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発明の名称 レーザスキャン方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−105167(P2001−105167A)
公開日 平成13年4月17日(2001.4.17)
出願番号 特願平11−288228
出願日 平成11年10月8日(1999.10.8)
代理人 【識別番号】100071272
【弁理士】
【氏名又は名称】後藤 洋介 (外1名)
【テーマコード(参考)】
2H045
4E068
【Fターム(参考)】
2H045 AB43 AB53 BA12 DA31 
4E068 CA09 CB01 CE02
発明者 千田 淳
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 加工領域を複数の領域に分割し、分割された領域毎にガルバノスキャナを用いてレーザ光を照射するレーザスキャン方法において、前記分割された領域の大きさを、前記ガルバノスキャナの駆動特性に基づいて決定するようにしたことを特徴とするレーザスキャン方法。
【請求項2】 複数の加工点が、前記加工領域に行列配置されており、前記レーザ光の照射が、前記分割された領域毎に葛折り状に行なわれることを特徴とする請求項1のレーザスキャン方法。
【請求項3】 ガルバノスキャナを備えたレーザ加工装置を用い、加工対象物表面に行列配置された複数の加工点にレーザ光を照射していくレーザスキャン方法において、前記ガルバノスキャナの駆動特性に基づいて、前記加工対象物表面における前記レーザ光の直線移動距離の最大値を定め、前記複数の加工点が構成する行及び列の長さが、共に前記最大値より大きい場合に、前記加工対象物表面を複数の領域に分割することにより、各領域において前記加工点が構成する行又は列の長さを前記最大値より小さくし、各領域毎に、前記加工点への前記レーザ光の照射を行うようにしたことを特徴とするレーザスキャン方法。
【請求項4】 前記加工点へのレーザ光の照射を、葛折り状に行なうことを特徴とする請求項3のレーザスキャン方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザスキャン方法に関し、特にガルバノスキャナを備えたレーザ加工装置におけるレーザスキャン方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ガルバノスキャナを備えたレーザ加工装置は、例えば、図2に示すように構成されている。詳述すると、図2のレーザ加工装置は、レーザ発振器21と、ミラー22と、ガルバノスキャナ23と、f−θレンズ24とを備えている。
【0003】このレーザ加工装置において、レーザ発振器21は、紫外レーザ光等の目的に応じた波長のレーザ光を発生する。レーザ発振器21から出射したレーザ光は、ミラー22で反射され、ガルバノスキャナ23に所定の入射角で入射する。ガルバノスキャナ23は、レーザ光の進行方向をX軸方向に沿って変更するX軸ミラー(図示せず)と、レーザ光の進行方向をY軸方向に沿って変更するY軸ミラー(図示せず)とを備え、レーザ光の進行方向を変えて出射させる。なお、X軸及びY軸は、共に加工対象物25の表面に平行であるとする。f-θレンズ24は、ガルバノスキャナ23から出射したレーザ光を集光して加工対象物25に照射する。このとき、f-θレンズ24は、レーザ光が加工対象物25に対して垂直(即ち、X−Y平面に垂直)に入射するようにレーザ光を集光する。レーザ光が照射された加工対象物25では、アブレーションあるいは溶融等が生じ、穴あけ、溶接などの加工を行うことができる。
【0004】以上のように、この種のレーザ加工装置では、ガルバノスキャナ23を用いて、加工対象物25上の任意の点にレーザ光を照射することができる。しかも、ガルバノスキャナ23は、その動作速度が速く、レーザ光の出射方向を極めて高速に変更することができる。従って、汎用プリント基板(PCB: Printed Circuit board)の穴あけなど、多数の穴を形成する場合によく利用されている。
【0005】汎用プリント基板の穴あけを行う場合、行列状(あるいは格子点状)に配列された多数の加工点に対して効率良くレーザパルスを照射するために、レーザ光照射位置を連続的に変えなければならない。従来、このような穴あけ加工を行う場合には、次のようにレーザ光の照射位置を変更している。
【0006】まず、行列配置された加工点がX軸及びY軸に沿って位置するように、即ち、加工点が形成する各列がX軸(又はY軸)に平行、加工点が形成する各行がY軸(又はX軸)に平行となるように、プリント基板をレーザ加工装置に保持させる。そして、図3(a)又は(b)に示すように、加工点を辿るようにレーザ光の照射位置を変更する。
【0007】詳述すると、図3(a)の例では、一行目の加工点(○で示す)を図の上から下へ辿るようにレーザ光の照射位置を変更し、次に2行目の加工点を図の下から上へ辿るようにレーザ光の照射位置を変更する。以後、奇数番目の行は、上から下へ、偶数番目の行は、下から上へと加工点を辿るようにレーザ光の照射位置を変更する。また、図3(b)の例では、一列目の加工点を図の右から左へ辿るようにレーザ光の照射位置を変更し、次に2列目の加工点を図の左から右へ辿るようにレーザ光の照射位置を変更する。以後、奇数番目の列は、右から左へ、偶数番目の列は、左から右へと加工点を辿るようにレーザ光の照射位置を変更する。このように、従来のレーザスキャン方法では、レーザ光を葛折り状に走査する。(ここでは、ガルバノスキャナ23のミラーを回転駆動して、レーザ光の照射位置を変えることを「走査又はスキャンする」といい、必ずしも、レーザ光の照射が行われているいるわけではない点に注意を要する。)
