激光加工装置制造方法及图纸

一种激光加工装置，具有发射激光的激光振荡器（１２），反射激光振荡器（１２）来的激光的偏转反射镜（１４），转动偏转反射镜（１４）的电流计式扫描器（１８），以偏转反射镜（１４）转轴（３４）为中心可调节电流计式扫描器（１８）的安装角度位置的电流计式扫描器的安装保持机构（２０）。该激光加工装置能抑制电流计式扫描器动作特性的偏差，高速转动偏转反射镜，并能高速、高精度对激光定位。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光加工装置，具体而言，涉及一种对印刷电路板开孔加工等用的激光加工装置，该装置借助电流计式扫描器来转动偏转反射镜反射激光振荡器发射的激光脉冲，瞬时定位至被加工物即印刷电路基板上需加工处并加以照射，进行高速开孔加工。近年来，在产品或元器件的制造工序等中，在用已有加工方法加工困难的场所，适合用激光加工方法。尤其是，在印刷电路基板的制造工序中，由于电子装置小型化，不断要求电路微细化和高密度化，对印刷电路板制造过程中进行的开孔加工也要求进行微细加工，这用已有的钻头打孔难以完成。在这种情况下，适合用激光开孔代替钻头开孔对印刷电路板进行开孔加工。用激光对印刷电路板进行孔加工，就是将激光振荡器发射的激光脉冲聚光于印刷电路板上所需加工部位，通过热分解除去照射部位的由环氧树脂等构成的基板材料。在必需用这种激光进行微小孔加工的高密度印刷电路板中，通常每块基板需加工几千至几万个孔，为了短时间内处理如此众多的孔加工，必须快速移动激光照射位置，此时，可用电流计式扫描器作为激光高速定位手段。例如，特开平5-2146号公报中揭示了一种采用电流计式扫描器的以往的激光加工装置，尤其是特开平7-32183号公报揭示了一种印刷电路板开孔用的激光加工装置。图4为采用电流计式扫描器、印刷电路板开孔用的已有技术激光加工装置50的基本结构说明图。下面，按图4说明已有技术印刷电路板开孔用激光加工装置50的工作。首先，激光振荡器52发射的脉冲状激光LB经由熔融石英作为反射镜母材的一对矩形偏转反射镜54、56反射，被反射的激光LB由fθ透镜64聚光，照射到印刷电路板66上。上述偏转反射镜54、56分别固定于安装在扫描器保持单元62的一对电流计式扫描器58、60的旋转轴68的前端。电流计式扫描器58、60连接于扫描驱动放大器85。该扫描驱动放大器85将由指令单元88与每个激光脉冲同步产生的对应于位置指令的电流指令送给电流计式扫描器58、60，使所述旋转轴68旋转对应于位置指令的角度，使偏转反射镜54、56转动，将每个脉冲的激光LB定位在印刷电路板66上所需位置，进行开孔。此时，由于经fθ透镜64能将激光照射到印刷电路板66上的区域仅为有限扫描区67，故结构上作成每当一个扫描区67加工结束，NC装置89就驱动XY工作台69，在与激光垂直的平面内逐次移动印刷电路板66，通过这样对板上所有扫描区67进行加工。下面，说明电流计式扫描器58、60的结构及工作原理。电流计式扫描器是一种旋转轴仅可在有限角度范围内转动的电动机，是转动偏转反射镜使激光偏转方向的驱动装置，一般用于激光光学装置。图5表示电流计式扫描器58与其控制电路的结构图。这里，电流计式扫描器60虽未图示，但结构也相同。图5中，电流计式扫描器58具有使偏转反射镜54转动的旋转轴68，永久磁铁70，驱动线圈76，安装于旋转轴68、检测旋转轴68的角度位移的电容式角度检测器80等。上述永久磁铁70产生的偏置磁场74和上述驱动线圈76中通以电流产生的驱动磁场78，如图中箭头所示，通过两磁场相互作用，对旋转轴68产生转矩。作为电流计式扫描器58的控制电路的扫描驱动放大器85，用电流放大器84对从上述电容式角度检测器80输出的角度位移信号与作为输入信号的位置指令之差的位移误差信号进行放大，产生驱动线圈76中流动的驱动电流，通过这样能控制旋转轴68在规定方向中旋转规定的角度。也即，将从电容式角度检测器80输出的位移信号反馈给输入信号，构成闭环，进行伺服控制。电流计式扫描器58具有上述结构，其旋转轴68的前端，固定有偏转反射镜54，将2个为一对的电流计式扫描器58、60如图4配置，这样就能按指令单元88来的位置指令将激光照射到印刷电路板66上规定位置处。