具有碎屑清除系统和整合的射束收集器的激光加工设备及其操作方法技术方案

本发明专利技术揭示一种激光加工设备。在一个具体实例中，该激光加工设备包括具有整合的射束收集器系统的碎屑清除系统，该射束收集器系统可操作以将吸收器选择性地定位于激光能量射束的射束路径内。该射束收集器系统可允许该激光能量射束传播通过该激光加工设备的扫描透镜，但防止该激光能量射束加工工件。该射束收集器系统可包括致动器部件，该致动器部件可操作以使该吸收器自该射束路径回缩，借此允许该射束传播至该工件且允许来自激光加工的碎屑被吸入至真空喷嘴中，借此防止对该扫描透镜造成损害。该射束收集器系统可进一步包括热传递系统，该热传递系统可操作以控制从该吸收器远离的热传递的速率。的热传递的速率。的热传递的速率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有碎屑清除系统和整合的射束收集器的激光加工设备及其操作方法
[0001]相关申请案的交叉参考
[0002]本申请案主张在2020年11月13日申请的美国临时申请案第63/113,378号的权益，该美国临时申请案以全文引用的方式并入本文中。


[0003]本文中所描述的具体实例大体上是关于激光加工设备及其组件，且是关于其操作技术。

技术介绍

[0004]一般而言，激光加工设备可用于借由将激光能量射束照射至工件上来加工工件。在一些应用中，激光加工设备必须能够在工件上高精度地置放激光光点，且此取决于在操作期间维持临界公差及制程参数。
[0005]激光射束路径的热稳定性可为激光加工系统的重要元素。详言之，透射式射束路径光学件(例如，扩束器、射束塑形器、波前补偿光学件、中继光学件及射束递送光学件)的热稳定性实现高精度激光光点置放及制程恒定性。为了达成高精度操作，激光加工设备可使用定位于射束递送光学件的光学下游(例如，接近工件)的射束特征界定工具(例如，射束分析器、功率计、射束位置侦测器等)来量测或校准激光射束参数(例如，光点大小、聚焦位置等)及激光光点的位置(例如，预期位置相对于量测位置)。来自此等量测或校准的结果可用于计算对预期射束置放的校正或补偿次佳射束特性。
[0006]当激光加工设备正加工工件时(且在射束特征界定期间)，射束透射通过所有射束路径光学件，且射束递送光学件(例如，扫描透镜)的温度可达到稳定状态。在设备未被界定特征或未加工工件的时段期间(例如，在系统闲置、工件的装载或卸载、工件检验等期间)，光束可能在到达扫描透镜之前被阻挡(例如，借由位于扫描透镜的光学上游的激光遮光片、调变器或射束收集器阻挡)。在此等时段期间，扫描透镜温度可下降。当加工恢复时，在扫描透镜较热时计算的校正或补偿可能不再正确(例如，由于扫描透镜的折射率随温度改变而改变)，从而导致射束光点的位置存在误差。因而，维持扫描透镜的稳定温度对于实现激光加工设备的高精度操作至关重要。
[0007]本文中所论述的具体实例是在本专利技术人发现的前述及其他问题的情况下而开发的。

