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CN105121088B - 激光处理设备和经由激光工具操作而处理工件的方法 - Google Patents

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CN105121088B CN201480014010.9A CN201480014010A CN105121088B CN 105121088 B CN105121088 B CN 105121088B CN 201480014010 A CN201480014010 A CN 201480014010A CN 105121088 B CN105121088 B CN 105121088B
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Abstract

本发明揭示在每一个压型动作前和后插入一安装时间的激光系统和方法。一高峰声光偏转器偏差大体上发生在特征间移动和压型移动之间的速度转换处。本转换发生于压型前(在趋近该压型位置的时候)和压型后(在自该已完成压型位置离开至下一位置的时候)两者。通过在每一个压型周期结尾添加一安装延迟，该声光偏转器偏差被允许设定成一较低值。这个接着允许较高压型间速度(提供高生产能力)而仍将该声光偏转器行进偏差保持在该系统的声光偏转器架构界限内。

Description

激光处理设备和经由激光工具操作而处理工件的方法
相关申请案的交互参考
本申请案基于35U.S.C.§119(e)条款主张2013年3月15日所提申的美国临时申请案号61/791,656和2013年3月15日所提申的美国临时申请案号61/791,160的权益，在此将其两者全体一并整合参考。
技术领域
本揭示大体上关于激光处理设备及使用该些设备处理工件的方法。
背景技术
一种用于微机械制造一工件的激光处理系统可包含用以产生脉冲来处理一工件中特征的激光源，及用以给予一激光射束斑点位置沿着与该工件表面有关的处理轨道产生一第一相对移动的电流驱动式(galvo)子系统。该激光处理系统也可包含一声光偏转器(AOD)子系统以提供例如电流驱动式错误位置校正、光栅扫描、功率调变及/或抖动。该声光偏转器子系统可包含一声光偏转器和电光偏转器结合。
透过第三滤波产生声光偏转器命令可产生声光偏转器偏差超越一要求或可用声光偏转器操作范围的结果。这个可发生在例如程序特征间的移动是非常快速(在一高特征间速度下)之时。大体上，可期待维持高特征间射束速度以改善生产能力，而声光偏转器偏差限制仍可正常地限制这些速度。
发明内容
如同在此所述范例的本揭示实施例强调上述限制及与激光处理一工件中的击溃及其它特征的传统方法有关的其它限制。如下所述地，某些实施例优化或改善该些击溃或其它特征的处理速度以避免超过该激光系统的驱动限制。
在某些实施例中，激光系统和方法在每一个压型动作前和后插入一安装时间。一高峰声光偏转器偏差[在一第三滤波器构造内]大体上发生在特征间移动和压型移动之间的速度转换处。本转换发生于压型前(在趋近该压型位置的时候)和压型后(在自该已完成压型位置离开至下一位置的时候)两者。通过在每一个压型期结尾添加一安装延迟，该声光偏转器偏差被允许设定成一较低值。这个接着允许较高压型间速度(提供高生产能力)而仍将该声光偏转器行进偏差保持在该系统的声光偏转器架构界限内。
额外观点及优势会显而易见于参考该些附图所进行的下列较佳实施例详细说明中。
附图说明
图1根据本揭示一实施例略示一激光处理设备。
图2略示与图1所示设备的各种组件或系统有关的扫描场。
图3和图4根据本揭示某些实施例图标通过扫描与一工件有关的射束位置所产生的斑点图案。
图5略示形成图4所示斑点图案的程序实施例。
图6根据一实施例略示一第三轮廓显现子系统。
图7根据一实施例图标针对速度变化的第三滤波器响应。
图8根据一实施例图标一范例性瞬变声光偏转器命令以响应射束速度的步阶变化。
