JP3571519B2 - Laser processing apparatus and laser processing method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路基板等の被加工物にレーザ光により微小な穴開け加工等のレーザ加工を行うレーザ加工装置およびレーザ加工方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来技術のレーザ加工装置における被加工物の保持装置の構成を図11に示す。このレーザ加工装置130は、シート状の被加工物131を所定位置に保持してレーザ加工を行うように構成されている。
【0003】
図11において、保持台133上に配設された吸着プレート134には貫通穴134aが設けられており、真空排気口135から真空排気されることにより、吸着プレート134上に載置されたシート状の被加工物131は真空吸着されて所定位置に保持される。この所定位置に保持された被加工物131に対してレーザ光を照射することにより、微小な穴開け加工が実施される。
【0004】
また、図12に示すように、金属板等の薄いシート状の被加工物(ワーク)の表面を高速高精度に加工する装置として、被加工物を位置決めし、この被加工物表面にレーザ光を照射して加工するCO2 レーザ加工装置が知られている。この種のレーザ加工装置は、図12に示すように、被加工物41の下面の多数箇所を剣山42で受けて、その被加工物41の自重を利用して平坦化させ、被加工物41の上面からレーザ光43を照射して加工するものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図11に示す従来例において、レーザ光により被加工物131に穴開け加工をした場合に、被加工物131を穴開けにより貫通したレーザ光は吸着プレート134で反射するので、反射光は被加工物131を加熱変形させてしまうことになる。回路基板材料等は薄く熱変形しやすいため、この対策として、吸着プレート134には、予め被加工物131の穴開け加工位置に対応する位置に反射防止用の貫通穴が設けられる。ところが、この反射防止用の貫通穴の位置は、加工する被加工物131の種類によって異なるため、多品種に対応させることが困難となる問題点があった。前記反射防止用の貫通穴を大きく形成すると加工位置の変化に対応させることが可能とはなるが、被加工物131が薄い場合には吸引による歪みが発生し、加工精度が低下する問題がある。また、被加工物131を真空吸着しているため、加工された残滓を吸引してしまうことから、吸気流路部分に残滓の詰まりが生じる問題点もあった。
【0006】
また、図12に示す従来例は、多層基盤用の薄い樹脂シートや金属シートにビヤ電極用貫通孔をレーザ加工により穿孔する際に用いられているが、次のような問題点がある。すなわち、樹脂シート等の薄シートは、形状安定性が悪くカールし易いので、上記従来の方法をこの薄シートに適用すると、薄シートの中央付近のうねりが大きく残って、その表面高さの変化がレーザ光の適切なワーキングディスタンスの許容範囲を越えてしまい、精度よく加工できない、という問題があった。
【0007】
本発明は、レーザ加工によってシート状の被加工物に穿孔するときに生ずる従来例における問題点や、薄いシートを被加工物としてレーザ加工するときに生ずる問題点を解決することができるレーザ加工装置およびレーザ加工方法を提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明のレーザ加工装置は、上記目的を達成するため、シートに張力を与えるクランプ装置と、シートの一区画部分を前記張力による平面状態を維持しうるようにして前記区画部分の周辺を吸着支持する吸着装置と、シートの前記吸着装置によって吸着支持された区画部分をレーザ加工するレーザ光照射装置とを備えたことを特徴とする。
【0010】
本発明のレーザ加工装置は、上記目的を達成するため、シートに張力を与えるクランプ装置と、シートの一区画部分を前記張力による平面状態を維持しうるようにして前記区画部分の周辺を着脱可能に吸着支持する吸着装置と、シートの前記吸着装置によって吸着支持された区画部分をレーザ加工するレーザ光照射装置と、このレーザ光照射装置及び前記吸着装置に対しシートを相対的に移動させて、シートの各区画部分が順次レーザ加工されるようにする移動装置とを備えたことを特徴とする。
【0011】
さらに本発明のレーザ加工方法は、上記目的を達成するため、シートに張力を与えるとともに、シートの区画部分の周辺を吸着支持して、前記区画部分をレーザ加工することを特徴とする。
【0012】
また本発明のレーザ加工方法は、上記目的を達成するため、シートに張力を与えるとともに、シートの区画部分の周辺を吸着支持して、この区画部分をレーザ加工し、順次区画部分を変えて前記レーザ加工を繰返し行うことを特徴とする。
【0013】
上記発明のレーザ加工装置およびレーザ加工方法によれば、クランプ装置がシートを張設し、吸着装置がシートの一区画部分を、引張られた状態で吸着支持するため、その区画部分内においてシートの表面のうねりを矯正して平坦化することができるので、レーザ光照射装置による各区画部分を精度よくレーザ加工することができる。さらに、移動装置が、シートを複数の区画部分に分割して各区画部分を吸着装置の吸着部分内に順次導入するので、薄く大きな面積のシートに対しても、精度よくレーザ加工することができる。
【0014】
また本発明のレーザ加工方法は、上記目的を達成するため、シートが平面状態となるよう張力を加えながらシートにレーザ光を照射してレーザ加工する際に、張力によって伸びたシートが張力から解放されたとき弾性復帰することにより変位する加工点の変位量を予め算出し補正値として制御データに入力し、それに基いてレーザ加工を行うことを特徴とする。
【0015】
