JP2004327922A

JP2004327922A - 加工位置補正方法

Info

Publication number: JP2004327922A
Application number: JP2003123981A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Okudaira; 恭之奥平; Satoru Tamura; 悟田村
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2003-04-28
Filing date: 2003-04-28
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【課題】基準マークが長方形状や正方形状に配置されていない場合でも加工位置補正を可能とする。
【解決手段】加工位置Ｘの座標と少なくとも４点Ａ_１、Ａ_２、Ａ_３、Ａ_４の基準マーク位置座標とにより、加工位置座標の少なくとも２方向Ａ_１Ａ_２、Ａ_１Ａ_３の内分比又は外分比ｐ、ｑを求め、該内分比又は外分比ｐ、ｑに基づいて、計測された基準マーク位置座標Ａ_１´、Ａ_２´、Ａ_３´、Ａ_４´に対する実加工位置座標Ｘ´を決定する。
【選択図】図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加工機にセットされた加工対象物（ワークと称する）上に形成された基準マーク位置を計測して、予め決められた加工位置座標の補正を行なう加工位置補正方法に係り、特に、レーザ穴あけ機のようなレーザ加工機でワークの位置合わせを行なう際に用いるのに好適な、基準マークを長方形状や正方形状に配置できない場合であっても、加工位置を正確に決定することが可能な、加工位置補正方法、該加工位置補正方法を用いた加工方法、前記加工位置補正方法又は加工方法を実施するためのコンピュータプログラム、及び、該コンピュータプログラムが記録された、コンピュータ読取り可能な記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザビームを用いて、プリント配線基板等のワークに穴あけを行なうレーザ穴あけ機等のレーザ加工機においては、図１に示す如く、例えば吸着プレート等のプリント基板保持装置１０によりＸＹステージ１２上にセットされたプリント基板８の位置を検出し、且つ、回転や伸縮補正を行なって、各座標の穴位置を補正して穴あけする必要がある。
【０００３】
即ち、プリント基板８の切断精度や転写精度が十分高く、熱歪も問題にならない場合は、図２に示す如く、プリント基板保持装置１０にプリント基板８をセットする際に、アライナ（図示省略）で、矢印Ｘ、Ｙに示す如く、プリント基板８をプリント基板保持装置１０の基準面１０Ｘ、１０Ｙに押し付け、アライメントを行なえば十分である。
【０００４】
しかしながら、前工程である熱処理によってプリント基板８が熱影響を受けることで伸縮が発生する。あるいは露光器の精度によっても回転や歪みが生じる。更に、最近では、プリント基板の更なる高密度化が進み、穴あけ位置精度に高精度が求められるようになり、プリント基板８内の精度が悪い場合には、これだけでは不十分である。
【０００５】
そこで、図３に示す如く、プリント基板８の例えば４隅にアライメント用の基準マーク８Ｓを設けると共に、図１に示した如く、レーザ発振器２０により発振され、光学系２２及び反射ミラー２４を経てきたレーザビームを、プリント基板８の表面に対して走査して、加工ビーム２８として照射するためのガルバノスキャナユニット２６の近傍に、カメラ３０等の画像処理装置を設けて、図４に例示する如く、前記基準マーク８Ｓを検出し、その位置とステージ位置の関係から回転や伸縮を行なって、加工に先立ち、予め決められた穴位置座標を補正している。
【０００６】
図４において、８Ｈは加工対象穴（以下、単に加工穴とも称する）、３２は、必要に応じて設けられる照明装置である。
【０００７】