图9根据一实施例图标在特征处理期间的激光发射背景中的安装程序。
图10根据一实施例略示一环形工具图案射束路径。
具体实施方式
范例性实施例是参考该些附图来描述于下。许多不同的形式和实施例是可行而不偏离本发明精神及教示，因此，本揭示不应被建构成为在此所提出范例性实施例的限制。更确切地说，这些范例性实施例被提供以使得本揭示会是完善又完整，且会将本发明范围传达给那些熟知此项技术的人士。在该些图式中，组件尺寸及相对尺寸也许基于清晰起见而被夸大。在此所使用的术语只是基于描述特定范例性实施例目的，并无意成为限制用。如在此所使用地，除非该内文清楚地另有所指，否则该单数形式「一」(“a”)、「一个」(“an”)和「该」(“the”)是意欲将该些多个形式也纳入。会进一步了解到该些术语「包含」(“comprises”)及/或「包括」(“comprising”)在使用于本说明书时，表示所述特征、整数、步骤、操作、构件及/或组件的存在，但不排除一或更多其它特征、整数、步骤、操作、构件、组件及/或其族群的存在或增加。除非另有所示，陈述时，一值范围包含该范围的上下限及其间的任何子范围。
如上所述地，透过第三滤波产生声光偏转器命令可产生声光偏转器偏差超越一要求或可用声光偏转器操作范围的结果。这个可发生在例如程序特征间的移动是非常快速(在一高特征间速度下)之时。大体上，可期待维持高特征间射束速度以改善生产能力，而声光偏转器偏差限制仍可正常地限制这些速度。
为了避免或减少第三滤波所强加的程序速度限制，在此所揭示的某些实施例在每一个压型动作前和后插入一安装时间。如上所述地，该高峰声光偏转器偏差发生在特征间移动(典型地为高速度)和压型移动(典型地为较低速度)之间的速度转换处。本转换发生于压型前(在趋近该压型位置的时候)和压型后(在自该完成压型位置离开至下一位置的时候)两者。通过在每一个压型期结尾添加一安装延迟，该声光偏转器偏差被允许设定成一较低值。接着允许较高压型间速度(提供高生产能力)而仍将该声光偏转器行进偏差保持在该系统的声光偏转器架构界限内。
在下述某些实施例中，一种以一压型速度和轨道进行安装的方法是非常适用于该声光偏转器行进减少安装。这个可用于例如处理具有大直径或速度的压型轨道之时，其可产生它自己大的声光偏转器瞬变，即使以零速度留在该特征位置处亦然。
在讨论范例性声光偏转器工具安装实施例及用于以压型速度和轨道进行安装的范例性实施例之前，一范例性激光处理设备及范例性第三轮廓显现实施例被提供。
I.范例性系统概要
参考至图1，一激光处理设备100被架构以通过导引一激光脉冲射束105沿着一路径P来撞击在工件102上以在工件102的一或更多材料内形成击溃及其它特征(例如，通孔、盲孔、沟渠和切口)。特征可通过控制该激光处理设备100来执行一绕线动作及/或其它压型动作(例如，一冲击钻孔动作、一圆锯钻孔动作、一削割动作和一切割动作)而被形成，其中，每一个压型动作可包含一或更多步骤。如所示地，该激光处理设备100可包含一激光系统104、一厚块106、一工件定位系统108、一射束定位系统110和一射束调变系统112。虽未图标，但是该激光处理设备100可进一步包含一或更多补充系统(例如，光学仪器、反射镜、分束器、扩束器及/或射束瞄准器)以架构来塑形、扩大、聚焦、反射及/或瞄准沿着该路径P的任何点的激光脉冲射束105。在一实施例中，一组的一或更多补充系统可被称之为一“光学系统系列”。
在一实施例中，该工件定位系统108、射束定位系统110和射束调变系统112中的一者或更多或全部的操作可被控制以改变该激光脉冲射束105撞击在该工件102(也就是，相对于该工件102的射束位置)上的所在位置。此外，或在其它实施例中，该工件定位系统108、射束定位系统110和射束调变系统112中的一者或更多或全部的操作可被控制以随着该工件的相关射束位置变化来改变该速度及/或加速度。据此，该射束定位系统110在此处亦可被称为“第一射束定位系统”，并且该射束调变系统112在此处亦可被称为“第二射束定位系统”。
