KR20060052609A

KR20060052609A - 레이저 가공기 및 레이저 가공 방법

Info

Publication number: KR20060052609A
Application number: KR1020050107771A
Authority: KR
Inventors: 다이스께 가쯔따; 미네오 노모또; 가즈시 요시무라
Original assignee: 히다치 비아 메카닉스 가부시키가이샤
Priority date: 2004-11-12
Filing date: 2005-11-11
Publication date: 2006-05-19
Also published as: EP1666185B1; DE602005009786D1; EP1666185A1; CN1772428A; US20060102608A1; JP2006136923A

Abstract

본 발명은 가공 대상이 다수 배열되어, 가공 부위의 중심 좌표의 가공 공차 내 변동이나 가공 대상의 적재 위치 어긋남 등이 생긴 워크에 대해 효율적이고, 또한 고정밀도로 레이저 가공을 할 수 있도록 한 레이저 가공기 및 레이저 가공 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명은 복수의 가공 대상을 배열한 워크(200)를 적재하고, NC 데이터를 기초로 하여 XY 방향으로 이동시키는 XY 스테이지(32)와, 화상 취득 스테이션에 설치되어 사방 조명 광학계(17) 및 검출 광학계를 갖는 화상 취득 헤드(10)와, 레이저 가공 스테이션에 설치되어 레이저 광원(21) 및 상기 화상 취득 헤드에서 취득한 각 가공 대상으로부터의 화상 신호를 기초로 하여 얻게 되는 편향 제어 데이터를 기초로 레이저 빔을 XY 방향으로 편향시키는 XY 광편향기(22) 및 상기 편향된 레이저 빔을 수직 방향으로부터 각 가공 대상으로 입사시키는 조사 렌즈(23)를 갖는 레이저 가공 헤드(20)를 구비한 레이저 가공기이다.

워크, XY 스테이지, 화상 취득 헤드, 레이저 가공 헤드, XY 광편향기

Description

레이저 가공기 및 레이저 가공 방법 {LASER PROCESSING MACHINE AND LASER PROCESSING METHOD}

도1은 본 발명에 관한 워크의 일실시예를 나타내는 평면도.

도2는 본 발명에 관한 레이저 가공기의 일실시예를 나타내는 구성도.

도3은 본 발명에 관한 레이저 가공기의 동작 흐름도의 일실시예를 나타내는 도면.

도4는 본 발명에 관한 화상 취득 헤드 및 화상 처리부의 동작 흐름도의 일실시예를 나타내는 도면.

도5는 본 발명에 관한 레이저 가공 헤드의 동작 흐름도의 일실시예를 나타내는 도면.

도6은 본 발명에 관한 화상 취득 헤드 및 화상 처리부의 일실시예를 나타내는 구성도.

도7은 본 발명에 관한 화상 취득 헤드를 도시하는 원리도.

도8은 본 발명에 관한 화상 취득 헤드로 촬상한 화상에 대한 화상 처리부에서의 화상 처리 개략도.

도9는 본 발명에 관한 레이저 가공 위치의 검출 가능한 가공 대상의 일실시예를 나타내는 도면.

도10은 본 발명에 관한 사방 조명 광학계로 사방 조명하였을 때의 가공 대상으로부터 얻게 되는 밝기 평균 데이터를 도시하는 도면.

도11은 본 발명에 관한 레이저 가공기의 가공 프로그램 작성 흐름도의 일실시예를 나타내는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 화상 취득 전용의 화상 취득 헤드(촬상 현미경부)

13 : 라인 센서(CCD 리니어 센서)

17 : 사방 조명 광학계

20 : 레이저 가공 전용의 레이저 가공 헤드

21 : 레이저 발진기(레이저 광원)

22 : XY 광편향기(XY 갈바노 미러)

23 : fθ 렌즈(조사 렌즈)

100 : 화상 처리부

101 : 화상 처리 제어기

102 : 화상 입력 보드

113 : 화상 모니터

110 : 주요 제어부

110 : 호스트 컨트롤러

112 : 호스트 모니터

114 : NC 데이터 입력 수단

117 : 사방 조명

200 : 워크

201 : 칩 부품

202 : 가공 영역(전극부 : 가공 위치)

205 : 칩 부품 없음

206 : 칩 부품 부족

601 : 대물 렌즈

602 : 집광 렌즈

603 : 광섬유

802 : Y 방향 투영 분포

803 : X 방향 투영 분포

901 : 가공 구멍

[문헌 1] 일본 특허 공개 2000-343260호 공보

본 발명은 NC 제어되는 XY 테이블 상에 적재된 워크 상에 다수 배열된 가공 대상에 레이저를 조사하여 펀칭 가공을 실시하는 레이저 가공기 및 레이저 가공 방법에 관한 것이다.

종래의 NC 제어의 레이저 가공기에서는 가공하고자 하는 구멍의 설계 상의 중심 좌표를 가공 프로그램에 기술해 두고, 상기 가공 프로그램에 따라서 레이저를 조사하고 있었다.(특허 문헌 1 참조)

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 2000-343260호 공보

최근의 가공 대상은 미소화가 진행되고, 다수의 가공 대상을 일괄 적재하여 가공하는 일이 많아지고 있다.

그런데 미소 가공 대상은 가공 허용 영역이 작기 때문에, 가공 부위의 중심 좌표의 가공 공차 내 변동이나 가공 대상의 적재 위치 어긋남 등의 원인에 의해 치명적 가공 위치 어긋남이 생기는 경우가 있다. 이로 인해, 가공 대상마다 가공 위치를 특정하기 위해 미리 CCD 카메라와 화상 처리 등에 의해 가공 위치 보정을 행하는 방법이 있다. 그러나, 관측하기 위해 레이저 광로와 동일 광로에서 조명하는 경우, 가공 대상의 표면 형상 또는 가공 대상의 배경이 경면 상태이면 정(正)반사광을 얻을 수 있어 가공 대상을 현재화(顯在化)할 수 있지만, 경면부가 없는 가공 대상의 경우에는 현재화를 할 수 없어 가공 부위의 보정은 곤란하였다. 또한, 방향성을 갖는 가공 대상에 있어서는 적재 방향이 일정하지 않는 경우에는 가공 대상의 방향을 검출해야만 하고, 정반사광으로 현재화할 수 있던 가공 대상이라도 화상으로부터는 가공 대상을 균일하게 빛나게 하는 것만으로 가공 위치를 특정하는 것은 불가능하였다.

본 발명의 목적은 상기 과제를 해결해야 하는 가공 대상이 다수 배열되어, 가공 부위의 중심 좌표의 가공 공차 내 변동이나 가공 대상의 적재 위치 어긋남 등이 생긴 워크에 대해 효율적이고, 또한 고정밀도로 레이저 가공을 할 수 있도록 한 레이저 가공기 및 레이저 가공 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 복수의 가공 대상을 배열한 워크를 적재하고, NC 데이터를 기초로 하여 XY 방향으로 이동시키는 XY 스테이지와, 화상 취득 스테이션에 설치되어 상기 XY 스테이지에서 이동되는 워크 상에 배열한 각 가공 대상에 대해 사방 조명하는 사방 조명 광학계 및 상기 사방 조명 광학계로 사방 조명된 각 가공 대상으로부터의 산란 반사광을 수광하여 화상 신호로 변환하는 검출 광학계를 갖고, 상기 각 가공 대상으로부터의 화상 신호를 취득하는 화상 취득 헤드와, 상기 화상 취득 스테이션과 병설된 레이저 가공 스테이션에 설치되어 레이저 빔을 출사하는 레이저 광원, 상기 화상 취득 헤드에서 취득한 각 가공 대상으로부터의 화상 신호를 기초로 하여 얻게 되는 편향 제어 데이터를 기초로 상기 레이저 광원으로부터 출사된 레이저 빔을 XY 방향으로 편향시키는 XY 광편향기 및 상기 XY 광편향기에서 편향된 레이저 빔을 수직 방향으로부터 각 가공 대상으로 입사시키는 조사 렌즈를 갖고, 상기 XY 스테이지에서 이동되는 워크 상에 배열한 각 가공 대상에 상기 조사 렌즈로부터 레이저 빔을 조사하여 가공을 실시하는 레이저 가공 헤드를 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 가공기 및 그 방법이다.

