CN105163897A - 锥度控制的射束角协调及工件运动 - Google Patents

锥度控制的射束角协调及工件运动 Download PDF

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Abstract

射束轴(32)的入射角(ω)及方位角(φ)可相对于一工件(22)移动来为经由沿着射束轴(32)传播的聚焦雷射束(30)产生的所得切口(120)的侧壁(124)提供期望的锥度特性。

Description

锥度控制的射束角协调及工件运动
相关申请案
本申请案是2013年3月15日申请的美国临时申请案第61/793,589号的非临时申请案，其内容全部以引用方式并入本文用于所有目的。
版权公告
2014伊雷克托科技工业股份有限公司。本专利档案揭示内容的一部分包含受到版权保护的材料。在专利档案或专利揭示内容中的任何一者的复制出现在专利商标局的专利文档或档案中时，版权所有者并不反对，但另外无论如何保留全部版权。37CFR§1.71(d)。
技术领域
本申请案是关于用于加工一工件中的特征部的雷射***及方法，且特定的，本申请案是关于用于射束协调以控制制造在工件中的切割口的锥度的雷射***及方法。
背景技术
工件的雷射加工通常沿着切口特征部产生呈现锥度的边缘，其会损害切割口质量。图1展示经由习知雷射处理设备制造在一工件22中的一切割口或切口20。雷射处理设备聚焦激光脉冲的一准直射束24以在一焦点26处具有尺寸上小于准直射束24的射束腰28的光点尺寸18(图8C)。(射束腰28尺寸随着准直射束被聚焦到焦点26而减小。)所得聚焦射束30沿着垂直于工件22的一顶面34的一射束轴32传播。射束轴32及工件22的一者或多者相对于彼此移动以沿着工件22在决定切口20路径的切割方向上提供聚焦射束。
经由切割形成的切口20可由一底面40及侧壁42界定。锥度可相对于垂直于工件22的顶面34的深度轴44界定。若一侧壁42垂直于工件22的顶面34，则侧壁42平行于深度轴44(且与之共线)，且侧壁42具有零锥度。
然而，若侧壁42从顶面34到底面40具有向内倾斜到切口20中心的斜度，则由切割口制成的侧壁具有正锥度。该锥度可由在侧壁42与深度轴44之间测定的锥度角θ定义，如图1中所示。若侧壁42从顶面34到底面40具有背离切口20中心倾斜的斜度，则由切割口制成的侧壁42具有负锥度。
锥度角θ可介于几度到大于10度，或特意地更大，且会受到一些雷射处理参数的影响但不一定受其等控制。对于许多切割应用而言，大锥度并非理想结果。此外，对于许多切割应用而言，最小化的锥度或近似为零的锥度是期望结果。
发明内容
提供本发明内容以呈简化形式介绍本发明具体实施方式中描述的概念的选择。本发明内容并非意欲确定主张的主旨的关键或本质发明概念，也非意欲确定主张的主旨的范畴。
在一些实施例中，一种用于雷射加工一工件中的一特征部的方法包括：提供一工件；产生一束雷射光；将该射束导引至该工件上以用该射束照射该工件的一区域，其中该射束以一入射角入射在该工件上且沿着相对于该工件的一方位角方向入射在该工件上；移除该照射区域内该工件的一部分；造成该照射区域相对于该工件在该工件内沿着一加工路径移动；及基于该照射区域沿着该加工路径的一位置改变该射束相对于该工件的方位角方向。
在一些替代、另外或追加实施例中，射束包含至少一个雷射光脉冲。
在一些替代、另外或追加实施例中，射束内的雷射光具有大于100nm的至少一个波长。
在一些替代、另外或追加实施例中，射束内的雷射光具有小于11μm的至少一个波长。
在一些替代、另外或追加实施例中，造成照射区域相对于工件移动包括相对于射束移动该工件。
在一些替代、另外或追加实施例中，相对于射束移动工件包括线性平移该工件。
在一些替代、另外或追加实施例中，相对于射束移动工件包括旋转地平移该工件。
在一些替代、另外或追加实施例中，加工路径的至少一部分是直的。
在一些替代、另外或追加实施例中，加工路径的至少一部分是弯曲的。
在一些替代、另外或追加实施例中，射束被聚焦。
在一些替代、另外或追加实施例中，改变射束相对于工件的方位角方向包括偏转该射束。
在一些替代、另外或追加实施例中，偏转射束包括反射该射束。
在一些替代、另外或追加实施例中，偏转射束包括折射该射束。
在一些替代、另外或追加实施例中，在聚焦射束之前偏转该射束。
在一些替代、另外或追加实施例中，在聚焦射束之后偏转该射束。
在一些替代、另外或追加实施例中，同时偏转及聚焦射束。
在一些替代、另外或追加实施例中，基于照射区域沿着加工路径的一位置改变入射角。
在一些替代、另外或追加实施例中，一种用于雷射加工一工件中的一特征部的方法包括：提供一工件；产生一束雷射光；将该射束聚焦在该工件上以照射该工件的一区域，其中该射束以一入射角入射在该工件上且沿着相对于该工件的一方位角方向入射在该工件上；移动来造成该照射区域相对于该工件在该工件内沿着一加工路径移动；及基于该照射区域沿着该加工路径的一位置改变该射束相对于该工件的方位角方向。
在一些替代、另外或追加实施例中，一种用于雷射加工一工件中的一特征部的方法包括：提供一工件；沿着一射束轴产生一束激光脉冲；在沿着一切割路径的一切割方向上造成该射束轴与该工件之间的相对运动；将该射束轴导引至该工件上以用该射束沿着该切割路径照射该工件上的一第一区域，其中该射束轴以一第一非零加工角入射在该工件上且沿着相对于该切割方向的一第一非零方位角方向照射在该工件上；沿着该切割路径移除该第一区域内该工件的材料以形成包括一第一侧壁的一切口，该第一侧壁具有受到该第一入射角及该第一方位角方向影响的一第一锥度特性；改变该射束轴相对于该切割方向的第一方位角方向；将该射束轴导引至该工件上以用该射束沿着该切割路径照射该工件的一第二区域，其中该射束轴以一第二非零加工角入射在该工件上且沿着相对于该切割方向的一第二非零方位角方向照射在该工件上，其中该第二非零方位角方向不同于该第一非零方位角方向；及沿着该切割路径移除该第二区域内该工件的材料以形成一第二侧壁，该第二侧壁具有受到该第二入射角及该第二方位角方向影响的一第二锥度特性。
在一些实施例中，射束轴的加工角是相对于工件的入射角。
在一些实施例中，入射角大致等于射束轴角。
