激光加工装置及基板位置检测方法

专利名称：激光加工装置及基板位置检测方法
技术领域：
本发明涉及一种对基板相对于加工工作台的位置偏差量进行计算的激光加工装置及基板位置检测方法。
背景技术：
作为对印刷基板等工件(加工对象物)进行加工的装置之一，已有向工件照射激光而进行开孔加工等的激光加工装置(微细激光加工机)。在上述激光加工装置中，对配置在工件上的定位标记的位置进行检测，并基于检测结果进行激光加工时的位置校正(位置偏差校正)。在对定位标记的位置进行检测时，例如使用照相机等映出定位标记的图像，通过对所映出的图像实施图像处理，从而检测定位标记的位置。进行激光加工的工件，由于有时会在工件面内发生伸缩，因此，为了提高工件的定位精度，需要预先设置大量定位标记。例如在专利文献I中记载的激光加工装置中，使照相机移动至定位标记上方，对定位标记进行图像处理。并且，对定位标记的偏差量(位置)进行检测。通过对全部的定位标记重复进行上述的处理，而完成全部的定位标记的位置检测。然后，进行位置偏差校正。另外，在专利文 献2中记载的激光加工装置中，通过使XY工作台移动，而使其中一个定位标记移动至照相机的下方。然后，利用照相机对定位标记进行拍摄，并由图像处理装置求出拍摄区域内的定位标记的坐标。并且，基于XY工作台的当前位置的坐标和拍摄区域内的定位标记的坐标，求出定位标记相对于机械原点的偏差量。在激光加工装置中，针对多个定位标记，求出各自的偏差量。并且，NC装置基于偏差量，对加工时针对基板的加工位置指令值进行校正。专利文献1:日本特开2000 - 176666号公报专利文献2:日本特开平10 - 328863号公报

发明内容
然而，在上述前后两种现有技术中，重复进行下述处理，S卩，在使照相机向定位标记移动并停止后，进行图像获取及图像处理，然后，再次使照相机向定位标记移动。因此，图像处理需要的时间与定位标记的个数成比例地增加。其结果，存在定位标记的位置检测需要很长时间的问题。本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到能够在短时间内进行基板的位置偏差检测的激光加工装置及基板位置检测方法。为了解决上述课题、实现目的，本发明的特征在于，具有:加工工作台，其用于载置作为激光加工对象的基板，并且，在与所述基板的主表面平行的面内移动；拍摄部，其对设在所述基板上而用于所述基板上的位置检测的定位用标记依次进行拍摄；移动指示部，其输出针对所述加工工作台的移动指令，以连续地将所述拍摄部依次移动至所述定位用标记上方而不使所述加工工作台停止；拍摄指示部，其在所述拍摄部移动至所述定位用标记上方时，向所述拍摄部输出拍摄指示；标记位置计算部，其在所述移动指示部输出针对所述加工工作台的移动指令期间，基于所述拍摄部拍摄的所述定位用标记的图像，计算所述定位用标记的位置；位置偏差量计算部，其使用所述标记位置计算部计算出的所述定位用标记的位置，计算所述基板相对于所述加工工作台的位置偏差量；以及激光加工部，其一边以所述位置偏差量计算部计算出的位置偏差量对所述基板的激光加工位置进行位置校正，一边进行激光加工。发明的效果根据本发明，具有能够在短时间内进行基板的位置偏差检测的效果。


图1是表示本发明的实施方式所涉及的激光加工装置的结构的图。图2是表示加工控制装置和XY工作台的结构的图。图3是表示实施方式所涉及的加工位置计算部的结构的框图。图4是表示基板的位置偏差量计算处理步骤的流程图。图5是表示对标记进行拍摄而得到的图像的一个例子的图。图6是表示标记的配置位置的一个例子的图。图7是表示标记的拍摄顺序的一个例子的图。图8是用于说明实施方式中的基板的位置偏差量计算处理和现有技术所使用的基板的位置偏差量计算处理的差异的图。
具体实施例方式下面，基于附图，对本发明的实施方式所涉及的激光加工装置及位置检测方法详细地进行说明。此外，本发明并不限定于本实施方式。实施方式.
