NL8001698A - Werkwijze voor het snijden met laser alsmede een inrichting voor het uitvoeren van deze werkwijze. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Werkwijze voor het snijden met laser alsmede een inrichting voor het uitvoeren van deze werkwijze.

80.3099/M/Eey/sme

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het door middel van een laserstraal in stukken snijden van in het bijzonder keramisch materiaal.

De uitvinding is in het bijzonder toepasbaar bij het 5 vervaardigen van elektronische circuits.

Het is bekend om elektronische circuits te vervaardigen door het op een substraat aanbrengen van verschillende metalen of half-geleidende lagen. Wanneer het circuit op het substraat is aangebracht, is het noodzakelijk dit substraat te snijden tot genor-10 maliseerde afmetingen.

In het algemeen neemt het elektronische circuit op het substraat een plaats in, die wordt begrensd door merkpunten die een rechthoek bepalen. Deze merkpunten bestaan bijvoorbeeld uit op het substraat getrokken kruisen. Tengevolge van onvermijdelijke 13 onnauwkeurigheden van de bedruk- of aanbrengmiddelen, lopen de randen van het substraat niet evenwijdig aan de corresponderende zijden van de hiervoor genoemde rechthoek. Het snijden vereist dus een oriëntatiehandeling van het substraat, zodat de laserstraal niet in het voor het elektronische circuit gereserveerde gebied 20 kan snijden, maar dat het spoor dat de laser in het substraat snijdt in tegendeel evenwijdig aan de zijden van de rechthoek en aan de buitenkant hiervan loopt.

Het oriënteren van het substraat, dat voorafgaat aan het snijden, vraagt een bepaalde hoeveelheid tijd, daar het een zeer 25 nauwkeurige handeling is, waarbij een microscopisch onderzoek van het deel vereist is. Bovendien werken de oriëntatietafels niet erg snel. De totale tijd die nodig is voor het snijden, wordt dus verlengd met de hieraan voorafgaande oriënteringsfase.

De uitvinding beoogt nu de totale tijd voor het snijden 30 te verkleinen.

Tot op heden worden de delen één voor één georiënteerd en uit gesneden. De uitvinding beoogt een werkwijze en een inrichting te verschaffen waarmee de verschillende substraten kunnen worden gehergroepeerd en in hun totaal kunnen worden behandeld, 80 0 1 6 98 - 2 - zodat de behandeltijd wordt teruggebracht tot de tijd die nodig is voor het snijden van één eenheid.

Een ander doel van de uitvinding is om het oriënteren van de substraten te vervangen door een uitrichthandeling, waarbij 5 snelle motoren kunnen worden toegepast, welk uitrichten geschiedt volgens twee orthogonale referentie-assen.

Een volgend doel van de uitvinding is het verschaffen van een werkwijze, waarbij gedurende eenzelfde tijdsperiode enerzijds het uitrichten van de substraten van een groep substraten 10 en anderzijds het snijden van een andere groep substraten die hiervoor is uitgericht tegelijkertijd kan plaatsvinden, zodat de laser voortdurend werkt en de uitrichtfase plaatsvindt in overlappende tijden, dat wil zeggen dat de tijd nodig voor het uitrichten niet bij de tijd voor het snijden van het substraat wordt gevoegd.

15 De uitvinding heeft dus betrekking op een werkwijze voor het met laser in een gegeven aantal stukken snijden van substraten die in verband met de geometrie van de genoemde omtrek tenminste zijn voorzien van twee merkpunten. Deze werkwijze onderscheidt zich door de volgende handelingen: 20 Een aantal substraten wordt op een substraathouder geplaatst die is voorzien van middelen voor het in een vaste stand ten opzichte van deze houder vastzetten van de substraten, de substraathouder wordt op een uitrichttafel geplaatst, welke tafel door middel van motoren in zijn vlak kan bewegen volgens twee loodrecht op elkaar 25 staande assen, de motoren worden gestuurd teneinde de beelden van de verschillende merkpunten van de verschillende substraten successievelijk voor een optisch raster te leiden volgens een reeks, die wordt bepaald door een computerprogramma, welk programma correspondeert met de exacte theoretische coördinaten van de merk-50 punten van de substraten in een veronderstelling dat alle substraten zonder fouten zouden zijn en dat de merkpunten van de substraten precies evenwijdig lopen aan één van de randen van substraten, de motoren van de tafel bij elke stap van de reeks worden verplaatst teneinde het raster te laten samenvallen met het beschouw-55 de merkpunt en de correcties Δ x en Δγ van de bij het punt behorende werkelijke coördinaten ten opzichte van zijn theoretische coördinaten worden opgeslagen in een geheugen van de computer, de 800 1 6 98 0 1 - 3 - substraathouder bij het beëindigen van de reeks naar de zogenaamde werktafel wordt overgebracht, die in het werkgebied van de laser-traal is geplaatst en in zijn vlak bewegingen kan uitvoeren volgens twee loodrecht op elkaar staande assen, waarbij de laserstraal een 5 vaste richting heeft, en de bewegingen van de werktafel worden ge- wvil stuurd door middel van/tweede programma dat de hiervoor genoemde gegevens ontvangt teneinde elk substraat in de genoemde stukken te snijden, welk tweede programma, uitgaande van de werkelijke coördinaten van de twee merkpunten van één substraat, de coördi-10 naten berekent van de snijlijnen volgens welke de substraten moeten worden gesneden.

