一种准分子激光加工锥形微孔的方法及装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108838515A(43)申请公布日2018.11.20(21)申请号201810703941.X(22)申请日2018.07.01(71)申请人北京工业大学地址100124北京市朝阳区平乐园100号(72)发明人陈涛王争飞单等玉(74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司11203代理人沈波(51)Int.Cl.B23K26/00(2014.01)B23K26/06(2014.01)B23K26/08(2014.01)B23K26/60(2014.01)B23K26/70(2014.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种准分子激光加工锥形微孔的方法及装置(57)摘要本发明公开了一种准分子激光加工锥形微孔的方法及装置，该装置包括指示光(1)、准分子激光器(2)、掩模调换台(3)、掩模(4)、反射镜(5)、聚焦投影物镜(6)、样品放置台(7)、三维电控位移台(8)、电机驱动器(9)和计算机(10)。本发明通过在加工过程中改变掩模的大小来增大微孔的锥度，彻底改变目前精细锥形孔锥度小且难以控制等缺点，明显改善微孔锥度的目的；采用准分子激光器等气体激光器作为激光光源来加工锥形孔，由于气体光子能量较大，大于材料之间的化学键能，可以直接打断材料的化学键实现冷加工，获得较好的加工表面质量，同时具有加工精度高、可靠性高，材料对光的吸收率高以及无热影响区等优点。CN108838515ACN108838515A权利要求书1/1页1.一种准分子激光加工锥形微孔的装置，其特征在于：该装置包括指示光(1)、准分子激光器(2)、掩模调换台(3)、掩模(4)、反射镜(5)、聚焦投影物镜(6)、样品放置台(7)、三维电控位移台(8)、电机驱动器(9)和计算机(10)；计算机(10)中装有系统控制程序，样品放置台(7)放置在三维电控位移台(8)上后组成加工台，反射镜(5)沿45°方向斜向布置，反射镜(5)的中心与聚焦投影物镜(6)的中轴线重合，样品通过夹具固定在样品放置台(7)上，计算机(10)分别和准分子激光器(2)、电机驱动器(9)以及三维电控位移台(8)连接，通过计算机(10)控制三维电控位移台(8)进行实现样品的上下左右移动；指示光(1)、准分子激光器(2)、掩模调换台(3)、反射镜(5)、聚焦投影物镜(6)依次沿光路传输方向进行连接，掩模调换台(3)的入射光处有掩模(4)，掩模调换台(3)的出射光通过45°方向斜向布置的反射镜(5)反射变成与原光路呈90°角竖直向下的光路，再通过聚焦投影物镜(6)到三维电控位移台(8)及样品放置台(7)上的样品上。2.根据权利要求1所述的一种准分子激光加工锥形微孔的装置，其特征在于：所述指示光(1)为HeNe指示光，准分子激光器(2)为248nmKrF准分子激光器，反射镜(5)为248nm波段高反射率反射镜。3.根据权利要求1所述的一种准分子激光加工锥形微孔的装置，其特征在于：计算机对该加工系统的控制程序包括以下功能：准分子激光器的触发控制，三维电控位移台的驱动电机控制。4.利用所述装置实现的准分子激光加工锥形微孔的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)校准准分子激光加工装置的光路，使准分子激光器的指示光与准分子的紫外激光同轴重合，准分子激光器发出的激光束能够垂直穿过掩模中心的孔以及通过反射镜中心改变光路，将激光束偏转90°，偏转后的激光束传播方向竖直向下，经过聚焦投影物镜到达样品表面上；(2)将掩模贴在掩模调换台的入射光处，掩模调至光斑中心位置，使激光束能够覆盖整个掩模孔，固定好掩模及掩模调换台；(3)将样品放置在样品放置台上并固定，通过计算机控制左右移动三维电控位移台改变样品与光斑的相对位置，使之照射在将要加工的位置；通过计算机控制上下移动三维电控位移台改变样品与光斑的相对位置，使样品的上表面正好位于掩膜投影的像面上，这样得到的样品上表面是掩模孔的形状；(4)通过变换不同参数进行加工后观察孔的形状，最后选择合适的加工工艺参数即激光能量，激光脉冲频率，脉冲个数，掩模孔尺寸工艺参数；(5)打开准分子激光器，按照选好的工艺参数加工样品。2CN108838515A说明书1/3页一种准分子激光加工锥形微孔的方法及装置技术领域[0001]本发明属于激光微加工技术领域，特别是涉及一种用于加工锥形微孔的准分子激光加工方法及装置。背景技术[0002]随着现代科学、先进制造技术、生物医学等高科技领域的飞速发展，对精密微器件的需求日益迫切。传统的加工方法已经不能满足人们的需求，激光加工是一种比较热门的加工方法，在微细加工领域，激光加工还具备其他任何技术都无法比拟的技术优势，它区别于传统的材料加工，它是一个多光子吸收的过程，非线性