在經固化矽酮中鑽制具有極小錐度的孔的製作方法
2023-10-06 04:34:39 4
在經固化矽酮中鑽制具有極小錐度的孔的製作方法
【專利摘要】使用雷射加工系統在優選為矽酮橡膠的彈性材料中進行精確雷射鑽孔以形成用以在正處理或測試小型電子組件時暫時支撐所述小型電子組件的孔。通過在從非零內逕行進到所要直徑或從所述所要直逕行進到所述內徑的方向上以多個遍次將雷射脈衝從雷射器引導到所述彈性材料的頂部表面來形成所述孔。所述多個遍次形成第一圖案以使得所述多個遍次中的相繼遍次與所述多個遍次中的先前遍次重疊。在不進行方向改變的情況下重複所述第一圖案或在反轉所述多個遍次的所述方向的同時重複所述第一圖案，直到穿過所述彈性材料的底部表面形成所述孔為止。
【專利說明】在經固化矽酮中鑽制具有極小錐度的孔
【技術領域】
[0001]本發明涉及用於小型電子組件的載體，且特定來說涉及一種在電子組件載體中形成在尺寸上精確的孔以夾緊此組件且以受控定向固持所述組件的基於雷射的方法。
【背景技術】
[0002]進步的技術及市場力量聯合使電子產品(例如，計算機及手機)隨時間推移及引入新模型而變小及更強大。為了支持大小的減小及功率的增加，電子組件正變得較小且更強大。可在無源電子組件(例如，電阻器、電容器及電感器)的製造中發現此趨勢的實例。
【發明內容】
[0003]揭示由彈性材料製造電子組件載體(例如，金屬帶中的矽酮橡膠插塞)的實施例。根據本文中所教示的一種用於在彈性材料中跨越中心將孔鑽制到所要直徑的方法，所述方法包括:在從非零內逕行進到所述所要直徑或從所述所要直逕行進到所述內徑的方向上以多個遍次將雷射脈衝從雷射器引導到所述彈性材料的頂部表面，所述多個遍次形成第一圖案以使得所述多個遍次中的相繼遍次與所述多個遍次中的先前遍次重疊；在不改變所述方向的情況下重複所述第一圖案或在反轉所述多個遍次的所述方向的同時重複所述第一圖案，直到穿過所述彈性材料的底部表面形成所述孔為止。
[0004]還揭示包含用於鑽制此孔的設備的實施例。一個此種實施例包括包含雷射器、存儲器及處理器的雷射加工系統。所述處理器經配置以執行編程於所述存儲器中的指令以在從非零內逕行進到所述所要直徑或從所述所要直逕行進到所述內徑的方向上以多個遍次將雷射脈衝從所述雷射器引導到所述彈性材料的頂部表面，所述多個遍次形成第一圖案以使得所述多個遍次中的相繼遍次與所述多個遍次中的先前遍次重疊。另外，所述經編程指令包含用以在不改變所述方向的情況下重複所述第一圖案或在反轉所述多個遍次的所述方向的同時重複所述第一圖案，直到穿過所述彈性材料的底部表面形成所述孔為止的指令。
[0005]下文中描述這些實施例及其它實施例的變化形式。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006]本文中的描述參考附圖，其中在所有數個視圖中相似參考編號指代相似部件，且其中:
[0007]圖1是根據所揭示實施例的具有矽酮橡膠插塞的金屬條帶的透視圖；
[0008]圖2是根據所揭示實施例的矽酮橡膠插塞的橫截面圖；
[0009]圖3是如本文中所描述實施雷射鑽制的雷射處理系統的簡化平面圖；
[0010]圖4是根據所揭示實施例的在矽酮橡膠中經雷射鑽制的孔的俯視圖；
[0011]圖5A是經雷射鑽制的孔的橫截面圖；
[0012]圖5B是支撐電子組件的圖5A的經雷射鑽制的孔的橫截面圖；[0013]圖6是電子組件的透視圖；及
[0014]圖7是金屬條帶的平面圖。
【具體實施方式】
