JP2004216436A - レーザ加工方法、レーザ加工位置の補正方法及びレーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加工精度を維持しつつ、テープ基材に起因する製造コストの低減を図ることができるレーザ加工方法を提供する。
【解決手段】テープ基材８と、レーザ加工位置を決める予め設定された基準座標との相対位置を基に、テープ基材８の傾きを認識する傾き認識ステップと、認識されたテープ基材８の傾きに基づいてレーザ加工の位置誤差を補正する位置補正ステップと、レーザ光を用い、補正された位置に基づいて、テープ基材８のパターン加工を行うとともに、次のパターン加工ステップにおいてレーザ加工の位置誤差を補正するための加工基準マークＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４・・をテープ基材８上に形成するパターン加工ステップとを有する。
【選択図】 図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ加工方法、レーザ加工位置の補正方法及びレーザ加工装置に関し、より詳しくは、テープ状又はフィルム状の被加工体（ワーク）のレーザ加工方法、レーザ加工位置の補正方法及びレーザ加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のテープ基材のレーザ加工方法においては、テープ基材のＸ、Ｙ軸をレーザ照射装置のＸ、Ｙ軸に一致させた上で、テープ基材に予め配置形成された貫通孔、若しくは印刷や露光技術によってテープ基材に予め配置形成された基準マークを位置決め起点としてテープ基材上の加工位置を決定している。
【０００３】
或いは、テープ基材に基準マークなどを形成しない場合、テープ基材の搬送距離を精密に制御してテープ状基材上の加工位置を決定している。
【０００４】
例えば、特許文献１では、予め基板の四隅にターゲットマークを形成した上で、レーザにより穴あけ加工を行う多層プリント基板の製造方法が開示されている。特許文献２では、予め基板の四隅にターゲットマークを形成した上でレーザ光により穴あけ加工を行うレーザ加工装置が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１５０２７９号公報
【特許文献２】
特開平１０−２００２７０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、テープ基材に予め貫通孔を形成し、或いは基準マークを形成することは製造コストの上昇を生じる。
【０００７】
また、基準マークなどを形成しない場合、テープ基材上の加工位置精度はテープ基材の搬送装置の搬送精度に依存することになるが、将来、より精密な加工精度が要求されるようになると、現状では、それに応じた十分な加工位置精度を出すことが困難になってきている。
【０００８】
本発明は、上記の従来例の問題点に鑑みて創作されたものであり、加工精度を維持しつつ、テープ基材に起因する製造コストの低減を図ることができるレーザ加工方法、レーザ加工位置の補正方法及びレーザ加工装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、レーザ加工方法に係り、テープ基材と、レーザ加工位置を決める予め設定された基準座標との相対位置を基に、前記テープ基材の傾きを認識する傾き認識ステップと、前記認識されたテープ基材の傾きに基づいてレーザ加工の位置誤差を補正する位置補正ステップと、レーザ光を用い、前記補正された位置に基づいて、前記テープ基材のパターン加工を行うとともに、次のパターン加工ステップにおいてレーザ加工の位置誤差を補正するための加工基準マークを前記テープ基材上に形成するパターン加工ステップとを有することを特徴とし、
請求項２記載の発明は、請求項１記載のレーザ加工方法に係り、前記加工基準マークに基づき、レーザ加工の位置誤差を補正しつつ前記テープ基材を連続搬送することを特徴とし、
請求項３記載の発明は、請求項２記載のレーザ加工方法に係り、前記基準座標の一つの軸の方向は前記テープ基材の搬送方向と一致していることを特徴とし、請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載のレーザ加工方法に係り、前記傾き認識ステップにおいて、前記テープ基材のエッジ部に形成した前記加工基準マークにより前記テープ基材の傾きを検出することを特徴とし、
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４の何れか一に記載のレーザ加工方法に係り、前記テープ基材の傾き及び前記加工基準マークのうち少なくとも１つを画像処理システムによって認識することを特徴とし、