Yolgens de uitvinding bestaat de door de werktafel doorlopen weg als de laserstraal van één hoekpunt naar een volgend hoekpunt van een stuk loopt, uit een gebroken lijn die met een toe-15 nemende snelheid eerst langs een eerste as en vervolgens als de coördinaten van de laser met een gegeven waarde afwijken van de theoretische coördinaten, langs een loodrecht hierop staande tweede as, vervolgens opnieuw langs de eerste as enzovoort, waarbij de theoretische coördinaten en de werkelijke coördinaten voortdurend 20 'met elkaar worden vergeleken.

Bij voorkeur is de verplaatsingssnelheid langs de tweede as evenredig met de afwijking tussen de theoretische coördinaten en de werkelijke coördinaten.

Yolgens de uitvinding werkt de laser door middel van 25 pulsen, zodat in het substraat kegelvormige holten worden ingebrand, en zijn middelen aanwezig voor het coördineren van de verplaatsingssnelheid van de werktafel en het ritme van de laserpulsen, zodat de snijlijnen van de laserinslagen op het oppervlak van het substraat bestaan uit elkaar rakende en niet snijdende 30 cirkels.

Yoor het toepassen van een computer met geringe afmetingen, kan het besturen van de bewegingen van de werktafel geschieden door middel van een tweede geprogrammeerd rekenwerktuig, waarbij het tweede programma de tijdens de oriëntatiereeks in het 35 geheugen van de computer opgeslagen gegevens ontvangt.

Be tweede computer bestaat bij voorkeur uit een microprocessor,

Be uitvinding is tevens belichaamd in een inrichting o η n 1 & no - 4 - voor het uitvoeren van de werkwijze.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de tekening die een hij voorkeur toegepaste uitvoeringsvorm van een snij-inrichting volgens de uitvinding toont.

5 Fig. 1 toont een algemeen schematisch aanzicht van de inrichting.

Fig. 2 toont een aanzicht van een suhstraathouder, die op een gedeeltelijk doorgesneden tafel is geplaatst.

Fig. 3» 4» 5 en 6 tonen ringen die in de tafel en de 10 suhstraathouder zijn aangehracht.

Fig. 7 toont een bovenaanzicht van een suhstraathouder met negen substraten.

Fig. 7-4, 7B en 7C zijn doorsneden volgens de respectievelijke lijnen AA, BB en CC in Fig. 7.

15 Fig. 8 toont, een gedeeltelijk doorgesneden aanzicht van een suhstraathouder die substraten draagt op de tafel.

Fig. 9 is een diagram van de werking.

Fig. 10 en 11 tonen de oriëntaiiehandeling.

Fig. 12 en 13 tonen het snijden.

20 Het hierna beschreven voorbeeld betreft het gelijktijdig in 12 stukken snijden van negen substraten. De uitvinding kan echter ook worden toegepast bij het gelijktijdig snijden van een groter of kleiner aantal substraten, waarbij elk substraat zelf in een willekeurig aantal stukken kan worden gesneden.

25 De vakman zal het beste compromis weten te kiezen tus sen een eerste wens om gelijktijdig een groot aantal substraten * te willen snijden en een tweede economische grens; de inrichting wordt namelijk duurder naarmate dit aantal groter is.

In het algemeen zal men kiezen voor het gelijktijdig 30 snijden van negen substraten met afmetingen van 10 x 10 cm (zoals bijvoorbeeld hierna is beschreven) of van 36 substraten van 5x5 cm.

