JP4988168B2 - Laser processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、多層プリント基板やセラミック板(グリーンシート)等のワークを加工するレーザ加工装置に関するもので、特に、1ロット複数のワークを複数ロット繰り返し加工するようなレーザ加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus that processes a workpiece such as a multilayer printed board or a ceramic plate (green sheet), and more particularly to a laser processing apparatus that repeatedly processes a plurality of workpieces of one lot.
従来のレーザ加工装置として、ワークを保持した保持具と、この保持具を平面状のXY方向に駆動する第1の駆動機構と、レーザ発振器と、このレーザ発振器から出力されたレーザ光を収束して上記ワークに照射させる光学系と、この光学系を駆動して上記ワークの上面に対する上記レーザ光の焦点位置を変える第2の駆動機構と、上記ワークの上面の少なくとも中心部と周辺部の複数箇所との高さを検出するセンサと、このセンサからの検出信号によって上記ワークの上面の全域の高さを演算するとともに、その演算値に基づいて上記第2の駆動機構を駆動する制御部とを具備し、ワークの反りによるレーザ光の焦点位置のずれを迅速に補正してレーザ加工を行なえるようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。 As a conventional laser processing apparatus, a holder holding a workpiece, a first drive mechanism for driving the holder in a planar XY direction, a laser oscillator, and a laser beam output from the laser oscillator are converged. An optical system that irradiates the workpiece, a second drive mechanism that drives the optical system to change the focal position of the laser beam with respect to the upper surface of the workpiece, and a plurality of at least a central portion and a peripheral portion of the upper surface of the workpiece A sensor for detecting the height of the part and a control unit for calculating the height of the entire upper surface of the workpiece by a detection signal from the sensor and driving the second drive mechanism based on the calculated value; And the laser processing can be performed by quickly correcting the shift of the focal position of the laser beam due to the warping of the workpiece (for example, see Patent Document 1).
また、他の従来のレーザ加工装置として、レーザ光源からのレーザ光を所望の方向にスキャニングするためのガルバノスキャナ及び前記ガルバノスキャナからのレーザ光を所定の同一平面上に集光させるfθレンズを有するレーザヘッドと、前記レーザヘッドをワークの被加工面に対して近接/離反可能に、かつ前記被加工面に沿って移動可能に支持する手段と、前記レーザヘッドと前記被加工面との間隔を検出するセンサとを有し、前記レーザ加工ヘッドと前記被加工面とが所定の間隔となるように前記センサによる検出結果を基に前記レーザ加工ヘッドの位置を制御しつつ前記被加工面に対してレーザ加工を施す手段とを有し、レーザヘッドと被加工面との間隔をセンサにより常にウォッチングしながらレーザ加工を行うことで、被加工物に反りやうねりがあっても、被加工面に照射されるレーザ光の強度、スポット径等を正確に制御するものがある(例えば、特許文献2参照)。 In addition, as another conventional laser processing apparatus, a galvano scanner for scanning laser light from a laser light source in a desired direction and an fθ lens for condensing the laser light from the galvano scanner on a predetermined same plane are provided. A laser head, means for supporting the laser head so as to be able to approach / separate the workpiece surface and move along the workpiece surface, and an interval between the laser head and the workpiece surface. A sensor for detecting the position of the laser processing head while controlling the position of the laser processing head based on the detection result of the sensor so that the laser processing head and the processing surface are at a predetermined interval. Laser processing, and the laser processing is performed while constantly monitoring the distance between the laser head and the processing surface with a sensor. Even if warpage or waviness, there is to precisely control the intensity of the laser beam irradiated on the processed surface, the spot diameter and the like (e.g., see Patent Document 2).
