专利名称：一种新的激光微雕方法
技术领域：
本发明涉及一种微孔的加工方法，特别是一种激光微雕方法。
背景技术：
激光光束具有方向性好、亮度高、照度大三个特点，归纳为一点，就是激光束的能量在空间高度集中。对于高度平行的激光束，通过透镜后可聚焦于很小一点，在该点产生高温，使材料熔化或气化，靠急剧膨胀的冲击波穿透工件，工业上广泛利用这个原理进行打孔、切割、焊接等加工，由于激光聚焦后焦点光斑的直径决定于所用的激光的发散角和物镜的焦距，孔或微坑的直径受激光光斑直径限制，要想在工件上得到微尺寸孔或坑就非常不容易，因为微孔的孔径取决于所用激光束的发散角和物镜的焦距，发散角和焦距越大，打出的孔就越大，他们的关系是光斑直径(d)≈激光发散角(θ)×透镜焦距(f)，CO2激光的发散角一般为0.001，如用焦距为100毫米的透镜，那么焦点处光斑的直径为d≈θ×f＝0.001×100＝0.1毫米＝100微米，该数值几乎为激光直接打孔的极限，因此通常激光打孔方法难以获得更小直径的孔。
目前艺术加工过程中经常应用的激光微雕是将能量很小的激光微光束在被雕刻工件上移动，将需要镂空的部分沿周边切割掉的技术。激光微雕技术广泛用于艺术品的加工，通过激光微雕雕刻的孔周边毛刺小、孔的光洁度很高，可以运用该技术雕刻出非常小的微孔，以满足各种应用。但是现有的激光微雕技术由于对微孔进行逐个雕刻，存在需要雕刻相同尺度微孔时难以控制为一致大小的缺点，且每个微孔都需沿周边连续雕刻而得，成孔速度慢。
发明内容
本发明克服现有技术微孔加工领域中普通激光加工方法加工困难及微雕加工难以控制微孔的一致性及微孔加工速度慢的技术缺陷，设计一种微孔的激光微雕方法，可以简便实现微孔的加工且加工一致性好、加工速度快。
本发明的技术方案是这样的从激光源发出的激光经过透镜后作用在被雕刻的工件上，其特征在于在透镜与工件之间设置一光阑，所述光阑阑孔的形状与需要微雕成的斑痕相同。
所述光阑紧靠工件。
所述斑痕为微孔。
所述斑痕为微坑。
所述激光由二氧化碳激光器产生。
所述光阑由金属材料制作。
所述工件可以是纸张、塑料、木材、橡胶等材料。
所述工件可以是金属薄膜。
所述工件上的微孔和/或微坑为圆形，圆孔和/或坑的直径为30-120微米。
所述工件上的微孔和/或微坑为椭圆形，其长轴的长度范围为100-200微米，短轴的长度为30-80微米。
所述工件上的微孔和/或微坑为三角形。
所述工件上的微孔和/或微坑为不规则孔和/或坑。
本发明由于在透镜与工件之间设置一光阑，所述光阑阑孔的形状与需要微雕成的斑痕相同，这样激光束经透镜聚焦后经光阑的作用，一部分发散的光和与斑痕形状不一致的外围激光就被挡住，只剩下作用在工件上与工件的斑痕匹配的激光束，就能将工件雕刻成所需的微孔。由于仅仅通过增加一光阑就可实现微孔的雕刻，因此本发明方法简单方便，实现容易，又由于光阑的阑孔是预先设定好的，只需移动工件，就可以用同一光阑雕刻出一致性非常好的微孔，且可实现高速打孔。
图1是本发明的原理图；图2是激光打孔形成孔放大后的剖面图。
具体实施例方式图1中二氧化碳激光器发出的激光1经过光路到达透镜2，聚焦后通过光阑3到达工件4，由于光阑3上阑孔与工件4上要雕刻掉的斑痕的形状一致，聚焦后的激光经光阑3后，发散的光及不需要的光被挡住，而与斑痕一致的集中的光即可到达工件，这样，工件上的灼痕变小，即孔径变小，本发明方法可以打出远远小于1 00微米的微孔，优选可打出30-100微米圆孔和/或微坑。
所述工件上的微孔和/或微坑可为椭圆形，其长轴的长度范围为100-200微米，短轴的长度为30-80微米。所述工件上的微孔和/或微坑为三角形。
所述工件上的微孔和/或微坑为不规则孔和/或坑。
本发明的光阑由金属材料制作，工件可以是纸张、塑料、木材、橡胶等非金属材料，也可以是金属薄膜。
图2中显示激光打孔时孔的剖面图，孔像一喇叭口，对于通常激光打孔，喇叭大口直径D2与透光孔径D1之比通常为D2/D1≈1.8-2(当D1在150μm以下时)因此喇叭口所占据的直径为实际透光孔直径的近两倍，如果将小孔组成图案，确保工件有足够的强度而不会被打孔所破坏，小孔之间的孔距应大于等于700μm，即通常激光打孔不能打出靠得很近的微孔。通常的激光微雕方法打出的小孔的喇叭口能缩小，达D2/D1≈1.2-1.3，实现打出紧密排列的两个或两个以上的小孔，同时毛边小。本发明方法能够实现与普通微雕相近甚至更小的D2/D1比值，因此本发明保留了激光微雕小孔毛边小、孔光洁度高的优点，而实现方法却很简单，还能实现快速打孔。
优选实施例将所述光阑紧靠工件，光阑距离工件可为10-20微米。
权利要求
1.一种新的激光微雕方法，将从激光源发出的激光经过透镜后作用在被雕刻的工件上，其特征在于在透镜与工件之间设置一光阑，所述光阑阑孔的形状与需要微雕成的斑痕相同。
2.根据权利要求1所述的一种新的激光微雕方法，其特征在于所述光阑紧靠工件。
3.根据权利要求1或2所述的一种新的激光微雕方法，其特征在于所述斑痕为微孔。
4.根据权利要求1或2所述的一种新的激光微雕方法，其特征在于所述斑痕为微坑。
5.根据权利要求1或2所述的一种新的激光微雕方法，其特征在于光阑为金属材料。
6.根据权利要求1或2所述的一种新的激光微雕方法，其特征在于所述工件可以是纸张、塑料、木材、橡胶或金属薄膜。
7.根据权利要求3所述的一种新的激光微雕方法，其特征在于所述工件上的微孔为圆形，圆孔直径为30-120微米。
8.根据权利要求3所述的一种新的激光微雕方法，其特征在于所述工件上的微孔为椭圆形，其长轴的长度范围为100-200微米，短轴的长度为30-80微米。
9.根据权利要求3所述的一种新的激光微雕方法，其特征在于所述工件上的微孔为三角形。
10.根据权利要求3所述的一种新的激光微雕方法，其特征在于所述工件上的微孔为不规则孔。
全文摘要
一种新的激光微雕方法，涉及一种激光打孔方法，将从激光源发出的激光经过透镜后作用在被雕刻的工件上，其特征在于在透镜与工件之间设置一光阑，所述光阑阑孔的形状与需要微雕成的斑痕相同。本发明可以简便实现微孔的加工且加工一致性好、加工速度快。
文档编号B23K26/36GK1502443SQ0215330
公开日2004年6月9日 申请日期2002年11月27日 优先权日2002年11月27日
发明者戴立盛, 赵越 申请人:中国印钞造币总公司