhandensein oder Fehlen des Werk
stückmaterials fehlerhaft als das reflektierte oder
durchgelassene Erfassungslicht erfaßt werden kann.
Genauer, wenn ein Laserstrahl auf ein Werkstück gestrahlt
wird, um dieses zu bearbeiten, wird von den Bearbeitungs
positionen jedesmal Licht ausgesandt, wenn die Laserbearbeitung
an dem Werkstück ausgeführt wird. Das ausgesandte
Licht kann einer Plasma- und einer Oxidationsreaktion
zugeschrieben werden und wird künstliches Echo
genannt. Daher besteht das von der Erfassungseinrichtung
erfaßte Licht aus zwei Arten von Licht; d. h. dem reflektierten
Licht oder dem durchgelassenen Licht des Erfassungslichts,
das von dem Werkstück reflektiert oder durch
das Werkstück hindurchgegangen ist, und dem bei der
Laserbearbeitung ausgesandten Licht (im folgenden einfach
als künstliches Echo bezeichnet). Wenn daher die
Rechteckwellensignal-Erzeugungseinrichtung ein Rechteckwellensignal
auf der Grundlage des Erfassungssignals
erzeugt, entsteht kein Problem, wenn der Pegel (die
Lichtintensität) des künstlichen Echos kleiner als ein
vorgegebener Schwellenwert ist. Falls jedoch der Pegel
des künstlichen Echos über dem vorgegebenen Schwellenwert
liegt, enthält der Rechteckwellensignal-Ausgang von der
Rechteckwellensignal-Erzeugungseinrichtung auch ein
Signal, das den Pegel des künstlichen Echos repräsentiert,
so daß das künstliche Echo fehlerhaft als reflektiertes
Licht oder als durchgelassenes Licht erfaßt wird,
das in Abhängigkeit vom Vorhandensein oder Fehlen des
Werkstückmaterials erzeugt wird. Als Antwort auf das auf
diese Weise fehlerhaft erfaßte Signal wird der Laserstrahl
ebenfalls zu Oszillatoren angeregt. Im Ergebnis
tritt der Nachteil auf, daß die Laserbearbeitung an dem
Werkstück an einer falschen Position, die von der vorgegebenen
Position verschieden ist, ausgeführt wird, wenn
das Werkstück bearbeitet werden soll.
Aus der US 3 634 646 sind ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Vorrichtung
zum Schneiden mittels Laserlicht bekannt. Die Vorrichtung
weist einen ersten Laser auf, der der Erfassung bestimmter
Gegebenheiten dient sowie einen zweiten Laser, mit dem der
eigentliche Arbeitsgang vollzogen werden kann.
Die nachveröffentlichte DE-OS 43 20 408 beschreibt ein Ver
fahren zur Prozeßregelung mit gepulster Laserstrahlung. Hier
ist jedoch keine eigene Erfassungslichtquelle vorhanden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Laserbear
beitungsvorrichtung und ein Laserbearbeitungsverfahren zu
schaffen, mit denen ein Werkstück an den gewünschten Bear
beitungspositionen mit hoher Geschwindigkeit nicht nur in
dem Fall, in dem die Bearbeitungspositionen
voneinander in gleichen Intervallen beabstandet sind,
sondern auch in dem Fall, in dem die Bearbeitungspositio
nen voneinander nicht in gleichen Intervallen beabstandet
sind, bearbeitet werden kann und mit denen das Vorhanden
sein oder Fehlen eines Werkstückmaterials genau und
zuverlässig erfaßt werden kann, so daß das Werkstück
nicht unnötig aufgrund von bei der Laserbearbeitung
ausgesandtem Licht einer Laserbearbeitung unterworfen
wird.
Es wird
eine Laserbearbeitungsvorrichtung geschaffen,
die mit einem Laser zum Erzeugen
eines impulsartigen Bearbeitungsstrahls versehen ist,
einem Bearbeitungs-Lichtabbildungssystem
zum Führen des Bearbeitungslaserstrahls an eine Bearbei
tungsposition eines Werkstücks sowie einer Trägereinrich
tung zum Bewegen des Werkstücks und zum Bestimmen der
Bearbeitungsposition des Werkstücks, wobei die Vorrich
tung ferner versehen ist mit einer Erfassungslichtquelle
zum Erzeugen von Erfassungslicht, um das Vorhandensein
oder Fehlen des Werkstücks an der Bearbeitungsposition
erfassen, einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen von
Licht von der Bearbeitungsposition und zum Erzeugen eines
Erfassungssignals entsprechend dem erfaßten Licht, einer
Bearbeitungslicht-Entfernungseinrichtung, die aus dem
Erfassungssignal den Anteil entfernt, der sich
aus dem bei der Laserbearbeitung erzeugten Licht ergibt,
und ein weiteres Erfassungssignal erzeugt, das sich aus dem
reflektierten oder durchgelassenen Licht des Erfassungslichts
ergibt, und einer Steuereinrichtung zum Steuern
der Erzeugung des Bearbeitungslaserstrahls auf der
Grundlage des Erfassungssignals,
so daß der
Bearbeitungslaserstrahl auf die vorgegebene Bearbeitungs
position des Werkstücks einwirkt.
Das Erfassungslicht wird für die Erfas
sung des Vorhandenseins oder Fehlens des Werkstück
der Bearbeitungsposition von der Erfassungslichtquelle
erzeugt, während das Licht von der Bearbeitungsposition
durch die Erfassungseinrichtung erfaßt wird, um ein dem
erfaßten Licht entsprechendes Erfassungssignal zu erzeu
gen. In diesem Zeitpunkt erfaßt die Erfassungseinrichtung
zusätzlich zu dem reflektierten Licht oder dem durchge
lassenen Licht des Erfassungslichts von der Bearbeitungs
position auch das bei der Laserbearbeitung erzeugte
Licht. Daher läßt die Bearbeitungslicht-Beseitigungs
richtung aus dem Erfassungssignal dasjenige Erfassungs
signal weg, das sich aus dem bei der Laserbearbeitung
erzeugten Licht ergibt, um nur dasjenige Erfassungssignal
zu entnehmen, das sich aus dem reflektierten Licht oder
dem durchgelassenen Licht des Erfassungslichts ergibt,
wobei das erzeugte Erfassungssignal in die Steuerein
richtung eingegeben wird. Die Steuereinrichtung steuert
die Oszillation des Bearbeitungslaserstrahls auf der
Grundlage lediglich des Erfassungssignals, das sich aus
dem reflektierten Licht oder dem durchgelassenen Licht
des Erfassungslichts ergibt, so daß der Bearbeitungs
laserstrahl zuverlässig auf die gewünschte Bearbeitungspo
sition einwirkt, um das Werkstück auf der Grundlage
der Information bezüglich der Werkstückoberfläche zu
bearbeiten. Daher wird der Bearbeitungslaserstrahl nicht
auf der Grundlage des Erfassungssignals, das sich aus dem
bei der Laserbearbeitung erzeugten Licht ergibt, erzeugt,
so daß verhindert wird, daß er
unnötig an falsche Positionen, die von den im voraus
festgelegten Bearbeitungspositionen verschieden sind,
gerichtet wird. Da ferner der Bearbeitungslaserstrahl an
die Position, die um eine bestimmte Strecke von der
Position beabstandet ist, in der die Information bezüg
lich des Vorhandenseins oder Fehlens des Werkstücks er
faßt wird, gerichtet wird, kann das Werkstück in Überein
stimmung mit der Information bezüglich des Vorhandenseins
oder Fehlens des Werkstücks zuverlässig mit hoher Ge
schwindigkeit an den Positionen bearbeitet werden, an
denen ein Abschneiden erwünscht ist.
In der obigen Laserbearbeitungsvorrichtung enthält
Bearbeitungslicht-Entfernungseinrichtung vorzugsweise
eine Torsignal-Erzeugungseinrichtung, die gleichzeitig
mit der Erzeugung des Bearbeitungslaserstrahls ein
Torsignal mit einer vorgegebenen Torbreite erzeugt, sowie
eine Toreinrichtung, die die Eingabe des Erfassungs
signals in die Steuereinrichtung erlaubt, wenn das Tor
signal ausgeschaltet ist, jedoch eine Eingabe des Erfas
sungssignals in die Steuereinrichtung verhindert, wenn
das Torsignal eingeschaltet ist. Mit dieser Anordnung
kann lediglich das Erfassungssignal, das sich aus dem
Erfassungslicht ergibt, entnommen und in die Steuerein
richtung eingegeben werden wobei ein impulsartiger
Bearbeitungslaserstrahl auf der Grundlage lediglich des
Erfassungslichts durch die nachfolgende Signalverarbei
tung erzeugt werden kann.
Außerdem enthält die obige Bearbeitungslicht-Beseiti
gungseinrichtung vorzugsweise eine Rechteckwellensignal-
Erzeugungseinrichtung zum Umsetzen des Erfassungssignals
von der Erfassungseinrichtung in einen Binärcode unter
Verwendung eines Wertes als Schwellenwert, der höher als
ein Pegel des Erfassungssignals ist, das sich aus dem bei
der Laserbearbeitung erzeugten Licht ergibt, und zum
Eingeben des in einen Binärcode umgesetzten Signals in
die Steuereinrichtung. Bei dieser Anordnung wird das
Erfassungssignal, das sich aus der Aussendung des künst
lichen Echos ergibt, durch die Rechteckwellensignal-
Erzeugungseinrichtung weggelassen, während nur das Recht
eckwellensignal auf der Grundlage des Erfassungslichts
aus der Rechteckwellensignal-Erzeugungseinrichtung ausge
geben und in die Steuereinrichtung eingegeben wird. Daher
kann ein impulsartiger Bearbeitungslaserstrahl auf der
Grundlage lediglich des Erfassungslichts durch die nach
folgende Signalverarbeitung erzeugt
werden.
Ferner enthält die obige Bearbeitungslicht-Entfernungs
einrichtung vorzugsweise eine Signalverarbeitungseinrich
tung, die Impulse des Erfassungssignals von der Erfas
sungseinrichtung abwechselnd empfängt und die empfangenen
Impulse in die Steuereinrichtung eingibt. Das auf dem
Erfassungslicht basierende Erfassungssignal und das aus
der Aussendung des künstlichen Echos sich ergebende
Erfassungssignal werden abwechselnd ausgegeben. Daher
es durch abwechselndes Empfangen von Impulsen des Erfas
sungssignals von der Erfassungseinrichtung und Eingeben
der empfangenen Impulse in die Steuereinrichtung möglich,
das aus der Aussendung des künstlichen Echos sich erge
bende Signal zu entfernen und einen impulsartigen Bear
beitungslaserstrahl lediglich unter Verwendung des Si
gnals auf der Grundlage des Erfassungslichts durch die
nachfolgende Signalverarbeitung zu erzeu
gen.
Bei der in der oben angegebenen
JP-A-6-142968 offenbarten Technik ist es wünschens
wert, das Vorhandensein oder Fehlen des Materials eines
zu bearbeitenden Werkstücks dadurch zu erfassen, daß
Beleuchtungslicht von einer Beleuchtungslicht-Erzeugungs
einrichtung auf das Werkstück gestrahlt wird und das
reflektierte Licht oder das durchgelassene Licht des
Beleuchtungslichts von der Werkstückoberfläche durch die
optische Erfassungseinrichtung erfaßt wird. Das Beleuch
tungslicht bestrahlt das Werkstück in einem bestimmten
Bereich, seine Helligkeit ist jedoch im bestrahlten
Bereich nicht stets gleichmäßig, sondern schwankt kon
stant und enthält ein gewisses Rauschen. Es ist daher
oftmals schwierig, das Beleuchtungslicht genau zu erfas
sen. Außerdem wird in dem oben offenbarten Stand der
Technik Licht von der vorgegebenen Position in einem Bild
des Beleuchtungslichts, das auf ein Ziel fokussiert ist,
durch einen Photosensor erfaßt, um dadurch das Vorhanden
sein oder Fehlen des Werkstückmaterials zu erfassen. Die
Verwendung eines Photosensors für die Erfassung des
Beleuchtungslichts stellt jedoch hinsichtlich der Größe
eines im Ziel gebildeten Fensters eine Grenze dar, wobei
das Fenster eine beträchtliche Größe besitzen muß. Folg
lich wird der Zustand des Werkstücks auf der Grundlage
des Lichts von dem Bereich mit einer entsprechenden
beträchtlichen Größe erfaßt, so daß der Anstieg eines
Erfassungssignals, das für die Erfassung des Vorhanden
seins oder Fehlens des Werkstückmaterials verwendet wird,
so langsam wird, daß bei der Erfassung des Vorhandenseins
oder Fehlens des Werkstückmaterials mit hoher Auflösung
eine Schwierigkeit entsteht. Weiterhin ist die Differenz
zwischen Hell- und Dunkelpegel des reflektierten Lichts,
das durch den Photosensor in Abhängigkeit vom Vorhanden
sein oder Fehlen des Werkstückmaterials in der Umgebung
der Bearbeitungsposition erfaßt wird, so klein, daß das
auf dem reflektierten Licht basierende Erfassungssignal
in Helligkeitsschwankungen des Erfassungslichts, in dem
durch die Schaltungen erzeugten elektrischen Rauschen
oder dergleichen untergeht. Folglich kann die hochgenaue
Erfassung nicht erzielt werden.
