专利名称：印刷电路板钻孔台组合的制作方法
技术领域：
本案系关于目标处理系统，且特定而言，系关于用于在印刷电路板及其它目标中产生通孔的台式架构。
背景技术：
印刷电路板(PCB)及挠性电路面板钻孔系统典型地配置有一个多平台架构及多个钻具以便同时处理多个面板。常用台式架构包括用于固持并行配置的PCB及挠性电路面板中之一或二者的第一平台，该并行配置通常需要相对较大的占据面积。该第一平台通常沿笛卡尔坐标系统(Cartesian coordinate system)的一个轴移动，且实质上受到限制而不能在其余两个线性运动角度及三个旋转运动角度上移动。在现有钻孔系统中通常包括第二平台用于载运钻孔工具且用于沿笛卡尔坐标系统的第二轴移动该等工具。第二轴与第一轴正交且与第一轴平面平行。现有第二平台通常经设计以固持可能联接在一起的多个工具，从而使该等联接工具可进行常见运动，以便每一工具对不同PCB及挠性电路面板的几乎相同的区段执行几乎相同的钻孔操作。通常提供一机构用于沿笛卡尔坐标系统的第三轴移动每一工具，该第三轴与第一轴及第二轴二者均正交。钻孔系统的现有台式架构的实例描述于美国专利第6，325，576号及第7，198，438号中，该两项专利均已让渡予本专利申请案的受让方Electro Scientific hdustries公司。本发明者已认识到与现有钻孔系统相关的某些缺陷。一个缺陷在于，现有钻孔系统的尺寸通常由于面板并行配置而需要相对较大的占据面积。在典型地使用钻孔系统的清洁环境中，占据面积通常极受重视。另一缺陷在于，容纳并行面板的现有平台配置形成具有相对较长的力矩臂且因而具有相对较软的劲度回路的系统。软性劲度回路可能具有限制快速驱动各种平台的固有频率。另一缺陷在于，自系统产出量观点看来，多个面板的并行配置对于处理多个面板为相对低效的方式，尤其当考虑占据面积时。
发明内容
一种较佳钻孔系统包括一下部基底结构及一上部基底结构，该上部基底结构具有一信道贯穿其中。较佳每次处理一个目标。该目标较佳含有多个工件，且每一工件包括一或多个欲被钻孔的位置。一附接至该下部基底结构的面板平台移动该目标通过该信道。附接至该上部基底结构的工具台载运钻具，其中该等工具台与该面板平台移动方向正交地移动该等钻具。该等钻具较佳经由该上部基底结构中的狭缝对该目标执行钻孔操作，其中该等狭缝朝该通道敞开。该等狭缝与该目标的移动方向正交。例如，较佳在一第一狭缝上方安装两个工具台，且较佳在一第二狭缝上方安装两个工具台。当该目标移动通过该信道时，该等工具穿过该等狭缝执行钻孔操作。例如，每一工具台可同步移动每一工具，以便同时对同一工件或对不同工件执行相同钻孔操作。或者，两个工具台可同步移动第一工具及第二工具，以便同时对第一工件及第二工件执行相同钻孔操作。同时，其余两个工具台可同步移动第三工具及第四工具，以便执行与第一相同钻孔操作不同的第二相同钻孔操作，其中该第一工具及该第三工具在该第一工件中钻孔，且该第二工具及该第四工具在该第二工件中钻孔。或者，该等工具台可彼此独立地移动该等工具， 以便同时在同一工件或不同工件中执行不同钻孔操作。较佳的钻孔系统实施例包括一尺寸稳定的上部基底，其附接或机械耦接至一尺寸稳定的下部基底，其中该等基底系由花岗岩、其它石料、陶瓷材料、铸铁或钢、聚合物复合材料(诸如Anocast )或其它适合材料制成。分开轴(split-axis)设计将一用于移动PCB 或挠性电路面板或其它适合目标的面板平台附接在该下部基底上，且将一工具台附接在该上部基底上。该上部基底包括一贯穿其下侧(亦即，面向该下部基底之侧)的通道。设定该通道的尺寸以容纳该面板平台及由该面板平台所载运的面板或其它目标。该面板平台及该工具台经配置以便沿相互正交但处于独立、平行或实质上平行的平面内的轴移动。附接至该工具台的工具可沿与该第一轴及该第二轴两者正交的第三轴移动。在该上部基底中所凿出的狭缝连通该上部基底的顶部表面与该通道的顶部，因而在该通道与该上部基底顶部表面之间形成穿过该上部基底的孔道。由工具台所载运的工具经定位以便穿过该狭缝且在由面板平台所载运的目标的表面上进行操作。在替代性实施例中可提供多个狭缝及多个工具台中之一或二者。替代性实施例可将工具台定位于一通道的边缘，且可能不需要一或多个狭缝。该上部基底及该下部基底的固体、稳定且紧凑的设计较佳形成具有较短劲度回路的机械系统。较佳的实施例亦具有大于驱动面板平台或工具台的频率的固有频率及大于由正交于面板及工具台方向移动工具时所产生的频率的固有频率。例如，工具台及面板平台中的一或二者较佳在25Hz下被驱动，而较佳的钻孔系统较佳具有在IOOHz至150Hz范围内的固有频率。根据以下对较佳实施例的详细描述，参看随附图式，其它态样及优势将为显而易见的。
