JP2012130932A - Laser processing apparatus - Google Patents

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Tsutomu Sugiyama
勤 杉山
Manabu Nishihara
学 西原
Kazutomo Kodera
一知 小寺
Michio Sakurai
通雄 櫻井
Yoshinori Sasaki
義典 佐々木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the penetration rate of through-hole machining from decreasing due to such factors that the output variation of a laser oscillator, the size variation of the thickness of a workpiece, high or low distribution density of machined holes, a location on the workpiece, etc., when the through-hole machining is applied to a printed board with a copper foil by a conventional processing apparatus.SOLUTION: A workpiece heating layer is provided on a placing part where the workpiece is retained during laser machining, and the workpiece is heated while being suction-fixed. In addition, a heating plate is installed on an adjusting table where the position of the workpiece is adjusted before machining, and the temperature of the workpiece is raised while standing by before machining.

Description

本発明は、レーザを照射して加工を行うレーザ加工装置に関し、特に、銅箔付プリント基板に穴あけ加工を行うレーザ加工装置に関する。   The present invention relates to a laser processing apparatus that performs processing by irradiating a laser, and more particularly, to a laser processing apparatus that performs drilling in a printed board with a copper foil.

近年、部品の小型化、高集積化、複合モジュール化に伴い、それらの元となる基材の穴あけ加工も小径化し、従来の加工方法では困難になってきた。それらを解決するために、レーザを用いた穴あけ加工が増えてきている。このレーザによる被加工物への穴加工では、大きく分類して、被加工物に貫通穴を空けるスルーホール加工と、被加工物に非貫通穴を空けるブラインドホール加工の2種類がある。   In recent years, with the miniaturization, high integration, and composite modularization of parts, the drilling of the base material of those parts has also become smaller in diameter, and has become difficult with conventional processing methods. In order to solve these problems, drilling using a laser is increasing. In the drilling of a workpiece by laser, there are roughly classified two types, that is, through-hole processing for forming a through hole in the workpiece and blind hole processing for forming a non-through hole in the workpiece.

図4は、従来技術に係るレーザ加工装置の被加工物載置部の構成を示す断面図である。   FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a workpiece mounting portion of the laser processing apparatus according to the related art.

本図において、上下に昇降する分割された可動載置部812と外周載置部816が設けられている。外周載置部816には外周吸着孔814が形成され、分割された可動載置部812には載置部吸着孔813が形成されている。被加工物811は分割された可動載置部812と外周載置部816の上部に載せられ吸着保持されている。分割された可動載置部812は、個別に上下方向に動作可能な構造を持ち、エアシリンダ等の昇降駆動部により上下動作する。   In the drawing, a movable mounting portion 812 and an outer peripheral mounting portion 816 divided up and down are provided. An outer peripheral suction hole 814 is formed in the outer peripheral placement portion 816, and a placement portion suction hole 813 is formed in the divided movable placement portion 812. The workpiece 811 is placed on the upper part of the divided movable placing part 812 and outer circumference placing part 816 and is sucked and held. The divided movable mounting portions 812 have a structure that can be individually moved in the vertical direction, and are moved up and down by a lift drive unit such as an air cylinder.

ブラインドホール加工時は、可動載置部812はすべての吸着部が上昇した状態となる。そして、載置部全面を使用して被加工物811を吸着固定し加工を行う。スルーホール加工時は、図4に見るように、加工の下部に相当する分割された可動載置部812のみ下降させた状態でレーザ加工を行う。   At the time of blind hole processing, the movable mounting portion 812 is in a state where all the suction portions are raised. Then, the work piece 811 is suction-fixed and processed using the entire surface of the mounting portion. At the time of through-hole processing, as shown in FIG. 4, laser processing is performed in a state where only the divided movable mounting portion 812 corresponding to the lower portion of the processing is lowered.

以上のように構成することで、被加工物の平面度を維持しながら、スルーホール加工時のレーザによる載置部の損傷を防止している(例えば、特許文献1を参照)。   With the configuration described above, damage to the mounting portion due to the laser during through-hole processing is prevented while maintaining the flatness of the workpiece (for example, see Patent Document 1).

国際公開第2009/001497号International Publication No. 2009/001497

しかし、従来のレーザ加工装置で銅箔付のプリント基板のスルーホール加工を行った場合に、レーザ発振器の出力変動や被加工物の厚さの寸法バラツキ、加工穴の分布密度の大小やワーク上の場所などの要因によって、スルーホール加工の貫通率が低下する課題があった。   However, when through-hole processing of a printed circuit board with copper foil is performed with a conventional laser processing device, the output fluctuation of the laser oscillator, the thickness variation of the workpiece, the size of the distribution density of the processed holes, There is a problem that the penetration rate of through-hole processing decreases due to factors such as the location of the through hole.

これは、プリント基板を構成する材料である高分子材料やガラス等で構成される絶縁層は、レーザを照射する際の材料温度が室温より上昇すると加工性が良好となり裏面の銅箔に到達するレーザ出力が増加して貫通性が高まるのに対し、絶縁材料の温度が下がると加工性が低下して裏面に到達するレーザ光が弱まり銅箔を貫通させるエネルギーが減って銅箔貫通性が低下することから発生している。   This is because an insulating layer made of a polymer material or glass, which is a material constituting a printed circuit board, has good workability and reaches the copper foil on the back side when the material temperature at the time of laser irradiation rises from room temperature. While laser output increases and penetrability increases, when the temperature of the insulating material decreases, workability decreases, the laser light reaching the back surface weakens, energy that penetrates the copper foil decreases, and copper foil penetrability decreases It is generated from doing.