De inrichting is echter niet beperkt tot het in vierkanten of rechthoeken snijden maar kan ook voor andere veelhoeken 35 worden toegepast. Met het door middel van laser snijden of knippen, wordt hierna in feite verstaan het in het oppervlak van het substraat aanbrengen van minuscule kratertjes met een conische vorm, die vlak naast elkaar liggen en bij voorkeur cirkelvormige snn1fi os - 5 - ί 1 snijlijnen vormen met het oppervlak van het substraat.

Eet scheiden komt tot stand door een eenvoudige mechanische wringing. Eet is een techniek die in het Engels wordt aangeduid met het woord "SCRIBING”. Bij gebrek aan een overeenkomstig 5 woord zal in het vervolg de termen snijden worden gebruikt, waarbij wordt opgemerkt dat hieraan de zojuist genoemde beperkte betekenis moet worden gegeven.

Fig. 1 toont een algemeen schematisch bovenaanzicht van de snij-inrichting.

10 Be inrichting wordt in het algemeen gevormd door een horizontaal vlak 1 waardoor een bedieningsman of -vrouw is gezeten.

Set vlak is doelmatig verdeeld in twee gebieden; een gebied 1a rechts in Fig. 1, het zogenaamde uitrichtgebied, en een gebied 1b links in de tekening, het zogenaamde werkgebied. Ter hoogte van 15 elk van deze. gebieden, is een beweegbare tafel aanwezig, die in een horizontaal vlak orthogonale bewegingen kan uitvoeren. Beze tafels zijn in de tekening respectievelijk weergegeven door de parallellepipeda 2a en 2’a (uitrichttafel) en 2b en 2'b (werktafel). Be horizontale bewegingen van de tafels kunnen worden ver-20 kregen door niet weergegeven motoren; waarbij voor elke tafel twee motoren aanwezig zijn, die elk de bewegingen langs de assen van een rechthoekig coördinatensysteem verzorgen.

Aan de kant van de uitrichttafel bevindt zich een camera 3, die is verbonden met een beeldscherm 4 waarmee de bedie-25 ningsman de uitrichthandelingen kan uitvoeren.

Boven de werktafel is de kop 5 van een snijlaser aangebracht, die is opgesloten in een huis 6.

Be te snijden substraten zijn op substraathouders 7 en 8 geplaatst, die hierna in detail zullen worden beschreven. Tussen 30 het werkgebied en het uitrichtgebied is een los- en laadplaats 1C aangebracht; naar welke plaats men de substraathouders brengt waarop zich de zojuist door de laser behandelde substraten bevinden, de substraten hiervan afneemt en de houder opnieuw met te behandelen substraten laadt. Tia de plaats 1C gaan eveneens de substraat-35 houders, die zijn voorzien van substraten die de uitrichthandeling hebben ondergaan en die naar het werkgebied moeten worden gebracht.

8001698 - 6 -

Het een niet weergegeven systeem van glijsporen kunnen de substraathouders van het uitrichtgehied naar het werkgebied en van het werkgebied naar de laad- en losplaats worden gebracht, zonder dat ze behoeven te worden opgetild. Voor het functioneren 5 van de inrichting zijn twee substraathouders nodig. Vanneer een substraathouder op de uitrichttafel (verwijzingscijfer 7 ia 3?ig.

1) wordt geplaatst, wordt de andere substraathouder 8 op de werktafel geplaatst. Hierna zal duidelijk worden dat de tijd voor het uitrichten ongeveer gelijk is aan die voor het snijden. Na het 10 snijden wordt de substraathouder 8 naar de plaats 1C gebracht en wordt ontdaan van de substraten. Se substraathouder 7 wordt nadat het uitrichten is beëindigd naar het werkgebied gebracht. Se substraathouder 8 wordt opnieuw geladen en naar het uitrichtgebied gebracht. Ter hoogte van de plaats 1C kruisen de substraathouders 15 elkaar, waarbij de ene houder gebruik maakt van een bovenste spoor en de andere van een onderste spoor.

Een bedieningspaneel 12 bevat knoppen 13 en een stuur-knuppel 14, waarmee de bedieningsman het starten, de voortgang en het stoppen van de bewerkingen kan bedienen. Se besturingselec-20 tronica is ondergebracht in de kasten 13, die in de buurt van de inrichting zijn aangebracht.

Se substraathouder wordt nu beschreven met verwijzing naar de Eig. 2, 3, 4, 5» 6, 7, 7A, TB en 7C.

Het ter illustratie weergegeven voorbeeld dat geen 23 enkele beperking inhoudt, omvat een substraathouder die bestemd is om negen vierkante substraten op te nemen, die elk een zijde hebben van 10 cm.

