专利名称：用于在x-y高速钻孔系统中采用谐振扫描仪的系统与方法
技术领域：
本发明总体上涉及用于在印制电路板中提供钻孔的激光处理系 统，尤其涉及在印制电路板处理中提供改进的速度与精度的这种激光 处理系统。孔可以用于提供通过电路板的路径(或通路)。
背景技术：
已知激光钻孔常常是利用以诸如检流计光学扫描仪的光学扫描 仪定位的激光束进行的。检流计光学扫描仪通常包括耦接到有限旋转 电动机的扫描镜。这种扫描仪通常称为"检流计"或者"检流计扫描 仪，，，而且这种扫描仪的例子在转让给本发明受让人的美国专利No. 6，424，632中公开。
为了钻圆孔，对于激光脉冲的持续时间，激光光斑关于期望的孔 位置相对稳定是很重要的。对于每个孔，旋转有限旋转电动机以便将 镜子定位到正确的坐标，而且一旦有限旋转电动机停置(settle)好就 发射激光。通常，激光脉冲的持续时间比重新将镜子定位到有限旋转 电动机上所需的时间短得多。为此，钻多个孔的速度受定位系统响应 速率的限制，而不是受激光功率的限制。有限限制电动机的停置性能 通常受谐振频率的限制，而步进速率(步进并停置)受电动机效率的 限制。但是，增加电动机的带宽受到有限旋转电动机中所耗散功率(例 如，以热量的形式)与速率的五次幂成比例的事实的约束。
因此，仍然需要提高定位系统效率的更有效和经济的激光处理系统。
发明内容
本发明提供了 一种用于在目标位置提供相对小速度激光束、同时 至少 一个扫描仪以相对大速度扫描的激光处理系统。根据实施方式， 该系统包括激光源、第一扫描单元、扩束器、第二扫描单元和聚焦光 学器件。激光源用于提供具有至少一个有射束尺寸的激光束的脉沖激 光输出。第一扫描单元用于在目标位置沿第一轴的第一方向扫描激光 输出。扩束器用于接收激光输出，并且用于改变激光输出的射束直径 并提供改变后的激光输出。第二扫描单元用于在目标位置沿第一轴的 第二方向扫描来自扩束器的改变后的激光输出。该第二方向基本上与 沿第 一轴的第 一方向相反，使得在目标位置沿第 一轴的改变后的激光 输出的净速度可以在激光脉冲期间有效地成为零。聚焦光学器件用于 将改变后的激光输出朝目标位置聚焦。
以下描述可以参考附图进一步理解，附图中
图1示出了根据本发明实施方式的激光处理系统的例示性图解视
图2示出了根据本发明实施方式的系统中不同元件的时间与位置 的例示性图形表示；
图3示出了根据本发明实施方式的系统中元件的例示性图解功能 性视图4示出了根据本发明另一实施方式的激光处理系统的例示性图 解视图5示出了根据本发明另 一 实施方式的激光处理系统的例示性图 解视图；及
图6示出了根据本发明实施方式的X-Y高速钻孔系统的例示性 图解视图。上述图的示出仅仅是出于例示的目的。
具体实施例方式
在许多应用中，目标村底上要钻成孔的区域布置成使得将沿一行
存在隔得很近的孔群，其中间隔比场(field)尺寸要小得多。在这些 情况下，有可能使用恒定速度模式的有限旋转电动机与高速扫描仪结 合来产生更快的钻孔速率。扫描仪可以是声光偏转器、电光偏转器、 旋转多边形、附加的检流计光学扫描仪或者谐振扫描仪。
附加的扫描仪需要高速但小得多的角程，因此在特定应用中，放 置到需要小孔径的扩束器前面可能是最优的。总的来说，镜子可以移 动的时间与孔径的大小成比例。通过在扩束器前面放置高速扫描元件， 可以提供更小孔径、更高速的系统。这种系统的其它优点包括更低的 功耗、更少的制造费用、不严格的精度需求、更容易的校准和更容易 的封装。
因此，根据一种实施方式，本发明提供在至少一个方向(X轴或 Y轴)上，除该相同轴中的低速扫描仪之外，还可以使用另一个快速 扫描仪。快速扫描仪可以是例如在此所讨论的谐振扫描仪，或者可以 是任何类型的振荡或线性快速扫描仪。
