CN102245340B - 具有视觉校正及/或追踪的激光加工系统和方法 - Google Patents

具有视觉校正及/或追踪的激光加工系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102245340B
CN102245340B CN200980150144.2A CN200980150144A CN102245340B CN 102245340 B CN102245340 B CN 102245340B CN 200980150144 A CN200980150144 A CN 200980150144A CN 102245340 B CN102245340 B CN 102245340B
Authority
CN
China
Prior art keywords
workpiece
panel
laser
scribing line
scribing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN200980150144.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102245340A (zh
Inventor
J·P·赛塞尔
D·J·莱蒙
T·卢米斯
T·A·小墨菲
L·F·罗伯茨
M·索科尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IPG Microsystems LLC
Original Assignee
IPG Microsystems LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IPG Microsystems LLC filed Critical IPG Microsystems LLC
Publication of CN102245340A publication Critical patent/CN102245340A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102245340B publication Critical patent/CN102245340B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • B23K26/359—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment by providing a line or line pattern, e.g. a dotted break initiation line
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032—Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/066—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms by using masks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/067—Dividing the beam into multiple beams, e.g. multifocusing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/083—Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0869—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0869—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction
    • B23K26/0892—Controlling the laser beam travel length
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/16—Removal of by-products, e.g. particles or vapours produced during treatment of a workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/362—Laser etching
    • B23K26/364—Laser etching for making a groove or trench, e.g. for scribing a break initiation groove
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/04—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work
    • B23K37/0461—Welding tables
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/10—Other electric circuits therefor; Protective circuits; Remote controls
    • B23K9/1006—Power supply
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/10—Other electric circuits therefor; Protective circuits; Remote controls
    • B23K9/1087—Arc welding using remote control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices

Abstract

可在激光加工系统及方法中使用视觉校正及追踪系统(vision correction and tracking system)，以提高加工的精确度。所述激光加工系统(laser machining system)及方法可用于在例如太阳能面板(solar panel)等大的平整工件(workpiece)中划刻一或多条线。具体而言，激光加工系统及方法可用于以高精确度、高速度及低成本在薄膜光电(photovoltaic；PV)太阳能面板中划刻出线。所述视觉校正及/或追踪系统可用于根据所检测到的划刻线的参数及/或工件的变化而提供划刻线对齐和均匀性。

