DE10060407C2 - Vorrichtung zum Laserstrahlbohren - Google Patents
Vorrichtung zum LaserstrahlbohrenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Laserstrahlbohren von Sack
löchern in Mehrschichtplatinen mit mehreren isolierenden Trägerlagen und
darauf aufgebrachten elektrisch leitenden Metallbahnen.
Zum Hintergrund der Erfindung ist festzuhalten, daß bei solchen Mehr
schichtplatinen zur Vornahme von Durchkontaktierungen zwischen Metall
bahnen auf unterschiedlichen Trägerlagen - also Kontaktierungen zwischen
den verschiedenen Ebenen einer Mehrschichtplatine - Sacklöcher mit defi
nierter Tiefe in die Platine gebohrt werden müssen. Soll beispielsweise eine
Durchkontaktierung zwischen der ersten und dritten Leiterbahn-Ebene er
folgen, so muß die Bohrtiefe genau bis in die in der Größenordnung von
Mikrometern liegende Dicke der Ziel-Metallbahn im Inneren der Platine
reichen. Endet das Sackloch noch vor der Leiterbahn, so verhindert das
noch anstehende Isoliermaterial eine Kontaktverbindung über das Bohr
loch. Wird die Ziel-Leiterbahn durchgebohrt, so steht als Kontaktfläche
lediglich die das Bohrloch umgebende, ringförmige Stirnkante der Leiter
bahn zur Verfügung, was in der Regel ebenfalls keine erfolgreiche Kon
taktverbindung über ein in das Bohrloch eingefülltes Kontaktmaterial er
laubt.
Für die Durchführung solch diffiziler Bohraufgaben hat sich im Stand der
Technik nun grundsätzlich das Laserstrahlbohren bewährt. Hierbei wird mit
einer gepulsten Laserstrahlquelle und einer Strahlführungseinrichtung der
gepulste Laserstrahl aufbereitet und zur jeweiligen Bohrstelle an der Platine
geleitet. Die Festlegung der Bohrlochgeometrie (Durchmesser, Form) kann
entweder über sogenannte Scanner-Spiegel oder über eine Maskenabbil
dung stattfinden. Über eine Lagerung und entsprechende Verfahrung des
Werkstückes auf einem Kreuzschlittentisch erfolgt die Positionierung des
Werkstückes, falls weiter auseinander liegende Sacklöcher gebohrt werden.
Zur Überwachung des Bohrprozesses, also zur Erfassung der jeweils aktu
ellen Bohrtiefenlage, ist es aus der den gattungsbildenden Stand der Tech
nik repräsentierenden JP 090 10 971 A bekannt, einen frequenzsensitiven
Plasma-Strahlungsdetektor einzusetzen, der die Strahlungsintensität des
Plasmas erfaßt, das beim Bohren der Öffnung vom abgetragenen Material
einer von den Laserpulsen getroffenen Leiterbahn im Inneren der Mehr
schichtplatine oder von der dielektrischen Zwischenschicht erzeugt wird.
Beim Abtragen eines Materials durch Laserpulse wird nämlich eine Strah
lung mit charakteristischen Spektrallinien erzeugt, die genau dann auftre
ten, wenn der Laserstrahl im Verlaufe des Bohrprozesses mit dem jeweili
gen Material wechselwirkt. Die gemessenen Signale, die bestimmte Spek
trallinien repräsentieren, werden herangezogen, um daraus bei einer be
stimmten Wellenlänge bzw. Frequenz des Plasmaspektrums einen Spitzen
wert abzuleiten. In der genannten JP-Druckschrift werden dabei lediglich
die von der Leiterbahn herrührenden Signale selektiert und weiterverarbei
tet. Demnach wird der abgeleitete Spitzenwert mit einem vorher gesetzten
Schwellenwert verglichen, wobei ein Überschreiten dieses Schwellenwer
tes indiziert, daß der jeweilige Laserpuls die Leiterbahn im Inneren der
Mehrschichtplatine getroffen hat. Der Bohrprozeß wird schließlich dann
angehalten, wenn für eine vorbestimmte Anzahl von Laserpulsen der je
weils gemessene Spitzenwert den gesetzten Schwellenwert überschritten
hat.
