JP2019147159A - レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】種々の品種に対してタクトアップが実現できるレーザ加工装置を提供すること。【解決手段】ワーク保持部と、レーザ加工部と、絶縁特性検査部と、相対移動部と、制御部を備え、制御部は、レーザ加工部を制御して、ワークに対して所定のパターンでレーザビームを照射してパターン加工するパターン加工モードと、絶縁特性検査部を制御して、検査部位にプローブを接触させながら所定電流または所定電圧を印加して絶縁抵抗値を測定する絶縁検査モードとを有しており、ワークアライメント部でワークを所定の姿勢に整合させて、当該ワークをワーク保持部で保持したまま、当該ワークに複数の区画領域が形成されるようにパターン加工モードを実行後、複数の区画領域に設定された検査部位に対して一括で前記絶縁検査モードを実行するレーザ加工装置である。【選択図】図１

Description

本発明は、レーザビームを照射して、ワーク表面に形成された導電性成膜をアブレーション加工するレーザ加工装置であって、所望の絶縁状態で加工されたかどうかを検査する機能を有する装置に関する。

液晶表示装置（ＬＣＤ）は、ガラス基板上に導電材料や絶縁材料、半導体などが積層成膜され、それぞれの成膜は、所定のパターンで露光・現像・エッチング等が行われ、回路パターンが形成される。そして、液晶表示装置を構成するカラーフィルタ基板の表面には、液晶駆動用対向電極やタッチパネル用電極を構成するための導電材料（つまり、導電性成膜）が形成されている。そして、この導電性成膜の一部を所定のパターンで除去加工するために、レーザ加工装置を用いたアブレーション加工が行われている。

そして、所定エリアに存在する回路電極にプローブを接触させて導通・絶縁検査を行い、絶縁不良部位についてはレーザアブレーションにより配線パターンをカットし、導電不良部位についてはレーザＣＶＤにより配線パターンを修復する、レーザリペア装置が提案されている（例えば、特許文献１，２）。

特許５６３７５３２号公報

特許文献１に開示されたレーザリペア装置は、レーザ加工機能と品質検査機能が兼ね備え、レーザ加工後に加工品質（抵抗値）を測定することができるが、所要時間の短縮等を図れるのは、レーザ加工領域と導通検査部位とが近くにある品種に限られる。
換言すれば、この様な技術では、レーザ加工領域と導通検査部位とが離れている品種や、ワーク全面ないし広範囲に亘って複数の区画領域が形成される様にパターン加工を行った後、それぞれの区画領域に対して検査を行う必要がある様な品種には向かず、実際には限られた加工や測定の範囲、条件等を満たす品種でしかタクトアップが実現できない。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、種々の品種に対してタクトアップが実現できるレーザ加工装置を提供することを目的としている。

以上の課題を解決するために、本発明に係る一態様は、
加工対象となるワークを保持するワーク保持部と、
ワークに向けてレーザビームを照射するレーザ加工部と、
ワークに予め設定された検査部位にプローブを接触させて絶縁特性を検査する絶縁特性検査部と、
ワーク保持部に対してレーザ加工部および絶縁特性検査部を相対移動させる相対移動部と、
ワークを所定の姿勢に整合させるワークアライメント部と、
ワーク保持部、レーザ加工部、絶縁特性検査部、相対移動部およびワークアライメント部を制御する制御部とを備え、
制御部は、
レーザ加工部を制御して、ワークに対して所定のパターンでレーザビームを照射してパターン加工するパターン加工モードと、
絶縁特性検査部を制御して、検査部位にプローブを接触させながら所定電流または所定電圧を印加して絶縁抵抗値を測定する絶縁検査モードとを有しており、
ワークアライメント部でワークを所定の姿勢に整合させて、当該ワークをワーク保持部で保持したまま、当該ワークに複数の区画領域が形成されるようにパターン加工モードを実行後、複数の区画領域に設定された検査部位に対して一括で前記絶縁検査モードを実行することを特徴としている。

上記の態様によれば、レーザ加工が済んだワークを保持し続けたまま、絶縁特性検査を行うことができるので、複数の装置でワークを移載したりアライメントし直したりするす時間を省ける。さらに上記の態様によれば、ワーク全面ないし広範囲に亘ってパターン加工が行われる様な品種でも、加工・測定の範囲や条件等が狭い品種でも対応が可能である。

上記のレーザ加工装置によれば、種々の品種に対してタクトアップが実現できる。

本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す概略図である。 本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す平面図である。 本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示すブロック図である。 本発明を具現化する形態の一例における動作手順を示すフロー図である。 本発明を具現化する形態の一例における動作中のイメージ図である。 本発明を具現化する形態の一例における絶縁特性検査部の回路図である。 本発明を具現化する形態の一例における検査イメージ図である。

以下に、本発明を実施するための形態について、図を用いながら説明する。

レーザ加工装置１は、表面に導電性成膜が形成されているワークＷ（つまり、加工対象）に向けてレーザビーム照射し、当該導電性成膜を所定パターンでアブレーション加工し、所望の絶縁特性が達成されているかどうかを検査するものである。

