TWI460043B - 以高斯脈衝做雷射鑽孔的方法與設備 - Google Patents

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Description

以高斯脈衝做雷射鑽孔的方法與設備
本發明係有關於工件之雷射處理。特別是關於對均質工件進行雷射鑽孔以形成特徵而使得光線或其他電磁輻射可以穿透該工件之方法與設備。具體言之，本發明係有關於在一工件中以雷射鑽出具有精確出口直徑(exit diameter)、可選擇錐度以及平滑拋光層(finish)之錐形穿孔或其他形狀之特徵以提高光線或其他電磁輻射之傳輸。更具體而言，其係有關於鑚出小到當無照明時大致無法察覺但當被照明時則可通過足量光線而輕易可見之穿孔。
諸如鋁質、不銹鋼、或塑膠之不透光工件上之極小或微加工(micromachined)開孔可以建構出對人類肉眼視覺而言似乎是連續不間斷之表面。然而，當光線從另一表面強制貫入，光線彷彿係直接來自該似乎連續不間斷之表面。此等開孔必須精確地形成以使得產生之表面達到所有預定之特性，包含該表面之平滑度、足夠之光線穿透性、以及足夠之滯留強度(retained strength)和完整性。微加工開孔亦有助於允許其他電磁場及流體通過工件，無論是光學上不透明或是其他情形，同時避免降低該工件及相關表面之各種預定特性。
待以此方式進行鑽孔之工件包含各種材質，例如鋁等金屬、各種類型之塑膠、環氧化合物(epoxies)、以及諸如玻璃纖維(fiberglass)或各種鍍層基板等合成材料。其可以在所有此等不同材質上鑽出錐形孔洞，雖然針對特定種類之工件其可能必須改變雷射脈衝參數，諸如聚焦平面位置(focal plane location)、脈衝能量、脈衝持續時間、脈衝時序輪廓(pulse temporal profile)、脈衝重複率(repetition rate)、脈衝數目、光點大小(spot size)或波長。
圖1顯示一習知雷射鑽孔系統1之示意圖。典型之雷射鑽孔系統包含一雷射10沿一雷射光束軸12發出雷射脈衝、光束成形光學模組(beam shaping optics)14、光束操控光學模組(beam steering optics)16、掃描透鏡(scan lens)18、控制器20、以及附有移動控制裝置(未顯示於圖中)之平台22，該移動控制裝置用以承載工件24並相對於多達六個軸之雷射光束軸移動工件，包括於三個正交軸(X、Y、及Z)平移以及相對於三個座標軸(ρ、Φ、及θ)旋轉。其應注意上述之工件或雷射光束軸二者或其一均可以沿著上述任一軸移動或旋轉以達成相對之運動。控制器20導引雷射使其沿雷射光束路徑發出脈衝並協調上述光束操控光學模組和平台之移動以將工件移到適當位置，使得雷射光束路徑以及雷射脈衝在預定時間於預定之點與工件交截。
穿孔錐度(hole taper)定義為該穿孔上方直徑與出口直徑之比例，上方直徑係穿孔在工件被雷射光束首先照射之表面上量測之直徑，而出口直徑則是穿孔在雷射光束完成鑚孔離開工件之表面上量測到之直徑。錐度通常藉由調整雷射功率而達成，其使得每一脈衝僅移除一小部分之穿孔體積，而後程式設定系統在打出雷射脈衝時以遞減之螺旋型態移動雷射光束路徑。以遞減之螺旋型態或連續性遞減半徑之圓形型態移動雷射光束路徑，稱為環鋸(trepanning)，可以鑚出一個由較大入口直徑遞減至較小出口直徑之錐形鑚孔。對於形成深度對直徑之比例大於三比一之高長寬比(aspect ratio)穿孔，其困難度更高。
圖2顯示以習知之環鋸或螺旋方法鑚出之一穿孔之剖面示意圖。圖2顯示工件30、上方直徑32、出口直徑34、以及階梯狀之側壁36。圖中未顯示出階梯狀側壁表面粗度之粗糙品質。當雷射脈衝自孔洞移除物質時，物質係呈氣態、液態、且可能是固態之形式下被於脈衝衝擊工件之處逐出。當鑚孔之雷射光束(其聚焦於一尺寸遠小於直徑之光點)移動至另一位置以發射下一個脈衝時，已經鑽孔之位置得到一個冷卻之機會。此使得被後續脈衝逐出之物質得以冷卻並黏附於先前完成鑽孔之表面，造成一粗糙崎嶇不平之表面。前述階梯狀之側壁以及粗糙之表面粗度共同產生一以不規則方式傳送光線之穿孔。以此方式鑽出之穿孔將呈現具有不規則側壁之不同外觀，此降低總透光量且導致每一穿孔以不平均的方式傳送光，從而使得排列成某圖案之穿孔呈現不規則之外觀。此效應同時亦致使被光照射之穿孔其外觀隨不同之視角而變化。
