レーザ加工方法及びレーザ加工装置
【課題】プリント配線基板の中央部分は製品取りの領域でありここに基準マークを設置すると製品の取数が減るため、周辺の基準マークのデータのみで高精度の加工位置補正を実現する。
【解決手段】被加工物の穴加工位置の多数を囲む基準マークを印し、穴加工工程において前記基準マークの位置を計測し、規定された基準マーク位置データに対する測定された基準マーク位置データの誤差をそれぞれの基準マークに対して求め、誤差を変数のべき乗と係数の積で表される複数の項で関係付けし、基準マークに対し誤差の２乗の総和が最小となるように係数を求め、前記式と算出された前記係数から構成される補正量算出式と前記加工穴位置データとから加工すべく穴位置に対する補正量を求め、前記穴加工位置データに前記補正量を加算した新穴加工位置データを求め、前記穴加工位置データを新穴加工位置データに置き換えて加工することによる。
【解決手段】被加工物の穴加工位置の多数を囲む基準マークを印し、穴加工工程において前記基準マークの位置を計測し、規定された基準マーク位置データに対する測定された基準マーク位置データの誤差をそれぞれの基準マークに対して求め、誤差を変数のべき乗と係数の積で表される複数の項で関係付けし、基準マークに対し誤差の２乗の総和が最小となるように係数を求め、前記式と算出された前記係数から構成される補正量算出式と前記加工穴位置データとから加工すべく穴位置に対する補正量を求め、前記穴加工位置データに前記補正量を加算した新穴加工位置データを求め、前記穴加工位置データを新穴加工位置データに置き換えて加工することによる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線基板などの基板本体にスルーホールあるいはビアホールを設ける際などにプリント配線基板上に設けられた基準マークの設計値に対するずれ量を求め、得られたずれ量に基づいて加工箇所の座標を補正して加工するようにしたレーザ加工方法およびレーザ加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工装置や画像検査装置などでは、レーザ光や可視光などの光を利用して物体の加工や対象物の検査が広く行われている。例えばプリント配線基板用レーザ加工装置では、プリント配線基板にレーザ光を照射して、多層プリント配線基板の層間接続回路であるＩＶＨ（インタースティシャル・バイア・ホール）の穴加工を行っている。
【０００３】
図９にプリント配線基板用レーザ加工装置の概要を示す。制御装置１０１は、レーザ発振器１０２、ガルバノ装置１０３、加工テーブル１０４、カメラ部１０５の制御を行う。レーザ発振器１０２は、加工用のレーザ光１０６を出力する。ガルバノ装置１０３は、２軸のモータに取付けられたミラーによって、レーザ光１０６の位置決めを行う。集光レンズ１０７は、レーザ光１０６を集光する。カメラ部１０５は、プリント配線基板１０８上の基準マークの位置検出を行う。加工テーブル１０４は、加工するプリント配線基板１０８を搭載し、位置決めを行う。
【０００４】
次にプリント配線基板用レーザ加工装置の動作について説明する。レーザ発振器１０２から出力されたレーザ光１０６は、ガルバノ装置１０３で位置決めを行い、集光レンズ１０７によって集光され、プリント配線基板１０８の所定の位置に照射され、穴加工を行う。
【０００５】
近年、電子機器の小型・軽量化が求められているが、これを実現するために多層プリント配線基板による電子部品の高密度実装が進んでいる。これは１枚の多層プリント配線基板に形成するＩＶＨの穴数増加、小径化、高密度化することになり、これに対応するためにはプリント配線基板用レーザ加工装置の穴加工精度を高精度化する必要が求められおり、そしてそのような高密度配線基板にスルーホールあるいはビアホールを形成する穴加工工程では、被加工物である基板のプリント配線基板の穴加工位置を加工治具および加工装置に正確に認識させる必要がある。
【０００６】
図１０は実際のプリント配線基板の位置ずれを示したものである。ＸＹ方向に穴加工位置、Ｚ方向にＸ軸方向のずれ量を示している。これらの図１０に示すように、穴加工位置は単純伸縮、回転、シフトずれだけでなく複雑な変形をしている。
【０００７】
このため従来は、プリント配線基板に設けられた回路パターンに対して高精度の穴明けを行うために、方形あるいは平行四辺形のワークに対し、基準マークをワークの四隅と各辺の中点およびワーク四隅の対角線の交点に合計９点マークを配置しておき、各基準マークの設計値に対する互いに直角なＸおよびＹ方向のずれ量をそれぞれ測定して求め、任意の加工箇所におけるずれ量が基準マークにおけるＸおよびＹ方向の各ずれ量で決まる放物線上にあるとして当該箇所のＸＹ方向の各ずれ量を推定し、推定したずれ量に基づいて当該箇所の座標を補正して加工をするようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−７５９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし特許文献１の場合、直線上に等ピッチに配置されたマークが放物線状にずれているとして加工精度を向上させていた。しかし、マークを所望の位置に配置できるとは限らない。
【００１０】
また、プリント配線基板のほぼ中央に認識用のマークを設置することが必要である。プリント配線基板の中央部分は製品取りの領域でありここに基準マークを設置すると製品の取り数が低減する。このため、設置するスペースによりプリント配線基板１枚あたりの製品の取り数が低下するという課題を有していた。
【００１１】
本発明は、製品の取数を低下させることなく加工精度を向上させるレーザ加工方法およびレーザ加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のレーザ加工方法は、被加工物を予め決められた２次元の穴加工位置データに基づいて穴加工するに先立ち、前記被加工物の変形や保持位置ずれに追随するように前記穴加工位置データを補正するレーザ加工方法であって、前記被加工物の表面、もしくは内部の予め規定された位置に前記穴加工位置の多数を囲む基準マークを印し、穴加工工程において前記基準マークの位置を計測し、規定された基準マーク位置データに対する測定された基準マーク位置データの誤差をそれぞれの基準マークに対して求め、誤差を一または複数変数のべき乗と係数の積で表される項の所定数の和で構成された式で関係付けし、前記式を構成している係数の数以上前記基準マークを設け、それぞれの前記基準マークに対し前記誤差と前記式の差分を２乗し、全ての前記基準マークに対して前記誤差と前記式の差分を２乗した式の総和をとり、前記総和が最小となるように前記係数を求め、前記式と算出された前記係数から構成される補正量算出式と前記加工穴位置データとから加工すべく穴位置に対する補正量を求め、前記穴加工位置データに前記補正量を加算した新穴加工位置データを求め、前記穴加工位置データを新穴加工位置データに置き換えて加工する方法である。
