JP2000288762A - Method and device for laser beam machining - Google Patents

Method and device for laser beam machining

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JP2000288762A
JP2000288762A JP11098922A JP9892299A JP2000288762A JP 2000288762 A JP2000288762 A JP 2000288762A JP 11098922 A JP11098922 A JP 11098922A JP 9892299 A JP9892299 A JP 9892299A JP 2000288762 A JP2000288762 A JP 2000288762A
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Japan
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laser
processing
light
detection light
workpiece
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JP11098922A
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Japanese (ja)
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Naoki Mitsuyanagi
直毅 三柳
Yoshiya Nagano
義也 長野
Makoto Ishijima
真 石島
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To conduct high speed and precise machining with correcting a machining position deviation due to positioning error and without lowering productivity in a simple constitution. SOLUTION: A lead frame 1a is supplied form a transfer device 6 to a jig 7 and is fixed. When operating a galvono-mirror 42, detection light from a detection light source 8 coaxially arranged to a machining laser beam is moved on the lead frame 1a. The detection light radiated on a lead pin is reflected with the lead pin and not reaches a detection means 9, however, the detection light passes between the lead pins and reaches a photo sensor 92 through an image forming lens 91. A detection signal of a sensor 92 is binarized with a control means 10, based on the above, a controller 41 controls the mirror 42. By this operation, the detection light from the mirror 42 is precisely stopped at a fixed machining position A. The controller 41, after the detection light is stopped, outputs an irradiation start signal to a laser beam oscillator 2, the machining position is precisely irradiated with the laser beam.

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、レーザビーム伝送
用にガルバノミラーを使用して高速に位置決めを行い、
レーザ加工を行うレーザ加工方法及び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention provides a high-speed positioning using a galvanometer mirror for laser beam transmission,
The present invention relates to a laser processing method and apparatus for performing laser processing.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のレーザビーム伝送用にガルバノミ
ラーを使用した加工装置を図6を参照しながら説明す
る。従来の構成のレーザ加工装置は、図6にその一例を
示すように、レーザヘッド31及びレーザ電源32を有
するレーザ発振器3と、ガルバノコントローラ41、X
軸ガルバノミラー42及びY軸ガルバノミラー43で構
成され、レーザ発振器3から出力されたレーザビームを
伝送して、XY方向に走査するガルバノスキャナ4と、
レーザビームを集光する集光レンズ5とを備えている。
2. Description of the Related Art A conventional processing apparatus using a galvanometer mirror for transmitting a laser beam will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 6, a laser processing apparatus having a conventional configuration includes a laser oscillator 3 having a laser head 31 and a laser power source 32, a galvano controller 41,
A galvano scanner 4 configured by an axis galvanometer mirror 42 and a Y-axis galvanometer mirror 43 and transmitting a laser beam output from the laser oscillator 3 and scanning in the XY directions;
And a condenser lens 5 for condensing the laser beam.

【0003】ここで、一軸方向のみ照射位置が変化する
場合は、ガルバノスキャナ4は、ガルバノコントローラ
41と一軸のガルバノミラー42とで構成される。ま
た、生産ライン等で使用する場合は、ワーク1の供給、
回収を行う搬送装置6と、ワーク1を固定する治具7と
が付加される。
Here, when the irradiation position changes only in one axis direction, the galvano scanner 4 includes a galvano controller 41 and a one-axis galvanometer mirror 42. When used on a production line, etc., supply of work 1
A transport device 6 for collecting and a jig 7 for fixing the work 1 are added.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記のようなレーザ加
工装置を用いて、例えば、リードフレームのリードピン
の重ね合わせ溶接のような、高速に位置決めを操り返し
て行うレーザ加工を例にとって説明する。図7はリード
ピンの重ね合わせ溶接の説明図であり、リードフレーム
1aの上面からみた図である。図8は、図7と同様にリ
ードピンの重ね合わせ溶接の説明図であり、2つのリー
ドピン2aと2bとが重ね合わされた状態の斜視図であ
る。
A description will be given of an example of laser processing in which positioning is repeated at high speed, such as superposition welding of lead pins of a lead frame, using the above-described laser processing apparatus. FIG. 7 is an explanatory diagram of lap welding of the lead pins, as viewed from the top surface of the lead frame 1a. FIG. 8 is an explanatory view of overlap welding of lead pins, similarly to FIG. 7, and is a perspective view showing a state in which two lead pins 2a and 2b are overlapped.

【0005】図7において、一辺のリードピン2aをレ
ーザ溶接する手順としては、最初の溶接位置Aでレーザ
を照射し、ガルバノスキャナ4で次のリードピン2aの
溶接位置Bまでレーザ照射位置を移動させ、そこでレー
ザを照射する。このように、リードピッチに相当する距
離を繰り返し移動させて、開始ピンAから最終ピンE間
にあるリ一ドピン2a上の位置でレーザを照射する。
In FIG. 7, the procedure for laser welding one side of the lead pin 2a is as follows. The laser is irradiated at the first welding position A, and the laser irradiation position is moved to the welding position B of the next lead pin 2a by the galvano scanner 4. Then, laser irradiation is performed. As described above, the laser is irradiated at the position on the lead pin 2a between the start pin A and the last pin E by repeatedly moving the distance corresponding to the lead pitch.

