用于声光偏转器击溃处理的激光系统和方法
【专利说明】用于声光偏转器击溃处理的激光系统和方法
[0001]相关申请案的交互参考
[0002]本申请案基于35U.S.C.§ 119(e)条款主张2013年3月15日所提申的美国临时申请案号61/791，361的权益，在此将其全体一并整合参考。
技术领域
[0003]本揭示大体上关于激光处理设备及使用该些设备处理工件的方法。
【背景技术】
[0004]激光处理一工件的一或更多材料内的特征(例如，通孔、盲孔、沟渠、击溃、切口和其它特征)可使用例如激光功率、脉冲重复频率(PRF)、脉冲能量、脉冲宽度、一口大小和其它参数的参数来处理。在许多激光处理应用中，用以形成一特征的速度或效率和最后形成的特征质量可能对这类处理参数非常敏感。
[0005]在复合运动激光处理机器中的范例性应用是处理该“击溃”特征:激光切割由序列式线性或环形弧段所构成的线条。典型地，这类处理是通过以一固定速度沿着一要求轨道来移动该制程射束来完成。对于一给予激光功率和脉冲重复频率而言，这个提供该工件表面一致性流量和一口大小(bite size)。
[0006]然而，它是可能在处理击溃时超过一复合运动系统的动力限制(例如，线性台阶加速度或速度、或电流驱动式扫描场)。例如，对于某些击溃速度而言，一反向击溃可轻易地产生超越该系统能力的高峰线性台阶加速度。
【发明内容】
[0007]如同在此所述范例的本揭示实施例强调上述限制及与激光处理一工件中的击溃及其它特征的传统方法有关的其它限制。某些实施例优化或改善该些击溃或其它特征的处理速度以避免超过该激光系统的驱动限制。
[0008]在一实施例中，一激光处理系统分割对应至该工件上或之中欲处理的多个特征的激光处理命令成为程序段。激光处理参数和射束轨道被仿真以决定该些程序段中每一个的最大处理速度。该激光处理系统选取用于处理该工件上或之中的多个特征的最大处理速度中之一者或更多。
[0009]在一实施例中，该些最大处理速度中之一最慢处理速度被使用以处理该多个特征中的每一个。在另一实施例中，每一个连续性击溃序列是使用一不同处理速度来处理。在其它实施例中，每一个程序段是使用它相对应最大处理速度来处理。
[0010]额外观点和优势会显而易见于参考该些附图所进行的下列较佳实施例详细说明之中。
【附图说明】
[0011]图1根据本揭不一实施例略不一激光处理设备。
[0012]图2略示与图1所示设备的各种组件或系统有关的扫描场。
[0013]图3和图4根据本揭示某些实施例图标通过扫描与一工件有关的射束位置所产生的斑点图案。
[0014]图5是略示形成图4所示斑点图案的程序实施例曲线图。
[0015]图6根据某些实施例略示分割成程序段的多个击溃序列。
[0016]图7根据各种实施例略示针对相对应击溃序列的多个程序段所选取速度的范例性时间图。
[0017]图8根据一实施例略示将横跨在与不同脉冲期或脉冲重复频率有关的序列式程序段的脉冲同步化。
[0018]图9根据一实施例略不声光偏转器延迟时序调整。
[0019]图10根据一实施例图标一振幅命令数据串流。
【具体实施方式】
[0020]范例性实施例是参考该些附图来描述于下。许多不同的形式和实施例是可行而不偏离本发明精神及教示，因此，本揭示不应被建构成为在此所提出范例性实施例的限制。更确切地说，这些范例性实施例被提供以使得本揭示会是完善又完整，且会将本发明范围传达给那些熟知此项技术的人士。在该些图式中，组件尺寸及相对尺寸也许基于清晰起见而被夸大。在此所使用的术语只是基于描述特定范例性实施例目的，并无意成为限制用。如在此所使用地，除非该内文清楚地另有所指，否则该单数形式“一” (“a”)、“一个”(“an”)和“该”(“the”)是意欲将该些复数形式也纳入。会进一步了解到该些术语“包含”(“comprises”)及/或“包括”(“comprising”)在使用于本说明书时，表示所述特征、整数、步骤、操作、构件及/或组件的存在，但不排除一或更多其它特征、整数、步骤、操作、构件、组件及/或其族群的存在或增加。除非另有所示，陈述时，一值范围包含该范围的上下限及其间的任何子范围。
[0021]如在此所使用地，该术语“脉冲重复频率”或“PRF”可由它相反的脉冲期(PP)或脉冲间期(IPP)表示。典型地，机器用户参考至脉冲重复频率，但是一功率控制或其它配置可示为脉冲期。因此，该二术语在本讨论所在处是互换性地使用。
[0022]1.范例性系统概要
