JP5091998B2 - Laser processing machine - Google Patents
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Description
本発明は、太陽電池パネル、有機ELディスプレイ、プラズマディスプレイ等の製造工程における、薄膜のレーザスクライブまたはアブレーションを実施するレーザ加工機に関する。 The present invention relates to a laser processing machine that performs laser scribing or ablation of a thin film in a manufacturing process of a solar cell panel, an organic EL display, a plasma display, or the like.
この種のレーザ加工機は、基板の被加工面に製膜した単層または積層の薄膜にレーザ光を照射して除去加工することを主務とする。一般に、レーザ加工機(例えば、下記特許文献を参照)は、基板の被加工面に向けてレーザ光を照射可能な複数本の加工ノズルと、これら加工ノズルを基板に対して移動させる、または基板を加工ノズルに対して移動させるための移動機構とを具備してなる。 This type of laser processing machine has a main task of irradiating a single layer or a laminated thin film formed on a processing surface of a substrate with laser light for removal processing. In general, a laser processing machine (for example, refer to the following patent document) includes a plurality of processing nozzles that can irradiate a laser beam toward a processing surface of a substrate, and these processing nozzles move relative to the substrate, or a substrate And a moving mechanism for moving the workpiece with respect to the processing nozzle.
レーザ加工機を使用してパターニングを行う際、被加工面に形成するパターン形状に対応した遮蔽マスクを基板と加工ノズルとの間に介在させて、レーザ光を遮蔽することがしばしば行われる。しかしながら、被加工面における狭い領域に多数の溝を並行して切削しなければならない場合等には問題が生じ得る。例えば、ある溝は一貫して連続しているが、そのすぐ隣の溝は断続的であり(溝を断絶させる箇所にはレーザ光を照射してはならない)、さらにその隣の溝は一貫して連続しているというパターンを形成しようとしても、このようなパターン形状に対応した遮蔽マスクを設置することは事実上困難である。 When patterning is performed using a laser processing machine, a laser beam is often shielded by interposing a shielding mask corresponding to the pattern shape formed on the processing surface between the substrate and the processing nozzle. However, a problem may arise when a large number of grooves have to be cut in parallel in a narrow area on the work surface. For example, a groove is consistently continuous, but the adjacent groove is intermittent (do not irradiate the laser beam at the point where the groove is cut off), and the adjacent groove is consistent. Even if an attempt is made to form a pattern that is continuous, it is practically difficult to install a shielding mask corresponding to such a pattern shape.
以上に鑑みてなされた本発明は、遮蔽マスクを用いずとも複雑なパターンを好適に形成することのできるレーザ加工機を提供しようとするものである。 The present invention made in view of the above is intended to provide a laser processing machine capable of suitably forming a complicated pattern without using a shielding mask.
本発明では、加工対象物に向けてレーザ光を照射可能な複数本の加工ノズルと、前記加工ノズルを前記加工対象物に対し相対的に移動させるための移動機構と、前記加工ノズルの前記加工対象物に対する相対位置を検出するための位置検出機構と、前記移動機構を制御する移動機構制御コントローラとは別に設けられ、前記複数本の加工ノズルの各々からのレーザ光の出射を個別にON/OFF制御するための専用の加工ノズル制御コントローラとを具備してなり、前記加工ノズル制御コントローラが、前記位置検出機構から出力される信号を前記移動機構制御コントローラを介さずに受信する位置信号受信部と、前記加工ノズルの前記加工対象物に対する相対位置と、各加工ノズル毎のレーザ光の出射のON/OFFとの関係を規定する情報を記憶するパターン情報記憶部と、前記位置信号受信部で受信した信号に基づき、前記パターン情報記憶部に記憶している情報に対応して、前記各加工ノズルからのレーザ光の出射を個別にON/OFF制御する照射制御部とを備えているレーザ加工機を構成した。 In the present invention, a plurality of machining nozzles capable of irradiating a laser beam toward the workpiece, a moving mechanism for moving the machining nozzle relative to the workpiece, and the machining of the machining nozzle A position detection mechanism for detecting a relative position with respect to the object and a movement mechanism controller for controlling the movement mechanism are provided separately, and laser light emission from each of the plurality of processing nozzles is individually turned on / off. A position signal receiving unit that includes a dedicated processing nozzle control controller for performing OFF control, and the processing nozzle control controller receives a signal output from the position detection mechanism without passing through the movement mechanism control controller. Information defining the relationship between the relative position of the processing nozzle with respect to the processing object and the ON / OFF of laser light emission for each processing nozzle. In response to the information stored in the pattern information storage unit based on the signal received by the pattern information storage unit and the position signal reception unit, the laser beam emission from each processing nozzle is individually performed The laser processing machine provided with the irradiation control part which performs ON / OFF control was comprised.