【0006】以上のような加工手順を用いて、リードフ
レーム1aを搬送装置6で治具7に供給・固定してリー
ドピン2aと2bとをレーザ溶接する場合、以下の
(1)〜(3)のような位置決め誤差が発生する。
When the lead frame 1a is supplied and fixed to the jig 7 by the transfer device 6 using the above-described processing procedure and the lead pins 2a and 2b are laser-welded, the following (1) to (3) The following positioning error occurs.

【0007】(1)リードフレーム1aは搬送装置6か
ら治具7に供給されるとき、通常、リードフレーム1a
上の丸穴に治具7上のピンが嵌合・挿入するようにして
位置決めを行う。このとき、上記丸穴とピンとには10
μm程度の隙間が設定されているので、10μm以上の
位置決め誤差が発生する。
(1) When the lead frame 1a is supplied from the transfer device 6 to the jig 7, usually the lead frame 1a
Positioning is performed such that a pin on the jig 7 is fitted and inserted into the upper round hole. At this time, the round hole and the pin
Since a gap of about μm is set, a positioning error of 10 μm or more occurs.

【0008】(2)リードフレーム1aのように薄い材
料で、かつモールド工程のような加熱工程による熱履歴
があると、熱収縮が発生し、リードピン2aどおしのピ
ッチは必ずしも設計値とは一致しない。
(2) If a thin material such as the lead frame 1a is used and there is a heat history due to a heating process such as a molding process, thermal contraction occurs, and the pitch between the lead pins 2a is not always a design value. It does not match.

【0009】(3)ガルバノスキャナ4は位置に相当す
る電圧を指令して、ガルバノミラー42、43の位置決
めを行うオープン制御であり、また、周囲温度変化の影
響を受けてゼロ点及び電圧に対する位置のゲインも変化
するため、大きな位置決め誤差が発生することがある。
(3) The galvano scanner 4 is an open control for positioning the galvanometer mirrors 42 and 43 by instructing a voltage corresponding to the position. In addition, the position corresponding to the zero point and the voltage is affected by a change in the ambient temperature. Also changes, the gain of the positioning may be large.

【0010】以上のような、位置決め誤差が累積する
と、溶接位置がリードピン2a上からずれる場合があ
る。溶接位置がずれた場合、重ね合わせたリードピン2
aと2bとに所定の接合面積が得られない、ダム内のレ
ジンにレーザが照射されレジンが飛散し、次のハンダメ
ッキ工程で十分なハンダの付着強度が得られない、等の
問題が発生する。
When the positioning errors as described above are accumulated, the welding position may be shifted from the position on the lead pin 2a. If the welding position is misaligned,
A certain bonding area cannot be obtained between a and 2b, and the resin in the dam is irradiated with a laser and the resin scatters, so that sufficient solder adhesion strength cannot be obtained in the next solder plating step. I do.

【0011】ワーク1固定時の誤差、ワーク1全体のひ
ずみによる誤差等を補正する方法として、例えば、特開
平2−44201号公報に記載された「レーザ光照射装
置」がある。この特開平2−44201号公報において
は、CCDカメラにより、ガルバノミラーとダイクロイ
ックミラーとで反射された移動ステージ上の被照射物の
位置ずれをとらえ、それに基づいて、位置ずれ修正の補
正動作を行うことが記載されている。
As a method for correcting an error when the work 1 is fixed, an error due to distortion of the whole work 1, and the like, there is, for example, a "laser beam irradiation apparatus" described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-44201. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-44201, a CCD camera captures a position shift of an irradiation target on a moving stage reflected by a galvanometer mirror and a dichroic mirror, and performs a correction operation for correcting the position shift based on the position shift. It is described.

【0012】また、リードフレームの加工に関するもの
では無いが、特開平10−150279号公報に記載さ
れた「多層プリント配線板の製造装置及び製造方法」に
は、基板の四隅にターゲットマークを形成し、このター
ゲットマークの位置をCCDカメラで測定して、基板の
位置を実測し、加工データと基板の位置の実測値から、
基板位置のずれを補正し、ガルバノヘッド及びX−Yテ
ーブルの駆動用データを作成することが記載されてい
る。
Although it does not relate to the processing of a lead frame, the "apparatus and method for manufacturing a multilayer printed wiring board" described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-150279 discloses a method in which target marks are formed at four corners of a substrate. The position of this target mark is measured with a CCD camera, the position of the substrate is actually measured, and from the processing data and the actually measured value of the position of the substrate,
It describes that the displacement of the substrate position is corrected and drive data for the galvano head and the XY table is created.

