光加工装置的制作方法

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光加工装置的制作方法

本发明涉及光加工装置。



背景技术:

以往的光加工装置用光扫描装置扫描光源发射的激光(加工光),将扫描激光会聚到加工对象物上进行加工。

例如,专利文献1(jp特开2003-205384号公报)公开一种激光加工装置,该激光加工装置用galvano反射镜(光扫描装置)进行二维扫描,照射加工对象物,对加工对象物上的ito薄膜进行图案加工,或者对金属薄板形成的加工对象物本身进行刻槽加工或打孔加工。该激光加工装置将卷绕成卷形状态保管在加工对象物供给部中的加工对象物从该加工供给部中拉出,移动到激光加工装置的加工区域(加工对象物的激光扫描范围),对该被加工对象物的被加工部分进行加工处理。加工处理之后,进一步拉出加工对象物,使得下一个被加工部分移动到激光加工装置的加工区域,对该下一个被加工部分进行加工处理。

根据专利文献1的描述,与以往相对于光照射位置移动加工对象物的光加工装置相比,用光扫描装置使得加工对象物的光照射位置移动,能够高速移动,有利于提高生产效率。上述以往的光加工装置是指,在照射到加工对象物的激光光轴固定的状态下,分别在垂直于该光轴(z轴)的x轴向和y轴向上移动载置台,使得加工对象物上的光照射位置发生移动,进行加工处理的装置。

但是,利用光扫描装置使得加工对象物的光照射位置移动的光加工装置难以扩大该加工光的扫描范围。为此难以对大型加工对象物进行加工处理。



技术实现要素:

为了解决上述问题,本发明的光加工装置具备:光源,用于发射加工光;以及,光扫描部,用于扫描所述光源发射的加工光,其特征在于,进一步具备:移动部,用于移动加工光射出部,该加工光射出部用来将受到所述光扫描部扫描的加工光射到加工对象物的被加工面上;以及,加工控制部,用于在对所述加工对象物的被加工面上的多个被加工部分分别实施加工的各个停止位置上,停止所述移动部移动的状态下,控制用所述加工光射出部射出的加工光,对所述加工对象物上的各个被加工面的被加工部分实施加工。

本发明的效果在于,能够有效利用以光扫描装置使得加工对象物的光照射位置发生移动的光加工装置对大型加工对象物进行加工处理。

附图说明

图1是实施方式的激光图案加工装置的主要部分的结构示意图。

图2是上述激光图案加工装置中的激光发振器的一例示意图。

图3是上述激光图案加工装置中的光扫描装置的变形例的示意图。

图4是上述激光图案加工装置中的加工对象输送部的一例示意图。

图5是上述激光图案加工装置中的加工对象输送部的另一例示意图。

图6是上述激光图案加工装置中载体分别位于主扫描方向上不同位置时的激光光路的示意图。

图7是在载体未搭载扫描振镜的变形例中载体分别位于主扫描方向上不同位置时的激光光路的示意图。

图8是实施方式的激光图案加工装置实行图案加工处理的一例流程图。

图9是一例加工对象物停止状态下定位标记的中心位置与目标位置0之间偏离的示意图。

图10是载体停止时的载体的姿势偏离的示意图。

图11是依次对将加工对象物的被加工面分割为12块被加工部分实行加工处理时的加工顺序说明图。

图12是各块被加工部分之间需要保持连续的一例布线图案示意图。

图13是用来描述改善定位标记位置误差造成载体姿势偏离量发生误差的示意图。

图14是变形例的图案加工处理的流程图。

具体实施方式

实施方式

以下描述将本发明涉及的光加工装置应用到激光图案加工装置的一种实施方式。

本发明涉及的激光图案加工装置的加工对象物是在基体上形成ito薄膜和银涂层的加工对象物,通过激光(加工光)照射该加工对象物上的ito薄膜和银涂层,去除一部分ito薄膜和银涂层,对ito薄膜和银涂层实行图案加工。但是,本发明涉及的光加工装置不受本实施方式1涉及的激光图案加工装置的限制,同样可以适用于加工其他图案的加工装置、切削加工等其他加工处理装置、以及用激光以外的光作为加工光进行加工的装置等等。

图1是本实施方式的激光图案加工装置的主要部分的结构示意图。

本实施方式1的激光图案加工装置具备激光输出部1、激光扫描部2、加工对象输送部3、以及控制部4。

激光输出部1具有作为光源的激光起振器11和光扩束器12。光扩束器12用来扩大从激光起振器11输出、作为加工光的激光l的光束直径。

激光扫描部2具有作为加工部位改变部的扫描振镜21以及作为会聚部的fθ镜头22,该扫描振镜21通过步进电机21b驱动反射激光l的x轴向扫描用和y轴向扫描用的两个galvano反射镜21a转动,使得激光l在x轴向和y轴向进行扫描的光扫描装置。该fθ镜头22用来将通过扫描振镜(galvanometericscanner)21扫描的激光l会聚到加工对象物35表面(被加工面)或者基体与ito薄膜之间的界面等加工对象物内部(与加工对象物表面相距一定深度的部位)。

加工对象输送部3具有使得加工对象物35在副扫描方向(y轴向)上移动的一对输送辊对32,用该输送辊对32夹持加工对象物35沿着副扫描方向输送。

激光输出部1的激光发振器11受到激光驱动部10的控制。具体为,激光驱动部10控制与激光扫描部2的扫描振镜21的扫描动作连动的激光发振器11的发光。利用100ns以下的脉冲发振的脉冲光纤激光器受基体发热影响损耗较少,可以使用这种脉冲光纤激光器作为激光发振器11,也可以使用其它光源。

