载板材料的激光旋切钻孔设备的制作方法

1.本实用新型涉及一种载板材料的激光旋切钻孔设备。


背景技术：

2.目前，载板基板分为硬质、柔性和陶瓷，硬质基板包括abf、bt、mis等，柔性基板包括pi和pe等，陶瓷基板包括氮化铝、氮化硅、碳化硅等。专利公开号cn 114080293 a公开了激光加工装置、激光加工系统、旋转器单元装置、激光加工方法及探针卡的生产方法，提供包含偏转旋转等器件的激光加工装置，加工无锥度微孔和直角方孔。不同孔径、锥度采用旋切模组中的镜片角度和间距调整后，激光中心可能变化，影响加工位置和压合效果。为改善加工精度，氮化硅层先用同轴影像对位，再进行加工。上述激光加工装置、激光加工系统、旋转器单元装置、激光加工方法及探针卡的生产方法采用偏振旋转器改善微孔不同位置处偏振一致性，需要繁琐地控制偏振方向与样品图案方向。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种载板材料的激光旋切钻孔设备。
4.本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：
5.载板材料的激光旋切钻孔设备，特点是：激光器的输出光路上依次布置有光路传输组件、光束偏振组件、激光旋切系统以及聚焦系统，光路传输组件为1/4波片，光束经过1/4波片后进入旋切系统，所述激光旋切系统包含三片楔形镜、用于安装楔形镜的夹具以及用于分别驱动楔形镜旋转和调整相互间间距的马达单元，通过调整三片楔形镜的间距和角度获得不同大小孔径、不同锥度的微孔，经过反射镜一和聚焦系统，将光斑聚焦于运动平台上材料的表面；
6.反射镜一的透射光路上布置同轴影像系统，同轴影像系统包含二向色镜一、二向色镜二、相机、管镜、滤光片、耦合镜、光电探测器以及led光源，二向色镜一位于反射镜一的透射光路上，led光源布置于二向色镜一的一侧，激光光束和照明光源光束经二向色镜一进入二向色镜二，二向色镜二的透射光路上依次布置滤光片、管镜和相机，二向色镜二的反射光路上依次布置耦合镜和光电探测器。
7.进一步地，上述的载板材料的激光旋切钻孔设备，其中，所述光路传输组件包含沿光路依次设置的扩束镜、反射镜二、反射镜三以及反射镜四。
8.进一步地，上述的载板材料的激光旋切钻孔设备，其中，所述反射镜一为半反半透镜。
9.进一步地，上述的载板材料的激光旋切钻孔设备，其中，所述三片楔形镜为第一楔形镜、第二楔形镜和第三楔形镜，调整第一楔形镜与第二楔形镜间距小于或大于第二楔形镜与第三楔形镜间距，获得正锥度或负锥度的微孔。
10.进一步地，上述的载板材料的激光旋切钻孔设备，其中，第一楔形镜、第二楔形镜
和第三楔形镜前设于相同角度楔形垫圈，由卡环锁紧。
11.进一步地，上述的载板材料的激光旋切钻孔设备，其中，所述聚焦系统包含沿光路依次设置的聚焦镜和保护镜片。
12.进一步地，上述的载板材料的激光旋切钻孔设备，其中，所述聚焦系统的下方设有同轴式吹气系统。
13.进一步地，上述的载板材料的激光旋切钻孔设备，其中，运动平台为x-y-z轴运动平台。
14.本实用新型与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：
15.①
本实用新型减少偏振旋转器，楔形镜采用三片，三片楔形镜正好构成平行平板时，锥角和焦点中心直径为0；调整第一楔形镜与第二楔形镜间距小于或大于第二楔形镜与第三楔形镜间距，获得正锥度或负锥度的微孔；旋转第一楔形镜角度，获得不同孔径的微孔；结构简洁，成本低廉，性能更可靠；
16.②
采用固定的1/4波片转换为圆偏光，简单可靠；
17.③
同轴影像系统和同轴式吹气系统，确保加工精度更高，同轴影像系统实时监测，避免漏孔，稳定性更高。
18.本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型具体实施方式了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
20.图1：本实用新型设备的俯视示意图；
21.图2：本实用新型设备的主视示意图；
22.图3：同轴影像系统和聚焦系统的光路结构示意图；
23.图4：激光旋切系统的三片楔形镜的一种状态的示意图；
24.图5：激光旋切系统的三片楔形镜的另一种状态的示意图；
