JP2019111583A - Aodラウト加工用レーザシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1を参照すると、レーザ加工装置100は、ワークピース102に当たるように経路Pに沿ってレーザパルスビーム105を照射することにより、ワークピース102の1以上の材料の内部にラウトや他の特徴部(例えば、貫通ビア、非貫通ビア、トレンチ、及び切溝)を形成するように構成されている。ルーティング動作及び/又は他のツーリング動作(例えば、パーカッションドリル動作、トレパンドリル動作、スカイブ動作、及び切断動作)を行うようにレーザ加工装置100を制御することにより特徴部を形成してもよく、それぞれのツーリング動作は、1以上の工程を含んでいてもよい。図示されているように、レーザ加工装置100は、レーザシステム104、チャック106、ワークピース位置決めシステム108、ビーム位置決めシステム110、及びビーム変調システム112を含んでいてもよい。図示はされないが、レーザ加工装置100は、経路Pに沿った任意の点でレーザパルスビーム105を整形、拡大、集束、反射、及び/又はコリメートするように構成された1以上の補助システム(例えば、光学系、ミラー、ビームスプリッタ、ビームエキスパンダ、及び/又はビームコリメータ)をさらに含んでいてもよい。一実施形態においては、1以上の補助システムのセットを「光学部品列」ということがある。
上述したように、ラウト又は他の特徴部を加工する際に、図1に示されるレーザ加工装置100のような複合運動システムの力学的な限界(例えば、直動ステージ加速度又は速度やガルボスキャン領域)を超える可能性がある。再び図1及び図2を参照すると、例えば、ラウト又は他の特徴部のツール経路が第2のスキャン領域202のようなガルボ領域内にあれば、ガルボ110a,110bは、許容できる加工スループットに対して十分なビーム速度と加速度を提供し得る。しかしながら、ラウト又は他の特徴部のツール経路がガルボ領域よりも大きい場合には、ワークピース位置決めシステム108のステージを考慮に入れる必要があり得る。一般的に、従来のシステムにおいては、レーザシステム104のパワーの制限により最大加工速度が比較的低く維持されるので、ステージはレーザ加工についていくのに十分な速度を提供していた。レーザパワーが増加し続けると、加工速度も増加し、スループットが向上する。しかしながら、ステージの速度及び加速度の限界を超えると、レーザパワーを高めることにより得られる高いスループットの恩恵を得られなくなることがある。
ある実施形態においては、少なくとも2つのタイミング調整がある。第1のタイミング調整(「AOD遅延」ということもある)は、AODのRF波形を発せられたレーザパルスに整列させ、第2のタイミング調整(「パルス列遅延」ということもある)は、パルス列全体をビームポジショナに整列させる。
Claims (16)
- ワークピース上又はワークピース内に複数の特徴部を加工するレーザ加工装置であって、
レーザパルスからなるビームを生成するレーザシステムと、
少なくとも第1のスキャン領域及び該第1のスキャン領域の内部にある第2のスキャン領域内で前記ビームを前記ワークピースの表面に対してスキャンする複合運動システムであって、前記第1のスキャン領域内よりも速い速度及び加速度で前記第2のスキャン領域内で前記ビームをスキャンするように構成された複合運動システムと、
1以上のプロセッサであって、
前記複数の特徴部に対応するレーザ加工コマンドをプロセスセグメントに分割し、
前記プロセスセグメントのそれぞれに対する最大加工速度を決定するためにレーザ加工パラメータ及びビーム軌跡をシミュレートし、それぞれの最大加速速度は、前記第1のスキャン領域及び前記第2のスキャン領域内で前記ビームをスキャンするための前記複合運動システムの力学的制約に少なくとも部分的に基づいており、
前記ワークピース上又は前記ワークピース内に前記複数の特徴部を加工するために前記最大加工速度のうちの1つ以上を選択する
プロセッサと、
を備える、レーザ加工装置。 - 前記1以上のプロセッサは、さらに、
前記最大加工速度のうち最低加工速度を決定し、
前記最低加工速度で前記ワークピース上又は前記ワークピース内に前記複数の特徴部のそれぞれを加工するように前記レーザシステム及び前記複合運動システムの動作を連係させる
ように構成されている、
請求項1のレーザ加工装置。 - 前記複数の特徴部は、少なくとも第1の連続ラウトシーケンスと第2の連続ラウトシーケンスとを有し、前記1以上のプロセッサは、さらに、
前記第1の連続ラウトシーケンスに対応する第1の前記最大加工速度のセットのうち第1の最低加工速度を決定し、
前記第2の連続ラウトシーケンスに対応する第2の前記最大加工速度のセットのうち第2の最低加工速度を決定し、
前記第1の最低加工速度で前記第1の連続ラウトシーケンスを加工するように前記レーザシステム及び前記複合運動システムの動作を連係させ、
前記第2の最低加工速度で前記第2の連続ラウトシーケンスを加工するように前記レーザシステム及び前記複合運動システムの動作を連係させる
ように構成されている、
請求項1のレーザ加工装置。 - 前記1以上のプロセッサは、さらに、
前記第1の連続ラウトシーケンスを加工している間は、前記レーザシステムをオンにして前記レーザパルスからなるビームを出射し、
前記第1の連続ラウトシーケンスから前記第2の連続ラウトシーケンスにビーム軸を案内するために前記ビーム軸と前記ワークピースの表面との間で相対運動を行うように前記複合運動システムを制御している間は、前記レーザシステムをオフにして前記レーザパルスからなるビームが前記ワークピースの前記表面に到達するのを防止し、