【００１３】
また、上記課題を解決するために、本発明のレーザ加工装置は、上記のレーザ加工方法を実施するレーザ加工装置であって、被加工物に対して予め決められた２次元の穴加工位置データを獲得する基準マーク獲得手段と、前記被加工物の表面、もしくは内部の予め規定された位置に前記穴加工位置の多数を囲むように印された基準マークの位置を穴加工工程において計測する基準マーク位置計測手段と、規定された基準マーク位置データに対する測定された基準マーク位置データの誤差をそれぞれの基準マークに対して求める誤差算出手段と、誤差を一または複数変数のべき乗と係数の積で表される項の所定数の和で構成された式で関係付けし、前記式を構成している係数の数以上に設けたそれぞれの前記基準マークに対し、前記誤差と前記式の差分を２乗し、全ての前記基準マークに対して前記誤差と前記式の差分を２乗した式の総和をとり、前記総和が最小となるように前記係数を求める誤差特性算出手段と、前記式と算出された前記係数から構成される補正量算出式と前記加工穴位置データとから加工すべく穴位置に対する補正量を求め補正量算出手段と、前記穴加工位置データに前記補正量を加算した新穴加工位置データを求める位置指令算出手段と、前記新穴加工位置データを位置指令とする位置指令手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１４】
以上のようにすることで、本発明は、プリント配線基板に複数の基準マークからプリント配線基板の歪具合を算出し、加工座標の歪量を算出し、加工座標に前記歪量を加算した座標に穴加工することにより製品の取り数を低減することなく穴を高精度に加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のレーザ加工装置の実施の形態における全体構成を示す図
【図２】本発明を適用するに好適なプリント配線基板の表面を示す図
【図３】基準マークのずれ量の表示方法を示す図
【図４】本発明のレーザ加工方法の実施の形態１のフローチャート
【図５】本発明を適用するプリント配線基板の測定座標を示す図
【図６】本発明を適用するプリント配線基板の位置ずれ特性を示す図
【図７】本発明を適用するプリント配線基板の位置ずれ特性を示す図
【図８】本発明を適用した場合の位置ずれ特性を示す図
【図９】従来のレーザ加工装置の全体構成を示す図
【図１０】従来の発明における考え方の説明を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図１から図５を用いて説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１において、プリント配線基板用レーザ加工機の主な構成としては、加工プログラム、加工条件、パラメータなどを入力する入力部１と加工機全体を制御する制御部２と、レーザ光３を出力するレーザ発振部４と、穴加工を行う被加工物５を搭載し、位置決めを行う加工テーブル部６と、２軸のモータを位置決めしてレーザ光３の位置決めを行うガルバノスキャナ部７と、ガルバノスキャナ部７で走査したレーザを被加工物に集光する集光レンズ８と、レーザ発振部４からガルバノスキャナ部７にレーザ光３を導くミラー９と、レーザ光３で加工した加工穴や被加工物５上の基準マーク１０を撮像するカメラ部１１がある。
【００１８】
制御部２は、主制御部１２、レーザ制御部１３、加工テーブル制御部１４、ガルバノ制御部１５、位置検出部１６で構成する。主制御部１２はシーケンス制御部１７と光学位置決め部１８で構成している。
【００１９】
シーケンス制御部１７は入力部１から入力した加工穴の位置情報、基準マーク１０の位置情報を記憶したプログラム、加工条件などのデータを解析し、レーザ制御部１３、加工テーブル制御部１４、ガルバノ制御部１５、位置検出部１６にそれぞれ動作指令を出力する。
【００２０】
レーザ制御部１３は主制御部１２からレーザ出力指令を入力すると、レーザ発振部４にレーザ出力指令信号を出力する。また主制御部１２にレーザ発振部４の動作情報などを出力する。
【００２１】
レーザ発振部４は、レーザ制御部１３からレーザ出力指令信号を入力すると、レーザ出力信号に従い、レーザ光３を出力する。
【００２２】
加工テーブル制御部１４は指令速度などの制御パラメータや加工テーブル動作指令が主制御部１２から入力されると、位置制御を行い、モータ駆動指令信号を加工テーブル部６に出力する。
【００２３】
またモータの位置情報などを主制御部１２に出力する。加工テーブル部６は、加工テーブル制御部１４からモータ駆動指令信号を入力すると、モータ駆動指令信号に従い、モータを駆動する。また、モータの位置検出信号を加工テーブル制御部１４に出力する。
【００２４】
ガルバノ制御部１５は指令速度などの制御パラメータやガルバノ動作指令が主制御部１２から入力されると、位置制御を行い、ガルバノ駆動指令信号をガルバノスキャナ部７に出力する。またガルバノスキャナ部７の位置情報などを主制御部１２に出力する。ガルバノスキャナ部７はガルバノ制御部１５から駆動指令信号を入力すると、駆動指令信号に従い、モータを駆動する。また、モータの位置検出信号をガルバノ制御部１５に出力する。
【００２５】
位置検出部１６は、主制御部１２から位置検出指令を入力すると、カメラ部１１に検出信号を出力する。またカメラ部１１の撮像画像から位置検出を行い、位置検出結果を主制御部１２に出力する。
【００２６】
カメラ部１１は位置検出部１６から検出信号を入力すると、カメラ部１１で基準マーク１０を撮像し、撮像画像を位置検出部１６に出力する。
【００２７】
光学位置決め部１８は、基準マーク座標記憶部１９と、加工穴座標記憶部２０と、誤差算出部２１と、誤差特性算出部２２と、係数記憶部２３と、位置指令算出部２４と、位置指令部２４とから構成される。
【００２８】
基準マーク座標記憶部１９は、入力部１から入力されたプログラムのうち基準マーク設計座標データを予め記憶しておく。加工穴座標記憶部２０は、入力されたプログラムのうち加工穴設計座標データを予め記憶しておく。
【００２９】
誤差算出部２１は、基準マーク座標記憶部１９のマーク座標データに基づいて被加工物５上に設けられた基準マーク１０を測定した結果を位置検出部１６から取得し、基準マーク記憶部１９の設計座標に対する誤差を算出し、算出した誤差を誤差特性算出部２２に出力する。
【００３０】
