一种激光精密加工装置的制作方法

本发明涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种激光精密加工装置。

背景技术：

激光加工是利用光的能量经过透镜聚焦后在焦点上达到很高的能量密度，靠光热效应来加工的。激光加工不需要工具、加工速度快、表面变形小，可加工各种材料。可以用激光束对材料进行各种加工，如打孔、切割、划片、焊接、热处理等。

现有技术中的激光精密加工设备大部分通过旋转镜座，不断切换透镜，使得入射激光通过不同焦距的透镜进而实现调焦。

但本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

现有技术中的激光精密加工设备在加工超薄材料过程中，因离焦量过大导致加工中一致性很难保证的问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种激光精密加工装置，用以解决现有技术中的激光精密加工设备在加工超薄材料过程中，因离焦量过大导致加工中不能保证激光的一致性，从而影响加工质量的技术问题。

本发明提供了一种激光精密加工装置，所述装置包括：激光器，所述激光器发射第一激光；准直扩束单元，所述准直扩束单元接收所述第一激光，同时调节所述第一激光的焦距，形成第二激光；第一反射镜，所述第一反射镜接收所述第二激光，同时将所述第二激光透射至激光加工单元，形成第三激光；激光加工单元，所述激光加工单元接收所述第三激光；同时将所述第三激光作用于样件。

优选的，所述装置还包括：第二反射镜，所述第二反射镜位于所述激光器的下方，将所述第一激光入射至所述准直扩束单元；第三反射镜，所述第三反射镜位于所述准直扩束单元后方，将所述第二激光入射至所述第一反射镜；其中，所述第二反射镜和所述第三反射镜用于改变光路方向。

优选的，所述准直扩束单元包括：负透镜，所述负透镜接收所述第一激光，并对所述第一激光进行发散，形成第四激光，将所述第四激光入射至正透镜；正透镜，所述正透镜接收所述第四激光，并对所述第四激光进行会聚，形成第二激光，同时将所述第二激光入射至所述第一反射镜；音圈电机，所述音圈电机与所述负透镜的下端连接，用于细调所述负透镜与所述正透镜之间的距离；线性滑台，所述线性滑台与所述正透镜的下端连接，用于粗调所述负透镜与所述正透镜之间的距离。其中，根据调整所述负透镜和所述正透镜之间的距离，进而调节所述第一激光的焦距。

优选的，所述激光加工单元包括：轨道；直线电机，所述直线电机的一侧与所述轨道连接，具有升降功能，用于精调激光头与所述样件之间的距离；激光头，所述激光头的一侧与所述直线电机的另一侧连接，用于接收所述第三激光，同时将所述第三激光作用于所述样件，对所述样件进行加工；高度计，所述高度计的一侧与所述激光头的另一侧连接，用于固定所述样片的位置。

优选的，所述装置还包括影像单元，其中，所述影像单元包括：点光源，所述点光源发射第一光束，其中，所述第一光束用来照亮所述样件；激光头，所述激光头用于接收第二光束，同时将所述第二光束入射至所述第一反射镜，其中，所述第二光束为所述样件反射的光束；第一反射镜，所述第一反射镜用于接收所述激光头出射的所述第二光束，同时反射至分光镜；分光镜，所述分光镜用于接收所述第二反射镜出射的所述第二光束，同时入射至所述ccd图像传感器；ccd图像传感器，所述ccd图像传感器用于接收所述分光镜入射的所述第二光束，对所述样片加工过程进行实时观察与摄像。

优选的，所述第二反射镜对所述激光具有高透射率，对所述点光源具有高反射率。

优选的，所述激光头可以是透镜、物镜、振镜中的一种。

优选的，所述音圈电机的调节距离为1mm。

优选的，所述线性滑台的调节距离为50mm。

优选的，所述直线电机的调节距离为100mm。

本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：

1.在本发明实施例提供的装置中，首先通过激光器发射第一激光，然后通过准直扩束单元接收所述第一激光，同时调节所述第一激光的焦距，形成第二激光，再通过第一反射镜接收所述第二激光，同时将所述第二激光透射至激光加工单元，形成第三激光；最后通过激光加工单元接收所述第三激光，同时将所述第三激光作用于样件，通过上述技术方案解决了现有技术中因离焦量过大导致加工中不能保证激光的一致性，从而影响加工质量的技术问题，达到了使激光加工过程中的离焦量小于5μm，保证激光加工过程的一致性的技术效果。

