JP2003225786A - レーザー加工ユニット及び該レーザー加工ユニットを備えた加工装置 - Google Patents

レーザー加工ユニット及び該レーザー加工ユニットを備えた加工装置

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JP2003225786A JP2002022287A JP2002022287A JP2003225786A JP 2003225786 A JP2003225786 A JP 2003225786A JP 2002022287 A JP2002022287 A JP 2002022287A JP 2002022287 A JP2002022287 A JP 2002022287A JP 2003225786 A JP2003225786 A JP 2003225786A
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laser processing
light
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寿 八十田
Masato Fukushima
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工装置本体への着脱交換が容易
でメンテナンス性に優れ、更には効率的な穿孔作業を行
うことができるレーザー加工ユニット、及び該レーザー
加工ユニットを備えた加工装置を提供する。 【解決手段】 ワークＷが搬入される加工装置本
体１へ着脱可能な筐体１０を、ワーク挿入空間Ｓを挟む
ようにして対向するユニット片半部１１及びユニット他
半部１２と、これらユニット片半部１１及びユニット他
半部１２を連接する連接部１３とから一体的に構成し、
ユニット片半部１１内に、レーザー出射口２５から出射
されるレーザー光をユニット他半部１２上の加工エリア
Ｅ内へ導くとともに、その導かれるレーザー光を集光す
る光学手段２０を設けるとともに、前記加工エリアＥに
は、レーザー光を透過させる受光板１２ｃが設けられて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザー光によっ
て薄板状のワークに穿孔を施すレーザー加工ユニット及
び該レーザー加工ユニットを備えた加工装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来のレーザー加工装置は、ワークが載
置されるＸＹ移動テーブルや、このＸＹ移動テーブル上
へレーザー光を導き集光する反射鏡及び集光レンズ、レ
ーザー光を発生し出射するレーザー発振器、前記ＸＹテ
ーブルの移動及びレーザー光の発振を制御する制御盤等
を一体的に備えたものが一般的である。
【０００３】しかしながら、上記従来のレーザー加工装
置では、ＸＹ移動テーブルや制御盤等を一体に備えた大
型且つ高重量な構造であっため、メンテナンス性に問題
を有していた。例えば、上記レーザー加工装置では、大
型且つ高重量な構造であるため、メンテナンスのために
移動したり、故障した際に一時的に代替機と交換したり
するのが困難であった。更に、レーザー光をワークへ導
く光学系の仕様を変更する場合、例えば、複数のレーザ
ー光によって同一ワークに複数の穿孔を行えるようにし
たレーザー加工装置において、その同時穿孔可能数を増
減しようとする場合には、前記光学系を設計変更して全
て交換する必要があった。また、同一ワークに比較的大
きな孔と微小孔との双方を穿孔する場合には、大きな孔
の穿孔の際に該孔の輪郭に沿うようにしてレーザー光の
焦点を移動させるため、加工時間長くなってしまうとい
う問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来事情
に鑑みてなされたものであり、その課題とする処は、加
工装置本体への着脱交換が容易でメンテナンス性に優
れ、更には効率的な穿孔作業を行うことができるレーザ
ー加工ユニット、及び該レーザー加工ユニットを備えた
加工装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の技術的手段は、ワーク挿入空間を挟むように
して配置されるユニット片半部及びユニット他半部と、
これらユニット片半部及びユニット他半部を一体的に連
接する連接部とにより筐体を構成し、前記ユニット片半
部内に、レーザー出射口から出射されるレーザー光を前
記ユニット他半部上の加工エリア内へ導くとともに、そ
の導かれるレーザー光を集光又は及び結像する光学手段
を設け、前記加工エリアには、レーザー光を透過もしく
は吸収させる受光板が設けられていることを特徴とす
る。
【０００６】ここで、本願発明の加工対象であるワーク
は、半導体装置におけるフレキシブル基板等を構成する
テープやセラミックスグリーンシート等、レーザー光に
よって加工可能な材料を全て含む。また、上記加工と
は、切断加工や、穿孔加工、ワーク表面に溝を形成する
スクライバー加工、ワーク表面に深さ数マイクロメート
ルの有底穴からなるマーキングを施すマーキング加工
等、レーザー光によって可能な加工の全てを含む。ま