图1为多平台钻孔系统的立体示意图，该钻孔系统包括介于工具台与面板平台之间的假定劲度回路。图2为例示性面板平台的立体图。图3为例示性工具台及工具的立体图，其展示支撑扫描透镜的上部平台及上部平台驱动组件。图4为包括雷射束聚焦区控制子系统的例示性工具的分解图。图5至图7为替代性钻孔系统的平面示意图。图中各元件为5钻孔系统10激光器15扫描透镜20射束偏转器25 目标
25a 工件25b 工件30下部基底结构32平坦上表面35面板平台40 导轨45 导块50线性马达55 U形槽式磁体轨道60 磁体65驱动器线圈组合70 台架75 卡盘80上部基底82平坦上表面84平坦下表面85 通道90 狭缝95导轨/轨道100工具台105线性马达110 导块115底表面120驱动器线圈组合125编码器头部200 线201 线205 线206 线210交叉点/点400雷射束聚焦区控制子系统405透镜驱动器组合/音圈器件410轭组合415空气衬套420空气轴承组合425射束轴430 外壳431顶部表面435环形线圈
音圈致动器
440开口
445音圈桥
450相对侧构件
455立柱
460相对侧凸起
465孔
470管状外壳
475杆
476自由端
480上表面
485导引安装台
490环形基座
495线性滚珠衬套
500杆夹
505圆形开口
510中空钢轴
511自由端
515六角螺母
520挠性管状钢构件
521自由端
525Z轴
503螺旋弹簧
540对置的轭侧板
545末端
550表面
555轭环
560末端
564下表面
565轭安装台
570圆柱形外围
575环形顶凸缘
580内表面
590上表面
600编码器头部安装台
605编码器
615编码器主体安装台
625四分的一波片
630安装环
645雷射束
655凹陷区
700钻孔系统
705激光器及光学器件支架
710上部基底
710a部分
715雷射系统
720目标
720a工件
720b工件
725下部基底
730工具台
736工具
800钻孔系统
820目标
830工具台
836工具
900钻孔系统
905自动装卸器
910目标
910a工件
910b工件
915前部
920a上部基底部分
925工具台
926工具
930后部
1000笛卡尔坐标系统
1002线
1004线
1006线
1008线
1010线
1012线
1014线
1016线
1018线
1020终线
具体实施方式
图1展示去耦接的多平台钻孔系统5，在一个较佳实施例中，其支撑雷射处理系统的组件(局部图标，包括激光器10、扫描透镜15 (图标4个)及射束偏转器20 (图标4个))， 雷射束经由该等组件传播，从而入射在目标25上。目标25展示两个工件2 及25b，但可能包括更多或更少工件。每一工件包括一或多个欲被处理的器件，例如印刷电路板。目标 25可包括印刷电路板面板、挠性电路网辊(web roll)或其它适合目标。替代性实施例可支撑机械钻子(未图示)或其它适合钻具或钻孔设备，以便藉由例如钻孔来处理目标25。钻孔系统5包括一尺寸稳定的下部基底结构30，该下部基底结构系由较佳由花岗岩或其它适合石料所形成的石板或由陶瓷材料、铸铁或聚合物复合材料(诸如Anocast ) 所形成的平板制成。下部基底结构30具有平坦上表面32。例示性面板平台35(图幻被附接或机械耦接至下部基底结构30的平坦上表面32。第一及第二导轨40以定距离隔开，且被紧固至平坦上表面32以导引面板平台35的移动部分(在目标25下方)沿笛卡尔坐标系统1000的第一轴或X轴移动。参看图2，两个U形导块45被支撑、安装在相应轨道40上，且响应于所施加的原动力而沿该轨道滑动。面板平台35的马达驱动包括线性马达50，该等线性马达安装在平坦上表面32 (图1)上且沿每一导轨40的长度方向安装。线性马达50赋予原动力以便推动导块45沿相应导轨40滑移。每一线性马达50包括U形槽式磁体轨道55，其容纳沿每一导轨40的长度配置的以定距离隔开的多个磁体60的线性数组。定位于磁体60的线性数组之间的驱动器线圈组合(forcer coil assembly) 65被连接至卡盘75的台架70，且构成移动卡盘75的线性马达50的可移动构件。适合的线性马达50为可获自Aerotech公司 (Pittsburgh, PA)的 MTH480 型。每一轨道导向器40及导块45形成导轨组合，亦即滚动组件轴承组合。替代性导轨组合包括平式空气轴承或真空预压空气轴承。使用两种空气轴承中的任一者均需要使用平坦上表面32的一部分作为导轨表面，且将导轨表面或空气轴承的轴承面附接至台架70。 