しかしながら、上記従来の上記従来レーザ加工装置は、センサにより個々のワークとレーザ加工ヘッドとの間隔を検出し、この検出値に基づいてレーザ光の焦点位置又はレーザ加工ヘッドの位置を制御している。そのため、センサによる間隔検出に時間がかかり、レーザ加工全体のタクトタイムが長くなるという問題があった。 However, in the conventional laser processing apparatus, the distance between each workpiece and the laser processing head is detected by a sensor, and the focal position of the laser beam or the position of the laser processing head is controlled based on the detected value. . Therefore, it takes time to detect the interval by the sensor, and there is a problem that the tact time of the entire laser processing becomes long.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、タクトタイムを短くすることができる1ロット複数のワークを加工するレーザ加工装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a laser processing apparatus that processes a plurality of workpieces of one lot that can shorten the tact time.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のレーザ加工装置は、レーザ発振器からのレーザビームを、Z軸方向に変位可能な加工ヘッドにより所定の集光走査平面に集光させ、該集光走査平面をXYテーブルに載置されて吸着された、多層プリント基板又はセラミック板であって被加工面の凹凸が同一である同一ロットのワークの被加工面と一致させてワークの加工を行うレーザ加工装置において、前記被加工面の凹凸による前記集光走査平面と前記被加工面とのZ軸方向のずれを測定する距離センサと、前記XYテーブルを制御して前記被加工面の複数個所における前記距離センサのずれ測定値を取得し、取得したずれ測定値をメモリに格納するずれ測定処理を行う測定制御手段と、前記XYテーブルに搬入される前記ワークの数をカウントし、同一ロットのワークの1番目が搬入されたときは、前記測定制御手段に指令して前記ずれ測定処理を行わせた後、前記メモリに格納された前記ずれ測定値に基づいて、前記集光走査平面を前記被加工面に一致させるように前記加工ヘッド及び前記XYテーブルを制御して前記1番目のワークの加工を行なわせ、同一ロットの2番目以降のワークが搬入されたときには、前記メモリに格納された前記1番目のワークのずれ測定値に基づいて、前記集光走査平面を前記被加工面に一致させるように前記加工ヘッド及び前記XYテーブルを制御して前記2番目以降のワークの加工を行なわせる運転制御手段と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the laser processing apparatus of the present invention condenses the laser beam from the laser oscillator on a predetermined condensing scanning plane by a processing head that can be displaced in the Z-axis direction. , adsorbed is placed the light-concentrating scan plane XY table, a multilayer printed circuit board or ceramic board to match the processed surface of the same lot of work is identical concave convex surface to be processed workpiece In the laser processing apparatus that performs the processing, the distance sensor that measures the deviation in the Z-axis direction between the condensing scanning plane and the processing surface due to the unevenness of the processing surface, and the XY table are controlled to control the processing Measurement control means for performing deviation measurement processing for obtaining deviation measurement values of the distance sensor at a plurality of positions on the surface and storing the obtained deviation measurement values in a memory, and the work carried into the XY table When the first of the workpieces of the same lot is loaded, the measurement control means is instructed to perform the deviation measurement process, and then based on the deviation measurement value stored in the memory The first work is processed by controlling the processing head and the XY table so that the condensing scanning plane coincides with the processing surface, and the second and subsequent workpieces in the same lot are loaded. In some cases, the second head is controlled by controlling the processing head and the XY table so as to make the condensing scanning plane coincide with the processing surface based on the measured deviation value of the first workpiece stored in the memory. And an operation control means for performing subsequent machining of the workpiece.
この発明によれば、同一ロットの2番目以降のワークが搬入されたときには、メモリに格納された1番目のワークのずれ測定値に基づいて、集光走査平面を被加工面に一致させるように加工ヘッド及びXYテーブルを制御して2番目以降のワークの加工を行なわせるので、2番目以降のワークの複数個所における被加工面と集光走査平面とのずれを測定する必要がなく、レーザ加工全体のタクトタイムを短縮することができるレーザ加工装置が得られるという効果を奏する。 According to the present invention, when the second and subsequent workpieces of the same lot are loaded, the condensing scanning plane is made to coincide with the processing surface based on the measured deviation value of the first workpiece stored in the memory. Since the processing head and the XY table are controlled to process the second and subsequent workpieces, there is no need to measure the deviation between the processing surface and the condensing scanning plane at a plurality of locations of the second and subsequent workpieces. There is an effect that a laser processing apparatus capable of reducing the overall tact time can be obtained.
実施の形態.
以下に、本発明にかかるレーザ加工装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
Embodiment.
Embodiments of a laser processing apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
図1は、本発明にかかるレーザ加工装置の実施の形態の概略図であり、図2は、ワークの従来の全面加工工程を示すフローチャートであり、図3−1は、fθレンズを通過したレーザビームの態様を示す図であり、図3−2は、レーザビームの焦点深度を示す図であり、図3−3は、レーザビームの焦点深度が浅い態様を示す図であり、図3−4は、レーザビームの走査エリアを狭めた態様を示す図であり、図4は、レーザ加工装置の制御装置を示す概略図であり、図5−1は、ワーク上のずれ測定位置を示す図であり、図5−2は、ずれ測定位置データとずれ測定値のメモリ格納態様を示す図であり、図5−3は、ずれ測定位置を走査エリアに対応させた態様を示す図であり、図6−1は、走査エリア移動の目的地P点とずれ測定位置の関係を示す図であり、図6−2は、目的地P点における加工ヘッドのZ軸変位量を示す図であり、図7は、本実施の形態のレーザ加工装置の制御フローチャートであり、図8は、ワークの走査エリアの移動と加工ヘッドのZ軸変位を示す図である。 FIG. 1 is a schematic view of an embodiment of a laser processing apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a flowchart showing a conventional whole-surface processing process of a workpiece, and FIG. 3A is a laser that passes through an fθ lens. FIG. 3B is a diagram illustrating a depth of focus of a laser beam, FIG. 3C is a diagram illustrating a mode of a shallow depth of focus of a laser beam, and FIG. FIG. 4 is a view showing a mode in which the scanning area of the laser beam is narrowed, FIG. 4 is a schematic view showing a control device of the laser processing apparatus, and FIG. 5A is a view showing a deviation measurement position on the workpiece. FIG. 5-2 is a diagram showing a memory storage mode of the deviation measurement position data and the deviation measurement value, and FIG. 5-3 is a diagram showing a mode in which the deviation measurement position is associated with the scanning area. 6-1 shows the relationship between the destination P point of the scanning area movement and the deviation measurement position. FIG. 6-2 is a diagram showing the Z-axis displacement amount of the machining head at the destination point P, FIG. 7 is a control flowchart of the laser machining apparatus of the present embodiment, and FIG. These are the figures which show the movement of the scanning area of a workpiece | work, and the Z-axis displacement of a process head.
