KR20220116580A - 가공 에너지의 제어 방법 및 레이저 가공 장치 - Google Patents

Abstract

종래의 가공 에너지의 제어 방법의 문제점이었던, 레이저 가공에서 사용하는 가공 에너지(44)에 경시적인 변동이 생겨 제품 기판(8a)의 가공 품질이 열화된다고 하는 점을 해소해, 제품 기판(8a)의 표면 상태를 색 공간에 있어서의 제1 값(41a)로 변환하는 제1 변환 공정과 기준 기판(8b)의 표면 상태를 색 공간에 있어서의 제2 값(41b)으로 변환하는 제2 변환 공정과, 제1 값(41a)와 제2 값(41b)의 차분인 색차(42)를 산출하는 색차 산출 공정과, 기준 기판(8b)을 레이저 가공하여 취득한 가공 변수(43)와 색차(42)의 관계에 대응하는 가공 정보에 기초하여, 제품 기판(8a)을 레이저 가공하는 레이저광의 가공 에너지(44)를 도출하는 에너지 도출 공정을 가진다.

Description

가공 에너지의 제어 방법 및 레이저 가공 장치

본 개시는 피가공재를 레이저 가공하는 레이저광의 가공 에너지의 제어 방법 및 레이저 가공 장치에 관한 것이다.

동박(銅箔)과 수지층과 동박의 3층이 적층된 구조를 가지는 다층의 프린트 기판에 있어서, 프린트 기판의 층간의 전기적 접속을 행하는 비아 홀은, 프린트 기판의 표면에 레이저광을 조사하여 가공함으로써 형성된다. 탄산 가스 레이저를 사용한 레이저 가공 장치를 이용하여 비아 홀을 형성하는 경우, 천공 가공하는 공정보다도 전의 공정에서, 다층의 프린트 기판으로의 레이저광 흡수 처리의 공정을 실시한다. 한편, 자외 레이저를 사용한 레이저 가공 장치를 이용하여 비아 홀을 형성하는 경우는, 다층의 프린트 기판을 구성하는 동박에 레이저광 흡수 처리의 공정을 실시하지 않고, 동박 표면에 직접 레이저광을 조사하여 가공한다. 레이저 가공에서 사용하는 레이저광의 가공 에너지는, 동박이나 수지층의 종류나 두께, 소망하는 가공 구멍의 구멍 지름 등에 의해서 정해진다. 가공 에너지는, 실제로 제품을 생산하는 가공보다도 전에, 시험 가공 단계에서 설정되고, 가공 에너지를 설정한 후에 양산 가공으로 이행한다. 양산 가공에 있어서, 다층의 프린트 기판의 레이저광 흡수 처리에 편차가 있는 경우, 또는 동박 표면의 산화 반응 등의 상태에 편차가 있는 경우, 가공 구멍의 구멍 지름이 원하는 범위 외가 되는 경우가 발생하여, 도통 불량 등의 제품 불량에 이른다.

이 때문에, 레이저광이 전파되는 광로 중에, 다층의 프린트 기판의 표면 관찰을 행하는 촬상 수단을 마련한 레이저 가공 장치가 개시되어 있다. 이 레이저 가공 장치에서는, 레이저광을 전파시킴과 아울러, 다층의 프린트 기판의 표면을 조명 하는 조명광을 전파시키는 광학 소자를 광로 중에 복수 배치한다. 그리고, 레이저광과 동일 파장의 조명광을, 레이저광과 같은 축에서 다층의 프린트 기판에 조사하고, 그 표면을 촬상 수단인 TV 카메라로 촬영하여, 화상의 처리를 행한다. 그리고, 화상을 처리한 표면의 밝기 분포로부터 다층의 프린트 기판의 표면의 흡수율을 구하고, 흡수율에 따라 천공 가공에 최적인 에너지가 되도록, 가공 에너지를 제어한다.

특허 문헌 1 : 일본 특개 평04―288988호 공보(제8페이지, 제1도)

종래의 레이저 가공 장치에서는, 다층의 프린트 기판의 표면의 화상을 처리한 밝기 분포로부터 표면의 흡수율을 구하여, 최적인 에너지가 되도록 가공 에너지를 제어하는 것이 가능하다. 그러나, 촬상용의 조명광의 광원의 경시 열화 등에 의해, 조명광의 광량과 가공 에너지의 상대 관계에 차이가 생기면, 경시적으로 가공 품질이 열화된다고 하는 문제가 있다.

또, 천공 가공을 행하는 레이저 가공 장치에서 사용하는 레이저광의 광 에너지 밀도가 높기 때문에, 레이저광과 조명광을 전파시키는 광학 소자에 실시된 박막이 경시적으로 열화되고, 그 결과, 광학 소자의 표면의 흡수율이 증가한다. 조명광의 광원의 광량에 변화는 없지만, 조명광의 전파와 레이저광의 전파의 역할을 겸하는 광학 소자가 열화되면, 밝기 분포를 정확하게 측정할 수 없어, 경시적으로 가공 품질이 열화된다고 하는 문제가 있다.