図１は、本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す概略図である。図１には、本発明に係るレーザ加工装置１の全体構成と、ワークＷの表面にレーザビームを照射し、所定の加工ラインを形成している様子が示されている。
図２は、本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す平面図である。図２には、本発明に係るレーザ加工装置１の全体構成と、ワークＷに形成した区画領域に対する絶縁特性を検査している様子を示すが示されている。
図３は、本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示すブロック図である。図３には、本発明に係るレーザ加工装置１の各部構成がブロック図で示されている。

なお、以下の説明では、直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、ＸＹ平面を水平面、Ｚ方向を鉛直方向とする。また、Ｚ方向を中心軸として回転する方向をθ方向とする。なお、ワークＷの表面に沿う方向をＸＹ方向とし、ワークＷの厚み方向をＺ方向として説明し、Ｚ方向は矢印の方向を上、その逆方向を下と表現する。

具体的には、レーザ加工装置１は、ワーク保持部２、レーザ加工部３、絶縁特性検査部４、相対移動部５、ワークアライメント部６、制御部９等を備えている。

ワーク保持部２は、加工対象となるワークＷを保持するものである。
具体的には、ワーク載置台２１と、回転機構２２を備えている。

ワーク載置台２１は、ワークＷの下面を支えつつ、ワークを所定の姿勢で保持したり、保持解除したりするものである。具体的には、ワーク載置台２１は、ＸＹ方向に平坦な板材に多数の溝や細孔が設けられており、これら溝や細孔は切換バルブを介して負圧吸引手段に接続されている。

回転機構２２は、ワーク載置台２１をθ方向に回転させ、所定の角度で静止させるものである。具体的には、回転機構２２は、ＤＤモータやインデクサと呼ばれるもので構成されている。

レーザ加工部３は、ワークＷに向けてレーザビームＬ（Ｌ１〜Ｌ４）を照射するものである。具体的には、レーザ加工部３は、４つのレーザ照射ユニットＬＨ１〜ＬＨ４を備え、これらレーザ照射ユニットＬＨ１〜ＬＨ４は、後述するＸ軸スライダー５０の可動部５１ａ〜５１ｄに取り付けられている。つまり、４つのレーザ照射ユニットＬＨ１〜ＬＨ４は、Ｘ方向に並んで配置されている。そして、レーザ照射ユニットＬＨ１〜ＬＨ４は各々、レーザ発振器、コリメートレンズ、ガルバノスキャナ、Ｆθレンズ等の光学機器を備え、制御部９からの制御信号に基づいて、レーザビームＬ１〜Ｌ４の照射方向やＯＮ／ＯＦＦが個別に制御される。

絶縁特性検査部４は、ワークＷに予め設定された検査部位にプローブを接触させて絶縁特性を検査するものである。具体的には、絶縁特性検査部４は、プローブと呼ばれる針状の正極電極および負極電極と、プローブの正負極間に所定電流および／または所定電圧を印加する定電流電源装置４０Ｑおよび／または定電圧電源装置４０Ｐを含む電源回路（詳細は後述する）を備えている。

より具体的には、絶縁特性検査部４は、３組のプローブ４１〜４３を備えている。そして、これらプローブ４１〜４３は、Ｚ方向に移動する（つまり、ワークＷと近づいたり離れたりする）アクチュエータ４６〜４８を介して、相対移動部５の梁部５５に取り付けられた構成をしている。つまり、３組のプローブ４１〜４３は、Ｘ方向に並んで配置されており、ワークＷに対してＹ方向およびＺ方向に相対移動できる。

相対移動部５は、ワーク保持部２に対してレーザ加工部３および絶縁特性検査部４を相対移動させるものである。具体的には、相対移動部５は、ワークＷを保持するワーク保持部２の上方で、ワークＷを保持する面と水平なＸＹ方向にレーザ加工部３および絶縁特性検査部４を移動させるものである。より具体的には、相対移動部５は、Ｘ軸スライダー５０と、Ｙ軸スライダー５３ａ，５３ｂと、梁部５５を備えている。

Ｘ軸スライダー５０は、レーザ加工部３をＸ方向に所定の速度で移動させたり所定の位置で静止させたりするものである。Ｘ軸スライダー５０は、Ｘ方向に延びるガイドレールと、ガイドレールに添って所定の速度で移動させたり所定の位置で静止させたりする可動部５１ａ〜５１ｄを備えている。さらに、Ｘ軸スライダー５０は、リニアモータで４つの可動部５１ａ〜５１ｄを移動させる構成（いわゆる、マルチスライダー）が例示できる。可動部５１ａ〜５１ｄは、制御部９から出力される制御信号に基づいて移動や静止が個別に制御される。また、互いの可動部５１ａ〜５１ｄが衝突しないように連携制御したり、衝突防止センサが取り付けられたりしている。

