[发明专利]用于微加工-材料的方法与装置

说明书

本申请是申请人于2007年6月26日提交的、申请号为“200710127920.X”的发明名称为“用于微加工-材料的方法与装置”的发明专利申请的分案申请。 

相关申请案交叉参考 

本申请案主张基于2006年6月26日提出申请的第60/816,332号美国临时专利申请案的权利，该美国临时专利申请案以引用方式并入本文中。 

技术领域

本发明大体而言涉及光学对准，且具体而言，涉及对印刷电路板中所要处理的目标的光学对准。 

背景技术

激光微加工尤其用于在印刷电路板(PCB)中形成孔。随着PCB的元件尺寸的缩小，对激光加工的定位及精度的要求不断提高。 

发明内容

在本发明的一实施例中，提供一种在一部位处对一定位进行微加工的微加工装置，该部位通常包含一嵌于印刷电路板(PCB)的电路绝缘衬底中的物体，例如导电焊垫。该装置包含一光学系统，该光学系统以一辐射源对该部位进行照明，响应于该照明而从该部位接收返回辐射，并将一微加工光束从一光束源传递至该定位。在该光学系统中存在至少一个共用元件，例如一可操控的镜，其用于所有三种功能。该辐射源与该光束源以不同的波长工作。该光束源通常为激光器。该辐射源通常为激光二极管，尽管在某些实施例中，该辐射源也可 为发光二极管(LED)。 

一图像传感器使用返回辐射对该部位进行成像，且一处理器根据该图像来计算所要微加工的定位(例如导电焊垫的中心)的实际位置。该处理器产生一指示该实际位置的信号，并使用该信号将微加工光束相对于该定位对准-通常是通过调整该可操控的镜。然后，该处理器操作光束源来使用对准的光束对该定位进行微加工。该光束可在定位上微加工出实质呈任意形状的孔。通过对部位照明、部位成像及光束传递功能使用至少一个共用元件，该装置能够向该部位提供局部高强度照明，由此形成该部位的良好图像，并因而迅速、精确地将微加工光束对准该定位。 

通常，该装置用于在PCB中的多个部位进行微加工，其中每一部位具有一不同的位置。对于每一部位，该处理器均可通过例如分析该电路的计算机辅助制造(CAM)文件来计算所要微加工的定位的名义座标，并使用这些名义座标对衬底进行定位，从而使该部位在名义上与光束及照明对准。在每一部位上，均如上所述确定光束的实际位置。对于这多个部位中的至少某些部位，通过仅操作可操控的镜来实施光束在各部位间的重新对准，由此提高对PCB进行微加工的速率，同时保持使光束对于所有部位均精确对准。 

在一所揭示的实施例中，该图像传感器获得该光束照到该部位上的局域的图像，通常是通过由该处理器以低于该部位的烧蚀阈值的低功率操作该光束源来进行。该处理器根据该部位的图像及光束所照到的局域的图像，确定要对该光束应用的偏移量，以便执行上文所述的光束对准。 

在某些实施例中，辐射源可产生作为返回辐射之荧光辐射，且图像传感器根据该荧光辐射形成该部位的及/或一校准目标的图像。处理器可通常根据该部位的荧光特性来调整辐射源的波长及/或及功率。可进行该调整来使辐射源的辐射穿透该部位及/或环绕该部位的区域，从而使从荧光辐射得到的该部位的图像最佳。使用荧光辐射会消除如果辐射源为激光器时的斑点问题。 

在本发明的一替代实施例中，辐射源的辐射线性偏振，且可对返回辐射进行偏振分析。对于包含所嵌入导电物体的部位，由于该物体的表面粗糙度，来自该物体的返回辐射通常至少部分地消偏振。因此，图像传感器能够形成物体相对于其周围环境(其返回辐射通常不被消偏振)的具有良好对比度的图像。 

在本发明的又一替代实施例中，该辐射源包含一激光器，该激光器产生具有短的相干长度的相关光束，以实质消除斑点效应。另一选择为，或者另外，该辐射源包含其他用于减小及/或消除斑点的组件，例如具有不同光波长的多个光纤。 

在另一所揭示实施例中，该辐射源配置成使用结构化照明(例如通过在该部位处形成以一物体为中心的圆环)来照明该部位，且衬底是漫射性的。圆环照射与漫射性衬底相组合会有效地对物体进行“背后照明”。 

因此，根据本发明的一实施例，提供一种用于微加工一材料的方法，其包含： 

配置一光学系统，以通过该光学系统的一给定元件对该材料的一部位提供处于一照明波长的照明，该照明从该部位产生返回辐射； 

配置该光学系统，以通过该给定元件接收该返回辐射，并据此形成该部位的一图像； 

根据该图像计算该部位处一定位的实际位置，并输出一指示该定位的实际位置的信号； 

产生一微加工辐射光束，其具有一不同于该照明波长的微加工波长；