誤差特性算出部２２は基準マーク座標記憶部１９に記憶された基準マーク設計座標データと誤差算出部２１の基準マーク１０のＸ軸方向のずれ量との関係、および基準マーク設計座標データと誤差算出部２１の基準マーク１０のＹ軸方向のずれ量との関係を算出し、係数記憶部２３に計算結果を出力する。
【００３１】
係数記憶部２３は、誤差特性算出部２２で算出した計算結果を記憶し、記憶した指令位置生成部２４に出力する。
【００３２】
指令位置作成部２４は、係数記憶部２３の記憶データと加工穴座標記憶部２０の加工穴設計座標データとから加工穴設計座標に対する位置補正量を算出し、位置補正量と加工穴設計座標を加算して加工する穴の指令位置を算出し、位置指令部２５に出力する。
【００３３】
位置指令部２５は指令座標をガルバノスキャナ部７で位置決めをする部分と、加工テーブル部６で位置決めする部分に分離し、ガルバノスキャナ部７の位置指令値をガルバノ制御部１４へ加工テーブル部６の位置指令を加工テーブル制御部１３へ出力する。
【００３４】
図２は、本発明を適用するのに好適なプリント配線基板の表面図である。
【００３５】
図２において、基準マーク（アライメントマーク）Ｐ１〜Ｐ１６の座標は、それぞれＰ１（ｘ１，ｙ１）、Ｐ２（ｘ２，ｙ２）、Ｐ３（ｘ３，ｙ３）、Ｐ４（ｘ４，ｙ４）、Ｐ５（ｘ５，ｙ５）、Ｐ６（ｘ６，ｙ６）、Ｐ７（ｘ７，ｙ７）、Ｐ８（ｘ８，ｙ８）、Ｐ９（ｘ９，ｙ９）、Ｐ１０（ｘ１０，ｙ１０）、Ｐ１１（ｘ１１，ｙ１１）、Ｐ１２（ｘ１２，ｙ１２）、Ｐ１３（ｘ１３，ｙ１３）、Ｐ１４（ｘ１４，ｙ１４）、Ｐ１５（ｘ１５，ｙ１５）、Ｐ１６（ｘ１６，ｙ１６）、加工すべき穴の多数はこのＰ１〜Ｐ１６に加工まれた領域に存在している。
【００３６】
設計上の点Ｐｉにおける測定位置をＰｉ’とし、点Ｐｉの設計位置と測定位置との差を△ｉとすると、△ｉは式１で表される。なお、△ｘｉは△ｉのｘ成分、△ｙｉは△ｉのｙ成分である。
【００３７】
【数１】
【００３８】
次に、基準マークＰ１〜Ｐ１６の各座標をＸＹ軸の２次元に配置し、Ｚ軸方向に誤差△ｘｉを配置する。
【００３９】
例えば、図２における点Ｐ１〜Ｐ５について抜粋して示すと、図３に示すように、点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、・・・、Ｐ１６から垂直に誤差ΔＸｉだけシフトした点をそれぞれ点Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、・・・、Ｑ１６とする。１６点を通る２次元曲面ｑ１は曲面を４次式で表すと式２で表される。
【００４０】
【数２】
【００４１】
ここでそれぞれの点Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、・・・、Ｑ１６と２次元曲面の誤差が最小となる係数列ａ１、ａ２、ａ３、・・・、ａ１５を求める。例えば、ここでは誤差の２乗和が最小となるように係数列ａ１、ａ２、ａ３、・・・、ａ１５を求めることとする。
【００４２】
以下、この係数列を求める手法を、文献「金谷健一『これなら分かる最適化数学：基礎原理から計算手法まで』（共立出版、２００５）」を引用して説明する。
【００４３】
まず、係数列ａ１、ａ２、ａ３、・・・、ａ１５を求めるには、式３で表される。
【００４４】
【数３】
【００４５】
ここで
【数４】
【００４６】
【数５】
【００４７】
【数６】
となる。
【００４８】
式３の連立方程式を解き、係数列ｘを求める。
【００４９】
多元１次連立方程式を解くには、数値計算でおこなう。数値的方法にはガウス−ジョルダンの消去法、ガウスの消去法、ヤコビ法、ガウス・ザイデル法、ＳＯＲ法（逐次過大緩和法）などがある。
【００５０】
式２と算出した行列ｘによりＰ１、Ｐ２、Ｐ３、・・・、Ｐ１６の座標においてＱ１、Ｑ２、Ｑ３、・・・、Ｑ１６の近傍を通る２次元曲面ｑを得ることができる。
【００５１】
また、△ｙｉについても△ｘｉと同様にして、２次曲面ｑ２を得ることができ、曲線を４次式で表すと式７で表される。
【００５２】
【数７】
【００５３】
ここでそれぞれの点Ｑ２１、Ｑ２２、Ｑ２３、・・・、Ｑ３６と２次元曲面の誤差が最小となる行列ｂ１、ｂ２、ｂ３、・・・、ｂ１５を求める。
【００５４】
たとえば、ここでは誤差の２乗和が最小となるように行列ｂ１、ｂ２、ｂ３、・・・、ｂ１５を求める。これは行列ａ１、ａ２、ａ３、・・・、ａ１５の算出方法と同様に求めることができる。
【００５５】
【数８】
【００５６】
ここで
【数９】
【００５７】
【数１０】
【００５８】
【数１１】
となる。
【００５９】
連立方程式を解き、行列ｙを求める。
式７と算出した係数列ｙによりＰ１、Ｐ２、Ｐ３、・・・、Ｐ１６の座標においてＱ２１、Ｑ２２、Ｑ２３、・・・、Ｑ３６の近傍を通る２次元曲面ｑ２を得ることができる。
【００６０】
ここで、基板上の任意の点Ｐ０（ｘ０、ｙ０）のＸ軸方向の補正量Δｘは、式１および係数列ａ１、ａ２、ａ３、・・・、ａ１６からΔｘを求めることができる。
【００６１】
【数１２】
【００６２】
同様に補正量Δｙは、式２および係数列ｂ１、ｂ２、ｂ３、・・・、ｂ１６からΔｙを求めることができる。
【００６３】
【数１３】
【００６４】
そして、加工をするときには、設計上の加工位置（ｘ０、ｙ０）に代えて、（ｘ０＋Δｘ，ｙ０＋Δｙ）の位置に位置決めして加工を行う。
【００６５】
図４に補正データ作成処理のフローチャートを示す。補正データ作成処理をスタートすると、
ステップ１では基準トマーク座標の設計値データを読込み、記憶する。
【００６６】
ステップ２ではステップ１で読み込んだ基準マーク座標の位置を測定する。
【００６７】
ステップ３ではステープ２で測定したデータからステップ１で読み込んだ設計データを引いて基準マークのずれ量を算出する。
【００６８】
ステップ４では、測定する基準マーク座標データの有無をチェックし、基準マーク座標データがある場合にはステップ１に戻り、基準マーク座標データがない場合にはステップ５に進む。
【００６９】
ステップ５では、ステップ１で読み込んだ基準マーク座標データ、ステップ３で算出したずれ量のうちＸ軸方向のずれ量のデータの複数の組と（数１）からにより最小二乗法により係数列ａ１、ａ２、ａ３、・・・、ａ１５を求める。
【００７０】
ステップ６では、ステップ１で読み込んだアライメントマーク座標データ、ステップ３で算出したずれ量のうちＹ軸方向のずれ量のデータの複数の組から（数２）により最小二乗法で誤差の２乗和が最小となるように係数列ｂ１、ｂ２、ｂ３、・・・、ｂ１５を求める。
【００７１】
ステップ７では、加工する穴の座標データを取得する。
【００７２】
ステップ８では、式１とステップ５で算出した係数で構成される式にステップ７で取得した加工する穴座標データとから加工すべき穴座標のＸ軸方向のずれ量を算出する。
【００７３】
