DE60034614T2 - Laserdruck-Verfahren und Vorrichtung - Google Patents

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Laserdruckverfahren und ein Laserdruckgerät, und spezieller betrifft sie ein Laserdruckverfahren und ein Laserdruckgerät, die zum Aufdrucken von Zeichen auf ein Trägermaterial wie glasartiges oder glasiges Material unter Verwendung eines Laserlichtstrahls geeignet sind.
  • Bei einem für einen herkömmlichen Universalcomputer oder dergleichen verwendeten Modul wird eine Trägerplatine (MCC: Mikrochip für einen Träger), auf dem ein LSI (Large Scale Integrated Circuit) oder dergleichen angebracht ist, auf einer mehrschichtigen Leiterbahnplatine (MLC: Multi Layer Ceramics) montiert. Im Allgemeinen wird auf die Seitenfläche der MCC-Platine eine Nummer oder dergleichen wie eine Seriennummer aufgedruckt, um eine Produktionsverwaltung oder dergleichen auszuführen. Herkömmlich wird als Material einer MCC-Platine Mullit/W verwendet. Ferner wurde als Laseroszillator beim herkömmlichen Laserdruckgerät zum Aufdrucken von Zeichen auf eine Platine aus Mullit/W ein YAG-Laser verwendet.
  • In jüngerer Zeit wurden bei Universalcomputern verwendete Module als LSI hoch integriert, und die MCC musste in ihren Teilen einhergehend mit den Integrationsfortschritten hohe Genauigkeit zeigen. Genauigkeit der Teile ist hinsichtlich einer Verwindung der Platine, einer Varianz hinsichtlich der Plattendicke der Platine, der Schrittweite oder dergleichen erforderlich. Die Erfinder in der vorliegenden Anmeldung ziehen es in Betracht, Glas/Cu anstelle des herkömmlichen Mullit/W als Material für eine Platine mit derartig hoher Genauigkeit von Teilen zu verwenden. Es wurde gezeigt, dass die Teilegenauigkeit und die Verwendung von Glas/Cu verbessert werden kann. Jedoch wurde andererseits gezeigt, dass die Druckqualität nicht gut ist, wenn das herkömmliche Laserdruckgerät Zeichen auf ein Glasmaterial wie Glas/Cu druckt. Genauer gesagt, war es unmöglich, Zeichen zu unterscheiden, wenn kleine Zeichen mit jeweils einer Breite von ungefähr 0,47 mm und einer Höhe von 0,7 mm aufgedruckt wurden.
  • Vorzugsweise ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Laserdruckverfahren und ein Laserdruckgerät zu schaffen, die die Druckqualität verbessern können.
  • DE-A-3826355 beschreibt das Aufdrucken von Markierungen auf die zweite Schicht eines Laminats durch die erste Schicht unter Verwendung von Laserlicht einer Intensität und eines Ausgangskoeffizienten, gemäß denen die erste Schicht nicht beschädigt wird. Zu diesem Zweck ist die Verwendung eines Nd-YAG- Lasers, der Laserlicht der dritten Harmonischen bei einer Wellenlänge von 355 nm emittiert, vorgeschlagen.
  • EP-A-708550 beschreibt die Verwendung eines Nd-YAG-, Nd-YLF- oder Nd-YVO4-Festkörperlasers für Ablation-Übertragungs-Bilderzeugung.
  • Gemäß einer ersten Erscheinungsform ist durch die Erfindung ein Laserdruckverfahren geschaffen, wie es im Anspruch 1 dargelegt ist.
  • Gemäß einer zweiten Erscheinungsform ist durch die Erfindung ein Laserdruckgerät geschaffen, wie es im Anspruch 8 dargelegt ist.
  • Gemäß einer Konfiguration wie bei der Erfindung kann ein deutliches Aufdrucken auch auf eine Platine vom Glastyp oder dergleichen ausgeführt werden, und die Druckqualität kann verbessert werden.
  • Kurzbeschreibung der verschiedenen Ansichten der Zeichnungen
  • 1 ist ein Systemdiagramm, das die Gesamtkonfiguration des Laserdruckgeräts gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
  • 2A und 2B sind Diagramme zum Erläutern der Druckqualität von Zeichen, die unter Verwendung des Laserdruckgeräts gemäß der Ausführungsform der Erfindung aufgedruckt wurden.
  • Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung
  • Nun wird die Konfiguration des Laserdruckgeräts gemäß einer Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 beschrieben.
  • Die 1 ist ein Systemdiagramm, das die Gesamtkonfiguration des Laserdruckgeräts gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt.