まず、図1を参照してレーザ加工装置のハード構成と、ワークWの孔あけ加工方法について説明する。レーザ孔あけ加工は、パルス状のレーザビームLBを多層プリント基板やセラミック板(グリーンシート)等の板状のワークWに照射して孔をあける加工方法である。ワークWを載置・吸着したXYテーブル5をX軸・Y軸上の所定の位置に位置決めし、ガルバノスキャナ2等のスキャナによりレーザビームLBをX軸方向及びY軸方向に走査し、走査したレーザビームLBを、所定の走査エリアSAの集光走査平面3a上に集光させる(焦点を結ばせる)fθレンズ3を通して、被加工面を集光走査面3a上に位置させたワークWに照射し、ワークWの孔あけ加工を行う。
First, a hardware configuration of a laser processing apparatus and a method for drilling a workpiece W will be described with reference to FIG. Laser drilling is a processing method in which a hole is formed by irradiating a pulsed laser beam LB to a plate-like workpiece W such as a multilayer printed board or a ceramic plate (green sheet). The XY table 5 on which the workpiece W is placed / sucked is positioned at a predetermined position on the X axis / Y axis, and the laser beam LB is scanned in the X axis direction and the Y axis direction by a scanner such as the
図1に示すように、実施の形態のレーザ加工装置は、ワークWを載置・吸着しワークWをX軸方向及びY軸方向に移動させるXYテーブル5と、XYテーブル5とZ軸方向に離間した位置に設置されパルス状のレーザビームLBをX軸方向へ発振するレーザ発振器6と、X軸方向のレーザビームLBをZ軸方向に向け加工ヘッド1に入射させるミラー6aと、加工ヘッド1内に設置されZ軸方向に入射したレーザビームLBをX軸方向に走査するガルバノミラー2aと、ガルバノミラー2aからのレーザビームLBをY軸方向に走査するガルバノミラー2bと、加工ヘッド1内に設置されガルバノミラー2bからのレーザビームLBを収束して集光走査平面3a上に集光させるfθレンズ3と、加工ヘッド1に設置されワークWの被加工面と集光走査平面3aとのZ軸方向のずれを測定する距離センサ4と、を備えている。ガルバノミラー2a、2bはガルバノスキャナ2を構成している。
As shown in FIG. 1, the laser processing apparatus according to the embodiment includes an XY table 5 that places and sucks a workpiece W and moves the workpiece W in the X-axis direction and the Y-axis direction, and in the XY table 5 and the Z-axis direction. A
加工ヘッド1は、集光走査平面3aをワークWの被加工面に一致させるために、Z軸方向に変位可能になっている。図1では、加工ヘッド1をZ軸方向に変位させるサーボ系は図示を省略している。距離センサ4は、接触子4aを伸張させワークWに接触させて距離を測定する接触式距離センサである。
The
非接触式距離センサは、ワーク表面からのレーザ反射光により距離を測定するものが一般的であるが、多層プリント基板やセラミック板(グリーンシート)の場合、表面が樹脂であることが多く、レーザ光を当てると傷がつくおそれがあるので、接触式距離センサを用いるのがよい。 Non-contact type distance sensors generally measure the distance by reflected laser light from the workpiece surface. However, in the case of multilayer printed boards and ceramic boards (green sheets), the surface is often a resin, and laser A contact-type distance sensor should be used because there is a risk of scratching when exposed to light.
