一种激光加工间距调整结构的制作方法

本申请属于激光加工技术领域，公开了一种激光加工间距调整结构。

背景技术：

在晶元精密加工领域，随着激光加工技术越来越成熟，对效率要求也越来越高的背景下，如何进一步有效、大幅度地提高激光加工效率，是很值得研究的问题。目前晶元加工都采用单轨加工的方式，即单束激光束进行加工的方式，且加工技术已经很成熟，想要进一步提升效率，只有依赖提升加工速度，而且考虑到工艺效果、精密平台的运动性能，也不可能大幅度改变加工速度，想要进一步提升效率已经几乎不可能。

在新研发的多轨道激光加工中，涉及到调整激光束的间距调整问题。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种能够调整激光束的间距的激光加工间距调整结构。

一种激光加工间距调整结构，包括安装有分光元器件的安装架、驱动轴和皮带；

所述驱动轴与所述分光元器件的轴线平行，且两者通过皮带相连接，所述驱动轴转动带动所述皮带转动进而带动所述分光元器件转动。

进一步的，在所述驱动轴上套设有与所述皮带相嵌合的第一皮带轮，所述驱动轴转动通过所述第一皮带轮带动所述皮带转动进而带动所述分光元器件转动。

进一步的，所述分光元器件的外侧设有与所述皮带相嵌合的皮带轮，所述皮带轮在所述皮带的作用下转动进而带动所述分光元器件转动。

进一步的，所述安装架包括水平方向的座板、垂直于座板上的竖直架、调节组件；

所述调节组件包括五维调节件、安装所述五维调节件并与所述竖直架固定连接的竖直安装板以及平行于所述安装板的调节板；

所述五维调节件包括三个平行设置且上下分布的调节旋钮，所述调节旋钮活动穿过安装板并与所述调节板固定连接，用于调节所述分光元器件与竖直方向的角度。

可选的，所述五维调节件还包括两个调节旋钮，一个调节旋钮装设于所述调节板的上表面，用于调节所述分光元器件的竖直方向的位置，另一个调节旋钮装设于所述调节板上沿分光元器件的径向方向的侧面，用于调节所述分光元器件的水平方向的位置。

进一步的，所述分光元器件装设于所述调节板背离所述五维调节件的一侧，且所述分光元器件的中心轴线垂直于所述调节板。

可选的，所述安装架包括水平方向的底板和位于底板上的竖直方向的立板，所述分光元器件装设于所述立板的一侧，且所述分光元器件的中心轴线垂直于所述立板。

可选的，所述激光加工间距调整结构还包括驱动所述驱动轴转动的驱动件。

与现有技术相比，本申请实施例提供的激光加工间距调整结构具有以下有益效果：

通过转动驱动轴，使其转过一定的角度，进而带动所述分光元器件转过一定的角度改变射向所述待加工工件的多束所述子激光束中的每两束所述子激光束的焦点之间的实际有效加工的划痕间距。

附图说明

图1为本申请实施例提供的第一实施例结构示意图；

图2为本申请实施例提供的光路原理图；

图3为本申请实施例中的子激光束两个焦点之间的间距与切割轨迹的关系示意图；

图4为本申请实施例提供的第二实施例结构示意图；

图5为本申请实施例提供的第二实施例的爆炸图。

附图标记说明：

1-激光束、2-分光元器件、3-激光调整组件、4-聚焦镜、5-待加工工件、6-激光加工间距调整结构、61-第一安装架、611-底板、612-立板、62-第二皮带轮、63-驱动轴、64-皮带、65-第二安装架、651-座板、652-竖直板、66-调节组件、661-调节板、662-五维调节件、6621-调节旋钮、6622-调节旋钮、6623- 调节旋钮、6624-调节旋钮、6625-调节旋钮、663-安装板、67-驱动件、68-第一皮带轮。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限制，术语“安装”、“相连接”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或是一体地连接；可以是机械连接；可以是直接连接，或者是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施例。但是，本申请以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。

请参阅图1,图1为本申请实施例提供的第一实施例的结构示意图,本申请实施例提供了一种激光加工间距调整结构，包括用于安装固定分光元器件2的第一安装架61，将所述分光元器件2放置于所述第一安装架61内；具体的，本实施例中的第一安装架61包括水平方向的底板611和位于底板611上的竖直方向的立板612，分光元器件2装设于立板612的一侧，且分光元器件2的中心轴线垂直于立板612。

