CN101412152A

CN101412152A - 校正雷射加工装置及其方法

Info

Publication number: CN101412152A
Application number: CN 200710163319
Authority: CN
Inventors: 陈依希; 谢宏亮; 许明棋
Original assignee: Scientech Corp
Current assignee: Scientech Corp
Priority date: 2007-10-19
Filing date: 2007-10-19
Publication date: 2009-04-22

Abstract

本发明校正雷射加工装置，其至少包含有：控制单元、雷射光源单元、光束扫描单元以及光侦测单元，其加工方法先利用光束扫描单元对待加工物件局部或全部区域进行扫描，因扫描区域中物件状况不同，而产生对应的光讯号，由光侦测单元接收此光讯号，转换成状态讯号后传送至控制单元，该状态讯号经控制单元分析后，可得知待加工物件的实际位置、待加工物件的结构，如材质、厚度等物件状态，并依物件状态来决定校正的加工参数，其包含加工位置及雷射装置工作条件，根据校正的加工参数对待加工物件进行加工。

Description

校正雷射加工装置及其方法

技术领域

本发明有关一种校正雷射加工的方法，旨在提供一种利用雷射扫描所产生的光讯号，可分析待加工物件的位置及结构等状态，针对该状态来调整校正雷射加工的加工参数，不仅可缩短加工时间，及减少校正装置所需空间及成本，更可确保加工品质。

背景技术

在全球电子产业追求轻薄短小、高速化、高频化、及多功能化的发展趋势下，高密度的电子构装及印刷电路板技术成为必然趋势。为满足半导体封装件高积集度(Integration)以及微型化(Miniaturization)的封装需求，诸如提供多数主被动组件及线路载接的印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)的品质良不但直接影响电子产品的可靠度，亦左右产品的竞争力。

同时，相较于硬式电路板，软性电路板(Flexible CircuitBoard，FPCB)具有可弯曲性，而可随着所应用产品的大小、空间、形状加以变化，更具备可提高配线密度、重量轻、立体配线、占空间小等优点，主要可应用于诸如笔记型计算机、液晶显示器、行动电话、数字相机及集成电路(IC)构装市场，而这些3C产品也是未来主流消费品，更显出此产业的重要性；是以，为了提高产品的市场竞争力，在产业界所关注的不外乎电路板的加工品质，如切割、钻孔，并且希望能尽量缩短加工电路板所需的时间时效性，及提高加工精确度，藉此加强竞争力与创造高效益。

请参阅图1所示，为一般传统利用雷射加工在软性电路板进行加工的加工装置及方法。该加工装置1设有一加工平台11以及控制单元12，该控制单元12并连接控制有CCD 13、光束扫描单元14以及雷射光源单元15，而其加工方法先将待加工物件2(例如电路板)放置于加工平台11上，由CCD 13搜寻及纪录待加工物件2的各定位标记，而建立定位校正参数，若该待加工物件2的位置有误差，则驱动控制单元12使加工平台11移动，令待加工物件2得以位于加工平台11的加工区域111上，进而令雷射光源单元15对待加工物件2进行雷射加工作业。

该待加工物件(例如电路板)其不同的条件，所使用雷射加工的加工参数亦有所不同，例如待加工物件上不同材质的设置或不同的厚度等，均会影响其最佳/适当加工参数，但习有的加工方式其加工位置及加工参数均依赖于CCD，由于该CCD的精密度有限，无法确实观测或感应待加工物件的相关信息，或者需要较长的时间来调整校正雷射加工的加工参数，使得整体待加工物件的加工时间变长，并且需要较大的空间来装设CCD及移动平台，故其装置成本亦相对增加。

发明内容

本发明的主要目的即在提供一种利用雷射扫描所产生的光讯号，可分析待加工物件的位置及结构等状态，针对该状态来调整雷射加工的加工参数，不仅可缩短加工时间，及减少校正装置所需空间及成本，更可确保加工品质的校正雷射加工的方法。

为达上述目的，本发明的校正雷射加工装置，其至少包含有：控制单元、雷射光源单元、光束扫描单元以及光侦测单元，该雷射光源单元与控制单元连接，用以产生雷射光束，而光束扫描单元与控制单元以及雷射光源单元连接，用以接受雷射光源单元的雷射光束，对待加工物件进行扫描或加工。

其中，该校正雷射加工的方法是先利用光束扫描单元对待加工物件的局部或全部区域进行扫描，因扫描区域中物件状况不同，而产生对应的光讯号，由光侦测单元接收此光讯号，转换成状态讯号后传送至控制单元，该状态讯号经控制单元分析后，可得知待加工物件的实际位置、待加工物件的结构，如材质、厚度等物件状态，并依据物件状态来决定校正的加工参数，其中包含加工位置及雷射装置工作条件，根据此校正的加工参数对待加工物件进行加工。

