JP2009101508A - 穴明け加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】予め複数のパッドの中心を特定できないワークであっても、予め加工プログラムを作成する必要がなく、かつ作業能率および製品の信頼性を向上させることができる穴明け加工方法を提供する。
【解決手段】加工に先立ち、ラインカメラ５１によりＹテーブル１６上に載置されたワーク１の表面を撮像する。得られた撮像データから各パッドの中心位置を特定し、特定された中心位置に基づいて加工プログラムを生成する。そして、生成された加工プログラムにしたがって各パッドの中心に穴を加工をする。
【選択図】図１

Description

本発明は、加工プログラムに基づきワーク上に設けられた複数のパッドの中心に穴を加工する穴明け加工方法に関する。

例えば、従来のＮＣ制御のドリルを用いた穴明け加工機やレーザ加工機では、パッドの設計上の中心座標を加工プログラムに記述しておき、この加工プログラムに従って加工をしていた（特許文献１参照）。

特開２０００−３４３２６０号公報

しかし、前工程で形成されたパッドの中心に穴を加工する場合、加工しようとする箇所の中心座標が加工公差内でばらついている。また、ワークによっては、加工すべき位置そのものが変わるものがある。

図４は、前工程で加工されたワークを示す平面図で、（ａ）はワーク１の全体図、（ｂ）はＩＣチップ２を示す拡大図、（ｃ）はワーク１の部分拡大図である。

図４（ａ）に示すように、基板（ワーク）１上には方形のＩＣチップ２が格子状に配置されている。なお、ＩＣチップ２の図示の反対側（裏側）は四角錐状に形成されており、四角錐状に形成された部分が基板１に設けられた図示を省略する四角錐状の穴に嵌合することにより、水平方向に位置決めされている。図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、ＩＣチップ２の四隅の何れかにはパッド３が前工程で形成されている。このようなワーク１のパッド３の中心に穴を加工する場合、例えばオペレータの手入力等によって、加工前にパッド３の位置を参照しながら加工プログラムを作成していた。このため、作業能率を向上させることができなかった。

また、加工プログラムを作成する際、パッド３の位置を測定せず、パッド３の中心座標がＩＣチップ２の方形の２辺に関して設計寸法通りであるとして、パッド３の位置を（例えば、右下あるいは右上等）指定していた。このため、加工した穴がパッド３から外れる場合があり、製品となるＩＣチップ２の信頼性が低下した。

本発明の目的は、複数のパッドの中心位置が予め特定できないワークであっても、予め加工プログラムを作成する必要がなく、かつ作業能率および製品の信頼性を向上させることが可能な穴明け加工方法を提供することにある。

上記した課題を解決するため、本発明は、加工プログラムに基づきワーク（１）上に設けられた複数のパッド（３）の中心に穴を加工する穴明け加工方法において、加工に先立ち、テーブル（１６）上に載置されたワーク（１）の表面を撮像し、得られた撮像データからパッド（３）のそれぞれの中心位置を特定し、前記特定された中心位置に基づいて加工プログラムを作成し、前記生成した加工プログラムに基づきパッド（３）の中心に穴を加工することを特徴とする。

この場合、前記特定された中心位置に基づいて加工経路を定め、中心位置と加工経路とからなる加工プログラムを作成し、前記生成した加工プログラムに基づきパッド（３）のそれぞれの中心に穴を加工するようにすることができる。

なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これは、発明の理解を容易にするための便宜的なものであり、特許請求の範囲の構成に何等影響を及ぼすものではない。

上述のように本発明では実際の加工位置を認識して加工をするので、精度に優れる加工を行うことができる。

本発明を適用したＮＣ制御のレーザ加工機の実施例を図を参照して説明する。図１は本発明を適用したＮＣ制御のレーザ加工機１０の構成図、図２は本発明を適用したＮＣ制御のレーザ加工機の動作を示すフローチャート、図３はワークの平面図である。

