WO2004091845A1 - Verfahren und vorrichtung zum bohren von löchern in einem elektrischen schaltungssubstrat - Google Patents

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WO2004091845A1
WO2004091845A1 PCT/EP2003/013325 EP0313325W WO2004091845A1 WO 2004091845 A1 WO2004091845 A1 WO 2004091845A1 EP 0313325 W EP0313325 W EP 0313325W WO 2004091845 A1 WO2004091845 A1 WO 2004091845A1
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deflection
laser beam
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deflection unit
laser
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PCT/EP2003/013325
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Johannes Schuchart
Dirk Hillebrand
Hans Jürgen MAYER
Daniel Metz
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Hitachi Via Mechanics, Ltd.
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Definitions

  • the invention relates to a method for drilling holes in an electrical circuit substrate by means of a laser beam, which is set to a respective drilling position via a deflection optics and a imaging unit and then guided in a circular motion in the region of the borehole to be produced.
  • the invention relates to a device for drilling holes in an electrical circuit substrate with a laser source, a deflection optics and an imaging unit to center the laser beam emitted from the laser source to the respective drilling position of the substrate and in the region of the hole to be drilled in a circular motion offset.
  • the positions of the drill holes are approached one after the other with the deflection unit used in each case according to the conventional methods.
  • the laser beam is brought from a starting position, for example a previous borehole, in a jumping movement to the center of the hole to be drilled, then moved to the circular path with the predetermined radius and finally with the same deflection unit on this predetermined circular path once or Move several times until the desired hole is created. This is followed by a jump movement to the next hole position.
  • the object of the present invention is to provide a method and a device of the type mentioned above for drilling holes in an electrical circuit substrate, whereby both the quality of the borehole with respect to the roundness and the throughput, ie. H. the number of drilled holes per unit time, can be improved.
  • this is achieved by the method mentioned at the outset by: - the movement and centering of the laser beam axis to the respective drilling position being performed by a first deflection unit, the circular motion being continuously modulated onto the laser beam by a second deflection unit connected upstream of the first deflection unit;
  • the different movements performed by the deflection unit are decoupled from each other by a further deflection unit is connected upstream, which modulates the laser beam, a continuous circular motion.
  • the conventional deflection unit thus only causes the jump movement from one drilling position to the next and the positioning in the respective drilling position, while the circular movement is generated by the further deflection unit, which is constantly in motion and thus no loss of time. te caused by stopping and restarting the mirror movement with the corresponding inertia losses.
  • the time sequence is thus reduced to the jump to the desired drilling position and the waiting time to reach the drilling position and to calm the first deflection. Thereafter, the laser is switched off again after one or more cycles without any further waiting time.
  • the two deflection units are controlled separately, their control is generally easier, and corrections of the diameter and speed behavior can be performed independently. Overall, higher absolute web speeds can be achieved.
  • the invention allows the first deflection unit to be optimized specifically for the jump movements. This allows faster jumps can be achieved.
  • the circular movement of the laser beam is preferably by two superimposed, 90 ° out of phase sinusoidal movements of the second deflection by two to each other and to
  • these deflections in the second deflection unit can also be generated by combining a plurality of cascaded mirrors, in which case the deflection angles of the individual mirrors can be smaller, and in turn higher speeds can be achieved.
  • the object is achieved according to the invention,
  • the deflection optics comprise a first deflection unit, which is controllable for performing jump movements to the respective drilling positions
  • the first deflection is preceded by a second deflection in the optical beam path of the laser, which is able to put the laser beam in a continuous circular motion, and - that the laser can be switched on at standstill of the first deflection for a predetermined number of cycles of the second deflection.
  • the two deflection units can be formed, for example, in a conventional manner by means of galvanometer mirror pairs. However, in a preferred embodiment, in particular for the second deflection unit, it is provided that it is formed by at least one piezoelectric element. Since the deflection angles which can be achieved with piezoelectric elements are generally smaller than the angles which can be achieved with galvo antennas, their use for the second deflection unit is appropriate because only a very small angular deflection is required here because of the distance up to the imaging unit and the circle radius for the Drilling motion is anyway much smaller than the necessary deflection when jumping the laser beam from one drilling position to another.
  • the second deflection unit can be formed by two torsion elements that can be twisted about their respective longitudinal axis and that are perpendicular to one another with their longitudinal axes.