图2是本实施方式的激光发振器11的一例示意图。

本实施方式的激光发振器11是被称为mopa(masteroscillatorpoweramplifier)的脉冲光纤激光器。该激光发振器11用脉冲发生器73使得光源ld74脉冲发振,生成光源光。激光发振器11包含用光纤增幅器进行多阶段增幅的脉冲引擎部70、引导从脉冲引擎部70输出的激光l的输出光纤71、以及用准直光学系统83作为平行光束形成部而使得激光l大致成为平行光束射出的输出头部72。本实施方式中,只有输出头部72被设置在激光输出部1中。

脉冲引擎部70包含具有光纤78、励起ld76、耦合器77的前置增幅部、以及具有光纤82、励起ld80、耦合器81的主增幅部。光纤使用光纤芯掺稀土元素的双包层结构的光纤,通过来自励起ld76的励起光的吸收在光纤的输出端和入射端设置的反射镜之间来回反射,直到激光发振。图2中标记75表示逆向遮光隔离部,标记79表示用来去除ase光的带通滤波器。

本实施方式用近红外1064nm作为光源ld74的波长。除此之外,也可以根据加工对象物的材料,选择以第二高谐波的532nm、第三高谐波的355nm为出发的各种合适的波长。此外,还可以使用以励起光照射以钒酸钇结晶形成的激光媒体而产生激光振发的yv04等固体激光器作为激光发振器11。

激光扫描部2的扫描振镜21中,用来转动x轴向扫描用和y轴向扫描用的各台galvano反射镜21a的各自的步进电机21b受扫描振镜控制部20的控制。扫描振镜控制部20根据构成加工图案的线要素数据(线始点坐标和线终点坐标),来控制各台步进电机21b,改变相对于galvano反射镜21a反射面的倾斜角度(反射面相对于入射反射面的激光的光轴的倾斜角度),使该倾斜角度在平行于x轴向的方向或者平行于y轴向的方向上变化。这样便使得各台galvano反射镜21a从扫描开始倾斜角度到扫描结束倾斜角度的转动,能够与线要素的始点和终点的x-y坐标相对应。

本实施方式中x轴向扫描和y轴向扫描均采用扫描振镜作为光扫描装置,但是本发明并不受此限制,允许使用众所周知的光扫描装置。还可以对x轴向扫描用的光扫描装置和y轴向扫描用的光扫描装置采用不同的光扫描装置。例如如图3所示,以扫描振镜21作为y轴向扫描用的扫描装置,而对x轴向的扫描则以用电机91驱动多面镜91a转动的多面镜扫描器91作为扫描装置。此时如图3所示,基于经过多面镜91a反射的激光l经由透镜92入射光学传感器93受光的受光时间,来实行x轴向的光扫描控制。

激光扫描部2搭载于能够主扫描方向(x轴向)移动的载体25上。载体25被安装在同步带27上,该同步带27挂设在驱动滑轮27a和从动滑轮27b之间。同步电机26驱动滑轮27a相连接,驱动同步带27移动。同步带27上的载体25沿着在主扫描方向延伸的线性导件29(参见图4)在主扫描方向(x轴向)移动。根据线性编码器28输出的输出信号(地址信号),能够检测载体25在主扫描方向上的位置。步进电机26受主扫描控制部24控制。

本实施方式采用利用同步带的移动装置作为搭载激光扫描部2的载体25的移动装置,但是本发明不受此限制,还可以用直线定位平台等可作直线移动的装置来取而代之,或者使用能够产生二维移动的移动装置。

加工对象物输送部3具备以驱动辊32a和从动辊32b构成的输送辊对32。其中驱动辊32a通过同步带31a受到步进电机31驱动。步进电机31在副扫描控制部30的控制下,用输送辊对32夹持加工对象物35,使该加工对象物35向副扫描方向(y轴向)上的输送目标位置移动。这样,加工对象物35上的被加工部分便被依次送入激光扫描部2照射的激光l的扫描范围。

具体如下。加工对象输送部3具备监控相机33和34,用来拍摄加工对象物35的主扫描方向上两端附近表面上形成的定位标记37。副扫描控制部30通过步进电机31逐步以微小量在加工件输送方向b(副扫描方向)上步进输送加工对象物35,同时,依次取得监控相机33和34输出的图像数据。而后,通过图案匹配处理等检测定位标记37,计算距离输送目标位置的加工对象移动量,根据该计算结果控制步进电机31,使得加工对象物35的副扫描方向位置移动到输送目标位置。

图4是加工对象输送部3的一例结构模块图。

本实施方式的加工对象物35被卷绕在绕线轴51上,从该处拉出的加工对象部分沿着入口导板52受到输送辊对32的夹持部夹持,在输送辊对32的驱动下,从绕线轴51卷出后被设置到加工台53上。加工台53上形成无数细孔,用泵58抽吸设于加工台53背面的空洞部57中的空气,将加工对象物35吸附在加工台53表面,用以确保加工区域36上的加工对象物35的平面性。经过加工的加工对象物被在主扫描方向上移动的切割器54裁切为规定大小,而后被排放到托盘55中。

本实施方式采用从卷到片的方式,将卷绕在绕线轴51上的加工对象物35从绕线轴51拉出,而后将经过加工的加工对象物作为切片排出。除此之外,也可以采用如图5所示的从卷到卷的方式,将经过加工的加工对象物卷绕成卷形。