该激光系统104可被架构以产生激光脉冲射束105。在该射束105内的激光脉冲可例如具有在该红外线、可见光或紫外线光谱中的一波长。例如，在该射束105内的激光脉冲可具有例如1064纳米、532纳米、355纳米、266纳米和雷同者的波长。在该射束105内的激光脉冲大体上可以自约20千赫至约2000千赫范围内的脉冲重复频率(PRF)来产生的。然而，会理解到该脉冲重复频率可小于20千赫或大于2000千赫。例如，锁模激光的操作可高达200兆赫。
该厚块106可被提供做为能够适当地或有利地支撑该工件102的任何厚块。在一实施例中，该厚块106可被提供做为一真空厚块、一静电厚块、一机械厚块，或雷同者或其结合。
该工件定位系统108被架构以沿着平行于一X轴、Y轴及/或Z轴(其中，该Z轴系至少实质上垂直于该厚块106的表面，且其中，该X轴、Y轴和Z轴彼此间是互为正交)的一或更多方向来转换支撑该工件102的厚块106，以在该X轴、Y轴及/或Z轴，或雷同者或其结合中的一者或更多者周围旋转该厚块106。在一实施例中，该工件定位系统108可包含一或更多台阶以架构来如上所述地移动该厚块。当一工件102是由该厚块106所支撑时，该工件定位系统108可被操作以移动或扫描在一第一扫描场(例如，如图2所示的第一扫描场200)内相对于该路径P的工件102(例如，沿着该X轴和Y轴)。在一实施例中，该工件定位系统108可被操作以沿着该X轴的任何方向上扫描该工件102自约400至约700毫米(例如，大约635毫米)范围内的一距离，以沿着该Y轴的任何方向上扫描该工件102自约400至约700毫米(例如，大约533毫米)范围内的一距离，或其结合。
该射束定位系统110被架构以偏转、反射、折射、绕射、或雷同者或其结合，该激光脉冲射束105扫描在一第二扫描场(例如图2所示的第二扫描场202)内相对于该工件的射束位置。在一实施例中，该射束定位系统110可被操作以沿着该X轴的任何方向上扫描该射束位置自约1毫米至约50毫米(例如，大约30毫米)范围内的一距离，以沿着该Y轴的任何方向上扫描该射束位置自约1毫米至约50毫米(例如，大约30毫米)范围内的一距离，或其结合。大体上，操作该射束定位系统110可被控制以大于该工件定位系统108可扫描该第一扫描场200内的工件102那个的速度及/或加速度来扫描相对于该工件102的射束位置。在所示实施例中，该射束定位系统110包含置于该路径P内的电流式反射镜(galvos)对110a和110b。该些电流式反射镜对110a、110b被架构来旋转(例如，在该X轴或Y轴周围)，藉以偏转该路径P并扫描该第二扫描场202内的射束位置。然而，会理解到该射束定位系统110可以任何其它合适或有利方式来架构。
该射束调变系统112被架构以偏转、反射、折射、绕射、或雷同者或其结合，该激光脉冲射束扫描在一第三扫描场(例如，图2所示的第三扫描场204)内相对于该工件102的射束位置。在一实施例中，该射束调变系统112可被操作以沿着该X轴的任何方向上扫描该射束位置自约0.05毫米至约0.2毫米(例如，大约0.1毫米)范围内的一距离，以沿着该Y轴的任何方向上扫描该射束位置自约0.05毫米至约0.2毫米(例如，大约0.1毫米)范围内的一距离，或其结合。那些熟知此项技术的人士会理解到这些范围是提供做为范例说明，且可在较小或较大范围内扫描该射束位置。大体上，操作该射束调变系统112可被控制以大于该射束定位系统110可扫描该第二扫描场内的射束位置那个的速度及/或加速度来扫描相对于该工件102的射束位置。
在一实施例中，该射束调变系统112包含单一声光偏转器(AOD)以架构来偏转该激光脉冲射束105以沿着单一轴来扫描该第三扫描场204内的射束位置。在另一实施例中，该射束调变系统112包含二声光偏转器，其中，一第一声光偏转器被架构来偏转该激光脉冲射束105并沿着该X轴扫描该第三扫描场204内的射束位置，且一第二声光偏转器被架构来偏转该激光脉冲射束105并沿着该Y轴扫描该第三扫描场204内的射束位置。然而，会理解到该射束调变系统112可以任何其它合适或有利方式来架构。例如，除了(或取代)一声光偏转器外，该射束调变系统112还可包含一或更多声光调变器(AOMs)、电光偏转器(EODs)、电光调变器(EOMs)、快速操纵反射镜(FSMs)(例如，高带宽(约大于10千赫)快速操纵反射镜)，或雷同者或其结合。