レーザ加工機１０のベッド１１上に配置されたＸテーブル１２は、直線案内装置１３を介してベッド１１上を紙面に垂直な前後Ｘ軸方向に移動自在である。ベッド１１上に配置されたリニアスケール１４は、直線案内装置１３と平行である。Ｘテーブル１２のリニアスケール１４と対向する位置にはセンサ１５が配置されている。リニアスケール１４とセンサ１５により、ＮＣ装置５３はＸテーブル１２の位置を正確に制御する。

Ｘテーブル１２上に配置されたＹテーブル１６は、直線案内装置７を介してＸテーブル１２上を左右Ｙ軸方向に移動自在である。Ｘテーブル１２上に配置されたリニアスケール１８は、直線案内装置１７と平行である。Ｙテーブル１６のリニアスケール１８と対向する位置にはセンサ１９が配置されている。リニアスケール１８とセンサ１９により、ＮＣ装置５３はＹテーブル１６の位置を正確に制御する。

ワーク１は、真空吸着テーブル２１を介してＹテーブル１６上に位置決めされている。

門形のコラム３０はベッド１１に固定されている。

門形のコラム３０上には、モータ３１、３２、レーザ発振器４０およびミラー４１が配置されている。

ベース４２は、モータ３１により、図の上下Ｚ方向に移動自在である。ベース４２には、ミラー４３、１対のガルバノミラー４４およびｆθレンズ４５が配置されている。

カメラベース５０は、モータ３２により、図の上下Ｚ方向に移動自在である。カメラベース５０には、撮像手段であるラインカメラ５１が配置されている。ラインカメラ５１の図示を省略する撮像素子は、Ｘ軸方向に配置されている。ラインカメラ５１の撮像可能長さはＡ（図３参照）であり、ラインカメラ５１の撮像素子の中心とｆθレンズ４５の中心との距離はＬである。

ラインカメラ５１は加工プログラム生成手段の一例としての画像処理装置５２に接続されている。画像処理装置５２はＮＣ装置５３に接続されている。画像処理装置５２は、後述する加工プログラムを生成すると共にＮＣ装置５３と共に各部の制御を行う。

次に、本発明の加工プログラム生成手段の動作を図４に示したワークを加工する場合について説明する。

ワーク１の中心をＹテーブル１６の中心に合わせて固定した後、ワーク１の大きさ、すなわちＸ軸方向の長さＮとＹ軸方向の長さＭおよびＩＣチップ２のＸ軸方向のピッチｐを入力する（図３参照）。

図示を省略する加工開始ボタンがオンされると、ＮＣ装置５３は長さＮを長さＡで除算し、走査回数Ｓを演算する（手順Ｓ１０）。ここで、Ｎ＞Ａの場合は、走査回数Ｓが複数になるので、図３に示すように、少なくともＹ軸方向のＩＣチップ２の一列が重なるように走査回数Ｓを定める。図３に示すワーク１の場合、１回目にＱ１−Ｑ１から上の部分である第１の領域を、２回目にＱ２−Ｑ２から下の部分である第２の領域を走査することが決定される。

この実施形態では、読み取り時における読み取り原点Ｋをワーク１の左上の頂点とするので、Ｘテーブル１２およびＹテーブル１６を移動させてラインカメラ５１の後端を読み取り原点Ｋに合わせる。そして、Ｙテーブル１６を図１における左方向に移動させながら予め定めるサンプリング時間毎にラインカメラ５１によりワーク１を撮像する。画像処理装置５２は、ラインカメラ５１から出力された撮像データとＹテーブル１６の位置とからパッド３の中心座標Ｐ（ｘ，ｙ）を演算する。そして、Ｙテーブル１６を距離Ｍだけ移動させた後、Ｘテーブル１２を距離ＡからＩＣチップ２の一列が残る距離だけ前方に移動させ、ラインカメラ５１を第２の領域に位置決めした後、Ｙテーブル１６を距離Ｍだけ右方向に移動させて第２の領域におけるパッド３の中心座標Ｐ（ｘ，ｙ）を演算する（手順Ｓ２０）。次に、第１の領域で得られた中心座標Ｐ（ｘ，ｙ）と第２の領域で得られた中心座標Ｐ（ｘ，ｙ）とを１つのデータにまとめる（手順Ｓ３０）。