Dagegen ist die obige
Erfassungslichtquelle eine Erfassungslaserstrahl-Quelle,
die einen Erfassungslaserstrahl an eine Erfassungsposi
tion in der Nähe der Verarbeitungsposition strahlt. Da
folglich ein Laserstrahl, der auf einen sehr kleinen
Fleckdurchmesser konzentriert werden kann und einen
stabilen Ausgang besitzt, der geringen zeitabhängigen
Schwankungen unterliegt, als Erfassungslicht verwendet
wird, um das Vorhandensein oder Fehlen des Werkstücks an
der Erfassungsposition in der Nähe der Bearbeitungsposi
tion zu erfassen, wird der Anstieg (Ansprechverhalten)
des Signals bei der Erfassung des Vorhandenseins oder
Fehlens des Werkstück so beschleunigt, daß das Vorhanden
sein oder Fehlen des Werkstücks zuverlässig und genau mit
hoher Auflösung erfaßt werden kann. Da ferner das Erfas
sungslicht monochromes Licht sein kann, wird eine chroma
tische Aberration der optischen Teile beseitigt, so daß
das Erfassungslicht von der Erfassungseinrichtung selbst
mit einem einfachen Lichtabbildungssystem zuverlässig
erfaßt werden kann.
Der Laserstrahl, der als Erfassungslicht
verwandt wird, d. h. der Erfassungslaserstrahl, ist vom
Bearbeitungslaserstrahl, der für die Laserbearbeitung
verwandt wird, verschieden. Falls der Erfassungs
laserstrahl z. B. von einem Halbleiterlaser erzeugt wird,
kann die Lebensdauer der Erfassungslichtquelle verlängert
werden.
In diesem Fall enthält die obige Bearbeitungslicht-Besei
tigungseinrichtung vorzugsweise ein optisches Filter, das
Licht mit genau oder angenähert derselben Wellenlänge wie
der Erfassungslaserstrahl durchläßt. Mit dieser Anordnung
kann der zu empfangende Erfassungslaserstrahl wahlweise
durch das optische Filter empfangen werden, während
anderes Licht ausgeblendet wird, wodurch die Erfassungs
genauigkeit weiter verbessert werden kann.
Vorzugsweise enthält die obige Laserbearbeitungsvorrich
tung ferner eine Erfassungsposition-Verschiebungseinrich
tung für die Änderung der relativen Stelle der Erfas
sungsposition des Erfassungslaserstrahls bezüglich der
Bestrahlungsposition des Bearbeitungslaserstrahls auf dem
Werkstück. Bei dieser Anordnung kann der relative Ort der
Erfassungsposition des Erfassungslaserstrahls bezüglich
der Bestrahlungsposition des Bearbeitungslaserstrahls
optional auf dem Werkstück geändert werden, indem die
Erfassungsposition-Verschiebungseinrichtung verwendet
wird. Daher kann die Erfassungsposition des Erfassungs
laserstrahls optional in Abhängigkeit von der Größe und
von der Konfiguration des Werkstücks ohne irgendwelche
schwierigen Operationen geändert werden, weshalb es
möglich ist, die optimale Erfassungsposition festzulegen.
Als Erfassungsposition-Verschiebungseinrichtung wird
vorzugsweise ein reflektierender Spiegel verwendet, der
um jede von zwei zueinander senkrechten Achsen in einer
reflektierenden Oberfläche neigbar ist und ermöglicht,
Licht von der Erfassungsposition in die Erfassungsein
richtung einzugeben. Mit dieser Anordnung kann der Ein
fallswinkel des Erfassungslaserstrahls auf die Erfas
sungsposition verändert werden, weshalb die relative
Stelle der Erfassungsposition des Erfassungslaserstrahls
bezüglich der Bestrahlungsposition des Bearbeitungslaser
strahls optional geändert werden kann. In diesem Fall
erfolgt die Änderung des Einfallswinkels des Erfassungs
laserstrahls auf die Erfassungsposition bei der Einstel
lung des reflektierenden Spiegels durch zweiachsige
Steuerung.
Außerdem wird für die obige Erfassungsposition-Verschie
bungseinrichtung die Verwendung einer drehbaren Keilrücken-
Platteneinrichtung bevorzugt, die zwischen der Erfas
sungslaserstrahl-Quelle und dem Werkstück angeordnet ist
und eine bezüglich einer ursprünglichen optischen Achse
des Erfassungslaserstrahls geneigte Oberfläche besitzt
und um die ursprüngliche optische Achse drehbar ist. In
diesem Fall pflanzt sich der Erfassungslaserstrahl, der
durch die drehbare Keilrücken-Platteneinrichtung gelaufen
ist, mit einer Neigung um einen bestimmten Winkel in
bezug auf die ursprüngliche optische Achse fort. Dieser
bestimmte Winkel hängt von dem Neigungswinkel der Ober
fläche der drehbaren Keilrücken-Platteneinrichtung bezüg
lich der ursprünglichen optischen Achse ab. Dann kann
durch Drehen der drehbaren Keilrücken-Platteneinrichtung
um die ursprüngliche optische Achse die Erfassungsposi
tion auf dem Werkstück des Erfassungslaserstrahls um
einen gewünschten Winkel auf dem Umfang eines Kreises mit
einem bestimmten Radius in der Nähe der Bearbeitungsposi
tion umlaufen. Die relative Stelle der Erfassungsposition
des Erfassungslaserstrahls bezüglich der Bestrahlungspo
sition des Bearbeitungslaserstrahls kann auf diese Weise
geändert werden. In diesem Fall erfolgt die Änderung des
Einfallswinkels des Erfassungslaserstrahls zur Erfas
sungsposition bei der Einstellung der drehbaren Keilrücken-
Platteneinrichtung durch einachsige Steuerung (in
Umfangsrichtung des obigen kreisförmigen Weges).
Ferner wird für die obige Erfassungsposition-Verschie
bungseinrichtung vorzugsweise eine Bildrotations-Pris
maeinrichtung verwendet, die zwischen der Erfassungs
laserstrahl-Quelle und dem Werkstück angeordnet ist und
deren Neigungswinkel in bezug auf die ursprüngliche
optische Achse des Erfassungslaserstrahls veränderlich
ist und die um die ursprüngliche optische Achse drehbar
ist. Bei dieser Anordnung pflanzt sich der Erfassungs
laserstrahl, der durch die Bildrotations-Prismaeinrich
tung gelaufen ist, mit einer Neigung um einen bestimmten
Winkel in bezug auf die ursprüngliche optische Achse
fort. Dieser bestimmte Winkel hängt vom Neigungswinkel
der Oberfläche des Bildrotations-Prismas in bezug auf die
optische Achse ab. Dann kann durch Festlegen des Nei
gungswinkels der Bildrotations-Prismaeinrichtung und
durch anschließendes Drehen der Bildrotations-Prismaein
richtung um die ursprüngliche optische Achse unter Beibe
haltung des festgelegten Wertes für den Neigungswinkel
des Bildrotations-Prismas die Erfassungsposition auf dem
Werkstück des Erfassungslaserstrahls um jeden beliebigen
Winkel auf dem Umfang eines Kreises mit einem bestimmten
Radius in der Nähe der Bearbeitungsposition umlaufen.
Weiterhin wird durch Verändern des Neigungswinkels der
Bildrotations-Prismaeinrichtung ein Neigungswinkel des
Weges des Erfassungslaserstrahls, der durch die Bildrota
tions-Prismaeinrichtung gelaufen ist, geändert, so daß
der Durchmesser des Kreises, auf dem sich die Erfassungs
position des Erfassungslaserstrahls auf dem Werkstück
bewegt, in Abhängigkeit von der Konfiguration des Werk
stücks verändert werden kann. Im Ergebnis kann der rela
tive Ort der Erfassungsposition des Erfassungslaser
strahls in bezug auf die Bestrahlungsposition des Verar
beitungslaserstrahls auf dem Werkstück geändert werden.
In diesem Fall erfolgt die Änderung des Einfallswinkels
des Erfassungslaserstrahls auf die Erfassungsposition bei
der Einstellung der Bildrotations-Prismaeinrichtung durch
einachsige Steuerung (in Umfangsrichtung des obigen
kreisförmigen Weges), die unter der Voraussetzung ausge
führt wird, daß die andere Achse (die der radialen Rich
tung des obigen kreisförmigen Weges entspricht) festge
halten wird.
In der obigen Laserbearbeitungsvorrichtung enthält das
Bearbeitungs-Lichtabbildungssystem vorzugsweise eine Kon
densorlinse zum Konzentrieren des Bearbeitungslaser
strahls auf die Bearbeitungsposition, wobei die Konden
sorlinse das Erfassungslicht sowohl durchläßt als auch
auf das Werkstück leitet. Somit verdoppelt die Kondensor
linse zum Konzentrieren des Bearbeitungslaserstrahls die
Kondensorlinse zum Einleiten des Erfassungslichts. Im
Ergebnis werden die Anordnungen der Vorrichtung verein
facht, außerdem wird die Einstellung des Lichtabbildungs
systems, das die Kondensorlinse enthält, vereinfacht.
Weiterhin ermöglicht die obige Laserbearbeitungsvorrich
tung die Ausführung eines
Laserbearbeitungsverfahrens, das die folgenden Schritte
enthält: Bewegen eines Werkstücks und Bestimmen einer
Bearbeitungsposition des Werkstücks, Richten eines im
pulsartigen Bearbeitungslaserstrahls von einem Laser
oszillator auf die Bearbeitungsposition und Bearbeiten
des Werkstücks, wobei das Erfassungslicht für die Erfas
sung des Vorhandenseins oder Fehlens des Werkstücks auf
die Bearbeitungsposition gerichtet wird und wobei Licht,
das bei der Laserbearbeitung erzeugt wird, aus dem Licht
von der Bearbeitungsposition entfernt wird und nur re
flektiertes Licht oder durchgelassenes Licht des Erfas
sungslichts von der Bearbeitungsposition aus dem Licht
von der Bearbeitungsposition entnommen wird und der
Bearbeitungslaserstrahl auf die vorgegebene Bearbeitungs
position des Werkstücks mit einem Zeitverlauf gerichtet
wird, der auf einem Erfassungssignal basiert, das sich
aus dem reflektierten Licht oder dem durchgelassenen
Licht des Erfassungslichts von der Bearbeitungsposition
ergibt.
In dem obigen Laserbearbeitungsverfahren wird vorzugs
weise ein Erfassungslaserstrahl als Erfassungslicht ver
wendet, wobei der Erfassungslaserstrahl an eine Erfas
sungsposition in der Nähe der Bearbeitungsposition ge
richtet wird.
Ferner ermöglicht die obige Laserbearbeitungsvorrichtung
die Ausführung eines Hemmsteg-
Bearbeitungsverfahrens der vorliegenden Erfindung, um
Hemmstege eines IC-Gehäuses der Bauart, bei der ein
Halbleiterchip auf einem Verdrahtungsrahmen angebracht
ist und die Baueinheit durch Harzguß versiegelt wird,
abzuschneiden.
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild zur Erläuterung einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei
das Diagramm die Anordnungen einer Laserbearbeitungsvor
richtung zeigt.
Fig. 2 ist eine schematische Ansicht von Anordnungen
eines Arbeitskopfes und eines Erfassungs-Lichtabbildungs
systems in Fig. 1.
Fig. 3 ist ein Blockschaltbild, das Anordnungen einer
Triggereinheit in Fig. 1 zeigt.
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild, das Anordnungen einer
Lasersteuereinrichtung und von Peripherieschaltungen
hiervon in Fig. 1 zeigt.
Fig. 5 ist ein Zeitablaufdiagramm, das die Beziehung
zwischen dem Hemmsteg eines Verdrahtungsrahmens und eines
Erfassungssignals von einem Photosensor zeigt.
Fig. 6 ist eine Ansicht, die die Wege zeigt, entlang
denen ein Laserstrahl bewegt wird, um die Hemmstege an
vier Seiten eines IC-Gehäuses des QFP-Typs abzuschneiden
und zu entfernen.
Fig. 7 ist ein Zeitablaufdiagramm zwischen der Ausgabe
des Erfassungssignals vom Photosensor bis zur Oszillation
eines Bearbeitungslaserstrahls.
Fig. 8 ist ein Blockschaltbild zur Erläuterung einer
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in
der der Pegel des Erfassungssignals (die Intensität des
Lichts), das beim Aussenden des künstlichen Echos erzeugt
wird, niedriger als der Pegel des Erfassungssignals ist,
das auf dem reflektierten Licht des Erfassungslichts
basiert.
Fig. 9 ist ein Blockschaltbild zur Erläuterung einer
dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei
das Diagramm Anordnungen einer Triggereinheit in der
Laserbearbeitungsvorrichtung zeigt.
Fig. 10 ist ein Blockschaltbild zur Erläuterung einer
vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in
der ein Bandpaßfilter mit einem vorgegebenen Durchlaßband
in das Erfassungs-Lichtabbildungssystem eingesetzt ist.
Fig. 11 ist ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung der
aus dem Einsetzen des Bandpaßfilters sich ergebenden
Wirkung auf den Betrieb.
Fig. 12 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer fünften
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die schema
tisch Anordnungen eines Arbeitskopfes und eines Erfas
sungs-Lichtabbildungssystems zeigt.