上記発明のレーザ加工方法によれば、形状安定性の低いシートに張力を加えることで平面状態を確保しつつ、張力によって伸びたシートが加工後張力から解放されたときに弾性復帰して収縮することによるレーザ加工点の変位量を予め算出し、その値に従って加工点データを補正することでより一層加工精度を高めることができ、確実に所望の加工点に穴開けその他の加工を施すことができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【0017】
図1は本発明の第1の実施形態に係るレーザ加工装置の構成を示す斜視図であり、図2は同装置の正面図である。尚、レーザ光照射部分の構成の図示は省略している。レーザ加工の対象となる被加工物は、樹脂または金属からなるシート状の回路基板である。特に、本実施の形態においては、被加工物としてアラミドエポキシ樹脂からなる薄シートを対象としている。
【0018】
図1において、レーザ加工装置101は、シート状の被加工物の回路基板102に対して微小な貫通穴を穿つ加工装置として構成されており、所定位置に保持した回路基板102にレーザ光ビーム118を照射して穴開け加工が行われる。
【0019】
回路基板102は、ベースプレート105上に固定された固定側クランプ(基準側保持ユニット)103と、ベースプレート105上に取り付けられたガイドレール111に搭載された可動側クランプ(可動側保持ユニット)104との間に、その両端が把持されて所定の加工位置に保持される。前記可動側クランプ104には、付勢シリンダ106により固定側クランプ103から遠ざかる方向に付勢が加えられるので、両端を把持された回路基板102には張力が加えられ、平面状態を保って保持される。この回路基板102の保持構造について、図2を参照して詳しく説明する。
【0020】
図2において、固定側クランプ103及び可動側クランプ104それぞれの上部には、クランプ動作アーム107が設けられており、それぞれ着脱シリンダ109により開閉動作できるように構成されている。着脱シリンダ109によりクランプ動作アーム107を開いた状態にして回路基板102の両端部を、固定側クランプ103の把持ブロック108と、可動側クランプ104の把持ブロック110との間に載置した後、着脱シリンダ109によりそれぞれクランプ動作アーム107を閉じて回路基板102の両端部を把持する。
【0021】
前記可動側クランプ104は、ベースプレート105上に取り付けられたガイドレール111上に搭載されており、把持ブロック110に連結された付勢シリンダ106により固定側クランプ103から遠ざかる方向に付勢される。固定側クランプ103及び可動側クランプ104のそれぞれのクランプ動作アーム107により回路基板102が保持された後、前記付勢シリンダ106を駆動させると、可動側クランプ104はガイドレール111上を固定側クランプ103から遠ざかる方向に付勢され、保持した回路基板102に張力を加えることになる。
【0022】
この付勢シリンダ106による付勢力は、回路基板102が両端部だけで支持され、中央部に撓みが生じる状態がなくなる程度の張力でよく、撓みが生じやすいシート状の回路基板102、特にその回路基板102が薄いシートよりなる場合でも一定の平面状態に保つことができる。
【0023】
このように両端で保持され、一定の張力で平面状態が維持された状態にあるシート状の回路基板102に対して所定の加工位置にレーザ光ビームを照射することにより、微小な穴開け加工を正確に実施することができる。レーザ光により穴開け部分が貫通したときにも、その下部は大きな空間が形成されているので、貫通穴から透過したレーザ光の反射が回路基板102に影響を及ぼすことはなく、反射光による加熱変形は生じない。また、加工により生じる残滓は回路基板102の下方に溜まるだけなので、随時除去することによって残滓による弊害も生じない。
【0024】
図3は、上記構成の変形例を示す正面図で、上記構成はシート状の回路基板102が一定の外形サイズとして構成しているが、同図に示すように、可動側クランプ104を保持幅調整ユニット112上に搭載することにより、回路基板102の外形サイズの変化にも対応させることができる。前記保持幅調整ユニット112は、ベースプレート105上に固定されたレール112aと、このレール112a上を摺動移動できるスライダ112bと、このスライダ112bの移動を設定位置で固定する固定手段(図示せず)とを備えて構成することができ、前記スライダ112b上に可動側クランプ104を搭載すれば、可動側クランプ104を加工する回路基板102のサイズに合わせて調整することができる。この構成では、付勢シリンダ106は可動側クランプ104を引っ張り方向に付勢するように構成されており、回路基板102の下方空間を避けて配置しているので、レーザ加工により生じる加工残滓が溜まりやすい回路基板102の下方空間の清掃作業が容易にできる。
【0025】
また、図4は、クランプ動作アーム107と把持ブロック108とによるシート状の回路基板102の把持面の構造の変形例を示す部分正面図である。回路基板102には、その両端に張力が加えられるので、把持位置がずれることがないように確実な位置保持が必要である。同図に示すように、把持ブロック108に凹部113を形成し、この凹部113に対向してクランプ動作アーム107に突起部114を設けることにより、回路基板102の把持力を強化することができる。同図は、固定側クランプ103の構造を示しているが、可動側クランプ104にも同様に構成されている。
【0026】
さらに、図5は、サイズの大きなシート状の被加工物に対応させるための第2の実施形態に係るレーザ加工装置120の構成を示す斜視図である。第1の実施形態の構成と共通する要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【0027】
