TWI353279B - Methods for processing holes by moving precisely t - Google Patents

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1353279 - 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明之技術領域係關於雷射，且尤其是關於運用雷 射束以迅速處理於種種樣品（specimen)材料的孔洞之方 * 法0 【先前技術】

包子電路係於複雜度為持續成長而同時於尺寸與成本 為縮小。所造成的電路密度增大係已經提出大量需求於高 密度的積體電路、混合（hybrid)電路、與蝕刻電路板（£(：8, etched-circuit board)之生產率。 先剛技蟄人士係已經運用成群的機械鑽孔（dri丨丨）與打 洞（Punch)以處理於ECB之孔洞，但該等孔洞之直徑係大 t:的孔洞直徑要求指冑。甚者，機械鑽孔方法係已經為 ^ ^有工具破壞之傾向，且受限於鑽所謂的“貫通 (through)”孔洞。 —較為近期而言，基於雷射之鑽孔方法係已經發展，致 此母& 4處理為數百個極小的孔洞（稱^ “微通孔 ^ovla)^ 計對於某些鑽孔應用 束俘 门斯（GauSSlan)分布的雷射 鑽之^、π 立此束係具有直徑為顯著小於所要 之孔洞的直徑。因此， 或是除去复M y 射采係义須移動以切開該孔洞 影響鑽_ a、n 勒之^式與於運動之限制係直接 ’。所耗費的時間、以及因此該雷射系統產率。 6 I353279 參 先前技藝人士係藉著通常稱為“工具（t00l )，，之所謂的 環媒形（trepan)”與“螺旋形（Spirai )，’運動圖案而雷射 鑽孔°環鋸形處理係起始於孔洞之中心，接著為迅速移動 至孔洞周邊’且在迅速返回至該中心之前，旋轉該束達一 程式規sij的數目而重複於s玄周邊。螺旋形處理係起始於孔 洞之中心，迅速移動至一内部直徑，接著為旋轉該束定位 器達一程式規劃的數目之旋轉，遞增該直徑而直到達到孔 洞周邊為止。雷射束移動係可藉由諸多種種的雷射束定位 系統而實施，諸如：本專利申請案之受讓人（美國俄勒岡 州波特蘭市之 Electro Scientific instruments，Inc ) 所製造的型號53XX系列之工件處理系統。 先前技藝的環鋸形與螺旋形雷射鑽孔方法係顯現至少 九個問題，如下所述： ^ 1 ·先前技藝的圖案係引起不當的加速度極限於定位器 系、·先先則技藝的環鋸係需要移動雷射束於所處理的孔洞 周邊之一環形運動。熟悉此技藝人士係知道的是：環形運 力之乜向的加速度係等於V2/R，其中v係工具速度，且尺 係環形運動之半徑。在定位該工具至孔洞的中心之後，環 鋸^藉由一初始移動段而進行，初始移動段係於平滑方^ 而變遷於孔洞的中心與環形運動的起始之間，以限制工具 2迷度與顫動（jerk)(加速度之變化率）。藉著先前技藝的 環鋸，由初始移動段所需要的加速度係2vVR，其為環形 2所需的加速度之二倍。甚者，需要二倍加速度之運動 仏與執饤一半持續期間的加速度脈衝之軸相同，造成大 7 1353279 於環形運動所需者四倍之一翁$ 動輪廓。雷射束定位李统加 速度係受限，因為二倍的黾.告也 不疋位糸玩加 流係要求於二倍的伺服頻 半 〇 2.先刖技藝的螺旋形工具 ”圖案係文限於朝外螺旋形， 其限制可作處理之材料的型式。 3·先前技藝的環錯盥蜾炖 /、螺k形工具係需要耗時的多個步 驟’以藉著螺旋形及重福的用i ^ 夏複的周邊運動以處理一孔洞。執行 多個步驟係需要束定位器以實行一概括移動演算法，其需 要至少二個加速度脈衝以於步驟之間移動該工具回到孔洞 之中心。 古4.若束定位器設定時間係需要以恢復自-高加速度、 问速度之移動自-先前的孔洞，設定時間係由—固定工具 速度移動至下一個孔洞目標位置而實施，其係限制可利用 的束疋位益運動範圍。此運動範圍係當運用基於檢流計的 束定位器而為顯著。 _ 5.上述的設定時間技術亦無法安定該束定位器於穩態 =孔洞處理頻率，其當振盪環形運動為開始時而引起一暫 態的運動響應。 6,當需要一螺旋形工具之多個重複者以自種種的進入 •角度而接近孔洞’先前技藝的工具圖案係不當緩慢。 ' κ的束火位為方法係運用上述的概括移動演算法，其需 要至少二個加速度脈衝以於重複之間而返回至孔洞之中 Ο .先前技藝的環鋸工具圖案係致使不均的材料移除。 8 1353279 此係因為雷射束能量隨著束移動自孔洞之中心至周邊時為 集中於孔洞之4固四分圓且為再次返回時亦同。 8.先剛技藝的螺旋形與環鋸工具係並未同步化雷射觸 發A號之時序於束定位器運動，其致使省略第—孔洞處理 脈衝a為典型的q切換式雷射係未於命令時產生第一脈 衝0 9·先前技藝 . 而鑽 引起 农们％錯工具圖案係運用以多個重複者 孔於周邊，實皙氧舌Ια

