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CN100384579C - 激光加工设备的工作方法 - Google Patents

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CN100384579C CNB038054507A CN03805450A CN100384579C CN 100384579 C CN100384579 C CN 100384579C CN B038054507 A CNB038054507 A CN B038054507A CN 03805450 A CN03805450 A CN 03805450A CN 100384579 C CN100384579 C CN 100384579C
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Abstract

本发明提出一种借助激光对物体进行加工的设备的工作方法，此设备具有至少两个缓慢工作的激光加工机床(10，11)和一个快速工作的激光加工机床(13，14)，其中在一个规定时间间隔内，借助于第一个慢速的激光加工机床(10)对第一个数量的物体进行加工，借助于第二个慢速的激光加工机床(10)对第二个数量的物体进行加工，并借助于快速的激光加工机床(13)对另一个数量的物体进行加工，这个数量既大于上述第一个数量也大于上述第二个数量，三个激光加工机床(10，13)的工作流程相互协调配合，从而使第一个数量的物体和第二个数量的物体在加工之后借助于第一个或者借助于第二个慢速的激光加工机床(10)交替地输给快速的激光加工机床(13)用于进一步加工，或者其它数量的物体在加工之后借助快速的激光加工机床(13)而分成至少第一个和第二个分量，其中第一个分量输给第一个慢速的激光加工机床(10)，第二个分量输送给第二个慢速的激光加工机床(10)用于继续加工。

Description

激光加工设备的工作方法
本发明涉及一种借助于激光对物体进行加工的设备、尤其是对线路板和/或电子元器件打孔或形成构造的设备的工作方法。
由于激光工艺技术的迅速发展，借助于激光对材料的加工在近年来越来越具有重要意义。尤其是在电子加工领域里由于元器件越来微型化，线路板或者基片以及电子元器件的激光加工已经成为一种不可缺少的工具，以便能够根据元件的微型化使元件和基片实现必要的微型构造。例如可以在基片上打孔，这种孔的直径比起用普通钻头所钻的孔来说要小得多。如果准确地了解作用于基片上的激光的功率大小，那么除了可以打通孔之外还打所谓盲孔，这种盲孔对于多层线路板来说是很重要的，在这种多层线路板中有多层金属层通过介电中间层相互不导电地分开。通过以后对盲孔的金属化就可以使多层线路板的各个不同的金属层相五导电连接起来，从而使在这种多层基片上的集成密度与一层或二层的基片相比可以大大提高。
多层基片的激光打孔通常借助于两个不同的工序步骤。在一个工序里借助于激光在紫外线光谱范围内对通常含有铜或者一种铜合金的金属层进行局部腐蚀。在另外一个工序里借助于一种通常由一种CO2激光器所产生的红外线激光使介电中间层局部腐蚀。由于此原因应用具有一个在紫外线光谱范围内进行发射的激光光源的所谓紫外线(UV)激光加工机床和具有一个在红外线光谱范围内进行发射的激光源的所谓红外线(IR)激光加工机床对多层基片打孔。如果IR-激光加工机床应用一种CO2激光器来产生IR-激光的话，那么这种机床也称为CO2激光器加工机床。
由US 5847960已知一种所谓组合激光加工机床，它既包含有一个在紫外线光谱范围内发射的激光器，也包含有一个在红外线光谱范围内发射的激光器。组合激光加工机床的缺点是：通过紫外线光谱范围内发射的激光器的加工速度大大低于通过在红外线光谱范围里发射的激光器时的加工速度。因此组合激光加工机床的满载情况一般比较差。由于这个原因就使用分开的激光加工机床来加工多层的线路板。
