[发明专利]激光加工设备、其操作方法以及使用其加工工件的方法

说明书

改良用于激光加工工件的设备与技术，并且提供新功能。本发明讨论的某些实施例和使用射束特征化工具达成适应性加工、加工控制、以及其它所希望的特点有关。其它实施例则关于并入积分球的激光功率传感器。本发明的再其它实施例关于能够同步提供不同工件给共同激光加工设备的工件搬运系统。本发明亦详细说明众多其它实施例和配置。

相关申请案的交叉参考

本申请案主张下面美国临时专利申请案的权利：2018年6月5日提申的美国临时专利申请案第62/680,856号、以及2018年6月22日提申的美国临时专利申请案第62/688,484号。本文以引用的方式将前述每一案完全并入。

技术领域

本文中所讨论的实施例大体上关于用于激光加工工件的设备，且更明确地说，关于并入射束特征化工具的激光加工设备、其操作方法以及使用其激光加工工件的方法。

背景技术

当激光加工一工件时，已知该工件处的入射激光能量射束的对焦尺寸和形状对计算通量(也就是，单位面积的能量)和定义强健制程而言相当重要。如本文中用法，如果在该激光加工设备的多项特征的设计公差中并且在随着时间经过因环境变化、搬运、和污染所造成的设备和工件特征轻微变化中皆能符合所希望的质量规格，那么，该制程便「强健」。

对焦激光光点尺寸和形状通常在初始安装且正确对准该激光加工设备内的光学组件之后即妥适定义。然而，当在加工期间使用失焦激光光点及/或在该激光和该激光加工设备受到无法捉摸的时间、温度变动、机械震动与应力、以及光学污染影响之后，该工件处的激光光点尺寸和形状便会改变。举例来说，因为激光里面主要出现在「束腰」处的自然散光的关系，使用失焦激光光点时的有效光点尺寸的变异会多过使用对焦激光光点。再者，激光光点输出会随着激光的寿命而衰减，从而造成该工件处的光点尺寸和形状的非所希望的变化。其次，当具有光学射束传递系统的激光系统受到温度变动以及机械震动与应力影响时，该激光加工设备的光学组件和光学基座并且于该激光本身里面皆会细微漂移，从而造成该工件处的光点尺寸变异。最后，当光学组件被碎屑、粉尘、油、以及其它环境污染物污染时，射束会沿着该设备内的射束路径产生失真，从而造成该工件处的光点尺寸和光点形状的变动。

用于监视激光光点尺寸和形状以及用于减少或补偿其变异的习知技术包含下面一或更多者：监视与控制激光功率，用以调整被传递至该工件的激光脉冲的通量(能量/单位面积)，以便补偿光点尺寸变化；使用已知具有稳定脉冲能量的激光，以便确保脉冲能量一致性；使用已知具有低射束尺寸/形状变异性的稳定激光；使用强健光学设计，以便减少特定光点尺寸/形状变异性；使用强健机械设计，以便防止因光学漂移造成的环境诱发射束质量变化；在设置或安装激光加工设备期间使用强健光学对准实行方式，以便确保光点尺寸在每一个激光加工设备间有令人满意的一致性；开发更强健的激光加工配方，虽然有某个范围的光点特征、功率变异、以及射束定位变异，但是能够传递可接受的质量(能够达成的制程配方通常会有强健性极限，并且在制程强健性和制程生产能力之间通常会有反向关系：当制程更强健时，制程的速度/生产能力通常会下降)。

用于激光加工较薄、可挠性工件(亦称为「网板(web)」)的系统或设备有时候具备搬运系统或是搭配搬运系统使用，该搬运系统被调适成用以将该网板引导至该激光加工设备(举例来说，使得该网板能够进行激光加工)并且用以将已激光加工的网板从该设备处移开。然而，习知搬运系统已知每次仅能够搬运一种类型的网板材料。进一步言之，习知激光加工设备通常在进行激光加工之前先将该网板固定于夹盘或其它固定装置且接着在激光加工期间移动该固定装置(因而移动该网板)。据此，某些习知搬运系统已知并入跳动滚轮装配件(dancer roller assembly)，该装配件系运作用以在该固定装置移动时拉紧或松弛该网板。然而，在该固定装置移动移动和该些跳动装配件中的滚轮移动之间会有延迟，其会造成该网板中非所希的张力或应变，从而可能破坏该网板。

附图说明

图1概略图解根据一个实施例的激光加工设备。