JP2020049531A - Laser processing device and laser processing method - Google Patents
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Description
本発明は、プリント基板にレーザを使用して穴あけ加工等を行うレーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus and a laser processing method for performing drilling and the like using a laser on a printed circuit board.
プリント基板にレーザを使用して穴あけ加工等を行うレーザ加工装置においては、
レーザ発振器から出射されたレーザパルスをガルバノスキャナにより2次元方向へ偏向し、集光レンズ(Fθレンズ)を介してテーブルに載置されたプリント基板に照射するようになっている。
この場合、例えば、特許文献1に開示されているように、プリント基板の厚みを一様と見做し、測定したテーブルの高さに基づいて計算した位置にプリント基板の表面があるとし、その高さを基準にしてレーザ照射系のZ軸方向(プリント基板の厚み方向)の位置を調整するようにしている。
In laser processing equipment that performs drilling and the like using a laser on a printed circuit board,
The laser pulse emitted from the laser oscillator is deflected in a two-dimensional direction by a galvano scanner, and irradiates a printed board placed on a table via a condenser lens (Fθ lens).
In this case, for example, as disclosed in
図4はワークとなるプリント基板の断面図である。図4において、1はプリント基板、2はレーザ照射系に備えられる集光レンズ(Fθレンズ)を介してプリント基板1に照射されるレーザパルスである。
図4では誇張して図示しているが、プリント基板1の表面には詳細に見れば凹凸がある。基準とする高さと異なる箇所においては、集光レンズの特性に起因するテレセントリック誤差が生じる。
例えば図4の場合、高さH0を基準となるように装置を設定すれば、基準より低い高さのB点ではLbだけ左側にずれたB’点に、基準より高い高さのC点ではLcだけ右側にずれたC’点に穴等の加工が行なわれる。
FIG. 4 is a sectional view of a printed circuit board serving as a work. In FIG. 4,
Although FIG. 4 shows an exaggerated illustration, the surface of the printed
For example, in the case of FIG. 4, if the apparatus is set so that the height H0 is used as a reference, the point B at a height lower than the reference is shifted to the left at a point B ′ shifted by Lb, and the point C at a height higher than the reference is used. A hole or the like is machined at a point C 'shifted to the right by Lc.
プリント基板の高密度化が増々進んでいる最近では、このような表面の凹凸に起因するテレセントリック誤差に基づく加工の位置ずれが無視できなくなっている。
レーザ加工における位置ずれを補正する方式として、例えば、特許文献2に開示されているように、テスト用基板に加工を行い、ここで測定した位置ずれに基づき補正するものが知られている。
しかしながら、この方式においては、ワークとなるプリント基板そのものの表面の凹凸に起因する位置ずれを補正するものではない。
In recent years, as the density of printed circuit boards has been increasing more and more, a processing positional shift based on a telecentric error due to such surface irregularities cannot be ignored.
As a method of correcting a positional shift in laser processing, for example, as disclosed in
However, this method does not correct a positional shift caused by unevenness on the surface of a printed circuit board itself as a work.
そこで本発明は、レーザ加工において、テレセントリック誤差に基づく加工の位置ずれを抑えることを目的とするものである。 Therefore, an object of the present invention is to suppress a processing position shift based on a telecentric error in laser processing.
本願において開示される発明のうち、代表的なレーザ加工装置は、位置情報に基づいてガルバノスキャナによりレーザ発振器から出射されたレーザパルスを集光レンズを介して被加工物に走査して当該被加工物を加工するようにしたレーザ加工装置において、前記被加工物を加工する前に前記位置情報で示される位置毎に当該被加工物の表面の厚み方向から見た高さを検出するセンサを設け、前記ガルバノスキャナがレーザパルスを走査する際の走査位置は前記センサが検出した検出値に基づいて求めた数値で前記位置情報を補正したものであることを特徴とする。 Among the inventions disclosed in the present application, a typical laser processing apparatus scans a workpiece through a condensing lens with a laser pulse emitted from a laser oscillator by a galvano scanner based on positional information, and scans the workpiece. In a laser processing apparatus configured to process a workpiece, a sensor is provided for detecting a height of the surface of the workpiece viewed from a thickness direction at each position indicated by the position information before processing the workpiece. The scanning position at which the galvano scanner scans the laser pulse is obtained by correcting the position information with a numerical value obtained based on a detection value detected by the sensor.
また、本願において開示される発明のうち、代表的なレーザ加工方法は、位置情報に基づいてガルバノスキャナによりレーザ発振器から出射されたレーザパルスを集光レンズを介して被加工物に走査することにより被加工物を加工するようにしたレーザ加工方法において、前記被加工物を加工する前に前記位置情報で示される位置毎に当該被加工物の表面の厚み方向から見た高さを検出しておき、前記ガルバノスキャナがレーザパルスを走査する際の走査位置は当該走査位置において前記センサで検出した検出値に基づいて求めた数値で前記位置情報を補正したものであることを特徴とする。 In addition, among the inventions disclosed in the present application, a typical laser processing method is to scan a workpiece through a condenser lens with a laser pulse emitted from a laser oscillator by a galvano scanner based on position information. In the laser processing method for processing the workpiece, before processing the workpiece, by detecting the height of the surface of the workpiece as viewed from the thickness direction at each position indicated by the position information. The scanning position at which the galvano scanner scans the laser pulse is obtained by correcting the position information with a numerical value obtained based on a detection value detected by the sensor at the scanning position.
