JPH11333575A - Laser beam machine - Google Patents
Laser beam machineInfo
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- JPH11333575A JPH11333575A JP10143264A JP14326498A JPH11333575A JP H11333575 A JPH11333575 A JP H11333575A JP 10143264 A JP10143264 A JP 10143264A JP 14326498 A JP14326498 A JP 14326498A JP H11333575 A JPH11333575 A JP H11333575A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はレーザによるプリン
ト配線基板の加工装置に関し、特にフレキシブルプリン
ト配線基板（以下、ＦＰＣと呼ぶ）の穴あけ加工と切断
加工とを行うことができるようにしたレーザ加工装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for processing a printed wiring board by using a laser, and more particularly to a laser processing apparatus capable of performing drilling and cutting of a flexible printed wiring board (hereinafter referred to as FPC). About.
【０００２】[0002]
【従来の技術】最近、レーザを使用してプリント配線基
板、特にＦＰＣに対してビアホールと呼ばれる穴あけ加
工を行うレーザ穴あけ加工装置が提供されており、以下
に簡単に説明する。2. Description of the Related Art Recently, there has been provided a laser drilling apparatus for performing a drilling process called a via hole on a printed wiring board, particularly an FPC, using a laser, and will be briefly described below.
【０００３】図３において、ＣＯ2 （炭酸ガス）レーザ
によるレーザ発振器４０で発生されたパルス状のレーザ
光は、反射ミラー４１により９０°角度を変えてマスク
４３に導かれる。マスク４３では、ビアホール径を規定
する穴を通過することによって、レーザ光のビーム径が
絞り込まれてＸ−Ｙスキャナ４４に導かれる。Ｘ−Ｙス
キャナ４４はガルバノスキャナとも呼ばれ、レーザ光を
振らせるためのものである。Ｘ−Ｙスキャナ４４により
振られたレーザ光は、焦点合わせ用レンズとして作用し
ｆθレンズとも呼ばれる集光レンズ４５を通してＸ−Ｙ
ステージ４６上におかれたワーク（プリント配線基板）
４７に照射される。Ｘ−Ｙステージ４６はＸ軸方向の駆
動機構とＹ軸方向の駆動機構とを有して、ワーク４７を
Ｘ−Ｙ平面上で移動させて位置調整することができる。In FIG. 3, a pulsed laser beam generated by a laser oscillator 40 using a CO 2 (carbon dioxide) laser is guided to a mask 43 at a 90 ° angle by a reflection mirror 41. In the mask 43, the beam diameter of the laser light is narrowed by passing through a hole that defines the via hole diameter, and the laser light is guided to the XY scanner 44. The XY scanner 44 is also called a galvano scanner, and is used to oscillate laser light. The laser beam oscillated by the XY scanner 44 acts as a focusing lens and passes through a condenser lens 45 also called an fθ lens.
Work (printed wiring board) placed on stage 46
47 is irradiated. The XY stage 46 has a drive mechanism in the X-axis direction and a drive mechanism in the Y-axis direction, and can move and adjust the position of the work 47 on the XY plane.
【０００４】図４において、Ｘ−Ｙスキャナ４４は、２
つのガルバノミラー４４−１，４４−２を組み合わせて
成る。すなわち、２つの反射ミラーをガルバノメータの
駆動原理で独立して回動させることにより、レーザ光を
集光レンズ４５を通してワーク４７の所望の複数の位置
に連続して照射することができる。In FIG. 4, an XY scanner 44 has a 2
Of the two galvanometer mirrors 44-1 and 44-2. That is, by rotating the two reflecting mirrors independently based on the driving principle of the galvanometer, it is possible to continuously irradiate the laser beam to a plurality of desired positions on the work 47 through the condenser lens 45.
【０００５】なお、ＣＯ2 レーザによるレーザ光の場
合、１つのビアホール当たりパルス状のレーザ光を数回
（通常２〜３回）照射することで穴あけが行われる。ま
た、通常、Ｘ−Ｙスキャナ１４による走査範囲は数ｃｍ
四方の領域であり、ワーク４７にはこの走査範囲により
決まる領域が加工領域としてマトリクス状に設定され
る。そして、レーザ穴あけ加工装置は、加工領域に複数
の穴あけ加工を行い、ある加工領域の穴あけ加工が終了
したら、次の加工領域に移動して同じパターンの穴あけ
加工を行う。次の加工領域への移動は、Ｘ−Ｙステージ
４６により行われる。[0005] In the case of laser light from a CO 2 laser, perforation is performed by irradiating a pulsed laser light several times (normally two to three times) per via hole. Usually, the scanning range of the XY scanner 14 is several cm.
The four areas are defined as areas to be determined by the scanning range on the work 47 as processing areas in a matrix. Then, the laser drilling device performs a plurality of drilling operations on the processing region, and when the drilling operation of a certain processing region is completed, moves to the next processing region and performs the drilling operation of the same pattern. The movement to the next processing area is performed by the XY stage 46.
【０００６】上記のレーザ穴あけ加工装置は、穴あけ加
工専用であり、他の用途に用いられることは無かった。The above laser drilling apparatus is dedicated to drilling and has not been used for other purposes.