[0015]圖6是電子組件10的實例，在此情況中，為具有主體12的晶片電容器，主體12包括由電介質分離且以陶瓷或類陶瓷材料覆蓋且在每一端上蓋有金屬蓋14的金屬導體層，所述金屬導體層中的每一者與內部金屬導體連通。隨時間推移，已以較小的大小提供此類型的組件10及其它電子組件(特定來說，無源組件)來支持增加的電路密度。無源電子組件的通常可用大小介於從0.25X0.12英寸(6.3X 3.0mm)直到0.016X0.008英寸(0.41X0.20mm)的範圍內。期望能夠準確且有效地固持廣泛種類及範圍的可用組件而在製造過程期間不對組件造成損壞的組件載體。本文中，針對特定組件大小對可變形材料(優選地，矽橡膠)進行精確雷射鑽制以便準許在製造步驟期間將組件輕易插入且準確及牢固地固持於適當位置中同時當完成所述步驟時準許從孔快速且安全地移除組件。根據本發明的實施例進行雷射鑽孔在所要位置中形成具有極小錐度的特定直徑的孔同時最小化對材料的損壞。雷射鑽制此類孔使得構造不同大小及樣式的組件載體為有利的。
[0016]舉例來說，可根據本文教示修改的一種已知組件載體為轉讓給本發明的受讓人的第2010/0206769A1號美國專利公開案中所展示的組件載體。其中，銷延伸穿過下伏金屬材料薄片中的孔。然後，將可變形材料供應到材料的表面以將材料澆鑄到表面且供應到所述孔的表面。在另一實例中，組件載體可由具有坯料矽酮橡膠插塞的金屬帶形成，所述金屬帶可保持有現貨以備每當需要新組件載體時進行雷射鑽制。每當呈現新組件時通過藉助銷進行澆鑄來界定孔為耗時的過程，且可由於模製過程的變化而導致可接受組件載體的低成品率。雷射鑽制以良好精確度及較大成品率在製造中提供更多靈活性。
[0017]圖7是在添加彈性插塞之前準備好用作電子組件載體的金屬條帶20的實例。電子組件載體為經設計以在製造過程期間暫時將多個電子部件固持於精確定向及位置中的組合件。所述載體可為矩形的且以2D陣列固持部件或被構造為環狀帶。條帶20由厚大約
0.13mm(0.005英寸)且寬約5.1cm(2.0英寸)的不鏽鋼或其它高強度金屬的柔性帶條形成。條帶20為「環狀」種類，因為其沒有開始或結尾而是在各個處理站之間繞一系列滑輪及鏈輪被操縱。條帶20通過間隔開的相互平行的側邊界22及24界定且包含用作用以接納驅動鏈輪的驅動短軸的驅動穿孔的一系列導孔或鏈齒孔26。鏈齒孔26鄰近於側邊界22及24中的至少一者且優選地其兩者而安置，且沿條帶20的長度均勻地間隔開。圖7展示形成有插塞可插入其中的不同形狀的各種孔口的條帶20。以離散圖案形成的多個孔口 28、30沿條帶20的長度間隔開，優選地定位於側邊界22與24的中間且均勻地間隔開。孔口可為緊密間隔的圓形孔30或由通過一對短端邊緣34終止的一對細長平行邊緣32界定的實質上矩形孔28。
[0018]圖1是組件載體40的實例，組件載體40由其具有鏈齒孔26及(在此情況中)矩形孔口 28的金屬條帶20構成，金屬條帶20具有帶有根據本發明的實施例而形成的孔44的彈性插塞42。條帶20還可具有圓形孔口 30。優選地，彈性材料為矽酮橡膠材料，但此並非必需的。在此實例中，已圍繞條帶20在適當位置澆鑄插塞42以使得隨著矽酮橡膠固化，構成插塞42的材料將硬化於條帶20上方及下方，藉此捕獲條帶20且使每一插塞42保持牢固附接。
[0019]圖2是具有根據本發明的實施例而形成的孔44的插塞42的橫截面圖。插塞42具有頂部表面46及相對底部表面48以及條帶20的平行邊緣32捕獲於其中的細長槽50及52。應注意，孔44的直徑小於細長槽50與52之間的距離，藉此在條帶20與孔44之間提供彈性材料(例如，矽酮橡膠)54，藉此確保材料54的順從性，此幫助牢固地固持電子組件。