走査エリアSAは、通常、□50mm(50mm×50mm)である。一方、ワークWは、多層プリント基板やセラミック板(グリーンシート)等の場合、400mm×300mm程度であり、走査エリアSAよりも広いので、ガルバノスキャナ2による走査(スキャニング)では、走査エリアSAの範囲内しか加工することができない。そこで、ワークWを載置しているXYテーブル5を走査エリアSAの距離(50mm)ずつX軸方向及びY軸方向へ移動させて、ワークWの全面の加工を行なう。
The scanning area SA is usually □ 50 mm (50 mm × 50 mm). On the other hand, the workpiece W is about 400 mm × 300 mm in the case of a multilayer printed circuit board, a ceramic board (green sheet), etc., and is wider than the scanning area SA. Therefore, in the scanning (scanning) by the
上記のワークWの従来の全面加工工程を、図2のフローチャートにより説明する。ステップS0でワークWが搬入され、XYテーブル5上に載置され吸着固定される。次に、ステップS0−1でワークWの被加工面と集光走査平面3aとのずれを1点測定し、測定結果に基づいて加工ヘッド1をZ軸方向に変位させ、集光走査平面3aをワークWの被加工面に一致させる。次に、ステップS1−1でXYテーブル5を移動させワークWの走査エリアSAを移動する。次に、ステップS1−2でガルバノスキャナ2によりレーザビームLBを走査して走査エリアSA1のレーザ孔あけ加工が行われる。このステップS1−1、S1−2の処理を最終走査エリアSAnまで繰り返す(ステップS2−1、S2−2、・・・ステップSn−1、Sn−2)ことにより、ワークWの全面を孔あけ加工し、加工が終わると最後にステップS100でワークWのXYテーブル5への吸着が解除され、ワークWが搬出される。
The conventional whole surface processing step of the workpiece W will be described with reference to the flowchart of FIG. In step S0, the workpiece W is carried in, placed on the XY table 5, and fixed by suction. Next, in step S0-1, a deviation between the work surface of the workpiece W and the
図1に示すように、集光走査平面3aをワークWの被加工面に一致させないと精度のよい孔あけ加工ができない。これは、レーザビームLBがfθレンズ3で集光されるときに生じる焦点深度によるものである。焦点位置(集光走査平面3a)とワークWの被加工面とを一致させて孔あけ加工を行わなければならない。
As shown in FIG. 1, accurate drilling cannot be performed unless the
図3−1は、ガルバノミラー2aによりX軸方向に走査され、fθレンズ3を通過したレーザビームLBの態様を示す図である。走査エリアSAの範囲内では、集光走査平面3aにレーザビームLBの焦点が結ばれているが、図3−2に破線で示すように、一定の焦点の深さ、すなわち焦点深度SYの範囲内だけが良好な孔あけ加工ができるポイントであり、走査エリアSAの端になるほど、レーザビームLBが斜めに入射するので焦点深度SYは浅くなる。
FIG. 3A is a diagram illustrating an aspect of the laser beam LB scanned in the X-axis direction by the
なお、ワークWの材質によって焦点深度SYは異なり、焦点深度が浅い場合、図3−3に示すように、P部は焦点深度SYの範囲外となり、良好な孔あけ加工ができない。このように、焦点深度SYが非常に浅い材料を加工する場合は、図3−4のSA'で示すように、走査エリアSAの範囲をSA'のように狭める必要がある。また、走査エリアSAの端部では、レーザビームLAが斜めに照射されるので、厚い材料では垂直な孔あけ加工ができなかったり、加工孔の真円度が要求値に満たなかったりするので、厚い材料を孔あけ加工するときにも走査エリアSAを狭める必要がある。 Note that the depth of focus SY differs depending on the material of the workpiece W. When the depth of focus is shallow, as shown in FIG. 3C, the P portion is out of the range of the depth of focus SY, and good drilling cannot be performed. Thus, when processing a material having a very small depth of focus SY, it is necessary to narrow the range of the scanning area SA as SA ′, as indicated by SA ′ in FIG. 3-4. In addition, since the laser beam LA is obliquely irradiated at the end of the scanning area SA, vertical drilling cannot be performed with a thick material, or the roundness of the processed hole does not satisfy the required value. It is also necessary to narrow the scanning area SA when drilling a thick material.
