JP2000263263A - Laser beam piercing method and device therefor - Google Patents

Laser beam piercing method and device therefor

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JP2000263263A
JP2000263263A JP11065987A JP6598799A JP2000263263A JP 2000263263 A JP2000263263 A JP 2000263263A JP 11065987 A JP11065987 A JP 11065987A JP 6598799 A JP6598799 A JP 6598799A JP 2000263263 A JP2000263263 A JP 2000263263A
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JP
Japan
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irradiation
hole
laser
processing
pattern
Prior art date
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JP11065987A
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Japanese (ja)
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Hiroaki Eito
博章 永當
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser beam piercing device capable of displaying a plurality of laser beam irradiation regions decided by the parameter inputted by an operator as an irradiation pattern and displaying the evaluation result of piercing by the irradiation pattern. SOLUTION: A laser beam piercing device is provided with a data input device, a display device and a controller, is applied to irradiate an object to be pierced with a laser beam having a beam diameter and a beam cross sectional shape decided beforehand a plurality of times and to pierce the hole sufficiently larger than the beam cross sectional shape. The controller prepares the irradiation pattern showing the region array of a plurality of times of the laser beam irradiation on the basis of the algorithm decided beforehand by using the parameter inputted by an operator and displays the pattern on a display device, further prepares the evaluation in the case piercing is performed by the displayed irradiation pattern and displays the evaluation results on a display device.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ光による穴あ
け加工方法及び加工装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for making a hole by a laser beam.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のレーザ穴あけ加工装置の概略図を
図6に示す。レーザ穴あけ加工装置は、主としてレーザ
発振器10、ミラー11、マスク13、X−Yスキャナ
14、加工レンズ15にて構成される。X−Yスキャナ
14は、ガルバノミラーと呼ばれる可動鏡などで構成さ
れ、レーザ発振器10から発せられるレーザ光の進行方
向を変更させる機能を持つ。これにより、加工テーブル
16上に置かれた加工対象物17上の所望の位置にレー
ザ光を照射し、穴あけ加工を行う。マスク13はレーザ
光の断面形状を整形する遮蔽物で、通過穴の径を変更す
ることによって、加工対象物17に形成される穴の径を
変更できる。たいていの場合、マスク13の通過穴の形
状は円形に設計されており、その結果、形成される穴も
円形とされることが多い。
2. Description of the Related Art A schematic view of a conventional laser drilling apparatus is shown in FIG. The laser drilling apparatus mainly includes a laser oscillator 10, a mirror 11, a mask 13, an XY scanner 14, and a processing lens 15. The XY scanner 14 is configured by a movable mirror called a galvanometer mirror or the like, and has a function of changing the traveling direction of laser light emitted from the laser oscillator 10. Thus, a desired position on the processing target 17 placed on the processing table 16 is irradiated with laser light to perform drilling. The mask 13 is a shield for shaping the cross-sectional shape of the laser beam. The diameter of the hole formed in the processing target 17 can be changed by changing the diameter of the passage hole. In most cases, the shape of the passage hole of the mask 13 is designed to be circular, and as a result, the hole formed is also often circular.

【0003】ここで、穴あけ加工に必要な情報、すなわ
ちレーザ光を照射して穴あけを行うべき位置や、穴の径
などの指示は、オペレータがレーザ穴あけ加工装置によ
って規定されるデータブロックを作成して、操作端末な
どの入力手段を介して、加工前にレーザ穴あけ加工装置
に入力することによって行われる。
Here, information necessary for drilling, that is, an instruction such as a position where drilling is performed by irradiating a laser beam and a diameter of a hole are performed by an operator by creating a data block defined by a laser drilling apparatus. This is performed by inputting to a laser drilling apparatus before processing via input means such as an operation terminal.

【0004】特に、パルスレーザによる穴あけ加工にお
いては、等しいエネルギーを持つレーザ光1パルスで加
工できる穴の深さは加工対象物17の材料によってほぼ
一定となる。このため、加工深さがそれ以上に必要な場
合には、一箇所あたりレーザ光を複数回照射することに
より対応することになる。また、単位面積内に照射され
るレーザ光のエネルギーが、加工対象物17の材質に応
じたしきい値を越えないと、加工速度が急激に低下する
現象が現れる。このしきい値はFluence(フルエ
ンス)と呼ばれており、この値を越えるエネルギーを確
保するため、加工レンズ15や凹面鏡などの光学部品を
用いてレーザ光を加工対象物17上に集光させる場合が
多い。言い換えれば、これまでのレーザ穴あけ加工装置
は、レーザ光の1回の照射で大きな面積の穴あけ加工を
行うことはできない。
In particular, in drilling with a pulse laser, the depth of a hole that can be drilled by one pulse of laser light having the same energy is almost constant depending on the material of the workpiece 17. For this reason, when the working depth is required to be larger than that, it is necessary to irradiate the laser beam a plurality of times per one place. In addition, if the energy of the laser beam applied to the unit area does not exceed a threshold value corresponding to the material of the processing target 17, a phenomenon in which the processing speed rapidly decreases appears. This threshold value is called “fluence”. When the laser light is focused on the processing target 17 using an optical component such as the processing lens 15 or a concave mirror in order to secure energy exceeding this value. There are many. In other words, the conventional laser drilling apparatus cannot perform drilling of a large area by one irradiation of the laser beam.

