JP2013215739A - Laser processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はレーザ加工方法に係り、さらに詳しくはレーザを使って指定された領域を所定の深さにその領域全域を加工するレーザ加工方法に関する。 The present invention relates to a laser processing method, and more particularly to a laser processing method for processing a specified region to a predetermined depth using a laser.
プリント基板には電子回路の導電体を形成するパターンとして線、パッド、グランドプレーンなど加工が必要である。 The printed circuit board requires processing such as lines, pads, and a ground plane as a pattern for forming a conductor of an electronic circuit.
図1は従来のレーザ加工装置の構成を示す図である。レーザ加工装置1は、第1のレーザ発振器100、第2のレーザ発振器101、ミラー102、光路切替部103、ビームシェイパ104、アパーチャ105、コリメータ106、スキャナ107、Fθレンズ108、テーブル110及び制御装置111から基本的に構成され、テーブル110上にワーク109が装着され、レーザ加工が行われる。その際、制御装置111からは、レーザ発振器100を制御する第1の制御信号112、第2のレーザ発振器101を制御する第2の制御信号113、スキャナ107を制御する第3の制御信号114、コリメータ106を制御する第4の制御信号115、アパーチャ105を制御する第5の制御信号116、ビームシェイパ104を制御する第6の制御信号117、光路切替部103における光路切り替えを制御する第7の制御信号118が出力され、各制御信号112〜118によって前記各部が制御される。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a conventional laser processing apparatus. The laser processing apparatus 1 includes a first laser oscillator 100, a second laser oscillator 101, a mirror 102, an optical path switching unit 103, a beam shaper 104, an aperture 105, a collimator 106, a scanner 107, an Fθ lens 108, a table 110, and a control device 111. The workpiece 109 is mounted on the table 110 and laser processing is performed. At that time, from the control device 111, a first control signal 112 for controlling the laser oscillator 100, a second control signal 113 for controlling the second laser oscillator 101, a third control signal 114 for controlling the scanner 107, A fourth control signal 115 for controlling the collimator 106, a fifth control signal 116 for controlling the aperture 105, a sixth control signal 117 for controlling the beam shaper 104, and a seventh control for controlling optical path switching in the optical path switching unit 103 A signal 118 is output, and each part is controlled by each control signal 112-118.
第1のレーザはCW又はパルスで溝加工用、第2のレーザはパルスでパッド又はグランドプレーンを加工するものである。ここでCWレーザは比較的細い線を加工する場合に用いる。パルスレーザは広い面を加工する場合に用いる。この特許文献1記載の発明では、レーザパルスエネルギー密度、ビームスピード、パルス時間を注意して制御することで所定の深さに均一に加工できる、としている。なお、CW(Continuous Wave Laser)レーザは時間に対して連続的に出力されるレーザであり、パルスレーザ(Pulse Laser)は出力と停止を繰り返す(断続的に出力される)レーザである。 The first laser is for groove processing by CW or pulse, and the second laser is for processing a pad or ground plane by pulse. Here, the CW laser is used when processing a relatively thin line. The pulse laser is used when processing a wide surface. In the invention described in Patent Document 1, the laser pulse energy density, the beam speed, and the pulse time are carefully controlled, and can be uniformly processed to a predetermined depth. A CW (Continuous Wave Laser) laser is a laser that is continuously output with respect to time, and a pulse laser (Pulse Laser) is a laser that repeatedly outputs and stops (intermittently outputs).
特にプリント基板のグランドプレーンのような面加工の方法として例えば、特許文献1に記載の方法が知られている。この特許文献1の図4、図5にはグランドプレーンの加工例が記載されている。特許文献1の図4に示されたグランドプレーン44は第2のレーザビームやプリント基板を2次元に動かしながらレーザビームを基板に照射することで加工している。 In particular, for example, a method described in Patent Document 1 is known as a surface processing method such as a ground plane of a printed circuit board. In FIGS. 4 and 5 of Patent Document 1, an example of processing a ground plane is described. The ground plane 44 shown in FIG. 4 of Patent Document 1 is processed by irradiating the substrate with the laser beam while moving the second laser beam or the printed board in two dimensions.
前述のように特許文献1記載の発明では、レーザパルスエネルギー密度、ビームスピード、パルス時間を注意して制御することによって所定の深さに均一に加工できるが、プリント基板に照射されない領域があり、結局、グランドプレーンを均一に加工することができない。 As described above, in the invention described in Patent Document 1, it can be uniformly processed to a predetermined depth by carefully controlling the laser pulse energy density, beam speed, and pulse time, but there is a region where the printed circuit board is not irradiated, Eventually, the ground plane cannot be processed uniformly.
図11は、従来実施されているエネルギー分布がトップハットのパルスレーザによる加工例を示す図である。この加工に使用されるパルスレーザは、発振周期が一定で、スキャナ107を動かす速度により、ワーク109にレーザを照射する間隔を変えることができる。また、レーザビームを加工方向に走査する速度の変更により加工する深さも変わる。 FIG. 11 is a diagram showing an example of processing using a pulse laser having a top hat with an energy distribution that is conventionally performed. The pulse laser used for this processing has a constant oscillation cycle, and the interval at which the workpiece 109 is irradiated with the laser can be changed by the speed at which the scanner 107 is moved. Further, the processing depth also changes depending on the change of the scanning speed of the laser beam in the processing direction.
パルスレーザがプリント基板等のワーク109に照射する間隔を広くして加工すると、グランドプレーン400の輪郭400rが凸凹になり、あるいはレーザビームがプリント基板に照射されず加工されない領域400sが生じてしまう。図11(b)は図11(a)におけるI1−I1線断面図である。図11(b)から分かるように、パルスレーザ401の加工部が隣接する加工部と重ならない部位は加工されずに残る(領域400s)ことから、深さが均一にならずに凸凹が生じている。 If processing is performed with a pulse laser that irradiates the workpiece 109 such as a printed circuit board with a wide interval, the contour 400r of the ground plane 400 becomes uneven, or a region 400s that is not processed without being irradiated with the laser beam is generated. FIG. 11B is a sectional view taken along line I1-I1 in FIG. As can be seen from FIG. 11 (b), the portion where the processed portion of the pulse laser 401 does not overlap with the adjacent processed portion remains without being processed (region 400s), resulting in unevenness without making the depth uniform. Yes.
図11(c)において符号410は図面データのグランドプレーン、符号411はパルスレーザによる加工部、符号412はスキャンする軌跡をそれぞれ示す。図11(c)ではパルスレーザのビーム形状が3個しか図示されていないが、図11(a)と同様にこの3個のレーザビームが矢印で示した走査方向に走査される。また、パルスレーザがプリント基板等のワーク109に照射する間隔が図11(a)に比べて狭くなっている。図11(d)は図11(c)のI2−I2線断面図である。この加工では場所によらず深さが均一であることが望まれる。図11(d)から、輪郭410rに近くない部位410mは深さが均一であるが、輪郭410rに近くなるほど深さが浅くなることが分かる。また、図11(a)と図11(c)共に角400c,410cの加工がされておらず、加工漏れがあることも分かる。 In FIG. 11C, reference numeral 410 denotes a ground plane of the drawing data, reference numeral 411 denotes a processing portion using a pulse laser, and reference numeral 412 denotes a scanning locus. In FIG. 11 (c), only three beam shapes of the pulse laser are shown, but these three laser beams are scanned in the scanning direction indicated by the arrow as in FIG. 11 (a). Further, the interval at which the pulse laser irradiates the workpiece 109 such as a printed circuit board is narrower than that in FIG. FIG. 11D is a cross-sectional view taken along the line I2-I2 of FIG. In this processing, it is desired that the depth is uniform regardless of the location. From FIG. 11D, it can be seen that the portion 410m that is not close to the contour 410r has a uniform depth, but the depth becomes shallower as it approaches the contour 410r. Further, it can be seen that both the corners 400c and 410c are not processed in both FIG. 11A and FIG.
