JP2003112278A

JP2003112278A - 加工装置及びその加工方法

Info

Publication number: JP2003112278A
Application number: JP2001301704A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Yokohagi; 大輔横佩; Katsuichi Ukita; 克一浮田; Hideaki Nagatoshi; 英昭永利; Hidehiko Karasaki; 秀彦唐崎
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-15

Abstract

(57)【要約】【課題】加工時間を短縮することができるレーザ加工
装置を容易に実現させる方法を提供する。【解決手段】ｘ軸方向及びｙ軸両方向に隣接する複数
の加工ヘッド４ａ、４ｂ内のガルバノスキャンミラー６
ａ、６ｂとｆθレンズ７ａ、７ｂの中心位置間隔に合わ
せて、被加工物であるワーク８を同じ中心位置間隔でｘ
軸方向及びｙ軸両方向に配置する。さらに、ガルバノス
キャンミラー６ａ、６ｂの設置方向と加工ヘッド４ａ、
４ｂへのレーザ入射光の方向が同じになるような配置に
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加工装置及びその
加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下に従来の技術について説明する。図
５は従来のレーザ加工装置において加工時間の短縮を可
能とする方法を示すものである。図５において、レーザ
光をｘ軸方向及びｙ軸両方向に振らせるガルバノスキャ
ンミラー６ａ、６ｂと角度をもったビームを一定の画角
で垂直に修正させる特性をもった集光レンズであるｆθ
レンズ７ａ、７ｂとを組み合わせた加工ヘッド４ａ、４
ｂを複数備え、隣接する２つの加工ヘッド４ａ、４ｂを
左右対称の関係で配置されている。

【０００３】また、ｘｙ加工テーブル９上に被加工物で
あるワーク８が１枚置かれ、前記ワークの複数の加工領
域１０を同時に加工できるように加工ヘッド４ａ、４ｂ
が配置されている。

【０００４】以上のように構成された加工装置につい
て、以下動作について説明する。まず、ガルバノスキャ
ンミラー６ａ、６ｂによりｘ軸方向及びｙ軸両方向に振
られたパルス状のレーザ光が、ｆθレンズ７ａ、７ｂを
通過することによりワーク８に対して垂直に照射され、
穴あけ加工が行える。ざらにガルバノスキャンミラー６
ａ、６ｂを動かすことによりワーク８上に複数存在する
加工領域１０に任意の加工穴パターンを形成することが
できる装置である。

【０００５】そこで、隣接する２つの加工ヘッド４ａ、
４ｂを左右対称の関係で配置することで前記加工ヘッド
４ａ、４ｂ間の中間位置に関して左右対称の位置関係に
ある加工領域毎に同じ加工パターンが得られる同時加工
が可能となる。さらに、ｘｙ加工テーブル９を次に加工
を行う加工領域に移動させることにより順次同じ加工パ
ターンの穴あけ加工を行うことができた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、通常加
工領域１０の間隔はプリント基板によって異なり、上記
の方法では隣接する２つの加工ヘッド４ａ、４ｂの中間
点距離を前記加工領域１０の中間点距離と同じ間隔に配
置し直さなければならない。また、隣接する２つの加工
ヘッド４ａ、４ｂを左右対称の関係で配置することでガ
ルバノスキャンミラー６ａ、６ｂを左右対称に動作させ
る制御構造を設ける必要があるという問題点を有してい
た。

【０００７】本発明は前記従来の問題点を解決するもの
で、装置システムのガルバノスキャン系制御構造の設計
・調整が容易となり、安価な加工装置と加工方法を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１記載の本発明は、テーブルに置かれたワークの
任意の位置にレーザ光を導く光学手段を有した加工ヘッ
ドを複数配置し、前記加工ヘッドの光学手段の中心位置
の間隔と同じ間隔でワークを設置した加工装置である。

