JP4080639B2 - Laser drilling method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一辺の長さがa、他辺の長さがbの方形の範囲でレーザ光の照射位置を制御可能な手段を備え、前記範囲毎に穴を加工するようにしたレーザ光による穴明け加工方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ビルドアップ式のプリント基板では層間を接続するブラインドホール(以下、穴という。)をレーザ光により加工することが多い。このようなレーザ加工機を図6により説明する。
図6は、従来から実施されているレーザ加工機の構成図である。レーザ発振器1から発振されたパルス状のレーザ光2は、反射面が固定された全反射コーナミラー3a、3bで反射し、図中矢印で示すように、回転軸の回りに回転自在で、反射面を任意の角度に位置決めができるガルバノミラー4a、4bで定まる光路を通り、集光レンズ5(fθレンズ)で集光される。加工ヘッド6は、ガルバノミラー4a、4bを動作させ、スキャン領域8内の穴を順に加工する。そして、1個のスキャン領域8内の穴の加工が終了したら、X−Yテーブル9を移動させ、次のスキャン領域8内の加工を行う。なお、加工する穴の直径(以下、穴径という。)は通常0.3mm以下、1個のスキャン領域8の大きさは50mm×50mm程度である。また、レーザ発振器が発振可能なレーザパルス周期は0.33ms(周波数3KHz)程度であり、パルス期間TPは数十μsである。また、駆動系のイナーシャや固有振動数の影響を受ける期間TGは2ms程度、また、テーブルの位置決めは200ms程度である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、加工する穴径には種々のものがあり、穴が配置される位置も一様であるとは限らない。このため、スキャン領域を順番に移動させるだけでは、作業能率が低く、穴の品質がばらついた。
【0004】
本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、作業能率を向上することができ、かつ穴の品質に優れるレーザ光による穴明け加工方法を提供するにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、一辺の長さがa、他辺の長さがbの方形の範囲でレーザ光の照射位置を制御する光路偏向手段を用いて、前記範囲毎に当該範囲内に中心が定められた円形の穴を加工するようにしたレーザ光による穴明け加工方法において、加工に先立ち、加工しようとする穴を穴径毎に区分すると共に、区分した穴径毎に、前記長さa毎に前記範囲を配置する作業を、X方向にワークの一端から他端まで繰返し、この繰り返し作業を、Y方向に前記長さb毎にワークの一端から他端まで繰返すことにより前記範囲をワークの全体に配置し、上記配置作業のそれぞれにおいて配置された前記範囲に存在する前記加工しようとする穴の有無を確認し、当該範囲に前記穴が存在する場合は、前記範囲に存在する1以上の前記穴のうちX座標の最小値をX座標値とし、Y座標の最小値をY座標値とする点を頂点とし、この頂点を基準としてX方向及びY方向に前記方形の範囲と同一の範囲の方形の領域を設定し、前記頂点の座標値を記憶すると共に、この領域内に含まれる前記穴の座標データを次の前記領域を定める対象から外し、前記頂点で定められた前記範囲毎に、当該範囲内に存在する前記穴の中心にレーザ光を照射して、ワークを加工することを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
図1は、本発明に係る穴明け加工方法の加工手順を示すフローチャート、図2は、穴径毎のテーブル移動位置決定手順を示すフローチャートであり、図3はプリント基板の平面図である。プリント基板7は2辺の長さがA×Bの長方形であり、1個の頂点をテーブル9の移動原点0に、長さAの一辺がX軸上に、長さBの他辺がY軸上にそれぞれ位置決めされている。なお、加工機自体は前述の図6に示したものと同等のものを使用する。
【0007】
ワークの加工に先立ち、加工プログラムを読み込み(図1における手順S100)、加工プログラムに記載されている加工しようとする穴径のデータを、穴径毎に区分してまとめる(手順S110)。次に、穴径毎に、中心のx座標を並べ替える(手順S120)。なお、この実施の形態では、x座標が小さい順に並べる。そして、後述する図2の手順により、穴径毎にテーブル9の移動位置を決定し(手順S130)、穴径毎に手順S130で決定した複数の移動位置を最短で接続できる移動経路、すなわちテーブル9の移動距離が最小になるような移動経路、を決定する(手順S140)。
【0008】
なお、手順S110でデータを穴径毎に分類したのは、以下の理由によるものである。すなわち、穴の真円度を向上させたり穴の内面を滑らかにする等、品質の優れる穴を加工するためには、適切な条件で加工する必要がある。しかし、穴径毎に適切な条件が異なるため、例えばレーザ発振器の出力を変更すると、出力が安定するまでに時間を要する場合があり、同一の穴径をまとめて加工する方が作業能率を向上させることができる場合が多いからである。
【0009】
また、手順S120の処理は、後述するテーブルの移動位置決めの演算速度を向上させるためのものであり、省略しても良い。
【0010】
次に、図2により穴径毎のテーブル9の移動位置決定手順を説明する。なお、スキャン領域8の大きさは2辺が等しい50mm×50mmであり、穴の中心がこの範囲にあれば、品質に優れる穴の加工をすることができる。
先ず、i=0、j=0、k=0として(手順S200)、x座標が
50i≦x≦50i+50、
かつ、y座標が
50i≦y≦50i+50
の範囲に穴があるかどうかを調べ(手順S210)、この範囲に加工しようとする穴がない場合は、手順S260の処理を行なう。また、穴がある場合は、
k=k+1
としてから(手順S220)、x座標の最小値xminを求め、
xk=xmin(この場合はx1=xmin)
とする。引続き、y座標の最小値yminを求め、