ステップ９では、式２とステップ６で算出した係数で構成される式にステップ７で取得した加工する穴座標データとから加工すべき穴座標のＹ軸方向のずれ量を算出する。
【００７４】
ステップ１０では、ステップ８で算出したＸ軸方向のずれ量とステップ９で算出したＹ軸方向のずれ量とステップ７で取得した加工する穴座標から加工する座標データを算出する。
【００７５】
ステップ１１、ステップ１０で算出した加工座標データを位置司令部に格納する。
【００７６】
ステップ１２では、加工する穴座標データの有無をチェックし、加工する穴座標データがある場合にはステップ７に戻り、加工する穴座標データがないは、処理を終了する。
【００７７】
このようにして実施した事例を図５〜図８を用いて説明する。
【００７８】
図５はＸ軸方向３１５ｍｍ、Ｙ軸方向４５５ｍｍプリント配線基板に対して格子状に３５ｍｍピッチで基準マークを設けた基板である。図５において各基準マークの位置を測定し、Ｙ軸方向の誤差を算出し、高さ方向にＹ軸方向の誤差を示したのが図６である。図７は図６において、Ｘ軸方向のピッチを７０ｍｍ、Ｙ軸方向のピッチを１０５ｍｍとして誤差を抜粋した図である。図８は図５の外周部の基準マークのみで補正した場合の内部基準マークに対する位置ずれ量を算出した結果である。
【００７９】
このように、本発明を適用すると図７に比較して図８の誤差が良化しており、穴加工の位置ずれ精度を大幅に改善できていることがわかる。
【００８０】
以上のように、加工する穴の多数を囲む基準マークの設計座標とその測定値から基準マークの誤差を算出し、基準マークの設計座標とその誤差からずれ量を算出し、設計穴座標にずれ量を補正値として加算した座標に位置決めして穴加工することで部品の取り数を低減することなく高精度に穴加工ができる。
【００８１】
なお、基板５の材質が変更されず、かつ製造工程が安定している場合、代表的なたとえば図２においてＰ１、Ｐ５，Ｐ９、Ｐ１３の４点だけに位置きめマークを配置し、他のマークのずれ量は定数でもよい。
【００８２】
また、上記では図形Ｐ１−Ｐ３−Ｐ９−Ｐ７を長方形として説明したが、図形Ｐ１−Ｐ３−Ｐ９−Ｐ７は平行四辺形であってもよい。
【００８３】
また、２次元曲面の式を４次式としたが、ずれ量が単純であれば低次で複雑であれば高次の式に変更してもよい。
【００８４】
また、基準マークの配置は説明では等ピッチ間隔としたが、配置は一部に集中しないように配置することが望ましいが任意の位置に設定してもよい。
【００８５】
また、基準マークの配置は説明では矩形基板の４辺に平行した一直線上に並んだ事例で説明したが、必ずしも一直線上ある配置である必要はない。
【００８６】
また、基準マークの配置は多数の加工穴の周囲としたが、製品部のある部分を基準マークの代用としてもよい。
【００８７】
また、基準マークの設計座標とその座標のずれ量からプリント配線基板の座標とその座標に対する位置ずれの関係を算出したが、基準マークの測定座標とその座標のずれ量からずれ量から算出してもよい。
【００８８】
また、加工するには同一位置に一もしくは複数のレーザパルスを照射して加工すると穴を構成する外周および内部に複数のレーザパルスを照射して加工するトレパニング加工がある。このトレパニング加工において穴を構成する外周および内部の位置決めにそれぞれの規定された座標に対して補正量を算出して、規定された座標に算出された補正量を加算してこの位置に加工するようにしてもよい。このトレパニング加工における穴形状は任意形状としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は製品の取り数を低減することなく、高精度に加工することができ、プリント配線基板などを加工するレーザ加工装置とレーザ加工方法に有用である。
【符号の説明】
【００９０】
１ 入力部
２ 制御部
３ レーザ光
４ レーザ発振部
５ 被加工物
６ 加工テーブル部
７ ガルバノスキャナ部
８ 集光レンズ
９ ミラー
１０ 基準マーク
１１ カメラ部
１２ 主制御部
１３ レーザ制御部
１４ 加工テーブル制御部
１５ ガルバノ制御部
１６ 位置検出部
１７ シーケンス部
１８ 光学位置決め部
１９ 基準マーク座標記憶部
２０ 加工穴座標記憶部
２１ 誤差算出部
２２ 誤差特性算出部
２３ 係数記憶部
２４ 指令位置作成部
２５ 位置指令部
Ｐ１〜Ｐ１６ 基準マーク
Δｘｉ 基準マークＰｉにおけるＸ方向のずれ量
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線基板などの基板本体にスルーホールあるいはビアホールを設ける際などにプリント配線基板上に設けられた基準マークの設計値に対するずれ量を求め、得られたずれ量に基づいて加工箇所の座標を補正して加工するようにしたレーザ加工方法およびレーザ加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工装置や画像検査装置などでは、レーザ光や可視光などの光を利用して物体の加工や対象物の検査が広く行われている。例えばプリント配線基板用レーザ加工装置では、プリント配線基板にレーザ光を照射して、多層プリント配線基板の層間接続回路であるＩＶＨ（インタースティシャル・バイア・ホール）の穴加工を行っている。
【０００３】
図９にプリント配線基板用レーザ加工装置の概要を示す。制御装置１０１は、レーザ発振器１０２、ガルバノ装置１０３、加工テーブル１０４、カメラ部１０５の制御を行う。レーザ発振器１０２は、加工用のレーザ光１０６を出力する。ガルバノ装置１０３は、２軸のモータに取付けられたミラーによって、レーザ光１０６の位置決めを行う。集光レンズ１０７は、レーザ光１０６を集光する。カメラ部１０５は、プリント配線基板１０８上の基準マークの位置検出を行う。加工テーブル１０４は、加工するプリント配線基板１０８を搭載し、位置決めを行う。
【０００４】
次にプリント配線基板用レーザ加工装置の動作について説明する。レーザ発振器１０２から出力されたレーザ光１０６は、ガルバノ装置１０３で位置決めを行い、集光レンズ１０７によって集光され、プリント配線基板１０８の所定の位置に照射され、穴加工を行う。
【０００５】
近年、電子機器の小型・軽量化が求められているが、これを実現するために多層プリント配線基板による電子部品の高密度実装が進んでいる。これは１枚の多層プリント配線基板に形成するＩＶＨの穴数増加、小径化、高密度化することになり、これに対応するためにはプリント配線基板用レーザ加工装置の穴加工精度を高精度化する必要が求められおり、そしてそのような高密度配線基板にスルーホールあるいはビアホールを形成する穴加工工程では、被加工物である基板のプリント配線基板の穴加工位置を加工治具および加工装置に正確に認識させる必要がある。
【０００６】