本発明に係るレーザ加工機は、パターン情報記憶部に記憶しているパターン形状に応じ、各加工ノズルから出射するレーザ光を個別にON/OFF制御する。また、特に、加工ノズル制御コントローラが、位置検出機構から出力される信号を移動機構制御コントローラを介さずに直接受信するようにしていることから、加工ノズルの相対移動に対するレーザ光の出射のON/OFFの遅延が少なくなる。これにより、被加工面におけるレーザ光を照射すべき箇所のみに確実にレーザ光を照射することが可能となる。 The laser processing machine according to the present invention individually controls ON / OFF of the laser light emitted from each processing nozzle in accordance with the pattern shape stored in the pattern information storage unit. In particular, since the processing nozzle control controller directly receives the signal output from the position detection mechanism without passing through the movement mechanism control controller, it is possible to turn on / off laser light emission relative to the relative movement of the processing nozzle. OFF delay is reduced. As a result, it is possible to reliably irradiate the laser beam only on the portion to be irradiated with the laser beam on the processing surface.
波長、出力パワー、出力モード、レーザ径、投影形状等が相異なる複数種類のレーザ光を用いたパターニングを実施したければ、加工対象物に向けて複数種類のレーザ光を照射可能な加工ノズルと、前記加工ノズルを前記加工対象物に対し相対的に移動させるための移動機構と、前記加工ノズルの前記加工対象物に対する相対位置を検出するための位置検出機構と、前記移動機構を制御する移動機構制御コントローラとは別に設けられ、前記加工ノズルからの複数種類のレーザ光の出射を種類別にON/OFF制御するための専用の加工ノズル制御コントローラとを具備してなり、前記加工ノズル制御コントローラが、前記位置検出機構から出力される信号を前記移動機構制御コントローラを介さずに受信する位置信号受信部と、前記加工ノズルの前記加工対象物に対する相対位置と、各種類毎のレーザ光の出射のON/OFFとの関係を規定する情報を記憶するパターン情報記憶部と、前記位置信号受信部で受信した信号に基づき、前記パターン情報記憶部に記憶している情報に対応して、前記加工ノズルからの各種類のレーザ光の出射を個別にON/OFF制御する照射制御部とを備えているレーザ加工機とすればよい。 If you want to perform patterning using multiple types of laser light with different wavelengths, output power, output mode, laser diameter, projection shape, etc., a processing nozzle that can irradiate multiple types of laser light toward the workpiece , A movement mechanism for moving the machining nozzle relative to the workpiece, a position detection mechanism for detecting a relative position of the machining nozzle with respect to the workpiece, and a movement for controlling the movement mechanism Provided separately from a mechanism control controller, comprising a dedicated processing nozzle control controller for ON / OFF control of emission of a plurality of types of laser light from the processing nozzles for each type, the processing nozzle control controller comprising: A position signal receiving unit for receiving a signal output from the position detecting mechanism without passing through the moving mechanism control controller; Based on a signal received by the position signal receiving unit and a pattern information storage unit for storing information defining the relationship between the relative position of the laser beam to the object to be processed and ON / OFF of laser light emission for each type In response to the information stored in the pattern information storage unit, the laser processing machine includes an irradiation control unit that individually controls ON / OFF of the emission of each type of laser light from the processing nozzle. That's fine.
前記移動機構が、前記加工ノズルを前記加工対象物に対し相対的に搬送するリニアモータ台車であるならば、前記位置検出機構を、前記リニアモータ台車に付設したリニアスケール(または、リニアエンコーダ)を用いるものとすることが好ましい。 If the moving mechanism is a linear motor carriage that conveys the machining nozzle relative to the workpiece, a linear scale (or linear encoder) attached to the linear motor carriage is used as the position detection mechanism. It is preferable to use it.
前記位置検出機構を、フォトセンサを用いたものとしてもよい。 The position detection mechanism may use a photo sensor.
本発明によれば、遮蔽マスクを用いずとも複雑なパターンを好適に形成できるレーザ加工機が実現される。 According to the present invention, a laser beam machine capable of suitably forming a complicated pattern without using a shielding mask is realized.
本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。本実施形態のレーザ加工機1は、薄膜太陽電池の製造工程において使用されるものであり、加工対象物であるガラス基板9の被加工面である上表面に製膜される薄膜(例えば、透明導電膜、光電変換膜、裏面電極膜等)にレーザ光を照射して、当該薄膜を分断する分離溝等のパターニングを行うものである。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The laser beam machine 1 according to the present embodiment is used in a manufacturing process of a thin film solar cell, and is a thin film (for example, transparent) formed on an upper surface that is a processing surface of a glass substrate 9 that is an object to be processed. A conductive film, a photoelectric conversion film, a back electrode film, etc.) are irradiated with laser light to pattern separation grooves and the like for dividing the thin film.