또한, 종래의 레이저 가공 장치는, 조명 설치 환경 하에서 설치되고, 또한 다층의 프린트 기판의 반입이나 반출을 행하는 장치 등의 주변 장치와 조합되지만, 종래의 레이저 가공 장치에서는, 조명 설치 환경이나 조합된 주변 장치가 발산하는 조명광의 조도나 색에 변화가 생겼을 경우의 배려를 하지 않아, 조명 설치 환경이나 조합된 주변 장치가 발산하는 조명광의 조도나 색에 변화가 생김에 따라, 밝기 분포를 정확하게 측정할 수 없어, 가공 품질이 열화된다고 하는 문제가 있다.

본 개시는 상술과 같은 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 양산 가공에 있어서, 복수의 피가공재 중에서 레이저광의 흡수율의 변화가 생겼을 경우, 또는 흡수율 측정 수단이 경시적으로 열화됐을 경우, 나아가서는 주변 환경의 조명 상태에 변화가 생겼을 경우에도, 안정된 레이저 가공을 행할 수 있는 레이저광의 가공 에너지의 제어 방법 및 레이저 가공 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

본 개시에 따른 가공 에너지의 제어 방법에 있어서는, 피가공재의 표면 상태를 색 공간에 있어서의 제1 값으로 변환하는 제1 변환 공정과, 기준재(基準材)의 표면 상태를 색 공간에 있어서의 제2 값으로 변환하는 제2 변환 공정과, 제1 값과 제2 값의 차분인 색차를 산출하는 색차 산출 공정과, 기준재를 레이저 가공하여 취득한 가공 변수와 색차의 관계에 대응하는 가공 정보에 기초하여, 피가공재를 레이저 가공하는 레이저광의 가공 에너지를 도출하는 에너지 도출 공정을 가진다.

본 개시는 기준재를 레이저 가공하여 취득한 가공 변수와 색차의 관계에 대응하는 가공 정보에 기초하여 얻어진 가공 에너지에 의해, 피가공재를 레이저 가공하므로, 제품 기판의 표면의 흡수율의 변화에 따라서, 가공 에너지를 제어하여, 제품 기판으로의 안정된 레이저 가공을 용이하게 행하는 것이 가능하게 된다고 하는 효과를 달성한다.

도 1은 본 개시의 실시예 1을 나타내는 레이저 가공 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 본 개시의 실시예 1을 나타내는 가공 제어 장치의 기능 블록도이다.
도 3은 본 개시의 실시예 1을 나타내는 제품 기판의 레이저 가공에 있어서의 가공 에너지에 대한 가공 구멍의 직경의 편차의 설명도이다.
도 4는 본 개시의 실시예 1을 나타내는 제품 기판의 색차와 가공 구멍의 직경의 설명도이다.
도 5는 본 개시의 실시예 1을 나타내는 레이저 가공 장치의 가공 에너지 제어에 있어서의 동작 처리 플로우이다.
도 6은 본 개시의 실시예 2를 나타내는 레이저 가공 장치의 가공 에너지 제어에 있어서의 동작 처리 플로우이다.
도 7은 본 개시의 실시예 3을 나타내는 레이저 가공 장치의 가공 에너지 제어에 있어서의 동작 처리 플로우이다.

실시예 1.

도 1은 본 개시의 실시예 1을 나타내는 천공 가공을 행하는 레이저 가공 장치의 개략 구성도이다. 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치(100)는, 레이저광 발진부인 레이저 발진기(1)와, 반사 미러(3a, 3b)와, 에너지 제어부(4)와, 갈바노 스캐너(5a, 5b)와, fθ 렌즈(6)와, XY 테이블(7)과, 흡수율 측정부(10)와, 가공 제어 장치(11)로 구성된다. 레이저 발진기(1)로부터 펄스로서 출사된 레이저광(2a)은, 반사 미러(3a)에서 반사되어 에너지 제어부(4)로 전파된다. 에너지 제어부(4)는 레이저광(2a)을 원하는 에너지로 조정하는 장치이다. 에너지 제어부(4)에 의해 에너지 조정된 레이저광(2b)은, 반사 미러(3b)에서 반사되어 갈바노 스캐너(5a와 5b)로 전파된다.

