專利名稱：加工位置校正裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及為了校正加工位置的位置偏移，適用于激光加工裝置的加工位置校正裝置。
電子裝置如便攜電話機(手機)、視頻數(shù)字照像機、個人用計算機那樣使用高密度多層布線印刷電路板的裝置，在制造這樣的高密度多層布線印刷電路板時，為了取得在內(nèi)層和外層的印刷電路板之間信號線的導通，有必要在各層的每層印刷電路板設(shè)置稱為過孔的導通用的孔。尤其是為了達到布線的高密度化，要求過孔的孔徑極小。
上述那樣的高密度多層布線印刷電路板，是由一塊母板開始，按照所謂多層曝光制作。也就是說，在母板上，為了高密度多層布線印刷電路板的規(guī)定尺寸的加工區(qū)域而設(shè)定多個矩陣狀加工區(qū)域。然后，對規(guī)定了尺寸的每個加工區(qū)域中預先確定的多個位置進行開孔加工。這樣的母板稱為制品。
作為進行微小孔徑的開孔加工裝置，最近多使用激光加工裝置。
以加工這樣的孔為主要目的的激光加工裝置，配置X-Y載物臺是很必要的。X-Y載物臺能夠隨著裝載制品，將制品向X軸方向、Y軸方向水平移動。該激光加工裝置通過X-Y載物臺使制品移動，用脈沖激光光束改變加工位置。因此，通過X-Y載物臺定位費時，加工速度受限制。為方便起見，將該激光加工裝置稱為第一裝置。
對此，為了提高加工速度，提供一種將激光光束沿X軸方向和Y軸方向擺動的激光加工裝置。為方便起見，將該激光加工裝置稱為第二裝置。第二裝置具有將脈沖激光在制品的制品表面上沿X軸及Y軸方向擺動的一對電流掃描器。電流掃描器如眾所周知的那樣是由反射鏡和為使其轉(zhuǎn)動的驅(qū)動機構(gòu)組成。通過用檢流計的驅(qū)動使兩個反射鏡獨立轉(zhuǎn)動，能夠使激光光束通過fθ透鏡對制品上多個需要的位置連續(xù)照射。
這里，通過電流掃描器用沿X軸及Y軸方向擺動的傾斜的激光光束，通過fθ透鏡對制品的加工區(qū)域垂直照射。加工區(qū)域的尺寸是通常邊長為50mm左右的正方形區(qū)域。
用第二裝置，對制品上的加工區(qū)域用擺動的激光光束進行加工。在對加工區(qū)域加工結(jié)束時，通過X-Y載物臺使制品移動到下一個加工區(qū)域，對準fθ透鏡正下方的位置。
如按照這樣的第二裝置，通過電流掃描器和X-Y載物臺的組合，可比第一裝置提高加工速度。
可是，由這樣的電流掃描器和fθ透鏡組成的激光加工裝置避免不了所具有的2種光學系統(tǒng)的失真。
第一光學系統(tǒng)失真是由電流掃描器的發(fā)射鏡的控制角和制品上的加工位置的關(guān)系產(chǎn)生的失真。這種失真稱為枕型失真。
第二光學系統(tǒng)失真是由構(gòu)成fθ透鏡的多個透鏡與設(shè)計值不符產(chǎn)生的失真。這種失真稱為線性失真。
在實際加工時，出現(xiàn)由所述第一及第二失真相互合成的復合失真。并且，由于這樣的復合失真，對在制品上的加工區(qū)域的加工點產(chǎn)生位置偏移。
為了校正這樣的位置偏移，以往采用稱為教學方式的校正方式。該方式是實際進行本加工和相同的測試加工之后，用圖像處理部分檢測多個加工位置每個的偏移量。之后，在正式加工時，根據(jù)檢測的偏移量，進行每個加工位置的校正。
但是，由這樣的教學方式的校正方式，需要較長時間。例如，用1mm間距進行邊長為50mm的正方形的加工區(qū)域的加工時，檢測全部的偏移量，需要1小時左右的時間。
而且，由于圖像處理部分的檢測誤差加上位置偏移量，僅得到20μm左右的校正精度。
因此，本發(fā)明的課題是提供一種能夠通過第二裝置為加工位置偏移的校正，高速生成必要的加工位置校正數(shù)據(jù)的裝置。
本發(fā)明的另一課題是提供一種使激光加工裝置能夠高精度決定加工位置的加工位置校正裝置。