图1是表示本发明的实施方式所涉及的激光加工装置的结构的图。激光加工装置100是通过照射激光L (脉冲激光)而在作为被加工物的基板(工件)4上进行激光开孔加工的装置。本实施方式的激光加工装置100通过同时进行使照相机39向定位用标记上方移动的处理和定位用标记的图像处理(计算定位用标记的位置的处理)，从而计算基板4的载
置位置的位置偏差量。激光加工装置100具有振荡形成激光L的激光振荡器1、对基板4进行激光加工的激光加工部3以及加工控制装置2。激光振荡器I振荡形成激光L，并向激光加工部3发送。激光加工部3具有电控反射镜35X、35Y、电扫描器36X、36Y、聚光透镜(f Θ透镜)34、XY工作台(加工工作台)30以及照相机39。电扫描器36Χ、36Υ具有使激光L的路线变化而移动对基板4的照射位置的功能，使激光L在设定于基板4上的各加工区域内进行2维扫描。电扫描器36Χ、36Υ为了使激光L在X — Y方向上进行扫描而使电控反射镜35Χ、35Υ旋转至规定的角度。电控反射镜35Χ、35 Υ反射激光L而使其偏转至规定的角度。电控反射镜35Χ使激光L沿X方向偏转，电控反射镜35Υ使激光L沿Y方向偏转。聚光透镜34是具有远心性的聚光透镜。聚光透镜34使激光L向与基板4的主表面垂直的方向偏转，并且，使激光L会聚(照射)在基板4的加工位置(孔位置Hx)。基板4是印刷配线板等加工对象物，进行多个开孔加工而形成通孔。基板4例如形成铜箔(导体层)、树脂(绝缘层)、铜箔(导体层)这样的3层构造。XY工作台30载置基板4，并且，通过后述的电动机42X、42Y的驱动而在XY平面内移动。由此，XY工作台30使基板4在面内方向上移动。在不移动XY工作台30的状态下能够通过电控机构的动作(电扫描器36Χ、36Υ的移动)进行激光加工的范围(可扫描区域)，就是加工区域(扫描区域)。在激光加工装置100中，在使XY工作台30在XY平面内移动后，通过电扫描器36Χ、36Υ使激光L进行2维扫描。XY工作台30以使各加工区域的中心依次位于聚光透镜34的中心的正下方(电控原点)的方式移动。电控机构以使设定在加工区域内的各孔位置Hx依次成为激光L的照射位置的方式动作。在基板4内依次进行由XY工作台30实现的加工区域间的移动和由电控机构实现的激光L在加工区域内的2维扫描。由此，可以对基板4内的全部孔位置Hx全部进行激光加工。照相机(拍摄部)39配置在将激光L向基板4照射的加工头(未图示)的附近。照相机39对预先设置在基板4上的多个定位用标记(以下记为标记6)进行拍摄，并将拍摄得到的图像发送至加工控制装置2。在本实施方式中，照相机39 —边在基板4上方移动一边拍摄标记6的图像。因此，照相机39利用快门功能等，快速获取图像。标记6是用于对由于基板4的伸缩等而产生的基板4的位置偏差进行校正的定位标记。照相机39的位置是固定的，在激光加工装置100中，通过由XY工作台30使基板4的位置移动，从而使照相机39和基板4之间的相对位置变化。此外，以下为了便于说明，有时以通过使照相机39的位置移动，而使得照相机39和基板4之间的相对位置变化的形式，对激光加工装置100的动作进行说明。加工控制装置2与激光振荡器I及激光加工部3连接(未图示)，对激光振荡器I及激光加工部3进行控制。加工控制装置2基于标记6的实际位置(检测结果)和标记6相对于机械原点(XY工作台30上的基准位置)的预计位置(没有位置偏差情况下的理论值)的差(后述的位置偏差量208)，对基板4的激光加工位置(坐标)进行校正。换言之，加工控制装置2基于照相机39的标记位置的检测结果，计算位置偏差量208，并控制基板4的激光加工位置，以对位置偏差量208进行校正。加工控制装置2在对基板4进行激光加工时，向激光振荡器I和激光加工部3指示在加工程序中设定的激光加工条件。另外，加工控制装置2在对基板4进行激光加工之前，基于标记6的检测位置，预先计算出基板4面内的位置偏差量208。本实施方式的加工控制装置2在对标记6进行拍摄时，在不使照相机39(ΧΥ工作台30)的移动停止的状态下，使照相机39依次移动至标记6上方。并且，加工控制装置2 —边使照相机39在XY平面内移动，一边在照相机39移动至标记6上方时，利用照相机39对标记6进行拍摄。由此，加工控制装置2同时进行照相机39的移动处理和使用标记6的拍摄图像实现的图像处理(计算标记6的位置的处理)。