、馬重疊雷射脈衝於孔洞周邊，且因而 不均的材料移除。 而者係較低成本' 較高生產量的工件處 理機器，其且右ΤΒΓη 一 "令具圖案以產生於種種的工件材料之較 小、咼品質的孔洞，諸折 盔▲入A ra, 居士 .實貝為任何的印刷接線板材料， 热淪為剛性或可撓性、 樹脂介電質。工件材料介包覆或暴4、纖維強化、或均勾 運用於半導體元Γ 包括^基板㈣基板，諸如： 等肋· 7C件之彼等者。 【發明内容】 因此，—個目的係提出一種藉著 度以起始及终止璟亨m 軋者了札疋束疋位益加速 止衣形鑽孔運動之方法。 另一個目的孫择山 __ 方法。 ' 一種用於產生種種的新工具圖案之 孔洞材料的均勺_ ^ ;调正工具圖案參數以達成 J 3移除之方法。 再—個目的传#山 ^ 案與時序以奋" 用於控制雷射觸發（firing)圖 只仃工件處理之方法。 9 1353279 另一個目的係提出一種用於同步化雷射觸發於工件的 任意工具位置之方法。 以下的實施例係產生工具圖案移動命令以供操作—雷 射束疋位器及其關聯於雷射觸發命令之時序。以下的層面 係由編號所識別，以匹配識別於背景資訊的上述對應問題 之編號。 1.較佳的工具圖案係降低束定位器加速度與顫動問 題，此乃藉著自該孔洞的中心之外側而接近孔洞位置。於 接近移動期間，稱為dt/2段之—移動段係具有等於環形 段持續期間的一半者之一持續期間且具有零加速度。此接 近移動係造成小許多的伺服誤差。因為工具速度係受限於 可利用的加速度之平方根’此種孔洞接近方法係允許工具 j度增大41%’除非由其他的因素所限制。自dt/2段移除 高加速度係亦允許最大環形振盪頻率為提高而且維持孔洞 :孔品質。當鑽孔時之言亥dt/2段加速度對環形加速度的 :仏定義為-因數α。隨著α係增Λ ’初始的孔洞位置 :夕動朝向孔洞之中心…2係代表先前技藝的起動位 度。·十對於m亥dt/2段係具有較佳為零的相對加速 等工具圖案係支援朝外螺旋者、帛内螺旋者、與 間朝外及朝内螺旋者，均為執行且無須於移動段之 雷射脈衝。朝内螺旋者係經常為較佳以處理玻璃強 ’啫如，非均勻玻璃強化的蝕刻電路板材料。 .該等工具圖案係可執行螺旋形及重複式的周邊處理 j3532^9 於單一個步驟而無須關閉雷射脈衝。 4. 疋位|§設定時間係使用者可程式規劃，且其為追蹤 欲作處理之初始孔洞直徑的環形路徑之束定位器所耗費， 其追縱係未限制束定位器場域。 5. 上述的設定時間改善亦致使設定發生於該束定位器 為振盈時，故自轉動至振盪運動之暫態係耗費設定而“ 處理。 6 ·該等工具圖案係運用一種改良方法以操縱該等工具 之多個重複者。非以一概括移動而終止一環形運動以設定 下一個重複者，此種方法係維持振盪於定位器諸軸之間的 一 90度相位差，但是關閉雷射脈衝。此係致使環形運動 為繼續ϋ移動段持續期間係調整直到下一個工具重複 者之進入條件達到為止。先前技藝方法係需要於諸個重複 =間的雷射關閉時間’其為等於初始重複之旋轉時間的四 分之-、加上一概括移動時間、加上該下一個重複之旋轉 時間的四分之一。此種方法係需要至多為該初始重複者之 走輻日丁間的四为之一、加上一最小的鑽孔時間(打i!卜 jniη)加上4下一個工具重複者之旋轉時間的四分之一。 最小的drill-Tmin係因為運用的小運動而為小於概括移 動T m i π。甚者，當下一 /田壬、>* X & A 個重设者之進入角度係180度偏離 自該初始重複者之】艮ψ & # 角a，所需的雷射關閉時間係僅為 =始重複者之旋轉時間的四分之一且加上下一個重複之旋 轉時間的四分之—。 7.當該等工具圖案係運用於一種僅為環形周邊 1^53279 螓 _ (CirCle-at-perimeter_Qnly)模式，無雷射脈衝為置放於 周邊路控之内側，而免除不均句分布的雷射能量之先前技 蟄問題。 .。8_ 一束定位器與雷射同步化方法係排定雷射觸發信 •號，以在束定位器為到達目標孔洞位置之前而觸發一第一 田射脈衝’使得第二雷射脈衝(其為實際觸發的第一脈衝) 係抵達於所期望與其後命令的所有脈衝為遞送至工件之 鲁處。此種方法係更包括一個“分數雷射延遲（卜邮㈣ r delay)參數，其為相加至半正弦波的輪廓器參數 組’以於一加速度段之中間而打開雷射。 9.該等工具圖案係支援於孔洞周邊的脈衝之_ “遞增 每口尺寸（incremental bite size)，’分布，其考量多少個 工具旋轉（重複）為執行於周邊。此係最佳化該雷射脈衝分 布為均勻且適當環繞於孔洞周邊。遞增每口尺寸係定義為 沿著於工具之第一與第二旋轉（重複者）所遞送的第一脈衝 鲁之間的周邊之距離。遞增每口尺寸方法係提供自動調整該 工具速度’以設定該遞增每口尺寸為等於雷射每口尺寸除 以工具旋轉（重複者）數目。 本發明之另外的層面與優點係由參照隨附的圖式所進 . 行之下文的較佳實施例詳細說明而將為顯明。 . 【實施方式】 ' 如於背景資訊段落所敘述，欲達成一雷射束之高速、 - 準確的定位，則定位器系統係必須控制顫動，其為加迷度 之變化率。諸多先前技藝的定位器系統係藉著一串之短的 12 1353279 而，於各個互連之突然 準確度之不可接受的大 互連線性移動而實施環形運動。然 的角度變化係產生限制速度與定位 顫動。 〜叹硬用正弦波的 疋位器驅動波形係較佳。尤其是，齡 _ 疋敉佳的定位器驅動波形 係運用半正弦波形的加速度段，盆為 八马起始及终止於一零加 速度點。各個加速度段係具有一週期、，其為於定位琴 糸統的加速度能力之最短的非零加速度半正弦波段且避免 定位器共振問題。 如於第1Α與2Α圖所顯示，環形運動係藉著一對之 度相位移的正弦波形以驅動一種定位器之正交軸而達成。 舉例而言，欲形成起始自一90度的進入角度之一個完整 圓形，X車“系藉由二個半正弦波的加速度段而驅動，且γ 軸係藉由三個90度相位移的半正弦波段而驅動。X軸係具 有稱為進入（entry)與退出（exit)段之“濾波器（fiite^、，， 段，用於分離自孔洞位置之間的移動之孔洞處理。 因此，本發明之一第一層面係一種起始及終止環形工 具圖案之方法，其乃藉著可指定的束定位器加速度於 奴。產生％形運動係需要產生一對之9〇度相位移的正弦 波運動波形以驅動該束定位器X與γ軸。產生9〇度的相 位移係需要插入一個半正弦波段至諸軸之一者（何者為取 決於工具圖案進入角度），dt為等於環形運動段之d丈的一 半者。因此，相位移段係稱為dt/2段。使用者係可指定 該dt/2段的加速度為自零至環形加速度之二倍，以折衷 13 1353279 該初始的束位置和所需的加速度…因數α係定義為該 dt/2段的加速度對遠環形的周邊加速度之比值。隨著“係 增大’初始的束位置係移動自環形運動的周邊之外側而^ 向所處理之孔洞的中心，但其造成的加速度亦為增大。對 於係產生先前技藝的起動運動與加速度。對於 該_段係具有相對於環形運動之一較佳為零的加速度。 第1與2圖係說明針對於不同α值之束定位器運動。 心值係可針對於起始與終止的_段而為不同指定。 具圖與1B圖係顯示用於指引一雷射束轴為沿著-工 Q案束路徑14的一藉φ中乂Λ γ |

軸位署1η 種束疋位益(未顯示)之-第一組的X …位1與"軸位置12對時間圖。束路徑14係起始於

度=::16(顯示為—點)，包括-進入段H 置24 + A ^ ^ 退出奴22、與一終止位 形段環形段20之—中心25。環 或周圍，Γ可：直㈣’此對應於欲處理之一孔洞的周邊 入段18籽二、有不同方、360度之範圍。於此實例，進 二1此:？為設定至零退出段22係“為設定至 為較佳 u迷度仏零（即：固定速度），其 二倍。1退出段22之加速度係環形段2()之加速度的 圖案Ϊ二與：圖係顯示用於指弓丨雷射束軸為沿著-工具 與Υ軸位置3的°玄種束疋位益之-第二組的X軸位置30 36 (_示為—料間圖。束路徑34係起始於-起始位置 ·、、'點），&括一進入段38、_ 36〇度的環形段 14 (顯不於虛線）、一退出段42、 為一野、 一終止位置44 (顯示 。於此實例，進入段38係令α為机定至 出段C係令α為設定至〇5。因此、#為6又疋至卜而退 係相同於環形段4。之加速产，而退屮段38之加速度 形段4。之加速度的:退出段42之加速度係環 ^卫具圖案係運用進人段（諸如：進人段18與38)， =退_如：退出段42)。_連争之孔洞係處理於 之坎:’彡乃藉著指弓卜雷射束軸為沿著連結前—個孔洞 谁位置與下—個孔洞之起始位置在―起之—通路。該 藝方：及退出段方法係允許工具移動速度為相較於先前技 ^ 去所可達成者而提高及於41%。 ▲本發明之一第二層面係提出一種用於產生半正弦波的 2數（諸如：第1Α與2Α圖之X軸與Υ軸位置10、12、30、 與/2)之方法，用於執行種種的工具圖案。該等參數與方 々仏參照本發明之一 Mat 1 ab碼表示法與說明工具圖案特 徵之數個關聯圖式而描述。Matlab係一種基於模型 (model-based)的設計模擬程式，其可取得自美國麻州 Natlck之The MathWorks公司。用於產生移動段之Matlab 碼係展示於附錄A。 第3圖係顯示由該種方法所產生之一環形工具圖案 5 0。環形工具圖案5 0係運用以切除孔洞於一材料，其乃 藉由切割於所處理的孔洞之一周邊51。當運用該等工具圖 案，各個孔洞係關於一 χ-γ座標軸之旋轉程度而處理其 中+X、+Y、-X、與-Y軸係方位為分別於〇、90、18〇、與27〇 15 叫279 度。 環形工具圖案50係包括一進入段52，其具有於270 度之—起始位置54與於0度之一進入位置56，於此處發 起雷射脈衝58。於此實例，所處理的孔洞係具有一 i 25微 米之直徑，且雷射脈衝58係具有一 2〇微米之有效光點尺 寸。—10. 25微米之雷射每口尺寸係造成33個雷射脈衝58 為於起始及終止於進入位置56之工具圖案5〇的單一個36〇 鲁f重複期間而分布於周邊51之内。於9〇度，雷射脈衝58 仏關閉，且工具圖案5〇係依循一退出段6〇至—線止 62。 ’、 且 c此技藝人士係將認知的是：進入段52與退出段6〇 之角度位置係僅代表一個範例組之相對角度，其可為偏移 於X與Y軸，視所處理之先前與後續的孔洞之相對位置而 疋。舉例而5，進入段52係可起始及終止於〇度與⑽度， 因此，退出段60係可起始及終止於9〇度與18〇度。 關聯於工具圖案5〇之典型的定位器、雷射、與孔洞喪 ㈣包括⑽毫米/秒㈤㈣之—卫具速度…千赫咖） 之一雷射脈衝重複頻率 , 7貝牛 Pulse repetition frequency)、1，〇〇〇 G 之一定办口0 应丄上、土 — 疋位益最大加速度、〇. 4 7毫种 (m s e c )之一通孑匕錯多丨性A y …W孔日，間、與Q 7毫秒之—通孔最小移動

時間’造成母秒鐘為8 U 里為855個通孔之一最大通孔處理率。 苐 4圖係顯示由& 、， 。系種方凊所產生之一朝外螺旋 圖案70。朝外螺旋形工且 具 圖案7 0係運用以鑽孔於—权 其乃藉由切除材料自ψ、、' 目中心25且沿著一曲線路徑，其為逐 16 1353279 漸遠離自中心25而朝向所處理的各個孔洞之周邊51。朝 外螺旋形工具圖案70係包括一進入段72，其具有於270 度之一起始位置74與於〇度之一進入位置76，於此處發 起雷射脈衝78。於此實例’所處理的孔洞係具有一 1 25微 米之直徑，且雷射脈衝78係具有一 20微米之有效光點尺 寸與一 4. 47微米之雷射每口尺寸。89個雷射脈衝78係存 在分布於工具圖案70的單一個重複期間，工具圖案係 起始於進入位置76、螺旋朝外於一個360度旋轉、且處理 於周邊51為自〇度至約216度，於此點，雷射脈衝78係 關閉以防止重疊於先前處理的位置。工具圖案7 0係依循 退出段80，其具有於270度之一起始位置82至於〇度 之—終止位置84。 熟悉此技藝人士係將再次認知的是：進入段7 2與退出 段80之角度位置係僅代表一個範例組之相對角度，其可 為偏移於X與Y軸，視所處理之先前與後續的孔洞之相對