此問題存在的原因之一在於為了滿足精確性及生產量之需求，而使用設計用來在電路板鑽出穿孔之現行系統進行鑚孔。此類型之一示範性系統係位於Portland,OR.之Electro Scientific Industries公司所製造之型號ICP5650之雷射鑽孔系統。此類系統一般而言係設計以紫外線雷射運用前述之環鋸方法在電路板材料上鑽出小型封閉穿孔。雖然此等系統在可靠度及動力上可以鑚出預定精確性和生產量之錐形穿孔，但最終之產品卻不如預期。
以此種方式鑽出錐形穿孔存在二個問題。首要問題在於使用此方式鑽出穿孔需要許多脈衝。可用以鑚孔之速度係脈衝重複率及雷射光束路徑可以正確地在點和點間移動之速度二者之函數。這些因素限制了錐形穿孔之鑚取速度，從而影響系統之總生產量。第二個問題在於以此種方式鑽出錐形穿孔使得穿孔內側表面粗糙且不均勻，其係使用連續雷射脈衝之結果。雖然以此種方法可以相當精確地得到預定之穿孔出口直徑及穿孔位置，但側壁表面不均勻之拋光層使得穿孔在外觀上不一致，某些穿孔顯得較亮而某些則顯得較暗。此外，側壁之不規則幾何形狀使得穿孔之外觀隨視角之不同而改變，此係另一個不欲之影響。
因此，一直對用以在基板上以雷射鑚出錐形穿孔之設備有所需求，此設備必須能形成具有可預測穿孔出口直徑之相對平滑而高品質的穿孔，同時維持可觀之系統生產量。
本發明之一目標在於以雷射處理系統之形式提供一種方法及設備，其具有改良之能力以在工件進行微加工而得到高品質之錐形穿孔。為依照本發明之目的達成本發明以上所述及其他目標，以下經由概括性敘述之實施例揭示符合本發明之方法及設備。
為達到預定之效果，必須相當精確地進行鑚孔。首先，穿孔之間隔必須嚴密控制以使得正確之光量從完成之工件輸出。其次，穿孔之出口直徑必須精確無誤，以使得其在未照明時基本上無法察覺。第三，穿孔之錐度必須完全精確，以聚集正確之光量並使其可以在一大範圍之角度內看起來保持一致。第四，穿孔內側之拋光層必須控制以在預定之視角得到均勻之照明度。最後，穿孔之出口必須平整無殘碎狀以增進穿孔未被照明時之不可見性。此外，此等穿孔有時係以光導通材質填充以防止氣體或液體穿透該孔並保持機件之穩定性。此種情況下，平滑之側壁得以增進穿孔之填充能力並增進側壁與填充物間之黏著度。
在一實施例中，穿孔品質之增進係藉由將光束之聚焦點從疊合於正在加工之工件表面移開而達成。不將光束聚焦以使得功率及雷射脈衝之1/e2 直徑匹配預定之出口直徑並將聚焦點設定於工件之表面，反而使雷射光束路徑對齊預定穿孔位置之中心且將聚焦點設定於工件上方表面之上方或下方一確定距離處。在工件上方或下方之距離之典型範圍係從1到1000微米(micron)，或較佳者從10到500微米，或更佳者從50到200微米。光點大小隨之被調整以產生預定之穿孔出口直徑。於工件表面量測之較佳1/e2 光點大小之範圍從預定出口穿孔直徑之1.5倍到出口穿孔直徑之10倍，或較佳者從該直徑之2倍到該直徑之5倍，以及更佳者從該直徑之1.5倍到該直徑之2.5倍。隨後調整功率以產生與完成預定出口直徑一致的之最快鑽孔時間。
以一或多個雷射脈衝鑽孔可以產生直徑小於雷射脈衝1/e2 直徑之出口穿孔。其原因例示於圖3a之中。圖3a顯示一高斯雷射脈衝(Gaussian laser pulse)之剖面圖，其繪出功率相對於距光軸42之位移之關係。如圖3a所示，其可以調整每一雷射脈衝之功率以使得消融位準(ablation level；其代表消融一特定物質所需之總功率)46大於1/e2 直徑44所代表之位於1/e2 位準之功率位準。因此，此脈衝將從該工件移除在消融直徑48內但未超出該範圍之物質，從而鑚出其出口直徑小於光束1/e2 直徑之穿孔。