Description

具有视觉校正及/或追踪的激光加工系统和方法
相关申请案交叉参考
本申请案主张基于2008年10月10日提交申请且序列号为61/104,435的美国临时专利申请案的权利，该美国临时专利申请案以引用方式全文并入本文中。
技术领域
本发明涉及加工，且更具体而言，涉及具有视觉校正及/或追踪的激光加工系统及方法。
背景技术
激光加工系统及方法通常用于加工各种类型的材料及结构。这些激光加工系统及方法可提供多种优点，包括制造成本较低、生产量及生产良率增大、且质量更高。例如，在太阳能面板领域中，激光加工的优点可明显提高太阳能技术的效率及适用性。
在薄膜光电(photovoltaic；PV)太阳能面板的制造中，可利用激光加工技术来划刻面板中的各种薄膜层，以形成电性相连的电池。在一种类型的PV太阳能面板中，沉积三个层来形成面板且在每一次新的沉积之后均进行线的划刻。面板上包含这些线的区域被视为被浪费区域，被浪费区域不能进行太阳能转换。因此，这些线应为直的且应精确地对齐，以使这一被浪费区域最小化并提供最佳的效率。也期望具有高的划刻速度以及高的生产量。对薄膜PV太阳能面板(及其他类似结构)提供精确且高速的划刻存在许多独特的挑战。
例如太阳能面板等大面积工件的厚度及/或表面平整度可出现波动且在相对大的面积上涂层可能不均匀，这可不利地影响工件的加工。具体而言，工件平整度的波动可导致与光束传输系统的加工距离出现波动，进而导致激光在工件上的焦点或缩小率发生变化。在相对大的加工距离中表面平整度和厚度的波动以及涂层不均匀性可导致出现不良的划痕波动，例如宽度、深度、能量密度(fluence)、热影响区(heat-affected-zones)及穿透度的波动，这些波动可不利地影响划痕的精确度。相对大的划刻距离也会使大面积工件上的划痕位置和定向出现错误的几率增大。
PV太阳能面板的激光加工所面临的另一挑战为在从激光源至工件的工作距离(working distance)长的条件下保持精确度的能力。长工作距离及较长的光束传输路径可导致角度指向不稳定。当激光束须行进较远的距离到达工件且利用例如远场划刻技术(far-field scribing technique)时，聚焦在工件上的激光点的位置可因激光指向的波动而发生变化，导致线的笔直度及对准度不精确。
发明内容
根据一个实施例，一种激光加工系统包括部件运送系统和至少一个激光源，所述部件运送系统包含工件支撑面，用以支撑欲加工的工件，所述至少一个激光源则用以产生至少一个激光束。至少一个激光扫描平台相对于部件运送系统进行定位，以沿扫描轴线进行线性运动，且可移动光学头位于激光扫描平台上。光学头包含光束传输系统，用以接收所述至少一个激光束、修改所述至少一个激光束、以及在移动的同时在工件处引导经修改光束，以加工所述工件。所述激光加工系统进一步包括工件追踪系统，用以追踪工件中相对于移动光学头的变化，并响应于工件中的变化而调整经修改光束的至少一个参数。
根据另一实施例，一种激光加工系统包括部件运送系统和至少一个激光源，部件运送系统包含工件支撑面，用以支撑欲加工的工件，所述至少一个激光源则用以产生至少一个激光束。至少一个激光扫描平台相对于部件运送系统定位，以沿扫描轴线进行线性运动，且光学头位于激光扫描平台上。光学头包含光束传输系统，用以接收所述至少一个激光束、修改激光束、并在移动的同时在工件处引导经修改光束，以在工件上形成划刻线。所述激光加工系统进一步包含划刻线追踪系统，用以追踪划刻线在工件上的位置，并响应于划刻线的位置的变化而调整在工件上形成的当前划刻线的位置。
根据又一实施例，一种激光加工系统包括部件运送系统和至少一个激光源，部件运送系统包含工件支撑面，用以支撑欲加工的工件，所述至少一个激光源则用以产生至少一个激光束。至少一个激光扫描平台相对于部件运送系统进行定位，以沿扫描轴线进行线性运动，且光学头位于激光扫描平台上。光学头包含光束传输系统，用以接收所述至少一个激光束、修改激光束、并在移动的同时在工件处引导经修改光束，以在工件上形成划刻线。所述激光加工系统进一步包括视觉校正系统，用以查看工件上的至少一条划刻线并响应于工件上的划刻线的至少一个参数而对工件进行定位。
根据再一实施例，提供一种使用沿扫描轴线移动的可移动光学头来对面板进行激光加工的方法。所述方法包括：将面板安装在部件运送系统上；产生至少一个激光束；将所述激光束实质平行于扫描轴线而引导入至少一个光学头中，使得光学头修改所述光束并将至少一个经修改光束实质正交于扫描轴线而引导出光学头；沿扫描轴线并跨越所述面板移动光学头，使得所述至少一个经修改光束扫描所述面板并在面板中形成划刻线；以及响应于在工件中或工件上的划刻线中所检测到的变化，调整至少一个参数。
根据另一实施例，提供一种加工面板的方法。所述方法包括：将面板安装在部件运送系统上并沿面板形成多组划刻线。形成所述多组划刻线中的每一组划刻线包括：沿引导轴线引导面板；以及在面板处引导多个细光束的同时沿正交于引导轴线的扫描轴线移动光学头，以沿面板形成一组划刻线；以及响应于工件的或工件上的划刻线的所检测参数而调整至少一个划刻参数。
根据又一实施例，一种激光加工系统包括部件运送系统和至少一个激光源，部件运送系统包含工件支撑面，用以支撑欲加工的工件，所述至少一个激光源则用以产生至少一个激光束。至少一个激光扫描平台相对于部件运送系统进行定位，以沿扫描轴线进行线性运动，且光学头位于激光扫描平台上。光学头包含光束传输系统，用以接收光束并在移动的同时修改光束。所述激光加工系统进一步包括光束位置追踪系统，光束位置追踪系统包括位置检测器，用以接收所述至少一个激光束的一部分，其中位置检测器被定位成使自激光源至位置检测器的光束路径的长度至少与激光束自激光源至工件的工作距离一样长。
附图说明
结合附图阅读以下详细说明，可更佳地理解本发明的这些及其他特征及优点，附图中：
图1为根据一实施例的激光加工系统的俯视立体图；
图2为图1所示激光加工系统沿X轴截取的局部剖视立体图；
图3为图2所示激光加工系统沿Z轴截取的局部剖视立体图；
图4A及图4B为根据另一实施例的激光加工系统的正视及后视立体图；
图5A至图5F为根据一实施例，例示在薄膜光电太阳能面板的不同层中形成线的侧视示意图；
图6为包含移动光学头的激光加工系统的立体示意图，移动光学头包含光束传输系统以及用于追踪及/或视觉检验的传感器和照相机；
图7为根据一实施例，用于激光加工系统中的线追踪系统的图解视图；
图8为根据实施例，用于激光加工系统的工件追踪系统的图解视图；
图9为工件的剖视示意图，其中传感器光束自工件的加工平面反射；
图10为根据另一实施例，用于激光加工系统的工件追踪系统的图解视图；
图11为根据一实施例，使用视觉检验的工件对齐系统的图解视图；
图12为根据激光加工系统及方法的实施例，包含在其上所形成的多组划刻线的面板的立体图；以及
图13为根据一实施例，长工作距离光束检测系统的示意图。
主要组件标记说明
具体实施方式
根据本文所述的各种实施例，可在激光加工系统及方法中使用视觉校正及追踪系统，以提高加工的精确度。激光加工系统及方法可用于在例如太阳能面板等大的平整工件中划刻一或多条线。具体而言，激光加工系统及方法可用于以高的精确度、高的速度及降低的成本在薄膜光电(PV)太阳能面板中划刻出线。视觉校正及/或追踪系统可用于根据所检测到的划刻线的参数及/或工件的变化来提供划刻线对齐及均匀性。下文将更详细地描述此类视觉校正及追踪系统的各种实施例。
如本文所用，“加工(machining)”是指任何利用激光能量来改变工件的行为，且“划刻(scribing)”是指通过线性地移动激光及/或工件而在工件上加工出线的行为。加工可包含，但不仅限于：激光烧蚀划刻(laser ablation scribing)，其中以激光能量烧蚀工件的材料；激光再结晶划刻(laser recrystallization scribing)，其中激光能量使工件的材料熔化并再结晶；以及激光隐密划刻(laser stealth scribing)，其中聚焦在工件内部的激光能量使工件在内部开裂。如本文所用，“平整(flat)”意指几乎不具有曲度、但不一定为平面的。如本文所用，诸如“实质上(substantially)”、“约(about)”以及“近似(approximately)”等术语意指处于可接受的公差内。本文所述的激光加工系统的各种组件也可用于用以加工具有其他形状的工件的系统中。
参见图1至图3，其显示并描述激光加工系统100的一个实施例，其可包含多重细激光束传输系统。激光加工系统100可包含由被动式振动隔离系统104所支撑的基座102，例如花岗岩基座。如下文所更详细描述，基座102可支撑激光加工系统100的各种组件(例如部件运送系统、光学头、运动平台以及运动控制系统)且为这些组件提供稳定性。被动式振动隔离系统104可在基座102的各隅角处包含四个被动式隔离器，以将激光加工系统100与可沿地面行进的振动隔离开。在所示实施例中，这些隔离器定位在基座102与框架105之间。
激光加工系统100可包含部件运送系统(part handling system)110以及一或多个激光扫描平台120，部件运送系统110用于支撑部件或工件101，一或多个激光扫描平台120用于支撑一或多个光学头(图未示出)，一或多个光学头用于在工件101处引导一或多个激光束。部件运送系统110可包含位于加工部(process section)111的相对侧上的进料部(infeedsection)110a以及出料部(outfeed section)110b。部件运送系统110提供用于支撑工件101的工件支撑面(workpiece support surface)112并包含运动控制系统(motion control system)，运动控制系统用于控制工件沿工件轴线(例如，Y轴)的运动，例如，以引导工件101通过加工部111。具体而言，进料部110a可包含进料输送机，且出料部110b可包含出料输送机。进料部110a将工件101移入加工部111，出料部110b则将工件101移出加工部111。
在一个实施例中，部件运送系统110及工件支撑面112能够运送并支撑大的面板(例如，跨度为一米或更大)，例如在薄膜太阳能面板中所用类型的面板。部件运送系统110的一个实施例可包含一或多个真空圆盘(puck)或抓具(gripper)114以及一或多个定位平台，所述一或多个真空圆盘或抓具114用于固持工件101(例如，太阳能面板的大玻璃面板)，所述一或多个定位平台则用于移动抓具114。真空抓具114中的一或多个可安装在空气轴承支架(air bearing carriage)115上并受空气轴承系统的独立控制，以容许对工件101进行旋转控制而达到精确对齐。在加工部111内进行划刻过程中，固定式真空圆盘116也可将工件101固持在定位上。
也可利用空气轴承输送机118以支撑工件101并在加工过程中提供对工件101的高速引导。也可使用推压式空气轴承(push-push air bearing)(图未示出)来支撑工件101并防止工件在加工过程中翘曲。在推压式空气轴承中，上气门架(air gantry)(图未示出)可定位在例如输送机118的下部空气轴承输送机上方，使得空气可从上面和下面两个方向推动工件。
在加工部111中，可将这一(这些)激光扫描平台120耦合至激光扫描平台运动控制系统(laser scanning stage motion control system)，以沿一或多个扫描轴线(例如，X轴)线性地移动这一(这些)激光扫描平台120。可将扫描平台120(以及光学头)定位在工件支撑面112下方(并因此在工件101之下)，使得当扫描平台120沿扫描轴线线性运动的同时，光学头在工件101处向上引导这一(这些)光束。扫描平台120以及运动控制系统可包含高速精密空气轴承系统(high speed precision air bearingsystem)，例如，能够加速至约2.5米/秒或更快的高速精密空气轴承系统。可利用力量消除技术或机构来消除或最小化由这一(这些)扫描平台120及这一(这些)光学头的运动所引起的反作用力。可利用的力量消除技术及机构的实例更详细地描述于题目为“具有提供力量消除的移动激光扫描平台的激光加工系统及方法(LASER MACHINING SYSTEMS ANDMETHODS WITH MOVING LASER SCANNING STAGE(S)PROVIDINGFORCE CANCELLATION)”且序列号为＿＿＿＿＿(档号：JPSA009)的美国专利申请案中，该美国专利申请案与本案同时提交申请并以引用方式全文并入本文中。