位置而定。舉例而言，進入段72係可起始及終止於〇度 與90度，因此，退出段8〇係可起始及終止於〇度與& 度0 關聯於工具圖案70之典型的定位器、雷射、盥孔同泉 數係包括：313毫米/秒之一工具速度、7。千赫之—雷: 贈' 1，GGG G之-定位器最大加速度、】27毫秒之1 孔鑽孔時間、肖0.99毫秒之—通孔最小㈣時間 每秒鐘為442個通孔之一最大通孔處理率。 铤成 第5圖係顯示由該種方法所產生之一朝内螺旋形工具 17 1353279 圖案90。朝内螺旋形工具圖案90係運用以鑽孔於—材料， 藉由切除材料自周邊51且沿著一曲線路徑，其為自周邊Η 逐漸朝内而朝向所處理的各個孔洞之中心25。朝内螺旋形 工具圖案90係包括一進入段92,其具有於9〇度之一起始 位置94與於180度之一進入位置96，於此處發起雷射脈 衝98。於此實例，所處理的孔洞係具有一 125微米之直徑， 且雷射脈衝98係具有一 20微米之有效光點尺寸與一 4. 47 微米之雷射每口尺寸。273個雷射脈衝98係存在分布於工 具圖案90的單一個重複期間，工具圖案9〇係起始於進入 位置96、處理其起始於180度及終止於〇度之於周邊51 的二又二分之一個旋轉（900度）、螺旋朝内於其起始及終 止於0度之一個3 6 0度旋轉，於其此點關閉雷射脈衝9 8 ^ 工具圖案90係依循一退出段10〇，其具有於〇度之一起始 位置102至於90度之一終止位置104。 熟悉此技藝人士係將再次認知的是：進入段92與退出 奴1 0 0之角度位置係僅代表—個範例組之相對角度，其可 為偏移於X與Y軸，視所處理之先前與後續的孔洞之相對 位置而定◊舉例而言，進入段92係可起始及終止於27〇 度與〇度’因此，退出段1〇〇係可起始及終止於度與18〇 度。 關聯於工具圖案90之典型的定位器、雷射、與孔洞參 數係包括：313毫米/秒之一工具速度、7〇千赫之/雷射 PRF、1，〇〇〇 g之一定位器最大加速度、3.9毫秒之一通孔 鑽孔時間、與〇. 8 5毫秒之—通孔最小移動時間，造成每 18 1353279 秒鐘為211個通孔之一最大通孔處理率。 第6圖係顯示由該種方法所產生之一朝内及朝外螺旋 形工具圖案11Qe朝内及朝外螺旋形工具圖案⑴係運用 以鑽孔於一材料，其乃藉由切除材料自周邊5丨而朝内至 所處理的各個孔洞之令心且返回朝外至周彡51。朝内及朝 外螺旋形工具圖案110係包括一進入段112，其具有於18〇 度之一起始位置1丨4與於270度之一進入位置u6，'於此 處發起雷射脈衝118。於此實例，所處理的孔洞係具有— 125微米之直徑，且雷射脈衝n8係具有一 2〇微米之有效 光點尺寸與-4_47微米之雷射每口尺寸。132個雷射脈衝 118係存在分布於工具圖案11〇的單一個重複期間，工具 圖案no係起始於進入位置116、處理其起始於27〇度且 終止於0度之周邊51的四分之一個旋轉（9〇度）、螺旋朝 内於其起始及終止於〇度之一個36〇度旋轉、處理於孔洞 的中心之自〇度至18〇度的半個旋轉、螺旋朝外於其起始 及終止於180度之一個36〇度旋轉、且處理於周邊μ之 自180度i 270度的四分之一個旋轉，於其此點關閉雷射 脈衝118。工具圖案11〇係依循一退出段12〇，其具有於gw 度之一起始位置122至於〇度之一終止位置124。 熟悉此技藝人士係將再次認知的是：進入段】】2與退 出丰又1 2 0之角度位置係僅代表一個範例組之相對角度，其 可為偏移於X肖y軸’視所處理之先前與後續的孔洞 對位置而定。 關聯於工具圖案u0之典型的定位器、雷射、與孔洞 19 1353279 參數係包括：313毫求/秒之一工具速度、7〇千赫之一雷 射PRF、1，000 G之一定位器最大加速度、丨88毫秒之〆 通，鑽孔時間、與h 03毫秒之一通孔最小移動時間，造 成每秒鐘為434個通孔之一最大通孔處理率。 第7圖係顯示由該種方法所產生之朝外螺旋形工具圖 案70的二個重複者（二個重複者係稱為7〇，）。（工具圖案 7 0 ’係顯示為半尺寸的雷射光點以更為清楚顯示進入'與退 出段軌道。）朝外螺旋形工具圖案70,係運用以鑽孔於一材 料，其乃藉由重複切除材料自中心而朝外至所處理的各個 孔洞之周邊51。朝外螺旋形工具圖案70’係包括一進入段 72，，其具有於270度之一起始位置74’與於〇度之一進入 位置76’ ’於此處發起雷射脈衝78，。於此實例，所處理 的孔洞係具有一 200微米之直徑，且雷射脈衝78，係具有 —10微米之有效光點尺寸與一 4.47微米之雷射每口尺 寸。21 6個雷射脈衝78’係存在分布於工具圖案7〇,的二個 重複期間，第一個重複係起始於一第一進入位置76，、螺 旋朝外為於一個360度旋轉至〇度、且處理於周邊5}為 自〇度至約90度’於此點關閉雷射脈衝78’且工具圖案7〇, 係依循一過渡段80’ ’其具有於90度之一起始位置82,且 概括為螺旋朝内至於180度之一過渡終止位置84，。工具 圖案7 0之第·一個重複係起始於過渡終止位置8 4 ’、螺旋 朝外為於一個360度旋轉至180度、且處理於周邊51為 自180度至270度，於此點再次關閉雷射脈衝78’且工具 圖案70’係依循一退出段80”，其具有於270度之一起始位 20 1353279 置82”至於0度之一終止位置84”。 熟悉此技藝人士係將再次認知的是：進入段72,與退 出段80’之角度位置係僅代表一個範例組之相對角度，其 可為偏移於X與γ軸，視所處理之先前與後續的孔洞之相 對位置而定。 關聯於工具圖案70,之典型的定位器、雷射、與孔洞 參數係包括：313毫米/秒之一工具速度、7〇千赫之一雷 射PRF、1，〇〇〇 G之一定位器最大加速度、3 毫秒之一 通=鑽孔時間、與h69毫秒之一通孔最小移動時間造 成每秒鐘為209個通孔之一最大通孔處理率。 亲本發明之—第三層面係提出一種用於調整雷射束移動 =度之方法，以於處理孔洞之時而達成一均勻的雷射能量 :布。當運用例如環形工具圖案5〇 (第3圖)之多個重複 基里孔'同’處理良好品質孔洞係取決於稍微重疊各個 其=重複者之雷射光點。逐個重複者之重疊的程度係由 數戶Γ、—遞增每口尺寸（inereiDental心SiZe)”之一參 —产Μ。遞增每口尺寸係定義為雷射脈衝位置為移位於 衣形工具圖案的諸個重複者之間的距離。 脈衝：！射束速度之小的變化係可顯著改變逐個重複者之 針對於=或是遞增每口尺寸。良好的通孔處理係取決於 之位置衣形工具圖案之各個重複而稍微移位該等雷射脈衝 相同的#使得雷射脈衝係並未於後續的重複期間而擊中於 Λ 且田射能篁係較為均句散佈於通孔周邊。 +例而言，若一個通孔處理應用係運用五個環形重複 21 1353279 者’較佐的是：雷射脈衝係針對於各個重複者而移位，使 得-假定的第六個重複者係、具有脈衝為完全重疊於第一重 複者之脈衝（遞增每口尺寸係約為等於每口尺寸除以環形 重疊數目）。反之，當來自各個重複者的脈衝係撞擊於相 同的位f，係造成不良的通孔處理。此係典型為由於不慎 運用極小為相對於或約為等於實際的每口尺寸之一遞增每 口尺寸而引起。 第8與9 ®係、分別顯示處理於㈣電路板材料之不可 #接受的通孔與高品質的通孔，其乃藉由分別運用一種先前 技藝的每口尺寸與一種較佳計算的遞增每口尺寸之環鋸與 環形工具圖案的多個重複者。 第1 〇與11圖係顯示該遞增每口尺寸如何由雷射束速 度之小的變化所影響。第10圖係顯示藉由運用一種環鋸 工具圖案的五個重複者所造成之一種先前技藝的每口尺 寸，其中雷射PRF係30千赫，通孔直徑係丨25微米，有 效雷射束光點尺寸係13微米，且雷射束速度係377. 5毫 ®米/秒。第10圖係顯示的是：來自該五個環鑛重複之各者 的雷射脈衝為幾乎完全重疊，造成一不良品質的通孔及/ 或不良的ί哀鋸處理強健性。反之，第1 1圖係顯示相同的 處理’除了雷射束速度係稍微改變至379· 5毫米/秒。2毫 米/秒之小速度變化係致使雷射脈衝之均勻分布於通孔周 邊’造成一高品質的通孔及/或改良的處理強健性。第i i 圖之環形處理係運用2. 3微米之遞增每口尺寸，其致使來 自 \ 3 ^'疋的第六個重複之雷射脈衝為重疊於來自第一個重複 22 1353279 之雷射脈衝。 用於適當設定關聯於一特定環形工具圖案之遞增每口 尺寸所需要之雷射束速度係取決於所運用的重複之數目、 通孔直經、雷射PRF、與有效的雷射束光點尺寸。雷射束 速度係較佳為選取，俾使第一個與假定為最後再加一個的 工具圖案重複之雷射束脈衝位置係實質為重疊。 以下顯示的式子係運用以計算對於重疊第—個與假定