[0020]圖3是根據本發明的實施例的經配置以處理電子組件載體62(以橫截面形式展示)的雷射處理系統60。可適於體現本發明的雷射處理系統的實例是由俄勒網州波蘭特市的電子科學工業公司(Electro Scientific Industries, Inc.0f Portland, OR)製造的MM5330雷射顯微加工系統。在此實例中，雷射處理系統60包括發射雷射脈衝66的雷射源64。通過光束定位器68將雷射脈衝66引導穿過場光學器件70以照射已圍繞金屬條帶76模製的彈性插塞74的頂部表面72，所有這些均在可編程控制器78的引導下進行。控制器78可為具有以下各項的計算機:存儲器，例如只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)或其上存儲呈軟體程序形式的指令的其它存儲器；及例如中央處理單元(CPU)的處理器，其經配置以執行存儲於所述存儲器中的指令(例如，以操作軟體程序)以執行如下文中所描述的雷射鑽制。出於此原因將控制器48描述為可編程。可使用雷射處理系統60的其它布置。
[0021]圖3展示在一旦經處理便可形成例如插塞42的插塞的電子組件載體62中的經完成孔75、正被鑽制的孔77及待鑽制孔的位置79。根據已知技術相對於雷射處理系統60定位電子組件載體62,此時可編程控制器78引導雷射源64發射脈衝66,脈衝66由光束定位器68引導而以移除材料以形成所要孔的圖案穿過場光學器件70。光束定位器68可包括由可編程控制器78控制的電流計或其它光學裝置，所述電流計或其它光學裝置迅速且準確地引導雷射脈衝以可編程圖案穿過頂部表面72以形成從頂部表面72延伸到相對表面的具有所要直徑的孔75、77。在此實例中，場光學器件70引導所述脈衝從實質上垂直於頂部表面72的方向照射頂部表面72以準許雷射脈衝適當地使孔75、77成形，但此並非必需的。
[0022]在一個實施例中，雷射源64包括在紅外(IR)區中操作且具有包含約10.6微米的輸出波長及介於約5瓦與50瓦之間(更優選地，約15瓦)的功率的參數的CO2雷射器。可使用例如具有例如9.2微米或9.4微米的輸出波長的雷射器的替代CO2雷射器。CO2雷射器通常在CW或連續波模式中操作。然而，可將包括聲光調製器(AOM)等的額外雷射光學器件添加到雷射源64以周期性地中斷光束且形成雷射脈衝66。在此情況中，雷射脈衝66的持續時間將介於約I微秒與100微秒之間(更優選地，20微秒)，具有介於IkHz與IOOkHz之間(更優選地，IOkHz)的頻率或脈衝重複率。此雷射在待雷射加工的工件的表面上具有約80微米的空間雷射光斑大小。其它雷射可與本文中的教示一起使用。舉例來說，紫外(UV)雷射可在矽酮橡膠中進行雷射鑽孔。然而，此雷射可改變材料色彩(此在某些應用中可為不合意的)，且通常將需要進行材料摻雜以實現較高吸收。在IR區中操作的雷射是優選但並非必需的，因為其排除對摻雜的需求且最小化由通過摻雜造成的吸收增加所致的熱損壞。
[0023]可期望在彈性材料中形成用以支撐電子組件的孔，所述孔具有基於正支撐的組件的大小的規定外徑。然而，難以穿過彈性材料來鑽制具有小錐度或無錐度的孔，尤其是穿過相對於所述孔的直徑為厚的部分。一種可能方法是在形成孔時改變雷射焦點，但藉助一個焦點鑽制，然後改變焦點且再次鑽制。除需要多個步驟及調整以外，此過程也往往產生大量熱且可燒毀材料。另一選項是部分地鑽制穿過一個側、翻轉載體且對相對側進行鑽制。此也涉及多個步驟且具有精確地對準載體以使得在每一側上鑽制的孔彼此交會以便形成孔的光滑內表面的額外問題。
[0024]相比之下，本文中所描述的雷射鑽制過程穿過彈性材料鑽制具有極小錐度的孔而不需要載體位置的翻轉或雷射焦點的改變。在此過程中，孔的直徑大於雷射脈衝的直徑，因此應在工件的表面上以一圖案散布雷射脈衝以便從孔的整個直徑移除材料。本文中使用具有例如外徑、內徑、螺旋節距及重複數目的參數的螺旋圖案。有利地，也使用環鋸圖案，其中雷射脈衝以減小或增加直徑螺旋或一系列同心圓形式散布以移除材料。
