(57)【要約】【課題】  加工部からの反射光によるミラー保持部の温度上昇を予防し、加工位置精度および穴形状精度を維持できるレーザ加工機を提供すること。【解決手段】  モータ４の出力軸４ａに連結したミラー２を回転方向に位置決めし、ミラー２により偏向されたレーザ光１２をワーク（プリント基板）１７の所望の位置に入射させることによりワーク１７を加工するレーザ加工装置１００において、ワーク１７で反射された反射光２０がミラー２を支持する支持部材４に入射することを防止する遮光体５０を設ける。【選択図】図１
2010058162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの出力軸に連結したミラーを回転方向に位置決めし、前記ミラーにより偏向されたレーザ光をワークの所望の位置に入射させることにより前記ワークを加工するレーザ加工装置において、
前記ワークで反射された前記レーザ光の反射光が前記ミラーを支持する支持部材に入射することを防止する遮光体を設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記遮光体はレーザ光吸収体であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモータの出力軸に連結したミラーを回転方向に位置決めし、前記ミラーにより偏向させたレーザ光をワークの所望の位置に入射させてワークを加工するレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーザ加工装置を、プリント基板穴明け加工機を例に取り、以下説明する。
【０００３】
電子機器の小型化、高密度実装化に伴い、プリント基板は複数の配線パターンを積層した多層配線基板が主流となっている。多層配線基板では、上下に積層された基板間の導電層を電気的に接続する必要がある。そこで、多層配線基板の絶縁層に下層の導電層に達するビアホール(穴)を形成し、ビアホールの内部に導電性メッキを施すことにより、上下に積層された基板間の導電層を電気的に接続している。ビアホールの小径化に伴い、機械的なドリル加工に加えて、高出力のＣ０２レーザやＹＡＧの高調波を利用したＵＶレーザを用いたレーザ加工が用いられている。
【０００４】
図３は従来のプリント基板穴明け加工機の構成図、図４はガルバノスキャナの側面図である。
【０００５】
初めに、ガルバノスキャナについて説明する。
【０００６】
図４に示すように、ガルバノスキャナ１は、ミラー２と、ミラーマウント３と、モータ４とから構成されている。ミラーマウント３の一方の側には溝３ｇが、他方の側の中心部には図示を省略する穴が設けられている。溝３ｇには接着剤５が充填されており、ミラー２は接着剤５によりミラーマウント３に固定されている。また、ミラーマウント３の図示を省略する穴にはモータ４の出力軸４ａの先端が嵌合し、図示を省略する固定手段によりモータ４とミラーマウント３（すなわちミラー２）とは一体である。
【０００７】
図３に示すように、プリント基板穴明け加工機１００は構成が同じである２個のガルバノスキャナ１ｘ、１ｙを備えている。ガルバノスキャナ１ｘにおけるモータ４ｘの出力軸の軸線とガルバノスキャナ１ｙにおけるモータ４ｙの４ａｙの出力軸の軸線は、直交方向（いわゆるねじれの方向）に配置されている。
【０００８】
上位制御装置（図示せず）の指令により、レーザ発振器１１から出射されたレーザ光１２は、マスク１３により外形を整形され、ガルバノスキャナ１ｘとガルバノスキャナ１ｙにより光路が制御され、ｆθレンズ１６を透過してＸＹステージ１８上に設置されたワーク（プリント基板）１７の所定の位置に入射する。ここで、ガルバノスキャナ１ｘはプリント基板１７上の走査エリア１９においてレーザ光１２をＸ軸方向に走査し、ガルバノスキャナ１ｙはレーザ光１２をＹ軸方向に走査する。走査エリア１９における加工が終了すると、ＸＹステージ１８を移動させ、次の被加工領域を走査エリア１９に一致させる（特許文献１）。なお、走査エリア１９の大きさは、例えば５０×５０ｍｍ角程度である。
【０００９】
プリント基板における電子部品の高密度配置化に伴い、加工する穴の小径化と穴数が増加している。このため、穴明け加工に対するスループットの向上および加工位置精度に対する要求が益々厳しくなってきている。