為最後再加一個的工具圖案重複之雷射束脈衝位置所需的 遞增每口尺寸（△ rep)，作為環形工具重複的數目（Cycles) 之一函數： (式1) 定義 =—-—

PRF 因此，Δ ~-Bite rep c^s (式 3) 其中： m)；

Bite =每口尺寸（非為遞增每口尺寸） 早伹為微米（以 v=工具速度’單位為毫米/秒Wsec); PRF =雷射脈衝重複率’單位為千赫(kHz);

Nrep=於一個環形重複之脈衝的數目； D =通孔直徑，單位為微米Um); E f f =有效光點尺寸， 早位為微米（Vm); △ rep=遞增每口尺+ 00 寸’早位為微米（# m);及

Cycles哨運用之環形重複的數目。 附錄B係展示— 種Matlab編碼方法，基於式（1)至式 23 1353279 (3) ’用於調整該遞增每口尺寸以達成當運用一環形工具 圖木的夕個重複時之等化的脈衝間距。該種方法係當一使 用者為致動一 “等化周邊脈衝重疊，，4安鈕或其他的致動器 而執仃。該種方法係調整該工具速度且因此調整該每口尺 :為朝下一小虿’以達成期望的遞增每口尺寸而未顯著改 受雷射脈衝能量密度。 誠然，遞增每口尺寸係可藉I改變該工具速纟、PRF、 、光έ尺寸之任何的組合而調整，而對應於改變孔洞 直役n遞增每D尺寸之—更為嚴密的數學描 示於後。 有效的孔洞直徑係定義為： (式4) 1^二 D-Eff 針對於遞增每口尺寸之概括化的方程式係 ceil

v J^RF 7ζ〇 (式5) 其中函數 〔）係达回大於或等於w之最小的整數， 且代表化整一個分數之處理。 △ 一達成V個平均分割的遞增每口尺寸之條件係： JpRF^ks) ° (式 6 ) 式（4)至（6)係可為結合以產生式⑺： ceil (式7) '^PA^\nDejr(PRF) ^ ι K V J - =¾° 量“X”係由式（8)所定義： 24 1353279 v 求解式（7)係相同於求解式（9) cei 1(λγ)—χ 二-〇 Cycles (式8) (式9) 式（9)係具有一無限的解答 并T具有丨—一的— 分數餘數之任何正數係產生_個 。 ⑽~個 最小可能的調整，進而為由旋二父佳的情形係產生 時，量X係可為朝上或朝下而調整 Θ作出調整 雖然於可達成的速度與PRF 乂 ’改變係較佳， w <貝際限制 向之調整。 利保了此支配某一方 用於調整X朝上為最小量以 如下之式(1〇): 欠解式⑻之解答係顯示於 xHC)r = ceil x + ~^ —--1 0 V Cycles) Cycles (式 10) 用於調整X朝下為最小量以求 如下之式⑴以⑻之解答係顯示於 (式 11) 一旦較佳的數學調整為已經決定 根據式（8 )，诚：ι祕卷 口尺寸係可藉著變更該速度、pRF、— 曰 罝技、或有效光點尺 寸而實施。藉著調整速度以求解遞姆 " ...,〇 s . 9母口尺寸係顯示於如 下之式（12) · v ^DApRF) ^ new =fl〇〇rl ~—1 —ι 、Cycles J Cycles 藉 (13): PRFnev tew (式 12) 著調整PRF以求解遞增每口尺寸係顯示於如下之式 (式 13) 25 1353279 藉著調整有效孔洞直徑以求解遞增每口尺寸係顯示於 如下之式（14): D 〇 φ,,ε,ν " n{PRF) (式 1 4 ) 誠然，有效直徑係可藉由 寸之一個組合而變更。然而， 正雷射通孔尺寸，且改變PRF 改變孔洞直徑與有效光點尺 因為改變有效直徑係稍微修 係具有針對於雷射裝備與控 制費用之不合意的牽連，遞增每口尺寸係較佳為運用式（12) 以調整束定位器速度而決定。

