JP7043128B2 - Laser control device and laser processing method - Google Patents

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Description

本発明は、レーザ制御装置及びレーザ加工方法に関する。 The present invention relates to a laser control device and a laser processing method.

樹脂層の上面及び底面に金属膜が配置された基板にレーザビームを入射させて、上面の金属膜と樹脂層とに穴明けを行うレーザ加工技術が知られている(特許文献1)。特許文献1に開示されたレーザ加工では、レーザ発振器から出力された1つのレーザパルスのうち、光強度が相対的に高い部分を切り出して上面の金属膜に穴明け加工を行い、減衰開始後の光強度が低い部分を切り出して樹脂層に穴開け加工を行う。このように、1つの被加工点の穴明けが完了してから次の被加工点の加工を行う加工を、バースト加工という。 A laser processing technique is known in which a laser beam is incident on a substrate on which a metal film is arranged on the upper surface and the bottom surface of the resin layer to make a hole in the metal film on the upper surface and the resin layer (Patent Document 1). In the laser processing disclosed in Patent Document 1, a portion of one laser pulse output from the laser oscillator having a relatively high light intensity is cut out and a hole is formed in the metal film on the upper surface, and after attenuation is started. A portion with low light intensity is cut out and a hole is drilled in the resin layer. In this way, the processing of processing the next work point after the drilling of one work point is completed is called burst processing.

バースト加工に対し、加工対象物の複数の被加工点にパルスレーザビームを1ショットずつ順番に入射させる手順を1つのサイクルとして、共通の複数の前記被加工点に対して複数のサイクルを繰り返す加工を、サイクル加工という。サイクル加工では、1つの被加工点に入射する複数のレーザパルスの時間間隔が長くなるため、レーザパルスの入射による蓄熱の影響を受け難いという利点がある。 For burst machining, one cycle is a procedure in which a pulsed laser beam is sequentially incident on a plurality of machining points of a machining object one shot at a time, and a plurality of cycles are repeated for a plurality of common machining points. Is called cycle processing. In cycle processing, since the time interval between a plurality of laser pulses incident on one processing point becomes long, there is an advantage that the heat storage due to the incident of the laser pulses is not easily affected.

サイクル加工では、1サイクル目に金属膜に穴明けを行い、2サイクル目以降に樹脂膜に穴明けを行う。合計のサイクル数は、加工品質の要求仕様、樹脂膜の厚さ等によって決定される。 In the cycle processing, the metal film is drilled in the first cycle, and the resin film is drilled in the second and subsequent cycles. The total number of cycles is determined by the required specifications of processing quality, the thickness of the resin film, and the like.

特開2017-47471号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-47471

パルスレーザビームを用いた加工においては、加工に最適なパルスエネルギが選択される。金属膜に穴明けを行うときのパルスエネルギは、樹脂膜に穴明けを行うときのパルスエネルギより大きい。サイクル加工を行う場合には、1サイクル目のパルスエネルギが、2サイクル目以降のパルスエネルギより大きくなる。一般的に、パルス幅を変化させることにより、パルスエネルギを調整する。 In machining using a pulsed laser beam, the optimum pulse energy for machining is selected. The pulse energy when drilling a hole in a metal film is larger than the pulse energy when drilling a hole in a resin film. When cycle processing is performed, the pulse energy of the first cycle becomes larger than the pulse energy of the second and subsequent cycles. Generally, the pulse energy is adjusted by changing the pulse width.

レーザ加工時には、パルスエネルギが目標値に維持されるように、レーザ発振器に対してフィードバック制御が行われる。ところが、サイクル加工を行う場合には、サイクルごとにパルスエネルギの目標値が変わってしまう。このため、従来、サイクル加工時にはフィードバック制御が行われていなかった。 During laser machining, feedback control is performed on the laser oscillator so that the pulse energy is maintained at the target value. However, when cycle processing is performed, the target value of pulse energy changes for each cycle. For this reason, conventionally, feedback control has not been performed during cycle machining.

本発明の目的は、サイクル加工を行うときにも、パルスエネルギが目標値に維持されるようなフィードバック制御を行うことが可能なレーザ制御装置を提供することである。本発明の他の目的は、パルスエネルギが目標値に維持されるようなフィードバック制御を行いながらサイクル加工を行うことが可能なレーザ加工方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a laser control device capable of performing feedback control so that pulse energy is maintained at a target value even during cycle processing. Another object of the present invention is to provide a laser machining method capable of performing cycle machining while performing feedback control so that pulse energy is maintained at a target value.

本発明の一観点によると、
レーザ媒質を励起させるための放電電極を有するレーザ発振器からパルスレーザビームを出力させて、加工対象物の複数の被加工点にパルスレーザビームを1ショットずつ順番に入射させる手順を1つのサイクルとして、複数の前記被加工点に対して複数のサイクルを繰り返してレーザ加工を行うレーザ加工装置に組み込まれるレーザ制御装置であって、
パルスレーザビームのパルスエネルギの測定値であるエネルギ測定値が、サイクルごとに設定されたパルスエネルギの目標値であるエネルギ目標値に維持されるように前記放電電極に印加する放電電圧を変化させるフィードバック制御を行うレーザ制御装置が提供される。
According to one aspect of the invention
One cycle is a procedure in which a pulsed laser beam is output from a laser oscillator having a discharge electrode for exciting a laser medium, and the pulsed laser beam is sequentially incident on a plurality of work points of a workpiece one shot at a time. It is a laser control device incorporated in a laser processing device that repeats a plurality of cycles for a plurality of the machined points to perform laser processing.
Feedback that changes the discharge voltage applied to the discharge electrode so that the energy measurement value, which is the measurement value of the pulse energy of the pulse laser beam, is maintained at the energy target value, which is the target value of the pulse energy set for each cycle. A laser control device for controlling is provided.

本発明の他の観点によると、
加工対象物の複数の被加工点にパルスレーザビームを1ショットずつ順番に入射させる手順を1つのサイクルとして、複数の前記被加工点に対して複数のサイクルを繰り返してレーザ加工を行う方法であって、
レーザ媒質を励起させるための放電電極を有し、パルスレーザビームを出力するレーザ発振器に対して、パルスエネルギが、パルスエネルギの目標値であるエネルギ目標値に維持されるように、前記放電電極に印加する放電電圧を変化させるフィードバック制御を行いながら複数のサイクルを実行するときに、少なくとも2つの異なるサイクルにおいて前記エネルギ目標値として異なる値を用いるレーザ加工方法が提供される。
According to another aspect of the invention
It is a method of performing laser machining by repeating a plurality of cycles for a plurality of the workpieces, with the procedure of injecting a pulsed laser beam one shot at a time into a plurality of workpieces of an object to be machined in order as one cycle. hand,
For a laser oscillator that has a discharge electrode for exciting a laser medium and outputs a pulsed laser beam, the discharge electrode has a pulse energy maintained at an energy target value, which is a target value of the pulse energy . A laser processing method is provided in which different values are used as the energy target values in at least two different cycles when a plurality of cycles are executed while performing feedback control for changing the applied discharge voltage .

