JPH0788672A

JPH0788672A - 金属板の加工方法及び加工装置並びにリードフレームの加工方法

Info

Publication number: JPH0788672A
Application number: JP5240052A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiko Tada; 信彦多田
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1993-09-27
Filing date: 1993-09-27
Publication date: 1995-04-04

Abstract

(57)【要約】【目的】金属板を加工する際に、アシストガスを噴出さ
せながらレーザビームによる加工を行っても、金属板上
にレーザビームを確実に集光させることができ、微細か
つ高精度な加工が行えるようにする。【構成】高圧のアシストガスをノズル２より噴出させな
がらパルス状のレーザビーム１００を金属板１０１に照
射して加工を行う際に、金属板１０１の裏面に設けられ
た液体噴出器６より、アシストガスの噴出方向と逆方向
に高圧の液体を噴出させる。これにより、アシストガス
による押し下げ力と高圧の液体による押し上げ力とが釣
り合う位置に金属板１０１が保持される。また、金属板
１０１表面側に設けられたシールドガス噴出口１０よ
り、アシストガスを包囲するようにシールド流体を供給
し、金属板１０１の表面と裏面の圧力の釣合いを補正す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザビームを金属板
に照射すると共に、このレーザビームと同軸状にアシス
トガスを噴出させる金属板の加工方法及び加工装置、並
びにこの金属板の加工装置を利用したリードフレームの
加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザビームによる加工は被加工物であ
る金属板を局部的かつ瞬間的に溶融させるので、従来の
プレス加工やエッチング加工に比べて、微細な寸法の加
工を高い寸法精度で加工することができる。このレーザ
ビームによる加工方式で微細かつ高精度な加工を金属板
に施すためには、レーザビームを集光レンズで細く集光
することが必須であるが、特に、レーザビームを金属板
上で集光させ、その集光点、即ち焦点位置がずれないよ
うにすることが不可欠である。焦点位置がずれると微細
かつ高精度な加工を行えなくなったり、加工自体が不可
能になる可能性がある。

【０００３】上記のようなレーザビームによって加工を
行う際には、金属板の加工を行う部分近傍の比較的狭い
範囲を支持し、金属板を送給させながら加工を進める。
加工すべき金属板を支持する従来の方式としては、例え
ば、特開平４−２８４９９５号公報に記載のような、剣
山方式と呼ばれる方式がある。これは加工すべき金属板
を少なくとも３つの柱状支持部材で支持しておき、これ
にレーザビームを照射するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】レーザビームによって
加工を行う場合には、通常、出力されるレーザビームと
同軸的にアシストガスが噴出される。このアシストガス
の噴出は、レーザビーム照射による金属板の加工部分の
燃焼を補助したり、生じた溶融物を吹き飛ばして除去し
ドロスが形成されるのを抑制するために行われる。リー
ドフレームや金属マスクのような薄い金属板を剣山方式
等で支持してレーザビームによる加工を行おうとする
と、金属板は上記のように噴出されるアシストガスの圧
力を受けてレーザビームが照射される面（以下、表面と
いう）から下方へと押し下げられてたわむ。これによっ
て、金属板上にレーザビームの焦点位置が存在しなくな
り、微細かつ高精度な加工が行えなくなるだけでなく、
加工自体が不可能になる場合もある。従って、従来で
は、アシストガスによる金属板のたわみ変形を補正しな
がら加工を行う必要があった。

【０００５】金属板が上記のようにたわむことを回避す
るため、剣山方式でなくある程度の広さを持った支持台
で支持することも考えられる。しかし、この場合には、
アシストガスで完全に除去し切れずに残留した溶融物に
起因するドロスや、飛散したスパッタ等が金属板のレー
ザビームが照射される面とは反対側の面（以下、裏面と
いう）に突出した状態で付着するため、支持台に確実に
取付けることができなくなり、加工を行いながら金属板
を送給することができなくなる。従って、ある一定の面
積の加工が完了する毎にこれらドロスやスパッタを取り
除き、再びセットし直してから次の加工を行わなければ
ならず、非常に手間がかかっていた。

【０００６】また、剣山方式や上記のようなある程度の
広さを持った支持台で支持す方式のように金属板の比較
的狭い部分を支持するのではなく、金属板を送給しなく
てもよい程度に広い部分を支持して加工すれば、金属板
裏面にドロスが突出していても加工に支障はないが、こ
の場合にはアシストガスによって金属板がたるむ度合い
が大きくなり、やはり微細かつ高精度な加工が行えなく
なる。

【０００７】本発明の目的は、アシストガスを噴出させ
ながらレーザビームによる加工を行っても、金属板上に
レーザビームを確実に集光させることができ、微細かつ
高精度な加工を行うことができる金属板の加工方法及び
加工装置、並びにこの金属板の加工装置を利用したリー
ドフレームの加工方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、高圧のアシストガスをノズルより
噴出させながらパルス状のレーザビームを金属板に照射
することにより金属板を加工する金属板の加工方法にお
いて、前記金属板の前記レーザビームが照射される面と
は反対側の面より、前記アシストガスの噴出方向と逆方
向に高圧の液体を噴出させ、前記金属板を支持すること
を特徴とする金属板の加工方法が提供される。

【０００９】上記金属板の加工方法において、好ましく
は、前記金属板の前記レーザビームが照射される面に、
前記アシストガスを包囲するように前記アシストガスの
圧力よりも低い圧力のシールド流体を供給する。

