200可以进一步包括记录1244PE控制统计数值(例如，最小值、最大值、平均值和RMS误差作为经指令的PE的百分比)及/或加载任何功率控制错误，并且报告任何错误条件给用户。操作序列1200借由关闭1236镭射快门而结束。在某些实施例中，AOD作为镭射快门来行动。在这种实施例中，关闭1236镭射快门包括发送传输指令给AOD以用于零传输。
[0100]示于图12的示例性操作序列1200的某些细节将在下面进一步讨论。
[0101]1.应用程序安装
[0102]在某些实施例中，应用程序根据特定的系统功率来设置，系统功率借由功率限制表所描述。基于特定的镭射性能(PE相对于PRF)以及光学组件串配置(效率)，根据相应于库存的选择，这个表可以预先计算。在一个实施例中，估计的光学效率根据AOD操作偏转范围而增大。
[0103]2.PE容限检查和错误记录
[0104]镭射加工期间的PE的适当控制有利于理想的过程控制。在某些实施例中，PE误差是实时监测的，并且PEfb和PEerr被记录以用于制程控制和诊断数据。监控可以决定PE读数是否在一些预先定义或用户定义的加工容限内。为了避免由于固有的激光脉冲不稳定所致的虚假错误，PE误差在容限检查之前被过滤。由于偕同整合过滤器在PCL 712中，因为PE数据到达可变时间间隔，错误过滤器随着每个PE样本而更新，而不是恒定的采样率。用以设置功率容限阈值的实时指令被传递到DSP以设置功率容限检查。
[0105]在一个实施例中，功率控制数据(例如，TransCmd、PECMD> PEfb和PEerr)被记录以用于故障诊断。这个数据可被存储在循环缓冲器，并且当容限错误时可以被检索。在检测到PE容限错误时，记录被触发来捕获错误事件周围的一定数量的PE数据的样本(例如，至少100个样品)。
[0106]在一个实施例中，如果检测到功率容限错误，暂停工件102的激光加工。在一个实施例中，用户可以在加工错误发生的特征的附近恢复面板加工。一些加工冗余或间隙是可以接受的(因为在错误的附近将进行激光加工的工件102的区域很可能会废弃)。在一个实施例中，加工错误的背景被呈现给用户(例如，具有标明故障位置的工件的图形也可以经由显示而呈现给用户)。
[0107]3.功率容限政策
[0108]在SCC层级，当运行应用程序时，容限检查可以为可选的。如果容限检查被禁用，实时功率控制仍然可以如上所述来应用，但是LET 710可能无法重新校准，并且运行时间容限检查可能被禁用。
[0109]在一个实施例中，并且参考图10，脉冲周期(PP)(即，1/PRF)可以在制程区段之间(例如，制程区段“η”和随后的制程区段“η+l”之间)改变而无同步盲区(deadzone)，以允许在脉冲周期或PRF中的“无缝”变化。在从一个脉冲周期到另一个的期间，只有两个脉冲周期存在，也就是说，两者之间没有中间或异常高或低的脉冲周期。这允许激光系统104在可预见的脉冲能量以任何的脉冲周期产生激光脉冲1000。通常地，上述AOD传输在这两个脉冲周期设定之间变化，以控制在每个制程区段中传递到工件102的激光脉冲1000的PE 目.0
[0110]为了使在脉冲周期之间(例如，PPn和PPn+1之间切换)的传输至少基本上“无缝”，G1在最后PPn期间(例如，在1002处指定)指定新的脉冲周期。G1识别这种新的脉冲周期(例如，PPn+1)，并且根据这个新的值来设定随后的激光脉冲。DSP安排这个指令的时机，使得PPn和PPn+1之间的切换发生在正确的时间(例如，在I μ s内)。
[0111]在一个实施例中，相对于区段边界1004的激光脉冲的时序被说明。在一个实施例中，束位置的速度可以在制程区段之间改变，导致在咬口尺寸中的变化以用于与新的脉冲周期PPn+1相关联的一个传输脉冲1006。在另一个实施例中，用于在新的制程区段n+1期间所产生的激光脉冲的AOD传输被建立，因为新的脉冲周期PPn+1可能会改变用于新的制程区段n+1的由激光系统生成的激光脉冲的PE。因此，传输脉冲1006是通过适当的制程区段内以适当的PE指令(A0D传输)由激光系统104所生成。
