JP2864005B2 - トータルパルスエネルギー積算量検出によるレーザ加工補償システム - Google Patents
トータルパルスエネルギー積算量検出によるレーザ加工補償システムInfo
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Description
る加工装置に関し、特にプリント配線基板(フレキシブ
ルプリント配線基板を含む)のような基板本体にスルー
ホールあるいはビアホールや溝を設けるのに適したレー
ザ加工装置に対して、トータルパルスエネルギーの積算
量を検出してパルスエネルギーの一時低下に対する補償
を行うレーザ加工補償システムに関する。
配線基板、特に高密度多層プリント配線盤のような基板
本体にビアホールや溝を設けるレーザ加工装置が提供さ
れている。この種のレーザ加工装置は、図4に示すよう
に、レーザ発振器31で発生したパルスレーザ光を、反
射ミラー32,33,34を介して導き、fθレンズと
も呼ばれる加工レンズ35を通してプリント配線基板3
6に照射することにより加工を行うものである。
して示し、一面側に金属膜36−1(通常、導体パター
ンのランド部分)を有する基板本体36−2の他面側に
パルスレーザ光を照射することにより、基板本体36−
2にはビアホール36−3が形成される。例えば、ポリ
イミド、ガラスエポキシのような絶縁樹脂による基板本
体に穴あけする場合、TEA−CO2 レーザであれば1
パルスで40〜50μm厚の穴あけが可能であるので、
0.1mm厚であれば2〜3パルスで穴あけできる。
安定化を図るためにパワーメータを組み込まれたものが
あり、これを図6を参照して説明する。図6において、
レーザ発振器40はレーザ発振部41と電源部42、一
部反射型のミラー43、パワーメータ44を内蔵してい
る。パワーメータ44は、パルスレーザ光の一部を受け
て出力を判定するものであり、判定結果はパワー出力モ
ニタ50に送られる。パワー出力モニタ50はこの判定
結果にもとづいて電源部42を制御する。
毎に1パルス発生させる場合、それらのパワーをパワー
メータ44により全パルスモニタし、最終的に1(se
c)間の平均パワーを算出する。この平均パワーがパワ
ー出力モニタ50を通して電源部42にフィードバック
されることで1(sec)当たりの平均パワーが均一に
なるように制御される。
ようなレーザ発振器を用いたレーザ加工装置では、レー
ザ発振器から出射後の光路中において発生するエネルギ
ーロスは検出することができず、レーザ発振器の出力制
御に反映されない。
出してフィードバックするため、1回当たりの作業が短
時間、例えば数パルス分で終了するような精密なレーザ
加工においては1〜2パルスのパルスエネルギーの変動
があった場合にはこれをカバーし切れず、加工不良とな
ってしまう。
毎にパルスエネルギーをモニタリングできるようにして
パルスエネルギーが低下した場合にはこれを補償できる
ようなレーザ加工補償システムを提供しようとするもの
である。
補償システムは、レーザ発振器からのパルスレーザ光を
導く光路に設けられて1個当たりのパルスエネルギーを
検出するためのエネルギーモニタと、加工条件に応じて
設定される1回の加工当たりのパルス数で決まるエネル
ギーに関するスレッシュホールド値を設定することがで
き、設定されたスレッシュホールド値と前記エネルギー
モニタで検出されたパルスエネルギーの前記1回の加工
当たりのパルス数分の積算値とを比較して前記積算値の
方が低い時に検出信号を出力するエネルギー比較部と、
このエネルギー比較部からの検出信号を受けると前記レ
ーザ発振器にトリガパルスを出力して該レーザ発振器か
ら追加のパルスレーザ光を発生せしめるトリガパルス発
生部とを含むことを特徴とする。
値が前記スレッシュホールド値以上になるまで前記検出
信号を出力し、前記トリガパルス発生部は、前記検出信
号がなくなるまで前記トリガパルスを出力する。
中のうち被加工物に近い方の光路に設けられた一部透過
型のベンディングミラーを通して前記パルスレーザ光の
一部を受光するように構成されている。
配線基板に穴あけ加工を行う加工装置の場合について、
本発明の好ましい実施の形態を説明する。図1におい
て、太線は電気信号の経路を、細線はレーザ光の経路を
それぞれ示す。レーザ発振器11で発生されたパルスレ
ーザ光は反射ミラー12を経て一部透過型のベンディン
グミラー13に至り、ここで約99%は反射されてX−
Yスキャナ14、fθレンズによる加工レンズ15を通
してX−Yテーブル16上に載置されたプリント配線基
板17に照射される。
