TWI623368B - 在固化矽樹脂的最小錐度鑽孔 - Google Patents

在固化矽樹脂的最小錐度鑽孔 Download PDF

Info

Publication number
TWI623368B
TWI623368B TW101148826A TW101148826A TWI623368B TW I623368 B TWI623368 B TW I623368B TW 101148826 A TW101148826 A TW 101148826A TW 101148826 A TW101148826 A TW 101148826A TW I623368 B TWI623368 B TW I623368B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
passes
laser
pattern
diameter
inner diameter
Prior art date
Application number
TW101148826A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201334905A (zh
Inventor
Ｍ 夏恩 諾維爾
陶德Ｃ 希寇伊
Original Assignee
電子科學工業有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 電子科學工業有限公司 filed Critical 電子科學工業有限公司
Publication of TW201334905A publication Critical patent/TW201334905A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI623368B publication Critical patent/TWI623368B/zh

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • B23K26/382—Removing material by boring or cutting by boring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • B23K26/382—Removing material by boring or cutting by boring
    • B23K26/388—Trepanning, i.e. boring by moving the beam spot about an axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • B23K26/382—Removing material by boring or cutting by boring
    • B23K26/389—Removing material by boring or cutting by boring of fluid openings, e.g. nozzles, jets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
    • B23K26/402—Removing material taking account of the properties of the material involved involving non-metallic material, e.g. isolators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/30—Organic material
    • B23K2103/42—Plastics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

一種雷射加工系統，其用於在一彈性材料(較佳地，聚矽氧橡膠)中進行精確雷射鑽孔以形成用以在處理或測試小型電子組件時暫時支撐該等小型電子組件之孔。藉由在自一非零內徑行進至期望直徑或自該期望直徑行進至該內徑之一方向上以複數個遍次將雷射脈衝自一雷射引導至該彈性材料之一頂部表面來形成該等孔。該複數個遍次形成一第一圖案以使得該複數個遍次之一連續遍次重疊該複數個遍次之一先前遍次。重複該第一圖案而不改變一方向或重複該第一圖案同時反轉該複數個遍次之該方向直至穿過該彈性材料之一底部表面形成該孔為止。