た、上記結像とは、レーザー光の経路中に、所定形状の
貫通孔を有する遮光板を設け、レーザー光を、前記遮光
板の貫通孔に通過させ、該貫通孔の形状をワーク上に照
射することを意味する。そして、上記光学手段は、具体
的には、レーザー光をワーク上に集光するための集光レ
ンズと、貫通孔の形状をワーク上に照射する前記遮光板
と内、一方又は双方を備えている。尚、上記筐体は、メ
ンテナンス等のための着脱、交換、移動を容易にするた
めに好ましくは、機台、及びワーク移動機構、制御回路
等から構成されワークが搬入される加工装置本体に対し
て、着脱可能に構成される。
【０００７】上記技術的手段によれば、レーザー出射口
から発振されるレーザー光は、光学手段によって、加工
エリア内へ導かれ、更に集光されて、加工エリア内の受
光板に透過もしくは吸収される。したがって、筐体のユ
ニット片半部とユニット他半部との間のワーク挿入空間
にワークが挿入されれば、そのワークがレーザー光の照
射によって穿孔されることになる。
【０００８】第２の発明では、上記連接部内に、レーザ
ー光を発生するレーザー発振器を配設したことを特徴と
する。
【０００９】第３の発明では、上記光学手段は、レーザ
ー出射口から出射されるレーザー光を、平行光に矯正す
る矯正レンズに通過させた後、Ｙ軸回動装置の回転軸に
支持されたＹ軸スキャンミラーとＸ軸回動装置の回転軸
に支持されたＸ軸スキャンミラーとのそれぞれに反射さ
せ、その反射させたレーザー光を、上記ユニット他半部
上の加工エリア内へ導き、集光レンズによって集光する
ように構成され、Ｘ軸回動装置とＹ軸回動装置とによっ
て、Ｘ軸スキャンミラーとＹ軸スキャンミラーとの反射
角をそれぞれ可変可能にしたことを特徴とする。
【００１０】第４の発明では、上記レーザー加工ユニッ
トが、ギャング孔を穿孔すべく制御されることを特徴と
する。
【００１１】第５の発明では、上記光学手段は、レーザ
ー光の経路中に光分岐手段を備え、分岐された各レーザ
ー光を、加工エリア内へ導くとともに、その導かれるレ
ーザー光を集光することを特徴とする。
【００１２】第６の発明では、上記レーザー加工ユニッ
トが、グリッド孔を穿孔すべく制御されることを特徴と
する。
【００１３】第７の発明では、上記レーザー加工ユニッ
トが、加工エリアを凹設した扁平矩形体であることを特
徴とする。
【００１４】第８の発明では、上記光学手段をカートリ
ッジケース内に構成するとともに、該カートリッジケー
スを上記筐体のユニット片半部に着脱可能に配設したこ
とを特徴とする。
【００１５】第９の発明では、上記レーザー加工ユニッ
トを、機台上に着脱可能に配置せしめてなることを特徴
とする。
【００１６】第１０の発明では、上記レーザー加工ユニ
ットとパンチングユニットとを機台上に並設し、これら
レーザー加工ユニットとパンチングユニットとを選択的
に用いてワークを加工するようにしたことを特徴とす
る。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１及び２は、本発明に係わるレ
ーザー加工ユニットの一例を示す。このレーザー加工ユ
ニットＡは、ワークＷが搬入される加工装置本体１へ着
脱可能な筐体１０と、該筐体１０内に装着される光学手
段２０とを具備し、光学手段２０によって導き集光され
るレーザー光によってワークＷへの穿孔を施す穿孔ユニ
ットである。
【００１８】筐体１０は、ワーク挿入空間Ｓを挟むよう
にして配置されるユニット片半部１１及びユニット他半
部１２と、これらユニット片半部１１とユニット他半部
１２とを連接する連接部１３とから一体コの字状に形成
されている。
【００１９】ユニット片半部１１は、その上部前側より
の屈折空間部１１ａと、その前端側下部の集光空間部１
１ｂとからなる連通された側面視逆Ｌ字状の空間部を有
し、屈折空間部１１ａ内で後方から前方へ導いて下方へ
向けたレーザー光を、円筒状の集光空間部１１ｂ内で集
光するようにしている。また、この屈折空間部１１ａの
上方側開口部には、上方側からの光学手段２０のメンテ
ナンスを容易にすべく、蓋部材１１ｃが着脱可能に取り
付けられている。
【００２０】また、ユニット片半部１１上端の蓋部材１
１ｃには、必要に応じてＣＣＤカメラ１４が着脱可能に
装着され、且つ、矯正レンズ２３とＹ軸スキャンミラー
２４ｂとの間のレーザー光経路中に、Ｙ軸スキャンミラ
ー２４ｂ側から入射される撮像光をＣＣＤカメラ１４へ
反射させるとともにレーザー光を透過させる反射鏡１４
ａが配設され、このＣＣＤカメラ１４によってワークＷ
の基準マークを撮像するとともに画像処理し、後述する
加工装置本体１の移動機構１ｂによりワークＷがＸＹ方
向へ制御動され位置修正されるようにしている。また、
屈折空間部１１ａ内の後端には、必要に応じてガイド光
出射部１７が着脱可能に配設され、その場合、上述した
反射鏡２２は光出射部１７により出射された光を透過可
能なミラーもしくはプリズムによって構成される。光出
射部１７は、具体的にはレーザーダイオードを用いて構
成され、ワーク上に斑点状の光を照射し、ワークＷ上の
加工位置を目視できるようにしており、その出射光の色
は、限定されるものでないが、視認性の観点から赤色で
あることが好ましい。尚、上記ＣＣＤカメラ１４と光出