yk=ymin(この場合はy1=ymin)
とし(手順S230)、X座標がxk、Y座標がykの点Pk(この場合はP1(x1,y1))を記憶する(手順S240)。
【0011】
次に、
xk≦x≦xk+50
かつ
yk≦y≦yk+50
の範囲にある穴の座標を次のPkを決定するデータから外して(手順S250)、手順S260の処理を行なう。
【0012】
手順S260では、i=i+1としてから、50iとAとを比較し(手順S270)、50i≧Aの場合は、手順S280の処理を行ない、50i<Aの場合は手順S210の処理を行なう。
【0013】
手順S280では、i=0、j=j+1としてから、50jとBとを比較し(手順S290)、50j≧Bの場合は、手順S210の処理を行ない、50j<Bの場合は処理を終了する。
【0014】
図4は上記の手順により決定されたPkの例を示す図である。図中×を付したQ1〜Q12は、加工プログラムに記載されていた穴の位置を、P1〜P4は上記で決定された点Pkの位置を、実線で示すD1〜D4はP1〜P4で決まるスキャン範囲を、点線で示すS1〜S15は手順S210において配置された範囲を、それぞれ示している。同図から明らかなように、本実施の形態の場合、例えばS7に含まれるQ6はスキャン領域D1に、S7、S8にそれぞれ含まれるQ7、Q8はスキャン領域D2に含まれる結果、Q6〜Q8を加工するためにテーブルをS7、S8に位置決めする必要がなく、作業能率を向上させることができる。なお、図示の場合、上記した手順S140により、加工はD1→D2→D4→D3の順で行なわれる。
【0015】
図5は、本発明の他の穴径毎のテーブルの移動位置決定手順を示すフローチャートであり、スキャン領域8の大きさは上記と同じ50mm×50mmである。
先ず、i=0、j=0、k=0として(手順S300)、x座標が
50i≦x≦50i+50、
かつ、y座標が
50i≦y≦50i+50
の範囲に穴があるかどうかを調べ(手順S310)、この範囲に加工しようとする穴がない場合は、手順S380の処理を行なう。また、穴がある場合は、
k=k+1
としてから(手順S320)、x座標の最小値xminを求め、
xn=xmin
とする。引続き、y座標の最小値yminを求め、
yn=ymin
とする(手順S330)。
【0016】
次に、
xn≦x≦xn+50
かつ
yn≦y≦yn+50
の範囲にある穴の中心座標のうちx座標の最大値xmaxを求めて、
xm=xmax
とし、引続き、y座標の最大値ymaxを求めて、
ym=ymax
とする(手順S340)。
【0017】
次に、
xk=xn−(xn+50−xm)/2
yk=yn−(yn+50−ym)/2
すなわち、
xk=xm+xn+25
yk=ym+yn+25
として、xk、ykを求め(手順S350)、X座標がxk、Y座標がykの点Pk(この場合はP1(x1,y1))を記憶する(手順S360)。
【0018】
次に、
xk≦x≦xk+50
かつ
yk≦y≦yk+50
の範囲にある穴の座標を次のPkを決定するデータから外して(手順S370)、手順S380の処理を行なう。なお、手順S370で消去した穴は、
xn≦x≦xn+50
かつ
yn≦y≦yn+50
の範囲にある穴と一致することはいうまでもない。
【0019】
手順S380では、i=i+1としてから、50iとAとを比較し(手順S390)、50i≧Aの場合は、手順S400の処理を行ない、50i<Aの場合は手順S310の処理を行なう。手順S400では、i=0、j=j+1としてから、50jとBとを比較し(手順S410)、50j≧Bの場合は、手順S310の処理を行ない、50j<Bの場合は処理を終了する。
【0020】
通常、スキャン領域8の端部で加工された穴の内面は中心付近で加工された穴の内面よりも垂直度が低下する傾向がある。この実施の形態では、手順S340、手順S350により、加工しようとするX軸方向の両端にある穴の中心と、Y座標軸方向の両端にある穴の中心とで形成される四角形の中心にスキャン領域8の中心を配置するから、端部にある穴の中心とスキャン領域8の中心との距離のばらつきを小さくすることができる。この結果、加工した穴の内面の垂直度を向上させることができ、穴の品質をさらに向上させることができる。
【0021】
なお、上記ではスキャン領域内のX座標およびY座標のそれぞれ両端に位置する穴の座標を基準にしてスキャン領域の頂点の座標を決定したが、さらに、あるいは手順S340、手順S350に代えて、Pkの位置を、Pkを頂点とする移動方向のスキャン領域内に含まれる総ての穴の中心からスキャン領域の中心までの距離の和が最小になるように、補正してもよい。
【0022】
なお、上記いずれの場合も、スキャン領域を定める点を、スキャン領域の原点に近い頂点にしたが、例えばスキャン領域の中心にしてもよい。
【0023】
また、本発明は、長方形のワークに限らず、任意の形状であっても適用することができる。
【0024】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、作業能率を向上させることができ、かつ穴の品質も向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る穴明け加工方法の加工手順を示すフローチャートである。
【図2】本発明のテーブル移動位置決定手順を示すフローチャートである。
【図3】プリント基板の平面図である。
【図4】本発明の手順により決定された結果を示す図である。
【図5】本発明の他のテーブルの移動位置決定手順を示すフローチャートである。
【図6】従来のレーザ加工機の構成図である。
【符号の説明】
1 レーザ発振器
2 レーザ光
3a,3b 全反射コーナミラー
4a,4b ガルバノミラー
5 集光レンズ
6 加工ヘッド
7 プリント基板
8 スキャン領域
9 X−Yテーブル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
