JP2022057509A - Laser processing device and laser processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザパルスを用いてプリント基板のような被加工物に穴あけ等を行うレーザ加工の加工位置を補正する方法に関するものである。 The present invention relates to a method of correcting a machining position of laser machining in which a workpiece such as a printed circuit board is drilled by using a laser pulse.
プリント配線板の回路形成では、薄い絶縁層の両面に薄い銅箔を配置した薄い両面板に貫通穴をあける加工が行われている。レーザ加工で貫通穴をあける場合、プリント配線板の表側および裏側の両面からレーザ光を照射し、形成される加工穴を接続させて貫通穴を形成する。この際、表側の穴と裏側の穴の位置を一致させる必要があるため、穴あけ加工の位置の補正が重要である。 In the circuit formation of the printed wiring board, a through hole is formed in a thin double-sided plate in which thin copper foils are arranged on both sides of the thin insulating layer. When making a through hole by laser processing, laser light is irradiated from both the front side and the back side of the printed wiring board, and the formed processed holes are connected to form a through hole. At this time, since it is necessary to match the positions of the holes on the front side and the holes on the back side, it is important to correct the position of the drilling process.
また、プリント配線板は温度変化等の影響により伸縮等の歪が生じるため、プリント配線板のレーザ穴あけ加工では、加工前に加工位置の補正を行っている。
例えば、特許文献1に開示されている技術においては、プリント配線板の伸縮等の歪が発生した場合、プリント配線板の四隅に設けられたアライメントマークを基準として、アライメントマークの位置のずれからプリント配線板の変形量を算出し、変形量に応じた補正値をXYテーブルの位置決め位置と加工プログラムの加工位置座標に加えてから、プリント基板の全体面にレーザ穴あけ加工を行っている。
Further, since the printed wiring board is distorted such as expansion and contraction due to the influence of temperature change and the like, the processing position is corrected before the processing in the laser hole drilling processing of the printed wiring board.
For example, in the technique disclosed in
プリント配線板のレーザ穴あけ加工では、ガルバノのスキャンエリアの移動の経路を生成している。例えば、特許文献2に開示されている技術においては、加工時間を短縮するために、加工経路が最短となるように、ガルバノスキャンエリアの移動経路として渦巻き状の経路を生成している。
Laser drilling of printed wiring boards creates a path of movement for the galvano scan area. For example, in the technique disclosed in
従来の技術では、図4中の矢印に示すようにプリント配線板9の外周部分の経路始点D45から、渦巻き状のスキャンエリアの経路に沿って加工していた。しかし、穴あけ加工中のプリント配線板の伸縮は、プリント基板の中心部よりも外周部が大きくなるため、従来の渦巻き状の経路で経路の方向が変化するスキャンエリアA25,スキャンエリアB26,スキャンエリアC27,スキャンエリアD28では、経路の途中で、伸縮量のより大きい部分を通過することになり、穴加工位置のずれが大きくなる問題があった。このように、従来技術では、穴加工位置のずれを小さくする加工経路を生成する配慮がなされていなかった。
In the conventional technique, as shown by an arrow in FIG. 4, processing is performed along the path of the spiral scan area from the path start point D45 of the outer peripheral portion of the printed
また、従来技術ではプリント配線板のレーザ穴あけ加工中に穴加工位置を補正しないので、レーザ穴あけ加工中に生ずるプリント配線板の伸縮により穴あけ加工位置がずれる問題があった。 Further, in the prior art, since the hole drilling position is not corrected during the laser drilling process of the printed wiring board, there is a problem that the hole drilling position shifts due to the expansion and contraction of the printed wiring board generated during the laser hole drilling process.
上記課題を解決するため、本願の発明においては、プリント配線板の重心を中心とした伸縮量が同一の領域に沿ったスキャンエリアの経路を生成し、生成したスキャンエリアの経路を周回する。さらに、生成したスキャンエリアの経路の1周回ごとに、アライメントマークを基準として加工位置の補正を行う。 In order to solve the above problems, in the present invention, a path of a scan area along a region having the same amount of expansion and contraction centered on the center of gravity of the printed wiring board is generated, and the path of the generated scan area is circulated. Furthermore, the machining position is corrected with reference to the alignment mark for each round of the generated scan area path.
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とおりであるが、ここで説明していない特徴については、以下に説明する実施例に適用されており、また特許請求の範囲にも示したとおりである。 The typical features of the invention disclosed in the present application are as described above, but the features not described here are applied to the examples described below, and are also included in the claims. As shown.