本发明的任务是提出一种对基片和电子元件进行加工的工作方法，这种方法保证了所使用的工作快慢不同的激光加工机床的高度加满载。
该项任务通过借助子激光对物体进行加工的一种设备的工作方法来解决，该设备具有至少两个慢速的激光加工机床和至少一个快速的激光加工机床，其中在一个规定时间间隔内，借助于第一个慢速的激光加工机床对第一个数量的物体进行加工，借助于第二个慢速的激光加工机床对第二个数量的物体进行加工，并借助于快速的激光加工机床对另一个数量的物体进行加工，这个数量既大于上述第一个数量也大于上述第二个数量，其中，三个激光加工机床的工作流程相互协调配合，从而使第一个数量的物体和第二个数量的物体在加工之后借助于第一个或者借助于第二个慢速的激光加工机床交替地输给快速的激光加工机床用于进一步加工，或者其它数量的物体在加工之后借助快速的激光加工机床而分成至少第一个和第二个分量，其中第一个分量输给第一个慢速的激光加工机床，第二个分量输送给第二个慢速的激光加工机床用于继续加工。
本发明基于以下认识：在使用相互间具有不同的加工速度的多个激光加工机床时可以如下来提高一种激光加工设备的满载：与所使用的所谓快速工作的激光加工机床的数量相比使用更多数量的所谓慢速工作的激光加工机床。由于多个慢速工作的激光加工机床的平行作业就可以实现：在一定时间间隔内可以用两种激光加工机床来加工同样多的或者至少接近同样多的物体。充分发挥一台激光加工机床的能力的优点在于：对于某一个所要求的加工能力总计必需要较少的激光加工机床，而且因此无论是由这样一种设备所要求的定位面还是激光加工设备的运行成本都可以大大降低。
借助一个运输系统来输送物品，这种系统例如可以设计为运输带或者传送带，从而使这些物品几乎是连续地输送。
使这些物品不是连续地，而是以一定的物品件数分立地既输送给相应的激光加工机床的一个装载站，又从该激光加工机床的一个卸载站排出。物品分立运输的优点在于：可以不用费钱的运输皮带或传送带，而且物品的运输比较简单，因而省钱，可人工进行。
至少应用两个运输车作为运输系统，它们可以优选地推入各装载站或卸载站，从而使所要加工的物品直接由一个位于装载站里的运输车输送去进行激光加工，并在加工之后可以直接输出至另一个位于卸载站里的运输车里。
优选地通过应用一种CO2激光器来实现。
优选地借助于一种多倍频率的Nd:YAG-，Nd:YVO4-或者氩离子激光器来实现。
对多层的，由电绝缘的介电层和导电的金属层所构成的物品进行加工，从而能生产出线路板或基板，借助于它们就能达到电子元器件的高集成密度。
在所要加工的物体里打出孔。根据要求的不同所钻出的孔既可以是通孔，也可以是盲孔。
本发明的其它优点和特征可见一个目前来说优选的实施例的如下的举例性的说明。
唯一的附图表示了结构简图以及激光加工设备的逻辑流程，这种设备具有不同速度工作的激光加工机床并借助于它们加工三种不同的物体A，B，C。
由图可见，所应用的激光加工设备总共有六个UV-激光加工机床10，11，12用于在多层的线路板上打出孔来。在这六个UV激光加工机床中应用三个UV激光加工机床10来加工一种线路板A。两个UV-激光加工机床11用于加工另外一种线路板B。另一个UV-激光加工机床12用于加工第三种线路板C。按照这里所示实施例所示的激光加工设备还具有四个CO2激光加工机床13，14，15，其中两个CO2激光加工机床13用于加工线路板类型A，激光加工机14用于加工线路板类型B，CO2激光加工机床15用于加工线路板类型C。在图中所示的总共十个激光加工机床中的每一个都有一个装载站10a，11a，12a，13a，14a，15a以及一个卸载站10b，11b，12b，13b，14b，15b。所要加工的线路板分别从相应的装载站10a，11a，12a，13a，14a，15a借助于一个未表示出的操纵装置而运输到各个激光加工机床10，11，12，13，14，15内的加工位置上。在加工相应的线路板之后，使它们从加工位置运输至相应的卸载站10b，11b，12b，13b，14b，15b。