Description

在固化矽樹脂的最小錐度鑽孔
本發明係關於小型電子組件之載體，且特定而言係關於一種在一電子組件載體中形成在尺寸上精確的孔以夾緊此一組件且以一受控定向將其固持之基於雷射之方法。
先進技術及市場力量聯合使電子產品(諸如，電腦及行動電話)隨時間推移變小及更強大且引入新模型。為支援大小之減小及功率之增加，電子組件正變得較小且更強大。可在被動電子組件(諸如，電阻器、電容器及電感器)之製造中發現此趨勢之實例。
揭示自一彈性材料製造一電子組件載體(諸如，一金屬帶中之聚矽氧橡膠插塞)之實施例。根據本文中所教示之一種用於在一彈性材料中跨越一中心將一孔鑽孔至一期望直徑之方法，該方法包括：在自一非零內徑行進至該期望直徑或自該期望直徑行進至該內徑之一方向上沿複數個遍次將雷射脈衝自一雷射引導至該彈性材料之一頂部表面，該複數個遍次形成一第一圖案以使得該複數個遍次之一連續遍次重疊該複數個遍次之一先前遍次；及重複該第一圖案而不改變該方向或重複該第一圖案同時反轉該複數個遍次之該方向直至穿過該彈性材料之一底部表面形成該孔為止。
同樣揭示包含用於鑽此一孔之一設備之實施例。一種此 實施例包括包含一雷射、一記憶體及一處理器之一雷射加工系統。該處理器經組態以執行在該記憶體中經程式化之指令以在自一非零內徑行進至該期望直徑或自該期望直徑行進至該內徑之一方向上沿複數個遍次將雷射脈衝自該雷射引導至該彈性材料之一頂部表面，該複數個遍次形成一第一圖案以使得該複數個遍次之一連續遍次重疊該複數個遍次之一先前遍次。另外，該等經程式化指令包含重複該第一圖案而不改變該方向或重複該第一圖案同時反轉該複數個遍次之該方向直至穿過該彈性材料之一底部表面形成該孔為止之一指令。
下文中闡述此等實施例及其他實施例之變化形式。
參考隨附圖式做出本文中之說明，其中在數個視圖之通篇中相同元件符號指代相同部件。
圖6係一電子組件10之一實例，在此情形中，具有一主體12之一晶片電容器包括由一介電質分離且以一陶瓷或類陶瓷材料覆蓋且用一金屬蓋14加蓋於每一端上之金屬導體層，該等金屬導體層中之每一者與內部金屬導體通信。隨時間推移，已以較小大小提供此類型之組件10及其他電子組件(特定而言，被動組件)來支援增加的電路密度。被動電子組件之通常可用大小介於自0.25×0.12英吋(6.3×3.0 mm)向下至0.016×0.008英吋(0.41×0.20 mm)之範圍內。期望能夠準確且有效地固持廣泛種類及範圍之可用組件而在製造製程期間不對組件造成損壞之組件載體。本文中，可 變形材料(較佳地，矽橡膠)針對一特定組件大小經精確雷射鑽孔以便准許在一製造步驟期間將該組件輕易插入於且準確及牢固地固持於適當位置中同時當完成該步驟時准許自該孔快速且安全地移除該組件。根據本發明之實施例之雷射鑽孔形成在期望位置中具有最小錐度之一特定直徑之孔同時最小化對材料之損壞。雷射鑽孔此等孔使其有利於建構不同大小及樣式之組件載體。
舉例而言，可根據本文教示修改之一種習知組件載體係美國專利公開案第2010/0206769 A1號中所展示之彼組件載體，該專利公開案受讓予本發明之受讓人。其中，銷栓延伸穿過一下伏金屬材料薄片中之孔。然後，將一可變形材料供應至該材料之表面以將該材料澆鑄至該表面且至該等孔之該等表面。在另一實例中，一組件載體可係由具有坯料聚矽氧橡膠插塞之金屬帶形成，該等坯料聚矽氧橡膠插塞可保持庫存以備每當需要一新組件載體時供雷射鑽孔。每當呈現一新組件時藉由藉助銷栓進行澆鑄來界定孔係一耗時製程，且可由於模製製程之變化導致可接收組件載體之一低良率。雷射鑽孔以良好精確度及一較大良率在製造中提供更多靈活性。
圖7係在添加彈性插塞之前準備用作一電子組件載體之一金屬條帶20之一實例。電子組件載體係經設計以在製造製程期間將多個電子部件暫時固持於精確定向及位置中之總成。該等載體可係矩形的且以一2D陣列固持該等部件或將其建構為一環狀帶。條帶20係自厚大約0.13 mm(0.005 英吋)且寬約5.1 cm(2.0英吋)之一不銹鋼或其他高強度金屬之撓性帶條形成。條帶20係一「環狀」種類，因其沒有始點或終點而是在各個處理站之間繞一系列滑輪及鏈輪被操縱。條帶20藉由間隔開的相互平行之側邊界22及24界定且包含用作用以接納驅動鏈輪之驅動短軸之驅動穿孔一系列導孔或鏈齒孔26。鏈齒孔26毗鄰於側邊界22及24中之至少一者且較佳地其兩者而安置，且沿條帶20之長度均勻地間隔開。圖7展示形成有插塞可插入其中之不同形狀之各種孔口之條帶20。形成離散圖案之多個孔口28、30沿條帶20之長度間隔開，其較佳地定位於側邊界22與側邊界24之間且均勻地間隔開。孔口可係緊密間隔之圓形孔30或由藉由一對短端邊緣34終止之一對細長平行邊緣32界定之實質上矩形孔28。