[0023]参考至图1，一激光处理设备100被架构以通过导引一激光脉冲射束105沿着一路径P来撞击在工件102上以在工件102的一或更多材料内形成击溃及其它特征(例如，通孔、盲孔、沟渠和切口)。特征可通过控制该激光处理设备100来执行一绕线动作及/或其它压型动作(例如，一冲击钻孔动作、一圆锯钻孔动作、一削割动作和一切割动作)而被形成，其中，每一个压型动作可包含一或更多步骤。如所示地，该激光处理设备100可包含一激光系统104、一厚块106、一工件定位系统108、一射束定位系统110和一射束调变系统112。虽未图标，但是该激光处理设备100可进一步包含一或更多补充系统(例如，光学仪器、反射镜、分束器、扩束器及/或射束瞄准器)以架构来塑形、扩大、聚焦、反射及/或瞄准沿着该路径P的任何点的激光脉冲射束105。在一实施例中，一组的一或更多补充系统可被称之为一 “光学仪器系列”。
[0024]在一实施例中，该工件定位系统108、射束定位系统110和射束调变系统112中的一者或更多或全部的操作可被控制以改变该激光脉冲射束105撞击在该工件102上的所在位置(也就是，相对于该工件102的射束位置)。此外，或在其它实施例中，该工件定位系统108、射束定位系统110和射束调变系统112中的一者或更多或全部的操作可被控制以随着该工件的相关射束位置变化来改变该速度及/或加速度。
[0025]该激光系统104可被架构以产生激光脉冲射束105。在该射束105内的激光脉冲可例如具有在该红外线、可见光或紫外线光谱中的一波长。例如，在该射束105内的激光脉冲可具有例如1064奈米、532奈米、355奈米、266奈米和雷同者的波长。在该射束105内的激光脉冲大体上可以自约20千赫至约2000千赫范围内的脉冲重复频率来产生。然而，会理解到该脉冲重复频率可小于20千赫或大于2000千赫。例如，锁模激光可操作高达200兆赫。
[0026]该厚块106可被提供做为能够适当地或有利地支撑该工件102的任何厚块。在一实施例中，该厚块106可被提供做为一真空厚块、一静电厚块、一机械厚块，或雷同者或其全士么云口口 ο
[0027]该工件定位系统108被架构以沿着平行于一 X轴、Y轴及/或Z轴(其中，该Z轴是至少实质上垂直于该厚块106的表面，且其中，该X轴、Y轴和Z轴彼此间是互为正交)的一或更多方向来转换支撑该工件102的厚块106，以在该X轴、Y轴及/或Z轴，或雷同者或其结合中的一者或更多者周围旋转该厚块106ο在一实施例中，该工件定位系统108可包含一或更多台阶以架构来如上所述地移动该厚块。当一工件102是由该厚块106所支撑时，该工件定位系统108可被操作以移动或扫描在一第一扫描场(例如，如图2所不的第一扫描场200)内相对于该路径P的工件102 (例如，沿着该X轴和Y轴)。在一实施例中，该工件定位系统108可被操作以沿着该X轴的任何方向上扫描该工件102自约400至约700毫米(例如，大约635毫米)范围内的一距离，以沿着该Y轴的任何方向上扫描该工件102自约400至约700毫米(例如，大约533毫米)范围内的一距离，或其结合。
[0028]该射束定位系统110被架构以偏转、反射、折射、绕射、或雷同者或其结合，该激光脉冲射束105扫描在一第二扫描场(例如图2所不的第二扫描场202)内相对于该工件的射束位置。在一实施例中，该射束定位系统110可被操作以沿着该X轴的任何方向上扫描该射束位置自约I毫米至约50毫米(例如，大约30毫米)范围内的一距离，以沿着该Y轴的任何方向上扫描该射束位置自约I毫米至约50毫米(例如，大约30毫米)范围内的一距离，或其结合。大体上，操作该射束定位系统110可被控制以大于该工件定位系统108可扫描该第一扫描场200内的工件102那个的速度及/或加速度来扫描相对于该工件102的射束位置。在所示实施例中，该射束定位系统110包含置于该路径P内的电流式反射镜(galvos)对IlOa和IlOb0该电流式反射镜对IlOaUlOb被架构来旋转(例如，在该X轴或Y轴周围)，借以偏转该路径P并扫描该第二扫描场202内的射束位置。然而，会理解到该射束定位系统110可以任何其它合适或有利方式来架构。
[0029]该射束调变系统112被架构以偏转、反射、折射、绕射、或雷同者或其结合，该激光脉冲射束扫描在一第三扫描场(例如，图2所示的第三扫描场204)内相对于该工件102的射束位置。在一实施例中，该射束调变系统110可被操作以沿着该X轴的任何方向上扫描该射束位置自约0.05毫米至约0.2毫米(例如，大约0.1毫米)范围内的一距离，以沿着该Y轴的任何方向上扫描该射束位置自约0.05毫米至约0.2毫米(例如，大约0.1毫米)范围内的一距离，或其结合。那些熟知此项技术的人士会理解到这些范围是提供做为范例说明，且可在较小或较大范围内扫描该射束位置。大体上，操作该射束调变系统112可被控制以大于该射束定位系统110可扫描该第二扫描场内的射束位置那个的速度及/或加速度来扫描相对