(57)【要約】【課題】非円形断面を有する電子部品の回転による加工点の周速の変動に対し、加工点でのレーザ光の単位時間における照射間距離を一定とする電子部品のレーザ加工装置を提供することを目的とするものである。【解決手段】非円形断面を有する電子部品１を、回転、およびその回転軸に対して平行移動させ、集光レンズ４で集光したレーザ光２０を、回転軸に対して垂直の方向より電子部品１のレーザ加工点に照射して加工する構成とし、電子部品１を回転させることにより発生する電子部品１の表面におけるレーザ加工点の周速の変動量に対応し、レーザ光２０のパルス間隔をエンコーダ１８、制御ユニット１９およびＱスイッチユニット１３により制御し変動させ、電子部品１の表面におけるレーザ光２０の単位時間の照射間距離を一定とする電子部品のレーザ加工装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非円形断面を有する電子部品の両端を移動自在なチャック部材で保持し、回転、およびその回転軸と平行方向に一体移動が可能な電子部品の保持機構と、レーザ発振器で発生し放射されるレーザ光のパルス幅を制御するＱスイッチユニット、前記レーザ光の経路に配置されレーザ光を反射する反射ミラー、前記レーザ光を集光し前記回転軸に対し垂直に電子部品の表面におけるレーザ加工点に照射する調整かつ移動自在な集光レンズでなるレーザ光の照射機構と、前記電子部品の回転角を検出する回転角度検出部、前記回転角度検出部の出力信号を変換および制御して、回転による電子部品の表面におけるレーザ加工点の周速変動に対して、レーザ光の照射エネルギーを一定とするために、前記Ｑスイッチにおけるレーザ光のパルス間隔の制御あるいは前記保持機構の回転速度を制御する制御部でなる駆動制御機構で構成する電子部品のレーザ加工装置。
【請求項２】
回転角度検出部にエンコーダを使用し、前記エンコーダの出力信号を電子部品の断面形状から予め設定しておいた変換式により、前記電子部品の回転により発生する電子部品の表面におけるレーザ加工点の周速の変動量に対応したレーザ光のパルス間隔に制御部で変換し、その変換して求めたパルス間隔値を指令値として、Ｑスイッチユニットにより前記レーザ光のパルス間隔を制御する請求項１に記載の電子部品のレーザ加工装置。
【請求項３】
非円形断面を有する電子部品を回転させることにより発生する前記電子部品の表面におけるレーザ加工点の周速を、制御部により前記電子部品の断面形状に対応して保持機構の回転を制御して変動させ、前記電子部品の表面におけるレーザ加工点の周速を一定とする請求項１に記載の電子部品のレーザ加工装置。
【請求項４】
非円形断面を有する電子部品を、非円形ギアを介した保持機構の回転駆動により、前記電子部品の表面におけるレーザ加工点の周速を一定とする請求項３に記載の電子部品のレーザ加工装置。
【請求項５】
非円形断面を有する電子部品を、サーボモータによる保持機構の回転駆動により、前記電子部品の表面におけるレーザ加工点の周速を一定とする請求項３に記載の電子部品のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非円形断面を有する電子部品に対して所定の機能を構成させる電子部品のレーザ加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話など各種電子機器の小型軽量化が進んでおり、それらに使用される各種電子部品においても、軽量化、小型化および高性能化が要求されている。
【０００３】
従来、例えばインダクタ部品を得るためには、銅線をコイル形状に巻回して所定のインダクタ部品としていた。しかし、より小型のコイル（インダクタ部品）においては、小型のコアや線材を扱う難しさにより、代替の方法がいくつか実用化されている。
【０００４】
コイル構成用の素体に導電体材で印刷や蒸着などにより渦巻き状のパターンを形成してコイルとする方法、導電体材を螺旋状に積層してコイルとする方法、あるいは絶縁体の素体に導電体材をめっきや蒸着などでコーティングし、その導電体材をレーザ光などによって螺旋状に溝加工して所定のコイルを形成する方法などである。