[0025]出於說明性目的，圖4展示呈一或多個連續螺旋圖案的鑽制路徑以便最小化或避免材料損壞及過多碎屑。在此實例中，期望在工件84 (在此情況中，為矽酮橡膠插塞)中使用具有特定半徑的雷射光斑82以直徑「d」雷射加工孔80。與孔80的所要大小相比，工件84可相對厚，或孔80可具有與所述工件厚度相同標度的直徑。可期望孔80穿過其整個深度是極圓的。舉例來說，工件84的厚度可為750微米到1500微米，而可期望孔80具有小於25微米的極小錐度。孔80的直徑「d」介於(舉例來說)從一毫米到兩毫米的範圍內。圖4未按比例繪製。
[0026]為對工件84進行鑽制，應界定內徑「i」。以一方式界定內徑「i」使得如下文中所描述的節距或步長「s」及轉數導致孔80的實質上筆直(即，極小錐度)內表面。在其中將雷射鑽制相對小的孔(例如，小於1_)的實施例中，內徑「i」可為零。在個實施例中，內徑「i」為孔80的直徑「d」的一半以上。更優選地，內徑「i」具有為直徑「d」的約80%到90%的直徑，在內徑「i」較大的情況下，其中直徑「d」較大以使得在直徑「d」變得較大時直徑「d」與內徑「i」之間的差不會顯著改變。在此實例中，通過引導雷射脈衝在位於內徑「i」上的點處開始照射工件84而開始進行鑽制，且沿螺旋路徑88行進到外徑「d」。任選地，在沿螺旋路徑88行進之前沿內徑「i」的整個路徑進行一遍次。在雷射光斑82及86處指示螺旋路徑88上的兩個鄰近雷射脈衝66。雷射處理系統60開始加脈衝及相對於工件84移動，從而遞送執行工件84的雷射加工的雷射脈衝66。雷射光束(雷射脈衝66沿其從雷射源64傳播到工件84的路徑)相對於工件84以連續方式移動以使得將雷射脈衝66以隔開由切進大小「b」界定的一致距離的方式遞送到工件84，所述切進大小是與連續雷射脈衝66相關聯的雷射光斑82、86之間的距離且是脈衝重複速率與雷射光束相對於工件84的行進速度的函數。優選地，這些連續脈衝66緊密地間隔或彼此接觸。也就是說，在實踐中，切進大小「b」可小於光斑大小，且因此脈衝66將重疊。根據一個實施例，如此形成的雷射光束以約375毫米/秒的速度移動以使得可在相對短的時間周期內完成若干個孔的處理。
[0027]如所提及，雷射脈衝66沿螺旋路徑88移動到工件84的表面以從孔80移除材料同時通過使路徑以步長「s」變大而增加螺旋路徑88的半徑。此繼續進行達一轉數直到到達外徑80為止。應選擇所述轉數以使得步長「s」相對於雷射脈衝66的光斑大小及直徑「d」與內徑「i」之間的差兩者均相對小。在此實例中，所述轉數為三。更優選地，在孔80具有Imm到2mm之間的直徑的情況下，所述轉數介於五與十之間，其中雷射脈衝66的光斑大小(例如，直徑)為80微米，內徑為800微米且步長「s」為5微米到15微米。在許多實施例中，步長「S」不應超過50微米，因為過多旋轉可導致過大錐度。小於約5微米的步長「S」可導致過多旋轉，過多旋轉也導致過多錐度。使用本文中的教示，可鑽制例如大小為5_或更大的孔的較大孔。
[0028]在圖4中應注意，指示螺旋路徑88的線為雷射脈衝66的光斑大小的外尺寸。舉例來說，在雷射脈衝66形成大於步長「s」的光斑大小(例如，80微米對5微米到50微米)的圓光斑的大體均勻路徑的情況下，螺旋路徑88的每一旋轉導致從先前旋轉移除額外材料直到橫穿沿直徑「d」的最終路徑為止。任選地，雷射脈衝66可形成為沿螺旋路徑88前進的環鋸圖案。在此情況中，雷射脈衝66以減小或增加直徑螺旋或一系列同心圓形式散布以沿螺旋路徑88移除材料，其中雷射脈衝66的外徑沿螺旋路徑88形成。此選項需要雷射處理系統60相對於工件84進行更多移動，但此在包含快速移動光學器件的情況下可為合意的。在此情況中，光斑大小變化且參考螺旋或同心路徑的直徑，而非雷射脈衝66本身的直徑。