【０００９】請求項２記載の本発明は、光学手段として
ガルバノスキャンミラーを用い、前記ガルバノスキャン
ミラーへのレーザ入射光とガルバノスキャンミラーの取
付位置を同方向に設置した請求項１記載の加工装置であ
る。

【００１０】請求項３記載の本発明は、加工ヘッドへの
レーザ入射光を分岐したときに生じる光路長の変化に対
応するレーザ光の迂回手段を設けた請求項１または２記
載の加工装置である。

【００１１】請求項４記載の本発明は、テーブルにワー
クを載置し、加工ヘッドの光学手段で前記ワークの任意
の位置にレーザ光を導き、加工を行う加工方法におい
て、複数の加工ヘッドの光学手段の中心位置の間隔と同
じ間隔でワークを配置する加工方法である。

【００１２】請求項５記載の本発明は、光学手段として
ガルバノスキャンミラーを用い、前記ガルバノスキャン
ミラーへのレーザ入射光とガルバノスキャンミラーの取
付位置を同方向に配置する請求項４記載の加工方法であ
る。

【００１３】請求項６記載の本発明は、加工ヘッドへの
レーザ入射光を分岐したときに生じる光路長の変化に対
応してレーザ光を迂回させる請求項５または６記載の加
工方法である。

【００１４】請求項７記載の本発明は、テーブルに置か
れたワークの任意の位置にレーザ光を導く光学手段を有
した加工ヘッドを設け、光学手段のレーザ入射光と光学
手段の取付位置を同方向に設置した加工装置である。

【００１５】請求項８記載の本発明は、加工ヘッドへの
レーザ入射光を分岐したときに生じる光路長の変化に対
応するレーザ光の迂回手段を設けた請求項７記載の加工
装置である。

【００１６】請求項９記載の本発明は、テーブルにワー
クを載置し、加工ヘッドの光学手段で、前記ワークの任
意の位置にレーザ光を導き、加工を行う加工方法におい
て、光学手段へのレーザ入射光と光学手段の取付位置を
同方向に配置する加工方法である。

【００１７】請求項１０記載の本発明は、加工ヘッドへ
のレーザ入射光を分岐したときに生じる光路長の変化に
対応してレーザ光を迂回させる請求項９記載の加工方法
である。

【００１８】請求項１１記載の本発明は、テーブルに置
かれたワークの任意の位置にレーザ光を導く光学手段を
有した加工ヘッドを設け、加工ヘッドへのレーザ入射光
を分岐したときに生じる光路長の変化に対応するレーザ
光の迂回手段を設けた加工装置である。

【００１９】請求項１２記載の本発明は、テーブルにワ
ークを載置し、加工ヘッドの光学手段で、前記ワークの
任意の位置にレーザ光を導き、加工を行う加工方法にお
いて、加工ヘッドへのレーザ入射光を分岐したときに生
じる光路長の変化に対応してレーザ光を迂回させる加工
方法である。

【００２０】

【発明の実施の形態】上記解決手段によれば、本発明の
加工装置及び加工方法は、第１の手段として、隣接する
複数の加工ヘッド内の光学手段の中心位置間隔に合わせ
て、被加工物であるワークを同じ中心位置間隔で配置す
る。このことにより、隣接する複数の加工ヘッドの間隔
に関わらず、様々な加工領域間隔や加工領域サイズのプ
リント基板の加工が行える。

【００２１】第２の手段として、隣接する複数の加工ヘ
ッド内の光学手段の設置方向と加工ヘッドへのレーザ入
射光の方向を同じにすることにより、ガルバノスキャン
系制御構造の設計・調整が容易になるという構成を有し
ている。

【００２２】第３の手段として、レーザ光を分岐したと
きに生じる光路長の変化を補正するために、ミラーを用
いて光路長変化分だけレーザ光を迂回させる構成を設け
ることで、複数枚のプリント基板においてすべて同じ加
工形状を得ることができる。