Fig. 13 ist eine Ansicht, die schematisch die Beziehung
zwischen dem Neigungswinkel eines Halbspiegels in Fig. 12
und der Erfassungsposition eines Erfassungslaserstrahls
zeigt.
Fig. 14 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer sechsten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eine
drehbare Keilrücken-Platteneinrichtung zeigt, die als
Erfassungsposition-Verschiebungseinrichtung installiert
ist.
Fig. 15A ist eine Ansicht zur Erläuterung einer siebten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die ein
Bildrotations-Prisma zeigt, das als Erfassungsposition-
Verschiebungseinrichtung verwendet wird, und
Fig. 15B ist eine Ansicht, die optische Wege des Erfas
sungslaserstrahls zeigt, der sich durch das Bildrotati
ons-Prisma in Fig. 15A bewegt.
Nun werden mit Bezug auf die Zeichnungen Ausführungsfor
men einer Laserbearbeitungsvorrichtung, eines Laserbear
beitungsverfahrens und eines Hemmsteg-Bearbeitungsverfah
rens der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Mit Bezug auf die Fig. 1 bis 7 wird eine erste Ausfüh
rungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es wird
darauf hingewiesen, daß im folgenden eine Beschreibung
hauptsächlich des Prozesses des Entfernens von Hemmstegen
eines IC-Gehäuses mit in gleichen Intervallen voneinander
beabstandeten Pins gegeben wird.
Wie in Fig. 1 gezeigt, enthält eine Laserbearbeitungsvor
richtung dieser Ausführungsform einen Laseroszillator 10,
der einen Laserkopf 11 und eine Laser-Leistungsversorgung
13 enthält, einen Arbeitskopf 12, einen XY-Tisch 21 als
Trägereinrichtung, auf der ein zu bearbeitender Gegen
stand 1 (im folgenden als Werkstück bezeichnet) ange
bracht wird und der in einer horizontalen Ebene (XY-
Ebene) beweglich ist, einen Z-Tisch 22 für die Bewegung
des Laserkopfs 11 und des Arbeitskopfs 12 in vertikaler
Richtung (in Z-Achsenrichtung) sowie eine Steuereinheit
25, die eine Hauptsteuereinrichtung 23 und eine Trigger
einheit 24 enthält. Die Hauptsteuereinrichtung 23 steuert
automatisch den Betrieb des XY-Tisches 21, um ihn in der
horizontalen Ebene zu bewegen, den Betrieb des Z-Tisches
22, um ihn in der vertikalen Richtung zu bewegen, und den
Betrieb des Laseroszillators 10, damit dieser oszilliert.
Die Laser-Leistungsversorgung 13 enthält eine stabili
sierte Leistungsversorgung 130, einen Kondensator 131,
einen Schalter 132, eine Wechselspannungs-Leistungsver
sorgung 133 und eine Laser-Steuereinrichtung 26. In der
Laser-Leistungsversorgung 13 wird ein von der Wechsel
spannungs-Leistungsversorgung 133 gelieferter Wechsel
strom zunächst zur stabilisierten Leistungsversorgung 130
geliefert, wo der Wechselstrom entsprechend einem von der
Laser-Steuereinrichtung 26 vorgegebenen Spannungswert in
einen Gleichstrom umgewandelt wird. Der Gleichstrom wird
anschließend zum Kondensator 131 geliefert. Die entspre
chend dem vorgegebenen Spannungswert zum Kondensator 131
gelieferten elektrischen Ladungen werden zu einer Anre
gungslampe 110 geschickt, die im Laserkopf 11 angeordnet
ist, wenn der Schalter 132 als Antwort auf ein Triggersi
gnal TP2 (wird später beschrieben) von der Laser-Steuer
einrichtung 26 geöffnet und geschlossen wird. Diese
Zufuhr der elektrischen Ladungen in Impulsform bewirkt,
daß die Anregungslampe 110 Licht aussendet, durch das ein
(nicht gezeigtes) Lasermedium angeregt wird, um einen
impulsartigen Bearbeitungslaserstrahl abzustrahlen.
Außerdem enthält der in Fig. 1 gezeigte Laserkopf 11 eine
Strahlverschlußblende 111. Die Strahlverschlußblende 111
wird geöffnet und geschlossen, um den vom Laseroszillator
10 ausgesandten impulsartigen Bearbeitungslaserstrahl
ein- und auszuschalten, um dadurch die Bestrahlung des
Werkstücks 1 mit dem impulsartigen Bearbeitungslaser
strahl zu steuern. Genauer, wenn das Werkstück 1 bearbei
tet werden soll, wird die Strahlverschlußblende 111
geöffnet, während dann, wenn das Werkstück 1 nicht bear
beitet werden soll, die Strahlverschlußblende 111 ge
schlossen ist. Die Zeit, während der die Strahlverschluß
blende geöffnet bzw. geschlossen wird, liegt in der
Größenordnung von 100 bis 300 ms. Die Ein/Aus-Steuerung
der Strahlverschlußblende 111 erfolgt in der dargestell
ten Ausführungsform durch die Laser-Steuereinrichtung 26,
sie kann jedoch über die Laser-Steuereinrichtung 26 von
der Haupt-Steuereinrichtung 23 ausgeführt werden.
In dem Arbeitskopf 12, der in Fig. 2 gezeigt ist, sind
ein Ablenkspiegel 120, dessen Charakteristik eine hohe
Reflektivität für die Wellenlänge des Bearbeitungslaser
strahls aufweist, sowie eine Kondensorlinse 121 wie in
der herkömmlichen Laserbearbeitungsvorrichtung angeord
net. Zusätzlich zu den obigen Anordnungen enthält diese
Ausführungsform ein Erfassungs-Lichtabbildungssystem 127,
das eine Erfassungslichtquelle 122 für die Erzeugung
eines Laserstrahls als Erfassungslicht, eine Kollimator
linse 123, einen Halbspiegel 124, eine Fokussierungslinse
125 sowie einen Photosensor 126 enthält. Die Erfassungs
lichtquelle 122 ist aus einer Laserstrahlquelle wie etwa
einer Laserdiode (Halbleiterlaser) gebildet. Das Erfas
sungs-Lichtabbildungssystem 127 ist grundlegend zu Anord
nungen des Lichtabbildungssystems einer Lichtaufnahmeein
heit zum Lesen eines Plattensignals in einem CD-Spieler
analog. Der Laserstrahl für die Verwendung als Erfassungs
licht ist von dem Laserstrahl für die Verwendung in der
Laserbearbeitung verschieden. Übrigens hat die Kon
densorlinse 121 in dem Erfassungs-Lichtabbildungssystem
127 eine doppelte Funktion.
Ferner enthält die Triggereinheit 24, die in Fig. 3
gezeigt ist, einen Komparator 241, einen Triggersignal
generator 242, eine Torschaltung 245, eine Verzögerungs
schaltung 243 und einen Torsignalgenerator 244. Von
diesen Komponenten dient der Torsignalgenerator 244 als
Torsignal-Erzeugungseinrichtung, während die Torschaltung
245 als Toreinrichtung dient, wobei diese zwei Einrich
tungen durch Zusammenwirkung eine Bearbeitungslicht-
Entfernungseinrichtung bilden. In der Triggereinheit 24
wird ein Erfassungssignal vom Photosensor 126 zum Kompa
rator 241 für die Binärcodierung mit einem bestimmten
Schwellenwert VTH als Bezugswert geliefert, um ein Recht
eckwellensignal TP zu erzeugen. Der Triggersignalgenera
tor 242 gibt synchron mit der Abstiegsflanke des Recht
eckwellensignals TP Triggersignale TPS, TPN (später
beschrieben) aus, wobei die Triggersignale TPS, TPN in
die Torschaltung 245 eingegeben werden. Andererseits
empfängt der Torsignalgenerator 244 ein Triggersignal TP2
(später beschrieben) von der Triggerschaltung 262 in der
Laser- Steuereinrichtung 26 und gibt ein Torsignal GP
(das einen Wert 1 annimmt, wenn es eingeschaltet ist, und
einen Wert 0 annimmt, wenn es ausgeschaltet ist) mit
einer vorgegebenen Torbreite WG an die Torschaltung 245
synchron mit der Anstiegsflanke des Triggersignals TP2
aus. Wenn das Torsignal GP vom Torsignalgenerator 244
ausgeschaltet wird (= Null), gibt die Torschaltung 245
das Triggersignal TPG synchron der Anstiegsflanke des vom
Triggersignalgenerator 242 eingegebenen Triggersignals
aus. Wenn das Torsignal GP eingeschaltet wird, (= Eins)
gibt die Torschaltung 245 selbst dann kein Signal aus,
wenn das Triggersignal vom Triggersignalgenerator 242 in
sie eingegeben wird. Dann wird das Triggersignal TPG in
die Verzögerungsschaltung 243 eingegeben, wo ihm eine
Verzögerungszeit TD verliehen wird, die von der Haupt-
Steuereinrichtung 23 befohlen wird, wobei das Verzöge
rungssignal als TP1 zur Laser-Steuereinrichtung 26 ausge
geben wird.
Wie in Fig. 4 gezeigt, enthält die Laser-Steuereinrich
tung 26 eine Eingabe/Ausgabe-Einheit 260, eine Zen
traleinheit 261 und eine Triggerschaltung 262. Synchron
mit der Anstiegsflanke des Triggersignals TP1 von der
Triggereinheit 24 erzeugt die Triggerschaltung 262 das
Triggersignal TP2 mit einer von der Haupt- Steuereinrich
tung 23 in der Zentraleinheit 261 befohlenen Impuls
breite, wobei das Triggersignal TP2 in den Schalter 132
eingegeben wird. Ferner wird der Spannungswert der an den
Kondensator 131 gelieferten elektrischen Ladungen über
die Eingabe/Ausgabe-Einheit 260 in die Zentraleinheit 261
eingegeben, von der der Spannungswert für die stabili
sierte Leistungsversorgung 130 gesteuert wird. Danach
wird der Bearbeitungslaserstrahl in Übereinstimmung mit
dem oben erläuterten Prozeß zu Oszillationen angeregt.
Andererseits wird das Triggersignal TP2 von der Trigger
schaltung 262 auch in den Torsignalgenerator 244 in der
Triggereinheit 24 (siehe Fig. 3) eingegeben.
Nun werden wiederum mit Bezug auf Fig. 2 die Funktionen
des Arbeitskopfes 12 und des Erfassungs-Lichtabbildungs
systems 127 beschrieben. Die Ausbreitungsrichtung eines
vom Laserkopf 11 zu Oszillationen angeregten Bearbei
tungslaserstrahls 100 wird durch den Ablenkspiegel 120
geändert, anschließend wird der Bearbeitungslaserstrahl
100 durch die Kondensorlinse 121 konzentriert und auf das
Werkstück 1 gestrahlt. Außerdem wird das von der Erfas
sungslichtquelle 122 ausgesendete Erfassungslicht 200
durch die Kollimatorlinse 123 in paralleles Licht umge
wandelt. Das parallele Licht wird vom Halbspiegel 124
reflektiert, verläuft durch den Ablenkspiegel 120 und
wird dann durch die Kondensorlinse 121 in einen kleinen
Fleck auf dem Werkstück 1 fokussiert. In diesem Zusammen
hang wird durch Einstellen des Neigungswinkels des Halb
spiegels 124 in dem Erfassungs-Lichtabbildungssystem 127
der kleine Fleck an einer Position fokussiert, die von
der Konzentrationsposition des Bearbeitungslaserstrahls
100, der durch den Laserkopf 11 zu Oszillationen angeregt
wird, um eine Strecke δd beabstandet ist. Anschließend
verläuft das von der Oberfläche des Werkstücks 1 reflek
tierte Erfassungslicht 200 durch die Kondensorlinse 121,
den Ablenkspiegel 120 und den Halbspiegel 124 und wird
anschließend durch die Fokussierungslinse 125 auf den
Photosensor 126 fokussiert, so daß Information über die
Oberfläche des Werkstücks 1 als elektrisches Signal
erfaßt wird. Da in dieser Ausführungsform eine Laser
strahlquelle als Erfassungslichtquelle 122 verwendet
wird, kann ein als Erfassungslicht dienender Laserstrahl
durch die Kollimatorlinse 123 und die Kondensorlinse 121
auf einen sehr kleinen Fleck konzentriert werden. Im
Ergebnis wird bei der Erfassung von Information (das
Vorhandensein oder Fehlen des zu bearbeitenden Materials)
über die Oberfläche des Werkstücks 1 der Anstieg (Ant
wort) des Erfassungssignals beschleunigt, außerdem kann
das reflektierte Licht mit höherer Auflösung erfaßt
werden.