갈바노 스캐너(5a)는 피가공재인 제품 기판(8a)에 대한 레이저광(2b)의 조사 위치를 X방향으로 주사하고, 갈바노 스캐너(5b)는 제품 기판(8a)에 대한 레이저광(2b)의 조사 위치를 Y방향으로 주사한다. 갈바노 스캐너(5a와 5b)에 의해서 이차원 방향으로 주사된 레이저광(2b)은, fθ 렌즈(6)로 전파된다. 제품 기판(8a)은 다층의 프린트 기판이며, 동박과 수지층과 동박의 3층이 적층된 구조를 가지지만, 표면에 레이저광 흡수 처리가 실시된 동박을 이용해도 되고, 동박 표면에 추가로 유기층을 마련해도 된다.

fθ 렌즈(6)는 레이저광(2b)을 XY 테이블(7)에 재치된 제품 기판(8a)에 집광시키는 렌즈이다. XY 테이블(7)은 장착된 구동 기구(12a와 12b)에 의해서 X방향과 Y방향의 이차원 방향으로 이동 가능하다. XY 테이블(7)은 제품 기판(8a)을 재치하기 위한 영역(9a)과, 기준재인 기준 기판(8b)을 재치하기 위한 영역(9b)을 가진다.

흡수율 측정부(10)는 화상 취득부(10a)와 화상 처리부(10b)로 구성된다. 화상 취득부(10a)는 특정 파장의 조명광을 조사하여 XY 테이블(7)에 재치된 제품 기판(8a)과 기준 기판(8b)의 표면 상태의 화상을 취득하는 장치이며, 화상 취득부(10a)에서 취득한 제품 기판(8a)과 기준 기판(8b)의 표면 상태의 화상은, 화상 처리부(10b)로 송신된다. 화상 처리부(10b)는 천공 가공에서 사용하는 다양한 데이터를 해석하여, 그 해석 데이터를 가공 제어 장치(11)로 송신한다.

가공 제어 장치(11)는 레이저 발진기(1)와, 에너지 제어부(4)와, 흡수율 측정부(10)와, 갈바노 스캐너(5a, 5b)와, XY 테이블(7)에 접속되어 있고, 레이저 가공 장치(100)의 전체를 제어한다. 또, 가공 제어 장치(11)는 천공 가공에서 사용하는 다양한 해석 데이터를 격납하는 메모리 영역을 가진다.

레이저 가공 장치(100)에서는, 제품 기판(8a)의 양산 가공을 개시하기 전에, 가공 제어 장치(11)에 미리 등록된 제품 기판(8a)의 천공 가공에 필요한 가공 에너지가 되도록, 에너지 제어부(4)에 의해 에너지를 조정한다.

도 2는 본 개시의 실시예 1을 나타내는 가공 제어 장치의 기능 블록도이다. 가공 제어 장치(11)는 내부에 화상 처리부(10b)에서 변환한 제품 기판(8a)과 기준 기판(8b)의 색 공간의 값의 차분인 색차를 산출하는 색차 산출부(11a)와, 색차에 상한의 값과 하한의 값을 마련하고, 식차가 허용 범위를 초과하면 레이저 가공을 중지하는 판단을 행하는 가공 판단부(11b)를 구비한다. 색차 산출부(11a)는 화상 처리부(10b)에 접속되고, 가공 판단부(11b)는 레이저 발진기(1)와 에너지 제어부(4)에 접속되어 있다.

도 3은 본 개시의 실시예 1을 나타내는 제품 기판의 천공 가공에 있어서의 가공 에너지에 대한 가공 구멍의 직경의 편차의 설명도이다. 가공 구멍의 직경의 상한의 값(30a)과 하한의 값(30b)은, 고객마다 요구되는 가공 구멍의 품질값에 기초하여서 결정한다. 예를 들면, 가공 구멍의 직경의 상한의 값(30a)과 하한의 값(30b)의 중간값을 목표의 가공 구멍의 직경(31)으로 한다. 천공 가공에서 이용하는 가공 에너지를 설정하기 위해서, 양산 가공보다도 전에, 미리 시험 기판을 이용하여 천공 가공을 행하여, 가공 에너지를 변화시켰을 때 얻어지는 가공 구멍의 직경의 추이선(32)에 기초하여, 목표의 가공 구멍의 직경(31)이 얻어지는 가공 기준 에너지(33)를 설정한다.

제품 기판(8a)의 표면 재료, 혹은 표면 처리가 같더라도 제품 기판(8a)의 제조 편차 등에 의해서, 복수의 제품 기판(8a) 사이의 표면의 흡수율이 미묘하게 달라, 예를 들면, 1개의 제품 기판(8a)에서 선정한 가공 기준 에너지(33)를 이용하여 복수의 제품 기판(8a)을 가공했을 경우, 도 3에 나타내는 복수의 제품 기판(8a)의 구멍 지름 결과군(34)과 같이, 실제로 가공한 가공 구멍의 직경이 가공 구멍의 직경의 상한의 값(30a)과 하한의 값(30b)의 범위를 만족하지 않고, 그 결과, 가공 불량이 되는 제품 기판(8a)이 발생하는 경우가 있다.