[0029]重複螺旋路徑88的圖案至少兩次以完全穿過工件84移除材料。螺旋路徑88的重複數目部分地取決於工件84的深度，但也取決於強度及光斑大小。過多或過少重複均可導致過多錐度。對於本文中所描述的示範性孔，可期望小於10且優選地不多於6次重複。由於雷射脈衝66所橫穿的重疊的螺旋路徑88，材料移除為相對快的，但問題是材料的局部加熱可導致對矽酮橡膠的損壞。一般來說，材料移除速率是雷射參數的函數，所述雷射參數經調整以提供高的材料移除速率同時最小化由於局部加熱而對材料的損壞且最小化錐度。
[0030]儘管上文所描述的實施例針對螺旋路徑88的每一重複在內徑「i」處開始且行進到直徑「d」(所謂的從內到外)，但此並非必需的。每一重複可以節距或步長「s」從直徑「d」前進到內徑「i」(所謂的從外到內)。或者，每一重複可在從外到內與從內到外之間交替。此外，路徑88並非必須為螺旋的-其可包括具有節距或步長「s」的同心圓。
[0031]本發明的實施例還可執行兩步驟過程，其中在繼續進行螺旋路徑88的重複之前，移除具有內徑「i」的外側尺寸的插塞。雷射脈衝66可沿路徑94(在此實例中，以與上文所描述的方式類似的方式行進從而以內徑或中心開始點93開始且沿較大孔80的內徑「d」在路徑92處結束的螺旋路徑)行進。一般來說，以鄰近路徑之間的約60微米的大節距至少兩次重複地橫穿路徑94以便以孔側壁質量為代價來增加加工速度。路徑94(如同螺旋路徑88)可從內到外或從外到內行進。此外，路徑94不需要成為如所展示的螺旋路徑。路徑94可為沿由內徑「i」界定的路徑92橫穿的單個圓形路徑。在所述兩步驟過程中圍繞內徑「i」的孔質量並非特別問題，因為在過程的從內徑「i」橫穿到直徑「d」的第二步驟中移除內部孔或插塞的外徑。當較厚材料(例如，大於1_)用於工件84時，此兩步驟過程可為尤其合意的，但當孔80的直徑「d」相對大(例如，大於Imm且最高達約2mm的那些情況)時其也可提供益處。所述兩步驟過程中的第一步驟經設計以完全穿過孔80的中心93移除材料以形成準許通過如上文所描述的所述過程的第二步驟產生的碎屑排出的通孔且允許在沿路徑88處理期間的熱耗散。內徑「i」通常經挑選而以所要步長在內徑「i」與外徑「d」之間產生若干個遍次以提供所要質量，同時當使用所述兩步驟過程時最大化移除插塞的速度。此提供迅速且高效的鑽制同時維持以直徑「d」的所要孔質量。
[0032]在上文的過程中的任一者中，最終遍次可沿外徑的內側發生以便移除使孔80的圓形狀變形的任何少量的材料。[0033]圖5A是根據本發明的實施例通過在如上文所描述的兩步驟過程中雷射鑽制從矽酮橡膠100的頂部表面104延伸到底部表面106的孔而形成的孔112。由於用於移除上文所描述的材料的雷射參數，所述過程形成如圖5A中所展示的孔112，其中頂部直徑108與底部直徑110之間的差小於所要量。一般來說，此差為可忽略的使得可將所述等直徑視為相等。另外，根據本發明的實施例在矽酮橡膠中形成孔112可在孔112中留下未移除材料的錐形區域或「腰部」 116，尤其是在正對較厚材料進行鑽制的情況下。在某些所要實施例中，此錐形區域116不存在，且孔112的直徑從頂部直徑108到底部直徑110實質上不改變(即，大致相同)。在錐形區域116存在的情況下，其應具有極小錐度。也就是說，與直徑「d」相t匕，孔112在錐形區域116中的直徑與直徑「d」相差優選地小於2.5%。舉例來說，在直徑「d」介於Imm到2mm之間的情況下，錐形區域116遠離通過頂部直徑108及底部直徑110形成的內壁向延伸不多於100微米且優選地小於25微米。