该激光处理设备100可进一步包含一系统控制器114，通讯性耦接至该工件定位系统108、该射束定位系统110、该射束调变系统112及该激光系统104。该系统控制器114被架构来控制前述这些系统(该工件定位系统108、该射束定位系统110、该射束调变系统112及/或该激光系统104)之一或更多或全部的操作以在该工件102内形成特征(例如，击溃、通孔、盲孔、沟渠、切口及其它特征)。在一实施例中，该系统控制器114可控制该激光系统104的操作以改变该激光系统104所产生脉冲的脉冲重复频率(例如，自约20千赫至约2000千赫范围内)。
在一实施例中，该系统控制器114可控制该射束调变系统112的操作以扫描相对于该工件102的射束位置并在该工件102(例如，包含由小于或等于500微米间距或其左右所分隔特征的范围)内形成一“高特征密度区域”。该系统控制器114可进一步控制该射束定位系统110及/或该工件定位系统108的操作，同时形成该高特征密度区域。
在另一实施例中，该系统控制器114可控制该射束定位系统110的操作以扫描相对于该工件102的射束位置并在该工件102(例如，包含由例如约1000微米之大于500微米间距或其左右所分隔特征的范围)内形成一“中特征密度区域”。该系统控制器114可进一步控制该射束调变系统112及/或该工件定位系统108的操作，同时形成该中特征密度区域。
在再一实施例中，该系统控制器114可控制该射束定位系统110的操作并以协调方式进一步控制该射束调变系统112的操作，以克服高速的速度限制、小区域定位错误和该射束定位系统110的带宽限制。例如，若该激光处理设备100不包含该射束调变系统112，该射束定位系统110可被控制来扫描相对于该工件102的射束位置，使得在该射束内的激光脉冲依序撞在该工件102上以形成如图3(如所示地，该环形斑点图案具有最大宽度约为600微米)所示的圆形斑点图案。然而，通过该射束调变系统112与该射束定位系统110的协调操作，该激光处理设备100可被架构以形成图4(如所示地，该正方形斑点图案具有一约600微米x约600微米大小)所示的正方形斑点图案。
在一实施例中，参考至图5，图4所示斑点图案可藉由控制该射束定位系统110沿着例如线条500的线条扫描该第二扫描场202内的射束位置而形成的，且该射束调变系统112可被控制以沿着一方向(例如，线条502所示，中心位于该第三扫描场204内)进一步扫描该第三扫描场204(其系以该线条500的结尾为中心)内的射束位置，使得激光脉冲依序撞在该工件102上以形成正方形斑点504(例如图4所示那个)图案。藉由施加上面图5所述范例性程序，该射束位置可透过该工件以约每秒5米(米/秒)速率或甚至更高速率来扫描的，视该电流驱动能力而定。然而，会理解到该射束调变系统112与该射束定位系统110的操作可以任何方式进行协调以在该工件102上形成任何合适或有利的斑点图案。
大体上，该系统控制器114可包含定义各种控制函数的操作逻辑电路(未显示)，且可以是一专属硬件形式，例如一硬接线状态机器、一处理器执行程序指令及/或不同于那些熟知此项技术的人士会想到的形式。操作逻辑电路可包含数字电路、模拟电路、软件或任何这些类型中的混搭结合。在一实施例中，该系统控制器114可包含一处理器，例如，一可程式微控制器、微处理器或可包含安排来根据该操作逻辑电路执行储存于内存内的指令之一或更多处理单元的其它处理器。内存(例如，计算机可读取媒体)可包含有半导体、磁性及/或光学类在内的一或更多类型及/或可以是一挥发性及/或非挥发性类。在一实施例中，内存储存可被该操作逻辑电路执行的指令。替代性地或额外地，内存可储存该操作逻辑电路所操控的数据。在一实施例中，操作逻辑电路和内存系包含于一控制器/处理器的操作逻辑电路形式，其管理并控制该工件定位系统108、该射束定位系统110及/或该射束调变系统112的操作样式，然而在其它安排中，它们可以是独立的。