[0112]根据图10所示的实施例的脉冲同步制程，在制程区段开始之后，在特定制程区段期间所产生的第一激光脉冲在初始周期1008内产生(例如，等于与所述特定制程区段相关联的脉冲周期的二分之一)(例如，如果PPn为I μ s，然后初始周期可能是0.5 μ s)。在另一个实施例中，在制程区段开始之后，在特定制程区段期间所产生的最后激光脉冲于终结周期1010内产生(例如，等于与所述特定制程区段相关联的脉冲周期的二分之一)(例如，如果PPn是I ys，然后终结周期可能是0.5 μ S)。
[0113]对于那些本领域技术人士可以理解许多变化可以对上述实施例的细节执行而不偏离本发明的基本原则。因此，本发明的范围应该仅由权利要求所决定。
【主权项】
1.一种激光加工设备，其用于形成或处理在工件的一个或多个材料中的特征，所述激光加工设备包括: 激光系统，产生激光脉冲束； 脉冲能量控制系统，逐个脉冲地调整所述激光脉冲束中的每个激光脉冲的脉冲能量，所述脉冲能量控制系统包括开环前馈控制路径，所述开环前馈控制路径基于绘制激光脉冲能量随脉冲重复频率(PRF)的变化的校准传输曲线而对于每个激光脉冲选择脉冲能量传输值；以及 定位系统，协调所述激光脉冲束相对于所述工件的一个或多个位置。2.根据权利要求1所述的激光加工设备，进一步包括: 激光能量监视器，测量在所述激光脉冲束中的每个激光脉冲的激光脉冲能量；以及 功率控制回路，基于从所述激光能量监视器的反馈来进一步调整在所述激光脉冲束中一个或多个激光脉冲的脉冲能量。3.根据权利要求2所述的激光加工设备，其中所述开环前馈控制路径基于所述校准传输曲线使用第一传输指令信号以对于每个激光脉冲选择所述脉冲能量传输值，以及 其中，所述功率控制回路被配置为: 接收包括所选择的激光脉冲能量和由所述激光能量监测器提供的所测量的激光脉冲能量之间的差异的脉冲能量误差信号； 基于所述脉冲能量误差信号计算传输校正信号； 利用所述传输校正信号修改所述第一传输指令信号，以针对每个激光脉冲产生用于选择所述脉冲能量传输值的第二传输指令信号。4.根据权利要求3所述的激光加工设备，其中，所述功率控制回路被配置为通过在施加了基于响应时间和噪声敏感性所选择的校正增益后整合所述脉冲能量误差信号来计算所述传输校正信号。5.根据权利要求1所述的激光加工设备，其中，所述开环前馈控制路径包括激光脉冲能量表(LET)，其包括在所述工件与PRF相对之处的激光脉冲能量的可用值。6.根据权利要求5所述的激光加工设备，其中，所述脉冲能量控制系统包括衰减器，通过针对在目前PRF处的所选择的脉冲能量改变基于所述LET的所述衰减器的传输，以执行在所述激光脉冲束中的每个激光脉冲的所述脉冲能量的校准光功率衰减。7.根据权利要求6所述的激光加工设备，其中，所述衰减器是由以下群组中所选择，该群组包含声光偏转器(AOD)、声光调整器(AOM)以及电光调整器(EOM)。8.根据权利要求6所述的激光加工设备，其中，所述衰减器包括:绘制所述衰减器相对于施加的射频(RF)功率及/或频率的非线性传输特性的传输线性表。9.根据权利要求1所述的激光加工设备，其中，所述脉冲能量控制系统包括: 激光能量监视器(LEM)，测量所述激光脉冲束的激光脉冲能量，以及 夹头功率计(CPM)，提供参考传感器，用于所述激光加工设备中的功率测量，其中，由所述LEM提供的所测量的激光脉冲能量相对于由所述CPM提供的测量而校准。10.根据权利要求9所述的激光加工设备，其中，所述脉冲能量控制系统被配置成使用由所述LEM提供的所测量的激光脉冲能量以校准在所述LET中激光脉冲能量的所述可用值。11.