説明の簡明化のため、加工ノズル3及び集塵ノズル5が薄膜に分離溝を形成するべく往復走行する方向(Y軸方向)を前後方向、加工ノズル3及び集塵ノズル5がピッチ送りする方向(X軸方向)を左右方向と定義して記述する。図1ないし図4に示すように、本実施形態のレーザ加工機1は、架台7、支持機構4及び保定機構2を備えた本体と、支持機構4の下方に配置した加工ノズル3と、支持機構4の上方に吊設した集塵ノズル5とを具備する。
For simplification of explanation, the direction in which the
支持機構4は、レーザ加工機1に搬入した基板9を支持するものであり、台枠を主体とする。台枠4は、架台7に固設した本体フレーム71により、加工ノズル3やXYステージ32等と衝突しない高さに持ち上げてある。この台枠4は、前後方向に拡張し上下に貫通した複数の開口窓41を左右方向に複数配列した形状をなす。開口窓41の個数は、加工ノズル3の本数に等しい。加工ノズル3から出射するレーザ光は、この開口窓41を通過する。台枠4の開口窓41の周縁部には、自由に回転することのできる転動体42を多数、前後左右に散開させて設けている。転動体42は、例えばいわゆるボールベアである。搬入した基板9は、これら転動体42の上に載せ置かれる。
The support mechanism 4 supports the substrate 9 carried into the laser processing machine 1 and mainly includes a frame. The frame 4 is raised to a height at which it does not collide with the
台枠4は、その前後端部に設けたレール機構43を介して、左右方向に移動可能としてある。台枠4と本体フレーム71との間には、台枠4の左右方向の移動を惹起するねじ送り機構44を介設している。ねじ送り機構44は、ピッチ送り用モータ45により駆動されて、台枠4を左右方向にピッチ送り移動させる。
The underframe 4 is movable in the left-right direction via a
保定機構2は、レーザ加工時に基板9を動かないよう保定するものであり、支持機構4の傍らに設けた保定用押付板を主体とする。保定用押付板2は、左右に対をなし、台枠4よりも外側方、台枠4(の転動体42)の上面に臨む高さの位置に所在している。保定用押付板2は、本体フレーム71に固定した左右のプレート72上に取り付けている。これら保定用押付板2は、エアシリンダで駆動されて左右方向に接近または離間し、基板9の側端面に当接して左右から基板9を挟持する。なお、保定用押付板2に替えて、あるいは保定用押付板2とともに、クランプや吸盤等を採用してもよい。
The
図3及び図5に示すように、加工ノズル3は、XYステージ32に支持させている。XYステージ32は、前後方向に延伸するY軸レール321と、Y軸レール321に案内されて前後方向に走行するとともに左右方向に拡張してその上部にX軸レール323を設けているX軸ユニット322と、X軸レール323に案内されて左右方向にピッチ送り移動する台車324とを備えてなる。X軸ユニット322、台車324はともに、リニアサーボ可動子を駆動源とするリニアモータ台車である。本実施形態では、X軸ユニット322に複数基の台車324を配し、各台車324にそれぞれ加工ノズル3を搭載している。これらX軸ユニット322、台車324はそれぞれ、加工ノズル3を基板9に対して相対的にX軸方向、Y軸方向に移動させる移動機構を構成する。
As shown in FIGS. 3 and 5, the
XYステージ32には、リニアスケール33、34が付帯する。X軸リニアスケール33は、加工ノズル3のX軸方向の位置を検出するための位置検出機構、Y軸リニアスケール34は、加工ノズル3のY軸方向の位置を検出するための位置検出機構である。X軸リニアスケール33は、例えば、各ノズル3を支持する台車324にそれぞれ設けた磁気センサヘッドと、X軸ユニット322に設けた磁気格子縞を目盛りとした磁気式リボンスケールとを要素とする。そして、磁気センサヘッドでリボンスケールの目盛りを読み取ることにより、各台車324ひいては各ノズル3のX軸方向位置を検知してその位置を指し示す信号を出力する。同様に、Y軸リニアスケール34も、X軸ユニット322に設けた磁気センサヘッドと、Y軸レール321に沿って設けた磁気式リボンスケールとを要素とし、X軸ユニット322ひいてはノズル3のY軸方向位置を検知してその位置を指し示す信号を出力する。
加工ノズル3は、複数種類のレーザ光、例えば波長1064nmの赤外レーザビームや、波長532nmの緑色レーザビーム等を薄膜に照射する。各加工ノズル3にはそれぞれ、レーザ発振器(図示せず)から供給される複数種類のレーザ光を導く複数本の光ファイバ31を接続している。レーザ発振器から供給されるレーザ光は、光ファイバ31を通じて加工ノズル3に導入され、加工ノズル3内の集光レンズ等の光学系を経て、ノズル上部の出射端から鉛直上方に出射する。
The