在图5所示的例子中,经过加工的加工对象物在附着于表面的加工尘被一对清洁辊64清除后,再卷绕到绕线轴67上。用粘贴辊65粘吸并回收吸附在清洁辊64上的加工尘。在图5所示的例子中,为了保护经过加工的加工对象物表面避免受到擦伤等损伤,用复合薄膜贴在经过加工的加工对象物35的上下表面,而后用绕线轴67卷绕。复合薄膜从复合薄膜辊66卷出后与经过加工的加工对象物一起卷绕到绕线轴67上。

控制部4具备控制pc40,用来统一管理、控制整个本激光图案加工装置。控制pc40与激光驱动器部10、扫描振镜控制部20、主扫描控制部24、副扫描控制部30等相连接,管理各部的状态,控制加工时序。

激光输出部1的光扩束器12以多片透镜构成,在其中的激光光路上,最接近激光扫描部2的fθ镜头22的透镜39所在位置可以在激光的光轴轴向上移动。通过让透镜39的位置发生移动,能够对搭载激光扫描部2的载体进行如以下将要描述的微调,使得载体停止在主扫描方向的各个停止目标位置上时的会聚距离一致。换言之,光扩束器12具有进行微调的调焦功能,使得入射扫描振镜21的激光光束l成为平行光束。

此外还具备执行器,用来根据主扫描方向上的各个停止目标位置,对透镜39的位置进行个别移动调整。通过使得各个停止目标位置的会聚距离成为可变距离,即便是在载体相对于被加工面的移动方向的平行度发生微小偏离的情况下,也能够以良好的精度配合fθ透镜22的成像位置。

在本实施方式1中,加工对象物35上激光l的扫描范围即加工区域36在x轴向和y轴向上各自的最大长度l可以用以下式(1)求出。在此,设fθ透镜22的焦距为f,各galvano反射镜21a的最大倾斜角度(例如为±20°)。

l=f×θ…(1)

如式(1)表示,加工区域36的宽度受到扫描振镜21的扫描范围(galvano反射镜21a的最大倾斜角度)的限制。而扫描振镜21的扫描范围越宽,加工对象物35上便越难获得合适的会聚。从而难以维持加工区域36内的加工均匀性。为此,扫描振镜21的扫描范围即galvano反射镜21a的最大倾斜角度θ的增加具有局限性。由此可知,通过增加扫描振镜21的扫描范围(galvano21的最大倾斜角度)来加宽加工区域36的宽度具有一定局限性。

另一方面,由式(1)可知,增加fθ透镜22的焦距f长度,可以加大加工区域36的宽度。但是,焦距f越大,就需要将加工对象物35设置得离开fθ透镜22更远,会引起本激光图案加工装置大型化的问题。

加之,如果设步进电机21b的脉冲数为p,则x轴向和y轴向各自的加工分辨率σ可以用下式(2)求出。

σ=f×(2π/p)…(2)

由如式(2)可知,fθ透镜22的焦距f越大,加工分辨率σ变越小。由此可知借助于高加工分辨率σ实现高精细加工与实现大加工区域两者互为妥协关系。为此,在考虑借助于加工分辨率时,通过加大焦距f来增加加工区域36的宽度也具有局限性。

再者,还可以考虑设置移动机构,该机构不仅能够使得加工对象物35在副服扫描方向(y轴向)移动,还可以在主扫描方向(x轴向)上移动。利用该移动机构,能够依次在主扫描方向上送入加工区域36,用以更换加工对象物35的被加工部分,同时对各被加工部分实行加工处理,因此,能够对主扫描方向的长度超过加工区域36的加工对象物实行加工处理。

但是,设置不仅能在副扫描方向(y轴向)而且能够主扫描方向(x轴向)移动加工对象物的移动机构,将会导致本激光图案加工装置大型化。尤其是在本实施方式中的加工对象物35是副扫描方向长度超过加工区域36的大型加工对象物,而如果要进一步在主扫描方向(x轴向)移动这种大型加工对象物,则需要大型移动机构。而且这样的大型移动机构具有相当大的重量,因而惯性大,难以实现高速移动,因此还存在降低生产效率的问题。

对此,本实施方式采用在主扫描方向(x轴向)上移动激光l的扫描范围,而不是移动加工对象物35的构成。具体如下。载体25搭载激光扫描部2,使得激光扫描部2能够在主扫描方向上移动。这样,不需要在主扫描方向上移动加工对象物35,而是使得通过扫描振镜21扫描的激光l扫描加工对象物表面的范围,即加工区域36相对于加工对象物35在主扫描方向上移动。据此,能够使得加工对象物35的被加工部分依次移动到加工区域36进行加工处理,主扫描方向(x轴向)的加工区域36宽度即使狭窄,也能够对加工对象物35的宽度超过该加工区域35宽度的大型加工对象物35实行加工处理。

本实施方式不需要加大加工区域,便能够对大小超过加工区域36的大型加工对象物35进行加工处理,其结果,有利于保持高加工分辨率,实现大型加工对象物35的高度精密加工。而且,在本实施方式1中,作为主扫描方向移动手段的载体25上搭载的搭载物实际上只有激光扫描部2,即只有扫描振镜21和fθ透镜22。该搭载物的重量与加工对象物35相比十分轻,因而有利于实现载体25在主扫描方向的高速移动,提高生产效率。

此外,载体25上搭载的搭载物至少只要搭载作为构成加工光射出部的聚光部的fθ透镜22便可。因此最轻的结构可构成为载体25上只搭载fθ透镜22。另一方面,如果是重量比加工对象物35更轻的元件,这些元件也可以与fθ透镜22一起搭载于载体25上。例如如本实施方式,载体25上可以搭载扫描振镜21等光扫描装置,还可以搭载一部分或全部激光输出部1。