【0013】上記2つの公報に記載されたものは、CC
Dカメラでワーク1の基準点をとらえて画像処理するこ
とにより、位置ずれを補正する方法であるが、これらの
方法で補正できる誤差は以下のとおりである。
What is described in the above two publications is CC
This is a method of correcting the positional deviation by capturing the reference point of the work 1 with the D camera and performing image processing. The errors that can be corrected by these methods are as follows.

【0014】(1)治具7に固定されたワーク1の基準
点を画像処理して位置補正するため、治具7への固定時
の誤差は補正できる。
(1) Since the position of the reference point of the work 1 fixed to the jig 7 is corrected by image processing, an error when the work 1 is fixed to the jig 7 can be corrected.

【0015】(2)ワーク1の基準点を例えば加工の始
点と終点とすると、始点と終点との位置ずれは補正でき
る。
(2) If the reference points of the work 1 are, for example, the starting point and the ending point of the machining, the positional deviation between the starting point and the ending point can be corrected.

【0016】(3)CCDカメラでワーク1の画像をと
らえるとき、ガルバノスキャナ4の各ミラー42、43
を介すると、ガルバノスキャナ4のゼロ点及ぴゲインの
ドリフトによる誤差は補正できる。
(3) When the image of the work 1 is captured by the CCD camera, the mirrors 42 and 43 of the galvano scanner 4 are used.
The error caused by the drift of the zero point and the gain of the galvano scanner 4 can be corrected through the above.

【0017】しかし、(2)に示したように、加工の始
点と終点との位置ずれは補正できるが、始点と終点以外
の加工点は補正できない。また、始点と終点以外の加工
位置全てを画像処理で補正しようとすると、加工点数が
多いほど処理時間がかかり、生産性が低下することとな
る。つまり、各加工点を正確に特定して、その加工点を
拡大し、画像処理により位置ずれを補正しなければなら
ない。これでは、上述したように、加工点数が多いほど
処理時間がかかり、生産性が低下することとなる。
However, as shown in (2), the displacement between the starting point and the ending point of the processing can be corrected, but the processing points other than the starting point and the ending point cannot be corrected. Further, if it is attempted to correct all the processing positions other than the start point and the end point by image processing, the processing time becomes longer as the number of processing points increases, and the productivity is reduced. That is, it is necessary to accurately specify each processing point, enlarge the processing point, and correct the position shift by image processing. In this case, as described above, as the number of processing points increases, the processing time increases, and the productivity decreases.

【0018】また、(3)に示したように、ガルバノス
キャナ4のゼロ点とゲインの補正はできたとしても、基
準点間の加工位置はオープン制御となり、経験によれば
周囲温度の変動が無い状態においても、±20μm程度
の誤差が発生する。また、CCDによる画像処理時間が
必要となるため、その分生産性が低下することとなる。
Further, as shown in (3), even if the zero point and the gain of the galvano scanner 4 can be corrected, the machining position between the reference points is controlled to be open. Even in the absence state, an error of about ± 20 μm occurs. Further, since image processing time by the CCD is required, productivity is reduced accordingly.

【0019】本発明の目的は、簡単な構成でありなが
ら、位置決め誤差による加工位置のずれを補正すると共
に生産性を低下させることなく高精度で高速な加工が可
能なレーザ加工方法及びレーザ加工装置を実現すること
である。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a laser processing method and a laser processing apparatus which are capable of performing high-accuracy and high-speed processing without compromising productivity while compensating for a shift in a processing position due to a positioning error while having a simple structure. It is to realize.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は次のように構成される。 (1)レーザ発振器から発振された加工用レーザ光を、
ガルバノミラーを用いて、被加工物まで誘導し、かつ高
速に上記被加工物上で上記レーザ光の照射位置を制御し
て、上記被加工物をレーザ加工するレーザ加工方法にお
いて、上記加工用レーザ光の光軸とほぼ同軸の光軸を有
する検出光を被加工物へ照射し、上記検出光の被加工物
表面からの反射光或いは被加工物を通過した通過光を検
出して、被加工物の表面の変化位置を検出し、この検出
した変化位置を基に上記ガルバノミラーの動作を制御し
て、上記加工用レーザ光の照射位置決めを行う。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. (1) Processing laser light oscillated from a laser oscillator is
In a laser processing method of performing laser processing on the workpiece by guiding the workpiece to the workpiece using a galvanometer mirror and controlling the irradiation position of the laser beam on the workpiece at high speed, the processing laser The workpiece is irradiated with detection light having an optical axis substantially coaxial with the optical axis of the light, and reflected light of the detection light from the surface of the workpiece or light passing through the workpiece is detected. The change position of the surface of the object is detected, and based on the detected change position, the operation of the galvanomirror is controlled to perform the irradiation positioning of the processing laser light.