【００１０】また、上記目的を達成するため、本発明に
よれば、高圧のアシストガスをノズルより噴出させなが
らパルス状のレーザビームを金属板に照射することによ
り金属板を加工する金属板の加工装置において、前記金
属板の前記レーザビームが照射される面とは反対側の面
に、前記アシストガスの噴出方向と逆方向に高圧の液体
を噴出させ、この液体を介して前記金属板を支持する液
体支持手段を有することを特徴とする金属板の加工装置
が提供される。

【００１１】上記金属板の加工装置において、好ましく
は、前記金属板の前記レーザビームが照射される面に、
前記アシストガスを包囲するように前記アシストガスの
圧力よりも低い圧力のシールド流体を供給するシールド
流体供給手段をさらに有する。

【００１２】また、好ましくは、前記ノズルと前記液体
噴出手段とを同軸状で一体構造とする。

【００１３】また、好ましくは、前記液体噴出手段に、
前記液体噴出手段と前記金属板の間の距離を検出する検
出手段を設ける。

【００１４】また、好ましくは、前記液体噴出手段より
噴出する液体の流量を制御する流量制御手段、または前
記液体噴出手段より噴出する液体の圧力を制御する圧力
制御手段を有する。

【００１５】また、好ましくは、前記液体噴出手段の中
央に貫通穴を設ける。

【００１６】また、好ましくは、前記金属板の前記レー
ザビームが照射される面に、前記液体噴出手段より噴出
する液体を受けとめる輪状部材を前記ノズルと同軸状に
取付ける。

【００１７】また、上記目的を達成するため、本発明に
よれば、金属板の加工装置によってリードフレームを加
工することを特徴とするリードフレームの加工方法が提
供される。

【００１８】

【作用】レーザビームによる加工を行う際には、前述の
ようにレーザビームと共にノズルより噴出された高圧の
アシストガスの圧力により、金属板は表面から下方へと
押し下げられる。これに対し、上記のように構成した本
発明の金属板の加工方法では、金属板のレーザビームが
照射される面とは反対側の面、即ち裏面よりアシストガ
スの噴出方向と逆方向に高圧の液体を噴出させることに
より、金属板にはアシストガスの圧力とは反対の、裏面
から上方へと押し上げる方向の力が付与される。これに
より、アシストガスによる押し下げ力と高圧の液体によ
る押し上げ力とが丁度釣り合う位置に、金属板の上下方
向の位置が保たれる。

【００１９】また、アシストガスは気体であるため粘性
が低く、噴出されたアシストガスの圧力はアシストガス
を噴出するノズルから離れるに従って急激に低下する。
一方、金属板裏面より噴出される液体は粘性が高いた
め、アシストガスに比べると圧力の低下の度合いは小さ
く、ある程度広い範囲にわたって圧力を安定に保つこと
ができる。このような両者の性質の差違に基づき、アシ
ストガスの圧力が微妙に変化したとしても金属板裏面よ
り噴出される液体による圧力は殆ど変化せず、上記液体
はアシストガスの圧力の微妙な変化を吸収し、金属板が
たわむことが回避され、安定してその形状を保つことが
できる。

【００２０】以上のことから、ノズル先端と金属板との
距離をほぼ一定に保つことができ、金属板上にレーザビ
ームを確実に集光させることができる。即ち、加工中に
レーザビームの焦点位置がずれないため、常に良好な集
光条件で微細な加工を行うことができる。また、金属板
がたわんで変形することが防がれるので、寸法誤差を少
なくすることができる。特に、本発明は、アシストガス
の圧力によって変形しやすい薄い金属板の加工において
有効である。さらに、ドロスのもととなる溶融物やスパ
ッタ、塵埃、発生ガス等を上記液体に混入させて除去す
ることも可能である。

【００２１】また、前述のようにアシストガスの圧力は
ノズルから離れると急激に低下し、不安定であるため、
金属板裏面より噴出される液体との釣合いを保つことは
難しい。本発明では、金属板の表面にアシストガスを包
囲するようにシールド流体を供給することにより、上記
のようなアシストガスの圧力の不安定性を解消して金属
板の表面と裏面の圧力の釣合いを補正することが可能で
ある。この場合、シールド流体を噴出するのはアシスト
ガスの圧力の不安定性を解消するためであるので、その
圧力はアシストガスの圧力よりも低い圧力に設定され
る。

【００２２】また、本発明の金属板の加工装置において
は、液体噴出手段を金属板の裏面に有することにより、
アシストガスの噴出方向と逆方向に高圧の液体を噴出さ
せることができ、本発明の金属板の加工方法を実施する
ことが可能となる。また、金属板は液体を介して上記液
体噴出手段に支持されるため、レーザビーム照射による
ドロスやスパッタが直接液体噴出手段に接触することは
なく、金属板は滑らかにかつ確実に支持され、その支持
精度も良好になる。従って、加工を行いながら金属板を
高速でも低速でも安定かつ容易に送給することが可能と
なる。

【００２３】また、ノズルと液体噴出手段とが同軸状か
つ一体構造であることにより、いかなる軌跡で加工を行
う場合にも、一体的に同じ軌跡を描くようにすることが
でき、常にアシストガスによる押し下げ力と高圧の液体
による押し上げ力とを丁度釣り合わせることが可能とな
る。