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５の何れか一に記載のレーザ加工方法に係り、前記加工基準マークは、任意の形状の貫通孔又は前記テープ基材に描画した任意の形状の図形であることを特徴とし、
請求項７記載の発明は、レーザ加工位置の補正方法に係り、レーザ加工の位置誤差を補正するための加工基準マークをテープ基材に形成することにより、該加工基準マークに基づいてテープ搬送の角度成分を検出し、前記検出された角度成分に基づいてレーザ加工の位置を補正することを特徴とし、
請求項８記載の発明は、レーザ加工装置に係り、レーザ加工位置を決める予め設定された基準座標を記憶する手段と、前記テープ基材と、前記基準座標との相対位置に基づいて前記テープ基材の傾きを認識する傾き認識手段と、前記認識されたテープ基材の傾きに基づいて、レーザ加工の位置誤差を補正する位置補正手段と、前記補正された位置に基づいて、前記テープ基材のパターン加工を行うとともに、レーザ加工の位置誤差を補正するための加工基準マークを前記テープ基材上に形成するパターン加工手段とを備えることを特徴とし、
請求項９記載の発明は、請求項８記載のレーザ加工装置に係り、前記傾き認識手段は、前記テープ基材上に形成された前記加工基準マークにより前記テープ基材の傾きを認識する手段であることを特徴としている。
【００１０】
以下に、上記本発明の構成により奏される作用を説明する。
【００１１】
この発明によれば、テープ基材の傾きに基づいてレーザ加工の位置誤差を補正し、その補正された位置に基づいてレーザ光によりテープ基材に対して実際の加工パターンを形成するととともに、レーザ加工の位置誤差を補正するための加工基準マークを形成している。加工基準マークは、例えば被加工部を画定するように形成され、かつテープ基材を連続搬送する際に、レーザ加工の位置誤差を補正するために用いられる。
【００１２】
従って、加工位置に精度良くテープ基材の被加工部をセットするため、テープ基材に予め基準マークを形成しておく必要もなく、或いは、必ずしも精度のよいテープ基材の搬送も必要としない。これにより、加工精度を維持しつつ、テープ基材に起因する製造コストの低減を図ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
（レーザ加工方法に用いられるレーザ加工装置の説明）
まず、この発明の実施の形態であるレーザ加工方法に用いられるレーザ加工装置の構成について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、この発明の実施の形態に係るレーザ加工装置の構成について示す模式図である。
【００１６】
この発明の実施の形態に係るレーザ加工装置は、図１に示すように、テープ状又はフィルム状のワーク（テープ基材）を支持する加工ステージ２と、レーザ加工手段１と、画像認識／処理手段３と、装置全体を制御する制御手段４とを備えている。
【００１７】
レーザ加工手段１は、レーザ光源１ａとレーザ光集光レンズシステム１ｂ、１ｃとを備え、画像認識／処理手段３はＣＣＤカメラ（画像読取り手段）３ｂと、ＣＣＤカメラ３ｂに接続された、画像データを処理する画像処理システム３ａとを備えている。制御手段４は、加工ステージ２の駆動手段、レーザ加工手段１、画像認識／処理手段３、及び以下に説明するワークの送出手段と収納手段に対して、レーザ加工手段１の加工原点Ｐ及び登録座標点Ｑ，Ｒ、加工単位長Ｌ及び搬送単位長などの基準データを記憶し、また、ワークの位置データ、ワーク上の基準マークの位置データなどのデータを記憶し、また、ワークの位置調整、レーザ光の照射位置の調整及びワークの送りや巻き取りなどの動作、及びそれらの動作相互のタイミングを制御する。
【００１８】
次に、ワークの搬送手段について図２を参照して説明する。
【００１９】
図２に示すように、ワーク８の搬送手段は、テープ状又はフィルム状のワーク８を送り出す送出手段６と、ワーク８の送り方向に又はその逆方向に移動し得る加工ステージ２と、加工済みのワーク８を収納する収納手段７とで構成される。
送出手段６は送出リール６ａを備え、収納手段７は巻取りリール７ａを備えている。さらに、加工ステージ２と送出手段６の間、及び加工ステージ２と収納手段７の間にそれぞれ設けられたワーク８を支持し、搬送を補助する第１及び第２のループ制御ユニット（第１及び第２の送り機構）６ｂ、７ｂを備えている。送出手段６の第１のループ制御ユニット６ａ、及び収納手段７の第２のループ制御ユニット７ａは、それぞれ３つのローラで構成されている。
【００２０】
