JP2006339266A

JP2006339266A - Laser beam machining method

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Publication number: JP2006339266A
Application number: JP2005159898A
Authority: JP
Inventors: Konosuke Kitamura; 幸之助北村; Hiroshi Aoyama; 博志青山; Nobufusa Ono; 信總小野
Original assignee: Hitachi Via Mechanics Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 2005-05-31
Filing date: 2005-05-31
Publication date: 2006-12-14
Anticipated expiration: 2025-05-31
Also published as: JP4522322B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser beam machining method capable of machining an excellent-quality hole efficiently even in defocus machining, where energy strength per unit area is changed in laser beams by changing the interval between a printed circuit board and an fθ lens. <P>SOLUTION: A hole is machined in a first layer on the printed circuit board with XY coordinates values (Lx2, Ly2), where coordinates values (Lx0, Ly0) of the hole designated by a machining program are shifted by a correction value obtained in advance as a target position. After that, the interval between the fθ lens 1 and the printed circuit board is widened by predetermined distance (z), XY coordinates values (Lx3, Ly3) are obtained at the target position when a second layer is machined, based on XY coordinates values (Lx2, Ly2) of the target position at which the first layer is machined, and the hole is machined in the second layer based on the determined XY coordinates values. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、目標位置のＸＹ座標値に基づいてレーザビームの光軸を偏向する１対のミラーの回転角度を定め、被加工物の第１層と第２層に穴を加工するレーザ加工方法に関するものである。 The present invention relates to a laser processing method for determining a rotation angle of a pair of mirrors for deflecting an optical axis of a laser beam based on an XY coordinate value of a target position and processing holes in a first layer and a second layer of a workpiece. It is about.

レーザビームを走査する機能を持つレーザ装置の一例であるプリント基板穴明け用レーザ加工装置では、レーザとして波長が９μｍ〜１０．６μｍの炭酸ガスレーザまたは波長が３５５ｎｍもしくは２６６ｎｍのＵＶレーザを用いて、レーザをパルス状にプリント基板に照射し、基板の導体層間を接続するための穴を開ける。 In a laser processing apparatus for drilling a printed circuit board, which is an example of a laser apparatus having a function of scanning a laser beam, a laser using a carbon dioxide laser having a wavelength of 9 μm to 10.6 μm or a UV laser having a wavelength of 355 nm or 266 nm is used as the laser. Is applied to the printed circuit board in a pulsed manner to form holes for connecting the conductor layers of the circuit board.

以下、従来のプリント基板穴明け用レーザ加工装置について説明する。
図３は、レーザ加工装置の構成図である。
レーザ発振器８から出射されたレーザビーム２はアパーチャ９により外形を整形され、ガルバノミラー６，７で反射されてｆθレンズ１に入射し、ｆθレンズ１により集光されてＸ−Ｙ加工テーブル４上に配置されたプリント基板３に穴を加工する。ガルバノミラー６を回転させることによりレーザビーム２をプリント基板３上のＹ方向に、また、ガルバノミラー７を回転させることによりレーザビーム２をプリント基板３上のＸ方向に、それぞれ移動させることができる。 Hereinafter, a conventional laser processing apparatus for drilling a printed circuit board will be described.
FIG. 3 is a configuration diagram of the laser processing apparatus.
The outer shape of the laser beam 2 emitted from the laser oscillator 8 is shaped by the aperture 9, is reflected by the galvanometer mirrors 6 and 7, enters the fθ lens 1, is condensed by the fθ lens 1, and is collected on the XY processing table 4. A hole is processed in the printed circuit board 3 arranged in the above. The laser beam 2 can be moved in the Y direction on the printed circuit board 3 by rotating the galvanometer mirror 6, and the laser beam 2 can be moved in the X direction on the printed circuit board 3 by rotating the galvanometer mirror 7. .