【0005】そこで、大面積の穴あけ加工が必要な場合
には、小面積の加工を数多く重ね合わせる方法で加工を
行うことが一般に行われている。しかし、パルスレーザ
照射1回当たりの加工穴の形状が円形である場合、大面
積の加工域を隙間なく埋め尽くすには、隣の円形照射領
域と重なり合う領域が発生する。この重なり領域は、照
射2回にわたり加工されるので、図7に示されるよう
に、他の領域に比べて加工がより進行する。その結果、
加工された穴の底面には加工深さのばらつきが生じる。
Therefore, when drilling of a large area is necessary, it is common practice to perform processing by overlapping a large number of small area drills. However, in the case where the shape of the processing hole per pulse laser irradiation is circular, an area overlapping with the adjacent circular irradiation area occurs in order to completely fill the large area processing area without a gap. Since this overlapping area is processed twice in irradiation, as shown in FIG. 7, the processing is more advanced than the other areas. as a result,
The processing depth varies on the bottom surface of the processed hole.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記のように、これま
での一定深さまでの大面積の穴あけ加工では、加工され
た穴の底面の深さがばらつくといった品質上の問題が発
生する。あるいは、多層プリント配線基板の穴あけ加工
において使用されることの多い、銅による導電層までの
絶縁樹脂を除去する加工においては、加工すべきではな
い導電層にダメージを与えてしまうといった弊害があ
る。
As described above, in the conventional drilling of a large area up to a certain depth, there is a quality problem such that the depth of the bottom surface of the processed hole varies. Alternatively, in a process of removing an insulating resin up to a conductive layer of copper, which is often used in a drilling process of a multilayer printed wiring board, there is an adverse effect that a conductive layer that should not be processed is damaged.

【0007】一方、加工深さのばらつきがあっても問題
の無い場合でも、レーザ光の重なりが多くなるような照
射を行えば、同じ面積を加工するのに多数回のレーザ照
射が必要となり、それだけ加工時間を要することにな
る。
On the other hand, even if there is no problem even if there is a variation in the processing depth, if irradiation is performed so that the laser light overlaps more, a large number of laser irradiations are required to process the same area. That requires a lot of processing time.

【0008】従来、重ね合わせの場合の照射領域の位置
の決定方法は、ユーザ側の操作・判断に基づく設定に委
ねていた。この場合、最適な加工方法を決定するまでの
間に、加工抜けが発生しないかという評価や、加工結果
から適否を判断するといった、長時間を必要とする試行
錯誤的なパラメータ決定行動を必要とする。
Conventionally, the method of determining the position of the irradiation area in the case of superposition has been left to the setting based on the operation / judgment on the user side. In this case, a trial-and-error parameter determination action that requires a long time, such as an evaluation of whether or not a machining omission occurs or a determination of appropriateness based on a machining result, is required until the optimal machining method is determined. I do.

【0009】そこで、本発明の課題は、大口径穴の加工
品質向上、及び加工速度向上に適したレーザ穴あけ加工
方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a laser drilling method suitable for improving the processing quality of a large-diameter hole and improving the processing speed.

