CH624507A5

CH624507A5 - Process and apparatus for increasing the repetition frequency of the pulses of a laser

Info

Publication number: CH624507A5
Application number: CH393578A
Authority: CH
Inventors: Gianfranco Cirri
Original assignee: Valfivre Spa
Priority date: 1977-04-19
Filing date: 1978-04-12
Publication date: 1981-07-31
Also published as: DE2816659A1; US4230993A; FR2388425A1; GB1601835A; IT1096353B; NL7804140A; FR2388425B3

Description

La presente invenzione si riferisce ad un procedimento e ad un'apparecchiatura per aumentare la frequenza di ripetizione degli impulsi di un laser e più particolarmente di un laser a C02 usato per lo scribing (incisione) di substrati ceramici per moduli ibridi.

Com'è noto, un sistema laser del tipo a gas comprende sostanzialmente dei tubi di scarica, un'unità di alimentazione ad alta tensione, un generatore di impulsi per il comando della scarica dei tubi e un'unità o pannello di comando.

II pezzo da incidere, ad esempio substrato ceramico, viene posizionato su una tavola X-Y motorizzata e azionata da un controllo numerico secondo un programma prescelto.

La velocità di spostamento della tavola e la frequenza di ripetizione degli impulsi laser vengono scelte in modo da ottenere 4-^5 impulsi per ogni millimetro di spostamento del substrato ceramico.

Naturalmente, se la velocità della tavola sarà di 10 mm al secondo, la frequenza di ripetizione sarà di 50 Hz, se di 100 mm di 500 Hz e se si vuole una velocità di 200 mm/sec occorrerà una frequenza di ripetizione di 1000 Hz.

Come ben noto, però, a tale frequenza, l'energia contenuta nell'impulso si riduce rapidamente e non è più sufficiente per provocare l'incisione.

Risulta quindi impossibile con le apparecchiature note, poter raggiungere certi valori di velocità di scribing anche aumentando la potenza del laser e ciò perché la miscela di gaz nei tubi non fa in tempo a ricaricarsi se la frequenza dell'impulso di comando della scarica supera un certo limite.

Scopo della presente invenzione è di provvedere un procedimento di comando della scarica dei tubi che consenta di aumentare la frequenza di ripetizione degli impulsi laser senza dover aumentare la potenza del laser, in modo da poter raggiungere velocità di scribing elevate e quindi una più alta produttività.

Secondo l'invenzione, il procedimento è caratterizzato dal fatto che gli impulsi comandano con una sequenza prestabilita, la scarica dei singoli tubi o gruppi di tubi componenti l'apparecchiatura laser in modo che ogni tubo o gruppo di tubi venga rieccitato quando la sua carica si sia ristabilita.

Secondo l'invenzione, l'apparecchiatura per la messa in opera del procedimento è caratterizzata dal fatto che il generatore di impulso è costituito da un oscillatore collegato ad un distributore d'impulsi che comanda la scarica dei tubi attraverso porte elettroniche. L'invenzione sarà ora illustrata e descritta con riferimento ai disegni allegati, dati a solo titolo di esempio.

La fig. 1 mostra un'apparecchiatura laser comprendente due tubi di scarica comandati conformemente all'invenzione;

la fig. 2 mostra l'andamento degli impulsi all'uscita del laser;

la fig. 3 mostra un'apparecchiatura laser comprendente quattro tubi di scarica comandati conformemente all'invenzione; e la fig. 4 mostra l'andamento degli impulsi all'uscita dell'apparecchiatura di fig. 3 nel caso che i tubi siano eccitati in coppia.

Con riferimento alla fig. 1, l'apparecchiatura laser comprende due tubi di scarica A, B, un'unità di alimentazione 1 ad alta tensione, una centralina elettronica 2 per la produzione di impulsi di comando, una tavola motorizzata 3 su cui viene disposto il pezzo da incidere e una unità o pannello di comando 4.

In modo noto, i tubi A e B sono collegati in serie e contengono un'opportuna miscela di gas, l'unità di alimentazione 1 è collegata col positivo all'anodo comune 5 e la tavola 3 è comandata a spostarsi secondo un programma prestabilito.

Per ragioni di semplicità non sono rappresentati nel disegno gli altri apparecchi e accessori costituenti l'apparecchiatura e che provvedono all'alimentazione e controllo della miscela laser, dell'acqua, alla regolazione della tensione, ecc.