射部１７との配置は、上記に限定されるものでないが、
ＣＣＤカメラ１４に入射させる撮像光または光出射部１
７による出射光を、レーザー光と同軸にできること、Ｘ
軸スキャンミラー２５ｂ及びＹ軸スキャンミラー２４ｂ
によるレーザー光の照射位置の変化にも対応できること
等から、上記した配置とするか、あるいは、図示したＣ
ＣＤカメラ１４と光出射部１７との位置を逆転した配置
とすることが好ましい。
【００２１】ワーク挿入空間Ｓには、必要に応じて、ア
シストガス噴射口１５、吸引口１６が設けられている。
アシストガス噴射口１５は、窒素やアルゴンガス等を噴
射することで、レーザー加工によるワークＷの酸化を防
止するとともに、加工カスや異物等を吹き飛ばして吸引
口１６へ導くように作用する。吸引口１６は、バキュー
ム吸引装置（図示せず）の吸引部であり、レーザー加工
によって発生した廃ガスや、カス、異物等を吸引する。
尚、前記アシストガス噴射口１５、及び吸引口１６は、
筐体１０に着脱可能に支持してもよいし、筐体１０の外
部で支持されるようにしても構わない。
【００２２】ユニット他半部１２は、円筒状の集光空間
部１１ｂに同軸状にレーザー光透過空間部１２ａを有
し、下端面には、当該レーザー加工ユニットＡを加工装
置本体１へ着脱可能にする断面逆凸字状の溝部１２ｂを
有する。
【００２３】前記レーザー光透過空間部１２ａは、ユニ
ット片半部１１側から下方向きに出射された場合のレー
ザー光を下方へ透過させる。尚、当該レーザー加工ユニ
ットＡによって施される穿孔は、ワークＷに貫通孔を形
成する場合と、ワークＷに有底穴を形成する場合との何
れであってもよい。ワークＷに貫通孔を形成する場合に
は、レーザー光を、ワークＷに貫通させ、前記レーザー
光透過空間部１２ａへ透過させることになる。また、ワ
ークＷにビアホール等の有底穴を形成する場合には、レ
ーザー光を断続的に出射して、その出射回数が制御され
ることにより、前記有底穴の深さ寸法が決められること
になる。
【００２４】レーザー光透過空間部１２ａの上端開口面
には、レーザー光を透過可能な受光板１２ｃが装着さ
れ、この受光板１２ｃ上が加工エリアＥとなっている。
【００２５】前記受光板１２ｃは、網板状の金属性部材
であり、その網目にレーザー光を透過させるようにして
いる。そして、この受光板１２ｃは、レーザー光により
劣化した際に交換されるように、ユニット他半部１２に
対し着脱可能に装着されている。
【００２６】尚、この受光板１２ｃは、レーザー光を透
過させる材質からなるものであれば、前記のように網板
状でなく、例えば、レーザー光を透過可能な色のガラス
板等であっても構わない。この構成の場合、前記ガラス
板の下方に、レーザー光検出部１８を設けることが好ま
しい。このレーザー光検出部１８は、レーザー光の強さ
を検出する周知のセンサーであり、フィードバック制御
によって、レーザー発振器（図示せず）から発生される
レーザー光の強さが好適に調整されるようにする。
【００２７】また、上記構成では、レーザー光を受光板
１２ｃに透過させるようにした一例を示したが、透過板
１２ｃを、黒色板状部材等のレーザー光を吸収する材料
から形成しても構わない。
【００２８】光学手段２０は、ユニット片半部１１内へ
貫挿されたレーザー出射口２５から下方向きに出射され
るレーザー光を、反射鏡２２によって前方へ反射させ、
矯正レンズ２３に通過させた後、Ｙ軸回動装置２４ａの
回転軸に支持されたＹ軸スキャンミラー２４ｂとＸ軸回
動装置２５ａの回転軸に支持されたＸ軸スキャンミラー
２５ｂとに順次に反射させて、その反射させたレーザー
光を、ユニット他半部１２上の加工エリアＥ内へ導くと
ともに、集光レンズ２１によって集光するように構成さ
れている。
【００２９】レーザー出射口２５は、その前端側が、屈
折空間部１１ａ内で下向きになるようにユニット片半部
１１の蓋部材１１ｃに着脱可能に貫挿装着され、その後
端部に接続された光ファイバーケーブル２６により伝搬
されるレーザー光を前端部から出射する。
【００３０】尚、本実施の形態では、レーザー光の発振
源であるレーザー発振器（図示せず）を加工装置本体１
に備えており、そのレーザー発振器から出射されるレー
ザー光を光ファイバーケーブル２６によって導きレーザ
ー出射口２５の前端部から出射するようにしているが、
レーザー出射口２５の後端に直接レーザー発振器を接続
した構成であってもよい。上記レーザー発振器は、ＹＡ
Ｇレーザー発振器や、ＣＯ２レーザー発振器等、周知構
造のレーザー発振器を用いればよいが、光ファイバーケ
ーブル２６を介してレーザー出射口２５へ導く場合に
は、光ファイバーケーブル２６を通ることができる波長
（４００〜３０００ナノメートル）のレーザーを発生す
るレーザー発振器、例えばＹＡＧレーザー発振器を用い
るのが好ましいが、前記光ファイバーケーブル２６をＣ
Ｏ２レーザー用のファイバーケーブルとすることでＣＯ
２レーザー発振器を用いることも可能である。
【００３１】また、上記レーザー発振器は、単数もしく
は複数で構成することができ、例えば、図１０（ａ）に
示すように、レーザー発振器９０から出射されるレーザ
ー光を、プリズム等からなる光分岐手段（図示せず）に
より分岐し、その分岐された複数のレーザー光を、それ