なお、図１及び図２において、ワーク８の送り方向及びその逆方向を基準座標のｙ軸に沿う方向（ｙ軸方向）とし、ｙ軸に垂直な方向を基準座標のｘ軸に沿う方向（ｘ軸方向）とする。
【００２１】
加工ステージ２には、加工ステージ２をワーク８の送り方向に移動させ、及びその逆方向に移動させる図示しないリニアモータ（駆動手段）が設けられている。そして、加工ステージ２に備えられた真空チャックによりワーク８を加工ステージ２に固定して移動させるようになっている。
【００２２】
上記のレーザ加工装置では、レーザ光の照射位置を調整するレーザ光集光レンズシステム１ｃと、ＣＣＤカメラ（画像読取り手段）３とは加工ステージ２の上方に配置され、加工ステージ２上のワーク８に対してレーザ光による加工が施されるようになっている。ワーク８の加工位置の調整は加工ステージ２及びレーザ光集光レンズシステム１ｃのうち少なくとも何れか一の移動により行われる。
【００２３】
（レーザ加工方法）
次に、図面を参照して上記のレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法について説明する。
【００２４】
まず、ワーク８の送出手段６の送出リールから未加工のワーク８を引出し、第１のループ制御ユニットのローラ６ａ、６ｂ、６ｃ群に未加工のワーク８をセットする。次いで、加工ステージ２上に載せてさらにワーク８を引き出す。さらに、収納手段７の第２のループ制御ユニットのローラ７ａ、７ｂ、７ｃ群にワーク８をセットし、ワーク８の先端を巻取りリールに固定する。これにより、ワーク８の加工を開始するための準備が完了する。
【００２５】
次いで、加工ステージ２にワーク８の被加工部を固定し、リニアモータにより加工ステージ２を送り方向に移動させてワーク８の被加工部がレーザ光集光レンズシステム１ｃのほぼ真下にくるように位置させる。
【００２６】
続いて、この位置で加工ステージ２及びレーザ光の位置を微調整して、加工すべき正確な位置にワーク８の被加工部をセットする。以下に、加工すべき正確な位置にワーク８をセットする方法について詳細に説明する。
【００２７】
加工原点Ｐと、点Ｑ及びＲはレーザ加工装置の座標（レーザ加工位置を決める予め設定された基準座標）上に予め登録されているものとする。例えば、点Ｑ及びＲはワークの搬送方向に平行なｙ軸上に載っており、その距離も一定に設定されている。また、加工原点Ｐと点Ｑはｘ軸上に載っており、その距離も一定に設定されている。加工原点Ｐと、点Ｑ及びＲの位置座標は基準座標に基づき、制御手段４に記憶されている。加工原点Ｐと、点Ｑ及びＲの位置座標は、制御手段４に基づき、画像認識／処理手段３内に設定されるようにしてもよいし、加工ステージ２に印を付けて明示しておいてもよい。以下の説明では、加工原点Ｐと、点Ｑ及びＲは画像認識／処理手段３内に設定されているとする。
【００２８】
そして、加工ステージ２上のワーク８は搬送誤差により、図３に示すように、ｙ軸方向に対して角度θだけ傾いているものとする。
【００２９】
このような状態で、まず、加工原点Ｐの凡その位置に加工ステージ２を移動する。レーザ加工装置は、画像認識／処理手段３によりワーク８のエッジを認識し、点Ｑにエッジを一致させる。ワーク８のエッジの認識は、例えばワーク８と加工ステージ２の明度の違いにより行う。なお、ワーク８のエッジの認識は、ワーク８と加工ステージ２の明度の他に彩度や色の違いにより行うこともできる。
【００３０】
次に、点Ｒとワーク８のエッジのずれに基づき、ｙ軸からのワーク８の傾きの角度θを測定する。続いて、加工原点Ｐを補正し、ｘ軸方向から角度θだけ傾いた方向に点Ｑから所定距離離れた位置、即ち点Ｑに一致するワーク８のエッジからワーク８のエッジに垂直な方向に所定距離離れた位置をワーク８上の加工原点Ｐａ（補正された加工原点）とする。
【００３１】
次いで、図３に示すように、加工原点Ｐａを基準としてレーザ光集光レンズシステム１ｃを基準マークＡ１の位置に移動させて、レーザ光照射によりワーク８を熱変化させて、ワーク８のエッジ部に最初の基準マークＡ１を形成する。続いて、ワーク８の傾きの角度θに基づき、レーザ光集光レンズシステム１ｃをワークの長手方向に沿って加工単位長Ｌだけ移動させた後、レーザ照射によりワーク８のエッジ部に次の基準マークＡ２を形成する。基準マークＡ１、Ａ２が第１の加工基準マークを構成する。
【００３２】
基準マークＡ１、Ａ２の形状は、図４に示すように、ワーク８のエッジに接する位置に配置されたワーク８のエッジに垂直な直線形状の図形９であり、画像処理システム４の基準マークの登録領域１０に一部でも収まるものであればよい。
基準マークＡ１とＡ２の間の加工単位長Ｌは、ワーク８の搬送単位長と同じにすることが望ましい。加工単位長Ｌは、加工パターン１１がワーク８上に繰り返し形成される繰り返しパターンである場合の繰り返しの周期（間隔）である。