次に、図4を参照して、レーザ加工装置の制御装置の概略を説明する。制御装置は、XYテーブル5(及び距離センサ4)を制御してワークWの複数箇所におけるワークWの被加工面と集光走査平面3aとのZ軸方向のずれを測定し、ずれ測定値を取得し、取得したずれ測定値をメモリMに格納するずれ測定処理を行う測定制御手段8と、ずれ測定位置とずれ測定値を格納するメモリMと、XYテーブル5に搬入されるワークWの数をカウントし、同一ロットのワークの1番目が搬入されたときは、測定制御手段9に指令してずれ測定処理を行わせた後、メモリMに格納されたずれ測定値に基づいて、集光走査平面3aをワークWの被加工面に一致させるように加工ヘッド1及びXYテーブル5を制御して1番目のワークWの加工を行なわせ、同一ロットの2番目以降のワークWが搬入されたときには、メモリMに格納された1番目のワークWのずれ測定値に基づいて、集光走査平面3aをワークWの被加工面に一致させるように加工ヘッド1及びXYテーブル5を制御して2番目以降のワークWの加工を行なわせる運転制御手段8等を備えている。
Next, with reference to FIG. 4, the outline of the control apparatus of a laser processing apparatus is demonstrated. The control device controls the XY table 5 (and the distance sensor 4) to measure the deviation in the Z-axis direction between the work surface of the workpiece W and the condensing
次に、図5−1を参照して、測定制御手段9によるワークWの被加工面と集光走査平面3aとのZ軸方向のずれの測定に基づくワークWの被加工面の凹凸の検出と、ずれ測定値としてのZ軸値ΔZのメモリMへの格納方法について説明する。測定制御手段9は、距離センサ4の接触子4aを下降させて接触子4aをワークWの被加工面に接触させ、接触子4aの下降量を計測して集光走査平面3aとワークWの被加工面との間のずれ(Z軸値ΔZ)を測定する。XYテーブル5を順次移動させ、図5−1に示す、ワークWの全域に亘る15箇所のずれ測定位置でZ軸値ΔZを測定する。
Next, with reference to FIG. 5A, detection of irregularities on the work surface of the workpiece W based on the measurement of the deviation in the Z-axis direction between the work surface of the workpiece W and the condensing
測定されたZ軸値ΔZは、図5−2に示されるように、ずれ測定位置(#1:A1〜#15:C5)と、Z軸値ΔZ(#101〜#115)とを対応付けて制御装置のメモリMに格納される。ずれ測定位置は、図4に示すメモリMのずれ測定位置格納メモリM1に格納され、Z軸値ΔZは、Z軸値格納メモリM2に格納される。データA1〜C5は、(X1,Y1)〜(X5、Y5)の2値データである。ずれ測定位置を、図5−3に示すように、各走査エリアSAの中心位置とすれば、精度の高いずれ測定を行うことができる。 As shown in FIG. 5B, the measured Z-axis value ΔZ associates the shift measurement position (# 1: A1 to # 15: C5) with the Z-axis value ΔZ (# 101 to # 115). And stored in the memory M of the control device. The deviation measurement position is stored in the deviation measurement position storage memory M1 of the memory M shown in FIG. 4, and the Z-axis value ΔZ is stored in the Z-axis value storage memory M2. Data A1 to C5 are binary data of (X1, Y1) to (X5, Y5). As shown in FIG. 5C, if the deviation measurement position is set to the center position of each scanning area SA, highly accurate measurement can be performed.
同一ロットのワークWの1番目を孔あけ加工するときは、まず、上記したずれ測定処理を行って取得したZ軸値ΔZをZ軸値格納メモリM2に格納し、このZ軸値データ(ずれ測定値)に基づいて、走査エリアSA毎に、集光走査平面3aをワークWの被加工面に一致させるように加工ヘッド1及びXYテーブル5を制御して1番目のワークWの孔あけ加工を行ない、同一ロットの2番目のワークWから最後のワークWまでを孔あけ加工するときには、Z軸値格納メモリM2内の1番目のワークWのZ軸値データに基づいて、走査エリアSA毎に、集光走査平面3aをワークWの被加工面に一致させるように加工ヘッド1及びXYテーブル5を制御して、孔あけ加工を行う。
When drilling the first workpiece W of the same lot, first, the Z-axis value ΔZ obtained by performing the above-described deviation measurement process is stored in the Z-axis value storage memory M2, and this Z-axis value data (deviation) Drilling of the first workpiece W by controlling the
上記のようにして精密な孔あけ加工が行える理由は、本実施の形態で加工対象としている多層プリント基板やセラミック板(グリーンシート)等のワークWは、XYテーブル5に載置・吸着されると、加工時の熱影響等でワークWが浮く等の現象は殆んど発生せず、また、同一ロットのワークWは、製造条件及び保管条件が同一であるので、ワークWの凹凸態様がほぼ同一であるという知見に基づいている。 The reason why precise drilling can be performed as described above is that the workpiece W such as a multilayer printed board or a ceramic plate (green sheet) to be processed in the present embodiment is placed and sucked on the XY table 5. And the phenomenon that the workpiece W floats due to the heat effect at the time of processing hardly occurs, and the workpiece W of the same lot has the same manufacturing conditions and storage conditions. Based on the finding that they are almost identical.
ずれ測定位置が、図5−3に示すような、各走査エリアSAの中心位置である場合は、予め同一ロットの1番目のワークWで測定したずれ測定位置におけるZ軸値ΔZは、孔あけ加工時のXYテーブル5の走査エリア移動位置と一致しているので、Z軸値ΔZをそのまま加工ヘッド1のZ軸位置決めに使用すればよい。
When the deviation measurement position is the center position of each scanning area SA as shown in FIG. 5C, the Z-axis value ΔZ at the deviation measurement position measured in advance with the first workpiece W of the same lot is the hole punching. Since it coincides with the scanning area movement position of the XY table 5 at the time of machining, the Z-axis value ΔZ may be used for the Z-axis positioning of the
図5−1に示すように、ずれ測定位置が走査エリア位置と一対一に対応していない場合は、複数のずれ測定位置のZ軸値データからXYテーブル5の走査エリア移動位置におけるZ軸値ΔZを求める必要がある。 As shown in FIG. 5A, when the deviation measurement position does not correspond one-to-one with the scanning area position, the Z-axis value at the scanning area movement position of the XY table 5 is obtained from the Z-axis value data of the plurality of deviation measurement positions. It is necessary to obtain ΔZ.