本発明によれば、絶縁層が薄く、表層銅箔の薄いプリント配線板に対し表裏から レーザを照射し貫通穴を形成する表裏加工に於いて、周回するスキャンエリアごとに加工位置補正することで加工位置のずれを軽減し、加工穴位置の精度が高い穴を加工できる。 According to the present invention, in the front and back processing in which a printed wiring board having a thin insulating layer and a thin surface copper foil is irradiated with a laser from the front and back to form a through hole, the processing position is corrected for each orbiting scan area. It is possible to reduce the deviation of the machined position and machine a hole with high accuracy of the machined hole position.
図1は本発明のレーザ加工装置の概要を示す模式図である。レーザ加工装置は、レーザ発振器1、制御装置3、第1及び第2の反射ミラー4、5、第1及び第2のガルバノスキャナ6、7、fシータレンズ8、fシータレンズ8と同時に移動可能な図示されないプレートに固定されたアライメントマーク認識用カメラシステム11、XYテーブル15から基本的に構成されている。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of the laser processing apparatus of the present invention. The laser processing device can move at the same time as the
プリント配線板9の四隅には穴明け位置の基準となるアライメントマーク10が形成されている。12は、ガルバノスキャナ6、7の位置決め動作で加工されるガルバノスキャンエリア、13は、12の次に加工するガルバノスキャンエリア、15は機械正面から見て17の前後方向に図示されない送り系に機構により支持されたXYテーブルである。
レーザ発信器1から発振されたレーザビーム2は、ミラー4及びミラー5で反射され、ガルバノスキャナ6及びガルバノスキャナ7に入射し、fシータレンズ8を介して、プリント配線板9の表面に照射される。
The
アライメントマーク認識用カメラシステム11で被加工物であるプリント配線板9の四隅に配置されたアライメントマーク10を認識し、プリント配線板9のレーザ加工機に対するアライメントマーク10の位置を測定し、加工位置の補正処理を行った後、ガルバノスキャナ6,7及びXYテーブル15に移動指令を与え、加工位置の位置決めを行う。
The
図2は本発明のレーザ加工装置によって生成されたガルバノスキャンエリアの経路の一例を示す模式図である。図2のプリント配線板9には、穴あけ位置の基準となるアライメントマーク10がプリント基板の四隅に1か所ずつ(P1,P2,P3,P4)配置されている。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a path of a galvanoscan area generated by the laser processing apparatus of the present invention. On the printed
プリント配線板重心20を中心として、プリント配線板9の伸縮量が同一となる領域の一例として、同心円状の領域A21、領域B22、領域C23、領域D24を図示している。
As an example of a region in which the amount of expansion and contraction of the printed
次に、図2を用いて本発明のレーザ加工装置によるガルバノスキャンエリアの経路生成の手順を説明する。まず、最外周の領域A21を通過するスキャンエリアA25、スキャンエリアB26、スキャンエリアC27、スキャンエリアD28を経路とする。次に、領域A21の内周にある領域B22を通過するスキャンエリアの経路の経路始点A29にスキャンエリアを移動し、図2の右方向に向かってスキャンエリアを移動し、スキャンエリアが外周の領域A21に含まれる手前で上方のスキャンエリアに移動したのち、次にスキャンエリアが内周の領域C23に含まれる前に右のスキャンエリアに移動したのち、再び上方のスキャンエリアに移動し、以後同様にして、領域A22を通過するスキャンエリアの周回経路を定める。 Next, the procedure of path generation of the galvanoscan area by the laser processing apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. First, the scan area A25, the scan area B26, the scan area C27, and the scan area D28 that pass through the outermost region A21 are used as routes. Next, the scan area is moved to the path start point A29 of the route of the scan area passing through the region B22 on the inner circumference of the region A21, the scan area is moved toward the right in FIG. 2, and the scan area is the outer peripheral region. After moving to the upper scan area before being included in A21, then moving to the right scan area before the scan area is included in the inner peripheral area C23, then moving to the upper scan area again, and so on. Then, the circuit path of the scan area passing through the area A22 is determined.