In den obigen Anordnungen sind die Kondensorlinse 121 und
die Fokussierungslinse 125 miteinander kombiniert, so daß
ein Bild des Flecks des Erfassungslichts 200 auf der
Oberfläche des Werkstücks 1 an der Position des Photosen
sors 126 fokussiert wird. Außerdem wird, wie in Fig. 5
gezeigt ist, die Strecke δd (siehe Fig. 2) zwischen dem
Fleck und der Konzentrationsposition des Bearbeitungs
laserstrahls 100 vom Laserkopf 11 in der Weise bestimmt,
daß der Fleck des Erfassungslichts 200 auf einen Ab
schnitt des Werkstücks auftrifft, der sich etwas außer
halb eines Hemmstegs 2 befindet. Wenn nun angenommen
wird, daß der Hemmsteg 2 eine Breite WDB besitzt, ist die
Beziehung δd < WDB/2 zu erfüllen, damit der Bearbeitungs
laserstrahl 100 angenähert in die Mitte des Hemmstegs 2
gestrahlt wird. Wenn die obige Beziehung erfüllt ist,
kann der Photosensor 126 das Vorhandensein oder Fehlen
eines Pins erfassen, d. h. er kann einen Abschnitt 4, in
dem der Pin vorhanden ist, (im folgenden auch als
Stiftabschnitt bezeichnet) und einen Schlitzabschnitt 3
getrennt erkennen, wobei der Bearbeitungslaserstrahl 100
für die Verwendung in der Laserbearbeitung angenähert in
die Mitte des Hemmstegs 2 gestrahlt werden kann. Folglich
kann der zu entfernende Hemmsteg 2 auf der Grundlage des
Erfassungssignals vom Photosensor 126 abgeschnitten
werden, wie später beschrieben wird.
Die Funktionsweise der so beschaffenen Laserbearbeitungs
vorrichtung wird beschrieben. Es wird hier angenommen,
daß, wie in Fig. 6 gezeigt ist, Hemmstege 2 an vier
Seiten eines IC-Gehäuses des QFP-Typs nacheinander,
beispielsweise den in Fig. 6 angegebenen Wegen 5a bis 5d
folgend, abgeschnitten und entfernt werden. Es wird
darauf hingewiesen, daß eine X-Achse und eine Y-Achse wie
in Fig. 6 gezeigt definiert sind.
Wenn das Werkstück 1 durch den XY-Tisch 21 zunächst mit
konstanter Geschwindigkeit in positiver Richtung der X-
Achse bewegt wird, wird das auf einen kleinen Fleck
konzentrierte Erfassungslicht 200 relativ zum Werkstück 1
längs des Wegs 5a in Fig. 6 bewegt. Während dieser Bewe
gung ändern sich jene vom Erfassungssensor 126 erfaßten
Teile des Erfassungssignals, die dem Erfassungslicht 200
von der Erfassungslichtquelle 122 zugeschrieben werden
können, zu einem hohen Ausgang, der jedem der Stiftab
schnitte 4 entspricht, und zu einem niedrigen Ausgang,
der jedem der Schlitzabschnitte 3 entspricht. Falls
hierbei die Stiftabschnitte 4 und die Schlitzabschnitte 3
des Werkstücks 1 mit der gleichen Schrittweite aufgereiht
sind, nimmt das Erfassungssignal, das sich aus dem Photo
sensor 126 ergibt, wenn der XY-Tisch mit konstanter Ge
schwindigkeit bewegt wird, eine Welle mit konstanter
Periode an. Falls die Stiftabschnitte 4 und die Schlitz
abschnitte 3 des Werkstücks 1 nicht mit der gleichen
Schrittweite aufgereiht sind, wird das Erfassungssignal
vom Photosensor 126 so erzeugt, daß die Welle sich zeit
lich im Verhältnis zur Änderung der Schrittweite ändert.
Ferner wird durch Bewegen des Werkstücks 1 in positiver
Richtung der Y-Achse, in negativer Richtung der X-Achse
und in negativer Richtung der Y-Achse der kleine Fleck
des Erfassungslichts 200 längs der Wege 5b, 5c bzw. 5d
relativ bewegt, wobei Erfassungssignale mit ähnlicher
Wellenform wie oben erwähnt erzeugt werden.
In dieser Ausführungsform werden, wie später beschrieben
wird, die Hemmstege 2 durch Richten des Bearbeitungs
laserstrahls 100 auf entsprechende Mittelabschnitte der
Hemmstege 2 entfernt. Wenn jedoch ein Werkstück durch
Richten eines Laserstrahls auf dieses Werkstück bearbei
tet wird, tritt eine Lichtemission auf, die künstliches
Echo genannt wird und Plasma- und Oxidationsreaktionen
von jeder der Bearbeitungspositionen zugeschrieben werden
kann. Daher besitzt das vom Photosensor 126 erfaßte
Erfassungssignal wie in Fig. 5 gezeigt eine Form, in der
die aus dem künstlichen Echo sich ergebende Welle mit der
Welle überlagert ist, die sich aus dem reflektierten
Licht des Erfassungslichts ergibt, die der abwechselnden
Reihenanordnung von Stiftabschnitten 4 und Schlitzab
schnitten 3 entspricht. Es wird darauf hingewiesen, daß
das bei der Emission des künstlichen Echos erzeugte
Erfassungssignal aufgrund der Tatsache, daß die Emissi
onszeit des künstlichen Echos sehr kurz ist und im we
sentlichen die gleiche wie die Bestrahlungszeit des
Laserstrahls ist, in Fig. 5 durch eine durchgezogene
Linie dargestellt ist.
Dann wird das Erfassungssignal vom Photosensor 126, in
dem die aus dem künstlichen Echo sich ergebende Welle mit
der Welle überlagert ist, die sich aus dem reflektierten
Licht des Erfassungslichts ergibt, in die Triggereinheit
24 eingegeben, wo das Eingangssignal durch den in dem
Zeitablaufdiagramm von Fig. 7 gezeigten Prozeß in einen
Binärcode umgesetzt wird. In Fig. 7 sind die Stiftab
schnitte 4 und die Schlitzabschnitte 3 ebenfalls so
dargestellt, daß sie in Richtung der Zeitbasis abwech
selnd liegen, wobei angenommen wird, daß das Werkstück 1
mit konstanter Geschwindigkeit bewegt wird. Alternativ
kann das Erfassungssignal vom Photosensor 126 durch einen
Verstärker verstärkt werden, bevor es in die Triggerein
heit 24 eingegeben wird. Das vom Photosensor 126 in den
Komparator 241 der Triggereinheit 24 eingegebene Erfas
sungssignal wird mit einem bestimmten Schwellenwert VTH,
der in Fig. 7 als unterbrochene Linie gezeigt ist und als
Bezugswert dient, in einen Binärcode umgesetzt, um das
Rechteckwellensignal TP zu erzeugen, das anschließend in
den Triggersignalgenerator 242 eingegeben wird. Falls in
diesem Zeitpunkt der Pegel des Erfassungssignals (die
Intensität des Lichts), das bei der Emission des künstli
chen Echos erzeugt wird, kleiner als VTH ist, entsteht
kein Problem. Wenn jedoch der Pegel des Erfassungs
signals, das bei der Emission des künstlichen Echos
erzeugt wird, höher als VTH ist, wie in Fig. 5 gezeigt
ist, gibt der Komparator 241 ebenfalls als Antwort auf
die Emission des künstlichen Echos das Rechteckwellensi
gnal TP aus. Der Triggersignalgenerator 242 gibt dann die
Triggersignale TPS, TPN synchron mit der Abstiegsflanke
des Rechteckwellensignals TP aus. Hier ergibt sich das
Triggersignal TPs aus dem reflektierten Licht des Erfas
sungslichts, während sich das Triggersignal TPN aus der
Emission des künstlichen Echos ergibt. In dieser Ausfüh
rungsform enthält die Triggereinheit 24 die Torschaltung
245 und den Torsignalgenerator 244, um das aus der Emis
sion des künstlichen Echos sich ergebende Signal (d. h.
das Triggersingal TPN) zu entfernen.
Die Triggersignale TPS, TPN werden in die Torschaltung
245 eingegeben. Wie oben erläutert, gibt die Torschaltung
245 dann, wenn das Torsignal GP vom Torsignalgenerator
244 ausgeschaltet ist (= Null), das Triggersignal TPG
synchron mit der Anstiegsflanke des Triggersignals aus,
das von dem Triggersignalgenerator 242 eingegeben wird.
Wenn das Torsignal GP eingeschaltet ist (= Eins), gibt
die Torschaltung 245 selbst dann kein Signal aus, wenn
das Triggersignal vom Triggersignalgenerator 242 in sie
eingegeben wird. Dann wird das Triggersignal TPG in die
Verzögerungsschaltung 243 eingegeben, wo ihm eine Verzö
gerungszeit TD verliehen wird, die von der Haupt-Steuer
einrichtung 23 gesteuert wird, wobei das verzögerte
Signal als das Triggersignal TP1 zur Laser-Steuereinrich
tung 26 ausgegeben wird.
Anschließend wird in der Laser-Steuereinrichtung 26 das
Triggersignal TP1 in die Triggerschaltung 262 eingegeben,
die ihrerseits das Triggersignal TP2 synchron mit der
Anstiegsflanke des Triggersignals TP1 ausgibt. Die Im
pulsbreite des Triggersignals TP2 wird wie oben erläutert
von der Haupt-Steuereinrichtung 23 über die Zentralein
heit 261 gesteuert. Das Triggersignal wird dann in den
Schalter 132 eingegeben, um ihn synchron mit der An
stiegsflanke des Triggersignals TP2 einzuschalten, wo
raufhin die elektrischen Ladungen vom Kondensator 131 zur
Anregungslampe 110 geliefert werden. Danach wird der
Schalter 132 synchron mit der Abstiegsflanke des Trigger
signals TP2 ausgeschaltet, um die Lieferung von elektri
schen Ladungen an die Anregungslampe 110 anzuhalten. Auf
diese Weise wird der impulsartige Bearbeitungslaserstrahl
synchron mit dem Triggersignal TP2 zu Oszillationen
angeregt. Es wird darauf hingewiesen, daß das Trigger
signal TP2 und der Bearbeitungslaserstrahl wie in Fig. 7
gezeigt tatsächlich die Form einer Impulswelle einer
bestimmten Breite besitzen, sie sind jedoch in der Zeich
nung jeweils durch eine durchgezogene Linie dargestellt,
weil die Impulsbreite viel kleiner als diejenige der
anderen Signale ist.
Ferner wird das Triggersignal TP2 auch in den Torsignal
generator 244 eingegeben, (rückgekoppelt), der seiner
seits das Torsignal GP (mit einer vorgegebenen Torbreite
WG) in die Torschaltung 245 synchron mit der Anstiegs
flanke des Triggersignals TP2 eingibt. Mit anderen Wor
ten, das Torsignal GP wird gleichzeitig mit der Erzeugung
des Triggersignals TP2 für die Oszillation des Laser
strahls ausgegeben. Durch Erzeugen des Torsignals GP
unter der obigen Voraussetzung und durch Setzen der
Torbreite WG auf eine geeignete Länge ist es möglich, das
Torsignal GP auszuschalten (= Null), wenn das Trigger
signal TPS vom Triggersignalgenerator 242 ausgegeben
wird, jedoch das Torsignal GP einzuschalten (= Eins),
wenn das Triggersignal TPN, das sich aus der Emission des
künstlichen Echos ergibt, vom Triggersignalgenerator 242
ausgegeben wird. Im Ergebnis wird das Triggersignal TPN
in der Torschaltung 245 nicht berücksichtigt, ferner wird
das Triggersignal TPG synchron mit der Anstiegsflanke
lediglich des Triggersignals TPS von der Torschaltung 245
ausgegeben. Genauer ist für die Torschaltung 245 nur
erforderlich, den Prozeß des Invertierens des Trigger
signals GP auszuführen und eine logische UND-Verknüpfung
zwischen dem invertierten Signal und dem Triggersignal
vom Triggersignalgenerator 242 zu bilden. Außerdem muß
die Torbreite WG des Torsignals z. B. die Beziehung
WG <Δt + WP erfüllen, wenn angenommen wird, daß die
gesamte Verzögerungszeit aus einer Verzögerung in der
Triggerschaltung 262, einer Verzögerung im Schalter 132
und einer Verzögerung bis zur Laseroszillation durch Δt
gegeben ist und die Impulsbreite des Triggersignals TPS
oder TPN vom Triggersignalgenerator 242 WP ist.
Wenn die Torschaltung 245 und der Torsignalgenerator 244
nicht in der Triggereinheit 24 enthalten wären, würde
nicht nur das Triggersignal TP1, das vom Triggersignal
generator 242 ausgegeben wird, sondern auch das Trigger
signal TPN, das sich aus der Emission des künstlichen
Echos ergibt, auf gleiche Weise verarbeitet werden,
wodurch ein impulsartiger Laserstrahl auf der Grundlage
sowohl des Triggersignals TPS als auch des Triggersignals
TPN zu Oszillationen angeregt würde. In diesem Fall würde
der Laserstrahl nicht nur auf den Mittelabschnitt des
betreffenden Hemmstegs 2, sondern auch unnötigerweise an
eine Position, die vom Hemmsteg verschieden ist, gerich
tet. Folglich würde die gewünschte Laserbearbeitung nicht
verwirklicht.
Dagegen wird in dieser Ausführungsform das Triggersignal
TP2 für die Oszillation eines Laserstrahls zum Torsignal
generator 244 rückgekoppelt, um das Torsignal GP zu
erzeugen, wobei das Triggersignal TPN, das sich aus der
Emission des künstlichen Echos ergibt und das vom Trig
gersignalgenerator 242 erzeugt wird, in der Torschaltung
unter Verwendung des Torsignals GP entfernt wird. Daher
wird nur das aus dem Erfassungslicht sich ergebende
Triggersignal TPS entnommen und der anschließenden Si
gnalverarbeitung unterworfen, so daß nur ein impulsarti
ger Laserstrahl auf der Grundlage des Triggersignals TPS
zu Oszillationen angeregt wird. Daher wird der Bearbei
tungslaserstrahl zuverlässig an jede gewünschte Bearbei
tungsposition gerichtet, um das Werkstück 1 auf der
Grundlage von Information über die Oberfläche des Werk
stücks 1 zu bearbeiten, wobei verhindert wird, daß er
unnötig an falsche Positionen, die von den im voraus
festgelegten Bearbeitungspositionen verschieden sind,
gerichtet wird.