【0010】本発明の他の課題は、上記課題を達成する
ために、オペレータが入力したパラメータにより決定さ
れる複数のレーザ照射領域の表示を、照射パターンとし
て表示させると共に、この照射パターンで加工した場合
の評価結果をも表示させることのできるレーザ穴あけ加
工装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to display a plurality of laser irradiation areas determined by parameters input by an operator as an irradiation pattern and to process the laser beam using this irradiation pattern. An object of the present invention is to provide a laser drilling apparatus capable of displaying an evaluation result in such a case.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、あらかじめ定
められたビーム径及びビーム断面形状を持つレーザ光を
加工対象物に複数回照射して前記ビーム断面形状より十
分に大きな面積の穴をあけるレーザ穴あけ加工方法にお
いて、前記レーザ光の照射を、3つの互いに隣り合う照
射領域の中心を結ぶ形状が正三角形になるようにすると
共に、隣合う照射領域の重なり面積が最小になるように
前記複数回の照射領域を決め、最も外側の照射領域にお
いて前記穴からはみ出すレーザ光の照射については、前
記正三角形の一辺に沿って前記穴の中心寄りに位置をず
らして前記穴内に収まるように照射することを特徴とす
る。
According to the present invention, a laser beam having a predetermined beam diameter and a predetermined beam cross-sectional shape is applied to a workpiece a plurality of times to form a hole having an area sufficiently larger than the predetermined beam cross-sectional shape. In the laser drilling method, the laser light irradiation is performed such that a shape connecting the centers of three mutually adjacent irradiation regions becomes an equilateral triangle and the overlapping area of the adjacent irradiation regions is minimized. For the irradiation of the laser beam that protrudes from the hole in the outermost irradiation region, the irradiation is performed such that the position is shifted toward the center of the hole along one side of the equilateral triangle so that the laser light fits in the hole. It is characterized by the following.

【0012】なお、前記レーザ光がパルスレーザ光であ
る場合、同じ照射領域に対する繰り返し照射の回数によ
り前記穴の深さが決定される。
When the laser beam is a pulsed laser beam, the depth of the hole is determined by the number of times of repetitive irradiation to the same irradiation region.

【0013】本発明によればまた、データ入力装置と表
示装置及び制御装置とを備え、あらかじめ定められたビ
ーム径及びビーム断面形状を持つレーザ光を加工対象物
に複数回照射して前記ビーム断面形状より十分に大きな
面積の穴をあけるレーザ穴あけ加工装置において、前記
データ入力装置は、照射パターンを定義するパラメータ
を入力するためのものであり、前記制御装置は、入力さ
れたパラメータを使用してあらかじめ決められたアルゴ
リズムに基づいて複数回のレーザ光の照射領域の配置を
示す前記照射パターンを作成して前記表示装置に表示さ
せると共に、前記照射パターンで穴あけ加工を行った場
合の評価結果を作成して前記表示装置に表示させるもの
であり、前記照射パターンは、前記穴に対応する加工領
域を、前記複数回のレーザ光の照射領域ができるだけ隙
間を生じないように、しかも隣合う照射領域の重なり面
積が最小になるように埋めるようなパターンであること
を特徴とするレーザ穴あけ加工装置が提供される。
According to the present invention, there is further provided a data input device, a display device, and a control device, wherein a laser beam having a predetermined beam diameter and a beam cross-sectional shape is irradiated to a processing object a plurality of times. In a laser drilling apparatus for drilling a hole having a sufficiently larger area than a shape, the data input device is for inputting a parameter defining an irradiation pattern, and the control device uses the input parameter to Based on a predetermined algorithm, create the irradiation pattern indicating the arrangement of the irradiation area of the laser light a plurality of times and display it on the display device, and create an evaluation result when drilling is performed with the irradiation pattern And the display pattern is displayed on the display device. As the irradiation region of the laser beam does not occur as much as possible the gap, laser drilling device is provided, wherein the addition overlap area of adjacent irradiated region is a pattern that fills to minimize.

【0014】なお、前記評価結果として、前記制御装置
は、前記照射パターンで加工された場合の穴の任意の位
置での断面形状及び深さのばらつきのヒストグラムを前
記表示装置に表示させる。
[0014] As a result of the evaluation, the control device causes the display device to display a histogram of a variation in cross-sectional shape and depth at an arbitrary position of the hole when processed by the irradiation pattern.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて説明する。本形態によるレーザ穴あけ加工装置は、
穴あけ加工に際して、オペレータが入力したパラメータ
により決定されるレーザ光の照射領域を、加工前に評価
する機能を有する制御装置(図示せず)を組み込んだ点
に特徴を有する。
Embodiments of the present invention will be described below. The laser drilling machine according to this embodiment is
It is characterized in that a control device (not shown) having a function of evaluating a laser beam irradiation area determined by a parameter input by an operator before drilling is incorporated at the time of drilling.