【特許文献１】特開平１１−２４５０６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図５は焦点距離がｆであるｆθレンズの特性図であり、図中Ｆｂはｆθレンズの後側焦点位置、Ｆａはｆθレンズの前側焦点位置である。
【００１１】
加工レンズとして焦点距離ｆのｆθレンズ１６を使用する場合、ｆθレンズ１６の中心軸Ｏに対して角度θで入射するレーザ光１２は、ｆθレンズ１６の後側焦点位置Ｆｂにおいて中心軸Ｏに直角な面Ｋ上の中心軸Ｏから距離ｆθの位置に入射する。このとき、同図に実線で示すように、ミラー２の反射面が前側焦点位置Ｆａと一致している場合、レーザ光１２は面Ｋに垂直に入射する。また、同図に点線で示すように、ミラー２の反射面が前焦点位置Ｆａに関してｆθレンズ１６に近い側に配置された場合、レーザ光１２は面Ｋに対して外側に向かって斜めに入射する。一方、同図に一点鎖線で示すように、ミラー２の反射面が前焦点位置Ｆａに関してｆθレンズ１６から達い側に配置された場合、レーザ光１２はプリント基板１７に対して内側に向かって斜めに入射する（このような垂直入射からのずれをテレセントリック・エラーという）。したがって、垂直な穴を加工するためには、ミラー２の反射面を前焦点位置Ｆａに配置する必要がある。しかし、前側焦点Ｆａの位置に２個のミラー２を配置することは物理的に無理である。そこで、２個のミラー２の間隔をできるだけ短くし、かつ、２個のミラー２の中点付近に前焦点位置Ｆａを配置している。この結果、ワークで反射されたレーザ光は入射した光路と異なる光路を通る。
【００１２】
図６はワークで反射されたレーザ光（以下、「反射光」という。）の光路を説明するための図、図７はミラー２ｘとミラー２ｙの回転角度（走査角度）と反射光の入射位置を示す図、図８は加工領域とミラー２ｘとミラー２ｙの回転角度との関係を示す図である。なお、ミラー２ｘとミラー２ｙとの距離は２ΔＸ（ミラー２ｘとミラー２ｙが干渉しない距離）であり、ｆθレンズ１６の前側焦点Ｆａはミラー２ｘとミラー２ｙの中点に配置されている。
【００１３】
図６（ａ）に示すように、ミラー２ｙの回転角度θｙがプラス方向である場合、図中点線で示すワーク１７で反射された反射光２０は回転角度θｙに応じてミラーマウント３ｘ側に距離ｄｘだけシフトする。そして、図７（ａ）に示すように、ミラー２ｙの回転角度θｙがある値を超えると、反射光２０がミラーマウント３ｘに入射する。
【００１４】
また、図６（ｂ）に示すように、ミラー２ｘの回転角度θｘがプラス方向である場合、図中点線で示すワーク１７で反射された反射光２０は回転角度θｘに応じてミラーマウント３ｙ側に距離ｄｙだけシフトする。そして、図７（ｂ）に示すように、ミラー２ｘの回転角度θｘがある値を超えると、反射光２０がミラーマウント３ｙに入射する。したがって、図８に示すように、走査エリア１９における斜線部２２に加工箇所が存在する場合、少なくとも一方のミラーマウント３に反射光２０が入射する。
【００１５】
反射光２０がミラーマウント３ｘに入射することにより、ミラーマウント３ｘはレーザエネルギーを吸収し、温度が上昇する。上記したように、ミラー２ｘは接着剤５によりミラーマウント３ｘに固定されているので、ミラーマウント３ｘが温度上昇すると接着剤５が軟化する。接着剤５が軟化すると、ミラー２ｘとミラーマウント３ｘ（すなわち、モータ４ｘの出力軸）との締結力が低下するため、ミラー２ｘの回転がモータ４ｘの回転に追従しなくなり（ミラーとモータの相対位置が変化し）、加工位置精度および穴形状が低下する。ミラー２ｙとモータ４ｙとの締結力に関しても全く同様である。
【００１６】
本発明の目的は、加工部からの反射光によるミラー保持部の温度上昇を予防し、加工位置精度および穴形状精度を維持できるレーザ加工機を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明は、モータの出力軸に連結したミラーを回転方向に位置決めし、前記ミラーにより偏向されたレーザ光をワークの所望の位置に入射させることにより前記ワークを加工するレーザ加工装置において、前記ワークで反射された前記レーザ光の反射光が前記ミラーを支持する支持部材に入射することを防止する遮光体を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