ぞれ光ファイバーケーブル２６を介して複数のレーザー
加工ユニットＡへ振り分けるようにしてもよい。
【００３２】また、図１０（ｂ）に示すように、複数の
レーザー発振器９０の各々について、各レーザー発振器
９０から出射されるレーザー光を、プリズム等からなる
光分岐手段（図示せず）により分岐し、その分岐された
複数のレーザー光を、それぞれ光ファイバーケーブル２
６を介して複数のレーザー加工ユニットＡへ振り分ける
ようにしてもよい。この構成の場合、複数のレーザー発
振器９０を、レーザー出力の異なるものとし、比較的小
径の穿孔を行うレーザー加工ユニットＡに対しては、小
容量のレーザー発振器９０を用いるとともに、比較的大
径の穿孔を行うレーザー加工ユニットＡに対しては、大
容量のレーザー発振器９０を用いるようにすれば、エネ
ルギー損失が小さいレーザー加工装置を構成することが
できる。
【００３３】図１０（ａ）または（ｂ）に例示した構成
において、各光ファイバーケーブル２６の途中に、レー
ザー光を遮断する遮断装置（図示せず）を設ければ、必
要に応じて複数のレーザー加工ユニットＡによる加工を
選択的に遮断することができる。
【００３４】反射鏡２２は、屈折空間部１１ａ内に略４
５度の傾斜角度で支持され、レーザー出射口２５の前端
部から下方向きに出射されたレーザー光を前方向きに反
射する鏡であり、同様の光学的作用を奏するものであれ
ばプリズムを用いても構わない。
【００３５】矯正レンズ２３は、単数のレンズもしくは
複数のレンズの組み合わせによってレーザー光を平行光
に矯正するものであり、好ましくは、レーザー光のビー
ム径を拡大してから平行光にすることで拡がり角の小さ
い平行状のレーザー光を得るビームエキスパンダレンズ
が用いられる。
【００３６】Ｙ軸回動装置２４ａは、回転軸の回転角を
可変可能に構成したガルバノメーターやサーボモータ等
であり、Ｙ軸スキャンミラー２４ｂは、前記回転軸に固
定された鏡である。そして、これらＹ軸回動装置２４ａ
及びＹ軸スキャンミラー２４ｂは、レーザー光をＹ軸ス
キャンミラー２４ｂによって反射させてＸ軸スキャンミ
ラー２５ｂへ導くべく軸垂直状に配置されて、筐体１０
のユニット片半部１１に貫通状に装着されている。
【００３７】Ｙ軸回動装置２４ａは、加工装置本体１の
制御回路（図示せず）に電気的に接続されており、その
回転軸の回転角が制御されることで、Ｙ軸スキャンミラ
ー２４ｂの反射角を可変可能にしている。
【００３８】Ｘ軸回動装置２５ａ及びＸ軸スキャンミラ
ー２５ｂは、上記Ｙ軸回動装置２４ａ及びＹ軸スキャン
ミラー２４ｂと同様の構成からなり、Ｙ軸スキャンミラ
ー２４ｂによって反射されるレーザー光を更にＸ軸スキ
ャンミラー２５ｂによって下方へ反射させるべく軸水平
状に配置されて、筐体１０のユニット片半部１１前端面
に貫通状に装着されている。
【００３９】そして、Ｘ軸スキャンミラー２５ｂは、Ｙ
軸回動装置２４ａ同様に、加工装置本体１の制御回路
（図示せず）に電気的に接続されており、その回転軸の
回転角が制御されることで、Ｘ軸スキャンミラー２５ｂ
の反射角を可変可能にしている。
【００４０】集光レンズ２１は、上記Ｘ軸スキャンミラ
ー２５ｂによって走査されるレーザー光を、加工エリア
Ｅへ略直角に入射させるとともにワークＷ上に集光させ
る所謂ｆθレンズであり、集光空間部１１ｂ内に周知の
固定手段（図示せず）によって固定されている。この集
光レンズ２１は、図示例によれば１枚のレンズで構成さ
れているが、必要に応じて複数枚のレンズにより構成さ
れる。
【００４１】上記構成のレーザー加工ユニットＡによれ
ば、Ｙ軸回動装置２４ａが回転角制御されることで、Ｙ
軸スキャンミラー２４ｂによる反射角が可変し、結果的
には、加工エリアＥ上で走査されるレーザー光のＹ方向
の位置（図２参照）が可変されることになる。また、同
様にして、Ｘ軸回動装置２５ａが回転角制御されること
で、Ｘ軸スキャンミラー２５ｂによる反射角が可変し、
結果的には、加工エリアＥ上で走査されるレーザー光の
Ｘ方向の位置（図２参照）が可変されることになる。
【００４２】また、このレーザー加工ユニットＡは、Ｙ
軸回動装置２４ａ及びＸ軸回動装置２５ａの制御動によ
って所定領域内の任意の位置に穿孔を施せるものである
ため、図８に例示するすギャング孔の穿孔に適してい
る。このギャング孔は、ワークＷ上に複数の所定領域ｘ
を設け、順次に各領域に複数の孔ｈを形成したものであ
る。
【００４３】このギャング孔をレーザー穿孔ユニットＡ
によって穿孔する手順の一例について詳細に説明すれ
ば、まず、図８（ａ）に例示するように、ワークＷ上の
一つの所定領域ｘ内に、上記レーザー加工ユニットＡに
よって複数の孔ｈが形成される。その際、前記所定領域
ｘ内の各孔ｈは、ワークＷ上に予め設けられた基準マー
クｍを基準とした各座標位置に順次に穿孔される。その
際の各座標位置は、レーザー加工ユニットＡのＹ軸回動
装置２４ａ及びＸ軸回動装置２５ａが制御動されること
によって定められることになる。そして、一つの所定領
域ｘ内への穿孔が終了した後に、ワークＷが所定ピッチ
移動され、図８（ｂ）に例示するように、他の所定領域
ｘ内への複数の穿孔が前記同様にして施され、最終的に