Teneinde een goede stabiliteit van de substraathouder op de tafel te verkrijgen en een goede reproduceerbaarheid van de 30 positie van de substraathouder op de tafel te verzekeren, zijn de substraathouder en de tafel voorzien van een positioneersysteem, dat bekend staat onder de naam "vlak-V-kegel”.

Zoals in het bijzonder blijkt uit de Eig. 2 en 7, heeft de substraathouder de vorm van een rechthoekig parallellepipedum 35 20. Se houder rust op de tafel 21 door middel van het volgende "vlak-Y-kegel"systeem:

Een driepuntsondersteuning, die wordt bepaald door het contact van drie kogels met respectievelijk een vlak, een tweevlaksruimte- 8001698 * i - 7 - hoek en een kegel.

Hiertoe is de tafel voorzien van drie ringen 22 met een inwendige oylindrische holte waarin zich een bolvormige kogel 23 bevindt. He kogels 23 steken elk buiten hun holte uit en rusten 5 respectievelijk op het inwendige oppervlak van de drie ringen 24» 25 en 26, die worden gedragen door het plateau, of nauwkeuriger gesteld, de kogels rusten respectievelijk op een bodemvlak 27 " van een holte van de ring 24» op een zijvlak 28 van een kegelvor mige holte van de ring 25 en op een tweevlaksruimtehoek 29a» 29b» 10 die een uitsparing in de ring 26 begrenst.

He verschillende steunelementen zijn beter te onderscheiden in de Fig. 7A, TB en 7C, waarbij Fig. 7A overeenkomt met de ring 25 met de kegelvormige holte, Fig. TB correspondeert met de ring 26 met de door een tweevlaksruimtehoek gevormde holte en 15 Fig. 70 overeenkomt met de ring 24, die een holte met een vlakke bodem heeft.

Het zal duidelijk zijn dat men de stand van de ringen van het type 23 en van de ringen 24» 25 en 26 kan omkeren; anders gezegd, dat de tafel 21 de ringen 24, 25 en 26 draagt en de sub-20 straathouder de ringen 22 bevat.

Hit Fig. 8 blijkt dat de substraathouder is voorzien van openingen 30, die via kanalen 31 met verzamelleidingen 32 in verbinding staan, die zijn aangesloten op een niet weergegeven vacuümbron.

25 He substraten 33 zijn op de substraathouder geplaatst tegen contactblokken 34 (drie blokken per substraat zijn voldoende) en rusten op elementen 35» die met hun bovenste gedeelte buiten de openingen 30 uitsteken.

He substraten zijn zodanig op een bepaalde afstand van 3° het oppervlak van de substraathouder gelegen, waardoor men zich kan vrijwaren tegen eventuele afwijkingen in de vlakheid van het substraat.

Het in de kanalen en de verzamelleidingen gecreëerde vacuüm zorgt voor een uitstekende bevestiging van de substraten 55 op de substraathouder.

He vacuümleidingen zijn in Fig. 1 niet weergegeven, maar men moet bedenken, dat deze leidingen de substraathouder volgen in al zijn bewegingen van het uitrichtgebied naar het - 8 - werkgebied en omgekeerd.

De uitrichttafel is voorzien van lineaire decodeurs van een bekend type (bijvoorbeeld die welke zijn gefabrieeerd door LITTON) die periodiek aan het rekenwerktuig de coSrdinaten van de 5 stand van de tafel kunnen doorgeven.

Fig. 9 is een overzichtsschema van de inrichting. Men onderscheidt een rekenwerktuig 100 dat van het type PDF 1l/03 van Société Digital Equipments kan zijn. Eet zal duidelijk zijn, dat binnen het kader van de uitvinding ook een groter rekenwerktuig 10 (zoals een IBM 360-30) kan worden toegepast, waarbij dan het gebruik van een microprocessor, zoals hierna beschreven, kan worden vermeden.

Maar voor de beperkte toepassingen van het snijden van substraten van 5 cm in het vierkant uit groepen van 36 of van sub-15 straten van 10 cm in het vierkant uit groepen van 9, is door aanvraagster gevonden dat een klein rekenwerktuig, zoals hierboven genoemd, verbonden met een microprocessor de meest economische oplossing vormt. Indien men zich wenst te beperken tot het gelijktijdig snijden van een kleiner aantal substraten, zou men in plaats 20 van een rekenwerktuig en een microprocessor twee minicalculators of zelfs twee microprocessors kunnen gebruiken.