加工控制装置2由计算机等构成,通过NC (Numerical Control)控制等对激光振荡器I和激光加工部3进行控制。加工控制装置2构成为，具有CPU(Central ProcessingUnit)、R0M (Read Only Memory)>RAM (Random Access Memory)等。在加工控制装置 2 对激光振荡器I或激光加工部3进行控制时，CPU通过用户从输入部(未图示)进行的输入，读取存储在ROM内的加工程序，并在RAM内的程序存储区域中展开而执行各种处理。在该处理时产生的各种数据，暂时存储在形成于RAM内的数据存储区域。由此，加工控制装置2对激光振荡器I及激光加工部3进行控制。接下来，对加工控制装置2和XY工作台30的结构进行说明。图2是表示加工控制装置和XY工作台的结构的图。加工控制装置2与伺服放大器41X、41Y连接，伺服放大器41Χ、41Υ分别与电动机42Χ、42Υ连接。另外，电动机42Χ、42Υ分别与编码器43Χ、43Υ连接，并且与XY工作台30连接。加工控制装置2将用于控制XY工作台30在X方向上的位置的控制信号(X方向控制指令)向伺服放大器41Χ输出。另外，加工控制装置2将用于控制XY工作台30在Y方向上的位置的控制信号(Y方向控制指令)向伺服放大器41Υ输出。伺服放大器41Χ、41Υ分别将从加工控制装置2发送来的X方向控制指令、Y方向控制指令放大并发送至电动机42Χ、42Υ。电动机42Χ使XY工作台30在XY平面内(与基板4的主表面平行的面内)移动至与X方向控制指令相对应的位置(X坐标)处。另外，电动机42Υ使XY工作台30在XY平面内移动至与Y方向控制指令相对应的位置(Y坐标)处。XY工作台30具有线位移传感器40Χ、线位移传感器40Υ，其中，线位移传感器40Χ检测XY工作台30在X方向上的位置(坐标)，线位移传感器40Υ检测XY工作台30在Y方向上的位置。线位移传感器40Χ、40Υ将检测出的XY工作台30在XY平面内的位置(以下称为工作台位置101)发送至加工控制装置2。工作台位置101是表示XY工作台30相对于照相机39的相对位置的信息。此外，线位移传感器40Χ、40Υ可以配置在XY工作台30的附近，也可以配置在与XY工作台30不同的其他位置，而成为与XY工作台30独立的结构。编码器43Χ、43Υ与电动机42Χ、42Υ及加工控制装置2连接。编码器43Χ检测电动机42Χ的状态(与X方向控制指令相对应的动作状态)，并将检测结果发送至加工控制装置
2。另外，编码器43Υ检测电动机42Υ的状态(与Y方向控制指令相对应的动作状态)，并将检测结果发送至加工控制装置2。照相机39对配置在基板4上的标记6进行拍摄，将拍摄得到的图像发送至加工控制装置2。加工控制装置2具有加工位置计算部20。加工位置计算部20基于照相机39拍摄得到的标记6的图像、线位移传感器40Χ、40Υ测量出的工作台位置101等，计算基板4的位置(XY平面内的坐标)(以下称为基板坐标201)。加工位置计算部20使用XY工作台30的移动速度与伴随XY工作台30的移动的基板4的位置偏差量G之间的对应关系(后述的基板位置偏差信息151),对基板坐标201进行校正。加工位置计算部20在对基板坐标201实施校正后的基板坐标202成为标记6的坐标时，使照相机39拍摄标记6的图像，并基于拍摄得到的图像计算标记6的坐标(后述的标记坐标205)。加工位置计算部20使用XY工作台30的移动速度与从输出标记6的拍摄指令至实际对标记6进行拍摄为止所需时间的对应关系，对标记坐标205进行校正。加工位置计算部20计算通过校正标记坐标205而得到的标记坐标206与加工程序中标记6的坐标(后述的标记位置信息152)的差,作为基板4的位置偏差量208。加工位置计算部20针对每个标记6计算基板4的位置偏差量208。加工控制装置2基于加工位置计算部20计算出的基板4的位置偏差量208，对基板4的激光加工位置进行校正。接下来，对加工位置计算部20的结构进行说明。图3是表示实施方式所涉及的加工位置计算部的结构的框图。加工位置计算部20具有移动指令输出部21、速度计算部22、工作台位置输入部23、基板位置计算部24、拍摄指令输出部25、图像输入部26、图像处理部27、坐标校正部28、位置偏差量计算部29、基板位置偏差信息存储部Ml、加工程序存储部M2及拍摄所需时间存储部M3。