【００２３】（実施の形態）以下に本発明によるレーザ
加工装置の基本構成について、図１を参照して説明す
る。

【００２４】図１においてレーザ発振器１は一定の周
期、又は指定された任意の静止時間の後、パルス状のレ
ーザ光を任意数出射できる制御方式を備えた発振装置
で、所定のレーザ光径を得るためにパルス状のレーザ光
をマスク１１で整形した後、ビームスプリッタ（又は、
プリズム・ハーフミラー等）２ａ、２ｂで分岐する。

【００２５】分岐されたレーザ光はミラー３ａ、３ｂ、
３ｃを介してガルバノスキャナー５ａ、５ｂ、５ｃに入
射させる。

【００２６】このとき、前記ガルバノスキャナー内のガ
ルバノスキャンミラー６ａ、６ｂ、６ｃはすべて正面か
ら見て同じ向きに設置し、さらに、前記ガルバノスキャ
ナーへのレーザ光入射方向も同方向に設置する。

【００２７】それぞれの２枚のガルバノスキャンミラー
６ａ、６ｂ、６ｃでｘ軸方向とｙ軸方向へレーザ光を振
らせる動作を行い、角度をもったレーザ光を一定の画角
で垂直に修正させる特性をもった集光レンズであるｆθ
レンズ７ａ、７ｂを通過することによって、レーザ光は
ｘｙテーブル９に対して、垂直に照射されて前記ｘｙテ
ーブル上に設置された複数枚のワーク８ａ、８ｂ、８ｃ
に同時に穴あけ加工を行うことのできる装置である。

【００２８】以上の装置において、第１の実施の形態例
について以下に図２、３を参照しながら説明する。

【００２９】図２、３に示すとおり、前記ワークは加工
ヘッド４ａ、４ｂ内の前記ガルバノスキャナーと前記ｆ
θレンズの中心間距離と同じ間隔（Ｌ_x1＝Ｌ_x2，Ｌ_y1＝
Ｌ_y2＝Ｌ_y3＝Ｌ_y4）でｘ軸方向及びｙ軸両方向に複数枚
配置し、前記ワーク１枚に対し１つの加工ヘッドを対応
させている。

【００３０】このことにより前記ガルバノスキャンミラ
ーへの加工プログラム制御信号をすべての前記加工ヘッ
ドにおいて同一化することができ、さらに様々な加工領
域サイズを持つプリント基板を前記加工ヘッドの移動な
しに加工を行うことができる。

【００３１】一般に、プリント基板は３００ｍｍ×６０
０ｍｍ程度の１枚の板に多数個の加工領域をｘ軸方向又
はｙ軸両方向に複数配置されているものである。

【００３２】よって、加工領域サイズによって多数個配
置の数量や、加工領域間の距離は異なってくる。従っ
て、様々なプリント基板の種類によって前記加工ヘッド
の配置関係を調整し直すことは合理的でない理由から、
上記加工方法及び加工装置は非常に有効である。

【００３３】また、通常、前記ワークは前記ｘｙテーブ
ル上に真空ポンプなどで吸着して設置するが、所定の位
置へ移動させる時、一般にローダと呼ばれる搬送系を用
いる。

【００３４】この搬送系機構は、前記ワークを所定の位
置から吸着弁を用いて吸着させ、前記ｘｙテーブル上に
水平移動させて所定の位置で放す装置である。

【００３５】そして、真空ポンプなどで吸着させ、ｘｙ
テーブル上に固定するという装置機構のため、位置ずれ
が起こり得る可能性がある。

【００３６】その対処方法として、前記ガルバノスキャ
ンミラーを位置ずれ分だけｘ軸方向及びｙ軸両方向へ振
らせることで、正規の位置にレーザ光を照射させるとい
う従来の補正方法を用いることで、位置ずれの問題は解
消できる。