Het rekenwerktuig 100 bestuurt de impulsen van de laser 4, waarmee deze in contact staat via de verbinding 101. let rekenwerktuig is verbonden met de uitrichttafel 2a, en voert via de 25 verbinding 102 de verplaatsingsopdrachten naar de motoren van deze tafel, en ontvangt via de verbinding 103 de door de lineaire decodeurs van de tafel verschafte gegevens, zoals hierboven is besproken.

Eet rekenwerktuig staat in verbinding met een micro-30 processor 104 welke processor van het type kan zijn dat bekend staat onder de naam BANDIT.

Yia een verbinding 105 kunneide orders van het rekenwerktuig, alsmede de werkgegevens die het resultaat zijn van het uitrichten, worden overgebracht.

35 De microprocessor voert via een verbinding 106 het resultaat van zijn berekeningen naar het rekenwerktuig voor het besturen van de laserimpulsen.

8001698 - 9 - * *

Be microprocessor bestuurt via een verbinding 107 de bewegingen van de werktafel 2b, en ontvangt van de lineaire deco-deurs van de tafel 2b via de verbinding 108 de gegevens over de stand van de tafel.

5 Be rechthoek 12 vormt het bedieningspaneel van Pig. 1, waarmee het rekenwerktuig in werking kan worden gesteld en het of de te gebruiken programma's enzovoorts kunnen worden gekozen. Heengaande verbindingen 110 en teruggaande verbindingen 111 verbinden het paneel met het rekenwerktuig.

10 Be inrichting werkt als volgt:

Be bedieningsman stelt de inrichting met het bedieningspaneel 12 in werking en roept de overeenkomstige programma's voor het snijden op, bijvoorbeeld voor het snijden van groepen van negen stuks keramisch materiaal van 10 cm in het vierkant in twaalf delen.

15 Hij brengt op de substraathouder negen substraten S1 tot S9 aan (Pig. 10) en plaatst de substraathouder op de uitrieht-tafel. Het uitrichtprograroma wordt ingeschakeld en de tafel verplaatst zich naar de nulstand, die overeenkomt met de theoretische coördinaten van het eerste merkpunt A1 van het eerste substraat.

20 Op zijn beeldscherm (Pig. 11) ziet de bedieningsman de stand van dit punt A1 ten opzichte van zijn theoretische stand (O van het raster E). Indien het punt A1 zich op de juiste plaats bevindt, bekrachtigt de bedieningsman deze stand door een geschikte knop van het paneel 12 in te drukken. Be coördinaten en 25 worden dan opgsslagen in het geheugen van het rekenwerk tuig; het programma verplaatst de tafel vervolgens totdat deze een stand inneemt die overeenkomt met de theoretische coördinaten van het tweede merkpunt B1 van het eerste substraat.

Het uitrichtprograroma dient in feite om de tafel achter-50 eenvolgens de standen te laten innemen, die corresponderen met de theoretische coördinaten van de verschillende merkpunten van de verschillende substraten van een groep.

Vanneer daarentegen het punt A1 niet in het midden van het raster ligt, manoeuvreert de bedieningsman met de hendel 14 55 om het er naartoe te geleiden. Be tafel verplaatst zich over ΔχΑΑ enAy,„. Vanneer het middelmuit van het raster is bereikt, A1 Ά1 start de bedieningsman de operatie; de waardenΔχ^ enAy^ worden dan opgeslagen in het geheugen van het rekenwerktuig, en de tafel 8001698 -10- verplaatst zich door middel van het programma teneinde een stand te bereiken, die correspondeert met de theoretische coördinaten van het punt 331, het tweede merkpunt van het eerste substraat van de groep.

5 Het uitrichten geschiedt zodoende voor elk paar punten

Na het meten van de coördinaten van het punt B^, is de uitrichthandeling beëindigd en brengt de bedieningsman de sub-straathouder over naar de werktafel. Tijdens het uitvoeren van de 10 snijhandeling, die hierna zal worden beschreven, laadt de bedieningsman een nieuwe substraathouder en begint met een volgende uitrichthandeling voor negen andere substraten.

Hierna zal worden aangetoond, dat de tijden die respectievelijk nodig zijn voor het uitrichten en voor het snijden 15 van dezelfde orde van grootte zijn, waardoor het uitrichten kan geschieden in de tijd, die de laser nodig heeft voor het snijden.

Het snijden geschiedt op de volgende wijze.