【０００５】
従来における電子部品の螺旋状溝加工を行う装置について、図面を用いて説明する。図７は従来における電子部品を加工するレーザ加工装置の要部構成図、図８は同溝加工を実施した電子部品の要部斜視図である。
【０００６】
図７において、電子部品１はその両端部をチャック部材２およびチャック部材３により直線状に保持される。そして、チャック部材２、３はその軸方向と平行な方向となるＸ方向に水平一体移動し、またチャック部材２、３の軸回りとなるθ方向に回転し、さらにレーザ光２０の軸方向と平行な方向となるＺ方向に垂直往復移動する。
【０００７】
電子部品１を保持したチャック部材２、３が回転、水平および垂直往復移動している間に、電子部品１の表面における所定箇所であるレーザ加工点に集光点を合致させたレーザ光２０が照射されてレーザ光２０による溝加工が電子部品１の表面に行われる。
【０００８】
このレーザ光２０はレーザ発振器１０より発生し放射されるのであり、使用するレーザ発振器はＮｄ：ＹＡＧレーザ発振器が一般的であるが、導電体へのレーザ光２０の吸収率が高い短波長のレーザ光を使用する場合もある。
【０００９】
レーザ発振器１０により発生し放射されたレーザ光は、経路に配設された各折り返し反射ミラー５、６、７、８および９により電子部品１の近傍まで伝送され、集光レンズ４により集光されてレーザ光２０となり、回転する電子部品１の表面における所定箇所すなわちレーザ加工点に照射されるのである。
【００１０】
その結果、図８に示すようなレーザ加工された溝１１と、未加工部分１２を有するコイルである電子部品１が形成されるのである。
【００１１】
なお、この出願に関する先行技術文献情報としては、例えば、素体に施した導電体をレーザ光などによって螺旋状に溝加工してコイルを形成するための加工装置、およびその加工装置において、レーザ光の照射焦点を被加工表面のレーザ加工点に常に維持できる手段を備えた電子部品の加工装置である特許文献１が知られている。
【００１２】
【特許文献１】
特開平１１−１１４４４５号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の電子部品のレーザ加工装置においては、回転（θ方向）する電子部品１の回転軸からレーザ加工点までの距離の変化を表わす図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、電子部品１が回転することにより、レーザ加工点の周速が変化する。すなわち、電子部品１における表面の一辺にレーザ光の集光点を合致させた状態の図２（ａ）から、図２（ｂ）、図２（ｃ）の状態に移動し、回転軸からレーザ加工面（または加工点）までの距離が変化し異なる（長くなる）ために、レーザ加工点の周速が大きく（速く）なり、レーザ光の電子部品１の表面における単位時間（パルス間隔）当りの照射間距離が大きくなる。
【００１４】
そして、レーザ光の照射間距離が変動した場合には、一定面積の加工に対するレーザ光のエネルギー密度が変動することになる。従って、一定のエネルギー密度以下になった場合には、溝加工ができず溝が途切れることになり、一定のエネルギー密度以上になった場合には加工溝幅が広くなり、微細溝ピッチでの溝加工が困難になる。
【００１５】
特に、微細な幅の溝加工を行うために小さいレーザパワーで加工する場合には、この傾向は顕著にあらわれる。従って、非円形断面を有する電子部品の溝加工を行う場合に、等速回転する非円形断面を有する電子部品を一定のパルス間隔のレーザ光で加工すると、一定条件の下に溝加工ができず、均一な溝幅による高インダクタンスのコイルを精度がよく均一に形成することが困難であった。
【００１６】
すなわち、非円形断面を有する電子部品１が回転することにより、表面のレーザ加工点の周速が変動し、一定パルス間隔のレーザ光２０の照射により加工すると、電子部品１の表面における加工、すなわちレーザ光２０の単位時間における照射間距離が変動して、電子部品１の単位表面積当りのレーザ光の照射エネルギーが一定にならないという課題を有していた。
【００１７】