ガルバノミラー６，７およびｆθレンズ１で定まる加工領域１１（ガルバノスキャンニング領域）の大きさは５０ｍｍ×５０ｍｍ程度である。１つの加工領域１１’の穴の加工が終了すると、Ｘ−Ｙテーブル４を移動させ、次の加工領域１１’をｆθレンズ１に対して位置決めする。以下、プリント基板３全域の加工が終了するまで、上記の動作を繰り返す。 The size of the processing region 11 (galvano scanning region) determined by the galvanometer mirrors 6 and 7 and the fθ lens 1 is about 50 mm × 50 mm. When the processing of the hole in one processing region 11 ′ is completed, the XY table 4 is moved and the next processing region 11 ′ is positioned with respect to the fθ lens 1. Thereafter, the above operation is repeated until the processing of the entire printed circuit board 3 is completed.

制御装置１３は、ガルバノミラー６，７、レーザ発振器８及びＣＣＤカメラ１２を制御する。 The control device 13 controls the galvanometer mirrors 6 and 7, the laser oscillator 8 and the CCD camera 12.

例えば、第１層（表面層）が銅箔、第１層の下層の第２層が絶縁物、第２層の下層の第３層が銅箔であるプリント基板の第１層と第３層を電気的に接続する場合、第１層から第３層に達する穴を明け、この穴をめっき処理することにより第１層と第３層を電気的に接続する。第１層に穴を加工することができる強度のレーザビームにより第２層を加工すると、第２層に形成される穴がビヤ樽状になり、めっき品質が低下する。そこで、第２層を加工するレーザビームの強度を小さくして加工をするようにしている（特許文献１）。 For example, the first layer and the third layer of the printed circuit board in which the first layer (surface layer) is a copper foil, the second layer under the first layer is an insulator, and the third layer under the second layer is a copper foil. Are electrically connected, the first layer and the third layer are electrically connected by forming a hole reaching the third layer from the first layer and plating the hole. When the second layer is processed with a laser beam having an intensity capable of processing holes in the first layer, the holes formed in the second layer are formed in a beer barrel shape, and the plating quality is deteriorated. Therefore, the second layer is processed by reducing the intensity of the laser beam (Patent Document 1).

次に、ｆθレンズ１の機能について説明する。
図４は、ｆθレンズ１の機能を説明する機能説明図である。
同図においてＦ１は前側焦点（偏向点）、Ｆ２は後側焦点であり、いずれもｆθレンズ1の中心軸Ｏ上にある。また、ｆはｆθレンズ1の焦点距離である。同図に実線で示すように、光軸が前側焦点Ｆ１を通り、中心軸Ｏに対して角度θで入射する光（すなわち、入射角θでｆθレンズ1に入射する光）は、光軸が中心軸Ｏと平行になってｆθレンズ1から出射し、後側焦点Ｆ２において中心軸Ｏに垂直な面Ｈの中心軸Ｏから
Ｌ＝ｆθ ・・・（１）
で表されるＬの位置Ｍに集光され、面Ｈから距離ｇ離れた面Ｋ上にアパーチャ９の像Ｊ０を結像する。 Next, the function of the fθ lens 1 will be described.
FIG. 4 is a function explanatory diagram illustrating the function of the fθ lens 1.
In the figure, F1 is a front focal point (deflection point), and F2 is a rear focal point, both of which are on the central axis O of the fθ lens 1. F is the focal length of the fθ lens 1. As indicated by the solid line in the figure, the optical axis of the light passing through the front focal point F1 and incident on the central axis O at an angle θ (that is, the light incident on the fθ lens 1 at the incident angle θ) has an optical axis of From the center axis O of the plane H perpendicular to the center axis O at the rear focal point F2 in parallel with the center axis O and emitted from the fθ lens 1 L = fθ (1)
An image J0 of the aperture 9 is formed on a surface K which is condensed at a position M of L represented by

そこで、プリント基板３の表面を面Ｋに合わせると、プリント基板３に所望の径の穴を明けることができる。また、プリント基板３に加工される穴の軸線がプリント基板３の表面に対して垂直になるので、品質に優れる穴を加工することができる。なお、通常、像Ｊ０の大きさは、アパーチャ９の直径の数十分の一であり、距離ｇは０．１〜０．３ｍｍ程度である。 Therefore, when the surface of the printed circuit board 3 is aligned with the surface K, a hole having a desired diameter can be formed in the printed circuit board 3. Moreover, since the axis line of the hole processed into the printed circuit board 3 becomes perpendicular | vertical with respect to the surface of the printed circuit board 3, the hole excellent in quality can be processed. In general, the size of the image J0 is several tenths of the diameter of the aperture 9, and the distance g is about 0.1 to 0.3 mm.

