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고속 레이저 광선 조작 및 컨트롤
High speed beam manipulation and laser controls |
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Galvanometers 및 다각형 스캐너는 둘 다 레이저 빔을 신속하게 움직여 전송하는 기술을 입증하였다. Galvos는 목표면적에 임의의 점 사이의 대상을 신속하게 움직여 위치한다, 일반적으로 telecentric 렌즈와 함께 평면 대상 (예 : PWB 패널)에 빛을 수직으로 전달하는 데 사용된다. 격자의 점은 홀의 Aspect Ratio, 즉, 높은 가로 세로 비율이 중요하다.
Both galvanometers and polygon scanners are proven technologies for rapid beam movement. Galvos allow rapid beam repositioning between random points in the target field, and are typically used in conjunction with a telecentric lens to deliver the light perpendicular to the target plane (e.g. PWB panel). The latter point is most important when drilling high aspect ratio holes.
다각형 스캐너는 대상 필드에서 선을 따라 광선의 고속 움직임을 위해 사용된다. 높은 반복 률 레이저와 조합, 그리고 가로 축을 따라 일부의 움직임으로, 큰 래스터 표면의 스캔이 가능하다. 레이저 Gating on-Off로 전체 필드의 정확한 패턴닝을 할 수 있다. 이러한 적용은 단발 프로세스가 일반적이다.
Polygon scanners are used for high speed movement of a beam along a line in the target field. In combination with a high repetition rate laser, and part movement along the transverse axis, raster scanning of a large surface is possible. Gating the laser on and off then permits accurate patterning of the whole field. Applicability is generally for single-shot processes.
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고급 광학 빔 전송
Advanced optical beam delivery |
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RF - CO2와 UV - DPSS 레이저 뿐만 아니라, TEA CO2 레이저의 높은 반복 률은 다양한 방법으로 사용할 수 있다. 매우 빠른 재위치는 telecentric 렌즈, 프로그램 제어 galvo 빔 전송 거울에 의해 적합한 필드 크기를 수행할 수 있다. 매우 큰 패널처리가 필요한 경우에는 XY 테이블의 조합을 사용한다.
Smaller beams from higher repetition rate TEA-CO2 lasers as well as the RF- CO2 and UV-DPSS lasers can be used in a variety of ways. Very fast beam repositioning can be accomplished over reasonable field sizes by programmable galvanometer-based mirrors and telecentric lenses. If very large panels need to be processed, the galvo beam delivery is used in combination with XY tables.
Excimer 또는 TEA 이산화탄소 레이저의 빔은 일반적으로 모양이 '모자'강도 프로파일이고 사각형이다. 이러한 빔은 마스크 영상 기술을 통해 가장 많은 기능을 병렬 처리에 활용한다. 금속 마스크내에서 생성되어지는 모양은 빔 내부에 놓여진다. 렌즈는 아주 작은 모양을 대상 물질에서 생성될 수 있도록 마스크 패턴으로 demagnified 이미지를 생성하는 데 사용된다. 이후 이미지는 축소(demagnified)된다, 빛의 강도는 잘 박리되는 임계값 이상으로 표준 고분자 재료에 매우 깨끗한 sidewalls 증가를 제공한다. 홀의 배열은 스텝이 패턴을 반복하여 생성할 수 있다. 슬롯은 빔 초점을 맞춤으로써 라인이 생성 될 수 있으며, 적절한 속도로 재료를 이송한다.
The beam from an excimer or TEA- CO2 laser is typically rectangular in shape, with a 'top hat' intensity profile. Such beams are best utilized in parallel processing of many features simultaneously through the technique of mask imaging. The features to be produced are first generated in a metal mask, which is then placed in the beam. A lens is used to produce a demagnified image of the mask pattern, allowing very small features to be generated in the target material. Since the image is demagnified, the light intensity is increased to values well above the ablation threshold, providing very clean sidewalls in standard polymer materials. Arrays of holes can be generated by stepping and repeating this pattern. Slots can be generated by focusing the beam to a line, and translating the part underneath the beam at an appropriate speed.
Homogenizers 는 빔의 약한 가장자리에 해당 가장자리 모자 빔 프로파일의 활용을 개선하도록 설계되었다. 더 많은 정교한 광학계 (홀로그램 광학 요소)는 많은 수량과, 반복적인 패턴의 애플리케이션에서 최적의 빔 이용이 가능하여진다.