【００２４】また、液体噴出手段の中央に貫通穴を設け
ることにより、加工に伴う溶融物やスパッタ、塵埃、発
生ガス等を上記貫通穴より上記液体と共に洗い流すこと
ができ、液体噴出手段を清浄に保つことができる。これ
により、液体噴出手段の配管等に目詰まりが生じること
がなく、保守点検が容易になる。また、アシストガスが
金属板を貫通して裏面へ流れることを妨げることなく加
工が行えるため、生じた溶融物を吹き飛ばしドロスの形
成を抑制するというアシストガスの働きを十分に発揮さ
せることができる。

【００２５】また、液体噴出手段に検出手段を設けるこ
とにより、液体噴出手段と金属板の間の距離を検出手段
で検出することができ、この距離が一定になるように制
御することが可能となる。これにより、上記液体の圧力
を一定に保持することができ、ノズル先端と金属板との
距離を一定に保持することが可能となる。また、液体噴
出手段より噴出する液体の流量または圧力を直接制御し
てもよい。

【００２６】また、金属板の表面に、ノズルと同軸状に
輪状部材を取り付けることにより、この輪状部材に上記
液体噴出手段より噴出し加工部を通って表面側に出てく
る液体が受けとめられる。これにより、加工部を通って
表面側に出てきた液体が飛散することが防がれると共
に、この輪状部材に受けとめられた液体は、前述のシー
ルド流体と同様の作用を奏し、金属板の表面と裏面の圧
力の釣合いを補正することが可能となる。

【００２７】以上のような加工装置は、薄い金属板に微
細かつ高精度な加工を施すことが可能であるため、従来
のエッチングやプレスでは、加工することが困難であっ
た微細かつ高精度の寸法及び形状を有するリードフレー
ムを金属板から形成するのに好適である。

【００２８】

【実施例】本発明による金属板の加工方法及び加工装置
の一実施例について、図１から図４を参照しながら説明
する。

【００２９】図１は、本実施例による金属板の加工装置
を示す図であり、加工ヘッドの下部と下カバーの拡大断
面図である。図１（ａ）において、加工ヘッド１の下部
には加工すべき金属板１０１に対面するようにノズル２
が取り付けられ、ノズル２の上部にはレーザビーム１０
０を集光する集光レンズ３が、集光レンズ３の下方には
加工ヘッド１内を保護する保護ガラス４が取り付けられ
ている。また、ノズル２の下部にはアシストガス供給口
５が設けられ、このアシストガス供給口５より供給され
たアシストガスが図中矢印３０１で示すようにノズル２
の先端部２Ａより噴出される。

【００３０】金属板１０１のレーザビーム１００が照射
される面とは反対側の面、即ち裏面には、ノズル２に対
向するように、かつ中心位置が一致するように液体噴出
器６が配置されている。この液体噴出器６は下カバー７
を有し、下カバー７には液体供給口８より高圧の液体が
供給され、その内部に充満した液体を介して金属板１が
支持される。さらに、下カバー７には検出手段であるギ
ャップセンサ９が取り付けられており、下カバー７と金
属板１の間の距離が検出される。上記液体噴出器６の平
面図を図１（ｂ）に示す。但し、図１（ｂ）は図１
（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

【００３１】上記液体噴出器６より噴出させる液体は真
水でもよいが、例えば真水中にケイ酸塩類やリン酸塩類
等を溶解させた粘性の大きな液体の方が望ましい。この
ような液体は粘性が大きいことの他、金属板１０１表面
に保護膜を形成し金属板１０１を保護する効果もある。

【００３２】ノズル２の先端部２Ａの外周にはシールド
流体噴出口１０が設けられており、このシールド流体噴
出口１０からは、シールド流体供給口１１より供給され
たシールドガスが図中矢印３０２で示すようにノズル２
の先端部２Ａから噴出されたアシストガスを包囲するよ
うに噴出される。但し、シールド流体噴出口１０から上
記のようにシールドガスを噴出するのではなく、シール
ド液体を噴出してもよい。

【００３３】この加工ヘッド１内の集光レンズ３には図
示しないレーザ発振器よりレーザビーム１００が入射
し、集光レンズ３で集光されたレーザビームは金属板１
０１上に焦点を結ぶように照射される。これにより、金
属板１０１は局部的かつ瞬間的に溶融して加工部（切欠
き部）１０１ａが形成され、この状態で加工ヘッド１を
金属板１０１に対して相対的に移動させることにより加
工が進行する。この時、ノズル２より金属板１０１に照
射されるレーザビーム１００と同軸的にアシストガスが
同時に噴出される。このアシストガスの噴出は、レーザ
ビーム１００の照射による金属板１０１の加工部分の燃
焼を補助したり、生じた溶融物を吹き飛ばして除去しド
ロスが形成されるのを抑制するために行われる。尚、レ
ーザ発振器及び上記加工ヘッド等は従来より知られてい
るものと同様の構成を有するものである。

【００３４】ところで、薄い金属板を剣山方式等で支持
して従来の方式でレーザビームによる加工を行おうとす
ると、金属板１０１は、アシストガスの圧力を受ける。
この時、アシストガスの圧力はノズル２００の中央付近
で最も高く、ノズル２００の中央より周辺に行くほど低
くなるため、図２に示すように、ノズル２００の中央付
近が表面から下方へと押し下げられてたわむ。これによ
って、金属板１０１上にレーザビーム１００の焦点位置
が存在しなくなり、微細かつ高精度な加工が行えなくな
るだけでなく、加工自体が不可能になる場合もある。従
って、従来では、アシストガスによる金属板１０１のた
わみ変形を補正しながら加工を行う必要があった。