Ｙ軸スライダー５３ａ，５３ｂは、Ｘ軸スライダー５０をＹ方向に所定の速度で移動させたり所定の位置で静止させたりするものである。Ｙ軸スライダー５３ａ，５３ｂは、Ｙ方向に延びるガイドレールと、その上を所定の速度で移動させたり所定の位置で静止させたりする可動部５４ａ，５４ｂを備えている。さらに、Ｙ軸スライダー５３ａ，５３ｂは、リニアモータや回転モータとボールねじを組み合わせた構成で可動部５４ａ，５４ｂを移動させる構成が例示できる。可動部５４ａ，５４ｂは、制御部９から出力される制御信号に基づいて移動や静止が制御される。Ｙ軸スライダー５３ａ，５３ｂは、ワーク保持部２の両端に配置されて、装置フレーム１１に取り付けられている。そして、Ｘ軸スライダー５０は、ワークＷを跨ぐように、その両端が支柱５２ａ，５２ｂを介して可動部５４ａ，５４ｂに取り付けられた構成（いわゆる、ガントリー形状）をしている。また、支柱５２ａ，５２ｂには、ワークＷを跨ぐように梁部５５が取り付けられている。

ワークアライメント部６は、ワークＷを所定の姿勢に整合させるものである。
具体的には、ワークアライメント部６は、ワークＷの角部や外縁、アライメントマーク等の位置を検出し、予め規定された位置とのずれ量やずれ角度を算出して、ずれ量やずれ角度がゼロに近づく様に制御部９を介して回転機構２２や相対移動部５に補正指示を行うものである。

より具体的には、ワークアライメント部６は、ワークＷの角部を撮像するカメラ６１〜６３と画像処理部（不図示）を備えている。画像処理部は、カメラ６１〜６３で撮像された画像と各カメラの位置関係に基づいて、ワークＷの現在位置が予め規定された位置に対してどの程度ずれているか、ずれ量やずれ角度を算出するものである。

制御部９は、ワーク保持部２、レーザ加工部３、絶縁特性検査部４、相対移動部５およびワークアライメント部６を制御するものである。具体的には、制御部９は、パターン加工モードと、絶縁検査モードとを有しており、ワークアライメント部６でワークＷを所定の姿勢に整合させて、ワーク保持部２でワークＷを保持したまま、パターン加工モードを実行後、所定位置で絶縁検査モードを実行するものである。

より具体的には、制御部９は、コンピュータやプログラマブルロジックコントローラ（つまり、ハードウェア）と、その実行プログラム（つまり、ソフトウェア）で構成されており、パターン加工モード、絶縁検査モード等を実行するようプログラミングされている。

パターン加工モードは、レーザ加工部３を制御して、ワークＷに対して所定のパターンでレーザビームＬ（Ｌ１〜Ｌ３，Ｌ４）を照射してパターン加工するものである。一方、絶縁検査モードは、絶縁特性検査部４を制御して、ワークＷに予め設定された検査部位にプローブＰを接触させながら所定電流Ｉまたは所定電圧Ｖを印加して絶縁抵抗値Ｒを測定するものである。

［加工および検査の手順について］
以下に、本発明に係るレーザ加工装置１を用いてワークＷにレーザ加工を行い、続けて絶縁検査を行う手順について、フローや各部の位置関係を図示しながら説明する。

図４は、発明を具現化する形態の一例における動作手順を示すフロー図である。
図５は、本発明を具現化する形態の一例における動作中のイメージ図である。
図５（ａ）には、パターン加工モードで、ワークＷを縦方向に相対移動させながらレーザビームＬ１〜Ｌ３を照射し、加工ラインＣ１〜Ｃ３を形成した状態が例示されている。
図５（ｂ）には、パターン加工モードで、ワークＷを横方向に相対移動させながらレーザビームＬ１〜Ｌ４を照射し、加工ラインＣ４〜Ｃ７を形成した状態が例示されている。
図５（ｃ）には、絶縁検査加工モードで、区画領域Ｄａ〜Ｄｃについて絶縁特性を検査するためのプローブ４１〜４３の位置関係が例示されている。
図５（ｄ）には、絶縁検査加工モードで、区画領域Ｄｄ〜Ｄｆについて絶縁特性を検査するためのプローブ４１〜４３の位置関係が例示されている。

先ず、ワーク保持部２のワーク載置台２１にワークＷを載置して保持する（ステップｓ１１）。そして、ワークアライメント部６のカメラ６１〜６３でワークＷの角部を撮像し、ワークを所定の姿勢に整合させる（つまり、アライメントさせる）（ステップｓ１２）。具体的には、ワークＷの外縁がＸＹ方向に添うよう（つまり、ずれ角度がゼロに近づくよう）に、回転機構２２を回転させて静止させる。一方、ワークＷのＸＹ方向のずれ量は、後述するＸ軸スライダー５０やＹ軸スライダー５３ａ，５３ｂの移動や静止する位置を補正することで、ゼロに近づける。