図12ないし図14は従来から実施されているレーザ加工装置のプリント基板に対する加工処理の処理手順を示すフローチャートである。この制御手順は図1に示す制御装置111のCPUによって実行される。 12 to 14 are flow charts showing a processing procedure of processing for a printed circuit board of a laser processing apparatus conventionally performed. This control procedure is executed by the CPU of the control device 111 shown in FIG.
図12はメインルーチンで、処理が開始されると、ステップS101で加工データ生成処理を実行し、ステップS102で生成された加工データに基づいて加工指令及び加工処理を実行する。図13はステップS101の加工データ生成処理の処理内容を示すフローチャートである。加工データ生成処理では、まず、ステップS111で図面データ読み出し処理を実行する。図面データは、例えばガーバーデータとしてレーザ加工装置の制御部のメモリに加工前に予め格納されているものである。 FIG. 12 shows a main routine. When the process is started, a machining data generation process is executed in step S101, and a machining command and a machining process are executed based on the machining data generated in step S102. FIG. 13 is a flowchart showing the processing content of the processing data generation processing in step S101. In the processed data generation process, first, a drawing data read process is executed in step S111. The drawing data is, for example, stored in advance as gerber data in the memory of the control unit of the laser processing apparatus before processing.
なお、図面データはプリント基板回路図の描画に関するデータであり、加工データは制御装置111がスキャナ107等を制御するためのデータ(プログラム)である。加工データに従って加工すると、加工結果は図面データにより描かれる画と同じになる。図面データの描画に関するデータは線データとパッドデータとグランドプレーンなどの面データを構成要素としている。 The drawing data is data related to the drawing of the printed circuit board circuit diagram, and the processing data is data (program) for the control device 111 to control the scanner 107 and the like. When processing according to the processing data, the processing result is the same as the image drawn by the drawing data. Data relating to drawing of drawing data includes line data, pad data, and plane data such as a ground plane as components.
線データは始点座標と終点座標と線の太さのデータにより構成されている。パッドデータは中心座標と直径のデータにより構成されている。面データはラインの集まりで構成されている。それらラインは重ねると閉じて面になり、その面の輪郭が描かれることになる。そこで、図面データの面データを輪郭情報と称している。前記ラインは直線あるいは曲線である。 The line data is composed of start point coordinates, end point coordinates, and line thickness data. The pad data is composed of center coordinates and diameter data. Surface data is composed of a collection of lines. When these lines overlap, they close and become a surface, and the outline of the surface is drawn. Therefore, the surface data of the drawing data is referred to as contour information. The line is a straight line or a curve.
直線は始点座標及び終点座標で、曲線は始点座標、終点座標及び半径などによって構成されている。加工データはライン加工指令とパッド加工指令とジャンプ指令により構成され、ライン加工指令は始点座標、終点座標、レーザビーム径とレーザオン情報で構成されている。パッド加工指令は中心座標、レーザビーム径とレーザオン情報で構成されている。ジャンプ指令は始点座標と終点座標とレーザオフ情報で構成されている。 A straight line is composed of start point coordinates and end point coordinates, and a curve is composed of start point coordinates, end point coordinates, a radius, and the like. The machining data includes a line machining command, a pad machining command, and a jump command. The line machining command includes a start point coordinate, an end point coordinate, a laser beam diameter, and laser on information. The pad processing command is composed of center coordinates, laser beam diameter and laser on information. The jump command is composed of start point coordinates, end point coordinates, and laser off information.
このような前提で、ステップS111で図面データが読み出されると、読み出した図面データが線データであるか(ステップS112)、パッドデータであるかが判定される(ステップS114)。線データであれば(ステップS112:Y)、第1のレーザ発振器100に出力する線加工データを生成し(ステップS113)、線データでなければ(ステップS112:N)、パッドデータであるか否かを判定する(ステップS114)。この判定でパッドデータであれば(ステップS114:Y)、第2のレーザ発振器101に出力するパッド加工データを生成する(ステップS115)。 Under such a premise, when drawing data is read in step S111, it is determined whether the read drawing data is line data (step S112) or pad data (step S114). If it is line data (step S112: Y), line processing data to be output to the first laser oscillator 100 is generated (step S113). If it is not line data (step S112: N), it is pad data. Is determined (step S114). If this determination is pad data (step S114: Y), pad processing data to be output to the second laser oscillator 101 is generated (step S115).
ステップS114の判定でパッドデータでなければ(ステップS114:N)グランドプレーンなどの面データの場合で、第2のレーザ発振器101から出力される第2のレーザビームで加工するための塗り潰し線加工データに図面データを変換する(ステップS116)。このステップS112からステップS116までの処理を加工対象のワークに関する図面データが終了するまで繰り返し(ステップS117)、全ての図面データに対してステップS113,S115,S116の処理が終了すると(ステップS117:Y)、加工データを例えば制御部の不揮発性メモリに保存する。 If it is not pad data in the determination of step S114 (step S114: N), it is surface data such as a ground plane, and fill line processing data for processing with the second laser beam output from the second laser oscillator 101 is used. The drawing data is converted into (Step S116). The processing from step S112 to step S116 is repeated until the drawing data relating to the workpiece to be processed is completed (step S117), and the processing of steps S113, S115, and S116 is completed for all drawing data (step S117: Y). ), The processing data is stored in a nonvolatile memory of the control unit, for example.
さらに言うと、ステップS116の変換処理は、図面データの面データをライン加工指令やジャンプ指令の加工データに変換する処理である。すなわち、レーザ2塗り潰し線加工データ変換処理は面データの場合の処理である。面を加工するにはラインを重ねる必要があるからである。 Furthermore, the conversion process of step S116 is a process of converting the surface data of the drawing data into the machining data of the line machining command or the jump command. That is, the laser 2 fill line processing data conversion process is a process in the case of surface data. This is because it is necessary to overlap lines to process the surface.
図14はステップS102の加工指令及び加工処理の処理内容を示すフローチャートである。このステップS102の加工指令及び加工処理では、ステップS118で不揮発メモリに保存された加工データを読み出し(ステップS121)、読み出した加工データに基づいて加工できるようにCPUは第1のレーザ発振器100に対する加工指令を出力する(ステップS122)。これにより第1のレーザビームによってプリント基板(ワーク)に対するレーザ加工が行われる。これにより第1のレーザビームにより線加工が行われる。 FIG. 14 is a flowchart showing the processing command and processing contents of the processing in step S102. In the processing command and processing in step S102, the processing data stored in the non-volatile memory in step S118 is read (step S121), and the CPU processes the first laser oscillator 100 so that processing can be performed based on the read processing data. A command is output (step S122). As a result, laser processing is performed on the printed circuit board (work) by the first laser beam. Thereby, line processing is performed by the first laser beam.
次いで、第2のレーザ発振器101に対しても同様に加工指令処理(ステップS124)を行い、この加工指令に基づいて第2のレーザ発振器101は第2のレーザビームによってプリント基板(ワーク)に対してレーザ加工を実行する(ステップS125)。このときの加工はパッドあるいは塗り潰しである。以降、レーザ加工指令と、レーザ加工が繰り返される。 Next, a machining command process (step S124) is similarly performed on the second laser oscillator 101. Based on the machining command, the second laser oscillator 101 applies a second laser beam to the printed circuit board (workpiece). Then, laser processing is executed (step S125). Processing at this time is padding or painting. Thereafter, the laser processing command and the laser processing are repeated.