图1示出了根据本发明实施方式的采用这种谐振扫描仪的系统。 图1的系统包括激光源10、射束成形器单元12、谐振扫描镜14 (快 速扫描仪)、扩束器16、 X轴镜18、 Y轴镜20、及用于将射束朝向 衬底24引导的/theta透镜22。谐振扫描仪14生成具有固定频率但可 调整振幅的正弦曲线位置。X轴位置受谐振扫描仪14和镜子18两者 的控制，其中镜子18耦接到有限旋转电动机(低速X轴扫描仪)。Y 轴位置受镜子20的控制，其中镜子20耦接到另一个有限旋转电动机 (低速Y轴扫描仪)。
射束成形单元12可以包括影响激光输出的大小、几何形状或强 度分布的射束转换器。例如，单元12可以包括将圆形或矩形激光输出 束匹配到谐振扫描仪或其它光学部件的孔径以改变强度分布的球形或变形扩束器。例如，射束成形单元12可以提供高斯或其它非均匀射束 到近似均勻(例如，高帽式)射束的转换。在特定实施方式中，空间 滤波也可以用来改进激光输出的射束质量。
谐振扫描仪14可以是例如在4000Hz以下至大约8000Hz下工作 的高频扫描仪，而且可以包括机械调谐为在相反相位下谐振的扭转部 件，使得它们产生彼此抵消的扭矩，由此最小化振动。
在要处理的沿X轴包括一行均匀隔开的孔的衬底中，可以将Y 轴有限旋转电动机放置到该行的位置、移动X轴有限旋转电动机，然 后利用谐振扫描仪沿X轴调整激光束的位置，使得当激光的位置处于 孔的位置时，存在相对小运动的周期。这种近似零速度的状态在每个 行进方向保持，从而允许钻孔模式的灵活性。谐振频率可以对应于最 细的节距，而孔的间隔可以是该节距的整数倍。
扩束器16具有改变激光输出的激光束大小的扩大率。大于一的 比率表示在扩大器输出端的激光输出的射束具有比扩大器输入端尺寸 (例如，直径或者主轴长度)大的尺寸。小于一的扩大率产生减小的 束尺寸。通常，射束扩大率将选择成提供表面上的特定光斑大小。光 斑大小与聚焦光学器件输出端处的射束的焦距和直径相关，其中聚焦 光学器件可以包括用于扫描的ftheta校正透镜。
可商业获得的现有扩束器通常设计成用于轴上运行。扩束器16 的设计包括了对与入射激光束的射束大小与最大角相关联的像差的考 虑。在有些实施方式中，只有当射束在轴旁、靠近轴或者在轴上时才 接入谐振扫描仪，并由此关于现有系统减少扩束器的宽场需求。在至 少一种实施方式中，角视场可以足够小，以允许使用现有的扩束器。 在任何情况下，在利用各种扫描机制的光学扫描系统中采用 一个或多 个扩束器是已知的，例如在美国专利No. 4,251,125、 No. 5,109,149和 No. 6,307,799中所公开的。
但是，由扩大率造成的扩大相反地并按正比缩减了输出角。因此， 高速扫描元件必须在最高速下具有全刻度振幅，该振幅充分大以补偿 这种角度减小。谐振扫描仪，例如由位于马萨诸塞州Billerica的GSIGroup Corporation所出售的CRS系列扫描4义，可以具有可电调节的 接近20度的振幅并通常提供在高频下宽角度扫描的组合。如果已知镜 子密度(p)、镜子半径(R)和镜子厚度(L)，就可以对每个镜子 采用扫描速率、扫描角度和射束大小的计算。特别地，可以确定镜子 质量(M)和镜子惯性(J),而且也可以确定对于镜子达到期望速度 所需的能量。
图2示出了对于恒定速度有限旋转电动机结合谐振扫描仪的距离 关于时间的图形例示，并且图2还例示了只要激光占空比小于大约例 如20%，在孔的位置处激光位置如何相对恒定。特别地，要钻的孔在 30示出，X轴有限旋转电动机的运动在32示出，且谐振扫描仪的运 动在34示出。激光位置在36示出，且误差在38示出。X轴有限旋转 电动机和谐振扫描仪在相反的方向上移动，使得在孔的位置处，通过 应用来自脉冲激光器或门控CW激光器的一个或多个激光脉冲或者其 它合适的激光输出，它们有效地在图1所示衬底24中钻孔所需的时间 停止激光束的速度。