ミラーの支持部材であるミラーマウントには反射光が照射されないので、ミラーとモータの相対位置が変化せず、加工位置精度および穴形状精度を維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係るガルバノスキャナの構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。なお、図３、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。また、プリント基板穴明け加工機の構成図は実質的に従来と同じであるため、図示を省略する。
【００２１】
遮光体５０は外形形状がＬ型であり、一方の辺５０ａがモータ４のケース４ｃに固定されている。他方の辺５０ｂはミラーマウント３に反射光２０が入射することを妨げる大きさに形成されている。
【００２２】
つぎに、本発明のレーザ加工装置の動作について説明する。
【００２３】
図２は本発明のレーザ加工装置の動作説明図であり、（ａ）はガルバノスキャナ１ｙでレーザ光１２を走査したときの動作を、(ｂ)はガルバノスキャナ１ｘでレーザ光１２を走査したときの動作を、それぞれ示している。
【００２４】
始めに、ガルバノスキャナ１ｙでレーザ光２を走査したときの動作を説明する。
【００２５】
図２（ａ）に示すように、ガルバノスキャナ１ｙでＹ軸方向に走査されたレーザ光１２はプリント基板１７に対して斜めに入射するため、反射光２０の光路はレーザ光１２の光路に対して距離ｄｘだけシフトする。しかし、反射光２０は遮光体５０ｘに吸収されて熱変換されるので、ミラーマウント３ｘに入射してガルバノスキャナ１ｘの動作が不安定になることが回避される。
【００２６】
次に、ガルバノスキャナ１ｘでレーザ光２を走査したときの動作を説明する。
【００２７】
図２（ｂ）に示すように、ガルバノスキャナ１ｘでＸ軸方向に走査されたレーザ光１２はプリント基板１７に対して斜めに入射するため、反射光２０の光路はレーザ光１２の光路に対して距離ｄｙだけシフトする。しかし、反射光２０は遮光体５０ｙに吸収されて熱変換されるので、ミラーマウント３ｙに入射してガルバノスキャナ１ｙの動作が不安定になることが回避される。
【００２８】
この実施形態では、遮光体５０をモータ４のケース４ｃに固定するようにしたので、取り扱いが容易である。
【００２９】
なお、通常、ガルバノスキャナ１はレーザ加工装置内のモータ４を支持する部材（図示省略）に固定されるので、遮光体５０をモータのケースに固定することに代えて、レーザ加工装置そのもの、例えば、モータを支持する部材に配置してもよい。
【００３０】
また、遮光体５０としてはレーザを吸収する吸収体であってもよいし、レーザを反射する反射体にしてもよい。
【００３１】
さらに、ここではプリント基板の穴明け加工について説明したが、ガルバノスキャナを用いるレーザマーカやその他のレーザ加工においても同様な効果があることは明らかであり、特に金属を加工対象とする場合は反射光が増大するのでその効果は顕著である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係るガルバノスキャナの構成図である。
【図２】本発明のレーザ加工装置の動作説明図である。
【図３】従来のプリント基板穴明け加工機の構成図である。
【図４】ガルバノスキャナの側面図である。
【図５】焦点距離がｆであるｆθレンズの特性図である。
【図６】ワークで反射された反射光の光路を説明するための図である。
【図７】ミラー２ｘとミラー２ｙの回転角度と反射光の入射位置を示す図である。
【図８】加工領域とミラー２ｘとミラー２ｙの回転角度との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
２  ミラー
３  支持部材
４  モータ
４ａ  出力軸
１２  レーザ光
１７  ワーク（プリント基板）
５０  遮光体
１００  レーザ加工装置
【図１】
2010058162.tif 000003
【図２】
2010058162.tif 000004
【図３】
2010058162.tif 000005
【図４】
2010058162.tif 000006
【図５】
2010058162.tif 000007
【図６】
2010058162.tif 000008
【図７】
2010058162.tif 000009
【図８】
2010058162.tif 000010