Beam homogenizers have been designed to improve the utilization of these top hat beam profiles by folding in the weak edges of the beam. More sophisticated optics (holographic optical elements) are also available for the optimum beam utilization in high volume repetitive patterning applications.
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고속, 고정밀 전자 테스트 프로브
High speed, high accuracy electronic test probes |
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낮은 공차로 저항기를 트림하기 위해서, 고정밀 측정기는 만들어 져야 한다. 실제, 레이저 트리밍 공정은 탐침의 움직임이 측정시간보다 일반적으로 느린 경우이므로 , 이것은 가능한한 최고 속도로 이동할 필요가 있다.
In order to trim resistors to tight tolerances, high precision measurements must be made. This needs to occur at the highest speed possible, since the probe movements and measurement times are typically much slower than the actual laser trim process.
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고속 / 고정밀 모션 시스템
High speed / high accuracy motion systems |
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레이저 가공의 많은 부분은 레이저 빔의 정확한 위치가 포함된다. 경제적이고 매력적인 생산 솔루션을 달성하기 위해서는, 빔 및 부품은 매우 높은 속도로 작업 해야 할 위치에 레이저를 옮겨야 하고, 레이저가 켜지는 시간을 높은 처리 속도로 극대화시켜야 한다.
Much of laser processing involves accurate placement of the laser beam on the part. In order to achieve high process rates for an economically attractive production solution, the beam and part must be positioned at very high speeds so that the laser-on time is maximized.
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자동 빔 교정 및 제어
Automated beam calibration and control |
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만약 상업적으로 이용 가능한 모션 컨트롤이나 빔 제어 하위 시스템 응용 프로그램의 정확성이 요구 사항을 만족할 수 없다면, 교정 맵핑을 전반적인 시스템 성능 향상을 위해 수행할 수 있다. 정확성을 위해 중요한 시스템 유리 접시 표준에 대한 모션 스테이지의 XY로 매핑하는 프로 시저를 시스템의 공장 교정 및 테스트의 일부로 수행된다. 필요한 경우, Z 축 매핑도 가능하다. 이러한 매핑은 효과적으로 어느 정도의 하이 엔드 스테이지도 함께 존재 / 피치 / 롤 편주 문제를 제거한다. 마찬가지로, galvo 성능 또한 galvo에 맵핑할 수 있으며 렌즈 필드가 테이블 스캔을 한번하여 보정한다. 이것은 Galvo / Scan Head 조합의 성능에서 Non-linearities를 극복한다.
If commercially available motion control or beam control sub-systems cannot meet the accuracy demands of an application, calibration mapping can be performed to improve overall system performance. For accuracy-critical systems, XY mapping of motion stages against a glass plate standard is a procedure performed as part of system factory calibration and test. Z-axis mapping is also available if required. Such mapping effectively eliminates roll/pitch/yaw issues that are present to some degree even with high-end stages. Similarly, galvo performance can also be mapped over the galvo/scan lens field once the tables have been calibrated. This overcomes non-linearities in the performance of the galvo/scan head combination.
레이저의 파워는 또한 몇 가지 방법으로 통제할 수 있다. 파워 미터는 시스템 전원을 정기적인 간격으로 레이저의 고유의 안정성에 의존에 내장된 체크할 수 있다. 만약 레이저 펄스에 의해 펄스 기반 모니터링 및 최적의 펄스 에너지를 유지하기 위하여 제어 프로세스의 무결성에 최대한으로 보장된다. 이 시나리오는 또한 상황 레이저 출력 공작물의 다른 영역에 서로 다른 용량을 제공하는 다양하고 만족해야 한다.
Laser power can also be controlled in a couple of ways. Power meters can be built into the system and the power routinely checked at an interval dependent on the inherent stability of the laser. The utmost in process integrity is ensured, however, if the laser is monitored on a pulse-by-pulse basis and controlled to maintain the optimum pulse energy. This scenario also satisfies the situation where the laser output must be varied to provide different doses to different areas of the workpiece.
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비전 시스템
Vision systems |
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레이저의 능력을 다양한 재료의 초소형 빔 그 부분에 대한 정확성을 높은 수준에 위치해야 한다. 비전 시스템 (예를 들어, CCD 카메라, 프레임 그래버 카드 및 처리 소프트웨어) 일반적으로 기계 좌표 시스템과 관련한 fiducials의 캡처를 통해 일부, 또는 다른 인식 기능에 대한 부분의 존재 및 정렬을 감지하는 데 사용된다. 만약 변환, 회전 및 크기 조절을 위한 자동 보정, 예를 들어, PWB 패널 드릴, 사전 드릴 작업을 시작으로 수행된다.