如在此所述地，该激光处理设备100被架构来致能该射束定位系统110和该射束调变系统112的协调操作以形成高速且具高位置精确度的特征。在某些实施例中，该些激光处理设备100可进一步包含具有例如该射束调变系统112和该系统控制器114及其他系统(例如一激光能量监视器(LEM)116)的激光功率控制(LPC)系统。大体上，该激光功率控制系统可被架构来测量个别激光脉冲(例如基于质量和控制目的)的脉冲能量，控制个别激光脉冲的脉冲能量，协助对脉冲能量和脉冲重复频率的快速变化，协调个别激光脉冲的脉冲能量控制与射束位置一致，协调该些激光脉冲的产生和调变，或雷同者或其结合。
II.范例性第三轮廓显现实施例
图6根据一实施例略示一第三轮廓显现子系统600。在第三轮廓显现中，射束定位是分歧于该射束定位系统110(具有电流式反射镜对110a和110b)与该射束调变系统112(具有一或更多声光偏转器)之间，使得在该射束位置和该工件间的相对移动的低带宽部分可利用该射束定位系统110来给予，并且在该射束位置和该工件间的相对移动的高带宽部分可利用该射束调变系统112来给予。第三滤波涉及使用该些声光偏转器做为一第三定位器(例如，除了XY台阶和该电流式反射镜对110a和110b外)。使用该些声光偏转器的第三滤波允许以高速(例如，使用大约1微秒的更新来提供时序分辨率)显现该射束路径轮廓，其中，声光偏转器命令是产生于分散时序边界上。该第三轮廓显现子系统600包含一轮廓滤波器604、延迟构件606和一减法器608。
图6说明对应至想切割至一工件中的沟渠的范例性射束轮廓610(其在此也可被称之为一范例性“射束命令”)。然而，该基本原理可被施用至例如在处理多个通孔时的自一处理特征移动至另一个的实施例中。
图6所示范例性射束轮廓610包含陡峭转折(sharp turns)，其也许难以使用该电流式反射镜对110a和110b高速追踪的。在通过一扫描场校准转换603后，该范例性射束轮廓610被提供给包含该轮廓滤波器604和该延迟构件606的第三滤波器605。该轮廓滤波器604包括一低通滤波器，其滤出也许该电流式反射镜对110a、110b难以追踪的高频含量。该轮廓滤波器604的输出可充当例如位置轮廓612所示的电流驱动命令(电流驱动控制信号)来使用。图6说明该位置轮廓612的放大部分613，其显示有关该电流式反射镜对110a、110b所提供实际位置618的命令位置616。该些声光偏转器被使用来校正该命令位置616和该实际位置618之间的差异。
在一实施例中，该轮廓滤波器604包括一无限脉冲响应(IIR)滤波器。在另一实施例中，该轮廓滤波器604包括一有限脉冲响应(FIR)滤波器。有限脉冲响应滤波器天性上对任何频率范围内的信号具有一固定延迟。然而，一熟知此项技术的人士会由在此的揭示中理解到其它滤波器类型也可被使用。该延迟构件606延迟的范例性射束轮廓610大约相同于该轮廓滤波器604所引入的延迟量。该减法器608将该轮廓滤波器604的输出与该延迟构件606的输出相减以得到自该电流驱动命令中移除的高频含量。该减法器608的高频含量输出接着可充当一声光偏转器命令信号来控制该些声光偏转器。图6说明一范例性声光偏转器位置命令轮廓614。虽未显示，但是微分可被使用于该位置命令轮廓614以计算相对应速度和加速度命令轮廓。
该范例性射束命令610是在应用面板准直转换后，在该工件表面上的“要求”坐标中的射束要求轨道。如上所述地，该范例性射束命令610被提供(最为一命令射束位置信号)至该扫描场校准转换603。该数据被过滤以将轨道分割成低频和高频成分，以允许该些声光偏转器追踪高频的低振幅命令，并传送带宽受限的大振幅命令至该电流式反射镜对110a、110b。如在此处所使用的，该高频的低振幅命令在此处亦被称为该射束命令610的“高带宽部分”，并且该带宽受限的大振幅命令亦被称为该射束命令610的“低带宽部分”。施用该扫描场校准转换603产生“原始电流驱动式(raw galvo)”坐标。既然这个发生于命令被该第三滤波器605分割之前，该第三滤波器605的输出是电流驱动式，且该些声光偏转器组件其每一个是位于相同的原始电流驱动式坐标。