附图说明

图1为一般雷射加工装置的结构示意图；

图2为本发明中校正雷射加工装置的结构示意图；

图3为本发明中成型步骤的流程示意图；

图4为本发明中待加工物件位于加工位置上的结构示意图；

图5为本发明中待加工物件位于加工位置左侧的结构示意图；

图6为本发明中待加工物件与加工位置形成相对旋转移动的结构示意图；

图7为本发明中雷射光束单元扫描各待加工物件实际位置的光讯号曲线图；

图8为本发明中待加工物件上不同材质设置的结构示意图；

图9为本发明中雷射光束单元扫描待加工物件上不同材质的光讯号曲线图；

图10为本发明中校正雷射加工装置的另一结构示意图。

【图号说明】

定位点 A1、A2、A3、A4

加工装置 1

加工平台 11

加工区域 111

控制单元 12

CCD 13

光束扫描单元 14

雷射光源单元 15

待加工物件 2

第一区块 21

第二区块 22

校正雷射加工装置 3

控制单元 31

雷射光源单元 32

光束扫描单元 33

光侦测单元 34

加工平台 35

加工区域 351

扫描区域 352

可见光指示光源单元 36

具体实施方式

本发明的特点，可参阅本案图式及实施例的详细说明而获得清楚地了解。

本发明校正雷射加工装置及其方法，除了可应用于加工电路板或其它物件的加工外，亦可应用于雷射光束的治疗，如皮肤癌的光动力疗法，本发明与习有雷射加工装置的最大差别在于不需装设CCD或其它热影像装置，直接利用雷射加工用的光束扫描装置，将雷射光束扫瞄时所产生的光讯号，分析转换成待加工物件的位置及结构等参数，针对该参数来调整雷射加工的加工参数，不仅可缩短加工时间，及减少校正装置所需空间及成本，更可确保加工精确度及品质，而该校正雷射加工装置3如图2所示，其至少包含有：

一控制单元31，该控制单元31定义扫描区域352，并根据待加工物件状况产生校正的加工参数。

一雷射光源单元32，该雷射光源单元32与控制单元31连接，用以产生雷射光束。

一光束扫描单元33，该光束扫描单元33与控制单元31以及雷射光源单元32连接，用以接受雷射光源单元32的雷射光束，对待加工物件2进行扫描或加工。

一光侦测单元34，该光侦测单元34与控制单元31连接，可侦测光束扫描单元33扫描所产生的光讯号。

一加工平台35，以供置放待加工物件2。

请参阅图3所示，是本发明利用上述的校正雷射加工装置实施方法的流程示意图，以下便以步骤的描述方式，来说明本发明的实施例。

步骤101，将雷射光源单元32产生的雷射光束传送至光束扫描单元33，以利用雷射光束针对待加工物件2的局部或全部区域352进行扫描。

步骤102，因扫描区域352中物件状况不同，如材质、表面粗糙度、厚度及位置，而产生相对应的光讯号，如穿透光、反射光、绕射光、萤光以及其它非线性光学效应。

步骤103，由光侦测单元34接收此光讯号，转换成状态讯号后传送至控制单元31。

步骤104，该状态讯号经控制单元31分析后，即可判断待加工物件2的状态，如材质、表面粗糙度、厚度及位置，根据得知的物件状态来决定校正的加工参数，其包含加工位置及雷射装置工作条件。

步骤105，雷射光源单元32接受控制单元31的校正的加工参数指令，发出雷射光束至光束扫描单元33，而光束扫描单元33以及加工平台35接受控制单元31的校正的加工位置指令，以对待加工物件2进行雷射加工。

而上述步骤101(扫描)及105(加工)可分段循环进行，亦即扫描部分区域后进行局部加工，然后扫描其它区域后再次进行加工，重复上述循环直至加工完成；或者可以步骤101(扫描)及105(加工)同步进行，亦即直接侦测分析加工时产生的光讯号，然后回授控制雷射加工装置的加工参数。

为更清楚说明本发明的技术特点，请参阅图2及图4所示，该待加工物件2放置于一加工平台35上，而该加工平台上35预设有一加工区域351，而该已知加工位置则位于该加工区域351内，如图所示的实施例中，其加工位置可以由复数定位点A1、A2、A3、A4构成，而图4中该待加工物件2位于加工区域351的正确加工位置上，而其所形成的光讯号则可如图7中的曲线B1。

若待加工物件2与该加工位置形成相对的线性移动，如图5所示，该待加工物件2位于加工位置的左侧，则其所产生的光讯号则形成如图7中的曲线B2，由控制单元31比较曲线B1以及曲线B2的差异，则可判断位置平移的误差，并产生一校正的加工位置，该加工平台35及光束扫描单元33则可根据该校正参数而移动，例如使光束扫描单元33的扫描位置朝左线性移动，使待加工物件2可位于正确的加工位置上，再进行后续的加工动作。