  • the second deflection unit may be formed by a piezo tripod, which in itself allows deflection about two axes and deflects the laser beam accordingly.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a laser drilling device according to the invention
  • FIG. 2 shows a simplified representation of the path traveled by a laser beam in the conventional drilling method
  • FIG. 3 shows a representation corresponding to FIG. 2 of the path traveled by a laser beam in the method according to the invention
  • FIG. 1 schematically shows the arrangement when drilling microleholes in an electrical substrate, preferably a printed circuit board.
  • the laser beam 2 generated by a laser source 1 is converted via a first deflection unit 3, which can be constructed conventionally with galvo mirrors, and via an imaging unit in the form of a focusing lens 4 directed to the circuit board 10.
  • this printed circuit board consists of a dielectric layer 11, which is covered by a metallic layer 12 or 13 on the upper side and underside, respectively. These metallic layers are structured in a manner not shown to form interconnects.
  • microholes 14 are drilled, the walls of which are then metallized in a known manner.
  • the laser beam 2 is centered in each case on one of the provided drilling positions 15 and then moved in a circle 16 with a spot size F correspondingly set via the focusing lens 4 in the region of this drilling position 15, whereby the microhole is produced.
  • the laser beam is thereby moved in one revolution or in several successive circulations.
  • trepaning wherein the laser beam is guided along only at the edge of the hole and the inner core is cut out.
  • the laser beam is deflected in a jump movement 17 to a next drilling position 15, where then again takes place the circular movement 16 for drilling the hole.
  • the conventional deflection unit 3 only executes the jump movement 17 of the laser beam with the respective setting to a drilling position 15, while the circular motion is modulated onto the laser beam by an upstream second deflection unit 5 consisting of two movable mirrors 51 and 52. These two mirrors 51 and 52 are preferably moved by piezo elements whose deflection axes are perpendicular to one another and which execute a continuous sine oscillation S 1 or S 2, which is phase-shifted by 90 °.
  • the laser beam therefore constantly moves in a circular path, which is predetermined by the deflection of the second deflecting unit 5, and is brought by the first deflecting unit 3 respectively in the intended drilling position.
  • the laser is switched off after the new drilling position is reached and only when the first deflection unit has come to rest.
  • FIG. 2 shows the sequence in the conventional method.
  • the laser beam 2 or its optical axis is guided in a first movement section 21 in the center M of the hole to be drilled. From there, with a more or less large change in angle, it is brought into the movement section 22 to the intended circle radius, in order then to be guided into the circular path with a right-angled change of direction and to execute one or more circular circuits 23.
  • the laser is switched on only at the circulation circuit 23, while it is turned off in the other, dashed movement sections. After completion of the circular movement of the laser beam is performed with the movement section 24 again to the center M, from where he then makes the jump 25 to the next drilling position.
  • the laser beam performs a modulated, continuous circular motion by means of the second deflection unit 5.
  • the deflection unit 3 moves the beam only via the moving section 21 to the intended drilling position and then again from this drilling position via the jump section 25 to the next drilling position.
  • the beam itself does not arrive at the center M of the intended borehole, but it always remains on its circular path and is only switched on in the area of the borehole, which is shown in FIG. 3 by the continuous circle, while in the jumping movement 21 and 25, respectively Although the circular motion is modulated, the laser remains switched off.
  • the decoupling of the two movements performed with the division of the first deflection unit 3 and the second deflection 5 eliminates waiting times; only the reassurance of the first deflection unit after each jump remains.
  • the time duration for a drilling process for producing a micro hole of, for example, 100 ⁇ m in diameter can be reduced by up to 45%, since waiting times of about 170 ⁇ , s are eliminated.
  • FIGS. 4 and 5 modifications of the second deflection unit are shown schematically in comparison to FIG.
  • the possibility is indicated in FIG. 4 of using a single mirror oscillating about two axes in the second deflecting unit instead of the two mirrors 51 and 52, which are each pivotable about an axis.
  • the mirror 54 is in this case only a rigid deflection mirror.
  • the deflecting mirror 55 serves for deflecting the laser beam about a first axis, while the two mirrors 56 and 57 deflect the laser beam 2 in the same direction with respect to the optical axis, so that their deflection movements add up.
  • the mirror 58 is in this case a rigid deflection mirror.