レーザ加工装置120は、第1の実施形態の構成に加えて、シート状の回路基板102aの把持されていない周辺部を保持する真空吸着部115、116を設けたもので、大きなサイズの回路基板102aを安定して保持すると共に、加工位置へのセッティングを容易に行うことができる。薄い樹脂シートや金属シートで大きなサイズに形成された回路基板102aの両端を保持して張力を加えただけでは歪みが発生するような場合には、この構成により安定した平面性を保つことができる。また、加工位置へ位置決めするセッティング時にも、搬入された回路基板102aを真空吸着部115、116により仮保持させることができ、セッティング作業を容易に行うことができる。
【0028】
以上説明した構成では、被加工物として回路基板を対象としているが、他の薄シート状の被加工物のレーザ加工にも適用することができる。また、被加工物が矩形形状でない変形形状のものである場合には、固定側クランプ103と可動側クランプ104とを複数対に設けて形成することもできる。
【0029】
図6〜図8は、本発明の第3の実施形態におけるレーザ加工装置を示している。この実施形態は、電気機器の多層基板等に使用される樹脂製の薄いシートの表面を、レーザ光により加工するレーザ加工装置に関する。
【0030】
このレーザ加工装置は、図6〜図9に示すように、薄シート1に張力を与えるクランプ装置(クランプ手段)5と、薄シート1の一区画部分1aを前記張力による平面状態を維持しうるようにして前記区画部分1aの周辺部を着脱可能に吸着支持する吸着装置(吸着手段)8と、薄シート1の前記吸着装置8によって吸着支持された区画部分1aをレーザ加工するレーザ光照射装置(レーザ光照射手段)4と、このレーザ光照射装置4及び前記吸着装置8に対し薄シート1を相対的に移動させて、薄シート1の各区画部分1aが順次レーザ加工されるようにする移動装置(移動手段)6、7とを備えている。
【0031】
薄シート1の一例は、厚さ0.2〜0.3mm、大きさ30cm×60cm程度の柔軟性の大きな樹脂製シートである。区画部分1aの大きさは、この範囲内で集光するレーザ光3の集光スポットの大きさや形状が一様となるように、50mm×50mm程度限定されている。
【0032】
レーザ光照射装置4は、レーザ光学系20と、このレーザ光学系20に同期してレーザ光3をパルス状に発振するレーザ発振器21とからなり、レーザ光学系20はレーザ光3を集光する集光レンズ22と、レーザ光3の集光点を薄シート1の加工点Aに位置決めするガルバノスキャナ23とを備えている。
【0033】
クランプ装置5は、サブテーブル24と、このサブテーブル24に固定され薄シート1の一辺を把持する固定側クランプ(基準側チャック)25と、前記の一辺に相対向する一辺を把持する可動側クランプ(可動側チャック)26とを備え、この可動側クランプ26を薄シート1にX方向に張力を加えるように付勢するスプリング27によって、薄シート1を水平に張設する。
【0034】
Xテーブル6、Yテーブル7は、前記のサブテーブル24をX、Y方向に位置決め可能に移動させるもので、薄シート1を複数の区画部分1aに分割し、一つの区画部分1aの加工が完了したならば、次の区画部分1aを吸着装置8の吸着部分内に導入して位置決めする。
【0035】
吸着装置8は、図6〜図8に示すように、薄シート1に対面する枠状の端面11aに吸引口12aを設け相互に連通された複数の管路12を内蔵した枠状部材11と、前記管路12の基端側12bに接続され空気を吸引する吸引部材13とを備えている。枠状部材11は、薄シート1の各区画部分1aの周囲を、この枠状部材11がレーザ光3に干渉しない程度の距離を設けて包囲して、その端面11aに薄シート1を吸着できる。
【0036】
吸引部材(吸引手段)13は、枠状部材11の基端側12bに接続されたホース14と、このホース14に切換バルブ17とフィルタ16とを介して接続された真空ポンプ15とからなる。切換バルブ17には、これに圧縮空気を吹込むコンプレッサ19からなる吐出部材(吐出手段)18が接続され、この切換バルブ17は、吸引部材13と吐出部材18とを択一的にホース14を介して管路12に連通させる。
【0037】
枠状部材11の一例は、約6cm×6cmの矩形の間口を有した四角枠状で、約1cmの幅を持った端面11aに約1cmのピッチで直径1mmの吸引口12aを複数設けて管路12とし、この全ての管路12を枠状部材11内部で連通させ、枠状部材11の外側部に設けた2つの開口部に集合させて、これを全ての管路12の基端側12bとしている。吸引部材13によって全ての吸引口12aから空気を吸入して、薄シート1をその端面11aに吸着したり、吐出部材18によって全ての吸引口12aから空気を吹出して、その管路12に吸入された加工屑や薄シート1の吸着面に残留した加工屑を吹き飛ばして排除することができる。
【0038】
また、この枠状部材11には、図6、図9に示すように、その一方の内壁面に吹出し口31と、その内壁面に対向した内壁面に空気吸込み口32とが並設されており、吹出し口31の基端側に接続された図示しない空気吹出部材(空気吹出手段)と、吸込み口32の基端側に接続された図示しない空気吸込部材(空気吸込手段)とによって、吹出し口31から吸込み口32に向かう圧縮空気の強い流れBが形成されて、レーザ加工で発生した加工屑が薄シート1上から排除され集塵される。また、枠状部材11と集光レンズ22間には、第2の吹出し口33と第2の吸込み口34とが、走査するレーザ光路を隔てて互いに対向して並設されており、第2の吹出し口33の基端側に接続された図示しない空気吹出部材(空気吹出手段)と、前記第2の吸込み口34の基端側に接続された図示しない空気吸込部材(空気吸込手段)とによって、第2の吹出し口33から第2の吸込み口34に向かう圧縮空気の強い流れCが形成されて、レーザ加工で発生した加工屑がレーザ光学系20に付着しないように排除され集塵される。
【0039】