【０００７】しかしながら、プリント配線基板において
は、ビアホールのための穴あけ加工のみならず、面取り
のための切断加工や、ＴＡＢにおいて必要とされるアク
セスウインドウを形成するための切断加工が必要であ
る。また、チップ部品をプリント配線基板の下面側に形
成されている放熱用プレートに実装するために、この放
熱用プレートに対応する領域の樹脂層を切り落とす切断
加工も必要である。However, in the printed wiring board, not only a drilling process for a via hole but also a cutting process for chamfering and a cutting process for forming an access window required in TAB are required. Further, in order to mount the chip component on a heat dissipation plate formed on the lower surface side of the printed wiring board, it is necessary to perform a cutting process of cutting off a resin layer in a region corresponding to the heat dissipation plate.
【０００８】これまで、プリント配線基板、特にＦＰＣ
の切断は、プレス工法あるいはドリルを使用したルータ
工法により行われている。Until now, printed wiring boards, especially FPCs
Is cut by a press method or a router method using a drill.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プレス
工法ではバリが発生し易く、ルータ工法では切断幅や切
断速度に制約がある。However, the press method tends to generate burrs, and the router method has limitations on the cutting width and cutting speed.
【００１０】そこで、本発明の課題は、プリント配線基
板に対して穴あけ加工、切断加工の両方を行うことので
きるレーザ加工装置を提供することにある。It is an object of the present invention to provide a laser processing apparatus capable of performing both drilling and cutting on a printed wiring board.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明は、パルス発振型
レーザ発振装置からのパルス状のレーザ光をプリント配
線基板（以下、ワークと呼ぶ）に照射して加工を行うレ
ーザ加工装置において、前記ワークを搭載してこれをＸ
軸及びＹ軸方向に移動させるためのＸ−Ｙステージと、
前記パルス状のレーザ光を前記ワーク上においてＸ軸及
びＹ軸方向に振らせるためのガルバノスキャナと、前記
Ｘ−Ｙステージ及び前記ガルバノスキャナを制御する制
御部とを備え、前記制御部は、前記Ｘ−Ｙステージを固
定とすると共に、前記ガルバノスキャナを制御すること
により前記ワークに対する穴あけ加工を可能とし、一
方、前記ガルバノスキャナを固定とすると共に、前記Ｘ
−Ｙステージを制御することにより前記ワークに対する
切断加工を可能としたことを特徴とする。According to the present invention, there is provided a laser processing apparatus for performing processing by irradiating a pulsed laser beam from a pulse oscillation type laser oscillation apparatus to a printed wiring board (hereinafter referred to as a work). X
An XY stage for moving in the axis and Y axis directions;
A galvano scanner for oscillating the pulsed laser light in the X-axis and Y-axis directions on the work, and a control unit for controlling the XY stage and the galvano scanner, wherein the control unit includes: By fixing the XY stage and controlling the galvano scanner, it is possible to drill a hole in the workpiece. On the other hand, while fixing the galvano scanner,
A cutting process for the workpiece is enabled by controlling the -Y stage.
【００１２】なお、前記パルス発振型レーザ発振装置
は、ＣＯ2 ガスレーザ発振器、またはＹＡＧあるいはＹ
ＬＦ固体レーザ発振器を含み、前記ＹＡＧあるいはＹＬ
Ｆ固体レーザ発振器の場合にはその第２〜第４高調波の
いずれかを出力するものであることが好ましい。The pulse oscillation type laser oscillation device is a CO 2 gas laser oscillator, YAG or YAG.
An LF solid-state laser oscillator, wherein the YAG or YL
In the case of an F solid-state laser oscillator, it is preferable to output one of the second to fourth harmonics.
【００１３】また、前記パルス発振型レーザ発振装置と
前記ガルバノスキャナとの間の経路に、前記ワークに照
射されるビーム径を任意に選定できるマスクを配置し、
マスク投影法により前記穴あけ加工を行うことを特徴と
する。[0013] Further, a mask capable of arbitrarily selecting a beam diameter applied to the work is arranged in a path between the pulse oscillation type laser oscillation device and the galvano scanner,
The drilling is performed by a mask projection method.
【００１４】一方、前記制御部により制御されて前記Ｘ
−ＹステージをＺ軸方向に移動させるＺステージを備
え、前記ガルバノスキャナと前記ワークとの間に集光レ
ンズを配置し、前記ガルバノスキャナによるレーザ光の
スキャン位置を前記集光レンズの中心を通るように設定
したうえで固定とし、前記Ｚステージの高さ調整により
前記レーザ光の焦点を前記ワークに合わせて焦点加工方
式により前記切断加工を行うことを特徴とする。On the other hand, the X is controlled by the control unit.
A Z stage for moving the Y stage in the Z-axis direction, a condenser lens disposed between the galvano scanner and the work, and a scanning position of the laser beam by the galvano scanner passing through the center of the condenser lens The laser beam is fixed after setting as described above, and the cutting process is performed by a focus processing method by adjusting the focus of the laser beam to the work by adjusting the height of the Z stage.
【００１５】前記制御部は、切断パターンを規定するた
めにあらかじめ設定される切断データに基づいて前記Ｘ
−Ｙステージを制御して前記切断パターンの切断加工を
行うことを特徴とする。[0015] The control unit may control the X based on cutting data set in advance to define a cutting pattern.
The cutting process of the cutting pattern is performed by controlling a -Y stage.
【００１６】前記Ｘ−Ｙステージは、前記プリント配線
基板を均一にチャッキングするための焼結式真空プレー
トチャッキング機構を備えることが好ましい。It is preferable that the XY stage includes a sintered vacuum plate chucking mechanism for uniformly chucking the printed wiring board.
