激光加工方法、裝置以及程序的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及激光加工方法、裝置以及程序。即使是在使加工路徑成為最短的情況下，也將由熱造成的孔徑的偏差量抑制到最小限度，并提局加工品質(zhì)。將使激光光束掃描的所述印刷基板分割成多個掃描區(qū)域（S1)，以掃描路徑的距離變?yōu)樽疃痰姆绞綄呙鑵^(qū)域內(nèi)的開孔的順序進行重新排列（S2)，在判斷為重新排列后的孔中的第N個孔與第N+1個孔(其中，N是“1彡N彡所開的孔的最大數(shù)_1”的整數(shù)）的距離不足預(yù)先設(shè)定的閾值且判斷為第N+1個孔不是所述所開的孔的最大數(shù)的情況下，調(diào)換第N+1個孔與第N+2個孔的順序(S3)，在判斷為第N個孔與調(diào)換后的第N+1個孔的距離不足閾值的情況下，在對第N個孔進行加工之后，停止加工達預(yù)先設(shè)定的散熱時間T，之后，進行加工（S4)。
【專利說明】
激光加工方法、裝置以及程序

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光加工方法、裝置以及程序，更詳細地涉及在照射激光光束對基板進行多個開孔加工的情況下在激光光束的照射時設(shè)定最佳路徑來進行加工的激光加工方法、裝置以及由該激光加工裝置執(zhí)行的激光加工程序。

【背景技術(shù)】
[0002]作為這種技術(shù)，在例如專利文獻I和2中記載的發(fā)明是公知的。其中，在專利文獻I中，作為能夠縮短決定路徑所需的計算時間的激光鉆孔(drilling)路徑?jīng)Q定方法，提出了基于預(yù)先設(shè)定的多個開孔位置信息，應(yīng)用旅行商問題(travelling salesman problem)來決定對激光光束的照射位置的順序進行規(guī)定的路徑的方法。該發(fā)明是利用旅行商問題進行的路徑?jīng)Q定，其特征在于，包含:將包含激光光束的照射位置的加工區(qū)域分割成多個桶區(qū)(bucket)的步驟；決定對以什么樣的順序巡回被分割的多個桶區(qū)進行規(guī)定的巡回路徑的步驟；在被分割的各桶區(qū)中決定成為激光光束照射的起點的始端點和成為激光光束照射的終點的終端點的步驟；以及在被分割的各桶區(qū)中對上述始端點與上述終端點之間的激光光束照射位置決定最佳路徑的步驟，某個桶區(qū)中的終端點連結(jié)于接下來應(yīng)巡回的桶區(qū)中的始端點。
[0003]另一方面，在專利文獻2中提出了即使在對耐熱性低的片材狀構(gòu)件以狹窄的間距進行開孔的情況下也能夠抑制起伏變形等的發(fā)生的激光開孔方法。該發(fā)明是通過對片材狀構(gòu)件的多個預(yù)定開孔部位依次照射激光光束來進行開孔加工的方法，其特征在于，針對多個預(yù)定開孔部位的至少一部分，在對該一個預(yù)定開孔部位照射激光光束之后，跳過位于從該一個預(yù)定開孔部位起的規(guī)定范圍內(nèi)的預(yù)定開孔部位，對位于規(guī)定范圍外的預(yù)定開孔部位照射激光光束。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻
專利文獻1:日本特開2001 - 195112 ；
專利文獻2:日本特開2008 - 049398。
[0005]發(fā)明要解決的課題
在上述專利文獻I所記載的發(fā)明中，將一個加工區(qū)域分割成多個桶區(qū)，應(yīng)用最近鄰法和2-opt法來決定最短路徑，由此，提高加工速度。可是，在專利文獻I記載的發(fā)明中，因為在最短路徑中進行激光加工，所以在對相鄰的開孔部位進行激光照射的情況下，由于蓄積的熱的影響，相鄰的孔徑變得比設(shè)定的孔徑大，存在加工品質(zhì)下降的可能性。
[0006]因此，在專利文獻2記載的發(fā)明中，為了排除蓄積的熱的影響，以不對鄰近的預(yù)定開孔部位進行激光照射的方式進行孔加工。