Die Zuverlässigkeit der Bohrtiefensteuerung bei der aus dem Stand der
Technik bekannten Laserstrahlbohrvorrichtung ist nun dahingehend pro
blematisch, daß bestimmte Lasertypen, die an sich für den Praxiseinsatz
zum Laserstrahlbohren bestens geeignet sind, von Puls zu Puls starke Lei
stungsschwankungen aufweisen können. Diese beeinflussen direkt die In
tensität der erzeugten Plasmastrahlung und damit die Signalspannung der
zur Strahlungserfassung eingesetzten Detektoren. Wird nun - wie beim
Stand der Technik - die Signalintensität mit einem festen vorgegebenen
Schwellenwert verglichen, so kann bei einem oder mehreren schwachen
Laserpulsen keine Überschreitung des Schwellenwertes festgestellt werden,
obwohl der Bohrstrahl bereits in der Ziel-Metallschicht angelangt ist. Inso
weit bohrt die Vorrichtung also mit der Gefahr weiter, daß die Ziel-
Leiterbahn durchbohrt wird.
Ein weiteres Problem besteht darin, daß je nach Tiefe und Durchmesser des
Bohrloches durch Abschattungseffekte die meßbare Plasmaintensität stark
schwanken kann. Auch dies macht den im Stand der Technik verwendeten
Schwellenwertvergleich ungenau, was ebenfalls zu Problemen mit der
Zielgenauigkeit bezüglich der Bohrtiefenlage führt.
Aus der JP 100 85 976 A ist es ferner bekannt, zur Steuerung der Bohrtie
fenlage das aus dem Bohrbereich reflektierte Laserlicht zu erfassen. Solan
ge die aus Isoliermaterial bestehende Trägerschicht durchbohrt wird, ist der
Anteil an reflektiertem Licht gering. Sobald die im Inneren der Mehr
schichtplatine liegende Kupferschicht getroffen wird, erhöht sich der Anteil
an reflektiertem Licht signifikant, was durch den Reflektionsdetektor erfaßt
wird. Auch hier ist das reflektierte Licht abhängig von der Leistung des
eingestrahlten Laserpulses und von Durchmesser und Tiefe des zu bohren
den Sackloches.
Zur Behebung der vorstehenden Problematik schlägt die JP 11 320 155 A
vor, die Pulsleistung des Lasers durch eine entsprechende Pulsmonitordio
de zu erfassen und dieses Signal durch einen arithmetischen Prozessor in
Bezug zu dem Signal zu setzen, das die Intensität des reflektierten Laser
lichtes repräsentiert. Dadurch wird ein normalisiertes Signal generiert, das
eine zuverlässigere Erfassung und Verfolgung des Bohrprozesses erlaubt.
Allerdings besteht auch hier das Problem, daß bei größeren Bohrtiefen die
Erfassung des reflektierten Laserlichtes grundsätzlich problematisch ist.
Ausgehend von den geschilderten Problemen des Standes der Technik liegt
der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung
zum Laserstrahlbohren so zu verbessern, daß eine zuverlässigere und ge
nauere Erfassung der Bohrtiefenlage und insbesondere des bei jedem Puls
getroffenen Materials ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1
angegebenen Merkmale gelöst. Demnach fußt die Erfindung auf zwei mit
einander kombinierten Kernmaßnahmen. Zum einen wird neben dem Plas
madetektor für die Leiterbahn nämlich ein weiterer frequenzsensitiver
Plasma-Strahlungsdetektor eingesetzt, der die Strahlungsintensität des beim
Bohren der Öffnung vom abgetragenen Isoliermaterial der jeweiligen Trä
gerlage erzeugten Plasmas erfaßt. Diese Verwendung von zwei Detektoren
erlaubt nun eine zuverlässige Unterscheidung der verschiedenen Schichten
in der Mehrschichtplatine, da nicht auf den absoluten Spitzenwert einer
charakteristischen Spektrallinie des Plasmas nur eines Werkstoffes abge
stellt werden muß. Vielmehr kann das "Wechselspiel" zwischen den Si
gnalen der beiden Detektoren ausgewertet werden, was unabhängig vom
Absolutwert der gemessenen Signalintensität stattfindet. Bei einer Bohrtie
fenlage, bei der der Laserpuls das Isoliermaterial der Trägerbahn trifft, tritt
am Strahlungsdetektor für dessen Plasma ein entsprechendes Signal auf,
wogegen am Strahlungsdetektor für das von der Metallbahn erzeugte Plas
ma kein signifikantes Meßsignal ansteht. Beim Übergang der Bohrtiefenla
ge von der Trägerlage in die darunter befindliche Metallschicht bricht das
Signal des vom Isoliermaterial erzeugten Plasmas ein, wogegen am Strah
lungsdetektor für das von der Leiterbahn erzeugte Plasma nun ein Meßsi
gnal zu erfassen ist. Da der Vergleich der Signalamplituden beider Senso
ren unabhängig von deren Spitzenwerten möglich ist, können auch bei tie
fen und engen Bohrlochdimensionen, bei denen die Nutzsignalamplitude
stark absinkt, genaue Aussagen über die Bohrtiefenlage getroffen werden.