[0034]如圖5B中所展示，本文中所描述的經精確控制鑽制準許電子組件114輕易插入且正確地定位於孔112中，同時經處理且在處理之後被輕易無損釋放。應注意，組件114的頂部端表面118在矽酮橡膠100的頂部表面104上方延伸且組件114的底部端表面120延伸超過矽酮橡膠100的底部表面106。所要結果為此布置允許接達組件114的端表面116、118兩者以在通過矽酮橡膠100牢固地固持時經同時處理。當其排出時，通過錐形區域116造成的直徑「d」的輕微減少幫助固持組件114。
[0035]本文中所描述的實施例穿過彈性材料(特定來說，經固化矽)產生孔而不模製所述孔。其允許新設計的快速原型化且通過消除對模具修復及採購的需要來減少工具加工成本。另外，所述過程足夠快以在合理時間量內鑽制板設計同時不燒焦或以其它方式使矽酮材料降級。當模製此類孔時，任何設計改變需要新模具，此與本文中的教示形成對比。此夕卜，本文中的實施例解決模具損壞問題，所述問題可導致不良形成的孔從而需要昂貴模具修復。
[0036]儘管已結合某些實施例描述了本發明，但應理解，本發明並不限於所揭示的實施例，而是相反地，意欲涵蓋包含於所附權利要求書的範圍內的各種修改形式及等效布置，所述範圍將在法律準許的情況下被賦予最寬廣解釋以便涵蓋所有此類修改形式及等效結構。
【權利要求】
1.一種用於在彈性材料中跨越中心將孔鑽制到所要直徑的方法，所述方法包括: 在從非零內逕行進到所述所要直徑或從所述所要直逕行進到所述內徑的方向上以多個遍次將雷射脈衝從雷射器引導到所述彈性材料的頂部表面，所述多個遍次形成第一圖案以使得所述多個遍次中的相繼遍次與所述多個遍次中的先前遍次重疊；及 在不改變所述方向的情況下重複所述第一圖案或在反轉所述多個遍次的所述方向的同時重複所述第一圖案，直到穿過所述彈性材料的底部表面形成所述孔為止。
2.根據權利要求1所述的方法，其進一步包括: 在引導所述雷射脈衝以形成所述第一圖案之前，移除圍繞所述中心到所述內徑的中心部分。
3.根據權利要求2所述的方法，其中移除所述中心部分包括以下各項中的一者: 圍繞由所述內徑形成的路徑進行雷射鑽制，直到從所述彈性材料切除所述中心部分為止；或 在從所述中心附近或所述中心處行進到所述內徑的方向上以初始多個遍次將所述雷射脈衝從所述雷射器引導到所述彈性材料的所述頂部表面，所述初始多個遍次形成第二圖案以使得所述初始多個遍次中的相繼遍次與所述初始多個遍次中的先前遍次重疊；且其中所述初始多個遍次中的相繼遍次之間的步長大於形成所述第一圖案的所述多個遍次中的相繼遍次之間的步長；或 在從所述內逕行進到所述 中心附近或所述中心處的方向上以初始多個遍次將所述雷射脈衝從所述雷射器引導到所述彈性材料的所述頂部表面，所述初始多個遍次形成所述第二圖案以使得所述初始多個遍次中的所述相繼遍次與所述初始多個遍次中的所述先前遍次重疊；且其中所述初始多個遍次中的相繼遍次之間的所述步長大於形成所述第一圖案的所述多個遍次中的相繼遍次之間的所述步長。
4.根據權利要求3所述的方法，其進一步包括: 重複所述第二圖案直到從所述彈性材料切除所述中心部分為止。
5.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其中所述內徑大於所述所要直徑的50%。
6.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其中形成所述第一圖案的所述雷射脈衝的相繼遍次之間的步長在5微米與50微米之間。