Be microprocessor heeft tijdens het uitrichten of en bloc aan het eind hiervan de coördinaten van de twee merkpunten 20 van elk substraat ontvangen.

Het programma van de microprocessor is zodanig ingericht, dat: a) van het rekenwerktuig het resultaat van de voor elk substraat uitgevoerde berekening van de coördinaten van de voor het snijden 25 doorlopen weg wordt ontvangen, welke berekening geschiedt door middel van de gegevens, die tijdens het uitrichten zijn toegevoerd, b) op elk moment de afwijking tussen het inslagpunt van de laserstraal en de berekende weg wordt gemeten, 50 c) de verplaatsing van de motoren van de werktafel wordt bestuurd teneinde de juiste inslagen van de laser te verzekeren.

Voor het verkrijgen van een grotere snelheid van de snij-fase, geschiedt de verplaatsing van de tafel door de successievelijke werking van twee motoren, waarbij de ene de verplaatsing 55 langs de x-as en de andere de verplaatsing langs de hier loodrecht op staande y-as verzorgt.

Vig. 12 geeft het proces weer.

8001698 1 é -11- A^ en B^ zijn de twee merkpunten van een substraat S1*

Be inslag van de laser begint bij het punt AQ, nadat de tafel naar dit punt is geleid, dankzij de kennis van de werkelijke coördinaten.

5 Het punt AQ is bepaald door het snijpunt van het ver lengde van de rechte A^B^ met de rand van het substraat. Het snijpunt van het andere verlengde van dezelfde rechte met de andere rand van het substraat bepaalt het punt Bq. Be coördinaten van de punten Aq en BQ zijn berekend door het rekenwerktuig (Fig. 9» ver-10 wijzingscijfer 100) na het uitrichten van het substraat S1.

Be tafel wordt vervolgens langs zijn twee assen verplaatst teneinde het punt AQ in de as van de laser te brengen. Op dit punt, worden de twee motoren X en Y gestart en beginnen met toenemende snelheid te draaien. Be door de tafel te doorlopen weg is 15 AQBQ. 7oor kst verkrijgen van deze beweging moet de motor X de weg AX en de motor Y de weg AY afleggen.

Teneinde een rechte lijn A^B^ te verkrijgen is het noodzakelijk dat de motor Y voortdurend met een kleinere snelheid loopt dan de motor X, en wel in de verhouding AX:Ay.

20 Vanneer aan deze voorwaarde is voldaan, zal de lijn

AqBq absoluut recht lopen.

Rekening houdend met mogelijke meetfouten en de reactiesnelheid van de motoren en de computers, is een kleine afwijking van de ideale verhouding toelaatbaar. Rekening houdend met de 25 hiervoor genoemde gekozen elementen voor het realiseren van de inrichting, kan een nauwkeurigheid van 12 micron ten opzichte van de ideale lijn AqBq worden gegarandeerd.

In de uitvoering van het bestuningstoestel, wordt de motor van de langste as (in ons voorbeeld de X-as,AX is veel 30 groter danAY) gestart met het maximum van zijn vermogen. Be Y-as wordt continu gesynchroniseerd door op de as van de motor gemonteerde toerentellers en tegelijkertijd door de van de lineaire decodeurs van de tafel ontvangen gegevens.

Uitgaande van het punt AQ gaat de laser zodanig te werk 35 dat de inslagen kraters - Cg - C^..., in het substraat vormen.

Teneinde de werkelijke coördinaten te kunnen vergelijken met de theoretische coördinaten, maakt de microprocessor gebruik van de gegevens, die door de hiervoor beschreven lineaire deco- 3υ υ i o 98 - 12 - deurs worden verschaft.

Teneinde de laser inslagen te doen produceren waarvan de snijlijn met het oppervlak van het substraat bestaat uit elkaar rakende (niet snijdende) cirkels, wordt het ritme van de laserim-5 pulsen afgestemd op de verplaatsingssnelheid van de tafel.

Hiertoe geeft de microprocessor de coördinaten van de tafel door aan het rekenwerktuig, elke keer als deze tafel een beweging x + y heeft uitgevoerd, die gelijk is aan een gegeven afstand a, bijvoorbeeld 10 microns. Deze afstand a is een te wijzi-10 gen gegeven van het programma.

Het rekenwerktuig geeft elke keer als de som van de verplaatsingen van de tafel een bepaalde waarde b, bijvoorbeeld 150 microns, heeft bereikt een bevel voor het afzetten van de laser. Deze waarde b is een te wijzigen gegeven van het programma 15 van het rekenwerktuig.

