一種復(fù)合焦點(diǎn)時(shí)空同步鉆孔系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及激光鉆孔技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合焦點(diǎn)時(shí)空同步鉆孔系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的激光鉆孔，都只限于單獨(dú)激光焦點(diǎn)鉆孔，鉆孔所產(chǎn)生的粉塵依然附著在所鉆微孔的周圍、孔壁等位置，需要后端工序清洗進(jìn)行處理，增加了處理工序，降低了加工效率，甚至使得產(chǎn)品廢品率居高不下。本實(shí)用新型就是解決這個(gè)問題的。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種復(fù)合焦點(diǎn)時(shí)空同步鉆孔系統(tǒng)，巧妙的解決了密集盲孔鉆孔質(zhì)量問題。
[0004]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:
[0005]本實(shí)用新型提供了一種復(fù)合焦點(diǎn)時(shí)空同步鉆孔系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
[0006]產(chǎn)生第一掃描運(yùn)動(dòng)鉆孔激光束的掃描運(yùn)動(dòng)鉆孔激光器⑴；
[0007]對第一掃描運(yùn)動(dòng)鉆孔激光束進(jìn)行空間運(yùn)動(dòng)調(diào)制的掃描運(yùn)動(dòng)鉆孔激光調(diào)制器(2);
[0008]產(chǎn)生第一加熱與清洗激光束的加熱與清洗激光器(3)；
[0009]接收所述第一掃描運(yùn)動(dòng)鉆孔激光束和第一加熱與清洗激光束并將兩者進(jìn)行合束的激光合束器(4)，以輸出合束后的第二掃描運(yùn)動(dòng)鉆孔激光束和第二加熱與清洗激光束；其中，所述第二掃描運(yùn)動(dòng)鉆孔激光束光軸空間運(yùn)動(dòng)軌跡對稱軸線與所述第二加熱和清洗激光束光軸空間同軸或近軸，所述近軸指所述第二掃描運(yùn)動(dòng)鉆孔激光束光軸空間運(yùn)動(dòng)軌跡對稱軸線與所述第二加熱和清洗激光束光軸軸線空間角度小于10° ;
[0010]對所述第二掃描運(yùn)動(dòng)鉆孔激光束和第二加熱與清洗激光束進(jìn)行聚焦，以獲得復(fù)合聚焦焦點(diǎn)，并控制所述復(fù)合聚焦焦點(diǎn)在待加工工件￠)的不同孔位之間切換的激光聚焦與焦點(diǎn)切換模塊。
[0011]所述第二掃描運(yùn)動(dòng)鉆孔激光束的光軸上的一點(diǎn)隨著光軸的空間運(yùn)動(dòng)，形成一個(gè)軌跡曲線，且該曲線在一個(gè)平面內(nèi)；垂直于該平面，且穿過所述軌跡平面內(nèi)的所述軌跡曲線的對稱中心的軸線，即為所述第二掃描運(yùn)動(dòng)鉆孔激光束的光軸空間運(yùn)動(dòng)軌跡對稱軸線。
[0012]其中，所述復(fù)合聚焦焦點(diǎn)包括與所述第二掃描運(yùn)動(dòng)鉆孔激光束對應(yīng)的第一激光聚焦光斑和與所述第二加熱與清洗激光束對應(yīng)的第二激光聚焦光斑，所述第一激光聚焦光斑尺寸小于300微米，所述第二激光聚焦光斑直徑小于I毫米，所述第一激光聚焦光斑運(yùn)動(dòng)輪廓位于所述第二激光聚焦光斑范圍內(nèi)；所述第一激光聚焦光斑對待加工工件進(jìn)行掃描鉆孔，所述第二激光聚焦光斑在所述第一激光聚焦光斑出光前或出光時(shí)對掃描鉆孔區(qū)域進(jìn)行激光預(yù)處理，包括但不限于激光加熱或者激光清洗或者激光毛化；或者，在所述第一激光聚焦光斑出光時(shí)或關(guān)光后對掃描鉆孔區(qū)域進(jìn)行時(shí)空同步激光照射清洗。
[0013]所述時(shí)空同步，指在對具體孔位鉆孔時(shí)，在空間上，所述激光聚焦單元與待加工工件空間方位相對不變，所述第二激光聚焦光斑與激光聚焦單元以及待加工材料相對靜止，所述第一激光聚焦光斑與激光聚焦與焦點(diǎn)切換模塊相對運(yùn)動(dòng)，所述第一激光聚焦光斑并僅限于在所述第二激光聚焦光斑范圍內(nèi)掃描鉆孔，所述第二激光聚焦光斑與所述第一激光聚焦光斑在空間上是包含與被包含的關(guān)系；在時(shí)間上，所述第一激光聚焦光斑與所述第二激光聚焦光斑相配合加工時(shí)，所述兩束激光出光時(shí)序可以根據(jù)鉆孔加工工藝的需要進(jìn)行調(diào)整，所述第一激光聚焦光斑對待加工工件進(jìn)行掃描鉆孔時(shí)，所述第二激光聚焦光斑可在所述第一激光聚焦光斑出光前或者出光時(shí)對掃描鉆孔區(qū)域進(jìn)行時(shí)空同步激光預(yù)處理，包括但不限于激光加熱或者激光清洗或者激光毛化，也可以在所述第一激光聚焦光斑出光時(shí)或者關(guān)光后對掃描鉆孔區(qū)域進(jìn)行時(shí)空同步激光照射清洗。