KR20200067230A - 레이저 가공장치 및 레이저 가공방법 - Google Patents

레이저 가공장치 및 레이저 가공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하나의 레이저 발진기로부터 출력된 레이저 펄스를 복수의 레이저 조사 유닛에 분배하고, 각각의 레이저 조사 유닛으로 테이블상에 놓여진 피가공물에 대하여 회로용 가공 및 관리용 가공의 양방을 행하는 경우, 가공 속도를 저하시키지 않고, 또한 동일한 관리정보의 표시를 피가공물마다 바꾸지 않고, 복수의 레이저 조사 유닛에서의 가공을 동시에 종료시키는 것을 목적으로 하는 것이다.
레이저 발진기로부터의 레이저 펄스를 복수의 방향으로 분배하고, 해당 분배된 레이저 펄스의 각각의 방향을 이차원 방향으로 이동시켜, 복수의 피가공물의 각각에 대하여 회로용 가공 및 관리용 가공의 양방을 행하도록 한 레이저 가공방법에 있어서, 상기 관리용 가공에서 기록하는 관리정보의 패턴의 가공수를 전체의 관리정보에서 동일하게 한 것을 특징으로 한다.

Description

레이저 가공장치 및 레이저 가공방법 {LASER MACHINING APPARATUS AND LASER MACHINING METHOD}
본 발명은, 예를 들어 프린트 기판과 같은 피가공물에 레이저를 사용하여 드릴가공을 행하기 위한 레이저 가공장치 및 레이저 가공방법에 관한 것이다.
레이저를 사용한 가공장치에서는, 하나의 레이저 발진기로부터 출력된 레이저 펄스를 복수의 레이저 조사 유닛에 분배하고, 각각의 레이저 조사 유닛으로 테이블상에 놓여진 프린트 기판을 동시에 가공하도록 하여, 복수의 프린트 기판의 가공의 고속화를 도모한, 소위 다축형의 레이저 가공장치가 알려져 있다.
이와 같은 다축형의 레이저 가공장치에 있어서, 프린트 기판의 가공으로서, 본래의 회로용의 구멍 등의 가공 (이하, 회로용 가공이라 칭함)과 문자, 기호 등으로 나타내는 관리정보의 기록을 위한 가공 (이하 관리용 가공이라 칭함)의 양방을행하는 경우가 있다. 전자에 관해서는 각각의 프린트 기판의 동일한 좌표와 가공수 (加工數)로 가공되지만, 후자에 관해서는, 각각의 프린트 기판에 상이한 문자, 기호 등을 기록할 필요가 있기 때문에, 상이한 좌표 및 가공수로 가공된다.
복수의 프린트 기판에 회로용 가공 및 관리용 가공을 행하는 경우, 각각의 축에서의 가공을 동시에 종료시키기 위해서, 종래, 예를 들어 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 각각의 축에서의 레이저 펄스의 경로에 셔터를 설치하고, 관리용 가공에서의 가공수가 적은 쪽의 레이저 펄스를 셔터로 차단하거나, 관리용 가공에서의 가공수가 적은 쪽의 레이저 펄스로 관리정보에 추가의 가공을 하는 기술이 알려져 있다.
그러나 전자의 기술에서는 셔터를 기계적으로 움직이는 것이기 때문에 가공 속도가 느려지고, 또한 후자의 기술에서는 동일한 관리정보라도 프린트 기판마다 가공수가 상이하여, 동일한 표시가 되지 않는 결점이 있다.
