JP2906131B2 - Laser processing equipment - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はレーザ加工装置に関
し、特に高密度多層のプリント配線基板やフレキシブル
プリント配線基板（以下、プリント基板と総称する）の
切断加工に適したレーザ加工装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser processing apparatus, and more particularly to a laser processing apparatus suitable for cutting a high-density multilayer printed wiring board or a flexible printed wiring board (hereinafter, collectively referred to as a printed board).
【０００２】[0002]
【従来の技術】これまで、プリント基板の切断加工は、
ドリルを使うドリル工法や、打ち抜き用の型を使うプレ
ス工法が主流であった。しかし、ドリル工法では、ドリ
ル径の寸法が直径０．８ｍｍまでで限界があるため、切
断幅に限界がある。一方、プレス工法では、型の作成に
費用がかかり、打ち抜き形状に応じて型を用意しなけれ
ばならないという不都合がある。2. Description of the Related Art Heretofore, printed circuit boards have been cut and processed.
The mainstream was the drill method using a drill or the press method using a die for punching. However, in the drilling method, there is a limit to the drill diameter up to a diameter of 0.8 mm, so there is a limit to the cutting width. On the other hand, in the press method, there is an inconvenience that it takes a lot of cost to create a mold and the mold must be prepared according to a punched shape.
【０００３】これに対し、最近、レーザ光を用いてプリ
ント基板に穴あけ加工や切断加工を施すレーザ加工装置
が提供されている。このレーザ加工装置は、レーザ光源
からのレーザ光を、複数の反射ミラーを含む導光路で導
き、ｆθレンズとも呼ばれる加工レンズを通してプリン
ト基板上に照射することにより切断加工を行うものであ
る。On the other hand, recently, there has been provided a laser processing apparatus for performing a boring process or a cutting process on a printed circuit board using a laser beam. This laser processing apparatus performs a cutting process by guiding a laser beam from a laser light source through a light guide path including a plurality of reflection mirrors and irradiating the laser beam onto a printed circuit board through a processing lens also called an fθ lens.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これま
でのレーザ加工装置は、レーザ光の断面形状が円形であ
るために問題点がある。図４（ｂ）を参照して、レーザ
光の断面形状が円形であると、切断縁部（切断面）が波
打ってしまう。これは、断面円形のレーザ光は、中心の
方がエネルギー密度が高く、外側になるにつれてエネル
ギーが低下することに加えて、レーザ光は、通常、パル
ス状に照射されることに起因している。However, the conventional laser processing apparatus has a problem because the cross section of the laser beam is circular. Referring to FIG. 4B, if the cross-sectional shape of the laser beam is circular, the cut edge (cut surface) is wavy. This is because the laser light having a circular cross section has a higher energy density at the center and the energy decreases toward the outside, and the laser light is usually irradiated in a pulse shape. .
【０００５】そこで、本発明の課題は、切断幅を狭くで
きると共に、切断面を平坦にすることのできるレーザ加
工装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a laser processing apparatus capable of reducing a cutting width and flattening a cutting surface.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、被加工物にレ
ーザ光を照射して切断加工を行うレーザ加工装置におい
て、前記レーザ光の導光路にレーザ光の断面形状を矩形
とするマスクを設け、前記被加工物はＸ−Ｙステージ上
に搭載されてＸ軸、Ｙ軸の２軸方向に関して自在に移動
可能にされており、前記マスクは回転駆動機構によりそ
の面内で回転可能にされており、前記被加工物の移動に
伴う加工対象点における移動方向の接線方向と前記加工
対象点に照射されたレーザ光の前記矩形の互いに対向し
合う２辺とが常に平行になるように前記回転駆動機構を
制御する制御部を備えることを特徴とする。 According to the present invention, there is provided a laser processing apparatus for performing a cutting process by irradiating a workpiece with a laser beam, wherein a mask having a rectangular cross-sectional shape of the laser beam is provided in a light guide path of the laser beam. Provided , the workpiece is on an XY stage
And can move freely in the X-axis and Y-axis directions.