2.本申请实施例通过点光源发射第一光束，其中，所述第一光束用来照亮所述样件；通过激光头接收第二光束，同时将所述第二光束入射至所述第一反射镜，其中，所述第二光束为所述样件反射的光束，再通过第一反射镜接收所述激光头出射的所述第二光束，同时反射至分光镜，然后在通过分光镜接收所述第一反射镜出射的所述第二光束，同时入射至所述ccd图像传感器，最后通过ccd图像传感器接收所述分光镜入射的所述第二光束，对所述样片加工过程进行实时观察与摄像，通过上述技术手段解决了现有技术中不能及时观测激光加工过程而导致加工质量下降的技术问题，达到了能够实时对激光加工过程进行监测和拍摄的技术效果。

3.本申请实施例所采用的激光头可以是透镜、物镜、振镜中的一种，从而解决了现有技术中仅限于单一镜片的加工，加工方式较为单一，通用性不强的技术问题，达到了能够为用户提供更多的加工方式选择性。

达到了能够将有限数量的雨量站优先布设在需求权重更高的区域，有效提高了有限观测资源的利用率和监测效率的技术效果。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明实施例中的一种激光精密加工装置结构示意图；

图2为本发明实施例中的又一种激光精密加工装置结构示意图。

附图标记说明：激光器1，第二反射镜14，负透镜2，音圈电机3，线性滑台4，正透镜5，第一反射镜6，分光镜7，ccd图像传感器8，点光源9，第三反射镜15，高度计10，激光头11，直线电机12，导轨13。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种激光精密加工装置，解决了现有技术中的激光精密加工设备在加工超薄材料过程中，因离焦量过大导致加工中不能保证激光的一致性，从而影响加工质量的技术问题。

本发明实施例中的技术方案，总体思路如下：首先通过激光发射单元发射第一激光，然后通过准直扩束单元接收所述第一激光，同时调节所述第一激光的焦距，形成第二激光，再通过第一反射镜接收所述第二激光，同时将所述第二激光透射至激光加工单元，形成第三激光；最后通过激光加工单元接收所述第三激光，同时将所述第三激光作用于样件，从而实现对所述样件进行加工。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本实施例提供一种激光精密加工装置，请参考图1，所述装置包括：

激光器1，所述激光器1发射的激光可以是近红外激光、绿光激光和紫外激光中的一种。

准直扩束单元，所述准直扩束单元接收所述第一激光，同时调节所述第一激光的焦距，形成第二激光。所述准直扩束单元包括负透镜2，音圈电机3，线性滑台4，正透镜5，所述负透镜2位于所述激光器1的后方，所述音圈电机3与所述负透镜2的下端链接，所述正透镜5位于所述负透镜2的后方，所述线性滑台4与所述正透镜5的下端链接，通过所述音圈电机3、所述线性滑台4调节所述负透镜2和所述正透镜5之间的距离，达到调节所述第一激光的焦距的效果，形成所述第二激光。

第一反射镜6，所述第一反射镜6位于所述正透镜5的后方，所述第一反射镜6接收所述第二激光，同时将所述第二激光透射至激光加工单元，形成第三激光，所述第一反射镜6安装在可一维平移调节和二维角度调整的调整架上，可以根据实际需要改变与所述正透镜5之间的距离与角度。

激光加工单元，所述激光加工单元接收所述第三激光；同时将所述第三激光作用于样件。所述激光加工单元包括高度计10，激光头11，直线电机12，导轨13，所述直线电机12的一侧与所述轨道13的一侧连接，所述激光头11的一侧与所述直线电机12的另一侧连接，所述高度计10的一侧与所述激光头11的另一侧链接，将所述第三激光作用于所述样件，从而实现对所述样件进行加工的效果。