Alternativ kann in Fig. 3 die Torschaltung 245 zwischen
dem Komparator 241 und dem Triggersignalgenerator 242
angeordnet sein. In diesem Fall wird das Rechteckwellen
signal TP vom Komparator 251 direkt in die Torschaltung
245 für die nachfolgende Verarbeitung eingegeben. Auch in
diesem Fall ist die Torbreite WG des Torsignals länger
eingestellt als wenigstens die Zeit vom Beginn der An
stiegsflanke des Triggersignals TP2 bis zum Ende der
Emission des künstlichen Echos. Durch eine solche Ein
stellung der Torbreite WG des Torsignals GP wird das aus
der Emission des künstlichen Echos sich ergebende Recht
eckwellensignal selbst dann, wenn die Dauer dieses aus
der Emission des künstlichen Echos sich ergebende Recht
eckwellensignal in Abhängigkeit von der Änderung des
Schwellenwerts VTH veränderlich ist, stets durch die
Torschaltung 245 entfernt, so daß nur das aus dem Erfas
sungslicht sich ergebende Rechteckwellensignal in den
Triggersignalgenerator 242 eingegeben wird. Danach wird,
wie oben erläutert worden ist, dem Triggersignal vom
Triggersignalgenerator 242 die Verzögerungszeit verlie
hen, woraufhin es zur Laser-Steuereinrichtung 26 gelie
fert wird, die ihrerseits das Triggersignal für die Anre
gung des Laserstrahls zu Oszillationen erzeugt.
Nun folgt eine Beschreibung der Verzögerungszeit TD, die
durch die Verzögerungsschaltung 243 verliehen wird. Unter
der Annahme, daß die Bewegungsgeschwindigkeit des Werk
stücks 1 durch v gegeben ist und die Breite des Schlitz
abschnitts 3 des Werkstücks 1 durch WS gegeben ist, wird
die Zeit T1, die erforderlich ist, um die Bearbeitungspo
sition vom Ende des Schlitzabschnitts 3 zu dessen Mitte
zu bewegen, gegeben durch:
T1 = WS/2v. (1)
Außerdem ist die Zeit T2 vom Eintritt der Bearbeitungspo
sition in den Schlitzabschnitt 3 bis zum Richten eines
Laserstrahls auf das Werkstück unter Verwendung der
Verzögerungszeit TD, die durch die Verzögerungsschaltung
243 verliehen wird, und der obenerwähnten Verzögerungs
zeit Δt gegeben durch:
T2 = Δt + TD. (2)
Da die Bedingung, unter der der Laserstrahl sicher zum
Mittelabschnitt des Hemmstegs gerichtet wird, lautet:
T1 = T2, (3)
ergibt sich die einzustellende Verzögerungszeit TD aus
den obigen Gleichungen (1) bis (3) folgendermaßen:
TD = WS/2v - Δt. (4)
Übrigens werden die Verzögerungszeit Δt, die Bewegungsge
schwindigkeit v des Werkstücks 1 und die Breite WS des
Schlitzabschnitts 3 des Verdrahtungsrahmens im voraus in
die Haupt-Steuereinrichtung 23 eingegeben.
Im folgenden wird die Bearbeitungsreihenfolge des Ab
schneidens von Hemmstegen eines ICs, der z. B. an einer
seiner Seiten Hemmstege besitzt, unter Verwendung der
obenbeschriebenen Operation beschrieben. Zunächst werden
in die Haupt-Steuereinrichtung 23 der an den Hemmstegen
vorbei führende Weg, die fokussierte Position eines Flecks
des Erfassungslichts (der Einstellwert der Strecke δd vom
Ende des Hemmstegs 2), die Bewegungsgeschwindigkeit v des
XY-Tisches 21, die Breite WS des Schlitzabschnitts 3 des
Werkstücks 1, die Verzögerungszeit Δt sowie die Impuls
breite des Triggersignals TP2 eingegeben. Außerdem wird
die Impulsbreite Wp des Triggersignals TPS oder TPN, die
vom Triggersignalgenerator 242 erzeugt werden, sowie die
Torbreite WG des Torsignals GP, das vom Torsignalgenera
tor 244 erzeugt wird, im voraus festgelegt. Anschließend
wird durch Bewegen des XY-Tischs 21 mit konstanter Ge
schwindigkeit v nach dem Setzen der obigen Daten ein
Laserstrahl zu Oszillationen mit einer Periode angeregt,
die durch die Schrittweite der Schlitzabschnitte 3 und
durch die Bewegungsgeschwindigkeit v des Tischs 21 be
stimmt ist, wobei das aus der Emission des künstlichen
Echos sich ergebende Signal entfernt wird. Der Bearbei
tungslaserstrahl wird entsprechend der Mitte jedes der
Schlitzabschnitte 3 orientiert, um nacheinander die
Hemmstege 2 abzuschneiden. Daher werden die Hemmstege 2
jeweils während eines Zeitintervalls abgeschnitten, das
im Vergleich zur Oszillationsperiode des Laserstrahls
kurz ist, wodurch eine zuverlässige und schnelle Laserbe
arbeitung erzielt werden kann.
Da in der obenerläuterten Ausführungsform das Trigger
signal TP2 für die Oszillation eines Laserstrahls zum
Torsignalgenerator 244 rückgekoppelt wird, um das Tor
signal GP synchron mit der Anstiegsflanke des Trigger
signals TP2 zu erzeugen, und das aus der Emission des
künstlichen Echos sich ergebende Triggersignal TPN, das
vom Triggersignalgenerator 242 erzeugt wird, in der
Torschaltung 245 unter Verwendung des Torsignals GP
entfernt wird, wird nur das aus dem Erfassungslicht sich
ergebende Triggersignal TPS entnommen und verwendet, so
daß ein impulsartiger Laserstrahl auf der Grundlage
lediglich des Triggersignals TPS, das sich aus dem Erfas
sungslicht durch die nachfolgende Signalbearbeitung in
der Verzögerungsschaltung 243 und der Laser-Steuerein
richtung 26 ergibt, zu Oszillationen angeregt werden
kann. Daher wird der Bearbeitungslaserstrahl 100 an jede
gewünschte Bearbeitungsposition (die Mitte des Schlitzab
schnitts 3, wenn die Pins in gleichen Intervallen vonein
ander beabstandet sind) gerichtet, um das Werkstück 1 auf
der Grundlage der Information über die Oberfläche des
Werkstücks 1 zu bearbeiten, wobei verhindert wird, daß
unnötigerweise falsche Positionen, die von den im voraus
festgelegten Bearbeitungspositionen verschieden sind,
bestrahlt werden. Außerdem können die Hemmstege während
eines Zeitintervalls abgeschnitten werden, das im Ver
gleich zur Oszillationsperiode des Laserstrahls, die
durch die Schrittweite der Schlitzabschnitte 3 und durch
die Bewegungsgeschwindigkeit v des XY-Tischs 21 bestimmt
ist, kurz ist, mit dem Ergebnis, daß eine zuverlässige
und schnelle Laserbearbeitung erzielt werden kann. Da
ferner der Bearbeitungslaserstrahl 100 auf die um eine
bestimmte Strecke vom Ende des Stiftabschnitts 4 beab
standete Position gerichtet wird, kann das Werkstück 1
zuverlässig mit hoher Geschwindigkeit an den gewünschten
Positionen bearbeitet werden, um in Übereinstimmung mit
der Form des Werkstücks 1 nicht nur in dem Fall, in dem
die Pins in gleichen Intervallen voneinander beabstandet
sind, sondern auch in dem Fall, in dem die Pins nicht im
gleichen Intervallen voneinander beabstandet sind, abge
schnitten zu werden.
Weil darüber hinaus eine Laserstrahlquelle als Erfas
sungslichtquelle 122 verwendet wird, kann der von der
Lichtquelle kommende Erfassungslaserstrahl 200 durch die
Kollimatorlinse 123 und die Fokussierungslinse 125 auf
einen sehr kleinen Fleck konzentriert werden. Weiterhin
besitzt der Erfassungslaserstrahl 200 einen stabilen
Ausgang und ist weniger zeitabhängigen Schwankungen
unterworfen. Im Ergebnis kann Information (das Vorhanden
sein oder Fehlen des zu bearbeitenden Materials) über die
Oberfläche des Werkstücks 1 mit höherer Auflösung erfaßt
werden, wodurch das Vorhandensein oder Fehlen des Materi
als zuverlässig und genau erfaßt werden kann. Da ferner
das Erfassungslicht in diesem Fall monochromatisches
Licht sein kann, werden chromatische Aberrationen der
optischen Teile beseitigt, weshalb das Erfassungslicht
200 selbst mit einem einfachen Lichtabbildungssystem
zuverlässig durch die Photosensoren 126 erfaßt werden
kann. Falls die Erfassungslichtquelle 122 beispielsweise
aus einem Halbleiterlaser gebildet ist, kann die Lebens
dauer der Lichtquelle verlängert werden.
Wenn eine derart hohe Auflösung nicht erforderlich ist,
um Information (das Vorhandensein oder Fehlen des zu
bearbeitenden Materials) über die Oberfläche des Werk
stücks 1 zu erfassen, kann die Erfassungslichtquelle 122
anstatt aus einer Laserstrahlquelle aus einem gewöhnli
chen Beleuchtungslicht oder dergleichen gebildet sein.
Nun wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung mit Bezug auf Fig. 8 beschrieben.
Falls der Pegel des Erfassungssignals (die Intensität des
Lichts), das bei der Emission des künstlichen Echos
erzeugt wird, niedriger als der Pegel des Erfassungs
signals ist, das auf dem reflektierten Licht des Erfas
sungslichts basiert, kann das Erfassungssignal, das dem
künstlichen Echo zugeschrieben werden kann, im Komparator
241 entfernt werden, indem der Schwellenwert des Kompara
tors 241 auf eine Wert VTH1 gesetzt wird, der höher als
der Pegel des dem künstlichen Echo zuschreibbaren Erfas
sungssignals ist, wie in Fig. 8 gezeigt ist. Somit wird
vom Komparator 241 nur das auf dem reflektierten Licht
des Erfassungslichts basierende Rechteckwellensignal TP
ausgegeben. In diesem Fall können daher die Torschaltung
245 und der Torsignalgenerator 244 weggelassen werden,
außerdem muß das Triggersignal TP2 von der Triggerschal
tung 262 nicht zu dieser rückgekoppelt werden.
Im Ergebnis wird nur das auf dem reflektierten Licht des
Erfassungslichts basierende Rechteckwellensignal der
nachfolgenden Signalbearbeitung unterworfen, so daß der
Bearbeitungslaserstrahl 100 an jede gewünschte Bearbei
tungsposition gerichtet wird, um das Werkstück auf der
Grundlage von Information über die Oberfläche des Werk
stücks zu bearbeiten, wobei verhindert wird, daß die
Laserbearbeitung unnötigerweise an falschen Positionen,
die von den im voraus eingestellten Bearbeitungspositio
nen verschieden sind, ausgeführt wird.
Nun wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung mit Bezug auf Fig. 9 beschrieben.
In dieser Ausführungsform enthält, wie in Fig. 9 gezeigt
ist, eine Triggereinheit 24a den Komparator 241 und eine
Zentraleinheit (CPU) 242a. Die Anordnungen dieser Ausfüh
rungsform mit Ausnahme der Triggereinheit 24a sind die
gleichen wie jene der ersten Ausführungsform. Die Recht
eckwellensignale TP, die vom Komparator 241 nacheinander
eingegeben werden, werden abwechselnd in die Bearbei
tungseinheit 242a eingegeben, wobei jedem der eingegebe
nen Rechteckwellensignale TP die Verzögerungszeit TD
verliehen wird, die von der Haupt-Steuereinrichtung 23
gesteuert wird, um TP1 zu erzeugen, das zur Laser-Steuer
einrichtung 26 ausgegeben wird. Die verbleibenden Recht
eckwellensignale TP, die sich zwischen den abwechselnd
eingegebenen Signalen befinden und nicht in die Bearbei
tungseinheit 242a eingegeben werden, werden entfernt.
Hier werden das Rechteckwellensignal, das auf dem reflek
tierten Licht des Erfassungslichts basiert, und das
Rechteckwellensignal, das sich aus der Emission des
künstlichen Echos ergibt, abwechselnd ausgegeben, wie
oben in Verbindung mit Fig. 5 beschrieben worden ist.
Durch Einstellen der Bearbeitungseinheit 242a in der
Weise, daß das auf dem reflektierten Licht des Erfas
sungslichts basierende Rechteckwellensignal eingegeben
wird, kann daher das aus der Emission des künstlichen
Echos sich ergebende Rechteckwellensignal weggelassen
werden.
In dieser Ausführungsform dient die Zentraleinheit (CPU)
242a sowohl als Steuereinrichtung als auch als Signal
wähleinrichtung der Bearbeitungslicht-Entfernungseinrich
tung. Alternativ kann die Verarbeitungseinheit 242a unter
Verwendung einer Zählerschaltung gebildet sein.