도 4는 본 개시의 실시예 1을 나타내는 제품 기판의 색차와 가공 구멍의 직경의 설명도이다. 물체의 색 공간은, 그 물체의 흡수율의 특성으로 정해지므로, 제품 기판(8a)의 제조 편차 등에 의해 생기는 복수의 제품 기판(8a) 사이의 표면의 흡수율의 차는, 제품 기판(8a)의 표면의 색차인 색 공간의 차분과 관계지을 수 있다. 도 4에서는, 가공 기준 에너지(33)를 소정의 값으로 설정하여 가공했을 때, 목표의 가공 구멍의 직경(31)이 얻어지는 시험 기판의 표면의 색차를 기준인 제로로 하고 있다. 도 4에 나타내는 것처럼, 색차가 양의 부호인 색차 영역(40a)에서는, 목표의 가공 구멍의 직경(31)에 대해서 가공 구멍의 직경이 작아지는 경향이 있고, 한편 색차가 음의 부호인 색차 영역(40b)에서는, 목표의 가공 구멍의 직경(31)에 대해서, 가공 구멍의 직경이 커지는 경향이 있다. 도 4에서는, 색 공간에 있어서의 명도의 차로부터 구한 색차와 가공 구멍의 직경의 관계를 나타내고 있지만, 채도, 혹은 명도와 채도 모두로부터 색차를 산출해도 된다.

다음에 천공 가공의 절차에 대해서 설명한다. 우선 처음에, 도 3의 결과를 기본으로 하여, 가공 에너지를 변화시켰을 때 얻어지는 가공 구멍의 직경의 추이선(32)으로부터, 가공 에너지와 가공 구멍의 직경의 관계에 대응하는 함수식을 도출해 둔다. 다음에, 고객으로부터 주어지는 가공 구멍의 직경의 상한의 값(30a)과 하한의 값(30b)으로부터 목표의 가공 구멍의 직경(31)을 결정하여, 목표의 가공 구멍의 직경(31)이 얻어지는 가공 기준 에너지(33)를 설정한다. 다음에, 가공 기준 에너지(33)의 값과 가공 에너지와 가공 구멍의 직경의 관계에 대응하는 함수식을 가공 제어 장치(11)에 격납한다. 또한, 이 개시에서는, 가공 기준 에너지(33)와, 가공 에너지와 가공 구멍의 직경의 관계에 대응하는 함수식을 도출하기 위해서 사용하는 시험 기판은, XY 테이블(7)에 재치되는 기준 기판(8b)으로 하고 있다.

다음에, 양산 가공보다도 전에, 도 4의 결과를 기본으로 하여, 복수의 제품 기판(8a)에 대해서, 제품 기판(8a)과 기준 기판(8b)의 색차(42)와, 가공 기준 에너지(33)로 가공했을 때의 가공 구멍의 직경의 관계를 나타내는 추이선(35)으로부터, 색차와 가공 구멍의 직경의 관계에 대응하는 함수식을 도출해 둔다. 색차(42)는 화상 취득부(10a)에서 취득한 제품 기판(8a)과 기준 기판(8b)의 표면 상태의 화상을, 화상 처리부(10b)에서 색 공간의 값으로 변환 처리하고, 제품 기판(8a)과 기준 기판(8b)의 색 공간의 값의 차분을 산출하는 것에 의해서 도출된다. 색차(42)의 산출은, 도 2에 나타내는 가공 제어 장치(11)의 내부에 있는 색차 산출부(11a)에서 행한다. 다음에, 산출한 색차와 가공 구멍의 직경의 관계에 대응하는 함수식을 가공 제어 장치(11)에 격납한다.

도 5는 본 개시의 실시예 1을 나타내는 레이저 가공 장치의 가공 에너지 제어에 있어서의 동작 처리 플로우이다. XY 테이블(7)의 영역(9a)에 제품 기판(8a)을 재치함과 아울러, 영역(9b)에 기준 기판(8b)을 재치한다. 기준 기판(8b)은 가공 기준 에너지(33)와 가공 에너지와 가공 구멍의 직경의 관계에 대응하는 함수식을 도출하는 시험 기판이다.

제품 기판(8a)으로의 가공 에너지의 제어 플로우를 도 5에 기초하여 설명한다. 우선, 제2 변환 공정에 대해 설명한다. 가공 제어 장치(11)는 XY 테이블(7)을 이동시켜, 화상 취득부(10a)에서 기준 기판(8b)의 표면 상태의 화상을 취득한다(스텝 S401). 다음에, 기준 기판(8b)의 표면 상태의 화상을 화상 처리부(10b)에서 색 공간에 있어서의 제2 값(41b)으로 변환 처리하여(스텝 S402), 가공 제어 장치(11)의 메모리 영역에 격납한다. 이 개시에서는, 복수 회, 또는 복수의 위치에서 기준 기판(8b)의 표면 상태의 화상을 취득하여, 색 공간에 있어서의 제2 값(41b)을 취득하면, 색 공간에 있어서의 제2 값(41b)으로의 변환 신뢰성이 유지된다.