は、図８（ｃ）に例示するように、複数の所定領域ｘの
各々について複数の穿孔が施されることになる。
【００４４】次に、上記構成のレーザー加工ユニットＡ
が着脱される加工装置本体１について説明する。加工装
置本体１は、機台１ａ上面を基準面とし、機台１ａの前
端側において機台１ａ上面よりも一段低くなったユニッ
ト装着面１ｃに、上記レーザー加工ユニットＡ及びパン
チングユニットＢを着脱可能に装着し、その後方に吸脱
着ワークホルダ１ｂ１をクランプしてＸ・Ｙ軸方向に制
御動可能とする移動機構１ｂを装設してなる。そして、
この加工装置本体１は、機台１ａ内から上方へ送出（図
示せず）されるワークＷを、吸着ワークホルダ１ｂ１に
よって吸着し、前記移動機構１ｂによって移送して、レ
ーザー加工ユニットＡまたはパンチングユニットＢのワ
ーク挿入空間Ｓ，Ｓ’へ選択的に挿入する。
【００４５】前記移動機構１ｂは、詳述しないがＸ軸線
方向、Ｙ軸線方向共にボールネジ方式で制御動可能な移
動体１ｂ２の前面側に上下一対のクランパー１ｂ３，１
ｂ３を２対備え、その２対のクランパー１ｂ３，１ｂ３
で吸着ワークホルダ１ｂ１を挟持できるようになってい
る。
【００４６】吸脱着ワークホルダ１ｂ１は、その内部を
中空状としてその裏面（下面）に吸気孔を多数開孔して
なり、移動機構１ｂとの間に装備された吸排気チューブ
１ｂ４によって内部の空気が吸排気されることにより、
ワークＷを吸脱着する。
【００４７】機台１ａにはレーザーユニット装着凹部１
ａ１及びパンチングユニット装着凹部１ａ２が形成さ
れ、これらレーザーユニット装着凹部１ａ１及びパンチ
ングユニット装着凹部１ａ２の底面が、ユニット装着面
１ｃの上面と面一になっている。そして、レーザーユニ
ット装着凹部１ａ１とパンチングユニット装着凹部１ａ
２との各々の底面には、ユニット案内レール１ａ３が複
数固定されている。
【００４８】各ユニット案内レール１ａ３は、レーザー
加工ユニットＡ底面側の溝部１２ｂと嵌り合う断面Ｔ字
状に形成されている。尚、パンチングユニットＢの底面
側にもレーザー加工ユニットＡの溝部１２ｂ同様の溝部
１２ｂ’が形成され、該溝部１２ｂ’がユニット案内レ
ール１ａ３に嵌り合うようになっている。
【００４９】レーザー加工ユニットＡとパンチングユニ
ットＢとの各々は、Ｙ方向へスライドされ、溝部１２
ｂ，１２ｂ’をその前端側からユニット案内レール１ａ
３に嵌め合わせることで、加工装置本体１に装着され
る。そして、その装着状態において、レーザー加工ユニ
ットＡの加工エリアＥ上面及びパンチングユニットＢの
ダイｄ上面が、機台１ａの上面と面一にされている。
【００５０】パンチングユニットＢは、上半部にパンチ
ｐを、下半部にそれと対向してダイｄを装設した側面視
略コの字状の周知構成の穿孔ユニットであり、その底面
側には、加工装置本体１のユニット案内レール１ａ３に
着脱するための溝部１２ｂ’が形成されている。
【００５１】而して、上記構成の加工装置本体１によれ
ば、レーザー加工ユニットＡ又はパンチングユニットＢ
を加工装置本体１に対し着脱可能に構成しているため、
その装着数の変更や、各ユニットのメンテナンス、交換
等が容易である。また、レーザー加工ユニットＡ及びパ
ンチングユニットＢを並設しているため、移動機構１ｂ
の制御によってワークＷを、レーザー加工ユニットＡの
ワーク挿入空間Ｓ又はパンチングユニットＢのワーク挿
入空間Ｓ’へ選択的に挿入させることができる。したが
って、例えば、微小径の孔をレーザー加工ユニットＡに
よって穿孔し、レーザー加工ユニットＡでは穿孔時間の
かかる比較的大径の孔をパンチングユニットＢで穿孔す
る等、必要に応じてレーザー加工ユニットＡとパンチン
グユニットＢとを選択的することができる。
【００５２】尚、上記実施の形態によれば、レーザーユ
ニット装着凹部１ａ１とパンチングユニット装着凹部１
ａ２とをそれぞれ個別に設けたが、単一の装着凹部にレ
ーザー加工ユニットＡとパンチングユニットＢとが混在
して並設されるようにしても構わない。
【００５３】次に、図４に示すレーザー加工ユニットの
他例について説明する。このレーザー加工ユニットＣ
は、レーザー光の発振源であるレーザー発振器３０を内
蔵するように構成したものであり、レーザー加工ユニッ
トＡと同様の構成部位については、同一符号をつけるこ
とで重複説明を省略する。
【００５４】レーザー加工ユニットＣは、ワークＷが搬
入される加工装置本体１へ着脱可能な筐体１０’と、該
筐体１０’内に装着される光学手段２０’及びレーザー
発振器３０とを具備し、レーザー発振器３０が出射した
レーザー光を、光学手段２０’によって加工エリアＥへ
導き集光させ、ワークＷに穿孔を施す。
【００５５】筐体１０’は、上記筐体１０の構成に、レ
ーザー発振器装着空間部１３ａを加えた構成になってい
る。レーザー発振器装着空間部１３ａは、ユニット片半
部１１とユニット他半部１２とを連接する連接部１３内
に形成された空間であり、その空間の上端側が屈折空間
部１１ａの後端側に連通している。
【００５６】レーザー発振器装着空間部１３ａ内のレー
ザー発振器３０は、ＹＡＧレーザー発振器や、ＣＯ２レ
ーザー発振器等、周知構造のレーザー発振器を用いれば
よく、その上端部に一体に設けられたレーザー出射口３