또한, 본 발명은 복수의 가공 대상을 배열한 워크를 적재하고, NC 데이터를 기초로 하여 XY 방향으로 이동시키는 XY 스테이지와, 화상 취득 스테이션에 설치되어 상기 XY 스테이지에서 이동되는 워크 상에 배열한 각 가공 대상에 대해 사방 조 명하는 사방 조명 광학계 및 상기 사방 조명 광학계로 사방 조명된 각 가공 대상으로부터의 산란 반사광을 수광하여 화상 신호로 변환하는 검출 광학계를 갖고, 상기 각 가공 대상으로부터의 화상 신호를 취득하는 화상 취득 헤드와, 상기 화상 취득 헤드에서 취득된 각 가공 대상으로부터의 화상 신호를 기초로 상기 화상 취득 헤드의 제1 광축 위치를 기준으로 한 각 가공 대상의 위치 정보를 검출하고, 상기 검출된 제1 광축 위치를 기준으로 한 각 가공 대상의 위치 정보를 레이저 가공 헤드의 제2 광축 위치를 기준으로 한 각 가공 대상의 위치 정보로 변환하여 편향 제어 데이터를 얻는 화상 처리 수단과, 상기 화상 취득 스테이션과 병설된 레이저 가공 스테이션에 설치되고, 레이저 빔을 출사하는 레이저 광원, 상기 화상 처리 수단으로부터 얻게 되는 편향 제어 데이터를 기초로 상기 레이저 광원으로부터 출사된 레이저 빔을 XY 방향으로 편향시키는 XY 광편향기 및 상기 XY 광편향기에서 편향된 레이저 빔을 수직 방향으로부터 각 가공 대상으로 입사시키는 조사 렌즈를 갖고, 상기 XY 스테이지에서 이동되는 워크 상에 배열한 각 가공 대상에 상기 조사 렌즈로부터 레이저 빔을 조사하여 가공을 실시하는 레이저 가공 헤드를 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 가공기 및 그 방법이다.

또한, 본 발명은 상기 레이저 가공기 및 그 방법에 있어서, 또한 상기 레이저 가공 헤드에 의해 레이저 가공할 때, 상기 NC 데이터가 되는 상기 워크 상의 복수의 가공 대상을 배열한 좌표 데이터를 복수의 분할 가공 영역으로 분할하고, 상기 분할된 분할 가공 영역 사이는 상기 XY 스테이지를 이동시키도록 제어하고, 상기 분할 가공 영역 내에 있어서의 가공 대상에 대해서는 상기 편향 제어 데이터를 기초로 레이저 빔을 편향시켜 조사하도록 제어하는 주요 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 주요 제어부에 있어서, 상기 분할 가공 영역 내에 있어서의 복수의 가공 대상에 대해서는 상기 복수의 편향 제어 데이터를 기초로 레이저 빔을 최단 경로로 편향시켜 조사하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 화상 처리 수단에 있어서, 검출하는 가공 대상의 위치 정보로서 가공 대상의 평면적인 방향, 가공 대상의 유무 및 가공 대상의 부족 불량을 포함하도록 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 화상 처리 수단에 있어서, 상기 화상 취득 헤드에서 취득된 각 가공 대상으로부터의 화상 신호를 기초로 작성되는 각 가공 대상의 X 방향 및 Y 방향의 계조치의 투영 분포를 기초로 하여 각 가공 대상의 위치 정보를 검출하도록 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 화상 취득 헤드의 상기 사방 조명 광학계에 있어서, 상기 각 가공 대상에 대해 조명하는 사방 조명광의 광축에 대한 입사각이 50°내지 70°이도록 구성한 것을 특징으로 한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 가공 대상이 다수 배열되어, 가공 부위의 중심 좌표의 가공 공차 내 변동이나 가공 대상의 적재 위치 어긋남 등이 생긴 워크에 대해 효율적이고, 또한 고정밀도로 레이저 가공을 실현할 수 있다.

본 발명에 관한 레이저 가공기 및 레이저 가공 방법의 실시예에 대해 도면을 이용하여 설명한다.

도1은 피가공 대상인 워크의 일실시예를 나타내는 도면이고, 도2는 본 발명에 관한 가공 위치 보정을 탑재한 레이저 가공기의 일실시예를 나타내는 구성도이다.

우선, 피가공 대상인 워크에 대해 도1 및 도7을 이용하여 설명한다. 도1에는 워크(200)의 확대 평면도를 도시하고, 도7에는 워크의 일부 확대 단면도를 도시한다. 워크(200)는 폴리이미드 등의 시트(198) 상에 기준 마크(207) 등의 기준 위치를 기초로, 예를 들어 1 ㎜각 정도의 다수의 미소 칩 부품(201)이 배열 적재되어 접착 등으로 고정되고, 그 위에 보호막(199)이 피복된 상태이다. 그리고, 각 미소 칩 부품(201)의 전극부(패드부)로부터 안테나 부착용의 단자를 취출하기 위한 구멍을 보호막(199)에 실시할 필요가 있다. 그래서, 본 발명은 본 발명에 관한 레이저 가공기 및 레이저 가공 방법을 이용하여, 예를 들어 상기 단자 취출용 구멍을 보호막에 대해 펀칭 가공하는 데 있다.

펀칭 가공 후, 상기 구멍을 통하여 무선용 작은 안테나를 부착하고, 그 후 시트(198) 등을 미소 칩마다 절단함으로써 안테나 부착 IC 칩이 완성되게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 워크(200)에는 예를 들어 1 ㎜각 정도의 미소 칩 부품(201)이 다수개 배치되어 있다. 그리고, 레이저 가공은 각 미소 칩 부품(201)의 2개의 전극부(패드부) 상의 투명한 보호막의 가공 영역(202)에 대해 행한다. 각 미소 칩 부품(201)의 가공 영역(202)의 기초인 전극부의 표면 상태가 비경면이며, 게다가 단차가 부착되어 있기 때문에 대칭되는 사방 조명 광학계(17)에 의해 사방 조명(171)함으로써, 전극부의 표면으로부터의 산란 반사광이 대물 렌즈에 입사하여 라인 센서(13)에 의해 밝게 촬상할 수 있다. 칩 부품(201)은 부호 203의 칩 부품과 같이 가공 영역이 가로인 상태와 204와 같이 가공 영역이 세로인 상태에서 적재되는 경우가 있기 때문에, 레이저 가공을 행하기 위해서는 이 종횡의 방향을 검출해야만 한다. 또한, 부호 205와 같이 칩 부품(201)이 없는 상태 또는 206과 같이 칩 부품(201)이 부족한 상태의 불량품인 경우가 있고, 이들에는 레이저 가공을 행하지 않기 때문에 칩 부품 없음과 칩 부품 부족의 인식도 필요하게 된다.

또한, 워크(200)의 단부에는, 예를 들어 십자형의 기준 마크(얼라이먼트 마크)(207)가 인쇄 또는 각인되어 있다. 워크(200) 상의 기준 마크(207)의 위치는 설계 데이터 등에 의해 이미 알려져 있다. 따라서, 라인 센서(13)에서 촬상한 화상으로부터 최초로 기준 마크(207)의 위치를 검출함으로써, 설계 데이터를 기초로 하여 각 화상 중의 칩 부품(201)의 전체 위치를 대략 알 수 있고, 칩 부품(201) 개개의 검출 범위를 특정할 수 있기 때문에 칩 검출 처리가 용이해진다. 또한, 기준 마크(207)가 없는 경우라도, 예를 들어 입력 화상의 선두로부터 주사(走査)하여 칩 부품(201)의 1 열째 또는 1 행째를 검출함으로써, 설계 데이터를 기초로 하여 각 칩 부품(201)의 전체 위치를 아는 것도 가능하다.

또한, 본 발명에 관한 레이저 가공기 및 레이저 가공 방법은, 상기 워크(200)로 한정되는 것이 아니다.