本発明は、前記課題を解決しようとするものであり、非円形断面を有する電子部品が回転することにより、その電子部品の表面におけるレーザ加工点の周速が変動しても、電子部品の表面上におけるレーザ光の単位時間における照射間距離を一定に保ち、高精度で均一な溝幅の加工をすることができる電子部品のレーザ加工装置を提供することを目的とするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有する。
【００１９】
本発明の請求項１に記載の発明は、特に、非円形断面を有する電子部品の両端を移動自在なチャック部材で保持し、回転、およびその回転軸と平行方向に一体移動が可能な電子部品の保持機構と、レーザ発振器で発生し放射されるレーザ光のパルス幅を制御するＱスイッチユニット、前記レーザ光の経路に配置されレーザ光を反射する反射ミラー、前記レーザ光を集光し前記回転軸に対し垂直に電子部品の表面におけるレーザ加工点に照射する調整かつ移動自在な集光レンズでなるレーザ光の照射機構と、前記電子部品の回転角を検出する回転角度検出部、前記回転角度検出部の出力信号を変換および制御して、回転による電子部品の表面におけるレーザ加工点の周速変動に対して、レーザ光の照射エネルギーを一定とするために、前記Ｑスイッチにおけるレーザ光のパルス間隔の制御あるいは前記保持機構の回転速度を制御する制御部でなる駆動制御機構で構成する電子部品のレーザ加工装置としており、これにより、非円形断面を有する電子部品においても、加工におけるレーザ光の単位時間における照射間距離を一定にすることができ、精度良く均一な溝幅で加工することが出来るという作用効果が得られる。
【００２０】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、回転角度検出部にエンコーダを使用し、前記エンコーダの出力信号を電子部品の断面形状から予め設定しておいた変換式により、前記電子部品の回転により発生する電子部品の表面におけるレーザ加工点の周速の変動量に対応したレーザ光のパルス間隔に制御部で変換し、その変換して求めたパルス間隔値を指令値として、Ｑスイッチユニットにより前記レーザ光のパルス間隔を制御するという構成を有しており、これにより、非円形断面を有する電子部品に対応したレーザ光のパルス間隔に電気的かつ精度良く設定することができ、精度良く均一な溝幅で加工することが出来るという作用効果が得られる。
【００２１】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、非円形断面を有する電子部品を回転させることにより発生する前記電子部品の表面におけるレーザ加工点の周速を、制御部により前記電子部品の断面形状に対応して保持機構の回転を制御して変動させ、前記電子部品の表面におけるレーザ加工点の周速を一定にするという構成を有しており、これにより、非円形断面を有する電子部品の表面におけるレーザ光の単位時間における照射間距離を一定にすることができ、精度良く均一な溝幅で加工することが出来るという作用効果が得られる。
【００２２】
本発明の請求項４に記載の発明は、特に、非円形断面を有する電子部品を、非円形ギアを介した保持機構の回転駆動により、前記電子部品の表面におけるレーザ加工点の周速を一定にするという構成を有しており、これにより、機械的かつ簡単な構成で、非円形断面を有する電子部品の表面におけるレーザ加工点の周速を一定に制御することができ、精度良く均一な溝幅で加工することが出来るという作用効果が得られる。
【００２３】
本発明の請求項５に記載の発明は、特に、非円形断面を有する電子部品を、サーボモータによる保持機構の回転駆動により、前記電子部品の表面におけるレーザ加工点の周速を一定にするという構成を有しており、これにより、非円形断面を有する電子部品の表面におけるレーザ加工点の周速の変動を、連続かつ精密にて一定に制御することができ、精度良く均一な溝幅で加工することが出来るという作用効果が得られる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１、２に記載の発明について説明する。
【００２５】
