包括射束分析系统的激光加工设备以及射束特性的测量和控制方法与流程

本文描述的具体实例大体上关于激光加工设备，更特定言之，关于声光偏转器(acousto-optic deflector；aod)、其组件以及用于操作其以加工工件的技术。

背景技术：

1、激光加工系统或设备用于广泛多种应用，包括印刷电路板(printed circuitboard；pcb)机械加工、积层制造及类似者。为了加工pcb，当例如使用激光加工在其中形成孔或通孔时，需要精确控制pcb材料(例如，用于形成通孔的金属、绝缘体等)的消熔。在一些应用中，在加工工件时控制用于绕射激光加工射束的aod的操作可能具有挑战性。具体而言，借由啁啾(chirping)aod改变激光光点大小可能难以控制，加工射束的特征界定可能耗时并且可能无法提供所需的精确控制。确保适当/正确的aod啁啾需要激光脉冲及声波前穿过aod时对其的精确定时。aod及激光源的控制命令之间的定时不正确会导致光点位置位移差及光点品质不良，从而降低整体系统准确性及特征品质。此定时的闭合回路控制可以改良整体系统效能，包括输送量及良率。开发本文所论述的具体实例以认识到本发明人发现的这些及其他问题。

技术实现思路

1、本发明的一个具体实例的特征可界定为一种激光加工设备，其包括：一激光源，其可操作以产生可沿着一射束路径传播的一激光能量射束；一声光偏转器(acousto-opticdeflector；aod)，其配置于该射束路径内且可操作以绕射该激光能量射束；一控制器，其耦接至该aod；及一射束分析系统，其可操作以测量该激光能量射束的一或多个特性、产生代表所测得的射束特性中的一或多者的测量数据，并将所述测量数据传输至该控制器，其中该控制器可操作以至少部分地基于所述测量数据来控制该aod的一操作。

2、本发明的另一具体实例为一种控制激光射束特性的方法，其包含：产生一激光能量射束；(使用一aod)将该激光能量射束沿着一射束路径引导至一射束分析系统；(使用该射束分析系统)测量该激光能量射束的一或多个特性；产生代表所测得的射束特性中的一或多者的测量数据；将所述测量数据自该射束分析系统传输至一控制器；及至少部分地基于所述测量数据，将控制命令自该控制器输出至该aod。

3、在另一具体实例中，一种控制激光射束特性的方法包含：产生一激光能量射束；使用自一第一aod及一第二aod组成的群中选择的至少一者将该激光能量射束沿着一射束路径引导至一射束分析系统；(使用该射束分析系统)测量该激光能量射束的一或多个特性；产生代表所测得的射束特性中的一或多者的测量数据；将所述测量数据自该射束分析系统传输至一控制器；及至少部分地基于所述测量数据，将控制命令自该控制器输出至该第一aod及该第二aod中的至少一者。

4、在另一具体实例中，一种控制激光射束特性的方法包含：产生一激光能量射束；(使用一aod)将该激光能量射束沿着一射束路径引导至一射束分析系统，其中该aod可操作以改变该激光能量射束的一第一特性，借此改变该激光能量射束的一第二特性；接着使用该射束分析系统测量第二射束特性；接着产生代表所测得的第二射束特性的测量数据；将所述测量数据自该射束分析系统传输至一控制器；接着至少部分地基于所述测量数据将控制命令自该控制器输出至该aod，其中该aod可操作以减少该第二射束特性的该改变的幅度。