Zum anderen besteht die zweite Kernmaßnahme der Erfindung darin, einen
Laserdetektor zur Erfassung der jeweiligen Pulsintensität eines jeden Pulses
der Laserstrahlquelle vorzusehen und die von der Pulsleistung direkt ab
hängige Strahlungsintensität der Plasmasignale mit dem Signal des Laser
detektors zu normieren. Aufgrund dieser normierten Intensitätssignale wer
den die leistungsbedingten Signalschwankungen der Plasma-
Strahlungsdetektoren ausgeglichen, was die Gefahr von Fehlentscheidun
gen hinsichtlich der Bohrtiefenlage weiter minimiert.
Zusammenfassend werden mit Hilfe der erfindungsgemäßen Laserstrahl
bohrvorrichtung und der dabei eingesetzten Detektionseinrichtung für die
Bohrtiefenlage eine Reihe von Fehlinterpretationen von Meßsignalen ver
hindert, wie sie beim Stand der Technik systemimmanent auftreten. Dar
überhinaus erübrigt sich beim Erfindungsgegenstand die Festlegung von
Schwellwerten bei den Detektorsignalen zur Diskriminierung zwischen den
unterschiedlichen Lagen der Mehrschichtplatine beim Bohrprozeß. Ferner
wird durch die Erfindung die Basis dafür geschaffen, "gedächtnisbasierte"
Algorithmen zu generieren und für die Protokollierung eines Bohrprozesses
und die Steuerung nachfolgender Bohrprozesse einzusetzen. Es steht näm
lich für jeden Zeitpunkt eines Bohrvorgangs mindestens ein normiertes Si
gnal zur Verfügung, das die jeweilige Bohrsituation repräsentiert und zum
Vergleich mit nachfolgenden Bohrprozessen herangezogen werden kann.
Bevorzugte Ausführungsformen der Laserstrahlbohrvorrichtung sind in den
Unteransprüchen angegeben. Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile
ergeben sich ferner aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausfüh
rungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher
erläutert sind. Es zeigen:
Fig. 1 und 2 schematische Schaubilder von Laserstrahlbohrvorrich
tungen in zwei unterschiedlichen Ausführungsformen
und
Fig. 3 ein Schaubild des Bohrprozesses mit unterschiedlichen
Bohrtiefenlagen und entsprechenden Meßsignal-Zeit-
Diagrammen.