在以上例子中通过谐振扫描仪所例示的正弦波扫描可以由其它 类型的扫描仪实现，例如声光偏转器(具有对圆透镜效应的适当校正) 或者有限旋转电动机。在这些其它情况下，扫描可以是三角形波或者 具有恒定或者可变扫描频率和/或振幅的光栅模式。钻孔可以在任何方 向进行。对于声光偏转器、电光偏转器或者具有线性控制器的有限旋 转电动机，孔不需要是周期性的。这些应用还可以是对激光指向中的 漂移敏感的，该漂移被扩束器最小化(作为减小的发散角的结果)。 在谐振扫描仪或者有限旋转电动机的情况下，对高速轴的校准可以通 过使用在镜子背面上具有激光器的拆分单元持续进行，以补偿高速部 件的位置漂移。
图3示出了根据本发明实施方式的系统的框图。该系统包括用于 控制激光器42、谐振扫描仪控制器44、 X轴线性扫描仪控制器46和 Y轴线性扫描仪控制器48的头控制器40。谐振扫描仪控制器44可选 地利用光源52和光检测器54驱动谐振扫描仪50，其中谐振扫描仪50向控制器44提供速度反馈信号。当使用这种检测器时，发射器将光束 引导到扫描镜(或背面的镜子)，然后，扫描镜在不同的扫描角度下 跨交叉的检测器进行扫描。每个检测器可以由双单元检测器形成，其 中每个单元都包含由细线隔开的隔得很近的检测器表面。当双单元每 一侧上的功率相等时，可以进行精确的交叉测量。通过感测双单元照 明的顺序，可以确定扫描仪方向，且检测器1和检测器2上激光碰撞 之间的时间间隔与频率信息一起可以用于计算扫描振幅。这种传感器 系统可以用来代替到谐振位置估计器的速度和过零信号。X轴线性控 制器46驱动X轴扫描仪56，其中控制器44从X轴扫描4义56接收位 置反馈信号。Y轴线性控制器48驱动Y轴扫描仪58，其中控制器46 从Y轴扫描仪58接收位置反馈信号。
采用谐振扫描仪作为第 一 高速扫描仪并结合基于线性检流计的 第二扫描仪的实施方式提供了对非整数或非均匀间隔下钻孔的调整。 例如，电路板可以例如在板的不同区域中或者在要形成通路行或列中 至少一个的目标位置处具有可变的中心到中心间隔的目标位置。第二 扫描仪的镜子17、 18中的至少一个的位置和速度被控制成产生基于在 图3的头控制器40中所生成的轨道计划的扫描。控制器40包括为X 扫描仪46、 Y扫描仪48提供驱动信号的光栅生成器62。检流计扫描 仪对位置或速度命令的典型响应时间可以是几百微秒，并且与例如用 于PCB钻孔的典型C02激光器的连续脉冲之间的时间间隔可比较。
此外，谐振扫描仪的振幅至少在低频时可以动态调整。例如，在 所附文档中提到的CRS扫描仪包括驱动器板，该驱动器板以0-5V的 输入电压和6ms的停置时间提供相位调整和振幅(扫描角度)控制。 该调整还提供了用于在固定谐振频率下的扫描速度控制的另 一选项。 这个选项可以单独使用或者与输出镜的调整结合使用，并考虑工件表 面上的射束大小和对应的光斑大小。
在特定情况下，在给定振幅下的谐振扫描仪的可变角速度(零弧 度/秒(rad/sec)到最大值弧度/秒)也提供了对扫描速度的一些调整。 在于谐振扫描仪的周期期间施加单个短脉沖或短脉沖组的激光处理应用中，脉冲生成可以是基于在某个时刻预定的谐振扫描仪速度定时的。
于是，第二扫描仪的速度也利用图3的控制器调整。
头控制器40包括主机和控制设置单元60,该单元60基于期望的 速度校正、光栅模式和孔位置及谐振时间安排表来计算并设置谐振扫 描仪的扫描仪振幅。单元60向控制器44提供振幅信号，并向光栅生 成器单元62提供工作模式和安排表信息。