激光加工系统100也包含一或多个激光源106以及光束传输系统，所述一或多个激光源106用于产生一或多个原始激光束，光束传输系统则用于修改这一(这些)激光束并将其投送至工件101。激光波长可基于欲划刻的材料的层及类型加以选择，且可包含例如1064nm、352nm、355nm或266nm的波长。这一(这些)激光源106可位于基座102下方并可安装在快速进入维护模块(fast access service module)上以使维护间隔中的停机时间(down time)最小化。光束传输系统可通过控制被投送至工件101的光束的形状、尺寸、均匀性及/或强度而修改光束。
光束传输系统可包含固定段108以及可移动段，固定段108位于框架105及/或基座102上，可移动段则位于这一(这些)激光扫描平台120上的可移动光学头(图未示出)之上或之中。光束传输系统的固定段108可包含，例如，一系列透镜、反射镜及/或反射器，用于将这一(这些)激光束自激光源106引导至光束传输系统的可移动段。光束传输系统的固定段108中的反射镜或反射器可为能改变被引导至光学头的这一(这些)光束的方向的快速导向镜(fast steering mirror)，这可用于光束追踪及/或用于锁定激光以提高指向稳定性。
光束传输系统的固定段108也可包含用于扩大光束的扩束器(beamexpander)以及用于测量光束的功率的功率计(power meter)。扩束器可改变光束的形状及尺寸二者，且可包含一组球面透镜以容许独立调整光束扩大率及发散补偿度二者。功率计可为可回缩的，例如，利用气动致动器(pneumatic actuator)回缩，使得功率计可被移动至光束的路径中以测量功率读数。可回缩的光束止挡件(retractable beam stop)也可被移入及移出光束路径(例如，利用气动致动器)。可回缩的光束止挡件可包含反射镜，反射镜使光束改向至水冷光束收集器(water cooled beam dump)以阻止光束进入光学头。
如下文将更详细地描述，光束传输系统的可移动段接收激光束，修改激光束，并将一或多个经修改的激光束引导至工件。在一个实施例中，光束传输系统将光束分成多个细光束以同时划刻多条线，从而获得更高的生产量，并利用均光器(homogenizer)及/或成像光学系统(imaging optics)以使光束对角度指向不稳定性较不敏感并提高精确度。
激光加工系统也可包含碎屑控制系统130，用于收集和移除因加工工件101而产生的碎屑。具体而言，碎屑控制系统130可移除因对有毒材料(例如GaAs)以及对薄膜太阳能面板中所用的其他材料进行划刻而产生的碎屑。碎屑控制系统130可包含可移动式碎屑收集模块或头(movabledebris collection module or head)132，可移动式碎屑收集模块或头132安装在碎屑控制运动平台134上、工件支撑面上方，以随激光扫描平台120及光学头作线性运动。碎屑控制运动平台134可由运动控制系统控制且从动于扫描平台120的运动。具体而言，碎屑控制运动平台134可为空气轴承线性电动机驱动平台(air bearing linear motor driven stage)。
激光加工系统100可进一步包含空气过滤系统及除气系统，以过滤并循环利用壳体(enclosure)内的空气。壳体(图未示出)可围绕激光加工系统100定位，且空气过滤系统(图未示出)可位于壳体上。空气过滤系统过滤空气以移除有害气体，并引导过滤后的空气返回至壳体内的处理区。可利用的碎屑控制及提取系统(debris control and extraction system)及方法的实例更详细地描述于题目为“具有碎屑提取的激光加工系统及方法(LASER MACHINING SYSTEMS AND METHODS WITH DEBRISEXTRACTION)”且序列号为＿＿＿＿(档号：JPSA013)的美国专利申请案中，该美国专利申请案与本案同时提交申请并以引用方式全文并入本文中。
激光加工系统100也可包含追踪系统及/或视觉检验系统(图未示出)，用于在划刻前使工件精确对齐及/或在划刻过程中及/或划刻之后进行追踪及/或检验。一或多个传感器或检验照相机可安装在碎屑控制运动平台134上或安装在随激光扫描平台120移动的另一运动平台上。激光加工系统也可包含计算机化控制系统，计算机化控制系统包含将激光器、运动控制、数字输入/输出、追踪及可选的机器视觉检验整合在一起的控制软件(control software)。下文更详细地描述追踪系统及视觉检验系统的实施例。
参见图4A及图4B，其显示并描述激光加工系统400的另一实施例。激光加工系统400可包含由被动式振动隔离器404所支撑的基座402。基座402可支撑激光加工系统400的各种组件(例如部件运送系统、光学头、运动平台以及运动控制系统)且为这些组件提供稳定性。
在本实施例中，用于支撑并移动工件401的部件运送系统410包含用于抓握工件401的真空抓具414以及用于支撑工件401的滚轴418。真空抓具414被支撑在运动平台415上，运动平台415能够沿引导轴线(即Y轴)移动工件401，以引导工件401通过加工部。举例而言，运动平台415也可沿扫描轴线(即X轴)移动抓具414，以旋转工件401。
激光加工系统400的本实施例包含激光扫描平台420及光学头422，激光扫描平台420及光学头422位于工件401下方以沿扫描轴线运动。安装在基座402上的激光源406产生激光束，固定式光束传输系统408将光束传输至移动光学头422。
激光加工系统400的本实施例进一步包含碎屑收集罩(debriscollection hood)432，碎屑收集罩432安装在与光学头422反向的顶侧上。碎屑收集罩432为固定的并在工件401的整个宽度上延伸，以当光学头422自底侧进行扫描并加工工件401时自工件401的顶侧收集碎屑。
激光加工系统400还包含定位于工件401上方的扫描平台434，扫描平台434使系统400能够进行改造以实现顶侧加工。举例而言，光学头可被安装在扫描平台434上并向下指向工件401。在顶侧加工配置中，可将移动碎屑收集罩安装在顶侧，以随光学头移动，从而当加工工件时提取碎屑。图4A及图4B显示被配置成底侧加工形式的系统400，因此顶侧扫描平台434是固定的。
激光加工系统100可用于在例如太阳能面板等大的面板中划刻出线。参见图5A至图5F，其更详细地描述一种在薄膜光电(PV)太阳能面板中划刻出线的方法。可将第一(P1)导电材料层510沉积在基板502上，例如玻璃或聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate；PET)(图5A)上。第一导电材料层510可包含透明导电氧化物，包含但不限于：氧化铟锡(indium tin oxide；ITO)、氧化铟锌(indium zinc oxide；IZO)、氧化锡(tin oxide；SnO)或氧化锌(zinc oxide；ZnO)。然后，可通过以下方式来划刻第一层510：引导一或多个激光束500穿过基板502到达第一层510，以烧蚀第一层510的一部分并形成一或多条P1划刻线512(图5B)。划刻线512可间隔开例如约5毫米至10毫米。这一(这些)激光束500可具有在不损伤基板502的情形下足以烧蚀P1层510的波长(例如，1064nm)及能量密度。
然后，可将由活性半导体材料形成的第二(P2)层520沉积在第一层510上及在第一层510中形成的P1划刻线512中(图5C)。第二层520的半导体材料可包含但不仅限于：非晶硅(amorphous silicon；aSi)、碲化镉(cadmium telluride；CdTe)、铜铟镓二硒(copper indium galliumdiselenide；CIGS)或铜铟二硒(copper indium diselenide；CIS)。然后，可通过以下方式来划刻第二层520：引导一或多个激光束500穿过基板502及第一层510到达第二层520，以烧蚀第二层520的一部分并形成P2划刻线522(图5D)。这一(这些)激光束500可具有在不损伤基板502及P1层510的情形下足以烧蚀P2层520的波长(例如，532nm)及能量密度。
然后，可将由金属形成的第三(P3)层530沉积在第二层520上及在第二层520中形成的P2划刻线522中(图5E)。第三层530的导电材料可包含金属，金属包含但不限于：铝(Al)、钼(Mo)、银(Ag)或铬(Cr)。然后，可通过以下方式来划刻第二层520及第三层530：引导一或多个激光束500穿过基板502到达第二层520及第三层530，以烧蚀第二层520及第三层530的一部分并形成P3划刻线532(图5F)。这一(这些)激光束500可具有在不损伤基板502及P1层510的情形下足以烧蚀P2层520及P3层530的波长(例如，532nm)及能量密度。
具有划刻在P1-P3层510、520及530中的线512、522、532的区域不能进行太阳能转换，且常常被称作被浪费区域或死区域(wasted or deadarea)。线512、522、532应精确地划刻并对齐，以将此死区域最小化并提供最佳的太阳能面板效率。本文所述的激光加工系统及方法的实施例能形成激光束500、引导激光束500向上穿过基板、并在整个基板上移动或扫描光束500以精确地形成划刻线512、522、532。本文所述的激光加工系统及方法的实施例也可用于通过移动或扫描在层510、520、530处被引导的光束，而自顶侧或薄膜侧划刻线512、522、532。具体而言，本文所述的视觉校正及/或追踪系统的实施例能够调整光束500以使划刻线512、522、532对齐并提供一致的划刻宽度和深度。
参见图6，在激光加工系统600中可使用视觉校正及/或工件追踪，激光加工系统600包含移动光学头610，用于在工件601上形成多条划刻线。移动光学头610可包含光束传输系统612，光束传输系统612将来自激光源602的激光束606分成多个细光束616a-616d并将细光束616a-616d成像于工件601上。固定式光束传输系统(图未示出)可将来自激光源602的激光束606传输至移动光学头610。
光学头610线性地移动(例如，在箭头10的方向上移动)，使得当光学头移动时细光束616a-616d沿工件601形成实质平行的划刻线603a-603d。如上所述，光学头610可安装在例如沿扫描轴线(例如，X轴)在两个方向上移动的激光扫描平台上。来自激光源602的激光束606实质平行于线性运动轴线(即，扫描轴线)被引导至光学头610中，且所述多个细光束616a-616d实质正交于扫描轴线被引导出光学头610。
移动光学头610也可安装在用于横跨扫描轴线(例如，沿Y轴)进行调整的手动或电动平台上。这样，可沿Y轴在两个方向中的任一方向上调整光学头610的扫描轴线。
光束传输系统612可包含各种组件，用于投送激光束606及/或细光束616a-616d以及用于控制光束606及/或细光束616a-616d的形状、大小、均匀性及强度。光束传输系统612的组件(图未示出)可包含，但不仅限于：光束分光镜，用以将光束606分成细光束616a-616d；遮罩，用以将光束606或细光束616a-616d成型；均光器(homogenizer)，用以均化光束606或细光束616a-616d；反射器(reflector)，用以投送细光束616a-616d及/或调整细光束616a-616d的光学路径长度；及成像光学系统，用以将遮罩形状在工件601的加工平面上成像。如本文所用，“加工平面(processplane)”是指工件上或工件中的平面，在这个平面中引导激光以例如通过引起烧蚀(ablation)来加工工件。可使用的光束传输系统的实例更详细地描述于题目为“具有多重细激光束传输系统的激光加工系统及方法(LASER MACHINING SYSTEMS AND METHODS WITH MULTIPLEBEAMLET LASER BEAM DELIVERY SYSTEM)”且序列号为＿＿＿＿(档号：JPSA012)的美国专利申请案中，该美国专利申请案与本案同时提交申请并以引用方式全文并入本文中。