１から上方へ向けてレーザー光を出射するように配置さ
れている。
【００５７】光学手段２０’は、レーザー発振器３０の
レーザー出射口３１から出射されるレーザー光を、複数
の反射鏡２２ａ，２２ｂ，２２ｃに順次に反射させて矯
正レンズ２３の中央へ導き、そして、矯正レンズ２３に
通過後のレーザー光を、Ｙ軸回動装置２４ａの回転軸に
支持されたＹ軸スキャンミラー２４ｂとＸ軸回動装置２
５ａの回転軸に支持されたＸ軸スキャンミラー２５ｂと
に順次に反射させて、その反射させたレーザー光を、ユ
ニット他半部１２上の加工エリアＥ内へ導くとともに、
集光レンズ２１によって集光するように構成されてい
る。
【００５８】尚、前記複数の反射鏡２２ａ，２２ｂ，２
２ｃは、レーザー発振器３０のレーザー出射口３１から
出射されるレーザー光を矯正レンズ２３の中央へ導くよ
うにするものであれば、単数の反射鏡で構成してもよい
し、単数もしくは複数のプリズムによって構成しても構
わない。
【００５９】而して、上記レーザー加工ユニットＣによ
れば、レーザー発振器３０を内蔵し且つ加工装置本体１
に対し着脱可能に構成されているため、加工装置本体１
から外されることで、光学手段２０’とレーザー発振器
３０との双方のメンテナンスを容易に行うことができ
る。
【００６０】次に、図５に示すレーザー加工ユニットの
他例について説明する。このレーザー加工ユニットＤ
は、上記レーザー加工ユニットＡの光学手段２０を光学
手段２０”に置換したものであるため、光学手段２０”
以外の部位については、同一符号をつけることで重複説
明を省略する。
【００６１】光学手段２０”は、レーザー光の経路中
に、第一分岐鏡２７ａ、及び第二分岐鏡２７ｂ、第三分
岐鏡２７ｃ等の光分岐手段を備えている。そして、この
光学手段２０”は、ユニット片半部１１内へ貫挿された
レーザー出射口２５から下方向きに出射されるレーザー
光を、第一反射鏡２２ａによって前方へ反射させた後
に、第一分岐鏡２７ａによって、前方向きの第一光経路
ｘ１と、該第一光経路ｘ１に直行する向きの第二光経路
ｘ２とに分岐する。
【００６２】更に、同光学手段２０”は、前記第一光経
路ｘ１のレーザー光を、第二分岐鏡２７ｂによって前方
と下方とに分岐し、その分岐後の前方向きのレーザー光
を第二反射鏡２２ｂによって下方へ反射する。また、同
光学手段２０”は、前記第二光経路ｘ２のレーザー光
を、第三反射鏡２２ｃによって前方へ反射し、その前方
向きのレーザー光を第三分岐鏡２７ｃによって更に前方
と下方とに分岐し、その分岐後の前方向きのレーザー光
を第四反射鏡２２ｄによって下方へ反射する。
【００６３】上記のようにして下向きの４つの経路に分
岐されたレーザー光の各々は、各下向き経路上に設けら
れた集光レンズ２１’によって加工エリアＥ内に集光さ
れる。
【００６４】上記第一乃至四反射鏡２２ａ，２２ｂ，２
２ｃ，２２ｄ、及びに第一乃至三分岐鏡２７ａ，２７
ｂ，２７ｃは、それぞれ周知構造の鏡もしくはプリズム
を用いたものである。
【００６５】而して、上記レーザー加工ユニットＤによ
れば、上述したレーザー加工ユニットＡ及びレーザー加
工ユニットＢ同様に、加工装置本体１に対し着脱可能で
あるためメンテナンス性に優れている上、分岐された複
数のレーザー光によって複数の穿孔を同時に施すことが
できる。
【００６６】また、このレーザー穿孔ユニットＤは、複
数の穿孔を同時に施すことができることから、図９に例
示するグリッド孔の穿孔に適している。このグリッド孔
は、ワークＷ上に複数の所定領域ｘを設け、それら複数
の所定領域ｘについて、同時に、各領域内における同一
の座標位置に穿孔を施し、その同時穿孔を複数回繰り返
すことによって形成される孔である。
【００６７】このグリッド孔を上記レーザー穿孔ユニッ
トＤによって穿孔する手順の一例について詳細に説明す
れば、まず、図９（ａ）に例示するように、四つの所定
領域ｘ内の各々について、レーザー穿孔ユニットＤによ
って、同時に、各領域内における同一の座標位置に穿孔
が施される。その際に穿孔される一つの孔ｈの座標位置
は、所定領域ｘの一つに設けられた基準マークｍを基準
にして定められる。また、その際に同時穿孔される他の
孔ｈの座標位置は、レーザー穿孔ユニットＤの光分岐手
段の配置によって固定されたものである。
【００６８】次に、ワークＷが所定のＸＹ方向に制御動
され、図９（ｂ）に例示するように、二つ目の孔が、レ
ーザー穿孔ユニットＤによって、四つの所定領域ｘ内に
おける同一座標上に、同時に穿孔されることになる。そ
して、前記ワークＷのＸＹ移動と、レーザー穿孔ユニッ
トＤによる同時穿孔とが繰り返されることによって、図
９（ｃ）に例示されるグリッド孔が形成されることにな
る。
【００６９】次に、図６に示すレーザー加工ユニットの
他例について説明する。このレーザー加工ユニットＥ
は、上記レーザー加工ユニットＡの光学手段２０に遮光
板４０を加えた構成であるため、遮光板４０以外の部位
については、同一符号をつけることで重複説明を省略す
る。
【００７０】遮光板４０は、レーザー光を透過させない
周知材料を板状に加工し、その略中央部に所定形状の貫
通孔４１を穿設したものであり、矯正レンズ２３とＹ軸
