TWI388390B - Laser processing device - Google Patents

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TWI388390B
TWI388390B TW097112987A TW97112987A TWI388390B TW I388390 B TWI388390 B TW I388390B TW 097112987 A TW097112987 A TW 097112987A TW 97112987 A TW97112987 A TW 97112987A TW I388390 B TWI388390 B TW I388390B
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Manabu Nishihara
Yoshiya Shiraishi
Toshiichi Murakoshi
Noriyuki Tanaka
Takahiro Yano
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Description

雷射加工裝置 技術領域
本發明係有關於一種雷射加工裝置，該雷射加工裝置係在照射雷射光進行加工的雷射加工裝置中，由一台加工裝置提供盲孔加工(非貫穿孔加工)及通孔加工(貫穿孔加工)兩種加工方式者。
 背景技術
以往，為了對裝載於電腦或可攜式終端裝置等的印刷基板等被加工物進行鑽孔，而使用以雷射進行鑽孔的雷射加工裝置。該雷射孔加工係將雷射的熱能集中照射於被加工物之一部分來進行熱加工或燒蝕加工，故被除去之被加工物會成為粉塵，而產生加工粉塵。另一方面，近年來，在作為代表性被加工物的印刷基板中，已進行多積層化、微細化，且被要求維持清潔度適合基板製作步驟的環境及減少對被加工物本身之粉塵附著。一般雖在被加工物的孔加工後設有洗淨步驟來對應，但從減輕洗淨步驟負擔、確保工廠清潔度等方面來看，亦被要求儘可能降低加工粉塵飛散及對被加工物之附著。
此種雷射加工裝置為了要實現高速且微細的孔加工，而搭載電流掃描器，高速地加工50mm左右的四角形範圍。一般的被加工物中，加工範圍均大於50mm，故藉由將被加工物固定保持在具有真空吸附功能的載置部或具有夾持機 構的載置部，並將該載置部裝載於XY工作台使之移動，來實現大於電流掃描器之掃描範圍的加工範圍。
此種由雷射對被加工物進行之孔加工中，大致分類可分成通孔加工及盲孔加工2種，該通孔加工係對被加工物鑽出貫穿孔者，而該盲孔加工係留下作為被加工物之一的印刷基板表面層的電路形成用銅箔並鑽出非貫穿孔者。習知被加工物載置部在加工盲孔時，係以具有真空吸附功能的平滑板狀來固定被加工物。加工盲孔時，一般是藉由將被加工物直接吸附在裝載於XY工作台上，且具有真空吸附功能的平滑載置部來進行被加工物的保持。由於加工孔未貫穿，故粉塵僅產生於被加工物上部。此時係藉由在被加工物上部配備集塵機構來防止粉塵飛散。
但是，使用此種板狀載置部時，一旦加工通孔，則貫穿之雷射將會於載置部表面反射而傷到被加工物之下層面，並且會傷到載置部表面。結果，將無法精度良好地維持被要求平滑高精度之載置部。為避免此種情形，以往採取的是藉由在被加工物下部放置保護材，並在加工後連同被加工物一起移除，來避免雷射到達載置部的方法。又，亦有將載置部加工成配合被加工物之加工圖案的形狀，使用於下部僅避開孔加工所需之最小部份的個別被加工物專用形狀載置部的方法。此外，亦藉由根據從周圍保持被加工物且針對被加工物之重力所致之彎曲從保持部施加拉力等構造，使用不設置被加工物下部的載置部，而在下部裝載集塵機構的構造等(例如，參照專利文獻1)各種方法來實 施加工。
