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在高速轮廓激光加工中实现稳定的质量


半导体先进封装和人工智能/量子计算、PCB 和 FPCB 制造业的扩张、OLED 和 micro-LED 显示屏生产的爆炸式增长,以及生物医学、电池和精密金属应用领域对更严格公差的要求,都推动着全球激光加工市场的加速发展。在所有这些细分市场中,原始设备制造商都面临着不断提高产量、保持亚微米精度和支持日益复杂的运动路径的压力。

ACS 运动控制公司的 激光控制接口模块(LCI) 通过在 2 至 5 个轴上提供确定性、位置同步的激光触发和功率调制,LCI 可以直接应对这些压力。随着激光加工向更高密度、更精细的几何形状和复杂的多轴联动发展,LCI 能够提供所需的触发保真度和时间精度,以满足市场需求。

市场驱动力:更精细的功能、更高的吞吐量和多轴复杂性

在半导体和电子制造领域,向先进封装、微互联和异构集成的转变要求越来越精细的激光特性和更高的工艺稳定性。关键激光加工应用领域包括:

  • TSV/TGV 钻孔直写光刻和 激光直接成像,一致的脉冲位置和最小的热变化至关重要。
  • PCB/FPCB 切割和钻孔,多层堆叠需要精确的深度控制以及平移轴和旋转轴之间的同步。
  • OLED 和 micro-LED 制造,均匀的能量传输可防止在高速制程中出现像素边缘损坏。
  • 玻璃、箔和晶片微加工,消费电子产品微型化的推动。

这些应用越来越多地涉及多轴轮廓加工、复杂的基于样条的刀具路径以及整个加工过程中的匀速性。

LCI 为何重要?亚微秒级延迟的确定性激光触发

LCI 专用于 基于位置和速度的激光控制,即使在高速轮廓运动中,也能实现精确的能量分配。其功能包括:

1.亚微秒级延迟

LCI 提供基于位置的触发输出,具有极低的延迟和确定的定时,确保每个激光脉冲与实际刀具路径保持一致。这对于多轴加工至关重要,因为在多轴加工过程中,通过拐角或沿着样条路径,速度可能会发生巨大变化。

2.适用于任何轮廓的多种激光触发模式

LCI 支持全套可编程模式:

  • 固定距离脉冲
  • 基于分段的门控
  • 坐标阵列脉冲
  • 距离阵列脉冲
  • 坐标阵列门控
  • 距离阵列门控

这些模式还可以在内部进行组合,以获得更大的灵活性 -- 这对于需要选择性脉冲或自适应能量调制的复杂零件几何形状来说是一大优势。

查看我们的 LCI datasheet 以及更多的例子。

固定距离脉冲
坐标阵列脉冲

3.灵活的功率控制格式

LCI 提供 PWM、模拟量和数字量功率控制输出,使 OEM 能够与各种工业、紫外、超快和光纤激光器连接。鉴于市场对波长、脉宽和功率调制要求的多样性,这种多功能性是必不可少的。

4.通过速度变化保持一致性

激光加工中的一个长期难题是在速度下降时(如轮廓拐角处)出现烧焦或过烧现象。LCI 的固定距离脉冲可保持均匀的空间能量分布,即使在轴速波动时也能防止损坏。

全方位服务于高需求激光市场

LCI 的功能直接满足了 OEM 的需求:

  • 半导体晶片加工 (微米级;TSV/TGV;互连钻孔)
  • OLED 和 micro-LED 显示屏加工 (需要超稳定能量的薄膜层)
  • PCB/FPCB 加工 (多层、不同厚度的材料)
  • 汽车和航空航天部件 (精密金属切割和焊接)
  • 生物医学设备制造 (微特征和薄壁组件)

随着这些行业要求更高的吞吐量和更严格的公差,LCI 提供了同步骨干网,使高速、高密度激光加工系统得以扩展。

集成运动和激光:ACS 架构中的 LCI

LCI 是 ACS 更大的 SPiiPlus 运动控制生态系统的一部分, 它结合了:

  • 支持各种电机和编码器类型的通用伺服驱动器
  • 高带宽伺服算法,如 ServoBoost 实现更快的整定和更低的抖动
  • 高级轨迹生成指令,如 XSEG 和 SmoothPath,实现流畅、高速的轮廓执行,更小的误差并缩短加工周期时间
  • 实时编程 ACSPL+,即使在 10 kHz 的程序循环速率下,也能确保运动轮廓与激光事件之间的确定性协调

这种架构使 LCI 不是作为一个孤立的激光触发器运行,而是作为一个 运动系统的综合同步部分,以确保在刀具路径所需的每个位置都能准确输出脉冲。

结论:在不断增长的市场中,LCI 是一种战略推进手段

激光加工市场的发展趋势非常明显:更高的密度、更多的材料、更严格的公差和更快的生产周期。ACS 的 LCI 通过提供以下功能直接迎合了这些趋势:

  • 确定性多轴同步激光控制
  • 为复杂几何形状量身定制的灵活脉冲和门通模式
  • 亚微秒精度,对现代亚微米工艺至关重要
  • 与先进的轨迹生成和伺服算法无缝集成

随着原始设备制造商为半导体、电子、显示器、生物医学和工业应用设计下一代激光工具,LCI 提供了领先市场需求所需的同步精度和架构灵活性。

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