适合的空气轴承可获自New Way Machine Components公司(Aston，PA)。因而，视所使用的导轨组合类型而定，平坦上表面32的表面部分可为导轨安装接触表面或不接触轴承面的导轨表面。可使用其它适合的机构来驱动及导引卡盘75。在一个较佳实施例中，线性马达50经由组合装配的质量中心驱动经组合的卡盘 75、台架70、导块45及驱动器线圈组合65。一物体的质量中心为根据构成该物体的粒子的质量分布而确定的固定点。该质量中心可视为如下的位置均勻重力场在该处对该物体起作用，如同质量集中于该一个位置处一样。一物体的质量中心可能与该物体的形心或几何中心重合，但并非必需如此。质量中心相对于物体为固定的，且可能存在于物体的物理边界内，但亦可能存在于物体的物理边界外。例如，每一驱动器线圈组合65具有沿X轴延伸的长度「L」，且每一驱动器组合65 的质量中心存在于线200上的一点处，该点较佳二等分距离「L」。每一驱动器线圈组合65 的几何中心较佳亦存在于沿线200的一点处。每一驱动器组合65的质量中心亦存在于距离线205 —定距离(未图示)且在基底30的平坦上表面32上一定高度(未图示)处。线 205较佳表示驱动器线圈组合65的外边缘之间的中线。驱动器线圈组合65之外边缘之间的距离以距离「W」表示。以类似方式，导块45、台架70及卡盘75具有位于线200上的一点处、距离线205 —定距离(未图示)且在基底30的平坦上表面32上一定高度(未图示)处的质量中心。驱动器线圈组合65、导块45、台架70及卡盘75的尺寸、形状、材料及相对位置较佳经配置，以便使经组合的驱动器线圈组合65、导块45、台架70及卡盘75的质量中心存在于线200与线205的交叉点210处，该质量中心较佳与卡盘75的几何中心重迭。经组合的驱动器线圈组合65、导块45、台架70及卡盘75的质量中心较佳亦存在于平坦上表面32上一定高度「H」处，其中「H」与线性驱动马达50的质量中心在平坦上表面32上的高度一致。藉由对准经组合的驱动器线圈组合65、导块45、台架70及卡盘75的质量中心与 (1)高度「H」、(2)驱动器线圈组合65的质量中心及C3)卡盘75的质量中心及几何中心， 线性驱动马达50较佳经由组合装配的质量中心驱动卡盘75、台架70、导块45及驱动器线圈组合65。许多替代性配置可用于使线性驱动马达50经由组合装配的质量中心驱动卡盘 75、台架70、导块45及驱动器线圈组合65或其它适合组件。目标25(图1)与卡盘75对准且例如利用真空或部分真空附接至卡盘75，以便沿 X轴移动。当目标25被附接至卡盘75时，目标25的质量中心较佳位于点210处，且目标 25的质量中心较佳有助于将目标25、卡盘75、台架70、导块45及驱动器线圈组合65的组合的质量中心定位于高度「H」处。经由组合装配的质量中心驱动目标25、卡盘75、台架70、导块45及驱动器线圈组合65的组合有助于降低赋予下部基底结构30及上部基底结构80的加速度，且与线性马达 50不经由该质量中心驱动的情况相比，此举较佳允许更快速地驱动卡盘75，而不会有损目标25置放的准确度。例如，线性马达50较佳以25Hz或更快频率驱动面板平台35，而现有钻孔系统可能局限于15Hz或更低频率。再次参看图1，尺寸稳定的上部基底80系利用以下方式附接至下部基底30 使用黏接剂、灰泥或胶水；或将延伸穿过下部基底30中用于容纳垫圈及螺母的孔的螺栓(未图示)紧固于上部基底80中；焊接；或其它适合的方式。或者，上部基底80及下部基底30系藉由锻造、铸造、机械加工或其它适合的方法，由相同材料的固体块形成。或者，上部基底80 及下部基底30系在上部基底80与下部基底30之间有或无其它组件的情况下机械地耦接在一起。上部基底80包括平坦上表面82及平坦下表面84。表面32、82及84较佳与彼此相互平面平行，且经调节而展现约10微米公差内的平坦度及平行度。通道85横穿上部基底80，且设定其尺寸以跨架于面板平台35上并容纳目标25所行经的孔道。狭缝90在横向方向延伸至达到线性马达50的长度，且连通上部基底80的平坦上表面82与通道85。导轨95被附接或机械耦接至狭缝90的相对侧上的上表面82。导轨95 为类似于上文关于面板平台35所描述的导引组合的导引组合的一部分。导引组合可能另外包括亦如上文所描述的空气轴承。导轨95支撑一或多个例示性工具台100(图1中展示 4个)以便沿笛卡尔坐标系统1000的第二轴或Y轴作线性移动。该Y轴正交于第一轴，且处于与含有第一轴的平面平行的平面内。如同移动卡盘75的线性驱动马达50，移动工具台 100的线性驱动马达105较佳被连接至工具台100，以便使所赋予的驱动力经由每一工具台 100的质量中心、附接工具的质量中心或二者来起作用。