一方、同図に点線で示すように、前側焦点Ｆ１は通らないが光軸の中心軸Ｏに対する角度がθであるレーザビームも位置Ｍに集光され、面Ｋ上にアパーチャ９の像Ｊ１を結蔵する。しかし、光軸が中心軸Ｏに対して角度εだけ傾いているため、像Ｊ１の位置は像Ｊ０に対してずれる。この角度εに起因する像のずれをテレセントリック誤差という。テレセントリック誤差により、入射光が前側焦点Ｆ１の前側（ｆθレンズ1から遠い側）で中心軸Ｏと交差する場合の入射光の光軸は面Ｈよりも下方で中心軸Ｏに近づく。一方、入射光が前側焦点Ｆ１の後側（ｆθレンズ1に近い側）で中心軸Ｏと交差する場合の入射光の光軸は面Ｈよりも下方で中心軸Ｏから離れる。 On the other hand, as indicated by a dotted line in FIG. 8, a laser beam that does not pass through the front focal point F1 but has an angle θ with respect to the central axis O of the optical axis is also condensed at the position M, and an image J1 of the aperture 9 is formed on the surface K. Kyuzo. However, since the optical axis is inclined by the angle ε with respect to the central axis O, the position of the image J1 is deviated from the image J0. The image shift caused by the angle ε is called a telecentric error. Due to the telecentric error, the optical axis of the incident light when the incident light intersects the central axis O on the front side of the front focal point F1 (the side far from the fθ lens 1) approaches the central axis O below the surface H. On the other hand, when the incident light intersects the central axis O on the rear side of the front focal point F1 (side closer to the fθ lens 1), the optical axis of the incident light is separated from the central axis O below the surface H.

加工部の表面に所望の像を結像させる加工を、以下、フォーカス加工という。 Processing for forming a desired image on the surface of the processing portion is hereinafter referred to as focus processing.

以上の説明から明らかなように、ガルバノミラー６，７の反射面をｆθレンズ1の前側焦点Ｆ１に合わせることが理想である。しかし、２つのミラーの反射面を同一位置に配置することはできない。そこで、通常、ガルバノミラー６とガルバノミラー７を前側焦点Ｆ１の前後に配置し、かつガルバノミラー６とガルバノミラー７の反射面をできるだけ前側焦点Ｆ１に近づけるように配置し、加工される穴の軸線がプリント基板に対して垂直になるようにしている。テレセントリック誤差の大きさは、ガルバノミラー６、７とｆθレンズ1との距離が定まれば計算で求めることができる。 As is clear from the above description, it is ideal to match the reflecting surfaces of the galvanometer mirrors 6 and 7 with the front focal point F1 of the fθ lens 1. However, the reflecting surfaces of the two mirrors cannot be arranged at the same position. Therefore, normally, the galvanometer mirror 6 and the galvanometer mirror 7 are arranged before and after the front focal point F1, and the reflecting surfaces of the galvano mirror 6 and the galvano mirror 7 are arranged as close as possible to the front focal point F1, and the axis of the hole to be processed Is perpendicular to the printed circuit board. The magnitude of the telecentric error can be obtained by calculation if the distance between the galvanometer mirrors 6 and 7 and the fθ lens 1 is determined.

しかし、ガルバノミラー６とガルバノミラー７の取り付け位置は周囲温度によって変化する。そこで、加工に先立ちあるいは一定時間毎に、図３に示すアクリル板１０に座標を定めて（例えば、５ｍｍピッチ）穴を加工し、ＣＣＤカメラ１２により加工した穴の中心の座標値を測定して目標値に対するＸＹ方向のずれをそれぞれ求め、求めたずれを補正値として記憶する。そして、加工時には、加工プログラムで指定される加工位置のＸＹ座標値に記憶した補正値を加算して目標位置のＸＹ座標値とし、この目標位置の座標値に基づいてガルバノミラー６，７の角度を定めている。この補正値を求める作業を、以下、「補正値取得作業」という。
特開平３−２７８５５号公報 However, the mounting position of the galvanometer mirror 6 and the galvanometer mirror 7 varies depending on the ambient temperature. Therefore, prior to processing or at certain time intervals, the coordinates are set on the acrylic plate 10 shown in FIG. 3 (for example, 5 mm pitch), the hole is processed, and the coordinate value of the center of the processed hole is measured by the CCD camera 12. Deviations in the XY directions with respect to the target value are obtained, and the obtained deviations are stored as correction values. At the time of machining, the correction value stored in the XY coordinate value of the machining position specified by the machining program is added to obtain the XY coordinate value of the target position, and the angles of the galvanometer mirrors 6 and 7 are determined based on the coordinate value of the target position. Is stipulated. The operation for obtaining the correction value is hereinafter referred to as “correction value acquisition operation”.
JP-A-3-27855