在一些替代、另外或追加实施例中，一种用于雷射加工一工件中的一特征部的方法包括：提供一工件；沿着一射束轴产生一激光脉冲射束，其通过在该工件上具有一可利用视域的一非远心透镜传播，其中该视域具有一周界；在沿着一切割路径的一切割方向上造成该射束轴与该工件之间的相对运动；通过该非远心透镜将该射束轴接近该视域的周界导引至该工件上以用该射束沿着一切割路径照射该工件上的一第一区域，其中该射束轴以一第一非零加工角入射在该工件上且沿着相对于分开该工件的一深度轴的一第一非零方位角方向照射在该工件上；及沿着该切割路径移除该第一区域内该工件的材料以形成包括一第一侧壁的一切口，该第一侧壁具有受到该第一入射角及该第一方位角方向影响的一第一锥度特性。
在一些替代、另外或追加实施例中，通过非远心透镜继续将射束轴接近视域周界导引至工件上以在沿着切割路径延伸切口时维持第一侧壁的第一锥度特性。
在一些替代、另外或追加实施例中，切割路径具有曲率，且改变射束轴相对于工件的第一方位角方向来调整该切割路径的曲率。
在一些替代、另外或追加实施例中，切割路径具有曲率，第一区域沿着该切割路径在一第一方向上形成一第一区段，且改变射束轴相对于工件的第一方位角方向以造成该射束轴通过非远心透镜接近视域周界被导引至该工件上而用该射束沿着该切割路径照射该工件的一第二区域，其中该射束轴以一第二非零加工角入射在该工件上且沿着相对于该工件的一第二非零方位角方向照射在该工件上，其中该第二非零方位角方向不同于该第一非零方位角方向，且其中该第二区域在与该第一方向背离的一第二方向上沿着该切割路径形成一第二区段，且其中沿着该切割路径移除该第二区域内该工件的材料以在该第二方向上延伸该切口，同时维持受到该第二入射角及该第二方位角方向影响的该第一侧壁的第一锥度特性。
在一些替代、另外或追加实施例中，射束轴的第一加工角是相对于一非远心透镜的一透镜轴以一非零射束轴角定向。
在一些替代、另外或追加实施例中，射束轴的第一加工角是相对于一非远心透镜的一轴平面以一非零且非垂直射束轴角定向。
在一些替代、另外或追加实施例中，射束轴经导引以在可利用视域的周界的5mm内照射工件。
在一些替代、另外或追加实施例中，射束轴经导引以在可利用视域的周界的1mm内照射工件。
在一些替代、另外或追加实施例中，射束轴经导引以在可利用视域的周界的100微米内照射工件。
在一些替代、另外或追加实施例中，射束轴的第一加工角大于2度。
在一些替代、另外或追加实施例中，射束轴的第一加工角大于5度。
在一些替代、另外或追加实施例中，射束轴的第一加工角大于2度且小于10度。
在一些替代、另外或追加实施例中，射束轴的第一加工角小于20度。
在一些替代、另外或追加实施例中，第一加工角及第二加工角相同。
在一些替代、另外或追加实施例中，第一加工角与第二加工角不同。
在一些替代、另外或追加实施例中，第一方位角方向的一角值大于或等于20度且小于180度。
在一些替代、另外或追加实施例中，第一方位角方向的一角值约为90度。
在一些替代、另外或追加实施例中，第一方位角方向及第二方位角方向在不同方向上具有相同角值。
在一些替代、另外或追加实施例中，第一方位角方向及第二方位角方向在不同方向上具有不同角值。
在一些替代、另外或追加实施例中，第一侧壁及第二侧壁具有相同锥度。
在一些替代、另外或追加实施例中，第一侧壁及第二侧壁具有相同特性。
在一些替代、另外或追加实施例中，第一侧壁及第二侧壁具有特意不同的锥度。
在一些替代、另外或追加实施例中，射束轴在一射束路径中以小于切口宽度的一重复图案导引至工件上，且使得沿着该射束路径的一些雷射光点成为形成第一侧壁的第一雷射光点，且使得沿着该射束路径的一些雷射光点成为形成一第二侧壁的第二雷射光点，其中这些第一雷射光点在第一方位角方向上经导引，且其中这些第二雷射光点在一第二方位角方向上经导引。
在一些替代、另外或追加实施例中，一种用于雷射加工一工件中的一特征部的方法包括：提供一工件；沿着一射束轴产生一束激光脉冲；在沿着一切割路径的一切割方向上造成该射束轴与该工件之间的相对运动；将该射束轴导引至该工件上以用该射束沿着该切割路径照射该工件上的一第一区域，其中该射束轴以一第一非零加工角入射在该工件上且沿着相对于该切割路径的一第一非零方位角方向照射在该工件上；沿着该切割路径移除该第一区域内该工件的材料以形成包括一第一侧壁的一切口，该第一侧壁具有受到该第一入射角及该第一方位角方向影响的一第一锥度特性；改变该射束轴相对于该切割方向的该第一方位角方向；将该射束轴导引至该工件上以用该射束沿着该切割路径照射该工件的一第二区域，其中该射束轴以一第二非零加工角入射在该工件上且沿着相对于该切割路径的一第二非零方位角方向照射在该工件上，其中该第二非零方位角方向不同于该第一非零方位角方向；及沿着该切割路径移除该第二区域内该工件的材料以形成一第二侧壁，该第二侧壁具有受到该第二入射角及该第二方位角方向影响的一第二锥度特性。
在一些替代、另外或追加实施例中，一种用于雷射加工一工件中的一特征部的雷射微加工***包括：一雷射，可操作以沿着一射束轴产生具所选脉冲参数的一束激光脉冲；一非远心透镜，可操作以通过其传播且在该工件上具有一可利用视域，其中该视域具有一参数；一工件台，可操作以支撑及移动该工件；一快速***，可操作以将该射束轴导引通过该非远心透镜且直接或间接地朝向该工件上的目标位置；一***台，用于支撑及相对于该工件移动一快速***；及一控制器，可操作以控制该工件台及该快速***台的运动且可操作以控制该快速***来沿着该射束轴导引这些激光脉冲，且通过该非远心透镜使该射束轴相对于这些目标位置以一或多个所选加工角及一或多个所选方位角接近该视域的周界保持在该工件上以形成具有一侧壁的一切口，该侧壁具有由这些所选脉冲参数、该一或多个所选加工角及该一或多个所选方位角确定的所选锥度特性。
在一些替代、另外或追加实施例中，一种用于雷射加工一工件中的一特征部的方法包括：提供具有一表面的一工件；提供一工件台，可操作以支撑该工件及移动该工件；产生具有所选雷射参数的一束激光脉冲及沿着一射束轴传播这些激光脉冲；提供一快速***，可操作以将该射束轴导引通过该非远心透镜且直接或间接地朝向该工件上的目标位置，其中该非远心透镜具有大体垂直于该工件表面的一中心透镜轴；在沿着一切割路径的一切割方向上造成该射束轴与该工件之间的相对运动；及通过该非远心透镜将该射束轴导引至该工件上以用该射束沿着一切割路径照射该工件上的一第一区域来沿着该切割路径移除该第一区域内该工件的材料而形成一切口，该切口包括一第一侧壁、一底部及一第二侧壁，其中该中心透镜轴定位成距该第一侧壁比距该第二侧壁更远距离，其中该射束轴以一所选非零加工角入射在该工件上且沿着相对于该切割方向的一所选非零方位角方向照射在该工件上，使得该第一侧壁形成有由这些所选脉冲参数、该所选加工角及该所选方位角方向决定的一锥形特性。
