JP2003037020A - 電子部品形成体の加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非円形断面形状の電子部品形成体の加工点位
置が変動しても、加工点とレーザ光の集光点の位置関係
を一定に維持し、細い溝加工が可能な電子部品形成体の
加工装置を提供することを目的とするものである。 【解決手段】 電子部品形成体１をチャック体２、３で
着脱自在に保持し、電子部品形成体１を同期して回転と
水平移動させ、レーザ発振器１０より放射され反射ミラ
ー５〜９を経由し集光レンズ４により集光したレーザ光
１０ａを、前記電子部品形成体１の回転軸の垂直方向よ
り、電子部品形成体１における外周表面の加工点に照射
する構成とし、前記加工点と本体ベース２１間の距離を
変位センサー１３で検出し、その検出信号によりレーザ
光１０ａの集光点位置を制御ユニット２０、アクチュエ
ータ１２の駆動により集光レンズ４を変化させ追従させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はインダクタ部品など
を製作するために微細精密な加工を行う電子部品形成体
の加工装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯電話の普及などによる電気製
品の小型軽量化が進んでおり、従ってそれらに使用され
る電子部品においても、軽量化、小型化および高性能化
が要求されている。

【０００３】従来、電子部品における例えばインダクタ
部品を製作するためには、銅線をボビンやコアに必要数
巻回してコイルを形成しインダクタ部品としていた。し
かし、より小型のコイルを形成するためには、小型のコ
アや細い線材を扱う必要があるという難しさがあり、代
替の方法がいくつか提案されている。

【０００４】基板に導電体の印刷などにより渦巻状のパ
ターンを形成してコイルとする方法、導電体を螺旋状に
積層してコイルとする方法、あるいは絶縁体の素体に導
電体をめっきなどでコーティングし、その導電体をレー
ザ光などによって螺旋状に溝加工してコイルを形成する
方法である。

【０００５】さて、絶縁体の素体に施した導電体をレー
ザ光などによって螺旋状に溝加工しコイルを形成するた
めの加工装置に関して、例えば特開平１１−１３５３５
０号公報が示される。

【０００６】従来の例えばインダクタ部品を構成するた
めの電極部品形成体（素体）の外周表面に施された導電
体に、螺旋状の溝加工を行う加工装置について図面を用
いて説明する。図６は従来の電子部品形成体に溝加工を
行う加工装置の構成要部斜視図、図７は同溝加工された
インダクタ部品である電子部品形成体の斜視図である。

【０００７】図６において、絶縁体あるいは磁性体でな
る素体の表面に金属材を主とする導電体を施し、非円形
断面形状の四角柱体である電子部品形成体（素体）１
は、鋼材でなり片側が円錐形状でその先端に把持部を有
する同一線上に、前記把持部を対向して配設されたチャ
ック体２およびチャック体３により、その両端が把持さ
れている。

【０００８】チャック体２、３は矢印Ｘ方向に平行して
水平移動自在であり、また、矢印θ方向に同期して回転
自在となっている。電子部品形成体１を把持したチャッ
ク体２、３を、回転および同期して並進し水平移動させ
るとともに、電子部品形成体１の外周表面付近に集光点
を設定したレーザ光１０ａが照射されて、電子部品構成
体１の外周表面に施された導電体に螺旋状の溝加工が行
われるのである。

【０００９】このレーザ光１０ａは本体ベース１０ｂに
設置されたレーザ発振器１０から放射されるのであり、
使用するレーザ発振器１０はネオジウムＹＡＧレーザ発
振器が一般的であるが、電子部品形成体１の外周表面に
施された導電体への吸収率が高い短波長のレーザ発振器
を使用する場合もある。

【００１０】レーザ発振器１０より放射されたレーザ光
１０ａは、水平方向の伝送経路を変更する反射ミラー
５、６、７、８および垂直方向の伝送経路を変更する反
射ミラー９により、電子部品形成体１の近傍まで伝送さ
れ、集光レンズ４により電子部品形成体１の導電体が施
された外周表面の所定箇所すなわち加工点に集光される
のである。

