JP2003126980A - レーザ穴加工位置データの補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザ穴加工位置データの補正範囲の精度保
証を可変でき、レーザの外的要因で穴加工位置ズレが発
生しているか判断して加工する。 【解決手段】 補正データファイルに測定点位置ａのデ
ータを付け、測定点位置ａ、ｘ方向，ｙ方向絶対ズレ量
ｂ，ｃを付して補正する範囲を可変とし精度アップの保
証を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加工用レーザ光を
用いて、微小な穴開け加工させる場合において、レーザ
光が目標とする位置で穴加工できるようにしたレーザ穴
加工位置データの補正方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯電話機に代表される多くの電
子機器が、小型・軽量化・高性能化が求められており、
それに伴い、多層基板の層間接続は、従来のドリルを用
いたスルーホール（全層を貫通する穴）加工方法から、
レーザ光によって回路基板等のシート状の被加工物に穴
加工させる工法が開発された結果、最近は一段と高精度
加工が要求されるようになってきた。

【０００３】図４は、従来のレーザ光穴加工装置の構成
を示す要部斜視図である。これは被加工物３における複
数の被加工部４ａ０，４ａ１……に、スキャン光学系ミ
ラー２ａ１，２ａ２を位置決め制御した後、レーザ光源
ＭＸ，ＭＹから出射される穴加工用レーザ光１ａ，１
ｂ，１ｃを照射し複数の穴径加工を行うようにしてい
る。即ち加工穴径選択レンズ６ａ１，６ａ２のいずれか
を選択駆動部ＭＭで選択（図例では６ａ１）して、ｆ・
θレンズ５を介して、まず被加工物４ａ０上の穴加工で
きるエリア（被加工エリア）内に結像させ、その結像位
置にレーザ光１ｃを照射して穴を開ける。被加工物３
は、必要に応じて被加工部４ａ１，４ａ２，４ａ３の所
定位置について、ＸＹ方向へ位置決めするＸＹテーブル
（図示せず）により位置決めさせる。

【０００４】図５は、上述した図４のレーザ光穴加工装
置におけるレーザ穴加工の補正方法を説明する一例図で
ある。

【０００５】図５(ａ)に示すように補正させない状態で
一定距離の間隔を持った例えば１ｍｍ（固定データ）格
子上の穴加工（４点Ｍ１’〜Ｍ４’）を行う。そして図
示しない画像認識装置により、図６のように穴加工させ
た位置の認識を１，２，３……ｎの順番に行う。

【０００６】次に図７のような測定位置ｘ方向位置絶対
ズレ量ｂ１，ｂ２，ｂ３…と、測定位置ｙ方向位置絶対
ズレ量ｃ１，ｃ２，ｃ３…を作成する。

【０００７】図８は、レーザ等の外部要因で加工誤差を
含まない加工したい位置Ｐ（ｘ，ｙ）を図５に示すレー
ザ穴加工の補正方法で穴加工する基本となる（加工誤差
を含まない）穴加工位置Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４が作る
四角形を示すものであり、その各辺に対するＰからの垂
線と各辺との交点をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとしたとき、まず交
点ＡからＤが各辺を分割する比（０＜ｌ＜１，０＜ｍ＜
１，０＜ｎ＜１，０＜ｏ＜１）を求め、次に、図５に示
すレーザ穴加工の補正方法で穴加工して画像認識装置で
測定したときの補正前の穴加工誤差を含む穴加工位置Ｍ
１’，Ｍ２’，Ｍ３’，Ｍ４’が作る四角形と上記で求
めた交点ＡからＤが各辺を分割する比（０＜ｌ＜１，０
＜ｍ＜１，０＜ｎ＜１，０＜ｏ＜１）を用いて、Ａ’，
Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’を求める。このことにより、Ａ’Ｃ’
とＢ’Ｄ’が作る直線の交点、即ち補正後の加工位置
Ｐ’（ｘ’，ｙ’）を算出することができる。

【０００８】つまり、論理位置Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４
から求める論理加工位置点Ｐを求め、図５の補正前のデ
ータＭ１’，Ｍ２’，Ｍ３’，Ｍ４’を用いて、図７で
作成したズレ量から補正無しの点Ｐ’を求めて、論理加
工位置点Ｐと補正無しの点Ｐ’の差分を得れば、それが
補正値となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の補正方法では次のような問題がある。