In Fig. 1 ist eine als ganzes mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnete Laser
strahlbohrvorrichtung und ein Werkstück in Form einer Mehrschichtplatine
2 dargestellt. Die Bohrvorrichtung 1 weist dabei eine gepulste Laserstrahl
quelle 3 in Form beispielsweise eines gütegeschalteten, frequenzverviel
fachten YAG-Lasers auf, dessen Strahl 10 in einer als ganzes mit 4 be
zeichneten Strahlführungseinrichtung aufbereitet und zur Mehrschichtplati
ne 2 geführt wird. Zu der Strahlführungseinrichtung 4 gehört eine Kollima
tionsoptik 5, ein dichroitischer Strahlteiler 6, ein durch nicht näher darge
stellte Aktoren betätigbares Paar von Scannerspiegeln 7, 8 und eine Fokus
sieroptik 9. Der dichroitische Strahlteiler 6 ist für den Laserstrahl 10 re
flektiv, wobei der Hauptteil von ca. 99,7% der Strahlintensität zu den
Scannerspiegeln 7, 8 und damit zum Werkstück abgelenkt wird. Ein Teil
der Laserstrahlleistung tritt durch den Strahlteiler 6 hindurch und trifft auf
einen Laserdetektor 11 - einen sogenannten "Pulsmonitor" - der die jewei
lige Pulsintensität eines jeden Pulses der Laserstrahlquelle 3 erfaßt und ein
entsprechendes Meßsignal ausgibt. Vor dem Laserdetektor 11 sind eine
Diffusorplatte 12 zur Modenzerstörung und ein Graufilter 13 angeordnet.
Letzterer dient zur Pegelanpassung des im Laserdetektor 11 eingesetzten
Sensors.
Zur Erfassung der Strahlungsintensität des beim Laserbohren in der Mehr
schichtplatine 2 entstehenden Plasmas sind oberhalb des für diesen Strah
lungstyp transmissiven dichroitischen Strahlteilers in dem vom Laserlicht
nicht beaufschlagten, bezogen auf Fig. 1 nach oben abgehenden Strahlach
senbereich zwei Plasma-Strahlungsdetektoren 14, 15 angeordnet. Dazu ist
ein weiterer, herkömmlicher Strahlteiler 16 mit einem Teilungsverhältnis
von 50% in der Strahlachse angeordnet. Auf den Achsen der beiden Teil
strahlen 17, 18 der Plasmastrahlung sind die beiden Strahlungsdetektoren
14, 15 unter Zwischenschaltung jeweils wiederum eines Graufilters 13 und
eines Bandpaßfilters 19 bzw. 20 angeordnet. Der eine Strahlungsdetektor
14 detektiert dabei die Plasmastrahlung, die beim Abtragen der jeweiligen
Kupferschicht 21 der Mehrschichtplatine 2 entsteht. Dazu ist der Bandpaß
filter 19 durchlässig für die entsprechende Plasmastrahlungs-Wellenlänge.
Der zweite Strahlungsdetektor 15 ist für die Erfassung der bei der Abtra
gung der dielektrischen Zwischenschicht 22 erzeugten Plasmastrahlung
ausgelegt. Entsprechend ist der Bandpaßfilter 20 durchlässig für die Wel
lenlänge dieser Plasmastrahlung. Zwischen den Bandpaßfiltern 19, 20 und
den Detektoren 14, 15 sind im übrigen noch jeweils eine Fokussierlinse 23
angeordnet, die die Plasmastrahlung in den jeweiligen Detektor konzen
triert.
Wie in Fig. 1 ferner angedeutet, sind die Detektoren 11, 14, 15 über ent
sprechende Signalleitungen 24, 25, 26 mit einer Signalauswerteeinrichtung
27 verbunden, die in die Steuerung der Laserstrahlbohrvorrichtung 1 in üb
licher Weise eingebunden ist.
Bevor auf die zum Kern der Erfindung gehörende Signalauswertung der
Detektoren 11, 14, 15 eingegangen wird, soll anhand von Fig. 2 ein alter
nativer Aufbau für die Detektion der Plasmastrahlung erläutert werden.
Bezüglich der Erzeugung und Führung der für das Bohren benötigten La
serstrahlung ergeben sich zum Ausführungsbeispiel gem. Fig. 1 keine Un
terschiede. Übereinstimmende Bauteile sind dabei mit identischen Bezugs
zeichen versehen und es wird auf die entsprechenden Passagen zur Fig. 1
verwiesen.