将从下文参考随附附图进行的较佳实施例的具体实施方式显而易知另外的态样及优点。
附图说明
图1是经由现有雷射处理设备制造在一工件中的一切割口或切口的侧视截面图；
图2是一例示性切割口或切口的侧视截面图，该切割口或切口制造有与一透镜的一透镜轴共线的一射束轴；
图3是一例示性切割口或切口的侧视截面图，该切割口或切口制造有以相对于工件表面的一非垂直角及在相对于沿着工件表面的一切割路径的一第一方位角方向上定向的射束轴；
图4是一例示性切割口或切口的侧视截面图，该切割口或切口制造有以相对于工件表面的一非垂直角及在相对于沿着工件表面的一切割路径的一第二方位角方向上定向的射束轴；
图5是描绘射束轴与工件之间的例示性相对协调移动的俯视平面图，该相对协调移动经由接近一可利用视域的周界导引射束轴以照射工件来在外切口壁上形成具有期望锥度特性的圆形特征部；
图6是描绘射束轴与工件之间的例示性相对协调移动的俯视平面图，该相对协调移动经由接近一可利用视域的周界导引射束轴以照射工件来在内切口壁上形成具有期望锥度特性的圆形特征部；
图7是绕行一椭圆形特征部的切割路径的俯视平面图；
图8是工件上用以沿着一切割路径形成一切口的一例示性射束路径的俯视平面图；
图9是可操作以制造具有受控锥度的切口的一雷射微加工***的示意图；
图10是表示各个定位件的工作外壳的俯视平面图。
具体实施方式
下文参考附图描述例示性实施例。在不脱离本揭示内容的精神及教示的情况下可能有许多不同形式和实施例，且因此本揭示内容不应解释为受限于本文所述的例示性实施例。更确切而言，提供此等例示性实施例使得本揭示内容将会全面且完整，且会将本揭示内容的范畴传达给熟悉此项技术者。在图式中，为清楚起见，组件的尺寸及相对尺寸会被放大。本文使用的术语仅用于描述特定例示性实施例的目的且并非意欲限制。如本文使用，单数形式「一」、「一个」及「该」意欲也包含复数形式，除非上下文中另有明确指示。进一步将了解术语「包括(comprises、comprising)」在用于本说明书中时指定存在所述特征、整数、步骤、操作、组件及/或组件，但并非排除存在或添加一或多个其他特征、整数、步骤、操作、组件、组件及/或其群组。除非另有指定，否则在阐述时，值范围包含该范围的上限及下限，以及其间的任何子范围。
本文仅举实例展现工件22中切割切口20的以下实施例。此等实施例表示任何特征部切割操作且尤其表示开孔操作。此等雷射材料处理操作中的锥度控制会因以下至少两个主要原因而成为挑战：1)雷射束24展示分叉，使得工件22随着工件22中切割口的深度50增加而经受不同射束腰28及峰值强度；及2)到达切割口底面40的能量归因于散射及折射效果而作为深度的函数减小。
图2是一例示性切割口或切口20a的截面图，该切割口或切口20a制造有与一非远心扫描或聚焦透镜62的一透镜轴60共线(且垂直于扫描或聚焦透镜62的一轴平面64)的一射束轴32。如稍后关于图9描述，雷射束24沿着一光学路径80传播且最终经由具有一视域(FOV)100(图5)的一快速***90沿着射束轴32导引通过透镜62，其由与快速***90与透镜62之间的限制相关联的射束轴32的偏转角范围的限度来界定。快速***90安装至射束定位***94的一台92，且台92相对于工件的位置界定工件上可用于FOV100内雷射光点102(图8C)的瞬时位置的区域。关于图2中描绘的制程，射束轴32被导引在视域100的中心(如由圆98表示)，且切口20a可与切口20具有类似特性，诸如在两个侧壁42上展示有效正锥度。
图3是一例示性切割口或切口120a的截面图，该切割口或切口120a制造有以相对于表面34的一第一非垂直照射角α定向且在相对于沿着工件22的表面34的切割路径122或切割方向128(图8A)的一第一方位角方向上定向的射束轴32。该方位角方向横向于工件22上切割路径122的方向且可大体定义为从切割路径122的方向测量的水平角或方位角φ，或定义为从平分工件的轴148测量的水平角或方位角φ，或定义为从平分待切割特征部的轴测量的水平角或方位角φ。类似地，图4是一例示性切割口或切口120a的截面图，该切割口或切口120a制造有以相对于表面34的一第二非垂直照射角α定向且在相对于沿着工件22的表面34的切割路径122或切割方向128的一第二方位角方向φ上定向的射束轴32，或是从平分工件的轴148测量的水平角或方位角φ，或是从平分待切割特征部的轴测量的水平角或方位角φ。
参考图3及图4，切口120a及120b(统称切口120)的侧壁42可相对于切割128路径122的切割方向128(包含图3及图4的页面中的观察方向)个别称为左侧壁124a及右侧壁124b。此外，左侧壁124a可被定义为切割路径122的切割方向128的随即逆时针方向的侧壁124，且右侧壁124b可被定义为切割路径122的切割方向128的随即顺时针方向的侧壁124。侧壁124亦可关于其是在被加工特征部的中心近端或远程而被论述为内侧壁及外侧壁124。
在一些实施例中，射束轴32可以相对于透镜62的透镜轴60的一非零射束轴角ω(且以相对于透镜62的轴平面64的非零及非垂直角ψ)且在方位角方向φ上导引，方位角方向φ是横向于切割路径122的方向。在一些实施例中，射束轴角ω是射束轴32相对于表面34的入射角。在一些实施例中，射束轴32可以相对于深度轴44的余角Υ导引。
参考图3及图4，利用非远心透镜62，聚焦射束30根据射束轴32与工件22之间的相对位置用不同锥度切割工件22的材料。举例而言，参考图3，当工件22相对于透镜视域100位于左侧使得射束轴32具有向左倾斜的角(向左倾斜的射束轴角ω或角ψ，或向右倾斜的照射角α或余角Υ)时，归因于射束轴32的加工角及方位角方向φ，所得切口120的左侧壁124a将比右侧壁124b展示更小锥度。由于射束轴32的加工角及方位角方向φ与其他雷射参数之间的适当协调，雷射加工***88可实现所需锥度特性，包含但不限于正锥度的低值、零锥度或负锥度。
在一些实施例中，期望锥度特性可包含在侧壁124与深度轴44之间测量的锥度角θ，其小于或等于5度。在一些实施例中，锥度角θ小于或等于1度。在一些实施例中，锥度角θ小于或等于0.5度。在一些实施例中，锥度角θ小于或等于0.1度。在一些实施例中，期望锥度特性可包含侧壁124的其他质量，诸如纹理或平滑度，或纹理或平滑度的均匀性。