[0007]可是，在專利文獻2記載的發(fā)明中，因為每隔一個對預(yù)定開孔部位進行加工，所以不能以最短路徑進行激光照射，相應(yīng)地，加工路徑變長，加工效率下降。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，本發(fā)明要解決的課題在于，即使是在使加工路徑成為最短的情況下，也將由熱造成的孔徑的偏差量抑制到最小限度并且提高加工品質(zhì)。
[0009]用于解決課題的方案
為了解決上述課題，本發(fā)明提供一種激光加工方法，具有使從激光光源射出的激光光束在印刷基板表面在X方向和Y方向上進行掃描的掃描單元以及使所述印刷基板向X方向和Y方向移動的XY工作臺，利用所述激光光束對所述印刷基板進行多個開孔加工，所述激光加工方法的特征在于，將使所述激光光束掃描的所述印刷基板分割成多個掃描區(qū)域，以掃描路徑變?yōu)樽疃痰姆绞綄λ鰭呙鑵^(qū)域內(nèi)的開孔的順序進行重新排列，在判斷為由所述重新排列單元重新排列后的孔中的第N個孔與第N+1個孔的距離不足預(yù)先設(shè)定的閾值且判斷為第N+1個孔不是所開的孔的最大數(shù)的情況下，調(diào)換所述第N+1個孔與第N+2個孔的順序，其中，N是“I彡N彡所述所開的孔的最大數(shù)-1”的整數(shù)，在判斷為所述第N個孔與由所述調(diào)換單元調(diào)換后的所述第N+1個孔的距離不足所述閾值的情況下，在對所述第N個孔進行加工之后，停止加工達預(yù)先設(shè)定的散熱時間。
[0010]由此，即使是在使加工路徑成為最短的情況下，也能夠?qū)⒂蔁嵩斐傻目讖降钠盍恳种频阶钚∠薅取?br> [0011]發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，即使是在使加工路徑成為最短的情況下，也能夠?qū)⒂蔁嵩斐傻目讖降钠盍恳种频阶钚∠薅炔⑶姨岣呒庸て焚|(zhì)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是示出本發(fā)明實施方式的激光加工裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。
[0013]圖2是示出本發(fā)明實施方式中的激光加工裝置的激光加工路徑的一個例子的圖。
[0014]圖3是示出由CPU執(zhí)行的本實施方式中的孔加工處理的主例程(main routine)的流程圖。
[0015]圖4是示出排序處理的子例程中的處理過程的流程圖。
[0016]圖5是示出重新排序處理的子例程中的處理過程的流程圖(其一)。
[0017]圖6是示出重新排序處理的子例程中的處理過程的流程圖(其二)。
[0018]圖7是示出重新排序處理的子例程中的處理過程的流程圖(其三)。
[0019]圖8是示出加工處理的子例程中的處理過程的流程圖(其一)。
[0020]圖9是示出加工處理的子例程中的處理過程的流程圖(其二)。
[0021]圖10是示出對在使距離變化時的孔徑的偏差量進行測定的結(jié)果的圖。

【具體實施方式】
[0022]以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。
[0023]圖1是示出本發(fā)明實施方式的激光加工裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。在該圖中，激光加工裝置100基本上由激光光源1、第一及第二檢流計反射鏡(galvano mirror) 3a、3b、f θ透鏡4、XY工作臺6以及控制裝置8構(gòu)成。
[0024]在像這樣的基本結(jié)構(gòu)的激光加工裝置100中，從激光光源I射出激光光束2，激光光束2經(jīng)由第一及第二檢流計反射鏡3a、3b以及f Θ透鏡4在被固定于XY工作臺6上的印刷基板5上在X方向和Y方向上進行掃描。即，激光光束2通過f0透鏡4照射到印刷基板5表面，此時，通過第一檢流計反射鏡3a在X方向上進行掃描，通過第二檢流計反射鏡3b在Y方向上進行掃描。XY工作臺使印刷基板5向X方向和Y方向移動。第一及第二檢流計反射鏡3a及3b由未圖示的檢流計掃描儀(galvano scanner)進行驅(qū)動，反射鏡的角度發(fā)生變化(搖動)?？刂蒲b置8具備作為控制單元的未圖示的CPU和存儲器，對激光光源