图7表示电流计式扫描器58的外观立体图。电流计式扫描器58，这里为立方体形状，在立方体的一面设有固定电流计式扫描器主体的几个螺钌孔86。在采用这种电流计式扫描器58的已有技术的印刷电路板开孔用激光加工装置中，通过设置在上述电流计式扫描器主体侧面的螺孔86，固定于扫描器保持单元62，如图4所示，与旋转轴68关联的电流计式扫描器主体不具有旋转自由度。再有，采用电流计式扫描器的已有技术印刷电路板开孔用激光加工装置中所用的偏转反射镜54使用材料刚性较低的熔融石英的反射镜板，并且如图8所示，作成矩形形状。但是，按照上述那样采用已有技术电流计式扫描器的印刷电路板开孔用激光加工装置，存在如下问题。若为了对激光高速定位而高速转动偏转反射镜，则因电流计式扫描器58的转轴68与偏转反射镜54相互具有的绕旋转中心不均衡而使旋转轴68产生不可控制的振动，固定于所述旋转轴68前端的偏转反射镜54产生抖动，从而不能将激光准确地定位在印刷电路板上规定位置，降低了被加工孔的位置精度。尤其是，在每秒定位500处的高速定位场合，这种位置精度的下降尤为明显，这大大阻碍了高精度短时间加工需众多开孔的高密度印刷电路板。下面说明电流计式扫描器58的转轴65与偏转反射镜54不均衡引起上述位置精度下降的情况。电流计式扫描器58的转轴68及固定于该转轴68前端的偏转反射镜54，围绕旋转中心分别具有偏心ε1、ε2。该偏心ε1、ε2是由制作电流计式扫描器58及偏转反射镜54的误差产生的，制作消除偏心的完全旋转对称的转轴68和偏转反射镜54是困难的。不均衡可用质量与偏心的积来表示，偏转反射镜54的不均衡U1为U1=m1ε1而转轴68的不均衡U2为U2=m2ε2。这里，ml为偏转反射镜54的质量，m2为转轴68的质量。然而，偏转反射镜54固定于转轴68前端、两者构成一体时的合成不均衡U为U=U1+U2。如图9所示，若U2与U1的夹角为θ，则U=U1+U2cosθ。这里，如图9(a)、(b)所示，θ＜90度，θ＞270度时，U2cosθ＞090度＜θ＜270度时，U2cosθ＜0，合成不均衡会随偏心相对于旋转中心的相互位置关系、也即随偏转反射镜54相对于旋转轴68的安装角度位置，其大小发生变化，若构成180度，则合成不均衡能够有最小值。在旋转体中，一般轴的转速越大，引起振动的不均衡的容许值越小。这对于电流计式扫描器也一样，在使转轴68高速旋转以更高速度可对激光定位情况下，转轴68与偏转反射镜54为一体时的合成不均衡必须要小。下面描述电流计式扫描器的具体动作随不均衡大小的不同而不同的情况。图6为表示采用电流计式扫描器的印刷电路板开孔用激光加工装置中激光照射与电流计式扫描器动作同步的时间图。(a)为激光振荡触发信号，(b)为给电流计式扫描器的位置指令的输入信号，(c)为偏转反射镜的旋转位移相对于位置指令之差的位移误差信号。在位置指令变化区，电流计式扫描器的转轴旋转，在位置指令不变的调整区，转轴的位移向着构成目标的位置指令逐渐收敛，使位移误差信号为零。激光振荡触发信号在该位移误差信号为零的时刻触发振荡产生激光脉冲，照射印刷电路板，进行准确地定位开孔。在偏转反射镜54相对于转轴68安装角度位置适当而将不均衡抑制得较小情况下，位移误差信号在调整区如实线所示，平滑地收敛于零，相反，在偏转反射镜54相对于转轴68安装角度位置不适当使不均衡较大时，位移误差信号如虚线所示，随转轴68振动而振动，其结果，电流计式扫本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光加工装置，其特征在于，具有： 发射激光的激光振荡器； 对所述激光振荡器发射的激光进行反射的偏转反射镜； 转动所述偏转反射镜的电流计式扫描器； 以所述偏转反射镜的转轴为中心可调节所述电流计式扫描器的安装角度位置的电流计式扫描器的安装机构。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：黑澤满樹，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]