基板位置偏差信息存储部Ml是存储基板位置偏差信息151的存储器等，其中，基板位置偏差信息151表示XY工作台30的移动速度与伴随XY工作台30的移动的基板4的位置偏差量G之间的对应关系。基板位置偏差信息151由基板位置计算部24读取。加工程序存储部M2是存储基板4的激光加工或位置偏差检测所用的加工程序的存储器等。在加工程序存储部M2所存储的加工程序中，包含有表示标记6的位置(在基板4内的坐标)的标记位置信息152。标记位置信息152由移动指令输出部21、拍摄指令输出部25读取。拍摄所需时间存储部M3是将从输出标记6的拍摄指令至照相机39拍摄标记6的图像为止所需的时间作为拍摄所需时间信息153而进行存储的存储器等。拍摄所需时间信息153由坐标校正部28读取。移动指令输出部21基于与XY工作台30上的基准位置相对的基板4的原点坐标和标记位置信息152，向伺服放大器41X、41Y输出控制指令(X方向控制指令、Y方向控制指令)。X方向控制指令、Y方向控制指令是分别指示基板4在X方向上的移动量、在Y方向上的移动量的信息。移动指令输出部21针对配置在基板4上的各标记6，向伺服放大器41Χ、41Υ输出控制指令，以使得照相机39依次通过标记6上方。移动指令输出部21也将向伺服放大器41Χ、41Υ输出的控制指令，向速度计算部22发送。速度计算部22基于移动指令输出部21输出的控制指令，计算XY工作台30的移动速度。速度计算部22将计算出的移动速度作为工作台移动速度Τν，向基板位置计算部24及坐标校正部28发送。工作台位置输入部23输入从线位移传感器40Χ、40Υ发送来的XY工作台30的位置(工作台位置101)，并将其向基板位置计算部24发送。基板位置计算部24基于来自工作台位置输入部23的时刻变化的工作台位置101和与XY工作台30上的基准位置相对的基板4的原点坐标，计算基板坐标201。基板4及XY工作台30具有刚性。因此，会在照相机39和基板4上之间的实际的相对位置与基板坐标201之间产生位置偏差(基板4的位置偏差)，其中，基板坐标201是基于由线位移传感器40Χ、40Υ检测出的工作台位置101而计算出的。为了计算该位置偏差量Gv，在本实施方式中，基于基板位置偏差信息存储部Ml内的基板位置偏差信息151对基板坐标201进行校正，并计算基板坐标202。基板位置计算部24基于工作台移动速度Tv和基板位置偏差信息151，计算与XY工作台30的移动速度相对应的基板4的位置偏差量Gv。基板位置计算部24通过将计算出的基板4的位置偏差量Gv加在基板坐标201上，而计算基板坐标202。基板位置计算部24将计算出的基板坐标202作为基板4的位置而向拍摄指令输出部25发送。
拍摄指令输出部25基于标记位置信息152和基板位置计算部24计算出的基板4的位置，向照相机39输出拍摄指令。拍摄指令输出部25在照相机39到达标记6上方的定时(timing),向照相机39输出拍摄指令。图像输入部26输入由照相机39拍摄得到的标记6的图像，并将其发送至图像处理部27。图像处理部27基于标记6的图像，计算标记6的重心位置。图像处理部27将计算出的重心位置作为标记坐标205而向坐标校正部28发送。坐标校正部28基于拍摄所需时间信息153和来自速度计算部22的工作台移动速度Tv，对标记坐标205进行校正，并由此计算标记坐标206。具体来说，坐标校正部28基于拍摄所需时间信息153和工作台移动速度Tv，计算与XY工作台30的移动速度相对应的标记坐标205的位置偏差量。坐标校正部28通过将计算出的位置偏差量加在标记坐标205上，计算标记坐标206。坐标校正部28针对每个标记6计算标记坐标206。坐标校正部28将计算出的标记坐标206发送至位置偏差量计算部29。位置偏差量计算部29计算标记坐标206与基于加工程序(标记位置信息152)计算的标记6的理想坐标的差，作为基板4的位置偏差量208。位置偏差量计算部29针对每个标记6计算位置偏差量208。位置偏差量计算部29使加工程序存储部M2存储所计算出的位置偏差量208。接下来，对激光加工装置100进行的基板4的位置偏差量计算处理(标记位置检测处理)的处理步骤进行说明。图4是表示激光加工装置进行的基板的位置偏差量计算处理步骤的流程图。在将作为激光加工对象的基板4载置于激光加工装置100的XY工作台30上之后，加工位置计算部20开始基板4的位置偏差量(相对于理想值的偏差量)的计算处理。移动指令输出部21从加工程序存储部M2读取加工程序内的标记位置信息152。