圖1係一組件載體40之一實例，組件載體40係由其具有鏈齒孔26及(在此情形中)矩形孔口28之金屬條帶20構成，該等矩形孔口具有根據本發明之一實施例而形成之孔44之彈性插塞42。條帶20亦可具有圓形孔口30。較佳地，彈性材料係一聚矽氧橡膠材料，但此未必必需。在此實例中，已在條帶20周圍於適當位置澆鑄插塞42以使得隨著聚矽氧橡膠固化，包括插塞42之材料將硬化於條帶20上方及下方，藉此捕獲條帶20且使每一插塞42保持牢固附接。
圖2係具有根據本發明之一實施例而形成之孔44之插塞42之一剖面圖。插塞42具有一頂部表面46及一相對底部表面48以及條帶20之平行邊緣32捕獲於其處之細長槽50及 52。應注意，孔44之直徑小於細長槽50與52之間的距離，藉此在條帶20與孔44之間提供彈性材料(例如，聚矽氧橡膠)54，藉此確保材料54之順從性，此幫助牢固地固持一電子組件。
圖3係根據本發明之實施例之經組態以處理一電子組件載體62(以剖面形式展示)之一雷射處理系統60。可經調適以體現本發明之一雷射處理系統之一實例係由俄勒岡州，波蘭特市之電子科學公司製造之MM5330雷射微加工系統。在此實例中，雷射處理系統60包括發射雷射脈衝66之一雷射源64。藉由光束定位器68將雷射脈衝66引導穿過場光學器件70以照射已模製於一金屬條帶76周圍之一彈性插塞74之一頂部表面72，所有行為皆在一可程式化控制器78之導引下。控制器78可係具有以下各項之一電腦：記憶體，諸如唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)或其上儲存呈一軟體程式形式之指令之其他記憶體；及諸如一中央處理單元(CPU)之一處理器，其經組態以執行儲存於該記憶體中之指令(例如，以操作該軟體程式)以執行如下文中所闡述之雷射鑽孔。出於此原因將控制器48闡述為可程式化。可使用雷射處理系統60之其他配置。
圖3展示一經完成孔75、正被鑽孔之一孔77及一孔待鑽孔之一位置79。根據習知技術相對於雷射處理系統60定位電子組件載體62，在該點處可程式化控制器78引導雷射源64發射由光束定位器68引導以移除材料來形成所期望孔之一圖案穿過場光學器件70之脈衝66。光束定位器68可包括 由可程式化控制器78控制之電流計或其他光學裝置，該等電流計或其他光學裝置迅速且準確地引導該等雷射脈衝以可程式化圖案穿過頂部表面72以形成自頂部表面72延伸至相對表面之具有一期望直徑之孔75、77。在此實例中，場光學器件70引導該等脈衝自實質上垂直於頂部表面72之一方向照射頂部表面72以准許該等雷射脈衝適當地塑形孔75、77，但此未必必需。
在一項實施例中，雷射源64包括在紅外(IR)區中操作且具有包含約10.6微米之一輸出波長及介於約5瓦與50瓦之間(更佳地，約15瓦)的功率之參數之一CO2雷射。替代CO2雷射，可使用諸如具有諸如9.2或9.4微米之一輸出波長之彼等CO2雷射。CO2雷射通常在CW或連續波模式中操作。然而，可將包括一聲光調變器(AOM)或諸如此類之額外雷射光學器件添加至雷射源64以週期性地中斷光束且形成雷射脈衝66。在此情形中，雷射脈衝66之持續時間將係介於約1微秒與100微秒之間，更佳地，20微秒，其中一頻率或脈衝重複率介於1 kHz與100 kHz之間，更佳地，10 kHz。此雷射在待雷射加工之工件之表面上具有約80微米之一空間雷射光點大小。可藉助本文中之教示使用其他雷射。舉例而言，紫外(UV)雷射可在聚矽氧橡膠中雷射鑽孔。然而，此一雷射可改變材料色彩(此在特定應用中可係不期望的)，且通常將需要進行材料摻雜以達成較高吸收。由於在IR區中之一雷射操作排除對摻雜之需求且最小化藉由摻雜而造成之吸收增加而引起之熱損壞，因此其係較佳， 但未必必需。
可期望形成彈性材料中用以支撐電子組件之孔，該等孔具有基於正支撐之組件之大小之一規定外徑。然而，難以以小錐度或無錐度穿過一彈性材料進行鑽孔，尤其係穿過相對於該等孔之直徑之一厚部分。一種可能方法係在形成該孔時改變雷射焦點但藉助一個焦點鑽孔，然後改變焦點且再次鑽孔。除需要多個步驟及調整以外，此一製程亦往往產生大量熱且可燒毀該材料。另一選項係部分地鑽孔穿過一個側、翻轉該載體且對相對側進行鑽孔。此亦涉及多個步驟且具有精確地對準該載體以使得在每一側上鑽孔之該等孔彼此會合以便形成該等孔之光滑內表面之額外問題。
相比而言，本文中所闡述之雷射鑽孔製程穿過彈性材料鑽孔具有最小錐度之一孔而不需要載體位置之一翻轉或雷射焦點之一改變。在此製程中，孔之直徑大於雷射脈衝之直徑，因此應在工件之表面上以一圖案散佈雷射脈衝以便自孔之整個直徑移除材料。本文中使用具有諸如外徑、內徑、螺旋節距及重複之數目之參數之一螺旋圖案。有利地，亦使用一圓鋸圖案，其中雷射脈衝以一減小或增加直徑螺旋或一系列同心圓形式散佈以移除材料。
出於說明性目的，圖4展示以一或多個連續螺旋圖案之鑽孔路徑以便最小化或避免材料損壞及過多碎屑。在此實例中，期望在一工件84(在此情形中，一聚矽氧橡膠插塞)中，使用具有特定半徑之一雷射光點82將一孔80雷射加工 成具有直徑「d」。與孔80之期望大小相比，工件84可相對厚，或孔80可具有與該工件厚度相同等級之一直徑。可期望孔80穿過其整個深度係極圓的。舉例而言，工件84可係750微米至1500微米厚，而可期望孔80具有小於25微米之最小錐度。孔80之直徑「d」介於(舉例而言)自一毫米至兩毫米之間。圖4未按比例繪製。