＜パターン加工モード＞
次に、ワークＷの縦方向をレーザ加工する（ステップｓ１３）。
具体的には、Ｘ軸スライダー５０を制御して、レーザ照射ユニットＬＨ１〜ＬＨ４が取り付けられている可動部５１ａ〜５１ｄを所定の位置に移動・静止させ、Ｙ軸スライダー５３ａ，５３ｂを制御して、可動部５４ａ，５４ｂを移動させながら、レーザ照射ユニットＬＨ１〜ＬＨ３からレーザビームＬ１〜Ｌ３を照射ＯＮ／ＯＦＦさせる。つまり、レーザ照射ユニットＬＨ１〜ＬＨ４をＸＹ方向に相対移動させながら、ワークＷに向けてレーザビームＬ１〜Ｌ３を照射し、所定パターンの加工ラインＣ１〜Ｃ３を形成する。そうすることで、ワークＷに所定の加工ラインＣ１〜Ｃ３が形成される（図５（ａ）参照）。

次に、ワークを縦向きから横向きに９０度回転させる（ステップｓ１４）。

次に、ワークＷの横方向をレーザ加工する（ステップｓ１５）。
具体的には、Ｘ軸スライダー５０、Ｙ軸スライダー５３ａ，５３ｂを制御して、レーザ照射ユニットＬＨ１〜ＬＨ４をＸＹ方向に相対移動させながら、ワークＷに向けてレーザビームＬ１〜Ｌ４を照射し、所定パターンの加工ラインＣ４〜Ｃ７を形成する。そうすることで、ワークＷに所定の加工ラインＣ４〜Ｃ７が形成される（図５（ｂ）参照）。
より具体的には、加工ラインＣ１〜Ｃ７が形成されたことにより、ワークＷの周辺領域Ｄｚと、内側の各領域Ｄａ〜Ｄｆは、各々絶縁された（つまり、非導電の）状態にある。
このように、これらステップｓ１３〜ｓ１５を実行して、ワークＷ全面に亘って区画領域Ｄａ〜Ｄｆを形成するモードが、パターン加工モードである。

＜絶縁検査モード＞
次に、ワークＷ全面に亘って形成した区画領域Ｄａ〜Ｄｆのうち、一列に並んだ区画領域Ｄａ〜Ｄｃに対してプローブを用いた絶縁検査をする位置へ、相対移動部５のＹ軸スライダー５３ａ，５３ｂを移動させる（ステップ２１）。
具体的には、プローブ４１〜４３の正極電極と負極電極が加工ラインＣ１を跨ぐようなＹ方向の位置に、相対移動部５を移動させて静止させる（図５（ｃ）参照）。なお、プローブ４１〜４３のＸ方向の位置は、検査対象となる品種に応じて、予めＸ方向の位置を調節して配置しておく。または、Ｘ軸スライダー５０と同様のマルチスライダーを備え、当該マルチスライダーにプローブ４１〜４３を取り付け、Ｘ方向の任意の位置に移動および静止できる構成であっても良い。

そして、ワークＷの表面に予め設定された検査部位にプローブ４１〜４３を一括で接触させ、一列に並んだ区画領域Ｄａ〜Ｄｃの絶縁特性を検査する（ステップｓ２２）。
具体的には、相対移動部５を静止させた状態で、アクチュエータ４６〜４８を駆動し、プローブ４１〜４３をワークＷの表面に予め設けられた検査部位と接触する位置まで移動（つまり、下降）させる。そして、プローブ４１〜４３に所定電流Ｉ（つまり、所定の電流値Ｉで電流）を印加し、プローブ４１〜４３の正極と負極間の電圧値Ｖａ〜Ｖｃを測定する。そして、これら電流値Ｉと電圧値Ｖａ〜Ｖｃから、区画領域Ｄａ〜Ｄｃの絶縁抵抗値Ｒａ〜Ｒｃを算出する。

そして、プローブ４１〜４３（つまり、区画領域Ｄａ〜Ｄｃ）のうち、所定の絶縁抵抗値（ＭΩ）に満たしていない検査部位があるかどうかを判定する（ステップｓ２３）。

なお、絶縁抵抗値が未達の検査部位については、印加した電流値（または電圧値）が上限かどうかを判定し（ステップｓ２４）、上限に達していなければ印加する電流値（または電圧値）を増加させて（ステップｓ２５）、再検査する（ステップｓ２６）。

そして、これらステップｓ２３〜ｓ２６を繰り返し、全ての検査部位で絶縁抵抗値が既定値（ＭΩ）以上（つまり、結果ＯＫ）と判定されるか、ステップｓ２４で印加する電流値（または電圧値）が上限に達したら、当該検査部位に対する検査は終了し、別の検査部位があるかどうかを判定する（ステップｓ２７）。

そして、別の検査部位があれば、次の検査位置へ移動させる（ステップｓ２１）。具体的には、ワークＷ全面に亘って形成した区画領域Ｄａ〜Ｄｆのうち、一列に並んだ区画領域Ｄｄ〜Ｄｆが次の検査部位となるので、プローブ４１〜４３の正極と負極が区画領域Ｄｄ〜Ｄｆの加工ラインＣ３を跨ぐようなＹ方向の位置に、相対移動部５を移動させて静止させる（図５（ｄ）参照）。