スキャンミラー２４ｂとの間のレーザー光の経路中に配
置されて、着脱可能に固定されている。
【００７１】したがって、レーザー出射口２５から下向
きに出射され反射鏡２２によって前方へ反射されて、矯
正レンズ２３に通過されるレーザー光は、その一部が遮
光板４０における貫通孔４１の外周部位で遮られるとと
もに、他の一部が貫通孔４１内に通過される。
【００７２】そして、貫通孔４１内を通過したレーザー
光は、Ｙ軸回動装置２４ａの回転軸に支持されたＹ軸ス
キャンミラー２４ｂとＸ軸回動装置２５ａの回転軸に支
持されたＸ軸スキャンミラー２５ｂとに順次に反射され
ることで、加工エリアＥ方向へ導かれ、集光レンズ２１
によって集光レンズ２１と加工エリアＥとの間の中途位
置で集光され再拡散した後に、貫通孔４１の形状で加工
エリアＥ内に照射されることになる。
【００７３】而して、上記レーザー加工ユニットＥによ
れば、遮光板４０の貫通孔４１にならった形状の孔を短
時間に穿孔することができる上、遮光板４０を貫通孔形
状が異なる遮光板と交換することによって、穿孔形状を
容易に変更することができる。
【００７４】次に、図７に示すレーザー加工ユニットの
他例について説明する。このレーザー加工ユニットＦ
は、上記レーザー加工ユニットＡに対しカートリッジケ
ース８０を加えた構成であるため、カートリッジケース
８０以外の部位については、同一符号をつけることで重
複説明を省略する。
【００７５】カートリッジケース８０は、屈折空間部１
１ａ及び集光空間部１１ｂを有する中空体であり、筐体
１０のユニット片半部１１に対し着脱可能に形成され、
その内部空間（屈折空間部１１ａ及び集光空間部１１
ｂ）には、上記構成の光学手段２０を備えている。
【００７６】このレーザー加工ユニットＦによれば、光
学手段をカートリッジケースごと、筐体に対して着脱可
能であるため、必要に応じて光学手段の仕様を変更した
り、光学手段を修理したり等、光学手段の着脱交換を容
易に行うことができる。
【００７７】尚、上記レーザー加工ユニットＤ，Ｅ，Ｆ
の各々は、レーザー発振器を内蔵しない構成を例示した
が、上記レーザー加工ユニットＣ同様にレーザー発振器
３０を内蔵した構成としても構わない。
【００７８】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。第
１の発明によれば、光学手段等を具備した一体ユニット
構造であるため、加工装置本体への着脱交換が容易でメ
ンテナンス性にも優れている。例えば、当該レーザー加
工ユニットを加工装置本から外した状態で、光学手段の
メンテナンスや調整等の作業を行ったり、当該レーザー
加工ユニットを新品のものや仕様の異なるものへ交換し
たりするのが容易である。しかも、加工装置本体に当該
レーザー加工ユニットを複数並設するようにすれば、同
一ワークに複数の穿孔を同時に穿孔できる上、その同時
穿孔可能数を、当該レーザー加工ユニットの増減によっ
て容易に変更することができる。更に、第２の発明によ
れば、レーザー発振器を当該ユニットと同一体的に扱え
るため、一層メンテナンス性を向上することができる。
しかも、第３の発明によれば、Ｘ軸スキャンミラーとＹ
軸スキャンミラーとの反射角をそれぞれ可変可能にして
いるため、穿孔位置や孔の形状等を容易に変更すること
ができる。更に、第４の発明によれば、多数の孔から構
成されるギャング孔を、Ｘ軸スキャンミラー及びＹ軸ス
キャンミラーの反射角をそれぞれ可変することによる穿
孔位置の可変によって、効率的に穿孔することができ
る。その上、第５の発明によれば、光分岐手段によって
分岐された夫々のレーザー光を加工エリアへ導き集光さ
せる構造であるため、複数の孔を短時間に同時穿孔する
ことができる。更に、第６の発明によれば、光分岐手段
の特性を有効に利用することで、グリッド孔を効率的に
穿孔することができる。更に、第７の発明によれば、上
記レーザー加工ユニットが扁平矩形体であるため、加工
装置本体側の限られた設置領域に、より多くの当該ユニ
ットを並設することができる。更に、第８の発明によれ
ば、光学手段を具備したカートリッジケースが筐体に対
して着脱可能であるため、例えば必要に応じて光学手段
をカートリッジケースごと交換することができ、一層メ
ンテナンス性が向上する。しかも、第９の発明によれ
ば、レーザー加工ユニットの着脱交換等、メンテナンス
が容易なレーザー加工装置を提供することができる。更
に、第１０の発明によれば、必要に応じてレーザー加工
ユニットとパンチングユニットとを選択的に用いること
で効率的な穿孔作業を行うことができる。例えば、微小
径の孔をレーザー加工ユニットによって穿孔し、レーザ
ー加工ユニットでは穿孔時間のかかる比較的大径の孔を
パンチングユニットで穿孔するようにする等、効率的な
穿孔作業パターンを選択することができる。更に、第１
１の発明によれば、レーザー発振器から出射されるレー
ザー光を光ファイバーケーブルにより振り分けて用いる
ため、レーザー発振器を必要最小数具備した低コストな
構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係わるレーザー加工ユニットの一例
を示す断面図。
【図２】 同レーザー加工ユニットの光学手段の一例を