And the mask is rotated by a rotary drive mechanism.
Is rotatable in the plane of the
The tangential direction of the moving direction at the processing target point and the processing
The rectangular shape of the laser light applied to the target point faces each other.
The rotation drive mechanism is set so that the two matching sides are always parallel.
It is characterized by including a control unit for controlling.
【０００７】[0007]
【０００８】また、前記制御部は、前記Ｘ−Ｙステージ
におけるＸ軸方向の位置検出器とＹ軸方向の位置検出器
からの検出信号により前記加工対象点における前記接線
方向を算出し、前記マスクの回転角指令信号を出力する
ことを特徴とする。The control section calculates the tangential direction at the processing target point based on detection signals from a position detector in the X-axis direction and a position detector in the Y-axis direction on the XY stage. Is output.
【０００９】更に、前記マスクの回転角θは、前記Ｘ軸
方向の移動速度ｖx と前記Ｙ軸方向の移動速度ｖy とに
より、θ＝ｔａｎ-1ｖy ／ｖx で与えられることを特徴
とする。Further, the rotation angle θ of the mask is given by θ = tan −1 v y / v x by the moving speed v x in the X-axis direction and the moving speed v y in the Y-axis direction. Features.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】図１〜図４を参照して、本発明の
好ましい実施の形態について説明する。図１において、
本レーザ加工装置は、レーザ発振器１０からのレーザ光
を、第１〜第３の反射ミラー１１〜１３を含む導光路を
通して、ｆθレンズとも呼ばれる加工レンズ１５を含む
レーザ照射部に導く。このレーザ照射部は、詳細な構造
は図示説明を省略するが、入力したレーザ光をＸ−Ｙテ
ーブル１６上のワーク１７に焦点を結ぶように照射する
ことでワーク１７の切断加工を行う。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG.
The present laser processing apparatus guides laser light from a laser oscillator 10 through a light guide path including first to third reflection mirrors 11 to 13 to a laser irradiation unit including a processing lens 15 also called an fθ lens. Although the detailed description of the structure of the laser irradiation unit is omitted in the drawings, the laser irradiation unit irradiates the input laser light so as to focus on the work 17 on the XY table 16 to cut the work 17.
【００１１】ここで、本例では、第２の反射ミラー１２
と第３の反射ミラー１３との間の導光路に、レーザ光の
断面形状を矩形、特に正方形にするための金属製のマス
クを有するマスク機構１４を配設した点に特徴を有す
る。マスク機構１４は、ワーク１７に照射するレーザ光
を絞り込むと共に、断面形状を、例えば一辺が０．１ｍ
ｍ程度の正方形にするための穴を有するマスクとこれを
回転駆動するためのモータ（図２の２５）を有する駆動
機構とを含む。Here, in the present embodiment, the second reflection mirror 12
The third embodiment is characterized in that a mask mechanism 14 having a metal mask for making the cross section of the laser beam into a rectangle, particularly a square, is provided in the light guide path between the third reflection mirror 13. The mask mechanism 14 narrows down the laser light to be irradiated on the work 17 and has a sectional shape of, for example, 0.1 m
It includes a mask having a hole for making a square of about m and a driving mechanism having a motor (25 in FIG. 2) for rotating the mask.
【００１２】Ｘ−Ｙテーブル１６は、Ｘ軸方向の駆動機
構とＹ軸方向の駆動機構とを有して、水平面、すなわち
Ｘ−Ｙ平面上で可動であり、ワーク１７をＸ軸、Ｙ軸の
２軸方向に関して移動させることで、ワーク１７に対し
て所望の切断線を描くことができる。The XY table 16 has a drive mechanism in the X-axis direction and a drive mechanism in the Y-axis direction, and is movable on a horizontal plane, that is, an XY plane. By moving the workpiece 17 in the two axial directions, a desired cutting line can be drawn on the work 17.