その後は、上述と同様のステップｓ２２〜ｓ２７を行い、必要に応じてステップｓ２３〜ｓ２６を繰り返す。そして、別の検査部位が無ければ、上述の検査結果を出力し（ステップｓ２８）する。なお、検査結果の出力は、レーザ加工装置１に備えられた記憶手段（ハードディスク、ＳＳＤ、メモリーなど）に出力したり、ホストコンピュータ等にデータ出力したりする。

このように、これらステップｓ２１〜ｓ２８を実行して、ワークＷ全面に亘って一列ずつ、区画領域Ｄａ〜Ｄｃ，Ｄｄ〜Ｄｆに対する絶縁特性を検査するモードが、絶縁検査モードである。

ワークＷの加工および検査が済めば、ワークＷの受け渡しができる位置へ相対移動部５を移動させ、ワークＷを元の姿勢に戻して保持を解除し、下流工程に払い出したり、次のワークＷを載置したりする。なお、上述の検査結果の出力は、ワークＷの払い出しと同時でも良いし、払い出しの前後でも良い。

［絶縁特性検査部について］
図６は、本発明を具現化する形態の一例における絶縁特性検査部４の回路図であり、上述の絶縁検査モードで用いられる絶縁特性検査部４の電源回路が図示されている。
図６（ａ）は、定電流印加・電圧値測定モードに用いる回路を表したものである。
図６（ｂ）は、定電圧印加・電流値測定モードに用いる回路を表したものである。
なお、プローブ４１〜４３の右側に図示した抵抗Ｒは、加工ラインＣを跨ぐ導電性成膜ＣＬ（つまり、区画領域Ｄａ〜ＤｆのいずれかとＤｚ間）の等価回路である。

絶縁特性検査部４の電源回路は、定電流電源装置４０Ｑ、定電圧電源装置４０Ｐ、電流計４０ａ、電圧計４０ｖ、切替器４０ｓ等を備え、プローブ４１〜４３と接続されている。

定電流電源装置４０Ｑは、一定の電流値Ｉで電流を印加するものである。
定電圧電源装置４０Ｐは、一定の電圧値Ｖで電圧を印加するものである。
電流計４０ａは、プローブ４１〜４３に流れる電流を測定するものである。
電圧計４０ｖは、プローブ４１〜４３の正極と負極間の電圧を測定するものである。
切替器４０ｓは、絶縁特性検査において、定電流電源装置４０Ｑ、定電圧電源装置４０Ｐのどちらを使用するかを切り替えるものである。具体的には、切替器４０ｓは、スイッチやリレー回路で構成されており、手動または制御部９からの制御信号により接続方向の切り替えが行われる。

なお、これら定電流電源装置４０Ｑ、定電圧電源装置４０Ｐ、電流計４０ａ、電圧計４０ｖ、切替器４０ｓは、プローブ４１〜４３に対して個別に（つまり３組）備えた構成でも良いし、切替器（不図示）を用いてプローブ４１〜４３のいずれかに逐次切り替えて接続する構成でも良い。いずれの構成も、一括で測定・検査を行う類型に含まれる。

絶縁検査モードには、定電流印加・電圧値測定モードと、定電圧印加・電流値測定モード）があり、これらを選択して適用する。具体的には、制御部９から出力した制御信号により切替器４０ｓを切り替える。

定電流印加・電圧値測定モードは、定電流電源装置４０Ｑと、電流計４０ａ、電圧計４０ｖを用いて、絶縁抵抗値Ｒを測定するモードである。

具体的には、最初の検査位置で、ワークＷに予め設定された検査部位（例えば、区画領域Ｄａ〜ＤｃとＤｚに設けられた電極部）に一定の電流値Ｉで電流を印加し、当該検査部位にかかる電圧値Ｖａ〜Ｖｃを測定することで絶縁抵抗値Ｒａ〜Ｒｃを測定する。そして、絶縁測定値が所定の絶縁抵抗値に達している検査部位は、「正常」と判定する。一方、絶縁測定値が所定の絶縁抵抗値に達していない検査部位については、印加する電流値Ｉを増加させて電圧値を測定し直し、当該検査部位が所定の絶縁抵抗値に達するかどうかを判定する。そして、当該検査部位が所定の絶縁抵抗値に達すれば「正常」と判定し、絶縁抵抗値に達していなかった検査部位については、段階的に印加する電流値を増加させて電圧値を測定し直す。もし、所定の絶縁抵抗値に達しない検査部位に、予め規定された最大電流値を印加しても、所定の電圧値に達しない場合は、「絶縁不良」と判定する。

同様に、次の検査位置で、ワークＷに予め設定された検査部位（例えば、区画領域Ｄｄ〜ＤｆとＤｚに設けられた電極部）に一定の電流値Ｉで電流を印加し、当該検査部位にかかる電圧値Ｖｄ〜Ｖｆを測定することで絶縁抵抗値Ｒｄ〜Ｒｆを測定する。そして、上述と同様にして当該検査部位について「正常」「絶縁不良」の判定をする。