According to the present invention, there is provided a means capable of controlling the irradiation position of the laser beam in a rectangular range in which the length of one side is a and the length of the other side is b. The present invention relates to a drilling method.
[0002]
[Prior art]
In a build-up type printed circuit board, a blind hole (hereinafter referred to as a hole) for connecting layers is often processed with a laser beam. Such a laser processing machine will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a configuration diagram of a laser processing machine that has been conventionally implemented. The
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, there are various types of hole diameters to be processed, and the positions where the holes are arranged are not always uniform. For this reason, simply moving the scan area in order resulted in low work efficiency and varying hole quality.
[0004]
An object of the present invention is to provide a drilling method using a laser beam that can solve the above-described problems in the prior art, improve work efficiency, and has excellent hole quality.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention uses an optical path deflecting unit that controls the irradiation position of laser light in a rectangular range in which the length of one side is a and the length of the other side is b. In the drilling method using a laser beam so as to process a circular hole whose center is defined within the range, prior to processing, the hole to be processed is classified for each hole diameter, and for each divided hole diameter In addition, the operation of arranging the range for each length a is repeated from one end of the workpiece to the other end in the X direction, and this repeating operation is repeated from one end of the workpiece to the other end in the Y direction for each length b. By arranging the range in the entire work by checking the presence or absence of the hole to be processed existing in the range arranged in each of the placement work, if the hole exists in the range, One or more of the above existing in the range X-coordinate minimum value of the X coordinate value, the minimum value of the Y coordinate and an apex point of the Y-coordinate values, the same range as the range of the square of the vertex in the X direction and the Y direction with respect of The rectangular area is set, the coordinate value of the vertex is stored, and the coordinate data of the hole included in the area is excluded from the target for determining the next area, and for each range defined by the vertex The workpiece is machined by irradiating a laser beam to the center of the hole existing in the range.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiments.