本实施方式中,入射在主扫描方向移动的载体25的激光l的光路,即从激光输出部1输出的激光l的光路,平行于x轴向。为此,如图6所示,无论载体移动到主扫描方向(x轴向)上的任何位置,从激光输出部1输出的激光l都入射到载体25上的相同位置。据此,载体25在主扫描方向(x轴向)上移动,入射载体25后的激光l的光路相同,在主扫描方向上互不相同的加工区域36-1和36-2进行加工处理时,也能够实现相同的加工处理。

但是,本实施方式中,载体25移动后,入射载体25之前的激光l的光路长度将发生变化。为此,入射载体25的激光l如果是非平行光,则随着载体25在主扫描方向上的位置,照射加工对象物35的激光l的焦点将发生变化,加工对象物35上的激光l的光束径大小变动等,从而影响到加工精度。

在本实施方式中,激光发振器11输出的激光l大致为平行光束,经由两个反射镜14和15反射后从光扩束器12射出,再通过反射镜16的反射从激光输出部1输出的激光l也大致是平行光束。因此,入射载体25的激光l如果大致平行收束,则即便载体25移动后在主扫描方向上的位置发生变化,照射到加工对象物35上的激光l的焦点也不会发生实质性变化,从而不会发生加工对象物35上的激光l的光束径变动等影响。为此,在主扫描方向上互相不同的加工区域36-1和36-2上进行加工处理时,不需要进行焦点调整等作业,可以用相同的加工精度来实行加工处理,有利于提高生产效率。

但是,如果载体2上处理激光扫描部2以外,还搭载整个激光输出部1,即载体25上搭载激光发振器11等光源本身,则即便载体25移动,照射到加工对象物35上的激光l的焦点也不会发生变动。然而,载体25上的搭载物重量增大,为此需要考虑载体25难以实现高速移动的问题。光源的重量一般大于其它元件,通常载体25上不搭载光源,用以有效降低载体25的惯性,实现载体25的高速移动,提高生产效率。

另一方面,为了减小载体25上搭载物的重量,如图7所示,也可以考虑载体25上不搭载扫描振镜21等光扫描装置。在图7所示的构成中,激光输出部1’输出的激光l通过固定设置的激光扫描部2’中的扫描振镜21,在与x轴向平行的方向和y轴向平行的方向上扫描。进行这样扫描的激光l通过准直镜61等使得光束变为平行光束的元件,受到光束平行化处理,成为平行于x轴向的平行光束后,从激光扫描部2’射出。从激光扫描部2’输出后成为大致平行光束的扫描后激光l相对于载体25沿x轴向入射,受到载体25上的反射镜16’的反射后,在作为聚光部件的fθ透镜22的引导下,会聚到加工对象物35上。

即便是图7所示的构成,由于入射载体25的激光l大致平行收束,因而不管载体25发生移动而在主扫描方向上的位置发生变动,照射到加工对象物35上的激光l的焦点也不会发生实质性变化,从而不会发生加工对象物35上的激光l的光束径变动等影响。为此,在主扫描方向上互相不同的加工区域36-1和36-2上进行加工处理时,不需要进行焦点调整等作业,可以用相同的加工精度来实行加工处理,有利于提高生产效率。

图8是本实施方式的激光图案加工装置实行图案加工处理的一例流程图。

首先,按照控制pc40的控制指令,副扫描控制部30控制步进电机31,使得加工对象物35沿着副扫描方向,向加工对象输送方向b移动(s1)。而后,在加工对象物35表面上形成的定位标记37移动到监视相机33和34的摄像区域后,从监视相机33和34的图像数据中检测定位标记37(s2)。控制pc40计算定位标记37的检测结果到输送目标位置之间的加工对象物移动量,副扫描控制部30根据该计算结果,来控制步进电机31。据此,在副扫描方向上移动的加工对象物35在输送目标位置附近停止。

加工对象物35停止后,控制pc40取得第一监视相机33和第二监视相机34输出的图像数据,计算定位标记37的中心位置与目标位置之间的偏离量(加工对象物的x轴向偏离量△xw、加工对象物的y轴向偏离量加工对象物的倾斜偏离量求出的各项加工对象物偏离量将用来作为加工目标位置的补偿值(偏差值)使用,保存到控制pc40内的内存中。

图9是一例加工对象物停止状态下定位标记37的中心位置与目标位置0之间偏离的示意图。

计算第一监视相机33和第二监视相机34拍摄的图像的中心位置0与该图像上显示的定位标记37的中心位置之间的偏差量,求出加工对象物停止状态下定位标记37的中心位置与目标位置0之间的偏差量。本实施方式用x轴向(主扫描方向)上的偏离量即加工对象物x轴向偏离量y轴向(主扫描方向)上的偏离量即加工对象物y轴向偏离量连接加工对象物35中形成在主扫描方向两端的相同副扫描方向位置上的两个定位标记37的直线相对于x轴向(主扫描方向)的角度,即倾斜加工对象物偏离量来表示该加工对象物的偏差量。

此后,控制pc40使得泵58动作,对形成在加工台53背后的空洞部57吸气,使得加工对象物35被吸附在加工台53的表面,保持加工对象物35的位置不发生移动(s3)。而后,控制pc40将加工对象物35上用于确定被加工部分的被加工部分编号n设定为0(s4),通过主扫描控制部24控制步进电机26,实行载体位置初始化处理,使得在待机位置待机的载体25沿着主扫描方向向载体输送方向a(离开激光输出部1的方向)移动,停止在规定的基地位置(s5)。

