JP6014465B2 - 円状及びスパイラル形の軌道において正確にタイミングを図ったレーザパルスを移動することによって穴を形成する方法 - Google Patents
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Description
従来技術のトレパン加工によれば、前記初期移動セグメントで要求される加速度は、2V2/Rであり、これは円形運動で要求される加速度の2倍である。さらに2倍の加速が要求される運動軸は、1/2の継続時間加速パルスを実行する軸と同じである。結果として円形運動が要求するものに比べて4倍のジャーク波形となる。よってレーザビーム位置決め装置の加速度が制限される。なぜなら2倍のモータ電流が、2倍のサーボ周波数で要求されるからである。
他の目的は、種々の新しいツールパターンを生成するための方法を提供することである。さらに他の目的は、穴材料の一様な除去を達成するためのツールパターンパラメータを調整するための方法を提供することである。さらに他の目的は、ワークピース加工を実行するためのレーザ発射パターン及びタイミングを制御するための方法を提供することである。さらに他の目的は、ワークピース上の任意のツール位置とレーザ発射とを同期させるための方法を提供することである。
dt/2セグメントからの大きな加速度の除去は又、穴加工品質を保持しながら、円状振動周波数の最大値を増大することを可能とする。穴開けが行われているときの円加速度に対するdt/2セグメントの加速度の比率をαとする。αが増大すると、初期穴位置は穴の中心へ向かって移動し、α=2は、先行技術の開始位置を表す。α=0では、前記dt/2セグメントは、望ましい0の相対加速度を有する。
v=ツール速度mm/秒、
PRF=レーザパルス反復レートkHz、
Nrep=1つの円形反復におけるパルス数、
D=ビア直径μm、
Eff=有効スポットサイズμm、
Δrep=増分バイトサイズμm、および
サイクル(Cycles)=使用円形反復数である。
図14も参照して、DSP書き込み信号152がパルスカウントレジスタ144に値0x3FFFFをロードするときに、特別のタイミングの事例が生じる。この動作により、パルスカウンタ148は、DSP書き込み信号152'がパルスカウントレジスタ144に0の値をロードするまで、連続的に計数し、それにより、ゲート遅延158及び第1のパルス遅延162の残りに加えて競合条件を回避するために1つのパルスの不確実性遅延166の後に、レーザQスイッチ信号160は停止する。
Claims (23)
- レーザツールの操作により実際材料のターゲット領域から材料の高速除去を行う方法であって、
前記ターゲット領域はターゲット中心を通って延びるターゲット直径によって規定される円状のターゲット周囲を有し、
前記レーザツールはレーザビームが伝播するビーム軸を規定しており、
前記レーザビームは前記ターゲット領域に、前記ターゲット直径より小さい直径を有するレーザスポットを規定しており、
前記ターゲット領域からの材料除去のプロセスを可能にするために前記ターゲット領域内の選択位置へ前記ビーム軸を案内するために前記ビーム軸及び前記ターゲット領域間の相対運動を引き起こし、
前記ターゲット周囲の外側の開始位置から出発して前記ターゲット領域における入口位置で終了する入口軌跡に沿って前記ビーム軸を入口セグメント加速度で案内し、
前記レーザスポットを位置決めするために、そしてそれにより前記ターゲット周囲の円状セグメントに沿って材料を除去するために前記ターゲット領域内で円状周囲部加速度にて前記ビーム軸を移動させ、
前記入口セグメント加速度及び前記円状周囲部加速度を、前記入口セグメント加速度の値が前記円状周囲部加速度の2倍より小さい値となるような値に設定し、
前記入口位置は前記レーザビームが前記ターゲット領域で開始される位置に対応する、材料の高速除去方法。 - 前記入口位置は、前記レーザスポットが前記ターゲット周囲の前記円状セグメントに配置されるようになっており、
前記ビーム軸は前記ターゲット周囲の前記円状セグメント上の位置から前記ターゲット領域を退出する、請求項1に記載の方法。 - 前記入口位置は、前記レーザスポットが、前記ターゲット中心及び、前記ターゲット中心から徐々に離れ前記ターゲット周囲の前記円状セグメントへ至る曲線経路に沿って材料を除去するように、前記ターゲット中心に近接して配置される、請求項1に記載の方法。