一般に、金属製の躯体で構成される載置台の上に固定されたプリント基板を加工すると、熱容量の大きな載置台の影響により、加工直前のワークの温度は室温とほぼ同じ温度となっているが、例えば、加工穴密度の高い部分ではレーザ照射が続く事により周辺のワーク構成材料の温度が高まり、加工性が良化するが、密度の低い部分では温度の高まりが少ない為、レーザ出力に低下変動が発生すると加工性の低下により貫通穴加工が実現できなくなっていた。   In general, when a printed circuit board fixed on a mounting table made of a metal housing is processed, the temperature of the workpiece immediately before processing is almost the same as the room temperature due to the effect of the mounting table having a large heat capacity. For example, the laser irradiation continues in the part where the processing hole density is high, and the temperature of the surrounding workpiece constituent material increases and the workability is improved, but the temperature increase is small in the part where the density is low, so the laser output decreases. When fluctuations occurred, through-hole machining could not be realized due to a decrease in workability.

本発明では、レーザ光により銅箔付プリント基板に貫通穴加工を行う際に、被加工物の温度を上昇させることで貫通率の低下を防止することを実現するレーザ加工装置を提供することを目的とする。   The present invention provides a laser processing apparatus that realizes preventing a decrease in the penetration rate by increasing the temperature of a workpiece when a through-hole processing is performed on a printed board with a copper foil by a laser beam. Objective.

上記課題を解決するために、本発明のレーザ加工装置は、被加工物をレーザ加工する加工ヘッド部と、上下に昇降する分割された可動載置部を複数有して前記被加工物を保持するワーク載置部と、前記ワーク載置部をXY方向に駆動するテーブルとを備え、複数のそれぞれの前記可動載置部の被加工物に接する面に加熱部を設けたものである。   In order to solve the above-described problems, a laser processing apparatus according to the present invention has a processing head unit that laser-processes a workpiece, and a plurality of divided movable placement units that move up and down to hold the workpiece. And a table that drives the workpiece placement unit in the XY directions, and a heating unit is provided on a surface of the plurality of movable placement units that contacts the workpiece.

また好ましくは、本発明のレーザ加工装置は、被加工物を前記ワーク載置部に搭載する工程の前段に前記被加工物の搭載位置を調整する位置調整部をさらに備え、前記位置調整部の被加工物と接する側の面に加熱部を設けたものである。   Preferably, the laser processing apparatus of the present invention further includes a position adjusting unit that adjusts a mounting position of the workpiece before the step of mounting the workpiece on the workpiece mounting unit, A heating unit is provided on the surface in contact with the workpiece.

上記構成により、本発明のレーザ加工装置は、被加工物のスルーホール加工中に、被加工物の構成材料のレーザ加工性が高まるように温度を維持するができ、それにより、レーザ出力の変動や加工穴の分布密度の大小などの影響を受けて被加工物の貫通率が低下することを防止することができる。   With the above configuration, the laser processing apparatus of the present invention can maintain the temperature so that the laser processing property of the constituent material of the workpiece is increased during the through-hole processing of the workpiece, thereby varying the laser output. Further, it is possible to prevent the penetration rate of the workpiece from being lowered due to the influence of the distribution density of the processed holes or the like.

本発明の実施の形態の一例に係るレーザ加工装置の概略構成を示す斜視図The perspective view which shows schematic structure of the laser processing apparatus which concerns on an example of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の一例に係るレーザ加工装置と被加工物の搬送装置を含む概略構成図Schematic configuration diagram including a laser processing apparatus and a workpiece transfer apparatus according to an example of an embodiment of the present invention 本発明の実施の形態の一例に係る可動載置部の構成を示す斜視図The perspective view which shows the structure of the movable mounting part which concerns on an example of embodiment of this invention. 従来技術に係るレーザ加工装置の載置部の構成を示す断面図Sectional drawing which shows the structure of the mounting part of the laser processing apparatus which concerns on a prior art

本発明のレーザ加工装置に係る実施の形態の一例を、図を用いて説明する。   An example of an embodiment according to the laser processing apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態の一例に係るレーザ加工装置100の概略構成を示す斜視図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a laser processing apparatus 100 according to an example of an embodiment of the present invention.

図1において、レーザ発振器101は、内部でレーザが発振されレーザ102を射出する。射出されたレーザ102はミラー103で方向を変えられる。ミラー103で方向を変えられたレーザ102は、その進行方向に配置されたコリメータレンズ104によって密度(レーザ径)が調整され、さらにレーザ102はマスク105により形状を整形され、アイリス106により雑光が抑制される。   In FIG. 1, a laser oscillator 101 emits a laser 102 by emitting a laser inside. The direction of the emitted laser 102 is changed by a mirror 103. The laser 102 whose direction has been changed by the mirror 103 is adjusted in density (laser diameter) by a collimator lens 104 arranged in the traveling direction thereof, and the shape of the laser 102 is shaped by a mask 105, and the iris 106 emits miscellaneous light. It is suppressed.

アイリス106を通過したレーザ102は、X軸方向に振るためのガルバノXミラー109と、ガルバノXミラー109で反射されたレーザ102をY軸方向に振るためのガルバノYミラー110により位置決めされる。さらに、ガルバノYミラー110で反射したレーザ102が、fθレンズ107で集光され、被加工物111の加工点に照射されるように装置を構成する。   The laser 102 that has passed through the iris 106 is positioned by a galvano X mirror 109 for oscillating in the X-axis direction and a galvano Y mirror 110 for oscillating the laser 102 reflected by the galvano X mirror 109 in the Y-axis direction. Further, the apparatus is configured such that the laser 102 reflected by the galvano Y mirror 110 is condensed by the fθ lens 107 and irradiated to the processing point of the workpiece 111.