図6−1を参照して、走査エリア移動位置におけるZ軸値ΔZを求める方法を説明する。図6−1は、走査エリア移動の目的地P点が、図5−1に示す距離測定位置B−1、B−2、C−1、C−2で囲まれた格子内に位置している場合を示す図である。 A method for obtaining the Z-axis value ΔZ at the scanning area moving position will be described with reference to FIG. FIG. 6A shows that the destination point P of the scanning area movement is located within the grid surrounded by the distance measurement positions B-1, B-2, C-1, and C-2 shown in FIG. FIG.
まず、目的地P点のXY座標データから、目的地P点が格子点上に位置するのか、格子境界線上に位置するのか、格子内に位置するのかを特定する。格子点上に位置するときは、その格子点のZ軸値ΔZを目的地P点のZ軸値とし、格子境界線上に位置するときは、その境界線の両端の2点の格子点のZ軸値ΔZの平均値を目的地P点のZ軸値とし、図6−1に示すように格子内に位置するときは、4点の格子点のZ軸値ΔZの平均値(B−1、B−2、C−1、C−2のZ軸値ΔZの平均値)を目的地P点のZ軸値とすればよい。 First, from the XY coordinate data of the destination P point, it is specified whether the destination P point is located on a lattice point, on a lattice boundary line, or in a lattice. When located on a lattice point, the Z-axis value ΔZ of the lattice point is set as the Z-axis value of the destination P point, and when located on the lattice boundary line, Z of the two lattice points at both ends of the boundary line When the average value of the axis values ΔZ is set as the Z-axis value of the destination P point and is located in the grid as shown in FIG. 6A, the average value of the Z-axis values ΔZ of the four grid points (B-1 , B-2, C-1, and C-2) (average value of Z-axis values ΔZ) may be used as the Z-axis value of the destination P point.
求めた目的地P点のZ軸値をΔZとすると、XYテーブル5によるワークWの走査エリア移動時には、図6−2に示すように、加工ヘッド1を所定の基準値LからZ軸値ΔZだけ変位させて位置決めする。これにより、目的地P点における集光走査平面3aとワークWの被加工面とが一致し、加工ヘッド1が目的地P点でスキャニングする走査エリアSAは、焦点深度内となって良好な孔あけ加工を行うことができる。
Assuming that the Z-axis value of the obtained destination P point is ΔZ, when the workpiece W is moved in the scanning area by the XY table 5, the
次に、図7に示す、運転制御手段8によるレーザ加工装置の制御フローチャートを参照して、同一ロット複数のワークWを複数ロット繰り返し孔あけ加工する加工工程について説明する。図7のフローチャートを図2の従来の加工工程のフローチャートと比較すると、ステップS101、S104、S105及びS106が新しく追加されている点が異なる。 Next, with reference to a control flowchart of the laser processing apparatus by the operation control means 8 shown in FIG. 7, a description will be given of a processing step for repeatedly punching a plurality of workpieces W in the same lot. 7 is different from the flowchart of the conventional machining process of FIG. 2 in that steps S101, S104, S105, and S106 are newly added.