【００１３】このため、図２に示すように、Ｘ−Ｙテー
ブル１６のＸ軸方向の移動量、Ｙ軸方向の移動量はそれ
ぞれ個別の位置検出器２１，２２で検出され、これらの
検出信号は制御部２３に送られる。For this reason, as shown in FIG. 2, the amount of movement of the XY table 16 in the X-axis direction and the amount of movement in the Y-axis direction are detected by individual position detectors 21 and 22, respectively. Is sent to the control unit 23.
【００１４】制御部２３は、オペレータの設定データに
もとづいて指定された切断線を描くようにＸ−Ｙテーブ
ル１６の移動制御を行う他、図２の機能ブロック図で示
す機能を有する。すなわち、２つの位置検出器２１，２
２からの位置検出信号にもとづいてマスクの回転制御を
も行う。マスクの回転制御は、レーザ加工の切断面を平
坦にするために重要であり、マスクはその支持部材を介
してモータ２５で回転可能に配置される。マスクの材料
としては、ＳＵＳ等の金属材が使用され、レーザ光の反
射光がレーザ導光系の他の光学部品に影響を及ぼさない
ように、乱反射させる必要があるので、表面にショット
ブラスト等の加工を施す。The control unit 23 controls the movement of the XY table 16 so as to draw a designated cutting line based on the setting data of the operator, and has a function shown in a functional block diagram of FIG. That is, the two position detectors 21 and
The rotation control of the mask is also performed based on the position detection signal from the second. The rotation control of the mask is important for flattening the cut surface of the laser processing, and the mask is rotatably arranged by the motor 25 via the support member. As a material of the mask, a metal material such as SUS is used, and it is necessary to diffusely reflect the reflected light of the laser beam so as not to affect other optical components of the laser light guide system. The processing of.
【００１５】図２から明らかなように、制御部２３は高
速のパルスカウンタ２３−１、演算部２３−２、位置決
め部２３−３を含んでいる。パルスカウンタ２３−１
は、Ｘ軸位置検出器２１、Ｙ軸位置検出器２２からのパ
ルス状の検出信号をカウントし、演算部２３−２に供給
する。演算部２３−２はＸ−Ｙテーブル１６における基
準点を中心としてＸ軸方向の移動量とＹ軸方向の移動量
とからそれぞれの移動速度ｖx ，ｖy を算出し、時々刻
々と変化するワーク１７上の加工対象点における移動方
向の接線方向を算出する。位置決め部２３−３は、上記
算出された接線方向に対し加工対象点でのレーザ光の断
面正方形の互いに対向し合う２辺を常に平行にするため
に必要なマスクの回転角度を決定し、この決定された回
転角度に応じた数の回転角度指令パルスをアンプ２４を
通してマスク駆動用のモータ２５に出力する。モータ２
５は、回転角度指令パルスで規定された角度だけマスク
を回転させる。As apparent from FIG. 2, the control unit 23 includes a high-speed pulse counter 23-1, an arithmetic unit 23-2, and a positioning unit 23-3. Pulse counter 23-1
Counts the pulse-like detection signals from the X-axis position detector 21 and the Y-axis position detector 22 and supplies them to the calculation unit 23-2. The calculation unit 23-2 calculates the respective moving speeds v x and v y from the amount of movement in the X-axis direction and the amount of movement in the Y-axis direction about the reference point in the XY table 16, and changes every moment. The tangent direction of the movement direction at the processing target point on the workpiece 17 is calculated. The positioning unit 23-3 determines the rotation angle of the mask necessary to always make the two opposite sides of the cross section square of the laser beam at the processing target point parallel to the calculated tangential direction. The number of rotation angle command pulses corresponding to the determined rotation angle is output to the mask driving motor 25 through the amplifier 24. Motor 2
5 rotates the mask by the angle specified by the rotation angle command pulse.