レーザ加工の場合、レーザ発振器の出力を変更したり、レーザビームの周波数を変更するだけでもレーザ発振器から出力されるレーザビームの出射位置が変化する。このため、第２層を加工する際、レーザ発振器の出力を変更することは得策ではない。 In the case of laser processing, the emission position of the laser beam output from the laser oscillator changes only by changing the output of the laser oscillator or changing the frequency of the laser beam. For this reason, it is not a good idea to change the output of the laser oscillator when processing the second layer.

面Ｈで集光されたレーザビームは面Ｈから遠ざかるにつれて拡大するので、プリント基板をｆθレンズから相対的に遠ざけると、レーザビームの単位面積当たりの強度を小さくすることができる。しかし、テレセントリック誤差のため、照射位置がずれる。レーザービームの光軸の位置を面Ｋおよび遠ざけた面の両者で測定し、それぞれの補正値を記憶させることもできるが、測定に時間を要し、加工能率を向上させることができない。 Since the laser beam focused on the surface H expands as the distance from the surface H increases, the intensity per unit area of the laser beam can be reduced by moving the printed circuit board relatively away from the fθ lens. However, the irradiation position is shifted due to a telecentric error. Although the position of the optical axis of the laser beam can be measured on both the surface K and the surface away from each other and the respective correction values can be stored, the measurement takes time and the processing efficiency cannot be improved.

本発明の目的は、プリント基板とｆθレンズとの間隔を変えることによりレーザビームの単位面積当たりのエネルギ強度を変えるようにしたレーザ加工（以下、「デフォーカス加工」という。）の場合であっても、品質に優れる穴を効率よく加工することができるレーザ加工方法を提供するにある。 An object of the present invention is in the case of laser processing (hereinafter referred to as “defocus processing”) in which the energy intensity per unit area of the laser beam is changed by changing the distance between the printed circuit board and the fθ lens. The present invention also provides a laser processing method capable of efficiently processing a hole having excellent quality.

本発明は、実際の照射位置の設計上の照射位置に対するずれを予め補正値として求めておき、加工プログラムで指定された穴の中心のＸＹ座標値に前記補正値を加算して目標位置のＸＹ座標値を定め、定めた目標位置のＸＹ座標値に基づいて１対のミラーの回転角度を定め、前記１対のミラーで位置を定められたレーザビームをｆθレンズにより集光して複数の材質の異なる層が積層された被加工物の表面第１層から第１層の下層の第2層を貫通し第３層に達する穴を加工するレーザ加工方法において、所望の形状を被加工物表面に結像させて前記第１層に穴を加工した後、前記ｆθレンズと前記被加工物表面との間隔を予め定める距離だけ拡げ、前記第１層を加工した目標位置のＸＹ座標値に基づいて前記第２層を加工する場合の目標位置のＸＹ座標値を定め、定めたＸＹ座標値に基づいて前記第２層に穴を加工することを特徴とする。 According to the present invention, the deviation of the actual irradiation position from the designed irradiation position is obtained in advance as a correction value, and the correction value is added to the XY coordinate value of the center of the hole designated by the machining program to obtain the target position XY. A coordinate value is determined, a rotation angle of a pair of mirrors is determined based on an XY coordinate value of a determined target position, and a laser beam whose position is determined by the pair of mirrors is condensed by an fθ lens, and a plurality of materials are collected. In a laser processing method for processing a hole that penetrates a second layer under the first layer from the surface first layer of the workpiece on which the different layers are stacked, a desired shape is formed on the surface of the workpiece After forming a hole in the first layer and forming a hole in the first layer, the distance between the fθ lens and the workpiece surface is increased by a predetermined distance, and based on the XY coordinate value of the target position where the first layer is processed. The target position when processing the second layer Defining a Y coordinate value, characterized by machining a hole in the second layer based on the XY coordinate value determined.