【００１０】即ち、図５（ａ）から図５（ｂ）に歪補正
テーブルを用い補正させる範囲（例えば６４ｍｍ角）で
固定され、精度も（１ｍｍ角４点補正）固定されており
加工位置の精度アップ、レーザ種類の変更時等に穴加工
位置の精度アップ、レーザ種類の変更時等に穴加工位置
の精度保証ができない。

【００１１】また、レーザの外的要因（経時変化）で、
穴加工の位置ズレが発生時、上記のような補正データフ
ァイルの作成を始めから毎回行い複雑な作業かつ多大な
時間がかかる。

【００１２】さらに、加工穴径を変更させたい場合、図
４の加工穴径選択レンズ（６ａ１，６ａ２）を変えるた
め、穴径が変わる毎に、穴径の補正データファイルが必
要になり精度保証する補正データファイル管理に多大な
時間がかかる、ということである。

【００１３】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、補正
される範囲、精度保証を可変にでき、レーザの外的要因
（経時変化）で穴加工の位置ズレが発生しているか判断
させ、補正データファイルに変更を加えるだけでレーザ
穴加工させ、加工穴径を変更させたい場合、光学系が変
わらないので穴径が変わる毎に、穴径の補正データファ
イルを作成しないで１つにすることができ、上記レーザ
穴加工の処理で穴加工位置ズレが発生した場合、補正デ
ータファイルの変更を、精度を落とさないで加工・測定
穴数を減少させて穴加工・測定させることにより、穴加
工ズレ時の精度調整時間を短縮させ高精度に穴加工させ
ることができるレーザ穴加工位置データ補正方法を提供
するものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記従来の課題を解決す
るために、本発明のレーザ穴加工位置データ補正方法
は、請求項１に記載したように、可変距離での格子上に
サンプリング穴加工した交点を４点ずつの範囲に分け補
正するようにしたことを特徴とする。

【００１５】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
レーザ穴加工位置データの補正方法において、レーザの
外的要因による穴加工位置ズレを判断して補正を加えて
レーザ加工することを特徴とする。

【００１６】請求項３に記載の発明は、請求項１記載の
レーザ穴加工位置データの補正方法において、穴径切り
変えによる加工エリア内でのレーザ穴加工の補正を行
い、レーザ穴加工することを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１８】本実施の形態におけるレーザ穴加工位置デ
ータの基本的な補正方法は、以下の通りであって、図１
に示す補正データファイルに測定点位置ａのｘ，ｙ方向
絶対ズレ量ｂ，ｃのデータを付け、補正される範囲を可
変にさせ、精度アップの保証をする。

【００１９】また、補正データファイルを使用した４点
測定補正の穴加工を、図５にて説明したような始めから
の補正データファイル作成作業を行わず、図２に示すよ
うに穴加工数より少ない数で穴加工を行い、穴加工装置
に画像認識装置を取り付けｘ，ｙ方向のズレ量を認識さ
せ位置ズレが発生しているか判断させ、位置ズレの場
合、補正データファイルに変更を加えて補正させる。

【００２０】さらに、加工穴径を変更させたい場合、１
つの補正データファイルで、穴径が変わる毎にオフセッ
ト値分補正データファイルに加えて、穴加工させる。

【００２１】このような基本的な考えにより、本実施の
形態によれば、４点補正させる加工・測定範囲を可変に
測定できるようになり、最適な精度を保証させることが
できるようになる。また、外的要因（経時変化）・加工
穴径変更時の、穴加工位置ズレによる複雑な補正データ
ファイルの作成と時間の短縮ができる。

【００２２】次に、より具体的に本実施の形態を説明す
る。

【００２３】図５（ａ）のように、補正させない状態で
加工範囲(例えば０．００１ｍｍから６４ｍｍ)において
格子状の穴加工の間隔を可変距離で穴加工させ、図６の
ように画像認識装置で穴加工させた位置１，２，……ｎ
個のズレ量を認識させる。そして、本実施の形態におけ
る補正データファイルの一例図を示す図１のような測定
位置ａ，測定位置ｘ方向位置絶対ズレ量ｂと、測定位置
ｙ方向位置絶対ズレ量ｃの補正データファイルを作成さ
せ、図８のような加工位置Ｐ’（ｘ’，ｙ’）を求め補
正させる。