集塵ノズル5は、薄膜をパターニングすることで発生する粉塵を吸引するために存在する。図6に示すように、集塵ノズル5は、基板9の被加工面に近接する下向きに開口した吸引口511を有している。より詳しく述べると、集塵ノズル5は、複数個のノズル部材51を溶接等により左右方向に連接してなる。各ノズル部材51の下部は、下方に向かうにつれて左右方向には拡開しているが、前後方向には徐々に絞られている。ノズル部材51の下端において、吸引口511を形成する対向した前後壁の下端からは、互いに離反するように屈折したリップ512が前後に突出している。リップ512は、このリップ512の下面と基板9の被加工面との間隙に吸引口511方面に流れる気流を作り出す作用を営み、粉塵の吸引性能を向上させる。左右方向に並べ連ねたノズル部材51は、総体として、左右方向に拡張した細長穴様の吸引口511を形作る。この吸引口511総体の左右方向の寸法は、基板9の幅寸に略等しいか、それよりも大きい。
The
各ノズル部材51の中途には、それぞれエアダンパ(または、流量制御弁)513を設けている。エアダンパ513は、ノズル部材51の内部を流通する風量を手動で調節できるものである。各ノズル部材51の上部は、左右方向に伸長した単一の集合管52に連結している。集合管52は、その中央部位が上方に突出したコネクタ521となっている。コネクタ521は、粉塵の吸出口であり、このコネクタ521を介して集塵機(図示せず)に接続する。集合管52の内空、特に上下方向の内寸は、中央部位が最も大きく、その左右に隣接した部位ではより小さく、左右両端部位では最も小さい。これは、各ノズル部材51の吸引口511近傍において生じる吸込気流の流速または吸引圧力の大きさを揃えるためである。各ノズル部材51毎にエアダンパ513を設けているのも、同趣旨である。
An air damper (or flow control valve) 513 is provided in the middle of each
集塵ノズル5と集塵機との間には、集塵接続機構6が介在する。図4、図7及び図8に示すように、集塵接続機構6は、前後方向に沿って離間した一対のローラ61と、これらローラ61間に配置され前後方向に沿って延伸するとともに同方向に拡張した開口を有するチャンバ62と、ローラ61に巻き掛けられてチャンバ62の開口を閉塞するとともに一部に貫通孔631を穿っているベルト63と、一端が集塵ノズル5のコネクタ521に接合し他端がベルト63の貫通孔631に接合しているダクト64とを備える。
A dust
本実施形態にあって、チャンバ62は、上方に開口した長尺な箱状の部材であり、上方に開口している。チャンバ62の左右の側壁621の上端部622は、互いに相寄るように屈曲して内側方に延出しており、チャンバ62の開口幅をやや狭めている。これら屈曲片622の上面には、滑り部材623を装着している。滑り部材623は、例えば硬質樹脂製の薄板材で、ベルト63との摩擦を軽減する役割を担う。前方のローラ61はチャンバ62の前壁625の前方に所在し、後方のローラ61はチャンバ62の後壁626の後方に所在しており、これらローラ61を回動可能に軸支する軸受628をチャンバ62の前後端に固設している。また、チャンバ62の左右の側壁621は、チャンバ62の底壁627を越えて下方に垂下し、その下端部624もまた互いに相寄るように屈曲して内側方に延出している。
In this embodiment, the
ベルト63は、例えばスチールベルトであり、前後のローラ61に巻き掛けられてチャンバ62を包む無限軌道となる。この無限軌道の上部では、ベルト63は滑り部材623に当接して上方からチャンバ62の開口を遮蔽する。無限軌道の下部では、ベルト63はチャンバ62の底壁627と下方の屈曲片624との間の空間を通過する。貫通孔631は、無限軌道の上部に穿ち設ける。チャンバ62、ローラ61及びベルト63は、台枠4よりも外側方に配置する。
The
チャンバ62の所定部位(図示例では、チャンバ62の前方部位における外側壁621)には、粉塵の吸出口を設けており、この吸出口にホース65を接続し、ホース65を集塵機に接続する。従って、集塵ノズル5の吸引口511から吸引した粉塵は、ダクト64及びチャンバ62の内空を通過し、ホース65を経由して集塵機に至ることとなる。集塵機の吸引によってチャンバ62内は負圧となり、ベルト63がチャンバ62の上方の屈曲片622に吸い付いて開口を好適に閉塞する。
A dust suction port is provided at a predetermined portion of the chamber 62 (in the illustrated example, the
集塵ノズル5及びダクト64は、加工ノズル3に追随して前後方向に往復走行可能である。集塵ノズル5等をする吊持する構造体は、プレート72の四隅から立ち上がる支柱73と、各支柱73の上端部間を接続する側ビーム74、前ビーム75及び後ビーム76とを要素とする。上述したチャンバ62は、その前部を前ビーム75に固定し、その後部を後ビーム76に固定している。集塵ノズル5及びダクト64は、左右方向に延伸した横架フレーム53に担持させる。横架フレーム53の左端部は、台車531を介して左側ビーム74に設けた搬送レールに支持させ、横架フレーム53の右端部は、やはり台車532を介してチャンバ62に設けた搬送レールに支持させる。これにより、横架フレーム53は、左側ビーム74及びチャンバ62に沿って前後方向に走行可能となる。また、横架フレーム53の右端部は、ダクト64とともにベルト63の貫通孔631近傍部位に取り付いている。
The
本実施形態では、ベルト63が、横架フレーム53ひいては集塵ノズル5の走行駆動機構を兼ねている。即ち、ベルト63を巻き掛けているローラ61の一方(図示例では、前方のローラ61)をサーボモータ66にて回動駆動するようにしており、ローラ61の回動に従動してベルト63が前後に運動し、このベルト63の運動を以て横架フレーム53等を前後方向に往復走行させる。但し、横架フレーム53の左方または右方の台車531、532をリニアモータ可動子とし、この台車531、532を駆動源として集塵ノズル5を走行駆動することも考えられる。