其好處是，一方面在激光密集鉆孔領(lǐng)域引入了時(shí)空同步激光加熱與清洗以及激光毛化，提高了鉆孔激光束的鉆孔效率，也提高了鉆孔質(zhì)量；另一方面，也并沒有因?yàn)橐爰す忸A(yù)處理與清洗光束而增加了激光鉆孔期間激光聚焦系統(tǒng)與待加工材料的相對運(yùn)動(dòng)工時(shí)，因?yàn)樗鰞墒す饧す饨裹c(diǎn)在鉆孔位置是時(shí)空同步的，所述加熱與清洗激光只要出光，激光焦點(diǎn)就覆蓋了所述鉆孔激光束焦點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)輪廓范圍，可以實(shí)時(shí)進(jìn)行空間同步激光清洗。
[0014]所述清洗指激光清洗，是指采用加熱與清洗激光束照射工件表面，使得表面的污物、顆粒、銹斑、材料毛刺等附著物發(fā)生瞬間蒸發(fā)或剝離，從而達(dá)到清潔凈化的工藝過程。其中激光預(yù)處理過程中的激光清洗，有利于減少所述掃描鉆孔光束進(jìn)行后續(xù)加工中等離子體對掃描鉆孔激光束的屏蔽；鉆孔的同時(shí)或者結(jié)束后的激光清洗，可以直接減少后續(xù)工序的超聲波清洗或者化學(xué)清洗工序工作量，甚至取消后續(xù)清洗工序，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本。
[0015]所述激光毛化，指采用加熱與清洗光束對待鉆孔區(qū)域進(jìn)行材料表面毛化，有利于待加工材料對所述掃描鉆孔光束的吸收，因而提高后續(xù)鉆孔加工的效率與質(zhì)量。
[0016]本實(shí)用新型提供的一種復(fù)合焦點(diǎn)時(shí)空同步鉆孔系統(tǒng)，該系統(tǒng)的激光合束器將掃描運(yùn)動(dòng)鉆孔激光束和加熱與清洗激光束進(jìn)行合束，并經(jīng)過激光聚焦與焦點(diǎn)切換模塊的聚焦，形成復(fù)合聚焦焦點(diǎn)，并控制復(fù)合聚焦焦點(diǎn)在待加工工件的不同孔位之間切換，實(shí)現(xiàn)了在對待加工工件的激光鉆孔加工的同時(shí)還對鉆孔進(jìn)行激光預(yù)處理與激光清洗，節(jié)省了大量激光加工時(shí)間，并使得鉆孔設(shè)備特別是印刷電路板盲孔設(shè)備常見的孔邊緣殘留雜質(zhì)、孔底部殘留樹脂、孔壁殘留玻璃纖維的現(xiàn)象徹底消失，極大的保障了微孔特別是盲孔的鉆孔成品率。本實(shí)用新型非常巧妙的解決了密集盲孔鉆孔質(zhì)量問題。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1的一種復(fù)合焦點(diǎn)時(shí)空同步鉆孔系統(tǒng)示意圖；
[0018]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例2的一種復(fù)合焦點(diǎn)時(shí)空同步鉆孔系統(tǒng)示意圖；
[0019]圖3和圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例1和實(shí)施例2中第二掃描運(yùn)動(dòng)鉆孔激光束與第二加熱與清洗激光束經(jīng)過聚焦形成的復(fù)合焦點(diǎn)的空間位置關(guān)系示意圖。
[0020]附圖中，各標(biāo)號所代表的部件列表如下:
[0021]1、掃描運(yùn)動(dòng)鉆孔激光器，2、掃描運(yùn)動(dòng)鉆孔激光調(diào)制器，3、加熱與清洗激光器，4、激光合束器，5、振鏡掃描聚焦單元，51、掃描平場聚焦鏡，52、掃描振鏡，521、第一反射鏡，522第一電機(jī)的電機(jī)主軸，523、第一電機(jī)，524、第二反射鏡，7、平臺(tái)移動(dòng)靜態(tài)聚焦單元，71、靜態(tài)聚焦鏡，72、反射鏡，73、線性移動(dòng)平臺(tái)。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。
[0023]實(shí)施例1、一種復(fù)合焦點(diǎn)時(shí)空同步鉆空系統(tǒng)。