【００２４】経時変化による穴加工ズレは光学系による
ものではなく、レーザの経時変化によるもので加工範囲
が全体的に伸びまたは縮みしているため、図２のよう
な、４点補正の穴加工数より少ない、４点補正を行った
穴加工（例えば、１２１点｛全体の加工バラツキ｝，７
３点｛バラツキの大きくなる外周と１つ前の外周｝、ま
たは１２４点｛外周の穴加工を増す｝）を行い、画像認
識装置で加工位置を認識させ、正しい位置で加工されて
いるか否か確認し、位置ズレが発生している場合、図３
のようなＢラインとＡライン、ＤラインとＣラインの外
周穴加工の論理値Ｘ値Ｇ・Ｙ値Ｈと、認識判定結果のＸ
値の平均値Ｅ、Ｙ値の平均値Ｆを求め、下式（数１）に
より、

【００２５】

【数１】Ｘ値の伸び係数Ｇ’＝Ｅ／Ｇ Ｙ値の伸び係数Ｈ’＝Ｆ／Ｈ を求めて、原点位置の穴加工を基準として、現在の補正
データファイルの測定点位置Ｘ方向絶対ズレ量，測定点
位置Ｙ方向絶対ズレ量に伸び係数を乗算させ、図８の
Ｐ’（ｘ’，ｙ’）を求め、ＡからＤが分割する比（０
＜ｌ＜１，０＜ｍ＜１，０＜ｎ＜１，０＜ｏ＜１）を用
いて、Ａ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’を求め、現在の補正デー
タファイルの測定点位置ｘ方向絶対ズレ量，測定点位置
ｙ方向絶対ズレ量を書き換えて、再度同じ４点補正を行
った穴加工（１２１点｛全体の加工バラツキ｝・７３点
｛バラツキの大きくなる外周と１つ前の外周｝）を行
い、画像認識装置で加工位置を認識させ、補正されてい
るかを確認させる。

【００２６】また、加工穴径を変更させたい場合、図４
の加工穴径選択レンズ６ａ，６ｂを切り換えて行う方法
において、レーザの光軸調整に微量のオフセット値が加
わるため、補正データファイルの４点測定補正で、被加
工物の補正を含んだ加工位置Ｐ’（ｘ’，ｙ’）を求め
た後、加工穴径切り換えオフセット値を加えた加工位置
Ｐ’’（ｘ’＋穴径切り換えオフセットＸ値，ｙ’＋穴
径切り換えオフセットＹ値）の穴加工をさせる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、４点補正
させる加工，測定範囲を可変に設定できるようになり、
最適な精度保証ができるようになる。

【００２８】また、外的要因（経時変化）で、穴加工位
置ズレが発生した場合、毎回補正データファイルを最初
から作成させずに、少ない穴加工と測定で修正が可能に
なり、複雑な補正データファイルの作成と時間の短縮が
できる。

【００２９】また、加工穴径変更のための穴加工位置ズ
レを、４点補正加工位置にオフセット値を加える処理を
追加することで、複雑な補正データファイルの作成と時
間の短縮ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における補正データファイ
ルの一例図

【図２】本発明の実施の形態におけるｘ，ｙ方向のズレ
量から補正データファイルに変更を加えた一例図

【図３】本発明の実施の形態におけるＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄラ
インの外周穴加工の論理値、認識測定結果のＸ値，Ｙ値
の平均値Ｅ，Ｆを示す一例図

【図４】従来のレーザ光穴加工装置の構成を示す要部斜
視図

【図５】従来のレーザ光穴加工の補正方法を説明する一
例図

【図６】画像認識装置で穴加工認識を行う一例図

【図７】測定位置Ｘ方向，Ｙ方向位置絶対ズレ量の説明
図

【図８】外部要因で加工誤差を含まない加工位置Ｐ
（ｘ，ｙ）と補正後の加工位置Ｐ’（ｘ’，ｙ’）の説
明図

【符号の説明】

１ａ，１ｂ，１ｃ レーザ光 ２ａ１，２ａ２ スキャン光学系ミラー ３ 被加工物 ４ａ０，４ａ１，４ａ２，４ａ３ 被加工部 ５ ｆ・θレンズ ６ａ１，６ａ２ 加工穴径選択レンズ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可変距離での格子上にサンプリング穴加
   工した交点を４点ずつの範囲に分け補正するようにした
   ことを特徴とするレーザ穴加工位置データの補正方法。
2. 【請求項２】 レーザの外的要因による穴加工位置ズレ
   を判断して補正を加えてレーザ加工することを特徴とす
   る請求項１記載のレーザ穴加工位置データの補正方法。
3. 【請求項３】 穴径切り変えによる加工エリア内でのレ
   ーザ穴加工の補正を行い、レーザ穴加工することを特徴
   とする請求項１記載のレーザ穴加工位置データの補正方
   法。