다음에, 본 발명에 관한 상기 워크에 대해 레이저 가공을 실시하는 레이저 가공기의 일실시예의 구성에 대해 도2를 이용하여 설명한다. 즉, 본 발명에 관한 레이저 가공기는 워크(200)를 적재하여 이동하는 스테이지계(30)와, 워크(200) 상에 배열된 가공 위치[도2 및 도7에 도시한 바와 같이, 워크(200)는 설계 데이터를 기초로 하여 폴리이미드 등의 시트(198) 상에 기준 마크(207) 등의 기준 위치를 기초로 다수의 미소 칩 부품(201)이 배열되어 고정되어 그 위에 투명한 보호막(199)이 피복된 상태이고, 가공 위치(220)는 각 미소 칩 부품(201)에 형성된 대칭되는 전극부임]를 촬상하는 화상 취득 전용의 화상 취득 헤드(10)와, 상기 화상 취득 헤드(10)로 제1 광축을 기준으로 하여 촬상되는 화상을 기초로 하여 제2 광축을 기준으로 한 가공 위치 등의 정보(편향 제어 데이터)를 산출하는 화상 처리 전용의 화상 처리부(100)와, 상기 화상 처리부(100)에서 산출된 제2 광축을 기준으로 한 가공 위치 등의 정보(편향 제어 데이터)를 기초로 레이저 가공을 실시하는 가공 전용의 레이저 가공 헤드(20)와, 전체를 제어하는 주요 제어계(110)로 구성된다. 특히, 본 발명의 레이저 가공기에 있어서는 워크(200) 상에 가공 위치가 다수 배열되어 있는 관계로, 화상 취득에 대해 연속해서 행할 수 있도록 화상 취득 전용의 화상 취득 헤드(10)와, 레이저 가공에 대해 연속해서 행할 수 있도록 가공 전용의 레이저 가공 헤드(20)를 소정의 간격으로 이격시켜 병설하여 구성하였다. 화상 취득 헤드(10)가 설치된 위치를 화상 취득 스테이션이라 칭하고, 레이저 가공 헤드(20)가 설치된 위치를 레이저 가공 스테이션이라 칭한다. 스테이지계(30)에 대해서는 화상 취득 헤드(10)로 다수의 가공 위치를 촬상하는 경우와, 레이저 가공 헤드(20)로 다수의 가공 위치에 대해 레이저 가공을 실시하는 경우에 공용하도록 구성하였다. 단, 스테이지계(30)는 화상 취득 헤드(10)용과 레이저 가공 헤드(20)용으로 별개로 구성해도 좋다. 그러나, 이 경우 레이저 가공 헤드(20)에는 워크(200) 상에 형성된 기준 마크(207) 등의 기준 위치를 촬상하여 검출하는 얼라이먼트용 검출 광학계(도시하지 않음)가 필요하게 된다.

스테이지계(30)는 워크(200)를 진공 흡착하여 적재하는 흡착 테이블(31)을 탑재하여 XY 방향으로 이동하는 XY 스테이지(32)와, 상기 XY 스테이지(32)를 NC 제어하는 스테이지 컨트롤러(33) 등으로 구성된다. XY 스테이지(32)에는 NC 제어하기 위해, XY 스테이지(32)의 변위량(이동량)을 검출하는 리니어 스케일 등의 변위 검출기가 구비되어 있다.

화상 취득 전용의 화상 취득 헤드(촬상 현미경부)(10)는 대칭되는 사방(斜方) 조명 광학계(17)와, 가공 위치(전극부)(220)로부터의 산란 반사광을 집광하는 대물 렌즈(601)(도6에 도시함), 상기 대물 렌즈(601)에서 집광된 산란 반사광을 결상시키는 결상 렌즈(도시하지 않음) 및 결상되는 산란 반사광을 수광하는 CCD 센서 등으로 구성되는 라인 센서(13)를 갖는 촬상 광학계(촬상 현미경)로 구성된다. 또한, 라인 센서(103)는, 예를 들어 할로겐광을 광원으로 한 사방 조명 광학계(17)에 의한 사방 조명(117)이 워크(200) 상에서 선 형상(가는 띠 형상)으로 조명하는 영역을 촬상하는 위치에 설치된다. 또한, 사방 조명(117)은 워크(200) 상의 가공 부분이 가장 좋은 콘트라스트를 현재화할 수 있는 각도에 배치된다.

가공 전용의 레이저 가공 헤드(20)는 레이저 빔을 출사하는 레이저 발진기(21)와, 가공 위치 보정치 데이터(편향 제어 데이터)를 기초로 하여 상기 레이저 발진기(21)로부터 출사된 레이저 빔을 광축을 중심으로 하여 XY 방향으로 편향시키 는 XY 갈바노 미러(XY 광편향기)(22)와, 상기 XY 갈바노 미러(22)에서 XY 방향으로 편향된 레이저 빔을 집광하여 편향시키는 동시에 가공 위치에 대해 수직으로 입사시키는 fθ 렌즈(조사 렌즈)(23)로 구성된다.

화상 처리부(100)는 라인 센서(13)로 촬상한 화상 취득 헤드(10)의 광축(제1 광축)을 기준으로 한 화상 신호를 입력하는 화상 입력 보드(102)를 갖고, 상기 입력된 화상 신호를 기초로 레이저 가공 헤드(20)의 광축(제2 광축)(분할 가공 영역의 중심 좌표)을 기준으로 한 가공 위치[특히 광축 사이 거리를 가미한 설계 데이터(NC 데이터)에 대한 가공 위치 보정치] 등의 정보(편향 제어 데이터)를 산출하는 화상 처리를 실행하는 화상 처리 제어기(101)와, 상기 화상 처리 제어기(101)에 접속되어 화상 처리 결과 등을 표시하는 화상 모니터(113)로 구성된다. 화상 처리 제어기(101)는 라인 센서(103)로부터의 화상 정보를 화상 입력 보드(102)에 의해 입력하여 화상 처리를 행한다. 그리고, 화상 처리 제어기(101)의 검출 결과는 호스트 컨트롤러(111)로 전송되고, 호스트 컨트롤러(111)는 레이저 가공할 때의 정보로서 처리한다. 예를 들어, 가공 위치 데이터를 포함하는 NC 데이터의 보정에 이용한다. 또한, 가공 대상이 없는 경우 및 가공 대상의 형상이 불량품이었던 경우 등은 레이저 가공을 행하지 않는다. 또한, 이들 가공 대상에 관한 정보는 레이저 가공 공정 전 또는 다음 공정에 제공하여 생산 라인의 효율화에 이용해도 좋다.

주요 제어부(110)는 설계 데이터를 기초로 하는 XY 스테이지 제어용 NC 데이터를 내장하고, 화상 처리 제어기(101)로부터 얻게 되는 레이저 가공 헤드(20)의 광축(분할 가공 영역의 중심 좌표)을 기준으로 한 가공 위치[특히 광축 사이 거리 를 가미한 설계 데이터(NC 데이터)에 대한 가공 위치 보정치] 등의 정보를 기초로 상기 레이저 가공 프로그램에 따라서 NC 레이저 가공 데이터를 생성하고, 상기 생성된 NC 레이저 가공 데이터 내 NC 데이터를 기초로 하여 스테이지 컨트롤러(33)를 제어하고, 레이저 가공 헤드(20)의 레이저 발진기(21)의 온 및 오프 등의 제어를 하고, 상기 생성된 NC 레이저 가공 데이터 내 가공 위치 보정치 데이터(편향 제어 데이터)를 기초로 하여 XY 광편향기(22)의 XY 편향량을 제어하는 호스트 컴퓨터(111)와, 레이저 가공기 전체의 움직임 등의 정보를 표시하는 호스트 모니터(112)와, 워크(200)의 CAD 등의 설계 데이터[설계 상에 있어서의 워크(200) 상에 배열되는 각 칩 부품(201)의 대표점의 위치 좌표(칩 부품의 X 방향 및 Y 방향의 배열 피치도 포함함), 각 칩 부품(201)의 형상 및 크기 데이터 및 각 칩 부품 상에 있어서의 전극부의 위치 데이터를 포함함]를 입력하는, 예를 들어 CAD 시스템 등의 NC 데이터 입력 수단(114)과, 예를 들어 화상 취득 헤드(10)를 이용한 화상 처리 프로그램이나 레이저 가공 헤드(20)를 제어하기 위한 NC 레이저 가공 프로그램을 입력하는 입력 수단(도시하지 않음)으로 구성된다.

또한, 호스트 컨트롤러(111)는 복수대의 화상 처리 제어기(101)를 접속하고, 복수의 화상 취득 헤드의 라인 센서로부터의 화상 입력을 처리하는 것도 가능하다.

다음에, 도2에 도시하는 레이저 가공기의 전체 동작 흐름에 대해 도3을 이용하여 설명한다.

처리 301 : 예를 들어 CAD 시스템 등의 NC 데이터 입력 수단(114)으로부터 호스트 컨트롤러(111)에 설계 데이터를 기초로 하는 대상 워크(200) 상에 다수 배 열한 각 칩 부품(201)의 예를 들어 중심 위치 좌표(각 칩 부품의 배열 정보)를 기술한 NC 데이터를 입력한다. 설계 데이터에는 워크(200) 상에 배열되는 각 칩 부품(201)의 대표점의 위치 좌표(각 칩 부품의 피치 등의 배열 정보도 포함함), 각 칩 부품(201)의 형상 및 크기 데이터 및 각 칩 부품 상에 있어서의 전극부의 위치 데이터가 포함되어 있으므로, 워크 상에 배열된 각 칩 부품(201)의 대표점(모서리부)의 위치 좌표로부터 각 칩 부품(201)의, 예를 들어 중심 위치 좌표를 산출하는 것도 가능하다. 그 결과, 호스트 컨트롤러(111)에는 워크의 설계 데이터 등을 기초로 하는 XY 스테이지(32) 제어용 NC 데이터가 내장된다.