移动指令输出部21基于标记位置信息152,向伺服放大器41X、41Y输出控制指令。在本实施方式中，与照相机39的动作及图像处理部27的图像处理无关地，以使得照相机39在不停止移动的状态下依次通过标记6上方的方式，向伺服放大器41Χ、41Υ输出控制指令。由此，照相机39并不在标记6上方停止而是依次移动。移动指令输出部21也将向伺服放大器41Χ、41Υ输出的控制指令向速度计算部22发送。速度计算部22基于移动指令输出部21输出的控制指令，计算XY工作台30的移动速度。速度计算部22将计算出的移动速度作为工作台移动速度Tv而向基板位置计算部24发送。如果XY工作台30移动，则线位移传感器40Χ、40Υ检测XY工作台30的位置，并将其发送至工作台位置输入部23。工作台位置输入部23输入从线位移传感器40Χ、40Υ发送来的XY工作台30的位置，作为工作台位置101，并将其向基板位置计算部24发送。基板位置计算部24基于来自工作台位置输入部23的时刻变化的工作台位置101，计算基板坐标201。并且，基板位置计算部24基于工作台移动速度Tv和基板位置偏差信息151，计算与XY工作台30的移动速度相对应的基板4的位置偏差量Gv。基板位置计算部24通过将计算出的基板4的位置偏差量Gv加在基板坐标201上，从而计算照相机39与基板4上之间的相对位置即基板坐标202。由此，对于XY工作台30同时在X方向及Y方向上移动的这种角部的标记6，基板位置计算部24也能够计算出基板4的准确位置。基板位置计算部24将计算出的基板坐标202作为基板4的位置而向拍摄指令输出部25发送。拍摄指令输出部25基于标记位置信息152和基板位置计算部24计算出的基板坐标202，计算至标记6的位置(拍摄位置)为止的距离(步骤S10)。拍摄指令输出部25判断照相机39是否到达标记位置(步骤S20)。如果基板坐标202与标记6的坐标相同，则拍摄指令输出部25判断为照相机39已到达标记位置。拍摄指令输出部25如果判断为照相机39没有到达标记位置(步骤S20为“否”)，则继续计算至标记6的拍摄位置为止的距离(步骤S10)。拍摄指令输出部25如果判断为照相机39已到达标记位置(步骤S20为“是”)，则向照相机39输出拍摄指令。由此，照相机39对标记6进行拍摄(步骤S30)。照相机39由于一边移动一边对标记6进行拍摄，因此，照相机39使用足以对标记6进行拍摄的光量(照明)对标记6进行拍摄。照相机39将拍摄得到的图像发送至图像输入部26。图像输入部26输入照相机39拍摄得到的标记6的图像并将其发送至图像处理部27。图像处理部27对从图像输入部26发送来的图像进行图像处理(步骤S40)。具体来说，图像处理部27基于标记6的图像，计算标记6的特征量(例如，标记6的重心位置)。图像处理部27将计算出的重心位置作为标记坐标205而向坐标校正部28发送。坐标校正部28通过对图像处理的结果进行校正，从而计算标记位置(步骤S50)。具体来说，坐标校正部28基于拍摄所需时间信息153和工作台移动速度Tv，对标记坐标205进行校正，由此计算作为标记位置的标记坐标206。为了计算标记坐标206，坐标校正部28基于拍摄所需时间信息153和工作台移动速度Tv，计算与XY工作台30的移动速度相对应的标记坐标205的位置偏差量。并且，通过将计算出的位置偏差量加在标记坐标205上,而计算标记坐标206。图5是表示对标记进行拍摄而得到的图像的一个例子的图。对于标记6，由于基板4的伸缩等原因，图像8的中心部81并不一定会与标记6的重心61重合。在本实施方式中，计算照相机39的视野中心即中心部81和标记6的重心61的位置偏差量，作为标记坐标205。并且，基于拍摄所需时间信息153对该位置偏差量205进行校正，由此计算出标记坐标206。在此，对标记6的配置位置和标记6的拍摄顺序进行说明。图6是表示标记的配置位置的一个例子的图。图7是表示标记的拍摄顺序的一个例子的图。在图6及图7中示出俯视观察基板4时的图。如图6所示，标记6预先形成在基板4上的4个顶点附近，或用于形成加工孔的加工孔区域(加工孔图案)5的周边部附近(加工孔区域的外侧)等。在图6中示出在基板4上设定有多个加工孔区域5，并在各加工孔区域5的周边部附近各配置有4个标记6的情况。在图7中示出以标记61至68的顺序对标记6进行拍摄的情况。例如，在对配置在基板4上的左上顶点附近的标记61进行拍摄后，对配置在距离该标记61最近的第I个加工区域5的附近的标记62进行拍摄。进而，对配置在第一个加工孔区域5周边的标记63、标记64、标记65依次进行拍摄。接下来，对配置在第2个加工孔区域5周边的标记66、标记67、标记68依次进行拍摄，该第2个加工孔区域5配置在第I个加工孔区域5旁边。针对标记6按照照相机39的移动距离较短的规定顺序依次进行拍摄。