  • Ein von einem Laseroszillator 10 emittierter Laserlichtstrahl wird durch einen Halbspiegel 20 sowie Spiegel 22, 24, 26 reflektiert und auf jede von MCCs 32, 34 gestrahlt, die als zu bedruckende Gegenstände dienen und auf einer Positionierplatte 30 positioniert und fixiert sind. Eine als Konvergiereinrichtung dienende fθ-Linse 40 ist in einem optischen Pfad vorn Laseroszillator 10 zu den MCCs 32, 34 angeordnet, damit der vom Laseroszillator 10 emittierte und kollimierte Lichtstrahl konvergiert wird und auf einen Brennpunkt fokussiert wird. Die MCCs 32, 34 sind an der Fokussierposition der fθ-Linse angeordnet.
  • Im Verlauf des optischen Pfads zwischen dem Spiegel 24 und der fθ-Linse 40 sind als Scaneinrichtung dienende Galvanospiegel 42, 44 angeordnet. Beispielsweise scannt der Galvanospiegel 42 den optischen Pfad in der Richtung der X-Achse, während der Galvanospiegel 44 den optischen Pfad in der Richtung der Y-Achse orthogonal zur Richtung der X-Achse scannt, wobei die Galvanospiegel 42, 44 die Positionen der auf die MCCs 32, 34 gestrahlten Laserstrahlen in der Richtung der X- und der Y-Achse polarisieren. Die Galvanospiegel 42, 44 werden durch einen Scannertreiber 46 in ihrer Scanrichtung gesteuert.
  • In den optischen Pfad zwischen dem Spiegel 22 und dem Spiegel 24 kann der Detektor 52 eines Leistungsmessers 50 eingeführt und daraus entnommen werden. Wenn der Detektor 52 in den optischen Pfad eingeführt ist, kann der Leistungsmesser 50 die Ausgangsleistung des vom Laseroszillator 10 emittierten Laserlichtstrahls messen.
  • Das durch den Halbspiegel 20 durchgelassene Licht wird durch einen Strahlprofildetektor 56 erfasst. Der Strahlprofildetektor 56 erfasst die Mode des vom Laseroszillator 10 emittierten Laserlichts. Wenn beispielsweise der Laseroszillator 10 in einer Einzelmode oder einer Multimode arbeiten kann, erkennt der Strahlprofildetektor, mit welcher Mode das Laserlicht vom Laseroszillator emittiert wird.
  • Im Lichtemissionsabschnitt des Laseroszillators 10 ist ein Strahlaufweiter 58 vorhanden. Der Strahlaufweiter 58 kann den Durchmesser des auf die MCCs 32, 34 gestrahlten Laserlichtstrahls variieren.
  • Ein Hostcomputer (Host-PC) 60 gibt ein Steuerungssignal an den Scannertreiber 46 aus, um den Scanbetrieb der Galvanospiegel 42, 44 in den Richtungen der X- und der Y-Achse zu steuern und die Bestrahlungspositionen des Laserlichtstrahls auf den MCCs 32, 34 zu steuern, um dadurch Zeichen auf diese aufzudrucken. Der Hostcomputer 60 steuert die Ausgangsleistung des Laseroszillators 10 in solcher Weise, dass die vom Leistungsmesser 50 gemessene Ausgangsleistung des Laserlichts einen vorbestimmten Wert einnimmt. Ferner steuert der Hostcomputer 60 den Laseroszillator 10 in solcher Weise, dass die durch den Strahlprofildetektor 56 erfasste Mode des Laserlichts eine vorbestimmte Mode wird.
  • Die MCCs 32, 34 werden durch ein ladungsgekoppeltes Bauteil (CCD) 70 fotografiert und einen Zeichenleser (OCR) 72 gelesen. Die so gelesenen Zeichen werden an den Hostcomputer 60 zurück geführt. Der Zeichenleser 72 verfügt über einen Monitor 74, wodurch die durch das CCD 70 fotografierten Zeichen auf diesem angezeigt werden, damit ein Bediener die aufgedruckten Zeichen betrachten kann. Zu den Arten der auf die MCCs 32, 34 aufgedruckten Zeichen gehören Figuren, Markierungen usw., zusätzlich zu Ziffern, Buchstaben usw.