為對工件84進行鑽孔，應界定一內徑「i」。以使得如下文中所闡述之一節距或步長「s」及轉數導致孔80之一實質上筆直(亦即，一最小錐度)內表面之此一方式界定內徑「i」。在其中將雷射鑽孔一相對小孔(諸如，小於1 mm)之實施例中，內徑「i」可為零。在一項實施例中，內徑「i」為孔80之直徑「d」之一半以上。更佳地，內徑「i」具有為直徑「d」之約80%至90%的一直徑，在內徑「i」較大之情形下，其中直徑「d」較大以使得在直徑「d」變得較大時直徑「d」與內徑「i」之間的差不會顯著改變。在此實例中，藉由引導雷射脈衝在位於內徑「i」上之一點處開始照射工件84從而開始進行鑽孔，且沿一螺旋路徑88行進至外徑「d」。視情況，在沿螺旋路徑88行進之前沿內徑「i」之整個路徑進行一遍次。在雷射光點82及86處指示螺旋路徑88上之兩個毗鄰雷射脈衝66。雷射處理系統60開始加脈衝及相對於工件84移動，從而遞送執行工件84之雷射加工之雷射脈衝66。雷射光束(雷射脈衝66沿其自雷射源64傳播至工件84之路徑)以一連續方式相對於工件84移動以使得將雷射脈衝66以由切進大 小「b」界定之一恆定距離間隔開之方式遞送至工件84，該距離係與連續雷射脈衝66相關聯之雷射光點82與86之間的距離且係脈衝重複速率與該雷射光束相對於工件84之行進速度之一函數。較佳地，此等連續脈衝66緊密地間隔或彼此接觸。亦即，在實踐中，切進大小「b」可小於光點大小，且因此脈衝66將重疊。根據一項實施例，如此形成之雷射光束以約375毫米/秒之一速度移動以使得可在一相對短的時間週期內完成若干個孔之處理。
如所提及，雷射脈衝66沿螺旋路徑88移動至工件84之表面以自孔80移除材料同時藉由使該路徑擴大步長「s」而增加螺旋路徑88之半徑。此繼續進行一轉數直至到達外徑80為止。應選擇該轉數以使得步長「s」相對於雷射脈衝66之光點大小及直徑「d」與內徑「i」之間的差兩者皆相對小。在此實例中，該轉數為三。更佳地，在孔80具有1 mm至2 mm之間的一直徑之情形中，該轉數介於五與十之間，其中雷射脈衝66之光點大小(例如，直徑)為80微米、內徑為800微米且步長「s」為5微米至15微米。在諸多實施例中，步長「s」不應超過50微米，此乃因過多旋轉可致使過度錐度。小於約5微米之一步長「s」可導致過多旋轉，過多旋轉亦導致過度錐度。使用本文中之教示，可鑽孔諸如5 mm或更大之較大孔。
在圖4中應注意，指示螺旋路徑88之線係雷射脈衝66之光點大小之外部尺寸。舉例而言，在雷射脈衝66形成大於步長「s」之一光點大小(例如，80微米對5微米至50微米) 之一圓點之一大體均勻路徑之情形中，螺旋路徑88之每一旋轉導致自一先前旋轉移除額外材料直至橫穿沿直徑「d」之最終路徑為止。視情況，雷射脈衝66可形成為沿螺旋路徑88前進之一圓鋸圖案。在此一情形中，雷射脈衝66以一減小或增加直徑螺旋或一系列同心圓形式散佈以沿螺旋路徑88移除材料，其中沿螺旋路徑88形成雷射脈衝66之一外徑。此選項需要雷射處理系統60相對於工件84進行更多移動，但可期望包含快速移動光學器件。在此情形中，光點大小改變且參考螺旋或同心路徑之直徑，而非雷射脈衝66本身之直徑。
重複螺旋路徑88之圖案至少兩次以完全穿過工件84移除材料。螺旋路徑88之重複數目部分地取決於工件84之深度，但亦取決於強度及光點大小。過多或過少重複可導致過度錐度。可期望小於10且較佳地不多於6次重複以達成本文中所闡述之實例性孔。由於重疊藉由雷射脈衝66橫穿之螺旋路徑88，因此材料移除相對快，但一問題係材料之局部加熱可導致對聚矽氧橡膠之損壞。一般而言，材料移除之速率係雷射參數之一函數，該等雷射參數經調整以提供材料移除之一高速率同時最小化由於局部加熱所致之材料損壞且最小化錐度。
儘管上文所闡述之實施例針對螺旋路徑88之每一重複在內徑「i」處開始且行進至直徑「d」(所謂的自內至外)，但此未必必需。每一重複可以節距或步長「s」自直徑「d」前進至內徑「i」(所謂的自外至內)。另一選擇係， 每一重複可在自外至內與自內至外之間交替。此外，路徑88未必必須係螺旋的-其可包括具有節距或步長「s」之同心圓。