Die Variante gemäß Fig. 2 unterscheidet sich lediglich in der Anordnung
der Strahlungsdetektoren 14, 15. Im Gegensatz zu dem "On-Axis-Aufbau"
der Fig. 1 ist in Fig. 2 ein "Off-Axis-Aufbau" gezeigt. Die Strahlungsde
tektoren 14, 15 sind nämlich seitlich der Laserstrahlachse in einem größe
ren Raumwinkel angeordnet und erfassen einen größeren Bereich auf der
Mehrschichtplatine 2. Dies ist durch die "Aufnahmekegel" 28, 29 in Fig. 2
angedeutet. In Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.
1 ist jedoch wiederum jeder der beiden Strahlungsdetektoren 14, 15 jeweils
für die Plasmastrahlung der Kupferschicht 21 bzw. Zwischenschicht 22
zuständig. Dementsprechend sind jeweils wieder ein Bandpaßfilter 19 bzw.
20 und zur Leistungsanpassung ein Graufilter 13 vor die Detektoren 14, 15
gesetzt.
Wie in Fig. 2 nicht dargestellt ist, können mehrere Detektoren jeden Typs
um die Fokussierlinse 9 herum angeordnet werden. Dadurch wird die
Detektionssicherheit erhöht.
Anhand von Fig. 3 ist nun die Signalverarbeitung der erfindungsgemäßen
Laserstrahlbohrvorrichtung zu erläutern. Oberhalb der vier Zeit-Signal-
Diagramme A bis D sind dabei fünf unterschiedliche Bohrtiefenlagen in der
Mehrschichtplatine 2 angedeutet, wie sie zu den Zeiten t1, t2, t3, t4 und t5
vorliegen. Im Diagramm A ist nun schematisch das am Strahlungsdetektor
14 für das von den Kupferschichten 21 erzeugte Plasma entstehende Signal
gezeigt. Die einzelnen Signale können dabei Pulsspitzenwerte oder aber die
Integrale der jeweiligen Plasmasignale darstellen.
Im Diagramm B ist das Signal des Laserdetektors 11 dargestellt. Jeder Dia
grammbalken repräsentiert einen Laserstrahlpuls, dessen Amplitude er
kennbar schwankt.
Im Diagramm C ist nun das mit der jeweiligen Amplitude des Signals des
Laserdetektors 11 normalisierte Signal dargestellt. Die in Diagramm A er
kennbaren Signalschwankungen, die auf variierende Laserstrahlleistungen
bzw. -energien der Pulse zurückzuführen sind, sind offensichtlich elimi
niert. Die zum Zeitpunkt t1 hin abnehmende Amplitude des Signals in Dia
gramm C ist nun auf den Durchtritt der Bohrtiefenlage durch die oberste
Kupferschicht 21.1 und den Eintritt in die darunterliegende Zwischen
schicht 22.1 zu erklären.
Wie aus dem Diagramm D, das das auf die Laserleistung/-energie nor
mierte Signal des Strahlungsdetektors 15 zeigt, erkennbar ist, ergibt sich an
diesem Signaldetektor 15 beim Durchtritt der Bohrtiefenlage von der ersten
Kupferschicht 21.1 in die darunterliegende Zwischenschicht 22.1 ein stei
gendes Signal, das bis zur Zeit t2 auf einem Maximum bleibt. Zwischen
den Zeitpunkten t2 und t3 tritt die Bohrtiefenlage von der ersten Zwischen
schicht 22.1 in die zweite Kupferschicht 21.2 über, so daß die von der Zwi
schenschicht 22.1 herrührende Plasmastrahlung und das entsprechende Si
gnal im Diagramm D abnimmt. Das von der Kupferschicht 21.2 erzeugte
Plasma nimmt an Intensität zu, so daß das entsprechende Signal im Dia
gramm C bis zum Zeitpunkt t3 ansteigt. Allerdings ist die absolute Größe
des Signals der Kupferschicht 21.2 gegenüber dem Signal der Kupfer
schicht 21.1 um den Unterschied Δ1 kleiner, was von der zunehmenden
Bohrtiefe und der damit verbundenen Abschattung der Plasmastrahlung
herrührt.