JP 5236071 B
따라서 본 발명은 하나의 레이저 발진기로부터 출력된 레이저 펄스를 복수의 레이저 조사 유닛에 분배하고, 각각의 레이저 조사 유닛으로 테이블상에 놓여진 피가공물에 대하여 회로용 가공과 관리용 가공의 양방을 행하는 경우, 가공 속도를 저하시키지 않고, 또한 동일한 관리정보의 표시를 피가공물마다 바꾸지 않고, 복수의 레이저 조사 유닛으로의 가공을 동시에 종료시키는 것을 목적으로 하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본원에서 개시되는 발명 가운데 대표적인 레이저 가공장치는, 레이저 발진기로부터의 레이저 펄스를 복수의 방향으로 분배하는 레이저 펄스 분배부와, 해당 레이저 펄스 분배부에 의해서 분배된 레이저 펄스의 방향을 이차원 방향으로 이동시키는 레이저 펄스 주사부(走査部)를 각각 포함하는 복수의 레이저 조사 유닛과, 피가공물에 대한 회로용 가공 및 관리용 가공의 양방을 상기 복수의 레이저 조사 유닛의 각각으로 행하도록 제어하는 제어부와, 상기 관리용 가공에서 기록하는 관리정보의 패턴을 발생시키는 패턴 발생부를 구비하는 레이저 가공장치에 있어서, 상기 관리정보 패턴의 가공수를 전체의 관리정보에서 동일하도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본원에서 개시되는 발명 가운데, 대표적인 레이저 가공방법은, 레이저 발진기로부터의 레이저 펄스를 복수의 방향으로 분배하고, 해당 분배된 레이저 펄스의 각각의 방향을 이차원 방향으로 이동시켜, 복수의 피가공물의 각각에 대하여 회로용 가공과 관리용 가공의 양방을 행하도록 한 레이저 가공방법에 있어서, 상기 관리용 가공에서 기록하는 관리정보의 패턴의 가공수를 전체의 관리정보에서 동일하게 한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 하나의 레이저 발진기로부터 출력된 레이저 펄스를 복수의 레이저 조사 유닛에 분배하고, 각각의 레이저 조사 유닛으로 테이블상에 놓여진 피가공물에 대하여 회로용 가공 및 관리용 가공의 양방을 행하는 경우, 가공 속도를 저하시키지 않고, 또한 동일한 관리정보의 표시를 피가공물마다 바꾸지 않고, 복수의 레이저 조사 유닛으로의 가공을 동시에 종료시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에서, 관리정보의 문자 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예가 되는 2 축형의 레이저 가공장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에서, 관리정보를 기록하기 위한 관리정보영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에서, 프린트 기판에 회로용 가공을 행하는 경우의 타이밍 차트이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에서, 프린트 기판에 관리용 가공을 행하는 경우의 타이밍 차트이다.
[실시예]
도 2는 본 발명의 일 실시예가 되는 2 축형의 레이저 가공장치의 구성도이다.
도 2에서 1a는 제1 축으로 되는 레이저 조사 유닛, 1b는 제2 축으로 되는 레이저 조사 유닛이다. 2는 레이저 발진기, 3은 레이저 발진기(2)에 의해 발진된 레이저 펄스(L1)를 2 방향으로 분배하고, 각각 레이저 조사 유닛(1a, 1b)에 입사시키는 빔 스플리터이다. 레이저 조사 유닛 1a와 1b의 각각에는 수광한 레이저 펄스(L2)의 방향을 이차원 방향으로 이동시키는 갈바노 스캐너(4a, 4b), 이들에 의해 출사된 레이저 펄스를 집광하는 fθ 렌즈(5a, 5b)가 배치되어 있다.
10a와 10b는 가공 대상 기판, 7은 프린트 기판(10a, 10b)을 올려놓는 테이블이다. 테이블(7)은 도면에서 좌우 방향이 되는 X 방향 및 지면과 수직인 Y 방향으로 테이블 구동부(8)에 의해 이동함으로써, 레이저 조사 유닛(1a, 1b)에 대해 상대 이동할 수 있도록 되어 있다.
도 3은 테이블(7)에 놓인 프린트 기판(10a, 10b)을 위에서 본 도면이다. 프린트 기판(10a, 10b)의 각각에는 문자, 기호 등으로 나타내는 관리정보를 기록하기 위한 관리정보 영역(11a, 11b)이 서로 대응하는 위치에 설치되어 있다.