如按照本發(fā)明可得到，一種加工位置校正裝置，適用于在制品表面用激光光束精細掃描的激光加工裝置，其特征包括對測試制品的所述制品表面用第一間距矩陣狀排列的多個第一目標點照射激光光束那樣提供加工數(shù)據(jù)對所述激光加工裝置進行測試加工的控制電路；和在對通過所述測試加工形成的多個加工完畢點進行的攝像的同時，對有關(guān)各點分別檢測由該多個加工完畢點的第一目標點開始的位置偏移量，作為檢測數(shù)據(jù)輸出的圖像處理電路；和用所述檢測數(shù)據(jù)用插入所述第一間距之間的形式，算出比第一間距還小的第二間距，且矩陣狀排列的多個插補點，輸出運算數(shù)據(jù)的運算電路。
下面，簡要說明附圖

圖1是表示按照本發(fā)明的實施例，適用于加工位置校正裝置的激光加工裝置的重要部分圖。
圖2是通過電流掃描器，說明枕型失真的圖。
圖3是通過fθ透鏡，說明線性失真的圖。
圖4是說明枕型失真及線性失真的復合失真的圖。
圖5是表示按照本發(fā)明的實施例的加工位置校正裝置圖。
圖6A是通過圖5所示的加工位置校正裝置，說明加工位置偏移校正方法的圖。
圖6B是通過圖5所示的加工位置校正裝置，說明加工位置偏移校正方法的圖。
圖6C是通過圖5所示的加工位置校正裝置，說明加工位置偏移校正方法的圖。
圖7是通過圖5所示的加工位置校正裝置，說明加工位置偏移校正方法的圖。
下面，為了易于理解本發(fā)明，通過本發(fā)明的實施例說明適用于加工位置校正裝置的激光加工裝置。
在圖1中，激光加工裝置10包括，使激光振蕩器(無圖示)輸出的脈沖激光在制品70的制品表面沿X軸及Y軸方擺動的一對電流掃描器11和12。第一電流掃描器11如眾所周知的那樣是由反射鏡112和為使其轉(zhuǎn)動的驅(qū)動機構(gòu)111組成。同樣，第二電流掃描器12是由反射鏡122和驅(qū)動機構(gòu)121組成。通過用檢流計的驅(qū)動原理使兩個反射鏡112和122獨立轉(zhuǎn)動，能夠使激光光束通過fθ透鏡13對制品70上多個預定的位置連續(xù)照射。
這里，通過第一及第二電流掃描器11和12用沿X及Y方向擺動的傾斜的激光光束，通過fθ透鏡13，對制品70的加工區(qū)域71垂直照射。加工區(qū)域71的尺寸是通常邊長為50mm左右的正方形區(qū)域。
電流掃描器11及12可對200～800Hz的驅(qū)動頻率響應。還有，使制品70裝載在X-Y載物臺上，在這里省略了關(guān)于X-Y載物臺及該驅(qū)動系統(tǒng)的圖示和說明。并且，在電流掃描器的上方，設(shè)置通過透鏡及CCD照像機進行制品70定位的調(diào)準系統(tǒng)，這里也省略圖示及說明。
用激光加工裝置10，對制品70上的加工區(qū)域71用被擺動的激光進行加工。在對加工區(qū)域71結(jié)束加工時，通過X-Y載物臺使制品70移動到下一個加工區(qū)域?qū)蔲θ透鏡13的正下方的位置。
如按照這樣的第二裝置，通過第一及第二電流掃描器11和12與X-Y載物臺的組合，加工速度快。
這種由電流掃描器及fθ透鏡組合的激光加工裝置避免不了所具有的枕型失真以及線性失真。
參照圖2，枕型失真是由電流掃描器11及12的反射鏡112及122的控制角和制品70上的加工位置的關(guān)系產(chǎn)生的失真。
參照圖3，線性失真是由構(gòu)成fθ透鏡13的多個透鏡如透鏡131、132及133與設(shè)計值不符產(chǎn)生的失真。
在實際加工時，如圖4所示，出現(xiàn)由所述第一及第二失真相互合成的復合失真。并且，由于這樣的復合失真，對在制品70上的加工區(qū)域71的加工點產(chǎn)生位置偏移。
本發(fā)明不是在實際的加工時，而是在實際的加工開始之前，在對測試制品例如環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺等的制品進行測試加工之后，僅實行一次。作為激光振蕩器，使用二氧化碳激光振蕩器、釔鋁石榴石(YAG)激光振蕩器、釔鋁石榴石(YAG)高次諧波激光振蕩器或受激準分子激光振蕩器等。
參照圖5，加工位置校正裝置20適用于圖1所示的激光加工裝置10，它具有控制電路21、圖象處理電路22及運算電路23?？刂齐娐?1是對測試制品70′的制品表面用第一間距且矩陣狀排列的多個第一目標點照射激光光束那樣提供加工數(shù)據(jù)對激光加工裝置10進行測試加工。