谐振扫描仪以预定的频率在自由运行操作中以正弦振幅变化振 荡。利用谐振扫描仪作为主扫描仪来操作系统是方便的，其中从扫描 仪得到的定时变成扫描系统的主时钟。谐振扫描仪控制器44向谐振位 置估计器66提供位置信息和速度信息，其中谐振位置估计器66向射 束位置估计器68提供估计的射束位置信息。时钟信号是基于扫描速度 的过零或者可以基于单独的光学交叉检测器。时钟信号^L置用于光栅 生成器62的步幅。射束位置估计器还向主机和控制设置单元60、计 数器64及光栅生成器62提供上采样时钟信号。
当谐振扫描仪处于正确的速度时，光栅生成器驱动扫描仪在预定 的时间(下次钻孔时间)通过目标。光栅生成器62将这个信息提供给 下次钻孔时间单元70，该单元70又向加法器单元72提供相位误差信 息。加法器单元72还从射束位置估计器68接收位置相位误差信息。 相位误差加到下次钻孔时间，以便设置射束将在下一个孔位置上的精 确时间。通过从加法器单元72和计数器64接收输出的比较器74，光 栅生成器还可以输出激光设置以及用于电光系统误差的校准功能。
根据实施方式，激光的脉冲率可以是5000Hz，脉冲宽度可以是 30xl0"秒，而且扩束成形之前的射束直径可以是10mm。衬底可能 需要例如间隔为lmm且误差为O.OOlmm的孔。快轴扫描4义振幅(以 弧度为单位)设置成等于孔间隔(孔之间的距离，以米为单位)x望 远镜放大倍率(M) / (7rx/theta)，其中/theta是透镜的焦距，单位 是米。检流计的速度(以弧度/秒为单位)设置成等于孔间隔x谐振扫 描仪的频率。
特别地，在特定实施方式中为系统提供时钟的谐振扫描仪50基自谐振。当谐振过零时，时钟可以用于测量扫描
仪的精确频率，该精确频率被报告给主机控制器单元60。主机控制器 单元60然后计算用以驱动谐振扫描仪50的正确谐振振幅，并将该振 幅信息提供给谐振位置估计器66。单位为弧度的光学扫描角通过用孔 间隔距离除以7T、乘以放大倍率、再除以透镜的焦距来提供。根据实 施方式，光学扫描角可以是0.011弧度。主机控制器单元使用从过零 检测器得到的频率和从谐振扫描控制器得到的速度，来计算包括在要 发送到光栅生成器的工作中的x光栅速度。
角度光学扫描速度可以是最小孔间隔距离(最细的节距)除以透 镜的焦距、再乘以谐振频率。谐振位置估计器66使用速度和过零时钟 (频率)来计算谐振扭描仪的角位置，该角位置提供给射束位置估计 器68。射束位置估计器68使用该信息和x扫描仪的位置来计算位置 误差相位误差(与安排表的时间差)。位置误差相位误差提供给加法 器，加法器偏移激光将射出的计数一个量，以校正场中的光斑位置。
它还产生基于谐振扫描仪拍的上采样高分辨率时间时钟信号。该上采 样时钟在每个谐振周期具有许多时间时钟，以提高精度。
估计的位置是由光学扫描角xsin (2ji乘以上采样时钟)提供的。 主机向包括孔间隔和位置的光栅生成器提供扫描仪应当通过要处理的 孔的实际时间的工作。这些实际时间是基于来自谐振位置估计器的上 采样时钟的高分辨率下的谐振扫描仪频率。它还基于工作设置文件提 供象脉冲能量的激光控制参数。
光栅生成器向下次钻孔时间寄存器发送下一个实际钻孔时间，来 安排下一个激光脉冲。光栅生成器基于谐振扫描仪频率创建这个光栅 模式并执行安排。上采样时钟还到达保持实际谐振时间的计数器。所 连接的比较器查看加法器中真正的相位校正位置，以便当孔对准时向 激光器发信号。