パルスエネルギの目標値がサイクルごとに設定されているため、サイクルごとにパルスエネルギの目標値が異なる場合でも、フィードバック制御を行うことができる。 Since the target value of the pulse energy is set for each cycle, feedback control can be performed even if the target value of the pulse energy is different for each cycle.

図1は、実施例によるレーザ制御装置を組み込んだレーザ加工装置の概略図である。FIG. 1 is a schematic view of a laser processing device incorporating a laser control device according to an embodiment. 図2A及び図2Bは、それぞれ加工対象物の平面図及び断面図であり、図2C~図2Eの左側の図は、それぞれ1つのブロック内の1~3サイクル目における被加工点の加工順を示す平面図であり、右側の図は、それぞれ1~3サイクル目が終了した時の1つの被加工点の断面図である。2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view of the object to be machined, respectively, and the views on the left side of FIGS. 2C to 2E show the machining order of the machined points in the 1st to 3rd cycles in one block, respectively. It is a plan view shown, and the figure on the right side is a cross-sectional view of one work point at the end of the first to third cycles, respectively. 図3は、本実施例によるレーザ制御装置のブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of the laser control device according to the present embodiment. 図4は、発振条件パラメータの一例を示す図表である。FIG. 4 is a chart showing an example of oscillation condition parameters. 図5は、エネルギ目標値Erからエネルギ測定値Emまでの偏差(エネルギ偏差)と、電圧指令値Vcの増減量との関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the deviation (energy deviation) from the energy target value Er to the energy measurement value Em and the amount of increase / decrease in the voltage command value Vc. 図6は、レーザ制御装置が行う処理のフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart of processing performed by the laser control device. 図7は、実施例によるレーザ制御装置を搭載したレーザ加工装置で加工するときの発振指令信号S0、サイクル指定信号S3、エネルギ目標値Er、エネルギ測定値Em、及びフィードバックゲインGの時間変化の一例を示すグラフである。FIG. 7 is an example of time changes of the oscillation command signal S0, the cycle designation signal S3, the energy target value Er, the energy measurement value Em, and the feedback gain G when processing with the laser processing device equipped with the laser control device according to the embodiment. It is a graph which shows. 図8は、変形例によるレーザ制御装置を搭載したレーザ加工装置で加工するときの発振指令信号S0、サイクル指定信号S3、エネルギ目標値Er、エネルギ測定値Em、及びフィードバックゲインGの時間変化の一例を示すグラフである。FIG. 8 shows an example of time changes of the oscillation command signal S0, the cycle designation signal S3, the energy target value Er, the energy measurement value Em, and the feedback gain G when processing with a laser processing device equipped with a laser control device according to a modification. It is a graph which shows.

図1~図7を参照して、実施例によるレーザ制御装置及びレーザ加工方法について説明する。
図1は、実施例によるレーザ制御装置を組み込んだレーザ加工装置の概略図である。レーザ発振器10が、レーザ制御装置30から制御を受けてパルスレーザビームを出力する。レーザ発振器10として、パルスレーザビームを出力するレーザ発振器、例えば炭酸ガスレーザ発振器等のガスレーザ発振器を用いることができる。レーザ発振器10は、レーザ媒質ガス、励起用の放電電極、放電電極に高周波電力を供給する電源等を含む。
A laser control device and a laser processing method according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 7.
FIG. 1 is a schematic view of a laser processing device incorporating a laser control device according to an embodiment. The laser oscillator 10 receives control from the laser control device 30 and outputs a pulsed laser beam. As the laser oscillator 10, a laser oscillator that outputs a pulsed laser beam, for example, a gas laser oscillator such as a carbon dioxide laser oscillator can be used. The laser oscillator 10 includes a laser medium gas, a discharge electrode for excitation, a power source for supplying high frequency power to the discharge electrode, and the like.

レーザ発振器10から出力されたパルスレーザビームが、ビームエキスパンダ等を含む光学系11を通過し、ベンディングミラー12で反射され、アパーチャ13を通過して分岐光学系15に入射する。分岐光学系15は、入射したパルスレーザビームを2本の経路に分岐させる。分岐光学系15として、ハーフミラー、偏光ビームスプリッタ、音響光学素子(AOM)等を用いることができる。 The pulsed laser beam output from the laser oscillator 10 passes through the optical system 11 including the beam expander, is reflected by the bending mirror 12, passes through the aperture 13, and is incident on the branched optical system 15. The branching optical system 15 branches the incident pulsed laser beam into two paths. As the branched optical system 15, a half mirror, a polarizing beam splitter, an acoustic optical element (AOM), or the like can be used.

分岐光学系15で分岐されて一方の経路を伝搬するパルスレーザビームは、ビーム走査器16A及びレンズ17Aを経由して、加工対象物20Aに入射する。他方の経路を伝搬するパルスレーザビームは、ビーム走査器16B及びレンズ17Bを経由して、加工対象物20Bに入射する。ビーム走査器16A、16Bは、例えば一対のガルバノミラーを含み、パルスレーザビームを2次元方向に走査する機能を有する。レンズ17A、17Bは、それぞれパルスレーザビームを加工対象物20A、20Bの表面に集光する。なお、アパーチャ13を加工対象物20A、20Bの表面に結像させる構成としてもよい。 The pulsed laser beam branched by the branched optical system 15 and propagating in one path is incident on the workpiece 20A via the beam scanner 16A and the lens 17A. The pulsed laser beam propagating in the other path enters the workpiece 20B via the beam scanner 16B and the lens 17B. The beam scanners 16A and 16B include, for example, a pair of galvano mirrors and have a function of scanning a pulsed laser beam in a two-dimensional direction. The lenses 17A and 17B focus the pulsed laser beam on the surfaces of the workpieces 20A and 20B, respectively. It should be noted that the aperture 13 may be configured to form an image on the surfaces of the objects to be processed 20A and 20B.

加工対象物20A、20Bは、例えばプリント配線基板であり、ステージ18の保持面に保持されている。プリント配線基板にパルスレーザビームを入射させることにより、穴明け加工が行われる。ステージ18の保持面は、例えば水平である。ステージ18は、加工対象物20A、20Bを水平面内の2方向に移動させることができる。ステージ18として、例えばXYステージを用いることができる。 The objects to be processed 20A and 20B are, for example, printed wiring boards, and are held on the holding surface of the stage 18. Drilling is performed by injecting a pulsed laser beam onto the printed wiring board. The holding surface of the stage 18 is, for example, horizontal. The stage 18 can move the objects to be processed 20A and 20B in two directions in the horizontal plane. As the stage 18, for example, an XY stage can be used.