参考图4，当工件22相对于透镜视域100位于右侧使得射束轴32具有向右倾斜的角(向右倾斜的射束轴角ω或角ψ，或向左倾斜的照射角α或余角Υ)时，归因于射束轴32的加工角及方位角方向φ，所得切口120的右侧壁124b将比左侧壁124a展示更小锥度。
继续参考图3及图4，在一些实施例中，射束轴32的加工角大于或等于1度且小于20度。在一些实施例中，射束轴32的加工角大于或等于1度且小于10度。在一些实施例中，射束轴32的加工角大于或等于2度。在一些实施例中，射束轴32的加工角大于或等于5度。在一些实施例中，射束轴32的加工角大于或等于8度。在一些实施例中，射束轴32的加工角大于或等于1度且小于10度。
在一些实施例中，射束轴32相对于切割方向128的方位角φ(诸如用于切割直线切口120)大于或等于20度且小于180度。在一些实施例中，射束轴32相对于切割方向128的方位角φ大于或等于45度。在一些实施例中，射束轴32相对于切割方向128的方位角φ大于或等于45度且小于或等于135度。在一些实施例中，射束轴32相对于切割方向128的方位角φ大于或等于70度且小于或等于110度。射束轴32相对于切割方向128的方位角φ约为90度。然而，对于加工死循环切割路径122而言，诸如对于圆形、椭圆形或卵形而言，射束轴32相对于工件22的平分轴148的方位角φ可为360度且可随着射束轴32环绕周界而改变。
在一些实施例中，相对移动包含通过非远心透镜62导引射束轴32至工件22上使得透镜62的中心轴60定位成距左侧壁124a比距右侧壁124b更远距离使得射束轴32以一所选非零加工角ω入射在工件22上且沿着相对于切割方向128的一所选非零方位角方向φ照射在工件22上，使得左侧壁124a形成有由所选脉冲参数、所选加工角ω及所选方位角方向φ决定的一锥度特性。
在一些实施例中，射束轴32经导引以接近快速***90及/或透镜62的可利用视域100的周界照射工件22来影响加工角。在一些实施例中，射束轴32经导引以在可利用视域100的周界的5mm内照射工件22。在一些实施例中，射束轴32经导引以在可利用视域100的周界的2mm内照射工件22。在一些实施例中，射束轴32经导引以在可利用视域100的周界的2mm内照射工件22。在一些实施例中，射束轴32经导引以在可利用视域100的周界的500微米内照射工件22。在一些实施例中，射束轴32经导引以在可利用视域100的周界的100微米内照射工件22。在一些实施例中，射束轴32经导引以在可利用视域100的周界的25微米内照射工件22。
在一些实施例中，可利用视域100具有直径，且射束轴32经导引以在相对于可利用视域100的周界的40％直径内照射工件22。在一些实施例中，射束轴32经导引以在相对于可利用视域100的周界的30％直径内照射工件22。在一些实施例中，射束轴32经导引以在相对于可利用视域100的周界的20％直径内照射工件22。
在一些实施例中，可利用视域100的直径(或长轴)是10mm至100mm。在一些实施例中，可利用视域100的直径大于15mm。在一些实施例中，可利用视域100的直径是25mm至50mm。在一些实施例中，可利用视域100的直径小于75mm。
图5是描绘射束轴32与工件22之间沿着圆形切割路径122的例示性相对协调移动130a的俯视平面图，相对协调移动130a经由接近一可利用视域100的周界导引射束轴32以照射工件22来在外切口壁124上形成具有期望锥度特性的圆形特征部140。
参考图5，在其中从工件22移除圆形特征部140(例如)以形成一通孔的一些实施例中，外侧壁124a的锥度受控制。在一些实施例中，相对移动130a包含将工件22移动至在透镜62的视域100周界处或接近其的圆形，其中特征部大体移动到视域100内部(当视域100与特征部140的尺寸比较而言较大时)，使得射束轴32聚焦在圆形特征部140的外边缘。在一些实施例中，射束轴32的方位角φ绕着中心轴(诸如透镜轴60)旋转，且工件22围绕视域100的周界转动。在一些实施例中，射束轴32的方位角φ固定，且工件22在圆形特征部140的中心的轴上旋转，同时工件22围绕视域100的周界转动。在一些实施例中，射束轴32的方位角φ旋转，且工件22旋转，同时工件22围绕视域100的周界转动。如先前论述，经由控制加工角、方位角φ及其他雷射参数来选择锥度。在此等实施例中不一定涉及内侧壁124b的锥度。
然而，参考图6，在其中从工件22移除圆形特征部140(例如)以形成一圆盘的一些实施例中，内侧壁124b的锥度受控制。图6是描绘射束轴32与工件22之间沿着圆形切割路径122的例示性相对协调移动130b的俯视平面图，相对协调移动130b经由接近可利用视域100的周界导引射束轴32以照射工件22来在内切口壁124上形成具有期望锥度特性的圆形特征部140。
在一些实施例中，相对移动130b包含将工件22移动至在透镜62的视域100周界处或接近其的圆形，其中特征部大体移动到视域100外部(当视域100与特征部140的尺寸比较而言较大时)，使得射束轴32聚焦在圆形特征部140的内边缘。在一些实施例中，射束轴32的方位角φ绕着中心轴(诸如透镜轴60)旋转，且工件22围绕视域100的周界转动。在一些实施例中，射束轴32的方位角φ固定，且工件22在圆形特征部140的中心的轴上旋转，同时工件22围绕视域100的周界转动。在一些实施例中，射束轴32的方位角φ旋转，且工件22旋转，同时工件22围绕视域100的周界转动。如先前论述，经由控制加工角、方位角φ及其他雷射参数来选择锥度。在此等实施例中不一定涉及外侧壁124a的锥度。
取决于切割特征部的形状，诸如圆形特征部140，可计算工件22与视域100中心的相对偏移量及射束轴32期望的角(与其他雷射参数协作)以实现侧壁24的期望锥度。
在一些实施例中，工件以雷射处理的速度移动。在一些实施例中，射束移动速度与工件移动速度的组合提供射束轴32与工件22之间用于雷射处理的总相对速度且可转化为雷射加工制程的切入尺寸。在一些实施例中，射束轴32与工件22之间以期望雷射加工速度(及可期望的切入尺寸)的此等相对移动可在类似于透镜62及/或快速***90的视域100尺寸的区域上利用工件22的快速移动速度。