激光束可为具有顶帽式轮廓(top hat profile)的非同调光束(noncoherent beam)。如本文所用，“非同调(noncoherent)”是指不具有理想的空间或时间同调性的激光束。非同调激光束当穿过蝇眼均光器(fly eye homogenizer)或其他类型的光束均光器时不产生不良的干涉效应。根据一个实施例，激光源602可包含多模(multimode)激光器，多模激光器提供多模激光束，多模激光束所具有的M2因子大于1，且更具体而言介于5与25之间。根据另一实施例，激光源602可包含用于产生同调高斯激光束(coherent Gaussian laser beam)的单模(single mode)激光器(M2＝1)，以及包含同调加扰器(coherence scrambler)(图未示出)，以提供具有顶帽式轮廓的非同调光束。同调加扰器的实例包含非同调光纤加扰器、光导管(light pipe)、或光学万花筒(optical kaleidoscope)。非同调光束在相同的输入功率下具有更高的功率，且对于均化、过度填充遮罩及/或成型为所需成像轮廓而言更为理想。利用近场成像技术可有利于使用非同调光束，因为在近场成像技术中，成像精确度不依赖于激光指向(例如，与远场技术相比—在远场技术中是利用光束的焦点且指向是出现在透镜的焦点处)。
可对激光源602进行选择，以在不破坏其他层或基板的情况下提供选择性材料移除。如上文所述，例如，应在不损坏第一(P1)层的情况下选择性地移除第二(P2)层。具体而言，激光的波长可视被移除材料的特性而异。脉冲宽度也可视材料的类型及厚度而异，且一般可介于约5ps(或以下)至约500ns(或以下)范围内，并且频率可介于约30kHz至1MHz范围内。利用超快速及亚皮秒(ultra fast and subpicosecond)会提供精确的材料移除速率且能够实现深度控制，例如，当划刻上述P2及P3激光时。
光束传输系统612的组件中的一或多个可能够调整光束606及/或细光束616a-616d，从而调整在工件601上所形成的划刻线603a-603d。例如，可通过在正交于扫描轴线的箭头12的方向上(即，沿Y轴)移动遮罩、光束分光镜或其他组件来调整细光束616a-616d的定位。例如，可通过在沿细光束轴线的箭头14的方向上(即Z轴)移动成像光学系统来调整细光束616a-616d的焦点。可例如通过调整光束606或细光束616a-616d的衰减来调整细光束616a-616d的能量密度。
激光加工系统600也可包含部件运送系统620，部件运送系统620包含一或多个工件支撑件(例如，真空夹盘或抓具)以及用以移动工件支撑件的一或多个工件定位平台。工件定位平台沿引导轴线(即，Y轴)移动工件支撑件，以引导工件，从而允许形成另一组划刻线。工件定位平台以及工件支撑件也可能够沿扫描轴线(即，X轴)移动工件或能够旋转工件(即，围绕Z轴在X-Y平面中旋转工件)。
激光加工系统600可进一步包含一或多个监测装置，用以监测工件601、划刻线603a-603d、及/或细光束616a-616d的参数或特性。来自这些监测装置的数据可用于调整加工参数及/或可在收集数据时记录下来。监测装置可包括一或多个传感器630、640，传感器630、640被安装成随移动光学头610移动，以在光学头610进行扫描时感测工件位置、划刻线位置、或其他状态。如下文所详细描述，划痕位置传感器630可用于感测划刻线在工件601上的位置，以提供划刻线追踪。高度传感器640可用于感测工件601的加工平面或表面，以用于确定工件的相对高度或工件601的厚度。传感器630、640可安装至光学头610或安装至用于移动光学头610的扫描平台。
监测装置也可包含一或多个照相机650、652、654，用以查看工件601、加工区域、及/或划刻线603a-603d。至少一个扫描照相机650可安装成随光学头610移动，用以在光学头610进行扫描时查看加工区域及/或划刻线。扫描照相机650可安装至光学头610或安装至用于移动光学头610的扫描平台。一或多个对齐照相机652、654可被定位成用以查看划刻线的末端，以确定划刻线的宽度、位置、及/或旋转角度。对齐照相机652、654可固定地安装在激光加工系统600的每一侧处，用以查看划刻线中的一或多条划刻线各自的末端。尽管对齐照相机652、654被显示为位于工件601下方，但对齐照相机652、654也可位于工件601上方。
一或多个监测装置660也可安装成随光学头610在工件601的相对侧上移动。例如，这一(这些)监测装置660可包括：照相机，用以查看加工区域及/或在工件601上形成划刻线时查看划刻线；传感器，用以感测划刻线或工件表面或加工平面；光谱传感器，用以感测由划痕所产生的光发射谱；及/或细光束功率计(power meter)，用以监测细光束的功率。监测装置也可设置在激光加工系统内的其他位置。
根据本文所述实施例，激光加工系统可进一步包括一或多个追踪系统，用以追踪工件及/或划刻状态并响应于此而调整划刻参数。当在例如太阳能面板等大的面板上划刻线时，可改变过程参数、位置偏移量及其他要素，以提供均匀、对齐的划刻线。均匀的划刻线可具有实质均匀的深度、宽度、热影响区(heat-affected-zones；HAZ)及对非划刻层的穿透度。为实现划刻线的均匀性，可能需要调整划刻操作以补偿工件内的某些不均匀性(例如表面不平整性、玻璃厚度不均匀性及/或涂覆不均匀性)。如果不进行补偿，则例如自工件至聚焦或成像透镜的距离的波动可能会造成不良的划刻波动(例如，宽度及/或能量密度的波动)。
参见图7，其更详细地描述用于激光加工系统的线追踪系统700的实施例。线追踪系统700可与光加工系统及光学头一起使用，例如上文所描述的激光加工系统及光学头。根据一个实施例，线追踪系统700可通过以下方式来使划刻线对齐：感测先前划刻的线703在工件701上的位置并响应于先前划刻线703的位置的所感测变化而调整当前划刻线在工件701上的划刻。可实时地调整当前划刻线的位置来追踪先前划刻线的位置，从而使当前线与先前划刻线703具有实质上恒定的相对间隔。在薄膜PV太阳能面板中，举例而言，P2划刻线可与P 1划刻线对齐且P3划刻线可与P2或P1划刻线对齐。对齐可以是相对于先前划刻线的前缘(leading edge)、中心、或后缘(trailing edge)。
线追踪系统700可包括位置传感器730，用以在实质垂直于划刻线的方向上感测先前划刻线703的位置(例如，沿Y轴的位置)。位置传感器730可包括反射型传感器(reflective sensor)，反射型传感器具有安装在扫描平台711上或扫描平台711上的光学头上的发射器和接收器。或者，位置传感器730可例如采用其中将接收器安装在扫描平台711上而发射器安装在工件701的相对侧上的直通光束布置形式(through beamarrangement)，或相反的布置形式。
当前划刻线的位置可通过在实质垂直于划刻线的方向上以光学方式移动细光束及/或通过对工件701进行定位来进行调整。光束传输系统712的一个实施例可包括遮罩714以及成像光学系统718(例如透镜阵列)，遮罩714用以将多个细光束716a-716d成型，成像光学系统718则用以使用近场成像技术将细光束成像于工件701的加工平面上。遮罩714包含开孔，用以接收每一细光束716a-716d，细光束716a-716d从背面照射遮罩714并过度填充遮罩714。为以光学方式移动划痕，可使用遮罩定位平台732在实质垂直于划刻线的方向上移动遮罩714，由此沿引导轴线(即，Y轴)调整细光束716a-716d在工件701上的位置。由于被成像细光束的缩小率，通过移动遮罩714可更加精确地对划刻线703进行侧向位移调整(即，遮罩714的位移引起图像在工件701上按比例缩小的位移)，由此增大划刻线对齐精确度。
也可利用其他技术以光学方式移动细光束，例如，通过移动光束传输系统中将引起细光束的位置发生移动的其他组件，或通过使用快速转向镜(fast turning mirror)。例如，可侧向地移动成像光学系统718(例如聚焦透镜阵列)，以提供划刻线的侧向位移。用于移动遮罩或其他组件的平台可为PZT平台或音圈定位平台(voice coil positioning stage)。也可例如通过将光学头定位在Y轴平台上来沿引导轴线移动整个光束传输系统712。
线追踪系统700也包含运动控制器734，用以控制遮罩定位平台732的运动和定位。运动控制器734自位置传感器730接收划痕位置信息并判断先前划痕位置是否已发生一定量的变化(例如，在Y轴上)。如果位置已改变，则运动控制器734使定位平台732移动相应的量，使得线之间的相对间隔实质恒定。运动控制器734可(例如，自编码器)接收代表遮罩定位平台732的位置的位置反馈信息，并使用位置反馈来控制平台732的定位。以光学方式移动划刻线也可能要求例如如下文所述通过调整透镜阵列或成像光学系统718而相应地改变焦点。
运动控制器734可进一步用于以类似方式控制其他光学组件或工件701的移动，从而响应于先前划痕的位置的变化而改变当前划痕的位置。例如，可将能够侧向移动细光束的其他光学组件耦合至由运动控制器734控制的定位平台。也可通过运动控制器734来控制用以定位工件701的一或多个定位平台。如下文所述，线追踪系统700也可与高度追踪系统或工件厚度追踪系统合并在一起。
参见图8至图10，其更详细地描述激光加工系统的工件追踪系统800的实施例。工件追踪系统800可与激光加工系统和光学头一起使用，例如上文所述激光加工系统和光学头。通常，工件追踪系统800测量工件的某一状况并响应于工件的变化而调整划刻参数。例如，工件追踪系统800可测量工件801的相对高度并响应于相对高度的变化而调整这一(这些)细光束的焦点。工件追踪系统800也可测量工件801的厚度并响应于工件厚度的变化而调整这一(这些)细光束的焦点及/或能量密度。
工件追踪系统801可包含一或多个传感器840或其他装置，用以测量工件801的相对高度及/或厚度。这一(这些)传感器840可安装在扫描平台811上或安装在扫描平台811上的光学头上，以测量相对高度及/或厚度。在一实施例中，传感器840可在划刻过程之前被定位于加工部内。尽管在细光束816的一侧上显示一个传感器840，但传感器也可位于细光束816的两侧上，使得当沿扫描轴线(即，X轴)在两个方向中的任一方向上移动扫描平台时，可在划刻过程之前测量工件的高度及/或厚度。
传感器840可为激光传感器，例如激光干涉仪(laser interferometer)或激光三角测量传感器(triangulation sensor)，其能够感测工件801的一或多个表面及/或工件801的加工平面。如图9所示，可通过感测并测量加工平面在工件内的相对高度来确定相对高度。在这个实例中，工件901包含基板905(例如玻璃基板)以及位于基板905上的一或多个涂层907(例如P1-P3层)。在这个实例中，工件901的加工平面为基板905与基板905上的其中一个涂层907之间的界面909。激光束916被成像于界面909上，以移除所述一或多个涂层907的一部分，由此形成划刻线903。由一或多个传感器(图9中未示出)所发射的传感器光束941、943自界面909反射，以感测界面909的相对高度的变化。传感器840也可能够自顶侧感测工件的表面及/或加工平面。
也可通过使用传感器840感测并测量工件顶面或底面的相对高度来确定相对高度。工件801的底面的相对高度也可使用其他非接触式测量装置(例如具有LVDT位移传感器的滑动式真空/空气轴承圆盘(puck))来测量，或使用会接触底面的接触式测量装置来测量。接触式测量装置可包括用于接触工件801的近表面或底面的机械随动器(mechanicalfollower)以及包括位移测量装置，例如电位计、线性可变差动变压器(linear variable differential transformer；LVDT)、或旋转可变差动变压器(rotary variable differential transformer；RVDT)。