La centralina elettronica 2 oltre a generare gli impulsi provvede ad inviarli alternativamente ai catodi 6 e 7 dei tubi A e B in modo che ogni tubo abbia il tempo di ricaricarsi mentre l'altro si scarica.

Così, l'eccitazione alternata dei tubi consente di aumentare la frequenza degli impulsi all'uscita U dell'apparecchiatura.

Nella fig. 2 è indicato con a&b l'andamento degli impulsi prodotti dai singoli tubi A e B e con a + b l'andamento degli impulsi all'uscita U, la cui frequenza è doppia di quella dei singoli impulsi a e b.

Per ottenere la distribuzione degli impulsi di comando, la centralina 2, secondo una semplice forma di realizzazione del trovato, comprende come generatore di impulsi, un oscillatore O accoppiato ad un distributore d'impulsi DI che comanda alternativamente la scarica del tubo A o del tubo B rispettivamente attraverso le valvole 8 e 9 inserite sul circuito del catodo 6 e del catodo 7.

La frequenza dell'oscillatore O naturalmente è quella che stabilisce la frequenza di ripetizione degli impulsi all'uscita U. Nell'apparecchiatura di fig. 3 i tubi accoppiati in serie sono quattro A, B, C e D e di conseguenza l'unità 1 oltre ad alimentare l'anodo 5 alimenterà anche l'anodo 5' e la centralina elettronica 2' comprenderà un distributore d'impulsi DI' in grado di comandare quattro valvole 8, 9,10 e 11, le prime due collegate come nell'apparecchiatura di fig. 1 ai catodi 6 e 7 e le altre due 10 e 11 collegate rispettivamente al catodo 6' del tubo D e al catodo 7' del tubo C.

Nella fig. 4 si è supposto che il distributore DI' comandi contemporaneamente i tubi A e B attraverso le valvole 8 e 9 e successivamente i tubi D e C attraverso le valvole 10 e 11. In tal caso, a' + b' rappresentano l'andamento degli impulsi prodotti separatamente dalla coppia di tubi AB e CD e a' + b' + c' + d' gli impulsi all'uscita U' dell'apparecchiatura. Per inciso, è da notare che, in relazione al collegamento in coppia dei tubi, l'ampiezza degli impulsi a' + b' e c' + d' come pure degli impulsi all'uscita U' è doppia di quella degli analoghi impulsi di fig. 2. La distribuzione degli impulsi da parte di DI' può avvenire con una sequenza prestabilita qualsiasi.

5

io

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

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Così, ad esempio, gli impulsi potrebbero essere distribuiti successivamente alle quattro valvole 8 a 11 per ottenere la scarica successiva dei quattro tubi A, B, C, D, come pure i tubi potrebbero essere comandati in combinazioni diverse.

Da quanto sopra risulta chiaro che l'invenzione consente di moltiplicare la frequenza laser e ciò rimane valido qualunque sia il numero dei tubi di scarica di cui sia costituita l'apparecchiatura laser; ovviamente, la struttura del distributore di impulsi come pure le modalità e la legge di distribuzione degli impulsi sarebbero adeguati alle specifiche esigenze.

E' ovvio infine che al posto delle valvole 8, 9, 10 e 11 5 potrebbero essere impiegati dei dispositivi semiconduttori o comunque altri dispositivi purché in grado di funzionare come porte elettroniche sensibili agli impulsi forniti dal distributore.

v

1 foglio disegni

Claims

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1. Procedimento per aumentare la frequenza di ripetizione degli impulsi di un laser, particolarmente di un laser a gas per l'incisione di substrati ceramici, comportante almeno due tubi di scarica collegati in serie, un'unità di alimentazione e un generatore di impulsi per il comando della scarica dei tubi, caratterizzato dal fatto che i suddetti impulsi comandano, con una sequenza prestabilita, la scarica dei singoli tubi o gruppi di tubi, in modo che ogni tubo o gruppo di tubi venga rieccitato quando la sua carica si sia ristabilita.

2. Apparecchiatura per la messa in opera del procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il generatore di impulsi è costituto da un oscillatore accoppiato ad un distributore di impulsi che comanda la scarica dei tubi attraverso porte elettroniche.

2

RIVENDICAZIONI

3. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che le porte elettroniche sono costituite da valvole o dispositivi semiconduttori collegate ai catodi dei tubi di scarica.