若该些声光偏转器被校准以偏转该原始电流驱动式坐标画面中的射束，则没有进一步扫描场校准转换需用于该声光偏转器第三位移。既然它暗示着不需要一本地声光偏转器领域失真校正，这个是有用的。换言之，该些扫描场失真效应已在施用该扫描场校准转换603时说明。
本方法另一解译为该第三轮廓滤波器将原始电流驱动式坐标中的电流驱动命令移位离开该要求命令。该些声光偏转器简单地提供一补偿性位移以补足本电流驱动式射束角位移。
在“原始电流驱动式”坐标中的声光偏转器命令输出接着被转换(缩放并旋转)以产生该些“原始声光偏转器”偏转命令。施用该转换至“原始电流驱动式”坐标也提供将声光偏转器错误校正项添加至该第三声光偏转器资料中的机会。因为该电流驱动控制器错误(其被过滤以产生声光偏转器错误校正数据)是位在原始电流驱动式坐标中，这个是便利的。
III.对程序速度的第三滤波器限制
给予一有限校准声光偏转器领域尺寸的第三滤波程序对程序速度强加一限制。在第三滤波期间，速度在程序段之间的步阶变化于该声光偏器命令中产生一瞬变响应。例如，图7根据一实施例图标对于速度变化的第三滤波器响应。本响应大小是与速度的步阶变化成比例，且该衰退时间是该第三滤波器带宽和阻尼比率的函数。
图7显示使选在该第三滤波器突波716(对于一3千赫第三滤波器而言，在该速度变化后的0.12毫秒左右)的高峰时所测定的大小相等但符号相反的声光偏转器偏差最大化的最糟案例速度轮廓710，该声光偏转器偏差最大化发生于一速度变化712(等于2*Vmax)后接一第二速度变化714之时。
若一声光偏转器瞬变缩放因子是定义为“Ktrans”，则对于一程序段速度变化deltaV为
deltaV＝Ktrans*deltaV。
对于一第4阶3千赫第三滤波器而言，一范例性Ktrans值为26.6微米/(米/秒)。因此，例如，对于可产生+2至-2米/秒速度变化的具有2米/秒程序速度的程序段而言，该界限deltaAod＝2*(2米/秒)*(26.6微米/(米/秒)＝106.4微米。
IV.范例性声光偏转器工具安装实施例
为了避免或减少第三滤波所强加在程序速度上的限制，在此揭示的某些实施例在每一个压型动作前和后后插入一安装时间。该高峰声光偏转器偏差发生于特征间移动和压型移动之间的速度转换处。本转换发生于压型前(在趋近该压型位置的时候)和压型后(在自该已完成压型位置离开至下一位置的时候)两者。通过在每一个压型期结尾添加一安装延迟，该声光偏转器偏差被允许设定成一较低值。这个接着允许较高压型间速度(提供高生产能力)而仍将该声光偏转器行进偏差保持在该系统的声光偏转器架构界限内。
图8根据本发明一实施例图标一范例性瞬变声光偏转器命令以响应射束速度的步阶变化。在本范例中，一陡峭声光偏转器偏差瞬变约发生在该速度变化(在图8中，t＝0)时。速度上的步阶变化可发生于例如该射束轨道停止以便开始压型时，或在压型完成后，该射束轨道开始高速移动至下一特征时。
对应至该速度变化的声光偏转器偏转瞬变峰值处的安装时间812(例如，本范例为70微秒)减少该声光偏转器偏转范围。例如，相较于该安装时间812所提供的减少偏转范围816，图8说明不具有安装时间的偏转范围814。尽管图8中的瞬变说明对速度上的步阶变化的反应，然一类似安装方法也可施用至非步阶变化的速度轮廓中。例如，这类安装被使用于提供速度上的斜坡变化(固定加速度)或速度上的进取式轮廓变化(在一高带宽下所显现的正弦波)或速度上的其它变化的某些实施例中。
在压型(约在t＝0时点)前和后两者插入小安装期显著地减少该声光偏转器偏转范围以响应该特征间速度步阶变化。这个允许一给予声光偏转器范围使用较高特征间速度，藉以增加总生产能力。