【0016】このような制御装置を組み込んだレーザ穴
あけ加工装置は、オペレータが入力したパラメータを使
用し、あらかじめ決められたアルゴリズムに基づいてレ
ーザ光を照射すべき複数の照射領域を決定して照射パタ
ーンを作成し、しかもその加工結果を予測して評価し、
オペレータが加工詳細を把握できるように、加工対象物
上の照射領域の配置(照射パターン)や加工深さのばら
つきのヒストグラムなどの情報を、表示装置(図示せ
ず)に表示する。その後、実際の加工開始を指示する
と、オペレータが入力したパラメータに基づいて、レー
ザ穴あけ加工装置はレーザ照射を行って加工を実行す
る。このため、本形態におけるレーザ穴あけ加工装置
は、オペレータに対し、パラメータの評価関数の出力を
基に、評価結果を表示する表示装置を備える。また、レ
ーザ穴あけ加工装置は、オペレータがパラメータを入力
するための入力装置(図示せず)を備えている。
A laser drilling machine incorporating such a control device determines a plurality of irradiation regions to be irradiated with laser light based on a predetermined algorithm using parameters input by an operator, and determines an irradiation pattern. , And predict and evaluate the processing results,
Information such as the arrangement (irradiation pattern) of the irradiation area on the processing target and a histogram of the variation in the processing depth is displayed on a display device (not shown) so that the operator can grasp the processing details. Thereafter, when an instruction to start actual machining is given, the laser drilling machine performs laser irradiation to perform machining based on parameters input by the operator. For this reason, the laser drilling apparatus according to the present embodiment includes a display device for displaying the evaluation result to the operator based on the output of the parameter evaluation function. Further, the laser drilling device includes an input device (not shown) for an operator to input parameters.

【0017】評価結果については、後でも説明するが、
オペレータが加工詳細を容易に把握できるように、加工
対象物上の照射領域の配置を画像的に可視化したり、加
工される穴における加工深さのばらつきのヒストグラム
を生成するなどして、表示装置に表示する。また、これ
らのパラメータ入力と評価結果の表示は、表示装置を介
してオペレータと制御装置との間で対話的に行えるよう
にすることで、その効果をより高めることができる。
Although the evaluation results will be described later,
A display device for visualizing the arrangement of the irradiation area on the processing object in an image or generating a histogram of the variation of the processing depth in the hole to be processed so that the operator can easily grasp the processing details. To be displayed. Further, the effect of inputting these parameters and displaying the evaluation result can be further enhanced by enabling the operator and the control device to interactively perform the display via the display device.

【0018】次に、パラメータの内容及び照射パターン
を作成するアルゴリズムについて説明する。図1は、円
形の穴1を7回のレーザ光照射で加工する場合を示して
おり、レーザ光の照射領域がみかけ上の加工穴として規
則的な照射パターンに基いて配置される。この配置で
は、中心の加工穴(照射領域)に対し、6つの同径の加
工穴(照射領域)が対称に周囲を取り囲むように決めら
れている。そして、互いに隣り合う3つの加工穴につい
て言えば、それらの中心は正三角形を形成している。こ
の加工穴の中心間隔を決定する正三角形の1辺の長さ
が、本発明でいう「パラメータ」の1つである。図1で
は、加工穴の半径をrとすると、正三角形の1辺の長さ
は(3)1/2 ・rで表される。
Next, the contents of the parameters and the algorithm for creating the irradiation pattern will be described. FIG. 1 shows a case in which a circular hole 1 is processed by laser light irradiation seven times, and a laser light irradiation area is arranged as an apparent processed hole based on a regular irradiation pattern. In this arrangement, six processing holes (irradiation regions) having the same diameter are determined so as to symmetrically surround the center with respect to the center processing hole (irradiation region). Then, as for the three machined holes adjacent to each other, their centers form an equilateral triangle. The length of one side of the equilateral triangle that determines the center interval between the machined holes is one of the “parameters” in the present invention. In FIG. 1, assuming that the radius of the machined hole is r, the length of one side of the equilateral triangle is represented by (3) 1/2 · r.

【0019】また、所望の加工深さを確保するために、
レーザ光を同じ箇所に複数回照射する場合には、上記の
中心間隔のパラメータで決定した照射パターンを、各層
毎に加工対象物上に配置する形で加工を行う。このよう
な、各層を配置する位置をもう1つの「パラメータ」と
する。このパラメータは、加工対象物上の二次元位置の
情報を持ち、層毎に照射領域のデータと同じ座標系で記
述されている。
In order to secure a desired machining depth,
When irradiating the laser beam to the same portion a plurality of times, the laser beam is processed by arranging the irradiation pattern determined by the above-mentioned center interval parameter on the object to be processed for each layer. Such a position where each layer is arranged is defined as another “parameter”. This parameter has information of a two-dimensional position on the processing target, and is described in the same coordinate system as the data of the irradiation area for each layer.

