(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発振器と、前記レーザ発振器から出力されるレーザ光を被加工物に導く光路と、前記光路中に配置した反射ミラーを駆動して被加工物へのレーザ光照射位置を走査するガルバノスキャナと、前記被加工物を載置するテーブルとを備え、前記被加工物の複数の加工条件にもとづき、ガルバノスキャナの走査範囲として取りうる最大範囲を前記加工条件毎に求めて駆動し、レーザ発振器の出射を制御し、前記被加工物を前記求めた走査範囲毎に区分してテーブルを駆動する制御部を設けたレーザ加工装置。
【請求項２】
光路を、レーザ光の径を調整するコリメータと、被加工物に加工する穴径を制御するマスクと、回転軸に反射ミラーを取り付けた互いに直交位置関係にあるガルバノスキャナと、被加工物側に配置したｆθレンズから構成した請求項１記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
被加工物の加工情報を入力するための入力部と、入力された加工情報の加工条件情報を格納する加工条件情報格納部と、入力された加工情報の位置情報を格納する加工位置情報格納部と、格納された前記位置情報からガルバノスキャナとテーブルの位置決め情報を作成する実加工位置情報作成部と、前記位置決め情報を格納する実加工位置情報格納部と、制御部とを設け、実加工位置情報作成部で加工条件情報に基づき、最適なガルバノスキャナ走査範囲を選択してガルバノスキャナとテーブルに分かれた位置決め情報を作成し、その位置決め情報を実加工位置情報格納部に格納し、制御部で前記実加工位置情報格納部からの加工位置情報と前記加工条件情報格納部の加工条件情報に基づいてガルバノスキャナとテーブルの位置決めとレーザ発振器の出射を制御する請求項１または２記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記実加工位置情報作成部がガルバノスキャナ走査範囲を選定するのに使用する加工条件情報が加工穴径である請求項３に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記実加工位置情報作成部がガルバノスキャナ走査範囲を選定するのに使用する加工条件情報が被加工物の加工する厚みである請求項３に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記実加工位置情報作成部がガルバノスキャナ走査範囲を選定するのに使用する加工条件情報が被加工物の加工位置精度である請求項３に記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
同一被加工物上に複数種類の加工穴がある場合に穴種類毎にガルバノスキャナ走査範囲を選定する請求項３に記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
複数の加工条件を入力するステップと、前記複数の加工条件に関する情報と位置情報に関する情報を格納するステップと、格納した加工条件の情報をもとに加工に最適なガルバノスキャナ走査範囲を加工条件毎に選択してガルバノスキャナとテーブルに分かれた位置決め情報を作成し実加工位置情報として加工条件毎に格納するステップと、その実加工位置情報をもとにガルバノスキャナとテーブルの位置決めを行ない、レーザ発振器の出射を制御する実加工のステップとにより制御するレーザ加工装置の制御方法。
【請求項９】
ガルバノスキャナ走査範囲を選定するのに使用する加工条件情報が加工穴径である請求項８に記載のレーザ加工装置の制御方法。
【請求項１０】
ガルバノスキャナ走査範囲を選定するのに使用する加工条件情報が被加工物の加工する厚みである請求項８に記載のレーザ加工装置の制御方法。
【請求項１１】
ガルバノスキャナ走査範囲を選定するのに使用する加工条件情報が被加工物の加工位置精度である請求項８に記載のレーザ加工装置の制御方法。
【請求項１２】