首先具体描述所述准直扩束单元的结构与作用，请参见图1，所述准直扩束单元包括：负透镜2，所述负透镜2为中间薄周边厚的透镜，即凹透

镜，具有发散光的能力，又称"发散透镜"，所述负透镜2位于所述激光器1的后方，通过接收所述第一激光，并对所述第一激光进行发散，形成第四激光，所述第四激光为所述第一激光发散后的激光，然后将所述第四激光入射至正透镜。正透镜5，所述正透镜5为中间厚周边薄的透镜，即凸透镜，具有会聚光的能力，所述正透镜5接收所述第四激光，并对所述第四激光进行会聚，形成第二激光，所述第二激光为所述第四激光汇聚后的激光，然后将所述第二激光入射至所述第一反射镜。音圈电机3，所述音圈电机3与所述负透镜2的下端连接，并且可以滑动，所述音圈电机3的调节距离为1mm，用于细调所述负透镜2与所述正透镜5之间的距离。线性滑台4，所述线性滑台4与所述正透镜5的下端连接，并且可以滑动，所述线性滑台4的调节距离为50mm，用于粗调所述负透镜2与所述正透镜5之间的距离，通过所述音圈电机3、所述线性滑台4的细调与精调，从而改变所述负透镜2与所述正透镜5之间的距离，改变所述第二激光的发散角，进而可以连续调节所述第一激光的焦距。

然后具体描述所述激光加工单元的结构与作用，所述激光加工单元包括：轨道13，直线电机12，所述直线电机12的一侧与所述轨道13连接，具有升降功能，所述直线电机12的调节距离为100mm，用于精调激光头与所述样件之间的距离，具体而言，所述直线电机12可以根据实际情况中所述样片的材质，厚度等特性的不同，调节所述样件与所述激光头之间的距离，使其适合加工条件；激光头11，所述激光头可以是透镜、物镜、振镜中的一种，可以根据所述样片的特性进行更换，使得所述装置的应用范围更加广泛，所述激光头11的一侧与所述直线电机12的另一侧连接，用于接收所述第三激光，所述第三激光为所述第一反射镜6入射的激光，同时将所述第三激光作用于所述样件，对所述样件进行切割、打磨等加工，所述样件可以是晶圆、ito薄膜或者fpc柔性板等超薄材料，本申请实施例不对所述样件进行具体限制；高度计10，所述高度计10的一侧与所述激光头11的另一侧连接，用于固定所述样片的位置，并将样件位置信息反馈给控制系统，进而通过所述音圈电机3连续调焦，最终得到合适的激光，对所述样件进行加工。

其次具体描述所述影像单元的结构与作用，所述影像单元包括：点光源，所述点光源发射第一光束，其中，所述第一光束通过所述分光镜7，透射至所述第一反射镜6，然后通过所述第一反射镜6的反射，入射至所述激光头11，最终照亮所述样件，达到照亮所述样件的目的；激光头11，所述激光头11用于接收第二光束，同时将所述第二光束入射至所述第一反射镜6，其中，所述第二光束为所述样件反射的光束；第一反射镜6，所述第一反射镜6接收所述激光头11出射的所述第二光束，同时将所述第二光束反射至分光镜7，所述第二反射镜为对所述激光具有高透射率，对所述点光源具有高反射率的反射镜；分光镜7，所述分光镜7用于接收所述第二反射镜出射的所述第二光束，同时入射至所述ccd图像传感器8；ccd图像传感器8，所述ccd图像传感器8用于接收所述分光镜7入射的所述第二光束，对所述样片加工过程进行实时观察与摄像，所述ccd图像传感器8能够在所述装置对所述样件进行加工的过程中，对加工过程进行实时监测，及时发现加工过程中存在的问题以及加工进度等。