参考图7，在一些实施例中，相对移动提供沿着切割路径122的一射束路径142，其类似于切口120的路径。图7是绕行一椭圆形特征部140a的射束路径142的俯视平面图。此等射束路径142展示为同心切割路径122，但若待移除特征部140a，则此等射束路径142可另外或替代地大致相同但在深度上分开。此等射束路径142可经由先前论述之前述相对移动技术来实现，诸如经由移动工件22且不断改变方位角来实现，尤其是当特征部140a相对较小或不比视域100大很多时。
然而，若特征部140a或工件22较大，则用于移动及支撑工件22的台150的带宽在提供工件22的足够相对移动上会具挑战。因此，在一些实施例中，工件22上的射束路径142可不同于切割路径122。图8A是形成切口120的一示例性直线切割路径122的一部分的俯视平面图。图8B是工件22上用以沿着图8A所示的切割路径122形成切口120的一例示性射束路径142的放大俯视平面图。参考图8B，切口120可经由圆形、椭圆形、横向扫描线或其他射束路径图案的局部射束路径重复以降低对工件台150的带宽需求而制成期望总切口宽度144。图8C是展示工作表面上沿着射束路径142的雷射光点102的个别位移的俯视平面图的计算器模式，该位移因经由快速***90及/或一高速***160实现的射束轴32连续移动所造成。
参考图8A至图8C(统称为图8)，例示性说明参数包括：约18kHz的PRF；约25μm的光点尺寸；每秒约50mm的线速度(小旋转环形图案移动跨过工作表面的速率)；约2kHz的旋转率(环形图案旋转的速率)；约30μm的旋转倾向度(环形图案(到射束中心)的直径)；约10μm的内经(螺旋形图案(到环形图案中心)的起始直径)；约150μm的外径(螺旋形图案(到环形图案中心)的终止直径)；及约2个周期数(螺旋形图案的旋转数目)。该模式展示出为了支持在15kHz到20kHz范围中的激光脉冲率，期望1kHz至2.5kHz的旋转率(每次旋转有5个至15个脉冲)用于实际脉冲重迭。
再次参考图8，此技术允许以较少穿透形成比光点直径18更宽的切口，同时维持使用聚焦输出射束30(即，在不使射束散焦以实现较宽光点的情况下)的加工质量及其他益处。此外，射束路径142可超过工件台150或用于高速相对移动应用的一些快速***90的带宽容量。然而，工件台150或快速***台92可视需要移位以使快速***90或高速***160距侧壁124a及124b足够距离来供应雷射光点102a及102b的期望非垂直入射加工角ω及方位角φ，而使各自侧壁124a及124b具期望锥度。不形成侧壁124的雷射光点102不一定需要具有非垂直入射加工角ω及方位角φ。此外，可实施相对移动用于快速***90及/或高速***150将射束轴32导引在可利用视域100的周界上或与其接近。此技术可用以加工具任何曲率的切割路径122，使得边缘具有一盲孔。将注意此技术经由特意选择入射加工角ω及方位角φ且经由特意使用可利用视域100的周界而超越了DonaldCutler等人的美国专利第6,706,998号中揭示的技术。受让与本申请案受让人的DonaldCutler等人的美国专利第6,706,998号以引用方式并入本文中。
图9是可操作以制造具有受控锥度的切口的一雷射微加工***的示意图。参考图9，雷射输出164可经由多种熟知的光学器件操控，包含可选择的射束扩展器透镜组件166(及/或可选择的衰减器或脉冲选择器，诸如声音光学器件或电光学器件，及/或诸如用于能量、频率或位置的回馈传感器)，其等在经由一是列射束导引组件170(诸如台轴定位镜)、可选择的高速***160及射束定位***94的一快速***90(诸如一对电流计驱动的X轴及Y轴镜)导引之前沿着光学路径80定位。最后，雷射输出164在沿着射束轴32被导引成聚焦雷射输出射束30以在工件22上形成雷射光点102之前通过透镜22，诸如非远心聚焦透镜、扫描透镜或f-θ透镜。
在一些实施例中，射束定位***90使用平移台***，其较佳地控制至少两个平台或台150及92且支撑定位组件170以将雷射输出射束30瞄准及聚焦到期望雷射目标位置180。在一些实施例中，该平移台***是分轴***，其中通常经由线性马达移动的一Y台150支撑及移动工件22；一X台92支撑及移动快速***90及透镜62；一Z台182可调整该X台与该Y台之间的Z维度；且射束导引组件170经由激光器184与快速***90之间的任何转动来对准光学路径80。工件台150可经操作以沿着单一轴(诸如Y轴)行进，或工件台150可经操作以沿着横向轴(诸如X轴及Y轴)行进。替代地或此外，工件台150可经操作以使旋转工件22(诸如)绕着Z轴(单独地，或又沿着X轴及Y轴移动工件)旋转。举例而言，工件台152可支撑一额外旋转台152，其使工件绕着一轴旋转。典型的平移台***具有每秒2m或3m的速度及1.5G或更大加速度。当前具成本效益的平移台在每秒约400mm至每秒约1m的范围内执行。无疑其等会移动得更慢。为了便利起见，快速***90与一或多个平移台150及/或92的组合可被称为一初级或积体定位***。
典型的快速***90使用一对电流计控制镜，其能够在工件22上的相对较大视域100上快速改变射束轴32的方向。此视域100通常小于由工件台150提供的移动范围。一高速***160(诸如声光器件或可变形镜)(或其他快速引导镜)可替代地用作为快速***90，但此等器件趋于具有比电流计反射镜更小的射束偏转范围。或者，该高速***可加入电流计反射镜使用。一例示性快速***具有每秒约2m或3m至每秒约10m的速度及约1000G至2000G的加速度，且因此此等亦是一例示性积体定位***的典型性能。无疑地，线性速度又可在此等范围以下操作。
图10是表示各个定位件的工作外壳的俯视平面图。参考图10，线性台152及92提供通常大于快速***90的快速***外壳174的一台外壳172。在一些实施例中，快速***外壳174小于或等于500mm2。在一些实施例中，快速***外壳174可等效于快速***90的视域100。在一些实施例中，快速***外壳174小于或等于300mm2，或小于或等于100mm2，或小于或等于25mm2。快速***外壳174通常大于高速***160的高速***外壳176。此等定位组件的外壳中的一些或全部可用以提供相对于工件22具有期望入射加工角ω及方位角φ的射束轴32以实现侧壁124的期望锥度。