ベンディングミラー12に入射するパルスレーザビームの一部はベンディングミラー12を透過して光検出器19に入射する。光検出器19は、入射するパルスレーザビームの光強度に対応する電気信号(検出信号S1)を出力する。光検出器19として、レーザパルス波形の変化に追従することが可能な応答速度を持つ赤外線センサ、例えばMCTセンサ等を用いることができる。検出信号S1は、レーザ制御装置30に入力される。 A part of the pulsed laser beam incident on the bending mirror 12 passes through the bending mirror 12 and is incident on the photodetector 19. The photodetector 19 outputs an electric signal (detection signal S1) corresponding to the light intensity of the incident pulsed laser beam. As the photodetector 19, an infrared sensor having a response speed capable of following a change in a laser pulse waveform, for example, an MCT sensor or the like can be used. The detection signal S1 is input to the laser control device 30.

上位制御装置40が、ビーム走査器16A、16B、ステージ18を制御する。さらに、上位制御装置40は、レーザ制御装置30にレーザパルスの出力の開始及び停止を指令する発振指令信号S0を送信する。レーザ制御装置30は、上位制御装置40からレーザパルスの出力開始が指令されると、レーザ発振器10の励起を開始し、出力停止が指令されると、レーザ発振器10の励起を停止させる。 The host control device 40 controls the beam scanners 16A, 16B, and the stage 18. Further, the host control device 40 transmits an oscillation command signal S0 that commands the laser control device 30 to start and stop the output of the laser pulse. The laser control device 30 starts the excitation of the laser oscillator 10 when the host control device 40 commands the start of output of the laser pulse, and stops the excitation of the laser oscillator 10 when the output stop is commanded.

図2Aは、加工対象物20の平面図である。加工対象物20の表面が複数のブロック21に区分されており、ブロック21の各々に複数の被加工点22が画定されている。ブロック21の各々は、ビーム走査器16A、16Bでパルスレーザビームを走査することができる範囲より小さい。このため、ステージ18で加工対象物20を移動させることなく、ビーム走査器16A、16Bを駆動することにより、1つのブロック21内の加工を行うことができる。 FIG. 2A is a plan view of the object to be machined 20. The surface of the object to be machined 20 is divided into a plurality of blocks 21, and a plurality of work points 22 are defined in each of the blocks 21. Each of the blocks 21 is smaller than the range in which the pulsed laser beam can be scanned by the beam scanners 16A and 16B. Therefore, by driving the beam scanners 16A and 16B without moving the object to be machined 20 on the stage 18, the machining in one block 21 can be performed.

図2Bは、加工対象物20の断面図である。樹脂層23の上面及び下面に、それぞれ金属膜24、25が貼り付けられている。金属膜24、25には、例えば銅箔が用いられる。本実施例においては、加工対象物20の被加工点22(図2A)にパルスレーザビームを入射させることにより、上面の金属膜24及び樹脂層23に穴を明け、穴の底に下面の金属膜25を露出させる加工を行う。 FIG. 2B is a cross-sectional view of the object to be machined 20. Metal films 24 and 25 are attached to the upper surface and the lower surface of the resin layer 23, respectively. For example, copper foil is used for the metal films 24 and 25. In this embodiment, a pulsed laser beam is incident on the workpiece 22 (FIG. 2A) of the object to be machined 20 to make a hole in the metal film 24 and the resin layer 23 on the upper surface, and the metal on the lower surface is formed in the bottom of the hole. Processing is performed to expose the film 25.

本実施例ではサイクル加工が適用される。レーザ発振器10(図1)からパルスレーザビームを出力させて、1つのブロック21内のすべての被加工点22(図2A)にパルスレーザビームを1ショットずつ順番に入射させる手順を1つのサイクルとする。複数の被加工点22に対して複数のサイクルを繰り返すことにより、1つのブロック21内のすべての被加工点22に複数のレーザパルスを入射させて穴明け加工を行う。各サイクルでパルスレーザビームが入射する複数の被加工点22は共通である。すなわち、2サイクル目以降の各サイクルでパルスレーザビームが入射する複数の被加工点22は、1サイクル目でパルスレーザビームが入射した複数の被加工点22と同一である。なお、パルスレーザビームを入射させる被加工点22の順番は、サイクル間で必ずしも同一である必要はない。 In this embodiment, cycle processing is applied. One cycle is a procedure in which a pulsed laser beam is output from a laser oscillator 10 (FIG. 1) and a pulsed laser beam is sequentially incident on all processed points 22 (FIG. 2A) in one block 21 one shot at a time. do. By repeating a plurality of cycles for a plurality of workpiece points 22, a plurality of laser pulses are incident on all the workpiece points 22 in one block 21 to perform drilling. The plurality of work points 22 to which the pulsed laser beam is incident in each cycle are common. That is, the plurality of workpiece points 22 to which the pulsed laser beam is incident in each cycle after the second cycle are the same as the plurality of workpiece points 22 to which the pulsed laser beam is incident in the first cycle. The order of the processed points 22 to which the pulsed laser beam is incident does not necessarily have to be the same between the cycles.

次に、図2C~図2Eを参照して、加工対象物20に穴明け加工を行う手順について説明する。図2Cの左側の図は、1つのブロック21内の1サイクル目における被加工点22の加工順を示す平面図であり、右側の図は、1サイクル目が終了した時の1つの被加工点22の断面図である。図2D及び図2Eは、それぞれ2サイクル目及び3サイクル目における同様の平面図及び断面図である。 Next, a procedure for drilling a hole in the object to be machined 20 will be described with reference to FIGS. 2C to 2E. The figure on the left side of FIG. 2C is a plan view showing the processing order of the machined points 22 in the first cycle in one block 21, and the figure on the right side is one machined point when the first cycle is completed. 22 is a cross-sectional view of 22. 2D and 2E are similar plan views and cross-sectional views in the second cycle and the third cycle, respectively.

図2C~図2Eの左側の図に示すように、ブロック21の表面に、複数の被加工点22が画定されている。1サイクル目、2サイクル目、及び3サイクル目のいずれにおいても、複数の被加工点22の加工順は同一である。 As shown in the figures on the left side of FIGS. 2C to 2E, a plurality of work points 22 are defined on the surface of the block 21. In any of the first cycle, the second cycle, and the third cycle, the machining order of the plurality of workpiece points 22 is the same.

図2Cの右側の図に示すように、1サイクル目でレーザパルス26が被加工点22に入射することにより、穴29が形成される。レーザパルス26を表す図形の横幅はビームサイズに対応し、面積はパルスエネルギに対応する。1サイクル目で形成される穴29は、上面の金属膜24を貫通し、樹脂層23の厚さ方向の途中まで達するが、下面の金属膜25までは達しない。 As shown in the figure on the right side of FIG. 2C, the hole 29 is formed by the laser pulse 26 incident on the work point 22 in the first cycle. The width of the figure representing the laser pulse 26 corresponds to the beam size, and the area corresponds to the pulse energy. The hole 29 formed in the first cycle penetrates the metal film 24 on the upper surface and reaches halfway in the thickness direction of the resin layer 23, but does not reach the metal film 25 on the lower surface.