そして、これらガルバノXミラー109、ガルバノYミラー110とレーザ発振器101を制御する制御コントローラ108を設けている。   A control controller 108 for controlling the galvano X mirror 109, the galvano Y mirror 110, and the laser oscillator 101 is provided.

被加工物111は複数個設けられた可動載置部121と外周載置部123上に置かれている。この可動載置部121と外周載置部123からワーク載置部120は構成されている。可動載置部121には複数の載置部吸着孔122が設けられ、また、外周載置部123にも外周吸着孔124が設けられている。被加工物111は載置部吸着孔122と外周吸着孔124より真空引きすることにより吸着保持される。   A plurality of workpieces 111 are placed on a plurality of movable placement parts 121 and outer circumference placement parts 123. The workpiece placing unit 120 is composed of the movable placing unit 121 and the outer circumferential placing unit 123. The movable mounting portion 121 is provided with a plurality of mounting portion suction holes 122, and the outer peripheral mounting portion 123 is also provided with an outer peripheral suction hole 124. The workpiece 111 is sucked and held by evacuation from the placement portion suction hole 122 and the outer periphery suction hole 124.

可動載置部121は、それぞれ1対の可動載置部昇降シリンダ125によって支持されている。可動載置部昇降シリンダ125は、本実施の形態では空気圧により制御されるエアシリンダを用いており、個々の可動載置部121を独立に上下させることができる。   The movable mounting parts 121 are each supported by a pair of movable mounting part lifting cylinders 125. In this embodiment, the movable mounting part raising / lowering cylinder 125 uses an air cylinder controlled by air pressure, and each movable mounting part 121 can be moved up and down independently.

被加工物111を保持するワーク載置部120と加工テーブル115との間の空間は下部吸塵装置112となっており、空気流によってレーザ加工時に被加工物111の下部に発生する加工屑を集塵する機能を有している。   A space between the workpiece mounting unit 120 that holds the workpiece 111 and the machining table 115 is a lower dust suction device 112 that collects machining waste generated at the lower portion of the workpiece 111 during laser machining by airflow. Has the function of dust.

また、被加工物111の上方のレーザ照射面側には上部吸塵装置130が設置されている。上部吸塵装置130はガルバノXミラー109とガルバノYミラー110によって制御されるレーザ102の照射範囲を囲うように設けられ、その一部に設けられた穴より内部の空気を吸引することで、レーザ加工の際に被加工物111の上部に発生する加工屑を集塵・排出する。   An upper dust suction device 130 is installed on the laser irradiation surface side above the workpiece 111. The upper dust suction device 130 is provided so as to surround the irradiation range of the laser 102 controlled by the galvano X mirror 109 and the galvano Y mirror 110, and the laser processing is performed by sucking the internal air from a hole provided in a part thereof. At this time, the processing waste generated on the workpiece 111 is collected and discharged.

図2は本発明の実施の形態の一例に係るレーザ加工装置100と、被加工物111の搬送装置を含む概略構成図である。   FIG. 2 is a schematic configuration diagram including a laser processing apparatus 100 according to an example of an embodiment of the present invention and a workpiece 111 conveying apparatus.

加工テーブル115は、Yテーブル116とXテーブル118の大きく2つのブロックより構成されている。Yテーブル116は、ワーク載置部120、および、これらに付随する一式の構成を載置しY方向に可動するように構成されている。Y方向の移動には、Y軸移動モータ117を駆動することでボールねじを回転させ、そこに載置されているもの一式ごとYテーブル116をスライドさせることで行われる。Xテーブル118は、Yテーブル116とそれに載置されている構成一式をさらに載置しX方向に可動するように構成されている。X方向の移動には、X軸移動モータ119を駆動することでボールねじを回転させ、そこに載置されているもの一式ごとXテーブル118をスライドさせることで行われる。   The processing table 115 is mainly composed of two blocks, a Y table 116 and an X table 118. The Y table 116 is configured to place the workpiece placement unit 120 and a set of configurations associated therewith and move in the Y direction. The movement in the Y direction is performed by driving the Y-axis movement motor 117 to rotate the ball screw and sliding the Y table 116 along with the entire set mounted thereon. The X table 118 is configured to further mount the Y table 116 and a set of components mounted thereon and move in the X direction. The movement in the X direction is performed by driving the X axis movement motor 119 to rotate the ball screw and sliding the X table 118 along with the entire set mounted thereon.

レーザ102を反射し照射位置を制御するガルバノXミラー109、ガルバノYミラー110、およびレーザ102の方向を被加工物111の面に対し垂直方向にすると共に集光するfθレンズ107は、加工ヘッド部135に設置されている。加工ヘッド部135はスライダを介して本体フレームに取り付けられており、Z方向、すなわち上下方向に可動となっている。   The galvano X mirror 109, the galvano Y mirror 110, which reflects the laser 102 and controls the irradiation position, and the fθ lens 107 which makes the direction of the laser 102 perpendicular to the surface of the workpiece 111 and condenses the machining head unit 135. The processing head portion 135 is attached to the main body frame via a slider, and is movable in the Z direction, that is, the vertical direction.

加工テーブル115の近傍に、未加工の加工待ち被加工物111を載せる搬入側ワーク昇降ユニット201、加工済みの被加工物111を載せる搬出側ワーク昇降ユニット241、および、ワーク位置調整ユニット220が設置されている。ワーク位置調整ユニット220の上にはワーク加熱板221が設けられ、ワーク加熱板221は加熱電源ケーブル223を介して別途設置されたワーク加熱電源222により適宜発熱可能となっている。   In the vicinity of the processing table 115, a loading-side workpiece lifting / lowering unit 201 for placing an unprocessed workpiece 111 to be processed, a unloading-side workpiece lifting / lowering unit 241 for placing a processed workpiece 111, and a workpiece position adjustment unit 220 are installed. Has been. A workpiece heating plate 221 is provided on the workpiece position adjusting unit 220, and the workpiece heating plate 221 can appropriately generate heat by a workpiece heating power source 222 separately installed via a heating power cable 223.