以後、同様にして経路始点B30から、領域C23を通過するスキャンエリアの経路を生成し、経路始点C31から、領域D24を通過するスキャンエリアの経路を生成し、プリント配線板20の中心のエリアに至る周回経路を生成する。
After that, in the same manner, the route of the scan area passing through the area C23 is generated from the route starting point B30, and the route of the scanning area passing through the area D24 is generated from the route starting point C31, and the route is generated in the central area of the printed
次に、以上で説明した、プリント配線板の重心を中心とした伸縮量が同一の領域に沿って生成した、プリント配線板の面内を周回する、ガルバノスキャンエリアの経路に沿って穴加工を行った結果を説明する。図3は、本発明のレーザ加工装置による加工結果を示す図である。プリント配線板の加工穴中心位置40を基準としてプリント配線板9の表側に表側穴41を形成し、裏側に裏側穴42を形成した。表側穴41及び裏側穴42は加工穴中心位置40を同軸中心とした、プリント配線板を貫通する穴が形成される。
Next, as described above, drilling is performed along the path of the galvanoscan area, which is generated along the same region with the amount of expansion and contraction centered on the center of gravity of the printed wiring board, orbits in the plane of the printed wiring board. Explain the result of the work. FIG. 3 is a diagram showing a processing result by the laser processing apparatus of the present invention. A
次に、本発明に係る他の実施の形態について図2を用いて説明する。まず、領域A21を通過するスキャンエリアA25,スキャンエリアB26,スキャンエリアC27,スキャンエリアD28に対する加工位置を、アライメントマーク10を基準として、補正した後、スキャンエリアA25,スキャンエリアB26,スキャンエリアC27,スキャンエリアD28を加工する。次に、領域B22を通過する、経路始点A29からの周回経路のスキャンエリア内の加工位置をアライメントマーク10を基準として補正した後、経路始点A29からの周回経路に沿って加工する。以降、同様にして、領域C23を通過する経路始点B30からの周回経路、領域D24を通過する経路始点C31からの周回経路に沿って、プリント配線板9の中心部分まで加工する。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. First, the processing positions with respect to the scan area A25, the scan area B26, the scan area C27, and the scan area D28 passing through the area A21 are corrected with reference to the
以上で説明した、加工の結果においても、図3に示すように、表側穴41及び裏側穴42は加工穴中心位置40を同軸中心とした、プリント配線板を貫通する穴が形成される。
Also in the processing results described above, as shown in FIG. 3, the
なお、本実施例では一例として4周回の軌跡としたが、プリント配線板の寸法、スキャンエリアの寸法に応じて任意の周回数を設定してよい。 In this embodiment, the locus is set to 4 laps as an example, but an arbitrary number of laps may be set according to the dimensions of the printed wiring board and the dimensions of the scan area.
また、プリント配線板の1枚目の加工では、ガルバノスキャンエリアの移動経路の1周回毎に伸縮量を測定し補正量に反映して加工を行うが、プリント配線板の2枚目以降の加工では、1枚目で測定し把握した、ガルバノスキャンエリアの周回経路ごとに求めた補正係数を記憶して用いることで、周回ごとに新たにアライメント補正値毎回の測定を行わなくてもよい。
In addition, in the processing of the first printed wiring board, the amount of expansion and contraction is measured for each round of the movement path of the galvano scan area and reflected in the correction amount, but the processing of the second and subsequent printed wiring boards is performed. Then, by storing and using the correction coefficient obtained for each orbital path of the galvanoscan area, which is measured and grasped by the first sheet, it is not necessary to newly measure the alignment correction value for each orbit.
1:レーザ発振器
2:レーザビーム
3:制御装置
4:第1のコーナミラー
5:第2のコーナミラー
6:第1のガルバノスキャナ
7:第2のガルバノスキャナ
8:fシータレンズ
9:プリント配線板
10:アライメントマーク
11:アライメントマーク認識用カメラシステム
12:ガルバノスキャンエリア
13:次のガルバノスキャンエリア
15:XYテーブル
16:Y方向
17:X方向
20:プリント配線板重心
21:領域A
22:領域B
23:領域C
24:領域D
25:スキャンエリアA
26:スキャンエリアB
27:スキャンエリアC
28: スキャンエリアD
29:経路始点A
30:経路始点B
31:経路始点C
40:加工穴中心位置
41:表側穴
42:裏側穴
45:経路始点D
1: Laser oscillator 2: Laser beam 3: Control device 4: First corner mirror 5: Second corner mirror 6: First galvano scanner 7: Second galvano scanner 8: f Theta lens 9: Printed wiring board 10: Alignment mark 11: Camera system for alignment mark recognition 12: Galvano scan area 13: Next galvano scan area 15: XY table 16: Y direction 17: X direction 20: Printed wiring board center of gravity 21: Area A
22: Area B
23: Area C
24: Area D
25: Scan area A
26: Scan area B
27: Scan area C
28: Scan area D
29: Route start point A
30: Route start point B
31: Route start point C
40: Machined hole center position 41: Front side hole 42: Back side hole 45: Path start point D
Claims (4)
In the laser processing method according to claim 3, every time the scan area of the galvano makes one round of the path of the scan area, the alignment mark provided on the printed wiring board is used as a reference in the in-plane direction of the printed wiring board. A laser processing method characterized by measuring the amount of expansion and contraction and correcting the processing position according to the amount of expansion and contraction in the in-plane direction of the printed wiring board.
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