なお、ステップS111における図面データ読み出し処理の図面データは例えばガーバーデータである。ステップS118の加工データは図面データから生成され、加工データに基づいて加工指令と加工が行われる。ガーバーデータはプリント基板の製作を自動化するための情報である穴の位置、大きさ、線の太さ等々を全て数値で表わしたデータであり、プリント基板のCAD出力データとして規格化されている。 Note that the drawing data of the drawing data reading process in step S111 is, for example, Gerber data. The processing data in step S118 is generated from the drawing data, and a processing command and processing are performed based on the processing data. Gerber data is data representing numerical values for the position, size, line thickness, etc. of holes, which is information for automating the production of printed circuit boards, and is standardized as CAD output data for printed circuit boards.
ステップS123の第1のレーザ発振器100によってレーザ加工を行う場合とステップS125の第2のレーザ発振器101によってレーザ加工を行う場合には、制御装置111のCPUから第1の制御信号112から第7の制御信号118が所定の信号を出力する。 When laser processing is performed by the first laser oscillator 100 in step S123 and laser processing is performed by the second laser oscillator 101 in step S125, the seventh control signal 112 is transmitted from the first control signal 112 from the CPU of the control device 111. The control signal 118 outputs a predetermined signal.
なお、図12ないし図14に示したフローチャートでは、輪郭はレーザビームの外形が残り、図11(a)あるいは(c)のような輪郭は加工されない。 In the flowcharts shown in FIGS. 12 to 14, the contour remains the same as that of the laser beam, and the contour as shown in FIG. 11A or 11C is not processed.
前述のように特許文献1に記載された技術あるいは従来から実施されている技術では、グランドプレーンを均一の深さに加工することができない。 As described above, the ground plane cannot be processed to a uniform depth by the technique described in Patent Document 1 or the technique that has been implemented conventionally.
そこで、本発明が解決しようとする課題は、グランドプレーンを、加工漏れを生じることなく、所定の深さで均一に加工することができるようにすることにある。 Therefore, a problem to be solved by the present invention is to enable a ground plane to be uniformly processed at a predetermined depth without causing processing leakage.
前記課題を解決するため、前記課題を解決するため、第1の手段は、レーザ発振器から出射されたレーザをワークに照射するレーザ照射手段と、前記レーザ照射手段を制御して前記ワーク表面をレーザ走査し、前記ワークの加工制御を行う制御手段と、前記ワークの描画に関する図面データから前記制御手段が使用する前記ワークを加工するための加工データを生成する加工データ生成手段と、を備えたレーザ加工装置であって、前記加工データ生成手段は、前記面の輪郭情報に基づいて輪郭から加工に用いるレーザビームの大きさの半分内側の距離にある輪郭に沿った加工データを生成し、前記加工データは1つの面に対して生成される2つの加工データであり、前記面の輪郭情報を元に輪郭に沿った第1の加工データと、前記面の輪郭情報に基づいてその面の内側であって面の輪郭から0を含む予め設定された距離離れた位置から内側を全面塗り潰す第2の加工データとからなることを特徴とするレーザ加工方法である。 In order to solve the above-mentioned problems, in order to solve the above-mentioned problems, the first means is a laser irradiation means for irradiating a workpiece with a laser emitted from a laser oscillator; A laser comprising: control means for scanning and controlling machining of the workpiece; and machining data generating means for generating machining data for machining the workpiece used by the control means from drawing data relating to drawing of the workpiece. In the processing apparatus, the processing data generating means generates processing data along a contour at a distance half the inside of the size of the laser beam used for processing from the contour based on the contour information of the surface, and the processing The data is two pieces of processing data generated for one surface, the first processing data along the contour based on the contour information of the surface, and the contour information of the surface. A laser processing method characterized by comprising the a preset distance away an inner containing 0 from the contour of the surface of the surface and the second processing data to fill the entire surface inside based on.
更に好適な手段として、第2の手段は、前記レーザ加工方法であって、前記第1の加工データによる第1のレーザビームはCWレーザであり、前記第2の加工データによる第2のレーザビームはパルスレーザであることを特徴とするレーザ加工方法である。 Further preferably, the second means is the laser processing method, wherein the first laser beam based on the first processing data is a CW laser, and the second laser beam based on the second processing data. Is a laser processing method characterized by being a pulse laser.
本発明によれば、グランドプレーンの加工を、生成された加工データに基づいて加工することにより、加工漏れを生じることなく、所定の深さで、均一に加工することができる。 According to the present invention, by processing the ground plane based on the generated processing data, the ground plane can be processed uniformly at a predetermined depth without causing processing leakage.
レーザには前述のように時間に対して連続的に出力されるCWレーザと出力と停止を繰り返すパルスレーザがある。図2はCWレーザとパルスレーザのレーザ発振器の出力の例を示す特性図である。図1における光路切り替えのための第7の制御信号118は第1のレーザ発振器の出力と第2のレーザ発振器の出力のいずれかを選択し、ビームシェイパ104に出力する。図1のビームシェイパ104は入力されるガウス分布の空間エネルギーをトップハットに切り替えることができる。レーザビームの形状はアパーチャ105で切り替えることができる。アパーチャ105には円形あるいは十字形の穴が開いており、この穴の種類を選択することによりレーザビームの形状を変更する。 As described above, there are CW lasers that are continuously output with respect to time and pulse lasers that repeatedly output and stop as described above. FIG. 2 is a characteristic diagram showing an example of outputs of laser oscillators of a CW laser and a pulse laser. The seventh control signal 118 for switching the optical path in FIG. 1 selects either the output of the first laser oscillator or the output of the second laser oscillator and outputs it to the beam shaper 104. The beam shaper 104 in FIG. 1 can switch the input spatial energy of the Gaussian distribution to a top hat. The shape of the laser beam can be switched by the aperture 105. The aperture 105 has a circular or cross-shaped hole, and the shape of the laser beam is changed by selecting the type of the hole.
プリント基板などのワーク109に照射するレーザビームの大きさはコリメータ115により変えることができる。レーザ発振器100,101からの出力が一定の場合、ワーク109に照射するレーザビームの大きさを小さくすると、単位面積当たりのエネルギー密度は高くなる。 The size of the laser beam applied to the workpiece 109 such as a printed circuit board can be changed by the collimator 115. When the outputs from the laser oscillators 100 and 101 are constant, the energy density per unit area increases when the size of the laser beam applied to the workpiece 109 is reduced.
レーザビームで加工する際、プリント基板などのワーク109へのレーザビームの照射位置を変え、あるいは線を加工する場合にはスキャナ107を使用する。スキャナ107の移動速度を変えると、照射するビーム位置の移動時間、あるいは線を加工する速度を変えることができる。 When processing with a laser beam, the scanner 107 is used when changing the irradiation position of the laser beam onto the workpiece 109 such as a printed board or when processing a line. When the moving speed of the scanner 107 is changed, the moving time of the irradiated beam position or the speed of processing the line can be changed.
