使用单遍的激光束以于材料上切割多个宽度的沟渠的系统及方法。第一系列的激光脉冲是使用第一点尺寸按第一切割速度切割该材料的一工作表面。于自第一沟渠宽度至第二沟渠宽度的一转变区域，第二系列的激光脉冲是随自第一切割速度至第二切割速度的逐渐改变而依序改变点尺寸。然后，第三系列的激光脉冲是使用第二点尺寸按第二切割速度继续切割该工作表面。该种方法提供于转变区域的提高的深度控制。一种系统于激光束路径使用一可选择性调整的光学构件，通过调整关于工作表面的一聚焦平面的位置以快速改变点尺寸。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
此揭露内容是关于以激光处理材料。尤其是，此揭露内容是关于在激光微机械 加工应用中透过点尺寸与切割速度的实时(on-the-fly)操纵的沟渠深度与宽度的实时 (real-time)控制。背景资讯使用激光微机械加工系统的一种典型的选路(routing)应用是涉及当束和/或基 板其本身为移动时而递送激光能量至基板。于大多数情形，能量递送率(「于工作表面的功 率」)与束和/或基板移动的速率(「切割速度」)是维持为固定值以提供于整个切割的截 口或「沟渠」宽度与深度的均勻性。造成的沟渠的深度与宽度是由工作表面的束点尺寸、各 个激光脉冲的能量、于连续脉冲之间的空间分隔(「口(bite)尺寸」)与激光材料交互作用 特性所决定。概括而言，为了切割于相同基板上不同横截面几何形状的沟渠，调整点尺寸、脉冲 能量和/或口尺寸的一或多者。于典型的激光微机械加工，改变此三个系统设定的一者致 使该系统于不同「遍(pass)」处理其具有不同横截面几何形状的沟渠。举例而言，系统可处 理一个型式的沟渠，改变该三个设定的一或多者，然后处理其对应于新的设定的沟渠。此处 理可重复针对于各个型式的沟渠。此简单方式典型称作为一「多遍(multi-pass)」处理。上述用于合并不同宽度的沟渠的习用的多遍处理具有若干个问题。举例而言，于 不同遍以处理不同宽度的沟渠概括意指的是一束定位器将返回至于一先前遍所完成一沟 渠的相同点以开始选路具有不同宽度的一新沟渠。此是显着要求于束定位器子系统的重复 性。这也典型为降低整体系统产量。关于运用多遍处理以切割不同几何形状的沟渠的另一个问题是在于即使满足了 该系统重复性/准确度的关注，因为具有不同宽度的沟渠的壁角度间的差异，难以维持整 个转变(transition)区域的固定的宽度。附图说明图1、2与3是说明其维持一转变区域(例如当于多遍中自一个点尺寸改变至另 一个点尺寸以达成不同沟渠宽度)之内的固定尖峰累积能量分布的困难度。图1是包括二 个(一个二维曲线图与一个三维曲线图)代表运用高斯(Gaussian)点于点尺寸与切割速 度的一陡峭转变所造成的累积脉冲能量密度的一空间分布的曲线图。在图1所示的累积脉 冲能量密度例如为对应至具有实质理想的重复性的一种二遍(two-pass)实施。于此个实 例，第一遍是使用一 10微米(μ m)的点尺寸与一 3微米的口尺寸。第二遍是使用一 20微米 的点尺寸与一 1. 5微米的口尺寸。在图1的二维的曲线图是概念式说明于一转变区域110 的沟渠的加宽。在图1的三维的曲线图是说明于转变区域110之内的尖峰累积能量分布的 一波动112。图2也包括二个(一个二维曲线图与一个三维曲线图)代表一种二遍实施所造成 的累积脉冲能量密度的一空间分布的曲线图，当第二(较厚)沟渠置放是归因于重复性误 差而未对准为3微米。如前，二遍均运用高斯点。第一遍是使用一 10微米的点尺寸与一 3微米的口尺寸。第二遍是使用一 20微米的点尺寸与一 1.5微米的口尺寸。在图2的二维 的曲线图是概念说明于一转变区域210的沟渠的加宽。在图2的三维的曲线图是说明在转 变区域210之内的尖峰累积能量分布的一波动212。图3是说明于图1与2所示的二个陡峭转变方案的尖峰累积能量密度之间的差异 的曲线图。如图所示，可重复方案与具有3微米的重复性误差的方案均为造成于其个别转 变区域110、210之内的实质波动112、212。于尖峰累积能量密度的二个波动112、212可能 造成于转变区域110、210之内的深度的不合意变化。揭示摘要使用单遍的激光束以于一材料上切割多个宽度的沟渠的系统及方法。沟渠深度控 制维持具有不同宽度的沟渠段之间的一转变区域。于某一个实施例，提出一种使用单遍的激光束以于一材料上切割多个宽度的沟渠 的方法。该种方法是包括于关于该材料的一工作表面的该激光束的第一切割速度上，使用 第一系列的激光脉冲以切割该工作表面。