圖象處理電路22是在對通過測試加工形成的多個加工完畢點進行攝像的同時，對有關(guān)各點分別檢測由該多個加工完畢點的多個第一目標點開始的位置偏移量，作為檢測數(shù)據(jù)輸出。
運算電路23是用檢測數(shù)據(jù)，用插入第一間距之間的形式，算出比第一間距還小的第二間距，且矩陣狀排列的多個插補點，輸出運算數(shù)據(jù)。
控制電路21也根據(jù)運算數(shù)據(jù)作成為校正所述加工數(shù)據(jù)的校正數(shù)據(jù)文件，對激光加工裝置10提供通過校正數(shù)據(jù)文件校正的校正加工數(shù)據(jù)。激光加工裝置10用校正的加工數(shù)據(jù)，進行本加工。由此校正上述的枕型失真及線性失真。
圖象處理電路22包括對測試制品加工后的加工區(qū)域攝像的攝像系統(tǒng)221。
還有，控制電路21、圖象處理22以及運算處理部分23的一部分也可以使用個人計算機。
下面，詳細說明，用加工位置校正裝置20的加工位置偏移校正方法。
校正時，對X-Y載物臺上定位的測試制品施以直徑0.1mm左右的開孔加工。
這里，控制電路21如圖6A所示，對用第一的一定間距(例如3mm)且矩陣狀排列的第一目標點加工那樣，向激光加工裝置10提供加工數(shù)據(jù)。表示第一目標點，即應該加工位置的數(shù)據(jù)存儲于(無圖示)存儲部分中。測試加工期間，使X-Y載物臺被固定。在圖6A中，白圓圈表示使被加工的孔。但是，由于所述枕型失真和線性失真，由作為第一目標點的真的加工點開始產(chǎn)生偏移。
攝像系統(tǒng)221是對測試加工完畢的測試制品70′的加工區(qū)域攝像。圖象處理部分22是由存儲部分讀取表示應該加工位置的數(shù)據(jù)。圖象處理部分22是將來自攝像系統(tǒng)221的圖象施以眾所周知的圖象處理。也就是說，圖象處理部分22分別檢測有關(guān)各點由多個加工完畢點的多個第一目標點開始的位置偏移量。
運算電路23用來自圖象處理部分22的檢測數(shù)據(jù)，進行如下的插補計算。這里，作為檢測數(shù)據(jù)，有N個數(shù)據(jù)(X0，Y0)(X1，Y1)(X2，Y2)，…，(XN-1，YN-1)。
運算電路23進行如B型樣條插補計算。將經(jīng)過矩陣狀的各加工完畢點的列，進行樣條插補，在各加工完畢點之間算出X軸方向及Y軸方向排列的多個插補位置作為一次算出點。一次算出點在圖6B中用黑圓圈表示。然后，運算電路23將經(jīng)過加工完畢點以外的點的列由X軸方向和Y軸方向開始樣條插補，在一次算出點之間算出X軸方向及Y軸方向排列的多個插補位置作為二次算出點。二次算出點在圖6C中用黑圓圈表示。由此，算出在圖6A中用比第一間距還小的第二間距矩陣排列的二次算出點。
運算電路23，用下面的算式1，通過上述N個數(shù)據(jù)算出校正曲線。S(x)=Σi=0N-1αi·Bi,k(x)---(1)]]>還有，通過下面的算式2表示Bi，K(x)的遞推公式。Bi,k(x)=x-qiqi+k-1-qi·Bi,k-1(x)]]>+qi+k-xqi+k-qi-1·Bi+1,k-1(x)---(2)]]>運算電路23將由上式得到的一次及二次算出點應該的位置數(shù)據(jù)作為校正數(shù)據(jù)文件存儲于存儲器部分中。校正數(shù)據(jù)文件用于為校正以后進行的實際的本加工的應該加工位置。表示應該本加工的加工數(shù)據(jù)用X-Y坐標系表示。
運算電路23是由存儲器部分讀取表示應該本加工位置的加工數(shù)據(jù)，一方面參照來自存儲器部分的校正數(shù)據(jù)文件。運算電路23對加工數(shù)據(jù)根據(jù)校正數(shù)據(jù)加以校正?？刂齐娐?1是根據(jù)校正的數(shù)據(jù)，本加工那樣控制激光加工裝置10。即，控制電路21進行一對電流掃描器11和12的角度控制。