本發明之實施例亦可執行一個兩步驟製程，其中在繼續進行螺旋路徑88之重複之前，移除具有內徑「i」之外側尺寸之一插塞。雷射脈衝66可沿一路徑94(在此實例中，以類似於上文所闡述之一方式行進從而以一內徑或中心開始點93開始且沿較大孔80之外徑「d」在路徑92處結束之一螺旋路徑)行進。一般而言，以毗鄰路徑之間的約60微米之一大節距至少兩次重複地橫穿路徑94以孔側壁品質為代價來增加加工速度。路徑94(如同螺旋路徑88)可自內至外或自外至內行進。此外，路徑94不需要係如所展示之一螺旋路徑。路徑94可係沿由內徑「i」界定之路徑92橫穿之一單個圓形路徑。在該兩步驟製程中內徑「i」之孔品質不係一特別問題，此乃因在自內徑「i」橫穿至直徑「d」之該製程之第二步驟中移除內部孔或插塞之外徑。當較厚材料(諸如，大於1 mm)用於工件84時，可尤其期望此兩步驟製程，但當孔80之直徑「d」相對大(諸如，大於1 mm且最高達約2 mm之彼等情形)時其亦可提供益處。該兩步驟製程中之第一步驟經設計以完全穿過孔80之中心93移除材料以形成准許藉由如上文所闡述之該製程之第二步驟產生之碎屑退出之一通孔且在沿路徑88處理期間允許散熱。內徑「i」通常經挑選以期望步長在內徑「i」與外徑「d」之間產生若干個遍次以提供期望品質，同時當使用 該兩步驟製程時最大化移除插塞之速度。此提供迅速且高效之鑽孔同時維持以直徑「d」之期望孔品質。
圖5A係根據本發明之一實施例在如上文所闡述之一個兩步驟製程中藉由雷射鑽孔自聚矽氧橡膠100之一頂部表面104延伸至一底部表面106之一孔而形成之一孔112。由於用於移除上文所闡述之材料之雷射參數，因此該製程形成如圖5A中所展示之孔112，其中一頂部直徑108與一底部直徑110之間的差小於一期望量。一般而言，此差係微不足道的以便可將該等直徑視為相等。另外，根據本發明之實施例在聚矽氧橡膠中形成孔112可在孔112中留下未移除材料之一錐形區域或「腰部」116，尤其係在正對較厚材料進行鑽孔之情形中。在特定期望實施例中，此錐形區域116不存在，且孔112之直徑自頂部直徑108至到底部直徑110實質上不改變(亦即，大致相同)。在錐形區域116存在之情形中，其應具有最小錐度。亦即，與直徑「d」相比，錐形區域116中之孔112之直徑較佳地小於2.5%地不同於直徑「d」。舉例而言，在直徑「d」介於1 mm至2 mm之間的情形中，錐形區域116自藉由不多於100微米且較佳地小於25微米之頂部直徑108及底部直徑110形成之內壁向遠處延伸。
如圖5B中所展示，精確地控制本文中所闡述之鑽孔准許一電子組件114在經處理時輕易插入且正確地定位於孔112中且在處理之後被輕易無損釋放。應注意，組件114之一頂部端表面118延伸於聚矽氧橡膠100之頂部表面104上方 且組件114之一底部端表面120延伸超過聚矽氧橡膠100之底部表面106。一期望結果係此配置允許接達至組件114之端表面116、118兩者以供在藉由聚矽氧橡膠100牢固地固持時經同時處理。當其退出時，藉由錐形區域116造成之直徑「d」之微小減少幫助固持組件114。
本文中所闡述之實施例穿過一彈性材料(特定而言，固化矽)產生孔而不模製該等孔。其允許新設計之快速原型設計且藉由消除對模具修復及採購之需求來減少工具加工成本。另外，該等製程足夠快以在合理時間量內鑽孔一板設計同時不燒焦或以其他方式使聚矽氧材料降級。當模製此等孔時，任何設計改變需要一新模具，與本文中之教示相反。此外，本文中之實施例解決模具損壞問題，該問題可導致不良形成之孔從而需要昂貴模具修復。
儘管已結合特定實施例闡述本發明，但應理解，本發明不限於所揭示實施例，而是相反地，意欲涵蓋包含於隨附申請專利範疇之範疇內之各種修改方案及等效配置，該範疇將在法律准許之情形下被賦予最寬廣解釋以便涵蓋所有此等修改方案及等效結構。
10‧‧‧電子組件
12‧‧‧主體
14‧‧‧蓋
20‧‧‧金屬條帶
22‧‧‧側邊界
24‧‧‧側邊界
26‧‧‧鏈齒孔
28‧‧‧孔口
30‧‧‧孔口
32‧‧‧平行邊緣
34‧‧‧短端邊緣
40‧‧‧載體
42‧‧‧彈性插塞
44‧‧‧孔
46‧‧‧頂部表面
48‧‧‧底部表面
50‧‧‧槽
52‧‧‧槽
54‧‧‧彈性材料
60‧‧‧雷射處理系統
62‧‧‧載體
64‧‧‧雷射源
66‧‧‧雷射脈衝
68‧‧‧光束定位器
70‧‧‧場光學器件
72‧‧‧頂部表面
74‧‧‧彈性插塞
75‧‧‧經完成孔
76‧‧‧金屬條帶
77‧‧‧孔
78‧‧‧可程式化控制器
79‧‧‧位置
80‧‧‧孔
82‧‧‧雷射光點
84‧‧‧工件
86‧‧‧雷射光點
88‧‧‧路徑
92‧‧‧路徑
93‧‧‧中心
94‧‧‧路徑
100‧‧‧聚矽氧橡膠
104‧‧‧頂部表面
106‧‧‧底部表面
108‧‧‧頂部直徑
110‧‧‧底部直徑
112‧‧‧孔
114‧‧‧電子組件
116‧‧‧腰部
118‧‧‧頂部端表面
120‧‧‧底部端表面
圖1係根據一所揭示實施例之具有聚矽氧橡膠插塞之一金屬條帶之一透視圖；圖2係根據一所揭示實施例之一聚矽氧橡膠插塞之一剖面圖；圖3係如本文中所闡述之實施雷射鑽孔之一雷射處理系 統之一簡化平面圖；圖4係根據所揭示實施例之在聚矽氧橡膠中經雷射鑽孔之一孔之一俯視圖；圖5A係一經雷射鑽孔之孔之一剖面圖；圖5B係支撐一電子組件之圖5A之經雷射鑽孔之孔之一剖面圖；圖6係一電子組件之一透視圖；及圖7係一金屬條帶之一平面圖。