図3A及び図3BはパルスレーザとCWレーザの加工状態を比較して示す図で、図3Aはパルスレーザによって線を加工するときの状態を、図3BはCWレーザによって線を加工するときの状態をそれぞれ示す。共に、同じ円形で同じ半径のレーザビーム形状で、単位時間あたりの出力が同じ場合を比較したものである。図3A(a)において黒点が加工の開始位置で矢印の先が加工の終了位置である。図3A(b)はガウス分布のレーザビームによる加工の進行方向の図3A(a)においてX1線で切断した断面図である。図3A(c)はトップハット分布のレーザビームによる加工の進行方向のX1線で切断した断面図である。図3A(d)はガウス分布のレーザビームによる加工において進行方向に対して垂直方向に切断した断面図である。図3A(e)はトップハット分布によるレーザビームの加工において進行方向に対して垂直方向に切断した断面図である。図3A(f)はガウス分布のレーザビームによる加工の進行方向の図3A(a)においてX2線で切断した断面図である。X1は加工する線の幅の中心である。X2は線の幅の中心からずれた位置である。図3A(f)の深さが凸凹である。 3A and 3B are diagrams showing a comparison of processing states of a pulse laser and a CW laser. FIG. 3A shows a state when a line is processed by a pulse laser, and FIG. 3B shows a state when a line is processed by a CW laser. Respectively. In both cases, laser beams having the same circular shape and the same radius are compared, and the outputs per unit time are the same. In FIG. 3A (a), the black point is the processing start position, and the tip of the arrow is the processing end position. FIG. 3A (b) is a cross-sectional view taken along line X1 in FIG. 3A (a) in the direction of progress of processing with a Gaussian laser beam. FIG. 3A (c) is a cross-sectional view taken along line X1 in the direction of progress of processing with a laser beam having a top hat distribution. FIG. 3A (d) is a cross-sectional view cut in a direction perpendicular to the traveling direction in processing with a laser beam having a Gaussian distribution. FIG. 3A (e) is a cross-sectional view cut in a direction perpendicular to the traveling direction in the processing of the laser beam by the top hat distribution. FIG. 3A (f) is a cross-sectional view taken along line X2 in FIG. 3A (a) in the direction of progress of processing with a Gaussian laser beam. X1 is the center of the width of the line to be processed. X2 is a position shifted from the center of the line width. The depth of FIG. 3A (f) is uneven.
図3B(a)はCWレーザによって線を加工する状態を示し、図3B(b)は図3B(a)におけるガウス分布のレーザビームによる加工の進行方向の図3B(a)においてX3線で切断した断面図である。図3B(c)はトップハット分布のレーザビームによる加工の進行方向のX3線で切断した断面図である。図3B(c)は図3B(b)より少し深さが浅くなっている。図3B(d)はガウス分布のレーザビームによる加工において進行方向に対して垂直方向に切断した断面図である。図3B(e)はトップハット分布によるレーザビームによる加工におい進行方向に対して垂直方向に切断した断面図である。CWレーザは加工開始と終了以外は深さが一定である。 FIG. 3B (a) shows a state where a line is processed by a CW laser, and FIG. 3B (b) shows a cutting direction along FIG. 3B (a) in FIG. 3B (a) along the direction of processing by a Gaussian laser beam in FIG. 3B (a). FIG. FIG. 3B (c) is a cross-sectional view taken along line X3 in the direction of progress of processing with a laser beam having a top hat distribution. FIG. 3B (c) is slightly shallower than FIG. 3B (b). FIG. 3B (d) is a cross-sectional view cut in a direction perpendicular to the traveling direction in processing with a Gaussian-distributed laser beam. FIG. 3B (e) is a cross-sectional view cut in a direction perpendicular to the advancing direction in processing by a laser beam with a top hat distribution. The CW laser has a constant depth except for the start and end of processing.
なお、本実施形態では、例えばレーザ1はCWレーザを、レーザ2はパルスレーザをそれぞれ示す。CWレーザは比較的細い線を加工する場合に用い、パルスレーザは広い面を加工する場合に用いる。また、後述の加工例から分かるようにレーザビームの直径はCWレーザ<パルスレーザとなっている。 In the present embodiment, for example, the laser 1 indicates a CW laser, and the laser 2 indicates a pulse laser. The CW laser is used when processing a relatively thin line, and the pulse laser is used when processing a wide surface. Further, as can be seen from the processing examples described later, the diameter of the laser beam is CW laser <pulse laser.
本実施形態に係るレーザ加工装置1において、レーザビームでプリント基板などのワークを加工するときの条件は、
1)ワークに照射するレーザビームの大きさは加工する面より小さい。
2)レーザビームでプリント基板などのワーク109にグランドプレーンなどの面を加工する場合、線又は点の漏れがないように重ねて加工する。
3)面を加工する場合、面の輪郭から食み出ると、面に隣接する線やパッドと接触する場合があるので、面の輪郭から食み出さない。
である。
In the laser processing apparatus 1 according to the present embodiment, the conditions for processing a workpiece such as a printed board with a laser beam are as follows:
1) The size of the laser beam applied to the workpiece is smaller than the surface to be processed.
2) When processing a surface such as a ground plane on a work 109 such as a printed circuit board with a laser beam, the surface is processed so that there is no leakage of lines or points.
3) When machining a surface, if it protrudes from the contour of the surface, it may come into contact with a line or pad adjacent to the surface, so it does not protrude from the contour of the surface.
It is.
一方、レーザビームによってワークを加工する場合には、以下の特徴がある。 On the other hand, when processing a workpiece with a laser beam, there are the following features.
1)CWレーザ発振器からの出力が一定でプリント基板などのワークに照射するレーザビームの径が一定でスキャナを使って線を加工する場合、線を加工する速度が速い程、加工の深さは浅くなる。
2)CWレーザ発振器からの出力が一定でスキャナを使って一定速度で線を加工する場合、プリント基板に照射するレーザビーム径を太くする程、加工の深さは浅くなる。
3)パルスレーザ発振器からの出力が一定でプリント基板に照射するレーザビームの径も一定で加工する場合、スキャナを動かす速度が速い程、加工される間隔が広くなる。
4)パルスレーザ発振器からの出力が一定でスキャナを使って一定速度で動かす場合、プリント基板に照射するレーザビーム径を太くする程、加工の深さは浅くなる。
この特性と前記条件を勘案して加工処理が実行される。
1) When processing a line using a scanner with a constant output of the CW laser oscillator and a constant laser beam diameter to irradiate a workpiece such as a printed circuit board, the faster the line is processed, the deeper the processing depth. It becomes shallower.
2) When a line is processed at a constant speed using a scanner with a constant output from the CW laser oscillator, the processing depth becomes shallower as the diameter of the laser beam irradiated onto the printed circuit board is increased.
3) When processing with a constant output from the pulse laser oscillator and a constant diameter of the laser beam applied to the printed circuit board, the faster the scanner is moved, the wider the processing interval.
4) When the output from the pulse laser oscillator is constant and is moved at a constant speed using a scanner, the processing depth becomes shallower as the diameter of the laser beam irradiated onto the printed circuit board is increased.
The processing is executed in consideration of this characteristic and the above conditions.
図4及び図5は本発明の実施形態に係るレーザ加工装置の加工処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、前述の図13に示したフローチャートの処理と同一の処理には、同一の参照符号を付し、重複する説明は適宜省略する。図4において、加工データ生成処理では、ステップS112及びステップS113で線データか、パッドデータかを判定し、線データでもパッドデータでもなくグランドプレーンなどの面の場合、(ステップS112:N、S113:N)、ステップS116aで第2のレーザ発振器101に対して出力する塗り潰し線加工データ変換処理(図では、「レーザ2塗り潰し線加工データ変換」と記載)を実行し、さらに、ステップS116bの輪郭線各データ生成処理(図では、「レーザ1輪郭線加工データ生成」と記載)で第1のレーザ発振器100に対して出力する輪郭線加工データを生成する。そして、ステップS117の処理へと移行する。なお、輪郭線は期待する加工の端を示す。 4 and 5 are flowcharts showing a processing procedure of processing of the laser processing apparatus according to the embodiment of the present invention. Note that the same processes as those in the flowchart shown in FIG. 13 described above are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted as appropriate. In FIG. 4, in the processing data generation process, it is determined whether the data is line data or pad data in steps S112 and S113. If the surface is not line data or pad data but a surface such as a ground plane (steps S112: N, S113: N) The filled line machining data conversion process (described as “laser 2 filled line machining data conversion” in the figure) output to the second laser oscillator 101 in step S116a is executed, and the contour line in step S116b In each data generation process (described as “laser 1 contour processing data generation” in the figure), contour processing data to be output to the first laser oscillator 100 is generated. Then, the process proceeds to step S117. The contour line indicates the expected end of processing.