如前述，習知雷射加工裝置中，用以實現盲孔加工及通孔加工的機構有所不同，故雖在由同一裝置進行兩種加工上花了各種功夫，卻仍各自包含有問題點。例如，在被加工物之加工面的相反側放置保護構件的方法中，用在對全數被加工物加工時的保護構件必須作為消耗品，從成本面、環境面來看已成為問題。又，配合被加工物的加工避開加工裝置之被加工物載置部時，必須根據加工形狀改變基板載置部，故品種對應的自由度低，從花在變更上的成本面、更換時間損耗所致之生產效率降低的面來看已成為問題。
又，習知構造中，對應通孔加工而不具有被加工物下部之載置部的構造，其被加工物會彎曲，但為了要高精度地加工通孔(貫穿孔)則必須平面且高精度地保持被加工物。為了要實現此事，係藉由夾頭保持被加工物的周圍。此時，為抑制中央部分的彎曲，在夾頭部設置拉力機構，藉由對被加工物施加拉伸應力來確保精度。但是，該構造中，由於對被加工物施加應力，故為了確保被加工物之伸長精度，必須嚴密地管理拉力的量。並且，必須針對被加工物的材質、厚度、尺寸等種種條件個別管理拉力，故要確保高精度的保持狀態是困難的。又，為了進行盲孔加工，必須設計成在被加工物設置用以夾持的多餘空間。關於載置部，為了要同時使用夾頭的保持方法及不使用夾頭的保持方法，連同下部的集塵機構，還得伴隨載置部的大幅變 更，故在事實上是不可能的。
【專利文獻1】特開平10-296473號公報
 發明揭示
本發明之雷射加工裝置具有將被加工物雷射加工的加工頭、及保持且往XY方向驅動被加工物的XY工作台。XY工作台具有多數保持被加工物的載置部，且經常以至少2個以上的載置部保持被加工物。XY工作台內，設有限制多數載置部排法的工作台基座、及使多數載置部各自上下移動的升降驅動部，並相對於由加工頭進行之雷射照射方向控制前述升降驅動部，使多數載置部中位於由加工頭進行之雷射照射之位置的載置部相對於其他載置部位於下部。
該構造中，由於使貫穿之雷射之位置處的載置部位於下部，在貫穿加工時可藉由其他載置部穩穩地保持被加工物，且不會因貫穿之雷射而傷到載置部。而且，不必使用對被加工物設置保護構件、針對多數被加工物的鑽孔圖案交換專用載置部等特別方法，即可摻雜盲孔(非貫穿孔)加工、及通孔(貫穿孔)加工兩種加工方式來生產，故可提供生產效率高的雷射加工裝置。
圖式簡單說明
第1圖係本發明之實施型態之雷射加工裝置的概略構造圖。
第2圖係顯示構成本發明之實施型態之雷射加工裝置的被加工物載置部詳細的立體圖。
第3圖係構成本發明之實施型態之雷射加工裝置的被加工物載置部的部分截面圖。
 實施發明之最佳態樣
以下根據圖式詳細說明本發明之雷射加工裝置的實施型態。另外，本發明不受限於該實施型態。
(實施型態)
第1圖係本發明之實施型態之雷射加工裝置的概略構造圖。本實施型態之雷射加工裝置如第1圖所示，具有加工控制部10、雷射振盪器11、藉由反射鏡(X鏡12a、Y鏡12b)等所構成之電流掃描器12、光學系統19及f θ透鏡13。此外，該雷射加工裝置具有XY工作台17、加工頭14、被加工物載置部15。而且，作為加工對象的被加工物16被載置於被加工物載置部15上並進行加工。
如前述所構成之本實施型態之雷射加工裝置中，從雷射振盪器所射出之雷射光11a會通過光學系統19而被引進加工頭14。第1圖中，XYZ軸各自位於直角方向，Z軸方向為垂直於XY軸形成之平面的方向，而X為平行於紙面的方向，且Y為垂直於紙面的方向。