【００１６】図３はオペレータにより設定される切断
線、言い換えれば、加工対象点の移動軌跡を示し、図
中、正方形の部分はレーザ光の照射点を拡大して示す。
いくつかの例を挙げると、位置Ｐ１でθ１、位置Ｐ２で
θ２、位置Ｐ３，Ｐ４で９０°角度が変えられる。演算
部２３−２では、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の移動速度ｖx ，
ｖy の算出動作により上記の位置Ｐ１〜Ｐ４における移
動方向の接線方向を判別し、位置決め部２３−３で位置
Ｐ１，Ｐ２ではそれぞれθ１，θ２の回転角度指令パル
スを出力する。しかし、接線方向が９０°変化する位置
Ｐ３，Ｐ４ではレーザ光の断面形状が正方形であるから
角度を変える必要はない。FIG. 3 shows a cutting line set by the operator, in other words, a movement locus of a processing target point. In the drawing, a square portion shows an enlarged laser beam irradiation point.
To give some examples, θ1 can be changed at position P1, θ2 can be changed at position P2, and 90 ° can be changed at positions P3 and P4. In the calculation unit 23-2, the moving speeds v x in the X-axis direction and the Y-axis direction,
The tangential direction of the movement direction at the positions P1 to P4 is determined by the operation of calculating v y , and the positioning unit 23-3 outputs rotation angle command pulses of θ1 and θ2 at the positions P1 and P2, respectively. However, at positions P3 and P4 where the tangential direction changes by 90 °, the angle does not need to be changed because the cross-sectional shape of the laser beam is square.
【００１７】ここで、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の移動の実速
度ｖx ，ｖy より、マスクの回転角度θは、θ＝ｔａｎ
-1ｖy ／ｖx で与えられる。Here, from the actual speeds v x and v y of the movement in the X-axis direction and the Y-axis direction, the rotation angle θ of the mask is θ = tan
−1 v y / v x
【００１８】以上のように、本発明によるレーザ加工装
置では、レーザ光の断面形状が矩形で、図３のようにそ
の対向し合う２辺が常に加工対象点の移動方向の接線方
向に平行になるようにマスクが回転されるので図４
（ａ）に示すように、切断面は常に平坦面となる。As described above, in the laser processing apparatus according to the present invention, the cross-sectional shape of the laser beam is rectangular, and the two opposing sides are always parallel to the tangential direction of the moving direction of the processing target point as shown in FIG. As the mask is rotated so that
As shown in (a), the cut surface is always a flat surface.
【００１９】なお、本発明はレーザ発振器がＣＯ2 レー
ザ、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザ等のどのようなレー
ザ加工装置にも適用可能であり、レーザ光の形態もパル
ス状、連続波のいずれでも良い。また、加工対象物は、
特にプリント基板に適しているが、その他の樹脂、金属
のいずれにも適用できる。The present invention can be applied to any laser processing apparatus such as a CO 2 laser, a YAG laser, an excimer laser, etc., and the form of the laser light may be pulsed or continuous wave. The object to be processed is
It is particularly suitable for printed circuit boards, but can be applied to any other resin or metal.
【００２０】[0020]
【発明の効果】本発明によるレーザ加工装置は、従来の
円形断面形状のレーザ加工装置に比べて加工切断面がシ
ャープとなり、プリント基板に対しては０．３ｍｍ切断
幅で加工速度も大幅に向上する。The laser processing apparatus according to the present invention has a sharper cut surface than a conventional laser processing apparatus having a circular cross-sectional shape, and has a 0.3 mm cutting width for a printed circuit board, thereby greatly improving the processing speed. I do.
【図１】本発明によるレーザ加工装置の概略構成を示す
図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a laser processing apparatus according to the present invention.
【図２】図１に示されたマスク機構のための制御部の構
成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a control unit for the mask mechanism shown in FIG.