【００３７】以上のことから、様々な形態のワークに対
応でき、さらに複数枚のワークを同時に加工できるとい
う特徴を有する。

【００３８】次に、第２の実施の形態例について、以
下、図１を参照しながら説明する。

【００３９】図１において、ガルバノスキャナー５ａ、
５ｂ、５ｃ内のガルバノスキャンミラー６ａ、６ｂ、６
ｃはすべて正面から見て同じ向きに設置し、さらに、前
記ガルバノスキャナーへのレーザ光入射方向も同方向に
設置するというものである。

【００４０】前記ガルバノスキャンミラーを加工ヘッド
４ａ、４ｂの中心点に対して左右対称に設置するという
従来の方法では、複数の前記加工ヘッドにおいて同パタ
ーンのレーザ穴あけ加工を行う場合、前記ガルバノスキ
ャンミラーへの動作も対称に制御する必要があり、容易
に装置設計を行うことができない。そこで、本実施の形
態例における装置及び方法を用いることで、前記ガルバ
ノスキャンミラーの装置設計が複数の前記加工ヘッドに
おいて同様にすることができ、前記ガルバノスキャンミ
ラーの制御も複数の前記加工ヘッド毎に行う必要がなく
なる。

【００４１】以上のことから、開発・設計の手間が大幅
に省け、安価なレーザ加工装置を提供することができる
という特徴を有する。

【００４２】ところで、前述のとおり前記レーザ発振器
より出射されたレーザ光がマスクを通過し前記ビームス
プリッタで分岐されると、前記加工ヘッドの間隔分だけ
レーザ光路長が長くなる可能性がある。

【００４３】通常、前記スキャンレンズはマスク通過時
のレーザ光形状を縮小倍率に変換して前記ワークに転写
する方式であるから、マスク通過後から前記スキャンレ
ンズまでの光路長はすべて同じにする必要がある。

【００４４】そこで図４に示すとおり、ミラーを用いて
光路長変化分だけレーザ光を迂回させる構成を設けると
いうものである。

【００４５】図４において、前記加工ヘッド４ｂは光路
長Ｌ_x2だけ短くなるため、ミラー３ｂを複数枚経由させ
てレーザ光を迂回させることで光路長を同じにすること
ができる。

【００４６】具体的には、ビームスプリッタ２ｂを始点
として前記加工ヘッドまでを終点とすると、前記加工ヘ
ッド４ｃの場合、Ｌ_x1＋Ｌ_x2＋Ｌ_yが光路長となる。

【００４７】そして、前記加工ヘッド４ｂの場合、Ｌ_x1
＋Ｌ_x2／２＋Ｌ_y＋Ｌ_x2／２となる。

【００４８】両者は同じ距離であるから問題は解決す
る。前記加工ヘッド４ａにおいても、同様にＬ_x1＝Ｌ_x2
としＬ_x1＋Ｌ_y＋Ｌ_x1となるような光路設計にすれば良
い。

【００４９】また、その移動手段の装置としては一般的
なパルスモータを駆動させることで可能となる。

【００５０】以上のような装置を用いることで複数枚の
プリント基板においてすべて同じ加工形状を得ることが
できる。

【００５１】

【発明の効果】以上のように本発明は、複数枚のワーク
を同時に加工することができ、その装置設計においても
容易に実現することができる優れたレーザ加工装置及び
加工方法を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態例におけるレーザ加工装置
の基本構成を示す図