當決定該遞增每口尺寸時，脈衝間距係無須為精確以 達成適合的通孔處理結果。舉例而言，△…係可能增大達 約20%。甚者，於某些樣品處理應用，△…係可能造成小 於5微米之一脈衝間距。於马楚# ^ 1 w间此於。亥4應用’介於雷射脈衝之間 的間距係應不小於約1. 0微米。 第12與13圖係顯示分別為根據先前技藝與本方法所 形成的環鑛與環形工具圖案之間的比㈣係。尤其第Μ 圖係顯示為不平均分布於-孔洞之周ϋ 132 &雷射脈衝 130,其乃藉由—種先前技藝的環鋸工具圖案134之二個 重複者。環錫工具圖案134係、運用717毫米/秒之雷射束 、度7G千赫之雷& pR]p、；[ 25微米之孔洞直徑、2〇微米 之有效光點尺寸、10.24微米之雷射每口尺寸 '以及a 礙米之每口尺寸136。 ^反之，第1 3圖係顯示為平均分布於孔洞之周邊1 32的 运射脈衝130，藉由運用一括# , < 稽田連用種等化周邊脈衝重疊”方法 種％形工具圖案！ 38之二個重複者。環形工具圖案^ Μ 26 1353279 係運用710. 5毫米/秒之雷射束速度、7〇千赫之雷射pRF、 125微米之孔洞直徑、2〇微米之有效光點尺寸、ι〇 ι5微 米之雷射每口尺寸、以及5. 〇7微米之遞增每口尺寸139。 運用該“等化周邊脈衝重疊” $法係改變雷射束速度自 717毫米/秒至710. 5毫米/秒。 本發明之一第四個層面係提出—種用於控制一 Q切換 式（Q switched)雷射之方法，q切換式雷射係發射上述的 工具圖案所運用之雷射束脈衝。該種方法係執行於一邏輯 裝置，諸如：一數位訊號處理器（Dsp，digitai以卯。 Processor)之—微處理器，包括：暫存器，以控制一欄位 可程式規劃的料列（FPGA，field㈣㈣瞧心邮 :y)其鈿確排定一第一雷射脈衝之發射與所有後續的 雷射，衝之發射而相對於驅動一雷射束定位器之半正弦波 輪廓益（profiler)命令。範例的輪廓器命令係可包括欲定 位一雷射束為沿著上述的工具圖案段所需之命令。 。斬第14圖係顯示一第一 Dsp暫存器，其為一“雷射重複 =暫存裔（Laser Rep Rate Register)，，140，包括：16 個 碩出/寫入位置，以程式規劃雷射脈衝間 ::雷射重複率暫存器14。係控制一重複率產生器142， 其提供具有範圍為自305.18赫茲（暫存器140值gxFFFF) 至百萬赫茲（暫存器140值0χ0)及解析度為約〇〇〇47 '、 頻率fn的訊號。該訊號頻率fn=l/(暫存器值 毫微心）。重複率產生器1 42係僅於下文所述的—Dsp“脈 齡°十數暫存器（Pulse Count Register)” 144為儲存一非 27 工353279 零值之時而致動。 一第二DSP暫存器係一“雷射脈衝控制定時器暫存器 (Laser Pulse Control Timer Register)”146，包括：24 個讀出/寫入位置，以供程式規劃其關聯於發射雷射脈衝 之二個時間延遲。位置〇-1〇係程式規劃一閘控（gate)S 遲，且位置12-22係程式規劃一第一脈衝延遲。位置i2_22 係較佳為移位以正規化其所儲存的值，此係在施加該正規 化的值至下述的“dly”式之前。各個延遲係由式dly=(暫 存器146值*50毫微秒）所決定且範圍為自〇至1〇2_ 3微秒。 一第三DSP暫存器係脈衝計數暫存器144，包括：j 8 個。貝出/寫入位置，以程式規劃其將為發射於一脈衝群 (burst)之多個雷射脈衝。有效的暫存器144諸值係範圍 為自0x3FFFF至0。諸值0x3FFFF至〇χ〇係具有特定的意 義β有效的值（1到0x3FFFF，2621 42D)係對應於發射於該 脈衝群之脈衝的數目。特定的值〇x3FFFF係引起—連續的 鲁脈衝群而直到一零值寫入至脈衝計數暫存器144為止。特 定的值0x0係停止目前的脈衝群。 用於起始雷射脈衝之發射的方法係參照第〗5A與1 5B 圖而描述於後。雷射脈衝命令係由一種監視（watch_d〇g) *疋日可益而合格化，若DSP為失效，監視定時器係停止雷射 .脈衝之电射。熟悉此技藝人士係將瞭解如何實施該邏輯裝 置以實行此種雷射控制方法。 第1 5A與1 5B圖係顯示用於發射支援上述方法的雷射 脈衝之個別的正常與特例時序關係。 28 1353279 於第1 5A圖所示之正常的時序關係實行如後。 亦為參考第14圖，雷射PRF係由DSP所設定，DSP係 寫入脈衝間的週期15 0至雷射重複率暫存器14 〇。 脈衝計數暫存器丨44係以一零值而初始化。dsp係以 DSP一Write_ Strobe_N”寫入訊號152而起始雷射脈衝 處理，以載入多個脈衝值（1至2〇〇〇〇〇) 154至雷射脈衝 計數暫存器144。 —“FPGA 一 Gate_N”雷射閘控訊號156係在某量的閘控 延遲（50毫微秒至100微秒）158之後而成為真（true)， 而閘控延遲158為由雷射脈衝控制定時器暫存器1 46之位 元〇〇至10所決定。 一第一 “FPGA_QSW_N”雷射Q切換訊號ι60係在某量的 第—脈衝延遲（5〇毫微秒至1〇〇微秒）162之後而成為真， 而第一脈衝延遲162為由雷射脈衝控制定時器暫存器146 之位元1 2至22所決定。預設的第一脈衝延遲i 62係零。 雷射脈衝1 54之數目係程式規劃於脈衝計數暫存器 144，除了參照第丨5B圖於下文所述的特例之外。雷射閘 控sfl號1 56係在最後一個雷射脈衝！ 64之後的5〇毫微秒 而成為偽（fa 1 se)，致使最後一個雷射脈衝發射成為真。 於第】5B圖所示之特例的時序關係實行如後。 亦為參考第14圖，特別時序情形係出現於當Dsp寫入 訊號152為載入一值〇x3FFFF至脈衝計數暫存器144。此 動作係致使一脈衝計數器148以連續計數而直到一 Dsp寫 入訊號152’為載入一零值至脈衝計數暫存器]44，其致使 29 1353279 雷射Q切換訊號16〇脈衝為在一個脈衝不確定性延遲i66 之後而條止，以避免發生競爭（race)條件加上閘控延遲I” 與第一脈衝延遲162的餘數。 本發明之一第五個層面係需要一種用於協調雷射脈衝 發射與入射於預定的雷射束定位命令位置之方法。當運用 上述的工具圖案以處理孔洞，發射的雷射脈衝係精確定位 於m數目之卫具圖案重複期卜且尤其是發射各個重 複之第一雷射脈衝於工具圖案之正確的位置。因此，此種 方法知改善上述的工具圖案所運用之運動輪廓器與雷射時 序之協調、準確度、與性能。 此種方法係支援新的工具圖案，其乃藉由針對於一給 足的田射束疋位态加速極限而提供一較高的工具速度。舉 例而5 ，一種典型之基於檢流計的束定位器係具有一 1’OOOG加速極限。新的工具圖案係以至少二種方式而影響 雷射脈衝發射時序。第一，環形的工具圖案係可起始雷射 脈衝發射於一移動段之中間，且允許雷射脈衝於一工具重 複之刀數口ρ刀期間。因此，稱為一協調運動控制模組（⑶Cm， ordination motion control module)之雷射束定位器 系統的一部分者係協調於系統控制電腦，以引起雷射脈衝 發射於移動段之—預定部分期間。第二，耦接於工具速度 2近1.0米/秒（m/sec)之新的中段雷射時序係需有極高的 田射脈衝時序準確度。先前技藝的雷射時序系統係具有約 為:±50微秒脈衝的第一脈衝時序解析度，其意指一不可 接叉之±50微米的第一脈衝定位。 30 1353279 因此，此種方法係轉移自DSP控制的雷射脈衝之精確 吟序至更為快速的FPGA，其乃藉由轉移DSP暫存器之内容 與相關的時序控制至於FPGA之配對的暫存器14〇,、144,、 與146’。此外，一新的分數雷射延遲（Fracti〇nai

Delay)參數係相加至移動段資料結構，用於協調運 動命令與雷射脈衝發射時序。分數雷射延遲參數係定義於 一移動段起始與第一雷射脈衝發射之間的一時間延遲，如 為總段時間ΔΤ之一分數❶分數雷射延遲參數係具有一 8 位元值’諸值為自〇至255。若該值為零，雷射脈衝時序 係行為類似於先前技藝者。自一移動段的起始至第—雷射 脈衝之延遲係： 延遲= 分數雷射延遲/ 256。 第16圖係顯示雷射束脈衝與束定位器（Βρ，以⑽ P〇S1ti〇ner)的時序關係。理想而言，一第一雷射脈衝 之發射係在束定位器為起始一工具圖案進入段（諸如：進 入段52 (第3圖））之後而將出現一分數雷射延遲時 間172。然而，許多系統延遲係需要一種協調時序方法， 用於一實際第一雷射脈衝1 74之發射。 該種協調時序方法係先考量一協調模式遽波器延遲 (Coordinated Mode Filter Delay) 176，其包括：一輪 廓遽波器群組延遲與-檢流計延遲。輪㈣波器群組延^ 係具有5。至80毫秒之一固定值，視該遽波器頻率而定。 協調模式束定位與關聯的群組遽波器延遲係描述 “高速、高準確度之多級式工具定位# + m不"1為 疋位糸統之美國專利第 31 1353279 。裣流計延 轉檢流計所 5’751’585號，其為讓渡至本申請案之受讓人 遲（GalvoDelay)係對於束定位器命令到達束偏 需的時間。檢流計延遲係固定於約為2〇〇毫秒 該種協調時序方法係進而考量一雷射事件 (1 p 纖丧Γ盗延遲 (Laser Event Buffer Delay) 178，苴自;.从 '、匕枯.於—輪廓 孔段(諸如：進入段52 (第3圖))與命令起始雷射發射的 時間之間的經過時^雷射事件緩衝器延冑Μ係可調整 至50毫秒之一解析度。

閘控延遲158 (亦參閱第15A與15B圖）係儲存於FpGA 脈衝控制定時器暫存器146,之一第一部分，且決定於接收 該脈衝計數寫入訊號152與致動雷射閘控訊號156 (亦參 閱第14A與14B圖）之間的FPGA延遲。閘控延遲158係具 有5 0毫微秒之一解析度。 第一脈衝延遲162 (亦參閱第14A與14B圖）係儲存於 FPGA脈衝控制定時器暫存器146，之一第二部分，且決定 於雷射閘控訊號156與第一雷射Q切換訊號16〇之間的延 遲，用於請求第一實際雷射脈衝之發射。第一脈衝延遲】6 2 係藉由Ι/PRF + RuntDelay所決定，其中RuntDelay係欲避 免一異常低能量（runt)的雷射脈衝所需之一固定延遲。 每當DSP為載入一新的移動段，則其計算雷射事件緩 衝器延遲1 78與閘控延遲1 58之值，如後： 協調模式濾波器延遲+檢流計延遲之值係儲存作為名稱 為BP延遲之一參數。 延遲1=BP延遲+ △ τ*分數雷射延遲-第一脈衝延遲。此 32 1353279 係介於雷射事件緩衝器延遲丨78與閘控延遲丨58之間所需 的延遲σ 閘控延遲158 = (延遲1模數（modlUus) 5〇毫秒）+ 5〇毫 杉。此延遲係確保閘控延遲158為足夠長以避免Fp(JA邊 界條件。 雷射事件緩衝器延遲178 =延遲卜閘控延遲158。此係 50毫秒之一偶數倍數。 φ 在諸值為計算之後，閘控延遲158係載入作為於雷射 事件緩衝益之一雷射導通（Laser〇n)封包的一個攔位且 。玄封包的時間標籤（tag)係目前時間加上雷射事件緩衝器 延遲。 田e亥束疋位器伺服機構（servo)係召來一雷射導通封 則其載入閘控延遲158之值至FPGA雷射脈衝控制定 時器暫存器146,，接著詢問FPGA脈衝計數暫存器144，以 決定雷射脈衝之期望的數目。 •—熟悉此技藝人士係將認知的是：本發明之部分者係可 貝施為*㈤於針對較佳實施例之上述的實施。舉例而言， 工件樣品材料係可實質包括任何的印刷接線板材料，無論 2:，或可撓性、銅包覆或暴露、纖維強化、或均勻樹脂 .介電質，且亦可包括陶瓷基板與矽基板，諸如：運用於 • 電子與半導體元件之彼等者。 可對於熟悉此技藝人士而將為顯明的是：諸多的變化係 。乍成於上述的實施例之細節而未偏 則。闵屮士 + w <根本原 ’本發明之範疇係為僅由隨附的申請專利範圍所 33 1353279 a - 決定。 【附錄A】 % generate the move segments function [x_segs, y一segs] = gen_segs(hole_diameter, eff一spot—size, spiral_revs, proc_action； spiral#id, velocity, repetitions, revs_at—diam, settle_revs, prf_period# init_entry—angle)