Claims (12)

  1. 一種用於在一彈性材料中跨越一中心鑽一孔至一期望直徑之方法，該方法包括：由該彈性材料中移除繞該中心之一中心部分，該中心部分係由該彈性材料之一頂部表面延伸至一底部表面且具有一小於該期望直徑之非零內徑；在移除該中心部分後，在自該非零內徑行進至該期望直徑或自該期望直徑行進至該非零內徑之一方向上沿複數個遍次將雷射脈衝自一雷射引導至該頂部表面，該複數個遍次形成一第一圖案以使得該複數個遍次之一接續的遍次重疊該複數個遍次之一先前遍次；及重複該第一圖案而不改變該方向或重複該第一圖案同時反轉該複數個遍次之該方向直至穿過該底部表面形成該孔為止。
  2. 如請求項1之方法，其中該非零內徑大於該期望直徑之50%。
  3. 如請求項1之方法，其中形成該第一圖案之該等雷射脈衝之連續遍次之間的一步長介於5微米與50微米之間。
  4. 如請求項1之方法，其中移除該中心部分包括以下各項中之一者：沿藉由該非零內徑形成之一路徑進行雷射鑽孔直至自該彈性材料切除該中心部分為止；或在自該中心處或其附近行進至該非零內徑之一方向上以初始複數個遍次將該等雷射脈衝自該雷射引導至該彈 性材料之該頂部表面，該初始複數個遍次形成一第二圖案以使得該初始複數個遍次之一接續的遍次重疊該初始複數個遍次之一先前遍次；且其中該初始複數個遍次之接續的遍次之間的一步長大於形成該第一圖案之該複數個遍次之接續的遍次之間的一步長；或在自該非零內徑行進至該中心處或其附近之一方向上沿初始複數個遍次將該等雷射脈衝自該雷射引導至該彈性材料之該頂部表面，該初始複數個遍次形成該第二圖案以使得該初始複數個遍次之該接續的遍次重疊該初始複數個遍次之該先前遍次；且其中該初始複數個遍次之接續的遍次之間的該步長大於形成該第一圖案之該複數個遍次之接續的遍次之間的該步長。
  5. 如請求項4之方法，其進一步包括：重複該第二圖案直至自該彈性材料切除該中心部分為止。
  6. 如請求項1或請求項2之方法，其中該複數個遍次形成以下各項中之一者：自該非零內徑至該期望直徑或自該期望直徑至該非零內徑之一螺旋圖案；或自該非零內徑至該期望直徑或自該期望直徑至該非零內徑繞該中心之同心圓。
  7. 如請求項1或請求項2之方法，其中該期望直徑大於約1mm，該非零內徑為約800微米，該等接續的遍次之間的一步長為約5微米至15微米，且該雷射之一光點大小為 約80微米。
  8. 如請求項1或請求項2之方法，其中該孔具有小於約25微米之一錐度。
  9. 一種用於在一彈性材料中跨越一中心將一孔鑽孔至一期望直徑之設備，該設備包括：一雷射；一記憶體；及一處理器，其經組態以執行在該記憶體中經程式化之指令以：由該彈性材料中移除繞該中心之一中心部分，該中心部分係由該彈性材料之一頂部表面延伸至一底部表面且具有一小於該期望直徑之非零內徑；在移除該中心部分後，在自該非零內徑行進至該期望直徑或自該期望直徑行進至該非零內徑之一方向上以複數個遍次將雷射脈衝自一雷射引導至該頂部表面，該複數個遍次形成一第一圖案以使得該複數個遍次之一接續的遍次重疊該複數個遍次之一先前遍次；重複該第一圖案而不改變該方向或重複該第一圖案同時反轉該複數個遍次之該方向直至穿過該彈性材料之一底部表面形成該孔為止。
  10. 如請求項9之設備，其中該雷射係具有包括以下各項之參數之一CO2雷射：20微秒之一脈衝寬度；15瓦之一功率； 10kHz之一脈衝重複速率；及IR區中之一波長。
  11. 如請求項9或請求項10之設備，其中形成該第一圖案之該等雷射脈衝之接續的遍次之間的一步長係介於5微米與15微米之間。
  12. 如請求項9或請求項10之設備，其中該處理器經組態以控制該雷射以形成以下各項中之一者：一雷射光點，其具有大於該等雷射脈衝之接續的遍次之間的一步長之一直徑；或一圓形或圓鋸雷射圖案，其具有大於該等雷射脈衝之接續的遍次之間的該步長之一直徑。
TW101148826A 2011-12-20 2012-12-20 在固化矽樹脂的最小錐度鑽孔 TWI623368B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/331,472 US9289858B2 (en) 2011-12-20 2011-12-20 Drilling holes with minimal taper in cured silicone
US13/331,472 2011-12-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201334905A TW201334905A (zh) 2013-09-01
TWI623368B true TWI623368B (zh) 2018-05-11