【００３５】これに対し、本実施例では、金属板１０１
の裏面に設けられた液体噴出器６から図１中矢印３０３
で示すようにアシストガスの噴出方向と逆方向に高圧の
液体を噴出させるので、金属板１０１にはアシストガス
の圧力とは反対の、裏面から上方へと押し上げる方向の
力が付与される。これにより、アシストガスによる押し
下げ力と高圧の液体による押し上げ力とが丁度釣り合う
位置に、金属板１０１の上下方向の位置が保たれる。

【００３６】また、アシストガスは気体であるため粘性
が低く、噴出されたアシストガスの圧力はアシストガス
を噴出するノズルから離れるに従って急激に低下する。
一方、金属板裏面より噴出される液体は粘性が高いた
め、アシストガスに比べると圧力の低下の度合いは小さ
く、ある程度広い範囲にわたって圧力を安定に保つこと
ができる。このような両者の性質の差違に基づき、アシ
ストガスの圧力が微妙に変化したとしても液体噴出器６
より噴出される液体による圧力は殆ど変化せず、上記液
体はアシストガスの圧力の微妙な変化を吸収し、金属板
１０１がたわむことが回避され、安定してその形状を保
つことができる。

【００３７】また、金属板１０１は液体を介して液体噴
出器６に支持されるため、レーザビーム１００の照射に
よるドロスやスパッタが直接液体噴出器６に接触するこ
とはほとんどなく、金属板１０１は滑らかにかつ確実に
支持され、その支持精度も良好となる。従って、加工を
行いながら金属板１０１を容易に送給することができ
る。さらに、ドロスのもととなる溶融物やスパッタ、塵
埃、発生ガス等を上記液体に混入させて除去することも
可能である。

【００３８】また、前述のようにアシストガスの圧力は
ノズルから離れると急激に低下し、不安定であるため、
液体噴出器６より噴出される液体との釣合いを保つこと
は難しい。これに対し、本実施例では、ノズル２の先端
部２Ａの外周にシールド流体噴出口１０を設け、金属板
１０１の表面に上記アシストガスを包囲するようにシー
ルド流体を供給するので、上記のようなアシストガスの
圧力の不安定性を解消して金属板１０１の表面と裏面の
圧力の釣合いを補正することが可能である。この場合、
シールド流体を噴出するのはアシストガスの圧力の不安
定性を解消するためであるので、その圧力はアシストガ
スの圧力よりも低い圧力に設定される。

【００３９】尚、下カバー７と金属板１０１の間に噴出
した液体は、下カバー７の外周部分より流れ落ちる。

【００４０】次に、本実施例による金属板の加工装置に
おけるアシストガス、シールドガス、液体の供給系統に
ついて図３により説明する。図３において、高圧のアシ
ストガスはバルブ２２を開くことによりガス源２１より
アシストガス供給口５に供給される。この時の圧力は圧
力計２３に示される。また、シールドガスはバルブ３２
を開くことによりガス源３１よりシールド流体供給口１
１に供給される。このシールドガスの圧力は減圧弁３３
によりアシストガスより低い圧力に減圧される。この時
の圧力は圧力計３４に示される。

【００４１】また、金属板１０１は送給ロール１０２に
よって図中矢印１０３の方向に送給され位置決めされ
る。この送給ロール１０２は金属板１０１のレーザビー
ム照射位置をＸ軸方向に移動させる機能も有する。さら
に、図３には示されていないが、加工ヘッド１及び液体
噴出器６を同時に移動させるＹ軸用移動台が設けられて
いる（図４参照）。但し、Ｘ軸及びＹ軸は金属板１０１
の表面上に設定した互いに直交する軸である。

【００４２】液体４０はタンク４１に貯められており、
管路４２でフィルタ４３に送られる。フィルタ４３では
液体中の塵埃や金属粉等が取り除かれ、フィルタ４３を
通過した液体がモータ４４で駆動されるポンプ４５によ
って圧送される。ポンプ４５からの液体は減圧弁４６で
圧力が制御され、流量制御弁４７で流量が制御されて管
路４８より液体噴出器６の液体供給口８に供給される。
流量制御弁４７の下流側には圧力計４９が取り付けられ
ており、この圧力計４９に液体噴出器６に供給される液
体の圧力が示される。また、バルブ５０，５１は管路４
８を開閉する。

【００４３】また、ギャップセンサ９では前述のように
下カバー７と金属板１の間の距離が検出されるが、この
検出結果に基づく信号が供給系制御部６０に送られる。
この供給系制御部６０は検出部６１、主制御部６２、液
体制御部６３を備えており、上記ギャップセンサ９での
検出結果に基づく信号は検出部６１に入力され、これに
基づいて主制御部６２ではポンプ４５を駆動するモータ
４４の回転数、減圧弁４６の付勢力の設定値、流量制御
弁４７を流れる流量の設定値が算出され、これらの設定
値により液体制御部６３によってモータ４４、減圧弁４
６、流量制御弁４７が制御される。