【図３】本発明によるレーザ加工装置の切断ラインとレ
ーザ光の照射点との関係を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a cutting line of a laser processing apparatus according to the present invention and an irradiation point of laser light.
【図４】切断加工後の領域を拡大して本発明の場合
（ａ）と従来の場合（ｂ）とについて示した図である。FIG. 4 is an enlarged view of a region after cutting, showing a case (a) of the present invention and a case (b) of the related art.
１０ レーザ発振器 １１ 第１の反射ミラー １２ 第２の反射ミラー １３ 第３の反射ミラー １４ マスク機構 １５ 加工レンズ １６ Ｘ−Ｙテーブル １７ ワーク ２３ 制御部 ２５ モータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Laser oscillator 11 1st reflection mirror 12 2nd reflection mirror 13 3rd reflection mirror 14 Mask mechanism 15 Processing lens 16 XY table 17 Work 23 Control part 25 Motor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H05K 3/00 B23K 26/00 - 26/18 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H05K 3/00 B23K 26/00-26/18
Claims (3)
を行うレーザ加工装置において、 前 記レーザ光の導光路にレーザ光の断面形状を矩形とす
るマスクを設け、 前記被加工物はＸ−Ｙステージ上に搭載されてＸ軸、Ｙ
軸の２軸方向に関して移動可能にされており、 前記マスクは回転駆動機構によりその面内で回転可能に
されており、 前記被加工物の移動に伴う加工対象点における移動方向
の接線方向と前記加工対象点に照射されたレーザ光の前
記矩形の互いに対向し合う２辺とが平行になるように前
記回転駆動機構を制御する制御部を備える ことを特徴と
するレーザ加工装置。1. A laser processing apparatus for performing cutting machining by irradiating a laser beam to the workpiece, before Symbol a mask for the cross-sectional shape of the laser beam and the rectangle provided in the laser beam guide path of said workpiece X axis, Y mounted on XY stage
The mask can be moved in two axial directions, and the mask can be rotated in its plane by a rotation drive mechanism.
It is the moving direction of the processing target points with the movement of the workpiece
Tangent direction of the laser beam and before the laser beam applied to the processing target point
So that the two opposing sides of the rectangle are parallel
A laser processing apparatus comprising a control unit for controlling the rotation drive mechanism .
けるＸ軸方向の位置検出器とＹ軸方向の位置検出器から
の検出信号により前記加工対象点における前記接線方向
を算出し、前記マスクの回転角指令信号を出力すること
を特徴とする請求項１記載のレーザ加工装置。2. The control section controls the XY stage.
X-axis position detector and Y-axis direction detector
The tangential direction at the processing target point by the detection signal of
2. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the laser processing apparatus calculates a rotation angle command signal of the mask .
の移動速度ｖ x と前記Ｙ軸方向の移動速度ｖ y とによ
り、θ＝ｔａｎ -1 ｖ y ／ｖ x で与えられることを特徴と
する請求項２記載のレーザ加工装置。3. The rotation angle θ of the mask is in the X-axis direction.
To the moving speed v y of the moving speed v x of the Y-axis direction
Ri, θ = tan -1 v laser machining apparatus according to claim 2, wherein a given by y / v x.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8083485A JP2906131B2 (en) | 1996-04-05 | 1996-04-05 | Laser processing equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8083485A JP2906131B2 (en) | 1996-04-05 | 1996-04-05 | Laser processing equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09275264A JPH09275264A (en) | 1997-10-21 |
| JP2906131B2 true JP2906131B2 (en) | 1999-06-14 |
Family
ID=13803787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8083485A Expired - Fee Related JP2906131B2 (en) | 1996-04-05 | 1996-04-05 | Laser processing equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2906131B2 (en) |
-
1996
- 1996-04-05 JP JP8083485A patent/JP2906131B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09275264A (en) | 1997-10-21 |
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