【0020】これらのパラメータを評価関数を用いて評
価する。この評価関数は、加工深さのばらつきが少ない
ほど、また、加工残り領域の発生する頻度が低いほど、
高い評価結果を出力する。なお、ここで言う「層」と
は、照射パターンを1つのまとまりとして扱うために便
宜上呼んだものであり、実際の加工が照射パターン毎に
時間的経過をもって行われなければならない必然性はな
い。
These parameters are evaluated using an evaluation function. The smaller the variation of the processing depth and the lower the frequency of occurrence of the unprocessed area,
Outputs high evaluation results. Note that the “layer” referred to here is called for convenience in order to treat an irradiation pattern as a single unit, and it is not necessary that actual processing be performed with time for each irradiation pattern.

【0021】1層分の照射パターンの評価関数は以下の
ように出力する。1回の照射による加工穴が図7のよう
に円柱状である場合、加工対象物の表面上で、加工穴の
重なりを平面内で判定する評価を行う。ここでは、中心
間隔のパラメータにより照射パターンが決定されるの
で、隣接する加工穴との重なりが少なく、加工残り領域
が少ないほど高い評価結果を与える。
The evaluation function of the irradiation pattern for one layer is output as follows. When the processing hole formed by one irradiation has a columnar shape as shown in FIG. 7, an evaluation is performed on the surface of the processing target to determine the overlap of the processing holes in a plane. In this case, since the irradiation pattern is determined by the parameter of the center interval, a higher evaluation result is given as the overlap with the adjacent processing hole is smaller and the remaining area is smaller.

【0022】例えば、図1で説明したように、加工穴の
半径がrであった場合、正三角形の1辺の長さが(3)
1/2 ・rのときに互いに隣り合う3つの加工穴の外周が
一点で交差するため、加工残り領域は発生しない。この
状態下では、3回以上レーザ光が照射される領域はな
く、かつ2回照射された面積も他の場合に比べて小さい
ので、加工深さのばらつきが抑制される。従って、この
場合に、中心間隔のパラメータの評価結果として最も高
いものを与える。
For example, as described with reference to FIG. 1, when the radius of the machined hole is r, the length of one side of the equilateral triangle is (3)
At 1/2 1 / 2r, the outer peripheries of three adjacent processing holes intersect at one point, so that no remaining processing area is generated. In this state, there is no region irradiated with the laser beam three times or more, and the area irradiated twice is smaller than in other cases, so that the variation in the processing depth is suppressed. Therefore, in this case, the highest evaluation result of the parameter of the center interval is given.

【0023】次に、1回の照射により形成される加工穴
が図2のようにテーパを持つ場合を考える。レーザ穴あ
け加工において、加工対象物上における加工穴の断面形
状は、テーパと呼ばれる傾斜部を持つことが多い。テー
パの形状は、例えば加工対象物上面の穴径および、底面
の穴径を用いて定義することができる。テーパがある場
合、加工穴の深さは穴の中で一定ではなくなるので、評
価方法を以下のようにする。隣り合う加工穴の中心間隔
を変化させた各場合において、照射パターンの基本構成
要素である正三角形内部を多数に分割し、テーパのつい
た加工穴が複数個重ね合わされた時の穴の深さを、分割
された各位置において計算して、加工を評価する。すべ
ての位置において、加工深さのばらつきが少なく、加工
残り領域が少ないパラメータに高い評価結果を与える。
Next, let us consider a case where a processed hole formed by one irradiation has a taper as shown in FIG. In laser drilling, the cross-sectional shape of a processing hole on a processing target object often has an inclined portion called a taper. The shape of the taper can be defined using, for example, a hole diameter on the top surface of the object to be processed and a hole diameter on the bottom surface. If there is a taper, the depth of the machined hole will not be constant in the hole, so the evaluation method is as follows. In each case where the center distance between adjacent machining holes is changed, the inside of an equilateral triangle, which is a basic component of the irradiation pattern, is divided into many parts, and the depth of the holes when a plurality of tapered machining holes are superimposed. Is calculated at each of the divided positions to evaluate the processing. At all positions, a high evaluation result is given to a parameter having a small variation in the processing depth and a small remaining processing area.

【0024】なお、上記の加工穴が円柱状である場合
は、テーパがある場合の上面の穴径と底面の穴径が等し
い場合として、統合することが可能である。
In the case where the above-mentioned machined hole is cylindrical, it is possible to integrate the case where the hole diameter on the upper surface is equal to the hole diameter on the bottom surface when there is a taper.