【００３３】
次いで、図５（ａ）に示すように、ワーク８の被加工部に対してレーザ加工を行い、基準マークＡ１とＡ２に基づき、ワーク８の被加工部の所定の位置に実際の加工パターン１１を形成する。このとき、基準マークＡ２から距離Ｌのワーク８のエッジに接する位置に、基準マークＡ１、Ａ２と同じ形状の基準マークＡ３を形成する。基準マークＡ２とＡ３の間の領域、即ちワーク８の長手方向で長さＬの領域が次の被加工部を示す。基準マークＡ２、Ａ３が第２の加工基準マークを構成する。
【００３４】
その後、送出手段６、収納手段７、及び加工ステージ２により、加工が終わったワーク８の被加工部を送り方向に送るとともに、ワーク８の次の被加工部をレーザ光集光レンズシステム１ｃの下に位置させる。
【００３５】
次に、基準マークＡ２及びＡ３に基づいて、ワーク８の長手方向の補正を行う。その補正方法を以下に説明する。基準マークＡ２及びＡ３は、ワーク８のエッジに垂直であり、基準座標のｘ軸に対して角度θだけ傾いている。画像認識／処理手段３により基準マークＡ２又はＡ３の傾きを認識し、制御手段４に記憶された基準座標のｘ軸のデータと比較することで基準マークＡ２又はＡ３の傾きの角度θを測定する。これにより、ワーク８の長手方向の傾きが検出されるので、それに従ってレーザ加工位置を補正する。その補正データは制御手段４に記憶され、レーザ光集光レンズシステム１ｃのレーザ加工位置の補正に反映される。
【００３６】
続いて、図５（ｂ）に示すように、レーザ加工手段１により、加工パターン１１を形成するとともに、基準マークＡ３からワーク８の長手方向に沿ってＬだけ離れた位置に基準マークＡ４を形成する。基準マークＡ３、Ａ４が第３の加工基準マークを構成する。
【００３７】
このようにして、ワーク８の送り出し、加工、巻き取りを繰り返し行い、ワーク８に対してレーザ加工を行う。
【００３８】
以上のように、この発明の実施の形態によれば、テープ状又はフィルム状のワーク８に対して実際の加工パターン１１を形成するととともに、当該被加工部を画定する基準マークＡ１、Ａ２、Ａ３・・を基に次の被加工部を画定する基準マークＡ３、Ａ４・・を形成している。さらに、それらの基準マークＡ１乃至Ａ４・・を基に実際の加工パターン１１を形成している。
【００３９】
従って、加工位置に精度良くワーク８の被加工部をセットするため、ワーク８に予め基準マークを形成しておく必要もなく、或いは、必ずしも精度のよいワーク８の搬送も必要としない。これにより、加工精度を維持しつつ、ワーク８に起因する製造コストの低減を図ることができる。
【００４０】
以上、実施の形態によりこの発明を詳細に説明したが、この発明の範囲は上記実施の形態に具体的に示した例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の上記実施の形態の変更はこの発明の範囲に含まれる。
【００４１】
例えば、上記実施の形態では、基準マークＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４・・として直線形状の図形を用いているが、これに限られない。レーザ光により加工し得る、三角形状、その他任意形状の描画パターンを用いてもよい。また、基準マークＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４・・ワーク８に直接描いているが、ワーク８に開けた貫通孔でもよい。
【００４２】
また、上記レーザ加工方法では、基準マークＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４・・をワーク８のエッジに形成しているが、それに限られない。ワーク８のエッジに接しないワーク８の中心部寄りに形成してもよい。
【００４３】
また、加工原点Ｐと、点Ｑ及びＲは、レーザ加工位置を決める予め設定された基準座標上に載っている点として、画像認識／処理手段３に設定されているとしているが、加工ステージ２に直に印を付けて加工原点Ｐと、点Ｑ及びＲを明示しておいてもよい。この場合、画像認識／処理手段３により加工ステージ２上の点Ｑ及びＲとワーク８のエッジを実際に観察しながら、ｙ軸方向とワークの長手方向の傾きの角度を測定することになる。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように、本発明のレーザ加工方法においては、テープ基材の傾きに基づいてレーザ加工の位置誤差を補正し、その補正された位置に基づいてレーザ光によりテープ基材に対して実際の加工パターンを形成するととともに、レーザ加工の位置誤差を補正するための加工基準マークを形成している。加工基準マークは、例えば被加工部を画定するように形成され、かつテープ基材を連続搬送する際に、レーザ加工の位置誤差を補正するために用いられる。