可通过使用传感器840感测工件801的两个表面的垂直位置来测量工件的厚度。传感器840可为激光干涉仪或激光三角测量传感器，用以追踪工件801的远表面或顶面和近表面或底面，并由此测量这些表面之间的厚度。可使用涂层或滤光器来区分工件801的顶面与底面。传感器840也可为安装在移动扫描平台811上的具有发射器和线性阵列接收器的反射型传感器。来自每一表面的反射均在接收器阵列上记录相对最大值，自这些最大值的位置可推导出每一表面的高度。然后，可将厚度确定为各表面的高度的差值。在一些实施例中，可使用同一传感器840来测量工件801的相对高度和厚度二者。测量的范围可取决于工件的规格，而分辨率和精确度可取决于加工要求，但±2.5mm的范围和低于1.0μm的分辨率可较为常见。
根据工件追踪系统800的实施例，可利用高度及/或厚度信息来改变在工件801的加工平面上成像的一或多个细光束816的焦点。使用成像光学系统将这一(这些)细光束816在加工平面上成像，成像光学系统包括聚焦或成像透镜824(或对于多个细光束，为透镜阵列)。为改变焦点，可使用透镜定位平台842来相对于工件801并沿细光束的轴线(例如，沿Z轴)移动透镜824。透镜定位平台842可包括导螺杆(leadscrew)或滚珠丝杆(ballscrew)定位平台、音圈定位平台、或压电电动平台(piezoelectricmotorized stage)。改变这一(这些)细光束816的焦点会改变在工件801的加工平面上成像的这一(这些)细光束816的宽度和能量密度。也可通过一起移动遮罩和固定式透镜来改变焦点，这可因缩小因子而提供更敏感的移动。
工件追踪系统800也包括运动控制器844，用以控制透镜定位平台842的运动和定位。运动控制器844自传感器840或其他此类装置接收位置信息，并判断高度及/或厚度是否已发生一定量的改变。如果高度及/或厚度已发生改变，则运动控制器844使定位平台842移动以将焦点改变相应的量。例如，当相对高度增加时，运动控制器844可使透镜824的位置朝工件804发生相应的改变，以维持不变的焦点，由此补偿工件的不平整性。透镜824的位置的相应变化不一定与高度及/或厚度的波动成正比，而是可遵循高度及/或厚度波动的某一函数，这可通过测试划痕来确定。运动控制器844也可接收平台位置反馈信息并使用此位置反馈来控制平台842的定位。工件追踪系统800可由此实时地改变焦点，以在扫描平台811沿扫描轴线移动时以一致的方式将这一(这些)细光束成像于工件上。也可类似地移动光束传输系统内的其他组件而非移动聚焦透镜824或而非与聚焦透镜824一起移动，以追踪工件801的高度及/或厚度。
尽管上文描述实时工件追踪系统，但也可根据沿扫描轴线在尚未被加工的工件区域中进行的测量来定位透镜824或其他组件。在一个这种实施例中，可将多个固定式传感器沿扫描轴线定位在多个位置处，以在工件的某一区域被定位在加工区域(即，与光学头相对)之前记录沿所述工件区域的每一位置处的高度及/或厚度信息。沿所述区域在每一位置处所测量的高度及/或厚度信息可用于计算当所测量区域随后被引导至加工区域时运动控制器844所遵循的运动轨迹(motion profile)斜率(例如使用线性内插或更高阶内插)。
在另一实施例中，光学头或平台811上的传感器840可自透镜824偏移开，使得传感器840与所述过程并行地沿工件801的尚未被加工的区域移动。传感器840记录工件801沿此区域的精确曲率，且当被测量区域到达加工区域时，运动控制器844可使用此种预记录的运动轨迹。例如，如图10所示，在透镜824在工件801处引导细光束816以沿区域815b划刻出线的同时，传感器840可沿划刻轴线(即，X轴)在区域815a中记录运动轨迹。当对工件801进行引导(即，沿Y轴引导)以将区域815a定位在加工区域中进行划刻时，运动控制器844可使用区域815a的所测量运动轨迹来移动定位平台842。
工件追踪系统的其他实施例也可改变其他加工参数，以追踪例如高度及/或厚度等工件状态的变化。例如，根据厚度而改变扫描能量密度可节约能量并限制热影响区(heat affected zone；HAZ)出现不期望的增大及/或对相邻涂层的不期望的穿透。例如，可使用可编程衰减器(programmableattenuator)或通过改变激光能量来改变扫描能量密度。通过响应于工件状态(例如厚度)而改变激光参数，激光加工系统可节省激光功率消耗。也可移动其他光学元件或组件来调整其他加工参数。例如，可移动光束成型光学系统来改变光束的大小及/或形状，由此调整光束的能量密度(energydensity or fluence)。
根据另一实施例，追踪系统可使用实时材料光谱法(real time materialspectroscopy)。这一类型的追踪系统捕获由划痕所产生的光发射谱，并使用这些光谱来实时地调整加工参数。可使用位于与扫描相对的表面上的光谱传感器来捕获光发射谱。被划刻的材料(例如太阳能面板上的P1-P3层)具有特征光发射谱。因对各层进行激光加工而产生的烟缕(plume)的发射谱将指示正在移除哪些材料，而强度将指示正被移除的量有多少。也可使用背景连续谱(background continuum)根据维恩定律(Wien′s Law)来估算烟缕温度和压力，维恩定律表明，不同温度的物体所发射光谱的峰值波长不同。可根据发射谱数据实时地调整例如细光束的能量密度和焦点等加工参数。
因而，当划刻大的非平面工件或大的不均匀经涂覆工件时，工件追踪系统能够使例如宽度和能量密度等的划刻波动最小化。
参见图11，其更详细地描述视觉校正系统1100的实施例。视觉校正系统1100可与激光加工系统和光学头一起使用，例如上文所述的激光加工系统和光学头。根据一个实施例，视觉校正系统1100可通过以下方式来使划刻线对齐：确定先前所划刻线1103的位置及/或取向，并根据先前划刻线的位置及/或取向信息来调整新的划刻线的位置及/或取向。
视觉校正系统1100可包括一或多个对齐照相机1152、1154，用以查看工件1101上的划刻线1103。对齐照相机1152、1154可以是数字渐进式扫描照相机(digital progressive scan camera)。对齐照相机1152、1154可以是固定式的并在Y轴上实质相同的位置处安装在激光加工系统的相对侧处，从而使照相机1152、1154靠近划刻线1103中的至少一条划刻线的各个末端查看所述划刻线。通过查看划刻线的端部，可确定划刻线的旋转角度Θ、划刻线的宽度、及划刻线在Y轴上的位置。例如，这些值可在激光划刻系统的运行期间实时地存储在数据日志(data log)中。
可在用光学头1110进行划刻前通过调整工件1101的位置及/或取向来调整新的划刻线的位置及/或取向。部件运送系统1120可包含一或多个工件支撑件1122、1124(例如真空抓具或夹盘)以及一或多个能够在X或Y轴上移动工件支撑件1122、1124的定位平台。部件运送系统1120在Y轴方向上移动工件，以引导工件进行顺序性划刻操作并在Y轴方向上调整在工件1101上形成划刻线的位置。部件运送系统1120可进一步在X-Y平面内旋转工件1101，以调整工件1101且因而调整在工件1101上所形成的划刻线的取向。
视觉校正系统1100也可包含图像处理器1155以及运动控制器1156，图像处理器1155用以处理由照相机1152、1154获得的图像，运动控制器1156则用以通过引起一或多个耦合至工件支撑件1122、1124的平台的移动来控制部件运送系统1120的移动。例如，图像处理器1155可对划刻线的图像进行处理，以确定旋转角度及/或在Y轴上的位置。运动控制器1156可接收先前划刻线的旋转角度及/或位置信息，并使用这一信息来判断是否应调整工件1101在Y轴上的位置或是否应调整工件1101的旋转，从而使随后的新划刻线与先前划刻线对齐。
在一个实施例中，工件支撑件1122、1124可分别支撑在可在X轴及Y轴上移动的X-Y轴平台上，以调整旋转角度Θ和在Y轴上的位置二者。在另一实施例中，工件支撑件1122、1124可耦合至可绕枢轴点(pivotpoint)1125枢转的枢转支撑件(pivoting support)1126，以调整工件1101的旋转角度Θ。可由运动控制器1156所控制的电动机来使枢转支撑件1126枢转。工件支撑件1122、1124和枢转支撑件1126可支撑在Y轴平台上，以提供Y轴引导和定位。
如图12所示，可通过使光学头依序通过多遍而在工件1201之中或之上形成多组划刻线。在一个实例性实施例中，可使用对齐照相机在正形成下一组划痕时查看在每一遍中所产生的划痕。因此，在光学头移动以在第2遍中形成划痕时，对齐照相机查看第1遍所产生的划痕(例如第4条划痕)，并可根据第1遍所产生划痕的经确定位置及/或取向而在第3遍之前进行校正。
可对工件1201进行引导，使得下一组划刻线紧邻前一组划刻线形成(例如，图12所示的每一遍均紧邻前一遍而形成)。下一组划刻线也可被形成为与前一组划刻线重叠，例如通过沿引导轴线(即，沿Y轴)引导工件1201或通过调整光学头的扫描轴线而实现。
如图所示，也可例如通过当光学头在扫描的开始和结束处处于所期望位置时分别启动和停止激光器(laser)，在划刻线的各端处从工件1201的边缘嵌置划刻线。当光学头处于所期望的开始位置时打开激光器(例如，提供所期望的嵌入)并随后保持打开达预定的时间，以产生固定的划痕长度。例如，当加工太阳能面板时，提供这种嵌置会减轻静电问题。因此，可通过打开和关闭激光器来校正划刻线沿扫描轴线的位置，而无需在扫描轴线的方向上调整工件1201。
工件1201的长度也可例如使用视觉检验照相机或传感器“在行进中(on the fly)”(即，在对工件1201进行引导时)进行测量。可使用所测得的工件1201的长度使划刻线在工件1201上居中。例如，通过测量长度，可确定工件1201的中心线12的位置并且可将光学头相对于中心线12移动至期望的开始位置。
参见图13，激光加工系统1300也可包含光束位置追踪系统，用以追踪激光束的位置并调整激光束，以确保在长的工作距离处的光束指向稳定性。激光加工系统1300可包含基座1302、用以产生激光束的激光源1306、以及光学头1310，所述光束被引入光学头1310中，例如，如以上实施例其中之一所描述。
在一个实施例中，光束位置追踪系统可包含象限检测器(quaddetector)或其他位置检测器1350，所述象限检测器(quad detector)或其他位置检测器1350位于距激光器1306一长的工作距离处，用以补偿长工作距离系统中的激光束稳定性问题。象限检测器或其他位置检测器1350所处的长工作距离可以至少如扫描距离一样长，且可为扫描距离的两倍或更长。例如，自激光器1306发射的激光束可被光束分光镜1352分裂并围绕激光加工系统1300的基座1302的周边，以提供长工作距离检测。
象限检测器或其他位置检测器1350也可位于移动光学头1310内部，以虑及运动平台行进误差并除补偿激光束指向问题还补偿滑动笔直度。在其他实施例中，光束也可经光学头1310行进至检测器1350。光束位置追踪系统也可包含快速导向镜1354以及反馈回路1356，快速导向镜1354用以改变自激光源1306发出的光束，反馈回路1356则用以接收来自位置检测器1350的信息且例如使用所属领域的技术人员所熟知的技术使快速导向镜1354改变光束的方向，以维持期望的光束位置。快速导向镜1354还可响应于来自划痕传感器(例如图7中的传感器730)的反馈而改变光束的方向，以提供划刻线追踪。
因此，可在激光加工期间利用追踪和视觉校正来确保划刻线的对齐和划刻线的均匀性。此种对齐和均匀性在划刻太阳能面板时尤其重要。根据本文所述实施例的激光加工系统的一个实例能够实现+/-2.5μm的位置精确度。
尽管本文已描述本发明的原理，所属领域的技术人员应理解，本说明仅供作为举例说明，而非限制本发明的范围。除本文所示及所述的实例性实施例外，其他实施例也涵盖在本发明的范围内。所述领域的一般技术人员所作的修饰及替换仍被视为属于本发明的范围内，本发明的范围仅受下述权利要求书限制。