運算電路23如下式那樣，進行加工數(shù)據(jù)的校正。在圖7中，例如，作為加工數(shù)據(jù)，提供A點的坐標數(shù)據(jù)時，對于該加工數(shù)據(jù)的校正量通過下面的算式3及4算出有關(guān)X軸成分ΔX、Y軸成分ΔY。ΔX=Δx1+(Δx2-Δx1)·a/(a+b)+Δx32]]>+(Δx4-Δx3)·a/(a+b)2---(3)]]>ΔY=Δy1+(Δy3-Δy1)·c/(c+d)+Δy22]]>+(Δy4-Δy2)·c/(c+d)2--(4)]]>還有，圖7中的白圓圈表示第二間距的插補位置。
在本實施例中，例如，通過用5mm間距進行測試加工，可校正一邊長為50mm左右的加工區(qū)域。在這種情況下，校正需要時間，僅五分鐘左右。但是，由于從包括插補位置的多個點開始算出校正曲線，即使有檢測誤差，也使該誤差被濾除。因此，校正精度提高了10μm左右。
還有，本發(fā)明不僅限于上述實施例，可考慮各種相似用途。例如，也可進行適用于印刷電路板開孔加工之外的陶瓷原料(例如，印刷電路基板)的開孔或是劃線加工和電子器件的記號加工的激光加工裝置。
權(quán)利要求
1.一種加工位置校正裝置，適用于在制品表面用激光光束精細掃描的激光加工裝置，其特征在于包括對測試制品的所述制品表面用第一間距矩陣狀排列的多個第一目標點照射激光光束那樣，提供加工數(shù)據(jù)對所述激光加工裝置進行測試加工的控制電路；和在對通過所述測試加工形成的多個加工完畢點進行的攝像的同時，對有關(guān)各點分別檢測由該多個加工完畢點的第一目標點開始的位置偏移量，作為檢測數(shù)據(jù)輸出的圖象處理電路；和用所述檢測數(shù)據(jù)用插入所述第一間距之間的形式，算出比第一間距還小的第二間距，且矩陣狀排列的多個插補點，輸出運算數(shù)據(jù)的運算電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工位置校正裝置，其特征在于，所述運算處理電路是用所述檢測數(shù)據(jù)通過B型樣條插補計算算出所述多個插補點，在所述多個加工完畢點之間分別算出X軸方向及Y軸方向的多個一次插補位置，作為一次算出點，在算出的一次算出點之間分別算出X軸方向及Y軸方向的多個二次插補位置，作為二次算出點，作為用所述運算數(shù)據(jù)表示的所述插補點，輸出所述一次及所述二次算出點。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工位置校正裝置，其特征在于，所述控制電路，按照所述運算數(shù)據(jù)，作成為校正所述加工數(shù)據(jù)的校正數(shù)據(jù)文件，對所述激光加工裝置提供通過校正數(shù)據(jù)文件校正的校正加工數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工位置校正裝置，其特征在于作為所述的激光加工裝置，適用于包括為將激光光束在制品表面上沿X軸及Y軸方向掃描的一對電流掃描器及為了將來自所述一對電流掃描器的激光光束對所述制品表面垂直照射的fθ透鏡的裝置，校正在所述一對電流掃描器中的由枕型失真引起的加工位置偏移以及所述fθ透鏡的失真引起的加工位置偏移。
全文摘要
一種加工位置校正裝置其控制電路是對測試制品表面用第一間距矩陣狀排列的多個第一目標點照射激光那樣對激光加工裝置進行測試加工;圖象處理電路是對通過測試加工形成的多個加工完畢點進行的攝像的同時,對有關(guān)各點分別檢測由該多個加工完畢點的第一目標點開始的位置偏移量,作為檢測數(shù)據(jù)輸出;運算電路是用檢測數(shù)據(jù)插入第一間距之間的形式,算出比第一間距還小的第二間距,且矩陣狀排列的多個第二目標點,輸出運算數(shù)據(jù)。
文檔編號G02B26/10GK1200315SQ9810180
公開日1998年12月2日 申請日期1998年4月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月2日
發(fā)明者圭二 申請人:住友重機械工業(yè)株式會社