JP7451049B2 - レーザ加工装置及びレーザ加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーザパルスを用いてプリント基板のような被加工物に穴あけ等を行うレーザ加工の加工位置を補正する方法に関するものである。

プリント配線板の回路形成では、薄い絶縁層の両面に薄い銅箔を配置した薄い両面板に貫通穴をあける加工が行われている。レーザ加工で貫通穴をあける場合、プリント配線板の表側および裏側の両面からレーザ光を照射し、形成される加工穴を接続させて貫通穴を形成する。この際、表側の穴と裏側の穴の位置を一致させる必要があるため、穴あけ加工の位置の補正が重要である。

また、プリント配線板は温度変化等の影響により伸縮等の歪が生じるため、プリント配線板のレーザ穴あけ加工では、加工前に加工位置の補正を行っている。
例えば、特許文献１に開示されている技術においては、プリント配線板の伸縮等の歪が発生した場合、プリント配線板の四隅に設けられたアライメントマークを基準として、アライメントマークの位置のずれからプリント配線板の変形量を算出し、変形量に応じた補正値をＸＹテーブルの位置決め位置と加工プログラムの加工位置座標に加えてから、プリント基板の全体面にレーザ穴あけ加工を行っている。

プリント配線板のレーザ穴あけ加工では、ガルバノのスキャンエリアの移動の経路を生成している。例えば、特許文献２に開示されている技術においては、加工時間を短縮するために、加工経路が最短となるように、ガルバノスキャンエリアの移動経路として渦巻き状の経路を生成している。

特開2013-125915 号公報 特開2011-140057 号公報

従来の技術では、図４中の矢印に示すようにプリント配線板９の外周部分の経路始点Ｄ４５から、渦巻き状のスキャンエリアの経路に沿って加工していた。しかし、穴あけ加工中のプリント配線板の伸縮は、プリント基板の中心部よりも外周部が大きくなるため、従来の渦巻き状の経路で経路の方向が変化するスキャンエリアＡ２５，スキャンエリアＢ２６，スキャンエリアＣ２７，スキャンエリアＤ２８では、経路の途中で、伸縮量のより大きい部分を通過することになり、穴加工位置のずれが大きくなる問題があった。このように、従来技術では、穴加工位置のずれを小さくする加工経路を生成する配慮がなされていなかった。

また、従来技術ではプリント配線板のレーザ穴あけ加工中に穴加工位置を補正しないので、レーザ穴あけ加工中に生ずるプリント配線板の伸縮により穴あけ加工位置がずれる問題があった。

上記課題を解決するため、本願の発明においては、プリント配線板の重心を中心とした伸縮量が同一の領域に沿ったスキャンエリアの経路を生成し、生成したスキャンエリアの経路を周回する。さらに、生成したスキャンエリアの経路の1周回ごとに、アライメントマークを基準として加工位置の補正を行う。

なお、本願において開示される発明の代表的な特徴は以上のとおりであるが、ここで説明していない特徴については、以下に説明する実施例に適用されており、また特許請求の範囲にも示したとおりである。

本発明によれば、絶縁層が薄く、表層銅箔の薄いプリント配線板に対し表裏から レーザを照射し貫通穴を形成する表裏加工に於いて、周回するスキャンエリアごとに加工位置補正することで加工位置のずれを軽減し、加工穴位置の精度が高い穴を加工できる。

本発明を適用したレーザ加工装置の一例の全体を示す模式図である。 本発明を適用したガルバノスキャンエリアの経路の一例を表す図である。 本発明を適用したプリント基板の一例の断面図である。 従来のレーザ加工装置のガルバノスキャンエリアの経路を表す図である。

図1は本発明のレーザ加工装置の概要を示す模式図である。レーザ加工装置は、レーザ発振器１、制御装置３、第１及び第２の反射ミラー４、５、第１及び第２のガルバノスキャナ６、７、ｆシータレンズ８、ｆシータレンズ８と同時に移動可能な図示されないプレートに固定されたアライメントマーク認識用カメラシステム１１、ＸＹテーブル１５から基本的に構成されている。

プリント配線板９の四隅には穴明け位置の基準となるアライメントマーク１０が形成されている。１２は、ガルバノスキャナ６、７の位置決め動作で加工されるガルバノスキャンエリア、１３は、１２の次に加工するガルバノスキャンエリア、１５は機械正面から見て１７の前後方向に図示されない送り系に機構により支持されたＸＹテーブルである。

レーザ発信器１から発振されたレーザビーム２は、ミラー４及びミラー５で反射され、ガルバノスキャナ６及びガルバノスキャナ７に入射し、ｆシータレンズ８を介して、プリント配線板９の表面に照射される。

アライメントマーク認識用カメラシステム１１で被加工物であるプリント配線板９の四隅に配置されたアライメントマーク１０を認識し、プリント配線板９のレーザ加工機に対するアライメントマーク１０の位置を測定し、加工位置の補正処理を行った後、ガルバノスキャナ６，７及びＸＹテーブル１５に移動指令を与え、加工位置の位置決めを行う。

図２は本発明のレーザ加工装置によって生成されたガルバノスキャンエリアの経路の一例を示す模式図である。図２のプリント配線板９には、穴あけ位置の基準となるアライメントマーク１０がプリント基板の四隅に1か所ずつ（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）配置されている。

プリント配線板重心２０を中心として、プリント配線板９の伸縮量が同一となる領域の一例として、同心円状の領域Ａ２１、領域Ｂ２２、領域Ｃ２３、領域Ｄ２４を図示している。