FIG. 1 is a flowchart showing a processing procedure of a drilling method according to the present invention, FIG. 2 is a flowchart showing a table moving position determination procedure for each hole diameter, and FIG. 3 is a plan view of a printed circuit board. The printed
[0007]
Prior to machining the workpiece, the machining program is read (step S100 in FIG. 1), and the hole diameter data to be machined described in the machining program is classified for each hole diameter (step S110). Next, the center x coordinate is rearranged for each hole diameter (step S120). In this embodiment, the x coordinates are arranged in ascending order. Then, the movement position of the table 9 is determined for each hole diameter according to the procedure of FIG. 2 to be described later (procedure S130). A movement route that minimizes the
[0008]
The reason why the data is classified for each hole diameter in step S110 is as follows. That is, in order to process a hole with excellent quality, such as improving the roundness of the hole or smoothing the inner surface of the hole, it is necessary to process under appropriate conditions. However, since the appropriate conditions differ depending on the hole diameter, for example, if the output of the laser oscillator is changed, it may take time for the output to stabilize, and working with the same hole diameter together improves work efficiency. This is because there are many cases where this can be achieved.
[0009]
Further, the process of step S120 is for improving the calculation speed of table movement positioning described later, and may be omitted.
[0010]
Next, a procedure for determining the movement position of the table 9 for each hole diameter will be described with reference to FIG. The size of the
First, assuming that i = 0, j = 0, and k = 0 (procedure S200), the x coordinate is 50i ≦ x ≦ 50i + 50,
And y coordinate is 50i ≦ y ≦ 50i + 50
Whether there is a hole in the range (step S210). If there is no hole to be processed in this range, the process of step S260 is performed. If there is a hole,
k = k + 1
(Step S220), the minimum value xmin of the x coordinate is obtained,
xk = xmin (in this case x1 = xmin)
And Subsequently, the minimum value ymin of the y coordinate is obtained,
yk = ymin (in this case y1 = ymin)
(Step S230), the point Pk (in this case, P1 (x1, y1)) whose X coordinate is xk and Y coordinate is yk is stored (step S240).
[0011]
next,
xk ≦ x ≦ xk + 50
And yk ≦ y ≦ yk + 50
The coordinates of the hole in the range are removed from the data for determining the next Pk (step S250), and the process of step S260 is performed.
[0012]
In step S260, after i = i + 1, 50i is compared with A (step S270). If 50i ≧ A, the process of step S280 is performed, and if 50i <A, the process of step S210 is performed.
[0013]
In step S280, after i = 0 and j = j + 1, 50j is compared with B (step S290). If 50j ≧ B, the process of step S210 is performed, and if 50j <B, the process ends. .
[0014]
FIG. 4 is a diagram showing an example of Pk determined by the above procedure. Q1 to Q12 marked with “X” in the figure indicate the positions of the holes described in the machining program, P1 to P4 indicate the positions of the points Pk determined above, and D1 to D4 indicated by solid lines are determined by P1 to P4. S1 to S15, which indicate the scan range with dotted lines, indicate the ranges arranged in step S210, respectively. As can be seen from the figure, in the present embodiment, for example, Q6 included in S7 is included in the scan region D1, and Q7 and Q8 included in S7 and S8 are included in the scan region D2. It is not necessary to position the table at S7 and S8 for processing, and the work efficiency can be improved. In the illustrated case, the processing is performed in the order of D1, D2, D4, and D3 by the above-described procedure S140.
[0015]
FIG. 5 is a flowchart showing the procedure for determining the table movement position for each hole diameter according to the present invention. The size of the
First, assuming that i = 0, j = 0, and k = 0 (step S300), the x coordinate is 50i ≦ x ≦ 50i + 50,
And y coordinate is 50i ≦ y ≦ 50i + 50
Whether there is a hole in the range (step S310). If there is no hole to be processed in this range, the process of step S380 is performed. If there is a hole,
k = k + 1
(Step S320), the minimum value xmin of the x coordinate is obtained,
xn = xmin
And Subsequently, the minimum value ymin of the y coordinate is obtained,
yn = ymin
(Procedure S330).
[0016]
next,
xn ≦ x ≦ xn + 50
And yn ≦ y ≦ yn + 50
The maximum value xmax of the x coordinate out of the center coordinates of the holes in the range of
xm = xmax
Then, the maximum value ymax of the y coordinate is obtained,
ym = ymax
(Procedure S340).