ステップS0でワークWを搬入し、XYテーブル5上に載置し吸着固定する。次に、ステップS0−1でカウンタによりワークWの搬入個数をカウントする。ステップS102で搬入されたワークWが1番目か否かを判定し、1番目ならばステップS103に進み、測定制御手段9に指令してワークW上の複数箇所におけるワークWの被加工面と集光走査平面3aとのZ軸方向のずれを測定しずれ測定値(Z軸値ΔZ)をメモリMに格納し、ステップS1−1´に進む。
In step S0, the workpiece W is carried in, placed on the XY table 5, and fixed by suction. Next, the number of workpieces W loaded is counted by a counter in step S0-1. In step S102, it is determined whether or not the work W carried in is first. If the work W is first, the process proceeds to step S103, where the measurement control means 9 is instructed to collect and collect the work surfaces of the work W at a plurality of locations on the work W. The deviation in the Z-axis direction with respect to the
ステップS1−1´では、ステップ103で集光走査平面3aをワークWの被加工面の第1の走査エリアに一致させるようにXYテーブル5を移動させ、メモリMに格納されたずれ測定値に基づいて加工ヘッド1を変位(Z軸補正)させる。ステップS1−2に進み、ガルバノスキャナ2でレーザビームLBを走査して第1の走査エリアの孔あけ加工を行う。
In step S1-1 ′, the XY table 5 is moved so that the condensing
次に、ステップS2−1に進み、集光走査平面3aをワークWの被加工面の第2の走査エリアに一致させるようにXYテーブル5を移動させ、メモリMに格納されたずれ測定値に基づいて加工ヘッド1を変位(Z軸補正)させる。ステップS2−2に進み、ガルバノスキャナ2でレーザビームLBを走査して第2の走査エリアの孔あけ加工を行う。
Next, proceeding to step S2-1, the XY table 5 is moved so that the condensing
このように、ステップS1−1´、S1−2の加工処理を最後の走査エリアまで繰り返す(ステップS2−1´、S2−2、・・・ステップSn−1´、Sn−2)ことにより、1番目のワークWの全面を孔あけ加工し、1番目のワークWの加工が終わるとステップS100に進み、1番目のワークWのXYテーブル5への吸着が解除され、1番目のワークWが搬出される。 Thus, by repeating the processing of steps S1-1 ′ and S1-2 up to the last scanning area (steps S2-1 ′, S2-2,... Step Sn-1 ′, Sn-2), The entire surface of the first workpiece W is drilled, and when the processing of the first workpiece W is completed, the process proceeds to step S100, and the suction of the first workpiece W to the XY table 5 is released, and the first workpiece W is It is carried out.
ステップS104に進み、加工されたワークWが1ロットの最後のワークか否かを判定する。最後のワークであれば、ステップS105に進み、次のロットがあるか否かを判定する。否であれば、ワークWの1ロットの加工を終了する。 In step S104, it is determined whether or not the processed workpiece W is the last workpiece in one lot. If it is the last workpiece, the process advances to step S105 to determine whether there is a next lot. If not, the processing of one lot of the workpiece W is finished.
ここではステップS104が否であるので、ステップS0に戻り、2番目のワークWを搬入し、XYテーブル5上に載置し吸着固定する。次に、ステップS0−1でワークWの搬入個数(2個目)をカウントする。ステップS102で搬入されたワークWが2番目であるので、ステップS1−1´に進む。 Here, since step S104 is negative, the process returns to step S0, the second workpiece W is carried in, placed on the XY table 5, and fixed by suction. Next, in step S0-1, the number of workpieces W loaded (second) is counted. Since the workpiece W loaded in step S102 is the second, the process proceeds to step S1-1 ′.
ステップS1−1´では、ステップ103で集光走査平面3aを2番目のワークWの被加工面の第1の走査エリアに一致させるようにXYテーブル5を移動させ、メモリMに格納された1番目のワークWのずれ測定値に基づいて加工ヘッド1を変位させる。ステップS1−2に進み、ガルバノスキャナ2でレーザビームLBを走査して第1の走査エリアの孔あけ加工を行う。
In step S1-1 ′, the XY table 5 is moved so that the condensing
このようにして、1ロットの2番目のワークから1ロットの最後のワークまでを、それぞれステップS0からステップS100までの加工工程を繰返して加工する。1ロットの最後のワークのステップS100の処理後、ステップS104に進み、1ロットの最後のワークであるので、ステップS105に進み、次のロットがあれば、ステップ106に進み、ステップS106でカウンタをクリアして‘0’とし、ステップS0に戻り、次のロットの最後のワークまでを、それぞれステップS0からステップS100までの加工工程を繰返して加工する。このようにして、最後のロットまでの加工を行う。各ロット毎にずれ測定処理を行うので、ロットが変わってワークの凹凸の態様が変わっても、レーザビームLBの焦点位置(集光走査平面3a)をワークWの被加工面に一致させることができ、全てのロットに亘って、良好な孔あけ加工を行うことができる。
In this way, the second workpiece of one lot to the last workpiece of one lot are each processed by repeating the processing steps from step S0 to step S100. After the processing of step S100 for the last work of one lot, the process proceeds to step S104. Since this is the last work of one lot, the process proceeds to step S105. If there is a next lot, the process proceeds to step 106, and the counter is counted in step S106. Clear to "0", return to step S0, and repeat the machining steps from step S0 to step S100 to the last workpiece of the next lot. In this way, processing up to the last lot is performed. Since the deviation measurement processing is performed for each lot, even if the lot changes and the unevenness of the workpiece changes, the focal position of the laser beam LB (condensing
結局、本実施の形態では、図8に示すように、1ロットの1番目のワークから最後のワークまでの加工工程において、XYテーブル5によるワークWの走査エリアSAの移動にともなって、Z軸値格納メモリM2に格納された1番目のワークWのZ軸値ΔZに基づいて、加工ヘッド1のZ軸位置補正を行い、レーザビームLBの焦点位置(集光走査平面3a)をワークWの被加工面に一致させ、良好な孔あけ加工を短いタクトタイムで行うことができる。