  • An einem Arbeitsschalen-Montagetisch 80 sind mehrere Schalen montiert. In den Schalen werden die MCCs als zu bedruckende Gegenstände platziert. Ein Transportroboter 82 zieht die auf den am Arbeitsschalen-Montagetisch 80 montierten Schalen platzierten MCCs an und transportiert die so angezogenen MCCs auf die Positionierplatte 30. MCCs, die dem Laserdruckvorgang und dem Zeichenlesevorgang unterzogen wurden, werden durch den Transportroboter 42 auf die am Arbeitsschalen-Montagetisch 80 montierten Schalen zurückgeliefert. Der Transportroboter 42 wird durch eine Robotersteuerung 84 gesteuert, die durch den Hostcomputer 60 gesteuert wird. Diesbezüglich wird, da zwei MCCs 32, 34 auf der Positionierplatte 30 platziert werden können, die eine MCC durch den Transportroboter 82 zum Arbeitsschalen-Montagetisch 80 transportiert, wenn die Laserdruck- und Zeichenlesevorgänge hinsichtlich einer der beiden MCCs abgeschlossen wurden. Während eines derartigen Transportvorgangs kann die andere der zwei MCCs dem Laserdruckvorgang unterzogen werden. So kann der Durchsatz des Laserdruckvorgangs verbessert werden.
  • Gemäß der Erfindung wird als Laseroszillator 10 ein YLF-Laser verwendet, und die dritte Harmonische des YLF-Laserlichts wird als von ihm auszugebendes Laserlicht verwendet. Das Laserlicht der dritten Harmonischen des YLF-Lasers zeigt eine Wellenlänge von 351 nm, was im Ultraviolettbereich liegt.
  • Das herkömmliche Laserdruckgerät verwendet Laserlicht im sichtbaren Licht der zweiten Harmonischen (Wellenlänge von 532 nm), wie es von einem als Laseroszillator dienenden YAG-Laser ausgegeben wird. Wenn feine Zeichen auf eine Platine vom Glastyp aus Glas/Cu der zweiten Harmonischen eines YAG-Lasers gedruckt werden, werden die Linien aller Zeichen breiter, so dass alle Zeichen verformt werden, wodurch es unmöglich wird, alle Zeichen zu unterscheiden.
  • Bei der Erfindung ist es, da als Laseroszillator ein YLF-Laser verwendet wird, der die dritte Harmonische des Laserlichts im Ultraviolettbereich emittiert, selbst dann, wenn feine Zeichen auf eine Platine vom Glastyp aus Glas/Cu gedruckt werden, möglich, die Zeichen zu erkennen. So kann die Druckqualität im Vergleich zum herkömmlichen Gerät verbessert werden.
  • Nun erfolgt unter Bezugnahme auf die 2A und 2B eine Erläuterung zur Druckqualität bei der vorliegenden Ausführungsform.
  • Die 2A repräsentiert ein herkömmliches Beispiel, bei dem Zeichen unter Verwendung von Laserlicht im sichtbaren Bereich entsprechend der zweiten Harmonischen (Wellenlänge von 532 nm), wie sie von einem YAG-Laser ausgegeben wird, auf eine Glas/Cu-Platine aufgedruckt werden, während die 2B ein Beispiel gemäß der vorliegenden Ausführungsform repräsentiert, bei dem Zeichen unter Verwendung von Laserlicht im Ultraviolettbereich der dritten Harmoni schen (Wellenlänge von 351 nm), wie von einem YLF-Laser ausgegeben, aufgedruckt werden. Bei jedem dieser Beispiele sind die aufzudruckenden Zeichen "+123". Beim herkömmlichen Verfahren ist jedes Zeichen verformt, so dass es unmöglich ist, jedes Zeichen zu erkennen. Im Gegensatz dazu ist es bei der vorliegenden Ausführungsform möglich, jedes Zeichen zu erkennen, und die Druckqualität ist im Vergleich zum herkömmlichen Verfahren verbessert.
  • Wenn als Laseroszillator, der Laserlicht im Ultraviolettbereich emittiert, ein die dritte Harmonische emittierender YLF-Laser verwendet wird, ist die Stabilität der Ausgangsleistung des Laseroszillators hoch, und er kann billig konfiguriert werden.
  • Die Qualität des Laserdruckvorgangs wurde hinsichtlich des Falls untersucht, bei dem ein die dritte Harmonische emittierender YLF-Laser als Laseroszillator verwendet wird, der Laserlicht im Ultraviolettbereich emittiert, wobei die Pulsbreite des gepulsten Laserlichts variiert wurde. Dabei wurde bewiesen, dass die Qualität des Laserdruckvorgangs im Bereich kurzer Pulsbreiten weiter verbessert werden kann, wenn die Pulsbreite 90 ns oder weniger beträgt. Wenn Laserlicht mit einer Pulsbreite über dem o.g. Bereich verwendet wird, ist, da der Druckvorgang unter Verwendung des Laserlichts an einer MCC-Platine bei einer stark thermisch beeinflussten Verarbeitung ausgeführt wird, die Druckqualität im Vergleich zum Fall beeinträchtigt, bei dem Laserlicht mit einer Pulsbreite von 90 ns oder weniger verwendet wird. Da der Laserdruckvorgang unter Verwendung von Laserlicht mit einer Pulsbreite von 90 ns oder weniger entsprechend einer weniger thermisch beeinflussten Verarbeitung ausgeführt wird, kann die Druckqualität verbessert werden. Die Energiedichte pro Puls, wie sie in diesem Fall erforderlich ist, beträgt 10J/cm2 oder mehr.