同一被加工物上に複数種類の加工穴がある場合に穴種類毎にガルバノスキャナ走査範囲を選定する請求項８に記載のレーザ加工装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガルバノスキャナとＸＹテーブルを用いて加工位置の位置決めし、レーザ光により加工するレーザ加工装置およびその制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガルバノスキャナの回転軸に反射ミラーを取り付けて高速に位置決めを可能とするガルバノスキャナと被加工物を載置したＸＹテーブルとの組み合わせにより被加工物上の所定の位置に位置決めする方式は、一般的に実施されている。
【０００３】
ガルバノスキャナの位置決め範囲をガルバノスキャナ走査範囲と呼び、被加工物を載置したＸＹテーブルを移動することにより、被加工物上の前記ガルバノスキャナ走査範囲の位置を相対的に移動することで被加工物の全面への加工を可能としている。
【０００４】
前記ガルバノスキャナ走査範囲内はガルバノスキャナのミラーの回転角で制御しており、そのガルバノスキャナ走査範囲の最大サイズはガルバノスキャナによる位置決め制御分解能の設計に依存しガルバノミラーと被加工物までの距離により決まってくる。この距離を長くとればサイズが大きくできるが位置決め制御分解能は荒くなってしまう。
【０００５】
ビルドアッププリント基板のレーザ穴あけ加工機の場合、位置決め分解能として１μｍが必要とされているため、ガルバノスキャナの回転角度が１８度（光学的には３６度の回転角）の際に被加工物上のガルバノスキャナ走査範囲の最大サイズは６５ｍｍ、ガルバノミラーと被加工物までの距離を１００ｍｍ程度に設計している。実際は、レーザ光を被加工物上に集光するｆθレンズの制約があるため、ガルバノスキャナ走査範囲は５０ｍｍ×５０ｍｍ程度の四角の領域になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ビルドアップ基板は導入初期段階では表層１層のみ、穴径はφ１００μｍ以上のものが主流であった。しかしながら、ビルドアッププリント基板の普及に伴ない、いろいろな基板への対応が必要となり要望され、加工穴の種類が増えてきている。
【０００７】
最近では、２層貫通穴、３層貫通穴、スルーホール穴加工、また、小径穴加工（穴径がφ８０μｍ、φ６０μｍ、φ５０μｍ等）、加工穴位置の精度向上などの要望がある。また、このような各種の加工穴が同一基板上に混在した基板が作成されるようになってきた。図３はビルドアップ基板の断面参考図であり、図３の２０は２層貫通穴の例である。
【０００８】
２層貫通穴、３層貫通穴、スルーホール穴の課題は、加工する樹脂厚が厚くなることである。加工する樹脂が厚くなると、ガルバノスキャナ走査範囲の中心位置（レーザ光が垂直に基板に当たる位置）から離れるに従い、レーザ光の倒れ角の影響が大きくなり加工する樹脂の上穴と下穴との位置ズレが無視できなくなる。図４は、上穴と下穴との位置ズレの説明図である。
【０００９】
【式１】
0003620484.tif 000002
【００１０】
小径穴加工の課題は、ｆθレンズの特性によりガルバノスキャナ走査範囲の中心位置から離れるに従って加工穴の真円度が悪化する傾向が大きいことである。図５は、ガルバノスキャナ位置と加工穴の真円度との相関図である。穴径が１００μｍと５０μｍとを比較するとその傾向がわかる。この原因は、穴径が小さくなると加工の焦点深度が狭くなり、ｆθレンズの中央位置から離れるに従い焦点位置が多少くずれてくるためと考えられる。
【００１１】
位置決め精度の課題は、ガルバノスキャナの経時変化、温度変化によりオフセット位置、ゲインが影響を受け、加工穴位置が所定の位置からずれてくることである。ガルバノスキャナ走査範囲が大きい程位置ズレへの影響は大きくなる。
【００１２】
従来のレーザ加工装置では、このガルバノスキャナ走査範囲は１つしかなく、加工穴毎に設定できる構造でないため、全ての加工穴に適応できる一番狭いガルバノスキャナ走査範囲を選定するしかなかった。たとえば、スルーホール穴加工の場合、ガルバノスキャナ走査範囲を１０ｍｍ×１０ｍｍの四角に制限している。５０ｍｍ×５０ｍｍのガルバノスキャナ走査範囲で加工できる穴の場合にも１０ｍｍ×１０ｍｍの四角で加工しなければならないためにＸＹテーブル移動が２５倍程度発生して加工時間がかかることになる。