Claims (21)

1.一种激光加工系统，包含：
部件运送系统，包含工件支撑面，用以支撑欲加工的工件；
至少一个激光源，用以产生至少一个激光束；
至少一个激光扫描平台，相对于所述部件运送系统定位，以沿扫描轴线进行线性运动；
可移动光学头，位于所述激光扫描平台上，所述可移动光学头包含光束传输系统，用以接收所述至少一个激光束、修改所述至少一个激光束、以及在移动所述可移动光学头的同时在所述工件处引导所述经修改光束形成划刻线，以加工所述工件；以及
工件追踪系统，用以追踪所述工件中相对于所述可移动光学头的变化，并响应于所述工件中的所述变化而调整所述经修改光束的至少一个参数。
2.一种使用沿扫描轴线移动的可移动光学头来对面板进行激光加工的方法，所述方法包含：
将所述面板安装在部件运送系统上；
产生至少一个激光束；
将所述激光束实质平行于所述扫描轴线而引导入至少一个光学头中，使得所述光学头修改所述光束并将至少一个经修改光束实质正交于所述扫描轴线引导出所述光学头；
沿所述扫描轴线并跨越所述面板移动所述光学头，使得所述至少一个经修改光束扫描所述面板并在所述面板中形成划刻线；以及
响应于在所述面板中或在所述面板上的划刻线中所检测到的变化，调整至少一个参数。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述面板为薄膜太阳能面板，且其中所述划刻线是在所述薄膜太阳能面板的至少一个薄膜层中形成。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包含：
追踪先前划刻线在所述面板上的位置；以及
其中所述调整至少一个参数包括响应于所述先前划刻线的位置的变化而改变所述至少一个经修改光束在所述面板上的位置。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包含：
追踪所述面板的相对高度的变化；以及
其中所述调整至少一个参数包括响应于所述面板的所述相对高度的变化而修改所述激光束。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，修改所述激光束包括响应于所述面板的所述相对高度的变化而改变被引导出所述光学头的所述经修改光束的焦点。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包含：
追踪所述面板的厚度的变化；以及
其中所述调整至少一个参数包括响应于所述面板的所述厚度的变化而改变所述光束的能量密度。
8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述光学头分裂所述激光束并将多个细光束引导出所述光学头的顶部区域以同时地形成多条划刻线。
9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包含在移动所述光学头而形成所述划刻线的同时查看在所述面板中所形成的至少一条先前划刻线，并确定所述先前划刻线的至少一个参数。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述先前划刻线的至少一个参数包括先前划痕的旋转角度、所述先前划痕的宽度、及所述先前划痕的位置中的至少一个。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述调整至少一个参数包括响应于所述先前划刻线的至少一个参数而调整所述面板的位置。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，进一步包含记录代表所述调整至少一个参数与所述先前划刻线的至少一个参数的参数数据。
13.一种加工面板的方法，包含：
将所述面板安装在部件运送系统上；
沿所述面板形成多组划刻线，其中形成所述多组划刻线中的每一组划刻线包含：
沿引导轴线引导所述面板；以及
在所述面板处引导多个细光束的同时沿正交于所述引导轴线的扫
描轴线移动光学头，以沿所述面板形成一组划刻线；以及
响应于所述面板的或所述面板上的划刻线的所检测参数而调整至
少一个划刻参数。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，进一步包含：
在移动所述光学头以形成一组所述划刻线的同时查看在所述面板中形成的至少一条先前划刻线，并检测所述先前划刻线的至少一个参数。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述先前划刻线的至少一个参数包括先前划痕的旋转角度、所述先前划痕的宽度、及所述先前划痕的位置中的至少一个。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述调整至少一个划刻参数包括响应于所述先前划刻线的至少一个参数而调整所述面板的位置。
17.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述先前划刻线的至少一个参数包括所述先前划痕的旋转角度，且其中所述调整至少一个划刻参数包括响应于所述先前划痕的所述旋转角度而调整所述面板的旋转角度。
18.如权利要求14所述的方法，其特征在于，进一步包含当形成所述多组划刻线时，记录代表所述先前划刻线的至少一个参数的参数数据。
19.如权利要求13所述的方法，其特征在于，进一步包含：
追踪所述面板的加工平面的高度的变化；以及
其中所述调整至少一个划刻参数包括响应于所述面板的所述加工平面的所述高度的变化而修改所述细光束。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，修改所述细光束包括响应于所述面板的所述加工平面的所述高度的变化而改变被引导出所述光学头的所述经修改光束的一焦点。
21.如权利要求14所述的方法，其特征在于，进一步包含：
在加工期间检测所述细光束的功率；以及
其中所述调整至少一个划刻参数包括响应于所述所检测功率而调整细光束功率。
CN200980150144.2A 2008-10-10 2009-10-09 具有视觉校正及/或追踪的激光加工系统和方法 Active CN102245340B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10443508P 2008-10-10 2008-10-10
US61/104,435 2008-10-10
PCT/US2009/060153 WO2010042810A2 (en) 2008-10-10 2009-10-09 Laser machining systems and methods with vision correction and/or tracking