25.图6：不同大小孔径、不同锥度的微孔的示意图。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，方位术语和次序术语等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.如图1、图2所示，载板材料的激光旋切钻孔设备，激光器1的输出光路上依次布置有光路传输组件、光束偏振组件6、激光旋切系统7以及聚焦系统，光路传输组件包含沿光路依次设置的扩束镜2、反射镜二3、反射镜三4以及反射镜四5，光路传输组件为1/4波片，将线偏振激光转变为圆偏振光，光束经过1/4波片后进入旋切系统7，激光旋切系统7包含三片楔形镜、用于安装楔形镜的夹具以及用于分别驱动楔形镜旋转和调整相互间间距的马达单元，通过调整三片楔形镜的间距和角度获得不同大小孔径、不同锥度的微孔，经过反射镜一16和聚焦系统，将光斑聚焦于运动平台9上材料28的表面；聚焦系统包含沿光路依次设置的聚焦镜17和保护镜片18，聚焦系统的下方设有同轴式吹气系统19，防止灰尘残渣等污染镜片，运动平台9为x-y-z轴运动平台，带动材料28在x、y、z三方向的移动。
29.反射镜一16为半反半透镜，如图3，反射镜一16的透射光路上布置同轴影像系统8，同轴影像系统8包含二向色镜一27、二向色镜二26、相机10、管镜11、滤光片12、耦合镜14、光电探测器13以及led光源15，均安装在底板24上，二向色镜一27位于反射镜一16的透射光路上，led光源15布置于二向色镜一27的一侧，激光光束和照明光源光束经二向色镜一27进入二向色镜二26，二向色镜二26的透射光路上依次布置滤光片12、管镜11和相机10，二向色镜二26的反射光路上依次布置耦合镜14和光电探测器13。
30.如图4～6所示，三片楔形镜为第一楔形镜21、第二楔形镜22和第三楔形镜23，第一楔形镜21、第二楔形镜22和第三楔形镜23前设于相同角度楔形垫圈，由卡环锁紧，以避免镜片牢固固定时损坏；马达单元与楔形镜驱动连接，带动楔形镜旋转以及调整相互间间距；
31.三片楔形镜正好构成平行平板时，锥角和焦点中心直径为0，如图4；
32.调整第一楔形镜21与第二楔形镜22间距小于或大于第二楔形镜22与第三楔形镜23间距，获得正锥度或负锥度的微孔，如图5；
33.旋转第一楔形镜21角度，获得不同孔径的微孔，如图6。
34.具体应用时，激光器1输出线性偏振激光25，经过扩束镜2获得准直且光斑放大的光束，经过反射镜二3、反射镜三4以及反射镜四5后到达1/4波片，当光的偏振和波片的光轴面呈45
°
时，线性偏振光转变为圆偏振光；光束经过光束偏振组件6后进入激光旋切系统7，通过楔形镜的作用光束偏离轴线一位移，马达单元带动下光斑旋转做圆周运动，经过反射镜一16和聚焦系统，将旋转光斑聚焦于运动平台9上材料28的表面，按照图纸加工；
35.旋转第一楔形镜21角度，获得不同孔径的微孔；第一楔形镜21、第二楔形镜22和第三楔形镜23正好构成平行平板时，锥角和焦点中心直径为0；调整第一楔形镜21与第二楔形镜22间距小于或大于第二楔形镜22与第三楔形镜23间距，获得正锥度或负锥度的微孔；如图4～6所示；
36.加工材料28时，先由同轴影像系统8对位后再进行加工，降低位置偏差；照明光源光束和激光光束通过二向色镜一27、二向色镜二26、滤光片12、管镜11进入相机10，加工过程中光电探测器13实时监测，避免漏孔，加工数量较多微孔时，避免漏孔导致氮化硅层成为废品，每个孔加工完，可得到每类孔能量与孔序号曲线，监测曲线能发现由于激光漏脉冲、
灰尘、离焦等引起的能量下降，经同轴影像系统确认未加工微孔厚，补加工微孔。
37.同轴式吹气系统19向材料28的表面吹出气体，气体从入气孔进入，从出气孔吹出，吹散表面残渣，快速去除掉样品表面的残渣材料，用以降低热影响和保护镜片，避免影响加工微孔的效果。
38.综上所述，实用新型采用固定的1/4波片转换为圆偏光，简单可靠；
39.减少偏振旋转器，楔形镜采用3片，三片楔形镜正好构成平行平板时，锥角和焦点中心直径为0；调整第一楔形镜与第二楔形镜间距小于或大于第二楔形镜与第三楔形镜间距，获得正锥度或负锥度的微孔；旋转第一楔形镜角度，获得不同孔径的微孔；结构简洁，成本低廉，性能更可靠；
40.同轴影像系统和同轴式吹气系统，确保加工精度更高，同轴影像系统实时监测，避免漏孔，稳定性更高。
41.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
42.上述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
43.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