図１０は実際のプリント配線基板の位置ずれを示したものである。ＸＹ方向に穴加工位置、Ｚ方向にＸ軸方向のずれ量を示している。これらの図１０に示すように、穴加工位置は単純伸縮、回転、シフトずれだけでなく複雑な変形をしている。
【０００７】
このため従来は、プリント配線基板に設けられた回路パターンに対して高精度の穴明けを行うために、方形あるいは平行四辺形のワークに対し、基準マークをワークの四隅と各辺の中点およびワーク四隅の対角線の交点に合計９点マークを配置しておき、各基準マークの設計値に対する互いに直角なＸおよびＹ方向のずれ量をそれぞれ測定して求め、任意の加工箇所におけるずれ量が基準マークにおけるＸおよびＹ方向の各ずれ量で決まる放物線上にあるとして当該箇所のＸＹ方向の各ずれ量を推定し、推定したずれ量に基づいて当該箇所の座標を補正して加工をするようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−７５９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし特許文献１の場合、直線上に等ピッチに配置されたマークが放物線状にずれているとして加工精度を向上させていた。しかし、マークを所望の位置に配置できるとは限らない。
【００１０】
また、プリント配線基板のほぼ中央に認識用のマークを設置することが必要である。プリント配線基板の中央部分は製品取りの領域でありここに基準マークを設置すると製品の取り数が低減する。このため、設置するスペースによりプリント配線基板１枚あたりの製品の取り数が低下するという課題を有していた。
【００１１】
本発明は、製品の取数を低下させることなく加工精度を向上させるレーザ加工方法およびレーザ加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のレーザ加工方法は、被加工物を予め決められた２次元の穴加工位置データに基づいて穴加工するに先立ち、前記被加工物の変形や保持位置ずれに追随するように前記穴加工位置データを補正するレーザ加工方法であって、前記被加工物の表面、もしくは内部の予め規定された位置に前記穴加工位置の多数を囲む基準マークを印し、穴加工工程において前記基準マークの位置を計測し、規定された基準マーク位置データに対する測定された基準マーク位置データの誤差をそれぞれの基準マークに対して求め、誤差を一または複数変数のべき乗と係数の積で表される項の所定数の和で構成された式で関係付けし、前記式を構成している係数の数以上前記基準マークを設け、それぞれの前記基準マークに対し前記誤差と前記式の差分を２乗し、全ての前記基準マークに対して前記誤差と前記式の差分を２乗した式の総和をとり、前記総和が最小となるように前記係数を求め、前記式と算出された前記係数から構成される補正量算出式と前記加工穴位置データとから加工すべく穴位置に対する補正量を求め、前記穴加工位置データに前記補正量を加算した新穴加工位置データを求め、前記穴加工位置データを新穴加工位置データに置き換えて加工する方法である。
【００１３】
また、上記課題を解決するために、本発明のレーザ加工装置は、上記のレーザ加工方法を実施するレーザ加工装置であって、被加工物に対して予め決められた２次元の穴加工位置データを獲得する基準マーク獲得手段と、前記被加工物の表面、もしくは内部の予め規定された位置に前記穴加工位置の多数を囲むように印された基準マークの位置を穴加工工程において計測する基準マーク位置計測手段と、規定された基準マーク位置データに対する測定された基準マーク位置データの誤差をそれぞれの基準マークに対して求める誤差算出手段と、誤差を一または複数変数のべき乗と係数の積で表される項の所定数の和で構成された式で関係付けし、前記式を構成している係数の数以上に設けたそれぞれの前記基準マークに対し、前記誤差と前記式の差分を２乗し、全ての前記基準マークに対して前記誤差と前記式の差分を２乗した式の総和をとり、前記総和が最小となるように前記係数を求める誤差特性算出手段と、前記式と算出された前記係数から構成される補正量算出式と前記加工穴位置データとから加工すべく穴位置に対する補正量を求め補正量算出手段と、前記穴加工位置データに前記補正量を加算した新穴加工位置データを求める位置指令算出手段と、前記新穴加工位置データを位置指令とする位置指令手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１４】
以上のようにすることで、本発明は、プリント配線基板に複数の基準マークからプリント配線基板の歪具合を算出し、加工座標の歪量を算出し、加工座標に前記歪量を加算した座標に穴加工することにより製品の取り数を低減することなく穴を高精度に加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のレーザ加工装置の実施の形態における全体構成を示す図
【図２】本発明を適用するに好適なプリント配線基板の表面を示す図
【図３】基準マークのずれ量の表示方法を示す図
【図４】本発明のレーザ加工方法の実施の形態１のフローチャート
【図５】本発明を適用するプリント配線基板の測定座標を示す図
【図６】本発明を適用するプリント配線基板の位置ずれ特性を示す図
【図７】本発明を適用するプリント配線基板の位置ずれ特性を示す図
【図８】本発明を適用した場合の位置ずれ特性を示す図
【図９】従来のレーザ加工装置の全体構成を示す図
【図１０】従来の発明における考え方の説明を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図１から図５を用いて説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１において、プリント配線基板用レーザ加工機の主な構成としては、加工プログラム、加工条件、パラメータなどを入力する入力部１と加工機全体を制御する制御部２と、レーザ光３を出力するレーザ発振部４と、穴加工を行う被加工物５を搭載し、位置決めを行う加工テーブル部６と、２軸のモータを位置決めしてレーザ光３の位置決めを行うガルバノスキャナ部７と、ガルバノスキャナ部７で走査したレーザを被加工物に集光する集光レンズ８と、レーザ発振部４からガルバノスキャナ部７にレーザ光３を導くミラー９と、レーザ光３で加工した加工穴や被加工物５上の基準マーク１０を撮像するカメラ部１１がある。
【００１８】
制御部２は、主制御部１２、レーザ制御部１３、加工テーブル制御部１４、ガルバノ制御部１５、位置検出部１６で構成する。主制御部１２はシーケンス制御部１７と光学位置決め部１８で構成している。
【００１９】
シーケンス制御部１７は入力部１から入力した加工穴の位置情報、基準マーク１０の位置情報を記憶したプログラム、加工条件などのデータを解析し、レーザ制御部１３、加工テーブル制御部１４、ガルバノ制御部１５、位置検出部１６にそれぞれ動作指令を出力する。