図１は本発明の実施の形態１における電子部品のレーザ加工装置の要部構成図、図２は同回転する電子部品の回転軸からレーザ加工点までの距離の変化を示す概要図、図３は同電子部品の表面におけるレーザ加工の照射間距離の算出図、そして図４は同電子部品の一定回転数における回転角と周速との関係図である。
【００２６】
なお、従来の技術で説明した構成部材については同一の符号を付与し、詳細な説明は省略する。
【００２７】
図１において、例えば四角形や六角形などの非円形断面を有する柱状の電子部品１は、両端を電子部品の保持機構である移動自在なチャック部材２、３により保持され、かつ回転（θ方向）、および回転軸と平行方向に一体移動が可能なように構成されている。
【００２８】
１０はレーザ発振器、１３はレーザ光のパルス幅を制御し設定するＱスイッチユニット、５、６、７、８および９はレーザ光の経路に配置されレーザ光を反射する折り返し反射ミラー、そして４はレーザ光を集光する調整設定が自在かつ移動自在な集光レンズである。
【００２９】
レーザ発振器１０により発生し放射されたレーザ光は、Ｑスイッチユニット１３により、必要なパルス間隔に調整され、経路に配設された折り返し反射ミラー５、６、７、８および９を経由して伝送され、集光レンズ４により非円形断面を有する電子部品１の表面におけるレーザ加工点に、集光し照射するように各々の光学機器が光学ベース１７に配設されており、以上によりレーザ光の照射機構を構成している。
【００３０】
１８はエンコーダ、１９は制御ユニットであり、チャック部材２、３により保持した非円形断面を有する電子部品１の回転角を、回転角度検出部であるエンコーダ１８により検出し、制御部である制御ユニット１９はエンコーダ１８からの出力を、非円形断面を有する電子部品１の断面形状から予め設定しておいた変換式によるパルス間隔に変換し、その変換して求めたパルス間隔値を指令値として、Ｑスイッチユニット１３におけるレーザ光のパルス間隔を制御する。
【００３１】
さて、図２において１ａは電子部品１の断面形状を示しており、図２（ａ）、図２（ｂ）および図２（ｃ）は、電子部品１の回転にともなう回転軸から表面のレーザ加工点位置までの距離の変動を表わしている。図３は、電子部品１の表面の加工面上における単位時間の照射間距離の算出を表で示しており、図３（ａ）は電子部品１の回転数が一定で、レーザ光のパルス間隔を変動させた場合、図３（ｂ）はレーザ光のパルス間隔が一定で、電子部品１の回転数を変動させた場合を算出したものである。
【００３２】
図４は横軸を電子部品１の回転角θ、縦軸を電子部品１の表面におけるレーザ加工点位置の周速Ｖとし、電子部品１の回転数が一定における関係を示したグラフである。
【００３３】
以上のように構成された電子部品のレーザ加工装置における動作について説明する。まず非円形断面を有する電子部品１は、その両端をチャック部材２、３により保持される。そしてチャック部材２、３は図１に示すようにＸ方向すなわち電子部品１を回転させるチャック部材２、３の回転軸と平行方向に一体移動し、また回転軸回りであるθ方向に回転する。
【００３４】
チャック部材２、３の回転、および回転軸と平行方向の一体移動と同期して、レーザ発振器１０により発生し放射され、Ｑスイッチユニット１３によりパルス間隔を調整設定し、折り返し反射ミラー５、６、７、８および９により電子部品１の近傍まで伝送され、集光レンズ４により集光したレーザ光２０が電子部品１の表面におけるレーザ加工点に照射され、螺旋状となる所定の溝形状にレーザ加工が行われる。
【００３５】
このとき、チャック部材２、３すなわち電子部品１の回転角をエンコーダ１８により検出し、制御部の制御ユニット１９は、そのエンコーダ１８の出力を電子部品１の断面形状から予め設定しておいた変換式に従ったパルス間隔に変換し、その変換して求めたパルス間隔値を指令値として、Ｑスイッチユニット１３により、レーザ光のパルス間隔を制御し設定するのである。
【００３６】
図２（ａ）、図２（ｂ）および図２（ｃ）に示すように、電子部品１が回転するのに従い回転軸から、電子部品１の表面におけるレーザ加工点位置までの距離ｒ（θ）が変動する。その距離ｒ（θ）の変動による周速Ｖは、図４に示すように、電子部品１の断面形状が既知の場合、Ｖ＝ｍ・ｒ（θ）（但しｍは定数）の関数の形で求めることができる。