図5は、第1のレーザ発振器100の輪郭線加工データ生成処理の詳細を示すフローチャートである。この処理手順では、グランドプレーン内外判定処理(ステップS201)、輪郭内側線データ生成処理(ステップS202)を実行し、生成された輪郭内側線データがデータの始点座標と一致しているか否かを判定する(ステップS203)。グランドプレーンの輪郭は閉じているので、輪郭内側線データの始点と終点は同じ座標になる。 FIG. 5 is a flowchart showing details of the contour line machining data generation process of the first laser oscillator 100. In this processing procedure, a ground plane inside / outside determination process (step S201) and a contour inner line data generation process (step S202) are executed, and it is determined whether or not the generated contour inner line data matches the start point coordinates of the data. (Step S203). Since the contour of the ground plane is closed, the start point and end point of the contour inner line data have the same coordinates.
図6ないし図10は、本発明の実施形態における加工例を示す説明図である。 6-10 is explanatory drawing which shows the example of a process in embodiment of this invention.
[加工例1]
図6は加工例1を示す図である。同図において、符号500は図面データのグランドプレーン、符号501は塗り潰しのレーザビーム、符号502は輪郭を加工するレーザビーム、符号501tは塗り潰しのレーザビームの軌跡、符号502tは輪郭を加工するレーザビームの軌跡、符号502dはグランドプレーン500の輪郭500rと輪郭のレーザビーム502の軌跡502tとの間隔幅、符号501pは塗り潰しのレーザビームの軌跡501t間の間隔幅である。
[Processing example 1]
FIG. 6 is a diagram showing a processing example 1. In the figure, reference numeral 500 is a ground plane of drawing data, reference numeral 501 is a filled laser beam, reference numeral 502 is a laser beam for processing a contour, reference numeral 501t is a locus of a filled laser beam, and reference numeral 502t is a laser beam for processing a contour. , Reference numeral 502d is an interval width between the contour 500r of the ground plane 500 and the locus 502t of the contour laser beam 502, and reference numeral 501p is an interval width between the locus 501t of the filled laser beam.
塗り潰しのレーザビーム501の軌跡501tのデータはステップS116aの第2のレーザ発振器101に対するレーザ2塗り潰し線加工データ変換処理において生成される。塗り潰しのレーザビーム501の軌跡501tは図6に示すように複数に分割されている。加工の始点は黒丸、加工の終点は矢印で示されており、全て矢印で示す一方向に加工される。 The data of the locus 501t of the filled laser beam 501 is generated in the laser 2 filled line processing data conversion process for the second laser oscillator 101 in step S116a. The locus 501t of the filled laser beam 501 is divided into a plurality of parts as shown in FIG. The starting point of processing is indicated by a black circle and the end point of processing is indicated by an arrow, and all processing is performed in one direction indicated by the arrow.
輪郭のレーザビーム502の軌跡502tは輪郭に沿っていて、図面データのグランドプレーン500との間隔幅502dは常に一定である。輪郭のレーザビーム502の軌跡502tはステップS116bの第1のレーザ発振器100に対する輪郭線加工データ生成処理で生成される。塗り潰しのレーザビーム501の軌跡501t間の間隔幅501pは、所定の深さになるように所定の幅で、どこも均一である。塗り潰しのレーザビーム501の軌跡501t間の間隔幅501pは、レーザ発振器の出力が一定の場合、小さいほど深く加工される。本加工例1の場合、塗り潰しのレーザビーム501はパルスレーザで、輪郭のレーザビーム502はCWレーザである。 The locus 502t of the contour laser beam 502 is along the contour, and the distance 502d between the drawing data and the ground plane 500 is always constant. The locus 502t of the contour laser beam 502 is generated by the contour line machining data generation process for the first laser oscillator 100 in step S116b. An interval width 501p between traces 501t of the filled laser beam 501 is a predetermined width so as to be a predetermined depth, and is uniform everywhere. The interval width 501p between the traces 501t of the filled laser beam 501 is deeper as the output of the laser oscillator is constant. In the case of this processing example 1, the filled laser beam 501 is a pulse laser, and the contour laser beam 502 is a CW laser.
輪郭のレーザビーム502の形状は円形であるので、間隔幅502dは輪郭のレーザビーム502の半径と等しい。また、グランドプレーン500の角部500cの形状は輪郭のレーザビーム502の円の1/4形状に等しく、輪郭のレーザビーム502の軌跡は始点と終点が同じ座標の一筆書きである。これにより、グランドプレーン500の角部500cに加工残りが発生することはない。さらに、塗り潰しのレーザビーム501の半径内に塗り潰しのレーザビーム501の軌跡501t間の間隔幅501pが複数入るような間隔幅501pに設定されている。これにより、本加工例1では、塗り潰しのレーザビーム501の加工と輪郭のレーザビーム502の加工によって、グランドプレーン500の加工漏れが生じることはない。 Since the contour laser beam 502 has a circular shape, the interval width 502 d is equal to the radius of the contour laser beam 502. In addition, the shape of the corner portion 500c of the ground plane 500 is equal to a quarter of the circle of the contour laser beam 502, and the locus of the contour laser beam 502 is a one-stroke drawing with the same start point and end point. As a result, no processing residue occurs in the corner portion 500c of the ground plane 500. Further, the interval width 501p is set such that a plurality of interval widths 501p between the traces 501t of the filled laser beam 501 fall within the radius of the filled laser beam 501. Thereby, in the present processing example 1, processing of the ground plane 500 does not occur due to processing of the filled laser beam 501 and processing of the contour laser beam 502.
[加工例2]
図7は加工例2を示す図である。図7(a)において、符号510は図面データのグランドプレーン、符号511は塗り潰しのレーザビーム、符号512は輪郭のレーザビーム、符号511tは塗り潰しのレーザビーム511の軌跡、符号512tは輪郭のレーザビーム512の軌跡、符号511dはグランドプレーン510の輪郭510rと塗り潰しのレーザビーム511の軌跡511tとの間の間隔幅、符号512dはグランドプレーン510の輪郭510rと輪郭のレーザビーム512の軌跡512tとの間隔幅である。符号511pは塗り潰しのレーザビーム511の軌跡511t間の間隔幅である。
[Processing example 2]
FIG. 7 is a diagram showing a processing example 2. In FIG. 7A, reference numeral 510 denotes a ground plane of drawing data, reference numeral 511 denotes a solid laser beam, reference numeral 512 denotes a contour laser beam, reference numeral 511t denotes a locus of the solid laser beam 511, and reference numeral 512t denotes a contour laser beam. 512, reference numeral 511d is the interval width between the contour 510r of the ground plane 510 and the locus 511t of the filled laser beam 511, and reference numeral 512d is the interval between the contour 510r of the ground plane 510 and the locus 512t of the contour laser beam 512. Width. Reference numeral 511p denotes the interval width between the traces 511t of the filled laser beam 511.