【００２０】
レーザ制御部１３は主制御部１２からレーザ出力指令を入力すると、レーザ発振部４にレーザ出力指令信号を出力する。また主制御部１２にレーザ発振部４の動作情報などを出力する。
【００２１】
レーザ発振部４は、レーザ制御部１３からレーザ出力指令信号を入力すると、レーザ出力信号に従い、レーザ光３を出力する。
【００２２】
加工テーブル制御部１４は指令速度などの制御パラメータや加工テーブル動作指令が主制御部１２から入力されると、位置制御を行い、モータ駆動指令信号を加工テーブル部６に出力する。
【００２３】
またモータの位置情報などを主制御部１２に出力する。加工テーブル部６は、加工テーブル制御部１４からモータ駆動指令信号を入力すると、モータ駆動指令信号に従い、モータを駆動する。また、モータの位置検出信号を加工テーブル制御部１４に出力する。
【００２４】
ガルバノ制御部１５は指令速度などの制御パラメータやガルバノ動作指令が主制御部１２から入力されると、位置制御を行い、ガルバノ駆動指令信号をガルバノスキャナ部７に出力する。またガルバノスキャナ部７の位置情報などを主制御部１２に出力する。ガルバノスキャナ部７はガルバノ制御部１５から駆動指令信号を入力すると、駆動指令信号に従い、モータを駆動する。また、モータの位置検出信号をガルバノ制御部１５に出力する。
【００２５】
位置検出部１６は、主制御部１２から位置検出指令を入力すると、カメラ部１１に検出信号を出力する。またカメラ部１１の撮像画像から位置検出を行い、位置検出結果を主制御部１２に出力する。
【００２６】
カメラ部１１は位置検出部１６から検出信号を入力すると、カメラ部１１で基準マーク１０を撮像し、撮像画像を位置検出部１６に出力する。
【００２７】
光学位置決め部１８は、基準マーク座標記憶部１９と、加工穴座標記憶部２０と、誤差算出部２１と、誤差特性算出部２２と、係数記憶部２３と、位置指令算出部２４と、位置指令部２４とから構成される。
【００２８】
基準マーク座標記憶部１９は、入力部１から入力されたプログラムのうち基準マーク設計座標データを予め記憶しておく。加工穴座標記憶部２０は、入力されたプログラムのうち加工穴設計座標データを予め記憶しておく。
【００２９】
誤差算出部２１は、基準マーク座標記憶部１９のマーク座標データに基づいて被加工物５上に設けられた基準マーク１０を測定した結果を位置検出部１６から取得し、基準マーク記憶部１９の設計座標に対する誤差を算出し、算出した誤差を誤差特性算出部２２に出力する。
【００３０】
誤差特性算出部２２は基準マーク座標記憶部１９に記憶された基準マーク設計座標データと誤差算出部２１の基準マーク１０のＸ軸方向のずれ量との関係、および基準マーク設計座標データと誤差算出部２１の基準マーク１０のＹ軸方向のずれ量との関係を算出し、係数記憶部２３に計算結果を出力する。
【００３１】
係数記憶部２３は、誤差特性算出部２２で算出した計算結果を記憶し、記憶した指令位置生成部２４に出力する。
【００３２】
指令位置作成部２４は、係数記憶部２３の記憶データと加工穴座標記憶部２０の加工穴設計座標データとから加工穴設計座標に対する位置補正量を算出し、位置補正量と加工穴設計座標を加算して加工する穴の指令位置を算出し、位置指令部２５に出力する。
【００３３】
位置指令部２５は指令座標をガルバノスキャナ部７で位置決めをする部分と、加工テーブル部６で位置決めする部分に分離し、ガルバノスキャナ部７の位置指令値をガルバノ制御部１４へ加工テーブル部６の位置指令を加工テーブル制御部１３へ出力する。
【００３４】
図２は、本発明を適用するのに好適なプリント配線基板の表面図である。
【００３５】
図２において、基準マーク（アライメントマーク）Ｐ１〜Ｐ１６の座標は、それぞれＰ１（ｘ１，ｙ１）、Ｐ２（ｘ２，ｙ２）、Ｐ３（ｘ３，ｙ３）、Ｐ４（ｘ４，ｙ４）、Ｐ５（ｘ５，ｙ５）、Ｐ６（ｘ６，ｙ６）、Ｐ７（ｘ７，ｙ７）、Ｐ８（ｘ８，ｙ８）、Ｐ９（ｘ９，ｙ９）、Ｐ１０（ｘ１０，ｙ１０）、Ｐ１１（ｘ１１，ｙ１１）、Ｐ１２（ｘ１２，ｙ１２）、Ｐ１３（ｘ１３，ｙ１３）、Ｐ１４（ｘ１４，ｙ１４）、Ｐ１５（ｘ１５，ｙ１５）、Ｐ１６（ｘ１６，ｙ１６）、加工すべき穴の多数はこのＰ１〜Ｐ１６に加工まれた領域に存在している。
【００３６】
設計上の点Ｐｉにおける測定位置をＰｉ’とし、点Ｐｉの設計位置と測定位置との差を△ｉとすると、△ｉは式１で表される。なお、△ｘｉは△ｉのｘ成分、△ｙｉは△ｉのｙ成分である。
【００３７】
【数１】
【００３８】
次に、基準マークＰ１〜Ｐ１６の各座標をＸＹ軸の２次元に配置し、Ｚ軸方向に誤差△ｘｉを配置する。
【００３９】
例えば、図２における点Ｐ１〜Ｐ５について抜粋して示すと、図３に示すように、点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、・・・、Ｐ１６から垂直に誤差ΔＸｉだけシフトした点をそれぞれ点Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、・・・、Ｑ１６とする。１６点を通る２次元曲面ｑ１は曲面を４次式で表すと式２で表される。
【００４０】
【数２】
【００４１】
ここでそれぞれの点Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、・・・、Ｑ１６と２次元曲面の誤差が最小となる係数列ａ１、ａ２、ａ３、・・・、ａ１５を求める。例えば、ここでは誤差の２乗和が最小となるように係数列ａ１、ａ２、ａ３、・・・、ａ１５を求めることとする。
【００４２】
以下、この係数列を求める手法を、文献「金谷健一『これなら分かる最適化数学：基礎原理から計算手法まで』（共立出版、２００５）」を引用して説明する。
【００４３】
まず、係数列ａ１、ａ２、ａ３、・・・、ａ１５を求めるには、式３で表される。
【００４４】
【数３】
【００４５】
ここで
【数４】
【００４６】
【数５】
【００４７】
【数６】
となる。
【００４８】
式３の連立方程式を解き、係数列ｘを求める。
【００４９】
多元１次連立方程式を解くには、数値計算でおこなう。数値的方法にはガウス−ジョルダンの消去法、ガウスの消去法、ヤコビ法、ガウス・ザイデル法、ＳＯＲ法（逐次過大緩和法）などがある。
【００５０】
式２と算出した行列ｘによりＰ１、Ｐ２、Ｐ３、・・・、Ｐ１６の座標においてＱ１、Ｑ２、Ｑ３、・・・、Ｑ１６の近傍を通る２次元曲面ｑを得ることができる。
【００５１】
また、△ｙｉについても△ｘｉと同様にして、２次曲面ｑ２を得ることができ、曲線を４次式で表すと式７で表される。
【００５２】
【数７】
【００５３】