图4示出了根据本发明另一种实施方式的系统，该系统包括两个 快轴扫描仪，例如X和Y检流计扫描仪。特别地，该系统包括激光器 80、射束成形器82、 X轴谐振扫描仪镜84、 Y轴谐振扫描仪镜86、扩束器88、线性有限旋转电动机控制的X轴镜卯、线性有限旋转电 动机控制的Y轴镜92及用于将激光束朝向待处理衬底96引导的 /theta透镜单元94。在这个系统中，X轴线性控制镜90和Y轴线性 控制镜92的运动调整成与快X轴和Y轴镜84、 86的运动协作，以便 使得速度在钻孔过程中有效地为零。这种系统典型地不仅允许在单个 方向中对紧密间隔的孔进行快速钻孔，而且允许在相对小的两维区域 中对紧密间隔的孔进行快速钻孔。可选地，如果X扫描4义84和Y扫 描仪86仔细地同步，则系统还可以在对角线上(即，具有非零X和 非零Y分量的方向)操作。
在利用C02激光器对PCB进行激光钻孔的应用中，谐振扫描仪 可以具有5KHz的频率，这接近于许多C02激光器的重复频率。因此， 利用第二扫描仪的连续运动，在钻孔的时候不会牺牲吞吐率。
在有些实施方式中，扩束器可以利用光继电器或者其它成像系统 代替。在特定情况下，第二线性扫描仪的光瞳可以近似地与谐振扫描 仪孔径匹配，以消除对这种光学器件的需求。
在其他的实施方式中，第一谐振扫描仪和可选的第二谐振扫描仪 可以放置到扩束器的后面，如图5所示。图5的系统包括如上讨论的 激光器100、射束成形器102和扩束器104。该系统还包括X轴谐振 扫描仪镜106、 X轴镜108、 Y轴谐振扫描仪镜llO、和Y轴镜112及 用于处理衬底116的/theta透镜114。这种系统可以《艮好地适用于其 中由扩束器输出的射束形状不对谐振扫描仪106和108提出不适当范 围约束的应用。
以上实施方式与例子特别适用于利用例如由位于加州Santa Clara的Coherent公司所出售的Diamond系列激光器的C02激光器 钻孔。利用C02激光器所产生的典型的孔大小是大约50nm。
其它快速扫描仪可以单独地或者与谐振扫描仪结合用在有些实 施方式中。该扫描仪可以包括声光设备、电光设备、多边形或全息扫 描仪。适合性可能依赖于几个参数。例如，可以在单个扫描仪中提供 多个功能的全息扫描仪可以用在其中衍射效率足够高的近IR或短可见光波长下。
因此，根据本发明的激光钻孔系统可以包括光学器件盒子120， 该光学器件盒子120包括激光器122和头控制器124。光学器件和扫 描头单元128也连接到光学器件盒子120。激光照明126从激光器122 向扫描头128提供，而且单元128提供如上讨论的扩束器、X和/或Y 谐振扫描仪、X和Y镜及/tbeta透镜。来自单元128的激光焦距区域 提供到印制电路板132的瓦状区域(tile region) 130，该区域被提供 作为平铺台(tiling stage ) 134的一部分。平铺台134和光学器件盒子 120在框架136上提供，而且系统控制与功率调节电子器件138、 140 也在框架136中提供。
图5的激光钻孔系统提供了 ，通过在光学器件与扫描头单元128 中除X和Y扫描仪之外采用一个或两个谐振扫描仪可以实现更高的吞 吐率。
本发明的原理还可以扩展到显微范围。例如，性能的改进可以在 半导体村底、晶片、光电路等的钻孔过程中发现。多个脉沖可以从诸 如绿色超短激光器的短波长激光器生成。在特定情况下，高速扫描机 制与扩束器可以缩放，以匹配高速扫描显微镜的孔径。
本领域技术人员将理解在不背离本发明主旨与范围的情况下，可 以对以上所讨论的实施方式进行各种修改与变化。
权利要求
1、一种激光处理系统，用于在目标位置提供相对小速度的激光束，同时至少一个扫描仪以相对大速度进行扫描，所述系统包括激光源，用于提供脉冲激光输出，该激光输出具有至少一个有射束尺寸的射束；第一扫描单元，用于在目标位置沿第一轴的第一方向扫描所述激光输出；扩束器，用于接收激光输出，并且用于改变激光输出的射束直径并提供改变后的激光输出；第二扫描单元，用于在目标位置沿第一轴的第二方向扫描来自扩束器的改变后的激光输出，所述第二方向基本上与沿第一轴的所述第一方向相反，使得在目标位置沿第一轴的改变后的激光输出的净速度可以在激光脉冲期间有效地减小到相对小的速度；及聚焦光学器件，用于将改变后的激光输出朝目标位置聚焦。