参看图3，工具台100较佳包括一利用线性马达105来移动的钻具，诸如雷射束聚焦控制子系统400(图4)。两个以定距离隔开的导轨95 (图1)较佳被紧固至平坦上表面82 (图1)，且U形导块110较佳被支撑在工具台100的底表面115上。每一导块110较佳安装在轨道95中的一相应轨道上且回应于所施加的原动力而沿该轨道滑动。工具台100 的马达驱动较佳包括一安装在平坦上表面82上且沿导轨95的长度方向安装的线性马达 105 (图1)。线性马达105赋予原动力以推动其相应导块110沿其相应导轨95滑移。每一线性马达105包括一 U形槽式磁体轨道(未图示)，该磁体轨道容纳沿导轨95的长度配置的以定距离隔开的多个磁体(未图标)的线性数组。线性马达105的配置可能类似于线性马达50的配置(图2)。定位于磁体的线性数组之间的驱动器线圈组合120被连接至工具台100，且构成移动工具台100的线性马达105的可移动构件。适合的线性马达105为获自 Aerotech 公司(Pittsburgh, PA)的 MTH480 型。一对编码器头部125(图2)较佳被紧固至工具台100的底表面115，且与导块110 中的不同导块相邻地定位。较佳包括量测工具台100的偏转角及行进距离的位置感应器。 将该等位置感应器安置在导轨95、导块110及驱动每一工具台100的线性马达105附近可确保在最小共振效应下达成有效死循环回馈控制。若包括一对止动构件(未图示)，则其响应于包括在编码器头部125中且利用附接至上部基底80的磁体(未图示)进行跳脱的限制开关来限制导块110的行进距离。若包括一对减震器(未图示)，则该对减震器可阻尼并停止工具台100的运动以防止其超程移动脱离导轨95。图4更详细地展示控制子系统400的组件及其在工具台100上的安装。控制子系统400包括一透镜驱动器组合405，其藉由一轭组合410耦接至扫描透镜15，该扫描透镜15 包含在空气轴承组合420的空气衬套415内部。适合的空气衬套为获自New Way Machine Components公司(ASton，PA)的第S307501号部件。透镜驱动器组合405，较佳为音圈致动器，其藉由轭组合410赋予可将扫描透镜15且从而将雷射束的聚焦区沿射束轴425移动至所选位置的原动力。较佳的音圈器件405为获自BEI Kimco Magnetics (Vista, Calif)的第U^8-22-006 Z号致动器。音圈致动器405包括大体上呈圆柱形的外壳430及由铜线缠绕在磁芯周围所形成的环形线圈435。圆柱形外壳430及环形线圈435被同轴对准，且环形线圈435回应于施加于透镜驱动器组合405的控制信号(未图标)而在外壳430内外轴向移动。环形线圈435延伸穿过音圈桥445中的大体上为圆形的开口 440，该音圈桥具有相对侧构件450，该等构件450被搁置在安装于工具台100上以便向雷射束聚焦区控制子系统400提供支撑的立柱455(图幻上。音圈桥445在两个相对侧凸起460中的每一者中包括一含有管状外壳470的孔465，自导引安装台485的上表面480延伸的杆475穿过该孔。 每一杆475具有一自由端476。导引安装台485在其上表面480上具有一环形基座490，环形线圈435搁置在该基座上。两个经堆栈、轴向对准的线性滚珠衬套495装配在音圈桥445 的侧面凸起460的每一孔465中所容纳的管状外壳470中。穿过滚珠衬套495的杆475的自由端476系用杆夹500封盖，以提供环形线圈435沿射束轴425的行进下限的硬止动器。外壳430具有一圆形开口 505，该开口经定位成与环形线圈435的中心、音圈桥 445的开口 440及导引安装台485的环形基座490的中心同轴对准。中空钢轴510延伸穿过外壳430的开口 505，且六角螺母515以轴向对准方式连接中空钢轴510与挠性管状钢构件520，该挠性管状钢构件被耦接至轭组合410，此如下文进一步描述。六角螺母515经定位成与环形线圈435的下表面接触，以便回应于环形线圈435的轴向进出移动而沿驱动轴或Z轴525(关于Z轴取向，参看图1)驱动挠性钢构件520。中空钢轴510经由螺旋弹簧530 的中心且沿螺旋弹簧530的轴穿过，该螺旋弹簧被限制在外壳430的顶部表面431与固定在中空钢轴510的自由端511处的圆柱形弹簧保持器535之间。螺旋弹簧530在不存在施加至音圈致动器405的控制信号的情况下，使环形线圈435沿Z轴525偏移至其冲程的中