根据权利要求1所述的激光加工设备，其中，所述脉冲能量控制系统被配置以响应于PRF中的变化来调整在所述激光脉冲束中的一个或多个激光脉冲的所述脉冲能量。12.根据权利要求1所述的激光加工设备，其中，所述脉冲能量控制系统被配置以基于相对于所述工件的所述激光脉冲束的选定位置，与所述定位系统协调来调整在所述激光脉冲束中的一个或多个激光脉冲的所述脉冲能量。13.根据权利要求12所述的激光加工设备，其中，所述定位系统包括: 工件定位系统，其被配置为在一个或多个方向中转移所述工件以在第一扫描场内用所述激光脉冲束扫描所述工件，以及 束定位系统，引导所述激光脉冲束以便在第二扫描场内扫描所述工件，所述第二扫描场比所述第一扫描场小且在所述第一扫描场内。14.根据权利要求13所述的激光加工设备，其中所述脉冲能量控制系统包括偏转器，以进一步引导所述激光脉冲束以便在第三扫描场内扫描所述工件，所述第三扫描场比所述第二扫描场小且在所述第二扫描场内。15.—种控制激光脉冲束内的激光脉冲功率的方法，激光脉冲束由激光加工设备所产生，其配置成通过在所述激光脉冲束内引起激光脉冲以撞击工件而激光处理所述工件，所述方法包括: 在所述激光脉冲束中基于绘制脉冲能量对脉冲重复频率(PRF)中的变化的校准传输曲线而针对每个激光脉冲选择脉冲能量传输值； 根据所选择的脉冲能量传输值，逐个脉冲地调整在所述激光脉冲束中的每个激光脉冲的脉冲能量，以及 协调所述激光脉冲束相对于所述工件的的运动。16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括: 测量在所述激光脉冲束中的每个激光脉冲的激光脉冲能量，以及 基于所测量的激光脉冲能量而在所述激光脉冲束中进一步调整一个或多个激光脉冲的脉冲能量。17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括: 基于所述校准传输曲线使用第一传输指令信号而选择针对每个激光脉冲的所述脉冲能量传输值； 接收包括所选择的激光脉冲能量和所测量的激光脉冲能量之间的差异的脉冲能量误差?目号; 基于所述脉冲能量误差信号而计算传输校正信号； 利用所述传输校正信号修改所述第一传输指令信号，以产生用于针对每个激光脉冲而选择所述脉冲能量传输值的第二传输指令信号。18.根据权利要求17所述的方法，其中，计算所述传输校正信号包括施加了基于响应时间和噪声敏感性所选择的校正增益后整合所述脉冲能量误差信号。19.根据权利要求15所述的方法，进一步包括响应于PRF的变化而调整在所述激光脉冲束中一个或多个激光脉冲的脉冲能量。20.根据权利要求15所述的方法，进一步包括基于所述激光脉冲束相对于所述工件的协调运动而调整在所述激光脉冲束中的一个或多个激光脉冲的脉冲能量，使得所选择的激光脉冲能量设置于在所述工件上或中的对应位置。
【专利摘要】系统和方法提供了激光脉冲能量的控制和/或监测。一个示例的激光加工设备包括：激光系统，以产生激光脉冲束；以及脉冲能量控制系统，逐个脉冲地调整束中的每个激光脉冲的脉冲能量。脉冲能量控制系统包括：开环前馈控制路径，其基于绘制激光脉冲能量随脉冲重复频率的变化的校准传输曲线而选择脉冲能量传输值。激光能量监视器测量在激光脉冲束中的每个激光脉冲的激光脉冲能量。功率控制回路可以基于从激光能量监视器的反馈来进一步调整在激光脉冲束中一个或多个激光脉冲的脉冲能量。
【IPC分类】B23K26/062, B23K26/03, B23K26/10
【公开号】CN104903044
【申请号】CN201480004050
【发明人】马克·A·昂瑞斯
【申请人】伊雷克托科学工业股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年1月9日
【公告号】EP2943311A1, US20140197140, WO2014110276A1