【００４４】これにより、液体噴出器６に送られる液体
の圧力及び流量が制御され、下カバー７が液体を介して
金属板１０１を上方へ押し上げる力が制御される。従っ
て、下カバー７と金属板１０１の距離をほぼ一定に制御
することができると共に、ノズル２と金属板１０１の距
離をほぼ一定に制御することができる。尚、ノズル２と
金属板１０１の距離は、レーザ加工中において加工部を
ＣＣＤカメラで撮影し、その画像情報からその適否を判
定したり、また加工後の外観及び加工品質からその適否
を判定し、次の加工時より修正してもよい。

【００４５】以上のことから、金属板１０１上にレーザ
ビームを確実に集光させることができる。即ち、加工中
にレーザビームの焦点位置がずれないため、常に良好な
集光条件で微細な加工を行うことができる。また、金属
板１０１がたわんで変形することが防がれるので、寸法
誤差を少なくすることができる。尚、液体噴出器６に送
られる液体の圧力及び流量の両方を制御するのではな
く、いずれか一方のみを制御してもよい。

【００４６】また、図４に示すように、ノズル２を備え
た加工ヘッド１は支持腕２０１に支持され、液体噴出器
６はスタンド２０２に取り付けられており、支持腕２０
１とスタンド２０２とは固定部２０３に固定されてい
る。この時、加工ヘッド１と液体噴出器６は同軸状に配
置されるように固定される。固定部２０３はＺ軸移動台
２０４上をＺ軸方向に移動する可動部２０５に取り付け
られており、さらにＺ軸移動台２０４はＹ軸移動台２０
６上をＹ軸方向に移動する可動部２０７に取り付けられ
ている。但し、Ｚ軸はＸ軸にもＹ軸にも直交する軸であ
り、可動部２０５はモータ２０８により図示しないボー
ルねじを介して移動し、可動部２０７はモータ２０９に
より図示しないボールねじを介して移動する。

【００４７】上記のような構成において、加工ヘッド１
及び液体噴出器６は固定部２０３に固定されているの
で、可動部２０５の移動により両者のＺ軸方向の位置を
互いの相対位置を変えずに一体的に調整することがで
き、可動部２０７の移動により両者を一体的に金属板１
０１上でＹ軸方向に移動させることができる。また、加
工ヘッド１と液体噴出器６とが互いに同軸状に固定され
ているので、送給ロール１０２（図３参照）により両者
を一体的に金属板１０１上でＸ軸方向に移動させること
ができる。即ち、ノズル２と液体噴出器６とを同軸状で
かつ一体的に同じ軌跡を描くように移動させることがで
き、いかなる軌跡で加工を行う場合にも、常にアシスト
ガスによる押し下げ力と高圧の液体による押し上げ力と
を丁度釣り合わせることができる。

【００４８】以上のような本実施例によれば、金属板１
０１の裏面に設けられた液体噴出器６からアシストガス
の噴出方向と逆方向に高圧の液体を噴出させるので、金
属板１０１の上下方向の位置が保たれ、金属板１０１が
たわんで変形することが防止される。また、ギャップセ
ンサ９での検出結果に基づいてモータ４４、減圧弁４
６、流量制御弁４７を制御し、液体噴出器６に送られる
液体の圧力及び流量を制御するので、下カバー７と金属
板１０１の距離をほぼ一定に制御することができると共
に、ノズル２と金属板１０１の距離をほぼ一定に制御す
ることができる。これにより、金属板１０１上にレーザ
ビームを確実に集光させることができ、常に良好な集光
条件で微細な加工を行うことができる。また、金属板１
０１がたわんで変形することが防がれるので、寸法誤差
を少なくすることができる。

【００４９】また、金属板１０１は液体を介して液体噴
出器６に支持されるため、レーザビーム１００の照射に
よるドロスやスパッタが直接液体噴出器６に接触するこ
とがなく、金属板１０１は滑らかにかつ確実に支持さ
れ、その支持精度も良好となる。従って、加工を行いな
がら金属板１０１を高速でも低速でも安定かつ容易に送
給することができる。さらに、ドロスのもととなる溶融
物やスパッタ、塵埃、発生ガス等を上記液体に混入させ
て除去することも可能である。

【００５０】また、ノズル２の先端部２Ａの外周にシー
ルド流体噴出口１０を設け、金属板１０１の表面に上記
アシストガスを包囲するようにシールド流体を供給する
ので、金属板１０１の表面と裏面の圧力の釣合いを補正
することができる。

【００５１】また、加工ヘッド１と液体噴出器６とが互
いに同軸状に固定され一体構造となっているので、ノズ
ル２と液体噴出器６とを同軸状でかつ一体的に同じ軌跡
を描くように移動させることができ、いかなる軌跡で加
工を行う場合にも、常にアシストガスによる押し下げ力
と高圧の液体による押し上げ力とを丁度釣り合わせるこ
とができる。

【００５２】また、金属板１０１がたわんで変形するこ
とがなく、金属板１０１はドロスやスパッタの影響を受
けずに液体噴出器６に滑らかつ確実に支持され、その支
持精度も良好となるので、一度に広い面積の加工が可能
であり、加工能率も極めて良好となる。