Pig. 13 toont de snijweg van een groep van negen substraten, die elk in twaalf stukken worden gesneden, waarbij is aangenomen, dat de op een lijn gelegen punten - A^ en B1 - B^ geen enkele afwijking hebben ten opzichte van hun theoretische 20 stand. (Pig. 11,4 Y enJX = O). In werkelijkheid bestaan de doorlopen lijnen uit lijnen, die verschillend voor elk substraat, naar gelang de grootte van de waarden AX en AY, enigszins zijn gebroken.

Uitgaande van het eerste substraat S1 snijdt men eerst 23 alle randen die evenwijdig lopen aan één van de bewegingsassen van de tafel (hier de x-as). Vervolgens wordt gesneden in de loodrecht hierop staande richtingen. Men minimaliseert zodoende de weg, die door de werktafel moet worden afgelegd. De streeplijn geeft de snijweg weer.

30 Men zal opmerken, dat het uitrichtprogramma een bevei liging bevat:

Na het uitrichten van het tweede merkpunt van het eerste substraat, berekent het rekenwerktuig de afstand tussen de twee eerste merk-punten en vergelijkt de gevonden waarde met een waarde van het 35 programma.

Wanneer er een afwijking is met een tolerantie van bijvoorbeeld ongeveer tien microns, wil dit zeggen dat er een fout 8001698 I * - 13 - is gemaakt, hetzij in de keuze van het snijprogramma, hetzij in het op de substraathouder geplaatste substraat. Deze fout wordt gesignaleerd en het programma gaat terug naar de nulstand.

Het zal duidelijk zijn, dat de uitrichttijd in de prak-5 tijk binnen de werktijd valt.

In het gegeven voorbeeld wordt er een weg doorlopen van 81 x 10 cm, dat is 810 cm, gedurende waarin de laser werkt. Dit correspondeert met een tijd van ongeveer éO tot 80 seconden.

Of anders gesteld, het is noodzakelijk om 18 merkpunten 10 te detecteren. Als men rekening houdt met een laad- en ontlaadtijd van 20 tot 25 seconden, blijven er 40 tot 55 seconden over voor het uitrichten, dat is 2 A 3 seconden per merkpunt, hetgeen voor een ervaren bedieningsman ruim voldoende is.

8001698

Claims (12)

1. Werkwijze voor het met laser in een gegeven aantal stukken snijden van substraten, die in verband met hun geometrische omtrek tenminste zijn voorzien van twee merkpunten, met het kenmerk, dat een aantal substraten op een substraathouder 5 wordt geplaatst, die is voorzien van middelen om de substraten in een vaste stand ten opzichte hiervan vast te houden, de substraathouder op een werktafel wordt geplaatst, die door middel van motoren in zijn vlak kan bewegen volgens twee loodrecht op elkaar staande assen, de motoren worden bestuurd voor het successievelijk voor 10 een optisch rastersysteem leiden van de beelden van de verschillende merkpunten van de verschillende substraten, volgens een reeks die wordt bepaald door een computerprogramma, welk programma correspondeert met de exacte theoretische coördinaten van de hiervoor genoemde merkpunten van de substraten in een veronderstelling, 15 waarbij alle substraten zonder fouten zouden zijn en de merkpunten van twee substraten precies evenwijdig lopen aan dén van de randen van het substraat, de motoren van de tafel bij elke stap van de reeks worden verplaatst, zodat het raster komt samen te vallen met het beschouwde merkpunt en de correcties Δχ en 4y van de wer-20 kelijke coördinaten van bet punt ten opzichte van zijn theoretische coördinaten worden opgeslagen in een geheugen van de computer, en de substraathouder bij het beëindigen van de reeks naar een werktafel wordt overgebracht, die binnen het werkgebied van de laserstraal ligt en bewegingen in zijn vlak kan uitvoeren, volgens 25 tweeloodrecht op elkaar staande assen, waarbij de laserstraal een vaste stand heeft en de bewegingen van de werktafel worden gestuurd door middel van een tweede programma dat de hiervoor genoemde gegevens ontvangt, zodat elk substraat in de genoemde stukken wordt gesneden.