【0021】(2)また、加工用レーザ光を発振するレ
ーザ発振器と、上記レーザ光を被加工物まで誘導し、か
つ高速に上記被加工物上で上記レーザ光の照射位置を制
御するためのガルバノミラーとを有する加工光学系とを
備えたレーザ加工装置において、上記加工用レーザの光
軸とほぼ同軸の光軸を有し、上記被加工物に照射され、
被加工物の表面の変化を検出する検出光を発生する検出
光源と、上記検出光源から発生された検出光の上記被加
工物の反射光或いは通過光を検出し、その検出した光に
対応する検出信号を発生する検出手段と、上記検出信号
を基に上記加工用レーザ光の照射を制御するとともに上
記ガルバノミラーの停止動作を制御する制御手段とを備
える。
(2) A laser oscillator for oscillating a laser beam for processing, and a laser oscillator for guiding the laser beam to a workpiece and controlling the irradiation position of the laser beam on the workpiece at high speed. In a laser processing apparatus having a processing optical system having a galvanometer mirror, the laser processing apparatus has an optical axis substantially coaxial with the optical axis of the processing laser, and is irradiated on the workpiece,
A detection light source that generates detection light for detecting a change in the surface of the workpiece, and a reflected light or a passing light of the detection light generated from the detection light source, which corresponds to the detected light. A detection unit that generates a detection signal; and a control unit that controls irradiation of the processing laser light based on the detection signal and controls a stop operation of the galvanomirror.

【0022】上記のように構成した本発明においては、
加工用レーザ光の光軸と同軸の光軸を有する検出光を被
加工物へ照射し、検出光の被加工物表面からの反射光或
いは被加工物を通過した通過光を検出して、被加工物の
変化位置、例えばリードフレームの場合、リードピンの
エッジ位置を検出する。
In the present invention configured as described above,
The workpiece is irradiated with detection light having an optical axis that is coaxial with the optical axis of the processing laser light, and the reflected light of the detection light from the surface of the workpiece or the light that has passed through the workpiece is detected. A change position of a workpiece, for example, in the case of a lead frame, an edge position of a lead pin is detected.

【0023】この変化位置を示す信号に所定の遅れ時間
を与えてガルバノミラーの動作を制御する制御手段に入
力する。制御手段は、入力信号を基に加工用レーザの照
射を制御するとともにガルバノミラーの動作を制御し
て、加工用レーザの照射を行う。これにより、被加工物
の加工位置を基準とした閉ループの制御が行え、高精度
の位置決め加工が行える。また、画像処理のように、位
置ずれを補正するためだけの工程を必要とせず、一連の
加工動作の中で位置補正を行うため生産性を低下させる
こともない。
A signal indicating this change position is given a predetermined delay time and input to a control means for controlling the operation of the galvanomirror. The control unit controls the irradiation of the processing laser based on the input signal and controls the operation of the galvanomirror to perform the processing laser irradiation. As a result, closed-loop control based on the processing position of the workpiece can be performed, and highly accurate positioning processing can be performed. Further, unlike the image processing, there is no need to perform only a process for correcting the positional deviation, and the productivity is not reduced because the position is corrected in a series of processing operations.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】本発明による実施形態であるレー
ザ加工方法及び装置を、リードフレームの溶接に適用し
た場合を例にして添付図面を参照して以下に説明する。
図1は、本発明の一実施形態によるレーザ加工装置の全
体概略構成図である。この図1に示すように、本発明の
一実施形態によるレーザ加工装置は、レーザヘッド31
及びレーザ電源32を有するレーザ発振器3と、ガルバ
ノコントローラ41、X軸ガルバノミラー42及びY軸
ガルバノミラー43を有し、レーザ発振器3から出力さ
れたレーザビームを伝送し、XY方向に走査するガルバ
ノスキャナ4と、レーザビームを集光する集光レンズ5
と、加工用レーザの光軸と同軸の光軸を有し、被加工物
に照射される検出光を発生する検出光源8と、この検出
光源8からの検出光を受光して受光した検出光量に応じ
た信号を出力する検出手段9と、この検出手段9からの
信号を基にガルバノミラー42、43の停止動作を制御
する制御手段10とを備える。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A laser processing method and apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings, taking an example in which the method and apparatus are applied to lead frame welding.
FIG. 1 is an overall schematic configuration diagram of a laser processing apparatus according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a laser processing apparatus according to one embodiment of the present invention includes a laser head 31.
And a laser oscillator 3 having a laser power supply 32, a galvano controller 41, an X-axis galvanometer mirror 42, and a Y-axis galvanometer mirror 43, and transmitting a laser beam output from the laser oscillator 3 and scanning in the XY directions. 4 and a condenser lens 5 for condensing the laser beam
A detection light source 8 having an optical axis coaxial with the optical axis of the processing laser and generating detection light irradiated to the workpiece, and a detection light amount received by receiving the detection light from the detection light source 8 And a control means 10 for controlling the stopping operation of the galvanomirrors 42 and 43 based on the signal from the detection means 9.