パルスレーザ光を振らせるためのものであり、2つのガ
ルバノミラーと呼ばれる反射ミラー14−1、14−2
を組合わせて成るガルバノスキャナと呼ばれるものであ
る。すなわち、2つの反射ミラー14−1、14−2を
ガルバノメータの駆動原理で独立して回動させることに
より、パルスレーザ光をプリント配線基板17上の任意
の位置に照射することができる。
蔵の駆動部が制御装置20からの制御信号により制御さ
れる。制御装置20は、通常、パーソナルコンピュータ
で実現される。X−Yテーブル16上に位置決め載置さ
れたプリント配線基板17に設ける複数の穴の位置はあ
らかじめ決まっており、これらの穴の位置にパルスレー
ザ光を順に照射するための制御プログラムがあらかじめ
制御装置20にセットされている。X−Yスキャナ14
は、制御装置20からの制御信号によりプリント配線基
板17上に順に所定数のパルスレーザ光を照射する。
が制御装置20からの制御信号により制御され、X軸方
向ーY軸方向に駆動される。
約1%のレーザ光はエネルギーモニタ18に導入されて
パルス毎にパルスエネルギーが検出される。検出された
パルスエネルギーはエネルギー比較回路19に送られ
る。
モニタ18からのパルスエネルギーを1回の加工当たり
のパルス数分だけ蓄積する。これは、プリント配線基板
17の材質や加工厚が決まると、これに穴をあけるため
に必要なパルス数も決まるので、蓄積すべきパルス数を
設定しておけば良い。エネルギー比較回路19にはま
た、蓄積されたパルスエネルギーと比較するためのスレ
ッシュホールド値が設定される。このスレッシュホール
ド値も、加工条件、例えばプリント配線基板17の材質
や加工厚によって決まる1回の加工当たりのパルス数に
応じて任意に変更可能である。
ルスエネルギーとスレッシュホールド値との比較を行
い、蓄積されたパルスエネルギーがスレッシュホールド
値以上であれば、制御装置20に対して穴あけ加工が正
常に行われたことを示す加工完了信号を出力する。この
加工完了信号を受けると、制御装置20はX−Yスキャ
ナ14に対して駆動制御信号を送って次の穴あけ加工を
行わせる。
低い時にはそれを示す検出信号をトリガパルス発生器2
1に出力する。トリガパルス発生器21はこの検出信号
を受けるとレーザ発振器11にトリガパルスを出力し、
追加のパルスレーザ光を1つだけ発生せしめる。
3をも参照して説明する。加工条件により1回当たりの
パルスレーザ光の個数が決定される。例えば、0.4
(J)のパルスエネルギーを持つパルスレーザ光により
1回の穴あけ加工につき6つのパルスレーザ光を照射す
るものとする。光路中でのエネルギーロスが無いものと
すると、エネルギーモニタ18での正常なパルスエネル
ギーの検出値は4(mJ)となる。これを考慮して、ス
レッシュホールド値VSLとしては4×6×0.8(80
%)=19.2(mJ)が設定されるものとする。1回
目の穴あけ加工では1発目〜6発目のパルスレーザ光P
1〜P6はいずれも正常で、そのエネルギーの蓄積値は
スレッシュホールド値VSLを越え、プリント配線基板1
7には正常にビアホールが形成される。
器11に起因して4発目、5発目のパルスレーザ光P1
0,P11共にパルスエネルギーが低く、パルスレーザ
光P7〜P12のパルスエネルギーの蓄積値がスレッシ
ュホールド値VSLを下回ったとすると、プリント配線基
板17に形成されるホールはビアホールとならない。エ
ネルギー比較回路19はパルスエネルギーがスレッシュ
ホールド値VSLを下回ったことを検出してトリガパルス
発生器21に検出信号を出力する。トリガパルス発生器
21はこの検出信号を受けるとレーザ発振器11にトリ
ガパルスを出力する。レーザ発振器11はこのトリガパ
ルスを受けると、通常のパルスレーザ光と同じ周期で追
加のパルスレーザ光P13を出力する。その結果、パル
スレーザ光P7〜P13のパルスエネルギーの蓄積値が
スレッシュホールド値VSLを越え、プリント配線基板1
7には正常にビアホールが形成される。
ルスエネルギーの蓄積値がスレッシュホールド値VSLを
越えなければ、更に追加のパルスレーザ光が発生され
る。これは、パルスエネルギーの蓄積値がスレッシュホ
ールド値VSLを越えるまで続けられ、この間、制御装置
20はX−Yスキャナ14に対して次の穴あけ加工のた
めの制御信号を送るのを停止している。このようにし
て、プリント配線基板17には正常にビアホールが形成
される。
て説明したが、ベンディングミラー13の設置箇所は、
パルスレーザ光の光路中でのエネルギーロスを考慮し
て、X−Yスキャナ14の手前であって被加工部、つま
りプリント配線基板17に最も低い位置にするのが好ま