처리 302 : 화상 취득 스테이션에 있어서는 워크(200) 상에 형성된 기준 마크(207) 등의 기준 위치의 화상을 촬상하여 기준 위치를 검출함으로써, 호스트 컴퓨터(111)로부터 상기 기준 위치로부터의 칩 부품의 배열 정보를 기초로 하는 상기 NC 데이터를 기초로 하여 스테이지 컨트롤러(33)를 거쳐서 XY 스테이지(32)를 제어함으로써, 화상 취득 헤드(10)의 촬상 시야 내에는 각 미소 칩 부품(201)이 위치 결정되게 된다. 이 때, XY 스테이지(32)가, 예를 들어 라인 센서(13)의 길이 방향의 폭으로 Y 방향으로는 스텝되고, X 방향으로는 라인 센서의 길이 방향의 폭으로 직선 형상으로 왕복 주행됨으로써, 라인 센서(13)는 워크(200) 상에 배열된 모든 칩 부품(201)의 화상을 취입하는 것이 가능하게 된다. 그리고, 화상 처리 제어기(101)는 라인 센서(13)를 제어하여 각 칩 부품(201)을 촬상한 화상의 입력을 행한다.

처리 303 : 화상 처리 제어기(101)는 입력 화상으로부터 화상 처리에서 각 칩 부품(201)의 방향이나 유무, 부족 및 전극부에서 나타내는 가공 위치(설계 데이터에 대한 가공 위치 보정치)(202)를 모든 칩 부품(201)에 걸쳐 검출 또는 산출한다. 화상 처리 제어기(101)는 XY 스테이지(32)의 제어를 행하지 않기 때문에 XY 스테이지(32)가 동작 중이라도 화상 입력 및 화상 처리를 행할 수 있고, 종합하여 레이저 가공 시간의 고속화가 가능하다.

처리 304 : 호스트 컨트롤러(111)는 워크(200) 상의 모든 칩 부품(201)에 대한 각 칩 부품(201)에서의 가공 위치 데이터{각 칩 부품(201)의 방향이나 유무, 부족 및 설계 데이터[설계상의 각 칩 부품의 대표점(예를 들어 중심점)의 위치 좌표 데이터]에 대한 가공 위치 보정치 데이터}를 화상 처리 제어기(101)로부터 입력하고, 설계 데이터에 광축 사이 거리의 데이터를 적재한 NC 데이터에 기술된 가공 위치 데이터를, 상기 가공 위치 보정치 데이터 등을 기초로 하여 보정함으로써 가공 대상이 없는 부분에는 가공하지 않고, 가공 대상의 위치 어긋남량을 가미한 레이저 가공 프로그램을 작성한다. 또한, 레이저 가공 프로그램을 작성할 때, 화상 취득 헤드(10)의 광축(604)과 레이저 가공 헤드(20)의 광축 사이의 거리는 정기적으로 측정해 둠으로써 이미 알고 있기 때문에, NC 데이터에 적재하는 것은 가능하다. 따라서, 각 칩 부품(201) 상에 있어서 화상 취득 헤드의 광축의 위치를 레이저 가공 헤드(20)의 광축의 위치로 XY 스테이지(32)를 이동시켜 위치 결정하는 것이 가능하게 된다.

처리 305 : 호스트 컨트롤러(111)는 설계 데이터에 광축 사이 거리의 데이터를 적재한 NC 데이터를 기초로 하여 스테이지 컨트롤러(33)를 거쳐서 XY 스테이지 (32)를 제어함으로써 레이저 가공 헤드(20)의 광축의 위치에 광편향기(22)를 제어하여 레이저 빔을 편향시키는 가공 범위를 정하는 fθ 렌즈(조사 렌즈)(23)의 크기로 결정할 수 있는 분할된 분할 가공 영역(복수의 칩 부품이 배치된 영역)의 중심 좌표가 차례로 위치 결정되게 된다. 그리고, 호스트 컴퓨터(111)는 각 분할된 분할 가공 영역의 중심 좌표에 대한 각 칩 부품의 대표점 위치 좌표를 기초로 하는 가공 위치 보정치로 보정한 가공 위치 데이터(편향 제어 데이터)에 따라서, XY 광편향기(22)를 제어함으로써 레이저 빔 조사 위치가 편향하여 고정밀도로 보정되고, 개개의 칩 부품(201) 상의 2개의 전극부 상의 보호막[2개의 가공 위치(202)]에 대해 펀칭 가공이 행해지게 된다.

다음에, 화상 처리부(100)의 상세 동작 흐름에 대해 도4를 이용하여 설명한다.

처리 401 : 가공 워크 적재. 워크(200)를 XY 스테이지(32) 상의 흡착 테이블(31)에 적재한다. 워크(200)는 흡착 테이블(31)에 의해 고정되어 있고, XY 스테이지(32)의 이동에 의해 어긋나는 일은 없다. 지령은 호스트 컨트롤러(111)로부터 행해진다.

처리 402 : XY 스테이지(32)를 화상 입력 위치로 이동. 호스트 컨트롤러(111)는 XY 스테이지(32)를 제어하여 워크(200) 상에 배열된 각 칩 부품(201)을 라인 센서(13) 바로 아래의 화상 촬상 위치로 이동한다.

처리 403 : 촬상 영역의 XY 스테이지 동작 개시. 호스트 컨트롤러(111)는 NC 데이터를 기초로 하여 워크(200) 상의 칩 부품(201)의 전체가 계속해서 화상 입 력할 수 있도록 XY 스테이지(32)의 동작을 제어한다.

처리 404 : 라인 센서에서 화상 입력. 화상 처리 제어기(101)는 워크(200)가 라인 센서(13)의 시야 내에 들어오면 화상 입력을 개시한다. 화상은 화상 입력 보드(102)로부터 제어기(101) 내의 화상 기억 장치(도시하지 않음)에 기억된다. 본 실시예에서는 촬상기(13)에 라인 센서를 이용하고 있지만, 라인 센서(13)는 TV 카메라 등 영역 카메라로 치환하고, 워크(200) 상의 복수칩 부품(201)을 일괄하여 화상 입력해도 좋다.

처리 405 : 검출 칩 영역의 잘라냄. 칩 가공 위치 검출의 전처리로서 칩 부품(201)을 1개씩 화상 처리한다. 화상 처리 제어기(101)는 화상 입력 개시와 동시에 입력한 화상으로부터 차례로 칩 부품(201)마다 화상을 잘라낸다.

처리 406 : 칩 가공 위치 검출 처리. 화상 처리 제어기(101)는 화상으로부터 칩 부품(201)을 추출하고, 칩 부품(201)의 유무, 방향, 부족의 판별 및 칩 부품(201)의 가공 위치(202)를 검출한다. 상세한 처리예는 도8을 이용하여 후술한다.

처리 407 : 워크(200) 상의 전체 칩 부품(201)에 대해 화상 입력하여 가공 위치 검출이 종료되면 화상 입력을 종료하고 다음 처리를 행한다.

처리 408 : 가공 프로그램 작성. 호스트 컨트롤러(111)는 처리 406에서 검출한 칩 부품(201)의 방향이나 유무, 부족 및 가공 위치 정보{레이저 가공 헤드(20)의 광축에 대한 분할된 분할 가공 영역[fθ 렌즈(23)의 크기로 결정되는 복수의 칩 부품(201)이 배열된 영역]마다의 분할 가능 영역의 중심 좌표에 대한 복수의 가공 위치(220)의 위치 어긋남량(가공 위치 보정치)}를 화상 처리 제어기(101)로부 터 입력하고, 칩 부품(201)이 없거나, 또는 부족한 경우에는 레이저 가공을 행하지 않도록 NC 데이터로부터 가공 칩 정보를 삭제한다. 칩 부품(201)이 있고, 또한 부족하지 않은 경우에는 칩 부품의 방향과 가공 위치 데이터에 의해 칩 부품(201)의 어긋남량 등을 가미한, 예를 들어 설계 데이터 상의 각 분할 가공 영역의 중심 좌표로부터의 정확한 가공 위치를 가공 위치 보정치로서 NC 데이터에 가감산한다. 또한, 가공 위치 보정치(편향 제어 데이터)는 레이저 가공 헤드(20)의 XY 광편향기(22)를 제어하는 것이기 때문에, 반드시 XY 스테이지(32)를 제어하는 NC 데이터에 가감산할 필요는 없다.

다음에, 레이저 가공 헤드(20)의 상세 동작 흐름에 대해 도5를 이용하여 설명한다.