【００４５】
従って、加工位置に精度良くテープ基材の被加工部をセットするため、テープ基材に予め基準マークを形成しておく必要もなく、或いは、必ずしも精度のよいテープ基材の搬送も必要としない。これにより、加工精度を維持しつつ、テープ基材に起因する製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態であるレーザ加工方法に用いられるレーザ加工装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態であるレーザ加工装置のワーク搬送手段の構成を示す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態であるレーザ加工方法について示す上面図である。
【図４】本発明の実施の形態であるレーザ加工方法について示す基準マーク付近の上面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態であるレーザ加工方法について示す上面図である。
【符号の説明】
１ レーザ加工手段
１ａ レーザ光源
１ｂ、１ｃ レンズシステム
２ 加工ステージ
３ 画像認識／処理手段
３ａ 画像処理システム
３ｂ ＣＣＤカメラ
４ 制御手段
６ 送出手段
６ａ 送出リール
６ｂ 第１のループ制御ユニット
７ 収納手段
７ａ 巻取りリール
７ｂ 第２のループ制御ユニット
８ テープ状又はフィルム状のワーク（テープ基材）
９ 直線形状の図形
１０ 基準マーク登録領域
１１ 加工パターン
Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４ 基準マーク
Ｐ 加工原点
Ｐａ 補正された加工原点
Ｑ、Ｒ 登録された点

Claims (9)

1. テープ基材と、レーザ加工位置を決める予め設定された基準座標との相対位置を基に、前記テープ基材の傾きを認識する傾き認識ステップと、前記認識されたテープ基材の傾きに基づいてレーザ加工の位置誤差を補正する位置補正ステップと、
   レーザ光を用い、前記補正された位置に基づいて、前記テープ基材のパターン加工を行うとともに、次のパターン加工ステップにおいてレーザ加工の位置誤差を補正するための加工基準マークを前記テープ基材上に形成するパターン加工ステップとを有することを特徴とするレーザ加工方法。
2. 前記加工基準マークに基づき、レーザ加工の位置誤差を補正しつつ前記テープ基材を連続搬送することを特徴とする請求項１記載のレーザ加工方法。
3. 前記基準座標の一つの軸の方向は前記テープ基材の搬送方向と一致していることを特徴とする請求項２記載のレーザ加工方法。
4. 前記傾き認識ステップにおいて、前記テープ基材のエッジ部に形成した前記加工基準マークにより前記テープ基材の傾きを検出することを特徴とする請求項２又は３記載のレーザ加工方法。
5. 前記テープ基材の傾き及び前記加工基準マークのうち少なくとも１つを画像処理システムによって認識することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一に記載のレーザ加工方法。
6. 前記加工基準マークは、任意の形状の貫通孔又は前記テープ基材に描画した任意の形状の図形であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一に記載のレーザ加工方法。
7. レーザ加工の位置誤差を補正するための加工基準マークをテープ基材上に形成することにより、該加工基準マークに基づいてテープ搬送の角度成分を検出し、前記検出された角度成分に基づいてレーザ加工の位置を補正することを特徴とするレーザ加工位置の補正方法。
8. レーザ加工位置を決める予め設定された基準座標を記憶する手段と、
   前記テープ基材と、前記基準座標との相対位置に基づいて前記テープ基材の傾きを認識する傾き認識手段と、
   前記認識されたテープ基材の傾きに基づいて、レーザ加工の位置誤差を補正する位置補正手段と、
   前記補正された位置に基づいて、前記テープ基材のパターン加工を行うとともに、レーザ加工の位置誤差を補正するための加工基準マークを前記テープ基材上に形成するパターン加工手段とを備えることを特徴とするレーザ加工装置。
9. 前記傾き認識手段は、前記テープ基材上に形成された前記加工基準マークにより前記テープ基材の傾きを認識する手段であることを特徴とする請求項８記載のレーザ加工装置。

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