なお、本願において開示される発明の代表的な特徴は以上の通りであるが、ここで説明していない特徴については、後述する発明を実施するための形態において説明しており、また特許請求の範囲にも示した通りである。 The typical features of the invention disclosed in the present application are as described above, but features not described here are described in the embodiments for carrying out the invention described later. As shown in the range.
本発明によれば、レーザ加工において、テレセントリック誤差に基づく加工の位置ずれを抑えることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in laser processing, the position shift of the processing based on a telecentric error can be suppressed.
以下、本発明の実施の形態を図を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
以下、本発明の一実施例を図を用いて説明する。
図1は、本発明の一実施例となるレーザ加工装置のブロック図である。各構成要素や接続線は、主に実施例を説明するために必要と考えられるものを示してあり、レーザ加工装置として必要な全てを示している訳ではない。
このレーザ加工装置では、加工テーブル12に載置されたプリント基板1とレーザ照射系13とを相対移動させることにより、プリント基板1の所定の位置にレーザ照射系13からレーザパルスを照射させ、穴あけ加工を行うようになっている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram of a laser processing apparatus according to one embodiment of the present invention. The components and the connection lines are shown as those which are considered to be necessary mainly for explaining the embodiment, and do not show all the components necessary for the laser processing apparatus.
In this laser processing apparatus, a predetermined position on the printed
レーザ照射系13の内部には、レーザ発振器から出射されたレーザパルスを集光レンズ14を介してプリント基板1に走査するガルバノスキャナ15が設けられている。またレーザ照射系13には、プリント基板1の表面の凹凸を検出する変位センサ16が搭載されている。この変位センサ16は、プリント基板1のZ軸方向(プリント基板の厚み方向)から見て任意位置の表面の高さを検出するとともに特定高さを基準にしての変位量を検出し、それを出力するようになっている。
変位センサ16は、例えば図4の場合、A点の高さH0を基準とすれば、B’点では変位量は−Bh、C’点では変位量は+Chと検出する。
A
For example, in the case of FIG. 4, the
17は装置全体の動作を制御する全体制御部で、例えばプログラム制御の処理装置によって実現され、その中の各構成要素や接続線は、論理的なものも含むものとする。また各構成要素の一部は全体制御部17と別個に設けられていてもよい。また、各構成要素や各構成要素間を接続する線は、主に本実施例を説明するために必要と考えられるものを示してあり、ここで説明するもの以外の構成要素や制御機能を有しているものする。
全体制御部17には、与えられた位置情報に従ってガルバノスキャナ15の位置決め動作を制御するガルバノスキャナ制御部18、穴あけ位置毎に1エントリとして情報を登録する変位テーブル19、加工プログラムを格納するためのプログラム記憶部20がそれぞれ設けられている。
The
このレーザ加工装置では、穴あけ加工を行うに先立って全体制御部17の制御の下で以下のように動作する。
図2はレーザ加工のワークとなるプリント基板の平面図であるが、このプリント基板1の各穴あけ位置3の位置情報は、プログラム記憶部20に格納された加工プログラムの中に組込まれている。この位置情報に基づきプリント基板1をレーザ照射系13に対して相対移動させ、変位センサ16を各穴あけ位置3の上面位置に位置合わせし、変位センサ16にその変位量を検出させ、変位テーブル19に登録する。
This laser processing apparatus operates as follows under the control of the
FIG. 2 is a plan view of a printed circuit board serving as a work for laser processing. The position information of each
次に、上記にようにして全ての穴あけ位置3の変位量を変位テーブル19に登録した後、それぞれの位置での変位量を読出し、それぞれの変位量に対してガルバノスキャナ15の位置決めをどれほど補正すればよいかを示す補正値を所定の計算式により求め、変位テーブル19に登録する。
なお、変位量から補正値を算出する計算式は、実験等により求められたものでもよい。
Next, after the displacement amounts of all the
Note that the calculation formula for calculating the correction value from the displacement amount may be a formula obtained by an experiment or the like.
図3に変位テーブル19の内容を示すが、a1、a2、a3・・・は穴あけ位置3を示す位置情報、h1、h2、h3・・・はそれぞれの位置での変位量、k1、k2、k3・・・はそれぞれの位置での補正値である。
なお、ここでの変位テーブル19はデータ相互の論理的関係を説明するためのものであり、各種のデータが必ずしも図示の通りに登録されている必要はない。要は、穴あけ位置a1、a2、a3・・・のそれぞれの補正値k1、k2、k3・・・が上記した論理的関係で得られるようになっていればよい。
3 shows the contents of the displacement table 19, where a1, a2, a3,... Represent position information indicating the
The displacement table 19 here is for explaining the logical relationship between data, and it is not necessary that various data be registered as shown in the figure. The point is that the correction values k1, k2, k3,... Of the drilling positions a1, a2, a3,.