다음에, 제1 변환 공정에 대해 설명한다. 가공 제어 장치(11)는 XY 테이블(7)을 이동시켜, 화상 취득부(10a)에서 제품 기판(8a)의 표면 상태의 화상을 취득한다(스텝 S403). 제품 기판(8a)의 표면 상태의 화상을 화상 처리부(10b)에서 색 공간에 있어서의 제1 값(41a)으로 변환 처리하여(스텝 S404), 가공 제어 장치(11)의 메모리 영역에 격납한다. 이 개시에서는, 복수 회, 또는 복수의 위치에서 제품 기판(8a)의 표면 상태의 화상을 취득하여, 색 공간에 있어서의 제1 값(41a)을 취득하면, 색 공간에 있어서의 제1 값(41a)으로의 변환 신뢰성이 유지된다.

다음에, 색차 산출 공정에 대해 설명한다. 가공 제어 장치(11)는 메모리 영역에 격납된 기준 기판(8b)의 제2 값(41b)과 제품 기판(8a)의 제1 값(41a)의 차분으로부터, 색차(42)를 산출한다(스텝 S405). 다음에, 가공 제어 장치(11)는 산출한 색차(42)와, 가공 제어 장치(11)에 격납되어 있는, 색차와 기준 기판(8b)을 천공 가공하여 취득한 가공 변수인 가공 구멍의 직경의 관계에 대응하는 함수식을 읽어내어(스텝 S406), 색차(42)에서 가공되는 가공 구멍의 직경(43)을 도출한다(스텝 S407). 이 개시에서는, 색차와 기준 기판(8b)을 천공 가공하여 취득한 가공 구멍의 직경의 관계에 대응하는 함수식이 가공 정보가 된다.

다음에, 에너지 도출 공정에 대해 설명한다. 가공 제어 장치(11)는 미리 설정되어 있는 목표의 가공 구멍의 직경(31)을 읽어내고(스텝 S408), 읽어낸 목표의 가공 구멍의 직경(31)과 가공 구멍의 직경(43)의 차 Δd를 산출한다(스텝 S409). 다음에, 가공 제어 장치(11)는 가공 제어 장치(11)에 격납되어 있는 가공 에너지와 가공 구멍의 직경의 관계에 대응하는 함수식을 읽어내어(스텝 S410), 목표의 가공 구멍의 직경(31)과 가공 구멍의 직경(43)의 차 Δd를 보완하기 위한 보완 가공 에너지 ΔE를 산출한다(스텝 S411). 이 개시에서는, 가공 에너지와 가공 구멍의 직경의 관계에 대응하는 함수식이 가공 정보가 된다. 다음에, 가공 제어 장치(11)는 가공 기준 에너지(33)에 보완 가공 에너지 ΔE를 고려함으로써, 제품 기판(8a)에서 목표의 가공 구멍의 직경(31)을 달성하기 위한 가공 에너지(44)를 산출한다(스텝 S412). 다음에, 가공 제어 장치(11)는 레이저광(2b)의 에너지가 산출한 가공 에너지(44)가 되도록, 에너지 제어부(4)로 지령하여(스텝 S413), 에너지 제어부(4)에 의해 조정된 가공 에너지(44)로, 제품 기판(8a)의 가공을 행한다.

천공 가공이 완료된 제품 기판(8a)은 XY 테이블(7)로부터 반출되고, 다음의 새로운 제품 기판(8a)이 XY 테이블(7)의 영역(9a)으로 재치된다. 새로운 제품 기판(8a)에 대해서도, 도 5에 나타내는 동작 처리 플로우와 마찬가지로, 제품 기판(8a)과 기준 기판(8b)의 표면 상태의 화상으로부터 산출한 색차(42)로부터, 목표의 가공 구멍의 직경(31)을 달성하기 위한 가공 에너지(44)가 되도록, 에너지 제어부(4)로 레이저광(2b)의 에너지를 조정하여, 천공 가공을 행한다. 이것에 의해, 제품 기판(8a)의 제조 편차 등에 의해, 제품 기판(8a)의 표면의 흡수율에 변화가 생겼을 경우에도, 색차(42)로부터 가공 에너지(44)를 산출하여, 가공 에너지(44)를 제어함으로써, 가공 구멍의 직경의 상한의 값(30a)과 하한의 값(30b)의 범위를 만족하는 천공 가공을 행할 수 있다.