于第一系列的各个激光脉冲具有于该工作表面的 第一点尺寸。于一转变区域，该种方法是包括自该转变区域的一开端的第一切割速度至该 转变区域的一末端的第二切割速度的逐渐改变。随着该切割速度逐渐改变于转变区域，该 种方法是包括该种方法是包括使用第二系列的激光脉冲以切割该工作表面。第二系列 的激光脉冲是自该转变区域的开端的第一点尺寸至该转变区域的末端的一第二点尺寸依 序改变点尺寸。然后，于该激光束的第二切割速度，该种方法是使用第三系列的激光脉冲以 继续切割该工作表面，第三系列的各个激光脉冲是具有第二点尺寸。于另一个实施例，一种用于使用单遍的激光束以于一材料上切割多个宽度的沟渠 的系统是包括一激光源以产生该激光束；及第一光学构件以接收该激光束。第一光学构 件可选择性调整以改变关于该材料的一工作表面的一聚焦平面的一位置。该种系统也包 括第二光学构件以指引该激光束至该材料的工作表面。于该激光束所切割至该工作表面 的第一沟渠宽度与第二沟渠宽度之间的一转变期间，于该激光束与工作表面之间的一切割 速度是逐渐改变且该第一光学构件遭受一系列的变化以依序改变于该工作表面的点尺寸。另外的观点与优点将由参照伴随图式所进行的较佳实施例的下述详细说明而显 明。图式的简单说明图1与2是，代表当自一个沟渠宽度陡峭转变至另一个沟渠宽度时，对应于个别习 用激光处理系统的累积脉冲能量密度的空间分布的曲线图。图3是说明于图1与2所示的二个陡峭转变方案的尖峰累积能量密度之间的差异 的曲线图。图4是针对于根据一个实例的实施例的一种「快速」转变方案的脉冲位置与点尺 寸的曲线图。图5是针对于根据图4的实例的实施例的「快速」与「慢速」转变，代表对应于线 性增大的中间点尺寸的切割速度的时间轮廓的曲线图。图6是代表根据图4与5的实例的实施例的快速转变所造成的能量密度分布的曲 线图。图7是代表根据图4与5的实例的实施例的慢速转变所造成的能量密度分布的曲线图。图8是针对于根据图4与5的实例的实施例的三个不同方案，代表其通过转变区 域的尖峰能量密度变化的比较的曲线图。图9是一种用于工作表面的点尺寸的快速操纵的设备的方块图，其通过移动位在 束转向子系统与扫描透镜之前的一弱透镜。图10是一种用于工作表面的点尺寸的快速操纵的设备的方块图，其通过操纵位 在束转向子系统与扫描透镜之前的一「适应」镜的表面曲度。最佳实施例的详细说明本文所揭示的激光处理系统与方法允许不同宽度的沟渠为「合并(merged)」而且 维持整个转变区域的实质相同深度。于某一个实施例，避免上述的多遍处理的问题的一种 方法是包括「实时」操纵点尺寸与切割速度以达成于不同宽度的合并沟渠之间的一转变 而且维持整个转变区域的深度控制。点尺寸与切割速度的实时操纵使于不同宽度的沟渠之间能连续转变。接着使得于 单遍的不同型式的沟渠的处理。因此，关于束定位器子系统的系统准确度与重复性的关注 降低或免除。再者，于点尺寸的变化期间的切割速度的连续操纵提供第二个自由度，接着使 激光系统能维持整个转变区域的固定沟渠深度。对于一阶的近似，当形成沟渠，预期沟渠几何形状为递送至一工作表面的激光脉 冲的累积能量分布(于空间)的一比例形式。结果，当自一个沟渠深度转变至另一个沟渠 深度而维持一固定的累积尖峰能量密度提供于整个转变区域本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种使用单遍的激光束以于一材料上切割多个宽度的沟渠的方法，该种方法包含：于关于该材料的一工作表面之该激光束的第一切割速度上，使用第一系列的激光脉冲以切割该工作表面，于第一系列的各个激光脉冲具有于该工作表面的第一点尺寸；于一转变区域：自该转变区域的一开端的第一切割速度至该转变区域的一末端的第二切割速度的逐渐改变；及随着该切割速度逐渐改变，使用第二系列的激光脉冲以切割该工作表面，其中，第二系列的激光脉冲自该转变区域的开端的第一点尺寸至该转变区域的末端的第二点尺寸依序改变点尺寸；且于该激光束的第二切割速度，使用第三系列的激光脉冲以继续切割该工作表面，于第三系列的各个激光脉冲具有第二点尺寸。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：玛密特E爱尔帕，布莱恩强汉森，大卫雀尔德，
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：US[]
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