- 前記入口位置は第1の入口位置を構成し、前記曲線経路は第1の曲線経路を構成し、さらに、
前記ビーム軸を前記ターゲット中心に近接する第2の入口位置へ案内し、且つ、
前記レーザスポットを、前記ターゲット中心及び、前記ターゲット中心から徐々に離れ前記ターゲット周囲へ至る第2の曲線経路に沿って材料を除去するように案内することを含む、請求項3に記載の方法。 - 前記円状セグメントはその全体として前記ターゲット周囲を含み、前記入口位置は前記レーザスポットが前記ターゲット周囲に配置されるようになっており、
前記レーザスポットは、前記ターゲット周囲の周りでの複数の回転において材料を除去し、その後、前記ターゲット中心の方向にスパイラル経路に沿って材料を除去する、請求項1に記載の方法。 - 前記実際材料は堅固又は柔軟な印刷配線基板材料、銅覆又は露出印刷配線基板材料、ファイバー強化又は均質樹脂誘電体印刷配線基板材料、セラミック基板及びシリコン基板のうちのいずれかを含み、前記実際材料の前記ターゲット領域から材料を除去することは穴を形成することを含む、請求項5に記載の方法。
- 前記入口位置は、前記レーザスポットが前記ターゲット周囲の前記円状セグメントに配置されるようにされており、
前記レーザスポットは前記ターゲット中心の方向に第1のスパイラル経路に沿って材料を除去し、前記ターゲット中心から離れる第2のスパイラル経路に沿って材料を除去し、そして前記ターゲット周囲の前記円状セグメントへ戻る、請求項1に記載の方法。 - 前記入口位置は第1の入口位置を含み、さらに、
前記ビーム軸を、前記ターゲット領域の第2の入口位置に案内し、
前記レーザスポットを、前記ターゲット中心の方向へ第3のスパイラル経路に沿って材料を除去し、前記ターゲット中心から離れて第4のスパイラル経路に沿って材料を除去し、そして前記ターゲット周囲へ戻るように案内し、
前記ビーム軸を、前記ターゲット領域を終了させるように案内し、
前記第1及び第2の入口位置は互いにずらされている、請求項7に記載の方法。 - 前記実際材料はエッチングされた回路基板材料を含み、前記実際材料の前記ターゲット領域から材料を除去することは前記エッチングされた回路基板材料に穴を設けることを含む、請求項1に記載の方法。
- レーザツールの操作により実際材料のターゲット領域から材料の高速除去を行う方法であって、
前記ターゲット領域はターゲット中心を通して延びるターゲット直径によって規定される円状のターゲット周囲を有し、
前記レーザツールはレーザビームが伝播するビーム軸を規定しており、
前記レーザビームは前記ターゲット領域に前記ターゲット直径より小さい直径を有するレーザスポットを規定しており、
前記ターゲット領域からの材料除去のプロセスを可能にするために前記ターゲット領域内の選択位置へ前記ビーム軸を案内するために前記ビーム軸及び前記ターゲット領域間の相対運動を引き起こし、
入口セグメント加速度で入口軌跡に沿って前記ビーム軸を前記ターゲット領域内の入口位置へ案内することであって、前記入口位置は前記レーザビームが前記ターゲット領域で開始される位置に対応し、
前記ターゲット領域内で前記ビーム軸を移動して、前記ターゲット周囲上に位置決めし、前記ターゲット周囲を複数回周回して材料を除去し、しかる後に前記レーザビームを停止することなく連続的に前記ターゲット中心へ連続的スパイラル経路に沿って材料を除去する、
材料の高速除去方法。 - 前記入口位置は前記レーザスポットが前記ターゲット周囲の前記円状セグメントに配置されるようになっており、
前記レーザスポットは前記ターゲット中心の方向に第1の連続的スパイラル経路に沿って材料を除去し、前記ターゲット中心から離れる第2の連続的スパイラル経路に沿って材料を除去し、そして前記ターゲット周囲の前記円状セグメントへ戻る、請求項10に記載の方法。 - 前記入口位置は第1の入口位置を含み、さらに、
前記ビーム軸を、前記ターゲット領域の第2の入口位置に案内し、
前記レーザスポットを、前記ターゲット中心の方向へ向かう第3の連続的スパイラル経路に沿って材料を除去し、前記ターゲット中心から離れる第4の連続的スパイラル経路に沿って材料を除去し、そして前記ターゲット周囲へ戻るように案内し、
前記ビーム軸を、前記ターゲット領域を終了させるように案内し、