若待加工物件2与该加工位置形成相对的旋转移动，如图6所示，该待加工物件2以加工位置为中心朝逆时针方向旋转，则其所产生的光讯号则形成如图7中的曲线B3，由控制单元31比较曲线B1以及曲线B3的差异，则可判断位置角度的误差，并产生一校正的加工位置，该加工平台35及光束扫描单元33则可根据该校正参数而移动，例如使光束扫描单元33的扫描位置朝逆时针方向旋转，使待加工物件2可位于正确的加工位置上，再进行后续的加工动作。

再者，若该待加工物件为电路板，因电路板上会有不同结构的设置，例如聚亚醯胺(Polymide；PI)或铜料(Copper；Cu)等，而因应不同结构其雷射加工的方式亦有不同；其中，本发明在雷射光束单元扫描待加工物件时，可同时得知待加工物件的结构如材质或厚度等，如图8所示，其待加工物件2上设有2种不同的材质或厚度，分别为第一、第二区块21、22，而第一、第二区块21、22间隔排列并具有不同的面积，X代表扫描方向，扫描所得的光讯号如图9中的曲线C1，经控制单元31分析后，即可判断待加工物件2的不同材质或厚度的相关位置，根据得知的物件状态来决定校正的加工参数，例如针对第一材质21的区域进行相对应的加工方式，而针对第二材质22的区域进行相对应的加工方式。

本发明藉由雷射扫瞄的方式，利用雷射光束射入待加工物件，藉由分析侦测到的光讯号，如穿透光、反射光、绕射光、萤光以及其它非线性光学效应，得知该待加工物件的状态，如材质、表面粗糙度、厚度及位置，而可调整校正雷射光源单元的加工参数，因此不需要装设CCD及其它影像装置，不仅可缩短加工时间，及减少校正装置所需空间及成本，更可确保加工品质。

再者，本发明的校正雷射加工装置3进一步设有其它非加工用的雷射光源单元，例如可见光指示光源36，如图10所示，该可见光指示光源单元36与控制单元31连接，用以产生可见光光束，该可见光指示光源单元36与光束扫描单元33连接，可进行扫描以产生校正参数，而该雷射光源单元32可进行加工，以符合待加工物件2材质的光学特性需求，如对可见光的反射率，或是使得扫描以及加工可以同步进行。

本发明的技术内容及技术特点巳揭示如上，然而熟悉本项技术的人士仍可能基于本发明的揭示而作各种不背离本案发明精神的替换及修饰。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示者，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为以下的申请专利范围所涵盖。

Claims

1、一种校正雷射加工装置，其至少包含有：

一控制单元，该控制单元定义扫描区域，并根据待加工物件状况产生校正的加工参数；

一雷射光源单元，该雷射光源单元与控制单元连接，用以产生雷射光束；

一光束扫描单元，该光束扫描单元与控制单元以及雷射光源单元连接，用以接受雷射光源单元的雷射光束，对待加工物件进行扫描或加工；

一光侦测单元，该光侦测单元与控制单元连接，可侦测光束扫描单元扫描所产生的光讯号。

2、如权利要求1所述校正雷射加工装置，其中该校正雷射加工装置进一步设有一加工平台以供置放待加工物件，而该加工平台上预设有一加工区域。

3、如权利要求1所述校正雷射加工装置，其中该校正雷射加工装置进一步设有其它非加工用的雷射光源单元，该非加工用的雷射光源单元与控制单元连接，用以产生扫瞄用雷射光束，且该非加工用的雷射光源单元可进一步与光束扫描单元连接，使该光束扫描单元可利用该雷射光束进行扫描。

4、一种校正雷射加工的方法，其包括下列步骤：

提供一预设加工位置及加工参数的待加工物件；

利用雷射光束针对待加工物件的局部或全部区域进行扫描，因扫描区域中物件状况不同，而产生相对应的光讯号；

由光侦测单元接收此光讯号，转换成状态讯号后传送至控制单元；

控制单元分析后，根据得知的物件状态来决定校正的工作参数，其包含加工位置及雷射装置工作条件；

雷射装置根据此校正的工作参数对待加工物件进行加工。

5、如权利要求4所述校正雷射加工的方法，其中该待加工物件放置于一加工平台上，而该加工平台上预设有一加工区域。

6、如权利要求5所述校正雷射加工的方法，其中该加工平台及光束扫描单元可根据该校正的工作参数而移动，使待加工物件可位于该加工位置上。

7、如权利要求4所述校正雷射加工的方法，其中该光讯号由光侦测单元接收所产生的状态讯号，经控制单元分析后，可得知待加工物件的实际位置以及材质结构。

8、如权利要求4所述校正雷射加工的方法，其中该光侦测单元可接收分析光讯号中不同的穿透、反射、绕射、萤光以及其它非线性光学效应。

9、如权利要求4所述校正雷射加工的方法其中扫描及加工是分段循环进行，亦即扫描部分区域后进行局部加工，然后扫描其它区域后再次进行加工，重复上述循环直至加工完成。

10、如权利要求4所述校正雷射加工的方法其中扫描及加工是同步进行，亦即直接侦测分析加工时产生的光讯号，然后回授控制雷射加工装置的加工参数。