Ferner kann die Verarbeitungseinheit 242a so beschaffen
sein, daß nach der Eingabe eines der Rechteckwellensi
gnale TP während einer vorgegebenen Zeitperiode ab diesem
Zeitpunkt kein weiteres Rechteckwellensignal TP eingege
ben wird. Diese Abwandlung ermöglicht die abwechselnde
Eingabe von Rechteckwellensignalen TP und die Entfernung
von Rechteckwellensignalen, die sich aus der Emission des
künstlichen Echos ergeben. In diesem Fall wird die obige
vorgegebene Zeitperiode auf einen Wert eingestellt, der
im wesentlichen gleich der Torbreite WG des Torsignals GP
ist.
In der oben erläuterten Ausführungsform kann das dem
künstlichen Echo zuschreibbare Erfassungssignal entfernt
werden, ohne daß eine Torschaltung 245 oder ein Tor
signalgenerator 244, wie sie in Fig. 3 gezeigt sind,
notwendig sind, weshalb der gleiche Vorteil wie in der
ersten Ausführungsform geschaffen werden kann.
Nun wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung mit Bezug auf die Fig. 10 und 11 beschrieben.
Diese Ausführungsform kann auch auf den Fall angewendet
werden, in dem die Intensität des Lichts aufgrund der
Emission des künstlichen Echos mit der Intensität des
reflektierten Lichts des Erfassungslichts vergleichbar
ist oder größer als diese ist.
Wie in Fig. 10 gezeigt, ist ein Bandpaßfilter (optisches
Filter) 128 mit einem vorgegebenen Durchlaßband direkt
vor dem Photosensor 126 in dem Erfassungs-Lichtabbil
dungssystem 127 angeordnet. Das Bandpaßfilter 128 ist so
gewählt, daß sein Durchlaßband in einem sehr schmalen
Bereich liegt, der die Wellenlänge des Erfassungslaser
strahls 200 enthält, der durch die Erfassungslichtquelle
122 zu Oszillationen angeregt wird.
Durch diese Beschränkung des Wellenlängenbandes des den
Photosensor 126 erreichenden Lichts kann die Intensität
des durch die Emission des künstlichen Echos bedingten
Lichts reduziert werden, wie in Fig. 11 gezeigt ist, um
dadurch den Pegel des aus der Emission des künstlichen
Echos sich ergebenden Erfassungssignals, das vom Photo
sensor 126 erfaßt wird, abzusenken.
Bei dieser Ausführungsform kann das dem künstlichen Echo
zuschreibbare Erfassungssignal entfernt werden, ohne daß
die Torschaltung 245 oder der Torsignalgenerator 244, wie
sie in Fig. 3 gezeigt sind, notwendig sind, weshalb der
ähnliche Vorteil wie in der zweiten Ausführungsform
geschaffen werden kann.
Da außerdem der interessierende Erfassungslaserstrahl 200
durch das Bandpaßfilter 128 wahlweise eingegeben werden
kann, ist es möglich, Licht, das vom Erfassungslaser
strahl 200 verschieden ist (z. B. störendes äußeres
Licht) zu entfernen und die Genauigkeit der Erfassung
weiter zu verbessern.
Nun wird eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung mit Bezug auf die Fig. 12 und 13 beschrieben.
Wie in Fig. 12 gezeigt, verwendet eine Laserbearbeitungs
vorrichtung dieser Ausführungsform einen Halbspiegel
124a, der von dem Halbspiegel 124 in der ersten Ausfüh
rungsform verschieden ist, während die verbleibenden
Anordnungen die gleichen wie in der ersten Ausführungs
form sind. Auch in den Fig. 12 und 13 sind gleiche Ele
mente wie in Fig. 2 mit denselben Bezugszeichen bezeich
net.
Der Halbspiegel 124a dient als Erfassungsposition-Ver
schiebungseinrichtung, wobei sein Neigungswinkel um jede
von zwei Achsen, d. h. einer X1-Achse und einer Y1-Achse,
die in der Reflexionsebene liegen und zueinander senk
recht sind, veränderlich ist, wie in Fig. 3 deutlich
gezeigt ist. Durch Verändern des Neigungswinkels des
Halbspiegels 124a kann der Einfallswinkel des Erfassungs
laserstrahls 200 auf die Bestrahlungsposition, d. h. die
Erfassungsposition, am Werkstück 1 optional geändert
werden. Eine solche Änderung des Neigungswinkels des
Halbspiegels 124a erfolgt als Antwort auf einen Befehl
der Haupt-Steuereinrichtung 23 durch Drehen des Halbspie
gels 124a um die X1-Achse und um die Y1-Achse, die in der
Reflexionsebene liegen und zueinander senkrecht sind,
d. h. durch eine zweiachsige Steuerung.
Wie bei dem in Fig. 2 gezeigten Lichtabbildungssystem
wird das von der Erfassungslichtquelle 122 ausgesendete
Erfassungslicht 200 durch die Kollimatorlinse 123 in
paralleles Licht umgewandelt. Das parallele Licht wird
durch den Halbspiegel 124a reflektiert, verläuft durch
den Ablenkspiegel 120 und wird dann durch die Kondensor
linse 121 auf einen kleinen Fleck auf dem Werkstück 1
fokussiert. In dieser Ausführungsform kann durch Einstel
len des Neigungswinkels des Halbspiegels 124a wie oben
erläutert in dem Erfassungs-Lichtabbildungssystem 127 die
Fokussierungsposition des Flecks verändert werden, um die
Strecke δd von der Konzentrationsposition des Bearbei
tungslaserstrahls 100 zu ändern.
Beispielsweise wird unter der Voraussetzung, daß die X-
Achse des Werkstücks 1 zur X1-Achse des Halbspiegels 124a
parallel ist, wie in Fig. 13 gezeigt ist, die Erfassungs
position auf dem Werkstück 1 um δY in Y-Richtung verän
dert (oder bewegt) werden, wenn der Halbspiegel 124a um
die X1-Achse um einen kleinen Winkel θX1 gedreht wird.
Wenn die Brennweite der Kondensorlinse 121 durch F gege
ben ist, ist δY gegeben durch:
δY = F . tan(-2 . θX1). (5)
Wenn außerdem der Halbspiegel 124a um die Y1-Achse um
einen kleinen Winkel θY1 gedreht wird, wird die Erfas
sungsposition auf dem Werkstück 1 um δX in X-Richtung
verändert (oder bewegt) werden, wobei die sich ergebende
Änderung δX ähnlich gegeben ist durch:
δX = F . tan(-2 . θY1). (6)
Somit kann durch Einstellen der Winkel θX1 und θY1 die
Strecke auf dem Werkstück 1 optional eingestellt und
geändert werden.
Falls ferner der relative Versatz der Bestrahlungsposi
tion des Erfassungslaserstrahls 200 in bezug auf die
Bestrahlungsposition des Bearbeitungslaserstahls 100
durch δrk = (Versatz in X-Richtung, Versatz in Y-Rich
tung) gegeben ist, ist der relative Versatz für jeden der
Wege 5a bis 5d (siehe Fig. 6) des Flecks entlang den vier
Seiten des Verdrahtungsrahmens gegeben durch:
δr1 = (0, - δd) (7)
δr2 = (δd, 0) (8)
δr3 = (0, δd) (9)
δr4 = (-δd, 0) (10).
Auf der Grundlage dieser Daten wird der Halbspiegel 124a
eingestellt. Es wird darauf hingewiesen, daß k der Rei
henfolge entspricht, in der die vier Seiten bearbeitet
werden (von 5a bis 5d) und irgendeine ganze Zahl von 1
bis 4 ist, d. h. k = 1 bis 4. Außerdem ist δd ein Wert,
der so festgelegt ist, daß die Beziehung δd < WDB/2
erfüllt wird, wie oben erläutert worden ist, wodurch die
Breite WDB des Hemmstegs 2 berücksichtigt wird.
Das Erfassungssignal vom Photosensor 126 wird der Signal
verarbeitung auf die gleiche Weise wie in der ersten
Ausführungsform beschrieben unterworfen, wobei der im
pulsartige Bearbeitungslaserstrahl 100 entsprechend der
Signalverarbeitung zu Oszillationen angeregt wird.
In der obenbeschriebenen Ausführungsform kann durch
Verändern des Neigungswinkels des Halbspiegels 124a als
Erfassungsposition-Verschiebungseinrichtung die relative
Stelle der Bestrahlungsposition (Erfassungsposition) des
Erfassungslaserstrahls 200 in bezug auf die Bestrahlungs
position des Bearbeitungslaserstrahls 100 auf dem Werk
stück 1 optional verändert werden. Wenn daher die Hemm
stege 2 beispielsweise an vier Seiten eines IC-Gehäuses
abgeschnitten und entfernt werden, kann der Photosensor
126 das Vorhandensein oder Fehlen eines Pins an der
Erfassungsposition erfassen, d. h. auf getrennte Weise
den Abschnitt, an dem ein Pin vorhanden ist (im folgenden
auch als Stiftabschnitt bezeichnet) 4, und den Schlitzab
schnitt 3 in Abhängigkeit von der Größe und von der Form
des IC-Gehäuses erkennen, indem die obige relative Anord
nung durch den Halbspiegel 124a für jede der vier Seiten
eingestellt wird. Im Ergebnis kann der zu entfernende
Hemmsteg 2 auf der Grundlage des Erfassungssignals vom
Photosensor 126 abgeschnitten werden.
Nun wird eine sechste Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung mit Bezug auf Fig. 14 beschrieben.
In dieser Ausführungsform wird als Erfassungsposition-
Verschiebungseinrichtung anstelle des in der fünften
Ausführungsform verwendeten Halbspiegels 124a eine rotie
rende Keilrücken-Platteneinrichtung, die schematisch in
Fig. 14 gezeigt ist, verwendet. Die übrigen Anordnungen
sind die gleichen wie in der fünften Ausführungsform.
Wie in Fig. 14 gezeigt ist, enthält eine rotierende
Keilrücken-Platteneinrichtung 300 eine Keilrückenplatte
301, einen Rahmen 302 für die Unterstützung der Keilrücken
platte 301, ein Ritzel 303, das am äußeren Umfang des
Rahmens 302 befestigt ist, ein weiteres Ritzel 304, das
mit dem Ritzel 303 in Eingriff gehalten wird, sowie einen
Motor 305, der das Ritzel 304 in Drehrichtung antreibt.
Wenn die Drehung des Motors 305 über das Ritzel 304 und
das Ritzel 303 übertragen wird, wird der Rahmen 302 und
folglich die Keilrücken-Platte 301 um eine ursprüngliche
optische Achse R des Erfassungslaserstrahls 200 gedreht,
so daß jeder gewünschte Drehwinkel eingestellt werden
kann. Wenn die Keilrücken-Platte 301 eingesetzt wird,
tritt der Erfassungslaserstrahl 200 aus dieser aus und
pflanzt sich mit einer Neigung um einen bestimmten Winkel
ϕ1 in bezug auf die ursprüngliche optische Achse fort.
Der Winkel ϕ1 hängt vom Winkel θ1 ab, um den eine schräge
Fläche der Keilrücken-Platte 301 geneigt ist.
Da in dieser Ausführungsform der Neigungswinkel der
schrägen Oberfläche der Keilrücken-Platte 301 konstant
den Wert θ1 besitzt, pflanzt sich der aus der Keilrücken-
Platte 301 austretende Erfassungslaserstrahl 200 hiervon
mit einer Neigung um einen bestimmten Winkel ϕ1 in bezug
auf die ursprüngliche optische Achse R fort, so daß die
Stelle, die von der Bestrahlungsposition des Bearbei
tungslaserstrahls 100 um eine bestimmte Strecke δd ent
fernt ist, erfaßt werden kann. Unter der Annahme, daß die
Brennweite der Kondensorlinse 121 durch F gegeben ist und
der Brechungsindex der Keilrücken-Platte 301 für den
Erfassungslaserstrahl 200 durch n gegeben ist, ist die
Beziehung zwischen δd und θ1 gegeben durch:
δd= F. (n - 1) . θ1 (11).
Wenn die Laserbearbeitungsvorrichtung dieser Ausführungs
form mit der oben erläuterten rotierenden Keilrücken-
Plattenvorrichtung 300 verwendet wird, um die Hemmstege 2
an den vier Seiten eines IC-Gehäuses wie in Fig. 6 ge
zeigt abzuschneiden und zu entfernen, ist der relative
Versatz δrk (k = 1 bis 4) der Bestrahlungsposition des
Erfassungslaserstrahls 200 in bezug auf die Bestrahlungs
position des Bearbeitungslaserstrahls 100 für jede der
vier Seiten auf ähnliche Weise wie in der fünften Ausfüh
rungsform gegeben, wobei der Drehwinkel der Keilrücken-
Platte 301 auf der Grundlage dieser Daten eingestellt
wird. Mit einer solchen Einstellung kann die Erfassungs
position durch den Erfassungslaserstrahl 200 geeignet für
jede der vier Richtungen, die den vier Seiten entspre
chen, verschoben werden.