搬入側ワーク昇降ユニット201からワーク位置調整ユニット220へ、ワーク位置調整ユニット220からワーク載置部120へ、被加工物111を搬送するために搬入ヘッド202を設けている。搬入ヘッド202は所定の位置にある被加工物111を吸着し、ガイドに沿って移動し被加工物111を搬送する。   A carry-in head 202 is provided to carry the workpiece 111 from the carry-in work lifting / lowering unit 201 to the work position adjusting unit 220 and from the work position adjusting unit 220 to the work placing unit 120. The carry-in head 202 sucks the workpiece 111 at a predetermined position, moves along the guide, and conveys the workpiece 111.

ワーク載置部120から搬出側ワーク昇降ユニット241へ被加工物111を搬送するためには搬出ヘッド242を設けている。搬入ヘッド202と同様に搬出ヘッド242は所定の位置にある被加工物111を吸着し、ガイドに沿って移動し被加工物111を搬送する。   An unloading head 242 is provided to transfer the workpiece 111 from the workpiece mounting unit 120 to the unloading-side workpiece lifting / lowering unit 241. Similar to the carry-in head 202, the carry-out head 242 attracts the workpiece 111 at a predetermined position, moves along the guide, and conveys the workpiece 111.

次に、本発明の特徴的な構成のうち可動載置部121の構成について詳細に説明する。   Next, the configuration of the movable mounting portion 121 among the characteristic configurations of the present invention will be described in detail.

図3は本発明の実施の形態の一例に係る可動載置部121の構成を示す斜視図である。図3において、被加工物111を保持する複数の可動載置部の一つを取り出し、その構成を示している。   FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of the movable mounting portion 121 according to an example of the embodiment of the present invention. In FIG. 3, one of a plurality of movable mounting portions that hold the workpiece 111 is taken out, and its configuration is shown.

可動載置部121は、通常は、加工中に集光照射するレーザ光焦点の高さが被加工物の部分によって変化しないように平滑度を高めており、かつ、真空吸着の為の負圧に耐えるように金属製の躯体でつくられている。本発明の可動載置部121は、可動載置部ケース304と、可動載置部ケース304の上面にある吸着板301、吸着板301の上にコーティングされた吸着板絶縁層302、吸着板絶縁層302のさらにその上に設けられたワーク加熱層303を備える。   The movable mounting part 121 usually has a smoothness increased so that the height of the laser beam focus focused and irradiated during processing does not change depending on the part of the workpiece, and the negative pressure for vacuum suction. It is made of a metal housing to withstand The movable mounting portion 121 of the present invention includes a movable mounting portion case 304, a suction plate 301 on the upper surface of the movable mounting portion case 304, a suction plate insulating layer 302 coated on the suction plate 301, and a suction plate insulation. A work heating layer 303 is further provided on the layer 302.

可動載置部ケース304と吸着板301は同じ材質で形成され、その材質としては十分に剛性を有する材料、例えば、アルミニウム等の金属で形成される。吸着板301の上にコーティングされた吸着板絶縁層302はポリイミド樹脂などの耐熱性を有する電気絶縁物で形成される。ワーク加熱層303は電流を流すことはできるが可動載置部ケース304や吸着板301よりは高い電気抵抗を有する材質、例えば導電性のセラミクスなどで形成される。   The movable placement unit case 304 and the suction plate 301 are formed of the same material, and the material thereof is formed of a sufficiently rigid material, for example, a metal such as aluminum. The suction plate insulating layer 302 coated on the suction plate 301 is formed of an electrical insulator having heat resistance such as polyimide resin. The work heating layer 303 can be made of a material having a higher electric resistance than that of the movable placement unit case 304 and the suction plate 301, for example, conductive ceramics.

ワーク加熱層303は加熱用配線312を介して加熱電源311に結線されており、個々のワーク加熱層303が独立して通電可能になっている。加熱電源311の動作は電源駆動スイッチ314で制御される。吸着板絶縁層302は、ワーク加熱層303よりも電気抵抗の低い吸着板301に電流も漏れないようにしている。また一般に、電気抵抗が低いものは熱伝導率も低いので、ワーク加熱層303の発熱が、被加工物111よりも先に、吸着板301に流れてしまうのを抑制する。   The workpiece heating layer 303 is connected to the heating power source 311 via the heating wiring 312 so that each workpiece heating layer 303 can be energized independently. The operation of the heating power supply 311 is controlled by a power supply drive switch 314. The suction plate insulating layer 302 prevents current from leaking to the suction plate 301 having a lower electrical resistance than the workpiece heating layer 303. In general, a material having a low electrical resistance has a low thermal conductivity, so that the heat generated by the workpiece heating layer 303 is prevented from flowing to the suction plate 301 before the workpiece 111.