도면 부호 20은 장치 전체의 동작을 제어하는 전체 제어부이며, 예를 들어 프로그램 제어의 처리장치를 주체로 한 것에 의해 실현된다. 21은 레이저 발진기(2)의 레이저 펄스(L1)의 발진을 제어하기 위한 레이저 발진 지령 신호(S)를 출력하는 레이저 발진 제어부이고, 22a, 22b는 각각 갈바노 스캐너(4a, 4b)의 동작을 제어하기 위한 갈바노 제어신호(Ga, Gb)를 출력하는 갈바노 제어부이고, 23은 테이블 구동부(8)의 동작을 제어하기 위한 테이블 제어신호(T)를 출력하는 테이블 제어부이고, 24는 레이저 발진 제어부(21), 갈바노 제어부(22a, 22b), 테이블 제어부(23)를 제어함으로써 가공 동작을 제어하는 가공 제어부이다.
갈바노 제어부(22a, 22b)는, 각각 갈바노 스캐너(4a, 4b)로부터의 현재의 조사 위치정보나 회전동작상황을 취득하여 가공 제어부(24)에 제공하도록 되어 있다. 또한 테이블 제어부(23)도 같은 방식으로 테이블 구동부(8)로부터 현재의 테이블 위치정보나 구동동작상황을 취득하여 가공 제어부(24)에 제공하도록 되어 있다. 가공 제어부(24)는 이러한 정보 등도 사용하여 가공 동작을 제어한다.
도 2에서, 전체 제어부(20) 내의 각 구성 요소나 접속선은, 프로그램으로 구현된 논리적인 것을 포함하는 것으로 한다. 또한 각 구성 요소의 일부는 전체 제어부(20)와 별개로 설치되어 있어도 좋다. 더욱이 각 구성 요소나 이들 사이의 접속선은 주로 본 실시예를 설명하기 위해 필요하다고 생각되는 것을 나타내고 있으며, 필요한 모든 것을 나타내고 있는 것은 아니다. 레이저 가공장치로서는, 본원에서 설명하는 것 이외에 다양한 구성 요소, 접속선, 제어기능도 있지만, 본원에서는 생략되어 있다.
도면 부호 26은 회로용 가공과 관리용 가공을 위한 가공 데이터를 저장하는 가공 데이터 기억부로서, 회로용 가공에서의 복수의 드릴링 위치의 좌표, 관리용 가공에서 기록해야 하는 복수의 관리정보나 그 기록 위치 등이 저장되어 있다. 도면 부호 27은 관리용 가공을 위해서 이용하는 문자, 기호 등으로 나타내는 관리정보의 패턴을 발생하는 패턴 발생부로서, 예를 들어 기억 수단에 의해 구성된다. 관리정보 영역(11a, 11b)에 관리정보를 기록하는 경우, 가공 제어부(25)는 패턴 발생부(27)로부터 읽어낸 관리정보 패턴을 사용하여 가공하도록 되어 있다. 가공용 데이터 저장부 (26)와 패턴발생부(27)는 전체 제어부(20)와는 별개로 되어 있지만, 모두 전체 제어부 (20) 안에 포함되어 있어도 좋다. 패턴발생부(27)를 전체 제어부(20) 안에 포함시키는 경우에는, 기억수단에 의해 구성하지 않고, 프로그램으로 관리정보 패턴을 발생하도록 해도 좋다.