【0025】検出手段9は、例えばリードフレームの溶
接の場合、レーザ通過側に設置される。そして、この検
出手段9は、結像レンズ91及びフォトセンサ92とを
備える。結像レンズ91はリードフレーム1aを通過し
てくる検出光をフォトセンサ92に受光させるためのレ
ンズである。また、フォトセンサ92は、リードフレー
ム1aを通過した検出光を検出する。
For example, in the case of welding a lead frame, the detecting means 9 is provided on the laser passage side. The detection means 9 includes an imaging lens 91 and a photo sensor 92. The imaging lens 91 is a lens for causing the photo sensor 92 to receive the detection light passing through the lead frame 1a. The photo sensor 92 detects the detection light that has passed through the lead frame 1a.

【0026】図2は、図1に示した制御手段10の内部
構成図である。図2において、御御手段10は、コンパ
レータ101と、ディレイ回路102とを備える。
FIG. 2 is an internal configuration diagram of the control means 10 shown in FIG. 2, the control unit 10 includes a comparator 101 and a delay circuit 102.

【0027】以上の構成を有するレーザ加工装置の動作
を説明する。まず、搬送装置6からリードフレーム1a
がワーク固定治具7に供給され、治具7上で固定され
る。そして、固定されたリードフレーム1aは、図3に
示すように、ガルバノコントローラ41にあらかじめ設
定された軌跡に従って、開始点Oから加工始点Aの方向
に移動され、加工始点Aの加工後、次のリードピン2a
の加工位置への方向に移動され、最終的に加工終点Eの
方向へと順次移動される。
The operation of the laser processing apparatus having the above configuration will be described. First, the lead frame 1a is transferred from the transfer device 6.
Is supplied to the work fixing jig 7 and is fixed on the jig 7. Then, as shown in FIG. 3, the fixed lead frame 1a is moved in the direction from the start point O to the processing start point A in accordance with the trajectory set in advance by the galvano controller 41. Lead pin 2a
Is moved in the direction of the machining position, and finally sequentially moved in the direction of the machining end point E.

【0028】ここで、1つのリードピンの加工サイクル
を図4のタイムチャートを用いて説明する。図4におい
て、開始点Oから加工始点Aへの方向ヘガルバノミラー
42を動作させると、ガルバノミラー42による照射位
置の移動速度は、図4の(A)に示すように、ある加速
度で加速し、所定の速度となった後、一定の速度で移動
する。加工用レーザと同軸に設置された検出光源8から
の検出光は、ガルバノミラー42の動作と共に、リード
フレーム1a上の開始点Oから加工始点Aの方向へ移動
を開始する。
Here, a processing cycle of one lead pin will be described with reference to a time chart of FIG. In FIG. 4, when the galvanometer mirror 42 is operated in the direction from the start point O to the processing start point A, the moving speed of the irradiation position by the galvanometer mirror 42 is accelerated at a certain acceleration as shown in FIG. After reaching a predetermined speed, it moves at a constant speed. The detection light from the detection light source 8 installed coaxially with the processing laser starts to move from the start point O on the lead frame 1a to the processing start point A together with the operation of the galvanomirror 42.

【0029】このとき、リードピン2a上に照射された
検出光はリードピン2aで反射され、検出手段9まで到
達しないが、リードピン2aと2aとの間隙では検出光
は通過して、結像レンズ91を介して、フォトセンサ9
2へ到達する。このように、リードピン2aの有無によ
って、フォトセンサ92の検出光は、図4の(B)に示
すように変化する。つまり、フォトセンサ92の検出光
は、リードピン2aが存在する位置では、スレッシュホ
ールドレベルより大となり、リードピン2aと2aとの
間隙では、スレッシュホールドレベルより小となる。
At this time, the detection light irradiated onto the lead pin 2a is reflected by the lead pin 2a and does not reach the detecting means 9, but the detection light passes through the gap between the lead pins 2a and 2a and passes through the imaging lens 91. Through the photo sensor 9
Reach 2 Thus, the detection light of the photo sensor 92 changes as shown in FIG. 4B depending on the presence or absence of the lead pin 2a. That is, the detection light of the photo sensor 92 becomes larger than the threshold level at the position where the lead pin 2a exists, and becomes smaller than the threshold level at the gap between the lead pins 2a and 2a.

【0030】フォトセンサ92の検出信号は、制御手段
10のコンパレータ101に入力され、予め設定された
上記スレッシュホールドレベルで2値化され、図4の
(C)に示すような矩形信号となる。そして、2値化さ
れた矩形信号は、ディレイ回路102で所定時間td遅
延が与えられ、図4の(D)に示すような矩形信号とな
り、ガルバノコントローラ41に入力される。ガルバノ
コントローラ41はディレイ回路102からの入力信号
の立ち下がり時点でガルバノミラー42を停止させる。
The detection signal of the photo sensor 92 is input to the comparator 101 of the control means 10 and is binarized at the preset threshold level to be a rectangular signal as shown in FIG. Then, the binarized rectangular signal is delayed by a predetermined time td by the delay circuit 102, becomes a rectangular signal as shown in FIG. 4D, and is input to the galvano controller 41. The galvano controller 41 stops the galvanomirror 42 at the time when the input signal from the delay circuit 102 falls.