一方、定電圧印加・電流値測定モードは、定電流電源装置４０Ｐと、電流計４０ａ、電圧計４０ｖを用いて、絶縁抵抗値Ｒを測定するモードである。

具体的には、最初の検査位置で、ワークＷに予め設定された検査部位（例えば、区画領域Ｄａ〜ＤｃとＤｚに設けられた電極部）に一定の電圧値Ｖで電圧を印加し、当該検査部位にかかる電流値Ｉａ〜Ｉｃを測定することで絶縁抵抗値Ｒａ〜Ｒｃを測定する。そして、絶縁測定値が所定の絶縁抵抗値に達している検査部位は、「正常」と判定する。一方、絶縁測定値が所定の絶縁抵抗値に達していない検査部位については、印加する電圧値Ｖを増加させて電流値を測定し直し、当該検査部位が所定の絶縁抵抗値に達するかどうかを判定する。そして、当該検査部位が所定の絶縁抵抗値に達すれば「正常」と判定し、絶縁抵抗値に達していなかった検査部位については、段階的に印加する電圧値を増加させて電流値を測定し直す。もし、所定の絶縁抵抗値に達しない検査部位に、予め規定された最大電圧値を印加しても、所定の電流値に達しない場合は、「絶縁不良」と判定する。

同様に、次の検査位置で、ワークＷに予め設定された検査部位（例えば、区画領域Ｄｄ〜ＤｆとＤｚに設けられた電極部）に一定の電圧値Ｖで電圧を印加し、当該検査部位にかかる電流値Ｉｄ〜Ｉｆを測定することで絶縁抵抗値Ｒｄ〜Ｒｆを測定する。そして、上述と同様にして当該検査部位について「正常」「絶縁不良」の判定をする。

なお上述では、絶縁特性検査部４には、定電流電源装置４０Ｑ、定電圧電源装置４０Ｐ、切替器４０ｓが備えられた構成を例示し、絶縁検査モードでは、定電流印加・電圧値測定モードと、定電圧印加・電流値測定モードを切り替えできる構成を例示した。

定電流印加・電圧値測定モードは、検査部位に一定電流を印加、その際検査部位に発生する電圧を測定し、抵抗値を求めるモードである。印加電流を例えば１アンペア等の高電流で印加することが出来るため、ワークＷの検査部位の電荷容量が大きいものに対し高速測定することが出来るので好ましい。一方、定電圧印加・電流値測定モードは、検査部位に一定電圧を印加、その際検査部位に流れる漏れ電流と印加電圧を測定し、抵抗値を求めるモードである。印加電圧を例えば１００００ボルト等の高圧で印加することが出来るため、高抵抗を求めるのに好ましい。この様に、ワークの電荷容量に対し上記の測定モードを切り替えることで、高速測定を達成することが出来る。

しかし、本発明を具現化する上で、上述の様に切替器４０ｓにより切り替えする構成は必須ではなく、段取り替えで切り替える構成や、定電流電源装置４０Ｑと定電圧電源装置４０Ｐのどちらか一方のみ備えた構成であっても良い。

［プローブの正極・負極と導電性成膜について］
図７は、本発明を具現化する形態の一例における検査イメージ図である。図７（ａ）〜（ｃ）には、ワークＷの表面に絶縁膜ＮＬ、その上に導電性成膜ＣＬが形成されており、導電性成膜ＣＬに形成した加工ラインＣを跨いで、プローブ４１〜４３の正極及び負極が接触する様に配置した様子が示されている。さらに、図７（ａ）には、導電性成膜ＣＬの厚み方向全てと、その下層の絶縁膜ＮＬの一部にまで加工ラインＣが形成されており、所望の絶縁特性を発揮し得る加工状態が示されている。一方、図７（ｂ）には、導電性成膜ＣＬに形成された加工ラインＣが浅く、所望の絶縁特性を発揮できない加工状態が図示されている。なお、図７（ａ）（ｂ）には、導電性成膜ＣＬの表面にプローブ４１〜４３の正極及び負極が接触しており、所望の絶縁特性検査が行える状態が示されている。そして、図７（ａ）には、パターン加工が正常で、絶縁抵抗値Ｒが既定値（ＭΩ）以上（つまり、結果ＯＫ）の状態が示されている。図７（ｂ）には、パターン加工がＮＧで、絶縁抵抗値Ｒが既定値（ＭΩ）に満たない（つまり、結果ＮＧ）の状態が示されている。

なお、図７（ｃ）には、導電性成膜ＣＬに形成された加工ラインＣが浅く、所望の絶縁特性を発揮できない加工状態が示されている。その上、導電性成膜ＣＬの表面にプローブ４１〜４３の正極及び負極の片方のみしか接触していない状態（符号Ｅｒｒで矢示）が示されている。つまり、図７（ｃ）には、パターン加工が浅く、絶縁抵抗値Ｒが既定値（ＭΩ）に満たないにも関わらず、絶縁特性が結果ＯＫとなってしまう（本来であれば、結果ＮＧとすべき）状態が示されている。そのため、図７（ｃ）に示す様なことを防ぐために、所定の押付力でプローブ４１〜４３をワークＷに向けて押し付けることが好ましい。