点ο轭组合410包括对置的轭侧板540 (仅图示一个)，该等轭侧板在一端545处紧固至轭环555的表面550，且在另一端560处紧固至多层矩形轭安装台565。形成有圆柱形外围570且具有环形顶凸缘575的扫描透镜15装配在轭组合410中，以便顶凸缘575搁置在轭环555的表面550上。空气衬套415内部所容纳的扫描透镜15形成空气轴承组合420 的内环，且空气衬套415的内表面580形成空气轴承组合420的外环。提供空气轴承组合 420增加了扫描透镜15在X-Y平面内的刚度，但允许扫描透镜15沿Z轴以极平滑、经控制的方式移动。挠性钢构件520具有一自由端521，该自由端装配在轭安装台565的上表面590中的凹穴585中，以使其沿Z轴525移动且从而沿射束轴425移动扫描透镜15。固持编码器 605且附接至音圈桥445的编码器头部安装台600与固持编码器量表且附接至导引安装台 485的编码器主体安装台615配合，以便利用光绕射原理来量测导引安装台485响应于环形线圈435的运动而相对于音圈桥445的位移。由于挠性管状钢构件520被附接至环形线圈 435，因此所量测的位移表示扫描透镜15沿射束轴425的位置。适当地紧固在安装环630上的四分的一波片625被定位在矩形轭安装台565的下表面564与扫描透镜15的顶凸缘575之间。附接至工具台100(图幻的射束偏转器件 20(诸如压电快速转向镜)系定位在矩形轭安装台565与四分的一波片625之间。快速转向镜20接收沿射束轴425传播的入射雷射束645，且导引雷射束645穿过四分之一波片625 及扫描透镜15。四分之一波片625使入射的线性偏振雷射束发生圆偏振，且快速转向镜20 导引圆偏振雷射束入射在支撑于面板平台35上的目标25的工件的所选位置上。考虑雷射与目标25在何处相交时，较佳控制扫描透镜15及转向镜20中之一或二者以便在X-Y平面内，例如，以18mm至20mm的移动范围进行微量调整。当快速转向镜20处于其中立位置时， Z轴525、射束轴425及雷射束645的传播路径为共线的。当快速转向镜20在操作中时，雷射束645的传播路径大体上与射束轴425对准。挠性钢构件520在Z轴方向为刚性的，但在X-Y平面内具韧性。挠性钢构件520 的此等性质使其能够用作缓冲器，从而使含有扫描透镜15的空气轴承组合420的导引作用与移动扫描透镜15的透镜驱动器组合405的导引作用分开。透镜驱动器组合405及空气轴承组合420具有质量中心，且沿Z轴525定位。透镜驱动器组合405的音圈桥445具有两个凹陷区655，该等凹陷区的深度及横截面积的尺寸可经设定以达成两个质量中心的轴向对准。该质量中心对准消除了控制系统400中的力矩臂，且从而有助于减低先前技术悬臂梁设计中所存在的低共振频率振动倾向。工具台100各自支撑一钻具，例如雷射束聚焦区控制子系统400或钻子(未图示)。雷射束聚焦区控制子系统400导引雷射束穿过狭缝90且到达目标25的表面上。扫描透镜15或其它适合的工具(诸如钻子)的中心线较佳与工具台100的质量中心及劲度中心重合。因而，若工具台100在X-Y平面内旋转，则该旋转最好不会影响经导引穿过扫描透镜15的雷射束、或刀头到达目标25上的位置。对准工具台100的质量中心及劲度中心与由每一工具台100所运载的工具的质量中心有助于线性马达105与在质量中心及劲度中心未经对准的情况下的驱动相比更快地驱动工具台100，而不会有损工具置放的准确度。例如，线性马达105较佳以25Hz或更快频率驱动工具台100，而现有钻孔系统可能局限于15Hz或更低频率。参看图3，线206较佳二等分距离「L2」，该距离为驱动器线圈组合120的长度。每一驱动器线圈组合120的几何中心较佳亦存在于沿线206的一点处。每一驱动器组合120 的质量中心亦存在于距离线201 —定距离(未图示)处。线201较佳表示驱动器线圈组合 120的外边缘之间的中线。驱动器线圈组合120的外边缘之间的距离系以距离「W2」表示。 经组合的工具台100及工具(诸如雷射束聚焦区控制子系统400)的质量中心及劲度中心较佳在X-Y平面内与点211重合，且处于二等分驱动器线圈组合120的平面「P」内。点211 较佳与雷射束聚焦控制子系统400的中心Z轴525 (图4)重合。激光器10及相关系统操作组件(未图标)较佳被支撑在支撑工具台100的同一上部基底80上。将雷射系统或其它适合的操作组件耦接在亦载运工具台100的上部基底 80上较佳可减少工具操作组件与工具台100之间的寄生运动(parasitic movement) 0例如，现有钻孔系统可能将工具操作组件(诸如激光器系统)支撑在与支撑工具台的结构分开的结构上。在此种配置中，在工具操作组件与工具台之间可能由于每一者的支撑结构可独立移动而出现寄生运动。