% The preferred rotation direction is CCW. This is allowed by apps and minimizes the complexity of switch statements, etc. The true entry conditions, however, are determined by the settling revs and revs at hole diameter if the spiral action is inward. entry_angle = init_entry—angle; % degrees for rep_ctr=l：repetitions % Compute the dt for the initial revolution if (proc_action==2) % spiral outward dt_init = pi*spiral_id/2/velocity； else % starts at outer diameter dt_init = pi*(hole一diameter-eff_spot_size}/2/velocity; end dt = dt_init; % Compute how far off of the entry angle to start. pre_entry_angle_bp_revs = 0； if ((proc_action==3) | (proc_action==4)) % spiral inward or spiral inward, then outward pre_entry一 angle_bp—revs = revs_at 一 diam; end % settle rev on the initial rep only if (rep一ctr == 1) pre一entry一angle一bp一 revs = pre 一 entry—angle 一bp 一 revs + settle_revs； end % figure the entry angle for starting the definition of bp motion pre_entry_angle_bp一revs_mod4 = ceil (pre一entry—angle一bp—revs*4) /4 ; entry一angle一bp = entry一angle - pre_entry一angle_bp_revs—mod4*360; entry一angle一bp = mod (entry一angle一bp, 360); 34 1353279 % Now start adding move segments. Note that the move segment format is： % [dp_um dV-Umpersec dt_sec pulse_cnt pulse_fraC-dly] % add the move segments pre entry angle % figure out the segment reference times for BP motion switch entry_ang1e_bp, case 0, x一segs = [0 -2*velocity dt 0 0] ; % leader is x axis x_ref_time = -dt/2； % x starts at time -dt/2 x_total_dt = dt/2; y一segs = [0 0 0 0 0]/ y_ref_time = 0； % y starts at time zero

y_total_dt = 0； vx = -velocity； vy = velocity; case 90, y_segs = [0 -2*velocity dt 0 0] ； % leader is y axis y一ref_time = -dt/2； % x starts at time -dt/2 y 一total—dt = dt/2； x一segs = [〇〇〇〇〇]； % y starts at time zero x_ref_time = 0 x一 total_dt = 0 vx = -velocity vy = -velocity case 180, x一segs = [0 2*velocity dt 0 0]; % leader is x axis x_ref_time = -dt/2； % x starts at time -dt/2

x_total_dt = dt/2; y一 segs = [〇〇〇〇〇]； y一ref_time = 0; % y starts at time zero y—total_dt = 0； vx = velocity； vy = -velocity; case 270, y一segs = [0 2*velocity dt 0 0] ； % leader is y axis y—ref—time = -dt/2 ； % x starts at time -dt/2 y一total_dt = dt/2； x 一 segs = [0 0 0 0 0]； x一ref_time = 0; % y starts at time zero x_total_dt = 0； vx = velocity； vy = velocity； end 35 1353279 % Now round and round for the rounded bp__revs . Each segment defines the next 1/4 of a revolution for seg_ctr=l :pre_entry—angle一bp一revs—mod4*4 if (y一total_dt > x_total一dt) x_segs = [x_segs； 0 -2*vx dt 0 0】； vx = -vx； x一total一dt = x一total一dt + dt； else y一segs = [y_segs； 0 -2*vy dt 0 0]； vy = -vy； y_total_dt = y—total一dt + dt； end end

% Motion is now defined up to the entry angle. Where to move next depends on the processing action. if ((proc_action==3) | (proc_action==4)) % spiral inward diam一inc = (spiral_id - (hole_diameter-efspot_size))/spiral_revs； dt_inc_seg = pi*diam_inc / (8*velocity)； for seg—ctr=l:spiral一revs*4 dt = dt + dt_inc_seg； if (y_total_dt > x一total_dt) x—segs = [x一segs; 0 -2*vx dt 0 0]； vx = -vx； x—total_dt = x一total一dt + dt; else

y一segs = [y_segs； 0 -2*vy dt 0 0]； vy = -vy； y_total—dt = y_total_dt + dt； end end end % inward/outward includes extra 1/2 rev which will be at ID if (proc_action==4) for seg_ctr=l：2 if (y一total_dt > x一total一dt) x一segs = [x一segs; 0 -2*vx dt 0 〇]； vx = -vx； x_total—dt = x一total一dt + dt; else 36 1353279 y一segs = [y_segs； 0 -2*vy dt 0 0]； vy = -vy； y_total_dt = y_total_dt + dt; end end end if ((proc_action==2) | (proc一action==4)> % spiral outward diam—inc = ( (hole_diameter-eff_spot_size)-spiral_id)/spiral—revs; dt_inc_seg = pi*diam_inc / (8*velocity)； for seg_ctr=l：spiral_revs*4 dt = dt + dt_inc_seg； if (y_total__dt > x一total—dt)

x一segs = [x一segs; 0 -2*vx dt 0 0]； vx = -vx； x—total—dt = x_total_dt + dt; else y__segs = [y—segs; 0 -2*vy dt 0 0]； vy = -vy； y_total 一 dt = y_total一dt + dt; end end end % do if ((proc_action==l) | (proc_action==2) | (proc一action==4)) circular revs

ncircle_segs = ceil (revs__at_diam*4)； for seg_ctr=l：ncircle_segs if (y_total_dt > x—total一dt) x一segs = [x一segs; 0 -2*vx dt 0 0]； vx = -vx； x一total_dt = x一total_dt + dt; else y_se9s = [y一segs; 0 -2*vy dt 0 0]； vy = -vy; y_total_dt = y_total一dt + dt; end end end 37 1353279 % That defines the BP motion, besides the entry/exit which will be handled later. Next thing to do is compute the number of laser pulses and schedule the laser-on event in the move segments. laser一delay一revs = pre_entry_angle_bp_revs_mod4 ； % basic delay % if spiral inward is first process action, back off the delay by the revs at diameter if ((proc_action==3) | (proc_action==4)) laser_delay一revs = laser—delay—revs - revs—at_diam; end laser一del ay一 time = laser一delay—revs*dt_init*2;

% laser on time is equal to the minimum of the two total segment times, then adjusted by the laser delay time and the difference between the rounded up final revs and desired final revs laser—on_time = min ([x—total一dt y_total一dt]); laser一on—time = laser一on一time - laser一delay—time; if ((proc_action==l) | (proc—action==2) | (proc_action==4)) % fractional revs at end bp一finish—up一time = (ceil (revs_at_diam*4) /4-revs_at_diam) *dt*2； laser一on_time = laser—on—time - bp—finish一up—time; end pulse一count = ceil(laser_on一time / prf_period); % The laser-on event goes into the X segment stream t一tracker = x_ref一time; seg一idx = 1; dtseg = x—segs(1,3);

while {t_tracker+dtseg <= laser—delay—time) t_tracker = t_tracker + dtseg； seg_idx * seg_idx+l； dtseg = x—segs(seg—idx, 3); end frac = (laser一delay一time - t_tracker)/dtseg； % 1/256 resolution just like cmcm frac = round(frac*256)； % Now stick it into the move segments x一segs (seg—idx,4) = pulse_count； x_se9s (seg_idx,5) = frac； % Need to pad the move segments with the entry. % The first rep always enters with a generic move, if (rep_ctr==l) 38 1353279 switch entry一angle一bp, case 0, y一segs = [-x_ref_time*velocity 0 -x_ref_time 0 0; y_segs]； xO = 0 ； yO = x_re f_t ime *ve1oc i ty; vxO = velocity； vyO = velocity； case 90, x_segs = [y_ref_time*velocity 0 -y_ref_time 0 0； x_segs]； xO = -y_ref_time*velocity; yO = 0； vxO = -velocity； vyO = velocity; case 180,

y一segs = [x_ref_time*velocity 0 -x_ref_time 0 0; y_segs]； xO = 0 ； yO = -x_ref_time*velocity； vxO = -velocity; vyO = -velocity； case 270, x一segs = [-y_ref_time*velocity 0 -y_ref_time 0 0； x_segs]； xO = y_ref_time*velocity； yO = 0 ； vxO = velocity； vyO = -velocity； end

