Воронов Александр Викторович — кандидат физико-математических наук, доцент, доцент
Тирасполь, 3300
sc 58327371700
Alexander V. Voronov — PhD (Physics & Mathematics), AssociateProfessor, Associate Professor
Tiraspol, 330
sc 58327371700
Герганов Никита Константинович — студент
Тирасполь, 3300
Nikita K. Gerganov — Student
Tiraspol, 330
Фещенко Валерий Сергеевич — доктор технических наук, доцент,профессор
Москва, 119454
sc 6604013299
Valeriy S. Feshchenko — D.Sc., Associate Professor, Professor
Moscow, 119454
sc 6604013299
Введение. Производство печатных плат является ключевым направлением современной электронной промышленности, где особое значение имеет повышение производительности операций сверления микроотверстий. Одним из эффективных решений является применение безмасочной лазерной технологии, обеспечивающей высокую точность и гибкость обработки. Вместе с тем основной проблемой остается скорость позиционирования лазерного луча, ограниченная инерционностью гальванометрических систем.Метод. Предлагается гибридный метод управления процессом сверления микроотверстий, сочетающий гальванометрическую систему и акустооптический дефлектор. Множество отверстий предварительно разделяется на кластеры так, чтобы все отверстия внутри каждого кластера могли быть обработаны акустооптическим дефлектором в пределах его поля отклонения без участия гальванометра. Центры кластеров соединяются минимальной траекторией, рассчитанной с помощью комбинации жадного алгоритма и метода парного обмена, что минимизирует суммарную длину перемещений гальванометра и общее время цикла сверления. Такой подход обеспечивает координированное использование быстродействующего акустооптического дефлектора для локальной обработки и дальнодействующего гальванометра для перемещений между кластерами.Основные результаты. Реализация предложенного метода позволила сократить длину траектории движения гальванометра с 3097,05 до 1674,19 мм, а суммарное время обработки — более чем в 3,3 раза по сравнению с традиционными методами. Эффект достигается за счет минимизации числа крупных перемещений и переноса части операций на быстродействующий акустооптический дефлектор. Обсуждение. В отличие от известных подходов, основанных исключительно на решении задачи коммивояжера для всех отверстий, предложенный метод реализует иерархическую схему маршрутизации. Традиционные методы минимизируют длину траектории, но не учитывают ограничения динамических характеристик гальванометра, что ведет к избыточным инерционным перемещениям. Альтернативные системы, использующие только акустооптический дефлектор, обеспечивают высокую скорость, но имеют ограниченное поле отклонения. Гибридный подход сочетает преимущества обеих технологий: акустооптический дефлектор обеспечивает высокоскоростную обработку внутри кластеров, а гальванометр — эффективное перемещение между ними. Методика не требует значительных аппаратных модификаций и может быть внедрена в существующие системы управления, а также адаптирована к микрообработке стеклянных подложек для 2,5D- и 3D-архитектур.
Printed Circuit Board manufacturing is a key sector of modern electronics industry where improving the throughput of microvia drilling operations is of paramount importance. One effective solution is maskless laser technology which provides high accuracy and processing flexibility. However, its bottleneck remains the beam positioning speed, limited by the inertia of galvanometer-based scanners. This work proposes a hybrid control method for microvia laser drilling that combines a galvanometer-based scanner and an acousto-optic deflector. The set of vias is pre-partitioned into clusters so that all vias within each cluster can be processed by the acousto-optic deflector inside its deflection field without involving the galvanometer. Cluster centers are then connected by a minimal trajectory computed using a combination of a greedy algorithm and the pairwise exchange method (2-opt) which minimizes the total travel length of the galvanometer and the overall drilling cycle time. This approach enables coordinated use of the high-speed acousto-optic deflector for local processing and the long-range galvanometer for movements between clusters. Implementation of the proposed method reduced the galvanometer travel length from 3,097.05 mm to 1,674.19 mm and decreased the total processing time by more than a factor of 3.3 compared with traditional approaches. The effect is achieved by minimizing the number of large inertial moves and shifting a portion of the motion tasks to the high-speed acousto-optic deflector. Unlike known approaches that optimize a single traveling salesman problem route over all vias, the proposed method realizes a hierarchical routing scheme. Classical methods minimize route length but do not account for the dynamic limitations of the galvanometer which leads to excessive inertial moves. Pure acousto-optic deflector based systems provide very high speed but are limited by a small deflection field. The hybrid approach combines advantages of both technologies: the acousto-optic deflector delivers high-speed processing within clusters, while the galvanometer performs efficient transitions between them. The method requires no substantial hardware modifications, can be integrated into existing control systems, and is adaptable to microprocessing of glass substrates (for through glass vias) for 2.5D and 3D packaging architectures.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.