図2Dの右側の図に示すように、2サイクル目で被加工点22にレーザパルス27が入射し、穴29が深くなる。図2Eの右側の図に示すように、3サイクル目で被加工点22にレーザパルス28が入射し、穴29が下面の金属膜25まで達する。3回のサイクルでレーザ加工が終了する。2サイクル目のレーザパルス27及び3サイクル目のレーザパルス28のパルスエネルギは、1サイクル目のレーザパルス26のパルスエネルギより小さい。 As shown in the figure on the right side of FIG. 2D, the laser pulse 27 is incident on the work point 22 in the second cycle, and the hole 29 becomes deep. As shown in the figure on the right side of FIG. 2E, the laser pulse 28 is incident on the work point 22 in the third cycle, and the hole 29 reaches the metal film 25 on the lower surface. Laser machining is completed in 3 cycles. The pulse energy of the laser pulse 27 in the second cycle and the laser pulse 28 in the third cycle is smaller than the pulse energy of the laser pulse 26 in the first cycle.

図3は、本実施例によるレーザ制御装置30のブロック図である。レーザ制御装置30は、駆動信号送信部31、フィードバック制御部32、パラメータ設定部33、サイクル指定情報設定部34、及びパルスエネルギ算出部35を含む。これらの各部の機能は、例えばコンピュータがアプリケーションプログラムを実行することにより実現される。 FIG. 3 is a block diagram of the laser control device 30 according to the present embodiment. The laser control device 30 includes a drive signal transmission unit 31, a feedback control unit 32, a parameter setting unit 33, a cycle designation information setting unit 34, and a pulse energy calculation unit 35. The functions of each of these parts are realized, for example, by a computer executing an application program.

駆動信号送信部31は、上位制御装置40から発振の開始及び停止を指令する発振指令信号S0を受信し、発振指令信号S0に基づいてレーザ発振器10に駆動信号S2を送信する。例えば、発振指令信号S0の立ち上がり及び立ち下がりが、それぞれ発振開始及び発振停止の指令を意味する。駆動信号送信部31は、発振開始の指令を受けると、レーザ発振器10への駆動信号S2の送信を開始し、発振停止の指令を受けると、レーザ発振器10への駆動信号S2の送信を停止する。レーザ発振器10は、駆動信号送信部31から駆動信号S2を受信している期間、放電電極に高周波の放電電圧を印加する。放電電極に放電電圧が印加されることにより、レーザ発振器10からレーザパルスが出力される。 The drive signal transmission unit 31 receives the oscillation command signal S0 commanding the start and stop of oscillation from the host control device 40, and transmits the drive signal S2 to the laser oscillator 10 based on the oscillation command signal S0. For example, the rising and falling edges of the oscillation command signal S0 mean commands for starting and stopping oscillation, respectively. When the drive signal transmission unit 31 receives a command to start oscillation, it starts transmitting the drive signal S2 to the laser oscillator 10, and when it receives a command to stop oscillation, it stops transmitting the drive signal S2 to the laser oscillator 10. .. The laser oscillator 10 applies a high-frequency discharge voltage to the discharge electrode during the period in which the drive signal S2 is received from the drive signal transmission unit 31. When the discharge voltage is applied to the discharge electrode, a laser pulse is output from the laser oscillator 10.

パラメータ設定部33は、上位制御装置40から発振条件パラメータ設定信号S4を受信し、発振条件パラメータを記憶する。 The parameter setting unit 33 receives the oscillation condition parameter setting signal S4 from the host control device 40 and stores the oscillation condition parameter.

図4は、発振条件パラメータの一例を示す図表である。発振条件パラメータには、エネルギ目標値Er、電圧初期値Vo、及びフィードバックゲインGが含まれる。これらの発振条件パラメータは、サイクルごとに設定されている。例えば、nサイクル目のサイクルを指定する情報をサイクル番号nで表す。発振条件パラメータは、フィードバック制御部32が実行するフィードバック制御で用いられる。 FIG. 4 is a chart showing an example of oscillation condition parameters. The oscillation condition parameters include an energy target value Er, a voltage initial value Vo, and a feedback gain G. These oscillation condition parameters are set for each cycle. For example, the information that specifies the nth cycle is represented by the cycle number n. The oscillation condition parameter is used in the feedback control executed by the feedback control unit 32.

図3に示すサイクル指定情報設定部34は、1サイクル目から3サイクル目までのうち1つのサイクルを指定するサイクル指定信号S3を、上位制御装置40から取得し、サイクル指定信号S3で指定されたサイクル指定情報Cy、例えばサイクル番号を記憶する。上位制御装置40は、現在実行中のサイクルを指定するサイクル指定信号S3をサイクル指定情報設定部34に送信する。 The cycle designation information setting unit 34 shown in FIG. 3 acquires a cycle designation signal S3 that designates one cycle from the first cycle to the third cycle from the host control device 40, and is designated by the cycle designation signal S3. Cycle designation information Cy, for example, a cycle number is stored. The host control device 40 transmits a cycle designation signal S3 that specifies the currently executing cycle to the cycle designation information setting unit 34.

パルスエネルギ算出部35は、光検出器19から検出信号S1を受信し、検出信号S1に基づいてパルスエネルギを算出する。例えば、検出信号S1のパルス波形を積分することにより、パルスエネルギを算出する。さらに、パルスエネルギの算出値を複数のレーザパルスにわたって平均することによりエネルギ測定値Emを求める。 The pulse energy calculation unit 35 receives the detection signal S1 from the photodetector 19, and calculates the pulse energy based on the detection signal S1. For example, the pulse energy is calculated by integrating the pulse waveform of the detection signal S1. Further, the energy measurement value Em is obtained by averaging the calculated values of the pulse energy over a plurality of laser pulses.

フィードバック制御部32は、パルスエネルギ算出部35で求められたエネルギ測定値Emが、パラメータ設定部33に記憶されているエネルギ目標値Erに維持されるように、レーザ発振器10に対してフィードバック制御を行う。例えば、エネルギ目標値Erからエネルギ測定値Emまでの偏差及びフィードバックゲインGに基づいて、レーザ発振器10に与える電圧指令値Vcを増減させる。レーザ発振器10は、電圧指令値Vcで指令された電圧を放電電極に印加してパルスレーザ発振を行う。 The feedback control unit 32 performs feedback control to the laser oscillator 10 so that the energy measurement value Em obtained by the pulse energy calculation unit 35 is maintained at the energy target value Er stored in the parameter setting unit 33. conduct. For example, the voltage command value Vc given to the laser oscillator 10 is increased or decreased based on the deviation from the energy target value Er to the energy measurement value Em and the feedback gain G. The laser oscillator 10 applies a voltage commanded by the voltage command value Vc to the discharge electrode to perform pulse laser oscillation.