Family

ID=48609323

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101148826A TWI623368B (zh) 2011-12-20 2012-12-20 在固化矽樹脂的最小錐度鑽孔

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9289858B2 (zh)
JP (1) JP6433295B2 (zh)
KR (2) KR20140103321A (zh)
CN (1) CN104010760B (zh)
TW (1) TWI623368B (zh)
WO (1) WO2013096372A1 (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012111771B4 (de) 2012-12-04 2020-12-03 Ewag Ag Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks unter Verwendung einer Laserbearbeitungsvorrichtung zur Herstellung eines Schneidwerkzeugs
JP2014130962A (ja) * 2012-12-28 2014-07-10 Ibiden Co Ltd キャビティの形成方法、キャビティの形成装置、プログラム、配線板の製造方法、及び配線板
US9414498B2 (en) * 2013-09-20 2016-08-09 Coherent, Inc. Via-hole drilling in a printed circuit board using a carbon monoxide laser
US9950392B2 (en) * 2014-03-04 2018-04-24 Rohr, Inc. Forming one or more apertures in a fiber-reinforced composite object with a laser
GB2529153A (en) * 2014-08-06 2016-02-17 Bae Systems Plc Substrate manufacture
US10274806B2 (en) 2015-11-06 2019-04-30 Coherent, Inc. Pulse-dividing method and apparatus for a pulsed carbon monoxide laser
US10423047B2 (en) 2016-07-27 2019-09-24 Coherent, Inc. Laser machining method and apparatus
US10592006B2 (en) 2017-01-13 2020-03-17 Microsoft Technology Licensing, Llc Pattern for increased coefficient of friction of input devices
MX2020010482A (es) 2018-04-05 2021-01-08 British Polythene Ltd Mejoras en los portadores de recipientes o relacionadas con los mismos.
CN113523613B (zh) * 2020-04-29 2023-10-24 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 激光加工锥孔的装置和方法
JP7427248B2 (ja) 2020-07-21 2024-02-05 Uht株式会社 レーザー加工方法及びレーザー加工装置
CN113441852B (zh) * 2021-06-24 2022-07-19 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种激光螺旋扫描盲孔制造方法
DE102021005297A1 (de) 2021-10-25 2023-04-27 TRUMPF Werkzeugmaschinen SE + Co. KG Verfahren zur Erzeugung angesenkter Löcher
CN114833472A (zh) * 2022-05-26 2022-08-02 苏州思萃声光微纳技术研究所有限公司 用于航空发动机火焰筒的无锥度冷却气膜孔激光加工方法
DE102022124202A1 (de) 2022-09-21 2024-03-21 TRUMPF Werkzeugmaschinen SE + Co. KG Stanz-Laser-Kombinationsverfahren und Stanz-Laser-Kombinationsmaschine zum Bearbeiten eines Werkstücks sowie Computerprogramm und computerlesbares Speichermedium
CN117444429A (zh) * 2023-12-25 2024-01-26 西安晟光硅研半导体科技有限公司 一种基于微射流技术螺旋加工孔的工艺方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201141801A (en) * 2005-07-06 2011-12-01 Mitsuboshi Diamond Ind Co Ltd Method for manufacturing brittle material scribing wheel

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2227965B (en) 1988-10-12 1993-02-10 Rolls Royce Plc Apparatus for drilling a shaped hole in a workpiece
US5593606A (en) 1994-07-18 1997-01-14 Electro Scientific Industries, Inc. Ultraviolet laser system and method for forming vias in multi-layered targets
US5841099A (en) * 1994-07-18 1998-11-24 Electro Scientific Industries, Inc. Method employing UV laser pulses of varied energy density to form depthwise self-limiting blind vias in multilayered targets
US5731047A (en) 1996-11-08 1998-03-24 W.L. Gore & Associates, Inc. Multiple frequency processing to improve electrical resistivity of blind micro-vias
DE19741029A1 (de) 1997-09-18 1999-04-08 Bosch Gmbh Robert Optische Vorrichtung zum Bohren mittels Laserstrahls
US6275250B1 (en) * 1998-05-26 2001-08-14 Sdl, Inc. Fiber gain medium marking system pumped or seeded by a modulated laser diode source and method of energy control
TW482705B (en) 1999-05-28 2002-04-11 Electro Scient Ind Inc Beam shaping and projection imaging with solid state UV Gaussian beam to form blind vias
US6720567B2 (en) * 2001-01-30 2004-04-13 Gsi Lumonics Corporation Apparatus and method for focal point control for laser machining
US8497450B2 (en) 2001-02-16 2013-07-30 Electro Scientific Industries, Inc. On-the fly laser beam path dithering for enhancing throughput
DE10125397B4 (de) 2001-05-23 2005-03-03 Siemens Ag Verfahren zum Bohren von Mikrolöchern mit einem Laserstrahl
US6811888B2 (en) 2001-09-07 2004-11-02 Siemens Vdo Automotive Corporation Anti-spatter coating for laser machining
DE10145184B4 (de) * 2001-09-13 2005-03-10 Siemens Ag Verfahren zum Laserbohren, insbesondere unter Verwendung einer Lochmaske
US6897405B2 (en) 2001-11-30 2005-05-24 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of laser milling using constant tool path algorithm
AU2002348254A1 (en) * 2001-11-30 2003-06-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of laser milling using constant tool path algorithm
US6627844B2 (en) 2001-11-30 2003-09-30 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of laser milling
DE10207288B4 (de) * 2002-02-21 2005-05-04 Newson Engineering Nv Verfahren zum Bohren von Löchern mittels eines Laserstrahls in einem Substrat, insbesondere in einem elektrischen Schaltungsubstrat
US20040017430A1 (en) * 2002-07-23 2004-01-29 Yosuke Mizuyama Laser processing method and laser processing apparatus
US6749285B2 (en) * 2002-07-25 2004-06-15 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of milling repeatable exit holes in ink-jet nozzles
DE10393438T5 (de) * 2002-10-04 2005-09-08 Electro Scientific Industries, Inc., Portland Verfahren zum Ausbilden von maßgenauen Schlitzen in einer elastischen Maske eines Miniaturbauteilträgers
GB2395157B (en) 2002-11-15 2005-09-07 Rolls Royce Plc Laser driliing shaped holes
JP2004243404A (ja) 2003-02-17 2004-09-02 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 穴形成方法および穴形成装置
US7057133B2 (en) * 2004-04-14 2006-06-06 Electro Scientific Industries, Inc. Methods of drilling through-holes in homogenous and non-homogenous substrates
US7259354B2 (en) * 2004-08-04 2007-08-21 Electro Scientific Industries, Inc. Methods for processing holes by moving precisely timed laser pulses in circular and spiral trajectories
US7884315B2 (en) 2006-07-11 2011-02-08 Apple Inc. Invisible, light-transmissive display system
JP2007207898A (ja) * 2006-01-31 2007-08-16 Arai Pump Mfg Co Ltd キャリアプレートおよびその製造方法
JP2007268576A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Hitachi Via Mechanics Ltd レーザ加工方法
US8394301B2 (en) 2006-06-02 2013-03-12 Electro Scientific Industries, Inc. Process for forming panel with an optically transmissive portion and products related thereto
US7968820B2 (en) 2006-06-02 2011-06-28 Electro Scientific Industries, Inc. Method of producing a panel having an area with light transmissivity
US8481887B2 (en) * 2007-05-03 2013-07-09 Electro Scientific Industries, Inc. Method for machining tapered micro holes
US8237080B2 (en) * 2008-03-27 2012-08-07 Electro Scientific Industries, Inc Method and apparatus for laser drilling holes with Gaussian pulses
US8093532B2 (en) 2008-03-31 2012-01-10 Electro Scientific Industries, Inc. Laser machining of fired ceramic and other hard and/or thick materials
US8526473B2 (en) 2008-03-31 2013-09-03 Electro Scientific Industries Methods and systems for dynamically generating tailored laser pulses
US8119949B2 (en) * 2008-11-26 2012-02-21 Honeywell International Inc. Laser cutting shaped holes by trepanning on the fly
DE102009006179B4 (de) * 2009-01-26 2010-12-30 Continental Automotive Gmbh Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines Einspritzventils
US20100252959A1 (en) 2009-03-27 2010-10-07 Electro Scientific Industries, Inc. Method for improved brittle materials processing