載置部吸着孔122は、吸着板301、吸着板絶縁層302、ワーク加熱層303を貫通して複数個設けられている。可動載置部ケース304には空気流通孔307が設けられている。空気流通配管306を介して、空気流通孔307から個々の可動載置部121の吸着板301と可動載置部ケース304で覆われる空間の空気圧を加減圧可能に構成している。加圧・減圧に必要な空気流は電磁弁305で制御され、電磁弁305は電磁弁駆動スイッチ313で制御される。これにより、載置部吸着孔122で吸引・吹出自在に構成されている。   A plurality of mounting portion suction holes 122 are provided through the suction plate 301, the suction plate insulating layer 302, and the workpiece heating layer 303. An air circulation hole 307 is provided in the movable placement unit case 304. Via the air circulation pipe 306, the air pressure in the space covered by the suction plate 301 and the movable placement part case 304 of each movable placement part 121 can be increased / decreased through the air circulation hole 307. The air flow necessary for pressurization / decompression is controlled by a solenoid valve 305, and the solenoid valve 305 is controlled by a solenoid valve drive switch 313. Thereby, it is comprised by the mounting part adsorption | suction hole 122 so that suction and blowing are possible.

なお、加熱電源311およびそれに関する回路と、空気流通孔307や空気流通配管306及びそれに関する回路などは、図中では原理的に示しており、実際の装置では装置の動作に影響のない適切な場所に設置されている。また、以上の構成は複数ある可動載置部121のそれぞれに設けられている。   Note that the heating power supply 311 and related circuits, the air circulation holes 307, the air circulation piping 306, and the circuits related thereto are shown in principle in the drawing, and in an actual apparatus, appropriate operations that do not affect the operation of the apparatus are shown. It is installed at the place. In addition, the above configuration is provided for each of the plurality of movable placement units 121.

以上のように構成されたレーザ加工装置100の動作について説明する。   The operation of the laser processing apparatus 100 configured as described above will be described.

未加工の加工待ち被加工物111は搬入側ワーク昇降ユニット201上に積載されている。搬入ヘッド202によって、搬入側ワーク昇降ユニット201上に積載された加工待ちの被加工物111から1枚が取り出されワーク位置調整ユニット220の上に載せられる。ワーク載置部120の上に被加工物111を載せる際に適切な位置に設置できるように、ワーク位置調整ユニット220で被加工物111の位置調整が行われ、先に行われている加工が終わるまで、被加工物111はワーク位置調整ユニット220の上で待機している。   The unprocessed workpieces 111 to be processed are loaded on the carry-in workpiece lifting / lowering unit 201. With the carry-in head 202, one piece is taken out from the workpiece 111 waiting to be processed and loaded on the carry-in workpiece lifting / lowering unit 201 and placed on the workpiece position adjustment unit 220. The workpiece position adjustment unit 220 adjusts the position of the workpiece 111 so that the workpiece 111 can be placed at an appropriate position when the workpiece 111 is placed on the workpiece placement unit 120. The workpiece 111 is waiting on the workpiece position adjustment unit 220 until the end.

この間、ワーク加熱電源222が起動され、加熱電源ケーブル223を経てワーク加熱板221に電流が流れて、ワーク加熱板221が発熱する。加工待ちをしている被加工物111はワーク加熱板221の上にあるため、待機中に暖められて温度が上昇する。このように加工待ちの待機中に被加工物全体を加熱するので、絶縁層の厚さが厚く、熱容量の大きな被加工物111の温度を加工前に一様に高めることができる。   During this time, the work heating power supply 222 is activated, a current flows to the work heating plate 221 via the heating power supply cable 223, and the work heating plate 221 generates heat. Since the workpiece 111 waiting for processing is on the workpiece heating plate 221, the workpiece 111 is heated during standby and the temperature rises. As described above, since the entire workpiece is heated while waiting for processing, the temperature of the workpiece 111 having a large insulating layer and a large heat capacity can be uniformly increased before processing.

そして、先に行われている加工が終わり、新たな被加工物111を装置に搭載するにあたり、載置部吸着孔122と外周吸着孔124を吸引していない状態に、可動載置部121を全て上昇した状態にしておく。そして、加工テーブル115を移動させることでワーク載置部120を被加工物111の搭載位置まで移動させる。   Then, when the previously performed processing is completed and the new workpiece 111 is mounted on the apparatus, the movable mounting portion 121 is placed in a state where the mounting portion suction hole 122 and the outer peripheral suction hole 124 are not sucked. Keep everything up. Then, by moving the processing table 115, the workpiece mounting unit 120 is moved to the mounting position of the workpiece 111.

被加工物111をワーク載置部120上に搭載した後、載置部吸着孔122と外周吸着孔124を真空引きして被加工物111の下面を吸着保持する。この吸着と同時に電源駆動スイッチ314を制御し、加熱電源311よりすべての可動載置部121上のワーク加熱層303に通電を開始する。これによって、被加工物111全体が加熱されている状態を維持できる。なお、ワーク加熱層303の通電を吸引と同時ではなく、それ以前に予め行いワーク載置部120の予備加熱を行ってもよい。   After the workpiece 111 is mounted on the workpiece mounting portion 120, the mounting portion suction hole 122 and the outer periphery suction hole 124 are evacuated to suck and hold the lower surface of the workpiece 111. Simultaneously with this suction, the power source drive switch 314 is controlled, and energization is started from the heating power source 311 to the work heating layers 303 on all the movable mounting parts 121. As a result, it is possible to maintain a state in which the entire workpiece 111 is heated. The work heating layer 303 may be energized in advance before the suction, not before the suction, and the work placement unit 120 may be preheated.

被加工物111の保持が完了したのち以下の動作を開始する。被加工物111を保持したワーク載置部120を第1の加工エリアに移動させるべく加工テーブルの移動を開始する。原点位置にある加工ヘッド部135を焦点位置への移動を開始する。第1の加工エリアの下面にある可動載置部121のみ、当該可動載置部に設けられた載置部吸着孔122の真空引きをブローに切り換え、当該部位の被加工物下面の吸着保持やめ、当該可動載置部121を下降する。これらの動作を並行して行う。   After holding the workpiece 111 is completed, the following operation is started. The movement of the machining table is started in order to move the workpiece placing unit 120 holding the workpiece 111 to the first machining area. The movement of the processing head unit 135 at the origin position to the focal position is started. Only the movable mounting part 121 on the lower surface of the first processing area is switched to the vacuuming of the mounting part suction hole 122 provided in the movable mounting part to blow, and the suction holding and stopping of the lower surface of the workpiece in the part is stopped. Then, the movable mounting portion 121 is lowered. These operations are performed in parallel.