また、特に被加工物として、アラミドエポキシ樹脂などの樹脂からなる薄シートを対象とする場合、レーザ光により加熱溶融された液滴状の樹脂屑が加工時に発生し、この樹脂屑が飛散して周辺部材に付着し冷却により凝固すると、これを除去しにくくなるため、発生後速やかに集塵する必要がある。そのため本実施の形態では、図9に示すように、薄シート1を隔てて吸着装置8に対向する位置に、下部枠状部材51が設けられており、この下部枠状部材51に下方に向け接続された集塵ダクト57によって、自重により下方に落下する比較的大きな加工屑が迅速に集塵される。さらに下部枠状部材51には、一方の内壁面に吹出し口53と、その内壁面に対向した内壁面に吸込み口55が並設されており、吹出し口53の基端側に接続された図示しない空気吹出部材と、吸込み口55の基端側に接続された図示しない空気吸込み部材とによって、吹出し口53から吸込み口55に向かう強い圧縮空気の流れDが形成されて、レーザ加工により薄シート1の下側に発生した細かい加工屑が瞬時に排除される。
【0040】
尚、被加工物として金属シートを対象にする場合は、薄シート1上部の枠状部材11に設けられた吹出し口31、吸込み口32、及び第2の吹出し口33、第2の吸込み口34のみにて所望の集塵作用が得られるため、特に上記した下部枠状部材51を設ける必要はない。
【0041】
位置決め部材(位置決め手段)9は、図6に示すように、枠状部材11を薄シート1面に垂直に移動可能に保持する直線ガイド35と、枠状部材11の外側部に設けられたカムフォロア14に当接する偏心カム36と、この偏心カム36を駆動するサーボモータ37とからなり、枠状部材11と薄シート1間の接触及び離開を確実に行う。レーザ加工時には、薄シート1を吸着した端面11aをレーザ光3のワーキングディスタンスに位置決めする。また、その離開位置においては、Xテーブル6、Yテーブル7による薄シート1の移動時には、その離開位置において、枠状部材11により薄シート1を傷めることなく、Xテーブル6、Yテーブル7による薄シート1の移動を高速に行わせる。
【0042】
上記構成による薄シート1のレーザ加工方法を、以下に説明する。
【0043】
先ず、薄シート1を、クランプ装置5によって水平に張設し、Xテーブル6、Yテーブル7によって薄シート1をX、Y方向で移動させて一つの区画部分1aを枠状部材11の下方に位置決めする。位置決め部材9によって枠状部材11の端面11aをレーザ光3のワーキングディスタンスに位置決めし、吸引部材13を吸引側にしてこの端面11aに薄シート1を吸着して固定する。次に、ガルバノスキャナ23が、位置決めされた区画部分1a内において、レーザ光学系20の集光点を所望の加工点Aに高速に位置決めして静止し、これに同期してレーザ発振器21からレーザ光3がパルス状に発振され、この加工点Aを瞬時に穿孔し、直ちに次の加工点Aの加工動作に移行する。
【0044】
薄シート1の一つの区画部分1aの加工が完了したならば、位置決め部材9によって枠状部材11を薄シート1の吸着面から離開させ、Xテーブル6、Yテーブル7がX、Y方向に薄シート1を移動させて位置決めし、切替バルブ17を切り換えて吐出部材18によって、管路12に吸入された加工屑や薄シート1の吸着面に残留した加工屑を吹き飛ばして、次の区画部分1aの加工に移行する。こうして、薄く大きな面積の薄シート1の所望の加工点Aに、レーザ光3によって微小な孔を精度よく加工することができる。
【0045】
上記実施形態では、薄シート1として、樹脂シート材を用いたが、本発明はこれに限定されず、極薄の金属箔や紙類あるいは樹脂の単体やこれらを貼り合わせた複合シート材にも適用できる。
【0046】
また、上記実施形態では、パルス状のレーザ光3によって薄シート1に加工を施したが、本発明はこれに限定されず、レーザ光の強度や発振パターンを種々設定して、溶接や画像焼付け等種々のレーザ加工を行うことができる。
【0047】
次に、図10に示す本発明の第4の実施形態について説明する。図10は同実施形態におけるレーザ加工装置の要部のみを示しており、その他の部材は上記第1〜3の実施形態と同等のものとして、図示及び説明を省略する。
【0048】
上記実施形態のうちで、被加工物として樹脂シートを使用する場合、弾力性を有する素材のため両端を互いに離れる方向に付勢すると伸びが生じ、この状態で加工した後張力から解放すると弾性復帰して僅かに加工点が変位する。そのため本実施の形態では、張力付加装置によって平面状態を確保された薄シートの加工時に、上記伸びによって生じる変位量を予め得たデータより算出して加工点データを補正することでさらに加工精度を高めている。
【0049】
即ち、長さL、幅W、厚さTの薄シート体に張力Fを付加したとき、樹脂のヤング率をEとすると、最大伸び量λは
λ=L・F/A・E (A=W・T)で表される。
【0050】
具体的には、例えば長さL=510mm、幅W=340mm、厚さT=0.13mmの薄シートに、長手方向Pに沿って薄シートの両端を互いに離れる方向にF=13.5kgfの張力をかけたとき、ヤング率E=1153kgf/mm2から、長手方向Pの最大伸び量λ=0.135mmが求められる。またこのときの、薄シートの幅方向Qの最大縮み量ρも同様にして求めることができる。
【0051】
上記のようにして得られた最大伸び量λ及び最大縮み量ρをCADデータ65に補正値として加えると、コンバータ63がこれを係数として変位後の加工点位置を算出し実際の加工点データに変換し、コンバータ63からの制御値に基いてガルバノコントローラ61が各ガルバノメーター29x、29yを制御する。図10において、28x、28yはそれぞれX軸、Y軸のガルバノミラーを示し、各ミラーはそれぞれX軸、Y軸用ガルバノメーター29x、29yにて駆動される。
【0052】
以上のように本実施形態においては、張力付加装置及び吸着装置にて薄シートを平面状態に保つのみならず、張力による伸びによって生じる薄シート上の加工点の変位量を予め算出して加工点データを補正することにより、所望の加工点に確実にレーザ加工を施すことができ、さらに一層加工精度を高めることができる。
