JPH10314972A

JPH10314972A - レーザ加工装置

Info

Publication number: JPH10314972A
Application number: JP9129418A
Authority: JP
Inventors: Tomio So; 冨美夫宗; Kazuyuki Adachi; 和幸安達
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1997-05-20
Filing date: 1997-05-20
Publication date: 1998-12-02

Abstract

(57)【要約】【課題】加工速度の向上を図ることのできるレーザ加
工装置を提供すること。【解決手段】レーザ発振器からのパルス状のレーザ光
をガルバノスキャナにより振らせプリント配線基板２０
に照射して加工を行うレーザ加工装置であり、プリント
配線基板は、その両面に加工領域を持つ。プリント配線
基板の両面側にそれぞれ、ガルバノスキャナを有する加
工ヘッド１５、１９を配置してプリント配線基板の両面
側に同時に加工を行うようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ加工装置に関
し、特に穴あけ加工を主目的とし、その加工速度を向上
させることができるように改良されたレーザ加工装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】電子機器の小形化の要求に伴い、これに
使用されるプリント配線基板の高密度実装化が進展して
いる。すなわち、プリント配線基板は、従来の単純両面
基板から、多層構造のプリント配線基板に急速に移行し
ている。単純両面基板では、表面と裏面間の導通をとる
ために微細なドリルで貫通孔（スルーホールあるいはバ
イアホール）を形成する。この際の孔径は最小径０．３
ｍｍφ程度で、製品の生産速度を向上させるために５〜
１０枚積重ねて一度に穴あけ加工する。

【０００３】しかし、前述の多層構造のプリント配線基
板は、絶縁層と導体層のサンドイッチ構造が少なくとも
３層以上となり、併せて、更なる高密度化によって、孔
径のダウンサイジング化が要求されている。このような
要求に対しては、ドリル方式の採用が難かしくなってき
ている。ドリル方式では孔径０．３ｍｍφ程度が限界
で、それ以下であるとドリルの刃が折損する事故が多発
する。

【０００４】そこで、ドリル方式に代る新しい技術とし
て、パルス状のレーザによる穴あけ加工装置が提供され
ている。穴あけ加工を主目的としたレーザ加工装置は、
レーザ発振器からのレーザをガルバノスキャナと呼ばれ
る走査系を用いて振らせることで、プリント配線基板上
に設定された加工領域に所定の加工パターンによる穴あ
け加工を行う。このレーザ加工装置はまた、プリント配
線基板を搭載するステージをＸ軸方向、Ｙ軸方向に水平
移動可能な、いわゆるＸ−Ｙステージを備えたものが一
般的である。通常、プリント配線基板は、母板と呼ばれ
るある大きさを持ったものが用意され、この母板に設定
された多数の加工領域に同じ加工パターンによる穴あけ
加工が行われる。加工領域の大きさは、通常、一辺が数
ｃｍ程度である。これは、ガルバノスキャナによる走査
系の走査可能な範囲で決まる。Ｘ−Ｙステージは、走査
系によりある加工領域に対する加工が終了すると、次の
加工のために母板を移動させるために使用される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】いずれにしても、これ
までのレーザ加工装置では、プリント配線基板に対して
片面ずつ加工を行う。これに対し、例えば２層構造のプ
リント配線基板では、２層のそれぞれに穴あけ加工を行
う必要がある。これまでのレーザ加工装置では片面のす
べての加工領域に対する加工が終了した後、プリント配
線基板を上下逆にして再びすべての加工領域に対して加
工を行う。ここで、２層構造の各層のプリント配線基板
の加工パターンは異なっているのが、普通である。

【０００６】したがって、これまでのレーザ加工装置で
は、加工速度の増加には制限があり、プリント配線基板
の反転装置が必要である。

【０００７】そこで、本発明の課題は、加工速度の飛躍
的な向上を図ることのできるレーザ加工装置を提供する
ことにある。

【０００８】本発明の他の課題は、両面に異なる加工を
施す場合であっても被加工基板の反転装置を必要としな
いレーザ加工装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、レーザ発振器
からのパルス状のレーザ光をガルバノスキャナにより振
らせ被加工基板に照射して加工を行うレーザ加工装置に
おいて、前記被加工基板は、その両面に加工領域を持
ち、前記被加工基板の両面側にそれぞれ、前記ガルバノ
スキャナを配置して前記被加工基板の両面側に同時に加
工を行うようにしたことを特徴とする。

【００１０】本発明によればまた、前記レーザ発振器か
らのレーザ光を２つに分岐する光分岐手段を備えること
により、分岐したレーザ光をそれぞれ、前記被加工基板
の両面側の前記ガルバノスキャナに導くようにしたこと
を特徴とするレーザ加工装置が提供される。