【００１７】また、前記レーザ光を、少なくとも１つの
折り返しミラーを経由して前記マスクに導き、前記折り
返しミラーには、前記レーザ光を前記マスクに導くため
の第１の角度位置と、前記第１の角度位置とは異なる第
２の角度位置のいずれかに前記折り返しミラーを置くよ
うに切換えを行うための切換え機構を設け、前記折り返
しミラーが前記第２の角度位置にある時に反射されたレ
ーザ光を受けてそのエネルギーを消費するビームダンパ
を更に設け、前記制御部は、前記切換え機構を制御して
ある加工領域から次の加工領域に移る間あるいは前記ワ
ークの交換時には前記折り返しミラーを前記第２の角度
位置に置く。The laser beam is guided to the mask via at least one return mirror, and the return mirror has a first angular position for guiding the laser beam to the mask, A switching mechanism for performing switching so as to place the folding mirror at any one of the second angular positions different from the second angular position, and the laser beam reflected when the folding mirror is at the second angular position. A beam damper that receives the energy and receives the energy, and the control unit controls the switching mechanism to move the return mirror to the second processing area while moving from the processing area to the next processing area or when replacing the work. Place at an angular position.
【００１８】前記折り返しミラーと前記切換え機構とを
ガルバノミラーにより実現することができる。The folding mirror and the switching mechanism can be realized by a galvanomirror.
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】以下に、図１、図２を参照してＦ
ＰＣの穴あけ加工及び切断加工の両方を可能とする本発
明の好ましい実施の形態について説明する。図１におい
て、パルス発振型のレーザ発振装置１０で発生されたパ
ルス状のレーザ光は、折り返しミラー１１、１２、レー
ザ光の断面形状を規定するためのマスク１３、Ｘ−Ｙス
キャナ１４を経由し、集光レンズ１５を通してワーク、
すなわちＦＰＣ１６に照射されて加工が行われる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to FIGS.
A preferred embodiment of the present invention that enables both drilling and cutting of a PC will be described. In FIG. 1, a pulsed laser beam generated by a pulse oscillation type laser oscillation device 10 passes through folding mirrors 11 and 12, a mask 13 for defining a cross-sectional shape of the laser beam, and an XY scanner 14. Work through the condenser lens 15,
That is, the FPC 16 is irradiated and processed.
【００２０】本形態によるレーザ加工装置においては、
レーザ発振装置１０として、ＣＯ2レーザ発振器を含む
ものが使用される。また、ＹＡＧあるいはＹＬＦ固体レ
ーザ発振器を含んで波長３５１、３５５（ｎｍ）の第３
高調波を出力するものを使用することができる。具体的
には、ＹＡＧあるいはＹＬＦ固体レーザ発振器から出力
されたパルス状のレーザ光を、周知のＫＴＰ、ＬＢＯ、
ＢＢＯ等による波長変換素子を通すことにより、所望の
次数の高調波を抽出することができる。ＦＰＣ１６に照
射されるレーザ光のスポットサイズは、直径５０〜１０
０（μｍ）である。なお、第３高調波の代わりに、波長
２４８（ｎｍ）の第４高調波あるいは波長５３２（ｎ
ｍ）の第２高調波を使用することもできる。In the laser processing apparatus according to the present embodiment,
As the laser oscillation device 10, a device including a CO 2 laser oscillator is used. In addition, a third wavelength of 351 or 355 (nm) including a YAG or YLF solid-state laser oscillator is used.
Those that output harmonics can be used. Specifically, the pulsed laser light output from the YAG or YLF solid-state laser oscillator is converted into well-known KTP, LBO,
By passing through a wavelength conversion element such as BBO, a harmonic of a desired order can be extracted. The spot size of the laser beam applied to the FPC 16 is 50 to 10 in diameter.
0 (μm). Instead of the third harmonic, the fourth harmonic of wavelength 248 (nm) or the wavelength 532 (n
The second harmonic of m) can also be used.
【００２１】本形態によるレーザ加工装置はまた、ＦＰ
Ｃ１６を搭載してＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させるた
めのＸ−Ｙステージ１７を備えている。The laser processing apparatus according to the present embodiment also has an FP
An XY stage 17 for mounting the C16 and moving it in the X-axis direction and the Y-axis direction is provided.
【００２２】制御部２０は、穴あけ加工の場合には、１
つの加工領域あたり複数の穴あけ位置を規定するために
設定部２１からあらかじめ設定される穴あけ位置データ
に基づいてＸ−Ｙスキャナ１４を制御することによりＦ
ＰＣ１６の加工領域に対して穴あけ加工を行う。一方、
切断加工の場合には、制御部２０は、加工領域に対して
切断パターンを規定するために設定部２１からあらかじ
め設定される切断データに基づいてＸ−Ｙステージ１７
を制御することによりＦＰＣ１６に対して切断パターン
通りの切断加工を行う。In the case of drilling, the control unit 20
By controlling the XY scanner 14 based on the drilling position data set in advance from the setting unit 21 in order to define a plurality of drilling positions per processing area,
Drilling is performed on the processing area of the PC 16. on the other hand,
In the case of cutting, the control unit 20 controls the XY stage 17 based on cutting data set in advance from the setting unit 21 to define a cutting pattern for the processing area.
, The cutting process is performed on the FPC 16 according to the cutting pattern.