應用此方法進行鑚孔之另一優點在於一旦選定1/e2 直徑，則該穿孔之出口直徑對於脈衝能量變化相當地不敏感。脈衝功率或持續時間之巨幅變化將僅造成穿孔出口直徑上之微小改變。此例示於圖3b之中，其顯示具有峰值功率51之一高斯脈衝50以及具有峰值功率52之一第二高斯脈衝53之空間功率分佈剖面圖，第二高斯脈衝53之峰值功率52係第一高斯脈衝峰值功率51之125%，同時維持同一1/e2 直徑56。因為該高斯脈衝在消融臨界值(ablation threshold)54及55之斜率的緣故，第一脈衝之消融直徑57與第二脈衝之消融直徑58間之差異遠小於25%，因此得證高斯脈衝峰值功率上之變化對該脈衝之消融直徑相對地僅造成極小之改變。因此，鑽孔之出口直徑大小對於脈衝峰值功率之變化相當地不敏感。
此方法之一第三優點在於以此方式進行鑽孔使得穿孔內部表面呈平滑、錐形拋光層，此增進了穿孔均勻傳導光線之能力。運用此方法產生之錐度極為一致且對功率峰值及脈衝之數目相當地不敏感。
在本發明之第二實施例中，聚焦點被置於工件之表面，且聚焦點被放大使得脈衝之預定1/e2 直徑達成於工件之上方表面。如圖6所示，此係藉由設計一系統產生適當之光點大小。此系統產生具有包含光點大小等預定參數之雷射脈衝，同時藉由選擇產生具有適當特性雷射脈衝之雷射以提供此應用所需之精確度及生產量，該等適當特性包括脈衝能量以及波長。此外，選擇前述之光束成形光學模組以及光束操控光學模組以產生所欲之光點大小以及其他雷射光束特性。控制器亦被程式設定以協調系統組件之動作而達成預定之結果。
此方法之成果在於其免除在光束操控組件之後放置平場聚焦透鏡(以下簡稱f-theta)或掃描透鏡之需要。使用光束操控光學模組之精確微加工系統通常基於二種原因而需要加入一f-theta，或稱掃描透鏡。第一個原因在於，經由光束操控光學模組傳送一嚴密對焦之雷射脈衝會以一種反覆無常的形式增加路徑長度，故而使得其難以將聚焦光點相對於工件維持在正確之位置。此外，上述之f-theta透鏡使得雷射光束路徑可以在光束操控光學模組之整個行進範圍中垂直於工件，當運用環鋸術進行鑽孔時需要此特性。使用較大之聚焦光點大小將景深範圍(depth of field)充分增加而免除f-theta透鏡之需要。更具體言之，本方法所需要之微弱聚焦性質配合高斯光點幾何之運用意味其使用之透鏡可以是一標準透鏡而不必是f-theta透鏡。此外，該等透鏡可以置放於操控鏡組之前或之後，均不會改變系統之效能。並且，其優越之穿孔幾何性質以及平滑之拋光層在一大範圍之掃描區域內免除了精確垂直度之需要，該掃描區域大到足以應付本文所述之所有應用。
本發明之第一實施例於均質及非均質材料上鑚出具有妥善控制之出口直徑以及內部表面上具有平滑拋光層之錐形穿孔。在第一實施例中，此等穿孔之鑚取係利用顯示於圖1之習知雷射鑽孔系統。圖3a顯示一高斯雷射脈衝40之剖面圖，其繪出功率相對於距雷射光束路徑之光軸42之位移的關係。此圖顯示1/e2 直徑44，一典型工件之消融臨界值46，以及在該消融臨界值之高斯雷射脈衝之半徑48。消融臨界值係一功率位準，在此功率位準以上之雷射脈衝使物質自工件移除。其脈衝直徑在消融臨界值以上之脈衝所移除之物質深度與脈衝持續時間有關；脈衝持續時間愈長，愈多物質被移除。
圖4顯示在聚焦光點60鄰近處之一雷射光束之示意圖。表面64代表該雷射脈衝沿著雷射光束路徑光軸62行進時之1/e2 直徑。應注意其可以使用任何其他雷射脈衝直徑之量測方式，諸如FWHM，以產生具有類似此型式結果之示意圖。線條60所界定區域鄰近處之體積係聚焦光點或光束腰徑(beam waist)。光點大小一詞意指線條60所界定區域之一量測。在雷射脈衝大致呈圓形截面之情形下，可以由該區域之直徑代表之。