도 1은 도 2에서의 패턴발생부(27)에 발생하는 관리정보 패턴을 설명하기 위한 도면이다. 관리정보 패턴의 각각은 소정 개수의 직사각형을 매트릭스상으로 배치한 경우에, 필요한 직사각형 위치를 드릴링함으로써 관리정보를 기록하도록 되어있다. 도 1 (a), (b), (c), (d)는 각각 숫자 「1」, 「2」, 영문자 「A」, 「B」의 문자 패턴 예이고, 드릴링 위치의 직사각형을 모두 덮고 있다. 본 발명에 따르면, 문자 패턴의 드릴링 수(바꾸어 말하여, 도트 수)는 전체의 문자 패턴에서 동일하고, 본 실시예의 경우 18이다. 도 1에서는 등간격의 매트릭스에 배치하도록 표현하였으나, 등간격 매트릭스로 할 필요는 없고, 소정 개수를 임의의 간격으로 배치해도 좋다.
본 발명의 일 실시예에서, 프린트 기판(10a, 10b)의 각각에 회로용 가공을 행하는 경우, 다음과 같이 동작한다. 도 4는 이 경우의 타이밍 차트이다.
갈바노 제어신호(Ga, Gb)가 온(ON)의 시간대에서 갈바노 스캐너(4a, 4b)를 회전시키고, 오프의 시간대에서 정지(停止)하여 정지(靜止)시킨다. 갈바노 제어신호(Ga, Gb)가 오프로 되면, 레이저 발진 지령 신호(S)를 일정 시간 온으로 하고, 레이저 펄스(L1)의 발진이 레이저 발진기(2)에 지시된다. 이에 따라 레이저 펄스(L1)가 일정 시간 발진하고, 그것이 끝나면 갈바노 제어신호(Ga, Gb)를 온으로 되어, 다시 갈바노 스캐너(4a, 4b)가 회전한다.
빔 스플리터(3)로부터 출사된 레이저 펄스(L2)는 정지한 갈바노 스캐너(4a, 4b)에 입사되어, 각각으로 편향된 레이저 펄스(L2)는 fθ 렌즈(5a, 5b)를 통해 프린트 기판(10a, 10b)에 조사된다.
프린트 기판(10a, 10b)에 회로용 가공으로 드릴링을 향하는 경우, 각각의 동일한 좌표와 가공수로 드릴링하기 때문에, 도면에 도시한 바와 같이, 갈바노 제어신호(Ga, Gb)는 서로 같은 타이밍에 온, 오프한다. 이 결과, 프린트 기판(10a, 10b)의 각각에서의 회로용 가공을 동시에 종료시킬 수 있다.
상기 회로용 가공의 종료 후, 프린트 기판(10a, 10b)의 관리정보 영역(11a, 11b)에의 관리용 가공으로 이행하는데, 다음과 같이 동작한다. 도 5는 이 경우의 타이밍 차트이다.
도 4와 다른 것은 이하의 점이다. 즉, 관리정보 영역(11a, 11b)의 각각에 기록되는 관리정보는 서로 다른 것이 일반적이다. 따라서 갈바노 제어신호(Ga 및 Gb)는 서로 같은 타이밍으로 온, 오프하는 것으로는 제한되지 않고, 어느 한 쪽이 늦어지는 경우가 있다.
예를 들어, 레이저 조사 유닛(1a, 1b)이 각각 도 1 (a), (b)에 화살표로 표시한 경로를 따라서 숫자 「1」, 「2」를 각각 관리정보 영역(11a, 11b)에 기록하는 경우를 생각해 본다.
예를 들어, 제4번째에서 제5번째 드릴링으로 이행할 때, 갈바노 스캐너 4a의 이동보다 갈바노 스캐너 4b의 이동 쪽이 시간이 많이 필요하게 되는 것을 알 수 있다. 이와 같은 경우에서는 갈바노 스캐너(4a, 4b)가 함께 정지하여 갈바노 제어신호(Ga, Gb)의 양방이 모두 오프가 되면, 환언하여 정지시기가 늦은 갈바노 스캐너(4b)의 갈바노 제어신호(Gb)가 오프로 되고나서 레이저 발진 지령 신호(S)를 온으로 하여, 레이저 발진기(2)에 레이저 펄스를 발진시킨다.