デフォーカス加工時における光軸のずれを実測しなくてもレーザビームの光軸を加工しようとする穴の略中心に位置決めできるので、品質に優れる穴を効率よく加工することができる。 Since it is possible to position the optical axis of the laser beam at the approximate center of the hole to be processed without actually measuring the deviation of the optical axis during the defocus processing, it is possible to efficiently process a hole with excellent quality.

先ず、本発明の原理をＸ座標値を定めるガルバノミラー６の場合について説明する。 First, the principle of the present invention will be described in the case of the galvanometer mirror 6 that determines the X coordinate value.

図１は、本発明の原理を説明するための原理説明図であり、図４と同じものまたは同一機能のものは同一の符号を付して重複する説明を省略する。なお、ｆθレンズ１の厚さは０とし、レーザビームは光軸のみを示してある。また、ガルバノミラー６の反射面とｆθレンズ１の前側焦点Ｆ１との距離はｄｘであり、プリント基板３の表面は面Ｋに位置決めされている。 FIG. 1 is a principle explanatory diagram for explaining the principle of the present invention. Components having the same or the same functions as those in FIG. The thickness of the fθ lens 1 is 0, and the laser beam shows only the optical axis. The distance between the reflecting surface of the galvanometer mirror 6 and the front focal point F1 of the fθ lens 1 is dx, and the surface of the printed circuit board 3 is positioned on the surface K.

いま、加工プログラムで指定された加工位置のＸ座標がＬｘ０であるとすると、設計上のレーザビームの光軸は一点鎖線ｘ１１で示すように前側焦点Ｆ１および点Ｍを通り、面Ｋ上の点Ｌｘ０にアパーチャの像を結像（以下、単に「結像」という。）する。また、ガルバノミラー６で反射された実際のレーザビームは、一点鎖線ｘ１２で示すように、点Ｍを通り面Ｋ上のＸ座標値がＬｘ１の点Ｌｘ１に結像する。 Assuming that the X coordinate of the processing position specified by the processing program is Lx0, the optical axis of the designed laser beam passes through the front focal point F1 and the point M as indicated by the alternate long and short dash line x11, and the point on the surface K An aperture image is formed on Lx0 (hereinafter simply referred to as “image formation”). Further, the actual laser beam reflected by the galvanometer mirror 6 passes through the point M and forms an image at the point Lx1 where the X coordinate value on the plane K is Lx1, as indicated by the alternate long and short dash line x12.

点Ｌｘ１の点Ｌｘ０からの距離がａであるとすると、補正値取得作業により、Ｘ座標値Ｌｘ０に対する補正値ａが得られる。そして、加工時には目標座標としてＬｘ２（ただし、Ｌｘ２≒Ｌｘ０＋ａ）が決定され、ガルバノミラー６は、
α＝Ｌｘ２／ｆ・・・（２）
で表される角度αに位置決めされる。 If the distance of the point Lx1 from the point Lx0 is a, the correction value a for the X coordinate value Lx0 is obtained by the correction value acquisition operation. At the time of processing, Lx2 (where Lx2≈Lx0 + a) is determined as a target coordinate, and the galvanometer mirror 6 is
α = Lx2 / f (2)
Is positioned at an angle α represented by

ガルバノミラー６の回転角度が角度αの場合、設計上のレーザビームの光軸は点線ｘ２１で示すように前側焦点Ｆ１および点Ｍ１を通り、面Ｋ上の点Ｌｘ２に結像する。また、ガルバノミラー６で反射された実際のレーザビームの光軸は、点線ｘ２２で示すように、点Ｍ１を通り面Ｋ上の点Ｌｘ０に結像する。 When the rotation angle of the galvanometer mirror 6 is the angle α, the optical axis of the designed laser beam passes through the front focal point F1 and the point M1 as shown by the dotted line x21 and forms an image at the point Lx2 on the surface K. Further, the optical axis of the actual laser beam reflected by the galvanometer mirror 6 passes through the point M1 and forms an image at the point Lx0 on the plane K as indicated by a dotted line x22.