【００３７】
この関数より、前記レーザ加工点の周速の変動に合せて、レーザ光のパルス間隔ＱをＱ＝ｐ・ｒ（θ）（但しｐは定数）の関数の形で変動させると、電子部品１の表面におけるレーザ加工の単位時間における照射間距離は、Ｖ／Ｑで求められるため、前記レーザ加工のレーザ光の照射間距離は一定となり、一定条件の下に溝加工することができ、例えば精度の良い均一な溝幅を有する高インダクタンスのコイルを形成することができる。
【００３８】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項３、４に記載の発明について説明する。図５は本発明の実施の形態２における電子部品のレーザ加工装置の要部構成図である。
【００３９】
実施の形態２は、図５に示すように実施の形態１における構成からエンコーダ１８、制御部の制御ユニット１９を取外し、チャック部材２、３を回転駆動させる非円形ギア１４、１５を備えた構成となっている。
【００４０】
以上のように構成された電子部品のレーザ加工装置における動作について説明する。実施の形態１の場合と同じく、非円形断面を有する電子部品１は、その両端をチャック部材２、３により保持される。そしてチャック部材２、３はＸ方向すなわち電子部品１の回転軸と平行方向に一体移動し、またθ方向に回転する。
【００４１】
チャック部材２、３の回転、および回転軸と平行方向の一体移動と同期して電子部品１に、レーザ発振器１０より放射されたレーザ光が、Ｑスイッチユニット１３によりパルス間隔を調整し設定され、折り返し反射ミラー５、６、７、８および９により電子部品１近傍まで伝送され、集光レンズ４により集光されたレーザ光２０がレーザ加工点に照射され、電子部品１の表面における所定箇所に溝形状のレーザ加工が行われる。
【００４２】
実施の形態１でも説明したが、図２（ａ）、図２（ｂ）および図２（ｃ）に示すように、電子部品１が回転するのに従い回転軸から電子部品の表面におけるレーザ加工点位置までの距離ｒ（θ）が変動する。
【００４３】
その距離ｒ（θ）の変動による周速Ｖは、図３（ｂ）の表に示すように、電子部品１の断面形状が既知で、回転軸の回転数Ｎが変動する場合、Ｖ＝ｎ・Ｎ・ｒ（θ）（但しｎは定数）の関数の形で求めることができる。
【００４４】
この関数より、非円形断面を有する電子部品１の回転軸の回転数ＮをＮ＝ｎ／ｒ（θ）（但しｎは定数）の関数の形で変動させるための非円形ギア１４、１５を配設し、その非円形ギア１４、１５を介して電子部品１を回転駆動させる。
【００４５】
そのように構成することにより、非円形断面を有する電子部品１のレーザ加工点における周速Ｖを一定にし、電子部品１の表面におけるレーザ加工点におけるレーザ光の単位時間の照射間距離はＶ／Ｑで求められるため、前記レーザ光の単位時間における照射間距離は一定となる。
【００４６】
このとき、制御部により制御して非円形ギア１５を等速回転駆動させると、非円形ギア１４を介して、非円形断面を有する電子部品１は、電子部品１の表面におけるレーザ加工点の周速を一定にした回転動作をし、レーザ光の単位時間における照射間距離は一定となり、一定条件の下に電子部品１の表面に溝形状のレーザ加工ができ、精度の良い均一な溝幅を有する例えば高インダクタンスのコイルを形成することが出来るのである。
【００４７】
（実施の形態３）
以下、実施の形態３を用いて、本発明の特に請求項３、５に記載の発明について説明する。図６は本発明の実施の形態３における電子部品のレーザ加工装置の要部構成図である。
【００４８】
実施の形態３は、図６に示すように実施の形態１からエンコーダ１８、制御ユニット１９を取外して、タイミングベルト２１およびタイミングプーリ２２を介してチャック部材２、３を回転駆動させるサーボモータ１６を備えた構成となっている。
【００４９】
以上のように構成された電子部品のレーザ加工装置における動作について説明する。実施の形態１の場合と同じく、非円形断面を有する電子部品１は、その両端をチャック部材２、３により保持される。そしてチャック部材２、３はＸ方向すなわち電子部品１の回転軸と平行方向に一体移動し、またθ方向に回転する。