本発明に係るレーザ加工装置１は、この様な構成をしているため、レーザ加工が済んだワークＷを保持し続けたまま、絶縁特性検査を行うことができるので、複数の装置でワークＷを移載したりアライメントし直したりするす時間を省ける。さらに、ワークＷの全面や広範囲に亘ってパターン加工が行われ、当該パターン加工モードで加工した区画領域が複数並んだレイアウトの品種であっても、加工・測定の範囲や条件等が狭い品種であっても、これら複数の区画領域の検査部位それぞれに対して一括でプローブを接触させて同時に検査できる。そのため、本発明を適用すれば、種々の品種に対してタクトアップが実現できる。

［別の形態］
なお上述では、絶縁特性検査部４のプローブ４１〜４３として、それぞれワークＷの加工ラインＣを跨ぐ検査部位に正極及び負極を１本ずつ接触させる構成を示した。しかし、本発明を具現化する上で、プローブ４１〜４３の正極および負極の本数は、それぞれ複数本ずつとしても良い。また、同極の複数本のプローブ同士の導通（つまり、導電性成膜ＣＬと接触しているかどうか）を確認する機能を追加した構成でも良い。

或いは、プローブ４１〜４３の正極および負極の本数に依らず、絶縁検査モード実行後に、プローブの接触痕を確認するモードを追加した構成であっても良い。具体的には、上述の絶縁特性検査部４の構成に加え、プローブ４１〜４３を接触させる検査部位を撮像する撮像カメラ（不図示）と、当該撮像カメラで撮像した画像に基づいて、検査部位に接触させたプローブの接触痕の有無を検出する画像処理部（不図示）を備えた構成とする。さらに、制御部９は、プローブコンタクト検査モードを備えた構成とする。そして、このプローブコンタクト検査モードは、絶縁検査モードで所定の絶縁抵抗値に達したと判定された部位について、前記撮像カメラで撮像した画像に基づいて、当該部位に前記プローブ４１〜４３の接触痕があるかどうかを判定する。

［別の形態］
なお上述では、最初に低めの電流や電圧を印加し、絶縁抵抗値が所定の値に満たなければ段階的に電流値や電圧値を増加させながら絶縁抵抗値を測定し直す形態を例示した。
この様な形態であれば、初回のフィードバック制御による最適な測定電流・電圧値が決定し、２回目以降は１回目の最終電流・電圧値で検査することが出来るため、高速測定が出来るので好ましい。
しかし、事前に絶縁測定テスト等で最適な電流・電圧値が決まっているのであれば、一回目にその電流値や電圧値を印加し、その結果で「正常」「絶縁不良」を判定する形態であっても良い。この場合、測定時間を極めて短くできるため好ましい。

［変形例］
なお上述では、制御部９が、パターン加工モード実行後、絶縁検査モードを実行し、その後ワークＷの払い出し等をする構成を示した。しかし、本発明を具現化する上で、制御部９は、この動作モードに限定されず、パターン加工モードを実行後に絶縁検査モードを実行し、絶縁検査モードにおいて所定の絶縁抵抗値に達せず「絶縁不良」と判定された部位に対して、再度パターン加工モードを実行し、当該部位について絶縁検査モードを実行する構成であっても良い。そうすることで、ワークＷの良品率（いわゆる、歩留まり）を改善することができる。

［変形例］
なお上述では、レーザ加工部３として４つのレーザ照射ユニットＬＨ１〜ＬＨ４を備え、絶縁特性検査部４として３組のプローブ４１〜４３を備えた構成を例示し、詳細な説明を行った。しかし、これらレーザ加工部３のレーザ照射ユニットや、絶縁特性検査部４のプローブは、適宜数量を変更しても本発明を具現化することができる。

［変形例］
なお上述では、検査部位であるワークＷの絶縁性成膜ＣＬに直接プローブ４１〜４３の正極および負極を接触させる形態を例示したが、この様な形態に限らず、絶縁性成膜ＣＬの上層や下層に他の導電材料（銅やアルミなど）からなる電極部（電極パッドとも言う）を検査部位としてワークＷに設けておき、当該電極部にプローブ４１〜４３の正極および負極を接触させる形態であっても良い。