举例而言，参考图3及图10，线性台外壳172(工件台150)及/或快速***外壳174(快速***台92)可移位到左侧及/或高速***外壳176可移位到右侧(经由将方位角方向移位至左侧及/或增大入射角)以供应期望入射加工角ω及方位角φ来形成具有期望锥度的侧壁124a。类似地，参考图4及图10，线性台外壳172(工件台150)及/或快速***外壳174(快速***台92)可移位到右侧及/或高速***外壳176可移位到左侧(经由将方位角方向移位至右侧及/或增大入射角)以供应期望入射加工角ω及方位角φ来形成具有期望锥度的侧壁124b。
在一些实施例中，透镜62相对于快速***90可具有固定位置使得透镜轴60及透镜62的轴平面相对于快速***90及或台92固定。在其他实施例中，透镜62可相对于快速***移动使得透镜62可在轴平面64内移动及/或透镜62的轴平面64可倾斜。压电或其他致动器可用以移动透镜62。透镜62的移动可用以补充或替代工件22与射束轴22之间的一些相对移动而利于控制入射加工角ω及方位角φ。
一雷射是统控制器190较佳地同步化激光器184触发台150和90及快速***90的运动。雷射***控制器190大体展示为控制快速***90、台150及90、激光器184及高速***控制器192。熟悉此项技术者将了解雷射***控制器190可包含积体或独立控制子***来控制及/或提供动力给此等雷射组件中的任何者或全部，且此等子***可相对于雷射***控制器190远程定位。雷射***控制器190亦较佳地直接或间接地通过高速***控制器192来控制高速***160的相对移动，包含方向、倾斜角或旋转及速度或频率，以及控制与激光器184或定位***94组件的任何同步。为了便利起见，高速***160与高速***控制器192的组合可被称为一次级或非积体定位***。
可使用另外的或替代射束定位方法。一些另外的或替代射束定位方法描述于DonaldR.Cutler等人的美国专利第5,751,585号、SpencerBarrett等人的美国专利第6,706,999号及JayJohnson的第7,019,891号中，其等全部受让与本申请案的受让人，且其等全部以引用方式并入本文中。亦将了解多工具定位***可用以同时导引两个射束来形成切口，其中每个射束经导引以形成具期望锥度的不同侧壁124。
例示性激光脉冲参数包含雷射类型、波长、脉冲持续时间、脉冲重复率、脉冲数、脉冲能量、脉冲时间形状、脉冲空间形状以及焦点尺寸及形状。另外的激光脉冲参数包含指定焦点相对于工件22表面的位置及导引激光脉冲相对于工件22的相对运动。
在一些实施例中，可有利地用于一些实施例的雷射参数包含使用具有介于IR到UV或更特定言的从约10.6微米下至约266nm的波长的激光器184。激光器184可以2W操作，介于1W至100W，或较佳的是1W至12W。脉冲持续时间介于1皮秒至1000ns，或较佳地介于约1皮秒至200ns。雷射重复率可介于1KHz至100MHz，或较佳地介于10KHz至1MHz。雷射能量密度可介于约0.1×10-6J/cm2至100.0J/cm2或较佳地介于1.0×10-2J/cm2至10.0J/cm2。射束轴32相对于工件22移动的速度介于1mm/s至10m/s，或较佳地介于100mm/s至1m/s。在工件22表面处测量的雷射光点102的空间长轴18可介于10微米至1000微米或介于50微米至500微米。
可操作用于在工件22上或其内制造切口120的一些例示性雷射处理***是ESI5320、ESIMM5330微加工***、ESIML5900微加工***及ESI5955微加工***，其等全部由波特兰的伊雷克托科技工业股份有限公司，OR97229制造。
此等雷射加工***可使用几乎任何类型的激光器184。一些实施例使用固态二极管帮浦激光器184，其可经组态以在至高达5MHz的脉冲重复率下发射约366nm(UV)至约1320nm(IR)的波长。然而，此等***可经由更换或添加适当激光器、雷射光学器件、零件处理设备及控制软件以如上述在工件22上可靠地及可重复地产生所选雷射光点102而得以调适。此等修改允许雷射处理***将具有适当雷射参数的激光脉冲以期望速率及雷射光点102之间的切入尺寸导引至经适当定位及固持的工件22上的期望位置。
在一些实施例中，雷射加工***使用二极管帮浦Nd:YVO4固态激光器184，其在1064nm波长下操作，诸如由德国西泽斯劳坦的LumeraLaserGmbH制造的快速模型。此激光器可视情况使用固态谐频产生器使频率双倍以将波长减小到532nm，从而产生可见(绿)激光脉冲，或增加三倍成约355nm或增加四倍成266nm，从而产生紫外线(UV)激光脉冲。此激光器184额定产生6瓦特连续功率且具有1000KHz的最大脉冲重复率。此激光器184与控制器54协作产生具1皮秒至1,000奈秒的持续时间的激光脉冲。
此等激光脉冲可为高斯或经由雷射光学器件(通常包括沿着光学路径80定位的一或多个光学组件)特别定形或剪切，以允许雷射光点102的期望特性。特别定形的空间轮廓可使用绕射光学组件或其他射束定形组件来建立。修改雷射光点102的空间辐射照度轮廓的详细描述可见于CoreyDunsky等人的美国专利第6,433,301中，其受让与本申请案的受让人，且其以引用方式并入本文中。
前述说明本发明的实施例且不应解释对其有所限制。虽然已经描述一些特定例示性实施例，但熟悉此项技术者将易于了解在本质上不脱离本发明的新颖教示及优点的情况下可对揭示的例示性实施例以及其他实施例作出许多修改。
因此，全部此等修改意欲包含在如权利要求书中定义的本发明范围内。举例而言，熟悉此项技术者将了解任何句子或段落的主旨可与其他句子或段落中一些或全部的主旨结合，除了此等结合是相互排他之外。
熟悉此项技术者将显而易知在不脱离本发明的根本原理的情况下可对上述实施例的细节作出许多更改。因此，本发明的范围应由以下权利要求书与其中所包含的权利要求书等效物所决定。

Claims (51)

1.一种用于雷射加工工件中的特征部的方法，其特征在于，包括：
提供工件；
沿着传播通过在该工件上具有可利用视域的非远心透镜的射束轴产生激光脉冲射束，其中该视域具有周界；
在沿着切割路径的切割方向上造成该射束轴与该工件之间的相对运动；
通过该非远心透镜将该射束轴接近该视域的该周界导引至该工件上以用该射束沿着切割路径照射该工件上的第一区域，其中该射束轴以第一非零加工角入射在该工件上且沿着相对于平分该工件的深度轴的第一非零方位角方向照射在该工件上；及