次に、画像処理装置５２は、得られた中心座標Ｐ（ｘ，ｙ）に基づき加工領域を定める。すなわち、ｘ座標が最も小さいｘｍｉｎとｘ座標が最も大きいｘｍａｘとの差ｍを加工領域のＸ軸方向の長さ、また、ｙ座標が最も小さいｙｍｉｎとｙ座標が最も大きいｙｍａｘとの差ｎを加工領域のＹ軸方向の長さとする（手順Ｓ４０）。

次に、長さｍ、ｎをそれぞれｆθレンズの大きさで定まる加工範囲で分割する（手順Ｓ５０）。そして、加工経路を定め（手順Ｓ６０）、加工経路順の加工領域毎に中心座標Ｐ（ｘ，ｙ）をまとめた後（手順Ｓ７０）、加工プログラムに加工箇所の中心座標Ｐ（ｘ，ｙ）を配置する（手順Ｓ８０）。

以上の手順により加工プログラムが生成される。

次に、加工時におけるレーザ加工機１０の動作を説明する。

レーザ発振器４０から出力されたレーザビームは、ミラー４１，４３を介して１対のガルバノミラー４４に入射してＸＹ方向に位置決めされ、ｆθレンズ４５を通過してワーク１に垂直に入射し、パッド３の中心に穴を加工する。

なお、後工程のために基準穴を加工するようにしてもよい。すなわち、例えば、一方の基準穴の中心座標Ｏ１をＯ１（ｘｍｉｎ−５，ｙｍｉｎ−５）、他方の基準穴の中心座標Ｏ２をＯ２（ｘｍａｘ＋５，ｙｍａｘ＋５）として加工プログラムに付加し、基準穴Ｏ１，Ｏ２を加工しておくようにしても良い。

また、本発明は、レーザ加工機に限らず他の加工装置、例えばドリルを用いてプリント基板に穴明けをするプリント基板穴明機などに適用することもできる。

また、上述の実施の形態においては、画像処理装置５２が加工プログラムを生成するようにしたが、ＮＣ装置５３の演算装置に加工プログラム生成機能を持たせてもよい。

本発明を適用したＮＣ制御のレーザ加工機の構成図である。 本発明を適用したＮＣ制御のレーザ加工機の動作を示すフローチャートである。 ワークの平面図である。 前工程で加工されたワークを示す平面図で、（ａ）はワーク１の全体図、（ｂ）はＩＣチップ２を示す拡大図、（ｃ）はワーク１の部分拡大図である。

符号の説明

１ ワーク
１０ レーザ加工機
１６ テーブル（Ｙテーブル）
５１ 撮像装置
５２ 画像処理装置

Claims (4)

1. 加工プログラムに基づきワーク上に設けられた複数のパッドの中心に穴を加工する穴明け加工方法において、
   加工に先立ち、テーブル上に載置された前記ワークの表面を撮像し、
   得られた撮像データから前記パッドのそれぞれの中心位置を特定し、
   前記特定された中心位置に基づいて加工プログラムを作成し、
   前記生成した加工プログラムに基づき前記パッドの中心に穴を加工する、
   ことを特徴とする穴明け加工方法。
2. 前記特定された中心位置に基づいて加工経路を定め、前記中心位置と加工経路とからなる加工プログラムを作成し、
   前記生成した加工プログラムに基づき前記パッドのそれぞれの中心に穴を加工する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の穴明け加工方法。
3. 前記ワークは、前記パッドを表面上に設けられた方形のＩＣチップが任意の向きで配置された基板である、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の穴明け加工方法。
4. 前記特定された中心位置情報に基づき、前記中心位置情報と予め定める関係を持たせた位置に後工程で使用する基準穴を加工するための加工プログラムを生成し、
   前記生成した加工プログラムに基づき前記ワークに前記基準穴を加工する、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の穴明け加工方法。

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