【図２】本発明の実施の形態例における複数の加工ヘッ
ドを配置したレーザ加工装置の基本構成を示す図

【図３】本発明の実施の形態例における複数の加工ヘッ
ドを配置したレーザ加工装置の基本構成を示す図

【図４】本発明の実施の形態例におけるレーザ光を分岐
したときに生じる光路長の変化を補正するための可変移
動機構を設けたレーザ加工装置の基本構成を示す図

【図５】従来のレーザ加工装置の構成を示す図

【符号の説明】

１レーザ発振器２ａ、２ｂビームスプリッタ３ａ第１加工ヘッド内のミラー３ｂ第２加工ヘッド内のミラー３ｃ第３加工ヘッド内のミラー４ａ第１加工ヘッド４ｂ第２加工ヘッド４ｃ第３加工ヘッド５ａ第１加工ヘッド内のガルバノスキャナー５ｂ第２加工ヘッド内のガルバノスキャナー５ｃ第３加工ヘッド内のガルバノスキャナー６ａ第１加工ヘッド内のガルバノスキャンミラー６ｂ第２加工ヘッド内のガルバノスキャンミラー６ｃ第３加工ヘッド内のガルバノスキャンミラー７ａ第１加工ヘッド内のｆθレンズ７ｂ第２加工ヘッド内のｆθレンズ７ｃ第３加工ヘッド内のｆθレンズ８ａ第１加工ヘッド内で加工されるワーク８ｂ第２加工ヘッド内で加工されるワーク８ｃ第３加工ヘッド内で加工されるワーク９ｘｙテーブル１０ワーク内に多面取りされた加工領域１１ビームを所定のサイズに整形するためのマスク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者永利英昭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)発明者唐崎秀彦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 AF01 CA05 CD04 CD16 CE02 DA11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】テーブルに置かれたワークの任意の位置
にレーザ光を導く光学手段を有した加工ヘッドを複数配
置し、前記加工ヘッドの光学手段の中心位置の間隔と同
じ間隔でワークを設置した加工装置。
【請求項２】光学手段としてガルバノスキャンミラー
を用い、前記ガルバノスキャンミラーへのレーザ入射光
とガルバノスキャンミラーの取付位置を同方向に設置し
た請求項１記載の加工装置。
【請求項３】加工ヘッドへのレーザ入射光を分岐した
ときに生じる光路長の変化に対応するレーザ光の迂回手
段を設けた請求項１または２記載の加工装置。
【請求項４】テーブルにワークを載置し、加工ヘッド
の光学手段で前記ワークの任意の位置にレーザ光を導
き、加工を行う加工方法において、複数の加工ヘッドの
光学手段の中心位置の間隔と同じ間隔でワークを配置す
る加工方法。
【請求項５】光学手段としてガルバノスキャンミラー
を用い、前記ガルバノスキャンミラーへのレーザ入射光
とガルバノスキャンミラーの取付位置を同方向に配置す
る請求項４記載の加工方法。
【請求項６】加工ヘッドへのレーザ入射光を分岐した
ときに生じる光路長の変化に対応してレーザ光を迂回さ
せる請求項５または６記載の加工方法。
【請求項７】テーブルに置かれたワークの任意の位置
にレーザ光を導く光学手段を有した加工ヘッドを設け、
光学手段のレーザ入射光と光学手段の取付位置を同方向
に設置した加工装置。
【請求項８】加工ヘッドへのレーザ入射光を分岐した
ときに生じる光路長の変化に対応するレーザ光の迂回手
段を設けた請求項７記載の加工装置。
【請求項９】テーブルにワークを載置し、加工ヘッド
の光学手段で、前記ワークの任意の位置にレーザ光を導
き、加工を行う加工方法において、光学手段へのレーザ
入射光と光学手段の取付位置を同方向に配置する加工方
法。
【請求項１０】加工ヘッドへのレーザ入射光を分岐し
たときに生じる光路長の変化に対応してレーザ光を迂回
させる請求項９記載の加工方法。
【請求項１１】テーブルに置かれたワークの任意の位
置にレーザ光を導く光学手段を有した加工ヘッドを設
け、加工ヘッドへのレーザ入射光を分岐したときに生じ
る光路長の変化に対応するレーザ光の迂回手段を設けた
加工装置。
【請求項１２】テーブルにワークを載置し、加工ヘッ
ドの光学手段で、前記ワークの任意の位置にレーザ光を
導き、加工を行う加工方法において、加工ヘッドへのレ
ーザ入射光を分岐したときに生じる光路長の変化に対応
してレーザ光を迂回させる加工方法。