次に、図２を用いて本発明のレーザ加工装置によるガルバノスキャンエリアの経路生成の手順を説明する。まず、最外周の領域Ａ２１を通過するスキャンエリアＡ２５、スキャンエリアＢ２６、スキャンエリアＣ２７、スキャンエリアＤ２８を経路とする。次に、領域Ａ２１の内周にある領域Ｂ２２を通過するスキャンエリアの経路の経路始点Ａ２９にスキャンエリアを移動し、図２の右方向に向かってスキャンエリアを移動し、スキャンエリアが外周の領域Ａ２１に含まれる手前で上方のスキャンエリアに移動したのち、次にスキャンエリアが内周の領域Ｃ２３に含まれる前に右のスキャンエリアに移動したのち、再び上方のスキャンエリアに移動し、以後同様にして、領域Ａ２２を通過するスキャンエリアの周回経路を定める。

以後、同様にして経路始点Ｂ３０から、領域Ｃ２３を通過するスキャンエリアの経路を生成し、経路始点Ｃ３１から、領域Ｄ２４を通過するスキャンエリアの経路を生成し、プリント配線板２０の中心のエリアに至る周回経路を生成する。

次に、以上で説明した、プリント配線板の重心を中心とした伸縮量が同一の領域に沿って生成した、プリント配線板の面内を周回する、ガルバノスキャンエリアの経路に沿って穴加工を行った結果を説明する。図３は、本発明のレーザ加工装置による加工結果を示す図である。プリント配線板の加工穴中心位置４０を基準としてプリント配線板９の表側に表側穴４１を形成し、裏側に裏側穴４２を形成した。表側穴４１及び裏側穴４２は加工穴中心位置４０を同軸中心とした、プリント配線板を貫通する穴が形成される。

次に、本発明に係る他の実施の形態について図２を用いて説明する。まず、領域Ａ２１を通過するスキャンエリアＡ２５，スキャンエリアＢ２６，スキャンエリアＣ２７，スキャンエリアＤ２８に対する加工位置を、アライメントマーク１０を基準として、補正した後、スキャンエリアＡ２５，スキャンエリアＢ２６，スキャンエリアＣ２７，スキャンエリアＤ２８を加工する。次に、領域Ｂ２２を通過する、経路始点Ａ２９からの周回経路のスキャンエリア内の加工位置をアライメントマーク１０を基準として補正した後、経路始点Ａ２９からの周回経路に沿って加工する。以降、同様にして、領域Ｃ２３を通過する経路始点Ｂ３０からの周回経路、領域Ｄ２４を通過する経路始点Ｃ３１からの周回経路に沿って、プリント配線板９の中心部分まで加工する。

以上で説明した、加工の結果においても、図３に示すように、表側穴４１及び裏側穴４２は加工穴中心位置４０を同軸中心とした、プリント配線板を貫通する穴が形成される。

なお、本実施例では一例として４周回の軌跡としたが、プリント配線板の寸法、スキャンエリアの寸法に応じて任意の周回数を設定してよい。

また、プリント配線板の１枚目の加工では、ガルバノスキャンエリアの移動経路の1周回毎に伸縮量を測定し補正量に反映して加工を行うが、プリント配線板の２枚目以降の加工では、1枚目で測定し把握した、ガルバノスキャンエリアの周回経路ごとに求めた補正係数を記憶して用いることで、周回ごとに新たにアライメント補正値毎回の測定を行わなくてもよい。

１：レーザ発振器
２：レーザビーム
３：制御装置
４：第１のコーナミラー
５：第２のコーナミラー
６：第１のガルバノスキャナ
７：第２のガルバノスキャナ
８：ｆシータレンズ
９：プリント配線板
１０：アライメントマーク
１１：アライメントマーク認識用カメラシステム
１２：ガルバノスキャンエリア
１３：次のガルバノスキャンエリア
１５：ＸＹテーブル
１６：Ｙ方向
１７：Ｘ方向
２０：プリント配線板重心
２１：領域Ａ
２２：領域Ｂ
２３：領域Ｃ
２４：領域Ｄ
２５：スキャンエリアＡ
２６：スキャンエリアＢ
２７：スキャンエリアＣ
２８： スキャンエリアＤ
２９：経路始点Ａ
３０：経路始点Ｂ
３１：経路始点Ｃ
４０：加工穴中心位置
４１：表側穴
４２：裏側穴
４５：経路始点Ｄ

Claims (2)

1. プリント配線板の重心位置を中心とする円軌道を通過し、プリント配線板の外周部から内
   周部に向かって周回するようにガルバノのスキャンエリアの経路を生成するレーザ加工装置において、
   前記ガルバノのスキャンエリアが前記スキャンエリアの経路を１周するごとに、前記プリント配線板に設けたアライメントマークを基準として前記プリント配線板の面内方向の伸縮量を測定し、前記プリント配線板の面内方向の伸縮量に応じて加工位置を補正して加工することを特徴とするレーザ加工装置。
2. プリント配線板の重心位置を中心とする円軌道を通過し、プリント配線板の外周部から内
   周部に向かって周回するようにガルバノのスキャンエリアの経路を生成するレーザ加工方法において、
   前記ガルバノのスキャンエリアが前記スキャンエリアの経路を１ 周するごとに、前記プリント配線板に設けたアライメントマークを基準として前記プリント配線板の面内方向の伸縮量を測定し、前記プリント配線板の面内方向の伸縮量に応じて加工位置を補正して加工することを特徴とするレーザ加工方法。
   
   

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