雷射光11a在通過光學系統19後會被整形成所要求之形狀，並且被賦予所需之能量分布。雷射光11a受到電流掃描器12控制XY平面上的射出方向位置，並經過f θ透鏡13聚光於被加工物上的加工點。
一旦可由電流掃描器12控制射出方向位置的掃描加工 區域內的加工結束，則會作出移動XY工作台17使吸附固定於載置部15的被加工物16之未加工區域朝可由電流掃描器12掃描之加工區域範圍進入的動作，並再度開始加工。反覆該等加工、移動，來加工大於電流掃描器12之加工區域的被加工物16。
第2圖係顯示本發明之被加工物載置部15詳細的立體圖。保持被加工物16的載置部15，其X方向被分割成8個對應電流掃描器12之掃描區域的寬度。將周圍四角框之固定部分視為1個，則加起來共被分割成9個設有吸附孔的方塊。
第3圖係構成本發明之實施型態之雷射加工裝置的被加工物載置部的部分截面圖，且係從Y軸方向所見之放大第2圖中以圓圍成之部分的截面圖。被加工物16被放置在所分割之載置部15a~15e的上部。所分割之載置部15a~15e具有可個別往上下方向動作的構造，且按照來自加工控制部10的控制訊號，藉由氣缸等升降驅動部27(參照第2圖)上下動作。載置部15a~15e的內部有空洞部20，且載置部15a、15c、15d、15e之空洞部20連通吸引裝置(未圖示)。在此，空洞部20的內部呈負壓，使得吸引力25在上部之吸附孔28中發揮作用來吸引固定被加工物16。
盲孔(非貫穿孔)加工時，載置部15會呈所有的吸附部均上昇的狀態。接著，使用整面載置部吸附固定被加工物16並進行加工。此時，藉由設置於被加工物16之上部的集塵裝置18，吸引處理產生於被加工物16之上部的粉塵，來防止粉塵飛散及對被加工物16之粉塵附著。
通孔(貫穿孔)加工時，電流掃描器12及XY工作台17的動作雖與盲孔加工時相同，但會根據處理因加工孔貫穿而產生於被加工物16之下部的粉塵及保護位於被加工物16之下部的載置部的目的，而進行以下所示之動作。
相當於電流掃描器12之掃描區域，亦即雷射可達範圍之下部處的載置部15b，受到輸入有被加工物資訊的加工控制部10(參照第1圖)控制動作，且如第3圖所見般，僅在相當於加工之下部處時下降。又，由氣體供應裝置23所供應之氣體會從相鄰於載置部15b的載置部15c之下部噴出至載置部15b上方，且在下降中的載置部15b上空形成由氣體構成之流道，使產生之粉塵從載置部15b上空往載置部15a下方的排出路徑移動。被排出之氣體會由氣體排出裝置24所吸引並排出。第3圖中以3條箭頭表示前述氣體的動作。根據該構造，對於除去產生於雷射加工時的粉塵，可藉由加上氣體排出裝置24及氣體供應裝置23形成排出粉塵所需的氣體流道，故可有效地進行粉塵之排出。要作出此種氣體流道，必須連通位於下部的載置部15b之上部空間、及位於上部的載置部15c或載置部15a之下部空間。因此，最前端之載置部15a位於下部時，只要形成從載置部15b之某一方向供應氣體，且從載置部15b之其他方向排出氣體及粉塵的氣體流道即可。又，亦可在周圍四角框之固定部分新設置最前端專用的氣體排出孔或氣體供應孔。氣體使用的是乾燥空氣或氮氣等。
此時，邊取得用以排出粉塵的氣體供應量與排出量之 平衡邊進行排出與供應，使載置部內部(載置部15c等之下部空間與載置部15b之上部空間)與載置部外部之差消失。藉由該調整，可防止氣體壓力加諸至被加工物而產生變形，使得保持精度惡化。此外，藉由從相鄰於位於下部之載置部的載置部輔助性地且局部性地使氣體流出，可抑制全體的集塵氣體流量，故可將對加工基板產生的影響降到最小並且實現有效的集塵功能。