  • Es wurde die Qualität des Laserdruckvorgangs für den Fall untersucht, bei dem ein die dritte Harmonische emittierender YLF-Laser als Laseroszillator verwendet wird, der Laserlicht im Ultraviolettbereich emittiert, wobei die Ausgangsleistung des pulsförmigen Laserlichts variiert wurde. Dabei wurde bewiesen, dass die Qualität des Laserdruckvorgangs in einem Bereich niedriger Ausgangsleistung weiter verbessert werden kann, wobei die Ausgangsleistung des Laserlichts 1 mJ/Puls oder weniger beträgt. Wenn Laserlicht mit einer Ausgangsleistung über dem o.g. Bereich verwendet wird, ist, da der Druckvorgang unter Verwendung von Laserlicht an einer MCC-Platine durch thermische Verarbeitung ausgeführt wird, die Druckqualität im Vergleich zum Fall, bei dem Laserlicht mit einer Ausgangsleistung von 1 mJ/Puls oder weniger verwendet wird, beeinträchtigt. Da der Laser druckvorgang unter Verwendung von Laserlicht mit einer Ausgangsleistung von 1 mJ/Puls oder weniger durch eine weniger thermisch beeinflusste Verarbeitung ausgeführt wird, kann die Druckqualität verbessert werden. Die in diesem Fall benötigte Energiedichte pro Puls beträgt 10J/cm2 oder mehr.
  • Ferner wurde die Qualität des Laserdruckvorgangs für den Fall untersucht, dass als Laseroszillator, der Laserlicht im ultravioletten Bereich emittiert, ein die dritte Harmonische emittierender YLF-Laser verwendet wurde und die Anzahl der wiederholt auf dieselbe Fläche auf überlagert Weise (d.h. die Anzahl überlagerter Bestrahlungen) gestrahlten Laserpulsschüsse verändert wurde. Dabei wurde bewiesen, dass die Qualität des Laserdruckvorgangs im Bereich weiter verbessert werden kann, wenn die Anzahl überlagerter Bestrahlungen 16 bis 32 Schüssen entspricht. Wenn die Anzahl überlagerter Bestrahlungen kleiner als der o.g. Bereich ist, ist die Qualität der aufgedruckten Zeichen beeinträchtigt, da die Tiefe jedes Grabens der aufgedruckten Zeichen gering wird. Wenn die Anzahl überlagerter Bestrahlungen größer als der o.g. Bereich ist, ist die Druckqualität beeinträchtigt.
  • Daher kann die Anzahl überlagerter Bestrahlungen (Schussanzahl) durch den folgenden Ausdruck erhalten werden: Schüsse = (f·D)/vwobei f die Schwingungsfrequenz des Laseroszillators bezeichnet, D den Durchmesser des Laserlichtflecks bezeichnet und v die Scangeschwindigkeit bezeichnet.
  • Obwohl die o.g. Erläuterung für den Fall erfolgte, dass ein Laserdruckvorgang an einer Platine vom Glastyp aus Glas/Cu unter Verwendung eines die dritte Harmonische von Laserlicht im Ultraviolettbereich emittierenden YLF-Lasers ausgeführt wurde, kann die Druckqualität auch dann verbessert werden, wenn der Laserdruckvorgang an einer Platine aus Mullit/W unter Verwendung eines YLF-Lasers ausgeführt wird, der die dritte Harmonische des Laserlichts im Ultraviolettbereich emittiert. Als Bedingung zum weiteren Verbessern der Druckqualität ist es bevorzugt, das Laserlicht so einzustellen, dass es eine kurze Pulsbreite im Bereich von 90 ns oder weniger zeigt, die Laserausgangsleistung im Bereich niedriger Ausgangsleistungen von 1 mJ/Puls oder weniger einzustellen, und die Anzahl überlagerter Bestrahlungen im Bereich von 8 bis 16 Schüssen einzustellen.