【0031】ここで、リードピン2aのエッジから加工
位置Aまでの距離をdとし、そのエッジとコンパレータ
101の矩形信号の立ち下がりが一致し、ガルバノミラ
ー42の加減速が直線のとき、以下の関係式(1)が成
り立つ。 d=v(t1+td)+v・t2/2 −−−(1) ただし、上記式(1)において、vはガルバノミラー4
2の移動速度、t1はガルバノコントローラ41の停止
命令で実際に減速を開始するまでの遅れ時間、tdはデ
ィレイ回路102による遅延時間、t2は減速時間であ
る。
Here, when the distance from the edge of the lead pin 2a to the processing position A is d, and the edge coincides with the falling edge of the rectangular signal of the comparator 101 and the acceleration / deceleration of the galvanomirror 42 is linear, the following relationship is obtained. Equation (1) holds. d = v (t1 + td) + v · t2 / 2 (1) where, in the above equation (1), v is a galvanomirror 4
The moving speed of t2, t1 is a delay time until deceleration is actually started by a stop command of the galvano controller 41, td is a delay time by the delay circuit 102, and t2 is a deceleration time.

【0032】上記(1)式から、加工位置Aに停止させ
るための遅延時間tdは、次式(2)により算出され
る。 td=(d−v・t2/2)/v−t1 −−−(2) また、加減速が直線ではない場合、リードピン2aのエ
ッジ位置がコンパレータ101からの矩形信号の立ち下
がりと一致しない場合は、その分の距離を加味して遅延
時間tdを調整すればよい。以上の動作により、ガルバ
ノミラー42からの検出光は、所定の加工位置Aで精度
良く停止する。
From the above equation (1), the delay time td for stopping at the machining position A is calculated by the following equation (2). td = (dv · t2 / 2) / v−t1 (2) When the acceleration / deceleration is not a straight line, and the edge position of the lead pin 2a does not coincide with the falling edge of the rectangular signal from the comparator 101 In this case, the delay time td may be adjusted in consideration of the distance. By the above operation, the detection light from the galvanomirror 42 stops at the predetermined processing position A with high accuracy.

【0033】そして、ガルバノコントローラ41は、検
出光の停止後、レーザ発振器2にレーザ光の照射開始信
号を出力する。照射開始信号を入力したレーザ発振器2
は所定時間のレーザ照射後、照射完了信号をガルバノコ
ントローラ41に出力する。次に、ガルバノコントロー
ラ41は、照射完了信号を受けて次の加工位置Bへの検
出光の移動を開始する。そして、加工位置Aと同様にし
て、加工位置Bを検出し、レーザ加工を行う。
After stopping the detection light, the galvano controller 41 outputs a laser light irradiation start signal to the laser oscillator 2. Laser oscillator 2 that receives irradiation start signal
Outputs the irradiation completion signal to the galvano controller 41 after the laser irradiation for a predetermined time. Next, upon receiving the irradiation completion signal, the galvano controller 41 starts moving the detection light to the next processing position B. Then, similarly to the processing position A, the processing position B is detected and laser processing is performed.

【0034】以上の動作を繰り返すことによりリードフ
レーム1aの一辺の加工が完了し、次の辺のリードピン
2aの開始点Oへ移動させて、同様の動作を行って次の
一辺のレーザ加工を行う。
By repeating the above operation, the processing of one side of the lead frame 1a is completed. The lead pin 2a of the next side is moved to the starting point O, and the same operation is performed to perform laser processing of the next one side. .

【0035】以上のように、本発明の一実施形態によれ
ば、加工用レーザ光の光軸と同軸の検出光をリードフレ
ーム1aの一辺を移動しながら照射し、リードピン2a
と2aとの間隙を通過する検出光を検出することによ
り、リードピン2aの加工位置を検出し、その加工位置
に加工用レーザ光を照射するように構成したので、簡単
な構成でありながら、位置決め誤差による加工位置のず
れを補正すると共に生産性を低下させることなく高精度
で高速な加工が可能なレーザ加工方法及びレーザ加工装
置を実現することができる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, the detection light coaxial with the optical axis of the processing laser light is irradiated while moving one side of the lead frame 1a, and the lead pin 2a is irradiated.
Since the processing position of the lead pin 2a is detected by detecting the detection light passing through the gap between the lead pin 2a and the processing position, the processing position is irradiated with the processing laser light. It is possible to realize a laser processing method and a laser processing apparatus capable of correcting a shift of a processing position due to an error and performing high-precision and high-speed processing without lowering productivity.

【0036】なお、上述した本発明の一実施形態では、
リードフレームのように検出光が通過する空間が存在す
る場合を例にとって説明したが、例えば、プリント基板
上に配線されたパターン上をレーザ加工する場合は、検
出光が通過する空間が存在しない。また、図1の例によ
うに、検出光がワーク1を通過する空間は存在するが、
わワーク1を通過した検出光を検出する位置に適切な空
間が無く、検出手段を配置することができない場合もあ
る。
In the embodiment of the present invention described above,
The case where there is a space through which the detection light passes like a lead frame has been described as an example. However, for example, when laser processing is performed on a pattern wired on a printed board, there is no space through which the detection light passes. Also, as shown in the example of FIG. 1, there is a space where the detection light passes through the work 1,
There is a case where there is no appropriate space at a position where the detection light that has passed through the work 1 is detected, and the detection means cannot be arranged.