% generic move from hole center. Create generic move segments from current position to initial conditions for the via [gmt_x, Apk, Vpk] = gm_new(x0, 0, vxO)； [gmt_y, Apk, Vpk] = gm一new(y0, 0, vyO); % Take max of move times for two cases, gmt = max ([gmt_x； gmt_y])； % Round up to modulus of 50 usee rup = 50e-6 - mod (sum (x_segs (:,3)) +sum(gmt) , 50e-6) ； % x, y same dt rup = mod (rup, 50e-6)； gmt(2) = gmt(2) + rup; % compute generic move dvs and dps init_x = xO； x = 0 ； init_y = yO； 39 1353279 y = 0; vx—start = 〇/ vy—start = 0; init—vx = vxO; init 一vy = vyO ; denom=(gmt(1)+2*gmt(2)+gmt(3))； dvxl = (2* (init_x-x)-vx_start* (2*gmt (1)+2*gmt (2)+gmt (3))- init_vx*gmt(3))/denom； dvyl = (2*(init_y-y)-vy—start*(2*gmt(l)+2*gmt(2}+gmt<3))- init_vy*gmt(3))/denom； dvx3 = (-2*(init_x- x) +vx_start*gmt(1)+init_vx*(gmt(1)+2*gmt(2)+2*gmt(3)))/denom； dvy3 = (-2*{init_y- y) +vy_start*gmt(1)+init_vy*(gmt(1)+2*gmt(2)+2*gmt(3)))/denom；

dpxl = gmt ⑴ *(vx一start+dvxl/2)； dpyl = gmt (1) * (vy__start+dvyl/2)； dpx2 = gmt⑵*(vx一start+dvxl); dpy2 = gmt(2)*(vy一start+dvyl); dpx3 * init_x-x-dpxl-dpx2； dpy3 = init_y-y-dpyl-dpy2; % pre-pend the x一segs generic move segments [dpxl dvxl gmt(l) 0 0; dpx2 0 gmt(2) 00; dpx3 dvx3 gmt(3) 0 0; x—segs ]; y—segs

[dpyl dvyl gmt(l) 0 0; dpy2 0 gmt(2) 00; dpy3 dvy3 gmt(3) 00; y_segs 】； prior—x一 segs = x一 segs ; prior—y一 segs = y一 segs; else % subsequent reps will adjust from the prior dt to the new dt prior一exit一angle = mod(round ((atan2(prior一vy, prior_vx)-3*pi/4)/ (pi/2))*90,360); ea一advance—segs = mod ( (entry一angle_bp - prior一exit一angle)/90,4); if (ea_advance_segs < 2) ea—advance一segs = ea一advance一segs + 4; end 40 1353279 % If more than 2 segs are required, do them at the min possible time for maximum speed advantage. tmin_transition = le-4； % 0.1msec if (tmin一transition < pi*velocity/(1000*9.8e6))

tmin—transition = pi*velocity/(1000*9·8e6); % limit 1000G end % insert extra segments if more than 1/2 of a rev is required tmin一transition = le-4； % 0.1msec if {tmin—transition < pi*velocity/(1000*9.8e6)) tmin—transition = pi*velocity/(1000*9.8e6)； % limit 10006 end for i=l:ea—advance_segs-2

if ( prior_total_dt_y > prior一total一dt_x ) dt = tmin—transition; if (dt <= prior—total—dt一y - prior一total一dt一x + tmin一transition/2) dt = prior一total_dt_y · prior一total一dt一x + tmin一transition/2; end prior—x一segs = [prior一x_segs; 0 -2*prior一vx dt 0 0]； prior一vx = -prior_vx； prior—total 一dt 一x = prior—total_dt—x + <3t; else dt = tmin一transition; if (dt <= prior一total一dt一x - prior一total—dt—y + tmin一transition/2)

dt = prior一total—dt—x - prior—total一dt一y + tmin_transition/2； end prior_y_segs = [prior_y_segs ； 0 -2*prior一vy dt 0 0]； prior_vy = -prior一 vy; prior一total_dt—y = prior 一 total 一dt 一y + dt; end end % now fix things up ! if (prior—total_dt_y > prior—total_dt一x) dt * prior一total_dt一y - prior—total一dt一x - y_ref_time； prior—x一segs = [prior_x_segs; 0 -2*prior一vx dt 0 0]； else dt = prior—total—dt一x - prior_total_dt—y - x_ref_time； prior一y_segs = [prior_y_segs; 0 -2*prior_vy dt 0 0]； 41 1353279 end % conglomerate things! prior—x_segs = [prior—x—segs; x一segs]; prior一y 一segs = [prior_y_segs； y一segs]; end prior—total—dt一x = x一total一dt; % don't accumulate prior—total一dt_y = y一total_dt; prior—vx = vx; prior 一vy = vy; % compute the entry angle for the next rev switch entry—angle, case 0,

switch init一entry—angle, case 0, new_ea = 180; case 90, new_ea = 90; case 180, new_ea = 270; case 270, new一ea = 180； end case 90, switch init_entry_angle, case 0,

new一ea = 270; case 90, new_ea = 270; case 180, new_ea = 180; case 270, new_ea = 0; end case 180, switch init一entry一angle, case 0, new_ea = 90/ case 90, new—ea = 0; case 180, new_ea = 0； 42 1353279 case 270, new_ea = 270； end case 270, switch init_entry_angle, case 0, new_ea = 0; case 90, new一ea = 180; case 180, new_ea = 90； case 270 t new_ea = 90; end

end entry—angle - new一ea; end x_segs = prior_x一segs; % get the conglomerate y_segs = prior_y一 segs; % Finish up the last rep, just coast to even up the dt if (y一total—dt > x—total一dt} fixup = y_total_dt - x—total一dt; x一segs = [x一segs; vx*fixup 0 fixup 0 0]; else fixup = x一total_dt - y一total_dt; y_segs = [y一segs; vy*fixup 0 fixup 0 0]；

【附錄B】 % --- Executes incremental bite size upon button press in eq_pulse_overlap. function eg_pulse_overlap—Callback(hobject, eventdata, handles) % hObject handle to eq_pulse—overlap % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data hole一diameter = str2double(get(handles·hole一diameter, * String *)); eff 一 spot一size = str2double(get(handles.eff一spot一size, 'String'))； % Convert to velocity to number in um/sec velocity = str2double(get(handles.velocity, 'String'))*1000； revs = ceil(str2double(get(handles*revs_at_diam# 'String’）））； prf一period = 1/ (str2aoubie (get (xiandles . prf, ' String 1》）*1000) / % to sec 43 1353279 % Want to set incremental bite size to bite size / ceil(revs_at_diam) Trev = pi*(hole_diameter-eff_spot_size)/velocity； x = Trev/prf_period； % Adjust x = ceil(x+l/revs) - 1/revs； % back out the new velocity Trev = x*prf_pariod； velocity = pi*(hole_diameter-eff_spot_size)/Trev； set(handles.velocity, 'String 1, num2str(velocity/1000))； % to mm/sec

% Print the bite size, microns. Also the "incremental" bite size, which is the advance of the first pulse of the 2nd revolution relative to the 1st revolution set(handles.bite—size, 'String1, num2str(velocity*prf_period))； imag一bite_size = mod(prf_j)eriod-mod(Trev,prf jperiod),prf_period)*velocity； set(handles·imag—bite—size, 'String'# num2str(imag一bite一size}); 【圖式簡單說明】 第1A圖係代表用於指引一雷射東為沿著一工具圖案的 一種束定位器之一第一組的X轴與γ軸位置對時間之曲線 圖。 第1B圖係代表由第1A圖之第一組的X軸與Y軸束位 置所造成的進入、環形、與退出段雷射束運動之XY繪圖。 第2A圖係代表用於指引一雷射束為沿著一工具圖案的 一種束定位器之一第二組的X軸與γ軸位置對時間之曲線 圖0 第2B圖係代表由第2A圖之第二組的X軸與Y軸束位 置所造成的進入、環形、與退出段雷射束運動之χγ繪圖。 第3圖係代表由一種雷射束定位方法所產生之一個環 形的工具圖案之XY繪圖。 第4圖係代表由一種雷射束定位方法所產生之一個朝 44 外螺旋形的工具圖案之χγ繪圖。 弟5圖係代表由一種雷射击中+ 内螺旋形的工具圖案繪圖。法所產生之-個朝 内及表由一種雷射束定位方法所產生之-個朝 及朝外螺紅形的工具圖案之XY繪圖。 第7圖係代表由一種雷射束定位方法所產生之—個朝 卜累旋形的工具圖案之二個重複者2χγ繪圖。 ―第8圖係—個不可接受的触刻電路板通孔之照片’复 2運用-極小遞增每口尺寸之一種先前技藝的環錄工具 圖木之多個重複者所處理。 第9圖係一個高品質的蝕刻電路板通孔之照片，复萨 由運用根據一種脈衝雷射發射方法所選取的一遞增每口： 寸之-種環形工具圖案之多個重複者所處理。 一第圖係代表—個通孔之χγ綠圖，該通孔係由其運 用先刖技藝的工具速度之一種先前技藝的環鋸工具圖案 之五個重複者所處理。 一 第11圖係代表一個通孔之χγ繪圖，該通孔係由其運 用计异工具速度之一種環形工具圖案之五個重複者所處 理。 第12圖係代表不平均分布於孔洞之周邊的雷射脈衝之 ΧΥ纟f圖’其係藉由一種先前技藝的環鋸工具圖案之二個重 複者。 第13圖係代表平均分布於孔洞之周邊的雷射脈衝之χγ 矣宜圖’其係藉由運用一種“等化周邊脈衝重疊”方法之一 45 種環形工且圖安 ，、圍案之二個重複者 第“圖係簡化電氣方塊圖 /的暫存器結構。 第15A與15B圖係電氣波形時 援上述方法π#®代表用於觸發支 第16圖/ 個別的正常與特例時序關係。 種種=延：電氣波形時序圖，顯示於雷射束定位命令、 【主：遲、與雷射束脈衝之間的時序關係。