技术特征：
1.载板材料的激光旋切钻孔设备，其特征在于：激光器(1)的输出光路上依次布置有光路传输组件、光束偏振组件(6)、激光旋切系统(7)以及聚焦系统，光路传输组件为1/4波片，光束经过1/4波片后进入旋切系统(7)，所述激光旋切系统(7)包含三片楔形镜、用于安装楔形镜的夹具以及用于分别驱动楔形镜旋转和调整相互间间距的马达单元，通过调整三片楔形镜的间距和角度获得不同大小孔径、不同锥度的微孔，经过反射镜一(16)和聚焦系统，将光斑聚焦于运动平台(9)上材料(28)的表面；反射镜一(16)的透射光路上布置同轴影像系统(8)，同轴影像系统(8)包含二向色镜一(27)、二向色镜二(26)、相机(10)、管镜(11)、滤光片(12)、耦合镜(14)、光电探测器(13)以及led光源(15)，二向色镜一(27)位于反射镜一(16)的透射光路上，led光源(15)布置于二向色镜一(27)的一侧，激光光束和照明光源光束经二向色镜一(27)进入二向色镜二(26)，二向色镜二(26)的透射光路上依次布置滤光片(12)、管镜(11)和相机(10)，二向色镜二(26)的反射光路上依次布置耦合镜(14)和光电探测器(13)。2.根据权利要求1所述的载板材料的激光旋切钻孔设备，其特征在于：所述光路传输组件包含沿光路依次设置的扩束镜(2)、反射镜二(3)、反射镜三(4)以及反射镜四(5)。3.根据权利要求1所述的载板材料的激光旋切钻孔设备，其特征在于：所述反射镜一(16)为半反半透镜。4.根据权利要求1所述的载板材料的激光旋切钻孔设备，其特征在于：所述三片楔形镜为第一楔形镜(21)、第二楔形镜(22)和第三楔形镜(23)，调整第一楔形镜(21)与第二楔形镜(22)间距小于或大于第二楔形镜(22)与第三楔形镜(23)间距，获得正锥度或负锥度的微孔。5.根据权利要求4所述的载板材料的激光旋切钻孔设备，其特征在于：第一楔形镜(21)、第二楔形镜(22)和第三楔形镜(23)前设于相同角度楔形垫圈，由卡环锁紧。6.根据权利要求1所述的载板材料的激光旋切钻孔设备，其特征在于：所述聚焦系统包含沿光路依次设置的聚焦镜(17)和保护镜片(18)。7.根据权利要求1所述的载板材料的激光旋切钻孔设备，其特征在于：所述聚焦系统的下方设有同轴式吹气系统(19)。8.根据权利要求1所述的载板材料的激光旋切钻孔设备，其特征在于：运动平台(9)为x-y-z轴运动平台。

技术总结
本实用新型涉及载板材料的激光旋切钻孔设备，激光器的输出光路上依次布置有光路传输组件、光束偏振组件、激光旋切系统以及聚焦系统，光路传输组件为1/4波片，光束经过1/4波片后进入旋切系统，激光旋切系统包含三片楔形镜、用于安装楔形镜的夹具以及用于分别驱动楔形镜旋转和调整相互间间距的马达单元，通过调整三片楔形镜的间距和角度获得不同大小孔径、不同锥度的微孔，经过反射镜一和聚焦系统，将光斑聚焦于材料的表面；反射镜一的透射光路上布置同轴影像系统。调整第一楔形镜与第二楔形镜间距小于或大于第二楔形镜与第三楔形镜间距，获得正锥度或负锥度的微孔；旋转第一楔形镜角度，获得不同孔径的微孔；性能更可靠。性能更可靠。性能更可靠。


技术研发人员：赵裕兴 刘祖浩 王承伟 陈发强
受保护的技术使用者：苏州德龙激光股份有限公司
技术研发日：2023.05.22
技术公布日：2023/9/3