In the present embodiment, the
レーザ加工を実行するにあたっては、まず、薄膜を製膜した被加工面を上にした基板9を前方から搬入する。即ち、搬送用クランパ(図示せず)で基板9の側縁をクランプしつつ搬送ユニット(図示せず)を駆動して、基板9を台枠4上に送り込み、台枠4に載置する。次いで、保定用押付板2を基板9の両側端面に押し付けて基板9を両側から挟持し、架台7に対して基板9を保定する。
In executing laser processing, first, a substrate 9 having a processed surface on which a thin film is formed is loaded from the front. That is, a transport unit (not shown) is driven while clamping a side edge of the substrate 9 with a transport clamper (not shown), and the substrate 9 is fed onto the frame 4 and placed on the frame 4. Next, the retaining
しかる後、加工ノズル3を所要の加工部位に移動させてレーザ光を上向きに発射し、基板9を透過させて被加工面にある薄膜に照射する。具体的には、X軸ユニット322を前後方向に走行させながらパルスレーザを連続的に照射して、前後方向に延伸した分離溝を薄膜に形成する。同時に、横架フレーム53を前後方向に走行させることで集塵ノズル5をX軸ユニット322に追随させ、図9に示すように、吸引口511を恒常的にレーザ光の照射部位Lの直上に位置づける。その上で、集塵機を運転して、照射部位Lから発生する粉塵の集塵を行う。
Thereafter, the
また、加工ノズル3を搭載した台車324を左右方向にピッチ送り移動させ、分離溝の形成位置を遷移させる。同時に、レーザ光軸が台枠4に干渉しないよう、台車324に連動して台枠4をも左右方向に移動させる。このとき、基板9を支える台枠4が基板9に対して相対的に変位することになるが、基板9の下面と台枠4の上面との間に転動体42が介在しておりこれが回転するため、台枠4の移動は妨げられない。なお、リニアモータ台車324による加工ノズル3のピッチ送りは瞬間的である一方、ねじ送り機構44による台枠4のピッチ送りは加工ノズル3の走行中を含めて略等速運動であるが、レーザ光軸は常時開口窓41内にある。
Further, the
台車324及び台枠4をともに左右方向に移動させながらパルスレーザを連続的に照射し、左右方向に延伸した溝を薄膜に形成することも可能である。
It is also possible to form a groove extending in the left-right direction in the thin film by continuously irradiating the pulse laser while moving both the
レーザ加工が完了したら、基板9を後方に搬出する。即ち、保定用押付板2による基板9の保定を解除し、搬送用クランパで基板9の側縁をクランプしつつ搬送ユニットを駆動して、基板9を台枠4上から送り出す。
When the laser processing is completed, the substrate 9 is unloaded. That is, the holding of the substrate 9 by the holding
しかして、本実施形態では、図10に示すように、各加工ノズル3から出射するレーザ光をノズル3毎に、またレーザ光の種類(ここでは、波長)毎に、個別にON/OFF制御するための専用の加工ノズル制御コントローラ8を、移動機構322、324を制御する移動機構制御コントローラ0とは別個に設けている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 10, the laser light emitted from each
加工ノズル制御コントローラ8は、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、またはプログラマブルコントローラ等を主体とする。図11に示すように、加工ノズル制御コントローラ8は、プロセッサ81、メモリ82、I/Oインタフェース83、84等を有し、これらが連携動作するものである。メモリ82は、主記憶デバイスの他、フラッシュメモリやハードディスクドライブといった補助記憶デバイスも含まれる。
The processing
加工ノズル制御コントローラ8が実行するべきプログラムは、メモリ82に記憶されており、プログラム実行の際にプロセッサ81によって解読される。そして、加工ノズル制御コントローラ8は、プログラムに従い、位置信号受信部、パターン情報記憶部及び照射制御部としての機能を発揮する。
A program to be executed by the
位置信号受信部は、X軸リニアスケール33及びY軸リニアスケール34が出力する信号をI/Oインタフェース83を介して受信する。その際、信号を移動機構制御コントローラから間接的に受け取るのではなく、リニアスケール33、34から移動機構制御コントローラに向けて送出される信号をインターセプトする形で直接的に受信する。