示す斜視図。
【図３】 同レーザー加工ユニットを備えた加工装置を
示す斜視図。
【図４】 本発明に係わるレーザー加工ユニットの他例
を示す断面図。
【図５】 光学手段の他例を示す斜視図。
【図６】 光学手段の他例を示す斜視図。
【図７】 本発明に係わるレーザー加工ユニットの他例
を示す断面図。
【図８】 ワークにギャング孔を穿孔する手順の一例を
示す平面図。
【図９】 ワークにグリッド孔を穿孔する手順の一例を
示す平面図。
【図１０】 （ａ）は、単数のレーザー発振器から出射
されるレーザー光を複数のレーザー加工ユニットへ振り
分けるようにした一例を示す概略平面図であり、（ｂ）
は、複数のレーザー発振器から出射されるレーザー光
を、それぞれ複数のレーザー加工ユニットへ振り分ける
ようにした一例を示す概略平面図である。
【符号の説明】
１：加工装置本体 １０：
筐体 １１：ユニット片半部 １２：
ユニット他半部 １２ｃ：受光板 １
３：連接部 ２０：光学手段 ２５：
レーザー出射口 ３０：レーザー発振器 Ａ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ：
レーザー加工ユニット Ｂ：パンチングユニット Ｅ：加
工エリア Ｓ：ワーク挿入空間 Ｗ：ワ
ーク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4E068 AA03 AF00 CD02 CD03 CE03 CE08

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ワーク挿入空間を挟むようにして対向す
    るユニット片半部及びユニット他半部と、これらユニッ
    ト片半部及びユニット他半部を一体的に連接する連接部
    とにより筐体を構成し、 前記ユニット片半部内に、レーザー出射口から出射され
    るレーザー光を前記ユニット他半部上の加工エリア内へ
    導くとともに、その導かれるレーザー光を集光又は／及
    び結像する光学手段を設け、 前記加工エリアには、レーザー光を透過もしくは吸収さ
    せる受光板が設けられているレーザー加工ユニット。
  2. 【請求項２】 上記連接部内に、レーザー光を発生する
    レーザー発振器を配設したことを特徴とする請求項１記
    載のレーザー加工ユニット。
  3. 【請求項３】 上記光学手段は、レーザー出射口から出
    射されるレーザー光を、平行光に矯正する矯正レンズに
    通過させた後、Ｙ軸回動装置の回転軸に支持されたＹ軸
    スキャンミラーとＸ軸回動装置の回転軸に支持されたＸ
    軸スキャンミラーとのそれぞれに反射させ、その反射さ
    せたレーザー光を、上記ユニット他半部上の加工エリア
    内へ導き、集光レンズによって集光するように構成さ
    れ、 Ｘ軸回動装置とＹ軸回動装置とによって、Ｘ軸スキャン
    ミラーとＹ軸スキャンミラーとの反射角をそれぞれ可変
    可能にしたことを特徴とする請求項１又は２記載のレー
    ザー加工ユニット。
  4. 【請求項４】 請求項３記載のレーザー加工ユニット
    が、ギャング孔を穿孔すべく制御されることを特徴とす
    るレーザー加工ユニット。
  5. 【請求項５】 上記光学手段は、レーザー光の経路中に
    光分岐手段を備え、分岐された各レーザー光を、加工エ
    リア内へ導くとともに、その導かれるレーザー光を集光
    することを特徴とする請求項１乃至４何れか１項記載の
    レーザー加工ユニット。
  6. 【請求項６】 請求項５記載のレーザー加工ユニット
    が、グリッド孔を穿孔すべく制御されることを特徴とす
    るレーザー加工ユニット。
  7. 【請求項７】 請求項１乃至６何れか１項記載のレーザ
    ー加工ユニットが、加工エリアを凹設した扁平矩形体で
    あることを特徴とするレーザー加工ユニット。
  8. 【請求項８】 上記光学手段をカートリッジケース内に
    構成するとともに、該カートリッジケースを上記筐体の
    ユニット片半部に着脱可能に配設したことを特徴とする
    請求項１乃至７何れか１項記載のレーザー加工ユニッ
    ト。
  9. 【請求項９】 請求項１乃至８何れか１項記載のレーザ
    ー加工ユニットを、機台上に着脱可能に配置せしめてな
    ることを特徴とするレーザー加工装置。
  10. 【請求項１０】 上記レーザー加工ユニットとパンチン
    グユニットとを機台上に並設し、これらレーザー加工ユ
    ニットとパンチングユニットとを選択的に用いてワーク
    を加工するようにしたことを特徴とする請求項９記載の
    レーザー加工装置。
  11. 【請求項１１】 上記レーザー加工ユニットが機台上に
    複数配設され、 単数もしくは複数のレーザー発振器から出射されるレー
    ザー光を、複数の光ファイバーケーブルを介して複数の
    レーザーユニットへ振り分けるようにしたことを特徴と
    する請求項９又は１０記載のレーザー加工装置。
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