なお、各列(又は行)を走査する場合は、ガルバノスキャナ23のX軸ミラー(又はY軸ミラー)のみを駆動し、各列から次に列へ移動する場合は、ガルバノスキャナ23のY軸ミラー(又はX軸ミラー)のみを駆動すればよい。また、実際のレーザ光の照射は、各加工点に対してパルス状のレーザ光を照射することにより行なわれる。
【0008】以上のように、従来のレーザスキャン方法では、行列配置された複数の加工点を一列ずつ順番に辿るように、レーザ光を走査している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ガルバノスキャンは、図4に示すような、ミラー回転角度と(加工点間における動作時間)+(整定時間)との関係を持っている。つまり、ガルバノスキャンは、各ミラーの回転角度が小さければ高速動作が可能であるが、その回転角度が大きくなるにつれて(加工点間における動作時間)+(整定時間)が指数関数的に長くなるという駆動特性を有している。
【0010】従って、従来のように行列配置された加工点を一列ずつ辿っていくようなレーザスキャン方法では、プリント基板が大きくなるに従い(加工点の配列の縦又は横の幅が広くなるほど)、その面積の増加に比例する以上の時間が必要になるという問題点がある。
【0011】本発明は、大きな加工領域に対しても、短時間での加工を可能にするレーザスキャン方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、加工対象領域を複数の領域に分割し、分割された領域毎にガルバノスキャナを用いてレーザ光を照射するレーザスキャン方法において、前記分割された領域の大きさを前記ガルバノスキャナの駆動特性に基づいて決定するようにしたレーザスキャン方法が得られる。
【0013】ここで、複数の加工点が前記加工領域に行列配置されている場合、前記レーザ光の照射は、前記分割された領域毎に葛折り状に行なわれる。
【0014】また、本発明によれば、ガルバノスキャナを備えたレーザ加工装置を用い、加工対象物表面に行列配置された複数の加工点にレーザ光を照射していくレーザスキャン方法において、前記ガルバノスキャナの駆動特性に基づいて、前記加工対象物表面における前記レーザ光の直線移動距離の最大値を定め、前記複数の加工点が構成する行及び列の長さが、共に前記最大値より大きい場合に、前記加工対象物表面を複数の領域に分割することにより、各領域において前記加工点が構成する行又は列の長さを前記最大値より小さくし、各領域毎に、前記加工点への前記レーザ光の照射を行うようにしたことを特徴とするレーザスキャン方法が得られる。
【0015】より具体的には、前記加工点へのレーザ光の照射は、葛折り状に行なわれる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明のレーザスキャン方法は、ガルバノスキャナを有するレーザ加工装置を用いて実施される。
【0017】まず、加工対象物であるプリント基板の加工点の数、配置、及び間隔を考慮したうえで、レーザ加工装置のガルバノスキャナの駆動特性に基づき、加工対象物表面におけるレーザ光の直線移動距離の最大値(あるいは、ガルバノスキャナのX軸ミラー又はY軸ミラーの最大回動角度)Lmaxを定める。この最大値Lmaxは、ミラーの回転角と、その回転角だけミラーを回動させ静止させるまでに要する時間の比が最大となるように({(動作時間+整定時間)/回転角}が最小となるように)決定すれば良い。なお、この直線移動距離の最大値Lmaxは、ガルバノスキャナの走査可能領域の幅よりもかなり小さくなるはずである。そして、各領域の幅(縦又は横の長さ)Wが、その最大値Lmax以下となるように、プリント基板の加工領域を複数の領域に分割する。この分割は、走査可能領域がガルバノスキャナの走査可能領域よりも狭い場合でも行う。加工領域分割の例を、図1(a),(b),及び(c)に示す。
【0018】次に、プリント基板をレーザ加工装置に導入し、加工点の配列がX軸及びY軸と平行になるように保持させる。このようにプリント基板を保持させることで、ガルバノスキャナのX軸ミラー又はY軸ミラーを単独で回動させて、加工点の各列又は各行を走査することが可能になる。
【0019】この後、各領域に対して、従来と同様、レーザ光を葛折り状に走査する。つまり、各加工点を葛折り状に辿るよう、レーザ光照射位置を変更しつつ、各加工点にレーザ光パルスを照射して加工を行う。その様子を、図1(a),(b),及び(c)の各例についてそれぞれ矢印で示す。なお、本実施例における、レーザ光の移動距離の最大値Lmaxは、加工領域を分割するために便宜上定めたものであって、実際のレーザ走査では、それを超える直線走査が可能である。それゆえ、図1にも示すように、各分割領域から次の分割領域へと連続して走査を行うことができる。
【0020】本実施の形態の場合、ガルバノスキャナの一方のミラー(例えば、X軸ミラー)を往復回動運動させるとともに、他方のミラーを間欠動作させることにより、レーザ光を葛折り状に走査することができる。さて、汎用プリント基板の穴あけ加工を行う場合、従来のレーザスキャン方法では、この往復回動運動の周波数は、最大で500Hz程度であった。これに対し、本発明のレーザスキャン方法では、800Hz以上の駆動が可能である。その結果、広い加工領域に対してレーザ光走査を行う場合でも、面積の増加に比例する程度の時間増加で、レーザ光走査を行うことができる。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、加工領域を分割して領域毎にレーザ光走査を行うようにしたことで、加工時間を短縮することができる。




 

 


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