【0025】層毎の評価関数については、加工対象物上
を多数に分割し、それぞれの位置での加工深さを、層配
置のパラメータを用いて層毎の加工結果を重ね合わせた
結果から計算し、そのばらつきが少ないほど、また加工
残り領域の発生する頻度が低いほど、そのパラメータに
対し高い評価結果を与える。
The evaluation function for each layer is calculated by dividing the object to be processed into a number of parts and processing depth at each position from the result of superimposing the processing results for each layer using the layer arrangement parameters. However, the smaller the variation and the lower the frequency of occurrence of the unprocessed area, the higher the evaluation result is given to the parameter.

【0026】ところで、大面積の穴あけ加工を行う場合
の穴の外周では、図3に示されるように、必ずしも穴1
´の外周の輪郭線と照射パターンの端部が一致しないこ
とがある。この場合、オペレータは、表示装置に表示さ
れた図3中、破線で示す外側の加工穴が加工すべき穴1
´の外周の輪郭線からはみ出していることを確認する
と、外側の加工穴が穴1´の外周の輪郭線をはみ出さな
いように、図3中実線で示すように、外側の加工穴にお
ける中心間隔のパラメータを縮小するようにパラメータ
を変更する。この場合、外側の加工穴における中心間隔
r´は、r´<(3)1/2 ・rとなる。そして、この場
合には、隣接する加工穴との重なり領域が大きくなる
分、加工深さのばらつきが大きくなるので評価結果は悪
くなるが、それはやむを得ないものとされる。
By the way, as shown in FIG. 3, the hole 1 is not necessarily formed on the outer periphery of the hole when a large area is drilled.
In some cases, the contour of the outer periphery of ′ does not match the end of the irradiation pattern. In this case, the operator is required to change the outer processing hole indicated by the broken line to the hole 1 to be processed in FIG. 3 displayed on the display device.
When it is confirmed that the outer processing hole does not protrude from the contour of the outer periphery of the hole 1 ′, the center of the outer processing hole is not changed as shown by a solid line in FIG. Modify the parameter to reduce the interval parameter. In this case, the center interval r 'in the outer processing hole is r'<(3) 1/2 · r. In this case, as the overlapping area with the adjacent processing hole increases, the variation in the processing depth increases, and the evaluation result deteriorates. However, it is unavoidable.

【0027】図4は、加工される穴2の面積が図1のも
のに比べて更に大きい場合を示している。ここで、中心
間隔に関するパラメータとして図1と同様の値を入力し
た場合、中心の加工穴とその外側(中間部)の6個の加
工穴について言えば、図1で説明した中心間隔(3)
1/2 ・rの配置関係の照射パターンとなる。また、最も
外側の12個の加工穴のうち、穴2の外周の輪郭線内に
入る6個の加工穴については、中間部の6個の加工穴と
の間の中心間隔は(3)1/2 ・rの配置関係の照射パタ
ーンである。一方、穴2の外周の輪郭線からはみ出して
いる6個の加工穴については、図3で説明したように、
オペレータによりパラメータの変更入力が行われること
により、穴2の中心寄りへ位置をずらして穴2内に収ま
るようにされる。
FIG. 4 shows a case where the area of the hole 2 to be machined is larger than that of FIG. Here, when the same value as that of FIG. 1 is input as a parameter relating to the center interval, the center interval (3) described with reference to FIG.
The irradiation pattern has an arrangement relationship of 1/2 · r. Of the twelve outermost processing holes, the center distance between the six processing holes in the contour of the outer periphery of the hole 2 and the six processing holes in the middle is (3) 1 This is an irradiation pattern having an arrangement relationship of / 2 · r. On the other hand, as for the six machined holes protruding from the contour line of the outer periphery of the hole 2, as described in FIG.
When a parameter change is input by the operator, the position of the hole 2 is shifted toward the center of the hole 2 so as to fit in the hole 2.

【0028】なお、パラメータ入力については、1回の
照射による加工穴の径、加工される穴の面積など、最低
限の条件を入力した場合、適切なパラメータを生成し、
オペレータに提示してやるようにしてもよい。
When inputting minimum parameters such as the diameter of a hole processed by one irradiation and the area of a hole to be processed, appropriate parameters are generated.
You may make it show to an operator.