【0054】
【発明の効果】
本発明によれば、クランプ装置にてシートを張設し、吸着装置がシートの一区画部分を、引張られた状態で吸着支持するため、その区画部分内においてシートの表面のうねりを矯正して平坦化することができるので、レーザ光照射装置による各区画部分を精度よくレーザ加工することができる。さらに、移動装置が、シートを複数の区画部分に分割して各区画部分を吸着装置の吸着部分内に順次導入するので、薄く大きな面積のシートに対しても、精度よくレーザ加工することができる。
【0055】
さらに、形状安定性の低いシートに張力を加えることで平面状態を確保しつつ、張力によって伸びた被加工物が加工後張力から解放されたときに弾性復帰して収縮することによるレーザ加工点の変位量を予め算出し、その値に従って加工点データを補正することでより一層加工精度を高めることができ、確実に所望の加工点に穴開けその他の加工を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態におけるレーザ加工装置の構成を示す斜視図。
【図2】同装置の構成を示す正面図。
【図3】同装置における被加工物のサイズ変更に対応させる構成を示す正面図。
【図4】同装置の被加工物の保持構造の変形例を示す部分正面図。
【図5】本発明の第2の実施形態におけるレーザ加工装置の構成を示す斜視図。
【図6】本発明の第3の実施形態におけるレーザ加工装置の構成を示す正面図。
【図7】同レーザ加工装置の吸着装置を示す正面図。
【図8】同底面図。
【図9】同レーザ加工装置の吸着装置の全体構造を示す正面図。
【図10】本発明の第4の実施形態におけるレーザ加工装置の概略構成図。
【図11】従来技術のレーザ加工装置の構成を示す断面図。
【図12】従来例を示す概略斜視図。
【符号の説明】
102 被加工物
103 固定側クランプ(保持手段)
104 可動側クランプ(保持手段)
106 付勢シリンダ(付勢手段)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a laser processing apparatus and a laser processing method for performing laser processing such as micro-drilling processing with a laser beam on a workpiece such as a circuit board.
[0002]
[Prior art]
FIG. 11 shows a configuration of a workpiece holding device in a conventional laser processing apparatus. The
[0003]
In FIG. 11, the
[0004]
Further, as shown in FIG. 12, as a device for processing a surface of a thin sheet-like workpiece (work) such as a metal plate with high speed and high accuracy, the workpiece is positioned, and laser light is applied to the workpiece surface. CO processed by irradiation2Laser processing apparatuses are known. As shown in FIG. 12, this type of laser processing apparatus receives a large number of locations on the lower surface of the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional example shown in FIG. 11, when the
[0006]
The conventional example shown in FIG. 12 is used when a through hole for a via electrode is drilled in a thin resin sheet or metal sheet for a multilayer substrate by laser processing, but has the following problems. That is, thin sheets such as resin sheets have poor shape stability and are likely to curl. Therefore, when the above conventional method is applied to this thin sheet, a large amount of undulation near the center of the thin sheet remains, and the surface height changes. However, the allowable working distance of the laser beam is exceeded and there is a problem that it cannot be processed with high accuracy.
[0007]