Dasselbe Wechselspiel zwischen den Signalen der Strahlungsdetektoren 14
und 15 ergibt sich beim Übergang der Bohrtiefenlage von der Kupfer
schicht 21.2 über die zweite Zwischenschicht 22.2 zur dritten Kupfer
schicht 21.3. Zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 nimmt das Signal des
Strahlungsdetektors 14 für die Kupferschicht ab, wo hingegen das Signal
des Strahlungsdetektors 15 für die Zwischenschicht 22.2 auf ein Maximum
zum Zeitpunkt t4 wächst. Allerdings ist dafür wieder ein Unterschied Δ2 im
Absolutwert der Signalstärke zu verzeichnen, der auf die weiter angewach
sene Bohrtiefe zurückzuführen ist. Bei Erreichen der dritten Kupferschicht
21.3 nach dem Zeitpunkt t5 ist wiederum das entsprechende Signal im Dia
gramm C erkennbar, wogegen im Diagramm D4 lediglich das Grundrau
schen des Signals zu verzeichnen ist. Gegenüber der Bohrtiefenlage zum
Zeitpunkt t3 ist das Signal nach dem Zeitpunkt t5 wiederum um den Unter
schied Δ3 geringer. Insgesamt nimmt das Signal mit steigender Bohrloch
tiefe also ab, was allerdings keinen Einfluß auf die Bestimmung der jewei
ligen Schicht hat, solange noch Nutzsignale genügender Amplitude vor
handen sind. Aufgrund der aufgezeigten "Wechselspieles" zwischen den
Signalen der beiden Strahlungsdetektoren ist dabei auch bei großen Bohr
tiefen eine sehr hohe Zuverlässigkeit zu erreichen.
Die aufgezeigten Intensitätsverläufe der Signale der Strahlungsdetektoren
14, 15 können ferner mit Hilfe der Signalauswerteeinrichtung 27, die bei
spielsweise durch ein übliches PC-gestütztes Datenverarbeitungssystem
realisiert werden kann, gespeichert und für einen Vergleich bei nachfolgen
den Bohrprozessen an übereinstimmenden Typen von Mehrschichtplatinen
2 abgerufen werden. Falls sich dann unterschiedliche Signalverläufe erge
ben, läßt dies auf Fehler oder Abweichungen im Schichtaufbau der jeweils
bearbeiteten Mehrschichtplatine schließen. Insoweit kann also die Laser
strahlbohrvorrichtung auch zur Qualitätssicherung des Herstellungsprozes
ses der Platinen beitragen. Natürlich erlaubt die Speicherung dieser Daten
z. B. in Form von zwei Werten pro Detektor und Puls eine Protokollierung
und Dokumentation des Abtragungsprozesses bei jedem Bohrloch.
Claims (10)
1. Vorrichtung zum Laserstrahlbohren von Sacklöchern in Mehrschicht
platinen (2) mit isolierenden Trägerlagen (22) und darauf aufgebrachten
elektrisch leitenden Metallbahnen (21) umfassend
eine gepulste Laserstrahlquelle (3),
eine Strahlführungseinrichtung (4) zur Aufbereitung und Führung des Laserstrahls (10) zur Bohrstelle an der Platine (2),
einen frequenzsensitiven Plasma-Strahlungsdetektor (14) zur Erfas sung der Strahlungsintensität des beim Bohren der Öffnung vom ab getragenen Material der jeweiligen Metallbahn (21) erzeugten Plas mas, und
eine Signalauswerteeinrichtung (27) zur Erfassung und Auswertung der anfallenden Prozeßsignale,
gekennzeichnet durch
einen weiteren frequenzsensitiven Plasma-Strahlungsdetektor (15) zur Erfassung der Strahlungsintensität des beim Bohren der Öffnung vom abgetragenen Isoliermaterial der jeweiligen Trägerlage (22) er zeugten Plasmas, und
einen Laserdetektor (11) zur Erfassung der jeweiligen Pulsintensität eines jeden Pulses der Laserstrahlquelle (3), wobei zur Ermittlung der jeweils aktuellen Bohrtiefenlage
die Signale der Strahlungsintensität der beiden Plasma- Strahlungsdetektoren (14, 15) mit dem Signal des Laserdetektors (11) normierbar sind und
beide normierten Intensitätssignale gleichzeitig zur Diskriminie rung zwischen Isolier- und Metallmaterial (22, 21) auswertbar sind.