在初始化处理中,控制pc40根据线性编码器28输出的地址信号,取得停止在基地位置的载体25的主扫描方向位置。而后,根据线性编码器28输出的地址信号,检测控制pc40管理的基地位置与实际停止的载体25的位置之间的差值,该差值用于此后对载体25的主扫描方向位置控制。此外,该差值也可以作为加工目标位置的补偿值(偏离量)使用。

而后,控制pc40根据上述加工对象物的偏离量载体的各个目标停止位置与实际停止位置的偏离量以及以下将要描述的载体姿势偏离量δxw、δyw、用下式(3-1)至(3-3),求出用于补偿加工数据的加工目标位置的补偿值即偏离值下式(3-1)至(3-3)中的i是表示载体的主扫描方向上各个停止位置(第一停止位置i=1,第二停止位置i=2,第三停止位置i=3)的编号。

在此描述载体姿势偏离量δxi、δyi、

图10是载体停止时的载体25的姿势偏离的示意图。如图10所示,载体25能够沿着直线导体29移动,为此,载体25和直线导体29之间存在必要的振动间隙。此外,直线导体29还存在真直性等加工误差。这些间隙或加工误差造成载体停止时载体25的姿势与目标姿势之间存在偏差。该偏差可表示为以下各种转动误差:围绕平行于载体移动方向,即围绕平行于主扫描方向(x轴向)的转动轴的转动误差(前后误差α)、围绕平行于加工对象物35的被加工面的方向且垂直于载体移动方向的方向,即围绕平行于副扫描方向(y轴向)的转动轴的转动误差(左右误差β)、以及围绕平行于加工对象物35的被加工面的法线方向(z轴向)的转动轴的转动误差(上下误差γ)。

上述载体25停止时的转动误差α、β、γ随着使得载体停止的位置(第一停止位置i=1、第二停止位置i=2、第三停止位置i=3)不同而不同。本实施方式考虑还到使得载体停止的位置,对每个停止位置使用不同的偏差值但是只要停止位置的不同是在允许范围以内,也可以对各个停止位置使用共同的偏离值。

本实施方式预先测定上述因载体25停止时的转动误差α、β、γ引起的载体姿势偏离量δxi、δyi、并将该测定值保存在控制pc40的内存中。该测定值例如可通过如下方法获得。

首先,在经过以当前时间点的偏差值补偿加工目标位置的状态下,在第一停止位置、第二停止位置、第三停止位置分别加工测定用的加工图案。而后,用设于载体25上的监视相机23拍摄在各个停止位置上加工的加工图案,根据该摄像图像数据,计测在各个停止位置上实施图案加工的加工位置与目标加工位置之间的偏离量。具体如下。计测摄像图像数据与测定用图案的理想图像数据之间的偏离量。而后,以检测到的偏离量作为载体25停止时转动误差引起的偏离量,将该偏离量加到保存在内存中的既有的载体姿势偏离量δxi、δyi、上,对载体姿势偏离量δxi、δyi、进行更新。该测定也可以不使用专用的测定用图案,而使用以往加工时的加工图案。

关于因载体25停止时的转动误差α、β、γ引起的载体姿势偏离量δxi、δyi、的测定的方法并仅不限于上述方法。例如,还可以从激光图案加工装置中取出结束测定用图案加工的加工对象物35,将该加工对象物35设定到图像扫描装置等规定的测定装置上,在各个停止位置上计测经过加工的加工图案的加工位置与目标加工位置之间的偏离量,用该计测值来更新保存在内存中的载体姿势偏离量δxi、δyi、

而后,控制pc40将加工对象物35的被加工部分编号n设定为1(s6)。而后,控制pc40通过主扫描控制部24控制步进电机26,使得位于基地位置的载体25向载体输送方向a移动,停止在第一停止位置上,该第一停止位置用来对最初实施加工处理的加工对象物35上的第一被加工部分n=1实施加工处理(s7)。

在此,本实施方式1为了实现位置精度5μm以下的高加工分辨率,设定用扫描振镜21扫描的加工对象物上的激光扫描范围,即加工区域36的大小,为150mm×150mm。为此,加工对象物上的被加工区域,例如为450mm(主扫描方向)×600mm(副扫描方向)大小的加工对象物35在加工处理时,如图11所示,沿着主扫描方向将整个被加工区域分割成3块,并沿着副扫描方向分割成4块。而后,依次对该12块(被加工部分n=1至12)被加工区域依次实施加工处理,从而完成整个被加工区域的加工处理。图11中的各个被加工部分36-1至36-24上的数字表示加工顺序,虚线表示加工对象物35的裁断线。

图10是被加工部分各块之间需要保持连续的一例布线图案示意图。

图10显示跨越被加工部分编号n=1、n=2、n=4各块的布线图案。图10中以斜线表示的区域是重叠区域,虚线表示基于目标加工数据的理想加工位置,实线表示在对被加工部分编号n=1的被加工部分实施加工处理之后的实际布线图案。

换言之,使得载体25依次从基地位置移动到第一加工位置、第二加工位置、第三加工位置(s6、s7),在各个停止位置上对加工对象物35上对应的ito薄膜的被加工部分实施加工处理(s8、s9、s10),在结束第三加工位置的加工处理后(s11的是),返回基地位置。而后,为了进行银涂层加工(s12的否),设定用于确定加工对象物35上的被加工部分的被加工部分编号n为n-3(s13)。而后,再次将载体25从基地位置移动到第一加工位置、第二加工位置、第三加工位置(s6、s7),在各个停止位置上对加工对象物35上对应的银涂层的被加工部分实施加工处理(s8、s9、s10、s11),结束第三加工位置的加工处理后(s12的是),返回基地位置。