  • Ferner erfolgt die obige Erläuterung zwar für den Fall, dass der Laserdruckvorgang an einer Keramikplatine wie einer solchen aus Glas/Cu, Mullit/W oder dergleichen unter Verwendung eines YLF-Lasers ausgeführt wurde, der die dritte Harmonische des Laserlichts im ultravioletten Bereich emittiert, jedoch kann die Druckqualität auch dann verbessert werden, wenn der Laserdruckvorgang an einer Siliciumplatine unter Verwendung eines YLF-Lasers ausgeführt wird, der die dritte Harmonische von Laserlicht im Ultraviolettbereich emittiert. Als Bedingung zum weiteren Verbessern der Druckqualität ist es bevorzugt, das Laserlicht so einzustellen, dass es über eine kurze Pulsbreite im Bereich von 90 ns oder weniger verfügt, die Laserausgangsleistung im Bereich niedriger Ausgangsleistungen von 1 mJ/Puls oder weniger einzustellen, und die Anzahl überlagerter Bestrahlung im Bereich von 3 bis 10 Schüssen einzustellen. In diesem Fall beträgt die Energiedichte eines Pulses, der auf den zu bedruckenden Gegenstand gestrahlt wird, 10J/cm2 oder mehr.
  • Wie oben beschrieben, kann, gemäß der Erfindung, die Druckqualität bei Laserdruckvorgängen verbessert werden.

Claims (11)

  1. Laserdruckverfahren zum Drucken von Zeichen auf einen zu bedruckenden Gegenstand unter Verwendung von Laserlicht, das von einem Laseroszillator emittiert wird, wobei der Gegenstand (32, 34) unter Verwendung von pulsförmigem Laserlicht bedruckt wird, das von einem als Laseroszillator (10) dienenden YLF-Laseroszillator emittiert wird, wobei der Oszillator Laserlicht dritter Harmonischer im UV-Bereich emittiert, und wobei zum Bedrucken des Gegenstands mit Zeichen mehrere Impulse des ihn bestrahlenden pulsförmigen Laserlichts überlagert werden.
  2. Laserdruckverfahren nach Anspruch 1, wobei die in dem Druckvorgang auf den Gegenstand aufgedruckten Zeichen gelesen und an einem Monitor dargestellt werden.
  3. Laserdruckverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zu bedruckende Gegenstand eine Glas/Cux Tafel ist.
  4. Laserdruckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Anzahl von Impulsen zwischen 8 und 32 gesteuert wird.
  5. Laserdruckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das pulsförmige Laserlicht eine Pulsbreite von 90 ns oder weniger hat.
  6. Laserdruckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das pulsförmige Laserlicht eine Energie von 1 mJ/Puls oder weniger hat.
  7. Laserdruckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das pulsförmige Laserlicht auf eine Fläche des zu bedruckenden Gegenstands mit einer Energie von mindestens 10 J/cm2 gestrahlt wird.
  8. Laserdruckgerät zum Drucken von Zeichen mit einem YLF-Laseroszillator (10), einer Tasteinrichtung (42, 44) zum Tasten von von dem Laseroszillator emittiertem pulsförmigen Laserlicht, einer Konvergiereinrichtung (40) zum Konvergieren des von dem Laseroszillator emittierten Laserlichts auf einen zu bedruckenden Gegenstand, um diesen unter Verwendung des von dem Laseroszillator emittierten Lichts zu bedrucken, wobei der Laseroszillator ein Festkörper-Laseroszillator ist, der Laserlicht dritter Harmonischer im UV-Bereich emittiert, und einer Steuereinrichtung (60) zum Steuern des Oszillators, der Tasteinrichtung und der Konvergiereinrichtung derart, dass mehrere Impulse des von dem YLF-Laseroszillator emittierten pulsförmigen Laserlichts, mit dem der mit Zeichen zu bedruckende Gegenstand bestrahlt wird, überlagert werden.
  9. Laserdruckgerät nach Anspruch 8 mit einer Einrichtung zum Lesen von unter Verwendung des Laserlichts auf den Gegenstand aufgedruckten Zeichen und zum Darstellen der Zeichen an einem Monitor.
  10. Laserdruckgerät nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Gerät eine Glas/Cu-Tafel mit pulsförmigem Laserlicht 16 bis 32 mal in überlagerter Weise bestrahlt.
  11. Laserdruckgerät nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das pulsförmige Laserlicht eine Pulsbreite von 90 ns oder weniger und eine Energie von 1 mJ/Puls oder weniger hat und auf eine Fläche des zu bedruckenden Gegenstands mit einer Energie von mindestens 10 J/cm2 gestrahlt wird.
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