처리 501 : XY 스테이지를 가공 위치로 이동. 호스트 컨트롤러(111)는 NC 데이터를 기초로 하여 XY 스테이지(32)를 이동시키고, 광편향기(31)의 제어에 의한 워크 상의 각 분할 가공 영역의 중심 좌표를 레이저 가공 헤드(20)의 광축의 위치에 위치 결정한다.

처리 502 : 칩 없음 또는 부족 불량 판별 처리(408)에서 작성하였다. 가공 프로그램에 있어서 칩 부품(201)이 없거나, 또는 부족한 경우에는 칩 불량이기 때문에 처리(503)의 펀칭 가공은 행하지 않고 처리(505)로 이행한다. 또한, 이 때 가공하지 않은 칩 부품(201)의 위치에 칼라 잉크 등으로 마킹함으로써 이후의 공정에서 불량 칩 부품의 판별이 가능하게 된다.

처리 503 : 펀칭 가공. 가공 프로그램에 있어서 칩 부품(201)이 있고, 또한 부족 불량이 아닌 경우에 본 처리를 행한다. 호스트 컨트롤러(111)는 레이저 발진기(21)를 온(ON) 제어하여 가공 레이저 빔을 출사시키고, 분할 가공 영역의 중심 좌표로부터의 각 가공 영역의 가공 위치 보정치를 기초로 하여 XY 광편향기(22)를 제어함으로써 상기 출사된 가공 레이저 빔을 각 칩 부품(201)의 2개의 가공 영역(전극부)(202)에 집광 조사하여 펀칭 가공을 행한다.

처리 504 : 가공 종료 판별. 불량 칩을 제거하여 워크(200) 상에 배열된 모든 칩 부품(201)의 가공 영역(202)에 펀칭 가공하였으면 처리 505로 이행한다. 펀칭 가공이 종료되어 있지 않은 경우에는 처리 501로 복귀되어 다음 칩 부품(201)의 펀칭 가공을 행한다.

처리 505 : 레이저 가공 완료 워크의 배출. 상기 워크(200)의 레이저 가공처리를 종료하고, 다음 공정으로 워크(200)를 배출한다. 이 때, 화상 처리 제어기(101)로부터의 가공 위치 정보, 또는 가공 프로그램을 배출하는 워크와 함께 다음 공정으로 출력하여 워크(200)에 가공 정보를 부가할 수 있다.

이상과 같이, 레이저 가공 전에 미리 워크(200) 상의 가공 대상 위치를 측정함으로써, 불량 워크로의 불필요한 레이저 가공을 제거함으로써 고속으로 워크(200) 상에 다수 배열된 각 칩 부품(201)의 배열 위치 어긋남이나 각 칩 부품(201)에 있어서의 가공 대상의 가공 공차 내의 변동을 보정할 수 있고, 다수의 가공 대상에 대해 고속으로, 게다가 정확하게 레이저 가공을 행할 수 있다.

다음에, 본 발명에 관한 화상 입력부인 화상 취득 헤드(10)의 실시예에 대해 도6, 도7 및 도10을 이용하여 설명한다. 본 실시예에서는 칩 부품(201)의 표면이 경면 상태이고, 가공 영역(202)의 기초인 전극부의 표면이 비경면 상태인 경우에 대해 이하 설명한다. 즉, 도6에 도시한 바와 같이 라인 센서(13)에는 대물 렌즈(601)가 접속되어 있다. 대물 렌즈(601)는 레이저 가공 정밀도를 만족시키는 배율과 검출 시야 및 워크(200)까지의 거리를 고려하여 선택한다. 배율의 설정은, 예를 들어 레이저 가공이 1 ㎛의 정밀도로 가공할 수 있는 경우, 라인 센서(13)도 상기 정밀도의 1 ㎛/화소가 되도록 대물 렌즈(601)를 선택한다. 사방 조명 광학계(17)는 라인 형상의 빛을 조사하는 광섬유(603)와 광섬유(603)로부터의 빛을 집광하는 집광 렌즈(602)에 의해 구성한다. 사방 조명 광학계(17)는 2 방향으로부터 라인 센서(13)의 광축(604)과의 입사각(θ)이 되는 위치에 배치한다. 촬상된 화상은 모니터(113)에서 확인할 수 있다. 모니터(113)는 화상 처리 제어기(101)에 접속되고, 라인 센서(13)로부터의 화상 데이터를 화상 처리 제어기(101)에서 모니터 표시 가능한 형식으로 변환하여 표시한다. 2 방향의 사방 조명(171)은 입사각(θ)을 각각 워크의 최적치로 설정함으로써, 가공 영역(607)의 밝기는 칩 부품(606)과 배경(605)의 밝기에 대해 휘도차가 큰 콘트라스트가 높은 화상이 된다. 이에 의해, 가공 위치를 검출하는 화상 처리에서는 용이하게 검출 정밀도가 높은 처리가 가능하게 된다.

고콘트라스트 화상을 얻을 수 있는 이유에 대해 도7 및 도10을 이용하여 설명한다. 워크(200) 상에 배열된 각 칩 부품(201)의 표면은 경면 상태이다. 이로 인해, 사방 조명 광학계(17)로부터의 빛(701)은 정반사됨으로써 바로 위의 대물 렌즈(601)에는 입광되지 않는다. 그로 인해, 모니터(113)의 화상(605)에서는 칩 부 품(201)이 어두워진다. 한편, 가공 영역(202)의 기초 표면은 전극부(패드부)이기 때문에 비경면 상태에서 미소한 요철이 있고, 사방 조명 광학계(17)로부터의 빛(702)은 가공 영역(202)의 기초로부터 확산 반사하여 빛(702)의 일부는 대물 렌즈(601)로 입광한다. 대물 렌즈(601)로의 입사광의 양이 많을수록 화상(605)에서는 가공 영역(607)이 밝아진다. 도10에는 본 발명의 사방 조명으로 비경면 상태와 경면 상태에 근접한 워크[칩 부품(201)]를 촬상한 화상의 밝기 데이터를 그래프로 나타낸다. 사방 조명의 입사각(θ)을 10°마다 20°내지 70°의 범위로 설정하여 화상 입력하여 횡축에 사방 조명의 입사각(θ), 종축에 각 입사각 화상의 같은 영역의 밝기 평균치를 플롯하였다. 도10 그래프의 비경면 상태의 밝기 평균(1001)은 θ : 20°내지 40°에서는 같은 정도의 밝기이지만, 40°이후 단계적으로 밝아진다. 한편, 경면 상태에 근접한 워크의 밝기 평균(1002)은 θ : 20°내지 40°에서 단계적으로 하강해 가고, 40°이후는 같은 밝기가 된다. 그래프로부터 입사각(θ)이 50°내지 70°의 영역에서는 비경면 상태(1001)와 경면 상태(1002)의 밝기의 차가 크고, 화상 처리에서 용이하게 비경면 상태 부분과 경면 상태 부분의 판별이 가능하게 된다. 이상에 의해, 2 방향 사방 조명의 입사각(θ)을 50°내지 70°로 함으로써 화상 처리에서 가공 위치를 검출하는 데 적합한 화상을 취득할 수 있다. 이 결과, 가공 영역의 중심 위치를 산출하여 레이저 가공 위치로 함으로써 레이저 가공에 있어서의 가공 크기 변동이나 위치의 어긋남 등의 오차에 대한 여유가 가장 큰 위치를 설정하는 것이 가능하게 된다.

다음에, 본 발명에 관한 화상 처리부(100)에서의 레이저 가공 헤드(20)의 광 축 위치인 가공 영역의 중심 좌표에 대한 설계치를 기초로 하는 가공 영역(804, 805)의 중심 위치 좌표에 대한 칩 부품의 가공 위치 보정치 및 칩 부품 없음, 또는 칩 부품의 부족의 정보를 검출하는 화상 처리의 구체적인 실시예에 대해 도8을 이용하여 설명한다. 화상 취득 헤드(10)의 광축과 레이저 가공 헤드(20)의 광축과의 사이의 거리는 이미 알려져 있으므로, 레이저 가공 헤드(20)의 광축 위치인 분할 가공 영역(복수의 칩 부품이 배열된 영역)의 중심 좌표에 대한 설계치를 기초로 하는 가공 영역(804, 805)의 중심 위치 좌표는 이미 알려져 있다. 따라서, 다음에 설명한 바와 같이 화상 취득 헤드(10)의 광축을 기준으로 하여 화상 처리에서 측정되는 칩 부품 없음, 또는 칩 부품의 부족의 정보 및 가공 영역(804, 805)의 중심 위치 좌표로부터 칩 부품의 가공 위치 보정치 등을 산출할 수 있는 것은 명백하다.