【００２３】すなわち、本形態では、穴あけ加工の場合
には、Ｘ−Ｙステージ１７は固定としてＸ−Ｙスキャナ
１４によりレーザ光を振らせて所定の位置に穴あけを行
う。一方、切断加工の場合には、Ｘ−Ｙスキャナ１４は
固定とし、Ｘ−Ｙステージ１７を移動させることにより
見掛け上、ＦＰＣ１６上でレーザ光を振らせて所望の個
所の切断を行う。That is, in the present embodiment, in the case of drilling, the XY stage 17 is fixed and the laser beam is oscillated by the XY scanner 14 to perform drilling at a predetermined position. On the other hand, in the case of cutting, the XY scanner 14 is fixed, and the XY stage 17 is moved to apparently oscillate the laser beam on the FPC 16 to cut a desired portion.
【００２４】レーザ加工装置は更に、レーザ光のフォー
カス調整のためにＸ−Ｙステージ１７をＺ軸方向に移動
させるためのＺステージ１８を備えており、このＺステ
ージ１８も制御部２０により制御される。The laser processing apparatus further includes a Z stage 18 for moving the XY stage 17 in the Z-axis direction for adjusting the focus of the laser beam. The Z stage 18 is also controlled by the control unit 20. You.
【００２５】Ｘ−Ｙステージ１７は、ＦＰＣ１６を均一
にチャッキングするための焼結式真空プレートチャッキ
ング機構１９を備えている。この種のプレートチャッキ
ング機構は公知であり、簡単に言えば、ＦＰＣ１６を載
置している板の全面に微小な穴が均一に設けられ、これ
らの穴を通してバキューム吸引を行うことによりＦＰＣ
１６の撓みを防止する。これは、ＦＰＣ１６は、最大５
００（ｍｍ）×４００（ｍｍ）程度のサイズを有し、撓
み易い。そして、ＦＰＣ１６が撓んでいると、集光レン
ズ１５からのレーザ光の焦点深度がずれてしまい、良好
な穴あけあるいは切断が行われない場合があるからであ
る。なお、上記のようなサイズのＦＰＣの場合、通常、
ＦＰＣは母板として使用され、この母板に複数の加工領
域が設定されて、加工領域毎に同じ加工が行われる。The XY stage 17 has a sintered vacuum plate chucking mechanism 19 for chucking the FPC 16 uniformly. A plate chucking mechanism of this type is known. In short, fine holes are uniformly provided on the entire surface of a plate on which the FPC 16 is placed, and vacuum suction is performed through these holes to perform FPC.
16 is prevented from bending. This means that FPC16 has a maximum of 5
It has a size of about 00 (mm) x 400 (mm) and is easily bent. If the FPC 16 is bent, the depth of focus of the laser beam from the condenser lens 15 shifts, and good drilling or cutting may not be performed. In addition, in the case of the FPC of the size as described above, usually,
The FPC is used as a base plate, and a plurality of processing regions are set on the base plate, and the same processing is performed for each processing region.
【００２６】図２をも参照して、折り返しミラー１２に
は、レーザ光をマスク１３に導くための第１の角度位置
（図中、実線で示す）と、第１の角度位置とは異なる第
２の角度位置（図中、破線で示す）のいずれかに折り返
しミラー１２を置くように切換えを行うための切換え機
構（図示せず）が設けられる。そして、折り返しミラー
１２が第２の角度位置にある時に反射されたレーザ光を
受けてそのエネルギーを消費するビームダンパ２２が更
に設けられる。制御部２０は、この切換え機構を制御し
て、ある加工領域から次の加工領域に移る間は折り返し
ミラー１２を第２の角度位置に置くようにする。これ
は、いわばレーザ光の捨て打ちであり、このようにする
のは、次の理由による。Referring also to FIG. 2, the folding mirror 12 has a first angular position (indicated by a solid line in the figure) for guiding the laser beam to the mask 13 and a second angular position different from the first angular position. A switching mechanism (not shown) for switching the folding mirror 12 to one of two angular positions (shown by broken lines in the figure) is provided. Further, there is further provided a beam damper 22 for receiving the laser beam reflected when the folding mirror 12 is at the second angular position and consuming the energy. The control unit 20 controls the switching mechanism so that the folding mirror 12 is located at the second angular position while moving from one processing area to the next processing area. This is, so to speak, discard of the laser beam, and this is done for the following reason.
【００２７】レーザ光は、パルス状に連続的に発生され
ており、ある加工領域から次の加工領域に移る間（通
常、１秒未満）は、レーザ光がＦＰＣ１６に照射される
ことは避けなければならない。一方、ＦＰＣ１６の交換
に際しては約３０秒程度の時間を必要とする。この場合
には、レーザ発振装置１０は一旦動作が停止される。し
かし、レーザ発振装置１０は、その動作を停止してしま
うと、次の加工のために起動した際に、ドラフト等の原
因により、得られたレーザ光のエネルギー密度にばらつ
きが生じることがある。これはまた、最初の加工を開始
する際にも当てはまる。これを防止するために、レーザ
光を実際に加工に使用する約１０秒程度前にレーザ発振
装置１０を起動して暖気運転を行うようにし、この暖気
運転の間はレーザ光をビームダンパ２２に照射するよう
にする。このような暖気運転の後に、レーザ光をマスク
１３側に導くようにして、レーザ光をエネルギー密度に
ばらつきの無い状態で使用できるようにしている。The laser light is continuously generated in a pulse shape, and it is inevitable that the laser light is irradiated on the FPC 16 during a transition from one processing area to the next processing area (usually less than one second). Must. On the other hand, the replacement of the FPC 16 requires about 30 seconds. In this case, the operation of the laser oscillation device 10 is temporarily stopped. However, if the operation of the laser oscillation device 10 is stopped, when the laser oscillation device 10 is started for the next processing, the energy density of the obtained laser light may vary due to a draft or the like. This is also the case when starting the first machining. In order to prevent this, the laser oscillation device 10 is activated about 10 seconds before the laser light is actually used for processing to perform the warm-up operation. During this warm-up operation, the laser beam is irradiated on the beam damper 22. To do it. After such a warming-up operation, the laser light is guided to the mask 13 side so that the laser light can be used in a state in which the energy density does not vary.