例えば図4の場合、高さH0を基準となるように装置を設定すれば、穴あけ位置が高さH0であれば補正は不要で補正値はゼロ、変位量が−BhであるB’点のための補正値としてはLbだけ右側に補正する値、変位量が+ChであるC’点のための補正値としてはLcだけ左側に補正する値となる。 For example, in the case of FIG. 4, if the apparatus is set so that the height H0 is used as a reference, if the drilling position is the height H0, no correction is required, and the correction value is zero, and the correction amount at the point B ′ where the displacement is −Bh Is a value to be corrected to the right by Lb, and a correction value to the C ′ point having a displacement amount of + Ch is a value to be corrected to the left by Lc.
このレーザ加工装置においては、上記にようにして全ての穴あけ位置3の補正値を求めたプリント基板1に穴あけ加工を行う場合、全体制御部17の制御の下で以下のように動作する。
すなわち、一つの穴あけ位置3に穴をあける場合、加工プログラムから与えられる穴の位置情報に基づいて変位テーブル19から該当する補正値を読出して位置情報を補正しガルバノスキャナ制御部18に与える。ガルバノスキャナ制御部18はこの補正された位置情報に基づきガルバノスキャナ15の位置決め動作を制御する。他の穴あけ位置3についても同様に動作する。
The laser processing apparatus operates as follows under the control of the
That is, when a hole is drilled at one
以上の実施例によれば、ワークとなるプリント基板1そのものの穴あけ位置3の変位量に基づいて加工位置が補正されるので、テレセントリック誤差に基づく加工の位置ずれを防ぐことができる。
According to the above embodiment, the processing position is corrected based on the displacement amount of the
なお、以上の実施例においては、変位センサ16は全ての穴あけ位置3の変位量を検出するようにした。プリント基板1の表面の凹凸が緩やかな変化の場合には、例えば、以下のようにすることができる。
すなわち、プリント基板1の表面を格子状に区分けした複数の区画に分け、穴あけ加工を行うに先立って各区画内の特定位置での変位量を求め、当該変位量と補正値を変位テーブル19に登録しておく。
In the embodiment described above, the
That is, the surface of the printed
前記各区画内の特定位置での変位量としては、例えば図5に示すように、各区画31内での中央位置P0の一箇所の変位量とするとか、対角線上であって中央部にある四辺形32の各頂点P1〜4での変位量の平均値とするとか、各区画31内での適当な複数箇所での変位量の平均値とする。
The displacement amount at a specific position in each section is, for example, as shown in FIG. 5, a displacement amount at one central position P0 in each
プリント基板1に穴あけ加工を行う場合、穴の位置情報に基づいて、穴あけ位置3が属する区画の補正値を変位テーブル19から読出し、位置情報を補正する。
以上のようにすれば、変位テーブル19に登録するエントリは区画の数だけとなり、全ての穴あけ位置分を登録する場合よりもエントリ数を少なくすることができる。
なお、プリント基板1の表面を複数の領域に分割し、一つの領域の加工が終わる毎にプリント基板1とレーザ照射系13との相対移動を行い、隣の領域の加工に移る方式の場合、一つの領域を前記区画と一致させるようにしてもよい。
When drilling is performed on the printed
In this way, the number of entries to be registered in the displacement table 19 is only the number of sections, and the number of entries can be reduced as compared with the case where all the drilling positions are registered.
In the case of a method in which the surface of the printed
また、以上の実施例においては、一つの穴あけ位置3に穴をあける毎に変位テーブル19から補正値を読み出している。
しかしながら、そもそもプログラム記憶部20に格納された加工プログラムの中に組込まれている位置情報を補正値で補正し、加工プログラムから位置情報がガルバノスキャナ制御部18に与えられる段階ですでに補正されているようにしてもよい。
In the above embodiment, a correction value is read from the displacement table 19 every time a hole is drilled at one
However, in the first place, the position information incorporated in the machining program stored in the
以上、実施例に基づき本発明を具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもなく、様々な変形例が含まれる。 As described above, the present invention has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the gist of the present invention. Various modifications are included.
1:プリント基板、2:レーザパルス、3:穴あけ位置、12:加工テーブル、
13:レーザ照射系、14:集光レンズ、15:ガルバノスキャナ、
16:変位センサ、17:全体制御部、18:ガルバノスキャナ制御部、
19:変位テーブル、20:プログラム記憶部、31:区画
1: printed circuit board, 2: laser pulse, 3: drilling position, 12: processing table,
13: laser irradiation system, 14: condenser lens, 15: galvano scanner,
16: displacement sensor, 17: overall control unit, 18: galvano scanner control unit,
19: displacement table, 20: program storage unit, 31: section
Claims (8)
7. The laser processing method according to claim 6, wherein the specific position in the section is a plurality of positions, and the correction of the position information is performed by a numerical value obtained based on an average value at the plurality of positions. Method.
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