藉由将工具操作组件及工具台100耦接在同一支撑结构(亦即上部基底80)上来减少或可能消除该独立移动，因而减少工具操作组件与工具台100之间的寄生运动。卡盘75及工具台100的经导引的运动相对于由卡盘75所固持的目标25的表面上的处理位置而移动扫描透镜15。若包括感应器，则其经定位成与导块45及110中的不同导块相邻，且较佳包括量测卡盘75及工具台100的偏转角及行进距离的位置感应器125。 将该等位置感应器安置在导轨40及95附近时，导块45及110以及驱动卡盘75及工具台 100的线性马达50及105较佳以最小共振效应提供有效死循环回馈控制。较佳提供多个工具台100，从而允许两个或两个以上工具对目标25上之一或多个位置执行操作，诸如钻孔。例如，如图1中所示，目标25较佳包括两个工件2 及25b。当面板平台35驱动目标25时，由两个工具台100所载运的工具对工件2 执行操作，而由另两个工具台100所载运的工具对工件2 执行操作。工具台100及相关工具可经控制以在相同或不同时间执行相同操作，或可经控制以在相同或不同时间执行不同操作。提供多个工具台100及相关工具较佳提供一定范围的挠性以便处理目标25。就每小时每平方呎占据面积所处理的目标25而言，钻孔系统的实施例(例如，如图1中所示)或其它适合的实施例较佳可增加目标25处理量。与驱动现有钻孔系统的速度相比，所描述的实施例及其它适合的实施例的由机械劲度产生的相对较高的劲度及较短的劲度回路较佳允许更快速地驱动面板平台35及工具台100，而不会有损目标或工具置放的准确度。机械劲度一般为组件或部件对由力引起的变形的抗性。劲度回路一般系指力在工具与目标之间穿过器件所必须行进的距离，其中移动工具或目标会分别在目标或工具处引起振动。换言之，劲度回路为对运动力作出反应的连接结构、产生运动力的支撑组件或二者的有效长度，其包括在工具与目标之间。在图1中说明假定劲度回路。穿过工具台100的劲度中心的力线1002(例如，当工具台100位于狭缝90的中心处(未图示)时)沿位于由线201及206(图3)所界定的平面内的工具台中立轴转向90度。线1004沿工具台中立轴延伸直至线1004与导轨95相交。进行另一 90度转向，且线1006经由导轨95延伸至基底80的中立轴。在另一 90度转向之后，线1008沿基底80的中立轴延伸直至达到基底80与基底30之间的中立轴。进行另一 90度转向，且线1010沿基底80与基底30之间的中立轴延伸直至达到基底30的中立轴，例如位于基底30内。在90度转向之后，线1012沿基底30之中立轴延伸直至达到导轨 40。90度转向使线1014在导轨40下延伸直至达到导轨40的中点。另一 90度转向使线 1016向上经由导轨40延伸直至达到由线200与205(图幻所界定的平面。在90度转向之后，线1018沿面板平台35的中立轴延伸直至达到面板平台35的作用中心，换言之，当线 205位于线性马达50的中点处时的线200与205的交叉点210。进行另一 90度转向，且劲度回路的终线1020向上延伸经过面板平台35的作用中心。如图1中显而易见，劲度回路的长度随工具台100的移动而改变。特定言之，当工具台100自狭缝90的中心移动离开时，劲度回路的长度减少。现有钻孔装置的劲度回路长度可能为约2，沈0讓。相较之下，本文所述的钻孔系统的实施例较佳具有介于约800mm与约1500mm范围内且较佳为约1，OOOmm的劲度回路。正是由于具有相同横截面且由相同材料制成的两个悬臂梁中的较短者对由所施加的力引起的移动具有更大抗性，因此与先前技术的钻孔系统相比，所述实施例的面板平台35及工具台100较佳分别对由驱动工具台100 及面板平台35的力所引起的振动具有更大抗性。影响劲度的另一因素为劲度回路中所包括的组件的质量及刚度。在图1中所示的实例中，基底30及基底80中的每一者较佳具有相对地大于面板平台35、工具台100或二者的质量。或者，基底30与基底80共同具有相对地大于面板平台35、工具台100或二者的质量。此外，如上文所述，基底30及基底80较佳由刚性、机械劲性材料制成。提供多个工具台100及相关工具来对一个目标25执行操作(而非如对于现有钻孔系统所常见的每个目标一个工具)较佳可增加对目标25的处理速度。此外，与现有钻孔系统相比，所述实施例及其它适合的实施例的紧凑尺寸较佳需要较小占据面积。就每小时每平方呎占据面积所处理的目标25而言，与现有钻孔系统相比，较快平台速度、较高机械劲度、对单一目标操作多个工具，及紧凑尺寸可单独地或以任何组合有助于使所述实施例及其它适合的实施例更加有效。各种构型可产生具有较短劲度回路及紧凑占据面积的钻孔系统。