【００１１】なお、前記光分岐手段は、ハーフミラーあ
るいはビームスプリッタで実現される。

【００１２】本発明によれば更に、前記被加工基板の両
面側のガルバノスキャナをそれぞれ、前記被加工基板の
基板面に平行に移動させる駆動機構と、前記被加工基板
の基板面に垂直な方向に微調整する駆動機構とを備えた
ことを特徴とするレーザ加工装置が提供される。

【００１３】本発明によれば更に、前記被加工基板を前
記ガルバノスキャナによる加工域に向けてピッチ送りす
る送り機構と、該送り機構により送られてきた前記被加
工基板をクランプするクランプ機構と、加工済みの前記
被加工基板を前記クランプ機構から受け取って排出する
排出機構とを備えたことを特徴とするレーザ加工装置が
提供される。

【００１４】なお、前記送り機構、前記クランプ機構、
及び前記排出機構はそれぞれ、前記被加工基板を立てた
状態あるいは寝かせた状態のいずれに保持するものであ
っても良い。

【００１５】また、前記被加工基板の両面側のガルバノ
スキャナはそれぞれ、前記パルス状のレーザ光を前記被
加工基板の基板面に対して一方向に振らせるための第１
のガルバノミラーと該第１のガルバノミラーからのレー
ザ光を前記一方向と直角な方向に振らせるための第２の
ガルバノミラーとを有し、前記被加工基板に対して同時
に別の加工パターンによる加工を行う。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１を参照して、本発明の好まし
い実施の形態によるレーザ加工装置について説明する。
図１において、光学系について説明すると、図示しない
レーザ発振器からのパルス状のレーザ光を第１の反射鏡
１１を介してビームスプリッタ１２に導く。ビームスプ
リッタ１２は入射したレーザ光を２つに分岐するための
ものであり、これはハーフミラーのような他の手段で代
用されても良い。分岐されたレーザ光の一方は、第２、
第３の反射鏡１３、１４を経由して第１の加工ヘッド１
５に導入される。分岐されたレーザ光の他方は、第４、
第５、及び第６の反射鏡１６、１７、１８を経由して第
２の加工ヘッド１９に導入される。

【００１７】図２を参照して、第１の加工ヘッド１５に
ついて簡単に説明する。第１の加工ヘッド１５は、入射
したレーザ光の断面形状を所定の正方形あるいは円形に
成形するマスク１５−０と、成形されたレーザ光をプリ
ント配線基板２０の加工領域上においてＸ軸方向に振ら
せる第１のガルバノミラー１５−１と、この第１のガル
バノミラー１５−２からのレーザ光を今度はプリント配
線基板２０の加工領域上においてＹ軸方向に振らせる第
２のガルバノミラー１５−２と、第２のガルバノミラー
１５−２からのレーザ光をプリント配線基板２０の加工
領域に対して垂直かつ焦点を結ぶようにするためのｆθ
レンズと呼ばれる光学レンズ１５−３とを含む。第１の
加工ヘッド１５は更に、これをプリント配線基板２０に
対して精密に位置決めするために、アラインメント光学
系を含む。このアラインメント光学系は、プリント配線
基板２０に付されたアラインメントマークを検出し、そ
の検出結果により以下に述べる機械系が制御される。以
上の構成は、第２の加工ヘッド１９についても同様であ
る。

【００１８】次に、機械系について説明する。本形態で
は、プリント配線基板２０を立てた状態にてその両面側
に第１、第２の加工ヘッド１５、１９により同時に別の
加工パターンで加工を行う点に特徴を有する。このため
に、プリント配線基板２０を加工ヘッドによる加工域に
向けてピッチ送りする送り機構３０と、この送り機構３
０により送られてきたプリント配線基板２０をクランプ
するクランプ機構４０と、加工済みのプリント配線基板
２０をクランプ機構４０から受け取って排出する排出機
構とを備えている。

【００１９】送り機構３０は、プリント配線基板２０の
両面側に配置された駆動ローラ３０−１、従動ローラ３
０−２、ベルト３０−３、及び駆動ローラ３０−１を駆
動するステッピングモータ（図示せず）を含み、プリン
ト配線基板２０を立てた状態にて挟んで搬送する。排出
機構は図示していないが、送り機構３０と同様の構成で
良く、ピッチ送りは必要無い。クランプ機構４０は、プ
リント配線基板２０をその加工領域外の両端において挟
んで保持する一対のクランパ４０−１を有する。なお、
送り機構３０及びクランプ機構４０は支持枠５０に設け
られ、支持枠５０は図中上下方向の精密位置決めを行う
ための上下位置調整機構６０により上下方向に位置決め
調整可能にされている。すなわち、上下位置調整機構６
０は、アラインメント光学系からの検出結果により図示
しない制御装置により制御されて、上下方向の自動位置
調整が行われる。プリント配線基板２０は、図中下端縁
が支持枠５０に接した状態で搬送及びクランプされる。

