JP2016516585A5

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Publication number: JP2016516585A5
Application number: JP2016503316A
Authority: JP
Filing date: 2014-03-15
Publication date: 2017-04-06
Anticipated expiration: 2034-03-15

Description

再び図１を参照すると、レーザ微細加工システム例20のレーザ28は、様々な光学構成要素52、パルス選別デバイス54、１以上の折り畳みミラー56を通って、最終的に光路50のビーム軸24をワークピース26の表面36のスポット位置30上に案内するビーム位置決めシステム22のファーストポジショナ68まで広がる光路50に沿ってレーザパルスビームを出射する。光学構成要素52は、光路50に沿った様々な位置に配置されるビームエキスパンダレンズ要素、音響光学デバイスや電気光学デバイスなどの光学減衰器、及び／又はエネルギー用、タイミング用、又は位置用のフィードバックセンサなどの既知の様々な光学系を含み得る。

図６Ｂは、利用可能なスキャン領域72にわたる図６Ａのタイミング図により表されるビーム軸移動とパルス選別器の連係を示している。図６Ｃは、図６Ａの例に関してパルス選別デバイス54への指令例を示す一般的なフロー図である。

Claims

ビーム軸位置及びビーム軸速度を一定のレーザパルス繰り返し率でのレーザの出射に連係するためのレーザ加工方法であって、
レーザからの光路に沿った伝搬に関して一定のレーザパルス繰り返し率でレーザパルスからなるビームを生成し、
前記光路に沿って配置され、ワークピース上で前記光路のビーム軸を移動パターンに方向付けることが可能なファーストポジショナを含むビーム位置決めシステムを利用し、前記移動パターンは、前記ワークピースの非切断領域上で前記ビーム軸を方向付けること及び前記ワークピースに対する開始位置及び終了位置の間の切断経路上をビーム軸速度で前記ビーム軸を方向付けて前記レーザパルス繰り返し率で、かつ前記切断経路に沿って前記ワークピースの物理的特性を変化させる放射照度で前記レーザパルスを伝搬することを含み、
前記レーザパルスのうち選択されたものが前記光路に沿って前記ワークピースに伝搬することを許可又は阻止するパルス選別デバイスを利用し、前記ワークピースに伝搬することを許可された前記レーザパルスは作動レーザパルスであり、前記ワークピースに伝搬することを阻止された前記レーザパルスは非作動レーザパルスであり、
ワークピースの前記物理的特性を変化させるレーザ加工パラメータを受信可能で、前記レーザ、ビーム位置決めシステム、及び前記パルス選別デバイスに直接的又は間接的に制御信号を供給可能なコントローラを利用し、前記レーザ加工パラメータは、前記レーザパルス繰り返し率、前記切断経路、前記ビーム軸速度、及び前記放射照度を含むか、あるいはこれらを決定し、
前記コントローラに関連付けられたタイミングデバイスを利用し、前記タイミングデバイスは、前記レーザの前記レーザパルス繰り返し率を一定にするために、レーザトリガ信号を一定の繰り返し率でレーザトリガデバイスに送信させることができ、これにより、安定的で予測可能なパルス特性を呈するように前記レーザパルスの出射を一定にし、
前記コントローラに関連付けられた処理回路であって、前記ファーストポジショナにファーストポジショナ制御信号を供給可能な処理回路を利用して、前記ワークピース上の前記切断経路に沿って移動するように前記ビーム軸を案内し、前記レーザパルス繰り返し率に基づいて、前記処理回路は、前記ワークピースに対する前記開始位置に前記ビーム軸を案内し、前記作動レーザパルスのうち最初のレーザパルスが前記ワークピースに当たったときに前記ビーム軸速度で移動させることが可能であり、前記タイミングデバイスを通してゲートされた１以上のパルス選別デバイス信号が、前記パルス選別デバイスに前記ワークピースの非切断領域上の非作動レーザパルスの伝搬を阻止させ、前記ワークピースに対する前記開始位置と前記終了位置とを含みこれらの間の前記切断経路上で前記ワークピースに当てさせることができる、
レーザ加工方法。
前記処理回路は、前記パルス選別デバイス信号の伝達と前記切断経路に沿った前記作動レーザパルスのうち前記最初の作動レーザパルスの前記ワークピースの表面への到達との間のレーザパルス伝搬遅延を提供可能である、請求項１のレーザ加工方法。