线路板在各个激光加工机床10，11，12，13，14，15之间的运动借助于一个运输车20，21a，21b，22来进行，这种小车能够容放许多线路板，并优选成一种堆叠状布置。运输车20，21a，21b，22的结构应使它们能够推入到每个所示的激光加工机床10，11，12，13，14，15和装载站10a，11a，12a，13a，14a，15a里或者到卸载站10b，11b，12b，13b，14b，15b里，因而当激光加工机床10，11，12，13，14，15运行时无论在装载站10a，11a，12a，13a，14a，15a里还是在各自的卸载站10b，11b，12b，13b，14b，15b里都有一个通常至少部分装有线路板的运输车20。
为了保证顺利而不间断的生产运行，另外可以在某些位置上设置一些数量可变化的目前尚未使用的运输车。运输车的这种储备由于为了节省空间位置尤其在附图左所示的三个激光加工机床10，11的三个装载站10a，11a附近以及在附图右所示的两个激光加工机床13，15的两个卸载站13b，15b附近是有利的。
以下通过从附图中从左边第二栏里上部位置上所示的UV激光加工机床至CO2激光加工机床13的转送来举例说明线路板的转送过程，机床13为在附图中从左第三栏里的上部位置上所示。当借助于激光加工机床10加工了一定数量的线路板并将其放置在推入卸载站10b里的运输车里之后使一般装载的运输车21b从卸载站10b离开并推入一个CO2激光加工机床13的一个装载站13a里，借助于此机床13随后就对位于运输车21b里的线路板进行进一步加工。同时使(a)一个事先已经推入在CO2激光加工机床13的卸载站13a里的空运输车22推入到UV-激光加工机床的卸载站的空出的位置里，并且(b)使一个空运输车(未示出)从卸载站10a离开并用一个满的运输车21a来替代。因此就可以借助于不同的加工机床对许多线路板实行相继加工，其中线路板的加工不必在某一个激光加工机床里中断较长的时间。
由于CO2激光加工机床13加工输送给它的线路板所需的时间要比各种不同的UV-激光加工机床10加工同样数量的线路板所需的时间要短，因而在对借助于运输车21b输入的线路板完全加工之后就使另一个装满的运输车进入卸载站13a里，其中这另外的一般装满的运输车含有那些事先借助于两个另外的在附图中在左栏里所示的UV-激光加工机10中的一个已经加工了的线路板。
各种不同的借助于缓慢工作的激光加工机所加工的线路板的相应的运输和相应的输入至一个快速工作的激光加工机14按照此处简图所示的实施例也是用B型线路板来实现。
由于按照此处所描述的实施例C型线路板在二种激光加工机上的加工时间大致同样长，因此为了加工C型线路板应用了一种UV-激光加工机12和一种CO2激光加工机15，从而使每个被CO2激光加工机15所加工过的线路板在这之前已由UV-激光加工机床12加工过。
必须指出，本发明并不局限于在缓慢工作的激光加工机10，11，12的数量和快速工作的激光加工机13，14，15数量之间的某种比例关系上。根据这借助于各种不同的激光加工机所实施的加工的时间的不同可以在快速工作的激光加工机13，14，15的数量和慢速工作的激光加工机10，11，12的数量之间自由选择比例关系，用于使整个激光加工设备有效地充分发挥出能力。
还需要指出，按照本发明这加工的顺序并不局限于如下：线路板首先借助于慢速工作的激光加工机10，11，12并然后借助于快速工作的激光加工机13，14，15进行加工。这加工也可以首先借助于快速工作的激光加工机并然后借助于慢速工作的激光加工机来实现。同样某些线路板也可以要求进行一种加工，其中多次地在一种通过慢速工作的激光加工机的加工和一种通过快速工作的激光加工机的加工之间进行变换。