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Abstract

Zum Bohren von Löchern in einem elektrischen Schaltungssubstrat mithilfe eines Laserstrahls, bei dem die Bohrung durch eine Kreisbewegung des Laserstrahls (2) im Bereich des zu bohrenden Loches (15) erfolgt, wird die Bewegung des Laserstrahls durch zwei hintereinander geschaltete Ablenkeinheiten (3, 5) erzeugt. Die erste Ablenkeinheit (3), die vorzugsweise Galvospiegel enthält, bewirkt den Sprung (17) des Laserstrahls (2) von einer Bohrposition zur jeweils nächsten Bohrposition (15) und die Zentrierung in der jeweiligen Bohrposition. Die zweite Ablenkeinheit, die vorzugsweise aus Piezoelementen gebildet wird, moduliert dem Laserstrahl (2) eine kontinuierliche Kreisbewegung auf. Dabei wird der Laser nur eingeschaltet, wenn die erste Ablenkeinheit (3) in Ruhe ist.Damit lässt sich ein schnellerer Durchsatz durch Wegfall von Wartezeiten beim Übergang zwischen Bewegungsabschnitten sowie eine bessere Lochqualität erzielen.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Bohren von Löchern in einem elektrischen SchaltungsSubstrat
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bohren von Löchern in einem elektrischen Schaltungssubstrat mithilfe eines Laserstrahls, der über eine Ablenkoptik und eine Abbildungsein- heit auf jeweils eine Bohrposition eingestellt und dann im Bereich des zu erzeugenden Bohrloches in einer Kreisbewegung geführt wird. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Bohren von Löchern in einem elektrischen Schaltungssubstrat mit einer Laserquelle, einer Ablenkungsoptik und einer Abbildungseinheit, um den von der Laserquelle emittierten Laserstrahl auf die jeweilige Bohrposition des Substrats zu zentrieren und im Bereich des zu bohrenden Loches in eine Kreisbewegung zu versetzen.
Aus der US 5593606 sind ein derartiges Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, wobei Löcher mit einem größeren Durchmesser als der Strahldurchmesser des Lasers dadurch erzeugt werden, dass der Laserstrahl entweder mit Spiralbahnen oder in konzentrischen Kreisen innerhalb des Lochbereiches von innen nach außen oder von außen nach innen bewegt wird.
Beim Bohren von Leiterplatten oder vergleichbaren Schaltungssubstraten werden gemäß den herkömmlichen Verfahren jeweils die Positionen der Bohrlöcher nacheinander mit der jeweils verwendeten Ablenkeinheit angefahren. Dabei wird der Laser- strahl von einer Ausgangsposition, beispielsweise einem vorhergehenden Bohrloch, in einer Sprungbewegung auf die Mitte des neu zu bohrenden Loches gebracht, dann auf die Kreisbahn mit dem vorgegebenen Radius bewegt und schließlich mit immer der gleichen Ablenkeinheit auf dieser vorgegebenen Kreisbahn einmal oder mehrmals verfahren, bis das gewünschte Loch erzeugt ist. Darauf folgt dann wieder eine Sprungbewegung zur nächsten Lochposition. Da zwischen den einzelnen Bewegungsab- schnitten jeweils eine nicht unerhebliche Richtungsänderung liegen kann, uss jeweils ein Stillstand der Ablenkeinheit abgewartet werden, so dass sich insgesamt, bedingt durch die Trägheit der Ablenkeinheit, eine merkliche Zeitverzögerung im Vergleich zu der reinen Bearbeitungszeit im Bohrloch ergibt. Zudem kann die Rundheit der Bohrlöcher beeinträchtigt werden, wenn der Laser beim Übergang von einer Radialbewegung in eine Kreisbewegung eingeschaltet und am Ende der Kreisbewegung abgeschaltet wird.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der Eingangs genannten Art zum Bohren von Löchern in einem elektrischen Schaltungssubstrat anzugeben, wodurch sowohl die Bohrlochqualität hinsichtlich der Rundheit als auch der Durchsatz, d. h. die Zahl der gebohrten Löcher pro Zeiteinheit, verbessert werden kann.