【００１１】その結果、図７に示すように螺旋状にレー
ザ加工された溝１ａ（絶縁体でなる素体部分）および未
加工部分１ｂ（導電体部分）とによりコイルが形成さ
れ、電子部品であるインダクタ部品が構成されるのであ
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前記の溝加工を行う電
子部品形成体の加工装置においては、非円形断面形状で
ある電子部品形成体１の回転による溝加工時に、外周表
面の加工点位置（距離）が回転中心より変動し、固定焦
点である集光レンズ４を使用すると、前記加工点とレー
ザ光１０ａの集光点の位置がずれる（合致しない）とい
う課題を有していた。

【００１３】前記のずれである回転する電子部品形成体
１における加工点位置の変化に関して図３を用いて説明
する。

【００１４】すなわち、図３（ａ）は電子部品形成体１
における水平状態の外周表面の一辺にレーザ光１０ａの
集光点を合致させた状態であり、電子部品形成体１が回
転することにより、レーザ光１０ａと電子部品形成体１
における外周表面との合致状態が図３（ｂ）、そして図
３（ｃ）のように変化するのであり、図３（ｃ）におい
て加工点とレーザ光１０ａの集光点のずれが最大とな
る。

【００１５】加工点とレーザ光１０ａの集光点の位置が
ずれた場合には、加工点でのレーザ光１０ａのエネルギ
密度が小さくなり、一定のエネルギ密度以下になった場
合には、溝加工することができず溝が途切れる現象が発
生することになる。

【００１６】特に、高いインダクタンス値のコイルを形
成する場合には、螺旋状の巻回数を増やす必要があり、
そのためには細い溝に加工する必要がある。

【００１７】この時、レーザ光１０ａの集光点のスポッ
ト径を小さくするために、焦点距離の短い集光レンズ４
を用いて集光し、ＮＡ値（開口数）を大きくして加工を
行うのであるが、ＮＡ値が大きい場合にはレーザ光１０
ａの集光点と加工点が、図３（ｂ）および図３（ｃ）に
示すようにずれた場合には、逆に加工点でのレーザ光の
スポット径が大きくなり、エネルギ密度が小さくなるの
である。

【００１８】このため、非円形断面形状の電子部品形成
体１における外周表面に溝加工を行う場合に、固定焦点
の集光レンズ４を用いると、ある条件より細い溝加工が
できず、高いインダクタンス値のコイルの形成、すなわ
ちインダクタ部品を製作することが困難であった。

【００１９】本発明は、前記従来の課題を解決しようと
するものであり、非円形断面形状の電子部品形成体が回
転することにより、加工点の位置が変動しても、加工点
とレーザ光の集光点の位置関係を一定に維持し、細い溝
加工が可能な電子部品形成体の加工装置を提供すること
を目的とするものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の電子部品形成体の加工装置は、以下の構成
を有する。

【００２１】本発明の請求項１に記載の発明は、特に、
電子部品形成体を着脱自在に保持し、前記電子部品形成
体の加工軸に対し回転とそれに同期した水平移動させる
機構と、レーザ発振器より放射され反射ミラーを経由し
集光レンズにより集光したレーザ光を、前記加工軸の垂
直方向より前記電子部品形成体の外周表面に照射させる
レーザ光学系と、前記電子部品形成体の外周表面におけ
る加工点とレーザ光学系の距離を検出し、その検出信号
によりレーザ光の集光点位置を変化させる集光点調整機
構でなる構成を有しており、これにより、非円形断面形
状の電子部品形成体が回転することにより加工点位置が
変動しても、その変動を検出して集光点調整機構により
レーザ光の集光点位置を加工点位置の変動に追従させる
ことができ、加工点とレーザ光の集光点の位置関係を一
定に維持し、細い溝加工が可能になるという作用効果を
有する。