前記第2の連続ラウトシーケンスを加工している間は、前記レーザシステムをオンにして前記レーザパルスからなるビームを出射する
ように構成されている、
請求項3のレーザ加工装置。 - 前記1以上のプロセッサは、さらに、
前記第1の最低速度及び前記第2の最低速度よりも速い速度で前記第1の連続ラウトシーケンスから前記第2の連続ラウトシーケンスに前記ビーム軸を案内するように前記複合運動システムを制御する
ように構成されている、
請求項4のレーザ加工装置。 - 前記複数の特徴部は連続ラウトシーケンスを有し、前記1以上のプロセッサは、さらに、
前記プロセスセグメントのそれぞれをその対応する最大速度で前記連続ラウトシーケンス内に加工するように前記レーザシステム及び前記複合運動システムの動作を連係させる
ように構成されている、
請求項1のレーザ加工装置。 - 前記1以上のプロセッサは、さらに、
前記プロセスセグメントのそれぞれに対するパルス期間を決定し、
前記プロセスセグメントのそれぞれをその対応するパルス期間及び最大速度で加工するように前記レーザシステム及び前記複合運動システムの動作を連係させ、
隣接するプロセスセグメントにわたるレーザパルスを異なるパルス期間で同期させる
ように構成されている、
請求項1のレーザ加工装置。 - 前記隣接するプロセスセグメントにわたるレーザパルスを同期させるために、前記1以上のプロセッサは、さらに、
前記隣接するプロセスセグメントのそれぞれにおける最初のレーザパルスが、そのプロセスセグメントの開始から、そのプロセスセグメントに対する前記パルス期間の所定の割合の位置にくるように整列し、
前記隣接するプロセスセグメントのそれぞれにおける最後のレーザパルスが、そのプロセスセグメントの終了から、そのプロセスセグメントに対する前記パルス期間の前記所定の割合の位置にくるように整列する
ように構成されている、
請求項7のレーザ加工装置。 - 前記所定の割合は、前記対応するプロセスセグメントの前記パルス期間の半分である、請求項8のレーザ加工装置。
- 前記複数の特徴部は、複数の連続ラウトシーケンスであり、前記連続ラウトシーケンスのうち少なくとも1つは前記第2のスキャン領域よりも大きく、前記第2のスキャン領域の外側の前記連続ラウトシーケンスのプロセスセグメントに対する最大加工速度は、前記第1のスキャン領域内をスキャンする直動ステージ限界速度及び前記複合運動システムの限界加速度のうちの少なくとも一方に基づいている、請求項1のレーザ加工装置。
- ワークピースをレーザ加工するための方法であって、
前記ワークピース上又は前記ワークピース内に加工される複数の特徴部に対応するレーザ加工コマンドをプロセスセグメントに分割し
前記プロセスセグメントのそれぞれに対する最大加工速度を決定するためにレーザ加工パラメータ及びビーム軌跡をシミュレートし、
前記最大加工速度のうち最低加工速度を決定し、
前記最低加工速度で前記ワークピース上又は前記ワークピース内に前記複数の特徴部のそれぞれを加工する
方法。 - ワークピースをレーザ加工するための方法であって、
第1の連続ラウトシーケンス及び第2の連続ラウトシーケンスに対応するレーザ加工コマンドをプロセスセグメントに分割し、
前記プロセスセグメントのそれぞれに対する最大加工速度を決定するためにレーザ加工パラメータ及びビーム軌跡をシミュレートし、
前記第1の連続ラウトシーケンスに対応する第1の前記最大加工速度のセットのうち第1の最低加工速度を決定し、
前記第2の連続ラウトシーケンスに対応する第2の前記最大加工速度のセットのうち第2の最低加工速度を決定し、
前記第1の最低加工速度で前記第1の連続ラウトシーケンスを加工し、
前記第2の最低加工速度で前記第2の連続ラウトシーケンスを加工する
方法。 - さらに、
前記第1の連続ラウトシーケンスを加工している間は、レーザパルスからなるビームを出射し、
前記第1の連続ラウトシーケンスから前記第2の連続ラウトシーケンスにビーム軸を案内するために、前記第1の最低速度及び前記第2の最低速度よりも速い速度で前記ビーム軸と前記ワークピースの表面との間で相対運動を行いつつ、前記レーザパルスからなるビームが前記ワークピースの前記表面に到達するのを防止し、
前記第2の連続ラウトシーケンスを加工している間は、前記レーザパルスからなるビームを出射する
請求項12の方法。 - ワークピースをレーザ加工するための方法であって、
第1の連続ラウトシーケンス及び第2の連続ラウトシーケンスに対応するレーザ加工コマンドをプロセスセグメントに分割し、
前記プロセスセグメントのそれぞれに対する最大加工速度を決定するためにレーザ加工パラメータ及びビーム軌跡をシミュレートし、
前記プロセスセグメントのそれぞれに対するパルス期間を決定し、
前記プロセスセグメントのそれぞれをその対応するパルス期間及び最大速度で加工し、
隣接するプロセスセグメントにわたるレーザパルスを異なるパルス期間で同期させる
方法。 - 前記隣接するプロセスセグメントにわたるレーザパルスを同期させる際に、
前記隣接するプロセスセグメントのそれぞれにおける最初のレーザパルスが、そのプロセスセグメントの開始後、そのプロセスセグメントに対する前記パルス期間の所定の割合の位置にくるように整列し、
前記隣接するプロセスセグメントのそれぞれにおける最後のレーザパルスが、そのプロセスセグメントの終了前、そのプロセスセグメントに対する前記パルス期間の前記所定の割合の位置にくるように整列する
請求項14の方法。 - 前記所定の割合は、前記対応するプロセスセグメントの前記パルス期間の半分である、請求項15の方法。
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