2、 如权利要求1所述的激光处理系统，其中所述净速度是零毫 米/秒。
3、 如权利要求1所述的激光处理系统，其中所述激光束用来在 目标位置处钻孔。
4、 如权利要求1所述的激光处理系统，其中所述第一扫描单元 包括谐振扫描仪。
5、 如权利要求1所述的激光处理系统，其中所述第一扫描单元 包括声光调制器、电光调制器和线性控制有限旋转扫描仪中的至少一 个。
6、 如权利要求1所述的激光处理系统，其中所述系统还包括第 三扫描单元，用于在沿基本上与第一轴正交的第二轴的第三方向扫描 激光输出。
7、 如权利要求6所述的激光处理系统，其中所述系统还包括第 四扫描单元，用于在基本上与沿第二轴的第三方向相反的第四方向扫 描激光输出。
8、 一种激光处理系统，用于在目标位置提供相对小速度的激光 束，同时至少一个扫描仪以相对大速度进行扫描，所述系统包括激光源，用于提供脉冲激光输出，该激光输出具有至少一个有第 一射束直径的射束；第一扫描单元，用于在目标位置沿第一轴的方向扫描所述激光输出；扩束器，用于从第一扫描单元接收激光输出，并用于改变激光输 出以使其具有第二射束直径；及第二扫描单元，用于沿第一轴的第二方向扫描激光输出，其中所 述第二方向基本上与沿第一轴的第一方向相反，使得在目标位置沿第一轴的改变后的激光输出的净速度可以在激光脉冲期间有效地减小到 相对小的速度；及第三扫描单元，用于在目标位置沿第二轴的第三方向扫描激光输 出，其中第二轴与所述第一轴基本上正交。
9、 如权利要求8所述的激光处理系统，其中所述系统还包括第 四扫描单元，用于在目标位置沿第二轴的第四方向扫描激光输出，所 述笫四方向基本上与沿第二轴的第三方向相反，使得沿第二轴的激光输出的净速度可以在激光脉冲期间有效地成为零。
10、 如权利要求8所述的激光处理系统，其中所述净速度是零亳 米/秒。
11、 如权利要求8所述的激光处理系统，其中所述激光束用来在 目标位置处钻孔。
12、 如权利要求8所述的激光处理系统，其中所述第一扫描单元 包括谐振扫描仪。
13、 一种利用激光对目标进行处理的方法，所述方法包括以下步骤提供具有至少一个有射束尺寸的射束的激光输出；在目标位置沿第一轴的第一方向利用第一扫描单元扫描激光输出；改变激光输出，以提供具有改变后的射束尺寸的改变后的激光束；在目标位置沿第一轴的第二方向利用第二扫描单元扫描激光输 出，所述第二方向在目标位置基本上与沿第一轴的所述第一方向相反；在目标位置沿第二轴的第三方向利用第三扫描单元扫描激光输 出，所述第二轴在目标位置基本上与第一轴正交；及脉动激光输出，同时利用第一和第二扫描仪扫描激光输出，使得 沿第 一轴的激光输出的净速度在激光脉冲期间有效地为零。
14、 如权利要求13所述的方法，其中所述方法还包括在目标位 置沿第二轴的第四方向利用第四扫描单元扫描激光输出的步骤，所述第四方向在目标位置与沿第二轴的第三方向基本上相反，使得在目标位置沿第二轴的激光输出的净速度在激光脉冲期间可以有效地为零。
15、 一种激光处理系统，用于处理工件，并且用于在目标位置提 供相对小速度的激光束，同时至少一个扫描仪以相对大速度进行扫描， 所述系统包括激光源，用于提供激光输出，该激光输出具有至少一个有射束尺 寸的射束；具有振荡扫描仪的第一扫描单元，用于在目标位置沿第一轴的第 一方向扫描所述激光输出；第二扫描单元，用于接收第一扫描单元的输出并在目标位置沿第 一轴的第二方向扫描该激光输出，所述第二方向在目标位置基本上与第一方向相反；控制器，用于接收来自第一扫描单元的控制信号，并用于基于控 制信号协调至少一部分激光输出到目标位置的传送，而且在第一和第 二扫描仪相对于工件运动期间使得激光输出在目标位置的净速度可以 有效地成为零；及聚焦光学器件，用于将激光输出朝目标位置聚焦。