【００５３】次に、本発明による金属板の加工方法及び
加工装置の他の実施例について、図５を参照しながら説
明する。本実施例においては、液体噴出器の構成が異な
るのみであり、それ以外の構成は前述の実施例と同様で
ある。尚、図５において、図１と同等の部材には同じ符
号を付してある。図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、
液体噴出器６ａの下カバー７ａは、図１の下カバー７の
ように開いた形状ではなく閉じた形状をしており、下カ
バー７ａの上面には多数の穴７ｂが設けられている。但
し、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。そ
して、液体供給口８ａより供給された高圧の液体は下カ
バー７ａ内に貯められ、図中矢印３０３で示すように穴
７ｂより噴出するようになっている。このような構成に
より溶融物やスパッタ、塵埃等が下カバー７ａ内の液体
に混入することが避けられる。

【００５４】また、下カバー７ｂの中央には貫通穴７ｃ
が設けられている。下カバー７ａと金属板１０１の間に
噴出した液体は、下カバー７ａの外周部分より流れ落ち
る他、上記貫通穴７ｃからも流れ落ち、回収される。こ
のように下カバー７ａの中央に貫通穴７ｃを設けること
により、加工に伴う溶融物やスパッタ、塵埃、発生ガス
等を貫通穴７ｃから液体と共に洗い流すことができる。
従って、このことによっても溶融物やスパッタ、塵埃等
が下カバー７ａ内の液体に混入することが避けられ、液
体噴出器７ａの配管等に目詰まりが生じることがなく、
保守点検が容易になる。また、アシストガスが金属板１
０１を貫通して裏面へ流れることを妨げることなく加工
が行えるため、生じた溶融物を吹き飛ばすというアシス
トガスの働きを十分に発揮させることができる。

【００５５】以上のように本実施例によれば、前述の実
施例と同様の効果が得られる他、下カバー７ａの穴７ｂ
より液体を噴出させるので、塵埃等が下カバー７ａ内の
液体に混入することが避けられる。また、下カバー７ｂ
の中央に貫通穴７ｃを設けるので、加工に伴う溶融物や
スパッタ、塵埃、発生ガス等が貫通穴７ｃから液体と共
に洗い流されて下カバー７ａ内の液体に混入することが
避けられる。従って、液体噴出器７ａの保守点検が容易
になる。また、アシストガスが金属板１０１を貫通して
裏面へ流れることを妨げることなく加工が行えるため、
アシストガスの働きを十分に発揮させることができる。

【００５６】次に、本発明による金属板の加工方法及び
加工装置のさらに他の実施例について、図６を参照しな
がら説明する。本実施例においては、シールドガスを噴
出する構成がなく、その代わりにノズルのまわりに輪状
部材を設けており、それ以外の構成は図５の実施例と同
様である。尚、図６において、図５と同等の部材には同
じ符号を付してある。図６に示すように、ノズル２ａの
先端部２ｂの外周部には、図１及び図５のようなシール
ド流体噴出口１０を設けず、その代わりにノズル２ａと
同軸状に輪状部材２ｃを取付ける。この輪状部材２ｃは
ノズル２ａの先端部２ｂを覆うカバーのような形状をし
ている。

【００５７】ところで、レーザビームによる加工が進行
するにつれて、金属板１０１に形成された加工部１０１
ａは順次大きくなり、液体噴出器６ａから噴出した液体
が、この加工部１０１ａを通って加工ヘッド１の側へ出
てくる。この加工ヘッド１の側へ出てきた液体は図中矢
印３０４で示すように輪状部材２ｃで受けとめられ、輪
状部材２ｃ包囲された空間２ｄに貯まり、余分な液体は
図中矢印３０５で示すように輪状部材２ｃの外周より流
れ出て液体噴出器６ａより流れ出る液体と共に回収され
る。このように、ノズル２ａと同軸状に輪状部材２ｃを
取り付けることにより、表面側に出てきた液体が飛散す
ることが防がれる。また、輪状部材２ｃに受けとめられ
た液体は、図１で説明したシールド流体と同様の作用を
奏し、図１や図３に示したシールド流体を供給する構成
を必要とせずに金属板１０１の表面と裏面の圧力の釣合
いを補正することが可能となる。

【００５８】以上のように本実施例によれば、図５の実
施例と同様の効果が得られる他、加工部１０１ａを通っ
て表面側に出てきた液体が飛散することが防がれ、図１
や図３に示したシールド流体を供給する構成を必要とせ
ずに金属板１０１の表面と裏面の圧力の釣合いを補正す
ることができる。

【００５９】次に、本発明による金属板の加工方法及び
加工装置のさらに他の実施例について、図７を参照しな
がら説明する。本実施例は、１つのレーザビームを出力
の等しい４つのレーザビームに分岐させ、そのレーザビ
ームの各々を金属板上にそれぞれ集光し、集光されるレ
ーザビームの各々を金属板上で同時に移動させることに
より、４つの同一パターンの加工を同時に行うものであ
る。

【００６０】図７に模式的に示すように、本実施例にお
いては、レーザビーム発生ユニット７１より出力された
レーザビーム７２を分光器７３で４つのレーザビーム８
１ａ〜８１ｄに分岐させる。但し、レーザビーム発生ユ
ニット７１はレーザ発振器、及びレーザビームの断面形
状やビーム径を変更するビームフォーマ等を備えてい
る。分光器７３には半反射鏡７４ａ〜７４ｃ、及び全反
射鏡７４ｄが備えられており、半反射鏡７４ａでは入射
したレーザビームのうちの１／４が反射され、半反射鏡
７４ｂでは入射したレーザビームのうちの１／３が反射
され、半反射鏡７４ｃでは入射したレーザビームのうち
の１／２が反射され、全反射鏡７４ｄでは入射したレー
ザビームの１００％が反射される。これにより、分光器
７３からの４つのレーザビーム８１ａ〜８１ｄの出力は
全て等しくなる。