前記処理回路は、前記パルス選別デバイス信号の伝達と前記パルス選別デバイスの動作能力との間のパルス選別デバイス伝搬遅延を提供し、前記ワークピース上での非作動レーザパルスの伝搬の阻止から作動レーザパルスの伝搬の許可へ切り替え可能である、請求項１又は２のレーザ加工方法。
前記処理回路は、前記ファーストポジショナ制御信号の伝達と、前記ビーム軸速度での前記ワークピースに対する前記開始位置への前記ビーム軸への案内との間のファーストポジショナ遅延を提供可能である、請求項１から３のいずれか一項のレーザ加工方法。
前記処理回路は、前記ワークピース上の非作動レーザパルスの伝搬の阻止から作動レーザパルスの伝搬の許可への前記パルス選別デバイスの有効な変更と、前記最初の作動レーザパルスの前記パルス選別デバイスの通過との間のパルス選別デバイスリードタイムを提供可能である、請求項１から４のいずれか一項のレーザ加工方法。
前記処理回路は、前記ワークピース上の作動レーザパルスの伝搬の許可から非作動レーザパルスの伝搬の阻止への前記パルス選別デバイスの有効な変更と、前記ワークピース上の前記切断経路の前記終了位置に当たる前記作動レーザパルスの前記パルス選別デバイスの通過との間のパルス選別デバイス遅れ時間を提供可能である、請求項１から５のいずれか一項のレーザ加工方法。
前記ファーストポジショナは、前記移動パターンを含むのに十分な大きさの利用可能なスキャン領域を有し、前記ファーストポジショナは、前記利用可能なスキャン領域内で複数のパスにわたって前記移動パターンを繰り返すことができる、請求項１から６のいずれか一項のレーザ加工方法。
前記ワークピースは、前記ファーストポジショナの第１の利用可能なスキャン領域及び前記ファーストポジショナの第２の利用可能なスキャン領域を含むのに十分大きく、前記第２の利用可能なスキャン領域は前記第１の利用可能なスキャン領域に隣接しており、前記第１の利用可能なスキャン領域内の第１の切断経路の前記終了位置は、前記第２の利用可能なスキャン領域内の第２の切断経路の前記開始位置に隣接しており、前記レーザ照射により変化させた前記物理的特性は、前記第１の切断経路、前記第２の切断経路、及びこれらの接続点において同一である、請求項１から７のいずれか一項のレーザ加工方法。
前記レーザトリガデバイスはＱスイッチであり、加えて／あるいは、前記ファーストポジショナは１対のガルバノメータミラーであり、加えて／あるいは、前記パルス選別デバイスはＡＯＭであり、加えて／あるいは、前記タイミングデバイスはフィールドプログラマブルゲートアレイであり、加えて／あるいは、前記処理回路はデジタル信号プロセッサであり、加えて／あるいは、前記ワークピースは１mm未満の厚さを有する、請求項１から８のいずれか一項のレーザ加工方法。
前記ファーストポジショナは、前記レーザ加工システム内に固定位置を有しており、前記ワークピースは、前記ファーストポジショナの前記固定位置に対して移動するステージにより支持されている、請求項１から９のいずれか一項のレーザ加工方法。
表面を有するワークピースを加工するためのレーザ加工システムであって、
レーザからの光路に沿った伝搬に関してあるレーザパルス繰り返し率でレーザパルスを出射させるレーザトリガデバイスを含むレーザと、
前記光路に沿って配置され、ワークピース上で前記光路のビーム軸を移動パターンに方向付けることが可能なファーストポジショナを含むビーム位置決めシステムであって、前記移動パターンは、前記ワークピースの非切断領域上で前記ビーム軸を方向付けること及び前記ワークピースに対する開始位置及び終了位置の間の切断経路上をビーム軸速度で前記ビーム軸を方向付けて前記レーザパルス繰り返し率で、かつ前記切断経路に沿って前記ワークピースの物理的特性を変化させる放射照度で前記レーザパルスを伝搬することを含むビーム位置決めシステムと、
前記光路に沿って配置され、前記レーザパルスのうち選択されたものが前記光路に沿って前記ワークピースに伝搬することを許可又は阻止することが可能なパルス選別デバイスであって、前記ワークピースに伝搬することを許可された前記レーザパルスは作動レーザパルスであり、前記ワークピースに伝搬することを阻止された前記レーザパルスは非作動レーザパルスであるパルス選別デバイスと、
ワークピースの前記物理的特性を変化させるレーザ加工パラメータを受信可能で、前記レーザ、前記ビーム位置決めシステム、及び前記パルス選別デバイスに直接的又は間接的に制御信号を供給可能なコントローラであって、前記レーザ加工パラメータは、前記レーザパルス繰り返し率、前記切断経路、前記ビーム軸速度、及び前記放射照度を含むか、あるいはこれらを決定するコントローラと、