Erfindungsgemäß wird dies mit dem Eingangs genannten Verfahren dadurch erreicht, - dass die Bewegung und Zentrierung der Laserstrahlachse zu der jeweiligen Bohrposition durch eine erste Ablenkeinheit erfolgt, dass die Kreisbewegung dem Laserstrahl durch eine der ersten Ablenkeinheit vorgeschaltete zweite Ablenkeinheit kon- tinuierlich aufmoduliert wird und
- dass der Laserstrahl nur eingeschaltet wird, wenn die erste Ablenkeinheit in Ruhe ist.
Bei der Erfindung werden also die von der Ablenkeinheit durchgeführten unterschiedlichen Bewegungen voneinander entkoppelt, indem eine weitere Ablenkeinheit vorgeschaltet wird, die dem Laserstrahl eine kontinuierliche Kreisbewegung aufmoduliert. Die herkömmliche Ablenkeinheit bewirkt demnach nur noch die Sprungbewegung von einer Bohrposition zur nächsten und die Positionierung in der jeweiligen Bohrposition, während die Kreisbewegung von der weiteren Ablenkeinheit erzeugt wird, die ständig in Bewegung ist und somit keine Zeitverlus- te durch Stoppen und Wiederanfahren der Spiegelbewegung mit den entsprechenden Trägheitsverlusten verursacht. Der zeitliche Ablauf reduziert sich damit auf den Sprung zur gewünschten Bohrposition und die Wartezeit bis zum Erreichen der Bohrposition und zur Beruhigung der ersten Ablenkeinheit. Danach wird ohne weitere Wartezeit der Laser nach ein oder mehreren Umläufen wieder abgeschaltet. Wartezeiten zum Anfahren der Umlaufbahn und von der Umlaufbahn in den Mittelpunkt entfallen, da die Kreisbewegung kontinuierlich weiterläuft, die zweite Ablenkeinheit also keinen Stillstand erfährt. Da keine Richtungsänderung des Strahles beim Erreichen oder Verlassen der Kreisbahn erfolgt, ergibt sich nicht nur keine Verzögerung, sondern auch kein Einbrand, der die Rundheit des Loches beeinträchtigen würde.
Da die beiden Ablenkeinheiten getrennt gesteuert werden, ist ihre Ansteuerung insgesamt einfacher, und Korrekturen des Durchmesser- und Geschwindigkeitsverhaltens können unabhängig voneinander durchgeführt werden. Insgesamt sind höhere abso- lute Bahngeschwindigkeiten erreichbar. Während bei der bisher verwendeten einzigen Ablenkeinheit für die Einstellung immer ein Kompromiss zwischen kleinen Kreisbewegungen beim Bohren selbst und großen Sprungbewegungen bei der Positionierung gemacht werden musste, kann mit der Erfindung die erste Ablenk- einheit gezielt für die Sprungbewegungen optimiert werden. Dadurch können schnellere Sprünge erzielt werden.
Die Kreisbewegung des Laserstrahls wird vorzugsweise durch zwei überlagerte, um 90° phasenverschobene sinusförmige Bewe- gungen der zweiten Ablenkeinheit um zwei zueinander und zur
Strahlachse senkrechte Achsen erzeugt. Diese Auslenkungen in der zweiten Ablenkeinheit können jedoch auch durch Kombination mehrerer hintereinandergeschalteter Spiegel erzeugt werden, wobei dann die Auslenkwinkel der einzelnen Spiegel klei- ner sein können und dadurch wiederum höhere Geschwindigkeiten erreichbar sind. Bei einer Vorrichtung der Eingangs genannten Art wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst,
- dass die Ablenkungsoptik eine erste Ablenkeinheit aufweist, welche zur Ausführung von Sprungbewegungen zu den jeweiligen Bohrpositionen steuerbar ist,
- dass der ersten Ablenkeinheit eine zweite Ablenkeinheit im optischen Strahlengang des Lasers vorgeschaltet ist, welche den Laserstrahl in eine kontinuierliche Kreisbewegung zu versetzen vermag, und - dass der Laser jeweils bei Stillstand der ersten Ablenkeinheit für eine vorgegebene Anzahl von Kreisumläufen der zweiten Ablenkeinheit einschaltbar ist.