次に、第２層を加工するため、プリント基板３の表面を面Ｋからｚだけ下方の面Ｑに位置決めする。すると、ガルバノミラー６で反射された実際のレーザビームの光軸ｘ２２は、面Ｑ上の点Ｐｘ１に入射することになる。 Next, in order to process the second layer, the surface of the printed circuit board 3 is positioned on the surface Q below the surface K by z. Then, the optical axis x22 of the actual laser beam reflected by the galvanometer mirror 6 enters the point Px1 on the surface Q.

ここで、ｆθレンズ１から出射した光軸ｘ２２の中心軸Ｏに対する角度をβとすると、角度βおよび点Ｐｘ１の座標値Ｐｘ１は、
ｔａｎβ＝ｄｘ・ｔａｎα／ｆ・・・（３）
Ｐｘ１＝Ｌｘ２−（ｚ＋ｇ）・ｔａｎβ ・・・（４）
で表される。 Here, when the angle with respect to the central axis O of the optical axis x22 emitted from the fθ lens 1 is β, the coordinate value Px1 of the angle β and the point Px1 is
tan β = dx · tan α / f (3)
Px1 = Lx2- (z + g) · tanβ (4)
It is represented by

品質に優れる加工をするためには、ガルバノミラー６で反射された実際のレーザビームの光軸を面Ｑ上の座標がＬｘ０である点Ｐｘ０に入射させなければならない。すなわち、目標位置の座標値Ｌｘ３を
Ｌｘ３＝Ｌｘ２＋（ｚ＋ｇ）・ｔａｎβ ・・・（５）
で表される値にする必要がある。 In order to perform processing with excellent quality, the optical axis of the actual laser beam reflected by the galvanometer mirror 6 must be incident on the point Px0 whose coordinates on the plane Q are Lx0. That is, the coordinate value Lx3 of the target position is expressed as Lx3 = Lx2 + (z + g) · tan β (5)
It must be a value represented by.

ここで、角度αは±０〜１０度であるので、ｔａｎαをαに置き換えると、式３は式６に変形できる。 Here, since the angle α is ± 0 to 10 degrees, when tan α is replaced with α, Equation 3 can be transformed into Equation 6.

ｔａｎβ＝ｄｘ・α／ｆ・・・（６）
式６を式５に代入し、さらにｚに比べて十分小さいｇを無視すると、
Ｌｘ３＝Ｌｘ２＋ｚ・ｄｘ・α／ｆ・・・（７）
が得られる。 tan β = dx · α / f (6)
Substituting Equation 6 into Equation 5 and ignoring g sufficiently smaller than z,
Lx3 = Lx2 + z · dx · α / f (7)
Is obtained.

式２を式７に代入すると、
Ｌｘ３＝Ｌｘ２＋ｚ・ｄｘ・（Ｌｘ２／ｆ）／ｆ
＝Ｌｘ２（１＋ｚ・ｄｘ／ｆ^２）・・・（８）
が得られる。 Substituting Equation 2 into Equation 7,
Lx3 = Lx2 + z · dx · (Lx2 / f) / f
= Lx2 (1 + z · dx / f ² ) (8)
Is obtained.

式８におけるｄｘ、ｆは装置によって予め定まる値であり、ｚは予め定める値である。したがって、第２層を加工する場合の目標位置のＸ座標値Ｌｘ３を第１層を加工する場合の目標位置のＸ座標値Ｌｘ２から定めることができる。 In Expression 8, dx and f are values determined in advance by the apparatus, and z is a predetermined value. Therefore, the X coordinate value Lx3 of the target position when processing the second layer can be determined from the X coordinate value Lx2 of the target position when processing the first layer.

そして、同図に示すように、設計上のレーザビームの光軸ｘ３１は前側焦点Ｆ１および点Ｍ３を通り、ガルバノミラー６で反射された実際のレーザビームの光軸ｘ３２は点Ｍ３を通り面Ｑ上のＸ座標値がＬｘ０の点Ｐｘ０に結像する。 As shown in the figure, the optical axis x31 of the designed laser beam passes through the front focal point F1 and the point M3, and the optical axis x32 of the actual laser beam reflected by the galvanometer mirror 6 passes through the point M3 and passes through the surface Q. An image is formed at a point Px0 where the upper X coordinate value is Lx0.