坐标校正部28针对每个标记6计算标记坐标206。坐标校正部28将计算出的标记坐标206发送至位置偏差量计算部29。位置偏差量计算部29计算标记坐标206与加工程序中标记6的坐标(标记位置信息152)的差,作为基板4的位置偏差量208。位置偏差量计算部29使加工程序存储部M2存储计算出的位置偏差量208。拍摄指令输出部25基于标记位置信息152和基板位置计算部24计算出的基板坐标202，判断是否针对全部标记6向照相机39输出了拍摄指令。换言之，判断是否对全部标记6进行了拍摄(步骤S60)。拍摄指令输出部25如果没有针对全部标记6向照相机39都输出过拍摄指令(步骤S60为“否”)，则针对下一个标记6进行步骤SlO至S50的处理。拍摄指令输出部25重复步骤SlO至S50的处理，直至针对全部标记6向照相机39输出了拍摄指令为止。如果拍摄指令输出部25针对全部标记6向照相机39都输出过拍摄指令(步骤S60为“是”)，则激光加工装置100结束对标记6的拍摄处理。由此，通过照相机39对在各加工孔区域5中设定的全部标记6进行拍摄。由于标记6配置在基板4上的多种位置处，因此，能够通过由加工位置计算部20计算各标记6处的基板4的位置偏差量208，计算出基板4上的位置偏差量208的面内分布。如上所述，在本实施方式中，分别独立地进行向XY工作台30的移动指令的输出处理和标记6的图像处理。换言之，使移动指令输出部21的动作(XY工作台30的移动)和图像处理部27的动作各自独立。在此，对本实施方式中的基板4的位置偏差量计算处理与现有技术所使用的基板4的位置偏差量计算处理的差异进行说明。图8是用于说明实施方式中的基板的位置偏差量计算处理与现有技术所使用的基板的位置偏差量计算处理的差异的图。如图8 (I)所示，在现有技术中，在XY工作台30的移动71后，使XY工作台30的移动停止72，然后，进行标记6的图像处理73。在现有技术中，在计算基板4的位置偏差量时，依次重复进行移动71、停止72、图像处理73。因此，在XY工作台30的移动71和移动71之间，进行XY工作台30的停止72和标记6的图像处理73。因此，基板4的位置偏差量计算处理需要多次进行停止72和图像处理73的时间，此处的次数与标记6的个数相同。因此，如果标记6的个数增加，则停止72增加，生产率下降。另一方面，在本实施方式中，如图8 (2)所示，不使XY工作台30停止而是连续地进行XY工作台30的移动71。并且，一边使XY工作台30移动，一边进行标记6的图像处理73。换言之，一边使XY工作台30移动，一边进行标记图像的获取和图像处理(特征量提取)。这样，在本实施方式中，由于使移动71的任务和图像处理73的任务独立，因此，能够在移动71的期间执行图像处理73。因此，即使进行位置检测的标记6的个数增加，标记6的特征量提取所需的时间也不会增加，而只是XY工作台30的移动所需的时间增加。因而，由于能够减少停止72、图像处理73的处理时间，因此能够缩短生产节拍时间。由此，在本实施方式中，能够在比现有方法短的时间内计算出基板4的位置偏差量，能够在不降低生产率的状态下对基板4进行激光加工。在位置偏差量计算部29使加工程序存储部M2存储全部的标记6的位置偏差量208后，加工控制装置2开始基板4的激光加工。在进行基板4的激光加工时，加工控制装置2基于加工位置计算部20计算出的基板4的位置偏差量208，对基板4的激光加工位置进行校正。具体来说，移动指令输出部21从加工程序存储部M2读取加工程序和位置偏差量208。并且，移动指令输出部21针对每个加工孔Hx的位置，基于位置偏差量208对设定在加工程序中的加工孔Hx的坐标进行校正。并且，将与校正后的加工孔Hx的坐标相对应的移动指令输出至伺服放大器41X、41Y。由此，一边以与基板4的位置偏差量相对应的位置对加工孔Hx的坐标进行校正，一边进行加工孔Hx的激光加工。基板4的位置偏差量的计算在每次将基板4载置在XY工作台30上时进行。