【００２２】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１に記載の発明において、特に、電子部品形成体の加工
時における回転角を検出する検出器と、前記検出器にて
検出した回転角と電子部品形成体における回転軸の断面
形状データにより加工点位置を算出する制御器を備え、
前記制御器の出力によりレーザ光学系におけるレーザ光
の集光点位置を変化させてなるという構成を有してお
り、これにより、レーザ加工における反射光などによ
り、電子部品形成体における外周表面の加工点を直接検
出する事が困難な状態でも、加工点の直接検出が不要な
集光点調整機構を実現できるという作用効果を有する。

【００２３】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
１または２に記載の発明において、特に、レーザ光の集
光点調整機構として、レーザ光学系における集光レンズ
を移動自在としてなる構成を有しており、これにより、
レーザ光の集光点を電子部品形成体における外周表面の
加工点に、容易に設定できるという作用効果を有する。

【００２４】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
１または２に記載の発明において、特に、レーザ光の集
光点調整機構として、少なくとも２つの光学レンズから
構成されるビームエキスパンダーにおける、１つの光学
レンズを移動自在としてなる構成を有しており、レーザ
光の集光点を電子部品形成体における外周表面の加工点
に、より確実にかつ容易に設定できるという作用効果を
有する。

【００２５】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）以下、実施の形
態１を用いて、本発明の特に請求項１、３に記載の発明
について説明する。図１は本発明の実施の形態１におけ
るインダクタ部品を構成する電子部品形成体に溝加工を
行う加工装置の要部構成斜視図である。

【００２６】なお、以下前記従来の技術で説明した構成
部材、機構には同一の符号を付与して詳細な説明は省略
する。

【００２７】図１において、非円形断面形状である四角
柱体の電子部品形成体１は、その両端をチャック体２お
よびチャック体３により挟持されて保持され、回転およ
び同期して回転軸方向に水平移動自在に設定し配設され
ている。

【００２８】１０はレーザ発振器、４は集光レンズ、そ
して５、６、７、８および９はレーザ光１０ａの伝送経
路を変更する反射ミラーであり、レーザ発振器１０より
放射されたレーザ光１０ａは、反射ミラー５、６、７、
８および９を経由して水平および垂直方向に伝送され、
集光レンズ４により電子部品形成体１の外周表面の所定
箇所すなわち加工点に集光されるのであり、レーザ光学
系を構成している。

【００２９】前記集光レンズ４は、ブラケット１５の片
端に固定されており、そのブラケット１５は、直線移動
自在な直動軸受１４を介して固定体１６の片面に取付け
られ、またその固定体１６は本体ベース２１に固着され
ているのであり、反射ミラー９と集光レンズ４の間にお
けるレーザ光１０ａの光軸を可変すなわち移動できるよ
うに構成されている。

【００３０】１２は圧電素子あるいは超磁歪素子からな
るアクチュエータであり、ブラケット１５に取付け固定
された集光レンズ４を、直動軸受１４を介して上下（垂
直）方向に駆動できるように、その固定端は固定体１６
の一端に、そして出力端はブラケット１５の他端に固定
されている。

【００３１】１３は電子部品形成体１の外周表面の加工
点と本体ベース２１との距離を検出して出力信号を送出
する変位センサーであり、前記検出が可能となる電子部
品形成体１の垂直線上における本体ベース２１の一端に
固定されている。

【００３２】２０は制御ユニットであり、アクチュエー
タ１２および変位センサー１３と電気的に接続されてお
り、その出力および入力信号を駆動および制御信号とし
ているのである。

【００３３】そして、２２は駆動機構であり、集光レン
ズ４、アクチュエータ１２、直動軸受１４、ブラケット
１５、固定体１６および変位センサー１３で構成されて
おり、制御ユニット２０を含めてレーザ光１０ａの集光
点調整機構となっている。

【００３４】以下、前記のように構成された電子部品形
成体の加工装置における溝加工動作について説明する。
まず、インダクタ部品となる電子部品形成体１を供給
（供給機構は図示せず）し、その両端をチャック体２、
３により設定された位置に把持して保持する。