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102245340A CN102245340A (zh) 2011-11-16
CN102245340B true CN102245340B (zh) 2014-12-03

Family

ID=42097937

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200980150144.2A Active CN102245340B (zh) 2008-10-10 2009-10-09 具有视觉校正及/或追踪的激光加工系统和方法
CN200980150143.8A Active CN102245339B (zh) 2008-10-10 2009-10-09 具有多重细激光束传输系统的激光加工系统和方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200980150143.8A Active CN102245339B (zh) 2008-10-10 2009-10-09 具有多重细激光束传输系统的激光加工系统和方法

Country Status (5)

Country Link
US (7) US8723074B2 (zh)
EP (2) EP2352618B1 (zh)
CN (2) CN102245340B (zh)
TW (2) TWI519369B (zh)
WO (4) WO2010042829A1 (zh)

Families Citing this family (68)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009006350A (ja) * 2007-06-27 2009-01-15 Sony Corp レーザ加工装置とその加工方法、デブリ回収機構とその回収方法、並びに表示パネルの製造方法
TW201039956A (en) * 2008-11-19 2010-11-16 Applied Materials Inc Laser scribing platform with moving gantry
DE102009023602B4 (de) * 2009-06-02 2012-08-16 Grenzebach Maschinenbau Gmbh Vorrichtung zum industriellen Herstellen elastisch verformbarer großflächiger Glasplatten in hoher Stückzahl
US20100314367A1 (en) * 2009-06-12 2010-12-16 Applied Materials, Inc. Methods and systems for laser-scribed line alignment
CA2782560A1 (en) * 2009-11-30 2011-06-03 Mathew Rekow Method and apparatus for scribing a line in a thin film using a series of laser pulses
WO2012016233A1 (en) * 2010-07-30 2012-02-02 First Solar, Inc. Photoluminescence measurement tool and associated method
EP2472601A3 (en) * 2010-10-19 2013-05-01 BP Corporation North America Inc. Method Of Reducing Laser-Induced Damage In Forming Laser-Processed Contacts
TWI479168B (zh) * 2011-06-16 2015-04-01 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 音圈馬達靜態傾角測量裝置
US9403238B2 (en) 2011-09-21 2016-08-02 Align Technology, Inc. Laser cutting
EP2780932A4 (en) * 2011-11-16 2015-04-29 Applied Materials Inc SYSTEMS, APPARATUS AND METHODS OF LASER WRITING
KR20140127922A (ko) * 2013-01-29 2014-11-05 삼성디스플레이 주식회사 스테이지 유닛 및 이를 포함하는 레이저 어닐링 장치
US10613513B2 (en) 2013-02-11 2020-04-07 The Aerospace Corporation Systems and methods for modifying material substrates
US10838406B2 (en) * 2013-02-11 2020-11-17 The Aerospace Corporation Systems and methods for the patterning of material substrates
DE102013203384B4 (de) * 2013-02-28 2015-07-23 Schuler Automation Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Schneiden einer Blechplatine
CN105338932B (zh) * 2013-03-13 2017-07-04 光学医疗公司 用于激光手术系统的自由浮动式患者接口
JP6338256B2 (ja) 2013-03-13 2018-06-06 オプティメディカ・コーポレイションＯｐｔｉｍｅｄｉｃａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ レーザ手術システム
CN103273233A (zh) * 2013-06-09 2013-09-04 东南大学 一种基于激光视觉的货架托盘自适应焊接装置
TW201446386A (zh) * 2013-06-14 2014-12-16 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 雷射加工系統
US20150224596A1 (en) * 2014-02-10 2015-08-13 Delta Industrial Services, Inc. Portable beam delivery system
US9269149B2 (en) * 2014-05-08 2016-02-23 Orbotech Ltd. Calibration of a direct-imaging system
CN104028932B (zh) * 2014-05-22 2016-03-09 苏州卓诚钛设备有限公司 一种多功能太阳能架焊接工装
KR101881708B1 (ko) * 2014-07-03 2018-07-24 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 레이저 가공 장치
KR20170028897A (ko) 2014-07-18 2017-03-14 카티바, 인크. 교차 흐름 순환 및 여과를 이용한 가스 인클로저 시스템 및 방법
RU2563908C1 (ru) * 2014-07-21 2015-09-27 Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ "ИРЭ-Полюс" (ООО НТО "ИРЭ-Полюс") Способ распределения лазерного излучения и многолучевая лазерная система для его осуществления
US10509390B2 (en) 2015-02-12 2019-12-17 Glowforge Inc. Safety and reliability guarantees for laser fabrication
WO2016131022A1 (en) * 2015-02-12 2016-08-18 Glowforge Inc. Cloud controlled laser fabrication
CN104786290A (zh) * 2015-03-23 2015-07-22 上海咔咻智能科技有限公司 一种基于视觉导引的多摄像头分条切割方法和分条切割机
US20160303688A1 (en) * 2015-04-20 2016-10-20 Ford Motor Company Gas Enclosure and Particle Shield for Laser Welding System
EP3124165B1 (en) * 2015-07-28 2020-06-17 Synova S.A. Process of treating a workpiece using a liquid jet guided laser beam
CN105436648B (zh) * 2015-12-08 2018-06-26 苏州索力旺新能源科技有限公司 一种自动型稳定刷锡膏装置
CN105921887B (zh) * 2016-05-25 2019-04-02 青岛自贸激光科技有限公司 一种基于超快激光制造三维结构电池的装置和方法
WO2018098397A1 (en) 2016-11-25 2018-05-31 Glowforge Inc. Calibration of computer-numerically-controlled machine
WO2018098398A1 (en) 2016-11-25 2018-05-31 Glowforge Inc. Preset optical components in a computer numerically controlled machine
CN110226137A (zh) 2016-11-25 2019-09-10 格罗弗治公司 借助图像跟踪进行制造
WO2018098399A1 (en) 2016-11-25 2018-05-31 Glowforge Inc. Controlled deceleration of moveable components in a computer numerically controlled machine
WO2018098393A1 (en) 2016-11-25 2018-05-31 Glowforge Inc. Housing for computer-numerically-controlled machine
CN106495454A (zh) * 2016-12-19 2017-03-15 华南师范大学 皮秒激光玻璃焊接系统及方法
US9984909B1 (en) * 2017-03-10 2018-05-29 The Chinese University Of Hong Kong System and method for laser scribing a solar panel and the solar panel
US11230057B2 (en) * 2017-06-01 2022-01-25 University Of Southern California 3D printing with variable voxel sizes
WO2019040702A1 (en) * 2017-08-23 2019-02-28 Ipg Photonics Corporation EXTRACTION OF ATMOSPHERIC CONTAMINANTS GENERATED BY LASER
KR20190106098A (ko) * 2018-03-07 2019-09-18 (주)제이티 비전검사모듈, 그를 가지는 소자검사시스템 및 그를 이용한 소자검사방법
CN110381223A (zh) * 2018-04-13 2019-10-25 上海中晶科技有限公司 影像扫描装置
US10744595B2 (en) * 2018-05-09 2020-08-18 Trumpf Inc. Transversal laser cutting machine
JP7422146B2 (ja) 2018-10-16 2024-01-25 エレクトロ サイエンティフィック インダストリーズ インコーポレーテッド レーザ加工システムのためのフレーム及び外側シュラウド
US11342256B2 (en) 2019-01-24 2022-05-24 Applied Materials, Inc. Method of fine redistribution interconnect formation for advanced packaging applications
CN110280930A (zh) * 2019-05-07 2019-09-27 重庆市璧山区宗辉机械有限公司 一种智能小型焊接装置
IT201900006740A1 (it) 2019-05-10 2020-11-10 Applied Materials Inc Procedimenti di strutturazione di substrati
IT201900006736A1 (it) 2019-05-10 2020-11-10 Applied Materials Inc Procedimenti di fabbricazione di package
CN110091055A (zh) * 2019-05-16 2019-08-06 东莞理工学院 一种用于激光划片设备的机器视觉自动定位系统
US11931855B2 (en) 2019-06-17 2024-03-19 Applied Materials, Inc. Planarization methods for packaging substrates
CN110245459B (zh) * 2019-06-28 2021-06-01 北京师范大学 激光清洗效果预览方法及装置
US11862546B2 (en) 2019-11-27 2024-01-02 Applied Materials, Inc. Package core assembly and fabrication methods
KR20230116100A (ko) * 2020-02-03 2023-08-03 카티바, 인크. 프린터, 프린터 작동 방법 및 기판 핸들링 메커니즘
US11041709B1 (en) 2020-02-13 2021-06-22 Preco, Inc. Noncontact, magnetic positioning of inspection equipment
US11257790B2 (en) 2020-03-10 2022-02-22 Applied Materials, Inc. High connectivity device stacking
US20210283719A1 (en) * 2020-03-12 2021-09-16 Rohr, Inc. Substrate perforation system & method using beamlets
US11454884B2 (en) 2020-04-15 2022-09-27 Applied Materials, Inc. Fluoropolymer stamp fabrication method
US11400545B2 (en) 2020-05-11 2022-08-02 Applied Materials, Inc. Laser ablation for package fabrication
US11676832B2 (en) * 2020-07-24 2023-06-13 Applied Materials, Inc. Laser ablation system for package fabrication
CN111941094A (zh) * 2020-08-07 2020-11-17 苏州晟成光伏设备有限公司 一种电池组件用纠偏焊接机
CN112059422A (zh) * 2020-09-12 2020-12-11 北京航空航天大学 用于半导体晶圆研磨的激光加工设备
CN112276339B (zh) * 2020-10-19 2022-02-15 温州大学 一种曲面工件的智能随形激光扫描加工方法及装置
US11521937B2 (en) 2020-11-16 2022-12-06 Applied Materials, Inc. Package structures with built-in EMI shielding
US11404318B2 (en) 2020-11-20 2022-08-02 Applied Materials, Inc. Methods of forming through-silicon vias in substrates for advanced packaging
US11698622B2 (en) 2021-03-09 2023-07-11 Glowforge Inc. Previews for computer numerically controlled fabrication
US11705365B2 (en) 2021-05-18 2023-07-18 Applied Materials, Inc. Methods of micro-via formation for advanced packaging
DE102022109021A1 (de) * 2022-04-13 2023-10-19 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Verfahren und Vorrichtung zum Ausbilden einer Struktur an einem Werkstück
CN115430991A (zh) * 2022-09-28 2022-12-06 渤海造船厂集团有限公司 一种钢板激光修复装置及方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5854460A (en) * 1996-05-07 1998-12-29 Cincinnati Incorporated Linear motor driven laser cutting machine
US6087625A (en) * 1997-03-21 2000-07-11 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Laser machining apparatus
US6563082B2 (en) * 2000-09-20 2003-05-13 Seiko Epson Corporation Laser cutting method, laser cutting apparatus, and method and apparatus for manufacturing liquid crystal device
CN101142049A (zh) * 2005-02-15 2008-03-12 电子科学工业公司 修正激光处理系统中的系统误差的方法
CN101253018A (zh) * 2006-09-28 2008-08-27 三菱电机株式会社 激光加工装置
CN201105361Y (zh) * 2007-11-14 2008-08-27 盟立自动化股份有限公司 激光切割装置