【0029】図5は、表示装置による表示例を示してい
る。図5において、制御装置により、入力されたパラメ
ータを使用して前に述べたアルゴリズムに基づいて7回
のレーザ光の照射パターンが作成されて表示装置に表示
される。加えて、制御装置は、表示された照射パターン
で穴あけ加工を行った場合の評価結果を作成して表示装
置に表示させる。評価結果としては、表示された照射パ
ターンで加工された場合の穴の任意の位置(例えば、直
径方向)での断面形状と、加工深さのばらつきのヒスト
グラムが表示装置にて表示される。オペレータにより入
力されるパラメータとしては、照射領域(1回の照射に
よる加工穴)のピッチ、加工すべき穴の径、加工対象物
の材質、1回の照射による加工穴がテーパを持つ場合に
はそのテーパ角度、エッチングレート等が表示される。
FIG. 5 shows a display example by the display device. In FIG. 5, seven irradiation patterns of laser light are created by the control device based on the algorithm described above using the input parameters, and displayed on the display device. In addition, the control device creates an evaluation result when drilling is performed with the displayed irradiation pattern and causes the display device to display the evaluation result. As a result of the evaluation, a cross-sectional shape of the hole at an arbitrary position (for example, in a diametrical direction) when the hole is processed by the displayed irradiation pattern, and a histogram of a variation in the processing depth are displayed on the display device. The parameters input by the operator include the pitch of the irradiation area (hole to be processed by one irradiation), the diameter of the hole to be processed, the material of the object to be processed, and when the hole to be processed by one irradiation has a taper. The taper angle, the etching rate and the like are displayed.

【0030】本形態によるレーザ穴あけ加工装置を用い
て大面積の穴あけ加工を行う場合、オペレータはまず、
加工に必要な条件と、照射パターンを定義するパラメー
タを入力する。制御装置は、これらの情報から生成され
る加工結果を予測・評価し、オペレータに表示画面を介
して情報を提示する。オペレータは評価結果を確認し
て、パラメータの適否を判断し、照射パターンの配置を
決定する。適切でないパラメータだとオペレータが判断
した場合には、改めてパラメータを入力し直し、再度評
価を行う。評価の結果、オペレータがパラメータは適切
であると判断した場合、実際の加工開始を指示すると、
指定したパラメータ値に基づいて、レーザ穴あけ加工装
置は穴あけ加工を実行する。
When drilling a large area using the laser drilling apparatus according to this embodiment, the operator first
Input the conditions necessary for processing and the parameters that define the irradiation pattern. The control device predicts and evaluates a machining result generated from these pieces of information, and presents the information to the operator via a display screen. The operator checks the evaluation result, determines whether the parameters are appropriate, and determines the arrangement of the irradiation pattern. If the operator determines that the parameter is not appropriate, the operator re-enters the parameter and performs the evaluation again. As a result of the evaluation, when the operator determines that the parameters are appropriate, when an instruction to start actual machining is given,
The laser drilling device performs drilling based on the designated parameter values.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明によるレーザ穴あけ加工装置は、
従来の方法に比べ穴の底面における深さのばらつきの少
ない加工を、より短時間で効率よく処理可能である。ま
た、試行錯誤的なテスト加工を低減でき、オペレータの
技量に依存しにくい加工を実現することが可能である。
The laser drilling apparatus according to the present invention is
Processing with less variation in depth at the bottom surface of the hole than in the conventional method can be efficiently processed in a shorter time. Further, trial and error test processing can be reduced, and processing that is less dependent on the skill of the operator can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明により大面積の穴を加工する場合の照射
パターンの一例を示した図である。
FIG. 1 is a diagram showing an example of an irradiation pattern when a large-area hole is machined according to the present invention.

【図2】1回のレーザ照射によりテーパを持つ加工穴が
形成される場合の隣り合う加工穴との関係を説明するた
めの図である。
FIG. 2 is a view for explaining a relationship between adjacent processing holes when a processing hole having a taper is formed by one laser irradiation;

【図3】照射パターンの一部が加工されるべき穴からは
み出してしまう場合の対処法を説明するための図であ
る。
FIG. 3 is a diagram for explaining a countermeasure in a case where a part of an irradiation pattern protrudes from a hole to be processed;

【図4】図1の穴より更に大面積の穴を加工する場合の
照射パターンの例を示した図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an irradiation pattern when a hole having a larger area than the hole in FIG. 1 is machined;

【図5】本発明における表示装置により表示されるパラ
メータと照射パターン及び評価結果の表示例を示した図
である。
FIG. 5 is a diagram showing a display example of parameters, irradiation patterns, and evaluation results displayed by the display device according to the present invention.

【図6】本発明が適用されるレーザ穴あけ加工装置の概
略構成を説明するための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining a schematic configuration of a laser drilling apparatus to which the present invention is applied.