Die beiden Ablenkeinheiten können beispielsweise in herkömm- 1icher Art jeweils durch Galvanometer-Spiegelpaare gebildet sein. Insbesondere für die zweite Ablenkeinheit ist jedoch in einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass sie durch mindestens ein Piezoelement gebildet ist. Da die mit Piezo- elementen erreichbaren Auslenkwinkel in der Regel kleiner sind als die mit Galvoelernenten erzielbaren Winkel, bietet sich deren Verwendung für die zweite Ablenkeinheit an, weil hier wegen der Entfernung bis zur Abbildungseinheit nur eine sehr geringe Winkelauslenkung erforderlich ist und der Kreisradius für die Bohrbewegung ohnehin sehr viel kleiner ist als die notwendige Auslenkung beim Sprung des Laserstrahls von einer Bohrposition zu einer anderen. Andererseits lassen sich mit Piezoelementen höhere Geschwindigkeiten erreichen, so dass die Kombination von Galvospiegeln für die erste Ablenkeinheit und von Piezoelementen für die zweite Ablenkeinheit eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung mit einer sehr hohen erreichbaren Bohrgeschwindigkeit ergibt.
Dabei kann die zweite Ablenkeinheit durch zwei um ihre jeweilige Längsachse tordierbare, mit ihren Längsachsen senkrecht aufeinander stehende Piezoelemente gebildet sein. In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung kann die zweite Ablenkeinheit durch ein Piezo-Tripod gebildet sein, welches in sich eine Auslenkung um zwei Achsen ermöglicht und den Laserstrahl entsprechend ablenkt. Durch Verwendung eines entsprechend an- gepassten Ansteuersignais können auch Hysteresen der Piezo- stellelemente kompensiert und höhere Geschwindigkeiten er- zielt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Laser-Bohrvorrichtung,
Figur 2 eine vereinfachte Darstellung des von einem Laserstrahl beim herkömmlichen Bohrverfahren zurückgelegten Weges, Figur 3 eine Figur 2 entsprechende Darstellung des von einem Laserstrahl zurückgelegten Weges bei dem erfindungsgemäßen Verfahren,
Figur 4 jeweils abgewandelte Ausführungsformen der Laserstrahl-Ablenkvorrichtung aus Figur 1 mit unterschiedlicher Gestaltung der jeweils zweiten Ablenkeinheit.
Figur 1 zeigt schematisch die Anordnung beim Bohren von Mik- rolöchern in einem elektrischen Substrat, vorzugsweise einer Leiterplatte 10. Dabei wird der von einer Laserquelle 1 erzeugte Laserstrahl 2 über eine erste Ablenkeinheit 3, die in herkömmlicher Weise mit Galvospiegeln aufgebaut sein kann, und über eine Abbildungseinheit in Form einer Fokussierlinse 4 auf die Leiterplatte 10 gelenkt. Diese Leiterplatte besteht im gezeigten Beispiel aus einer dielelektrischen Schicht 11, die oberseitig und unterseitig jeweils von einer metallischen Schicht 12 bzw. 13 bedeckt ist. Diese metallischen Schichten werden in nicht gezeigter Weise zur Bildung von Leiterbahnen strukturiert. Außerdem werden zur Erzeugung von elektrischen Verbindungen zwischen der oberseitigen Metallschicht 12 und der unterseitigen Metallschicht 13 Mikrolöcher 14 gebohrt, deren Wände dann in bekannter Weise metallisiert werden. Zur Erzeugung der Mikrolöcher 14 wird der Laserstrahl 2 jeweils auf eine der vorgesehenen Bohrpositionen 15 zentriert und dann mit einer entsprechend über die Fokussierlinse 4 eingestellten Fleckgröße F im Bereich dieser Bohrposition 15 in einem Kreis 16 bewegt, wodurch das Mikroloch erzeugt wird.
Je nach den Bedingungen, wie Leiterplattenmaterial, Lochtiefe, Laserleistung und dergleichen wird dabei der Laserstrahl in einem Umlauf oder in mehreren aufeinanderfolgenden Umläu- fen bewegt. Zur Erzeugung von Durchgangslöchern wählt man das sogenannte Trepanieren, wobei der Laserstrahl lediglich am Lochrand entlanggeführt wird und der innere Kern herausgeschnitten wird. Bei der Erzeugung von Mikrolöchern kann es auch notwendig sein, mehrere Durchgänge des Laserstrahls mit unterschiedlichen Radien durchzuführen.
Ist ein Mikroloch 14 gebohrt, so wird der Laserstrahl in einer Sprungbewegung 17 zu einer nächsten Bohrposition 15 ausgelenkt, wo dann wiederum die Kreisbewegung 16 zum Bohren des Loches stattfindet.