1、檢流計掃描儀以及XY工作臺6進行控制。
[0025]再有，CPU包含控制部和運算部，控制部對命令的解釋和程序的控制流程進行控制，運算部執(zhí)行運算。此外，程序儲存在未圖示的存儲器中，從放置有上述程序的存儲器取出應(yīng)執(zhí)行的命令(某個數(shù)值或數(shù)值的排列)，執(zhí)行上述程序。
[0026]圖2是示出本實施方式中的激光加工裝置的激光加工路徑的一個例子的圖。該圖是示出在XY平面上放置有被固定于XY工作臺6上的印刷基板5的狀態(tài)的平面圖，示出了印刷基板5上的掃描區(qū)域7內(nèi)的第一至第六孔H (I)?H (6)的位置和加工路徑的狀態(tài)。
[0027]在圖2所示的例子中，第一至第六這6個孔H (I)?H (6)配置在印刷基板5表面的區(qū)域被分割后的掃描區(qū)域7內(nèi)。掃描區(qū)域7的尺寸由f0透鏡4的尺寸決定。以成為最短的方式對掃描區(qū)域7內(nèi)的孔位置進行排序的路徑(用實線示出)是以數(shù)字變大的順序?qū)Φ谝豢譎 (I)至第六孔H (6)進行連接的路徑1^1、1^2、1^3、1^4、1^5。從第一孔H (I)到第二孔H (2)的距離短，為了防止加工第一孔H (I)的熱影響到第二孔H (2)，連接改變后的路徑是11’、1^2’、1^3’、1^4、1^5。上述LI’是從第一孔H (I)朝向第三孔H (3)的路徑，上述L2’是從第三孔H (3)朝向第二孔H (2)的路徑，上述L3’是從第二孔H (2)朝向第四孔H (4)的路徑。再有，在CPU執(zhí)行程序時參照的存儲器中，為了進行加工而輸入有這些孔H
(I)?H (6)的坐標(biāo)值。
[0028]圖3是示出由CPU執(zhí)行的本實施方式中的孔加工處理的主例程的流程圖。
[0029]在圖3中的主例程中，首先，將印刷基板5整體分割成以f Θ透鏡4的大小決定的掃描區(qū)域7 (總數(shù)ME個)(步驟SI)，轉(zhuǎn)移至排序處理A的子例程。在排序處理A中，以加工路徑變?yōu)樽疃痰姆绞綄庸呙鑵^(qū)域7內(nèi)的孔的順序進行排序(步驟S2)。接著，執(zhí)行重新排序處理B的子例程(步驟S3 )，在重新排序處理B結(jié)束后，執(zhí)行加工處理C的子例程(步驟S4)。然后，重復(fù)進行步驟SI至步驟S4的處理，直到設(shè)定在XY工作臺6上的全部印刷基板5的加工結(jié)束(步驟S5)，在全部印刷基板5的加工結(jié)束的時間點，結(jié)束主例程的處理。
[0030]圖4是示出排序處理A的子例程中的處理過程的流程圖。在排序處理A中，首先，將表示被分割的掃描區(qū)域7的編號的變量M設(shè)為I (步驟S201)，使用2-opt法等局部搜索法，以加工路徑變?yōu)樽疃痰姆绞綄呙鑵^(qū)域7內(nèi)的孔的順序進行重新排列(步驟S202)，將重新排列后的孔設(shè)為第一個孔H (I)至最后(第NE個。其中，NE是2以上的整數(shù))的孔H(NE)(步驟S203)，將第一?第NE個孔H (I)?H (NE)的坐標(biāo)存儲在控制裝置(的存儲器)8中(步驟S204)。之后，判斷是否是最后的掃描區(qū)域ME (步驟S205)。在該判斷中，如果變量M比ME小，則對變量M加1(步驟S206)，向步驟S202轉(zhuǎn)移，重復(fù)進行以后的處理。而且，在步驟S205中變量M為ME的時間點(為最后的掃描區(qū)域ME的時間點)結(jié)束排序處理。
