JPH0441092A - レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はレーザ加工装置に関し、特にレーザ加工装置に
おけるパルスレーザの照射タイミングの制御に関する。

従来技術 従来、レーザ加工装置においては、被加工物を搭載する
ＸＹ子テーブル駆動するサーボモータのエンコーダフィ
ードバックパルスからの信号を利用し、ＸＹ子テーブル
移動量に対応してパルスレーザを照射していた。

この場合、エンコーダフィードバックパルスを分周する
ことで、ＸＹ子テーブル移動量が数十１ｍから数百μｍ
となる毎に１パルスの割合でパルスレーザを被加工物に
照射することができる。

このような従来のレーザ加工装置では、エンコーダフィ
ードバックパルスを分周する分周回路などを設定してパ
ルスレーザを照射していたので、ハードウェア上固定的
なパルスレーザの照射タイミングしか得られないという
欠点がある。

また、−直線や一円弧を一移動指令単位とした場合、通
常その一移動指令単位には最初の速度を立ち上げる加速
領域と最後の速度を立ち下げる減速領域とがあり、それ
らの区間内でもエンコーダフィードバックパルスを分周
することで等距離間隔でパルスレーザを照射することが
できるが、パルスレーザ自体のオンオフ制御や照射タイ
ミングをその一移動指令内で変化させることがてきない
という欠点がある。

発明の目的 本発明は上記のような従来のものの欠点を除去すべくな
されたもので、−移動指令内でパルスレーザ自体のオン
オフ制御や照射タイミングを変化させることができ、高
品質で高精度なパルスレーザ加工を行うことができるレ
ーザ加工装置の提供を目的とする。

発明の構成 本発明によるレーザ加工装置は、被加工物を搭載するＸ
Ｙ子テーブル、前記ＸＹ子テーブル搭載された前記被加
工物にレーザ光を照射する照射手段と、前記ＸＹ子テー
ブル駆動する駆動手段と、前記駆動手段により駆動され
た前記ＸＹ子テーブル移動量を算出する算出手段と、前
記照射手段からの前記レーザ光の照射を所望位置で行わ
せるべく予め設定された時系列的な複数の位置情報を保
持する保持手段と、前記算出手段の算出結果と前記保持
手段の前記位置情報とを順次比較する比較手段と、前記
比較手段の比較結果に応じて前記照射手段のオンオフお
よび前記レーザ光の照射タイミングを制御する制御手段
とを有することを特徴とする。

実施例 次に、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は本発明の一実施例を示す構成図である。

図において、中央演算器１はＸＹテーブル７の各軸（Ｘ
軸およびＹ軸）の移動量を算出する移動演算器２からの
微小距離の移動完了信号を受けてパルス発生器８にトリ
ガ信号を、またはレーザ電源９にオンオフ指令を送出す
る。

移動演算器２はアブソリュートカウンタ回路（以下カウ
ンタ回路とする）３からＸＹテーブル７の各軸の微小な
時間における移動量を読取り、その移動量の２乗の平方
根をとったもの、すなわちベクトルの絶対値の演算を行
い、演算結果が予め中央演算器１から設定された微小距
離になると、微小距離の移動完了信号を中央演算器１に
送出する。

カウンタ回路３は駆動回路４を経由して送られてくるサ
ーボモータ５，６のパルスエンコーダからのクロック数
を計数し、ＸＹテーブル７の絶対アドレスをモニタする
とともに、サーボモータ５６の動作をコントロールする
補間演算やサーボ制御を行う。

また、カウンタ回路３はある時間間隔てカウントした値
をＸＹテーブル７の各軸の微小な時間における移動量と
して移動量演算器２に送出する。

駆動回路４はカウンタ回路３からの指令を受けてサーボ
モータ５，６の回転駆動を制御する。

サーボモータ５はＸＹテーブル７をＸ軸方向に移動させ
るとともに、パルスエンコーダから駆動回路４を介して
カウンタ回路３にクロックを送出する。

サーボモータ６はＸＹテーブル７をＹ軸方向に移動させ
るとともに、パルスエンコーダから駆動回路４を介して
カウンタ回路３にクロックを送出する。

パルス発生器８は中央演算器］からのトリガ信号に応答
してパルス信号をレーザ電源９に送出し、レーザ電源９
は中央演算器１からのオンオフ指令およびパルス発生器
８からのパルス信号に応してレーザ発振器１０への電力
供給を行う。

レーザ発振器１０はレーザ電源９から電力が供給された
ときにレーザ光１１を発生し、このレーザ光１１をレー
ザ伝送光学器１２ａ、１．２ｂを介してＸＹテーブル７
上に搭載された被加工物１３に集光照射する。

第２図は本発明の一実施例の動作を示すフローチャート
である。これら第１図および第２図を用いて本発明の一
実施例の動作について説明する。

ＸＹテーブル７上に搭載された被加工物１３に対してレ
ーザ加工を行う場合、中央演算器１は予めプログラミン
グされたシーケンスにしたがって各回路への指令を送出
する。