图9根据本发明一实施例图标在特征处理期间的激光发射背景中的安装程序。尤其，图9说明激光发射前安装期910和激光发射后安装期912两者减少一给予特征间射束速度所需的声光偏转器偏转范围。每一个安装期910、912的时序是相对于一激光脉冲914、一射束轨道位置916、一射束轨道速度918和一声光偏转器命令920的瞬变来显示的。如所示地，该激光发射前安装期910始于该位置916到达一目标位置且该速度步阶式下降至0米/秒之时。该激光脉冲914并未发射，直到完成该激光发射前安装期910后才发射。该激光发射后安装期912始于该激光脉冲914结束时。在该激光发射后安装期912完成后，该速度918自0米/秒步阶式上升至2米/秒(举例)以开始移动该射束轨道位置916至下一目标。该激光脉冲前和后两者的安装期910、912允许一减少的声光偏转器偏转范围，其接着允许在连续目标位置间具有较高速度并可改善生产能力。
V.压型速度和轨道下的范例性声光偏转器工具安装
如上所述地，在一些案例中，可期待包含一工件特征的压型安装时间，以允许射束定位器错误朝零设定。上述某些实施例的要求安装时间以零射束速度留在该目标或特征位置。这个方式对于固定不动的压型动作(例如，冲压)工作良好，但对于具有环形轨道(例如，螺旋、圆锯、圆形)的压型动作而言，引发该压型动作在该射束定位器内产生一动力瞬变，因而可能产生该安装时间欲避免的射束定位错误。
对于具有环形轨道的压型动作，另一实施例系藉由于该专属安装时间内执行该初始压型轨道以“安装”在该压型位置处。例如，一圆形工具轨道可透过全部或部分回转中的任意数量来拥有的。在某些这类实施例中，对于由一内部直径开始的螺旋工具而言，该安装时间包含该内部直径轨道的部分或全部重复。
图10根据本发明一实施例略示一环形工具图案射束路径。该射束路径1014开始于一起始位置1016(显示成一点)，包含一入口段1018、一360度环形段1020(以虚线示之)、一出口段1022和也是环形段1020的中心1025的结束位置1024(显示成一点)。环形段1020具有一直径D，对应至一欲处理洞的周围或周边，且可不具有360度范围。在本范例中，入口段1018的加速度为零(固定速度)，但是出口段1022的加速度是环形段1020加速度的两倍。在一实施例中，在启动该激光前的第一安装期间，该射束路径采用该环形段1020一或更多次，且在激光处理后的第二安装期间，该射束路径采用该环形段1020一或更多次。
一环形轨道安装优势是为在自该特征至特征移动轨道至该压型轨道动作的转换中所产生的非正弦瞬变会衰减，而减少该压型动作内的追踪错误并因此改善该处理特征质量。大体上，该些射束定位组件(电流式反射镜对和台阶)可追踪的重复性正弦射束命令远佳于该初始瞬变射束命令。
此外或在其它实施例中，该初始正弦运动被重复，而非简单地维持该要求安装时间的初始压型速度(大小和方向)。对于非常高速压型(例如，约1米/秒至2米/秒)和大安装时间(例如，约100毫秒)而言，这个也许需要非常大的接近距离，其对于该射束定位器而言变得麻烦-需要长准备移动，且超过其在单一电流驱动领域内处理较好的应用中的电流驱动领域尺寸。
那些具有熟知此项技术的人士会了解到对于上述实施例细节的许多变化可被产生而不偏离本发明基本原理。因此，本发明范围应只由下列权利要求书决定。

Claims (16)

1.一种经由激光工具操作而处理工件的方法，该激光工具定义沿其传送激光射束的射束轴，该方法包括：
以第一速度在该射束轴和该工件表面之间产生相对移动以导引该射束轴朝向第一目标位置；
在到达或靠近该第一目标位置后，将该相对移动的速度自该第一速度改变成第二速度；
为了响应该第二速度的改变，引发第一安装期以延迟激光脉冲的发射，使得该激光脉冲的起始是在完成该第一安装期后入射在该第一目标位置处；
在完成该激光脉冲结尾入射在该第一目标位置完成后引发第二安装期；及
为了响应该第二安装期的结尾，将该相对移动的速度自该第二速度改变成第三速度以导引该射束轴自该第一目标位置朝向第二目标位置。
2.如权利要求1的方法，其中，在该射束轴和该工件表面之间产生该相对移动包括：