[0031]圖5、圖6和圖7是示出重新排序處理B的子例程中的處理過程的流程圖。在重新排序處理中，在排序處理A結(jié)束之后(步驟S205:是)，將變量M設(shè)為I (步驟S301)，將孔的編號N設(shè)為I (步驟S302)，求取第N個孔H (N)與第N+1個孔H (N+1)的距離L (步驟S303)。如果距離L為預(yù)先設(shè)定的閾值LM以上(步驟S304:是)，則判斷N+1是否是最后的孔編號(步驟S305)，在不是最后的孔的情況下(步驟S305:否)，對孔的編號加1，設(shè)為N=N+1(步驟S306)，之后返回至步驟S303的處理，重復(fù)進行以后的處理。再有，閾值LM是當(dāng)剛加工了前一個孔之后連續(xù)地加工下一個孔時，孔徑由于熱的影響而變大的距離。
[0032]在步驟S304中，如果距離L不足閾值LM(步驟S304:否)，則轉(zhuǎn)移至圖6的流程圖，判斷編號N+1是否是最后的孔(步驟S307)。在該判斷中，在不是最后的孔的情況下(步驟S307:否)，調(diào)換第N+1個孔H (N+1)與第N+2個孔H (N+2)(步驟S308)，之后再次求取第N個孔H (N)與第N+1個孔H (N+1)的距離L (步驟S309)。然后，將距離L與閾值LM進行比較(步驟S310)，如果距離L為閾值LM以上，則返回至步驟S306的處理，重復(fù)進行以后的處理。另一方面，如果距離L不足閾值LM (步驟S310:否)，則在加工程序上在加工第N個孔H (N)后追加用于散熱的停止時間(散熱時間)T (步驟S311)，返回至步驟S306的處理，重復(fù)進行以后的處理。
[0033]在步驟S307中判斷為N+1是最后的孔的編號NE的情況下，在加工程序上在加工第N個孔H (N)后追加用于散熱的停止時間T (步驟S312)，轉(zhuǎn)移至圖7的流程圖的步驟S313，在步驟S313中判斷是否有接下來進行加工的掃描區(qū)域7、即是否為M=ME，如果有接下來進行加工的掃描區(qū)域7 (步驟S313:否)，則對變量M加1，設(shè)為M=M+1 (步驟S314)，轉(zhuǎn)移至步驟S302的處理，重復(fù)進行以后的處理。如果在步驟S313中沒有接下來進行加工的掃描區(qū)域7 (步驟S313:是)，則結(jié)束重新排序處理。
[0034]圖8和圖9是示出加工處理C的子例程中的處理過程的流程圖。在加工處理C中，首先，將表示掃描區(qū)域7的變量M設(shè)為I (步驟S401)，將孔編號N設(shè)為I (步驟S402)，對第N個孔H (N)進行加工(步驟S403)。之后，如果在加工程序上在加工第N個孔H (N)后設(shè)定有用于散熱的停止時間T (步驟S404:是)，則停止加工達時間T (步驟S405)，如果未設(shè)定有停止時間T (步驟S404:否)，則不用停止，判斷N是否是最后的孔編號NE (步驟S406)。
[0035]在該判斷中，在N是最后的孔編號NE (步驟S406:是)且沒有接下來進行加工的掃描區(qū)域7的情況下(步驟S408:是)，結(jié)束加工處理C，轉(zhuǎn)移至步驟S5。在有接下來進行加工的掃描區(qū)域7的情況下(步驟S408:否)，設(shè)為M=M+1 (步驟S409)，返回至步驟S402，重復(fù)進行這以后的處理。如果在步驟S406中N不是最后的孔編號NE (步驟S406:否)
I (步驟S407)，返回至步驟S403，重復(fù)步驟S403以后的處理。
[0036]圖10是示出對在使距離L變化時的孔徑的偏差量進行測定的結(jié)果的圖?？v軸的孔徑的偏差量是，進行孔徑65//m的激光加工，從加工后的孔徑的測定值中減去孔徑65//m后的值。
[0037]品質(zhì)沒有問題的孔徑的偏差量為0.4/如以下，根據(jù)圖10可知，為了使孔徑的偏差量為0.4/An以下，將距離L的閾值LM設(shè)為約800//m以上即可。此外，從實驗方面可知，即使在距離L不足800//m的情況下，只要將停止時間T設(shè)定為1msec以上，那么孔徑的偏差量就為0.4"m以下。
[0038]再有，關(guān)于上述閾值LM和上述停止時間T，按成為加工對象的每個印刷基板預(yù)先使用實際儀器對孔徑、閾值LM以及停止時間T進行測量，并將其結(jié)果儲存在輸入有上述坐標(biāo)值的存儲器中。在存儲器中將上述測量結(jié)果例如做成表格進行保持，根據(jù)需要CPU對其進行參照，并將表格的值反映在控制中。