技术实现思路

[0008]本专利技术的一个具体实例可被特征界定为一种激光加工设备，其包括：激光源，其可操作以产生激光能量射束，其中激光能量射束可沿射束路径传播；扫描透镜；及碎屑清除系统，其中碎屑清除系统包括射束收集器系统，该射束收集器系统可操作以吸收激光能量射束的一部分，且其中扫描透镜沿激光源与碎屑清除系统之间的射束路径定位。
[0009]本专利技术的另一具体实例可被特征界定为一种激光加工设备，其包括：激光源，其可操作以产生激光能量射束，其中激光能量射束可沿射束路径传播；扫描透镜；及射束收集器系统，其包括可操作以借由致动器部件选择性地定位于射束路径内的吸收器，该吸收器可操作以吸收激光能量射束的一部分；其中扫描透镜沿激光源与射束收集器系统之间的射束路径定位。
[0010]本专利技术的另一具体实例可被特征界定为一种系统，其包括：碎屑清除系统，其具有被配置以允许沿射束路径传播的激光能量射束通过的真空喷嘴；真空源，其经由排气通道与真空喷嘴连通，该真空源被配置以自真空喷嘴清除由冲击工件的激光能量射束产生的碎屑的至少一部分；排气辅助系统，其可操作以将流体自入口端跨越真空喷嘴引导至排气通道中，借此迫使碎屑的至少一部分进入排气通道；射束收集器系统，其耦接至碎屑清除系统且包括吸收器，该吸收器具有形成于其上的吸收器表面，该吸收器表面被配置以吸收沿射束路径传播的激光能量射束的至少一部分；及致动器部件，其可操作以使吸收器相对于碎屑清除系统移动。
附图说明
[0011]图1示意性地示出根据一个具体实例的激光加工设备。
[0012]图2展示根据一个具体实例的射束收集器系统的透视图。
[0013]图3及图4示出图2中所展示的射束收集器系统的不同位置状态。
[0014]图5展示根据一个具体实例的具有整合的射束收集器系统的碎屑清除系统的示意性截面图。
[0015]图6展示根据一个具体实例的射束收集器系统的透视图。
[0016]图7及图8示出具有图6中所展示的整合的射束收集器系统的碎屑清除系统的不同位置状态。
具体实施方式
[0017]本文中参考随附图式来描述实例性具体实例。除非另外明确地陈述，否则在图式中，组件、特征、元件等的大小、位置等以及其间的任何距离未必按比例，而是为了清楚而被夸示。在图式中，相同编号通篇指代相同元件。因此，可参看其他图式描述相同或类似编号，即使该等编号在对应图式中未提及亦未描述。又，甚至未经参考编号指示的元件亦可参看其他图式进行描述。
[0018]本文中所使用的术语仅出于描述特定实例性具体实例的目的，且并不意欲为限制性的。除非另外定义，否则本文中所使用的所有术语(包括技术及科学术语)具有所属
中具有通常知识者通常所理解的相同含义。如本文中所使用，除非上下文另外清楚地指示，否则单数形式「一(a/an)」及「该」意欲亦包括复数形式。应认识到，术语「包含(comprises及/或comprising)」在用于本说明书中时指定所陈述特征、整体、步骤、操作、元件及/或组件的存在，但并不排除一或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件及/或其群组的存在或添加。除非另外指定，否则在叙述值范围时，值范围包括该范围的上限及下限两者以及在其间的任何子范围。除非另外指示，否则诸如「第一」、「第二」等的术语仅用于区别一个元件与另一元件。举例而言，一个节点可被称为「第一节点」，且类似地，另一节点可
被称为「第二节点」，或反之亦然。
[0019]除非另外指示，否则术语「约」、「大约」等意谓量、大小、配方、参数及其他数量及特性并非且无需为准确的，而视需要可为大致的及/或更大或更小，从而反映公差、转换因数、舍入、量测误差及其类似者，以及所属
中具有通常知识者已知的其他因素。为易于描述，诸如「在
……
下方」、「在
……
之下」、「下部」、「在
……
上方」及「上部」以及其类似者的空间相对术语可在本文中使用以描述如在图式中所示出的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。应认识到，该等空间相对术语意欲涵盖除图式中所描绘的定向之外的不同定向。举例而言，若图式中的物件翻转，则描述为「在」其他元件或特征「下方」或「在」其他元件或特征「之下」的元件将定向为「在」其他元件或特征「上方」。因此，例示性术语「在
……
下方」可涵盖在上方及在下方两个定向。物件可以其他方式定向(例如，旋转90度或处于其他定向)，且本文中所使用的空间相对描述词可相应地进行解释。
[0020]本文中所使用的章节标题仅用于组织目的，且除非另外明确地陈述，否则该等章节标题不应被理解为限制所描述的主题。应了解，在不背离本专利技术的精神及教示的情况下，许多不同形式、具体实例及组合系可能的，且因此，本专利技术不应被理解为限于本文中所阐述的实例性具体实例。确切而言，提供此等实例及具体实例，使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种激光加工设备，其包含：激光源，其可操作以产生激光能量射束，其中该激光能量射束可沿射束路径传播；扫描透镜；及碎屑清除系统，其中该碎屑清除系统包括射束收集器系统，该射束收集器系统可操作以吸收该激光能量射束的一部分，其中该扫描透镜沿该激光源与该碎屑清除系统之间的该射束路径定位。2.如权利要求1所述的激光加工设备，其中该射束收集器系统包括被配置以选择性地定位于该射束路径内的吸收器。3.如权利要求2所述的激光加工设备，其中该射束收集器系统包括可操作以将该吸收器选择性地定位于该射束路径内的致动器部件。4.如权利要求1所述的激光加工设备，其中该碎屑清除系统进一步包含：真空喷嘴，其经由排气通道与真空源连通，该真空源被配置以清除进入该真空喷嘴的借由冲击工件的该激光能量射束所产生的碎屑的至少一部分；排气辅助系统，其可操作以将流体自入口端跨越该真空喷嘴引导至该排气通道中，借此迫使该碎屑的至少一部分进入该排气通道；及吸收器，其具有可操作以吸收该激光能量射束的一部分的吸收器表面，该吸收器被配置以选择性地定位于该射束路径内。5.如权利要求2所述的激光加工设备，其中该射束收集器系统包括可操作以传递热远离该吸收器的热传递系统。6.如权利要求5所述的激光加工设备，其中该热传递系统包括：入口，其被配置以接纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯瑞，
申请(专利权)人：伊雷克托科学工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：