【００６１】上記４つのレーザビーム８１ａ〜８１ｄは
それぞれ加工ヘッド７５ａ〜７５ｄに入射し、各加工ヘ
ッド７５ａ〜７５ｄに備えられた集光レンズ７６ａ〜７
６ｄで集光されて金属板１１１に照射され、加工が施さ
れる。また、金属板１１１の裏面には、各加工ヘッド７
５ａ〜７５ｄに対向するように、かつ中心位置が一致す
るように液体噴出器７７ａ〜７７ｄが配置されている。
これら液体噴出器７７ａ〜７７ｄの機能は図１または図
５に示したものと同様であり、各加工ヘッド７５ａ〜７
５ｄにそれぞれ固定されている。また、図示しないが、
各加工ヘッド７５ａ〜７５ｄに図１または図５に示すよ
うなシールドガス噴出口、または図６に示すような輪状
部材が取り付けられている。

【００６２】また、金属板１１１は送給ロール１１２に
よって図中矢印１１３の方向に送給され位置決めされ
る。この送給ロール１１２は、図３と同様に金属板１１
１のレーザビーム照射位置をＸ軸方向に移動させる機能
を有しており、さらに、図示しないが図４と同様のＹ軸
用移動台が設けられており、加工ヘッド７５ａ〜７５ｄ
と液体噴出器７７ａ〜７７ｄとをそれぞれ同軸状でかつ
一体的に同じ軌跡を描くように移動させることができ
る。この時、金属板１１１は４つの液体噴出器７７ａ〜
７７ｄにより液体を介して支持されるため、レーザビー
ム８１ａ〜８１ｄの照射によるドロスやスパッタが直接
液体噴出器７７ａ〜７７ｄに接触することはなく、金属
板１１１は滑らかにかつ確実に支持され、その支持精度
も良好となる。従って、加工を行いながら金属板１１１
を容易に送給することができる。

【００６３】以上のような本実施例によれば、前述の３
つの実施例と同様の効果が得られるだけでなく、４つの
同一パターンの加工を同時に行うことができる。また、
この場合は４つの同一のパターンに対して、レーザ発振
条件、金属板の移動速度、液体の圧力や流量等の制御情
報は各１つでよいので、制御が容易になる。従って、同
形状のパターンの加工を多数行う場合に、低コストかつ
短時間での生産が可能となり、大量生産を実現すること
ができる。

【００６４】尚、上記実施例では４つの同一パターンの
加工を同時に行ったが、可能な範囲で４つ以外の複数の
同一パターンを加工することもできる。

【００６５】また、以上の４つの実施例によれば、薄い
金属板に微細かつ高精度な加工を施すことが可能である
ため、従来のエッチングやプレスでは加工することが困
難であった、微細かつ高精度の寸法及び形状を有するリ
ードフレームを、金属板から形成するのに好適である。
特に、近年、半導体チップの高密度実装化、高集積化が
より一層厳しく要求されてきており、これに対応するた
め半導体チップを搭載するリードフレームも多ピンで微
細かつ高精度のものが要求されているが、本実施例はこ
のような要求に十分対応することができる。

【００６６】さらに、リードフレーム以外で、薄い金属
板を加工したもので微細かつ高精度の寸法及び形状を有
するものとしては、金属メッシュシートや、プリント基
板にハンダメッキを施す時に用いられるスクリーン印刷
用金属マスクなどがあり、本実施例はこれらに適用する
こともできる。

【００６７】

【発明の効果】本発明によれば、金属板の裏面よりアシ
ストガスの噴出方向と逆方向に高圧の液体を噴出させる
ので、金属板がたわんで変形することがなく、ノズル先
端と金属板との距離をほぼ一定に保つことができ、金属
板上にレーザビームを確実に集光させることができる。
従って、微細かつ高精度な加工を行うことができる。ま
た、ドロスのもととなる溶融物やスパッタ、塵埃、発生
ガス等を液体に混入させて除去することもできる。

【００６８】また、アシストガスを包囲するようにシー
ルド流体を供給するので、金属板の表面と裏面の圧力の
釣合いを補正することができる。

【００６９】また、金属板は液体を介して液体噴出手段
に支持されるので、ドロスやスパッタが直接液体噴出手
段に接触することはなく、金属板は滑らかにかつ確実に
支持され、その支持精度も良好になる。従って、加工を
行いながら金属板を高速でも低速でも安定かつ容易に送
給することができる。

【００７０】また、ノズルと液体噴出手段とを同軸状で
一体構造とするので、いかなる軌跡で加工を行う場合に
も、常に金属板の表面と裏面の圧力を釣り合わせること
ができる。

【００７１】また、液体噴出手段の中央に貫通穴を設け
るので、加工に伴う溶融物やスパッタ、塵埃、発生ガス
等を液体と共に洗い流すことができ、液体噴出手段を清
浄に保つことができる。これにより、保守点検が容易に
なる。また、生じた溶融物を吹き飛ばしドロスの形成を
抑制するというアシストガスの働きを十分に発揮させる
ことができる。

【００７２】また、ノズルと同軸状に輪状部材を取り付
けるので、加工部を通って表面側に出てきた液体が飛散
することが防がれると共に、この輪状部材に受けとめら
れた液体にシールド流体と同様の働きをさせることがで
きる。