【００３５】チャック体２およびチャック体３は矢印Ｘ
方向に並進し、また、同期して矢印θ方向に回転するの
であり、チャック体２、３が回転と並進（すなわち電子
部品形成体１が回転し水平移動）している間に、レーザ
発振器１０より放射されて反射ミラー５、６、７、８お
よび９により電子部品形成体１の近傍まで伝送され、集
光レンズ４により集光されたレーザ光１０ａが、電子部
品形成体１における外周表面の加工点に照射され、螺旋
状の溝加工が行われるのである。

【００３６】この際ほぼ同時に、変位センサー１３によ
り電子部品形成体１における外周表面の加工点と本体ベ
ース２１（レーザ光学系）との距離を検出し、その出力
信号を制御入力信号とした制御ユニット２０によりアク
チュエータ１２を駆動し、回転する電子部品形成体１に
おける外周表面の加工点と、本体ベース２１との間隔距
離変化に対応して集光レンズ４を上下に移動させ、レー
ザ光１０ａの集光点を、電子部品形成体１における外周
表面の加工点の位置に常に追従させ合致させるのであ
り、細い溝加工を確実に行う事ができるのである。

【００３７】（実施の形態２）以下、実施の形態２を用
いて、本発明の特に請求項２に記載の発明について説明
する。図２は本発明の実施の形態２におけるインダクタ
部品を構成する電子部品形成体に溝加工を行う加工装置
の要部構成斜視図、図３は同電子部品形成体の回転にお
ける加工点位置の変化および特性図である。

【００３８】図２に示す実施の形態２は、前記で説明し
た実施の形態１の構成から、変位センサー１３を取外
し、代りにチャック体３すなわち電子部品形成体１の回
転角を検出する検出器であるエンコーダ１７を配設し、
その電気出力を制御ユニット２０に接続する構成となっ
ている。

【００３９】また、制御ユニット２０は、前記検出器
（エンコーダ１７）にて検出した回転角と電子部品形成
体１の回転軸に垂直な断面形状のデータより、電子部品
形成体１の外周表面における加工点位置を演算して算出
する制御器の機能を果たすものである。

【００４０】この実施の形態２における、請求項１にて
説明した集光点調整機構とは、集光レンズ４、アクチュ
エータ１２、直動軸受１４、ブラケット１５、固定体１
６、エンコーダ１７そして制御ユニット２０により構成
されるのである。

【００４１】図３において、１ｃは電子部品形成体１の
回転軸に対する断面を示しており、前記でも説明した
が、図３（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）は電子部品形成
体１の回転に伴う外周表面の所定箇所すなわち加工点の
移動を表わしている。

【００４２】図３（ｄ）は横軸を電子部品形成体１の回
転角τ、縦軸を加工点位置の変位Ｈとする関係の特性グ
ラフを示している。

【００４３】次に、前記構成による電子部品形成体の加
工装置における溝加工動作について図２を用いて説明す
る。

【００４４】実施の形態１の場合と同じく、インダクタ
部品となる電子部品形成体１を供給（供給機構は図示せ
ず）し、その両端をチャック体２、３により設定された
位置に把持して保持する。

【００４５】チャック体２およびチャック体３は矢印Ｘ
方向に並進し、また、同期して矢印θ方向に回転するの
であり、チャック体２、３が回転と並進（すなわち電子
部品形成体１が回転し水平移動）している間に、レーザ
発振器１０より放射されて反射ミラー５、６、７、８お
よび９により電子部品形成体１の近傍まで伝送され、集
光レンズ４により集光されたレーザ光１０ａが、電子部
品形成体１における外周表面の加工点に照射され、螺旋
状の溝加工が行われるのである。

【００４６】この時、図３（ａ）、（ｂ）および（ｃ）
に示すように、電子部品形成体１が回転するのに従って
加工点の位置が移動し変化するのであり、その移動によ
る変位Ｈは図３（ｄ）に示すように、電子部品形成体１
の断面形状があらかじめ既知の場合には、Ｈ＝ｆ（τ）
の関数の形で求める事ができる。