例如，图5至图7 说明钻孔系统的各种布置的示意图。图5说明一种钻孔系统700，其包括一由上部基底710 支撑的激光器及光学器件支架705。雷射系统715较佳位于该激光器及光学器件支架705 中。上部基底710的一部分710a跨架于面板平台(未图标)及目标720上。面板平台被支撑在下部基底725上。工具台730及其相关工具736被支撑在上部基底710的部分710a 上。操作时，目标720被装载至面板平台(未图示)上。面板平台在挠性电路输入及输出箭头方向移动目标720。当面板平台在上部基底部分710a下移动目标720时，工具台730 相对于挠性电路输入及输出箭头的横向移动以便移动工具736穿过目标720。较佳一个工具736对工件720a执行操作(诸如钻孔)，同时另一工具736对工件720b执行操作。工具736可依序、实质上同时或以两种方式操作。一旦完成处理之后，较佳在挠性电路输出箭头附近自面板平台卸载目标720。图6说明一种类似钻孔系统800，但其利用多个工具台830 及相关工具836来对目标820执行操作。图7说明一种钻孔系统900，其包括一自动装卸器905用于自动装载欲被处理的目标910并在处理结束时自动卸载目标910，接着装载另一目标910以供处理。例如，自动装卸器905在钻孔系统900的前部915附近将目标910装载至面板平台(在目标910下且未图标)上。目标910包括一或多个工件910a、910b等等。一旦目标910藉由自动装卸器 905被装载至面板平台上之后，面板平台在箭头「M」方向移动目标910。当面板平台在上部基底部分920a下移动目标910时，工具台925相对于箭头「M」的横向移动以移动工具拟6 穿过目标910。较佳一个工具拟6对工件910a执行操作(诸如钻孔)，同时另一工具926 对工件910b执行操作。工具拟6可依序、实质上同时或以两种方式操作。当处理完成时， 自动装卸器905较佳卸载钻孔系统900的后部930附近的目标910，接着使面板平台返回至钻孔系统900的前部915。自动装卸器905接着将另一目标910装载至面板平台上以供处理。熟习此项技术者将显而易见，可在不背离本发明的基本原理的情况下对上述实施例的细节作出许多改变。因此，本发明的范畴应仅由随附申请专利范围来决定。
权利要求
1.一种减少由一以高产出率操作的钻孔系统所产生的钻具定位误差的出现直至处于一操作公差范围内的方法，该钻孔系统包括一目标支撑机构及一工具支撑机构，该等支撑机构有助于将工具定位在目标位置上，其特征在于，该方法包含提供一具有一驱动机构及一由该驱动机构驱动的可移动部分的器件作为该目标支撑机构，该可移动部分经构建以固持一目标，且该可移动部分具有一质量中心及一劲度中心；将该目标支撑机构安装在一第一尺寸稳定的基底结构上；提供多个钻具定位器件作为该工具支撑机构，每一钻具定位器件具有一驱动机构及一由该驱动机构驱动的可移动部分，每一可移动部分具有一质量中心及一劲度中心；将该工具支撑机构安装在一第二尺寸稳定的基底结构上；将该第二基底结构与该第一基底结构机械耦接；及利用该工具支撑机构向台架安装多个钻具，该多个钻具中的每一者包括一中心线，该中心线实质上与载运每一钻具的该钻具定位器件的该质量中心及该劲度中心对准，从而在该等钻具定位器件移动以将每一工具定位在目标位置上的期间实质上消除其加速或减速时的伪旋转移动所产生的定位误差。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该目标支撑机构包括一面板平台；且该工具支撑机构包括多个工具台。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该目标支撑可移动部分的质量中心与劲度中心经对准，且该目标支撑驱动机构经由该质量中心及该劲度中心驱动该目标支撑可移动部分；且每一钻具定位器件可移动部分的质量中心与劲度中心经对准，且该钻具定位器件驱动机构经由每一钻具定位器件可移动部分的质量中心及劲度中心驱动每一钻具定位器件可移动部分；从而减少由因使该目标支撑可移动部分及每一钻具定位器件可移动部分加速或减速引起的振动所产生的工具定位误差的出现直至处于一操作公差范围内。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每一钻具包括一雷射束聚焦控制子系统且每一雷射束聚焦控制子系统包括一物镜，其中该物镜的中心与该雷射束聚焦控制子系统的中心线对准。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包含提供一穿过该第二尺寸稳定的基底的狭缝，以使至少一个钻具可穿过该狭缝操作以便对一目标执行钻孔操作。