Erfindungsgemäß ist nunmehr vorgesehen, dass die herkömmliche Ablenkeinheit 3 lediglich die Sprungbewegung 17 des Laserstrahls mit der jeweiligen Einstellung auf eine Bohrposition 15 ausführt, während die Kreisbewegung dem Laserstrahl durch eine vorgeschaltete zweite Ablenkeinheit 5, bestehend aus zwei beweglichen Spiegeln 51 und 52, aufmoduliert wird. Diese beiden Spiegel 51 und 52 werden vorzugsweise durch Piezoelemente bewegt, deren Auslenkachsen aufeinander senkrecht ste- hen und die eine kontinuierliche, um 90° phasenverschobene SinusSchwingung Sl bzw. S2 ausführen.
Der Laserstrahl bewegt sich deshalb ständig in einer Kreisbahn, die durch die Auslenkung der zweiten Ablenkeinheit 5 vorgegeben ist, und wird durch die erste Ablenkeinheit 3 jeweils in die vorgesehene Bohrposition gebracht. Während der Sprungbewegung 17 der ersten Ablenkeinheit 3 wird der Laser abgeschaltet, und er wird nach Erreichen der neuen Bohrposition jeweils erst eingeschaltet, wenn die erste Ablenkeinheit zur Ruhe gekommen ist.
Der Unterschied zwischen der herkömmlichen und der erfindungsgemäßen Führung des Laserstrahls ist in den Figuren 2 und 3 zu vergleichen. Figur 2 zeigt den Ablauf beim herkömmlichen Verfahren. Der Laserstrahl 2 bzw. seine optische Achse wird in einem ersten Bewegungsabschnitt 21 in den Mittelpunkt M des zu bohrenden Loches geführt. Von dort wird er - mit einer mehr oder weniger großen Winkeländerung - in den Bewegungsabschnitt 22 auf den vorgesehenen Kreisradius gebracht, um dann mit einer rechtwinkeligen Richtungsänderung in die Kreisbahn geführt zu werden und einen oder mehrere Kreisum- laufe 23 auszuführen. Der Laser ist dabei nur beim Kreisumlauf 23 eingeschaltet, während er bei den übrigen, gestrichelt gezeichneten Bewegungsabschnitten abgeschaltet wird. Nach Beendigung der Kreisbewegung wird der Laserstrahl mit dem Bewegungsabschnitt 24 wieder zum Mittelpunkt M geführt, von wo er dann den Sprung 25 zur nächsten Bohrposition vollzieht .
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, wie es in Figur 3 schematisch gezeigt ist, vollführt der Laserstrahl durch die zweite Ablenkeinheit 5 eine aufmodulierte ständige Kreisbewegung. Die Ablenkeinheit 3 bewegt den Strahl lediglich über den Bewegungsabschnitt 21 zu der vorgesehenen Bohrposition und dann wieder von dieser Bohrposition über den Sprungabschnitt 25 zu der nächsten Bohrposition. Der Strahl selbst gelangt dabei überhaupt nicht in den Mittelpunkt M des vorgesehenen Bohrloches, sondern er bleibt immer auf seiner Kreisbahn und wird lediglich im Bereich des Bohrloches eingeschaltet, was in Figur 3 durch den durchgehenden Kreis dargestellt ist, während bei der Sprungbewegung 21 bzw. 25 zwar die Kreisbewegung aufmoduliert ist, der Laser aber dabei abgeschaltet bleibt. Durch die Entkopplung der beiden durchgeführten Bewegungen mit der Aufteilung auf die erste Ablenkeinheit 3 und die zweite Ablenkeinheit 5 entfallen Wartezeiten; lediglich die Beruhigung der ersten Ablenkeinheit nach dem jeweiligen Sprung bleibt übrig. Damit kann die Zeitdauer für einen Bohr- prozess zur Herstellung eines Mikroloches von beispielsweise lOOμm Durchmesser um bis zu 45 % reduziert werden, da Wartezeiten von etwa 170 μ,s entfallen.
In den Figuren 4 und 5 sind Abwandlungen der zweiten Ablenkeinheit im Vergleich zu Figur 1 schematisch dargestellt. So ist in Figur 4 die Möglichkeit angedeutet, in der zweiten Ablenkeinheit anstelle der beiden jeweils um eine Achse schwenkbaren Spiegel 51 und 52 einen einzigen, um zwei Achsen oszillierenden Spiegel 53 zu verwenden. Der Spiegel 54 ist in diesem Fall lediglich ein starrer Umlenkspiegel.