塗り潰しのレーザビーム511の軌跡511tの間隔幅511pは、所定の深さになるように所定の幅で、どこも均一である。塗り潰しのレーザビーム511の軌跡511t間の間隔幅511pは、小さいほど深く加工される。本加工例2では、図6(加工例1)の塗り潰しのレーザビーム501の軌跡501tとは異なる軌跡511tによって加工を行う。加工例1における軌跡501tは加工例2における軌跡511tより塗り潰しのレーザビーム511の軌跡の分割数が多いので、レーザビームを照射しない回数も多くなり、しかも、そのレーザビームを照射しない距離も長い。レーザビームを照射しない部分では、その都度スキャナを止めて、次の加工座標まで移動させたりするので、加工時のスキャナの移動速度など加工の条件が同一の場合、レーザビームを照射しない部分の距離が短い程、またその数が少ないほど加工時間は短くなる。 An interval width 511p of the locus 511t of the filled laser beam 511 is a predetermined width so as to be a predetermined depth, and is uniform everywhere. The smaller the gap width 511p between the traces 511t of the filled laser beam 511, the deeper the machining is performed. In the present processing example 2, processing is performed with a locus 511t different from the locus 501t of the filled laser beam 501 in FIG. 6 (processing example 1). Since the locus 501t in the processing example 1 has a larger number of divisions of the locus of the laser beam 511 to be filled than the locus 511t in the processing example 2, the number of times the laser beam is not irradiated increases, and the distance not irradiated with the laser beam is longer. When the laser beam is not irradiated, the scanner is stopped and moved to the next processing coordinate each time. If the processing conditions such as the scanner moving speed during processing are the same, the distance of the portion not irradiated with the laser beam Is shorter and the smaller the number is, the shorter the machining time is.
よって、加工例2と加工例1のグランドプレーンの面積が同じ場合、図7に示す加工例2の方が図6に示す加工例1より加工時間が短い。加工例2の場合も加工例1と同様に塗り潰しのレーザビーム511と間隔幅511pとの関係、及び輪郭のレーザビーム512の半径が設定されている。これにより、塗り潰しのレーザビーム501の加工と輪郭のレーザビーム512の加工によって、角部511cも含め、グランドプレーン510の加工漏れが生じることはない。また、塗り潰しのレーザビーム511はパルスレーザで、輪郭のレーザビーム512はCWレーザである。 Therefore, when the areas of the ground planes of the processing example 2 and the processing example 1 are the same, the processing example 2 shown in FIG. 7 has a shorter processing time than the processing example 1 shown in FIG. In the case of the processing example 2, as in the processing example 1, the relationship between the filled laser beam 511 and the interval width 511p and the radius of the contour laser beam 512 are set. As a result, the processing of the filled laser beam 501 and the processing of the contour laser beam 512 do not cause processing leakage of the ground plane 510 including the corner portion 511c. The filled laser beam 511 is a pulse laser, and the contour laser beam 512 is a CW laser.
塗り潰しのレーザビーム511の軌跡511tは図の縦方向にも横方向にも動いて加工するので、塗り潰しのレーザビーム511で加工するときに周期と動かす速度によるレーザビームのパルスの間隔は塗り潰しのレーザビーム511の軌跡511t間の間隔幅511pと同じかそれに近い値にすると、グランドプレーン510の縦方向にも横方向にも均一に加工することができる。 Since the locus 511t of the filled laser beam 511 moves and moves both in the vertical direction and the horizontal direction in the drawing, the interval of the laser beam pulse depending on the period and the moving speed when machining with the filled laser beam 511 is determined by the filled laser beam. If the value is equal to or close to the interval width 511p between the trajectories 511t of the beam 511, the ground plane 510 can be processed uniformly both in the vertical direction and in the horizontal direction.
図7(b)はグランドプレーン510の図11(a)におけるI3−I3線断面図である。グランドプレーン510の輪郭510rに近い部分は図11(d)と比べ、不均一な加工の深さが三段の階段形状へ解消されていることが分かる。 FIG. 7B is a cross-sectional view of the ground plane 510 taken along line I3-I3 in FIG. It can be seen that the portion of the ground plane 510 close to the contour 510r has a non-uniform processing depth eliminated to a three-step staircase shape as compared with FIG.
[加工例3]
図8は加工例3を示す図である。加工例3は、大きさが異なる複数のレーザビームで輪郭に沿って加工する場合の例である。図8(a)において、符号520は図面データのグランドプレーン、符号521は塗り潰しのレーザビーム、符号522は輪郭のレーザビーム(1)、符号523は輪郭のレーザビーム(2)、符号521tは塗り潰しのレーザビーム521の軌跡、符号522tは輪郭のレーザビーム(1)522の軌跡、符号523tは輪郭のレーザビーム(2)523の軌跡、符号521dはグランドプレーン520の輪郭520rと塗り潰しのレーザビーム521の軌跡521tとの間の間隔幅、符号522dはグランドプレーン520の輪郭520rと輪郭のレーザビーム(1)522の軌跡522tとの間の間隔幅、523dはグランドプレーン520の輪郭520rと輪郭のレーザビーム(2)523の軌跡523tとの間隔幅、符号521pは塗り潰しのレーザビーム521の軌跡521t間の間隔幅である。
[Processing example 3]
FIG. 8 is a diagram illustrating a third working example. Processing example 3 is an example of processing along a contour with a plurality of laser beams having different sizes. In FIG. 8A, reference numeral 520 is a ground plane of drawing data, reference numeral 521 is a solid laser beam, reference numeral 522 is a contour laser beam (1), reference numeral 523 is a contour laser beam (2), and reference numeral 521t is black. The laser beam 521 has a locus 522t is the locus of the contour laser beam (1) 522, the locus 523t is the locus of the contour laser beam (2) 523, and the symbol 521d is the contour 520r of the ground plane 520 and the filled laser beam 521. 522d is the interval width between the contour 520r of the ground plane 520 and the contour laser beam (1) 522t, and 523d is the laser of the contour of the ground plane 520 and the contour laser 521t. Spacing width of the beam (2) 523 to the locus 523t, reference numeral 521p The spacing width between the trajectory 521t of the laser beam 521 of fill.
加工例3の場合、輪郭のレーザビーム(2)523の形状は円形で、グランドプレーン520の輪郭520rと輪郭のレーザビーム(2)523の軌跡523tとの間隔幅523dは、輪郭のレーザビーム(2)の半径と等しくても良いし、等しくしなくても良いが、常に一定である。輪郭のレーザビーム(1)522の形状は円形で、グランドプレーン520の輪郭520rと輪郭のレーザビーム(1)522の軌跡522tとの間の間隔幅522dは、輪郭のレーザビーム(1)522の半径と等しくても良いし、等しくしなくても良いが、常に一定である。前記間隔幅523d又は522dの双方又はいずれか一方はレーザビームの径の半分であれば良い。また、グランドプレーン520の輪郭520rに近い部分の深さが均一になるように前記間隔幅522dと523dは調整すれば良い。加工例3の場合も、前記のように寸法関係を設定しているので、塗り潰しのレーザビーム521の加工と輪郭のレーザビーム(1)522と輪郭のレーザビーム(2)523で加工する場合に、グランドプレーン520に加工漏れが生じることはない。また、塗り潰しのレーザビーム521はパルスレーザで、輪郭のレーザビーム(1)522と輪郭のレーザビーム(2)523はCWレーザである。グランドプレーン520の輪郭520rに沿った軌跡の数は1つでも良いし、複数でも良い。 In the case of the processing example 3, the shape of the contour laser beam (2) 523 is circular, and the interval width 523d between the contour 520r of the ground plane 520 and the locus 523t of the contour laser beam (2) 523 is the contour laser beam ( The radius may be equal to or not equal to the radius of 2), but is always constant. The shape of the contour laser beam (1) 522 is circular, and the interval width 522d between the contour 520r of the ground plane 520 and the locus 522t of the contour laser beam (1) 522 is the width of the contour laser beam (1) 522. It may or may not be equal to the radius, but is always constant. Either or both of the interval widths 523d and 522d may be half the diameter of the laser beam. Further, the interval widths 522d and 523d may be adjusted so that the depth of the portion near the contour 520r of the ground plane 520 becomes uniform. In the case of the processing example 3 as well, since the dimensional relationship is set as described above, the processing of the filled laser beam 521 and the processing of the contour laser beam (1) 522 and the contour laser beam (2) 523 are performed. No processing leakage occurs in the ground plane 520. The filled laser beam 521 is a pulse laser, and the contour laser beam (1) 522 and the contour laser beam (2) 523 are CW lasers. The number of trajectories along the contour 520r of the ground plane 520 may be one or plural.