[0039]如以上那樣，根據(jù)本實施方式，以加工路徑變?yōu)樽疃痰姆绞綄呙鑵^(qū)域7內(nèi)的孔H的順序進行重新排列，在2個連續(xù)的成為開孔對象的孔的距離L比閾值LM短的情況下，在轉(zhuǎn)移至下一個孔的加工之前為了散熱而停止加工達預(yù)先設(shè)定的時間T，因此，即使是在使加工路徑成為最短的情況下，也能夠使由熱造成的孔徑的偏差量為最小，并能夠提高加工品質(zhì)。
[0040]再有，權(quán)利要求書中的激光光源在本實施方式中與附圖標(biāo)記I對應(yīng)，激光光束與附圖標(biāo)記2對應(yīng)，掃描單元與第一及第二檢流計反射鏡3a、3b和f Θ透鏡4對應(yīng)，XY工作臺與附圖標(biāo)記6對應(yīng)，印刷基板與附圖標(biāo)記5對應(yīng)，激光加工裝置與附圖標(biāo)記100對應(yīng)，距離與附圖標(biāo)記L對應(yīng)，閾值與附圖標(biāo)記LM對應(yīng)，散熱時間與停止時間T對應(yīng)，分割工序與步驟SI對應(yīng)，重新排列工序與包含步驟S20fS206的排序處理A (步驟S2)對應(yīng)，調(diào)換工序與步驟S303?S308 (重新排序處理B:步驟S3)對應(yīng)，加工停止工序與步驟S404及步驟S405 (力口工處理C)對應(yīng)。此外，分割工序、重新排列工序、調(diào)換工序以及加工停止工序被設(shè)定為控制裝置8的CPU的程序，并由CPU執(zhí)行。
[0041]進而，本發(fā)明不限定于上述的實施方式，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)能進行各種變形，權(quán)利要求書所記載的技術(shù)思想中所包含的全部技術(shù)事項為本發(fā)明的對象。雖然關(guān)于上述實施方式示出了優(yōu)選的示例，但是如果是本領(lǐng)域技術(shù)人員，則能夠根據(jù)在本說明書中公開的內(nèi)容實現(xiàn)各種替代例、修改例、變形例或改良例，這些都包含在所附的權(quán)利要求書所記載的技術(shù)范圍中。
[0042]附圖標(biāo)記的說明:1激光光源；
2激光光束；
3a、3b檢流計反射鏡；
4fΘ透鏡；
5印刷基板；
6 XY工作臺；
7掃描區(qū)域；
8控制裝置；
100激光加工裝置；
A排序處理；
B重新排序處理；
C加工處理；
H孔；
L距離；
LM閾值；
T停止時間。
【權(quán)利要求】
1.一種激光加工方法，具有使從激光光源射出的激光光束在印刷基板表面在X方向和Y方向上進行掃描的掃描單元以及使所述印刷基板向X方向和Y方向移動的XY工作臺，利用所述激光光束對所述印刷基板進行多個開孔加工，所述激光加工方法的特征在于， 將使所述激光光束掃描的所述印刷基板分割成多個掃描區(qū)域， 以掃描路徑的距離變?yōu)樽疃痰姆绞綄λ鰭呙鑵^(qū)域內(nèi)的開孔的順序進行重新排列， 在判斷為所述重新排列后的孔中的第N個孔與第N+1個孔的距離不足預(yù)先設(shè)定的閾值且判斷為第N+1個孔不是所開的孔的最大數(shù)的情況下，調(diào)換所述第N+1個孔與第N+2個孔的順序，其中，N是“I ( N彡所述所開的孔的最大數(shù)-1”的整數(shù)， 在判斷為所述第N個孔與所述調(diào)換后的第N+1個孔的距離不足所述閾值的情況下，在對所述第N個孔進行加工之后，停止加工達預(yù)先設(shè)定的散熱時間。
2.一種激光加工裝置，其特征在于，具備: 控制部，執(zhí)行權(quán)利要求1所述的激光加工方法。
3.一種激光加工程序，其特征在于， 使激光加工裝置的控制部執(zhí)行權(quán)利要求1所述的激光加工方法。
【文檔編號】B23K26/70GK104209657SQ201310212026
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月31日
【發(fā)明者】小澤秀勝 申請人:維亞機械株式會社