总之，本发明提出了用于借助激光对物体进行加工的设备，尤其是对基片进行打孔或形成构造的设备的工作方法，其中这设备具有慢速工作的激光加工机床10，11的数量要多于快速工作的激光加工机床13，14的数量。通过多台慢速工作的激光加工机10，11的平行作业可以更好地使一个之后或之前已装入的快速工作的激光加工机床13，14充分发挥能力。所要加工的或者已经加工过的物品的转送优选地借助于运输车20来进行，这些车既适合于激光加工机床10，11，12，13，14，15的装载站10a，11a，12a，13a，14a，15a，也适合于卸载站10b，11b，12b，13b，14b，15b。这样就可以使这些要加工的物品直接被一个位于一个卸载站10a，11a，12a，13a，14a，15a里的运输车20装上并在加工之后放在一个推入在一个激光加工机床10，11，12，13，14，15的一个卸载站10b，11b，12b，13b，14b，15b里的运输车20里。

Claims (9)

1.借助于激光来加工物体的一种设备的工作方法，这种设备具有至少两个慢速的激光加工机床(10)和至少一个快速的激光加工机床(13)，其中在一个规定时间间隔内
·借助于第一个慢速的激光加工机床(10)对第一个数量的物体进行加工，
·借助于第二个慢速的激光加工机床(10)对第二个数量的物体进行加工，并
·借助于快速的激光加工机床(13)对另一个数量的物体进行加工，这个数量既大于上述第一个数量也大于上述第二个数量，
其中，三个激光加工机床(10，13)的工作流程相互协调配合，从而
·使第一个数量的物体和第二个数量的物体在加工之后借助于第一个或者借助于第二个慢速的激光加工机床(10)交替地输给快速的激光加工机床(13)用于进一步加工，或者
·其它数量的物体在加工之后借助快速的激光加工机床(13)而分成至少第一个和第二个分量，其中第一个分量输给第一个慢速的激光加工机床(10)，第二个分量输送给第二个慢速的激光加工机床(10)用于继续加工。
2.按权利要求1所述的工作方法，其中物体借助于一个运输系统来输送。
3.按权利要求2所述的工作方法，其中，
·所要加工的物体从一个对应于各自激光加工机床(10，11，12，13，14，15)的装载站(10a，11a，12a，13a，14a，15a)被取走并使已加工的物体放在一个对应于各自激光加工机床(10，11，12，13，14，15)的卸载站(10b，11b，12b，13b，14b，15b)上，并且
·借助于该装载站(10a，11a，12a，13a，14a，15a)的运输系统同时将多个物体输入并借助于该卸载站(10b，11b，12b，13b，14b，15b)的运输系统同时地将多个物体运出。
4.按权利要求3所述的工作方法，其中应用了至少两个运输车(20，21a，21b，22)作为运输系统，其中
·第一个运输车(20)可以与一个在该设备里接在前面的激光加工机床(10，11，12)的装载站(10a，11a，12a)耦联，
·第二个运输车(20)可以与在设备里接在前面的激加工机床(10，11，12)的卸载站(10b，11b，12b)耦联，而且
·第二个运输车此外可与一个在设备里接在后面的激光加工机床(13，14，15)的装载站(13a，14a，15a)耦联，借助于该机床使所要加工的物体在借助于前面的激光加工机床(10，11，12)加工之后进行加工。
5.按权利要求1至4中任意一项所述的工作方法，其中应用中等的或远红外光谱范围内的激光借助于慢速激光加工机床(10，11，12)来加工物体。
6.按权利要求5所述的工作方法，其中应用在可见或在紫外线光谱范围内的激光借助于快速的激光加工机床(13，14，15)对物体进行加工。
7.按权利要求6所述的工作方法，其中对多层的物体进行加工，其中借助于慢速的激光加工机床(10，11，12)腐蚀掉介电层并借助于快速的激光加工机床(13，14，15)腐蚀掉金属中间层。
8.按权利要求1至4中任意一项所述的工作方法，其中在所要加工的物体里打孔。
9.按权利要求1至4中任意一项所述的工作方法，其中所述设备用于对多层的线路板和/或电子元器件打孔或形成构造。
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