Family Cites Families (74)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5564968A (en) * 1978-11-06 1980-05-16 Kubota Ltd Automatic tracing method of welding position
US5739502A (en) * 1983-12-27 1998-04-14 General Electric Company Laser intensity redistribution
US4618262A (en) * 1984-04-13 1986-10-21 Applied Materials, Inc. Laser interferometer system and method for monitoring and controlling IC processing
JPS61268052A (ja) * 1984-11-06 1986-11-27 Nec Corp 半導体ウエハ−におけるレ−ザトリミング方法
US4695697A (en) * 1985-12-13 1987-09-22 Gv Medical, Inc. Fiber tip monitoring and protection assembly
EP0482240A1 (de) * 1990-10-24 1992-04-29 Siemens Solar GmbH Verfahren zur massgenauen Bearbeitung von flachen oder leicht gewölbten Werkstücken
US5319183A (en) * 1992-02-18 1994-06-07 Fujitsu Limited Method and apparatus for cutting patterns of printed wiring boards and method and apparatus for cleaning printed wiring boards
DE69322983T2 (de) * 1992-02-21 1999-07-15 Canon Kk System zum Steuern von Trägerplatten
US6037968A (en) * 1993-11-09 2000-03-14 Markem Corporation Scanned marking of workpieces
DE19513354A1 (de) * 1994-04-14 1995-12-14 Zeiss Carl Materialbearbeitungseinrichtung
DE29509648U1 (de) * 1995-06-19 1995-09-14 Trumpf Gmbh & Co Laserbearbeitungsmaschine mit gasgefülltem Strahlführungsraum
JPH09201691A (ja) * 1996-01-24 1997-08-05 Fanuc Ltd レーザ加工装置
US6624382B2 (en) 1997-01-30 2003-09-23 Anvik Corporation Configured-hole high-speed drilling system for micro-via pattern formation, and resulting structure
US6028376A (en) 1997-04-22 2000-02-22 Canon Kabushiki Kaisha Positioning apparatus and exposure apparatus using the same
US6008943A (en) * 1997-11-26 1999-12-28 Metelitsa; Gregory Laser optical system for micromachining
JPH11189332A (ja) * 1997-12-26 1999-07-13 Canon Inc ステージ装置およびこれを用いた露光装置ならびにデバイス製造方法
JPH11320147A (ja) * 1998-05-18 1999-11-24 Miyachi Technos Corp レーザ加工装置
US6531867B1 (en) * 1998-06-17 2003-03-11 Dover Instrument Corp. High stability spin stand platform with air bearing micropositioning stage
CA2251243C (en) * 1998-10-21 2006-12-19 Robert Dworkowski Distance tracking control system for single pass topographical mapping
US6774340B1 (en) * 1998-11-25 2004-08-10 Komatsu Limited Shape of microdot mark formed by laser beam and microdot marking method
CA2370832A1 (en) * 1999-04-27 2000-11-02 Gsi Lumonics Inc. A system and method for material processing using multiple laser beams
KR100755335B1 (ko) * 2000-01-11 2007-09-05 일렉트로 싸이언티픽 인더스트리이즈 인코포레이티드 아베 에러 정정 시스템 및 방법
US6696008B2 (en) * 2000-05-25 2004-02-24 Westar Photonics Inc. Maskless laser beam patterning ablation of multilayered structures with continuous monitoring of ablation
IES20010949A2 (en) * 2000-10-26 2002-07-10 Xsil Technology Ltd Control of laser machining
US6720522B2 (en) * 2000-10-26 2004-04-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Apparatus and method for laser beam machining, and method for manufacturing semiconductor devices using laser beam machining
US6576870B2 (en) * 2000-11-13 2003-06-10 Hannstar Display Corp. Apparatus with double laser beams for cutting two bonded glass substrates and method thereof
US6929886B2 (en) * 2001-01-02 2005-08-16 U-C-Laser Ltd. Method and apparatus for the manufacturing of reticles
DE60239925D1 (de) * 2001-03-29 2011-06-16 Lasx Ind Inc Steuerung für einen laser mit prädiktiven modellen des bewegungssystems des laserstrahls
US6710280B2 (en) * 2001-05-22 2004-03-23 The P.O.M. Group Focusing optics for adaptive deposition in rapid manufacturing
US6781138B2 (en) * 2001-05-30 2004-08-24 Nikon Corp. Positioning stage with stationary actuators
JP3855684B2 (ja) * 2001-06-05 2006-12-13 松下電器産業株式会社 レーザ加工装置およびレーザ加工方法
KR100990300B1 (ko) * 2001-06-13 2010-10-26 오르보테크 엘티디. 에너지 전달 시스템
US6559411B2 (en) 2001-08-10 2003-05-06 First Solar, Llc Method and apparatus for laser scribing glass sheet substrate coatings
US6720519B2 (en) * 2001-11-30 2004-04-13 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. System and method of laser drilling
US7994450B2 (en) * 2002-01-07 2011-08-09 International Business Machines Corporation Debris minimization and improved spatial resolution in pulsed laser ablation of materials
DK1366890T3 (da) * 2002-05-16 2004-12-20 Leister Process Tech Fremgangsmåde og apparat til forbindelse af plastmaterialer med stor svejsehastighed
US20040144760A1 (en) * 2002-05-17 2004-07-29 Cahill Steven P. Method and system for marking a workpiece such as a semiconductor wafer and laser marker for use therein
US7880117B2 (en) * 2002-12-24 2011-02-01 Panasonic Corporation Method and apparatus of drilling high density submicron cavities using parallel laser beams
US6917412B2 (en) * 2003-02-26 2005-07-12 Nikon Corporation Modular stage with reaction force cancellation
US7060932B2 (en) * 2003-03-18 2006-06-13 Loma Linda University Medical Center Method and apparatus for material processing
US20040251243A1 (en) * 2003-04-10 2004-12-16 Lizotte Todd E. System and method for generating and controlling multiple independently steerable laser beams for material processing
US6909735B2 (en) * 2003-04-10 2005-06-21 Hitachi Via Mechanics, Ltd. System and method for generating and controlling multiple independently steerable laser beam for material processing
US6825438B1 (en) * 2003-05-29 2004-11-30 Dana Corporation Multi-head lasers cutting/welding cell with vibration control
JP3797355B2 (ja) * 2003-10-22 2006-07-19 セイコーエプソン株式会社 圧電振動子の製造方法
JP4497382B2 (ja) * 2004-03-02 2010-07-07 住友重機械工業株式会社 レーザ照射装置
US7057135B2 (en) * 2004-03-04 2006-06-06 Matsushita Electric Industrial, Co. Ltd. Method of precise laser nanomachining with UV ultrafast laser pulses
JP2005297012A (ja) * 2004-04-13 2005-10-27 Disco Abrasive Syst Ltd レーザー加工装置
US7282666B2 (en) 2004-05-07 2007-10-16 Micron Technology, Inc. Method and apparatus to increase throughput of processing using pulsed radiation sources
JP4409354B2 (ja) * 2004-05-07 2010-02-03 日酸Ｔａｎａｋａ株式会社 レーザ加工機
EP1598140A1 (de) 2004-05-19 2005-11-23 Synova S.A. Laserbearbeitung eines Werkstücks
US7879742B2 (en) * 2004-06-10 2011-02-01 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Laser annealing method wherein reflected beams are minimized
US8319150B2 (en) * 2004-07-09 2012-11-27 General Electric Company Continuous motion laser shock peening
WO2006017510A2 (en) * 2004-08-02 2006-02-16 J.P. Sercel Associates, Inc. System and method for laser machining
US7602822B2 (en) * 2004-09-28 2009-10-13 Hitachi Via Mechanics, Ltd Fiber laser based production of laser drilled microvias for multi-layer drilling, dicing, trimming of milling applications
US7321418B2 (en) * 2004-10-14 2008-01-22 Canon Kabushiki Kaisha Stage apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
US7557529B2 (en) * 2005-01-11 2009-07-07 Nikon Corporation Stage unit and exposure apparatus
US9371957B2 (en) 2005-12-21 2016-06-21 Reliant Technologies, Llc Articulated arm for delivering a laser beam
EP1834696B1 (de) * 2006-03-14 2013-02-20 F. Hoffmann-La Roche AG Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Analyseelements
JP2007322493A (ja) * 2006-05-30 2007-12-13 Miyachi Technos Corp 光ファイバ保持装置及びファイバレーザ加工装置
DE102006033296A1 (de) 2006-07-17 2008-01-31 Manz Automation Ag Anlage zur Strukturierung von Solarmodulen
US20080067160A1 (en) * 2006-09-14 2008-03-20 Jouni Suutarinen Systems and methods for laser cutting of materials
US8644991B2 (en) * 2006-10-06 2014-02-04 Irobot Corporation Maneuvering robotic vehicles
JP4723456B2 (ja) * 2006-10-27 2011-07-13 三菱電機株式会社 加工ヘッドおよびノズル交換装置およびレーザ加工装置
DE102006051556A1 (de) * 2006-11-02 2008-05-08 Manz Automation Ag Verfahren zum Strukturieren von Solarmodulen und Strukturierungsvorrichtung
DE102006051555A1 (de) * 2006-11-02 2008-05-08 Manz Automation Ag Verfahren zur Strukturierung eines Dünnschicht-Solarmoduls
JP5036276B2 (ja) * 2006-11-02 2012-09-26 株式会社ディスコ レーザー加工装置
GB0622232D0 (en) 2006-11-08 2006-12-20 Rumsby Philip T Method and apparatus for laser beam alignment for solar panel scribing
US7489429B2 (en) 2007-02-14 2009-02-10 Michael J. Scaggs Precision laser machining apparatus
DE102007041057A1 (de) 2007-08-29 2009-03-05 Manz Automation Ag Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle
DE102007060658A1 (de) 2007-12-15 2009-07-09 Carl Baasel Lasertechnik Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Herstellen von Bauelementen und Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens
GB0802289D0 (en) 2008-02-07 2008-03-12 Rumsby Philip T Method and appartus for making a partially transparent solar panel
GB0802944D0 (en) 2008-02-19 2008-03-26 Rumsby Philip T Apparatus for laser processing the opposite sides of thin panels
GB2457720A (en) 2008-02-23 2009-08-26 Philip Thomas Rumsby Method for laser processing on the opposite sides of thin transparent substrates
WO2009126899A2 (en) 2008-04-10 2009-10-15 Applied Materials, Inc. Laser-scribing platform

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5854460A (en) * 1996-05-07 1998-12-29 Cincinnati Incorporated Linear motor driven laser cutting machine
US6087625A (en) * 1997-03-21 2000-07-11 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Laser machining apparatus
US6563082B2 (en) * 2000-09-20 2003-05-13 Seiko Epson Corporation Laser cutting method, laser cutting apparatus, and method and apparatus for manufacturing liquid crystal device
CN101142049A (zh) * 2005-02-15 2008-03-12 电子科学工业公司 修正激光处理系统中的系统误差的方法
CN101253018A (zh) * 2006-09-28 2008-08-27 三菱电机株式会社 激光加工装置
CN201105361Y (zh) * 2007-11-14 2008-08-27 盟立自动化股份有限公司 激光切割装置

Also Published As

Publication number Publication date
US8415585B2 (en) 2013-04-09
US20200039002A1 (en) 2020-02-06
US20170157701A1 (en) 2017-06-08
TW201029780A (en) 2010-08-16
US8633420B2 (en) 2014-01-21
US9604313B2 (en) 2017-03-28
US8450641B2 (en) 2013-05-28
CN102245339B (zh) 2015-08-26
EP2352618B1 (en) 2019-06-19
US10500677B2 (en) 2019-12-10
EP2352617B1 (en) 2019-06-19
EP2352617A4 (en) 2017-04-05
WO2010042829A1 (en) 2010-04-15
US20100089884A1 (en) 2010-04-15
US8723074B2 (en) 2014-05-13
CN102245339A (zh) 2011-11-16
US20140217071A1 (en) 2014-08-07
WO2010042810A2 (en) 2010-04-15
CN102245340A (zh) 2011-11-16
TW201043375A (en) 2010-12-16
EP2352618A4 (en) 2017-04-05
US20100089886A1 (en) 2010-04-15
EP2352617A2 (en) 2011-08-10
TWI510320B (zh) 2015-12-01
TWI519369B (zh) 2016-02-01
EP2352618A1 (en) 2011-08-10
US20100089880A1 (en) 2010-04-15
US20100089885A1 (en) 2010-04-15
WO2010042858A1 (en) 2010-04-15
WO2010042810A3 (en) 2010-06-03
WO2010042833A1 (en) 2010-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102245340B (zh) 具有视觉校正及/或追踪的激光加工系统和方法
EP2080234B1 (en) Method and apparatus for laser beam alignment for solar panel scribing
EP2027606B1 (en) Process for laser scribing
US20090321397A1 (en) Laser-scribing platform
US20100252543A1 (en) Laser-scribing tool architecture
EP2480342B1 (en) System and method for tracking and removing coating from an edge of a substrate
US20110139758A1 (en) Latitudinal iso-line scribe, stitching, and simplified laser and scanner controls
US8129658B2 (en) Systems for thin film laser scribing devices
US20110132884A1 (en) Laser modules and processes for thin film solar panel laser scribing
KR20110095383A (ko) 이동식 갠트리를 가진 레이저 스크라이빙 플렛폼

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: IPG MICRO SYSTEM CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: J. P. SERCEL ASSOCIATES INC.

Effective date: 20130216

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20130216

Address after: New Hampshire

Applicant after: IPG Micro Systems Ltd

Address before: New Hampshire

Applicant before: JP Sercel Associates Inc.

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant