特開 2022-60114 レーザ加工装置およびレーザ加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022060114

(43)【公開日】2022-04-14

(54)【発明の名称】レーザ加工装置およびレーザ加工方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/082 20140101AFI20220407BHJP

   B23K 26/00 20140101ALI20220407BHJP

   B23K 26/382 20140101ALI20220407BHJP

   H05K 3/00 20060101ALI20220407BHJP

【ＦＩ】

B23K26/082

B23K26/00 M

B23K26/382

H05K3/00 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020168131

(22)【出願日】2020-10-03

(71)【出願人】

【識別番号】000233332

【氏名又は名称】ビアメカニクス株式会社

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 武史

(72)【発明者】

【氏名】二穴 勝

(72)【発明者】

【氏名】武川 裕亮

【テーマコード（参考）】

4E168

【Ｆターム（参考）】

4E168AD11

4E168CB04

4E168EA11

4E168EA15

4E168JB01

(57)【要約】      （修正有）

【課題】加工スループットを向上させることができるレーザ加工装置を提供する。
【解決手段】レーザパルスを発振させるレーザ発振器４と、当該レーザ発振器から出射された前記レーザパルスを加工方向と非加工方向に偏向するＡＯＤ６と、当該ＡＯＤから出射されたレーザパルスを被加工物での加工位置の方向に偏向するガルバノ偏向部８と、前記レーザ発振器、前記ＡＯＤおよび前記ガルバノ偏向部の動作を制御する全体制御部１０と、を備えるレーザ加工装置において、前記制御部は、前記ガルバノ偏向部内のガルバノスキャナの角度があらかじめ設定されている整定範囲に入った場合に、前記ＡＯＤを駆動させて前記レーザパルスを加工方向へ偏向させることを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザパルスを発振させるレーザ発振器と、前記レーザ発振器から出射された前記レーザパルスを加工方向と非加工方向に偏向するＡＯＤと、前記ＡＯＤから出射されたレーザパルスを被加工物での加工位置の方向に偏向するガルバノ偏向部と、前記レーザ発振器、前記ＡＯＤおよび前記ガルバノ偏向部の動作を制御する制御部と、を備えるレーザ加工装置において、前記制御部は、前記ガルバノ偏向部内のガルバノスキャナの角度があらかじめ設定されている整定範囲に入った場合に、前記ＡＯＤを駆動して前記レーザパルスを加工方向へ偏向させることを特徴とするレーザ加工装置。

【請求項2】

請求項１に記載のレーザ加工装置において、
前記ガルバノスキャナの角度が前記整定範囲の内外を変動する期間で前記ガルバノスキャナの角度が前記整定範囲に入った場合に、前記ＡＯＤを駆動して前記レーザパルスを加工方向へ偏向させることを特徴とするレーザ加工装置。

【請求項3】

レーザ発振器から出射されたレーザパルスをＡＯＤにより加工方向と非加工方向に偏向し、前記ＡＯＤから出射されたレーザパルスをガルバノ偏向部により被加工物での加工位置の方向に偏向し、前記ガルバノ偏向部から偏向されたレーザパルスを基板に照射して当該基板における複数の加工位置を加工するレーザ加工方法において、前記ガルバノ偏向部内のガルバノスキャナの角度があらかじめ設定されている整定範囲に入った場合に、前記ＡＯＤを駆動して前記レーザパルスを加工方向へ偏向させることを特徴とするレーザ加工方法。

【請求項4】

請求項４に記載のレーザ加工方法において、
前記ガルバノスキャナの角度が前記整定範囲の内外を変動する期間で前記ガルバノスキャナの角度が前記整定範囲に入った場合に、前記ＡＯＤを駆動して前記レーザパルスを加工方向へ偏向させることを特徴とするレーザ加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えばプリント基板に対してレーザを照射して穴あけ加工を行うためのレーザ加工装置およびレーザ加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、レーザ加工装置としては、例えば特許文献１に開示されているように、レーザ光をスキャナミラーで振らせてワークに照射する際に、スキャナミラーの回動角度があらかじめ設定されている整定範囲内に入った時点から、モータの角度指令値と前回のモータの角度指令値との偏差に基づいて算出された整定時間が経過すると前記スキャナミラーの回動動作の整定完了とする技術が開示されている。

【0003】

しかしながら、特許文献１に開示された方式であると、ガルバノスキャナ制御装置で位置決め完了の判定をした後に、更に一定時間待って整定完了信号を出すのみならず、整定完了信号を上位制御系がレーザ光制御装置にレーザ照射指令を出して実際の照射を始めるまでの時間を必要とし、加エスループットを上げられないという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開2002-040356号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

そこで本発明は、加工スループットを向上させることができるレーザ加工装置を得ることを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本願において開示される発明のうち、代表的なレーザ加工装置は、レーザパルスを発振させるレーザ発振器と、当該レーザ発振器から出射された前記レーザパルスを加工方向と非加工方向に偏向するＡＯＤと、当該ＡＯＤから出射されたレーザパルスを被加工物での加工位置の方向に偏向するガルバノ偏向部と、前記レーザ発振器、前記ＡＯＤおよび前記ガルバノ偏向部の動作を制御する制御部と、を備えるレーザ加工装置において、前記制御部は、前記ガルバノ偏向部内のガルバノスキャナの角度があらかじめ設定されている整定範囲に入った場合に、前記ＡＯＤを駆動させて前記レーザパルスを加工方向へ偏向させることを特徴とする。

【0007】

また、本願において開示される発明のうち、代表的なレーザ加工方法は、レーザ発振器から出射されたレーザパルスをＡＯＤにより加工方向と非加工方向に偏向し、前記ＡＯＤから出射されたレーザパルスをガルバノ偏向部により被加工物での加工位置の方向に偏向し、前記ガルバノ偏向部から偏向されたレーザパルスを基板に照射して当該基板における複数の加工位置を加工するレーザ加工方法において、前記ガルバノ偏向部内のガルバノスキャナの角度があらかじめ設定されている整定範囲に入った場合に、前記ＡＯＤを駆動させて前記レーザパルスを加工方向へ偏向させることを特徴とする。

【0008】

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通りであるが、ここで説明していない特徴については、後述する発明を実施するための形態において説明しており、また特許請求の範囲にも示した通りである。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、ガルバノスキャナの整定完了まで待つことなく、基板に加工を行うので、加工スループットを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施例に係るレーザ加工装置の構造を説明するための図である。

【図2】本発明の一実施例に係るレーザ加工装置のスキャナミラーの整定動作を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照しながら本発明に係る実施の形態を実施例に沿って説明する。なお、以下の説明において、同等な各部には同一の符号を付して説明を省略する。

【0012】

図１は本願発明の一実施例に係るレーザ加工装置の構造を示す図である。同図において、２は加工すべき基板１が載置されるテーブル、３はテーブル２を駆動するためのテーブル駆動部で、テーブル２を基板１の上から見て互いの直角となる２次元方向に移動させるものである。４はレーザ光Ｌ１を発振するレーザ発振器、５はレーザ発振器４から出射されたレーザ光Ｌ１を反射するミラー、６はミラー５で反射されたレーザ光Ｌ１を偏向させるＡＯＤである。７はＡＯＤ６において加工方向へ偏向されず透過したレーザ光Ｌ３を吸収するダンパ、８はＡＯＤ６において加工方向へ偏向されたレーザ光Ｌ２を基板１の上から見て互いの直角となる２次元方向にガルバノスキャナを用いて偏向させるガルバノ偏向部、９はガルバノ偏向部８からのレーザ光Ｌ４をプリント基板の穴あけ位置に照射する集光レンズである。

【0013】

１３はＡＯＤ６、ダンパ７、ガルバノ偏向部８及び集光レンズ９が実装されたレーザ照射ユニットである。テーブル駆動部３によりテーブル２を図の紙面に対して左右方向（以下、Ｙ方向とする）と垂直方向（以下、Ｘ方向とする）に移動させることにより基板１とレーザ照射ユニット１３との相対移動を行い、さらにガルバノ偏向部８においてＸ方向とＹ方向にレーザ光を偏向させることにより、基板１の必要な穴あけ位置に照射できるようになっている。ガルバノ偏向部８には、Ｘ方向への偏向を行う系とＹ方向への偏向を行う系の両方が設けられていて、Ｘ方向への偏向を行う系にはガルバノスキャナＸとガルバノミラーＸ（図示を省略）を、Ｙ方向への偏向を行う系にはガルバノスキャナＹとガルバノミラーＹ（図示を省略）を備えている。１０は装置全体の動作を制御するための全体制御部であり、例えばプログラム制御の処理装置を中心にして構成され、その中の各構成要素や接続線は、論理的なものも含むものとする。また各構成要素の一部はこれと別個に設けられていてもよい。また、全体制御部１０はここで説明するもの以外の制御機能を有し、図示されていないブロックにも接続されているものとする。

【0014】

全体制御部１０の内部には、レーザ発振器４でのレーザ光Ｌ１の発振と減衰を指令するためのレーザ発振指令信号Ｓを出力するレーザ発振制御部１１、テーブル駆動部３を制御するためのテーブル駆動信号Ｔを出力するテーブル駆動制御部１２、ＡＯＤ６を制御するためのＡＯＤ駆動信号Ｄを出力するＡＯＤ制御部１４、ガルバノ偏向部８を制御するためのガルバノ制御信号Ｇを出力するガルバノ制御部１５が設けられている。ＡＯＤ制御部１４から出力されるＡＯＤ駆動信号ＤはＲＦ信号から成り、ＡＯＤ６の偏向角はこのＲＦ信号の周波数によって変化させ、また出射エネルギはこのＲＦ信号の振幅レベルによって変化させる。

【0015】

１６は角度検出部で、ガルバノ偏向部８のガルバノスキャナＸおよびＹの角度を検出し角度信号Ｅｘ、Ｅｙを全体制御部１０へ出力する。１７はガルバノ角度位置判定部で、角度検出部１６から出力された角度信号Ｅｘ、Ｅｙが入力され、ガルバノスキャナＸおよびＹの角度が整定範囲内である場合に制御信号ＦをＡＯＤ制御部１４へ送信しレーザ光Ｌ１を加工方向へ偏向してレーザ光Ｌ２をガルバノ偏向部８へ入射させる。また、角度信号Ｅｘ、Ｅｙはガルバノ制御部１５に入力され、ガルバノ偏向部８のフィードバック制御が行われる。

【0016】

図２は、本実施例においてガルバノ偏向部８のガルバノスキャナＸおよびＹの角度をθｘ、θｙとした際の位置決め波形（θｘ：実線、θｙ：点線）を示す。図中の破線は整定範囲を示す。θ０は目標角度、θ１は整定範囲の下限となる角度、θ２は整定範囲の上限となる角度である。なお、θｘ、θｙはθ０を目標とする位置決め角度とした場合の相対的な角度である。Ｔ１、Ｔ２およびＴ３はガルバノスキャナＸおよびＹの角度θｘ、θｙの両方が整定範囲内にあるときの期間であり、この期間においてレーザ光Ｌ１を加工方向へ偏向させ、基板１を加工する。このように、本発明ではガルバノスキャナの整定完了まで待つ必要がなく、加工スループットを向上させることができる。

【0017】

次に、本実施例における動作を説明する。まず、ガルバノスキャナＸおよびＹの角度をθｘ、θｙが目標位置に近づきθｘ、θｙの両方が時刻ｔ１で整定範囲の下限θ１に到達する。その後、時刻ｔ２で整定範囲の上限θ２に到達し時刻ｔ２を過ぎると整定範囲から外れる。ここで、時刻ｔ１～ｔ２の期間Ｔ１にガルバノ角度位置判定部１７が制御信号ＦをＡＯＤ制御部１４へ送信しレーザ光Ｌ１を加工方向へ偏向する。時刻ｔ２を過ぎると制御信号Ｆの送信が停止しレーザ光Ｌ１を非加工方向へ偏向する。

【0018】

その後、θｘ、θｙの両方が時刻ｔ３に整定範囲の上限θ２に到達し時刻ｔ４にθｙが下限θ１を下回り整定範囲から外れる。ここで、時刻ｔ３～ｔ４の期間Ｔ２にガルバノ角度位置判定部１７が制御信号ＦをＡＯＤ制御部１４へ送信しレーザ光Ｌ１を加工方向へ偏向する。時刻ｔ４を過ぎると制御信号Ｆの送信が停止しレーザ光Ｌ１を非加工方向へ偏向する。

【0019】

次に、時刻ｔ５でθｙが下限θ１に到達しθｘ、θｙの両方が整定範囲に入る。そして、θｘ、θｙの両方は時刻ｔ５から整定範囲内を変動しながら時刻ｔ６で目標角度θ０に収束する。時刻ｔ５～ｔ６の期間Ｔ３にガルバノ角度位置判定部１７が制御信号ＦをＡＯＤ制御部１４へ送信しレーザ光Ｌ１を加工方向へ偏向する。

【0020】

穴加工が完了した後、次の穴位置へ位置決めするためガルバノスキャナＸおよびＹを次の角度へ位置決めする。

【0021】

以上の実施例によれば、ガルバノスキャナＸおよびＹの角度をθｘ、θｙの両方が整定範囲内で収束する期間Ｔ３だけでなく、整定範囲を超えて大きく変動する時刻ｔ５よりも前の期間においても、整定範囲内にθｘ、θｙの両方が入る期間Ｔ１、Ｔ２でレーザ光Ｌ１を加工方向へ偏向することができるので、加工スループットをさらに向上させることができる。

【0022】

以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は当該実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもなく、様々な変形例が含まれる。

【符号の説明】

【0023】

１：基板 ２：テーブル ３：テーブル駆動部 ４：レーザ発振器 ５：ミラー
６：ＡＯＤ ７：ダンパ ８：ガルバノ偏向部 ９：集光レンズ １０：全体制御部 １１：レーザ発振制御部 １２：テーブル駆動制御部 １３：レーザ照射ユニット １４：ＡＯＤ制御部 １５：ガルバノ制御部 １６：角度検出器 １７：ガルバノ角度位置判定部

【図1】

【図2】