また、Ｙ座標についても、Ｘ座標値を求める手順と同様にして定めることができる。すなわち、ガルバノミラー７の反射面とｆθレンズ１の前側焦点Ｆ１との距離をｄｙ、第１層を加工する場合の目標位置のＹ座標値をＬｙ２とすると、第２層を加工する場合の目標位置のＹ座標値Ｌｙ３を、
Ｌｙ３＝Ｌｙ２（１−ｚ・ｄｙ／ｆ^２）・・・（９）
式９により定めることができる。 Also, the Y coordinate can be determined in the same manner as the procedure for obtaining the X coordinate value. That is, if the distance between the reflecting surface of the galvano mirror 7 and the front focal point F1 of the fθ lens 1 is dy, and the Y coordinate value of the target position when processing the first layer is Ly2, the target when processing the second layer The Y coordinate value Ly3 of the position is
Ly3 = Ly2 (1-z · dy / f ² ) (9)
Equation 9 can be used.

なお、上記において、ｄｘ，ｄｙ，α，θ，Ｌｘ，Ｌｙの符号は以下のように定める。 In the above, the signs of dx, dy, α, θ, Lx, Ly are determined as follows.

すなわち、前側焦点Ｆ１を基準にして、ｆθレンズ１に対して遠い側のｄｘはプラス，ｆθレンズ１に対して近い側のｄｙはマイナス、また、α，θは中心軸０に対して右下りに入射する場合はプラス、左下りに入射する場合はマイナスである。また、中心軸０を加工領域の中心（原点）においた時、Ｌｘは右方向がプラス、左方向がマイナス、Ｌｙは上方向がプラス、下方向がマイナスである。 That is, with reference to the front focal point F1, dx on the side far from the fθ lens 1 is plus, dy on the side near the fθ lens 1 is minus, and α and θ are descending to the right with respect to the central axis 0. Is positive when incident on the left, and negative when incident on the left-hand side. When the center axis 0 is set at the center (origin) of the machining area, Lx is positive in the right direction, negative in the left direction, Ly is positive in the upward direction, and negative in the downward direction.

次に、本発明の動作を説明する。
加工に先立ち、補正値取得作業を行う。次に、加工プログラムで指定される座標値（Ｌｘ０，Ｌｙ０）に代えて補正された座標値（Ｌｘ２，Ｌｙ２）にレーザビームを位置決めし、第１層に穴を加工する。第１層のすべての加工が終了したら、プリント基板３とｆθレンズ１との距離をｚだけ広げ、加工プログラムで指定される座標値（Ｌｘ０，Ｌｙ０）に代えてＬｘ２とＬｙ２および式８，９を用いて得られる座標値（Ｌｘ３，Ｌｙ３）にレーザビームを位置決めし、第２層に穴を加工する。 Next, the operation of the present invention will be described.
Prior to processing, correction value acquisition work is performed. Next, the laser beam is positioned at the corrected coordinate values (Lx2, Ly2) instead of the coordinate values (Lx0, Ly0) specified by the machining program, and a hole is machined in the first layer. When all the processing of the first layer is completed, the distance between the printed circuit board 3 and the fθ lens 1 is increased by z, and Lx2 and Ly2 and Expressions 8 and 9 are substituted for the coordinate values (Lx0, Ly0) specified by the processing program. The laser beam is positioned at the coordinate values (Lx3, Ly3) obtained using, and holes are processed in the second layer.

以上説明したように、本発明では、フォーカス条件での加工穴位置ズレ量を計測することによりフォーカス加工およびデフォーカス加工双方の補正情報の処理が完了するので、作業能率を向上させることができる。 As described above, according to the present invention, since the processing of the correction information for both the focus processing and the defocus processing is completed by measuring the amount of displacement of the processing hole position under the focus condition, the work efficiency can be improved.