Genauer werden durch Betätigen des XY-Tischs 21, um die
Bearbeitungsposition mit konstanter Geschwindigkeit v in
positiver X-Richtung zu bewegen, die Hemmstege 2 an einer
der vier Seiten durch den Bearbeitungslaserstrahl 100 auf
gleiche Weise wie in irgendeiner der vorangehenden Aus
führungsformen auf der Grundlage des aus dem reflektier
ten Licht des Erfassungslichts 200 sich ergebenden Erfas
sungssignals entfernt. Nachdem dann alle Hemmstege an
dieser einen Seite abgeschnitten worden sind, wird die
Keilrücken-Platte 301 durch den Motor 305 um die optische
Achse R um 90° (im Uhrzeigersinn, wenn die Hemmstege in
der in Fig. 6 gezeigten Reihenfolge abgeschnitten werden)
gedreht. Danach werden die Hemmstege 2 synchron mit dem
aus dem reflektierten Licht des Erfassungslichts 200 sich
ergebenden Erfassungssignal auf ähnliche Weise durch
Drehen der Keilrücken-Platte 301 um 90° im Uhrzeigersinn
in einem entsprechenden Zeitpunkt für jede der verblei
benden Seiten abgeschnitten und entfernt. Während dieser
Schritte wird der Motor 305 für die Steuerung der Drehung
des Keilrückenprismas 301 automatisch in Übereinstimmung
mit einem Befehl von der Haupt-Steuereinrichtung 23 z. B.
synchron mit der Bewegung des XY-Tischs 21 in Abhängig
keit von den zu verfolgenden Wegen gesteuert. In diesem
Fall wird der Einfallswinkel des Erfassungslaserstrahls
200 durch die rotierende Keilrücken-Platteneinrichtung
300 durch eine einachsige Steuerung (in Drehrichtung der
Keilrückenplatte 301) zur Erfassungsposition geändert.
In dieser Ausführungsform wird, solange der Neigungswin
kel θ1 der schrägen Oberfläche der Keilrücken-Platte 301
konstant ist, der relative Abstand δd von der Bestrah
lungsposition des Erfassungslaserstrahls 200 zur Bestrah
lungsposition des Bearbeitungslaserstrahls 100 nicht
geändert und bleibt ebenfalls konstant. Wenn die Hemm
stege eines IC-Gehäuses abgeschnitten und entfernt worden
sind, können die Hemmstege, da angenommen werden kann,
daß sie an den vier Seiten des Gehäuses im wesentlichen
die gleiche Form besitzen, auf zufriedenstellende Weise
direkt durch Drehen der Keilrücken-Platte 301 im Uhrzei
gersinn um 90° für jede der vier Seiten abgeschnitten
werden, selbst wenn δd konstant ist. Außerdem können beim
Abschneiden und Entfernen von Hemmstegen eines weiteren
IC-Gehäuses mit derselben Konfiguration diese Hemmstege
auf gleiche Weise unter Verwendung derselben Keilrücken-
Platte 301 abgeschnitten werden. Im Fall eines IC-Gehäu
ses mit anderer Konfiguration ist lediglich erforderlich,
die Keilrücken-Platte gegen eine andere auszutauschen,
deren schräge Oberfläche einen anderen Neigungswinkel θ1
besitzt, der der Gehäusekonfiguration entspricht.
Bei der oben erläuterten Ausführungsform kann der gleiche
Vorteil wie in der fünften Ausführungsform geschaffen
werden. Da ferner die Keilrücken-Platteneinrichtung 300
durch eine einachsige Steuerung gesteuert wird, ist die
erforderliche Steuerung einfach.
Nun wird eine siebte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung mit Bezug auf Fig. 15 beschrieben.
In dieser Ausführungsform wird als Erfassungsposition-
Verschiebungseinrichtung anstelle des in der fünften
Ausführungsform verwendeten Halbspiegels 124a ein Bildro
tationsprisma 351 wie in Fig. 15 gezeigt verwendet. Die
übrigen Anordnungen sind die gleichen wie in der fünften
Ausführungsform.
Das Bildrotationsprisma 351 ist einem Bildrotierer ähn
lich, wie er beispielsweise in der JP-A-64-76720 be
schrieben ist, und besitzt eine Form, die durch Anfasen
eines spitzen Abschnittes eines dreieckigen Prismas
gebildet wird, das in Fig. 15A gezeigt ist. Das Bildrota
tionsprisma 351 ist ein optisches Element, durch das
dann, wenn es um einen bestimmten Winkel um eine optische
Achse gedreht wird, das durch das Element laufende und
aus dem Element austretende Licht um einen Winkel gedreht
wird, der gleich dem doppelten Drehwinkel des Elements
ist. Wie in Fig. 15B gezeigt, ist das Bildrotationsprisma
351 (in einer Richtung, die in der Zeichnung durch θX2
angegeben ist) um eine Achse X2 neigbar, welche zur
ursprünglichen optischen Achse des Erfassungslaserstrahls
200 senkrecht ist, und (in einer Richtung, die in der
Zeichnung durch θY2 angegeben ist) um eine Achse Y2
drehbar, welche mit der ursprünglichen optischen Achse
des Erfassungslaserstrahls 200 zusammenfällt. Somit ist
das Bildrotationsprisma 351 in der Weise angebracht, daß
ein Neigungswinkel und ein Drehwinkel auf jeden beliebi
gen Wert gesetzt werden können. Hier entspricht ein
Neigungswinkel θ2 des Bildrotationsprismas 351 um die
Achse X2 in < ;B 10811 00070 552 001000280000000200012000285911070000040 0002019580444 00004 10692OL<Fig. 15B einem Neigungswinkel in bezug auf
die ursprüngliche Achse des Erfassungslichts 200. Es wird
darauf hingewiesen, daß die Anordnungen der Vorrichtungen
zum Steuern der Neigung des Bildrotationsprismas 351 um
die Achse X2 und der Drehung des Prismas 352 um die Achse
Y2 um der Einfachheit der Zeichnungen willen nicht ge
zeigt sind.
Nachdem der Erfassungslaserstrahl 200 in das Bildrota
tionsprisma 351 eingetreten ist, tritt er aus diesem aus
und pflanzt sich in einem bestimmten Neigungswinkel ϕ2 in
bezug auf die ursprüngliche optische Achse fort. Der
Winkel ϕ2 ist der gleiche wie der Neigungswinkel des
Bildrotationsprismas 351 in bezug auf die ursprüngliche
optische Achse des Erfassungslichts 200, d. h. der Nei
gungswinkel θ2 um die Achse X2. Durch Einstellen des
Neigungswinkels θ2 und durch anschließendes Drehen des
Bildrotationsprismas 351 um die Achse Y2, d. h. die
ursprüngliche optische Achse des Erfassungslichts 200 und
Halten des Neigungswinkels θ2 auf dem eingestellten Wert
kann die Erfassungsposition auf dem Werkstück 1 des
Erfassungslaserstrahls 200 auf dem Umfang eines Kreises
mit einem bestimmten Radius in der Nähe der Bearbeitungs
position um jeden beliebigen Winkel umlaufen. Der Radius
des obigen Kreises entspricht dem obenerwähnten δd.
Ferner wird durch Verändern des Neigungswinkels θ2 des
Bildrotationsprismas 351 der Neigungswinkel ϕ2 eines
optischen Wegs des Erfassungslaserstrahls 200, der durch
das Bildrotationsprisma 351 gegangen ist, ebenfalls
geändert, wodurch der Radius des Kreises, auf dem sich
die Erfassungsposition auf dem Werkstück 1 bewegt, d. h.
die Größe von δd verändert werden kann.
Wenn die Laserbearbeitungsvorrichtung dieser Ausführungs
form mit dem oben erläuterten Bildrotationsprisma 351
dazu verwendet wird, Hemmstege an vier Seiten eines IC-
Gehäuses abzuschneiden und zu entfernen, wird der Dreh
winkel des Bildrotationsprismas 351 um die ursprüngliche
optische Achse (d. h. die Achse Y2) des Erfassungslaser
strahls 200, der auf das Bildrotationsprisma 351 auf
trifft, wie in der fünften Ausführungsform auf der Grund
lage des relativen Versatzes (δrk) der Bestrahlungsposi
tion des Erfassungslaserstrahls 200 in bezug auf die
Bestrahlungsposition des Bearbeitungslaserstrahls 100 für
jede der vier Seiten eingestellt. Mit einer solchen
Einstellung kann die Erfassungsposition des Erfassungs
laserstrahls 200 geeignet in jeder der vier Richtungen,
die den vier Seiten entsprechen, verschoben werden.
Genauer werden zunächst durch Betätigen des XY-Tischs 21,
um die Bearbeitungsposition mit konstanter Geschwindig
keit v in positiver X-Richtung zu bewegen, nachdem der
Neigungswinkel θ2 des Bildrotationsprismas 351 auf einen
bestimmten Winkel eingestellt worden ist, die Hemmstege 2
auf einer Seite durch den Bearbeitungslaserstrahl 100 auf
der Grundlage des aus dem reflektierten Licht des Erfas
sungslichts 200 sich ergebenden Erfassungssignals ent
fernt. Wenn dann die Hemmstege auf dieser einen Seite
vollständig abgeschnitten worden sind, wird das Bildrota
tionsprisma 351 um 90° um die Achse Y2 (im Uhrzeigersinn,
wenn die Hemmstege in der in Fig. 6 gezeigten Reihenfolge
abgeschnitten werden) gedreht. Bei dieser Gelegenheit
wird als allgemeine Regel der Neigungswinkel θ2 des
Bildrotationsprismas 351 konstant auf dem gleichen Wert
wie ursprünglich eingestellt gehalten. Danach werden die
Hemmstege 2 synchron mit dem aus dem reflektierten Licht
des Erfassungslichts 200 sich ergebenden Erfassungssignal
auf die gleiche Weise abgeschnitten und entfernt, indem
das Bildrotationsprisma 351 für jede der verbleibenden
Seiten im Uhrzeigersinn um 90° gedreht wird.
Die Drehung des Bildrotationsprismas 351 wird automatisch
in Übereinstimmung mit einem Befehl von der Haupt-Steuer
einrichtung 23 z. B. synchron mit der Bewegung des XY-
Tischs 21 in Abhängigkeit von den zu verfolgenden Wegen
gesteuert. In diesem Fall wird der Einfallswinkel des
Erfassungslaserstrahls 200 zur Erfassungsposition durch
Drehen der Bildrotations-Prismavorrichtung 351 durch eine
einachsige Steuerung (im Drehrichtung θY2 des Bildrota
tionsprismas 351) geändert, vorausgesetzt, daß die andere
Achse (die der Neigungsrichtung θX2 des Bildrota
tionsprismas 351 in bezug auf die ursprüngliche optische
Achse des in das Prisma 351 eintretenden Erfassungslaser
strahls 200 entspricht) festgehalten wird.
In dieser Ausführungsform kann die Größe von δd durch
Verändern des Neigungswinkels θ2 des Bildrotationsprismas
351 geändert werden. Wenn daher die Hemmstege eines IC-
Gehäuses vollständig abgeschnitten worden sind und danach
die Hemmstege eines weiteren IC-Gehäuses mit einer ande
ren Konfiguration abgeschnitten werden, um sie zu entfer
nen, können der relative Abstand δd zwischen der Bestrah
lungsposition des Bearbeitungslaserstrahls 100 und der
Bestrahlungsposition des Erfassungslaserstrahls 200
direkt durch Ändern des Neigungswinkels θ2 des Bildrota
tionsprismas 351 in Abhängigkeit von der Gehäusekonfigu
ration verändert werden. Selbst wenn die Hemmstege eines
IC-Gehäuses aus irgendeinem Grund ihre Form unregelmäßig
ändern, kann der relative Abstand δd zwischen der Be
strahlungsposition des Bearbeitungslaserstrahls 100 und
der Bestrahlungsposition des Erfassungslaserstrahls 200
entsprechend direkt durch Ändern des Neigungswinkels θ2
des Bildrotationsprismas 351 verändert werden.
Bei der oben erläuterten Ausführungsform kann der gleiche
Vorteil wie in der fünften Ausführungsform geschaffen
werden. Da ferner das Bildrotationsprisma 351 durch eine
einachsige Steuerung gesteuert wird, vorausgesetzt, daß
die andere Achse festgehalten wird, ist die erforderliche
Steuerung einfach. Weiterhin kann durch direkte Änderung
des Neigungswinkels θ2 des Bildrotationsprismas 351 in
Abhängigkeit von der Konfiguration des Werkstücks der
relative Abstand δd zwischen der Bestrahlungsposition des
Bearbeitungslaserstrahls 100 und der Bestrahlungsposition
des Erfassungslaserstrahls 200 verändert werden.
Obwohl jede der obigen sieben Ausführungsformen vom
Werkstück 100 reflektiertes Licht des Erfassungslaser
strahls 200 verwendet, kann auch das durchgelassene Licht
des Erfassungslaserstrahls 200, das durch den Schlitzab
schnitt 3 durchgelassen worden ist, verwendet werden.