After all, in the present embodiment, as shown in FIG. 8, in the machining process from the first workpiece to the last workpiece in one lot, the Z axis is moved along with the movement of the scanning area SA of the workpiece W by the XY table 5. Based on the Z-axis value ΔZ of the first workpiece W stored in the value storage memory M2, the Z-axis position of the
図7に示すフローチャートのステップS101では、距離センサ4によりワークWの複数個所のずれ測定を行うので、かなりの時間を要する。距離センサ4が、接触式センサの場合、測定には通常一箇所3秒程度を要するので、図5−1に示すように15点を測定すると、概算で3秒×15個所=45秒程度の時間を要する。この時間は、ワークW1個の加工時間が通常2〜3分であることから考えると無視できない時間であるが、1ロット24個のワークWを加工する場合、最初の1個のみに要する時間であるため、全体タクトタイムでみると、24個全数のずれ測定を行うのに比べて、大きなタクトタイムの減少となる。
In step S101 of the flowchart shown in FIG. 7, a considerable time is required because the
本実施の形態では、ワークWを多層プリント基板やグリーンシートとしており、1ロットの枚数が非常に多い。多層プリント基板では1ロットが24枚〜48枚、グリーンシートでは1ロットが数百枚という単位になり、従来のレーザ加工装置による加工に対してタクトタイムの大幅な短縮が可能になる。 In the present embodiment, the workpiece W is a multilayer printed board or a green sheet, and the number of one lot is very large. The multilayer printed circuit board has a unit of 24 to 48 lots, and the green sheet has a unit of hundreds of lots, and the tact time can be greatly shortened with respect to processing by a conventional laser processing apparatus.
以上、本実施の形態では、ワークWの孔あけ加工について説明したが、本発明のレーザ加工装置は、レーザ精密切断等にも適用することができる。 As described above, in the present embodiment, the drilling process of the workpiece W has been described. However, the laser processing apparatus of the present invention can also be applied to laser precision cutting and the like.
本発明のレーザ加工装置は、多層プリント基板やグリーンシート等の1ロットの枚数が多いワークの孔あけ加工等に適している。 The laser processing apparatus of the present invention is suitable for drilling a workpiece having a large number of one lot such as a multilayer printed board or a green sheet.
1 加工ヘッド
2 ガルバノスキャナ
3 fθレンズ
3a 集光走査平面
4 距離センサ
5 XYテーブル
6 レーザ発振器
8 運転制御手段
9 測定制御手段
M メモリ
LB レーザビーム
W ワーク
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記被加工面の凹凸による前記集光走査平面と前記被加工面とのZ軸方向のずれを測定する距離センサと、
前記XYテーブルを制御して前記被加工面の複数個所における前記距離センサのずれ測定値を取得し、取得したずれ測定値をメモリに格納するずれ測定処理を行う測定制御手段と、
前記XYテーブルに搬入される前記ワークの数をカウントし、同一ロットのワークの1番目が搬入されたときは、前記測定制御手段に指令して前記ずれ測定処理を行わせた後、前記メモリに格納された前記ずれ測定値に基づいて、前記集光走査平面を前記被加工面に一致させるように前記加工ヘッド及び前記XYテーブルを制御して前記1番目のワークの加工を行なわせ、同一ロットの2番目以降のワークが搬入されたときには、前記メモリに格納された前記1番目のワークのずれ測定値に基づいて、前記集光走査平面を前記被加工面に一致させるように前記加工ヘッド及び前記XYテーブルを制御して前記2番目以降のワークの加工を行なわせる運転制御手段と、
を備えることを特徴とするレーザ加工装置。 The laser beam from the laser oscillator, the displaceable machining head in the Z-axis direction is converged to a predetermined light collecting scan plane, the adsorbed been placed on the condenser scan plane XY table, the multilayer printed circuit board or in a ceramic plate to match with the processing surface of the same lot of work is identical concave convex processed surface laser machining apparatus for machining a workpiece,
A distance sensor for measuring a deviation in the Z-axis direction between the condensing scanning plane and the processing surface due to unevenness of the processing surface;
Measurement control means for controlling the XY table to obtain deviation measurement values of the distance sensor at a plurality of locations on the work surface, and performing deviation measurement processing for storing the obtained deviation measurement values in a memory;
Count the number of workpieces that are loaded into the XY table, and when the first workpiece of the same lot is loaded, instruct the measurement control means to perform the deviation measurement process, Based on the stored deviation measurement value, the machining head and the XY table are controlled so that the condensing scanning plane coincides with the workpiece surface, and the first workpiece is machined. When the second and subsequent workpieces are carried in, the processing head and the processing head so as to make the condensing scanning plane coincide with the processing surface based on the deviation measurement value of the first workpiece stored in the memory. Operation control means for controlling the XY table to process the second and subsequent workpieces;
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