实施例二

本实施例还提供的一种激光精密加工装置，请参考图2，所述装置包括：

激光器1，所述激光器1发射第一激光，所述激光器1发射的激光可以是近红外激光、绿光激光和紫外激光中的一种。

第二反射镜14、第三反射镜15，所述第二反射镜14位于所述激光器1的下方，所述第三反射镜15位于所述准直扩束单元后方，所述第二反射镜14、所述第三反射镜15分别安装在可一维平移调节和二维角度调节的调整架(未示出)上，可以改变所述激光器1发射的第一激光的光路方向，使整体光路形成z字结构，从而达到z轴大幅度调焦同时能够使所述装置的结构更好的适应实际情况的需要。

准直扩束单元，所述准直扩束单元接收所述第一激光，同时调节所述第一激光的焦距，形成第二激光。所述准直扩束单元包括负透镜2，音圈电机3，线性滑台4，正透镜5，所述负透镜2位于所述第二反射镜14的后方，所述音圈电机3与所述负透镜2的下端链接，所述正透镜5位于所述负透镜2的后方，所述线性滑台4与所述正透镜5的下端链接，通过所述音圈电机3、所述线性滑台4调节所述负透镜2和所述正透镜5之间的距离，达到调节所述第一激光的焦距的效果。

第一反射镜6，所述第一反射镜6接收所述第二激光，同时将所述第二激光透射至激光加工单元，形成第三激光，所述第一反射镜6位于所述第三反射镜15的下方，所述第三反射镜15，第一反射镜6均安装在可一维平移调节和二维角度调整的调整架上，可以根据实际需要改变与所述正透镜5之间的距离与角度。

激光加工单元，所述激光加工单元接收所述第三激光；同时将所述第三激光作用于样件。所述激光加工单元包括高度计10，激光头11，直线电机12，导轨13，所述直线电机12的一侧与所述轨道13的一侧连接，所述激光头11的一侧与所述直线电机12的另一侧连接，所述高度计10的一侧与所述激光头11的另一侧链接，将所述第三激光作用于所述样件，从而实现对所述样件进行加工的效果。

首先具体描述所述准直扩束单元的结构与作用，请参见图1，所述准直扩束单元包括：负透镜2，所述负透镜2为中间薄周边厚的透镜，即凹透镜，具有发散光的能力，又称"发散透镜"，所述负透镜2位于所述第三反射镜14的后方，通过接收所述第一激光，并对所述第一激光进行发散，形成第四激光，所述第四激光为所述第一激光发散后的激光，然后将所述第四激光入射至正透镜。正透镜5，所述正透镜5为中间厚周边薄的透镜，即凸透镜，具有会聚光的能力，所述正透镜5接收所述第四激光，并对所述第四激光进行会聚，形成第二激光，所述第二激光为所述第四激光汇聚后的激光，然后将所述第二激光入射至所述第一反射镜。音圈电机3，所述音圈电机3与所述负透镜2的下端连接，并且可以滑动，所述音圈电机3的调节距离为1mm，用于细调所述负透镜2与所述正透镜5之间的距离。线性滑台4，所述线性滑台4与所述正透镜5的下端连接，并且可以滑动，所述线性滑台4的调节距离为50mm，用于粗调所述负透镜2与所述正透镜5之间的距离，通过所述音圈电机3、所述线性滑台4的细调与精调，从而改变所述负透镜2与所述正透镜5之间的距离，改变所述第二激光的发散角，进而可以连续调节所述第一激光的焦距。

然后具体描述所述激光加工单元的结构与作用，所述激光加工单元包括：轨道13，直线电机12，所述直线电机12的一侧与所述轨道13连接，具有升降功能，所述直线电机12的调节距离为100mm，用于精调激光头与所述样件之间的距离，具体而言，所述直线电机12可以根据实际情况中所述样片的材质，厚度等特性的不同，调节所述样件与所述激光头之间的距离，使其适合加工条件；激光头11，所述激光头可以是透镜、物镜、振镜中的一种，可以根据所述样片的特性进行更换，使得所述装置的应用范围更加广泛，所述激光头11的一侧与所述直线电机12的另一侧连接，用于接收所述第三激光，所述第三激光为所述第一反射镜6入射的激光，同时将所述第三激光作用于所述样件，对所述样件进行切割、打磨等加工，所述样件可以是晶圆、ito薄膜或者fpc柔性板等超薄材料，本申请实施例不对所述样件进行具体限制；高度计10，所述高度计10的一侧与所述激光头11的另一侧连接，用于固定所述样片的位置，并将样件位置信息反馈给控制系统，进而通过所述音圈电机3连续调焦，最终得到合适的激光，对所述样件进行加工。