이와 같이 하여 관리정보에 대해서는, 레이저 발진기(2)에 레이저 펄스를 발진시켜 레이저 펄스(L2)를 관리정보 영역(11a, 11b)에 동시에 조사할 수 있다. 이 결과, 프린트 기판(10a, 10b)의 각각의 관리용 가공을 동시에 종료시킬 수 있다.
이상의 실시예에 의하면, 기계적인 이동이 필요한 셔터를 설치하는 일 없이, 더욱이 프린트 기판(10a, 10b)에서의 관리정보의 표시가 서로 바뀌는 일도 없이, 프린트 기판(10a, 10b)의 각각에서의 회로용 가공 및 관리용 가공을 동시에 종료시킬 수 있다.
또한, 이상의 실시예에서, 기판(10a, 10b)의 각각에 회로용 가공을 행하는 경우, 갈바노 제어신호(Ga, Gb)는 서로 같은 타이밍으로 온, 오프되는 것으로 설명하였으나, 회로용 가공에 있어서도 갈바노 스캐너(5a, 5b)의 응답 속도에 약간의 차이가 생기는 경우를 고려하여, 관리용 가공을 행하는 경우와 마찬가지로, 늦는 쪽의 갈바노 제어신호가 오프로 되고나서 레이저 발진 지령 신호(S)를 온으로 하여, 레이저 발진기(2)에 레이저 펄스를 발진시키도록 할 필요가 있는 것은 말할 것도 없다.
1a, 1b : 레이저 조사 유닛 2 : 레이저 발진기
3 : 빔 스플리터 4a, 4b : 갈바노 스캐너
5a, 5b : fθ 렌즈 7 : 테이블
8 : 테이블 구동부 10a, 10b : 프린트 기판
11a, 11b : 관리정보 영역 20 : 전체 제어부
21 : 레이저 발진 제어부 22a, 22a : 갈바노 제어부
23 : 테이블 제어부 24 : 가공 제어부
26 : 가공용 데이터 기억부 27 : 패턴 발생부
S : 레이저 발진 제어신호 Ga, Gb : 갈바노 제어신호
T : 테이블 제어신호 L1, L2 : 레이저 펄스

Claims (4)

  1. 레이저 발진기로부터의 레이저 펄스를 복수의 방향으로 분배하는 레이저 펄스 분배부와, 해당 레이저 펄스 분배부에서 분배된 레이저 펄스의 방향을 이차원 방향으로 이동시키는 레이저 펄스 주사부 (走査部)를 각각 포함하는 복수의 레이저 조사 유닛과, 피가공물에 대한 회로용 가공과 관리용 가공의 양방을 상기 복수의 레이저 조사 유닛의 각각으로 행하도록 제어하는 제어부와, 상기 관리용 가공에서 기록하는 관리정보의 패턴을 발생시키는 패턴 발생부를 구비하는 레이저 가공장치에 있어서, 상기 관리정보 패턴의 가공수(加工數)를 전체의 관리정보에서 동일하게 하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 발진기는, 상기 레이저 펄스 주사부의 각각 중에서 상기 이동의 종료시기가 가장 늦은 시각에 기초하여 레이저 펄스를 발진하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  3. 레이저 발진기로부터의 레이저 펄스를 복수의 방향으로 분배하고, 해당 분배된 레이저 펄스의 각각의 방향을 이차원 방향으로 이동시켜, 복수의 피가공물의 각각에 대하여 회로용 가공 및 관리용 가공의 양방을 행하도록 한 레이저 가공방법에 있어서, 상기 관리용 가공에서 기록하는 관리정보의 패턴의 가공수를 모든 관리정보에서 동일하게 한 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 레이저 펄스 발진은, 상기 레이저 펄스 주사(走査)의 각각 중에서 상기 이동의 종료시기가 가장 늦은 시각에 기초하여 발진시키는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
KR1020180008301A 2017-02-28 2018-01-23 레이저 가공장치 및 레이저 가공방법 KR102334582B1 (ko)

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