[发明专利]激光加工方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及激光微加工领域，具体而言，涉及一种激光加工方法及装置。

背景技术

近年来，电路板制程技术持续朝着轻薄化、高密度和多层板方向发展。汽车电子、智能手机、平板电脑和可穿戴虚拟现实设备市场获得了迅猛发展，其对电路板中微通孔和盲孔(<100微米以下)的高精密、高效率加工要求也越来越普遍。目前，无论是面向硬板的CO2激光钻孔还是面向软板的UV激光钻孔、切割工艺制程，都对激光钻孔、切割的产能效率和精度提出了日趋严格的要求。

为提高钻孔或切割效率，PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)激光钻孔机一般都配置有扫描振镜。然而扫描振镜通常只能在小幅面扫描区域(典型地，50mm×50mm)内获得较高精度。为了满足大幅面PCB高产能制程需要，主流激光钻孔机和激光切割机大都采用XY工作台和二维扫描振镜的双工作台结构。整机以本领域技术人员公知的Step&Repeat方式工作，即XY工作台定位至某个工作区域，振镜相应完成此区域的扫描加工，然后XY工作台再定位切换至另一工作区域，振镜继续完成加工……，如此反复完成整板加工。这就意味着：在有大幅面激光加工文件输入时，需要对输入的图形数据文件进行分块处理，以满足有限的振镜加工范围要求。

随着PCB制程技术的发展，为提高批量作业效率，PCB板面尺寸也越来越大。在PCB CAD(Computer Aided Design)设计时，每个板面(Panel)上阵列分布有很多的重复图样加工数据(称作Piece基本单元)，加上Panel周边及中间分布的一些用于各种工序的对位孔，形成整个Panel版图设计。此外，相邻Piece单元间需要留有一定的Margin(空白间隙)区域，以使得制程完成后，可以沿着此区域切割分板。也就是说，激光钻孔、切割数据在二维空间范围内存在天然的“聚簇”特性，其并不是均匀分布的。

传统数据分块方法通常依据振镜系统扫描范围来确定分块大小约束，也即根据分块大小和相邻分块间重叠量参数在整个数据边界矩形范围内均匀划分栅格区域，从而进行数据分块处理。这种均匀分块方法，通常具有以下不足之处：1)分块数目可能较多，这将需要XY工作台进行较多的工作区域切换步骤，更多运动定位需求相应地更加耗时，从而影响整机加工效率；2)对于不同的激光加工数据文件和分块参数输入，分块效果是随机的，因此在大概率条件下，获得的分块内部数据相对分块中心的空间分布离散化现象较为严重(在振镜扫描区域内，区域边缘相对中心的扫描精度较差是本领域的技术人员公知的)，也就意味着会降低整机综合加工精度；以及3)在大概率条件下，数据文件中由于多Piece单元阵列设计带来的“聚簇”特性不能很好地保持，也即均匀分块会破坏Piece单元的天然“聚簇”特性，不同Piece单元在其对应归属分块内部的相对位置非常随机，各Piece单元的分块一致性差别较大，从而影响每Panel上各Piece单元间的工艺加工效果的一致性。前两点不足，在输入的激光加工文件为稀疏数据分布时表现得尤为显著。

日本专利JP2000343260A3和中国专利CN103846558B分别公布了激光钻孔数据的分块方法，但算法过于简单，不够有效，无法有效克服以上提及的缺点。

Hosun Kwak等人在题为“A clustering based path planning for UV laser galvanometric scanning drilling machine using spatial tessellations with A*”的论文中描述了一种基于三角剖分算法的数据分块方法。专利US20030028407中公开了一种基于旅行商最短路径算法和Kd-Tree搜索树多遍扫描的数据分块方法。然而，以上两种方法同样无法有效克服以上提及的缺点。此外，这两种分块方法的算法复杂度较高、计算耗时，一方面对计算设备的硬件配置提出较高的要求，另一方面也不利于本领域的技术人员实现。

另外，以上公开的各方法仅涉及对激光钻孔文件进行数据分块，并未涉及激光切割文件的处理。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种激光加工方法及装置，其能够对激光钻孔处理和激光切割处理两者涉及的激光加工数据进行处理，并且能够以相对较低的算法复杂度实现有效的数据分块处理。

为了实现本发明的上述目的，采用以下技术方案：