(1) 2 방향 사방 조명(171)에 의한 화상을 라인 센서(13)로부터 입력한다. 입력 화상은 도1에 도시한 바와 같이 복수의 칩이 배열된 것이지만, 앞서 서술한 바와 같이 개개의 칩 부품의 대략 그 위치는 미리 알 수 있으므로, 도8의 부호 801과 같이 1개의 칩 부품(806)이 촬상되어 있다. 화상 데이터는 도8의 입력 화상(801)의 좌측 상부 코너를 개시점으로 하면, M(0, 0) 내지 M(Xn, Yn)과 같이 기억되어 있는 영역을 잘라내어 이하의 처리를 행하는 것은 용이하다. Xn은 X 방향의 화소수, Yn은 Y 방향의 화소수이다. 도8은 본래 XY축에 대해 직각 평행하게 적재되어야 하는 칩 부품(606)이 비스듬하게 적재된 예이다.

(2) X(횡) 방향의 밝기 투영 분포(계조치의 투영 분포)를 계산한다. 계산 결과는 X 방향 투영 분포(803)와 같이 된다. 투영 분포치 hx(m)는 도8의 입력 화 상(801)의 화상 데이터(밝기 계조 = 0 내지 255)를 Y 방향의 n열에 걸쳐 M(m, n) 내지 M(m, n)을 가산한 것이다. 단, m은 0 내지 Xn의 임의의 수치가 된다.

X 방향 투영 분포는, 도8의 부호 803과 같이 가공 영역(804, 805)이 칩 부품(806)의 표면보다 밝기 때문에 산형 형상이 된다. 칩 부품(806)이 직각 평행하게 적재되어 있는 경우에는 가공 영역(804, 805)의 변화가 급한 볼록 형상이 되지만, 도8의 칩 부품(806)에서는 비스듬하게 적재되어 있기 때문에, 가공 영역(804, 805)은 모서리로부터 조금씩 밝게 투영되어 산형 형상이 된다.

(3) 칩 부품 유무, 부족 판별. X 방향 투영 분포의 면적이 칩 부품과 같은 정도로 만족하지 않은 경우에는 칩 부품 없음 또는 칩 부품의 부족이라고 판단하여 처리를 종료한다.

(4) 임계치(Th)(x)로부터 x1, x3, x4, x6을 검출한다. X 방향 투영 분포(803)로부터 칩 부품(806)의 가공 영역(804, 805)을 특정하는 처리이다. 임의의 임계치(Th)(x)를 미리 설정한다. Th(x)는 가공 영역(804, 805)의 특징량을 이용한다. 예를 들어, 가공 영역(804, 805)의 폭의 1/2 등으로 한다. X 방향 투영 분포(803)의 임계치(Th)(x) 이상의 위치는 x1, x3, x4, x6의 4점이 된다. 이는 2개의 가공 영역(804, 805)의 X 방향 양단부를 나타내고 있다.

(5) x1, x3의 중점 x2와, x4, x6의 중점 x5를 산출한다. (4)의 처리에서 검출한 가공 영역(804, 805)의 양단부로부터 가공 영역(804, 805)의 X 방향 중심 위치를 산출하는 처리이다. x1, x3은 가공 영역(804)의 양단부이므로 x1, x3의 중점x2가 가공 영역(804)의 X 방향 중심이 된다.

마찬가지로 하여 가공 영역(805)의 X 방향 중심 위치 x5를 산출한다.

(6) Y 방향의 밝기 투영 분포를 계산하고, X 방향과 마찬가지로 Y 방향도 계산한다.

(7) 칩 부품 유무, 부족 판별. Y 방향 투영 분포의 면적이 칩 부품과 같은 정도로 만족하지 않은 경우에는 칩 부품 없음, 또는 칩 부품의 부족이라고 판단하여 처리를 종료한다.

(8) 임계치(Th)(y)로부터 y1, y3, y4, y6을 검출한다. X 방향과 마찬가지로 가공 영역(804, 805)의 Y 방향 단부점을 산출한다.

(9) y1, y3의 중점 y2, y4, y6의 중점 y5를 산출한다. X 방향과 마찬가지로 가공 영역(804, 805)의 Y 방향 중심 위치를 산출한다.

이상 (1) 내지 (9)의 처리에서 검출한 칩 부품(806)의 가공 영역(804, 805)의 중심 위치 계산을 워크(200) 상의 모든 칩 부품(201)에 대해 행하고, 레이저 가공용 가공 위치 NC 데이터[특히 레이저 가공 헤드(20)의 광축 위치인 가공 영역의 중심 좌표에 대한 설계치를 기초로 하는 가공 영역(804, 805)의 중심 위치 좌표]를 보정ㆍ수정함으로써, 칩 부품 없음과 칩 부품 부족 불량을 레이저 가공으로부터 제외하고, 그 이외의 양품 칩 부품의 방향을 검출하여 경사 등도 보정한 정확한 가공 영역으로 펀칭 가공을 할 수 있다.

다음에, 본 발명에서 레이저 가공 위치 검출이 가능한 칩 부품(201)의 일실시예에 대해 도9를 이용하여 설명한다. 즉, 도9의 (a)는 4 코너 중 대각의 2 코너에 가공 영역(전극부)(202)이 배치된 칩 부품(201)을 도시하는 것이다. 도9의 (b) 는 4변 중 평행하는 2변에 접촉하는 위치에 가공 영역(전극부)(202)이 배치된 칩 부품(201)을 도시하는 것이다. 도9의 (b)와 같이 직각 평행하게 적재되어 있는 경우에는 종방향의 가공 영역의 중심 위치는 동일하지만, 비스듬하게 적재된 경우, 2개의 가공 영역의 종방향 중심 위치는 달라진다. 그 때에는, 도8의 Y 방향 임계치(Th)(y)를 가공 영역 양단부 4점(y1, y3, y4, y6)이 검출할 수 있는 값으로 한다.

도9의 (c)의 칩 부품(201)의 가공 영역(202)은 칩 부품(201)의 중앙부에 배치되어 있다. 칩 부품의 적재 경사에 대해서는 도9의 (b)와 같은 처리가 필요하다.

도9의 (d)의 칩 부품(201)의 가공 영역(202)은 도9의 (a)의 칩 부품(201)이 워크(200)에 비스듬하게 탑재된 것이다. 본 칩 부품의 가공 영역 검출 방법은 도6 내지 도8에서 서술한 그대로이다. 도9의 (e)의 칩 부품(201)은 도9의 (b)의 칩 부품이 균열 등에 의해 절반이 누락된 것이다. 도9의 (e)와 같이 2개의 가공 영역 중 1개가 누락된 경우, 상기한 도8의 X 방향 투영 분포에 있어서 2개의 산형 형상이 1개이기 때문에 결락은 검출 가능하다. 도9의 (f)의 칩 부품(201)은, 도9의 (b)의 칩 부품의 가공 영역(202)에 펀칭 가공(901)이 실시된 것이다. 레이저 가공 전에 화상 입력하기 위해 이러한 칩 부품은 없겠지만, 어떠한 원인으로 혼입된 경우에는 상기한 도8의 투영 분포의 산형 형상 부분이 바뀌기 때문에 검출은 가능하다. 예를 들어, 투영 분포의 가공 영역 부분의 면적을 계산하여 펀칭 가공이 없는 가공 영역 부분의 면적과 비교하여 면적이 오차를 고려해도 펀칭 가공이 없는 가공 영역 면적보다 작은 경우에는 펀칭 가공이 있다고 판별한다.

도9의 (g)의 칩 부품(201)의 가공 영역(202)은 3군데, (h)의 가공 영역(202)은 4군데이다. 가공 영역(202)이 2군데 이상인 칩 부품에 있어서도, 도8의 화상 처리에서 개개의 가공 영역의 위치를 검출함으로써 각각의 가공 위치를 정확하게 검출하는 것이 가능하다. 또한, 도9의 (i)와 같이 칩 부품(201)의 형상이 사각형 이외의 원 형상이었던 경우에 있어서는, 도8의 화상 처리와 같은 처리에서 레이저 가공 위치의 검출이 가능하다.

다음에, 본 발명에 관한 레이저 가공기의 가공 프로그램 작성의 일실시예에 대해 도11을 이용하여 설명한다. 우선, 예를 들어 CAD 시스템 등의 NC 데이터 입력 수단(114) 등으로부터 설계 데이터를 기초로 하는 대상 워크(200) 상에 다수 배열한 각 칩 부품(201)의 배열 정보 및 각 칩 부품(201)의 형상 및 크기 데이터 및 각 칩 부품 상에 있어서의 전극부의 위치 데이터를 기술한 NC 데이터가 호스트 컨트롤러(111)에 입력된다(처리 1101). 또한, 호스트 컨트롤러(111)에는 입력 수단을 이용하여 화상 취득 헤드(10)에 의한 화상 취득 조건[예를 들어 촬상 배율이나 라인 센서(13)의 폭 등]이나 레이저 가공 헤드(10)의 가공 조건[예를 들어 fθ 렌즈(23)의 크기에 따라서 정해지는 분할 가공 영역의 크기]이나 화상 취득 헤드의 광축과 레이저 가공 헤드의 광축 사이의 거리 등이 입력된다.