The present invention is a laser processing apparatus capable of solving the problems in the conventional example that occur when punching a sheet-like workpiece by laser processing and the problems that occur when laser processing a thin sheet as a workpiece. It is another object of the present invention to provide a laser processing method.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a laser processing apparatus according to the present invention includes a clamping device that applies tension to a sheet, and one of the sheets.ParcelThe portion can be maintained in a plane state by the tension, andAround the sectionAdsorbing device for adsorbing and supporting the sheetapparatusSupported by adsorptionParcelAnd a laser beam irradiation device for laser processing the portion.
[0010]
In order to achieve the above object, the laser processing apparatus of the present invention can attach and detach the periphery of the partition portion so that the tension portion is applied to the sheet and the partition portion of the sheet can maintain a flat state by the tension. An adsorbing device that adsorbs and supports the sheet, a laser beam irradiation device that laser-processes a section of the sheet that is adsorbed and supported by the adsorbing device, and moves the sheet relative to the laser beam irradiation device and the adsorbing device, And a moving device that sequentially laser-processes each section of the sheet.
[0011]
Further laser processing of the present inventionMethodApply tension to the sheet to achieve the above purposeAndSheetThe periphery of the partition portion is supported by suction, and the partition portion is laser processed.It is characterized by that.
[0012]
In addition, the laser processing method of the present invention applies a tension to the sheet in order to achieve the above object.As well asSheetAround the sectionThe partition portion is laser processed, and the laser processing is repeatedly performed by sequentially changing the partition portion.
[0013]
According to the laser machining apparatus and the laser machining method of the above invention, the clamping device isSheetThe adsorption device isSheetA section ofMinutesIn order to adsorb and support in a tensioned state, in its compartmentSheetSince the surface undulation can be corrected and flattened, each section by the laser beam irradiation apparatus can be laser processed with high accuracy. Furthermore, the mobile deviceSheetIs divided into a plurality of sections and each section is sequentially introduced into the suction section of the suction device.SheetHowever, laser processing can be performed with high accuracy.