另一方面,在副扫描方向上,载体25移动到第三加工位置并结束银涂层加工处理之后(s11的是),到下一个第一加工位置的加工处理开始之前,控制pc40通过副扫描控制部30控制步进电机31,使得加工对象物35向工作对象输送方向b移动150mm(s13),而后保持加工对象物35(s14)位置不变。而后再一次使得载体25依次移动到第一加工位置、第二加工位置、第三加工位置实施ito薄膜和银涂层的加工处理(s5至s11)。

本实施方式在载体25停止在各个停止位置上(s7),开始图案加工处理(s10)之前,控制pc40根据线性编码器28发送的地址信号,取得停止在各个停止位置上的载体25的主扫描方向位置。而后根据线性编码器28发送的地址信号,检测控制pc40管理的目标停止位置与载体25实际停止的位置之间的差值,进而将该差值作为载体位置偏离量暂时保存到内存中(s8)。而后,控制pc40从内存读取载体位置偏离量以及载体姿势偏离量6xi、δyi、用上述式(3-1)至(3-3),求出偏差值(s9)。

而后,控制pc40用求出的偏差值来校正加工数据的坐标原点。进而,控制pc40根据用经过校正的坐标原点为基准的加工数据,实行加工处理。

如果加工对象物中各个被加工部分各自独立,则载体25的各个停止位置也可以是在各个加工区域36分开的位置上。但是如果被加工部分互相并不独立,而是由多个被加工部分构成一个加工对象,则在这种情况下,载体25的各个停止位置或加工对象物的各个停止位置需要在能够让各个加工区域36邻接或一部分重复的位置上。尤其是如本实施方式实行的图案加工,需要使得被加工部分之间的布线图案连续,在这种情况下,需要避免被加工部分之间需要连续的布线图案因偏离而造成的不连续。

为此,本实施方式在补偿加工位置偏离时,不仅考虑加工对象输送部3的输送误差造成的加工对象物偏离量以及载体移动误差即载体位置偏离量而且还考虑载体停止时载体25的姿势偏离造成的载体姿势偏离量δxi、δyi、

进而,为此本实施方式在设定各片被加工部分时,在12片被加工部分之间设有数十微米的重复区域,使得相邻被加工部分互相之间部分重叠。通过设置这样的重叠区域,即便留下无法补偿的误差,也能够改善不连续布线。

图12是各块被加工部分之间需要保持连续的一例布线图案示意图。

图12显示跨越被加工部分编号n=1、n=2、n=4各块的布线图案。图12中以斜线表示的区域是重叠区域,虚线表示基于目标加工数据的理想加工位置,实线表示在对被加工部分编号n=1的被加工部分实施加工处理之后的实际布线图案。

如图12所示,根据监视相机观察到的监视相机观察区域,对于在主扫描方向(x轴向)上与编号n=1的被加工部分相邻的编号n=2的被加工部分、以及与编号n=2的被加工部分相邻的编号n=3的被加工部分,设定y轴坐标的补偿值(y坐标偏差值),用来补偿加工对象物35的副扫描方向位置。另一方面,对于在副扫描方向(y轴向)上与编号n=1的被加工部分相邻的编号n=4的被加工部分、以及与编号n=4的被加工部分相邻的编号n=7的被加工部分、进而与编号n=7的被加工部分相邻的编号n=10的被加工部分,设定x轴坐标的补偿值(x坐标偏差值),用来补偿加工对象物35的主扫描方向位置。可以将这些补偿值预先写入控制pc40的内存,而后在对各块被加工部分加工处理时读取这些补偿值,补偿加工数据的坐标原点。

如上所述,在主扫描方向和副扫描方向上移动的同时,对12块被加工部分(n=1至12)实施加工处理。当所有加工处理结束(s14的是),整个450mm×600mm的被加工区域的加工处理完成后,用切割器54切断加工对象物35(s17),排到托盘55中。在如本实施方式这样对以卷简形卷绕的加工对象物35实施加工时,只需要在卷绕结束之前,反复实行使得载体25从基地位置依次移动到第一加工位置、第二加工位置、第三加工位置,实施ito薄膜和银涂层的加工处理之后,沿着加工对象输送方向b移动150mm的动作便可(s18)。

在本实施方式中,根据以加工对象物35上的定位标记37的位置为基准使得加工对象物停止的用以在加工对象物上实施加工图案加工的加工位置、与目标加工位置之间的偏离量,计测载体姿势偏离量δxi、δyi、为此,如果定位标记37的位置精度低,载体姿势偏离量δxi、δyi、中便会产生误差。例如,在加工对象物35上打印形成定位标记37时,其打印精度如果为±10μm,则该打印误差将直接影响到载体姿势偏离量δxi、δyi、的误差。

针对上述情况,例如如图13所示,在加工对象物的至少一个端部的加工对象输送方向b上设置两台监视相机34-1和34-2。此时,例如将两台监视相机34-1和34-2分开一定距离,该距离相当于加工对象输送部3的规定加工对象输送量,首先,用位于加工对象输送方向上游一方的监视相机34-1拍摄定位标记37,检测该拍摄图像上的定位标记。在加工对象输送部3将加工对象物35移动规定输送量之后,同样地用位于加工对象输送方向下游一方的监视相机34-2拍摄定位标记37,检测该拍摄图像上的定位标记。而后,根据位于上游一方的监视相机34-1拍摄的图像,来导出用位于下游一方的监视相机34-2拍摄的图像上应有的定位标记位置,进而求出位于下游一方的监视相机34-2拍摄的图像中实际的定位标记位置与上述应有的定位标记位置之间的偏离量。如果载体姿势偏离量δxi、δyi、的计算中考虑上述求出的偏离量,则能够获得排除定位标记37位置精度误差的载体姿势偏离量δxi、δyi、