このフィードバック制御を行う際に、フィードバック制御部32は、現在実行中のサイクルに対応するエネルギ目標値Er及びフィードバックゲインGを用いる。現在実行中のサイクルは、サイクル指定情報設定部34に記憶されているサイクル指定情報Cyに基づいて特定することができる。 When performing this feedback control, the feedback control unit 32 uses the energy target value Er and the feedback gain G corresponding to the cycle currently being executed. The currently executing cycle can be specified based on the cycle designation information Cy stored in the cycle designation information setting unit 34.

次に、図5を参照してフィードバック制御部32が行うフィードバック制御について説明する。 Next, the feedback control performed by the feedback control unit 32 will be described with reference to FIG.

図5は、エネルギ目標値Erからエネルギ測定値Emまでの偏差(エネルギ偏差)と、電圧指令値Vcの増減量との関係を示すグラフである。エネルギ偏差と電圧指令値Vcの増減量との関係は、フィードバックゲインGごとに定義されている。フィードバックゲインGに依らず、偏差が0であれば、電圧指令値Vcの増減量は0である。エネルギ測定値Emがエネルギ目標値Er以上のとき(エネルギ偏差が正のとき)、エネルギ偏差が大きくなるに従って電圧指令値Vcを低くする。エネルギ測定値Emがエネルギ目標値Er以下のとき(エネルギ偏差が負のとき)、偏差の絶対値が大きくなるに従って電圧指令値Vcを高くする。フィードバックゲインGは、エネルギ偏差に対する電圧指令値Vcの増減量の割合(図5のグラフの傾き)である。フィードバックゲインGが大きくなるほど、グラフの傾きが負の方向に大きくなる。 FIG. 5 is a graph showing the relationship between the deviation (energy deviation) from the energy target value Er to the energy measurement value Em and the amount of increase / decrease in the voltage command value Vc. The relationship between the energy deviation and the amount of increase / decrease in the voltage command value Vc is defined for each feedback gain G. If the deviation is 0 regardless of the feedback gain G, the amount of increase / decrease in the voltage command value Vc is 0. When the energy measurement value Em is equal to or greater than the energy target value Er (when the energy deviation is positive), the voltage command value Vc is lowered as the energy deviation increases. When the energy measurement value Em is equal to or less than the energy target value Er (when the energy deviation is negative), the voltage command value Vc is increased as the absolute value of the deviation increases. The feedback gain G is the ratio of the increase / decrease amount of the voltage command value Vc to the energy deviation (slope of the graph in FIG. 5). The larger the feedback gain G, the larger the slope of the graph in the negative direction.

フィードバック制御部32は、図5に示したエネルギ偏差と電圧指令値Vcの増減量との関係に基づいて、電圧指令値Vcの増減量を決定する。電圧指令値Vcへのフィードバック制御は、例えば1つのブロック21(図2A)を加工している期間に、予め決められた所定のショット数ごと(例えば1000ショットごと)に実行する。 The feedback control unit 32 determines the amount of increase / decrease in the voltage command value Vc based on the relationship between the energy deviation shown in FIG. 5 and the amount of increase / decrease in the voltage command value Vc. The feedback control to the voltage command value Vc is executed, for example, every predetermined number of shots (for example, every 1000 shots) during the processing period of one block 21 (FIG. 2A).

図6は、レーザ制御装置30を搭載したレーザ加工装置を用いたレーザ加工のフローチャートである。まず、レーザ制御装置30が、上位制御装置40から発振条件パラメータ設定信号S4(図3)を受信し、発振条件パラメータ(図4)を記憶する(ステップST0)。さらに、レーザ制御装置30は、上位制御装置40からサイクル指定信号S3を受信する。最初は、サイクル指定信号S3によりサイクル番号1が指定されており、サイクル番号が初期設定される(ステップST1)。 FIG. 6 is a flowchart of laser processing using a laser processing device equipped with a laser control device 30. First, the laser control device 30 receives the oscillation condition parameter setting signal S4 (FIG. 3) from the host control device 40 and stores the oscillation condition parameter (FIG. 4) (step ST0). Further, the laser control device 30 receives the cycle designation signal S3 from the host control device 40. Initially, the cycle number 1 is designated by the cycle designation signal S3, and the cycle number is initially set (step ST1).

レーザ制御装置30のフィードバック制御部32が、サイクル指定情報設定部34からサイクル指定情報Cyを取得する。さらに、サイクル指定情報Cyで指定されたサイクルのエネルギ目標値Er及びフィードバックゲインG(図4)を、パラメータ設定部33から取得する(ステップST2)。 The feedback control unit 32 of the laser control device 30 acquires the cycle designation information Cy from the cycle designation information setting unit 34. Further, the energy target value Er and the feedback gain G (FIG. 4) of the cycle designated by the cycle designation information Cy are acquired from the parameter setting unit 33 (step ST2).

レーザ制御装置30は、直前に加工したブロック21(図2A)の同一サイクル実行中のレーザエネルギの測定結果に基づいて、フィードバックゲインGを更新する(ステップST3)。これから加工するブロック21が最初のブロックである場合には、フィードバックゲインGとして、パラメータ設定部33から取得した値を使用する。例えば、直前に加工したブロック21の同一サイクルのエネルギ測定値Emがエネルギ目標値に対して大き過ぎるような場合には、フィードバックゲインGを小さくする方向にフィードバックゲインGを更新するとよい。このように、エネルギ測定値Emとエネルギ目標値との差に基づいて、フィードバックゲインGを増減させるとよい。 The laser control device 30 updates the feedback gain G based on the measurement result of the laser energy during the same cycle execution of the block 21 (FIG. 2A) processed immediately before (step ST3). When the block 21 to be machined is the first block, the value acquired from the parameter setting unit 33 is used as the feedback gain G. For example, when the energy measurement value Em of the same cycle of the block 21 processed immediately before is too large with respect to the energy target value, the feedback gain G may be updated in the direction of reducing the feedback gain G. In this way, the feedback gain G may be increased or decreased based on the difference between the measured energy value Em and the energy target value.

エネルギ測定値Emがエネルギ目標値Erに維持されるように、電圧指令値Vcを周期的(所定のショット数ごと)に更新しながら1サイクルの加工を実行する(ステップST4)。電圧指令値Vcの初期値には、パラメータ設定部33に記憶されている電圧初期値Vo(図4)を使用する。 One cycle of machining is executed while periodically updating the voltage command value Vc (every predetermined number of shots) so that the energy measurement value Em is maintained at the energy target value Er (step ST4). As the initial value of the voltage command value Vc, the voltage initial value Vo (FIG. 4) stored in the parameter setting unit 33 is used.