図２は、本発明の効果を説明する図であり、ｚを３．５ｍｍとした場合の第２層をＬｘ２およびＬｙ２を用いて加工した場合と、Ｌｘ３およびＬｙ３を用いて加工した場合の目標位置に対するずれを実測した値である。なお、加工領域は５０ｍｍ×５０ｍｍ、加工ピッチは１０ｍｍである。 FIG. 2 is a diagram for explaining the effect of the present invention. The target when the second layer is processed using Lx2 and Ly2 and the processing is performed using Lx3 and Ly3 when z is 3.5 mm. It is a value obtained by actually measuring the deviation with respect to the position. The processing area is 50 mm × 50 mm, and the processing pitch is 10 mm.

同図から明らかなように、本発明により、すなわち目標位置の座標値を（Ｌｘ３，Ｌｙ３）として第２層を加工する場合のずれ量は−８μｍから＋７μｍの範囲である。これに対して、第２層を第１層を加工する位置とした場合、すなわち目標位置の座標値を（Ｌｘ２，Ｌｙ２）とした場合には、ずれ量が−５６μｍから＋８４μｍの範囲になっている。したがって、小径例えば５０μｍの穴を加工する場合、第２層を加工するためのレーザビームのエネルギ密度を第１層を加工する場合の１／４（直径は２倍）にすると、レーザビームが所望の加工位置から外れてしまい穴を加工することができない。 As is apparent from the figure, the shift amount when the second layer is processed according to the present invention, that is, with the coordinate value of the target position as (Lx3, Ly3) is in the range of -8 μm to +7 μm. On the other hand, when the second layer is a position where the first layer is processed, that is, when the coordinate value of the target position is (Lx2, Ly2), the deviation amount is in the range of −56 μm to +84 μm. Yes. Therefore, when processing a hole having a small diameter, for example, 50 μm, the laser beam is desired if the energy density of the laser beam for processing the second layer is ¼ that of the first layer (diameter is twice). The hole cannot be machined because it is out of the machining position.

本発明の原理を説明するための原理説明図である。It is a principle explanatory drawing for demonstrating the principle of this invention. 本発明の効果を説明する図である。It is a figure explaining the effect of this invention. レーザ加工装置の構成図である。It is a block diagram of a laser processing apparatus. ｆθレンズ1の機能を説明する機能説明図である。FIG. 2 is a function explanatory diagram for explaining functions of an fθ lens 1.

符号の説明Explanation of symbols

１ｆθレンズ
３プリント基板 1 fθ lens 3 Printed circuit board

Claims

実際の照射位置の設計上の照射位置に対するずれを予め補正値として求めておき、加工プログラムで指定された穴の中心のＸＹ座標値に前記補正値を加算して目標位置のＸＹ座標値を定め、定めた目標位置のＸＹ座標値に基づいて１対のミラーの回転角度を定め、前記１対のミラーで位置を定められたレーザビームをｆθレンズにより集光して複数の材質の異なる層が積層された被加工物の表面第１層から第１層の下層の第2層を貫通し第３層に達する穴を加工するレーザ加工方法において、
所望の形状を被加工物表面に結像させて前記第１層に穴を加工した後、前記ｆθレンズと前記被加工物表面との間隔を予め定める距離だけ拡げ、前記第１層を加工した目標位置のＸＹ座標値に基づいて前記第２層を加工する場合の目標位置のＸＹ座標値を定め、定めたＸＹ座標値に基づいて前記第２層に穴を加工することを特徴とするレーザ加工方法。
A deviation of the actual irradiation position from the designed irradiation position is obtained in advance as a correction value, and the XY coordinate value of the target position is determined by adding the correction value to the XY coordinate value of the center of the hole designated by the machining program. The rotation angle of the pair of mirrors is determined based on the XY coordinate value of the determined target position, and the laser beam whose position is determined by the pair of mirrors is condensed by the fθ lens, so that a plurality of layers of different materials are formed. In the laser processing method for processing a hole that penetrates the second layer under the first layer from the surface first layer of the stacked workpieces and reaches the third layer,
After forming a desired shape on the workpiece surface and machining a hole in the first layer, the distance between the fθ lens and the workpiece surface is increased by a predetermined distance to process the first layer. A laser which defines an XY coordinate value of a target position when processing the second layer based on an XY coordinate value of a target position, and processes a hole in the second layer based on the determined XY coordinate value Processing method.