【図7】2つのレーザ光が重なり合うように照射される
場合の加工穴の深さについて説明するための断面図であ
る。
FIG. 7 is a cross-sectional view for describing a depth of a processing hole when two laser beams are irradiated so as to overlap with each other.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、1´、2 穴 11 ミラー 15 加工レンズ 16 加工テーブル 17 加工対象物 1, 1 ', 2 holes 11 Mirror 15 Processing lens 16 Processing table 17 Processing object

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 あらかじめ定められたビーム径及びビー
ム断面形状を持つレーザ光を加工対象物に複数回照射し
て前記ビーム断面形状より十分に大きな面積の穴をあけ
るレーザ穴あけ加工方法において、 前記レーザ光の照射を、3つの互いに隣り合う照射領域
の中心を結ぶ形状が正三角形になるようにすると共に、
隣合う照射領域の重なり面積が最小になるように前記複
数回の照射領域を決め、最も外側の照射領域において前
記穴からはみ出すレーザ光の照射については、前記正三
角形の一辺に沿って前記穴の中心寄りに位置をずらして
前記穴内に収まるように照射することを特徴とするレー
ザ穴あけ加工方法。
1. A laser drilling method for irradiating a processing object with a laser beam having a predetermined beam diameter and a beam cross-sectional shape a plurality of times to form a hole having a sufficiently larger area than the beam cross-sectional shape. Light irradiation is performed so that the shape connecting the centers of three mutually adjacent irradiation areas becomes an equilateral triangle,
The plurality of irradiation regions are determined so that the overlapping area of the adjacent irradiation regions is minimized, and the irradiation of the laser light protruding from the hole in the outermost irradiation region is performed along one side of the equilateral triangle. A laser drilling method, characterized in that the laser beam is irradiated so as to fit in the hole while being shifted toward the center.
【請求項2】 請求項1記載のレーザ穴あけ加工方法に
おいて、前記レーザ光はパルスレーザ光であり、同じ照
射領域に対する繰り返し照射の回数により前記穴の深さ
が決定されることを特徴とするレーザ穴あけ加工方法。
2. The laser drilling method according to claim 1, wherein the laser light is a pulsed laser light, and the depth of the hole is determined by the number of times of repeated irradiation on the same irradiation area. Drilling method.
【請求項3】 請求項1記載のレーザ穴あけ加工方法に
おいて、前記穴の形状が円形であることを特徴とするレ
ーザ穴あけ加工方法。
3. The laser drilling method according to claim 1, wherein said hole has a circular shape.
【請求項4】 データ入力装置と表示装置及び制御装置
とを備え、あらかじめ定められたビーム径及びビーム断
面形状を持つレーザ光を加工対象物に複数回照射して前
記ビーム断面形状より十分に大きな面積の穴をあけるレ
ーザ穴あけ加工装置において、 前記データ入力装置は、照射パターンを定義するパラメ
ータを入力するためのものであり、 前記制御装置は、入力されたパラメータを使用してあら
かじめ決められたアルゴリズムに基づいて複数回のレー
ザ光の照射領域の配置を示す前記照射パターンを作成し
て前記表示装置に表示させると共に、前記照射パターン
で穴あけ加工を行った場合の評価結果を作成して前記表
示装置に表示させるものであり、前記照射パターンは、
前記穴に対応する加工領域を、前記複数回のレーザ光の
照射領域ができるだけ隙間を生じないように、しかも隣
合う照射領域の重なり面積が最小になるように埋めるよ
うなパターンであることを特徴とするレーザ穴あけ加工
装置。
4. A processing device comprising a data input device, a display device, and a control device, wherein a laser beam having a predetermined beam diameter and a beam cross-sectional shape is irradiated to a processing object a plurality of times, and is sufficiently larger than the beam cross-sectional shape. In a laser drilling apparatus for drilling a hole having an area, the data input device is for inputting a parameter that defines an irradiation pattern, and the control device is configured with an algorithm predetermined using the input parameter. The irradiation pattern showing the arrangement of the irradiation area of the laser light for a plurality of times is created based on the display pattern and displayed on the display device, and the evaluation result when drilling is performed with the irradiation pattern is created to display the display device. The irradiation pattern is,
The processing region corresponding to the hole is a pattern in which the irradiation region of the laser light is filled so that the irradiation region of the plurality of times does not generate a gap as much as possible, and furthermore, the overlapping area of the adjacent irradiation regions is minimized. Laser drilling equipment.
【請求項5】 請求項4記載のレーザ穴あけ加工装置に
おいて、前記評価結果として、前記制御装置は、前記照
射パターンで加工された場合の穴の任意の位置での断面
形状及び深さのばらつきのヒストグラムを前記表示装置
に表示させることを特徴とするレーザ穴あけ加工装置。
5. The laser drilling apparatus according to claim 4, wherein, as the evaluation result, the control device determines a variation in cross-sectional shape and depth at an arbitrary position of the hole when the hole is processed by the irradiation pattern. A laser drilling apparatus, wherein a histogram is displayed on the display device.
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