The position signal receiving unit receives signals output from the X-axis
パターン情報記憶部は、各加工ノズル3の基板9に対するX軸方向位置及びY軸方向位置と、各ノズル3毎及び/または各種類毎のレーザ光の出射のON/OFFとの関係を規定する情報を、メモリ82の所要の記憶領域に記憶する。パターン情報記憶部に記憶するこの情報は、基板9の被加工面(の薄膜)に形成するべきパターンを定義したものであって、制御プログラムが参照するデータであることもあれば、プログラム(または、スクリプト)の形でプログラム内に記述されていることもある。図12に、基板9の被加工面に形成するべきパターンの例を示す。図示例では、第一ノズル3が切削形成する溝911、912、913、第二ノズル3が切削形成する溝921、922、923、第三ノズル3が切削形成する溝931、932、933……が互いに近接しながら平行に並んで延伸している。被加工面における、溝911、912、913、921、922、923、931、932、933を切削する箇所の直下(XY座標)に到達したノズル3からは、その瞬間にレーザ光を出射していなければならない(出射ON)。逆に、溝911、912、913、921、922、923、931、932、933を切削しない箇所の直下(XY座標)に到達したノズル3からは、その瞬間にレーザ光を出射していてはならない(出射OFF)。また、溝911、921、931は波長532nmのレーザ光を照射して切削するものであるので、これら溝911、921、931の切削箇所の直下(XY座標)に到達したノズル3からは波長532nmのレーザ光を出射ONし、波長1064nmのレーザ光を出射OFFする。翻って、溝912、913、922、923、932、933は波長1064nmのレーザ光を照射して切削するものであるので、これら溝912、913、922、923、932、933の切削箇所の直下(XY座標)に到達したノズル3からは波長1064nmのレーザ光を出射ONし、波長532nmのレーザ光を出射OFFする。
The pattern information storage unit defines the relationship between the X-axis direction position and the Y-axis direction position of each
照射制御部は、各加工ノズル3及び/または各種類のレーザ光の出射を個別にON/OFF制御する。照射制御部は、位置信号受信部で受信した信号に基づいて各ノズル3の現在位置を知得した上で、パターン情報記憶部に記憶している情報に対応した、レーザ光の出射のON/OFFを切り換える制御信号を、各ノズル3に向けてI/Oインタフェース84を介して送信する。そして、その制御信号により、例えば各ノズル3に内蔵のマイクロミラーその他の光学素子を操作する等して、各ノズル3からの各種レーザ光の出射を制御する。
The irradiation control unit individually controls ON / OFF the emission of each
因みに、移動機構制御コントローラ0は、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、またはプログラマブルコントローラ等を主体とする。そして、リニアスケール33、34の出力信号を受けた上で、XYステージ32の作動、集塵ノズル5の搬送用台車531、532の作動、集塵接続機構6のサーボモータ66の作動、支持機構4のピッチ送り用モータ45の作動、集塵機の作動等を一括して制御する。
Incidentally, the moving mechanism control controller 0 is mainly a personal computer, a workstation, or a programmable controller. After receiving the output signals of the
本実施形態によれば、加工対象物9に向けてレーザ光を照射可能な複数本の加工ノズル3と、前記加工ノズル3を前記加工対象物9に対し相対的に移動させるための移動機構322、324と、前記加工ノズル3の前記加工対象物9に対する相対位置を検出するための位置検出機構33、34と、前記移動機構322、324を制御する移動機構制御コントローラ0とは別に設けられ、前記複数本の加工ノズル3の各々からのレーザ光の出射を個別にON/OFF制御するための専用の加工ノズル制御コントローラ8とを具備してなり、前記加工ノズル制御コントローラ8が、前記位置検出機構33、34から出力される信号を前記移動機構制御コントローラ0を介さずに受信する位置信号受信部と、前記加工ノズル3の前記加工対象物9に対する相対位置と、各加工ノズル3毎のレーザ光の出射のON/OFFとの関係を規定する情報を記憶するパターン情報記憶部と、前記位置信号受信部で受信した信号に基づき、前記パターン情報記憶部に記憶している情報に対応して、前記各加工ノズル3からのレーザ光の出射を個別にON/OFF制御する照射制御部とを備えているレーザ加工機1を構成したため、パターン情報記憶部に記憶しているパターン形状に応じ、各加工ノズル3から出射するレーザ光を個別にON/OFF制御できる。さらに、加工ノズル制御コントローラ8が、位置検出機構33、34から出力される信号を移動機構制御コントローラ0を介さずに直接受信するようにしていることから、加工ノズルの相対移動に対するレーザ光の出射のON/OFFの遅延が少なくなる。従って、被加工面におけるレーザ光を照射すべき箇所のみに確実にレーザ光を照射することが可能となる。