一旦載置部15上的電流掃描器12之掃描加工領域的加工結束，則第2圖所示之XY工作台17會往Y方向(第3圖上的深度方向)移動，並依序繼續進行加工。一旦位於載置部15b上面的被加工部分的加工全部結束，則作為下一個加工領域的載置部15c會解除被加工物16的吸附固定，且對之前一直真空吸附的吸附孔28進行真空破壞、噴氣，在不會對被加工物16產生影響的情況下下降。又，作為已結束加工之區域的載置部15b會上昇且吸引固定被加工物16。於此同時，XY工作台17會進行移動，使電流掃描區域來到作為新加工領域的載置部15c上空。又，從相鄰於作為新加工領域的載置部15c的載置部15d下面進行噴氣，在載置部15c上面形成氣體流道，進行粉塵的有效排出。此種移動及加工會依序進行下去。
在此，說明真空吸附的詳細情形及新的氣體供應。周圍四角框之固定部分設有氣體吸引口21。載置部15b與其他載置部15a或15c同樣位於上部時，空洞部20的空氣會與氣體吸引口21連通，且氣體會由氣體吸收口21所吸取並排 出。因此，空洞部20呈負壓，會如其他載置部15a或15c般地真空吸附被加工物16。但是，如第3圖所示，位於加工位置之下部時，不會進行真空吸附。位於下部時，設在周圍四角框部分的氣體供應口22連通空洞部20。氣體會由該氣體供應口22被供應至空洞部20內，於是使空洞部20呈正壓，在載置部的吸附孔28噴出噴出氣體26(空氣等)。藉此，可積極地防止加工粉塵附著及對吸附孔28之侵入，故可更有效果地防止對於加工粉塵的不良影響。
如前述，僅提到關於真空吸附的話，可由載置部位於上部時及下部時，來切換真空吸附的進行與否，且以氣體吸引口21及氣體供應口22來切換。藉由此構造，可為在吸附保持被加工物時，僅吸引保持有被加工物的載置部的構造，且位於下部的載置部在移動時不會吸附被加工物，故可防止被加工物變形。
此外，本實施例中，被加工物的周圍四角框部分存在升降部分以外的經固定之吸附部，且從加工開始到結束會隨時吸附固定被加工物，但對於周圍的固定吸附部分，亦有藉由例如氣缸(未圖示)等吸附以外的方法，機械性地固定被加工物的方法。載置部15升降時，為了不移動被加工物的位置，採強化周圍固定力的方式是有效的，特別是藉由固定升降之載置部15的長方向之外周圍，可穩定地保持被加工物。
如前述，本實施型態之雷射加工裝置，係使貫穿之雷射可達位置處的載置部15b相較於其他載置部位於下部。由 於載置部15b位於下部，故可脫離雷射光11a的聚光範圍，不會因雷射光11a而受到損傷。又，被加工物16，其大部分的面積被吸附於載置部15b以外的載置部15a、15c、15d、15e等，故可穩穩地被保持，且彎曲亦非常少。亦即，可實現加工時可穩穩地保持被加工物，並且不會因貫穿之雷射而傷到載置部(XY工作台)的構造。又，載置部15b與載置部15c交換時，其他所有的載置部亦會繼續吸附，故可防止被加工物變形。
又，由於將通孔加工時產生之塵埃保留在位於下部之載置部與前述被加工物之間的空間，且可將該保留之塵埃從載置部下部的空間排出至氣體排出裝置24，故可使被加工物表面或加工頭側不會出現塵埃。
又，藉由從相鄰於位於下部之載置部的載置部側輔助性地使氣體流出，可作成氣體流道，且可將對被加工物產生的影響降到最小並且實現有效的集塵功能。