ここで、中央演算器１にはパルスレーザの照射を所望位
置で行わせるべく予め時系列的に設定された複数の位置
情報、すなわち動作分解能ｒ、レーザ照射間隔１　ｌ　
（ｉ−１，２，・・・・・・）、このレーザ照射間隔９
１で加工する距離ｂ＋　　（ｊ＝１゜２、・・・・・・
）、パルスレーザ照射をオンオフする区間データｍｌ　
　（ｋ−１，２，・・・・・・）などが保持されている
。

まず、中央演算器１は保持した最初の動作分解能ｒとレ
ーザ照射間隔ｇｌと距離す、とを移動演算器２に設定す
る（第２図ステップ２１）。

その後に、ＸＹテーブル７の移動が開始されると、サー
ボモータ５．６各々のパルスエンコーダからカウンタ回
路３にクロックが送出される（第２図ステップ２２）。

カウンタ回路３ではサーボモータ５．６各々のパルスエ
ンコーダからのクロック数ｎ　１　＋　　ｎ　Ｆをカウ
ントし、ＸＹテーブル７の絶対アドレスをモニタする（
第２図ステップ２３）。

移動演算器２はカウンタ回路３からクロック数ｎ、、ｎ
、を続出し、ＸＹテーブル７の移動量ｇを次式により算
出する（第２図ステップ２３）。

（１−ｒ　　ｎ、　　＋ｎア　　・・・・・・（１）移
動演算器２では（１）式により算出されたＸＹテーブル
７の移動量Ωが中央演算器１から予め設定されたレーザ
照射間隔ｇ、になったか（１−Ｎ、）を判定しく第２図
ステップ２５）　、ＸＹテーブル７の移動量ｐがレーザ
照射間隔ＤＩになると、微小距離の移動完了信号を中央
演算器１に送出する。

中央演算器１では移動演算器２からの移動完了信号を受
取ると、パルス発生器８にトリが信号を送出するととも
に（第２図ステップ２６）、パルス発生器８へのトリガ
信号の送出を移動演算器２に通知する。

パルス発生器８では中央演算器１からのトリガ信号に応
答してパルス信号をレーザ電源９に送出し、レーザ電源
９ではパルス発生器８からのパルス信号に応じてレーザ
発振器１０への電力供給が行われる。

これにより、レーザ発振器１０てはレーザ電源９からの
電力供給によりレーザ光１１が発生され、このレーザ光
１１がレーサ伝送光学器１２ａ、１２ｂを介してＸＹテ
ーブル７上に搭載された被加工物１３に集光照射される
。

一方、移動演算器２では中央演算器１からの通知により
、中央演算器１からパルス発生器８に送出されたトリガ
信号の回数Ｎを計数しており（第２図ステップ２７）、
その回数Ｎとレーザ照射間隔ｇ１とからこのレーザ照射
間隔Ｎ、で加工する距離す、となったか否か（ｂ＋≧Ｎ
ＩＸＮ）を検出する（第２図ステップ２８）。

移動演算器２はレーザ照射間隔Ｎ、で加工する距離す、
となったことを検出すると、移動完了信号を中央演算器
１に送出する。

中央演算器１ては移動演算器２からの移動完了信号を受
取ると、そのときの加工で一移動指令単位のレーザ加工
が終了したか否かを判断しく第２図ステップ２９）、−
移動指令単位のレーザ加工が終了であればレーザ加工処
理を終了し、−移動指令単位のレーザ加工が終了でなけ
れば次の動作分解能「とレーザ照射間隔ｇ、と距離す、
とを移動演算器２に設定する（第２図ステップ２１）。

尚、移動演算器２ては（１）式により算出されたＸＹテ
ーブル７の移動量ｐを累算しており、その累算値か予め
設定されたパルスレーザ照射をオンオフする区間データ
ｍ、になると、移動完了信号を中央演算器１に送出する
ので、中央演算器１ではレーザ電源９にオンオフ指令を
出力してパルスレーザの照射のオンオフを制御する。

第３図は本発明の一実施例によるパルスレーザ加工のタ
イミングチャートである。第３図（ａ）は−移動指令単
位のパルスレーザ加工が施された被加工物１３の加工表
面の様子を示し、第３図（ｂ）は−移動指令単位のパル
スレーザ加工が施されたときのＸＹテーブル７の速度を
示している。

また、第３図（Ｃ）はパルスレーザ照射をオンとする区
間データｍ７．ｍ４と、パルスレーザ照射をオフとする
区間データｊｌｌｌ、ｍ３とを示し、第３図（ｄ）はレ
ーザ照射間隔ｇ１で加工する距離ｔ）Ｉ＋　　ｂ３＋　
　ｂｓとレーザ照射間隔ｇ２て加工する距離ｂ２．ｂ４
とを示している。