变形例

以下描述将本实施方式的图案加工处理的变形例。

在上述实施方式中,对于主扫描方向上的三块被加工部分,首先以ito薄膜用加工条件实施ito薄膜的图案加工之后,将该加工条件切换到银涂层用加工条件,用银涂层加工条件,再次对三块被加工部分实施银涂层团的图案加工。在本变形例中,首先用银涂层加工条件对于每一块被加工部分实行银涂层图案加工,而后将该加工条件切换到ito薄膜用加工条件,用ito薄膜用加工条件,对同一块被加工部分实行ito薄膜的图案加工。本变形例的银涂层和ito薄膜的加工顺序与上述实施方式中的加工顺序相反,对此,同样也可以采用与上述实施方式相同的加工顺序。

在本变形例的图案加工处理中使用的激光图案加工装置的构成与上述实施方式中使用的激光图案加工装置的构成相同。

图14是本变形例的图案加工处理的流程图。

在本变形例中,控制pc40使得加工对象物35沿着副扫描方向向加工对象输送方向b移动(s1),在目标输送位置附近停止加工对象物35的移动,保持该加工对象物35(s2、s3)不动。而后,设定被加工部分编号n为0(s4),用以确定加工对象物35上的被加工部分,用主扫描控制部24控制步进电机26,实行在规定基地位置停止的载体位置初始化处理(s5)。

其次,控制pc40与上述实施方式相同,求出用于补偿加工数据的加工目标位置的补偿值,即偏差值而后,控制pc40设定加工对象物35的被加工部分编号n为1(s6),用主扫描控制部24控制步进电机26,使得位于基地位置的载体25向载体输送方向a移动,并使得载体25停止在第一停止位置上(s7)。该第一停止位置是对最初实行加工处理的加工对象物35上第一被加工部分n=1的加工处理实施位置。而后,控制pc40根据线形编码器28发送的地址信号,取得停止在第一停止位置上的载体25的主扫描方向位置,与上述实施方式相同,检测控制pc40管理的目标停止位置与实际的载体25的停止位置之间的差值,将该差分作为载体位置偏离量暂时保存到内存中(s8)。而后,控制pc40从内存读取载体位置偏离量以及载体姿势偏离量δxi、δyi、用上述式(3-1)至(3-3),求出偏差值(s9)。

在本变形例中,控制pc40首先读取银涂层的加工数据,用求出的偏差值来校正银涂层加工数据的坐标原点。而后,在第一停止位置上,控制pc40根据以校正之后的坐标原点为基准的加工数据,用银涂层用加工条件实施银涂层图案加工(s10-1)。而后,控制pc40读取ito薄膜的加工数据,用求出的偏差值来校正ito薄膜加工数据的坐标原点。而后,控制pc40将加工条件切换到ito薄膜用加工条件,在第一停止位置上,对同一块被加工部分实施ito薄膜图案加工(s10-2)。

如上所述,第一停止位置上的银涂层和ito薄膜的图案加工处理结束后,控制pc40将加工对象物35的被加工部分编号n设为2(s6),用主扫描控制部24控制步进电机26,使得载体25移动到第二停止位置,对加工对象物35上的第二被加工部分n=2实行加工处理(s7)。此后,与第一停止位上相同,在第二停止位置上实行银涂层的图案处理(s10-1),之后实行ito薄膜的图案处理(s10-2)。第二位置上的加工处理结束后,同样地在第三停止位置上实行银涂层的图案处理(s10-1),之后实行ito薄膜的图案处理(s10-2)。

而后,与上述实施方式相同,控制pc40通过副扫描控制部30控制步进电机31,使得加工对象物35向工作对象输送方向b移动150mm(s13),而后保持加工对象物35(s14)不动。而后再一次使得载体25依次移动到第一加工位置、第二加工位置、第三加工位置实施银涂层和ito薄膜的加工处理(s5至s11)。

本实施方式描述了一例用激光l扫描在加工对象物35上的各被加工部分上实施图案加工时,加工对象物35和载体25处于停止状态下的加工处理。但是,也可以对在副扫描方向上移动中的加工对象物35实施加工处理,还可以一边在主扫描方向上移动载体25,一边对加工对象物35实行加工处理。

在本实施方式的描述中用二位扫描装置作为光扫描装置,对此,也可以采用线性扫描装置。

另外,本实施方式以ito薄膜和银涂层作为加工对象为例,而本发明不受此限制。本发明同样适用于例如加工对象中包含铜涂层等其他材料。

本实施方式具备用加工对象输送部3使得加工对象物在副扫描方向移动的构成,但该构成并不是必需的,也可以是使得加工对象物不移动的构成。

以上描述了一例实施方式,该实施方式能够发挥下述各种方式特有的效果。

<方式a>

一种光加工装置,如激光图案加工装置等,其中具备:光源,如激光发振器11等,用于发射激光l等加工光;以及,光扫描部,如扫描振镜21等,用于扫描所述光源发射的加工光;其特征在于,进一步具备:移动部,如载体25等,用于移动加工光射出部,该加工光射出部如fθ透镜22等,用来将受到所述光扫描部扫描的加工光射到加工对象物35等加工对象物的被加工面上;以及,加工控制部,如控制pc40、激光驱动部10以及主扫描控制部24等,用于在对所述加工对象物的被加工面上的多个被加工部分实施加工的各个停止位置上,停止所述移动部移动的状态下,控制用所述加工光射出部照射的加工光,对所述加工对象物上的各个被加工面的被加工部分实施加工。