【００７３】また、金属板がたわんで変形することがな
く、さらに滑らかつ確実に支持されるので、一度に広い
面積の加工が可能であり、加工能率も極めて良好とな
る。

【００７４】以上のような加工装置は、薄い金属板に微
細かつ高精度な加工を施すことが可能であるため、従来
のエッチングやプレスでは、加工することが困難であっ
た微細かつ高精度の寸法及び形状を有するリードフレー
ムを金属板から形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の一実施例による金属板の加工
装置を示す図であって、加工ヘッドの下部と下カバーの
拡大断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

【図２】従来のレーザビームを用いた加工の状況を示す
断面図である。

【図３】図１の金属板の加工装置におけるアシストガ
ス、シールドガス、液体の供給系統を示す図である。

【図４】図１の金属板の加工装置における加工ヘッド、
液体噴出器、Ｙ軸移動台、Ｚ軸移動台等を示す図であ
る。

【図５】（ａ）は本発明の他の実施例による金属板の加
工装置を示す図であって、加工ヘッドの下部と下カバー
の拡大断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

【図６】本発明のさらに他の実施例による金属板の加工
装置を示す図であって、加工ヘッドの下部と下カバーの
拡大断面図である。

【図７】本発明のさらに他の実施例による金属板の加工
装置を模式的に示す図である。

【符号の説明】

１加工ヘッド２ノズル２Ａ（ノズルの）先端部２ａノズル２ｂ（ノズルの）先端部２ｃ輪状部材３集光レンズ５アシストガス供給口６液体噴出器６ａ液体噴出器７下カバー７ａ下カバー７ｂ穴７ｃ貫通穴８液体供給口８ａ液体供給口９ギャップセンサ１０シールド流体噴出口１１シールド流体供給口２１ガス源３１ガス源４０液体４１タンク４４モータ４５ポンプ４６減圧弁４７流量制御弁６０供給系制御部６１検出部６２主制御部６３液体制御部７１レーザビーム発生ユニット７２レーザビーム７３分光器７４ａ〜７４ｃ半反射鏡７４ｄ全反射鏡７５ａ〜７５ｄ加工ヘッド７６ａ〜７６ｄ集光レンズ７７ａ〜７７ｄ液体噴出器１００レーザビーム１０１金属板１０１ａ加工部（切欠き部）１０２送給ロール１１１金属板１１２送給ロール２０１支持腕２０２スタンド２０３固定部２０６Ｙ軸移動台２０７可動部２０９モータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高圧のアシストガスをノズルより噴出さ
せながらパルス状のレーザビームを金属板に照射するこ
とにより金属板を加工する金属板の加工方法において、前記金属板の前記レーザビームが照射される面とは反対
側の面より、前記アシストガスの噴出方向と逆方向に高
圧の液体を噴出させ、前記金属板を支持することを特徴
とする金属板の加工方法。
【請求項２】請求項１記載の金属板の加工方法におい
て、前記金属板の前記レーザビームが照射される面に、
前記アシストガスを包囲するように前記アシストガスの
圧力よりも低い圧力のシールド流体を供給することを特
徴とする金属板の加工方法。
【請求項３】高圧のアシストガスをノズルより噴出さ
せながらパルス状のレーザビームを金属板に照射するこ
とにより金属板を加工する金属板の加工装置において、前記金属板の前記レーザビームが照射される面とは反対
側の面に、前記アシストガスの噴出方向と逆方向に高圧
の液体を噴出させ、この液体を介して前記金属板を支持
する液体支持手段を有することを特徴とする金属板の加
工装置。
【請求項４】請求項３記載の金属板の加工装置におい
て、前記金属板の前記レーザビームが照射される面に、
前記アシストガスを包囲するように前記アシストガスの
圧力よりも低い圧力のシールド流体を供給するシールド
流体供給手段をさらに有することを特徴とする金属板の
加工装置。
【請求項５】請求項３記載の金属板の加工装置におい
て、前記ノズルと前記液体噴出手段とを同軸状で一体構
造としたことを特徴とする金属板の加工装置。
【請求項６】請求項３記載の金属板の加工装置におい
て、前記液体噴出手段に、前記液体噴出手段と前記金属
板の間の距離を検出する検出手段を設けたことを特徴と
する金属板の加工装置。
【請求項７】請求項３記載の金属板の加工装置におい
て、前記液体噴出手段より噴出する液体の流量を制御す
る流量制御手段を有することを特徴とする金属板の加工
装置。
【請求項８】請求項３記載の金属板の加工装置におい
て、前記液体噴出手段より噴出する液体の圧力を制御す
る圧力制御手段を有することを特徴とする金属板の加工
装置。
【請求項９】請求項３記載の金属板の加工装置におい
て、前記液体噴出手段の中央に貫通穴を設けたことを特
徴とする金属板の加工装置。
【請求項１０】請求項３記載の金属板の加工装置にお
いて、前記金属板の前記レーザビームが照射される面
に、前記液体噴出手段より噴出する液体を受けとめる輪
状部材を前記ノズルと同軸状に取付けたことを特徴とす
る金属板の加工装置。
【請求項１１】請求項３から１０のうちいずれか１項
記載の金属板の加工装置によってリードフレームを加工
することを特徴とするリードフレームの加工方法。