【００２８】なお、上記の折り返しミラー１２と切換え
機構は、周知のガルバノミラーにより実現することがで
きる。The folding mirror 12 and the switching mechanism can be realized by a known galvano mirror.
【００２９】ところで、設定部２１はキーボードのよう
なデータ入力装置であり、加工に入る前に穴あけ位置や
切断パターンを規定する穴あけ位置データあるいは切断
データが入力される。このような穴あけ位置データある
いは切断データは、穴あけ位置あるいは切断パターンを
位置により表すためのデータであり、ガーバデータと呼
ばれている。制御部２０は、このようなガーバデータを
Ｘ−Ｙスキャナ１４におけるミラーの回動角度データあ
るいはＸ−Ｙステージ１７における位置データに変換し
てＸ−Ｙスキャナ１４あるいはＸ−Ｙステージ１７の位
置制御を行う。なお、Ｘ−Ｙステージ１７及びＺステー
ジ１８にはそれぞれ、その現在位置を検出するための位
置センサ（図示せず）が設けられている。制御部２０
は、切断加工に際しては、これらの位置センサからの現
在位置を示す位置検出信号と、ガーバデータを変換して
得られる位置データとによりＸ−Ｙステージ１７の位置
をフィードバック制御することになる。The setting unit 21 is a data input device such as a keyboard, and receives drilling position data or cutting data for defining a drilling position and a cutting pattern before starting processing. Such drilling position data or cutting data is data for representing a drilling position or cutting pattern by position, and is called Gerber data. The control unit 20 converts the Gerber data into mirror rotation angle data in the XY scanner 14 or position data in the XY stage 17 to control the position of the XY scanner 14 or the XY stage 17. I do. The XY stage 17 and the Z stage 18 are each provided with a position sensor (not shown) for detecting the current position. Control unit 20
In the cutting process, the position of the XY stage 17 is feedback-controlled by a position detection signal indicating the current position from these position sensors and position data obtained by converting Gerber data.
【００３０】更に、本形態では、集光レンズ１５の上方
に、撮像装置及びディスプレイを含む画像処理装置３０
を備えており、画像処理装置３０をＦＰＣ１６の位置決
めに使用することができる。すなわち、ＦＰＣ１６の加
工領域にアライメントマークを付しておき、画像処理装
置３０でこのアライメントマークを検出する。そして、
アライメントマークが所定の位置からずれている場合に
は、ずれ量を示す信号を制御部２０に送ることにより、
制御部２０はこのずれ量を補正するようにＸ−Ｙステー
ジ１７の位置を制御する。なお、所定位置は次のように
して設定される。画像処理装置３０内の撮像装置の位置
は、一旦位置決めされると固定されるので、本レーザ加
工装置の立ち上げに際して、ディスプレイで表示された
Ｘ−Ｙテーブル１７上の画像に対して基準位置を設定す
ることで、決めることができる。この位置はディスプレ
イ上のカーソルにより設定部２１から指定することによ
り、制御部２０を通して画像処理装置３０に与えられ
る。Further, in this embodiment, an image processing device 30 including an image pickup device and a display is provided above the condenser lens 15.
The image processing device 30 can be used for positioning the FPC 16. That is, an alignment mark is attached to a processing area of the FPC 16 and the image processing apparatus 30 detects the alignment mark. And
When the alignment mark is deviated from a predetermined position, a signal indicating the deviation amount is sent to the control unit 20,
The control unit 20 controls the position of the XY stage 17 so as to correct the shift amount. The predetermined position is set as follows. Since the position of the imaging device in the image processing device 30 is fixed once it is positioned, the reference position is set with respect to the image on the XY table 17 displayed on the display when starting up the laser processing device. By setting, you can decide. This position is given to the image processing apparatus 30 through the control unit 20 by designating the position from the setting unit 21 with the cursor on the display.
【００３１】また、制御部２０においてガーバデータを
変換して得られた位置データを画像処理装置３０に出力
することにより、画像処理装置３０を切断すべき位置の
認識のために使用することもできる。更に、ディスプレ
イにより、加工領域の加工状態をモニタ画像として見る
ことができる。Further, by outputting the position data obtained by converting the Gerber data in the control unit 20 to the image processing device 30, it is also possible to use the image processing device 30 for recognition of the position to be cut. . Further, the processing state of the processing area can be viewed as a monitor image on the display.
【００３２】本形態によるレーザ加工装置を穴あけ加工
装置として使用する場合について説明する。穴あけ加工
は、周知のマスク投影法により行われる。この場合、要
求される穴径に基づき、マスク１３の穴の径が変えられ
る。マスクの穴の径を任意に選択できる機構は、例えば
特願平９−１２５４２２号に開示されている。マスク１
３を通過して所望の径に整形されたレーザ光は、制御部
２０により制御されるＸ−Ｙスキャナ１４によってＦＰ
Ｃ１６上において振られることにより加工領域に設定さ
れた複数個所に照射され、穴あけが行われる。The case where the laser processing apparatus according to the present embodiment is used as a drilling apparatus will be described. Drilling is performed by a well-known mask projection method. In this case, the hole diameter of the mask 13 is changed based on the required hole diameter. A mechanism capable of arbitrarily selecting the diameter of the hole of the mask is disclosed, for example, in Japanese Patent Application No. 9-125422. Mask 1
The laser light having passed through the laser beam 3 and shaped into a desired diameter is subjected to FP by the XY scanner 14 controlled by the control unit 20.