Da sich der Bearbeitungsdurchmesser durch den Auslenkungswin- kel und den Abstand der Ablenkeinheit von der Fokussierlinse 4 ergibt, können auch mehrere Ablenkelemente in gleicher Ablenkungsrichtung verwendet werden. Je kleiner die Bewegung ist, desto höher ist die erreichbare Stellgeschwindigkeit. In Figur 5 ist eine solche Möglichkeit angedeutet. Hierbei dient der Ablenkspiegel 55 zur Ablenkung des Laserstrahls um eine erste Achse, während die beiden Spiegel 56 und 57 den Laserstrahl 2 jeweils in gleicher Richtung bezüglich der optischen Achse ablenken, so dass sich ihre Ablenkbewegungen summieren. Der Spiegel 58 ist in diesem Fall ein starrer Umlenkspiegel.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bohren von Löchern (14) in einem elektrischen Schaltungssubstrat mithilfe eines Laserstrahls (2) , der über eine Ablenkoptik (3, 5) und eine Abbildungseinheit (4) auf jeweils eine Bohrposition (15) eingestellt und dann im Bereich des zu erzeugenden Bohrloches in einer Kreisbewegung (16) geführt wird, dadurch ge ennzeichnet, - dass die Bewegung und die Zentrierung der Laserstrahlachse (2) zu der jeweiligen Bohrposition (15) durch eine erste Ablenkeinheit (3) erfolgt,
- dass die Kreisbewegung (16) dem Laserstrahl (2) durch eine der ersten Ablenkeinheit (3) vorgeschaltete zweite Ablenk- einheit (5) kontinuierlich aufmoduliert wird und
- dass der Laserstrahl (2) nur eingeschaltet wird, wenn die erste Ablenkeinheit (3) in Ruhe ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kreisbewegung (16) des Laserstrahls durch zwei überlagerte, um 90° phasenverschobene sinusförmige Bewegungen (sl, s2) der zweiten Ablenkeinheit (5) erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich et, dass die Auslenkung in der zweiten Ablenkeinheit (5) durch
Überlagerung von mehr als zwei Einzelbewegungen (55, 56, 57) erzeugt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch geken zeichnet, dass durch ein modifiziertes Ansteuersignal für die zweite
Ablenkeinheit Hysteresen für Ablenkelemente kompensiert wer- den.
5. Vorrichtung zum Bohren von Löchern (14) in einem elektrischen Schaltungssubstrat mit einer Laserquelle (1) , einer Ablenkungsoptik (3, 5) und einer Abbildungseinheit (4), um den von der Laserquelle (1) emittierten Laserstrahl (2) auf die jeweilige Bohrposition (15) des Substrats (10) zu zentrieren und im Bereich des zu bohrenden Loches (14) in eine Kreisbewegung zu versetzen, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Ablenkungsoptik eine erste Ablenkeinheit (3) auf- weist, welche zur Ausführung von Sprungbewegungen (17) zu den jeweiligen Bohrpositionen (15) steuerbar ist,
- dass der ersten Ablenkeinheit (3) eine zweite Ablenkeinheit (5) im optischen Strahlengang des Lasers vorgeschaltet ist, welche den Laserstrahl (2) in eine kontinuierli- ehe Kreisbewegung (16) zu versetzen vermag, und
- dass der Laser (1) jeweils bei Stillstand der ersten Ablenkeinheit für eine vorgegebene Anzahl von Kreisumläufen (23) der zweiten Ablenkeinheit (5) einschaltbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Ablenkeinheit (5) durch mindestens ein Piezo- ele ent gebildet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge ennzeichnet, dass die Ablenkeinheit durch zwei um ihre jeweilige Längsachse tordierbare, mit ihrer Längsachse in zueinander senkrechten Ebenen liegende Piezoelemente (51, 52), gebildet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Ablenkeinheit durch ein Piezotripod (53) gebildet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Ablenkeinheit zumindest für die Ablenkung in einer Richtung zwei hintereinander geschaltete, um zueinander parallele Achsen schwenkbare Ablenkelemente (56, 57) aufweist.
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