【００５０】
チャック部材２、３の回転、および回転軸と平行方向の一体移動と同期して電子部品１に、レーザ発振器１０より放射されたレーザ光が、Ｑスイッチユニット１３によりパルス間隔を調整し設定され、折り返し反射ミラー５、６、７、８および９により電子部品１近傍まで伝送され、集光レンズ４により集光されたレーザ光２０がレーザ加工点に照射され、電子部品１の表面における所定箇所に溝形状のレーザ加工が行われる。
【００５１】
実施の形態１でも説明したが、図２（ａ）、図２（ｂ）および図２（ｃ）に示すように、電子部品１が回転するのに従い回転軸から電子部品１の表面におけるレーザ加工点位置までの距離ｒ（θ）が変動する。
【００５２】
その距離ｒ（θ）の変動による周速Ｖは、図３（ｂ）の表に示すように、電子部品１の断面形状が既知で、回転軸の回転数Ｎが変動する場合、Ｖ＝ｎ・Ｎ・ｒ（θ）（但しｎは定数）の関数の形で求めることができる。
【００５３】
この関数より、非円形断面を有する電子部品１の保持機構における回転軸の回転数ＲをＲ＝ｑ／ｒ（θ）（但しｑは定数）の関数の形で変動させるように、電子部品１を制御部で制御したサーボモータ１６の回転駆動により、非円形断面を有する電子部品１の周速Ｖを一定にすることができ、電子部品１の表面におけるレーザ光の単位時間における照射間距離はＶ／Ｑで求められるため、前記電子部品１の表面におけるレーザ光の単位時間における照射間距離は一定となるのである。
【００５４】
サーボモータ１６により、非円形断面を有する電子部品１の回転軸を回転数Ｒ＝ｑ／ｒ（θ）（但しｑは定数）で回転させると、非円形断面を有する電子部品１は、レーザ加工点の周速を一定にした回転動作となり、前記電子部品１の表面におけるレーザ光の単位時間における照射間距離は一定となり、一定条件の下に溝形状のレーザ加工ができ、精度の良い均一で狭ピッチとなる溝幅を有する例えば高インダクタンスのコイルを形成することが出来るのである。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように、本発明による電子部品のレーザ加工装置によれば、非円形断面を有する各種の電子部品を、回転、および回転軸と平行移動させ、かつ電子部品の表面におけるレーザ加工点の周速の変動量に合せて、レーザ光のパルス間隔を制御し変動させるのであり、電子部品の回転によりレーザ加工点の周速が変動しても、電子部品の表面におけるレーザ光の単位時間における照射間距離を一定に保持することができ、細くかつ精度の良い均一な溝形状のレーザ加工が実現出来るという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における電子部品のレーザ加工装置の要部構成図
【図２】同回転する電子部品の回転軸からレーザ加工点までの距離の変化を示す概要図
【図３】同電子部品の表面におけるレーザ加工の照射間距離の算出図
【図４】同電子部品の一定回転数における回転角と周速との関係図
【図５】本発明の実施の形態２における電子部品のレーザ加工装置の要部構成図
【図６】本発明の実施の形態３における電子部品のレーザ加工装置の要部構成図
【図７】従来における電子部品を加工するレーザ加工装置の要部構成図
【図８】同溝加工を実施した電子部品の要部斜視図
【符号の説明】
１  電子部品
１ａ  断面形状
２、３  チャック部材
４  集光レンズ
５、６、７、８、９  折り返し反射ミラー
１０  レーザ発振器
１１  溝
１２  未加工部分
１３  Ｑスイッチユニット
１４、１５  非円形ギア
１６  サーボモータ
１７  光学ベース
１８  エンコーダ
１９  制御ユニット（制御部）
２０  レーザ光
２１  タイミングベルト
２２  タイミングプーリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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