【0037】以上のような場合には、図5に示す本発明
の他の実施形態のように、検出光のワーク表面からの反
射光を利用する。つまり、図5において、レーザヘッド
31とガルバノミラー42との間であって、レーザ光の
通路上にビームスプリッタ93を配置する。そして、ビ
ームスプリッタ93の反射光が、結像レンズ91を介し
てフォトセンサ92に照射されるように配置し、フォト
センサ92からの出力信号が制御手段10に入力され
る。
In such a case, as in another embodiment of the present invention shown in FIG. 5, the reflected light of the detection light from the work surface is used. That is, in FIG. 5, the beam splitter 93 is disposed between the laser head 31 and the galvanometer mirror 42 and on the path of the laser light. Then, the reflected light of the beam splitter 93 is arranged so as to irradiate the photosensor 92 via the imaging lens 91, and an output signal from the photosensor 92 is input to the control unit 10.

【0038】図5に示した構成において、検出光源8か
らの検出光は、ビームスプリッタ93を通過した後、
ガルバノミラー42、43、集光レンズ5を介してワー
ク1に照射される。
In the configuration shown in FIG. 5, the detection light from the detection light source 8 passes through the beam splitter 93,
The work 1 is irradiated through the galvanometer mirrors 42 and 43 and the condenser lens 5.

【0039】そして、検出光はワーク1表面で反射さ
れ、集光レンズ5で平行光に近くコリメートされ、ガル
バノミラー42、43で反射され、さらにビームスプリ
ッタ93で反射され、結像レンズ91で集光されて、フ
ォトセンサ92に入射する。
Then, the detection light is reflected on the surface of the work 1, collimated by the condenser lens 5, almost collimated, reflected by the galvanometer mirrors 42 and 43, further reflected by the beam splitter 93, and collected by the imaging lens 91. The light is incident on the photo sensor 92.

【0040】フォトセンサ92に入射された検出光の光
量は、ワーク1の材質の反射率が高く表面粗さが小さい
場合大きく、逆に反射率が低く表面粗さが大きい及び大
きく傾いている場合は小さくなる。
The amount of detection light incident on the photo sensor 92 is large when the material of the work 1 has a high reflectance and the surface roughness is small, and conversely when the reflectance is low and the surface roughness is large and the inclination is large. Becomes smaller.

【0041】このように、ワーク1の反射特性が異なる
パターンにより検出光の受光量が変化し、この受光量の
変化から上述した図1の実施形態と同様の方法で、ガル
バノスキャナ4によるレーザ照射位置決めを精度良く行
うことができる。
As described above, the received light amount of the detection light changes due to the pattern in which the reflection characteristic of the work 1 is different. Positioning can be performed with high accuracy.

【0042】ただし、図5の例は、ワーク1の表面上に
設けられたパターンの反射率の差が大きい場合のみに適
用することができる。
However, the example of FIG. 5 can be applied only when the difference in reflectance between the patterns provided on the surface of the work 1 is large.

【0043】[0043]

【発明の効果】本発明によれば、レーザ加工時でのワー
クの寸法誤差、移動手段による位置決め誤差、搬送装置
等によるリードフレーム供給時の位置決め誤差等による
位置決めのずれを、ワークそのもののエッジを検出し、
そのエッジを基準に加工位置を決定させて加工するよう
に構成したので、高精度の位置決め加工が可能となる。
また、一連の加工動作の中でリアルタイムで、ワークの
エッジを検出し加工を行うため、位置補正のための処理
時間も必要とすることがなく、生産性を低下させること
もない。
According to the present invention, the positional deviation due to the dimensional error of the work during laser processing, the positioning error due to the moving means, the positioning error during the supply of the lead frame by the transfer device, and the like can be reduced by the edge of the work itself. Detect
Since the processing is performed by determining the processing position based on the edge, high-precision positioning processing becomes possible.
In addition, since the edge of the work is detected and processed in real time in a series of processing operations, no processing time is required for position correction, and productivity is not reduced.

【0044】つまり、簡単な構成でありながら、位置決
め誤差による加工位置のずれを補正すると共に生産性を
低下させることなく高精度で高速な加工が可能なレーザ
加工方法及びレーザ加工装置を実現することができる。
That is, it is possible to realize a laser processing method and a laser processing apparatus capable of correcting a shift of a processing position due to a positioning error and performing high-precision and high-speed processing without lowering productivity, with a simple configuration. Can be.

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

【図1】本発明の一実施形態によるレーザ加工装置の全
体概略構成図である。
FIG. 1 is an overall schematic configuration diagram of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の例における制御手段の内部構成図であ
る。
FIG. 2 is an internal configuration diagram of a control unit in the example of FIG.