본 개시의 실시예 1에서는, 제품 기판(8a)의 단체(單體)의 색 공간에 있어서의 값뿐만이 아니라, 가공 기준 에너지(33)를 선정한 제품 기판(8a)과 기준 기판(8b)의 표면의 색 공간에 있어서의 2개의 값의 차분으로부터 산출한 색차(42)로부터 가공 에너지(44)를 도출하므로, 흡수율 측정부(10)의 열화 정도나 레이저 가공 장치(100)가 설치되는 조명 설치 환경이나 조합된 주변 장치가 발산하는 조명광의 조도나 색 영향에 의존하지 않고, 제품 기판(8a)의 표면의 흡수율의 변화에 따라서, 가공 에너지(44)를 제어하여, 제품 기판(8a)으로의 안정된 천공 가공을 용이하게 행하는 것이 가능해진다.

본 개시의 실시예 1에서는, 1개의 화상 취득부(10a)로부터 특정 파장의 조명광을 조사하여, 제품 기판(8a)과 기준 기판(8b)의 표면의 흡수율의 차를 색차(42)로서 산출하고, 가공 에너지(44)를 제어하여 제품 기판(8a)을 가공하는 레이저 가공 장치(100)에 대해 설명했지만, 화상 취득부(10a)를 복수 배치하고, 복수 배치한 화상 취득부(10a)로부터 각각 상이한 파장의 조명광을 조사하여, 복수 배치한 각각의 화상 취득부(10a)로부터 취득한 제품 기판(8a)과 기준 기판(8b)의 표면 상태의 화상을 기초로 산출한 색차(42)로부터 가공 에너지(44)를 제어해도 된다. 또, 1개의 화상 취득부(10a)로부터 상이한 파장의 복수의 조명광을 조사해도 된다.

본 개시의 실시예 1에서는, 구동 기구(12a와 12b)에 1개의 XY 테이블(7)을 장착하고, 1개의 레이저광(2b)으로 레이저 가공하는 경우에 대해 설명했지만, 구동 기구(12a와 12b)에 2개 이상의 복수의 XY 테이블(7)을 장착하고, 레이저광(2b)을 복수로 분광시켜, 복수의 XY 테이블(7)에 재치된 복수의 제품 기판(8a)을 동시에 가공해도 된다. 그 경우, 기준 기판(8b)은 제품 기판(8a)의 개수에 따라서, 같은 제품 기판(8a)을 분할하여, 제품 기판(8a)과 동일한 기판을 기준 기판(8b)으로 하는 것이 바람직하다.

본 개시의 실시예 1에서는, 레이저 발진기(1)로부터 출사된 레이저광(2a)의 에너지를 에너지 제어부(4)에 의해 제어하는 방법에 대해 설명했지만, 출사하는 레이저광(2a)의 에너지를 조정하는 기능을 레이저 발진기(1)가 탑재하고 있는 경우는, 에너지 제어부(4)를 설치하지 않고, 가공 제어 장치(11)로부터의 지령으로 레이저 발진기(1)로부터 출사되는 레이저광(2a)의 에너지를 직접 제어해도 된다.

본 개시의 실시예 1에서는, 레이저 가공 장치(100)의 XY 테이블(7)에 재치된 제품 기판(8a)과 기준 기판(8b)의 화상을 취득하여, 색 공간에 있어서의 2개의 값으로 변환한 후, 2개의 값의 차분인 색차(42)에 기초하여 가공 에너지(44)를 제어하는 경우에 대해 설명했지만, 제품 기판(8a)을 XY 테이블(7)에 재치하기 위해서 사용하는 도시하지 않은 반송 장치에 흡수율 측정부(10)을 탑재하여, 흡수율 측정부(10)로부터 가공 제어 장치(11)로 색차(42)의 데이터를 보내, 가공 에너지(44)를 제어하여 제품 기판(8a)을 가공해도 된다. 그 결과, 제품 기판(8a)의 가공 시간 중에, 병행하여 다음에 가공하는 제품 기판(8a)의 색차(42)의 데이터를 취득할 수 있으므로, 가공에 필요로 하는 공정을 삭감할 수 있다.

본 개시의 실시예 1에서는, 펄스로서 레이저광(2a)을 출사하는 레이저 발진기(1)를 탑재하고, 색차(42)로부터 가공 에너지(44)를 산출하여, 가공 에너지(44)를 제어하여, 제품 기판(8a)으로 천공 가공을 행하는 레이저 가공 장치(100)에 대해 설명했지만, 연속파 발진하는 레이저 발진기를 탑재하여 절단 가공이나 제거 가공하는 레이저 가공 장치에, 본 개시의 가공 에너지의 제어 방법을 적용해도 된다. 색 공간에 있어서의 기준재와 피가공재의 색차로부터 가공 출력을 산출하여, 가공 출력을 제어함으로써, 원하는 가공 품질 결과를 얻는 것이 가능하게 된다. 절단 가공이나 제거 가공하는 레이저 가공 장치에 있어서는, 가공 구멍의 직경과는 상이한 화상 처리 결과, 예를 들면, 절단 가공의 경우는 가공 절단 홈폭의 화상 처리 결과로부터 구한 색차를 이용하고, 제거 가공의 경우는 제거 가공의 종료 후의 바닥면의 화상 처리 결과로부터 구한 색차를 이용하여, 가공 출력을 산출하여, 가공 출력을 제어해도 된다. 그 결과, 피가공재의 흡수율이 변화해도, 안정된 절단 가공이나 제거 가공을 행하는 것이 가능해진다.