よって、第３図に示すようなレーザ加工を行う場合、動
作分解能ｒと、レーザ照射間隔＃、、１１２と、このレ
ーザ照射間隔１１１．Ｉ２夫々で加工する距離ｂ１〜ｂ
、と、パルスレーザ照射をオンオフする区間データｍ、
〜ｍ４とを中央演算器１に保持しておき、距離ｂ１〜ｂ
５および区間データｍ１〜ｍ４によりレーザ照射タイミ
ングおよびレーザ照射のオンオフを制御する毎に中央演
算器１から移動演算器２に設定することにより、第３図
（ａ）に示すような加工結果を得ることができる。

これにより、′！ｓ３図に示すように、たとえばレーザ
オンの区間データｍ２内で異なるレーザ照射間隔１ｇ、
１２で距離す、〜ｂ４を夫々加工することができる。

第４図は本発明の一実施例による加工例を示す図である
。図において、第４図（ａ）はレーザスクライビングさ
れた被加工物１３を示し、第４図（ｂ）はスクライビン
グ開始点付近の様子を示し、第４図（Ｃ）はスクライビ
ングの交点付近の様子を示している。

このレーザスクライビングは第４図（ａ）に示すように
、被加工物１３の表面に格子上にパルスレーザを集光照
射し、パルスレーザ加工後＋：　手作業でそのパルスレ
ーザが照射された箇所で各チップを分割するものである
。

一移動指令単位の開始点付近では区間ｃ１のレーザ照射
間隔を狭くしてパルスレーザ加工を行い、それに続く区
間Ｃ２ではレーザ照射間隔を広くしてパルスレーザ加工
を行っている［第４図（ｂ）参照コ。

また、交点付近ではレーザ照射間隔の広い区間ｃ２に続
く区間Ｃ３、すなわち交点付近のレーザ照射間隔を狭く
してパルスレーザ加工を行い、それに続く区間Ｃ４ては
再びレーザ照射間隔を広くしてパルスレーザ加工を行っ
ている［第４図（Ｃ）参照］。

従来はレーザスクライビングにおけるパルスレーザ加工
が一移動指令単位の間レーザ照射間隔が等間隔となって
いたので、開始点付近や交点付近では分割しにくかった
が、本発明ではパルスレーザ加工を上記のように行うこ
とができるので、チップの分割時にスクライビング線に
沿って分割し易くすることができ、分割時の歩留りを向
上させることができる。

このように、パルスレーザの照射を所望位置で行わせる
べく予め設定された時系列的な複数の位置情報を中央演
算器１に保持しておき、移動演算器２で算出されたＸＹ
テーブル７の移動量と、加工時に中央演算器１から移動
演算器２に設定された位置情報とを順次比較し、その比
較結果に応じてパルスレーザ照射のオンオフおよびパル
スレーザの照射タイミングを制御するようにすることに
よって、−移動指令内でパルスレーザ自体のオンオフ制
御や照射タイミングを変化させることができ、高品質で
高精度なパルスレーザ加工を行うことができる。

発明の詳細 な説明したように本発明によれば、レーザ光の照射を所
望位置で行わせるべく予め設定された時系列的な複数の
位置情報とＸＹ子テーブル移動量とを順次比較し、その
比較結果に応してレーザ光の照射のオンオフおよびレー
ザ光の照射タイミングを制御するようにすることによっ
て、−移動指令内でパルスレーザ自体のオンオフ制御や
照射タイミングを変化させることかでき、高品質で高精
度なパルスレーザ加工を行うことができるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は本発
明の一実施例の動作を示すフローチャート、第３図（ａ
）〜（ｄ）は本発明の一実施例によるパルスレーザ加工
のタイミングチャート、第４図（ａ）〜（ｃ）は本発明
の一実施例による加工例を示す図である。 主要部分の符号の説明 ５゜ １・・・・・・中央演算器 ２・・・・・・移動演算器 ３・・・・・・アブソリュートカウンタ回路６・・・・
・・サーボモータ ７・・・・・・ＸＹ子テーブ ル・・・・・・パルス発生器 ９・・・・・・レーザ電源 ０・・・・・・レーザ発振器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被加工物を搭載するＸＹテーブルと、前記ＸＹテ
   ーブルに搭載された前記被加工物にレーザ光を照射する
   照射手段と、前記ＸＹテーブルを駆動する駆動手段と、
   前記駆動手段により駆動された前記ＸＹテーブルの移動
   量を算出する算出手段と、前記照射手段からの前記レー
   ザ光の照射を所望位置で行わせるべく予め設定された時
   系列的な複数の位置情報を保持する保持手段と、前記算
   出手段の算出結果と前記保持手段の前記位置情報とを順
   次比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果に応じ
   て前記照射手段のオンオフおよび前記レーザ光の照射タ
   イミングを制御する制御手段とを有することを特徴とす
   るレーザ加工装置。