1つのブロック21(図2A)の加工が終了するまで、サイクル番号を更新して(ステップST6)、ステップST2からステップST4までの処理を繰り返す(ステップST5)。1ブロックの加工が終了したか否かの判断は、上位制御装置40が行う。サイクル番号の更新は、上位制御装置40がレーザ制御装置30のサイクル指定情報設定部34にサイクル指定信号S3を送信することにより行う。 The cycle number is updated (step ST6) until the processing of one block 21 (FIG. 2A) is completed, and the processing from step ST2 to step ST4 is repeated (step ST5). The host control device 40 determines whether or not the processing of one block is completed. The cycle number is updated by the host control device 40 transmitting the cycle designation signal S3 to the cycle designation information setting unit 34 of the laser control device 30.

1つのブロック21の加工が終了すると、すべてのブロック21の加工が終了したか否かを判定する(syテップST7)。この判定は、上位制御装置40が実行する。未加工のブロック21が残っている場合には、上位制御装置40は、次に加工するブロック21をレーザ走査可能範囲内に移動させ(ステップST8)、サイクル番号を初期設定(ステップST9)する。その後、ステップST2からステップST5までの処理を繰り返す。すべてのブロック21の加工が終了した場合には、加工対象物20に対するレーザ加工処理を終了する。 When the processing of one block 21 is completed, it is determined whether or not the processing of all the blocks 21 is completed (syTep ST7). This determination is executed by the host control device 40. When the unprocessed block 21 remains, the host control device 40 moves the block 21 to be processed next within the laser scannable range (step ST8), and initializes the cycle number (step ST9). After that, the processes from step ST2 to step ST5 are repeated. When the processing of all the blocks 21 is completed, the laser processing for the object to be processed 20 is completed.

図7は、発振指令信号S0、サイクル指定信号S3、エネルギ目標値Er、エネルギ測定値Em、及びフィードバックゲインGの時間変化の一例を示すグラフである。時刻t0からt5までの期間に、1つのブロック21(図2A)の加工が行われ、時刻t6からt11までの期間に、次のブロック21の加工が行われる。時刻t0からt1まで、及び時刻t6からt7までの期間に、1サイクル目の加工が行われ、時刻t2からt3まで、及び時刻t8からt9までの期間に、2サイクル目の加工が行われ、時刻t4からt5まで、及び時刻t10からt11までの期間に、3サイクル目の加工が行われる。 FIG. 7 is a graph showing an example of time changes of the oscillation command signal S0, the cycle designation signal S3, the energy target value Er, the energy measurement value Em, and the feedback gain G. One block 21 (FIG. 2A) is processed during the period from time t0 to t5, and the next block 21 is processed during the period from time t6 to t11. The first cycle of machining is performed during the period from time t0 to t1 and from time t6 to t7, and the second cycle of machining is performed during the period from time t2 to t3 and from time t8 to t9. The third cycle of machining is performed during the period from time t4 to t5 and from time t10 to t11.

1サイクル目の加工を行う期間には、上位制御装置40からレーザ制御装置30に、1サイクル目を指定するサイクル指定信号S3が送信される。2サイクル目の加工を行う期間には、上位制御装置40からレーザ制御装置30に、2サイクル目を指定するサイクル指定信号S3が送信される。3サイクル目の加工を行う期間には、上位制御装置40からレーザ制御装置30に、3サイクル目を指定するサイクル指定信号S3が送信される。 During the processing period of the first cycle, the cycle designation signal S3 for designating the first cycle is transmitted from the host control device 40 to the laser control device 30. During the processing period of the second cycle, the cycle designation signal S3 for designating the second cycle is transmitted from the upper control device 40 to the laser control device 30. During the processing period of the third cycle, the cycle designation signal S3 for designating the third cycle is transmitted from the host control device 40 to the laser control device 30.

1サイクル目の加工期間中は、エネルギ目標値Er及びフィードバックゲインGが、それぞれ1サイクル目のエネルギ目標値Er(1)及びフィードバックゲインG(1)に設定される。2サイクル目の加工期間中は、エネルギ目標値Er及びフィードバックゲインGが、それぞれ2サイクル目のエネルギ目標値Er(2)及びフィードバックゲインG(2)に設定される。3サイクル目の加工期間中は、エネルギ目標値Er及びフィードバックゲインGが、それぞれ3サイクル目のエネルギ目標値Er(3)及びフィードバックゲインG(3)に設定される。 During the machining period of the first cycle, the energy target value Er and the feedback gain G are set to the energy target value Er (1) and the feedback gain G (1) of the first cycle, respectively. During the machining period of the second cycle, the energy target value Er and the feedback gain G are set to the energy target value Er (2) and the feedback gain G (2) of the second cycle, respectively. During the machining period of the third cycle, the energy target value Er and the feedback gain G are set to the energy target value Er (3) and the feedback gain G (3) of the third cycle, respectively.

各サイクルにおいて、エネルギ測定値Emとエネルギ目標値Erとの偏差に基づいて電圧指令値Vcを周期的に更新しながら加工が行われる(図6のステップST4)。 In each cycle, processing is performed while periodically updating the voltage command value Vc based on the deviation between the energy measurement value Em and the energy target value Er (step ST4 in FIG. 6).

時刻t6からt7までの1サイクル目の加工を行う際に、直前に加工したブロック21の同一サイクルのエネルギ測定値Em(時刻t0からt1まで)を、フィードバックゲインGにフィードバックする。同様に、時刻t8からt9までの2サイクル目、及び時刻t10からt11までの3サイクル目の加工を行う際には、それぞれ時刻t2からt3までエネルギ測定値Em、及び時刻t4からt5までエネルギ測定値Emを、フィードバックゲインGにフィードバックする。例えば、エネルギ測定値Emの変動の大小に基づいて、フィードバックゲインGを増減させる。 When machining the first cycle from time t6 to t7, the energy measurement value Em (from time t0 to t1) of the same cycle of the block 21 machined immediately before is fed back to the feedback gain G. Similarly, when processing the second cycle from time t8 to t9 and the third cycle from time t10 to t11, the energy measurement value Em from time t2 to t3 and the energy measurement from time t4 to t5, respectively. The value Em is fed back to the feedback gain G. For example, the feedback gain G is increased or decreased based on the magnitude of the fluctuation of the energy measurement value Em.

次に、上記実施例によるレーザ加工装置にレーザ制御装置30(図1、図3)を搭載することにより得られる優れた効果について説明する。 Next, the excellent effect obtained by mounting the laser control device 30 (FIGS. 1 and 3) on the laser processing apparatus according to the above embodiment will be described.

上記実施例では、サイクルごとに異なるエネルギ目標値Er(図4)を設定することができる。さらに、サイクル指定信号S3により、上位制御装置40からレーザ制御装置30に、現在実行中の加工が何サイクル目であるかが通知される。このため、目標とするパルスエネルギがサイクルごとに異なる場合でも、レーザ制御装置30は、エネルギ測定値Emをエネルギ目標値Erに維持するようなフィードバック制御を行うことができる。 In the above embodiment, a different energy target value Er (FIG. 4) can be set for each cycle. Further, the cycle designation signal S3 notifies the laser control device 30 from the host control device 40 of the cycle number of the machining currently being executed. Therefore, even if the target pulse energy is different for each cycle, the laser control device 30 can perform feedback control so as to maintain the energy measurement value Em at the energy target value Er.