By being shaken on C16, it is irradiated to a plurality of locations set in the processing area, and drilling is performed.
【００３３】なお、Ｘ−Ｙスキャナ１４によりレーザ光
を振らせることができる範囲は、通常、５０ｍｍ四方程
度である。このため、ＦＰＣ１６にはこの大きさよりも
小さな面積を１つの加工領域として多数の加工領域が設
定されている。そして、１つの加工領域に対する穴あけ
加工が行われている間は、ＸーＹステージ１７は固定で
ある。しかし、ＦＰＣ１６の加工済みの領域をずらして
次の加工領域をＸ−Ｙスキャナ１４の直下に位置せしめ
るために、制御部２０によりＸーＹステージ１７が駆動
される。The range in which the laser beam can be oscillated by the XY scanner 14 is usually about 50 mm square. Therefore, a large number of processing regions are set in the FPC 16 with an area smaller than this size as one processing region. The XY stage 17 is fixed while drilling is performed on one processing region. However, the XY stage 17 is driven by the control unit 20 in order to shift the processed area of the FPC 16 to position the next processed area immediately below the XY scanner 14.
【００３４】次に、本形態によるレーザ加工装置を切断
加工装置として使用する場合について説明する。切断加
工は、周知の焦点加工方式により行われる。この場合、
レーザ発振装置１０からのレーザ光のビームサイズは、
例えば６（ｍｍ）×９（ｍｍ）であるので、マスク１３
における穴の径として直径５（ｍｍ）程度のものを選択
する。そして、制御部２０により、所望の径に整形され
たレーザ光が、集光レンズ１５の中心に照射されるよう
にＸ−Ｙスキャナ１４をセットして固定とする。制御部
２０はまた、Ｚステージ１８を制御してＺ軸方向の高さ
調整を行い、ＦＰＣ１６を集光レンズ１５の焦点位置に
設定する。このような初期設定作業が行われた後、制御
部２０は設定部２１からの切断データを位置データに変
換してＸ−Ｙステージ１７を移動させることにより設定
された切断パターンによる切断加工が行われる。なお、
切断加工においては、レーザ照射パルス周波数は一定で
あり、Ｘ−Ｙステージ１７の移動速度も一定である。特
に、切断を均一にするために、Ｘ軸方向の速度ＶｘとＹ
軸方向の速度Ｖｙとの合成速度とパルス周波数が常に一
定になるようにする。これは、制御部２０に与えられる
単位時間当たりの位置の変化量からＸ軸方向の速度Ｖｘ
とＹ軸方向の速度Ｖｙとを算出し、制御部２０からレー
ザ発振装置１０に与えるトリガパルスの周波数ｆを、 ｆ＝ｋ・（Ｖｘ2 ＋Ｖｙ2 ）1/2 とすることにより、実現できる。このような制御を行う
ことにより、コーナ部が存在するような切断加工の場合
に、コーナ部においても均一なレーザ照射が行われる。Next, a case where the laser processing apparatus according to the present embodiment is used as a cutting processing apparatus will be described. The cutting process is performed by a well-known focus processing method. in this case,
The beam size of the laser light from the laser oscillation device 10 is
For example, since it is 6 (mm) × 9 (mm), the mask 13
The hole having a diameter of about 5 (mm) is selected. Then, the XY scanner 14 is set and fixed by the control unit 20 so that the laser beam shaped into a desired diameter is irradiated to the center of the condenser lens 15. The control unit 20 also controls the Z stage 18 to adjust the height in the Z-axis direction, and sets the FPC 16 at the focal position of the condenser lens 15. After such an initial setting operation is performed, the control unit 20 converts the cutting data from the setting unit 21 into position data and moves the XY stage 17 to perform the cutting process according to the set cutting pattern. Will be In addition,
In the cutting process, the laser irradiation pulse frequency is constant, and the moving speed of the XY stage 17 is also constant. In particular, in order to make the cutting uniform, the velocity Vx in the X-axis direction and Y
The combined speed with the axial speed Vy and the pulse frequency are always kept constant. This is because the velocity Vx in the X-axis direction is obtained from the amount of change in the position per unit time given to the control unit 20.
And the velocity Vy in the Y-axis direction are calculated, and the frequency f of the trigger pulse given from the control unit 20 to the laser oscillation device 10 is set to f = k · (Vx 2 + Vy 2 ) 1/2 . By performing such control, in the case of cutting processing in which a corner portion exists, uniform laser irradiation is also performed in the corner portion.
【００３５】なお、上記の切断加工は、ＦＰＣ１６の樹
脂層、特に銅による導電層上の樹脂層のみの切断加工を
対象としている。しかし、場合によっては、樹脂層だけ
でなく、樹脂層とその上あるいは下にある導電層の一括
切断加工が必要になる場合もある。この場合、ＦＰＣ１
６の切断面でのエネルギー密度を制御する必要がある。
ＦＰＣは、一般に、厚さ３０〜６０μｍのポリイミドに
よる絶縁樹脂層と、厚さ１８μｍの銅箔による導電層と
してのランドあるいはパターン（以下、ランドと呼ぶ）
とから構成されている。絶縁樹脂層とランドとの間に接
着剤を使用する場合もある。The above-mentioned cutting is intended for cutting only the resin layer of the FPC 16, particularly the resin layer on the conductive layer made of copper. However, depending on the case, not only the resin layer but also the resin layer and the conductive layer above or below the resin layer may need to be cut all at once. In this case, FPC1
It is necessary to control the energy density at the cut surface of No. 6.