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201141801A (en) * 2005-07-06 2011-12-01 Mitsuboshi Diamond Ind Co Ltd Method for manufacturing brittle material scribing wheel

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200065097A (ko) 2020-06-08
KR20140103321A (ko) 2014-08-26
KR102240327B1 (ko) 2021-04-14
CN104010760B (zh) 2016-10-05
TW201334905A (zh) 2013-09-01
US9289858B2 (en) 2016-03-22
JP2015506276A (ja) 2015-03-02
CN104010760A (zh) 2014-08-27
WO2013096372A1 (en) 2013-06-27
JP6433295B2 (ja) 2018-12-05
US20130154159A1 (en) 2013-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI623368B (zh) 在固化矽樹脂的最小錐度鑽孔
JP2009178772A (ja) レーザーによるアブレーション加工方法
JP2002141301A5 (zh)
WO2016103977A1 (ja) ＳｉＣ材料の加工方法
KR20110120862A (ko) 챔퍼링된 모서리를 갖는 유리를 레이저 처리하는 방법
CN106664798B (zh) 在基板上进行激光烧蚀的设备及方法
JP7379662B2 (ja) ワークピースを加工する方法
JP2012525990A (ja) 微細複製工具の製造方法
JP2018501115A (ja) レーザーを用いた３次元パターニング方法
JP2011110598A (ja) レーザ加工方法およびレーザ加工装置
US10680177B2 (en) Method of manufacturing shadow mask using hybrid processing and shadow mask manufactured thereby
JP2023029222A (ja) フェムト秒レーザーを利用した薄膜シート積層用上部金型のマイクロホールの加工方法
KR20090015195A (ko) 비축-회전 광학계를 이용한 레이저의 조사 방법 및 장치,이를 이용한 필름 레지스터의 트리밍 방법 및 장치, 그리고인쇄회로기판의 제조 방법
JP5361916B2 (ja) レーザスクライブ方法
JP2004322106A (ja) レーザ加工方法およびレーザ加工装置
WO2015136948A1 (ja) レーザ加工方法
KR100664573B1 (ko) 레이저 가공 장치 및 방법
JP5760251B2 (ja) ガラス基板のレーザ加工装置
US6919532B2 (en) Method of forming dimensionally precise slots in resilient mask of miniature component carrier
JP6226803B2 (ja) 加工方法
JP5923765B2 (ja) ガラス基板のレーザ加工装置
KR101952756B1 (ko) 고속 스캐너를 이용한 가공물 절단 방법 및 절단 장치
KR100594528B1 (ko) 레이저 가공 장치, 가공 방법 및 상기 가공 방법을 이용한회로 기판의 제조 방법
KR102627353B1 (ko) 하이브리드 펄스 스캐너가 구비된 레이저 조사장치및 이를 이용한 버큠플레이트의 마이크로홀 가공방법
KR102433555B1 (ko) 막형성장치 및 막형성방법