沿着该切割路径移除该第一区域内该工件的材料以形成包括第一侧壁的切口，该第一侧壁具有受到该第一入射角及该第一方位角方向影响的第一锥度特性。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
通过该非远心透镜将该射束轴接近该视域的该周界继续导引至该工件上以在沿着该切割路径延伸该切口时维持该第一侧壁的该第一锥度特性。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，其中该切割路径具有曲率，该方法进一步包括：
改变该射束轴相对于平分该工件的该深度轴的该第一方位角方向来调整该切割路径的该曲率。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中该切割路径具有曲率，且其中该第一区域沿着该切割路径在第一方向上形成第一区段，该方法进一步包括：
改变该射束轴相对于平分该工件的该深度轴的该第一方位角方向以造成该射束轴通过该非远心透镜接近该视域的该周界被导引至该工件上而用该射束沿着该切割路径照射该工件的第二区域，其中该射束轴以第二非零加工角入射在该工件上且沿着相对于平分该工件的该深度轴的第二非零方位角方向照射在该工件上，其中该第二非零方位角方向不同于该第一非零方位角方向，且其中该第二区域在与该第一方向背离的第二方向上沿着该切割路径形成第二区段；及
沿着该切割路径移除该第二区域内该工件的材料以在该第二方向上延伸该切口，同时维持受到该第二入射角及该第二方位角方向影响的该第一侧壁的该第一锥度特性。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中该射束轴的该第一加工角是相对于该非远心透镜的透镜轴以非零射束轴角定向。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中该射束轴的该第一加工角是相对于该非远心透镜的轴平面以非零且非垂直射束轴角定向。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中该射束轴经导引以在该可利用视域的该周界的5mm内照射该工件。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中该射束轴经导引以在该可利用视域的该周界的2mm内照射该工件。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中该射束轴经导引以在该可利用视域的该周界的500微米内照射该工件。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中该射束轴经导引以在该可利用视域的该周界的100微米内照射该工件。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中该射束轴经导引以在该可利用视域的该周界的25微米内照射该工件。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中该射束轴的该第一加工角大于1度。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中该射束轴的该第一加工角大于5度。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中该射束轴的该第一加工角小于20度。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中该射束轴的该第一加工角小于10度。
16.如权利要求4所述的方法，其特征在于，其中该第一加工角及该第二加工角相同。
17.如权利要求4所述的方法，其特征在于，其中该第一加工角与该第二加工角不同。
18.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中该第一方位角方向相对于该切割方向的角值大于或等于20度且小于160度。
19.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中该第一方位角方向相对于该切割方向的角值大于或等于45度且小于155度。
20.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中该第一方位角方向相对于该切割方向的角值大于或等于45度且小于135度。
21.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中该第一方位角方向相对于该切割方向的角值大于或等于70度且小于110度。
22.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中该第一方位角方向相对于该切割方向的角值约为90度。
23.如权利要求4所述的方法，其特征在于，其中该第一方位角方向及该第二方位角方向相对于该切割方向的角值相同。
24.如权利要求4所述的方法，其特征在于，其中该第一方位角方向与该第二方位角方向在不同方向上具有不同角值。
25.如权利要求4所述的方法，其特征在于，其中该第一侧壁及该第二侧壁具有相同锥度。
26.如权利要求4所述的方法，其特征在于，其中该第一侧壁及该第二侧壁具有相同特性。
27.如权利要求4所述的方法，其特征在于，其中该第一侧壁及该第二侧壁具有特意不同的锥度。
28.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中该射束轴在射束路径中以小于该切口的宽度的重复图案导引至该工件上，且使得沿着该射束路径的一些雷射光点成为形成该第一侧壁的第一雷射光点，且使得沿着该射束路径的一些雷射光点成为形成第二侧壁的第二雷射光点，其中这些第一雷射光点在相对于该切割方向的该第一方位角方向上经导引，且其中这些第二雷射光点在相对于该切割方向的第二方位角方向上经导引。
29.一种用于雷射加工工件中的特征部的方法，其特征在于，该方法包括：
提供工件；
产生雷射光的射束；
将该射束导引至该工件上以用该射束照射该工件的一区域，其中该射束以入射角入射在该工件上且沿着相对于该工件的方位角方向入射在该工件上；
移除该照射区域内该工件的一部分；
造成该照射区域相对于该工件在该工件内沿着加工路径移动；及
