JP2002254191A - レーザ加工方法およびレーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の加工ヘツドにより１枚のプリント基板
を加工する場合であっても、加工した穴の品質を均一な
ものとすることができるレーザ加工方法およびレーザ加
工装置を提供すること。 【解決手段】 加工ヘッド７ａを移動させるスクリュウ
２２のリードを２Ａとする。また、コーナーミラー３０
ａ、３０ｂを載置したスライドプレート２０を移動させ
るスクリュウ２１のリードをＡとすると共に、リードの
ねじれ方向をスクリュウ２２のリードと逆方向にする。
そして、かさ歯車２４ａ、２４ｂにより、スクリュウ２
１とスクリュウ２２を接続する。加工ヘッド７ａをΔＬ
移動させると、通過ビーム２ａの光路長はΔＬ短くなる
が、スライドプレート２０がΔＬ／２移動することによ
り、光路ＡＥと光路ＦＧはそれぞれΔＬ／２長くなる。
この結果、両者は相殺され、通過ビーム２ａの光路長Ｋ
ａと反射ビーム２ｂの光路長Ｋｂを常に等しくすること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ発振器を固
定しておき、加工ヘツドを移動させて加工をするレーザ
加工方法におよびレーザ加工機に係り、特にプリント基
板を加工するのに好適なレーザ加工方法およびレーザ加
工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ビルドアツプ式のプリント基板におい
て、層間を接続するブラインドホール（以下、「穴」と
いう。）をレーザビームにより加工するレーザ加工機と
して、ｌ個のレーザ発振器から発振されたレーザビーム
を複数に分岐し、分岐したレーザビームを複数の加工ヘ
ツドに供給して、加工速度を向上させるものがある。こ
のようなレーザ加工機を図面を用いて説明する。

【０００３】図３は従来のレーザ加工機の構成図であ
る。レーザ発振器１は、パルス状のレーザビーム２を出
力する。アパーチャ１２は、レーザビーム２の外形とそ
の形状を整形する。ハーフミラー３は、入射するレーザ
ビーム２の約５０％を通過させ、残りを反射する。以
下、ハーフミラー３を通過したレーザビーム２を通過ビ
ーム２ａ、反射したレーザビーム２を反射ビーム２ｂと
いう。全反射コーナミラー（以下、「コーナミラー」と
いう。）４ａ〜４ｃの反射面は固定である。ガルバノミ
ラー５ａ〜５ｄは、図中矢印で示すように、回転軸の回
りに回転自在であり、反射面を任意の角度に位置決め可
能である。集光レンズ（ｆθレンズ）６ａ、６ｂは、そ
れぞれ、第１の加工ヘッド７ａと第２の加工ヘッド７ｂ
に保持されている。加工ヘッド７ａと加工ヘッド７ｂの
間隔Ｌは、図示を省略する手段により調整できるように
構成されている。

【０００４】プリント基板８は、Ｘ−Ｙテーブル９に固
定されている。ガルバノミラー５ａ、５ｂのスキャン領
域１０ａと、ガルバノミラー５ｃ、５ｄのスキャン領域
１０ｂは、５０ｍｍ×５０ｍｍ程度の大きさである。

【０００５】次に従来のレーザ加工機の動作を説明す
る。

【０００６】加工能率を向上させるため、予め間隔Ｌ
を、スキャン領域１Ｏａとスキャン領域１Ｏｂが重複せ
ず、かつＸ−Ｙテーブル９の移動回数が最小になるよう
に調整しておく。

【０００７】レーザ発振器１から発振されたレーザビー
ム２は、アパーチャ１２により整形され、ハーフミラー
３により通過ビーム２ａと反射ビーム２ｂに分けられ
る。通過ビーム２ａは、コーナーミラー４ａ、４ｂで反
射してガルパノミラー５ａに入射し、ガルパノミラー５
ａ、５ｂで定まる光路を通り、集光レンズ６ａで集光さ
れ、スキャン領域１０ａ内の穴を加工する。反射ビーム
２ｂは、コーナーミラー４ｃで反射してガルパノミラー
５ｃに入射し、ガルパノミラー５ｃ、５ｄで定まる光路
を通り、集光レンズ６ｂで集光され、スキャン領域１０
ｂ内の穴を加工する。そして、スキャン領域ＩＯａ、１
Ｏｂの穴の加工が終了すると、Ｘ−Ｙテーブル９を移動
させ、次のスキャン領域１１ａ、１１ｂ内の穴を加工す
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、複数の加工
ヘツドにより１枚のプリント基板を加工する場合、加工
した穴の品質を均一なものとするためには、集光レンズ
６ａ、６ｂに入射させるレーザビームのビーム径を同一
にする必要がある。

【０００９】レーザビームは指向性に優れている。しか
し、アパーチャによりレーザビームの外形を整形する
と、回折により、アパーチャ通過後のビーム径はアパー
チャからの距離に応じて大径になる。