前記第1及び第2の入口位置は互いにずらされている、請求項11に記載の方法。 - 前記実際材料は堅固又は柔軟な印刷配線基板材料、銅覆又は露出印刷配線基板材料、ファイバー強化又は均質樹脂誘電体印刷配線基板材料、セラミック基板及びシリコン基板のうちのいずれかを含み、前記実際材料の前記ターゲット領域から材料を除去することは前記実際材料に穴を形成することを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記ビア穴は非貫通のビア穴を含む、請求項13に記載の方法。
- 実際材料のターゲット領域から材料を除去するために一つのパルス反復レートでパルス化されたレーザ放射のビームを使用する方法であって、
前記ターゲット領域はターゲット直径によって規定される円状のターゲット周囲を有し、
前記ビームの各パルスによるレーザ放射は前記ターゲット領域にて前記ターゲット直径より小さい直径を有するレーザスポットを規定しており、
パルス化されたレーザ放射の前記ビームにより、ツールパターンの複数回の反復において材料を除去するために、前記円状ターゲット周囲の周りでツール速度で、パルスレーザ放射のビーム及びターゲット領域を互いに対して複数回移動し、
各レーザスポットは、前記ツールパターンの複数回の反復のそれぞれにおいて前記ターゲット領域の位置に入射され、
連続する2つのレーザスポット間の間隔であるバイトサイズを前記ツールパターンの複数回の反復にわたって一定にしつつ、前記レーザスポットが、前回反復で入射した位置に一致しないように、前記ツールパターンの1回の反復に対して前記レーザスポットの前記位置を位置決めすることによって、前記円状ターゲット周囲の周りでレーザ放射エネルギーを一様に広げるように、前記ツール速度及び前記パルス反復レートを制御する、
ビーム使用方法。 - 前記制御は、前記ツール速度、前記パルス反復レート、前記レーザスポット直径、及び前記ターゲット直径のうちの少なくとも1つを調節することを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記レーザスポットの前記位置の前記位置決め操作は、式Δrep=ν/(PRF)(Cycles)から距離Δrepを決定することを含み、前記レーザスポットの前記位置は前記距離Δrepだけ移動し、ここに、
ν=前記ツール速度、
PRF=前記パルス反復レート、
Cycles=前記ツールパターンの前記反復数
である、請求項15に記載の方法。 - 前記レーザスポットの前記位置の前記位置決め操作は式ν=π(Deff)(PRF)/xから前記ツール速度νを決定することを含み、ここに、
Deff=前記ターゲット直径、
PRF=前記パルス反復レート、
x=1−1/Cyclesの分数の剰余を有する任意の正の数、
Cycles=前記ツールパターンの反復数
である、請求項15に記載の方法。 - 前記レーザスポットの前記位置の前記位置決め操作は式PRF=νx/(Deff)πから前記パルス反復レートPRFを決定することを含み、ここに、
Deff=前記ターゲット直径、
ν=前記ツール速度、
x=1−1/Cyclesの分数の剰余を有する任意の正の数、
Cycles=前記ツールパターンの反復数
である、請求項15に記載の方法。 - 前記レーザスポットの前記位置の前記位置決め操作は式Deff=νx/π(PRF)から前記ターゲット直径Deffを決定することを含み、ここに、
Deff=前記ターゲット直径、
ν=前記ツール速度、
PRF=前記パルス反復レート、
x=1−1/Cyclesの分数の剰余を有する任意の正の数、
Cycles=前記ツールパターンの反復数
である、請求項15に記載の方法。 - 前記レーザスポットの前記位置の前記位置決め操作は前記レーザスポットの前記位置が位置決めされるための移動距離を決定することを含み、前記距離は20%以下の許容度を持つ、請求項15に記載の方法。
- 前記レーザスポットの前記位置の前記位置決め操作は前記レーザスポットの前記位置が位置決めされるための移動距離を決定することを含み、前記距離は少なくとも約1.0マイクロメートルである、請求項15に記載の方法。
- 前記レーザスポットのバイトサイズは、ν/PRFに等しく、ν=前記ツール速度、PRF=前記パルス反復レートである、請求項15に記載の方法。
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