다음에, 호스트 컨트롤러(111)는 워크(200) 상의 기준 마크 등의 기준 위치를 화상 취득 헤드(10) 및 화상 처리부(100)로 검출하고, 검출한 워크의 기준 위치를 기초로 하여 입력된 NC 데이터의 위치 좌표 데이터를 레이저 가공기의 XY 스테이지(32)를 제어하기 위한 XY 스테이지 좌표계로 변환한다(처리 1102). 이 때, 화 상 취득 헤드(10)를 이용하여 화상 취득할 때와, 레이저 가공 헤드(20)를 이용하여 레이저 가공하는 경우에는 XY 스테이지(32)의 주행 방법을 바꿀 필요가 있다. 그로 인해, 화상 취득용 XY 스테이지 좌표계로 변환할 때에는 상기 화상 취득 조건을 넣고, 레이저 가공용 XY 스테이지 좌표계로 변환할 때에는 상기 레이저 가공 조건 및 광축 사이 거리를 넣을 필요가 있다.

다음에, 화상 취득 헤드(10)에 의해 검출된 칩 부품(201) 개개의 설계 데이터에 대한 XY의 위치 어긋남량(방향도 포함함)을 설계 데이터를 기초로 하는 XY 스테이지(32)를 제어하기 위한 NC 데이터로 가감산하여 가공 위치의 보정을 행하고, 정확한 가공 위치의 좌표를 취득한다(처리 1103). 또한, 이 단계에서는 화상 취득 헤드(10)로부터 광축에 대한 각 칩 부품의 가공 위치 좌표를 검출할 수 있으면 좋고, 반드시 NC 데이터로 가감산할 필요는 없다.

다음에, 레이저 가공 헤드(20)에 있어서의 fθ 렌즈(23)의 크기로 정해지는 상기 분할 가공 영역마다 워크(200) 상의 기준 위치를 기초로 하는 설계 위치 좌표로 나타내는 상기 NC 데이터의 위치 좌표를 분할한다(처리 1104). 이와 같이 분할된 분할 가공 영역[복수의 칩 부품(201)이 배열된 영역]마다의 중심 좌표로의 위치 결정은 상기 NC 데이터를 기초로 하는 XY 스테이지(32)의 제어에 의해 행해지고, 분할 가공 영역마다의 분할 가공 영역 내의 레이저 빔 조사 위치(편향량)의 제어는 XY 스테이지(32)보다도 고속으로 제어할 수 있는 레이저 가공 헤드(20)의 XY 광편향기(22)에 의해 행해진다. 이와 같이 분할 가공 영역 단위에서의 위치 결정을 XY 스테이지(32)의 제어에 의해 행하고, 분할 가공 영역 내에서의 레이저 빔의 조사 위치의 위치 결정을 레이저 가공 헤드(20)의 XY 광편향기(22)의 제어에 의해 행함으로써 종합하여 고속화를 실현할 수 있다.

다음에, 분할한 분할 가공 영역 내에서의 복수의 가공 위치 사이에서 레이저 빔의 이동 경로를 최단이 되도록 정한다(처리 1105).

이상의 순서에 의해 레이저 가공기(레이저 가공 헤드)에 의한 가공 프로그램을 작성한다. 상기 작성된 가공 프로그램에 따라서, 레이저 가공 헤드(20)에 대한 워크(200) 상을 분할한 다수의 분할 가공 영역 사이를 XY 스테이지(32)에서 이동시키고, 레이저 가공 헤드(20)에 있어서 분할한 분할 가공 영역 내에서의 복수의 가공 위치의 사이에서 최단이 되도록 정해진 레이저 빔의 이동 경로에 따라서, 또한 검출된 분할 가공 영역의 중심 좌표로부터의 각 가공 위치의 가공 위치 보정치를 기초로 하여 XY 광편향기(22)를 제어하고 레이저 빔을 fθ 렌즈(23)에 의해 수직 방향으로부터 각 가공 위치로 조사함으로써 보호막에 펀칭 가공을 하는 것이 가능하게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따르면 워크 상에 배열된 다수의 가공 대상 및 그 위치를 화상 처리에서 검출함으로써, 각 가공 대상의 평면 내의 향하는 방향이나 각 가공 대상의 유무 및 각 가공 대상의 부족 불량을 판별하고, 또한 각 가공 대상의 약간 위치 어긋남량을 검출하여 이들 정보를 레이저 가공 위치 데이터에 반영함으로써 가공 불량이나 낭비가 없는 고신뢰성, 고효율의 레이저 가공기 및 그 방법을 실현할 수 있다.

Claims

복수의 가공 대상을 배열한 워크를 적재하고, NC 데이터를 기초로 하여 XY 방향으로 이동시키는 XY 스테이지와,

화상 취득 스테이션에 설치되어 상기 XY 스테이지에서 이동되는 워크 상에 배열한 각 가공 대상에 대해 사방 조명하는 사방 조명 광학계 및 상기 사방 조명 광학계에서 사방(斜方) 조명된 각 가공 대상으로부터의 산란 반사광을 수광하여 화상 신호로 변환하는 검출 광학계를 갖고, 상기 각 가공 대상으로부터의 화상 신호를 취득하는 화상 취득 헤드와,

상기 화상 취득 스테이션과 병설된 레이저 가공 스테이션에 설치되어 레이저 빔을 출사하는 레이저 광원, 상기 화상 취득 헤드에서 취득한 각 가공 대상으로부터의 화상 신호를 기초로 하여 얻게 되는 편향 제어 데이터를 기초로 상기 레이저 광원으로부터 출사된 레이저 빔을 XY 방향으로 편향시키는 XY 광편향기 및 상기 XY 광편향기에서 편향된 레이저 빔을 수직 방향으로부터 각 가공 대상으로 입사시키는 조사 렌즈를 갖고, 상기 XY 스테이지에서 이동되는 워크 상에 배열한 각 가공 대상에 상기 조사 렌즈로부터 레이저 빔을 조사하여 가공을 실시하는 레이저 가공 헤드를 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 가공기.
복수의 가공 대상을 배열한 워크를 적재하고, NC 데이터를 기초로 하여 XY 방향으로 이동시키는 XY 스테이지와,

화상 취득 스테이션에 설치되어 상기 XY 스테이지에서 이동되는 워크 상에 배열한 각 가공 대상에 대해 사방 조명하는 사방 조명 광학계 및 상기 사방 조명 광학계에서 사방 조명된 각 가공 대상으로부터의 산란 반사광을 수광하여 화상 신호로 변환하는 검출 광학계를 갖고, 상기 각 가공 대상으로부터의 화상 신호를 취득하는 화상 취득 헤드와,

상기 화상 취득 헤드에서 취득된 각 가공 대상으로부터의 화상 신호를 기초로 상기 화상 취득 헤드의 제1 광축 위치를 기준으로 한 각 가공 대상의 위치 정보를 검출하고, 상기 검출된 제1 광축 위치를 기준으로 한 각 가공 대상의 위치 정보를 레이저 가공 헤드의 제2 광축 위치를 기준으로 한 각 가공 대상의 위치 정보로 변환하여 편향 제어 데이터를 얻는 화상 처리 수단과,