【００１０】従来のレーザ加工機の場合、この点に対す
る配慮がされていなかったため、間隔Ｌを変更する毎
に、アパーチャから集光レンズ６ａ、６ｂまでの距離
（以下、「光路長」という。）が変化し、加工した穴の
品質にばらつきが発生した。

【００１１】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、複数の加工ヘツドにより１枚のプリント基
板を加工する場合であっても、加工した穴の品質を均一
なものとすることができるレーザ加工方法およびレーザ
加工装置を提供するにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１の本発明は、レーザ発振器を固定してお
き、加工ヘツドを移動させて加工をするレーザ加工方法
において、前記加工ヘツドの移動範囲内における前記レ
ーザ発振器から前記加工ヘツドまでのレーザビームの光
路長を一定に保つ、ことを特徴とする。

【００１３】また、請求項２の本発明は、レーザ発振器
を固定しておき、加工ヘツドを移動させて加工をするレ
ーザ加工装置において、前記加工ヘツドの移動範囲内に
おける前記レーザ発振器から前記加工ヘツドまでのレー
ザビームの光路長を一定に保つ手段を設ける、ことを特
徴とする。

【００１４】また、請求項３の本発明は、１個のレーザ
発振器と、レーザビームの分岐手段と、複数の加工ヘツ
ドとを備え、前記レーザ発振器から出力されたレーザビ
ームを分岐して前記複数の加工ヘッドに供給するように
したレーザ加工装置において、前記加工ヘッドの内の任
意の１個に供給されるレーザビームの光路長を基準にし
て、残りの前記加工ヘッドに供給されるレーザビームの
光路長を同一にする手段を設けることを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて説明する。

【００１６】図１は、本発明に係るレーザ加工機の構成
の要部を示す正面図、図２は平面図であり、図３と同じ
ものまたは同一機能のものは同一符号を付して説明を省
略する。

【００１７】図１において、加工ヘッド７ｂは図示を省
略するベースに固定され、上部にはコーナミラー４０ｃ
が固定されている。なお、コーナミラー４０ｃを含め、
コーナミラーの相対的な位置関係については、まとめて
後述する。

【００１８】加工ヘッド７ａは、図示を省略する案内装
置に支持され、図示を省略するベース上をＸ方向（図１
の左右方向）に移動自在である。加工ヘッド７ａの上部
には、コーナミラー３０ｄが固定されている。

【００１９】加工ヘッド７ａに螺合するスクリュウ２２
はサーボモータ２３により駆動される。スクリュウ２２
のリードは２Ａである。スクリュウ２２の端部にはかさ
歯車２４ａが固定されている。かさ歯車２４ａは、かさ
歯車２４ｂに係合している。かさ歯車２４ａの歯数とか
さ歯車２４ｂの歯数は同一である。かさ歯車２４ｂは、
スクリュウ２１の端部に固定されている。スクリュウ２
１のねじれ方向はスクリュウ２２と逆の方向（すなわ
ち、スクリュウ２１が右ねじの場合は左ねじ）になって
おり、リードは、スクリュウ２２のリードの１／２、す
なわちＡである。

【００２０】スクリュー２１はスライドプレート２０に
螺合している。スライドプレート２０は、図示を省略す
るベース上をＸ方向と直角のＹ方向（前後方向）に移動
自在である。スライドプレート２０は、加工ヘッド７ａ
が図中実線で示す左側の移動端にあるとき、前側の移動
端にある。スライドプレート２０の上部には、コーナミ
ラー３０ａ、３０ｂが固定されている。

【００２１】次に、コーナミラー３０ａ〜３０ｄとコー
ナミラー４０ａ〜４０ｃの相対的な角度について説明す
る。

【００２２】コーナミラー４０ｃおよび後述するコーナ
ミラー４０ａ、４０ｂおよびコーナミラー３０ａ〜３０
ｄは、高さ方向（図１の上下方向）を、それぞれの反射
面がレーザビーム２の光軸を含む平面と交差するように
配置されている。

【００２３】そして、コーナミラー３０ａ〜３０ｄは、
コーナーミラー３０ｄに入射した通過ビーム２ａが集光
レンズ６ａの軸線と同軸となるように配置されている。
すなわち、コーナーミラー３０ｄは、反射面が集光レン
ズ６ａの軸線およびコーナーミラー３０ｃの反射面に対
して４５度、コーナーミラー３０ｃは、反射面がコーナ
ーミラー３０ｄおよびコーナーミラー３０ｂの反射面に
対して４５度、コーナーミラー３０ｂは、反射面がコー
ナーミラー３０ｃおよびコーナーミラー３０ａの反射面
に対して４５度、コーナーミラー３０ａは、反射面がコ
ーナーミラー３０ｂおよびハーフミラー３に対して４５
度、にそれぞれ位置決めされている。