eine gepulste Laserstrahlquelle (3),
eine Strahlführungseinrichtung (4) zur Aufbereitung und Führung des Laserstrahls (10) zur Bohrstelle an der Platine (2),
einen frequenzsensitiven Plasma-Strahlungsdetektor (14) zur Erfas sung der Strahlungsintensität des beim Bohren der Öffnung vom ab getragenen Material der jeweiligen Metallbahn (21) erzeugten Plas mas, und
eine Signalauswerteeinrichtung (27) zur Erfassung und Auswertung der anfallenden Prozeßsignale,
gekennzeichnet durch
einen weiteren frequenzsensitiven Plasma-Strahlungsdetektor (15) zur Erfassung der Strahlungsintensität des beim Bohren der Öffnung vom abgetragenen Isoliermaterial der jeweiligen Trägerlage (22) er zeugten Plasmas, und
einen Laserdetektor (11) zur Erfassung der jeweiligen Pulsintensität eines jeden Pulses der Laserstrahlquelle (3), wobei zur Ermittlung der jeweils aktuellen Bohrtiefenlage
die Signale der Strahlungsintensität der beiden Plasma- Strahlungsdetektoren (14, 15) mit dem Signal des Laserdetektors (11) normierbar sind und
beide normierten Intensitätssignale gleichzeitig zur Diskriminie rung zwischen Isolier- und Metallmaterial (22, 21) auswertbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Plasma-Strahlungsdetektoren (14, 15) jeweils ein Frequenzfenster erfas
sen, in dem das jeweilige plasmaerzeugende abgetragene Material ein
charakteristisches Strahlungsmaximum aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fre
quenzfenster durch Bandpaßfilter (19, 20) vor den Strahlungsdetektoren
gesetzt sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich
net, daß der Laserdetektor (11) die Pulsleistung über die Pulsdauer er
faßt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich
net, daß die Plasma-Strahlungsdetektoren (14, 15) in aus dem Strahlen
gang des Laserstrahls (10) ausgekoppelten Strahlpositionen angeordnet
sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen dichroiti
schen Strahlteiler (6) zur Auskopplung aus der Laserstrahlachse, der für
die charakteristische Wellenlängen der Plasmastrahlungen transmissiv
und für die Laserwellenlängen reflexiv ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich
net, daß die Plasma-Strahlungsdetektoren (14, 15) den Bearbeitungsbe
reich des Laserstrahles (10) aus außerhalb der Strahlachse liegenden Po
sitionen erfassen.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich
net, daß die Signalauswerteeinrichtung (27) zur Umsetzung der von
den drei Detektoren (11, 14, 15) aufgenommenen, zur Leistungsdichte
proportionalen Zeitsignale der Laser- und charakteristischen Plasma
strahlungen in entsprechende Daten die Spitzenwerte oder die zeitlichen
Integrale der Detektorsignale über jeden Puls digitalisiert und anschlie
ßend die Normierung der Plasmastrahlungsdaten eines Pulses auf des
sen Laserintensitätsdaten vornimmt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß pro Puls
ein Datenpaar für jede erfasste Strahlung gespeichert wird.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die während des Bearbeitungsprozesses eines Werkstüc
kes (2) gemessenen und zu Daten verarbeiteten Signale der Detektoren
(11, 14, 15) zur Dokumentation und/oder zur Referenzbildung für nach
folgende Bearbeitungsprozesse speicherbar sind.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10060407A DE10060407C2 (de) | 2000-12-05 | 2000-12-05 | Vorrichtung zum Laserstrahlbohren |
PCT/EP2001/014080 WO2002055255A1 (de) | 2000-12-05 | 2001-12-03 | Vorrichtung zum laserstrahlbohren von sacklöchern in mehrschichtplatinen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10060407A DE10060407C2 (de) | 2000-12-05 | 2000-12-05 | Vorrichtung zum Laserstrahlbohren |
Publications (2)
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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Owner name: LPKF LASER & ELECTRONICS AG, 30827 GARBSEN, DE |
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