상기 화상 취득 스테이션과 병설된 레이저 가공 스테이션에 설치되어 레이저 빔을 출사하는 레이저 광원, 상기 화상 처리 수단으로부터 얻게 되는 편향 제어 데이터를 기초로 상기 레이저 광원으로부터 출사된 레이저 빔을 XY 방향으로 편향시키는 XY 광편향기 및 상기 XY 광편향기에서 편향된 레이저 빔을 수직 방향으로부터 각 가공 대상으로 입사시키는 조사 렌즈를 갖고, 상기 XY 스테이지에서 이동되는 워크 상에 배열한 각 가공 대상에 상기 조사 렌즈로부터 레이저 빔을 조사하여 가공을 실시하는 레이저 가공 헤드를 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 가공기.
제1항에 있어서, 또한 상기 레이저 가공 헤드에 의해 레이저 가공할 때, 상기 NC 데이터가 되는 상기 워크 상의 복수의 가공 대상을 배열한 좌표 데이터를 복 수의 분할 가공 영역으로 분할하여 상기 분할된 분할 가공 영역 사이는 상기 XY 스테이지를 이동시키도록 제어하고, 상기 분할 가공 영역 내에 있어서의 가공 대상에 대해서는 상기 편향 제어 데이터를 기초로 레이저 빔을 편향시켜 조사하도록 제어하는 주요 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 가공기.
제2항에 있어서, 또한 상기 레이저 가공 헤드에 의해 레이저 가공할 때, 상기 NC 데이터가 되는 상기 워크 상의 복수의 가공 대상을 배열한 좌표 데이터를 복수의 분할 가공 영역으로 분할하여 상기 분할된 분할 가공 영역 사이는 상기 XY 스테이지를 이동시키도록 제어하고, 상기 분할 가공 영역 내에 있어서의 가공 대상에 대해서는 상기 편향 제어 데이터를 기초로 레이저 빔을 편향시켜 조사하도록 제어하는 주요 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 가공기.
제3항에 있어서, 상기 주요 제어부에 있어서, 상기 분할 가공 영역 내에 있어서의 복수의 가공 대상에 대해서는 상기 복수의 편향 제어 데이터를 기초로 레이저 빔을 최단 경로로 편향시켜 조사하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공기.
제4항에 있어서, 상기 주요 제어부에 있어서, 상기 분할 가공 영역 내에 있어서의 복수의 가공 대상에 대해서는 상기 복수의 편향 제어 데이터를 기초로 레이저 빔을 최단 경로로 편향시켜 조사하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저 가 공기.
제2항에 있어서, 상기 화상 처리 수단에 있어서, 검출하는 가공 대상의 위치 정보로서 가공 대상의 평면적인 방향, 가공 대상의 유무 및 가공 대상의 부족 불량을 포함하도록 구성한 것을 특징으로 하는 레이저 가공기.
제2항에 있어서, 상기 화상 처리 수단에 있어서, 상기 화상 취득 헤드에서 취득된 각 가공 대상으로부터의 화상 신호를 기초로 작성되는 각 가공 대상의 X 방향 및 Y 방향의 계조치의 투영 분포를 기초로 하여 각 가공 대상의 위치 정보를 검출하도록 구성한 것을 특징으로 하는 레이저 가공기.
제1항에 있어서, 상기 화상 취득 헤드의 상기 사방 조명 광학계에 있어서, 상기 각 가공 대상에 대해 조명하는 사방 조명광의 광축에 대한 입사각이 50°내지 70°이도록 구성한 것을 특징으로 하는 레이저 가공기.
제2항에 있어서, 상기 화상 취득 헤드의 상기 사방 조명 광학계에 있어서, 상기 각 가공 대상에 대해 조명하는 사방 조명광의 광축에 대한 입사각이 50°내지 70°이도록 구성한 것을 특징으로 하는 레이저 가공기.
복수의 가공 대상을 배열한 워크를 적재한 XY 스테이지를 NC 데이터를 기초 로 하여 XY 방향으로 이동시키는 이동 스텝을 갖고, 화상 취득 스테이션에 설치된 화상 취득 헤드에 의해 상기 이동되는 워크 상에 배열한 각 가공 대상에 대해 사방 조명 광학계에 의해 사방 조명하고, 상기 사방 조명된 각 가공 대상으로부터의 산란 반사광을 검출 광학계에 의해 수광하여 화상 신호로 변환함으로써 상기 각 가공 대상으로부터의 화상 신호를 취득하는 화상 취득 스텝과,

상기 워크를 적재한 XY 스테이지를 NC 데이터를 기초로 하여 XY 방향으로 이동시키는 이동 스텝을 갖고, 상기 화상 취득 스테이션과 병설된 레이저 가공 스테이션에 설치된 레이저 가공 헤드에 의해 상기 화상 취득 스텝에서 취득한 각 가공 대상으로부터의 화상 신호를 기초로 하여 얻게 되는 편향 제어 데이터를 기초로 레이저 광원으로부터 출사된 레이저 빔을 XY 광편향기로 XY 방향으로 편향시키고, 상기 편향된 레이저 빔을 조사 렌즈에 의해 수직 방향으로부터 상기 이동되는 워크 상에 배열한 각 가공 대상에 대해 입사시킴으로써 가공을 실시하는 레이저 가공 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
복수의 가공 대상을 배열한 워크를 적재한 XY 스테이지를 NC 데이터를 기초로 하여 XY 방향으로 이동시키는 이동 스텝을 갖고, 화상 취득 스테이션에 설치된 화상 취득 헤드에 의해 상기 이동 스텝에서 이동되는 워크 상에 배열한 각 가공 대상에 대해 사방 조명 광학계에 의해 사방 조명하고, 상기 사방 조명된 각 가공 대상으로부터의 산란 반사광을 검출 광학계에 의해 수광하여 화상 신호로 변환함으로써 상기 각 가공 대상으로부터의 화상 신호를 취득하는 화상 취득 스텝과,

상기 화상 취득 스텝에서 취득된 각 가공 대상으로부터의 화상 신호를 기초로 상기 화상 취득 헤드의 제1 광축 위치를 기준으로 한 각 가공 대상의 위치 정보를 검출하고, 상기 검출된 제1 광축 위치를 기준으로 한 각 가공 대상의 위치 정보를 레이저 가공 헤드의 제2 광축 위치를 기준으로 한 각 가공 대상의 위치 정보로 변환하여 편향 제어 데이터를 얻는 화상 처리 스텝과,

상기 워크를 적재한 XY 스테이지를 NC 데이터를 기초로 하여 XY 방향으로 이동시키는 이동 스텝을 갖고, 상기 화상 취득 스테이션과 병설된 레이저 가공 스테이션에 설치된 상기 레이저 가공 헤드에 의해 상기 화상 처리 스텝에서 얻게 되는 편향 제어 데이터를 기초로 레이저 광원으로부터 출사된 레이저 빔을 XY 광편향기로 XY 방향으로 편향시키고, 상기 편향된 레이저 빔을 조사 렌즈에 의해 수직 방향으로부터 상기 이동되는 워크 상에 배열한 각 가공 대상에 대해 입사시킴으로써 가공을 실시하는 레이저 가공 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
제11항에 있어서, 상기 레이저 가공 스텝에 있어서, 상기 NC 데이터가 되는 상기 워크 상의 복수의 가공 대상을 배열한 좌표 데이터를 복수의 분할 가공 영역으로 분할하여 상기 분할된 분할 가공 영역 사이는 상기 XY 스테이지를 이동시키도록 제어하고, 상기 분할 가공 영역 내에 있어서의 가공 대상에 대해서는 상기 편향 제어 데이터를 기초로 레이저 빔을 편향시켜 조사하도록 제어하는 제어 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
제12항에 있어서, 상기 레이저 가공 스텝에 있어서, 상기 NC 데이터가 되는 상기 워크 상의 복수의 가공 대상을 배열한 좌표 데이터를 복수의 분할 가공 영역으로 분할하여 상기 분할된 분할 가공 영역 사이는 상기 XY 스테이지를 이동시키도록 제어하고, 상기 분할 가공 영역 내에 있어서의 가공 대상에 대해서는 상기 편향 제어 데이터를 기초로 레이저 빔을 편향시켜 조사하도록 제어하는 제어 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
제13항에 있어서, 상기 제어 스텝에 있어서, 상기 분할 가공 영역 내에 있어서의 복수의 가공 대상에 대해서는 상기 복수의 편향 제어 데이터를 기초로 레이저 빔을 최단 경로로 편향시켜 조사하도록 제어하는 최단 경로 제어 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
제14항에 있어서, 상기 제어 스텝에 있어서, 상기 분할 가공 영역 내에 있어서의 복수의 가공 대상에 대해서는 상기 복수의 편향 제어 데이터를 기초로 레이저 빔을 최단 경로로 편향시켜 조사하도록 제어하는 최단 경로 제어 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
제12항에 있어서, 상기 화상 처리 스텝에 있어서, 검출하는 가공 대상의 위치 정보로서 가공 대상의 평면적인 방향, 가공 대상의 유무 및 가공 대상의 부족 불량을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
제12항에 있어서, 상기 화상 처리 스텝에 있어서, 상기 화상 취득 스텝에서 취득된 각 가공 대상으로부터의 화상 신호를 기초로 작성되는 각 가공 대상의 X 방향 및 Y 방향의 계조치의 투영 분포를 기초로 하여 각 가공 대상의 위치 정보를 검출하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
제11항에 있어서, 상기 화상 취득 스텝에 있어서의 사방 조명에 있어서, 상기 각 가공 대상에 대해 조명하는 사방 조명광의 광축에 대한 입사각이 50°내지 70°인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
제12항에 있어서, 상기 화상 취득 스텝에 있어서의 사방 조명에 있어서, 상기 각 가공 대상에 대해 조명하는 사방 조명광의 광축에 대한 입사각이 50°내지 70°인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.