特に、炭酸ガスレーザ等のガスレーザにおいては、パルス幅を変更するとチャンバ内のガス温度等が変わるため、安定した出力を得るためには、パルス幅に応じて放電電圧やフィードバックゲインGを変更することが望ましい。上記実施例では、サイクルごとに、電圧初期値Vo及びフィードバックゲインG(図4)が設定されるため、安定した出力を得ることが可能になる。 In particular, in a gas laser such as a carbon dioxide gas laser, changing the pulse width changes the gas temperature in the chamber, so in order to obtain a stable output, it is necessary to change the discharge voltage and feedback gain G according to the pulse width. desirable. In the above embodiment, the initial voltage value Vo and the feedback gain G (FIG. 4) are set for each cycle, so that a stable output can be obtained.

1つのブロックのあるサイクルを実行する際に、直前のサイクルではなく、直前に加工したブロック21の同一サイクルのエネルギ測定値Emに基づいて、次に加工するサイクルのフィードバックゲインGにフィードバックされる。例えば図7に示した例では、時刻t6からt7までのサイクルの加工に対して、3回前のサイクルにおける測定結果をフィードバックしている。このように、同一サイクルの測定結果をフィードバックすることにより、適切なフィードバック制御を行うことができる。 When executing a certain cycle of one block, it is fed back to the feedback gain G of the next cycle to be machined based on the energy measurement value Em of the same cycle of the block 21 machined immediately before, not to the cycle immediately before. For example, in the example shown in FIG. 7, the measurement result in the cycle three times before is fed back to the machining of the cycle from the time t6 to t7. In this way, by feeding back the measurement results of the same cycle, appropriate feedback control can be performed.

次に、上記実施例の種々の変形例について説明する。
上記実施例では、1つのブロック21(図2A)の加工に3回のサイクルを実行したが、その他のサイクル数としてもよい。例えば、1サイクル目で上面の金属膜24(図2B)を貫通させ、樹脂層23(図2B)の加工に1回のサイクル、または3回以上のサイクルを実行してもよい。2サイクル目以降の複数のサイクルにおいて、エネルギ目標値Erを同一にしてもよいし、異ならせてもよい。例えば、下面の金属膜25(図2B)へのダメージを低減させるために、後に実行するサイクルのエネルギ目標値Erを、先に実行したサイクルのエネルギ目標値Erより小さくするとよい。
Next, various modifications of the above embodiment will be described.
In the above embodiment, three cycles are executed for machining one block 21 (FIG. 2A), but the number of cycles may be other. For example, the metal film 24 (FIG. 2B) on the upper surface may be penetrated in the first cycle, and one cycle or three or more cycles may be executed for processing the resin layer 23 (FIG. 2B). In a plurality of cycles after the second cycle, the energy target value Er may be the same or different. For example, in order to reduce damage to the metal film 25 (FIG. 2B) on the lower surface, the energy target value Er of the cycle executed later may be smaller than the energy target value Er of the cycle executed earlier.

さらに、上記実施例では、サイクルごとの発振条件パラメータがレーザ制御装置30に記憶されるため、サイクルの切り替わりごとに、発振条件パラメータを上位制御装置40からレーザ制御装置30に通知する必要がない。サイクルの切り替わり時には、上位制御装置40からレーザ制御装置30にサイクル番号を通知すればよい。このため、サイクルの切り替え処理の高速化を図ることができる。 Further, in the above embodiment, since the oscillation condition parameter for each cycle is stored in the laser control device 30, it is not necessary for the host control device 40 to notify the laser control device 30 of the oscillation condition parameter every time the cycle is switched. When the cycle is switched, the upper control device 40 may notify the laser control device 30 of the cycle number. Therefore, it is possible to speed up the cycle switching process.

なお、上位制御装置40とレーザ制御装置30との間の各種情報の転送に要する時間が十分短い場合には、サイクルの切り替わりごとに、上位制御装置40からレーザ制御装置30に発振条件パラメータを送信するようにしてもよい。 When the time required for transferring various information between the upper control device 40 and the laser control device 30 is sufficiently short, the oscillation condition parameter is transmitted from the upper control device 40 to the laser control device 30 at each cycle change. You may try to do it.

上記実施例では、プリント配線基板の穴明け加工を行ったが、その他、実施例によるレーザ制御装置30(図1)は、パルスレーザを用いてサイクル加工を行うレーザ加工装置に適用することができる。 In the above embodiment, the printed wiring board is drilled, but the laser control device 30 (FIG. 1) according to the embodiment can be applied to a laser machining device that performs cycle machining using a pulse laser. ..

次に、図8を参照して、さらに他の変形例について説明する。
図8は、本変形例によるレーザ制御装置30を搭載したレーザ加工装置で加工を行うときの発振指令信号S0、サイクル指定信号S3、エネルギ目標値Er、エネルギ測定値Em、及びフィードバックゲインGの時間変化の一例を示すグラフである。
Next, another modification will be described with reference to FIG.
FIG. 8 shows the oscillation command signal S0, the cycle designation signal S3, the energy target value Er, the energy measurement value Em, and the feedback gain G time when processing is performed by the laser processing device equipped with the laser control device 30 according to this modification. It is a graph which shows an example of a change.

図7に示した実施例では、直前に加工したブロック21(図2A)の同一サイクルの測定結果を、フィードバックゲインGへフィードバックした。これに対し、図8に示した変形例では、1サイクル目の処理において、直前に加工したブロック21(図2A)の1サイクル目の測定結果をフィードバックゲインGにフィードバックする。2サイクル目以降のサイクルのフィードバックゲインGへのフィードバックにも、1サイクル目のフィードバック条件と同じ条件を適用する。 In the embodiment shown in FIG. 7, the measurement result of the same cycle of the block 21 (FIG. 2A) processed immediately before was fed back to the feedback gain G. On the other hand, in the modification shown in FIG. 8, in the processing of the first cycle, the measurement result of the first cycle of the block 21 (FIG. 2A) processed immediately before is fed back to the feedback gain G. The same conditions as the feedback conditions of the first cycle are applied to the feedback to the feedback gain G of the second and subsequent cycles.

電圧指令値Vcの増減量とエネルギ測定値Emの増減量との相関関係の変動は、いずれのサイクルにおいても同様の傾向を示す。このため、図8に示した変形例においても、有効なフィードバック制御を行うことができる。 The fluctuation of the correlation between the increase / decrease amount of the voltage command value Vc and the increase / decrease amount of the energy measurement value Em shows the same tendency in each cycle. Therefore, effective feedback control can be performed even in the modified example shown in FIG.