실시예 2.

본 개시의 실시예 1에서는, 색차(42)로부터, 가공 에너지(44)를 산출하고, 가공 에너지(44)를 제어하여 제품 기판(8a)의 가공을 행하는 경우에 대해 설명했지만, 색차(42)의 상한의 값과 하한의 값을 미리 결정해 두고, 색차(42)가 상한의 값과 하한의 값의 범위를 초과하면 제품 기판(8a)의 레이저 가공을 중지하고, 불량품 기판으로서 XY 테이블(7)로부터 반출해도 된다. 도 6은 본 개시의 실시예 2를 나타내는 레이저 가공 장치의 가공 에너지 제어에 있어서의 동작 처리 플로우이다.

다음에, 가공 판단 공정에 대해 설명한다. 도 6에 있어서, 스텝 S501부터 스텝 S505까지는, 실시예 1에서 설명한 도 5에 나타내는 스텝 S401부터 스텝 S405와 같다. 스텝 S505에서, 가공 제어 장치(11)가 색차(42)를 산출한 후, 가공 제어 장치(11)는 산출한 색차(42)가 상한의 값과 하한의 값의 범위를 초과하고 있는지 여부를 판정하여(스텝 S506), 미리 설정되어 있는 상한의 값과 하한의 값으로 정해지는 허용 범위를 초과하고 있는 경우는, 가공 제어 장치(11)는 제품 기판(8a)의 레이저 가공을 중지하고, 불량품 기판으로서 XY 테이블(7)부터 반출한다(스텝 S507). 레이저 가공을 중지할지 여부는, 도 2에 나타내는 것처럼 가공 제어 장치(11)의 내부에 있는 가공 판단부(11b)에서 행한다. 산출한 색차(42)가 상한의 값과 하한의 값으로 정해지는 허용 범위 내인 경우는, 가공 제어 장치(11)는 가공 제어 장치(11)에 격납되어 있는 색차와 가공 구멍의 직경의 관계에 대응하는 함수식을 읽어내어(스텝 S508), 산출한 색차(42)에서 가공되는 가공 구멍의 직경(43)을 도출한다(스텝 S509). 스텝 S509부터 스텝 S515까지는, 본 개시의 실시예 1에서 설명한 도 5에 나타내는 스텝 S407부터 스텝 S413와 같다.

본 개시의 실시예 2에서는, 색차(42)의 상한의 값과 하한의 값을 미리 결정해 두고, 색차(42)가 상한의 값과 하한의 값으로 정해지는 허용 범위를 초과하면 제품 기판(8a)의 레이저 가공을 중지하고, 불량품 기판으로서 XY 테이블(7)로부터 반출한다. 그 결과, 제품 기판(8a)의 표면의 흡수율의 변화에 따라서, 가공 에너지(44)를 제어하여, 제품 기판(8a)으로의 안정된 천공 가공을 용이하게 행하는 것이 가능하게 됨과 아울러, 불량품 기판을 천공 가공의 공정을 거쳐서 후속 공정으로 유출하는 것을 방지할 수 있다.

실시예 3.

본 개시의 실시예 1에서는, 미리 가공 제어 장치(11)에 격납된 색차와 가공 구멍의 직경의 관계에 대응하는 함수식을 참조하여, 가공 에너지(44)를 산출하여, 에너지 제어부(4)에 의해 조정한 가공 에너지(44)로, 제품 기판(8a)의 가공을 행하는 경우에 대해 설명했지만, 제품 기판(8a)의 가공 종료 후에, 화상 취득부(10a)가 제품 기판(8a)의 가공 위치에 오도록, 가공 제어 장치(11)는 XY 테이블(7)을 이동시키고, 재차, 화상 취득부(10a)로 가공 종료 후의 제품 기판(8a)의 표면 상태의 화상을 취득해도 된다. 도 7은 본 개시의 실시예 3을 나타내는 레이저 가공 장치의 가공 에너지 제어에 있어서의 동작 처리 플로우이다.