其次具体描述所述影像单元的结构与作用，所述影像单元包括：点光源，所述点光源发射第一光束，其中，所述第一光束通过所述分光镜7，透射至所述第一反射镜6，然后通过所述第一反射镜6的反射，入射至所述激光头11，最终照亮所述样件，达到照亮所述样件的目的；激光头11，所述激光头11用于接收第二光束，同时将所述第二光束入射至所述第一反射镜6，其中，所述第二光束为所述样件反射的光束；第一反射镜6，所述第一反射镜6接收所述激光头11出射的所述第二光束，同时将所述第二光束反射至分光镜7，所述第二反射镜为对所述激光具有高透射率，对所述点光源具有高反射率的反射镜；分光镜7，所述分光镜7用于接收所述第一反射镜6出射的所述第二光束，同时入射至所述ccd图像传感器8；ccd图像传感器8，所述ccd图像传感器8用于接收所述分光镜7入射的所述第二光束，对所述样片加工过程进行实时观察与摄像，所述ccd图像传感器8能够在所述装置对所述样件进行加工的过程中，对加工过程进行实时监测，及时发现加工过程中存在的问题以及加工进度等。

实施例三

为了更清楚的介绍本申请实施例所提供的一种激光精密加工装置，本申请实施例还提供了一种激光精密加工装置的使用方法，具体如下：

所述激光精密加工装置的使用过程为：使用人员在进行所述样件加工前，先将所述样件放置于所述激光头11下方，并进行固定，打开激光发射器1，通过所述高度计10反馈给控制系统的所述样件的位置信息，以及通过ccd图像传感器对所述第三激光作用于所述样件情况的观察，通过粗调所述线性滑台5，细调所述音圈电机3，将所述第一激光进行连续调焦，最终得到适合加工所述样件的所述第三激光，利用所述第三激光对所述样件进行加工，通过所述装置利用z轴大幅度调焦和准直扩束镜精确调焦的方式实现动态聚焦，能够实现加工过程中离焦量小于5μm，保证加工过程的一致性的效果。

本申请实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1.在本发明实施例提供的装置中，首先通过激光器发射第一激光，然后通过准直扩束单元接收所述第一激光，同时调节所述第一激光的焦距，形成第二激光，再通过第一反射镜接收所述第二激光，同时将所述第二激光透射至激光加工单元，形成第三激光；最后通过激光加工单元接收所述第三激光，同时将所述第三激光作用于样件，通过上述技术方案解决了现有技术中因离焦量过大导致加工中不能保证激光的一致性，从而影响加工质量的技术问题，达到了使激光加工过程中的离焦量小于5μm，保证激光加工过程的一致性的技术效果。

2.本申请实施例通过点光源发射第一光束，其中，所述第一光束用来照亮所述样件；通过激光头接收第二光束，同时将所述第二光束入射至所述第一反射镜，其中，所述第二光束为所述样件反射的光束，再通过第一反射镜接收所述激光头出射的所述第二光束，同时反射至分光镜，然后在通过分光镜接收所述第一反射镜出射的所述第二光束，同时入射至所述ccd图像传感器，最后通过ccd图像传感器接收所述分光镜入射的所述第二光束，对所述样片加工过程进行实时观察与摄像，通过上述技术手段解决了现有技术中不能及时观测激光加工过程而导致加工质量下降的技术问题，达到了能够实时对激光加工过程进行监测和拍摄的技术效果。

3.本申请实施例所采用的激光头可以是透镜、物镜、振镜中的一种，从而解决了现有技术中仅限于单一镜片的加工，加工方式较为单一，通用性不强的技术问题，达到了能够为用户提供更多的加工方式选择性。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。