[0014]
Further, the laser processing method of the present invention achieves the above object,SheetWhile applying tension so that is flatSheetWhen laser processing was performed by irradiating the laser beam, it was stretched by tensionSheetThe amount of displacement of a machining point that is displaced by elastic return when the tension is released is calculated in advance, input to the control data as a correction value, and laser machining is performed based thereon.
[0015]
According to the laser processing method of the present invention, the shape stability is low.SheetStretched by tension while securing a flat state by applying tension toSheetThe amount of laser machining point displacement due to elastic recovery and contraction when released from the tension after machining can be calculated in advance, and machining data can be further improved by correcting the machining point data according to the value. It is possible to reliably perform drilling or other processing at a desired processing point.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The following embodiment is an example embodying the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention.
[0017]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a laser processing apparatus according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a front view of the apparatus. In addition, illustration of the structure of a laser beam irradiation part is abbreviate | omitted. A workpiece to be laser processed is a sheet-like circuit board made of resin or metal. In particular, in the present embodiment, a thin sheet made of an aramid epoxy resin is used as a workpiece.
[0018]
In FIG. 1, a
[0019]
The
[0020]
In FIG. 2, a
[0021]
The
[0022]
The urging force by the urging
[0023]
By irradiating a predetermined processing position with a laser beam on the sheet-
[0024]
FIG. 3 is a front view showing a modified example of the above configuration. In the above configuration, the sheet-
[0025]
FIG. 4 is a partial front view showing a modification of the structure of the gripping surface of the sheet-
[0026]
Furthermore, FIG. 5 is a perspective view showing a configuration of a
[0027]
In addition to the configuration of the first embodiment, the
[0028]
In the configuration described above, a circuit board is targeted as a workpiece, but it can also be applied to laser processing of other thin sheet workpieces. Further, when the workpiece has a deformed shape other than a rectangular shape, a plurality of pairs of fixed side clamps 103 and movable side clamps 104 may be provided.
[0029]
FIGS. 6-8 has shown the laser processing apparatus in the 3rd Embodiment of this invention. This embodiment relates to a laser processing apparatus that processes the surface of a thin resin sheet used for a multilayer substrate or the like of an electric device with laser light.
[0030]
As shown in FIGS. 6 to 9, this laser processing apparatus can maintain a clamping device (clamping means) 5 that applies tension to the
[0031]
An example of the
[0032]
The laser light irradiation device 4 includes a laser
[0033]
The
[0034]
The X table 6 and the Y table 7 move the sub table 24 so that the sub table 24 can be positioned in the X and Y directions. The
[0035]
As shown in FIGS. 6 to 8, the
[0036]
The suction member (suction means) 13 includes a
[0037]
An example of the frame-shaped
[0038]
As shown in FIGS. 6 and 9, the frame-shaped
[0039]
In particular, when a thin sheet made of a resin such as an aramid epoxy resin is used as a workpiece, droplet-shaped resin waste heated and melted by laser light is generated during processing, and the resin waste is scattered. When it adheres to the peripheral member and solidifies by cooling, it becomes difficult to remove it, and therefore it is necessary to collect dust immediately after the occurrence. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 9, a
[0040]
When a metal sheet is used as a workpiece, the
[0041]
As shown in FIG. 6, the positioning member (positioning means) 9 includes a
[0042]
A laser processing method of the
[0043]
First, the
[0044]
When the processing of one
[0045]
In the said embodiment, although the resin sheet material was used as the
[0046]
In the above embodiment, the
[0047]
Next, a fourth embodiment of the present invention shown in FIG. 10 will be described. FIG. 10 shows only the main part of the laser processing apparatus in the same embodiment, and the other members are the same as those in the first to third embodiments, and the illustration and description thereof are omitted.
[0048]
Among the above-described embodiments, when a resin sheet is used as a workpiece, the elastic material is stretched when both ends are urged away from each other. As a result, the machining point is slightly displaced. Therefore, in the present embodiment, when processing a thin sheet whose plane state is ensured by a tension applying device, the amount of displacement caused by the elongation is calculated from data obtained in advance and the processing point data is corrected to further improve processing accuracy. It is increasing.