【００４７】実施の形態２においては、チャック体２の
回転角をエンコーダ１７により検出し、制御ユニット２
０は、そのエンコーダ１７の出力信号を、非円形断面形
状である電子部品形成体１における回転軸に垂直な断面
形状により予め設定しておいた変換方式を用いて、電子
部品形成体１における外周表面の加工点位置に変換し、
その変換して求めた加工点位置を位置指令値として、制
御ユニット２０によりアクチュエータ１２を駆動して集
光レンズ４を上あるいは下方向に移動させ、レーザ光１
０ａの集光点を、電子部品形成体１の外周表面における
加工点の位置に常に追従させ合致させるのであり、細い
溝加工を確実に行う事ができるのである。

【００４８】（実施の形態３）以下、実施の形態３を用
いて、本発明の特に請求項４に記載の発明について説明
する。図４は本発明の実施の形態３におけるインダクタ
部品を構成する電子部品形成体に溝加工を行う加工装置
の要部構成斜視図、図５は同ビームエキスパンダーの概
要動作説明図である。

【００４９】図４において、第一レンズ１８と第二レン
ズ１９は、反射ミラー６および７の間でレーザ光１０ａ
の光軸上に配置されており、第二レンズ１９はブラケッ
ト２３の片端に固定されている。

【００５０】ブラケット２３は、直線移動自在な直動軸
受２５を介して本体ベース２１に固定された固定体２４
に取付けられ、反射ミラー６と反射ミラー７の間におけ
るレーザ光１０ａの光軸と平行に移動自在な構成となっ
ているのであり、以上によりビームエキスパンダー１１
を構成している。

【００５１】駆動機構２２はブラケット２３の片端に固
定された第二レンズ１９を駆動するために、その固定端
は固定体２４に、そして出力端はブラケット２３の他端
に固着されている。

【００５２】さて、図５（ａ）は前記で説明した通常状
態における第一レンズ１８と第二レンズ１９の配置を示
しており、図５（ｂ）に示すように駆動機構２２の駆動
により第二レンズ１９を移動して第一レンズ１８に接近
させると、集光レンズ４による集光点位置を通常位置よ
りレーザ光学系に近い方向に移動する事ができる。

【００５３】逆に図５（ｃ）に示すように駆動機構２２
の駆動により第二レンズ１９を移動させて第一レンズ１
８から遠ざけると、集光レンズ４による集光点位置を通
常位置よりレーザ光学系から遠い方向に移動する事がで
きるのである。

【００５４】すなわち、本体ベース２１から非円形断面
形状の電子部品形成体１における外周表面の加工点まで
における距離の変化に対応することができるのである。

【００５５】以上のように構成された電子部品形成体の
加工装置における溝加工動作について説明する。実施の
形態１および２の場合と同じく、インダクタ部品となる
電子部品形成体１を供給（供給機構は図示せず）し、そ
の両端をチャック体２、３により設定された位置に把持
して保持する。

【００５６】チャック体２およびチャック体３は矢印Ｘ
方向に並進し、また、同期して矢印θ方向に回転するの
であり、チャック体２、３が回転と並進（すなわち電子
部品形成体１が回転し水平移動）している間に、レーザ
発振器１０より放射されて反射ミラー５、６、第一レン
ズ１８、第二レンズ１９、反射ミラー７、８および９を
経由して電子部品形成体１の近傍まで伝送され、集光レ
ンズ４により集光されたレーザ光１０ａが、電子部品形
成体１における外周表面の加工点に照射され、螺旋状の
溝加工が行われるのである。

【００５７】このとき、実施の形態１と同じく変位セン
サー１３の出力信号を制御入力信号として、制御ユニッ
ト２０が駆動機構２２を駆動することにより、ビームエ
キスパンダー１１における第二レンズ１９を移動させ
て、レーザ光１０ａの集光レンズ４による集光点を、電
子部品形成体１における外周表面の加工点の位置に常に
追従させ合致させるのであり、細い溝加工を確実に行う
事ができるのである。

【００５８】以上、いずれも非円形断面形状である四角
柱体の電子部品形成体１について説明したが、それ以外
の多角形断面形状や楕円形断面形状でも同じく溝加工を
確実に行う事ができる。