図8(b)はグランドプレーン520の図8(a)におけるI4−I4線断面図である。グランドプレーン520は四隅(角部520c)に円弧を含み、輪郭のレーザビーム(1)522及びレーザビーム(2)523の径はその円弧の径より小さくなるようにビーム径が制御(設定)されている。この加工例3では、図7(b)と比べ、輪郭520rに近い部分の加工の深さは更に均一に解消されていることが分かる。同図では、まだ少し凸凹しているが、輪郭のレーザビーム(1)522及びレーザビーム(2)523の大きさ、あるいはレーザビームのエネルギー(強度)を調整すると凸凹は更に解消される。なお、グランドプレーン520の輪郭520rに沿った軌跡522t、523tの数は複数の方が深さをきめ細かく調整ができるので加工の深さをより均一にすることができる。 FIG. 8B is a cross-sectional view of the ground plane 520 taken along line I4-I4 in FIG. The ground plane 520 includes arcs at four corners (corner portions 520c), and the beam diameters are controlled (set) so that the diameters of the contour laser beam (1) 522 and laser beam (2) 523 are smaller than the diameter of the arc. ing. In this processing example 3, it can be seen that the processing depth in the portion near the contour 520r is more uniformly eliminated as compared with FIG. 7B. In the figure, the surface is still slightly uneven, but the unevenness is further eliminated by adjusting the size of the contour laser beam (1) 522 and laser beam (2) 523 or the energy (intensity) of the laser beam. It should be noted that the depth of the machining can be made more uniform because the plurality of tracks 522t and 523t along the contour 520r of the ground plane 520 can be finely adjusted in depth.
[加工例4]
図9は加工例4を示す図である。図9(a)において、符号560は図面データのグランドプレーン、符号561は塗り潰しのレーザビーム、符号562は輪郭のレーザビーム、符号561tは塗り潰しのレーザビーム561の軌跡、符号562tは輪郭のレーザビーム562の軌跡、符号561dはグランドプレーン560の輪郭560rと塗り潰しのレーザビーム561の軌跡561tで最も外側の軌跡との問の間隔幅、符号562dはグランドプレーン560の輪郭560rと輪郭のレーザビーム561の軌跡561tとの間の間隔幅、符号562pの幅は塗り潰しのレーザビーム561の軌跡561t間の間隔幅である。前記間隔幅562pの幅の寸法は塗り潰しのレーザビーム561の径より所定値小さく、562dと561dはグランドプレーン560の輪郭560rから常に一定の大きさである。加工例4の場合も塗り潰しのレーザビーム561の加工と輪郭のレーザビーム562と輪郭のレーザビーム562の加工によって、グランドプレーン560の加工漏れはない。また、561の塗り潰しのレーザビームはパルスレーザで、562の輪郭のレーザビームはCWレーザである。
[Processing example 4]
FIG. 9 is a diagram showing a processing example 4. In FIG. 9A, reference numeral 560 is a ground plane of drawing data, reference numeral 561 is a filled laser beam, reference numeral 562 is a contour laser beam, reference numeral 561t is a locus of a filled laser beam 561, and reference numeral 562t is a contour laser beam. A trajectory 562, reference numeral 561d is an interval width between the contour 560r of the ground plane 560 and the outermost trajectory of the trajectory 561t of the filled laser beam 561, and a reference numeral 562d is an interval between the contour 560r of the ground plane 560 and the contour laser beam 561. The interval width between the locus 561t and the width of reference numeral 562p is the interval width between the locus 561t of the filled laser beam 561. The width of the gap width 562p is smaller than the diameter of the filled laser beam 561 by a predetermined value, and 562d and 561d are always a constant size from the contour 560r of the ground plane 560. In the processing example 4 as well, there is no processing leakage of the ground plane 560 due to the processing of the filled laser beam 561 and the processing of the contour laser beam 562 and the contour laser beam 562. The laser beam 561 is a pulse laser, and the laser beam 562 is a CW laser.
図9(b)はグランドプレーン560のI5−I5線断面図である。同図から分かるように、グランドプレーン560の加工の深さは、まだ少々凸凹しているが、塗り潰し用のレーザビームと輪郭用のレーザビームの大きさやエネルギー、グランドプレーン560の輪郭560rと塗り潰しのレーザビームの軌跡561tとの間の間隔幅561dを調整すると凸凹は更に解消される。 FIG. 9B is a cross-sectional view of the ground plane 560 taken along line I5-I5. As can be seen from the figure, the processing depth of the ground plane 560 is still slightly uneven, but the size and energy of the filling laser beam and the contour laser beam, and the contour 560r of the ground plane 560 and the filling depth. When the distance 561d between the laser beam locus 561t is adjusted, the unevenness is further eliminated.
[加工例5]
図10は加工例5を示す図である。図10において、符号580は図面データのグランドプレーン、符号581は塗り潰しのレーザビーム、符号582は輪郭のレーザビーム、符号581t1及び符号581t2は塗り潰しのレーザビーム581の軌跡、符号582t1及び符号582t2は輪郭のレーザビーム582の軌跡、符号581dはグランドプレーン580の輪郭580rと塗り潰しのレーザビーム581の軌跡との間の間隔幅、符号582dはグランドプレーン580の輪郭580rと輪郭のレーザビーム582の軌跡582tとの問の間隔幅、符号581pは塗り潰しのレーザビーム581の軌跡581tの間の間隔幅である。グランドプレーン580には図10に示すように大きな切り欠き583があり、この切り欠き583によってグランドプレーン580は580A,580Bの2つに分割され、これにともなって輪郭のレーザビーム582の軌跡582tも582t1と582t2に分割されている。また、塗り潰しのレーザビーム581の軌跡も581t1と581t2に分割されている。
[Processing example 5]
FIG. 10 is a diagram illustrating a fifth processing example. In FIG. 10, reference numeral 580 is a ground plane of drawing data, reference numeral 581 is a filled laser beam, reference numeral 582 is a contour laser beam, reference numerals 581t1 and 581t2 are traces of the filled laser beam 581, reference numerals 582t1 and 582t2 are contours. The reference numeral 581d is the distance between the contour 580r of the ground plane 580 and the filled laser beam 581, and the reference numeral 582d is the contour 580r of the ground plane 580 and the trace 582t of the contour laser beam 582. The reference interval 581p is the interval between the traces 581t of the filled laser beam 581. As shown in FIG. 10, the ground plane 580 has a large notch 583, and the notch 583 divides the ground plane 580 into two parts 580A and 580B, and the locus 582t of the contoured laser beam 582 is also generated accordingly. It is divided into 582t1 and 582t2. The locus of the filled laser beam 581 is also divided into 581t1 and 581t2.