【００１３】
本願発明の目的は、加工穴の種類にかかわらず、要求される加工穴の形状、上穴と下穴との位置ズレ量、加工位置精度を満足するガルバノスキャナ走査範囲の最大範囲でガルバノスキャナを駆動することでレーザ光による高速に位置決め加工を可能とする加工装置、及び制御方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１のレーザ加工装置は、レーザ発振器と、前記レーザ発振器から出力されるレーザ光を被加工物に導く光路と、前記光路中に配置した反射ミラーを駆動して被加工物へのレーザ光照射位置を走査するガルバノスキャナと、前記被加工物を載置するテーブルとを備え、前記被加工物の複数の加工条件にもとづき、ガルバノスキャナの走査範囲として取りうる最大範囲を前記加工条件毎に求めて駆動し、レーザ発振器の出射を制御し、前記被加工物を前記求めた走査範囲毎に区分してテーブルを駆動する制御部を設けたことを技術的な特徴とする。
【００１５】
また、請求項２のレーザ加工装置は、請求項１において、光路を、レーザ光の径を調整するコリメータと、被加工物に加工する穴径を制御するマスクと、回転軸に反射ミラーを取り付けた互いに直交位置関係にあるガルバノスキャナと、被加工物側に配置したｆθレンズから構成したことを技術的な特徴とする。
【００１６】
また、請求項３のレーザ加工装置は、請求項１または請求項２において、被加工物の加工情報を入力するための入力部と、入力された加工情報の加工条件情報を格納する加工条件情報格納部と、入力された加工情報の位置情報を格納する加工位置情報格納部と、格納された前記位置情報からガルバノスキャナとテーブルの位置決め情報を作成する実加工位置情報作成部と、前記位置決め情報を格納する実加工位置情報格納部と、制御部を設け、実加工位置情報作成部で加工条件情報に基づき、最適なガルバノスキャナ走査範囲を選択してガルバノスキャナとテーブルに分かれた位置決め情報を作成し、その位置決め情報を実加工位置情報格納部に格納し、制御部で前記実加工位置情報格納部からの加工位置情報と前記加工条件情報格納部の加工条件情報に基づいてガルバノスキャナとテーブルの位置決めとレーザ発振器の出射を制御することを技術的な特徴とする。
【００１７】
また、請求項４のレーザ加工装置は、請求項３において、前記実加工位置情報作成部がガルバノスキャナ走査範囲を選定するのに使用する加工条件情報が加工穴径であることを技術的な特徴とする。
【００１８】
また、請求項５のレーザ加工装置は、請求項３において、前記実加工位置情報作成部がガルバノスキャナ走査範囲を選定するのに使用する加工条件情報が被加工物の加工する厚みであることを技術的な特徴とする。
【００１９】
また、請求項６のレーザ加工装置は、請求項３において、前記実加工位置情報作成部がガルバノスキャナ走査範囲を選定するのに使用する加工条件情報が被加工物の加工穴位置精度であることを技術的な特徴とする。
【００２０】
また、請求項７のレーザ加工装置は、請求項３において、同一被加工物上に複数種類の加工穴がある場合に穴種類毎にガルバノスキャナ走査範囲を選定することを技術的な特徴とする。
【００２１】
上記目的を達成するために請求項８のレーザ加工装置の制御方法は、複数の加工条件を入力するステップと、前記複数の加工条件に関する情報と位置情報に関する情報を格納するステップと、格納した加工条件の情報をもとに加工に最適なガルバノスキャナ走査範囲を加工条件毎に選択してガルバノスキャナとテーブルに分かれた位置決め情報を作成し実加工位置情報として加工条件毎に格納するステップと、その実加工位置情報をもとにガルバノスキャナとテーブルの位置決めを行ない、レーザ発振器の出射を制御する実加工のステップとにより制御することを技術的な特徴とする。
【００２２】
また、請求項９のレーザ加工装置の制御方法は、請求項８において、ガルバノスキャナ走査範囲を選定するのに使用する加工条件情報が加工穴径であることを技術的な特徴とする。
【００２３】
また、請求項１０のレーザ加工装置の制御方法は、請求項８において、ガルバノスキャナ走査範囲を選定するのに使用する加工条件情報が被加工物の加工する厚みであることを技術的な特徴とする。
【００２４】