根據前述，對於盲孔(非貫穿孔)加工及通孔(貫穿孔)加工兩種加工方式，不必針對全數被加工物或被加工物種類使用特別方法，即可對應。可實現例如，在印刷基板的鑽孔加工中，可穩定地對應多品種生產，且生產效率高的雷射加工裝置。
產業上利用之可能性
如前述，本發明之雷射加工裝置，對於印刷基板等的盲孔(非貫穿孔)加工及通孔(貫穿孔)加工兩種加工方式是有用的。
10‧‧‧加工控制部
11‧‧‧雷射振盪器
11a‧‧‧雷射光
12‧‧‧電流掃描器
12a‧‧‧X鏡
12b‧‧‧Y鏡
13‧‧‧f θ透鏡
14‧‧‧加工頭
15‧‧‧載置部
15a‧‧‧載置部
15b‧‧‧載置部
15c‧‧‧載置部
15d‧‧‧載置部
15e‧‧‧載置部
16‧‧‧被加工物
17‧‧‧XY工作台
18‧‧‧集塵裝置
19‧‧‧光學系統
20‧‧‧空洞部
21‧‧‧氣體吸引口
22‧‧‧氣體供應口
23‧‧‧氣體供應裝置
24‧‧‧氣體排出裝置
25‧‧‧吸引力
26‧‧‧噴出氣體
27‧‧‧升降驅動部
28‧‧‧吸附孔
第1圖係本發明之實施型態之雷射加工裝置的概略構造圖。
第2圖係顯示構成本發明之實施型態之雷射加工裝置的被加工物載置部詳細的立體圖。
第3圖係構成本發明之實施型態之雷射加工裝置的被加工物載置部的部分截面圖。
11a‧‧‧雷射光
12‧‧‧電流掃描器
13‧‧‧f θ透鏡
15a‧‧‧載置部
15b‧‧‧載置部
15c‧‧‧載置部
15d‧‧‧載置部
15e‧‧‧載置部
16‧‧‧被加工物
20‧‧‧空洞部
21‧‧‧氣體吸引口
22‧‧‧氣體供應口
23‧‧‧氣體供應裝置
24‧‧‧氣體排出裝置
25‧‧‧吸引力
26‧‧‧噴出氣體
28‧‧‧吸附孔

Claims (8)

  1. 一種雷射加工裝置，包含有：加工頭，係將被加工物雷射加工者；及XY工作台，係保持且往XY方向驅動被加工物者，又，前述XY工作台具有多數保持前述被加工物的載置部，且具有使多數前述載置部各自上下移動的升降驅動部。
  2. 如申請專利範圍第1項之雷射加工裝置，係在由前述加工頭進行之貫穿孔加工時，控制前述升降驅動部，使多數前述載置部中位於由加工頭進行之雷射照射之位置下方的前述載置部相對於其他前述載置部位於下部。
  3. 如申請專利範圍第1項之雷射加工裝置，其中多數前述載置部具有吸附前述被加工物的吸附孔，且具有連通前述吸附孔的空洞部，而前述載置部位於上部時，前述空洞部連通吸引氣體的氣體吸引口。
  4. 如申請專利範圍第2項之雷射加工裝置，其中位於下部的前述載置部之上部空間與位於上部的前述載置部之下部空間連通，且具有吸引前述連通空間之氣體的氣體排出裝置。
  5. 如申請專利範圍第2項之雷射加工裝置，其中位於下部的前述載置部之上部空間與位於上部的前述載置部之下部空間連通，且具有對前述連通空間供應氣體的氣體供應裝置。
  6. 如申請專利範圍第3項之雷射加工裝置，係使氣體從位於下部的前述載置部之前述吸附孔噴出。
  7. 如申請專利範圍第3項之雷射加工裝置，其中前述載置部位於下部時，前述空洞部連通供應氣體的氣體供應口。
  8. 如申請專利範圍第2項之雷射加工裝置，其中位於下部的前述載置部之上部空間與位於上部的前述載置部之下部空間連通，且具有吸引前述連通空間之氣體的氣體排出裝置，並具有對前述連通空間供應氣體的氣體供應裝置，並且進行前述氣體排出裝置之排出及來自前述氣體供應裝置之氣體供應，使前述連通空間與載置部外部之壓力差消失。
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