一种硬脆材料的激光钻孔系统.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CN105921893A(43)申请公布日2016.09.07(21)申请号201610532676.4(22)申请日2016.07.07(71)申请人大族激光科技产业集团股份有限公司地址518000广东省深圳市南山区深南大道9988号(72)发明人苑学瑞张小军卢建刚马国东唐建刚尹建刚高云峰(74)专利代理机构深圳市道臻知识产权代理有限公司44360代理人陈琳(51)Int.Cl.B23K26/382(2014.01)B23K26/064(2014.01)B23K26/402(2014.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种硬脆材料的激光钻孔系统(57)摘要本发明涉及激光钻孔领域，具体涉及一种硬脆材料的激光钻孔系统，包括超快激光激光器，该超快激光激光器发射超快激光光束；分束器单元，该分束器单元包括分束器和光学镜片组件，该超快激光光束依次通过分束器、光学镜片组件形成若干道超快激光光束，并入射到聚焦单元中；聚焦单元，该聚焦单元设置在待加工硬脆材料上。本发明通过设计一种硬脆材料的激光钻孔系统，超快激光光束通过分束器形成若干道超快激光光束，并采用背刻蚀的加工技术在待加工硬脆材料的背面钻出无锥度的通孔，提高加工效率。CN105921893ACN105921893A权利要求书1/1页1.一种硬脆材料的激光钻孔系统，其特征在于，包括：超快激光激光器，该超快激光激光器发射超快激光光束；分束器单元，该分束器单元包括分束器和光学镜片组件，该超快激光光束依次通过分束器、光学镜片组件形成若干道超快激光光束，并入射到聚焦单元中；聚焦单元，该聚焦单元设置在待加工硬脆材料上，该聚焦单元将若干道超快激光光束的光斑聚焦在待加工硬脆材料的下表面，采用背刻蚀的加工技术在待加工硬脆材料的背面钻出无锥度的通孔。2.根据权利要求1所述的激光钻孔系统，其特征在于：该激光钻孔系统还包括一直线运动平台，该分束器单元设置在直线运动平台上，该分束器单元通过直线运动平台改变其入射到聚焦单元中的若干道超快激光光束之间的距离，从而改变通孔的间距。3.根据权利要求1或2所述的激光钻孔系统，其特征在于：该分束器为衍射分束器，该超快激光光束通过衍射分束器并按照释放角θ分成若干道超快激光光束。4.根据权利要求3所述的激光钻孔系统，其特征在于：该光学镜片组件包括第一聚焦镜和第二聚焦镜，该若干道超快激光光束通过第一聚焦镜改变光束的传播方向并使每道超快激光光束实现聚焦，且通过第二聚焦镜改变光束的传播方向并使其入射到聚焦单元中。5.根据权利要求4所述的激光钻孔系统，其特征在于：该光学镜片组件还包括一光刻掩板，该光刻掩板设置在第一聚焦镜和第二聚焦镜之间，该光刻掩板用于遮蔽衍射分束器产生的次级衍射。6.根据权利要求4所述的激光钻孔系统，其特征在于：该第一聚焦镜和第二聚焦镜均为平凸镜片。7.根据权利要求1所述的激光钻孔系统，其特征在于：该超快激光为皮秒红外激光、皮秒绿激光或飞秒红外激光。8.根据权利要求1所述的激光钻孔系统，其特征在于：该聚焦单元为振镜聚焦器，该振镜聚焦器用于将若干道超快激光光束的光斑聚焦在待加工硬脆材料的下表面，并用于调节激光参数，使聚焦区域的能量密度达到待加工硬脆材料的烧蚀阈值；其中，该激光参数至少包括激光聚焦焦距和光斑聚焦后的能量密度。9.根据权利要求2所述的激光钻孔系统，其特征在于：该激光钻孔系统还包括一控制平台，该控制平台分别与超快激光激光器、聚焦单元和直线运动平台连接，该控制平台根据用户指令或预设指令分别控制超快激光激光器、聚焦单元和直线运动平台。2CN105921893A说明书1/3页一种硬脆材料的激光钻孔系统技术领域[0001]本发明涉及激光钻孔领域，具体涉及一种硬脆材料的激光钻孔系统。背景技术[0002]透明硬脆材料如玻璃、蓝宝石、透明陶瓷等的钻孔技术多采用机械的加工方式。但此方式效率较低，对于硬度较高的蓝宝石材料很难实现小于1mm孔的加工。[0003]随着激光加工技术的发展，激光钻孔技术在透明硬脆材料的加工受到市场的关注。激光钻孔的方式有两种，正面烧蚀和背面刻蚀。正面烧蚀方式钻出的孔存在>5°锥度，不能满足市场苛刻的要求。背面刻蚀方法可以避免正面烧蚀钻孔技术产生锥度的缺点，孔壁接近垂直。采用超快激光作为背面刻蚀钻孔方式的光源，加工出的微孔边更加缘整齐，热作用区域更加小，加工质量可以满足客户的要求。[0004]一般采用超快激光的激光钻孔方式，超快激光的脉冲宽度小于材料发生热传导的时间，加工材料的热作区域小。但是，在高频情况下，超短激光会出现类似纳秒激光的热作用区，失去超快激光加工的优势。高频的超快激光加工硬脆材料容易出现材料的崩边甚至炸裂，因而需要低频。超快激光的单脉冲的材料去除率