個々の加工エリアはガルバノミラーのスキャン範囲内に設定されており、当該エリア内のレーザ加工の位置決めはガルバノミラーを制御することで行われる。以上のように、第1の加工エリアにおける準備が整った後、ガルバノXミラー109とガルバノYミラー110を制御し、穴加工位置にレーザ102の照射を開始する。   Each processing area is set within the scan range of the galvanometer mirror, and positioning of the laser processing in the area is performed by controlling the galvanometer mirror. As described above, after the preparation in the first processing area is completed, the galvano X mirror 109 and the galvano Y mirror 110 are controlled to start irradiation of the laser 102 at the hole processing position.

この時に、下降した可動載置部121は被加工物111とは接していないので、下降した可動載置部121上のワーク加熱層303のみ通電を止めてもよい。また、ブローではなく空気流を止めてもよい。電磁弁305を開く電磁弁駆動スイッチ313と、加熱電源311を駆動する電源駆動スイッチ314とを連動して動作させるように構成しておけば、吸着のため電磁弁305を開く時、同時に加熱電源311が動作して加熱用配線312を通じてワーク加熱層303に電流を流し、それによって、ワーク加熱層303が発熱し、吸着を中止すると連動してワーク加熱層303の通電も中止することができる。   At this time, since the lowered movable mounting portion 121 is not in contact with the workpiece 111, energization may be stopped only for the workpiece heating layer 303 on the lowered movable mounting portion 121. Further, air flow may be stopped instead of blowing. If the solenoid valve drive switch 313 that opens the solenoid valve 305 and the power drive switch 314 that drives the heating power supply 311 are operated in conjunction with each other, the heating power supply is simultaneously opened when the solenoid valve 305 is opened for adsorption. 311 operates to pass a current through the heating wire 312 to the work heating layer 303, whereby the work heating layer 303 generates heat, and when the adsorption is stopped, the energization of the work heating layer 303 can also be stopped.

あるいは、下降した可動載置部121でのブローを行う際に、かかる可動載置部121のワーク加熱層303に流す電流のみを多くしてもよい。このようにすれば、ブローする空気流をより高い温度に熱することができ、レーザで穴加工している箇所をより効率よく加熱することができる。   Alternatively, only the current that flows through the work heating layer 303 of the movable mounting part 121 may be increased when the lowered movable mounting part 121 is blown. If it does in this way, the air stream to blow can be heated to higher temperature, and the location which carried out the hole drilling with a laser can be heated more efficiently.

所定のレーザの照射が完了し、第1の加工エリア内の全ての穴加工が完了したら、第2の加工エリアに移動するために、加工テーブル115を本実施の形態ではY方向に移動させる。第2の加工エリアでの一連の動作の手順は上述の同様である。順次、第3、第4の加工エリアに移動を行い、ひとつの可動載置部121が下降しているエリアをすべてレーザ加工し終わるまで繰り返す。   When the predetermined laser irradiation is completed and all holes in the first processing area are completed, the processing table 115 is moved in the Y direction in this embodiment in order to move to the second processing area. The procedure of a series of operations in the second processing area is the same as described above. The movement is sequentially performed to the third and fourth processing areas, and the process is repeated until the laser processing is completed for all areas where one movable mounting portion 121 is lowered.

ひとつの可動載置部121が下降しているエリアすべてのレーザ加工をし終わったら、以下の動作を開始する。   When the laser processing is completed for all the areas where one movable mounting portion 121 is lowered, the following operation is started.

まず、ワーク載置部120を次の加工エリアに移動すべく、加工テーブル115をX方向に移動開始する。すでに下降していた可動載置部121のブローを止めながら、当該可動載置部121を上昇して、上昇が完了したら当該可動載置部121に設けた載置部吸着孔122を真空引きして、被加工物111を再び吸着保持する。このとき、この可動載置部121上のワーク加熱層303の通電を他の可動載置部と同様の加熱状態になるよう制御する。次の加工エリアに対応する位置の可動載置部121に設けた載置部吸着孔122の真空引きをブローに切り換える。この可動載置部のワーク加熱層303の動作は上述の場合と同じである。当該箇所の被加工物下面の保持がされなくなったら、当該箇所の可動載置部121を下降する。これらの動作を並行して行う。   First, in order to move the workpiece placing unit 120 to the next machining area, the machining table 115 starts to move in the X direction. While stopping the blowing of the movable mounting portion 121 that has already been lowered, the movable mounting portion 121 is lifted, and when the lifting is completed, the mounting portion suction hole 122 provided in the movable mounting portion 121 is evacuated. Then, the workpiece 111 is again held by suction. At this time, the energization of the work heating layer 303 on the movable mounting portion 121 is controlled so as to be in a heating state similar to that of other movable mounting portions. The evacuation of the placement portion suction hole 122 provided in the movable placement portion 121 at a position corresponding to the next processing area is switched to blow. The operation of the workpiece heating layer 303 of the movable mounting portion is the same as that described above. When the lower surface of the workpiece at that location is no longer held, the movable mounting portion 121 at that location is lowered. These operations are performed in parallel.