要7件符號說明】 1〇 X轴位置 12 γ轴位置 14 束路徑

代表其控制及支援上述方 16束路徑14之起始位置 18束路徑14之進入段 2〇束路徑丨4之環形段 22束路徑14之退出段 24束路徑14 <終止位置 25環形段20之中心 3〇 X轴位置 32 γ軸位置 34束硌徑 36束路徑34《起始位置 38束路徑34之進入段 40束硌徑34之環形段 42束路徑34之退出段 46 1353279

44 束路徑34之終止位置 50 環形工具圖案 51 孔洞之周邊 52 工具圖案50之進入段 54 進入段52之起始位置 56 進入段52之進入位置 58 雷射脈衝 60 工具圖案50之退出段 62 退出段60之退出位置 70 ' 70’ 朝外螺旋形工具圖 1案 12、 72’ 工具圖案70、70’ 之 進 入 段 74 ' 74’ 進入段72、72’之 起 始 位 置 76 ' 76’ 進入段72、72’之 進 入 位 置 78 ' 78’ 雷射脈衝 80 ' 80” 工具圖案70、70’ 之 退 出 段 80， 工具圖案70’之過渡段 82、 82” 退出段80、80”之 起 始 位 置 82， 過渡段82’之起始位置 84 ' 84” 退出段80、80”之 終 止 位 置 84， 過渡段82’之過渡終止 位 置 90 朝内螺旋形工具圖案 92 工具圖案90之進入段 94 進入段92之起始位置 96 進入段92之進入位置 47 1353279 98 雷射脈衝 100 工具圖案90之退出段 102 退出段100之起始位置 104 退出段100之終止位置 110 朝内及朝外螺旋形工具圖案 112 工具圖案110之進入段 114 進入段112之起始位置 116 進入段112之進入位置 118 雷射脈衝 120 工具圖案110之退出段 122 退出段120之起始位置 124 退出段120之終止位置 130 雷射脈衝 132 孔洞之周邊 134 環鋸工具圖案 136 每口尺寸 138 環形工具圖案 139 遞增每口尺寸 140、140’雷射重複率暫存器 142 重複率產生器 144、144’脈衝計數暫存器 146、146’雷射脈衝控制定時器暫存器 148 脈衝計數器 150 脈衝間的週期 48 1353279

152、 152’ “DSP_Write_Strobe_N”寫入訊號 154 雷射脈衝值 156 “FPGA_Gate_N”雷射閘控訊號 158 閘控延遲 160 第一 “ FPGA_QSW_N”雷射Q切換訊號 162 第一脈衝延遲 164 最後一個雷射脈衝 166 一個脈衝不確定性延遲 170 第一雷射脈衝 172 分數雷射延遲* △ T時間 174 實際第一雷射脈衝 176 協調模式濾波器延遲 178 雷射事件缓衝器延遲

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Claims (1)

1353279 十、申請專利範圍： 乂 ·-種藉由雷射工具之作業以實施高速移除自樣品之 目區域的材料之方，土 ’該目標區域係具有由延伸通過一 目‘中目標直徑所界定之—實質環形的目標周邊， 且該雷射工具係界定—雷射束所沿著傳播之-束轴，該雷 射束係界定具有—直徑為小於目標直徑之-雷射光點於該 目標區域，該種方法係包含： 引起於°玄束軸與目標區域之間的相對移動，以指引該 束轴至於該目㈣域之選擇位置或是接近及於該目標區域 内之選擇位置’致能材料移除自該目標區域之一處理； 於"""進入段加速唐日，儿益 A 度且/口者一進入軌道而指引該束軸至 該目標區域之内的—推λ你里 ^ 進入位置，該進入位置係對應於該雷 射束之發射為起始於該目標區域之一位置； 於衣升/周邊加速度而移動該束轴於該目標區域之 内以疋位該雷射光點且藉以沿著該目標周邊之一環形段 而移除材料；及 …設定該進入段加速度與環形周邊加速度至諸值，俾使 泫進入段加速度值係小於該環形周邊加速度值之二倍。 2. 如申請專利範” 1項之方法，其中該進人位置係 俾使該束光點為位於該目標周邊之環形段，且該束輪係: 鄰近於該目標周邊之環形段的-位置而退出該目標區域' 3. 如申請專利範圍第丨項之方法，其中該進人 位於概括鄰近於該目標中心，且該雷射光點係沿著逐心 離该目標中心至該目標周邊之環形段的一曲線路徑而移除 50 1353279 材料。 4. 如申請專利範圍第3項之方法，其中該進入位置係 構成一第一進入位置且該曲線路徑係構成一第〆曲線路 徑’且該方法更包含： 私引s亥束軸至概括鄰近於該目標中心之一第二進入位 置；及 才曰引》玄田射光點以沿著逐漸遠離該目標中心至該目標 周邊的一第二曲線路徑而移除材料。 5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中： 。玄％形奴係包括該目標周邊整體，且該進入位置係俾 使該雷射光點為位於該目標周邊；及 ••玄田射光點係於多個解析度而移除材料於該目標周 邊，且之後沿著一概括螺旋形的路徑而朝向該目標中心來 移除材料。 如申請專利範圍第5項之方法 … 〆、,吻4水α口你巴從·· 一剛性或可撓性的 ^ ^ Ρ刷接線板材科、—鋼包覆或暴露的印 刷接線板材料、一纖维強 板材料、-Γ 介電㈣印刷接線 闹尤基板、與一矽基板之任—者 的目標區域之材料移除係包括：處理一孔洞。 7.如申請專利範圍第】項之方法，其中： °亥進入位置係俾使該雷射光點為位於节目押 形段；及 β姐於该目標周邊之環 該雷射光點係沿著一第一 目標中心來移除材η .. 累疋形的路徑而朝向該 τ夕丨;f、材科’沿著一第 概括螺旋形的路徑而遠 51 1353279 離該目標中心來移除材料，且再返回至該目標周邊之環形 段。 8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該進入位置係 構成~~第一進入位置，且該方法更包含： 4曰引S亥束轴至於該目標區域之一第二進入位置，第— 與苐二進入位置係偏離於彼此； 指引該雷射光點以沿著一第三概括螺旋形的路徑而朝 向該目標中心來移除材料，沿著一第四概括螺旋形的路俨 而遠離該目標中心來移除材料，且再返回至該目標周邊^ 及 指引該束軸以退出該目標區域。 9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該樣品係包括： 蝕刻電路板材料，且自該樣品的目標區域之材料移除係包 括：處理於蝕刻電路板材料之一孔洞。 。1〇· 一種藉由雷射工具之作業以實施移除自樣品之目標 區域的材料之方法，泫目標區域係具有由延伸通過一目標 2心的一目標直徑所界定之一實質環形的目標周邊，且該 雷射工具係界定一雷射束所沿著傳播之一束軸，該雷射束 ，界定具有-直徑為小於目標直徑之—雷射光點於該目標 區域，該種方法係包含： 引起於該東軸與目標區域之間的相對移動，以指引該 束軸至於該目標區域之選擇位置或是接近及於該目標區S 内之選擇位置，致能材料移除自該目標區域之一處理； 沿著一進入軌道而指引該束軸至於該目標區域之内的 52 1353279 -進入位置’該進入位置係對應於該雷射束 於該目標區域之—位置；及 為起始 移動該束軸於該目標區域之内，以定位該 用於沿著該目標周邊之一俨拟π而妙人 ^ * η瓊之％形餃而移除材料，且之 一概括螺旋形的路徑而朝向 /〇者 仅肉朝向e亥目铋中心而移除材料。 11. 如申請專利範圍帛1G項之方法其中 包括該目標周邊整體，且#、# ’、 / 、^又係 運疋體，且该進入位置係俾使該雷射 位於該目標周邊，且噠帝鉍出科扃从々 υ •貼马 ^田射先點係於多個解析度而移哈好 料於該目標周邊，且之诒、VL !., 以咏材 、 且之後Α者一概括螺旋形的路徑而朝 έ玄目標中心而移除材料。 12. 如申請專利範圍第1〇項之方法，其中： έ衾進入位置係俾使蕾sh 平便”玄雷射先點為位於該目標周 形段；及 Κ 該雷射光點係沿著一第一相 第概括螺紋形的路徑而朝向哕 目標中心來移除材料，沿著一第二概括螺旋形 二 離該目襟中心來移除材料’且再返回至該目標周邊= 段。 〜 13 •如巾請料帛12項 错、铨Y 甲5亥進入位置 係構成〆第一進入位置，且該方法更包含： 直 指弓丨該束軸至於該目標區 ^ 乐一進入位置，第一 與第二進入位置係偏離於彼此； 指弓丨該雷射光點以沿著一第_ ^ ^ + 第二概括螺旋形的路徑而朝 向該目摞中〜來移除材料，沿著一第 弟找括螺^形的路押 而遠離该目榀中心來移除材料，A # 工 且再返回至該目標周邊； 53