[0017]
next,
xk = xn- (xn + 50-xm) / 2
yk = yn- (yn + 50-ym) / 2
That is,
xk = xm + xn + 25
yk = ym + yn + 25
Xk and yk are obtained (step S350), and the point Pk (in this case, P1 (x1, y1)) whose x coordinate is xk and y coordinate is yk is stored (step S360).
[0018]
next,
xk ≦ x ≦ xk + 50
And yk ≦ y ≦ yk + 50
The coordinates of the hole in the range are removed from the data for determining the next Pk (step S370), and the process of step S380 is performed. The holes erased in step S370 are
xn ≦ x ≦ xn + 50
And yn ≦ y ≦ yn + 50
Needless to say, it matches the hole in the range of.
[0019]
In step S380, after i = i + 1, 50i is compared with A (step S390). If 50i ≧ A, the process of step S400 is performed, and if 50i <A, the process of step S310 is performed. In step S400, after i = 0 and j = j + 1, 50j is compared with B (step S410). When 50j ≧ B, the process of step S310 is performed, and when 50j <B, the process is terminated. .
[0020]
Usually, the inner surface of the hole processed at the end of the
[0021]
In the above description, the coordinates of the vertices of the scan area are determined based on the coordinates of the holes located at both ends of the X coordinate and the Y coordinate in the scan area, but in addition, in place of steps S340 and S350, Pk May be corrected so that the sum of the distances from the centers of all the holes included in the scanning region in the moving direction having Pk as the apex to the center of the scanning region is minimized.
[0022]
In any of the above cases, the point defining the scan area is the apex close to the origin of the scan area, but may be the center of the scan area, for example.
[0023]
Further, the present invention is not limited to a rectangular workpiece, and can be applied to any shape.
[0024]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to improve the work efficiency, and can also be improved hole quality.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing a processing procedure of a drilling method according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a table moving position determination procedure according to the present invention.
FIG. 3 is a plan view of a printed circuit board.
FIG. 4 is a diagram showing the results determined by the procedure of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart showing a procedure for determining the movement position of another table of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional laser beam machine.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
加工に先立ち、加工しようとする穴を穴径毎に区分すると共に、区分した穴径毎に、前記長さa毎に前記範囲を配置する作業を、X方向にワークの一端から他端まで繰返し、この繰り返し作業を、Y方向に前記長さb毎にワークの一端から他端まで繰返すことにより前記範囲をワークの全体に配置し、
上記配置作業のそれぞれにおいて配置された前記範囲に存在する前記加工しようとする穴の有無を確認し、
当該範囲に前記穴が存在する場合は、前記範囲に存在する1以上の前記穴の座標のうちX座標の最小値をX座標値とし、Y座標の最小値をY座標値とする点を頂点とし、この頂点を基準としてX方向及びY方向に前記方形の範囲と同一の範囲の方形の領域を設定し、前記頂点の座標値を記憶すると共に、この領域内に含まれる前記穴の座標データを次の前記領域を定める対象から外し、前記頂点で定められた前記範囲毎に、当該範囲内に存在する前記穴の中心にレーザ光を照射して、ワークを加工することを特徴とするレーザ光による穴明け加工方法。A circular hole whose center is determined for each of the ranges by using an optical path deflecting unit that controls the irradiation position of the laser beam in a square range in which the length of one side is a and the length of the other side is b. In the drilling method using laser light,
Prior to machining, the hole to be machined is divided for each hole diameter, and the operation of arranging the range for each length a for each divided hole diameter is repeated from one end of the workpiece to the other end in the X direction. , By repeating this repeated operation from one end of the workpiece to the other end in the Y direction for each length b, the range is arranged over the entire workpiece,
Confirm the presence or absence of the hole to be processed existing in the range arranged in each of the arrangement work,
If the hole in the range exists, the minimum value of the X coordinate of one or more of the holes in the coordinate present in the range as the X coordinate value, the minimum value of the Y-coordinate point of the Y-coordinate value Is set as a vertex, a rectangular region having the same range as the rectangular region is set in the X direction and the Y direction with reference to the vertex, the coordinate value of the vertex is stored, and the holes included in the region are stored. The coordinate data is excluded from the target for determining the next region, and the workpiece is processed by irradiating the center of the hole existing in the range for each range determined by the vertex. Drilling method with laser light.
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