そして、被加工物111が加工エリアに到着し当該加工エリアにおける準備が整った後、ガルバノXミラー109とガルバノYミラー110を制御し、穴加工位置にレーザ102の照射を開始する。   Then, after the workpiece 111 arrives at the processing area and is ready in the processing area, the galvano X mirror 109 and the galvano Y mirror 110 are controlled to start irradiation of the laser 102 at the hole processing position.

上述の動作を繰り返し、被加工物111の所定のエリアすべての加工を行う。   The above operation is repeated to process all predetermined areas of the workpiece 111.

所定のエリアのすべての加工が完了したら、以下の動作を開始する。   When all the processing of the predetermined area is completed, the following operation is started.

まず、被加工物取り出し位置に移動を開始すべく、加工テーブル115の移動を開始する。加工ヘッド部135の原点への移動を開始する。すでに下降していた可動載置部121のブロー止めながら、当該可動載置部121を上昇して、上昇が完了したら当該可動載置部121に設けた載置部吸着孔122を真空引きして、被加工物111を再び吸着保持する。これらの動作を並行して行う。   First, the movement of the machining table 115 is started in order to start the movement to the workpiece removal position. The movement of the machining head unit 135 to the origin is started. While the movable mounting portion 121 that has already been lowered is blown, the movable mounting portion 121 is lifted, and when the lifting is completed, the mounting portion suction hole 122 provided in the movable mounting portion 121 is evacuated. Then, the workpiece 111 is again sucked and held. These operations are performed in parallel.

上述の全ての動作が完了したら、すべての載置部吸着孔122とすべての外周吸着孔124の真空引きを止める。そして、被加工物111の吸着保持がされなくなるのを確認し、搬出ヘッド242が加工済みの被加工物111を搬出側ワーク昇降ユニット241上に積み上げられた加工済みの被加工物111の一番上に載せる。   When all the operations described above are completed, evacuation of all the placement portion suction holes 122 and all the outer periphery suction holes 124 is stopped. Then, it is confirmed that the workpiece 111 is not attracted and held, and the workpiece 111 processed by the unloading head 242 is stacked on the unloading work lifting / lowering unit 241. Put it on top.

以上のように、本発明のレーザ加工装置では、ブラインドホール加工の際には、ワーク載置部120の全てのユニットが上昇したままでレーザ加工が行われるが、スルーホール加工の場合には、貫通したレーザが到達し得る位置の可動載置部121を他の載置部より下部に位置させてレーザ102の集光範囲から外すことで、レーザよる損傷を受けないようにし、その他のエリアについては吸着保持されるようにして加工を行う。どちらの加工方法で行うかの切替えは、図には示されていないが加工装置の制御装置の加工プログラムの内容に基づいて行われる。   As described above, in the laser processing apparatus of the present invention, during blind hole processing, laser processing is performed while all units of the workpiece mounting unit 120 are raised, but in the case of through-hole processing, The movable mounting portion 121 at a position where the penetrating laser can reach is positioned below the other mounting portions and removed from the focusing range of the laser 102, so that it is not damaged by the laser. Is processed so as to be adsorbed and held. Switching of which machining method is performed is performed based on the contents of the machining program of the control device of the machining apparatus, although not shown in the figure.

本発明のレーザ加工装置においては、以上の構成によって、加工の為にワーク載置部の上に被加工物が吸着固定されている間、被加工物はワーク載置部の上面より発生する熱を受けて温度が上昇し、構成材料の絶縁材料をレーザ加工するのに適した温度状態から低下することが防止され、裏面の銅箔の貫通加工性を維持しながら加工を行うことができる。また、被加工物全体を加熱するので、被加工物の温度を一様に高める事ができる。   In the laser processing apparatus of the present invention, with the above configuration, while the workpiece is attracted and fixed on the workpiece mounting portion for processing, the workpiece is heated from the upper surface of the workpiece mounting portion. As a result, the temperature rises to prevent the insulating material as a constituent material from falling from a temperature state suitable for laser processing, and processing can be performed while maintaining the penetrability of the copper foil on the back surface. Moreover, since the whole workpiece is heated, the temperature of the workpiece can be increased uniformly.

さらに、ワーク位置調整ユニット上に待機している加工待ちの被加工物が位置調整ユニットの上面にある加熱板より発生する熱を受けて温度を上昇させることができるので、構成材料の絶縁材料をレーザ加工するのに適した温度状態から低下することが防止され、裏面の銅箔の貫通加工性を維持しながら加工を行うことができる。この場合、加工待ちの待機中に被加工物全体を十分に加熱できるので、絶縁層の厚さが厚く、熱容量の大きな被加工物の温度を加工前に一様に高める事ができる。   Furthermore, the workpiece waiting to be processed on the workpiece position adjustment unit can receive the heat generated from the heating plate on the upper surface of the position adjustment unit to increase the temperature. It is possible to prevent the temperature from being lowered from a temperature suitable for laser processing, and to perform processing while maintaining the penetrability of the copper foil on the back surface. In this case, since the entire workpiece can be sufficiently heated while waiting for processing, the temperature of the workpiece having a large insulating layer and a large heat capacity can be uniformly increased before processing.

なお、可動載置部の数は装置の大きさ等の設計要件で決定すればよく、本実施の形態の一例に限定されるものではない。   Note that the number of movable placement units may be determined by design requirements such as the size of the apparatus, and is not limited to an example of the present embodiment.

本発明は、銅箔付プリント基板のスルーホール加工において貫通率の低下を防止する事ができ、レーザ加工の歩留りを向上させて、安定したスルーホール加工を行うためレーザ加工装置等に有用である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can prevent a reduction in the penetration rate in through-hole processing of a printed circuit board with copper foil, and is useful for a laser processing apparatus and the like for improving the yield of laser processing and performing stable through-hole processing. .