2. Werkwijze volgens conclusie 1,m et het ken merk, dat het tweede programma, uitgaande van de werkelijke coördinaten van twee merkpunten van één substraat, de coördinaten van de snijlijnen berekent volgens welke de substraten moeten worden gesneden. 8001698 - 15 -

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2,met het kenmerk, dat de door de werktafel doorlopen weg, als de laserstraal van een hoekpunt van een stuk naar een volgend hoekpunt loopt, bestaat uit een gebroken lijn, die eerst met toenemen- 3 de snelheid loopt langs een eerste as en vervolgens als de coördinaten van de laserstraal met een gegeven waarde afwijken van de theoretische coördinaten langs een tweede as, die loodrecht staat op de eerste, vervolgens weer langs de eerste as enzovoort, waarbij de theoretische coördinaten en de werkelijke coördinaten 10 voortdurend met elkaar worden vergeleken.

4. Werkwijze volgens conclusie 3» m e t het kenmerk, dat de verplaatsingssnelheid langs de tweede as evenredig is met het verschil tussen de theoretische coördinaten en de werkelijke coördinaten. 15

5· Werkwijze volgens een der voorafgaande conclusies 1-4, met het kenmerk, dat de laser werkt met impulsen, zodat in het substraat kegelvormige holten worden gevormd, en middelen aanwezig zijn voor het coördineren van de verplaatsingssnelheid van de werktafel met het ritme van de laserimpulsen, zodat de 20 snijlijnen van de laserinslagen op het oppervlak van het substraat bestaan uit elkaar rakende en niet snijdende cirkels.

6. Werkwijze volgens één der voorafgaande conclusies 1-5, met het kenmerk, dat de bewegingen van de werktafel worden gestuurd door middel van een tweede computerprogramma, welk 25 tweede programma de tijdens het oriënteren in het geheugen van de computer opgeslagen gegevens ontvangt.

7. Werkwijze volgens conclusie 6,methetken-m e r k, dat de tweede computer bestaat uit een microprocessor.

8. Werkwijze volgens één der voorafgaande conclusies 1-7, 50 met het kenmerk, dat de substraten op de substraat- houder worden gerangschikt in n rijen en p kolommen, en de substraten in rechthoeken moeten worden gesneden, waarbij het snijden door alle substraten eerst wordt uitgevoerd in een eerste richting, 8001698 - 16 - zodat in elk substraat tvee evenwijdige randen worden ingesneden, vervolgens in een hier loodrecht op staande richting teneinde de substraten in een hier loodrechte op staande richting te snijden.

9. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens 5 de conclusies 1 tot 8, gekenmerkt door een eerste horizontale tafel, die met behulp van twee motoren volgens twee loodrecht op elkaar staande assen in zijn vlak kan bewegen, welke tafel is verbonden met een optisch beeldscherm, dat is voorzien van een raster, een tweede horizontale tafel die door middel van twee motoren vol-10 gens twee loodrecht op elkaar staande assen in zijn vlak kan bewegen, boven welke tafel een laser is aangebracht, een rekenwerktuig met een programma voor het besturen van de bewegingen van de eerste tafel volgens een reeks waarbij successievelijk de beelden van de verschillende merkpunten van de op een substraathouder ge-15 plaatste substraten in een referentiepunt van het beeldscherm worden geplaatst met een veronderstelling, dat de verschillende punten ideaal zouden zijn geplaatst, middelen voor het met de hand besturen van de motoren voor het verplaatsen van de tafel, zodat de beeldea van de merkpunten in het referentiepunt worden 20 gebracht en middelen voor het opslaan van de werkelijke coördinaten van de verschillende merkpunten, een tweede rekenwerktuig dat een programma uitvoert dat uitgaat van de genoemde coördinaten, voor het besturen van de bewegingen van de tweede tafel, zodat rekening wordt gehouden met een gegeven snijprogramma.

10. Inrichting volgens conclusie 9» met het ken merk, dat het tweede rekenwerktuig bestaat uit een microprocesr· sor.

11. Inrichting volgens conclusie 9 of 10, met het kenmerk, dat de substraathouder en de tafel met elkaar in 30 verbinding staan door middel van drie kogels, die respectievelijk op een vlak oppervlak, een conisch oppervlak en op een ruimtelijke tweevlakshoek rusten.

12. Inrichting volgens een der voorafgaande conclusies 9-11» 8001698 - 17 - met het kenmerk, dat de inrichting een eerste glij-spoor omvat met "behulp waarvan een substraathouder van de eerste tafel naar de tweede tafel kan worden gevoerd en een tweede glij-spoor voor het van de tweede tafel naar de eerste tafel over-5 brengen van een substraathouder, welke twee sporen over tenminste één gedeelte van hun weg boven elkaar lopen, zodat de twee sub-straathouders elkaar kunnen passeren. 8001698