换言之，在对基板4进行激光加工时，将基板4载置在XY工作台30上，计算基板4的位置偏差量，并对基板4进行激光加工。并且，在对下一个基板4进行激光加工时，将下一个基板4载置在XY工作台30上，计算下一个基板4的位置偏差量。由此，在激光加工装置100中，重复地进行基板4向XY工作台30上的载置、基板4的位置偏差量的计算处理、对基板4的激光加工。此外，激光加工装置100也可以不使用线位移传感器40Χ、40Υ而是计算基板坐标201。在此情况下，使用针对电动机42Χ、42Υ的指令值与电动机42Χ、42Υ的实际转速的差即偏差 目息(定常偏差)，计算基板坐标201。具体来说，通过使基板位置计算部24从由移动指令输出部21输出的控制指令的累计值(合计值)中减去所述偏差信息，从而计算工作台位置101。针对电动机42Χ、42Υ的指令值与针对伺服放大器41Χ、41Υ的控制指令相对应。另外，电动机42Χ、42Υ的实际转速通过编码器43Χ、43Υ检测。因此，偏差信息是针对伺服放大器41Χ、41Υ的控制指令的当前值与由编码器43Χ、43Υ检测的转速(当前值)的差。由于XY工作台30的移动速度对应于针对伺服放大器41Χ、41Υ的控制指令而变化，因此，偏差信息也对应于XY工作台30的移动速度而变化。因此，使用偏差信息计算的基板坐标201也对应于XY工作台30的移动速度而变化。在使用线位移传感器40Χ、40Υ而计算基板坐标201的情况下，不需要编码器43Χ、43Υ，在使用偏差信息而计算基板坐标201的情况下，不需要线位移传感器40Χ、40Υ。另外,从标记坐标205到标记坐标206的校正,并不限定于使用拍摄所需时间信息153和工作台移动速度Tv进行的校正。例如也可以将从标记坐标205到标记坐标206的、与工作台移动速度Tv相对应的坐标校正量，预先存储在规定的数据库等中。在此情况下，使用拍摄所需时间信息153和工作台移动速度Τν，预先计算与工作台移动速度Tv相对应的坐标校正量。另外，拍摄所需时间信息153中也可以包含有照相机39的快门速度。另外，考虑到照相机39的快门速度，拍摄指令输出部25可以稍微提前向照相机39输出拍摄指令。另夕卜，照相机39不限定于I个，也可以设置多个。在此情况下，利用多个照相机39同时对多个标记6进行拍摄。另外，基板4 (XY工作台30)的移动可以是匀速运动，也可以是非匀速运动。在基板4的移动是匀速运动的情况下，从基板坐标201到基板坐标202的校正变得容易。另外，在基板4的移动是匀速运动的情况下，从标记坐标205到标记坐标206的校 正变得容易。
另外，XY工作台30的移动速度并不限定于基于针对伺服放大器41X、41Y的控制指令而进行计算的情况，也可以通过实际地直接测量XY工作台30的移动速度而求出。如上所述，根据实施方式，由于一边进行向各标记6的移动处理，一边进行拍摄标记6得到的图像的图像处理(计算标记6的位置的处理)，因此，能够在短时间内对载置在XY工作台30上的基板4的位置偏差进行检测。另外，由于使用基板位置偏差信息151和工作台移动速度Τν，将基板坐标201校正为基板坐标202，因此，能够计算出准确的基板4上的位置。因此，能够在准确的基板4上的位置处拍摄标记6的图像。另外，由于使用拍摄所需时间信息153和工作台移动速度Τν，将标记坐标205校正为标记坐标206，因此，能够计算出准确的标记6的位置。因此，能够准确地计算出基板4的位置偏差。另外，在使用针对电动机42Χ、42Υ的指令值与电动机42Χ、42Υ的实际转速的差即偏差信息(定常偏差)而计算基板坐标201的情况下，由于不需要线位移传感器40Χ、40Υ，因此，能够以简单的结构计算基板坐标201。工业实用性如上所述，本发明所涉及的激光加工装置及基板位置检测方法，适用于基板相对于加工工作台的位置偏差量的计算。标号的说明I激光振荡器2加工控制装置
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3激光加工部4基板5加工孔区域6标记20加工位置计算部21移动指令输出部22速度计算部23工作台位置输入部24基板位置计算部25拍摄指令输出部26图像输入部27图像处理部28坐标校正部29位置偏差量计算部30ΧΥ 工作台39照相机40Χ.40Υ线位移传感器43Χ、43Υ 编码器100激光加工装置
L激光Ml基板位置偏差信息存储部M2加工程序存储部M3 拍摄所需时间存储部
权利要求