また、請求項１１のレーザ加工装置の制御方法は、請求項８において、ガルバノスキャナ走査範囲を選定するのに使用する加工条件情報が被加工物の加工穴位置精度であることを技術的な特徴とする。
【００２５】
また、請求項１２のレーザ加工装置の制御方法は、請求項８において、同一被加工物上に複数種類の加工穴がある場合に穴種類毎にガルバノスキャナ走査範囲を選定することを技術的な特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本願発明では、各種の加工する加工穴種類毎にガルバノスキャナ走査範囲を選定できるため、同一の基板上に穴径の異なった穴、加工穴深さの異なった穴、スルーホール穴、特別に精度が要求される微細穴等の要望にあった加工状態でそれぞれガルバノスキャナ走査範囲を最大にとることが可能となり高速な加工が実現できる。
【００２７】
本願発明では、光路上にレーザ光の径を調整するコリメータと、被加工物に加工する穴径を制御するマスクと、回転軸に反射ミラーを取り付けた互いに直交位置関係にあるガルバノスキャナと、被加工物側に配置したｆθレンズから構成することで各種の穴径の異なる穴加工に対しても対応が可能となる。
【００２８】
本願発明では、ガルバノスキャナ１軸とＸＹテーブルとの組み合わせによる位置決め制御も可能であるが、ガルバノスキャナを直交位置関係に配置した２軸のガルバノスキャナとＸＹテーブルとの組み合わせを取るのが望ましい。直交位置関係に配置したガルバノスキャナの場合にはガルバノスキャナ走査範囲が広く取れるためより高速な位置決めが可能となる。
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。
【００３０】
図２は本発明のレーザ加工装置の模式図である。レーザ発振器９から出力されたレーザ光１７はコリメータ１４により径を調整されてマスク１３へ導かれる。
【００３１】
マスク１３を通過したレーザ光１７はベンドミラー１２によりガルバノスキャナの反射ミラーまで導かれる。
【００３２】
レーザ光１７は、直交するＸ軸ガルバノスキャナ７、Ｙ軸ガルバノスキャナ７により走査され、ｆθレンズ１５により被加工物１０上に集光される。
【００３３】
ガルバノスキャナの走査範囲によって、ガルバノスキャナによる位置決め制御を可能とする被加工物上のガルバノスキャナ走査範囲１６と呼ばれる範囲が作成される。
【００３４】
被加工物１０を載置するＸＹテーブル８を移動することにより被加工物１０の全面が加工可能となる。
【００３５】
図１は本発明のレーザ加工装置内の制御ブロック図である。
【００３６】
被加工物の加工情報を入力するための入力部１と、入力された加工情報の加工条件情報を格納する加工条件情報格納部２と、入力された加工情報の位置情報を格納する加工位置情報格納部３と、格納された加工条件情報と格納された位置情報とからガルバノスキャナとＸＹテーブルの位置決め情報を作成する実加工位置情報作成部４と、実加工時の位置決め情報を格納する実加工位置情報格納部５と、制御部６と、レーザ光１７を出射するレーザ発振器９と、回転軸に反射ミラーを取り付けた互いに直交位置関係にあるガルバノスキャナ７と、被加工物１０を載せて位置決めするＸＹテーブル８とを有している。
【００３７】
実加工位置情報作成部４では、前記加工条件情報格納部２に格納された加工条件情報をもとに最適なガルバノスキャナ走査範囲１６を選択する。
【００３８】
そして前記加工位置情報格納部３に格納された加工位置情報をもとにガルバノスキャナ７とＸＹテーブル８に分かれた位置決め情報を作成し、その情報を実加工位置情報格納部５に格納する。
【００３９】
前記制御部６は前記実加工位置情報格納部５からの加工位置情報と前記加工条件情報格納部２の加工条件情報とを読み出しガルバノスキャナ７とＸＹテーブル８の位置決めとレーザ発振器９の出射を制御する。
【００４０】
図６は本発明のレーザ加工装置の制御フロー図である。入力ステップと、加工情報格納ステップと、実加工情報作成・格納ステップと、実加工ステップとの４段階に分かれている。
【００４１】
入力ステップでは、入力部１により加工情報の読み込みを行う。
【００４２】