このような形状のグランドプレーン580において、輪郭のレーザビーム582が1つ又は複数で(図では単数)、塗り潰しのレーザビーム581の第2のレーザ発振器101の出力、輪郭のレーザビーム582の第1のレーザ発振器100の出力、塗り潰しのレーザビーム581の大きさ、輪郭のレーザビーム582の大きさ、塗り潰しのレーザビーム581の軌跡581tで最も外側の軌跡581mとグランドプレーン580の輪郭580rとの間の間隔幅581d、輪郭のレーザビーム582tのそれぞれの軌跡582t1,582t2とグランドプレーン580の輪郭580rとの間の間隔幅582d、塗り潰しのレーザビームの軌跡間の間隔幅581p、レーザビームを動かす速さ(走査速度)、塗り潰しのレーザビームがパルスレーザの場合、パルスレーザパルス周期、レーザビームのエネルギー密度などを調整することにより、所定の深さで、均一に加工することができる。 In the ground plane 580 having such a shape, the contour laser beam 582 is one or plural (single in the drawing), the output of the second laser oscillator 101 of the filled laser beam 581, and the first of the contour laser beam 582. Between the outermost locus 581m and the contour 580r of the ground plane 580 in the output of the laser oscillator 100, the size of the filled laser beam 581, the size of the contour laser beam 582, and the locus 581t of the filled laser beam 581 An interval width 581d, an interval width 582d between the respective traces 582t1 and 582t2 of the contour laser beam 582t and the outline 580r of the ground plane 580, an interval width 581p between the traces of the filled laser beam, and a speed of moving the laser beam ( Scanning speed), filled laser beam is pulsed For over The pulsed laser pulse period, by adjusting the energy density of the laser beam at a predetermined depth, it can be uniformly processed.
なお、上記加工例1から5において、塗りつぶし用のレーザはCWでも良い。この方法で塗りつぶした場合、時間はかかるが、より凹凸の少ない面の加工が可能である。 In the processing examples 1 to 5, the fill laser may be CW. When painting by this method, it takes time, but it is possible to process a surface with less unevenness.
なお、特許請求の範囲におけるワークは本実施形態では符号109に、レーザ加工装置は符号1に、レーザ照射手段はスキャナ107に、制御手段は制御装置111に、加工データ生成手段は制御装置111に、輪郭情報はライン(線データ)の集まりで構成され、繋げると閉じて面になるその面の輪郭を示す面データに、面の輪郭は輪郭500r,510r,520r,560r,580rに、第1の加工データはステップS116bで生成されるレーザ1輪郭線加工データに、第1の加工データに従ったレーザビームの大きさは輪郭のレーザビーム502,512,562,輪郭のレーザビーム(1)522,レーザビーム(2)523の大きさに、1つの面に対して生成される2つ以上の加工データは輪郭のレーザビーム(1)522,レーザビーム(2)523の加工データに、予め設定された距離は間隔幅502d,512d,521d,522d,523d,561d,562d,582dに、全面塗り潰す第2の加工データはステップS116aで生成されるレーザ2塗り潰し線加工データに、第1のレーザビームは輪郭を加工するレーザビーム502,512,522,523,562に、第2のレーザビームは塗り潰しのレーザビーム501,511,521,561,581に、加工深さは部位410mのワーク表面からの深さに、それぞれ対応する。 In this embodiment, the workpiece in the claims is denoted by reference numeral 109, the laser processing apparatus is denoted by reference numeral 1, the laser irradiation means is denoted by the scanner 107, the control means is denoted by the control apparatus 111, and the machining data generation means is denoted by the control apparatus 111. The contour information is composed of a collection of lines (line data), and is the surface data indicating the contour of the surface that is closed when connected, and the contour of the surface is the first in the contour 500r, 510r, 520r, 560r, 580r, Is processed by the laser 1 contour processing data generated in step S116b, and the size of the laser beam according to the first processing data is the contour laser beams 502, 512, 562, and the contour laser beam (1) 522. , The size of the laser beam (2) 523, two or more machining data generated for one surface is the contour laser beam (1) 522. In the processing data of the laser beam (2) 523, the distance set in advance is the interval widths 502d, 512d, 521d, 522d, 523d, 561d, 562d, and 582d, and the second processing data for filling the entire surface is generated in step S116a. In the laser 2 fill line processing data, the first laser beam is the laser beam 502, 512, 522, 523, 562 for processing the contour, and the second laser beam is the fill laser beam 501, 511, 521, 561. 581 corresponds to the depth of the part 410m from the workpiece surface.
さらに、本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施形態及び加工例は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。 Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention, and all the technical matters included in the technical idea described in the claims are all included. The subject of the present invention. The above embodiments and processing examples show preferred examples, but those skilled in the art will realize various alternatives, modifications, variations, and improvements from the contents disclosed in this specification. These are included in the technical scope described in the appended claims.
1 レーザ加工装置
107 スキャナ
109 ワーク
111 制御装置
500r,510r,520r,560r,580r 輪郭
501,511,521,561,581 塗り潰しのレーザビーム
502,512,522,523,562 輪郭のレーザビーム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser processing apparatus 107 Scanner 109 Work 111 Control apparatus 500r, 510r, 520r, 560r, 580r Contour 501, 511, 521, 561, 581 Filled laser beam 502, 512, 522, 523, 562 Contour laser beam
Claims (3)
前記レーザ照射手段を制御して前記ワーク表面をレーザ走査し、前記ワークの加工制御を行う制御手段と、
前記ワークの描画に関する図面データから前記制御手段が使用する前記ワークを加工するための加工データを生成する加工データ生成手段と、
を備えたレーザ加工装置におけるレーザ加工方法であって、
前記加工データ生成手段は、前記面の輪郭情報に基づいて輪郭から加工に用いるレーザビームの大きさの半分内側の距離にある輪郭に沿った加工データを生成し、
前記加工データは1つの面に対して生成される2つの加工データであり、
前記面の輪郭情報を元に輪郭に沿った第1の加工データと、前記面の輪郭情報に基づいてその面の内側であって面の輪郭から0を含む予め設定された距離離れた位置から内側を全面塗り潰す第2の加工データとからなること
を特徴とするレーザ加工方法。 Laser irradiation means for irradiating the workpiece with the laser emitted from the laser oscillator;
Control means for controlling the laser irradiation means to perform laser scanning on the surface of the work and for controlling the processing of the work;
Machining data generating means for generating machining data for machining the workpiece used by the control means from drawing data relating to drawing of the workpiece;
A laser processing method in a laser processing apparatus comprising:
The processing data generating means generates processing data along a contour at a distance inside the half of the size of the laser beam used for processing from the contour based on the contour information of the surface,
The machining data is two machining data generated for one surface,
Based on the first machining data along the contour based on the contour information of the surface and the position inside the surface based on the contour information of the surface and away from a preset distance including 0 from the contour of the surface A laser processing method comprising: second processing data for filling the entire inner surface.
前記第1の加工データによる第1のレーザビームはCWレーザであり、前記第2の加工データによる第2のレーザビームはパルスレーザであること
を特徴とするレーザ加工方法。 The laser processing method according to claim 1,
The laser processing method, wherein the first laser beam based on the first processing data is a CW laser, and the second laser beam based on the second processing data is a pulse laser.
前記制御手段は、さらに、
前記第2レーザビームの軌跡間の間隔、前記第1のレーザビームの大きさ、前記第2のレーザビームの大きさ、前記第1のレーザビームのエネルギー密度、前記第2のレーザビームのエネルギー密度、前記第1のレーザビームの走査速度、前記第2のレーザビームの走査速度、及び前記第2のレーザビームのパルスレーザパルス周期の少なくとも1つを調整して前記加工深さを均一にすること
を特徴とする加工するレーザ加工方法。 The laser processing method according to claim 1,
The control means further includes
The distance between the trajectories of the second laser beam, the size of the first laser beam, the size of the second laser beam, the energy density of the first laser beam, and the energy density of the second laser beam Adjusting at least one of the scanning speed of the first laser beam, the scanning speed of the second laser beam, and the pulse laser pulse period of the second laser beam to make the processing depth uniform. A laser processing method for processing.
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Cited By (2)
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