圖5顯示本發明於一大致上均質金屬材質70上進行鑽孔所得之一穿孔。上方直徑72與出口直徑74界定出其錐度。從上方直徑72到出口直徑74之側壁76均係平滑且均勻。此種穿孔令人滿意，因為其能在一寬廣視角範圍內均勻地傳遞光線。同時它的是可重複性也很高。運用本發明鑚取所得之穿孔均傾向於具有同一出口直徑、錐度、以及平滑之側壁。此意味在一表面鑚取所得之多個穿孔均將以類似方式傳遞光線，因此得以在一寬廣視角範圍內具有一大致相同之外觀。這意味著若以該等鑽孔形成一圖案或設計該圖案，將在一寬廣視角範圍內具有相似的外觀，此係習知方法所無法達成之另人滿意的成果。
本發明之另一實施例運用一特別設計以形成此類穿孔之雷射鑽具。特別設計以鑽出此類穿孔之系統與習知雷射鑽具相比可以形成大很多的聚焦光點大小。習知雷射鑽具典型地來說係形成光點大小大約100微米及更小直徑的雷射光束。達成此成果之一系統100的示意圖顯示於圖6。此系統包含一雷射80，沿著一雷射光束路徑82傳送雷射脈衝。雷射脈衝通過光束成形光學模組84，該成形光學模組84針對時間及空間上可能之範圍決定雷射光束之形狀和大小。光束接著通過選擇性之光束操控光學模組86而抵達工件94，該工件94由移動控制平台92所承載。此系統之所有構件之運作均由一控制器90所控制，控制器90協調並指揮每一構件。
雷射80典型地係一Q型開關固態雷射(Q-switched solid state laser)，其使用一摻雜釹質(Neodymium doped)之YVO4、YAG、或YLF晶體以大於每秒10,000脈衝之重複率以及每一脈衝至少1.0微焦耳(microJoule)之能量產生雷射脈衝。此種雷射通常產生波長位於光譜紅外線區域內之脈衝，一般而言該波長範圍係從1.0微米至1.3微米。此等脈衝接著進行頻率轉換，雷射脈衝藉由此種頻率轉換程序通過一或多個倍頻晶體以產生範圍從大約550奈米之綠光至範圍在255與365奈米間之紫外線的波長。此外，操作於各種波長之多種雷射中之任一種均可以具效益性地搭配此流程，包含CO2 或其他操作於光譜IR區域內之氣體雷射或多種光纖雷射中之任一種。
雷射脈衝接著由光束成形光學模組84處理，該光束成形光學模組84可以在時間及空間範圍上改變雷射發出之脈衝。雷射脈衝之時間性修改通常係藉由連結至諸如極化器(polarizer)等其他光學構件之諸如聲光式調變器(acousto-optic modulator)或光電式調變器(electro-optic modulator)之光學元件達成，其可以切割脈衝以改變脈衝形狀或使脈衝偏斜以避免其抵達工件。脈衝同時亦可以接受空間性之修改，包含校準(collimation)，脈衝於此被塑形以產生沿著平行於雷射光束路徑之光傳播、藉由傳統或繞射光學模組之光束成形以產生諸如"平頂式(top hat)"光束或孔徑之所欲脈衝截面以塑造脈衝之界限、以及配合更多傳統透鏡以在工件上產生預定之光點大小。此外，由於此實施例中採用之大尺寸聚焦光點，故光束成形光學模組84可以執行雷射光束所需之所有聚焦動作，因為其不需要f-theta透鏡。
光束操控光學模組86，基本上以檢流計(galvanometer)或者是諸如壓電式(piezo-electric)或音圈式(voice coil)操控鏡組之其他光束操控元件實施，協同移動控制平台92將雷射光束路徑置於相對於工件之適當位置，以在正確之位置進行鑽孔。
要注意的是，視所需穿孔之精確組構而定，可以使用移動控制平台、光束操控光學模組、或二者，以將雷射光束路徑置於相對於工件之適當位置。
本發明前述實施例之細節可以在未脫離本發明之基本原理下進行許多修改，此對於習於斯藝者將係顯而易見的。本發明之範疇因此應由以下之申請專利範圍所界定。
1．．．雷射鑽孔系統
10．．．雷射
12．．．雷射光束軸
14．．．光束成形光學模組
16．．．光束操控光學模組
18．．．掃描透鏡
20．．．控制器
22．．．平台
24．．．工件
30．．．工件
32．．．上方直徑
34．．．出口直徑
36．．．階梯狀側壁
40．．．高斯雷射脈衝
42．．．光軸
44．．．1/e2 直徑
46．．．消融臨界值
48．．．消融臨界值
50．．．高斯脈衝
51．．．峰值功率
52．．．峰值功率
53．．．第二高斯脈衝
54,55．．．消融臨界值