上述の各実施例は例示であり、異なる実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。複数の実施例の同様の構成による同様の作用効果については実施例ごとには逐次言及しない。さらに、本発明は上述の実施例に制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。 It goes without saying that each of the above embodiments is exemplary and the configurations shown in different examples can be partially replaced or combined. Similar actions and effects due to the same configuration of a plurality of examples will not be mentioned sequentially for each example. Furthermore, the present invention is not limited to the above-mentioned examples. For example, it will be obvious to those skilled in the art that various changes, improvements, combinations, etc. are possible.

10 レーザ発振器
11 光学系
12 ベンディングミラー
13 アパーチャ
15 分岐光学系
16A、16B ビーム走査器
17A、17B レンズ
18 ステージ
19 光検出器
20、20A、20B 加工対象物
21 ブロック
22 被加工点
23 樹脂層
24 上面の金属膜
25 下面の金属膜
26 1回目のサイクルのレーザパルス
27 2回目のサイクルのレーザパルス
28 3回目のサイクルのレーザパルス
29 穴
30 レーザ制御装置
31 駆動信号送信部
32 フィードバック制御部
33 パラメータ設定部
34 サイクル指定信号取得部
35 パルスエネルギ算出部
40 上位制御装置
10 Laser oscillator 11 Optical system 12 Bending mirror 13 Aperture 15 Branching optical system 16A, 16B Beam scanner 17A, 17B Lens 18 Stage 19 Optical detector 20, 20A, 20B Processing target 21 Block 22 Processing point 23 Resin layer 24 Top surface Metal film 25 Metal film on the lower surface 26 Laser pulse of the first cycle 27 Laser pulse of the second cycle 28 Laser pulse of the third cycle 29 Hole 30 Laser control device 31 Drive signal transmission unit 32 Feedback control unit 33 Parameter setting Unit 34 Cycle designation signal acquisition unit 35 Pulse energy calculation unit 40 Upper control device

Claims (6)

レーザ媒質を励起させるための放電電極を有するレーザ発振器からパルスレーザビームを出力させて、加工対象物の複数の被加工点にパルスレーザビームを1ショットずつ順番に入射させる手順を1つのサイクルとして、複数の前記被加工点に対して複数のサイクルを繰り返してレーザ加工を行うレーザ加工装置に組み込まれるレーザ制御装置であって、
パルスレーザビームのパルスエネルギの測定値であるエネルギ測定値が、サイクルごとに設定されたパルスエネルギの目標値であるエネルギ目標値に維持されるように前記放電電極に印加する放電電圧を変化させるフィードバック制御を行うレーザ制御装置。
One cycle is a procedure in which a pulsed laser beam is output from a laser oscillator having a discharge electrode for exciting a laser medium, and the pulsed laser beam is sequentially incident on a plurality of work points of a workpiece one shot at a time. It is a laser control device incorporated in a laser processing device that repeats a plurality of cycles for a plurality of the machined points to perform laser processing.
Feedback that changes the discharge voltage applied to the discharge electrode so that the energy measurement value, which is the measurement value of the pulse energy of the pulse laser beam, is maintained at the energy target value, which is the target value of the pulse energy set for each cycle. A laser control device that controls.
前記放電電圧を変化させる制御は、前記エネルギ目標値から前記エネルギ測定値までの偏差に応じて、前記レーザ発振器に与える前記放電電圧の指令値である電圧指令値を増減させる制御を含み、前記エネルギ目標値から前記エネルギ測定値までの偏差に対する前記電圧指令値の増減量の割合であるフィードバックゲインが、サイクルごとに設定されている請求項1に記載のレーザ制御装置。 The control for changing the discharge voltage includes a control for increasing / decreasing a voltage command value which is a command value of the discharge voltage given to the laser oscillator according to a deviation from the energy target value to the energy measurement value, and the energy. The laser control device according to claim 1, wherein the feedback gain, which is the ratio of the increase / decrease amount of the voltage command value to the deviation from the target value to the measured energy value, is set for each cycle. 前記加工対象物の表面が複数のブロックに区分されており、複数の前記ブロックの各々に複数の前記被加工点が画定されており、前記レーザ加工装置は、前記ブロックごとに複数のサイクルを繰り返してレーザ加工を行い、
直前に加工を行った前記ブロックの加工時の、同一サイクルにおける前記エネルギ測定値に基づいて、前記フィードバックゲインを更新する請求項2に記載のレーザ制御装置。
The surface of the object to be machined is divided into a plurality of blocks, and a plurality of the machines to be machined are defined in each of the blocks, and the laser machining apparatus repeats a plurality of cycles for each block. Laser processing
The laser control device according to claim 2, wherein the feedback gain is updated based on the energy measurement value in the same cycle at the time of processing the block that has been processed immediately before.
さらに、
サイクルごとに前記エネルギ目標値を記憶しており、
前記レーザ加工装置の上位制御装置から、複数のサイクルのうち1つのサイクルを指定する信号を受信すると、指定されたサイクルに対応して記憶されている前記エネルギ目標値を用いて前記レーザ発振器を制御する請求項1に記載のレーザ制御装置。
Moreover,
The energy target value is stored for each cycle.
When a signal specifying one of a plurality of cycles is received from the host control device of the laser processing device, the laser oscillator is controlled using the energy target value stored corresponding to the specified cycle. The laser control device according to claim 1.
前記複数のサイクルのうち少なくとも2つの異なるサイクルにおいて、前記エネルギ目標値として異なる値を用いる請求項1乃至4のいずれか1項に記載のレーザ制御装置。 The laser control device according to any one of claims 1 to 4, wherein different values are used as the energy target values in at least two different cycles among the plurality of cycles. 加工対象物の複数の被加工点にパルスレーザビームを1ショットずつ順番に入射させる手順を1つのサイクルとして、複数の前記被加工点に対して複数のサイクルを繰り返してレーザ加工を行う方法であって、
レーザ媒質を励起させるための放電電極を有し、パルスレーザビームを出力するレーザ発振器に対して、パルスエネルギが、パルスエネルギの目標値であるエネルギ目標値に維持されるように、前記放電電極に印加する放電電圧を変化させるフィードバック制御を行いながら複数のサイクルを実行するときに、少なくとも2つの異なるサイクルにおいて前記エネルギ目標値として異なる値を用いるレーザ加工方法。
It is a method of performing laser machining by repeating a plurality of cycles for a plurality of the workpieces, with the procedure of injecting a pulsed laser beam one shot at a time into a plurality of workpieces of an object to be machined in order as one cycle. hand,
For a laser oscillator that has a discharge electrode for exciting a laser medium and outputs a pulsed laser beam, the discharge electrode has a pulse energy maintained at an energy target value, which is a target value of the pulse energy. A laser processing method in which different values are used as the energy target values in at least two different cycles when a plurality of cycles are executed while performing feedback control for changing the applied discharge voltage.
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