【００５９】なお、溝加工のみでなく、各種電子部品の
電子部品形成体１における外周表面の所定箇所でのマー
キング、トリミング、あるいは溶融、接続加工などを行
う事も同じく可能である。

【００６０】

【発明の効果】以上のように本発明の電子部品形成体の
加工装置は、非円形断面形状の電子部品形成体の外周表
面を、回転軸における回転と回転軸方向への平行移動を
同期して行い、前記回転軸に対して垂直の方向から、集
光レンズにより集光したレーザ光をその外周表面の加工
点に照射して溝加工を行うものであり、前記電子部品形
成体における外周表面の加工点とレーザ光学系との距離
を検出し、それに対応してレーザ光の集光点位置を変化
させる集光点調整機構を備えた構成であり、前記電子部
品形成体の回転により加工点高さ（位置）が変動して
も、その変動を検出して集光点調整機構によりレーザ光
の集光点を、電子部品形成体における外周表面の加工点
の変動に追従させ、加工点とレーザ光の集光点の位置関
係を常に一定に維持して加工することができ、細い溝を
確実に加工することができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１におけるインダクタ部品
を構成する電子部品形成体に溝加工を行う加工装置の要
部構成斜視図

【図２】本発明の実施の形態２におけるインダクタ部品
を構成する電子部品形成体に溝加工を行う加工装置の要
部構成斜視図

【図３】（ａ）〜（ｄ）同電子部品形成体の回転におけ
る加工点位置の変化および特性図

【図４】本発明の実施の形態３におけるインダクタ部品
を構成する電子部品形成体に溝加工を行う加工装置の要
部構成斜視図

【図５】（ａ）〜（ｃ）同ビームエキスパンダーの概要
動作説明図

【図６】従来の電子部品形成体に溝加工を行う加工装置
の構成要部斜視図

【図７】同溝加工されたインダクタ部品である電子部品
形成体の斜視図

【符号の説明】

１ 電子部品形成体 １ａ 溝 １ｂ 未加工部分 １ｃ 断面 ２、３ チャック体 ４ 集光レンズ ５、６、７、８、９ 反射ミラー １０ レーザ発振器 １０ａ レーザ光 １０ｂ 本体ベース １１ ビームエキスパンダー １２ アクチュエータ １３ 変位センサー １４ 直動軸受 １５ ブラケット １６ 固定体 １７ エンコーダ １８ 第一レンズ １９ 第二レンズ ２０ 制御ユニット ２１ 本体ベース ２２ 駆動機構 ２３ ブラケット ２４ 固定体 ２５ 直動軸受

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和田 弘志 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 林 信孝 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4E068 AD00 CA11 CE02 DA09

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品形成体を着脱自在に保持し、前
   記電子部品形成体の加工軸に対し回転とそれに同期した
   水平移動させる機構と、レーザ発振器より放射され反射
   ミラーを経由し集光レンズにより集光したレーザ光を、
   前記加工軸の垂直方向より前記電子部品形成体の外周表
   面に照射させるレーザ光学系と、前記電子部品形成体の
   外周表面における加工点とレーザ光学系の距離を検出
   し、その検出信号によりレーザ光の集光点位置を変化さ
   せる集光点調整機構により構成してなる電子部品形成体
   の加工装置。
2. 【請求項２】 電子部品形成体の加工時における回転角
   を検出する検出器と、前記検出器にて検出した回転角と
   電子部品形成体における回転軸の断面形状データにより
   加工点位置を算出する制御器を備え、前記制御器の出力
   によりレーザ光学系におけるレーザ光の集光点位置を変
   化させてなる請求項１に記載の電子部品形成体の加工装
   置。
3. 【請求項３】 レーザ光の集光点調整機構として、レー
   ザ光学系における集光レンズを移動自在としてなる請求
   項１または２に記載の電子部品形成体の加工装置。
4. 【請求項４】 レーザ光の集光点調整機構として、少な
   くとも２つの光学レンズから構成されるビームエキスパ
   ンダーにおける、１つの光学レンズを移動自在としてな
   る請求項１または２に記載の電子部品形成体の加工装
   置。