The ability of lasers to micromachine a variety of materials requires that the beam be positioned on the part to a high degree of accuracy. Vision systems (e.g. CCD cameras, frame grabber cards and processing software) are commonly used to detect the presence of a part and its alignment with respect to the machine coordinate system through capture of fiducials on the part, or other recognizable feature. If drilling a PWB panel for example, automatic compensation for translation, rotation and scaling is performed prior to commencing the drilling operation.
또한, 카메라와 비전 프로세싱 카드의 적절한 선택을 통해, 비전 시스템을 통과하는 각 부분이나 부품의 중요한 부분을 비교하여 합격/불합격 판정에 사용될 수 있다. 부품 결함으로 확인 후 레이저 또한, 하나의 기능 작동 불능 표면적으로 손상된 것을 표시할 수 있다. 이것은 이러한 부분을 스트림 처리, 품질 관리를 포함함으로써 수익성 개선, 자원을 소모하지 않고 결함이있는 부품 공장을 떠나는 위험을 제거함으로써 보증 책임을 줄일 수 있다.
Further, through the appropriate choice of camera and vision processing card, vision systems can be used to compare each part or critical portion of parts to a pass/fail standard. Parts identified as defective can then also be marked with the laser, either cosmetically or damaged so as to be functionally inoperative. This ensures that these parts don't consume resources in downstream processing, including QC, thereby improving profitability, and removes the risk of defective parts leaving the factory, thereby reducing warranty liability.
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자동 작업 수행
Automated work handling |
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일단, 처리 매개 변수 부분을 빈번하게 로드 / 언로드하는 시간이 전체 생산 속도에 눈에 띄는 요소가 되고 최적화되었다. 자동로드 / 언로 드 부분의 부담을 관리하려면 시스템 운영에 통합될 수 있다. 이것은 자동화 부분 참여 형식에 따라 여러 형태로 소요될 수 있다. PWBs에 대한 자동 로더 예 플렉스 패널에 대한 기업의 숫자가 표준 액세서리, 마찬가지로, 진공 선택과 장소를 사용하고 있다. 양자 택일로, 부품을 컨베이어에 워크 스테이션을 통해, 어느 장소에서 레이저 가공, 또는 지속적인 움직임을 레이저 빔을 전달에 의해 다음과 같은 부분에 대한 색인을 필요로 이송할 수 있다. 또 다른 가능성은 이 부분에 대하여 트레이를 자동 기계로 이송하는 것이다.
Once the processing parameters have been optimized, the part load/unload time frequently becomes a noticeable factor in overall production rates. To manage this burden, automatic load/unload of parts can be integrated into the system operation. This automation can take many forms, depending on the part format involved. E.g. autoloaders for PWBs are standard accessories from a number of companies, similarly for flex panels, using vacuum pick and place. Alternatively, parts can be transported through the workstation on a conveyor, either indexed in place for the duration of laser processing, or in continuous motion requiring part following by the laser beam delivery. Another possibility is to have trays of parts being automatically fed into the machine.
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사용자 정의 사용자 인터페이스
Customized user interfaces |
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프로덕션 환경에서는 동기화 빔 운동, 일부 움직임과 레이저를 트리거의 모든 복잡성을 배경으로 처리되어야 한다. 시스템 제어의 세련되고 간단한 교환, 취소 스크린을 통해 PC에있는 Windows ® 환경에서 실행하는 인터페이스다. 연산자에 액세스 기본 명령어로드 및 사전 실행하는 데 필요한 작업 집합으로 제한된다. 관리자 액세스 권한이 암호로 보호되어 있다 작업 파일의 생성뿐만 아니라 서비스 및 교정 설정한다. 필요한 경우, 패널에 fiducial 자국을 정렬 통합된 비전 시스템을 통해 얻을 수 있다.
In a production environment, all the complexity of synchronizing beam movement, part movement and laser triggering must be handled in the background. The sophistication of system control is interfaced to the operator through simple, clear screens on a PC running a Windows® environment. Operator access is limited to the basic commands required to load and run a pre-set job. Administrator access is password protected and allows creation of job files as well as service and calibration settings. If required, alignment to fiducial marks on the panel is achieved through an integrated vision system.
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