前記コントローラと通信をするタイミングデバイスであって、前記レーザの前記レーザパルス繰り返し率を一定にするために、レーザトリガ信号を一定の繰り返し率でレーザトリガデバイスに送信させることができ、これにより、安定的で予測可能なパルス特性を呈するように前記レーザパルスの出射を一定にするタイミングデバイスと、
前記コントローラに関連付けられ、前記ファーストポジショナにファーストポジショナ制御信号を供給可能な処理回路であって、前記ワークピース上の前記切断経路に沿って移動するように前記ビーム軸を案内し、前記レーザパルス繰り返し率に基づいて、前記処理回路は、前記ワークピースに対する前記開始位置に前記ビーム軸を案内し、前記作動レーザパルスのうち最初のレーザパルスが前記ワークピースに当たったときに前記ビーム軸速度で移動させることが可能であり、前記タイミングデバイスを通してゲートされた１以上のパルス選別信号が、前記パルス選別デバイスに前記ワークピースの非切断領域上の非作動レーザパルスの伝搬を阻止させ、前記ワークピースに対する前記開始位置と前記終了位置とを含みこれらの間の前記切断経路上で前記ワークピースに当てさせることができるできる処理回路と、
を備える、レーザ加工システム。
前記処理回路は、前記パルス選別デバイス信号の伝達と前記切断経路に沿った前記作動レーザパルスのうち前記最初の作動レーザパルスの前記ワークピースの前記表面への到達との間のレーザパルス伝搬遅延を提供可能である、請求項11のレーザ加工システム。
前記処理回路は、前記パルス選別デバイス信号の伝達と前記パルス選別デバイスの動作能力との間のパルス選別デバイス伝搬遅延を提供し、前記ワークピース上での非作動レーザパルスの伝搬の阻止から作動レーザパルスの伝搬の許可へ切り替え可能である、請求項11又は請求項12のレーザ加工システム。
前記処理回路は、前記ファーストポジショナ制御信号の伝達と、前記ビーム軸速度での前記ワークピースに対する前記開始位置への前記ビーム軸への案内との間のファーストポジショナ遅延を提供可能である、請求項11から13のいずれか一項のレーザ加工システム。
前記処理回路は、前記ワークピース上の非作動レーザパルスの伝搬の阻止から作動レーザパルスの伝搬の許可への前記パルス選別デバイスの有効な変更と、前記切断経路に沿った前記作動レーザパルスのうち前記最初の作動レーザパルスの前記パルス選別デバイスの通過との間のパルス選別デバイスリードタイムを提供可能である、請求項11から14のいずれか一項のレーザ加工システム。
前記処理回路は、前記ワークピース上の作動レーザパルスの伝搬の許可から非作動レーザパルスの伝搬の阻止への前記パルス選別デバイスの有効な変更と、前記ワークピース上の前記切断経路の前記終点位置に当たる前記作動レーザパルスの前記パルス選別デバイスの通過との間のパルス選別デバイス遅れ時間を提供可能である、請求項11から15のいずれか一項のレーザ加工システム。
前記ファーストポジショナは、前記移動パターンを含むのに十分な大きさの利用可能なスキャン領域を有し、前記ファーストポジショナは、前記利用可能なスキャン領域内で複数のパスにわたって前記移動パターンを繰り返すことができる、請求項11から16のいずれか一項のレーザ加工システム。
前記ワークピースは、前記ファーストポジショナの第１の利用可能なスキャン領域及び前記ファーストポジショナの第２の利用可能なスキャン領域を含むのに十分大きく、前記第２の利用可能なスキャン領域は前記第１の利用可能なスキャン領域に隣接しており、前記第１の利用可能なスキャン領域内の第１の切断経路の前記終了位置は、前記第２の利用可能なスキャン領域内の第２の切断経路の前記開始位置に隣接しており、前記レーザ照射により変化させた前記物理的特性は、前記第１の切断経路、前記第２の切断経路、及びこれらの接続点において同一である、請求項11から17のいずれか一項のレーザ加工システム。
前記レーザトリガデバイスはＱスイッチであり、加えて／あるいは、前記ファーストポジショナは１対のガルバノメータミラーであり、加えて／あるいは、前記パルス選別デバイスはＡＯＭであり、加えて／あるいは、前記タイミングデバイスはフィールドプログラマブルゲートアレイであり、加えて／あるいは、前記処理回路はデジタル信号プロセッサであり、加えて／あるいは、前記ワークピースは１mm未満の厚さを有する、請求項11から18のいずれか一項のレーザ加工システム。
前記ファーストポジショナは、前記レーザ加工システム内に固定位置を有しており、前記ワークピースは、前記ファーストポジショナの前記固定位置に対して移動するステージにより支持されている、請求項11から19のいずれか一項のレーザ加工システム。