ここでそれぞれの点Ｑ２１、Ｑ２２、Ｑ２３、・・・、Ｑ３６と２次元曲面の誤差が最小となる行列ｂ１、ｂ２、ｂ３、・・・、ｂ１５を求める。
【００５４】
たとえば、ここでは誤差の２乗和が最小となるように行列ｂ１、ｂ２、ｂ３、・・・、ｂ１５を求める。これは行列ａ１、ａ２、ａ３、・・・、ａ１５の算出方法と同様に求めることができる。
【００５５】
【数８】
【００５６】
ここで
【数９】
【００５７】
【数１０】
【００５８】
【数１１】
となる。
【００５９】
連立方程式を解き、行列ｙを求める。
式７と算出した係数列ｙによりＰ１、Ｐ２、Ｐ３、・・・、Ｐ１６の座標においてＱ２１、Ｑ２２、Ｑ２３、・・・、Ｑ３６の近傍を通る２次元曲面ｑ２を得ることができる。
【００６０】
ここで、基板上の任意の点Ｐ０（ｘ０、ｙ０）のＸ軸方向の補正量Δｘは、式１および係数列ａ１、ａ２、ａ３、・・・、ａ１６からΔｘを求めることができる。
【００６１】
【数１２】
【００６２】
同様に補正量Δｙは、式２および係数列ｂ１、ｂ２、ｂ３、・・・、ｂ１６からΔｙを求めることができる。
【００６３】
【数１３】
【００６４】
そして、加工をするときには、設計上の加工位置（ｘ０、ｙ０）に代えて、（ｘ０＋Δｘ，ｙ０＋Δｙ）の位置に位置決めして加工を行う。
【００６５】
図４に補正データ作成処理のフローチャートを示す。補正データ作成処理をスタートすると、
ステップ１では基準トマーク座標の設計値データを読込み、記憶する。
【００６６】
ステップ２ではステップ１で読み込んだ基準マーク座標の位置を測定する。
【００６７】
ステップ３ではステープ２で測定したデータからステップ１で読み込んだ設計データを引いて基準マークのずれ量を算出する。
【００６８】
ステップ４では、測定する基準マーク座標データの有無をチェックし、基準マーク座標データがある場合にはステップ１に戻り、基準マーク座標データがない場合にはステップ５に進む。
【００６９】
ステップ５では、ステップ１で読み込んだ基準マーク座標データ、ステップ３で算出したずれ量のうちＸ軸方向のずれ量のデータの複数の組と（数１）からにより最小二乗法により係数列ａ１、ａ２、ａ３、・・・、ａ１５を求める。
【００７０】
ステップ６では、ステップ１で読み込んだアライメントマーク座標データ、ステップ３で算出したずれ量のうちＹ軸方向のずれ量のデータの複数の組から（数２）により最小二乗法で誤差の２乗和が最小となるように係数列ｂ１、ｂ２、ｂ３、・・・、ｂ１５を求める。
【００７１】
ステップ７では、加工する穴の座標データを取得する。
【００７２】
ステップ８では、式１とステップ５で算出した係数で構成される式にステップ７で取得した加工する穴座標データとから加工すべき穴座標のＸ軸方向のずれ量を算出する。
【００７３】
ステップ９では、式２とステップ６で算出した係数で構成される式にステップ７で取得した加工する穴座標データとから加工すべき穴座標のＹ軸方向のずれ量を算出する。
【００７４】
ステップ１０では、ステップ８で算出したＸ軸方向のずれ量とステップ９で算出したＹ軸方向のずれ量とステップ７で取得した加工する穴座標から加工する座標データを算出する。
【００７５】
ステップ１１、ステップ１０で算出した加工座標データを位置司令部に格納する。
【００７６】
ステップ１２では、加工する穴座標データの有無をチェックし、加工する穴座標データがある場合にはステップ７に戻り、加工する穴座標データがないは、処理を終了する。
【００７７】
このようにして実施した事例を図５〜図８を用いて説明する。
【００７８】
図５はＸ軸方向３１５ｍｍ、Ｙ軸方向４５５ｍｍプリント配線基板に対して格子状に３５ｍｍピッチで基準マークを設けた基板である。図５において各基準マークの位置を測定し、Ｙ軸方向の誤差を算出し、高さ方向にＹ軸方向の誤差を示したのが図６である。図７は図６において、Ｘ軸方向のピッチを７０ｍｍ、Ｙ軸方向のピッチを１０５ｍｍとして誤差を抜粋した図である。図８は図５の外周部の基準マークのみで補正した場合の内部基準マークに対する位置ずれ量を算出した結果である。
【００７９】
このように、本発明を適用すると図７に比較して図８の誤差が良化しており、穴加工の位置ずれ精度を大幅に改善できていることがわかる。
【００８０】
以上のように、加工する穴の多数を囲む基準マークの設計座標とその測定値から基準マークの誤差を算出し、基準マークの設計座標とその誤差からずれ量を算出し、設計穴座標にずれ量を補正値として加算した座標に位置決めして穴加工することで部品の取り数を低減することなく高精度に穴加工ができる。
【００８１】
なお、基板５の材質が変更されず、かつ製造工程が安定している場合、代表的なたとえば図２においてＰ１、Ｐ５，Ｐ９、Ｐ１３の４点だけに位置きめマークを配置し、他のマークのずれ量は定数でもよい。
【００８２】
また、上記では図形Ｐ１−Ｐ３−Ｐ９−Ｐ７を長方形として説明したが、図形Ｐ１−Ｐ３−Ｐ９−Ｐ７は平行四辺形であってもよい。
【００８３】
また、２次元曲面の式を４次式としたが、ずれ量が単純であれば低次で複雑であれば高次の式に変更してもよい。
【００８４】
また、基準マークの配置は説明では等ピッチ間隔としたが、配置は一部に集中しないように配置することが望ましいが任意の位置に設定してもよい。
【００８５】
また、基準マークの配置は説明では矩形基板の４辺に平行した一直線上に並んだ事例で説明したが、必ずしも一直線上ある配置である必要はない。
【００８６】
また、基準マークの配置は多数の加工穴の周囲としたが、製品部のある部分を基準マークの代用としてもよい。
【００８７】
また、基準マークの設計座標とその座標のずれ量からプリント配線基板の座標とその座標に対する位置ずれの関係を算出したが、基準マークの測定座標とその座標のずれ量からずれ量から算出してもよい。
【００８８】
また、加工するには同一位置に一もしくは複数のレーザパルスを照射して加工すると穴を構成する外周および内部に複数のレーザパルスを照射して加工するトレパニング加工がある。このトレパニング加工において穴を構成する外周および内部の位置決めにそれぞれの規定された座標に対して補正量を算出して、規定された座標に算出された補正量を加算してこの位置に加工するようにしてもよい。このトレパニング加工における穴形状は任意形状としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は製品の取り数を低減することなく、高精度に加工することができ、プリント配線基板などを加工するレーザ加工装置とレーザ加工方法に有用である。
【符号の説明】
【００９０】
１ 入力部
２ 制御部
３ レーザ光
４ レーザ発振部
５ 被加工物
６ 加工テーブル部
７ ガルバノスキャナ部
８ 集光レンズ
９ ミラー
１０ 基準マーク
１１ カメラ部
１２ 主制御部
１３ レーザ制御部