使用第一射束定位系统来给予在该射束轴和该工件表面间的相对移动的低带宽部分；及
在给予该相对移动的该低带宽部分的同时，使用第二射束定位系统来给予在该射束轴和该工件表面间的相对移动的高带宽部分。
3.如权利要求2的方法，进一步包括：
依据该第二射束定位系统对位置命令的瞬变响应来选取该第一安装期和该第二安装期。
4.如权利要求3的方法，其中，该第二射束定位系统包括选自由声光偏转器(AOD)、声光调变器(AOM)、电光偏转器(EOD)、电光调变器(EOM)和快速操纵反射镜(FSM)所组成的族群中的至少一个偏转装置。
5.如权利要求4的方法，其中，该方法进一步包括通过在该激光脉冲的起始是入射在该第一目标位置之前及时对准该瞬变响应的第一峰值与该第一安装期，并在自该第二速度改变成该第三速度之前及时对准该瞬变响应的第二峰值与该第二安装期来减少用于响应至位置命令所需的偏转范围。
6.如权利要求1的方法，其中，该第三速度是大约等于该第一速度，且其中，该第一速度和该第三速度是大于该第二速度。
7.如权利要求1的方法，其中，该第三速度是不同于该第一速度，且其中，该第一速度和该第三速度是大于该第二速度。
8.如权利要求1的方法，其中，该第二速度为零，使得该射束轴留在该第一目标位置而该激光脉冲中的至少一部分是入射其上。
9.如权利要求1的方法，进一步包括：
依据该第一目标位置的压型速度来选取该第二速度，该压型速度对应至该第一目标位置的环形压型轨道；及
在该第一安装期间及该激光脉冲起始是入射在该第一目标位置之前，沿着该第一目标位置的环形工具轨道来产生该射束轴和该工件表面间的相对移动。
10.如权利要求9的方法，进一步包括：
在该第二安装期间及完成该激光脉冲结尾入射在该第一目标位置之后，持续沿着该第一目标位置的环形工具轨道来产生该射束轴和该工件表面间的相对移动。
11.如权利要求1的方法，其中，自该第一速度改变成该第二速度或自该第二速度变成该第三速度包括选自由步阶变化、斜坡变化和正弦轮廓变化所组成的族群中的至少一种速度变化。
12.一种激光处理设备，该激光处理设备包括：
激光系统，用以产生激光脉冲射束；
第一射束定位系统，用以给予在射束轴和工件表面之间相对移动的第一部分；
第二射束定位系统，用以给予在该射束轴和该工件表面之间相对移动的第二部分；
控制器，用以协调该激光系统与该第一射束定位系统和该第二射束定位系统所给予的相对移动，该控制器被架构来：
在该射束轴到达相对于该工件表面的目标位置后，延迟该激光系统射出该激光脉冲射束；及
在该目标位置已经由该激光脉冲射束处理后，延迟该第一射束定位系统和该第二射束定位系统将该射束轴移离该目标位置，
其中，该些延迟是视该第二射束定位系统对于来自该控制器的位置命令的瞬变响应而定。
13.如权利要求12的激光处理设备，其中，该第二射束定位系统包括选自由声光偏转器(AOD)、声光调变器(AOM)、电光偏转器(EOD)和电光调变器(EOM)所组成的族群中的至少一个偏转装置。
14.如权利要求13的激光处理设备，其中，该控制器进一步被架构以通过在该射束轴到达目标位置后而射出该激光脉冲射束之前，及时对准该瞬变响应的第一峰值与第一安装期，并在该目标位置已被处理后而该射束轴移离该目标位置之前，及时对准该瞬变响应的第二峰值与第二安装期来减少该第二射束定位系统响应至位置命令所需的偏转范围。
15.如权利要求12的激光处理设备，其中，该控制器进一步被架构来：
在该射束轴到达目标位置后，延迟该激光系统射出该激光脉冲射束的同时，给予该射束轴环形运动，该环形运动对应至该目标位置处的欲处理的洞。
16.如权利要求12的激光处理设备，其中，该控制器进一步被架构来：
在该目标位置已经由该激光脉冲射束处理后，延迟该第一射束定位系统和该第二射束定位系统将该射束轴移离该目标位置的同时，给予该射束轴环形运动，该环形运动对应至该目标位置处的已处理的洞。
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