具体的には、基準マーク８Ｓを１点使用する場合には、加工位置をオフセット補正し、２点使用する場合には、オフセットと回転補正（２点を結ぶ線とステージ軸から回転角を計測）し、４点使用する場合には、オフセット、回転及びスケーリング補正（四角形の各対辺の伸縮の平均を考慮して基板の伸縮を補正）等がある。又、特許文献１には、基準マーク８Ｓが長方形状に配置されている場合を想定して加工位置を補正することが記載されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２３９８７７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記１、２、４点の補正方法は、高精度の位置決めには補正が不十分である。又、特許文献１は、基準マーク８Ｓが長方形状に配置されている場合を想定しているが、プリント基板８の形状が、図５に例示するような、長方形以外の特殊な形状であったり、あるいは、ワークの歪みの影響を小さくするため、出願人が特願２００３−８２２２４で提案したように、図６に示す如く、ワーク上の加工位置を複数のブロック９に分け、各ブロック９毎に基準マーク（ローカル基準マークとも称する）９Ｓを形成した場合、図７に例示する如く、配線パターン８Ａ等が邪魔になって、基準マーク８Ｓ、９Ｓを長方形状に配置できない場合があり、ユーザのアライメント用の基準マークを設計する自由度を制限し、正方形や長方形でない四辺形の場合に適用できないという問題点を有していた。
【００１０】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、基準マークが長方形状又は正方形状に配置できない場合であっても、加工位置を補正できるようにすることを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、加工機にセットされたワーク上に形成された基準マーク位置を計測して、予め決められた加工位置座標の補正を行なう際に、予め決められた加工位置座標と少なくとも４点の基準マーク位置座標とにより、加工位置座標の少なくとも２方向の内分比又は外分比を求め、該内分比又は外分比に基づいて、計測された基準マーク位置座標に対する実加工位置座標を決定するようにして、前記課題を解決したものである。
【００１２】
又、前記基準マークを、ワーク上の加工位置を複数のブロックに分けた各ブロック毎に形成するようにして、ワークの歪みの影響を小さくし、ワークに歪みがあっても、正確に各加工位置を求めることができるようにしたものである。
【００１３】
本発明は、又、前記の加工位置補正方法による各ブロック毎の基準マーク位置の計測・補正と、対応するブロックの加工を交互に繰返す加工方法を提供するものである。
【００１４】
又、ワーク全体に対して、前記の加工位置補正方法による基準マーク位置の計測・補正を行った後、ワーク全体の加工をまとめて行う加工方法を提供するものである。
【００１５】
又、加工機とは別の機材を用いて、前記の加工位置補正方法による基準マーク位置の計測・補正を行った後、加工機で基準マーク位置を再度計測して、補正・加工を行う加工方法を提供するものである。
【００１６】
本発明は、又、前記の加工位置補正方法又は加工方法を実施するためのコンピュータプログラムを提供するものである。
【００１７】
又、前記のコンピュータプログラムが記録された、コンピュータ読取り可能な記録媒体を提供するものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１９】
本発明の第１実施形態は、図６に示したような各ブロック９毎に、図８（Ａ）に示す如く、例えばＣＡＤデータ上の加工位置Ｘ（ｘ，ｙ）を囲む４点の基準マーク座標Ａ_１（ｘ_１，ｙ_１）、Ａ_２（ｘ_２，ｙ_２）、Ａ_３（ｘ_３，ｙ_３）、Ａ_４（ｘ_４，ｙ_４）に対する加工位置Ｘの座標（ｘ，ｙ）の２方向（図ではＡ_１Ａ_２、Ａ_１Ａ_３）の内分比ｐ、ｑを求め、該内分比ｐ、ｑに基づいて、図８（Ｂ）に示す如く、ワーク上の実測基準マーク位置Ａ_１´（ｘ_１´，ｙ_１´）、Ａ_２´（ｘ_２´，ｙ_２´）、Ａ_３´（ｘ_３´，ｙ_３´）、Ａ_４´（ｘ_４´，ｙ_４´）に対する実加工位置Ｘ´（ｘ´，ｙ´）を決定するようにしたものである。
【００２０】
具体的には、まず、
Ａ_１Ｐ：Ａ_２Ｐ＝ＳＸ：ＱＸ＝Ａ_３Ｒ：Ａ_４Ｒ＝ｐ：（１−ｐ）（１）
Ａ_１Ｓ：Ａ_３Ｓ＝ＰＸ：ＲＸ＝Ａ_２Ｑ：Ａ_４Ｑ＝ｑ：（１−ｑ）（２）
を満足する内分比ｐ、ｑを、図８（Ａ）に示したＣＡＤデータについて求める。これは、ベクトルＡ_１ＸをＡ_１Ａ_２方向のベクトルＡ_１ＰとＡ_１Ａ_３方向のベクトルＡ_１Ｓの和で表わしたことに相当する。ここで、Ｐ、Ｒは、それぞれ線分Ａ_１Ａ_２、Ａ_３Ａ_４をｐ：１−ｐに内分する点、Ｓ、Ｑは、それぞれ線分Ａ_１Ａ_３、Ａ_２Ａ_４をｑ：１−ｑに内分する点である。
【００２１】
そして、ＣＡＤデータ上のベクトルＡ_１Ｐが、ワーク上では、図８（Ｂ）に示した如く、Ａ_１´Ｐ´に変化し、ＣＡＤデータ上のベクトルＡ_１Ｓが、ワーク上ではＡ_１´Ｓ´に変化していることを考慮して、実測した基準マーク座標Ａ_１´〜Ａ_４´から、次式を満足するように穴あけ位置Ｘ´を決定する。
【００２２】