【００２０】第１、第２の加工ヘッド１５、１９はそれ
ぞれ、プリント配線基板２０の基板面に平行な図中上下
方向（以下、これをＸ軸方向と呼ぶ）及びプリント配線
基板２０の基板面に対して垂直な方向（以下、これをＺ
軸方向と呼ぶ）に移動可能にされている。第１の加工ヘ
ッド１５について言えば、Ｘ軸方向の駆動系７１とＺ軸
方向の駆動系７２とで移動可能にされている。Ｘ軸方向
の駆動系７１は、第１の加工ヘッド１５を図中上下方向
に移動させるためのものである。すなわち、第１の加工
ヘッド１５によりプリント配線基板２０のある加工領域
に対する加工が終了すると、Ｘ軸方向の駆動系７１は第
１の加工ヘッド１５をプリント配線基板２０の次の加工
領域に対向するように下降させる。一方、Ｚ軸方向の駆
動系７２は、プリント配線基板２０の厚みが変更された
場合に、ｆθレンズとプリント配線基板２０の基板面と
の間の距離を補正するためのものである。プリント配線
基板２０の厚みの変更は、１ｍｍ以内であり、したがっ
て補正距離も１ｍｍ以内である。第２の加工ヘッド１９
も同様に、Ｘ軸方向の駆動系７３とＺ軸方向の駆動系７
４とで移動可能にされている。上述した機械系は、すべ
て前述した制御装置により制御される。

【００２１】ここで、図３を参照して被加工基板の一例
として、２層構造のプリント配線基板について説明す
る。ポリイミドやエポキシ系樹脂による第１、第２の絶
縁基板１００、２００の間にコア板３００が介在してい
る。第１、第２の絶縁基板１００、２００はそれぞれ、
コア板３００側に導電層として銅パターン１０１、２０
１が形成されている。第１、第２の絶縁基板１００、２
００の銅パターン１０１、２０１に対応する箇所にそれ
ぞれ、スルーホール１０２、２０２が形成される。スル
ーホール１０２、２０２の形成箇所はあらかじめ決まっ
ており、この形成箇所により１つの加工領域における加
工パターンがあらかじめ形成される。プリント配線基板
には、このような加工領域が一定ピッチで上下左右に多
数領域設定されているものとする。

【００２２】次に、機械系の動作について説明する。図
示しないプリント配線基板のスタック装置から自動ハン
ドリング装置により一枚のプリント配線基板２０が送り
機構３０に縦にして挿入される。続いて、送り機構３０
が起動されてプリント配線基板２０をピッチ送りする。
この時、クランプ機構４０におけるクランパ４０−１は
開いた状態にあってプリント配線基板２０を受け入れ可
能な状態にある。ピッチ送りは、アラインメント光学系
がプリント配線基板２０に付されたアラインメントマー
クを検出するまで行われる。アラインメント光学系がア
ラインメントマークを検出すると、送り機構３０は停止
し、クランプ機構４０におけるクランパ４０−１が閉じ
られてプリント配線基板２０を保持する。この状態でプ
リント配線基板２０のＹ軸方向に関する位置決めが終了
している。次に、アラインメント光学系の検出結果によ
り、Ｘ軸方向に関してずれがある場合には、上下位置調
整機構６０が駆動されてＸ軸方向に関する位置決めが行
われる。

【００２３】このようにして、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に関
する位置決めが終了すると、第１、第２の加工ヘッド１
５、１９が作動し、プリント配線基板２０の両面におけ
る最初の加工領域に同時に異なった加工パターンによる
加工が行われる。加工が終了すると、第１、第２の加工
ヘッド１５、１９が次の加工領域に対向するように下降
する。次に加工領域に対しても同様な加工が行われ、以
後、同様な加工が一列分、すなわちプリント配線基板２
０の最下部の加工領域まで継続される。

【００２４】プリント配線基板２０の最下部の加工領域
に対する加工が終了すると、送り機構３０が駆動されて
プリント配線基板２０を一定ピッチだけＹ軸方向に移動
させ、第１、第２の加工ヘッド１５、１９が次の列の最
初の加工領域に対向するようにする。勿論、この時クラ
ンプ機構４０はクランプを解除している。以下、第１、
第２の加工ヘッド１５、１９は最下部から上方へ移動し
ながら、第２列目の加工領域に対する加工を行う。そし
て、最後の列の加工領域に対する加工が終了すると、排
出機構が駆動されて加工済みのプリント配線基板２０が
排出され、送り機構３０には次のプリント配線基板がセ
ットされる。