According to the present embodiment, a plurality of
並びに、加工対象物9に向けて複数種類のレーザ光を照射可能な加工ノズル3と、前記加工ノズル3を前記加工対象物9に対し相対的に移動させるための移動機構322、324と、前記加工ノズル3の前記加工対象物9に対する相対位置を検出するための位置検出機構33、34と、前記移動機構322、324を制御する移動機構制御コントローラ0とは別に設けられ、前記加工ノズル3からの複数種類のレーザ光の出射を種類別にON/OFF制御するための専用の加工ノズル制御コントローラ8とを具備してなり、前記加工ノズル制御コントローラ8が、前記位置検出機構33、34から出力される信号を前記移動機構制御コントローラ0を介さずに受信する位置信号受信部と、前記加工ノズル3の前記加工対象物9に対する相対位置と、各種類毎のレーザ光の出射のON/OFFとの関係を規定する情報を記憶するパターン情報記憶部と、前記位置信号受信部で受信した信号に基づき、前記パターン情報記憶部に記憶している情報に対応して、前記加工ノズル3からの各種類のレーザ光の出射を個別にON/OFF制御する照射制御部とを備えているレーザ加工機1を構成したため、パターン情報記憶部に記憶しているパターン形状に応じ、加工ノズル3から出射する各種レーザ光を個別にON/OFF制御できる。さらに、加工ノズル制御コントローラ8が、位置検出機構33、34から出力される信号を移動機構制御コントローラ0を介さずに直接受信するようにしていることから、加工ノズルの相対移動に対するレーザ光の出射のON/OFFの遅延が少なくなる。従って、被加工面におけるレーザ光を照射すべき箇所のみに確実に所望の種類のレーザ光を照射することが可能となる。
In addition, the
前記移動機構322、324が、前記加工ノズル3を前記加工対象物9に対し相対的に搬送するリニアモータ台車322、324であり、前記位置検出機構33、34を、前記リニアモータ台車322、324に付設したリニアスケール33、34を用いるものとしているため、元来リニアモータ台車322、324の位置フィードバック制御のために存在しているリニアスケール33、34をそのまま利用可能であり、余計なコスト増を招かない。
The moving
なお、以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、リニアスケール33、34は、フォトセンサを用いた光学式のものであっても構わない。この場合のX軸リニアスケール33は、各ノズル3を支持する台車324にそれぞれ設けた光源と、X軸ユニット322に所定ピッチで設けた光透過孔と、各光透過孔の下に配したフォトセンサとを要素とし、台車324に設けた光源からの光を光透過光を介してフォトセンサで受光それぞれ検知することにより、各台車324ひいては各ノズル3のX軸方向位置を検知してその位置を指し示す信号を出力する。同様に、Y軸リニアスケール34も、X軸ユニット322に設けた光源と、Y軸レール321に沿って所定ピッチで設けた光透過孔と、光透過孔の下に配したフォトセンサとを要素とし、X軸ユニット322ひいてはノズル3のY軸方向位置を検知してその位置を指し示す信号を出力する。
Note that the present invention is not limited to the embodiment described in detail above. For example, the
また、リニアスケール33、34以外の既知の位置検出機構を採用することも許容される。
It is also acceptable to employ a known position detection mechanism other than the
上記実施形態における加工機1は、加工時に加工ノズル3を加工対象物9に対して移動させる態様のものであったが、加工時に加工対象物を加工ノズルに対して移動させる態様の加工機に、本発明の思想を適用することも当然に可能である。
Although the processing machine 1 in the said embodiment was a thing of the aspect which moves the
その他各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 Other specific configurations of each part can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
本発明は、例えば太陽電池パネル、有機ELディスプレイ、プラズマディスプレイ等の製造工程における、薄膜のレーザスクライブまたはアブレーションを実施する加工機として利用可能である。 The present invention can be used as a processing machine for performing laser scribing or ablation of a thin film in a manufacturing process of a solar cell panel, an organic EL display, a plasma display, or the like.