【００２３】
これは、ベクトルＡ_１´Ｘ´をベクトルＡ_１´Ｐ´とＡ_１´Ｓ´の和で表わしたことに相当する。
【００２４】
この計算で算出したＸ´が、プリント基板８の歪みや伸びを考慮した加工穴位置となる。但し、プリント基板８の歪みや伸びは、これら４点のアライメント用基準マークＡ_１〜Ａ_４の中では一様であることが条件である。
【００２５】
なお、第１実施形態では、内分点に対して内分比を使う場合で説明したが、図９に示す第２実施形態の如く、外分点に対して外分比を使うことも可能である。
【００２６】
前記実施形態においては、ワーク上の加工位置を小さなブロック９に分けて、各ブロック９毎に基準マークを形成しているので、ワークに歪みがあっても、正確に各加工位置を求めることができる。なお、本発明は、基板全体が一ブロックとされている場合にも、適用可能である。データの種類もＣＡＤデータに限定されず、加工位置を囲む基準マーク数も４点に限定されず、内分比や外分比を求める方向も２方向に限定されない。
【００２７】
前記実施形態においては、ガルバノスキャナユニットによりビームを走査し、ＸＹステージによりワークを移動するようにしていたが、ビームやワークを走査／移動する手段の構成処理や組合せはこれに限定されず、例えば特開２０００−７１０８９や特開２０００−３３４６３４に記載されているような、リニアモータＸＹステージと高速加工機とを組合わせたシステムであってもよい。
【００２８】
又、適用対象も、点状の加工を行なうレーザ穴あけ機に限定されず、線状の加工を行なうレーザ切断機、機械式ドリルの穴あけ機、ヒューズ溶断機、マーキング装置、露光装置等のレーザを用いない装置にも同様に適用できる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、基準マークが長方形状や正方形状に配置されていない場合であっても、加工位置を補正することが可能となり、ユーザのアライメント用基準マークを設計する自由度が高まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザ加工機の基本的な構成を示す概略構成図
【図２】アライナによるアライメントの様子を示す平面図
【図３】全体基準マークの配置例を示す平面図
【図４】基準マーク検出の様子を示す斜視図
【図５】従来法の問題点を説明するための、特殊な形状のプリント基板の例を示す平面図
【図６】出願人が特願２００３−８２２２４で提案したブロック毎のローカル基準マークの例を示す平面図
【図７】従来法の問題点を説明するための、プリント基板の一部を示す拡大平面図
【図８】本発明の第１実施形態を説明するための、プリント基板の一部を示す拡大平面図
【図９】本発明の第２実施形態を説明するための、プリント基板の一部を示す拡大平面図
【符号の説明】
８…プリント基板
８Ｈ…加工（対象）穴
８Ｓ…全体基準マーク
９…ブロック
９Ｓ…ローカル基準マーク
１２…ＸＹステージ
２０…レーザ発振器
２６…ガルバノスキャナユニット
２８…加工ビーム
３０…カメラ

Claims

加工機にセットされたワーク上に形成された基準マーク位置を計測して、予め決められた加工位置座標の補正を行なう際に、
予め決められた加工位置座標と少なくとも４点の基準マーク位置座標とにより、加工位置座標の少なくとも２方向の内分比又は外分比を求め、
該内分比又は外分比に基づいて、計測された基準マーク位置座標に対する実加工位置座標を決定することを特徴とする加工位置補正方法。
前記基準マークが、ワーク上の加工位置を複数のブロックに分けた各ブロック毎に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の加工位置補正方法。
請求項２に記載の加工位置補正方法による各ブロック毎の基準マーク位置の計測・補正と、対応するブロックの加工を交互に繰り返すことを特徴とする加工方法。
ワーク全体に対して、請求項１又は２に記載の加工位置補正方法による基準マーク位置の計測・補正を行なった後、ワーク全体の加工をまとめて行なうことを特徴とする加工方法。
加工機と別の機材を用いて、請求項１又は２に記載の加工位置補正方法による基準マーク位置の計測・補正を行なった後、
加工機で基準マーク位置を再度計測して、補正・加工を行なうことを特徴とする加工方法。
請求項１又は２に記載の加工位置補正方法又は請求項３乃至５のいずれかに記載の加工方法を実施するためのコンピュータプログラム。
請求項６に記載のコンピュータプログラムが記録された、コンピュータ読取り可能な記録媒体。