【図3】本発明におけるレーザ加工軌跡の説明図であ
る。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a laser processing locus in the present invention.

【図4】本発明における加工の1サイクルのタイムチャ
ートである。
FIG. 4 is a time chart of one cycle of processing in the present invention.

【図5】本発明の他の実施形態によるレーザ加工装置の
全体構成図である。
FIG. 5 is an overall configuration diagram of a laser processing apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図6】従来技術におけるレーザ加工装置の全体概略構
成図である。
FIG. 6 is an overall schematic configuration diagram of a laser processing apparatus according to the related art.

【図7】リードピンの重ね合わせ溶接の説明図であり、
リードフレームの上面図である。
FIG. 7 is an explanatory view of lap welding of lead pins;
It is a top view of a lead frame.

【図8】リードピンの重ね合わせ溶接の説明図であり、
2つのリードピンが重ね合わされた状態の斜視図であ
る。
FIG. 8 is an explanatory view of lap welding of lead pins;
It is a perspective view in the state where two lead pins were overlapped.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ワーク 1a リードフレーム 2a リードフレーム 3 レーザ発振器 4 ガルバノスキャナ 5 集光レンズ 6 搬送装置 7 ワーク固定治具 8 検出光源 9 検出手段 10 制御手段 31 レーザヘッド 32 レーザ電源 41 ガルバノコントローラ 42 X軸ガルバノミラー 43 Y軸ガルバノミラー 91 結像レンズ 92 フォトセンサ 93 ビームスプリッタ 101 コンパレータ 102 ディレイ回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Work 1a Lead frame 2a Lead frame 3 Laser oscillator 4 Galvano scanner 5 Condensing lens 6 Transfer device 7 Work fixing jig 8 Detecting light source 9 Detecting means 10 Control means 31 Laser head 32 Laser power supply 41 Galvano controller 42 X axis galvanomirror 43 Y-axis galvanometer mirror 91 imaging lens 92 photosensor 93 beam splitter 101 comparator 102 delay circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石島 真 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 Fターム(参考) 4E068 CA09 CB08 CB09 CC06 CE03 DA09  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Makoto Ishijima 650, Kandamachi, Tsuchiura-shi, Ibaraki F-term in the Tsuchiura Plant of Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. (Reference) 4E068 CA09 CB08 CB09 CC06 CE03 DA09

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】レーザ発振器から発振された加工用レーザ
光を、ガルバノミラーを用いて、被加工物まで誘導し、
かつ高速に上記被加工物上で上記レーザ光の照射位置を
制御して、上記被加工物をレーザ加工するレーザ加工方
法において、 上記加工用レーザ光の光軸とほぼ同軸の光軸を有する検
出光を被加工物へ照射し、上記検出光の被加工物表面か
らの反射光或いは被加工物を通過した通過光を検出し
て、被加工物の表面の変化位置を検出し、この検出した
変化位置を基に上記ガルバノミラーの動作を制御して、
上記加工用レーザ光の照射位置決めを行うことを特徴と
するレーザ加工方法。
1. A laser beam for processing oscillated from a laser oscillator is guided to a workpiece using a galvanometer mirror.
A laser processing method of laser-processing the workpiece by controlling the irradiation position of the laser light on the workpiece at high speed; and detecting a laser beam having an optical axis substantially coaxial with the optical axis of the processing laser light. By irradiating the workpiece with light, the reflected light of the detection light from the workpiece surface or the light passing through the workpiece is detected, and the change position of the surface of the workpiece is detected. By controlling the operation of the galvanomirror based on the change position,
A laser processing method, wherein the irradiation position of the processing laser light is determined.
【請求項2】加工用レーザ光を発振するレーザ発振器
と、上記レーザ光を被加工物まで誘導し、かつ高速に上
記被加工物上で上記レーザ光の照射位置を制御するため
のガルバノミラーとを有する加工光学系とを備えたレー
ザ加工装置において、 上記加工用レーザの光軸とほぼ同軸の光軸を有し、上記
被加工物に照射され、被加工物の表面の変化を検出する
検出光を発生する検出光源と、 上記検出光源から発生された検出光の上記被加工物の反
射光或いは通過光を検出し、その検出した光に対応する
検出信号を発生する検出手段と、 上記検出信号を基に上記加工用レーザの照射を制御する
とともに上記ガルバノミラーの停止動作を制御する制御
手段と、 を備えることを特徴とするレーザ加工装置。
2. A laser oscillator for oscillating laser light for processing, and a galvanomirror for guiding the laser light to a workpiece and controlling an irradiation position of the laser light on the workpiece at high speed. A processing optical system having a processing optical system having an optical axis substantially coaxial with the optical axis of the processing laser, irradiating the processing object, and detecting a change in the surface of the processing object. A detection light source that generates light; a detection unit that detects reflected light or passing light of the detection light generated from the detection light source from the workpiece and generates a detection signal corresponding to the detected light; Control means for controlling the irradiation of the processing laser on the basis of a signal and for controlling the stopping operation of the galvanomirror.
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