本方式用移动部来移动受到光扫描部扫描的加工光射到加工对象物的被加工面上的加工光射出部,能够对用来分别加工被加工面上的多个被加工部的各个停止位置进行定位。据此,在各个停止位置上加工光射出部照射加工光,用受到光扫描部扫描的加工光对加工对象物上的各个被加工面实施加工。本方式能够对大型加工对象物,具体为大小超过用受到光扫描部扫描的加工光对加工对象物上的被加工面进行扫描的扫描范围即加工区域36,实施加工处理。

本方式不排除同时使用使得加工对象物向特定方向(本实施方式中为副扫描方向)移动的移动机构的构成。即便利用这样的机构,也能够不用移动加工对象物的移动机构,而是用所述移动部,来移动加工光照射部,使得加工区域沿着与所述特定方向不同的方向,相对于加工对象物移动。为此,在与所述特定方向不同的方向上,能够使得加工区域相对于加工对象物作高速移动,从而能够对该方向的大小超过加工区域的大型加工对象物,实施高效加工处理。

<方式b>

基于上述方式a的光加工装置,其特征在于,所述加工控制部补偿在使得所述移动部移动停止时的所述加工光射出部的姿势与基准姿势之间的偏离造成的加工位置误差。

在上述用移动部使得加工光射出部移动的构成中,通常存在移动部移动的振动间隙或移动部的加工误差等,而且,在移动部停止移动时,加工光射出部的姿势与目标姿势相比也存在偏差。这些偏差造成加工光射出部照射的加工光在加工对象物上的照射位置发生偏离,从而产生加工位置误差。本方式能够补偿移动部停止移动时发生的加工光射出部的姿势偏差,因而能够改善移动部停止移动时加工光射出部的姿势偏离所引起的加工位置误差。

<方式c>

基于所述方式b的光加工装置,其特征在于,进一步具备存储部,如内存等,用来保存在使得所述移动部停止移动时的所述加工光射出部的姿势与基准姿势之间的偏离量(载体姿势偏离量),所述加工控制部根据所述存储部中保存的偏离量,来补偿受到所述加工光照射的所述被加工面上的加工目标位置。

本方式能够迅速实行加工目标位置的补偿。

<方式d>

基于所述方式c的光加工装置,其特征在于,进一步具备:加工痕迹检测部,如监视相机23等,用于检测所述被加工面上经过加工的测定用图案等加工痕迹的位置;以及,更新部,如控制pc40等,用于更新保存在所述存储部中、基于所述加工痕迹检测部的检测结果求出所述偏离量。

本方式即便是在移动部停止移动时加工光射出部的姿势与基准姿势之间的偏离量发生变动的情况下,也能够改善移动部停止移动时加工光射出部的姿势偏离所造成的加工位置误差。

<方式e>

基于所述方式b至d中任意一种方式的光加工装置,其特征在于,所述偏离中包含所述加工光射出部围绕与平行于所述加工对象物的被加工平面的方向、且垂直于所述移动部的移动方向的方向平行的转动轴转动(左右误差β)引起的偏离。

本方式即便在移动部停止移动时加工光射出部发生上述转动而使得加工光射出部发生姿势偏离的情况下,也能够改善加工位置误差。

<方式f>

基于所述方式b至e中任意一种方式的光加工装置,其特征在于,所述偏离中包含所述加工光射出部围绕与所述移动部的移动方向平行的转动轴转动(前后误差α)引起的偏离。

本方式即便在移动部停止移动时加工光射出部发生上述转动而使得加工光射出部发生姿势偏离的情况下,也能够改善加工位置误差。

<方式g>

基于所述方式b至f中任意一种方式的光加工装置,其特征在于,所述偏离中包含所述加工光射出部围绕与所述加工对象物的被加工面的法线方向平行的转动轴转动(上下误差γ)引起的偏离。

本方式即便在移动部停止移动时加工光射出部发生上述转动而使得加工光射出部发生姿势偏离的情况下,也能够改善加工位置误差。

<方式h>

基于所述方式a至g中任意一种方式的光加工装置,其特征在于,所述光扫描部二维扫描所述光源发射的加工光。

本方式能够实现高生产效率的加工处理。

<方式i>

基于所述方式a至h中任意一种方式的光加工装置,其特征在于,所述移动部在与所述加工对象物的被加工面上的加工光的扫描方向平行的方向上移动,所述加工控制部控制所述移动部的停止动作,使得该移动部分别在所述各个停止位置上停止移动状态下所述加工光扫描所述加工对象物的被加工面时的各个光扫描区域,在该移动部的移动方向上互相邻接或者部分重叠。

本方式能够在移动部的移动方向上,连续地对加工对象物上的各个被加工部分实施加工。这样能够对加工对象物上的各个被加工部分,在移动部的移动方向上,不是互相独立,而是以多个被加工部分构成一个加工对象的加工对象物,实施加工处理。

<方式j>

基于方式a至方式i中任意一种方式的光加工装置,其特征在于,具有输送部,如加工对象输送部3,该输送部用于在与所述移动部的移动方向垂直的方向上输送所述加工对象物,所述加工控制部控制该输送部的停止动作,使得所述移动部在所述各个停止位置上停止移动的状态下所述加工光扫描所述加工对象物的被加工面时的各个光扫描区域,在该输送部的加工对象物输送方向上互相邻接或者部分重叠。

本实施方式能够在加工对象物输送方向上,连续地对加工对象物上的各个被加工部分实施加工处理。这样便能够对加工对象物上的各个被加工部分,在加工对象物输送方向上,不是互相独立,而是以多个被加工部分构成一个加工对象的加工对象物,实施加工处理。

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