１ レーザ加工装置
２ ワーク保持部
３ レーザ加工部
４ 絶縁特性検査部
５ 相対移動部
６ ワークアライメント部
９ 制御部
Ｗ ワーク
Ｆ オリフラ
２１ ワーク載置台
２２ 回転機構
４０Ｑ 定電流電源
４０Ｐ 定電圧電源
４０ａ 電流計
４０ｖ 電圧計
４０ｓ 切替器
４１〜４３ プローブ（絶縁特性検査用）
４６〜４８ アクチュエータ（絶縁特性検査用）
５０ Ｘ軸スライダー
５１ａ〜５１ｄ 可動部（Ｘ軸）
５２ａ，５２ｂ 支柱
５３ａ，５３ｂ Ｙ軸スライダー
５４ａ，５４ｂ 可動部（Ｙ軸）
６１〜６３ カメラ（アライメント用）
ＬＨ１〜ＬＨ４ レーザ照射ユニット
Ｌ，Ｌ１〜Ｌ７ レーザビーム
Ｃ，Ｃ１〜Ｃ７ 加工ライン
Ｄａ〜Ｄｆ 区画領域
Ｄｚ 周辺領域
Ｉ 所定電流，所定の電流値
Ｖ 所定電圧，所定の電圧値
ＭΩ 所定の抵抗値（既定値）
Ｉａ〜Ｉｆ 電流値（区画領域：Ｄａ〜Ｄｆ）
Ｖａ〜Ｖｆ 電圧値（区画領域：Ｄａ〜Ｄｆ）
Ｒａ〜Ｒｆ 絶縁抵抗値（区画領域：Ｄａ〜Ｄｆ）

Claims (6)

1. 加工対象となるワークを保持するワーク保持部と、
   前記ワークに向けてレーザビームを照射するレーザ加工部と、
   前記ワークに予め設定された検査部位にプローブを接触させて絶縁特性を検査する絶縁特性検査部と、
   前記ワーク保持部に対して前記レーザ加工部および前記絶縁特性検査部を相対移動させる相対移動部と、
   前記ワークを所定の姿勢に整合させるワークアライメント部と、
   前記ワーク保持部、前記レーザ加工部、前記絶縁特性検査部、前記相対移動部および前記ワークアライメント部を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記レーザ加工部を制御して、前記ワークに対して所定のパターンで前記レーザビームを照射してパターン加工するパターン加工モードと、
   前記絶縁特性検査部を制御して、前記検査部位にプローブを接触させながら所定電流または所定電圧を印加して絶縁抵抗値を測定する絶縁検査モードとを有しており、
   前記ワークアライメント部で前記ワークを所定の姿勢に整合させて、当該ワークを前記ワーク保持部で保持したまま、当該ワークに複数の区画領域が形成されるように前記パターン加工モードを実行後、前記複数の区画領域に設定された前記検査部位に対して一括で前記絶縁検査モードを実行することを特徴とする、レーザ加工装置。
2. 前記相対移動部は、前記ワークの表面に沿う第１の方向に前記レーザ加工部を相対移動させる第１方向移動手段と、当該ワークの表面に沿い当該第１の方向に直交する第２の方向に当該第１方向移動手段および前記絶縁特性検査部を相対移動させる手段を備え、
   前記レーザ加工部は、前記第１の方向に複数のレーザ照射ユニットを備え、
   前記絶縁特性検査部は、前記第１の方向に複数の前記プローブを備え、
   前記パターン加工モードでは、前記複数のレーザ照射ユニットを前記第１の方向および前記第２の方向に相対移動させながら前記ワークに複数の区画領域が形成されるように前記パターン加工を行い、
   前記絶縁検査モードでは、前記複数の区画領域に設定された前記検査部位に対して一括で前記絶縁抵抗値を測定することを特徴とする、請求項１に記載のレーザ加工装置。
3. 前記絶縁検査モードでは、
   前記検査部位に一定の電流値で電流を印加し、当該検査部位にかかる電圧値を測定することで前記絶縁抵抗値を測定し、
   前記絶縁測定値が所定の絶縁抵抗値に達していない検査部位に対して、印加する前記電流値を増加させて前記電圧値を測定し直し、当該検査部位が所定の絶縁抵抗値に達するかどうかを判定することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のレーザ加工装置。
4. 前記絶縁検査モードでは、
   前記検査部位に一定の電圧値で電圧を印加し、当該検査部位にかかる電流値を測定することで前記絶縁抵抗値を測定し、
   前記絶縁測定値が所定の絶縁抵抗値に達していない検査部位に対して、印加する前記電圧値を増加させて前記電流値を測定し直し、当該検査部位が所定の絶縁抵抗値に達するかどうかを判定することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のレーザ加工装置。
5. 前記制御部は、
   前記絶縁検査モードで、所定の絶縁抵抗値に達せず絶縁不良と判定された検査部位に対し、
   前記パターン加工モードで加工し直す
   ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のレーザ加工装置。
6. 前記プローブを接触させる前記検査部位を撮像する撮像カメラと、
   前記撮像カメラで撮像した画像に基づいて、前記検査部位に前記プローブの接触痕の有無を検出する画像処理部を備え、
   前記制御部は、
   前記絶縁検査モードで所定の絶縁抵抗値に達したと判定された検査部位について、前記撮像カメラで撮像した画像に基づいて、当該検査部位に前記プローブの接触痕があるかどうかを判定する、プローブコンタクト検査モードを備えたことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のレーザ加工装置。

Images