【００２４】また、コーナミラー４０ａ〜４０ｃは、コ
ーナーミラー４０ｃに入射した反射ビーム２ｂが集光レ
ンズ６ｂの軸線と同軸となるように配置されている。す
なわち、コーナーミラー４０ｃは、反射面が集光レンズ
６ｂの軸線およびコーナーミラー４０ｂの反射面に対し
て４５度、コーナーミラー４０ｂは、反射面がコーナー
ミラー４０ｃおよびコーナーミラー４０ａの反射面に対
して４５度、コーナーミラー４０ａは、反射面がコーナ
ーミラー４０ｂおよびハーフミラー３に対して４５度、
にそれぞれ位置決めされている。

【００２５】次に、コーナミラー４０ａ〜４０ｃとコー
ナミラー３０ａ〜３０ｄの相対的な位置関係について説
明する。ここで、図２に示すように、ハーフミラー３が
反射ビーム２ｂを反射する位置をＡ、コーナミラー４０
ａ〜４０ｃが反射ビーム２ｂを反射する位置をＢ〜Ｄ、
コーナミラー３０ａ〜３０ｄが通過ビーム２ａを反射す
る位置をＥ〜Ｈとする。

【００２６】コーナミラー４０ａ、４０ｂは、反射ビー
ム２ｂの光路長Ｋｂが通過ビーム２ａの光路長Ｋａに等
しくなるように、すなわち、光路ＡＢ、ＢＣ、ＣＤの和
が、コーナミラー３０ａすなわち加工ヘッド７ａが左側
の移動端にあるときの光路ＡＥ、ＥＦ、ＦＧ、ＧＨの和
に等しくなるように、位置決めされている。

【００２７】以上の構成であるから、加工ヘッド７ａを
実線で示す左側の移動端からΔＬだけ右方に移動させた
とすると、光路ＧＨはΔＬだけ短くなる。スクリュウ２
１はスクリュウ２２と同一角度回転する結果、スライド
プレート２０は後側に移動する。一方、スクリュウ２１
のリードはＡであるから、スライドプレート２０が移動
する距離はΔＬ／２であり、光路ＡＥ、ＦＧはそれぞれ
ΔＬ／２長くなる。この結果、加工ヘッド７ａが移動し
た後の光路長Ｋａ１は式１で表される。

【００２８】Ｋａ１＝Ｋａ−ΔＬ＋ΔＬ／２＋ΔＬ／２
＝Ｋａ・・・式１すなわち、ヘッド７ａの移動距離に関
わらず、光路長Ｋａは常に光路長Ｋｂに等しい。この結
果、集光レンズ６ａに入射する通過ビーム２ａと、集光
レンズ６ｂに入射する反射ビーム２ｂの直径は常に等し
く、両者が加工した穴の直径および形状は同じになる。

【００２９】なお、上記ではヘッドが２個の場合につい
て説明したが、ヘッドが３個以上の場合にも適用するこ
とができる。

【００３０】また、ヘッドの数が１個の場合であって
も、当該ヘッドを移動させる場合に適用することができ
る。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザ発振器を固定しておき、加工ヘツドを移動させて
加工をするレーザ加工方法およびレーザ加工装置におい
て、加工ヘツドの移動範囲内におけるレーザ発振器から
加工ヘツドまでのレーザビームの光路長を一定に保つか
ら、レーザビームの径は常に一定になる。したがって、
加工した穴の直径あるいは形状を均一にすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るレーザ加工機の構成の要部を示す
正面図である。

【図２】本発明に係るレーザ加工機の構成の要部を示す
平面図である。

【図３】従来のレーザ加工機の構成図である。

【符号の説明】

２ａ 通過ビーム ２ｂ 反射ビーム ７ａ 加工ヘッド ２０ スライドプレート ２１ スクリュウ ２２ スクリュウ ２４ａ かさ歯車 ２４ｂ かさ歯車 ３０ａ コーナーミラー ３０ｂ コーナーミラー Ｋａ 光路長 Ｋｂ 光路長

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ発振器を固定しておき、加工ヘツ
   ドを移動させて加工をするレーザ加工方法において、前
   記加工ヘツドの移動範囲内における前記レーザ発振器か
   ら前記加工ヘツドまでのレーザビームの光路長を一定に
   保つ、ことを特徴とするレーザ加工方法。
2. 【請求項２】 レーザ発振器を固定しておき、加工ヘツ
   ドを移動させて加工をするレーザ加工装置において、前
   記加工ヘツドの移動範囲内における前記レーザ発振器か
   ら前記加工ヘツドまでのレーザビームの光路長を一定に
   保つ手段を設ける、ことを特徴とするレーザ加工装置。
3. 【請求項３】 １個のレーザ発振器と、レーザビームの
   分岐手段と、複数の加工ヘツドとを備え、前記レーザ発
   振器から出力されたレーザビームを分岐して前記複数の
   加工ヘッドに供給するようにしたレーザ加工装置におい
   て、前記加工ヘッドの内の任意の１個に供給されるレー
   ザビームの光路長を基準にして、残りの前記加工ヘッド
   に供給されるレーザビームの光路長を同一にする手段を
   設けることを特徴とするレーザ加工装置。