도 7에 있어서, 스텝 S601부터 스텝 S613까지는, 본 개시의 실시예 1에서 설명한 도 5에 나타내는 스텝 S401부터 스텝 S413과 같다. 스텝 S613에서, 가공 제어 장치(11)는 레이저광(2b)의 에너지가 산출한 가공 에너지(44)가 되도록, 에너지 제어부(4)로 지령하여, 에너지 제어부(4)에 의해 조정한 가공 에너지(44)로, 제품 기판(8a)의 가공을 행한다(스텝 S614). 다음에, 가공 제어 장치(11)는 XY 테이블(7)을 이동시키고, 재차, 화상 취득부(10a)에 의해 가공 종료 후의 제품 기판(8a)의 가공 구멍의 표면 상태의 화상을 취득한다(스텝 S615).

다음에, 가공 정보 갱신 공정에 대해 설명한다. 가공 제어 장치(11)는 화상 처리부(10b)에 의해 제품 기판(8a)의 가공 구멍의 표면 상태의 화상을 2진화하여, 윤곽을 추출함으로써, 구멍 지름 처리 결과(51)를 취득한다(스텝 S616). 다음에, 가공 제어 장치(11)는 구멍 지름 처리 결과(51)의 데이터를 갱신하여 내부에 재격납하고, 가공 정보인 색차와 가공 구멍의 직경의 관계에 대응하는 함수식을 갱신한다. 그 결과, 제품 기판(8a)의 표면 상태가 경시적으로 변화되어, 표면의 흡수율이 변화됐을 경우에도, 흡수율의 변화를 색차의 변화로서 갱신 반영한 색차와 가공 구멍의 직경의 관계에 대응하는 함수식으로부터 가공 에너지(44)를 산출하여, 가공 에너지(44)를 제어하여 제품 기판(8a)을 가공하므로, 안정된 천공 가공을 행하는 것이 가능해진다. 함수

1: 레이저 발진기 2a, 2b: 레이저광
3a, 3b: 반사 미러 4: 에너지 제어부
5a, 5b: 갈바노 스캐너 6: fθ 렌즈
7: XY 테이블 8a: 제품 기판
8b: 기준 기판 9a, 9b: 영역
10: 흡수율 측정부 10a: 화상 취득부
10b: 화상 처리부 11: 가공 제어 장치
11a: 색차 산출부 11b: 가공 판단부
12a, 12b: 구동 기구 30a: 상한의 값
30b: 하한의 값 31: 목표의 가공 구멍의 직경
32, 35: 추이선 33: 가공 기준 에너지
34: 구멍 지름 결과군 40a, 40b: 색차 영역
41a: 제1 값 41b: 제2 값
42: 색차 43: 가공 구멍의 직경
44: 가공 에너지 51: 구멍 지름 처리 결과
100: 레이저 가공 장치

Claims (7)

1. 피가공재의 표면 상태를 색 공간에 있어서의 제1 값으로 변환하는 제1 변환 공정과,
   기준재의 표면 상태를 색 공간에 있어서의 제2 값으로 변환하는 제2 변환 공정과,
   상기 제1 값과 상기 제2 값의 차분인 색차를 산출하는 색차 산출 공정과,
   상기 기준재를 레이저 가공하여 취득한 가공 변수와 상기 색차의 관계에 대응하는 가공 정보에 기초하여, 상기 피가공재를 레이저 가공하는 레이저광의 가공 에너지를 도출하는 에너지 도출 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 가공 에너지의 제어 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 가공 변수는 가공 구멍의 구멍 지름인 것을 특징으로 하는 가공 에너지의 제어 방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 색차에 허용 범위를 설정하고, 상기 색차가 허용 범위를 초과하는 경우는 상기 피가공재로의 레이저 가공을 중지하는 가공 판단 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 가공 에너지의 제어 방법.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 피가공재를 레이저 가공하여 취득한 가공 구멍의 구멍 지름을 이용하여, 상기 가공 정보를 갱신하는 가공 정보 갱신 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 가공 에너지의 제어 방법.
5. 레이저광을 출력하는 레이저광 발진부와,
   피가공재와 기준재의 표면 상태를 취득하는 화상 취득부와,
   상기 화상 취득부에서 취득한 상기 피가공재의 표면 상태를 색 공간에 있어서의 제1 값으로 변환함과 아울러, 상기 기준재의 표면 상태를 색 공간에 있어서의 제2 값으로 변환하는 화상 처리부와,
   상기 제1 값과 상기 제2 값의 차분인 색차를 산출하는 색차 산출부와,
   상기 기준재를 레이저 가공하여 취득한 가공 변수와 상기 색차의 관계에 대응하는 가공 정보에 기초하여, 상기 피가공재를 레이저 가공하는 레이저광의 가공 에너지를 도출하는 에너지 제어부를 구비하는 레이저 가공 장치.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 색차에 허용 범위를 설정하고, 상기 색차가 허용 범위를 초과하는 경우는 상기 피가공재로의 레이저 가공을 중지하는 가공 판단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 피가공재는 프린트 기판이며, 상기 프린트 기판에 천공 가공을 행하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.

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