[0024]參見圖1，圖1為適用于印刷電路板基材的復(fù)合焦點(diǎn)時(shí)空同步鉆孔系統(tǒng)。本實(shí)施例提供的系統(tǒng)包括掃描運(yùn)動(dòng)鉆孔器1、掃描運(yùn)動(dòng)鉆孔激光調(diào)制器2、加熱與清洗激光器3、激光合束器4和激光聚焦于焦點(diǎn)切換模塊。
[0025]掃描運(yùn)動(dòng)鉆孔激光器I用來產(chǎn)生第一掃描運(yùn)動(dòng)鉆孔激光束，該產(chǎn)生的第一掃描運(yùn)動(dòng)鉆孔激光束經(jīng)過掃描運(yùn)動(dòng)鉆孔激光調(diào)制器2的空間運(yùn)動(dòng)調(diào)制后輸入激光合束器4 ;加熱與清洗激光器3產(chǎn)生第一加熱與清洗激光束，并入射激光合束器4。激光合束器4對輸入的第一掃描運(yùn)動(dòng)鉆孔激光束和第一加熱與清洗激光束進(jìn)行合束，以輸出第二掃描運(yùn)動(dòng)鉆孔激光束和第二加熱與清洗激光束組成合束光束組，該輸出的第二掃描運(yùn)動(dòng)鉆孔激光束光軸空間運(yùn)動(dòng)軌跡對稱軸線與第二加熱和清洗激光束光軸空間同軸或近軸，其中，近軸是指第二掃描運(yùn)動(dòng)鉆孔激光束光軸空間運(yùn)動(dòng)軌跡對稱軸線與第二加熱和清洗激光束光軸軸線空間角度小于10。ο
[0026]隨后合束光束組經(jīng)過激光聚焦與焦點(diǎn)切換模塊進(jìn)行聚焦，形成復(fù)合焦點(diǎn)，并控制該復(fù)合焦點(diǎn)在待加工工件6的不同孔位之間切換加工與清洗。
[0027]本實(shí)施例中的掃描運(yùn)動(dòng)鉆孔激光調(diào)制器6為聲光偏轉(zhuǎn)器或電光偏轉(zhuǎn)器或壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)反射鏡或電流計(jì)驅(qū)動(dòng)反射鏡或電主軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)折射光學(xué)元件或其中任意兩者或多者的組合。在本實(shí)施例中，激光合束器4為偏振合束器。
[0028]激光聚焦與焦點(diǎn)切換模塊為振鏡掃描聚焦單元5或平臺(tái)移動(dòng)靜態(tài)聚焦單元7，所述振鏡掃描聚焦單元5包括用于對從所述激光合束器4輸出的第二掃描運(yùn)動(dòng)鉆孔激光束和第二加熱與清洗激光束進(jìn)行聚焦，獲得復(fù)合聚焦焦點(diǎn)的掃描平場聚焦鏡51和用于控制所述復(fù)合聚焦焦點(diǎn)在待加工工件6的不同加工孔位之間的高速切換的掃描振鏡52?；蛘撸稣耒R掃描聚焦單元5包括用于對從所述激光合束器4輸出的第二掃描運(yùn)動(dòng)鉆孔激光束和第二加熱與清洗激光束進(jìn)行聚焦，獲得復(fù)合聚焦焦點(diǎn)的掃描平場聚焦鏡51和用于控制所述復(fù)合聚焦焦點(diǎn)在待加工工件6的不同加工孔位之間的高速切換的掃描振鏡52和用于承載待加工工件6以及完成加工區(qū)域的切換的二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)。平臺(tái)移動(dòng)靜態(tài)聚焦單元7包括用于對從所述激光合束器6輸出的第二掃描運(yùn)動(dòng)鉆孔激光束和第二加熱與清洗激光束進(jìn)行聚焦的靜態(tài)聚焦鏡71和用于控制所述復(fù)合聚焦焦點(diǎn)在待加工工件6的不同加工孔位之間的切換的線性移動(dòng)平臺(tái)73。
[0029]所述掃描振鏡52包括第一反射鏡521、第一電機(jī)523、第一電機(jī)的電機(jī)主軸522和第二反射鏡524，所述第一反射鏡521安裝于所述第一電機(jī)的電機(jī)主軸522上。經(jīng)過激光合束器4的激光光束組經(jīng)過第一反射鏡521和第二反射鏡524的反射，對激光光束組的角度進(jìn)行調(diào)整。所述移動(dòng)平臺(tái)靜態(tài)聚焦鏡7還包括反射鏡72，用于對經(jīng)過激光合束器4合束后的激光光束組進(jìn)行角度的偏轉(zhuǎn)，對激光光束組的偏轉(zhuǎn)角度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0030]另外，本實(shí)施例中的待加工工件6為電路板基材，該電路板基材包括印刷電路板基材和低溫共燒陶瓷。
[0031]本實(shí)施例工作流程如下:振鏡掃描聚焦單元5使得待加工工件6處于正確空間位置，所述第一掃描運(yùn)動(dòng)鉆孔激光束在高速正交放置的聲光偏轉(zhuǎn)器偏轉(zhuǎn)調(diào)制下進(jìn)行掃描運(yùn)動(dòng)，對應(yīng)的第一激光聚焦光斑31 (即復(fù)合焦點(diǎn)中與第二掃描運(yùn)