1.一种激光加工装置，其特征在于，具有: 加工工作台，其用于载置作为激光加工对象的基板，并且，在与所述基板的主表面平行的面内移动； 拍摄部，其依次对设在所述基板上而用于所述基板上的位置检测的定位用标记进行拍摄; 移动指示部，其输出针对所述加工工作台的移动指令，以连续地将所述拍摄部依次移动至所述定位用标记上方而不使所述加工工作台停止； 拍摄指示部，其在所述拍摄部移动至所述定位用标记上方时，向所述拍摄部输出拍摄指示; 标记位置计算部，其在所述移动指示部输出针对所述加工工作台的移动指令期间，基于所述拍摄部拍摄的所述定位用标记的图像，计算所述定位用标记的位置； 位置偏差量计算部，其使用所述标记位置计算部计算出的所述定位用标记的位置，计算所述基板相对于所述加工工作台的位置偏差量；以及 激光加工部，其一边以所述位置偏差量计算部计算出的位置偏差量对所述基板的激光加工位置进行位置校正，一边进行激光加工。
2.根据权利要求1所述的 激光加工装置，其特征在于， 还具有基板位置计算部，其基于所述加工工作台的位置，计算所述拍摄部和所述基板间的相对位置， 所述基板位置计算部基于所述加工工作台的移动速度，计算对应于所述加工工作台的移动速度而变化的、所述加工工作台和所述基板间的位置偏差量，并使用计算出的位置偏差量对所述相对位置进行校正， 所述拍摄指示部基于所述基板位置计算部校正后的所述相对位置，向所述拍摄部输出拍摄指不。
3.根据权利要求2所述的激光加工装置，其特征在于， 还具有线位移传感器，其检测所述加工工作台的位置， 所述基板位置计算部基于所述线位移传感器检测出的所述加工工作台的位置，计算所述相对位置。
4.根据权利要求2所述的激光加工装置，其特征在于， 还具有: 电动机，其使所述加工工作台移动；以及 编码器，其检测所述电动机的转速， 所述基板位置计算部使用与针对所述加工工作台的移动指令对应的针对所述电动机的控制指令、所述编码器的检测结果及针对所述加工工作台的移动指令的累计值计算所述相对位置。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的激光加工装置，其特征在于， 还具有位置校正部，其基于从输出所述拍摄指示至拍摄得到所述定位用标记的图像为止所需的时间和所述加工工作台的移动速度，对所述标记位置计算部计算出的所述定位用标记的位置进行校正， 所述位置偏差量计算部使用所述位置校正部校正后的定位用标记的位置，计算所述基板相对于所述加工工作台的位置偏差量。
6.一种基板位置检测方法，其特征在于，包含: 移动指示步骤，在该步骤中，具有加工工作台和拍摄部的激光加工装置输出针对所述加工工作台的移动指令，以连续地将所述拍摄部依次移动至定位用标记上方而不使所述加工工作台停止，其中，所述加工工作台用于载置作为激光加工对象的基板，并且，在与所述基板的主表面平行的面内移动，所述定位用标记设在所述基板上而用于所述基板上的位置检测，所述拍摄部依次对所述定位用标记进行拍摄； 拍摄指示步骤，在该步骤中，在所述拍摄部移动至所述定位用标记上方时，向所述拍摄部输出拍摄指不; 标记位置计算步骤，在该步骤中，在输出针对所述加工工作台的移动指令期间，基于所述拍摄部拍摄的所述定位用标记的图像，计算所述定位用标记的位置；以及 位置偏差量计算步骤，在 该步骤中，使用计算出的所述定位用标记的位置，计算所述基板相对于所述加工工作台的位置偏差量。
全文摘要
激光加工装置具有照相机(39)，其依次对设在基板上的定位用标记进行拍摄；移动指令输出部(21)，其输出针对加工工作台的移动指令，以连续地将照相机(39)依次移动至定位用标记上方而不使加工工作台停止；拍摄指令输出部(25)，其在照相机(39)移动至定位用标记上方时，向照相机(39)输出拍摄指示；图像处理部(27)，其在输出针对加工工作台的移动指令期间，基于照相机(39)拍摄的定位用标记的图像，计算定位用标记的位置；位置偏差量计算部(29)，其使用定位用标记的位置，计算基板相对于加工工作台的位置偏差量；以及激光加工部，其一边以位置偏差量计算部(29)计算出的位置偏差量对基板的激光加工位置进行位置校正，一边进行激光加工。
文档编号B23K26/02GK103079746SQ201080068798
公开日2013年5月1日 申请日期2010年9月1日 优先权日2010年9月1日
发明者印藤浩一, 金田充弘 申请人:三菱电机株式会社