16、 如权利要求15所述的系统，其中第一扫描仪是谐振扫描仪， 第二扫描仪是包括耦接到有限旋转电动机的镜的低惯性检流计扫描仪，而且其中控制信号对应于谐振扫描仪速度的过零。
17、 如权利要求15所述的系统，还包括扩束器，用于在第一扫 描角范围接收激光输出并提供改变后的射束直径和角范围。
18、 如权利要求15所述的系统，其中控制器包括用于调整第一 振荡扫描仪的相位、第一振荡扫描仪的振幅、第二扫描仪的位置及第 二扫描仪的速度中的至少一个的装置，该用于调整的装置在以非均匀 间隔隔开的工件目标位置处提供激光处理。
19、 如权利要求18所述的系统，其中处理包括激光钻孔，工件 是印制电路板，而且其中用于调整的装置在大约100微秒至小于大约 IO毫秒内调整相位、振幅、位置和速度中的至少一个，从而避免对电 路板进行激光钻孔过程中的实质性中断，并避免在电路板的所有指定 目标位置处钻孔所需总时间的相应实质性减少。
20、 如权利要求15所述的系统，其中谐振扫描仪频率大约等于 钻孔所使用的激光重复频率。
21、 一种利用激光对目标进行处理的方法，所述方法包括以下步骤提供脉冲激光器，该激光器被配置成接收外部触发输入，并沿光 传播轴生成至少一个具有射束尺寸的射束；利用第一光学扫描仪以周期性的第一扫描速度分布曲线扫描该 传播轴通过第一扫描场内的第一扫描角范围；利用第二光学扫描仪以第二扫描速度扫描该传播轴通过基本上 与第一扫描场全等的第二扫描场内的第二扫描角范围；生成对应于周期性第一扫描速度分布曲线周期的至少一个预定 相位的周期性触发信号；利用该周期性触发信号触发脉冲激光器，以生成脉冲激光输出；及利用脉冲激光输出处理目标，同时该目标以预定的组合扫描速度 被扫描，其中组合的扫描速度是第一周期性速度分布曲线和第二扫描 速度的组合。
22、 如权利要求21所述的方法，其中周期性扫描速度分布曲线 是正弦曲线。
23、 如权利要求21所述的方法，其中周期是第一光学扫描仪的 谐振周期。
24、 如权利要求21所述的方法，其中周期的相位对应于第一扫 描速度。
25、 如权利要求21所述的方法，其中组合扫描速度小于第二扫 描速度。
26、 如权利要求21所述的方法，其中组合扫描速度基本上为零。
27、 如权利要求21所述的方法，其中利用第一光学扫描仪以周 期性的第 一扫描速度分布曲线扫描该传播轴通过第 一扫描场内的第一 扫描角范围包括以下步骤利用扩束器将第一光学扫描仪的扫描光瞳 中继到第二光学扫描仪的扫描光瞳，由此扩大射束尺寸并按比例减小 第一扫描角范围的幅值。
全文摘要
公开了一种用于在目标位置提供相对小速度的激光束、同时至少一个扫描仪以相对大速度扫描的激光处理系统。该系统包括激光源、第一扫描单元、扩束器、第二扫描单元和聚焦光学器件。激光源用于提供具有至少一个有射束尺寸的射束的脉冲激光输出。第一扫描单元用于在目标位置沿第一轴的第一方向扫描激光输出。扩束器用于接收激光输出并用于改变激光输出的射束直径并提供改变后的激光输出。第二扫描单元用于在目标位置沿第一轴的第二方向扫描来自扩束器的改变后的激光输出。该第二方向基本上与沿第一轴的第一方向相反，使得在目标位置沿第一轴的改变后的激光输出的净速度可以在激光脉冲期间有效地成为零。聚焦光学器件用于将改变后的激光输出朝目标位置聚焦。
文档编号B23K26/38GK101541470SQ200780038458
公开日2009年9月23日 申请日期2007年7月26日 优先权日2006年8月22日
发明者A·I·皮纳德, F·斯图卡林, K·佩尔苏 申请人:杰斯集团公司