基于该照射区域沿着该加工路径的位置改变该射束相对于该工件的该方位角方向。
30.如权利要求29所述的方法，其特征在于，其中该射束轴经由射束定位***来导引，其使用具有可利用视域的快速***，其中该可利用视域具有周界，且其中该射束轴经导引以接近该可利用视域的该周界照射该工件而影响该加工角。
31.一种用于雷射加工工件中的特征部的方法，其特征在于，该方法包括：
提供工件；
产生雷射光的射束；
将该射束聚焦在该工件上以照射该工件的一区域，其中该射束以入射角入射在该工件上且沿着相对于该工件的方位角方向入射在该工件上；
移动来造成该照射区域相对于该工件在该工件内沿着加工路径移动；及
基于该照射区域沿着该加工路径的位置改变该射束相对于该工件的该方位角方向。
32.一种用于雷射加工工件中的特征部的方法，其特征在于，包括：
提供工件；
沿着射束轴产生激光脉冲的射束；
在沿着切割路径的切割方向上造成该射束轴与该工件之间的相对运动；
将该射束轴导引至该工件上以用该射束沿着该切割路径照射该工件上的第一区域，其中该射束轴以第一非零加工角入射在该工件上且沿着相对于该切割方向的第一非零方位角方向照射在该工件上；
沿着该切割路径移除该第一区域内该工件的材料以形成包括第一侧壁的切口，该第一侧壁具有受到该第一入射角及该第一方位角方向影响的第一锥度特性；
改变该射束轴相对于该切割方向的该第一方位角方向；
将该射束轴导引至该工件上以用该射束沿着该切割路径照射该工件的第二区域，其中该射束轴以第二非零加工角入射在该工件上且沿着相对于该切割方向的第二非零方位角方向照射在该工件上，其中该第二非零方位角方向不同于该第一非零方位角方向；及
沿着该切割路径移除该第二区域内该工件的材料以形成第二侧壁，该第二侧壁具有受到该第二入射角及该第二方位角方向影响的第二锥度特性。
33.一种用于雷射加工工件中的特征部的雷射微加工***，其特征在于，包括：
雷射，可操作以沿着射束轴产生具所选脉冲参数的一束雷射脉冲；
非远心透镜，可操作以通过其传播且在该工件上具有可利用视域，其中该视域具有参数；
工件台，可操作以支撑及移动该工件；
快速***，可操作以将该射束轴导引通过该非远心透镜且直接或间接地朝向该工件上的目标位置；
***台，用于支撑及相对于该工件移动快速***；及
控制器，可操作以控制该工件台及该快速***台的运动且可操作以控制该快速***来沿着该射束轴导引这些雷射脉冲，且通过该非远心透镜使该射束轴相对于这些目标位置以一或多个所选加工角及一或多个所选方位角接近该视域的该周界保持在该工件上以形成具有侧壁的切口，该侧壁具有由这些所选脉冲参数、该一或多个所选加工角及该一或多个所选方位角确定的所选锥度特性。
34.如权利要求33所述的雷射微加工***，其特征在于，其中该射束轴的该第一加工角是相对于该非远心透镜的透镜轴以非零射束轴角定向。
35.如权利要求33或34所述的雷射微加工***，其特征在于，其中该射束轴的该第一加工角是相对于该非远心透镜的轴平面以非零且非垂直射束轴角定向。
36.如权利要求33至35中任一项所述的雷射微加工***，其特征在于，其中该射束轴经导引以在该可利用视域的该周界的5mm内照射该工件。
37.如权利要求33至36中任一项所述的雷射微加工***，其特征在于，其中该射束轴经导引以在该可利用视域的该周界的2mm内照射该工件。
38.如权利要求33至37中任一项所述的雷射微加工***，其特征在于，其中该射束轴经导引以在该可利用视域的该周界的500微米内照射该工件。
39.如权利要求33至38中任一项所述的雷射微加工***，其特征在于，其中该射束轴经导引以在该可利用视域的该周界的100微米内照射该工件。
40.如权利要求33至39中任一项所述的雷射微加工***，其特征在于，其中该射束轴经导引以在该可利用视域的该周界的25微米内照射该工件。
41.如权利要求33至40中任一项所述的雷射微加工***，其特征在于，其中该射束轴的该第一加工角大于1度。
42.如权利要求33至41中任一项所述的雷射微加工***，其特征在于，其中该射束轴的该第一加工角大于5度。
43.如权利要求33至42中任一项所述的雷射微加工***，其特征在于，其中该射束轴的该第一加工角小于20度。
44.如权利要求33至43中任一项所述的雷射微加工***，其特征在于，其中该射束轴的该第一加工角小于10度。
45.如权利要求33至44中任一项所述的雷射微加工***，其特征在于，其中该第一方位角方向相对于该切割方向的角值大于或等于20度且小于160度。
46.如权利要求33至45中任一项所述的雷射微加工***，其特征在于，其中该第一方位角方向相对于该切割方向的角值大于或等于45度且小于155度。
47.如权利要求33至46中任一项所述的雷射微加工***，其特征在于，其中该第一方位角方向相对于该切割方向的角值大于或等于45度且小于135度。
48.如权利要求33至47中任一项所述的雷射微加工***，其特征在于，其中该第一方位角方向相对于该切割方向的角值大于或等于70度且小于110度。
49.如权利要求33至48中任一项所述的雷射微加工***，其特征在于，其中该第一方位角方向相对于该切割方向的角值约为90度。
50.一种用于雷射加工工件中的特征部的方法，其特征在于，包括：
提供具有表面的工件；
提供工件台，其可操作以支撑该工件及移动该工件；
产生具有所选雷射参数的一束激光脉冲及沿着射束轴传播这些激光脉冲；
提供快速***，可操作以将该射束轴导引通过该非远心透镜且直接或间接地朝向该工件上的目标位置，其中该非远心透镜具有大体垂直于该工件的该表面的中心透镜轴；
在沿着切割路径的切割方向上造成该射束轴与该工件之间的相对运动；及
通过该非远心透镜将该射束轴导引至该工件上以用该射束沿着切割路径照射该工件上的第一区域来沿着该切割路径移除该第一区域内该工件的材料而形成切口，该切口包括第一侧壁、底部及第二侧壁，其中该中心透镜轴定位成距该第一侧壁比距该第二侧壁更远距离，其中该射束轴以所选非零加工角入射在该工件上且沿着相对于该切割方向的所选非零方位角方向照射在该工件上，使得该第一侧壁形成有由这些所选脉冲参数、该所选加工角及该所选方位角方向确定的锥形特性。
51.如权利要求2至28及30中任一项所述的方法，其特征在于，取决于权利要求50而不是权利要求1。
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