１４ 加工テーブル制御部
１５ ガルバノ制御部
１６ 位置検出部
１７ シーケンス部
１８ 光学位置決め部
１９ 基準マーク座標記憶部
２０ 加工穴座標記憶部
２１ 誤差算出部
２２ 誤差特性算出部
２３ 係数記憶部
２４ 指令位置作成部
２５ 位置指令部
Ｐ１〜Ｐ１６ 基準マーク
Δｘｉ 基準マークＰｉにおけるＸ方向のずれ量
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を予め決められた２次元の穴加工位置データに基づいて穴加工するに先立ち、前記被加工物の変形や保持位置ずれに追随するように前記穴加工位置データを補正するレーザ加工方法であって、
前記被加工物の表面、もしくは内部の予め規定された位置に前記穴加工位置の多数を囲む基準マークを印し、
穴加工工程において前記基準マークの位置を計測し、
規定された基準マーク位置データに対する測定された基準マーク位置データの誤差をそれぞれの基準マークに対して求め、
誤差を一または複数変数のべき乗と係数の積で表される項の所定数の和で構成された式で関係付けし、
前記式を構成している係数の数以上前記基準マークを設け、
それぞれの前記基準マークに対し前記誤差と前記式の差分を２乗し、
全ての前記基準マークに対して前記誤差と前記式の差分を２乗した式の総和をとり、前記総和が最小となるように前記係数を求め、
前記式と算出された前記係数から構成される補正量算出式と前記加工穴位置データとから加工すべく穴位置に対する補正量を求め、
前記穴加工位置データに前記補正量を加算した新穴加工位置データを求め、
前記穴加工位置データを新穴加工位置データに置き換えて加工することを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２】
請求項１記載のレーザ加工方法を実施するレーザ加工装置であって、
被加工物に対して予め決められた２次元の穴加工位置データを獲得する基準マーク獲得手段と、
前記被加工物の表面、もしくは内部の予め規定された位置に前記穴加工位置の多数を囲むように印された基準マークの位置を穴加工工程において計測する基準マーク位置計測手段と、
規定された基準マーク位置データに対する測定された基準マーク位置データの誤差をそれぞれの基準マークに対して求める誤差算出手段と、
誤差を一または複数変数のべき乗と係数の積で表される項の所定数の和で構成された式で関係付けし、前記式を構成している係数の数以上に設けたそれぞれの前記基準マークに対し、前記誤差と前記式の差分を２乗し、全ての前記基準マークに対して前記誤差と前記式の差分を２乗した式の総和をとり、前記総和が最小となるように前記係数を求める誤差特性算出手段と、
前記式と算出された前記係数から構成される補正量算出式と前記加工穴位置データとから加工すべく穴位置に対する補正量を求め補正量算出手段と、
前記穴加工位置データに前記補正量を加算した新穴加工位置データを求める位置指令算出手段と、
前記新穴加工位置データを位置指令とする位置指令手段とを有したことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項１】
被加工物を予め決められた２次元の穴加工位置データに基づいて穴加工するに先立ち、前記被加工物の変形や保持位置ずれに追随するように前記穴加工位置データを補正するレーザ加工方法であって、
前記被加工物の表面、もしくは内部の予め規定された位置に前記穴加工位置の多数を囲む基準マークを印し、
穴加工工程において前記基準マークの位置を計測し、
規定された基準マーク位置データに対する測定された基準マーク位置データの誤差をそれぞれの基準マークに対して求め、
誤差を一または複数変数のべき乗と係数の積で表される項の所定数の和で構成された式で関係付けし、
前記式を構成している係数の数以上前記基準マークを設け、
それぞれの前記基準マークに対し前記誤差と前記式の差分を２乗し、
全ての前記基準マークに対して前記誤差と前記式の差分を２乗した式の総和をとり、前記総和が最小となるように前記係数を求め、
前記式と算出された前記係数から構成される補正量算出式と前記加工穴位置データとから加工すべく穴位置に対する補正量を求め、
前記穴加工位置データに前記補正量を加算した新穴加工位置データを求め、
前記穴加工位置データを新穴加工位置データに置き換えて加工することを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２】
請求項１記載のレーザ加工方法を実施するレーザ加工装置であって、
被加工物に対して予め決められた２次元の穴加工位置データを獲得する基準マーク獲得手段と、
前記被加工物の表面、もしくは内部の予め規定された位置に前記穴加工位置の多数を囲むように印された基準マークの位置を穴加工工程において計測する基準マーク位置計測手段と、
規定された基準マーク位置データに対する測定された基準マーク位置データの誤差をそれぞれの基準マークに対して求める誤差算出手段と、
誤差を一または複数変数のべき乗と係数の積で表される項の所定数の和で構成された式で関係付けし、前記式を構成している係数の数以上に設けたそれぞれの前記基準マークに対し、前記誤差と前記式の差分を２乗し、全ての前記基準マークに対して前記誤差と前記式の差分を２乗した式の総和をとり、前記総和が最小となるように前記係数を求める誤差特性算出手段と、
前記式と算出された前記係数から構成される補正量算出式と前記加工穴位置データとから加工すべく穴位置に対する補正量を求め補正量算出手段と、
前記穴加工位置データに前記補正量を加算した新穴加工位置データを求める位置指令算出手段と、
前記新穴加工位置データを位置指令とする位置指令手段とを有したことを特徴とするレーザ加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図９】
【図１０】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図９】
【図１０】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２４０６９４（Ｐ２０１０−２４０６９４Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９２６２９（Ｐ２００９−９２６２９）
【出願日】平成２１年４月７日（２００９．４．７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月７日（２００９．４．７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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