【００２５】なお、レーザ発振器としては、ＣＯ₂レー
ザ発振器、特にＴＥＡ（ＴｒａｎｓｖｅｒｓｅｌｙＥ
ｘｃｉｔｅｄＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｐｒｅｓｓｕ
ｒｅ）ＣＯ₂レーザ発振器の他、エキシマレーザ発振器
やＹＡＧレーザ発振器等が利用できる。また、上記の形
態ではプリント配線基板に穴あけ加工を行う場合につい
て説明したが、本発明はプリント配線基板に対する穴あ
け加工に限らず、シート状の被加工基板の両面に同時加
工を行うレーザ加工装置全般に適用可能である。勿論、
被加工基板の両面に同時にまったく同じ加工パターンに
よる加工を行うこともできる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明による
レーザ加工装置は、被加工基板の両面に同時加工を行う
ことができるようにしたので、加工速度が飛躍的に向上
し、その結果、加工費原単位の削減、生産性の向上に大
きく寄与する。また、被加工基板の反転装置も不要とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好ましい実施の形態によるレーザ加工
装置の要部構成を概略的に示した図である。

【図２】図１における加工ヘッドの構成例を示した図で
ある。

【図３】被加工基板の一例を２層構造のプリント配線基
板の場合について示した断面図である。

【符号の説明】

１１、１３、１４第１、第２、第３の反射鏡１２ビームスプリッタ１６、１７、１８第４、第５、第６の反射鏡１５、１９第１、第２の加工ヘッド１５−０マスク１５−１、１５−２第１、第２のガルバノミラー２０プリント配線基板３０送り機構３０−１駆動ローラ３０−２従動ローラ３０−３ベルト４０クランプ機構４０−１クランパ５０支持枠６０上下位置調整機構７１、７３Ｘ軸方向の駆動系７２、７４Ｚ軸方向の駆動系

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ発振器からのパルス状のレーザ光
をガルバノスキャナにより振らせ被加工基板に照射して
加工を行うレーザ加工装置において、前記被加工基板は、その両面に加工領域を持ち、前記被加工基板の両面側にそれぞれ、前記ガルバノスキ
ャナを配置して前記被加工基板の両面側に同時に加工を
行うようにしたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】請求項１記載のレーザ加工装置におい
て、更に、前記レーザ発振器からのレーザ光を２つに分
岐する光分岐手段を備えることにより、分岐したレーザ
光をそれぞれ、前記被加工基板の両面側の前記ガルバノ
スキャナに導くようにしたことを特徴とするレーザ加工
装置。
【請求項３】請求項２記載のレーザ加工装置におい
て、前記光分岐手段は、ハーフミラーあるいはビームス
プリッタであることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項４】請求項３記載のレーザ加工装置におい
て、更に、前記被加工基板の両面側のガルバノスキャナ
をそれぞれ、前記被加工基板の基板面に平行に移動させ
る駆動機構と、前記被加工基板の基板面に垂直な方向に
微調整する駆動機構とを備えたことを特徴とするレーザ
加工装置。
【請求項５】請求項４記載のレーザ加工装置におい
て、更に、前記被加工基板を前記ガルバノスキャナによ
る加工域に向けてピッチ送りする送り機構と、該送り機
構により送られてきた前記被加工基板をクランプするク
ランプ機構と、加工済みの前記被加工基板を前記クラン
プ機構から受け取って排出する排出機構とを備えたこと
を特徴とするレーザ加工装置。
【請求項６】請求項５記載のレーザ加工装置におい
て、前記送り機構、前記クランプ機構、及び前記排出機
構はそれぞれ、前記被加工基板を立てた状態で保持する
ものであることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項７】請求項５記載のレーザ加工装置におい
て、前記送り機構、前記クランプ機構、及び前記排出機
構はそれぞれ、前記被加工基板を寝かせた状態で保持す
るものであることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項８】請求項６あるいは７記載のレーザ加工装
置において、前記被加工基板の両面側のガルバノスキャ
ナはそれぞれ、前記パルス状のレーザ光を前記被加工基
板の基板面に対して一方向に振らせるための第１のガル
バノミラーと該第１のガルバノミラーからのレーザ光を
前記一方向と直角な方向に振らせるための第２のガルバ
ノミラーとを有し、前記被加工基板に対して同時に別の
加工パターンによる加工を行うものであることを特徴と
するレーザ加工装置。