100 レーザ加工装置
101 レーザ発振器
102 レーザ
103 ミラー
104 コリメータレンズ
105 マスク
106 アイリス
107 fθレンズ
108 制御コントローラ
109 ガルバノXミラー
110 ガルバノYミラー
111 被加工物
112 下部吸塵装置
115 加工テーブル
116 Yテーブル
117 Y軸移動モータ
118 Xテーブル
119 X軸移動モータ
120 ワーク載置部
121 可動載置部
122 載置部吸着孔
123 外周載置部
124 外周吸着孔
125 可動載置部昇降シリンダ
130 上部吸塵装置
135 加工ヘッド部
201 搬入側ワーク昇降ユニット
202 搬入ヘッド
220 ワーク位置調整ユニット
221 ワーク加熱板
222 ワーク加熱電源
223 加熱電源ケーブル
241 搬出側ワーク昇降ユニット
242 搬出ヘッド
301 吸着板
302 吸着板絶縁層
303 ワーク加熱層
304 可動載置部ケース
305 電磁弁
306 空気流通配管
307 空気流通孔
311 加熱電源
312 加熱用配線
313 電磁弁駆動スイッチ
314 電源駆動スイッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Laser processing apparatus 101 Laser oscillator 102 Laser 103 Mirror 104 Collimator lens 105 Mask 106 Iris 107 f (theta) lens 108 Control controller 109 Galvano X mirror 110 Galvano Y mirror 111 Workpiece 112 Lower dust suction apparatus 115 Processing table 116 Y table 117 Y axis movement Motor 118 X table 119 X-axis moving motor 120 Work placement portion 121 Movable placement portion 122 Placement portion suction hole 123 Outer periphery placement portion 124 Outer periphery suction hole 125 Movable placement portion lifting cylinder 130 Upper dust suction device 135 Processing head portion 201 Loading side work lifting unit 202 Loading head 220 Work position adjustment unit 221 Work heating plate 222 Work heating power supply 223 Heating power cable 241 Unloading side work lifting unit G 242 Unloading head 301 Suction plate 302 Suction plate insulating layer 303 Work heating layer 304 Movable mounting part case 305 Solenoid valve 306 Air circulation piping 307 Air circulation hole 311 Heating power supply 312 Heating wiring 313 Solenoid valve drive switch 314 Power supply drive switch

Claims (6)

被加工物をレーザ加工する加工ヘッド部と、上下に昇降する分割された可動載置部を複数有して前記被加工物を保持するワーク載置部と、前記ワーク載置部をXY方向に駆動するテーブルとを備え、複数のそれぞれの前記可動載置部の被加工物に接する面に加熱部を設けたレーザ加工装置。 A machining head for laser processing the workpiece, a workpiece placement portion for holding the workpiece by having a plurality of divided movable placement portions that move up and down, and the workpiece placement portion in the XY direction. A laser processing apparatus comprising: a driving table; and a heating unit provided on a surface of each of the plurality of movable placement units that contacts the workpiece. 前記可動載置部の被加工物に接する側の上面に電気絶縁物からなる絶縁層を形成し、さらに前記絶縁層の上に高電気抵抗性の導通層を形成し、前記導通層に電流を流すことで前記加熱部とした請求項1に記載のレーザ加工装置。 An insulating layer made of an electrical insulator is formed on the upper surface of the movable mounting portion on the side in contact with the workpiece, a high electrical resistance conductive layer is further formed on the insulating layer, and a current is supplied to the conductive layer. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the heating unit is made to flow. 前記可動載置部の被加工物に接する面に空気が流通する孔を形成し、当該空気流通孔による吸引と前記加熱部の通電を連動するように構成した請求項2に記載のレーザ加工装置。 The laser processing apparatus according to claim 2, wherein a hole through which air flows is formed on a surface of the movable mounting portion that contacts the workpiece, and suction by the air circulation hole and energization of the heating unit are interlocked. . 前記可動載置部の被加工物に接する面に空気が流通する孔を形成し、前記可動載置部が前記被加工物と離れたときには、空気流通孔より空気流を噴出させるとともに、当該可動載置部に設けた加熱部の加熱量を増加させる請求項1または2に記載のレーザ加工装置。 A hole through which air flows is formed in a surface of the movable mounting portion that contacts the workpiece, and when the movable mounting portion is separated from the workpiece, an air flow is ejected from the air circulation hole and the movable mounting portion is moved. The laser processing apparatus of Claim 1 or 2 which increases the heating amount of the heating part provided in the mounting part. 被加工物を前記ワーク載置部に搭載する工程の前段に前記被加工物の搭載位置を調整する位置調整部をさらに備え、前記位置調整部の被加工物と接する側の面に加熱部を設けた請求項1から4のいずれかに記載のレーザ加工装置。 The apparatus further includes a position adjusting unit that adjusts the mounting position of the workpiece before the step of mounting the workpiece on the workpiece mounting unit, and a heating unit is provided on the surface of the position adjusting unit that is in contact with the workpiece. The laser processing apparatus according to claim 1, which is provided. 前記加熱部が電気を通電することにより発熱する発熱板であり、前記被加工物を位置調整部に載せている間に発熱板に通電するよう制御された電源装置を設けた請求項5に記載のレーザ加工装置。 The heating unit is a heat generating plate that generates heat when energized with electricity, and a power supply device that is controlled to energize the heat generating plate while the workpiece is placed on the position adjusting unit is provided. Laser processing equipment.
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CN113441843A (en) * 2020-03-26 2021-09-28 深圳市大族数控科技股份有限公司 Laser processing system and laser processing control method thereof
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