Ferner ist die vorliegende Erfindung auch auf andere
Fälle als das Abschneiden von Hemmstegen von Verdrah
tungsrahmen anwendbar, indem eine Antwort des reflektier
ten Lichts des Erfassungslaserstrahls 200 in bezug auf
die Ungleichmäßigkeit der Werkstückoberfläche oder eine
Antwort des durchgelassenen Lichts des Erfassungslaser
strahls 200 durch das Werkstück 1 verwendet wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird aus den Erfassungs
signalen, die auf den Lichtstrahlen von jeder der Bear
beitungspositionen basieren, das Erfassungssignal, das
sich aus dem bei der Laserbearbeitung erzeugten Licht
ergibt, entfernt und wird nur das aus dem Erfassungslicht
sich ergebende Erfassungssignal verwendet. Daher kann die
Bearbeitungsposition zuverlässig und genau erfaßt werden,
ferner kann der Bearbeitungslaserstrahl sicher auf die
gewünschte Bearbeitungsposition gerichtet werden, das
Werkstück in Übereinstimmung mit dem Erfassungssignal auf
der Grundlage von Informationen über die Oberfläche des
Werkstücks zu bearbeiten. Im Ergebnis wird verhindert,
daß der Laserstrahl unnötigerweise an falsche Positionen,
die von den im voraus eingestellten Bearbeitungspositio
nen verschieden sind, gerichtet wird. Außerdem kann das
Werkstück an den gewünschten Positionen, an denen das
Material des Werkstücks bearbeitet werden soll, mit hoher
Geschwindigkeit bearbeitet werden, nicht nur in dem Fall,
in dem die Bearbeitungspositionen in gleichen Intervallen
voneinander beabstandet sind, sondern auch in dem Fall,
in dem die Bearbeitungspositionen nicht in gleichen
Abständen voneinander beabstandet sind.
Da ferner das Erfassungslicht als Erfassungslaserstrahl
bereitgestellt wird, das in einem sehr kleinen Fleck
konzentriert werden kann und das einen stabilen Ausgang
besitzt, der nur geringen zeitabhängigen Schwankungen
unterliegt, ist eine hohe Auflösung sichergestellt, so
daß die Oberflächenbedingung wie etwa das Vorhandensein
oder Fehlen des Werkstückmaterials zuverlässig und genau
erfaßt werden kann. Da weiterhin das Erfassungslicht
monochromatisches Licht sein kann, wird eine chromatische
Aberration der optischen Teile beseitigt, weshalb Erfas
sungsfehler reduziert werden. Falls ein Halbleiterlaser
als Erfassungslichtquelle verwendet wird, kann die Le
bensdauer der Lichtquelle verlängert werden.
Da darüber hinaus die relative Anordnung der Erfassungs
position des Erfassungslaserstrahls in bezug auf die
Bestrahlungsposition des Bearbeitungslaserstrahls auf dem
Werkstück unter Verwendung der Erfassungsposition-Ver
schiebungseinrichtung geändert wird, kann die Erfassungs
position durch den Erfassungslaserstrahl optional in
Abhängigkeit von der Größe und der Konfiguration des
Werkstücks ohne aufwendige Operation geändert werden,
wodurch es möglich ist, die optimale Erfassungsposition
einzustellen.
Folglich ist die vorliegende Erfindung beispielsweise zum
Abschneiden von Hemmstegen eines IC-Gehäuses der Bauart,
bei der ein Halbleiterchip auf einem Verdrahtungsrahmen
angebracht ist und die Baueinheit durch Harzguß versie
gelt ist, anwendbar.
Claims (14)
1. Laserbearbeitungsvorrichtung, mit einem Laser (10)
zum impulsartigen Erzeugen eines Bearbeitungslaserstrahls
(100), einem Bearbeitungs-Lichtabbildungssystem (120, 121)
zum denken des Bearbeitungslaserstrahls (100) an eine Be
arbeitungsposition eines Werkstücks (1) und einer Träger
einrichtung (21) zum Bewegen des Werkstücks und zum Bestim
men der Bearbeitungsposition des Werkstücks, wobei die
Vorrichtung ferner enthält:
eine Erfassungslichtquelle zum Erzeugen von Erfas sungslicht, um das Vorhandensein oder Fehlen des Werkstücks (1) an der Bearbeitungsposition zu erfassen, eine Erfas sungseinrichtung (126) zum Erfassen von Licht von der Be arbeitungsposition und zum Erzeugen eines Erfassungssignals, das dem erfaßten Licht entspricht,
gekennzeichnet durch
eine Bearbeitungslicht-Entfernungseinrichtung zum Entfernen eines Anteils im Erfassungssignal, der sich aus dem bei der Laserbearbeitung erzeugten Licht ergibt, aus dem Erfassungssignal und zum Erzeugen eines weiteren Erfassungs signals (TP), das sich ausschließlich aus dem reflektierten Licht oder dem durchgelassenen Licht des Erfassungslichts ergibt, und eine Steuereinrichtung zum Steuern der Erzeugung des Bearbeitungslaserstrahls (100) auf der Grundlage des weiteren Erfassungssignals (TP), so daß der Bearbeitungs laserstrahl (100) auf die vorgegebene Bearbeitungsposition des Werkstücks (1) einwirkt.
eine Erfassungslichtquelle zum Erzeugen von Erfas sungslicht, um das Vorhandensein oder Fehlen des Werkstücks (1) an der Bearbeitungsposition zu erfassen, eine Erfas sungseinrichtung (126) zum Erfassen von Licht von der Be arbeitungsposition und zum Erzeugen eines Erfassungssignals, das dem erfaßten Licht entspricht,
gekennzeichnet durch
eine Bearbeitungslicht-Entfernungseinrichtung zum Entfernen eines Anteils im Erfassungssignal, der sich aus dem bei der Laserbearbeitung erzeugten Licht ergibt, aus dem Erfassungssignal und zum Erzeugen eines weiteren Erfassungs signals (TP), das sich ausschließlich aus dem reflektierten Licht oder dem durchgelassenen Licht des Erfassungslichts ergibt, und eine Steuereinrichtung zum Steuern der Erzeugung des Bearbeitungslaserstrahls (100) auf der Grundlage des weiteren Erfassungssignals (TP), so daß der Bearbeitungs laserstrahl (100) auf die vorgegebene Bearbeitungsposition des Werkstücks (1) einwirkt.
2. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bearbeitungslicht-Entfernungseinrichtung eine
Torsignal-Erzeugungseinrichtung (244) zum Erzeugen eines
Torsignals (GP) mit einer vorgegebenen Torbreite gleich
zeitig zur Erzeugung des Bearbeitungslaserstrahls (100)
und eine Toreinrichtung (245) enthält, die die Eingabe
des Erfassungssignals (TP) in die Steuereinrichtung (243,
262) zuläßt, wenn das Torsignal (GP) ausgeschaltet wird,
jedoch die Eingabe des Erfassungssignals (TP) in die
Steuereinrichtung (243, 262) verhindert, wenn das Torsi
gnal (GP) eingeschaltet ist.
3. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bearbeitungslicht-Entfernungseinrichtung eine
Rechteckwellensignal-Erzeugungseinrichtung (241) enthält,
um das Erfassungssignal (TP) von der Erfassungseinrich
tung (126) in einen Binärcode umzusetzen, indem als
Schwellenwert (VTH1) ein Wert verwendet wird, der höher
als ein Pegel des Erfassungssignals ist, das sich aus dem
bei der Laserbearbeitung erzeugten Licht ergibt, und
indem ein in einen Binärcode umgesetztes Signal in die
Steuereinrichtung (243, 262) eingegeben wird.
4. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bearbeitungslicht-Entfernungseinrichtung eine
Signalverarbeitungseinrichtung (242a) zum abwechselnden
Empfangen von Impulsen des Erfassungssignals (TP) von der
Erfassungseinrichtung (126) und zum Eingeben der empfan
genen Impulse in die Steuereinrichtung (243, 262) ent
hält.
5. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Erfassungslichtquelle eine Erfassungslaserstrahl-
Quelle (122) ist, die einen Erfassungslaserstrahl (200)
an eine Erfassungsposition in der Nähe der Bearbeitungs
position richtet.
6. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bearbeitungslicht-Entfernungseinrichtung einen
optischen Filter (128) enthält, der Licht, das genau
oder ungefähr die gleiche Wellenlänge wie der Erfassungs
laserstrahl (200) besitzt, durchläßt.
7. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet
durch eine Erfassungsposition-Verschiebungseinrichtung,
die den relativen Ort der Erfassungsposition des
Erfassungslaserstrahls (200) in bezug auf die Bestrah
lungsposition des Bearbeitungslaserstrahls (100) auf dem
Werkstück (1) verändert.
8. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Erfassungsposition-Verschiebungseinrichtung einen
reflektierenden Spiegel (124a) enthält, der um zwei zu
einander senkrechte Achsen, die in einer reflektierenden
Oberfläche liegen, neigbar sind und dem Licht von der
Erfassungsposition ermöglichen, in die Erfassungseinrich
tung (126) einzutreten.
9. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Erfassungsposition-Verschiebungseinrichtung eine
rotierende Keilrücken-Platteneinrichtung (300) enthält,
die zwischen der Erfassungslaserstrahl-Quelle (122) und
dem Werkstück (1) angeordnet ist und eine in bezug auf
eine ursprüngliche optische Achse des Erfassungslaser
strahls (200) geneigte Oberfläche besitzt und um die
ursprüngliche optische Achse (R) drehbar ist.
10. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Erfassungsposition-Verschiebungseinrichtung eine
Bildrotations-Prismaeinrichtung (351) enthält, die zwi
schen der Erfassungslaserstrahl-Quelle (122) und dem
Werkstück (1) angeordnet ist, deren Neigungswinkel in
bezug auf die ursprüngliche optische Achse des Erfas
sungslaserstrahls (200) veränderlich ist und die um die
ursprüngliche optische Achse drehbar ist.
11. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Bearbeitungs-Lichtabbildungssystem (120, 121)
eine Kondensorlinse (121) enthält, die den Bearbeitungs
laserstrahl (100) auf die Bearbeitungsposition konzen
triert und dem Erfassungslicht den Durchgang durch sie
erlaubt und außerdem das Erfassungslicht zum Werkstück
(1) lenkt.
12. Laserbearbeitungsverfahren, das die Schritte
enthält: Bewegen eines Werkstücks (1) und Bestimmen einer
Bearbeitungsposition des Werkstücks, Richten eines im
pulsartigen Bearbeitungslaserstrahls (100) von einem
Laser (10) auf die Bearbeitungsposition, und
Bearbeiten des Werkstücks (1), wobei:
Erfassungslicht für die Erfassung des Vorhanden seins oder Fehlens des Werkstücks (1) an der Bearbei tungsposition auf die Bearbeitungsposition gerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß Licht, das bei der Laserbearbeitung erzeugt wird, aus dem Licht von der Bearbeitungsposition entfernt wird, aus dem Licht von der Bearbeitungsposition nur das reflektierte oder durchgelassene Licht des Erfassungs lichts von der Bearbeitungsposition entnommen wird und der Bearbeitungslaserstrahl (100) auf die vorgegebene Bearbeitungsposition des Werkstücks (1) in einem Zeitver lauf gerichtet wird, der auf einem Erfassungssignal (TP) basiert, das sich aus dem reflektierten oder dem durchge lassenen Licht des Erfassungslichts von der Bearbeitungs position ergibt.
Erfassungslicht für die Erfassung des Vorhanden seins oder Fehlens des Werkstücks (1) an der Bearbei tungsposition auf die Bearbeitungsposition gerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß Licht, das bei der Laserbearbeitung erzeugt wird, aus dem Licht von der Bearbeitungsposition entfernt wird, aus dem Licht von der Bearbeitungsposition nur das reflektierte oder durchgelassene Licht des Erfassungs lichts von der Bearbeitungsposition entnommen wird und der Bearbeitungslaserstrahl (100) auf die vorgegebene Bearbeitungsposition des Werkstücks (1) in einem Zeitver lauf gerichtet wird, der auf einem Erfassungssignal (TP) basiert, das sich aus dem reflektierten oder dem durchge lassenen Licht des Erfassungslichts von der Bearbeitungs position ergibt.
13. Laserbearbeitungsverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Erfassungslaserstrahl (200) als Erfassungslicht
verwendet wird und der Erfassungslaserstrahl (200) an
eine Erfassungsposition in der Umgebung der Bearbeitungs
position gerichtet wird.
14. Hemmsteg-Bearbeitungsverfahren zum Abschneiden
von Hemmstegen (2) eines IC-Gehäuses, bei dem
ein Halbleiterchip auf einem Verdrahtungsrahmen ange
bracht ist und die Baueinheit durch Harzguß versiegelt
ist, wobei:
Erfassungslicht an einen Ort in der Nähe der Bearbeitungsposition unter Verwendung der Laserbearbei tungsvorrichtung nach Anspruch 1 gerichtet wird, ein Erfassungssignal (TP), das der Bearbeitungsposition entspricht, auf der Grundlage von reflektiertem oder durchgelassenem Licht des Erfassungslichts erzeugt wird und die Erzeugung eines Bearbeitungslaserstrahls (100) auf der Grundlage des Erfassungssignals (TP) in der Weise gesteuert wird, daß der Bearbeitungslaserstrahl (100) auf jeden der Hemmstege (2) gerichtet wird.
Erfassungslicht an einen Ort in der Nähe der Bearbeitungsposition unter Verwendung der Laserbearbei tungsvorrichtung nach Anspruch 1 gerichtet wird, ein Erfassungssignal (TP), das der Bearbeitungsposition entspricht, auf der Grundlage von reflektiertem oder durchgelassenem Licht des Erfassungslichts erzeugt wird und die Erzeugung eines Bearbeitungslaserstrahls (100) auf der Grundlage des Erfassungssignals (TP) in der Weise gesteuert wird, daß der Bearbeitungslaserstrahl (100) auf jeden der Hemmstege (2) gerichtet wird.
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