1…レーザ加工機
3…加工ノズル
322、324…移動機構
33、34…位置検出機構
8…加工ノズル制御コントローラ
9…加工対象物
0…移動機構制御コントローラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (4)
前記加工ノズルを前記加工対象物に対し相対的に移動させるための移動機構と、
前記加工ノズルの前記加工対象物に対する相対位置を検出するための位置検出機構と、
前記移動機構を制御する移動機構制御コントローラとは別に設けられ、前記複数本の加工ノズルの各々からのレーザ光の出射を個別にON/OFF制御するための専用の加工ノズル制御コントローラとを具備するレーザ加工機であって、
前記加工ノズル制御コントローラが、
前記位置検出機構から出力される信号を前記移動機構制御コントローラを介さずに受信する位置信号受信部と、
前記加工ノズルの前記加工対象物に対する相対位置と、各加工ノズル毎のレーザ光の出射のON/OFFとの関係を規定する情報を記憶するパターン情報記憶部と、
前記位置信号受信部で受信した信号に基づき、前記パターン情報記憶部に記憶している情報に対応して、前記各加工ノズルからのレーザ光の出射を個別にON/OFF制御する照射制御部と
を備えているレーザ加工機。 A plurality of processing nozzles capable of irradiating a laser beam toward the processing object;
A movement mechanism for moving the machining nozzle relative to the workpiece;
A position detection mechanism for detecting a relative position of the processing nozzle with respect to the processing object;
Provided separately from a moving mechanism control controller that controls the moving mechanism, and includes a dedicated processing nozzle control controller for individually controlling ON / OFF of the emission of laser light from each of the plurality of processing nozzles. A laser processing machine,
The processing nozzle control controller
A position signal receiving unit that receives a signal output from the position detection mechanism without going through the moving mechanism control controller;
A pattern information storage unit for storing information that defines a relationship between a relative position of the processing nozzle with respect to the processing object and ON / OFF of laser light emission for each processing nozzle;
An irradiation control unit that individually controls ON / OFF of the emission of the laser light from each processing nozzle in accordance with the information stored in the pattern information storage unit based on the signal received by the position signal receiving unit; Laser processing machine equipped with.
前記加工ノズルを前記加工対象物に対し相対的に移動させるための移動機構と、
前記加工ノズルの前記加工対象物に対する相対位置を検出するための位置検出機構と、
前記移動機構を制御する移動機構制御コントローラとは別に設けられ、前記加工ノズルからの複数種類のレーザ光の出射を種類別にON/OFF制御するための専用の加工ノズル制御コントローラとを具備するレーザ加工機であって、
前記加工ノズル制御コントローラが、
前記位置検出機構から出力される信号を前記移動機構制御コントローラを介さずに受信する位置信号受信部と、
前記加工ノズルの前記加工対象物に対する相対位置と、各種類毎のレーザ光の出射のON/OFFとの関係を規定する情報を記憶するパターン情報記憶部と、
前記位置信号受信部で受信した信号に基づき、前記パターン情報記憶部に記憶している情報に対応して、前記加工ノズルからの各種類のレーザ光の出射を個別にON/OFF制御する照射制御部と
を備えているレーザ加工機。 A machining nozzle capable of irradiating a plurality of types of laser beams toward the workpiece;
A movement mechanism for moving the machining nozzle relative to the workpiece;
A position detection mechanism for detecting a relative position of the processing nozzle with respect to the processing object;
Laser processing provided separately from a moving mechanism control controller for controlling the moving mechanism, and having a dedicated processing nozzle control controller for ON / OFF control of emission of a plurality of types of laser light from the processing nozzles for each type Machine,
The processing nozzle control controller
A position signal receiving unit that receives a signal output from the position detection mechanism without going through the moving mechanism control controller;
A pattern information storage unit for storing information defining a relationship between a relative position of the processing nozzle with respect to the processing object and ON / OFF of laser light emission for each type;
Irradiation control that individually controls ON / OFF of the emission of each type of laser light from the processing nozzle in accordance with information stored in the pattern information storage unit based on the signal received by the position signal receiving unit And a laser processing machine.
前記位置検出機構が、前記リニアモータ台車に付設したリニアスケールを用いるものである請求項1または2記載のレーザ加工機。 The moving mechanism is a linear motor carriage that conveys the machining nozzle relative to the workpiece;
The laser processing machine according to claim 1 or 2, wherein the position detection mechanism uses a linear scale attached to the linear motor carriage.
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