56‧‧‧1/e2 直徑
57‧‧‧消融直徑
58‧‧‧第二脈衝
60‧‧‧線條
62‧‧‧雷射光束路徑光軸
64‧‧‧表面
70‧‧‧金屬材質
72‧‧‧上方直徑
74‧‧‧出口直徑
76‧‧‧側壁
80‧‧‧雷射
82‧‧‧雷射光束路徑
84‧‧‧光束成形光學模組
86‧‧‧選擇性光束操控光學模組
90‧‧‧控制器
92‧‧‧移動控制平台
94‧‧‧工件
100‧‧‧雷射鑽孔系統
圖1係一示意圖，其顯示習知之雷射鑽孔系統。
圖2係一以習知方法鑽出之錐形鑚孔之剖面視圖。
圖3a係一高斯雷射脈衝之剖面示意圖。
圖3b係具有不同峰值功率之二高斯雷射脈衝之剖面示意圖。
圖4係一高斯雷射脈衝聚焦光點之剖面示意圖。
圖5係一工件之截面視圖，其顯示利用本發明之方法及設備鑚出之一穿孔。
圖6係本發明一實施例之示意圖。
80．．．雷射
82．．．雷射光束路徑
84．．．光束成形光學模組
86．．．選擇性光束操控光學模組
90．．．控制器
92．．．移動控制平台
94．．．工件
100．．．雷射鑽孔系統

Claims (23)

  1. 一種用以在工件形成穿孔之改良方法，其步驟包含以一雷射產生一雷射脈衝、以光學模組修改該雷射脈衝、以及導引該雷射脈衝照射該工件，該穿孔具有一錐度、一表面粗度、以及一出口直徑，該工件包含大致上均質之金屬材質且具有一上方表面和一消融臨界值，該雷射脈衝具有一光點大小、一脈衝持續時間和一峰值功率，該改良方法更包含以下之步驟：伴隨著該雷射產生該雷射脈衝，該雷射脈衝具有至少大於該工件之該消融臨界值20%的該峰值功率，且該脈衝持續時間大於10奈秒(nanosecond)；以該光學模組修改該雷射脈衝以使其具有在該工件之該上方表面具有一1/e2 直徑的光點大小，該光點大小比該穿孔之該出口直徑的約二倍還大；及引導至少一被修改後之該雷射脈衝以自該工件之一預定體積移除物質，從而產生具有該出口直徑、該表面粗度和該錐度之該穿孔。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之用以在工件形成穿孔之改良方法，其中該光點大小之該1/e2 直徑係介於該出口直徑的2到5倍之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之用以在工件形成穿孔之改良方法，其中該光點大小之該1/e2 直徑係該出口直徑之2.5倍。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之用以在工件形成穿孔 之改良方法，其中該雷射脈衝之該峰值功率係介於大於該消融臨界值20%和大於該消融臨界值100%之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之用以在工件形成穿孔之改良方法，其中該雷射脈衝之該峰值功率係大於該消融臨界值50%。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之用以在工件形成穿孔之改良方法，其中該雷射脈衝之該脈衝持續時間係介於10奈秒和1微秒之間。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之用以在工件形成穿孔之改良方法，其中該雷射脈衝之該脈衝持續時間係介於10奈秒和100奈秒之間。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之用以在工件形成穿孔之改良方法，其中該表面粗度係平滑的。
  9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之用以在工件形成穿孔之改良方法，其中該穿孔係夠小以在未被照亮時不會被注意，但是當被照亮時而穿透足夠的光，就會被注意。
  10. 如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之用以在工件形成穿孔之改良方法，其中該表面粗度包含該穿孔並且當未被照亮時顯現出平滑的。