7.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其中所述多個遍次形成以下各項中的一者: 從所述內逕到所述所要直徑或從所述所要直逕到所述內徑的螺旋圖案；或 圍繞所述中心從所述內逕到所述所要直徑或從所述所要直逕到所述內徑的同心圓。
8.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其中所述所要直徑大於約1mm，所述內徑為約800微米，所述相繼遍次之間的步長為約5微米到15微米，且所述雷射器的光斑大小為約80微米。
9.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其中所述孔具有小於約25微米的錐度。
10.一種用於在彈性材料中跨越中心將孔鑽制到所要直徑的設備，其包括: 雷射加工系統，其包含: 雷射器；存儲器；及 處理器，其經配置以執行編程於所述存儲器中的指令以: 在從非零內逕行進到所述所要直徑或從所述所要直逕行進到所述內徑的方向上以多個遍次將雷射脈衝從所述雷射器引導到所述彈性材料的頂部表面，所述多個遍次形成第一圖案以使得所述多個遍次中的相繼遍次與所述多個遍次中的先前遍次重疊；及 在不改變所述方向的情況下重複所述第一圖案或在反轉所述多個遍次的所述方向的同時重複所述第一圖案，直到穿過所述彈性材料的底部表面形成所述孔為止。
11.根據權利要求10所述的設備，其中所述處理器進一步經配置以在引導所述雷射脈衝以形成所述第一圖案雷射之前通過以下各項中的一者移除圍繞所述中心到所述內徑的中心部分: 圍繞由所述內徑形成的路徑進行鑽制直到從所述彈性材料切除所述中心部分為止；或 在從所述中心附近或所述中心處行進到所述內徑的方向上以初始多個遍次將所述雷射脈衝從所述雷射器引導到所述彈性材料的所述頂部表面，所述初始多個遍次形成第二圖案以使得所述初始多個遍次中的相繼遍次與所述初始多個遍次中的先前遍次重疊，且重複所述第二圖案直到從所述彈性材料切除所述中心部分為止；且其中所述初始多個遍次中的相繼遍次之間的步長大於形成所述第一圖案的所述多個遍次中的相繼遍次之間的步長；或 在從所述內逕行進到所述中心附近或所述中心處的方向上以初始多個遍次將所述雷射脈衝從所述雷射器引導到所述彈性材料的所述頂部表面，所述初始多個遍次形成所述第二圖案以使得所述初始多個遍次中的所述相繼遍次與所述初始多個遍次中的所述先前遍次重疊，且重複所述第二圖案直到從所述彈性材料切除所述中心部分為止；且其中所述初始多個遍次中的相繼遍次之間的所述步長大於形成所述第一圖案的所述多個遍次中的相繼遍次之間的所述步長。
12.根據權利要求10所述的設備，其中所述處理器經配置以控制所述雷射器以形成以下各項中的一者:雷射光斑，其具有大於所述雷射脈衝的相繼遍次之間的步長的直徑；或圓形或環鋸雷射圖案，其具有大於所述雷射脈衝的相繼遍次之間的所述步長的直徑。
13.根據權利要求10或權利要求11所述的設備，其中所述雷射器為具有包括以下各項的參數的CO2雷射器: 20微秒的脈衝寬度； 15瓦的功率； IOkHz的脈衝重複率；及 IR區中的波長。
14.根據權利要求10或權利要求11所述的設備，其中形成所述第一圖案的所述雷射脈衝的相繼遍次之間的步長在5微米與15微米之間。
【文檔編號】B23K26/40GK104010760SQ201280063590
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2012年12月19日 優先權日:2011年12月20日
【發明者】M·夏恩·諾維爾, 託德·C·希寇伊 申請人:電子科學工業有限公司