In general, an FPC is a land or pattern (hereinafter, referred to as a land) as an insulating resin layer made of polyimide having a thickness of 30 to 60 μm and a conductive layer made of copper foil having a thickness of 18 μm.
It is composed of An adhesive may be used between the insulating resin layer and the land.
【００３６】上記のようなＦＰＣを前提として、ＦＰＣ
１６の切断面でのエネルギー密度を、１０（Ｊ／ｃ
ｍ2 ）程度に設定すると絶縁樹脂層とランドの一括切断
が可能であり、１（Ｊ／ｃｍ2 ）以下にすると絶縁樹脂
層のみの切断が可能であることが確認されている。On the premise of the above FPC, the FPC
The energy density at the cut surface of No. 16 is 10 (J / c
It has been confirmed that when the thickness is set to about m 2 ), the insulating resin layer and the land can be cut at once, and when it is 1 (J / cm 2 ) or less, only the insulating resin layer can be cut.
【００３７】ＹＡＧあるいはＹＬＦレーザ発振器では、
レーザパワーを制御できることが知られている。すなわ
ち、制御部２０から発振器に与えるトリガパルスを調整
してレーザパワー、すなわちエネルギー密度を制御する
ことができる。一方、ＣＯ2レーザ発振器では、外部光
学系、例えばレーザ光の経路にアッテネータを配置して
エネルギー密度を任意に設定することができる。In a YAG or YLF laser oscillator,
It is known that laser power can be controlled. That is, the laser power, that is, the energy density can be controlled by adjusting the trigger pulse given to the oscillator from the control unit 20. On the other hand, in a CO 2 laser oscillator, an external optical system, for example, an attenuator is arranged in a path of a laser beam, and the energy density can be set arbitrarily.
【００３８】いずれにしても、ＦＰＣに対する切断加工
の場合、２５０〜５００（ｍｍ／分）の切断速度が得ら
れ、これは既存のルータ工法の２倍以上の速度である。In any case, in the case of the cutting process for the FPC, a cutting speed of 250 to 500 (mm / min) is obtained, which is more than twice the speed of the existing router method.
【００３９】以上、本発明の実施の形態を、ポイミミド
によるＦＰＣに適用する場合について説明したが、本発
明はエポキシ系やガラスエポキシ系の絶縁樹脂を用いた
一般のプリント配線基板にも適用できることは言うまで
も無い。Although the embodiment of the present invention has been described as being applied to an FPC using poimimid, the present invention can also be applied to a general printed wiring board using an epoxy or glass epoxy insulating resin. Needless to say.
【００４０】[0040]
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、Ｘ−Ｙスキャナ、Ｘ−Ｙステージ及びＺステージを
備え、これらの必要に応じて制御部で制御できるように
したことにより、プリント配線基板の穴あけ加工及び切
断加工を行うことができる。特に、切断加工において
は、切断幅は０．１（ｍｍ）以下が可能となり、バリの
少ない切断面とすることができる。更に、従来のルータ
工法による切断加工では、１００（ｍｍ／分）程度が限
度であったのに対し、本発明ではこれを上回る切断速度
を実現することができる。As described above, according to the present invention, an XY scanner, an XY stage, and a Z stage are provided, and these can be controlled by a control unit as required. Drilling and cutting of a printed wiring board can be performed. In particular, in the cutting process, the cutting width can be 0.1 (mm) or less, and a cut surface with less burr can be obtained. Further, in the cutting process by the conventional router method, the limit is about 100 (mm / min), but in the present invention, a cutting speed exceeding this can be realized.
【図１】本発明によるレーザ加工装置の実施の形態の概
略構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an embodiment of a laser processing apparatus according to the present invention.
【図２】図１に示された折り返しミラーに設けられる角
度位置切換え機構を説明するための図である。FIG. 2 is a view for explaining an angular position switching mechanism provided in the folding mirror shown in FIG. 1;
【図３】従来のレーザによる穴あけ加工装置の概略構成
を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional laser drilling apparatus.
【図４】図３に示されたＸ−Ｙスキャナの構成を示した
図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an XY scanner shown in FIG.