  11. 如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之用以在工件形成穿孔之改良方法，其中該表面粗度包含該穿孔的該出口直徑並且當未被照亮時顯現出平滑的。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之用以在工件形成穿孔 之改良方法，其中該光學模組不使用一平場聚焦透鏡(f-theta lens)。
  13. 如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之用以在工件形成穿孔之改良方法，其中多個穿孔係被產生以形成一圖案，其中該些穿孔係藉由個別的雷射脈衝而被形成而具有該出口直徑、該表面粗度以及該錐度，該些雷射脈衝具有該光點大小在該工件之該上方表面具有大於該穿孔之該出口直徑二倍的一1/e2 直徑，並且其中該圖案在一廣範圍的視角中具有相似的外觀。
  14. 如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之用以在工件形成穿孔之改良方法，其中該光學模組造成該雷射脈衝形成一焦點於該工件的上方表面之上或之下一精確距離處。
  15. 一種利用至少一雷射脈衝在工件形成穿孔之改良系統，該系統包含一控制器、一雷射和光學模組，該穿孔具有一錐度、一表面粗度、以及一出口直徑，該工件包含大致上均質之金屬材質且具有一上方表面和一消融臨界值，而該雷射脈衝具有一光點大小、一脈衝持續時間和一峰值功率，該改良系統包含：一控制器，操作時連接至該雷射及該光學模組以產生具有至少大於該工件之該消融臨界值20%之該峰值功率之至少一雷射脈衝，該光點大小在該工件之該上方表面具有大於該穿孔之該出口直徑二倍的一1/e2 直徑，且該脈衝持續時間大於10奈秒，並藉由將該雷射脈衝導引至該工件從 而產生具有該錐度、該表面粗度和該出口直徑之該穿孔。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之利用至少一雷射脈衝在工件形成穿孔之改良系統，其中該雷射光點大小之該1/e2 直徑係介於該出口直徑之2到5倍之間。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之利用至少一雷射脈衝在工件形成穿孔之改良系統，其中該選定之雷射光點大小之該1/e2 直徑係該出口直徑之2.5倍。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之利用至少一雷射脈衝在工件形成穿孔之改良系統，其中該雷射脈衝之該峰值功率係介於大於該消融臨界值20%和大於該消融臨界值100%之間。
  19. 如申請專利範圍第15項所述之利用至少一雷射脈衝在工件形成穿孔之改良系統，其中該雷射脈衝之該峰值功率係大於該消融臨界值50%。
  20. 如申請專利範圍第15項所述之利用至少一雷射脈衝在工件形成穿孔之改良系統，其中該雷射脈衝之該脈衝持續時間係介於10奈秒和1微秒之間。
  21. 如申請專利範圍第15項所述之利用至少一雷射脈衝在工件形成穿孔之改良系統，其中該雷射脈衝之該脈衝持續時間係介於10奈秒和100奈秒之間。
  22. 如申請專利範圍第15項所述之利用至少一雷射脈衝在工件形成穿孔之改良系統，其中該表面粗度係平滑的。
  23. 一種用於經由工件傳遞光之改良穿孔，其具有一上方直徑、一出口直徑、一錐度、一穿孔表面和一表面粗度， 該改良穿孔包含：一呈圓形之出口直徑，其直徑係介於20微米和200微米之間；一上方直徑，至少係該出口直徑之1.5倍；一錐度，等於或大於1.5，且從該出口直徑到該上方直徑間係連續且平滑的；及一表面粗度，其平滑，且免於讓原來從穿孔體積中被逐出之物質再次沉積於該穿孔表面之上。
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