加工情報格納ステップでは、入力部１よりの加工情報の加工条件情報を加工条件情報格納部２へ、加工情報の加工位置情報を加工位置情報格納部３への格納を行う。
【００４３】
加工条件情報には、加工穴径、加工する樹脂厚情報、位置決め精度、レーザ照射条件、ガルバノスキャナの制御モード等が含まれている。
【００４４】
実加工情報作成・格納ステップでは、実加工位置情報作成部４は、前記加工条件情報格納部２の加工条件よりガルバノスキャナ走査範囲１６の最適値を選定する。そして前記加工位置情報格納部３に格納された加工位置情報をもとにガルバノスキャナ７とＸＹテーブル８に分かれた位置決め情報を作成し、その情報を実加工位置情報格納部５に格納する。加工の穴種類は複数ある場合には、その穴種類毎にガルバノスキャナ走査範囲１６の最適値を求め、その穴種類毎にそして前記加工位置情報格納部３に格納された加工位置情報をもとにガルバノスキャナとＸＹテーブルに分かれた位置決め情報を作成し、その情報を実加工位置情報格納部５に格納する。ガルバノスキャナ走査範囲１６を選定する加工条件の要因として、穴径、加工する樹脂厚、位置決め精度があり、個別、または複数条件で選定ができるようにしている。
【００４５】
実加工ステップでは、前記制御部６は前記実加工位置情報格納部５からの加工位置情報と前記加工条件情報格納部２の加工条件情報とを読み出しガルバノスキャナ７とＸＹテーブル８の位置決めとレーザ発振器９の出射を制御する。加工の穴種類は複数ある場合には、各穴種類毎に前記実加工位置情報格納部５からの加工位置情報と前記加工条件情報格納部２の加工条件情報とを読み出しガルバノスキャナ７とＸＹテーブル８の位置決めとレーザ発振器９の出射を制御する。
【００４６】
本発明では、加工条件である穴径、樹脂厚、位置決め精度等をもとに人がガルバノスキャナ走査範囲１６を予め選定して入力しておくこと、また、ガルバノスキャナ走査範囲１６の選定を装置の画面誘導により行うことは、加工情報に基づき選定することであり同義である。
【００４７】
本発明におけるガルバノスキャナ走査範囲を決定する加工条件情報として加工穴径としているが、加工穴径の代わりにマスク径を加工条件情報として取り扱うことも同義である。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように、本願発明では加工情報に基づき加工穴の種類毎に適したガルバノスキャナ走査範囲の最大範囲で駆動できるようになるため、加工時間が大幅に改善されるとともに、複数の加工穴が混在するような被加工物でも最適な加工穴を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるレーザ加工装置の制御ブロック図
【図２】本発明の実施の形態におけるレーザ加工装置の模式図
【図３】ビルドアッププリント基板の断面参考図
【図４】上穴と下穴との位置ズレの説明図
【図５】ガルバノスキャナ位置と加工穴の真円度との相関図
【図６】本発明の実施の形態におけるレーザ加工装置の制御フロー図
【符号の説明】
１      入力部
２      加工条件情報格納部
３      加工位置情報格納部
４      実加工位置情報作成部
５      実加工位置情報格納部
６      制御部
７      ガルバノスキャナ
８      ＸＹテーブル
９      レーザ発振器
１０    被加工物
１１    ガルバノミラー
１２    ベンドミラー
１３    マスク
１４    コリメータ
１５    ｆθレンズ
１６    ガルバノスキャナ走査範囲
１７    レーザ光
１８    ビルドアップ基板内の表層ＩＶＨ穴
１９    ビルドアップ基板内の内層ＩＶＨ穴
２０    ビルドアップ基板内の２層貫通穴
２１    ガルバノスキャナ走査範囲の中央位置
２２    加工穴φ１００μｍの真円度曲線
２３    加工穴φ５０μｍの真円度曲線
【図１】
0003620484.tif 000003
【図２】
0003620484.tif 000004
【図３】
0003620484.tif 000005
【図４】
0003620484.tif 000006
【図５】
0003620484.tif 000007
【図６】
0003620484.tif 000008