しい。また、エネルギーモニタ18としては、パルスレ
ーザ光のパルスエネルギーの1%程度で動作可能なジュ
ールメータと呼ばれるものがあり、これは、パルスレー
ザ光の一部を取り出してその光量を測定するホトダイオ
ード方式と、パルスレーザ光の一部を取り出して分極を
行わせることによりΔVを測定する電圧方式とがある
が、そのいずれも使用可能である。
てはパルスレーザ光のパルスエネルギーが一時的に低下
した時にこれを検出して追加のパルスレーザ光を発生
し、1回のレーザ加工におけるパルスレーザ光の数を増
やすことで加工不良の発生を防止することができ、加工
歩留まりを大幅に向上させることができる。
示すブロック図である。
ある。
るための波形図である。
ク図である。
断面図である。
を説明するための図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 レーザ発振器からのパルスレーザ光によ
り加工を行うレーザ加工装置において、前記パルスレー
ザ光を導く光路に設けられて1個当たりのパルスエネル
ギーを検出するためのエネルギーモニタと、加工条件に
応じて設定される1回の加工当たりのパルス数で決まる
エネルギーに関するスレッシュホールド値を設定するこ
とができ、設定されたスレッシュホールド値と前記エネ
ルギーモニタで検出されたパルスエネルギーの前記1回
の加工当たりのパルス数分の積算値とを比較して前記積
算値の方が低い時に検出信号を出力するエネルギー比較
部と、このエネルギー比較部からの検出信号を受けると
前記レーザ発振器にトリガパルスを出力して該レーザ発
振器から追加のパルスレーザ光を発生せしめるトリガパ
ルス発生部とを含むことを特徴とするレーザ加工補償シ
ステム。 - 【請求項2】 前記エネルギー比較部は、前記積算値が
前記スレッシュホールド値以上になるまで前記検出信号
を出力し、前記トリガパルス発生部は、前記検出信号が
なくなるまで前記トリガパルスを出力することを特徴と
する請求項1記載のレーザ加工補償システム。 - 【請求項3】 前記エネルギーモニタは、前記光路中の
うち被加工物に近い方の光路に設けられた一部透過型の
ベンディングミラーを通して前記パルスレーザ光の一部
を受光するように構成されていることを特徴とする請求
項1あるいは2記載のレーザ加工補償システム。
Priority Applications (1)
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JP8123540A JP2864005B2 (ja) | 1996-05-17 | 1996-05-17 | トータルパルスエネルギー積算量検出によるレーザ加工補償システム |
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Publications (2)
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JPH09308977A JPH09308977A (ja) | 1997-12-02 |
JP2864005B2 true JP2864005B2 (ja) | 1999-03-03 |
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JP (1) | JP2864005B2 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010188396A (ja) * | 2009-02-19 | 2010-09-02 | Hitachi High-Technologies Corp | レーザ加工方法、レーザ加工装置及びソーラパネル製造方法 |
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US20170242424A1 (en) * | 2016-02-19 | 2017-08-24 | General Electric Company | Laser power monitoring in additive manufacturing |
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1996
- 1996-05-17 JP JP8123540A patent/JP2864005B2/ja not_active Expired - Fee Related
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