１０ レーザ発振装置 １１、１２ 折り返しミラー １３ マスク １４ Ｘ−Ｙスキャナ １５ 集光レンズ １６ ＦＰＣ １７ Ｘ−Ｙステージ １８ Ｚステージ １９ 焼結式真空プレートチャッキング機構 ２２ ビームダンパ REFERENCE SIGNS LIST 10 laser oscillation device 11, 12 folding mirror 13 mask 14 XY scanner 15 condenser lens 16 FPC 17 XY stage 18 Z stage 19 sintered vacuum plate chucking mechanism 22 beam damper
Claims (8)
ス状のレーザ光をプリント配線基板（以下、ワークと呼
ぶ）に照射して加工を行うレーザ加工装置において、 前記ワークを搭載してこれをＸ軸及びＹ軸方向に移動さ
せるためのＸ−Ｙステージと、 前記パルス状のレーザ光を前記ワーク上においてＸ軸及
びＹ軸方向に振らせるためのガルバノスキャナと、 前記Ｘ−Ｙステージ及び前記ガルバノスキャナを制御す
る制御部とを備え、 前記制御部は、前記Ｘ−Ｙステージを固定とすると共
に、前記ガルバノスキャナを制御することにより前記ワ
ークに対する穴あけ加工を可能とし、一方、前記ガルバ
ノスキャナを固定とすると共に、前記Ｘ−Ｙステージを
制御することにより前記ワークに対する切断加工を可能
としたことを特徴とするレーザ加工装置。1. A laser processing apparatus for performing processing by irradiating a pulsed laser beam from a pulse oscillation type laser oscillation apparatus to a printed wiring board (hereinafter, referred to as a work). An XY stage for moving in the axial and Y-axis directions; a galvano scanner for causing the pulsed laser light to oscillate in the X-axis and Y-axis directions on the work; the XY stage and the galvano A control unit for controlling a scanner, wherein the control unit fixes the XY stage, enables drilling of the workpiece by controlling the galvano scanner, and fixes the galvano scanner. And cutting the workpiece by controlling the XY stage. Processing equipment.
て、前記パルス発振型レーザ発振装置は、ＣＯ2 ガスレ
ーザ発振器、またはＹＡＧあるいはＹＬＦ固体レーザ発
振器を含み、前記ＹＡＧあるいはＹＬＦ固体レーザ発振
器の場合にはその第２〜第４高調波のいずれかを出力す
るものであることを特徴とするレーザ加工装置。2. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the pulse oscillation type laser oscillation device includes a CO 2 gas laser oscillator, a YAG or YLF solid laser oscillator, and in the case of the YAG or YLF solid laser oscillator. A laser processing apparatus for outputting any one of the second to fourth harmonics.
て、前記パルス発振型レーザ発振装置と前記ガルバノス
キャナとの間の経路に、前記ワークに照射されるビーム
径を任意に選定できるマスクが配置され、マスク投影法
により前記穴あけ加工を行うことを特徴とするレーザ加
工装置。3. A laser processing apparatus according to claim 2, wherein a mask capable of arbitrarily selecting a beam diameter applied to said work is arranged in a path between said pulse oscillation type laser oscillation apparatus and said galvano scanner. A laser processing apparatus for performing the drilling by a mask projection method.
て、前記制御部により制御されて前記Ｘ−Ｙステージを
Ｚ軸方向に移動させるＺステージを備え、前記ガルバノ
スキャナと前記ワークとの間に集光レンズが配置され、
前記ガルバノスキャナによるレーザ光のスキャン位置を
前記集光レンズの中心を通るように設定したうえで固定
とし、前記Ｚステージの高さ調整により前記レーザ光の
焦点を前記ワークに合わせて焦点加工方式により前記切
断加工を行うことを特徴とするレーザ加工装置。4. The laser processing apparatus according to claim 3, further comprising: a Z stage controlled by said control unit to move said XY stage in a Z axis direction, wherein a Z stage is provided between said galvano scanner and said work. An optical lens is placed,
The scanning position of the laser beam by the galvano scanner is set so as to pass through the center of the condenser lens and fixed, and the focal point of the laser beam is adjusted to the work by adjusting the height of the Z stage. A laser processing apparatus for performing the cutting process.
て、前記制御部は、切断パターンを規定するためにあら
かじめ設定される切断データに基づいて前記Ｘ−Ｙステ
ージを制御して前記切断パターンの切断加工を行うこと
を特徴とするレーザ加工装置。5. The laser processing apparatus according to claim 4, wherein the control unit controls the XY stage based on cutting data set in advance to define the cutting pattern, and cuts the cutting pattern. A laser processing apparatus for performing processing.
置において、前記Ｘ−Ｙステージは、前記プリント配線
基板を均一にチャッキングするための焼結式真空プレー
トチャッキング機構を備えることを特徴とするレーザ加
工装置。6. The laser processing apparatus according to claim 3, wherein the XY stage includes a sintered vacuum plate chucking mechanism for chucking the printed wiring board uniformly. Laser processing equipment.
て、前記レーザ光は、少なくとも１つの折り返しミラー
を経由して前記マスクに導かれ、前記折り返しミラーに
は、前記レーザ光を前記マスクに導くための第１の角度
位置と、前記第１の角度位置とは異なる第２の角度位置
のいずれかに前記折り返しミラーを置くように切換えを
行うための切換え機構を設け、前記折り返しミラーが前
記第２の角度位置にある時に反射されたレーザ光を受け
てそのエネルギーを消費するビームダンパを更に設け、
前記制御部は、前記切換え機構を制御してある加工領域
から次の加工領域に移る間あるいは前記ワークの交換時
には前記折り返しミラーを前記第２の角度位置に置くこ
とを特徴とするレーザ加工装置。7. The laser processing apparatus according to claim 6, wherein the laser light is guided to the mask via at least one return mirror, and the laser light is guided to the mask by the return mirror. A switching mechanism for switching the folding mirror to be placed at one of a first angular position and a second angular position different from the first angular position. Further provided is a beam damper that receives the laser beam reflected when it is at the angular position and consumes its energy,
The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the control unit places the return mirror at the second angular position while moving from a processing area where the switching mechanism is controlled to a next processing area or when exchanging the work.
て、前記折り返しミラーと前記切換え機構とをガルバノ
ミラーにより実現することを特徴とするレーザ加工装
置。8. The laser processing apparatus according to claim 7, wherein the folding mirror and the switching mechanism are realized by a galvanometer mirror.
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