6.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包含提供钻具操作组件；及将该等钻具操作组件安装在该第二尺寸稳定的基底结构上。
7.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，耦接该第二基底结构与该第一基底结构包括提供一相对较短的劲度回路。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，该相对较短的劲度回路在介于约800mm与约1500mm之间的范围内。
9.一种处理一目标的系统，其特征在于，包含一第一尺寸稳定的基底结构；一与该第一基底结构机械耦接的面板平台，该面板平台可操作以便沿一笛卡尔坐标系统(Cartesian coordinate system)的一第一轴载运一巨标；一与该第一基底结构机械耦接的第二尺寸稳定的基底结构，该第二基底结构包括一信道，该信道的尺寸经设定以容纳该面板平台及一个目标；一与该第二基底结构机械耦接的工具台，该工具台可操作以便沿该笛卡尔坐标系统的一第二轴移动一工具，其中该笛卡尔坐标系统的该第一轴及该第二轴处于一实质上与该第二基底结构的上表面平行的平面内；及一工具，其系由该工具台载运且可操作以处理由该面板平台载运的该目标。
10.根据权利要求9所述的处理一目标的系统，其特征在于，该附接的第一尺寸稳定的基底结构及该第二尺寸稳定的基底结构的固有频率在IOOHz至150Hz范围内。
11.根据权利要求9所述的处理一目标的系统，其特征在于，其进一步包含一穿过该第二基底结构的第一狭缝，该第一狭缝连通该第二基底结构的一上表面与该通道；其中该工具可穿过该第一狭缝操作以处理该目标。
12.如根据权利要求11所述的处理一目标的系统，其特征在于，其进一步包含一穿过该第二基底结构的第二狭缝，该第二狭缝连通该第二基底结构的一上表面与该通道；一附接至该第二基底结构的第二工具台，该第二工具台可操作以便沿该笛卡尔坐标系统的该第二轴移动一第二工具；一附接至该第二基底结构的第三工具台，该第三工具台可操作以便沿该笛卡尔坐标系统的该第二轴移动一第三工具；及一附接至该第二基底结构的第四工具台，该第四工具台可操作以便沿该笛卡尔坐标系统的该第二轴移动一第四工具；其中该第一工具及该第二工具可穿过该第一狭缝操作以处理该目标；且该第三工具及该第四工具可穿过该第二狭缝操作以处理该目标。
13.根据权利要求9-12任一项所述的处理一目标的系统，其特征在于，其进一步包含 一由该工具台载运的工具辅台，该工具辅台可操作以便沿该笛卡尔坐标系统的第三轴移动该工具。
14.根据权利要求9-12任一项所述的处理一目标的系统，其特征在于，其中该第一基底结构及该第二基底结构系由一固体材料块形成。
15.根据权利要求9-12任一项所述的处理一目标的系统，其特征在于，其进一步包含该工具的操作组件，该等操作组件系由该第二基底结构支撑。
16.根据权利要求9-12任一项所述的处理一目标的系统，其特征在于，该工具包括一具有一物镜的雷射束导引组合，该组合可操作以便将一沿一雷射束传播路径传播的雷射束导引至一目标上，且该等组件包括一雷射发生器。
17.根据权利要求16所述的处理一目标的系统，其特征在于，该物镜包括一中心线，且该工具台包括一质量中心；且该物镜中心线与该工具台的该质量中心对准。
18.根据权利要求17所述的处理一目标的系统，其特征在于，该面板平台包括一马达及一具有一质量中心的可移动部分，该面板平台马达经由该质量中心驱动该可移动部分；且该工具台包括一马达，该工具台马达经由该质量中心驱动该工具台。
19.根据权利要求18所述的处理一目标的系统，其特征在于， 该面板平台包括一与该质量中心对准的劲度中心；且该工具台包括一与该质量中心对准的劲度中心。
全文摘要
本发明提供一种钻孔系统(5、700、800、900)，其较佳地构建成每次处理一个目标(25、720、820、910)。该钻孔系统(5、700、800、900)较佳地提供相对较小的钻孔系统(5、700、800、900)占据面积、相对较小的钻孔系统组件间力矩臂、相对较短的劲度回路，及对目标(25、720、820、910)相对快速的处理时间。较佳提供多个工具(736、836、926)以便实质上同时对该目标(25、720、820、910)执行多项操作。
文档编号H05K3/40GK102362560SQ201080013633
公开日2012年2月22日 申请日期2010年3月11日 优先权日2009年3月26日
发明者马克·T·寇斯摩瓦斯基 申请人:伊雷克托科学工业股份有限公司