[0049]
That is, when tension F is applied to a thin sheet body having a length L, a width W, and a thickness T, assuming that the Young's modulus of the resin is E, the maximum elongation λ is
λ = L · F / A · E (A = W · T)
[0050]
Specifically, for example, a thin sheet having a length L = 510 mm, a width W = 340 mm, and a thickness T = 0.13 mm, and F = 13.5 kgf in a direction in which both ends of the thin sheet are separated from each other along the longitudinal direction P. When tension is applied, the maximum elongation λ = 0.135 mm in the longitudinal direction P is obtained from Young's modulus E = 1153 kgf /
[0051]
When the maximum elongation amount λ and the maximum shrinkage amount ρ obtained as described above are added to the
[0052]
As described above, in the present embodiment, not only the thin sheet is kept in a flat state by the tension applying device and the suction device, but also the displacement of the processing point on the thin sheet caused by elongation due to the tension is calculated in advance. By correcting the data, laser processing can be reliably performed at a desired processing point, and processing accuracy can be further improved.
[0054]
【The invention's effect】
According to the present invention,Since the sheet is stretched by the clamping device and the suction device sucks and supports one section of the sheet in a tensioned state, the surface of the sheet can be corrected and flattened in the section. Therefore, each partition part by a laser beam irradiation apparatus can be laser processed with high accuracy. Furthermore, since the moving device divides the sheet into a plurality of partition portions and sequentially introduces each partition portion into the suction portion of the suction device, laser processing can be performed with high precision even on a thin and large area sheet. .
[0055]
Furthermore, shape stability is lowSheetWhile preserving the planar state by applying tension to the workpiece, the amount of displacement of the laser processing point due to elastic return and contraction when the workpiece extended by tension is released from the post-processing tension is calculated in advance. By correcting the processing point data according to the value, the processing accuracy can be further increased, and a desired processing point can be punched and other processing can be reliably performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a laser processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view showing the configuration of the apparatus.
FIG. 3 is a front view showing a configuration corresponding to a size change of a workpiece in the apparatus.
FIG. 4 is a partial front view showing a modification of the workpiece holding structure of the apparatus.
FIG. 5 is a perspective view showing a configuration of a laser processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a front view showing a configuration of a laser processing apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a front view showing an adsorption device of the laser processing apparatus.
FIG. 8 is a bottom view of the same.
FIG. 9 is a front view showing an overall structure of an adsorption device of the laser processing apparatus.
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a laser processing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional laser processing apparatus.
FIG. 12 is a schematic perspective view showing a conventional example.
[Explanation of symbols]
102 Workpiece
103 Fixed side clamp (holding means)
104 Movable clamp (holding means)
106 Biasing cylinder (biasing means)
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Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2332637B (en) | 1997-12-25 | 2000-03-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Apparatus and method for processing |
KR20040020112A (en) * | 2002-08-29 | 2004-03-09 | 현대자동차주식회사 | Sample fixing apparatus for laser welding |
JP4684784B2 (en) * | 2005-07-26 | 2011-05-18 | リコーマイクロエレクトロニクス株式会社 | Electrode bonding method and apparatus |
JP5012147B2 (en) * | 2006-03-31 | 2012-08-29 | 日立化成工業株式会社 | Laser processing method and laser processing apparatus |
JP2008023548A (en) * | 2006-07-19 | 2008-02-07 | Apic Yamada Corp | Cutting apparatus |
JP4710880B2 (en) * | 2007-06-28 | 2011-06-29 | パナソニック株式会社 | Laser processing equipment |
JP4947146B2 (en) * | 2007-06-28 | 2012-06-06 | パナソニック株式会社 | Laser processing equipment |
JP5311176B2 (en) * | 2007-09-10 | 2013-10-09 | Uht株式会社 | Laser processing equipment |
JP5337605B2 (en) * | 2009-07-09 | 2013-11-06 | 日本車輌製造株式会社 | Laser processing machine |
JP5337622B2 (en) * | 2009-08-07 | 2013-11-06 | 日本車輌製造株式会社 | Metal plate processing holding device |
JP5834845B2 (en) * | 2011-12-01 | 2015-12-24 | Tdk株式会社 | Sheet body holding device, sheet body processing apparatus, sheet body holding method, sheet body processing method, and display part manufacturing method |
JP6193028B2 (en) * | 2013-07-12 | 2017-09-06 | 新東エスプレシジョン株式会社 | Inspection device |
KR102095481B1 (en) * | 2018-06-29 | 2020-03-31 | 이노포토닉스 주식회사 | Apparatus for cutting a metal panel |
-
1998
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102642087A (en) * | 2012-04-06 | 2012-08-22 | 深圳市吉阳自动化科技有限公司 | Laser cutting dust removal device |
CN102642087B (en) * | 2012-04-06 | 2014-12-31 | 深圳市吉阳自动化科技有限公司 | Laser cutting dust removal device |
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