5、本发明的另一具体实例为一种方法，其包含：在一测量步骤期间：基于自一控制器发送至一激光源的一控制命令产生多个激光脉冲；基于自该控制器发送至aod的一aod控制命令，在该aod内产生一声响信号，其中该声响信号经配置以绕射该多个激光脉冲中的至少一个激光脉冲；测量该多个经绕射激光脉冲的至少一个特性，其中在该测量期间，调整该控制命令与该aod控制命令之间的一定时偏移；产生代表各个经绕射激光脉冲的至少一个测得的特性的测量数据；及将所述测量数据中的至少一个测量数据与和各个经绕射激光脉冲相关联的该定时偏移相关联；随后在一工件加工步骤期间：产生一激光脉冲；在一aod内产生一声响信号，其中该声响信号经配置以绕射该多个激光脉冲中的至少一个激光脉冲；及将该至少一个经绕射激光脉冲引导至一工件，其中该激光控制命令与该aod控制命令之间的该定时偏移对应于与该测量步骤中的所述测量数据相关的一定时偏移，该定时偏移与一参考特性具有一预定关系。

6、本发明的另一具体实例为一种方法，其包含：在一测量步骤期间：产生一激光能量射束；在一aod内产生一声响信号，其中该声响信号经配置以绕射该激光能量射束；测量经绕射激光能量射束的至少一个特性；产生代表该经绕射激光能量射束的至少一个测得的特性的测量数据；将所述测量数据中的至少一个测量数据与和该经绕射激光能量射束相关联的一或多个系统操作参数的一参考值相关联；接着在一工件加工步骤期间：在该aod内产生一声响信号，其中该声响信号经配置以绕射该激光能量射束；及将该激光能量射束引导至一工件，其中该激光能量射束的该特性对应于与该测量步骤中的所述测量数据相关的所述系统操作参数中的至少一者的一参考值，该参考值与该激光能量射束的该特性具有一预定关系。

7、本发明的另一具体实例为一种校正激光射束像散(astigmatism)的方法，其包含：产生一激光能量射束；使用一第一aod将该激光能量射束沿着一射束路径引导至一射束分析系统；使用该射束分析系统测量该激光能量射束的一射束像散；使用该射束分析系统产生代表该激光能量射束的测得的射束像散的测量数据；将所述测量数据传输至一控制器；将控制命令自该控制器输出至一第二aod，该控制命令可操作以操作该第二aod校正该测得的射束像散。

8、本发明的另一具体实例为一种用于一电流计镜的横轴摆动的特征界定的系统，其包含：一参考激光源，其经配置以发射一参考激光射束；一反射表面，其形成于该电流计镜上且经配置以将该参考激光射束反射为一经反射射束；及一辅助感测器，其经配置以在一参考光点处接收该经反射射束，并将代表该参考光点的位置的一信号输出至一控制器。

9、本发明的另一具体实例为一种校正一电流计镜的横轴摆动的方法，其包含：自一参考激光源发射一参考激光射束，其中该参考激光射束入射在形成于该电流计镜上的一反射表面上；使用经配置以在一参考光点处接收一经反射激光射束的一辅助感测器感测该经反射激光射束，并将代表该参考光点的位置的一信号输出至一控制器，其中该控制器接收代表该参考光点的该位置的该信号，计算该横轴摆动的一补偿，并将命令输出至一aod系统以操作该aod系统来校正该横轴摆动。

10、本发明的另一具体实例为一种射束分析系统，其包含：一标记物(token)，其具有形成于其上的一反射表面，其中该反射表面经配置以反射沿着一射束路径传播的一入射一阶射束的至少一部分；多个孔径，其形成于该反射表面中，其中该标记物由相比该反射表面更能透射一激光能量射束的一材料形成；及一光侦测器总成，其以光学方式配置于该标记物下游。

11、本发明的另一具体实例为一种激光加工设备，其包含：一激光源，其可操作以产生一激光能量射束，其中该激光能量射束可沿着一射束路径传播；配置于该射束路径内的一声光偏转器(acousto-optic deflector；aod)，其中该aod可操作以使该射束路径沿着一第一方向偏转；一电流计镜，其可操作以使该射束路径沿着不同于该第一方向的一第二方向偏转；及耦接至该aod及该电流计镜的一控制器，该控制器可操作以控制该电流计镜的一操作，以诱导该电流计镜中的横轴摆动并控制该aod的一操作以校正该横轴摆动。