在本实施例中，所述激光加工间距调整结构6还进一步包括驱动轴和皮带 64，所述驱动轴与所述分光元器件2的轴线平行，且两者通过皮带64相连接，具体的，在驱动轴上套设有与所述皮带64相嵌合的第一皮带轮68，所述驱动轴转动通过所述第一皮带轮68带动所述皮带64转动进而带动所述分光元器件2 转动。

进一步的，所述分光元器件2的外侧设有与所述皮带64相嵌合的第二皮带轮62，第二皮带轮62在所述皮带64的作用下转动进而带动所述分光元器件2 转动。通过手动转动或者驱动轴带动皮带64转动第二皮带轮62使分光元器件2 旋转一定的角度，以改变射向所述待加工工件5待加工表面的多束所述子激光束中的每两束所述子激光束之间的实际有效加工的划痕间距，直到调到所需要的间距为止。

参阅图2和图3，图2为本申请实施例提供的光路原理图,图3为本申请实施例中的子激光束两个焦点之间的间距与切割轨迹的关系示意图，在本实施例中，分光元器件2射出的子激光束的焦点在与激光束传播方向垂直的方向上形成一条直线，且等间距分布，当子激光束的焦点所在的直线与待加工工件5的直线切割轨迹(与加工平台运动方向平行)重合时，将此时分光元器件2所处的位置作为起始角度0°，两束子激光束的焦点之间的间距最大为L(对于一个选定后的分光元器件2此值就固定不变)，当转动分光元器件2，使其转动一定的角度θ(0°〈θ〈90°)，从分光元器件2射出的子激光束的焦点所在直线与初始角度0°射出的子激光束的焦点所在直线呈一定的角度θ,射向待加工工件5的子激光束的焦点之间的垂直有效间距为H,三者之间的关系可以由公式 H＝L*sinθ,得出θ＝arcsin(H/L),

其中分光元器件2的型号，以及整个激光加工装置确定以后，从分光元器件2可以得到的子激光束的焦点之间的最大间距L是已知固定的，需要射向待加工工件5的子激光束的焦点之间的间距H根据需要的切割轨迹之间的间距H 而定，例如在本实施例中，切割轨迹之间的间距H为切割出来的晶元单元的尺寸，具体等于晶元单元的长度或者宽度方向的尺寸，因此射向待加工工件5的子激光束的焦点之间的间距为切割出来的晶元单元的尺寸，等于晶元单元的长度或者宽度方向的尺寸。

根据公式θ＝arcsin(H/L),确定分光元器件2的转动角度θ，只需要去调试分光元器件2即可改变射向所述待加工工件5的多束子激光束中的每两束所述子激光束的焦点之间的实际有效加工的划痕间距。

具体通过转动分光元器件2，使其转动一定的角度，改变射向所述待加工工件5的多束所述子激光束中的每两束所述子激光束的焦点之间的实际有效加工的划痕间距。

具体的，在本实施例中，驱动轴63与电机类驱动机构相连接，通过软件控制电机的转动，进而控制驱动轴63的转动，假定最大间距脉冲数为S,需要的间距脉冲数为P,根据P＝(S/90)*arcsin(H/L),可以得出需要的间距脉冲数，只需要根据需要设置好参数例如要切割的宽度H值即可。采用软件程序控制驱动轴63转动进而带动分光元器件2转动，可以实现自动化控制，相比手动调节更加准确，精度更高，本例最终H精度可以达到±0.1um。

参阅图4和图5，图4为本申请实施例提供的第二实施例的结构示意图,图 5为本申请实施例提供的第二实施例的爆炸图；本申请实施例提供了一种激光加工间距调整结构，包括用于安装固定分光元器件2的第二安装架65，将所述分光元器件2放置于所述第二安装架65内；具体的，在本实施例中，所述安装架 65包括水平方向的座板651、垂直于座板上的竖直架652、调节组件66；

所述调节组件66包括五维调节件662、安装五维调节组件662的竖直安装板663以及平行于所述安装板663的调节板661，具体的，在本实施例中，竖直架652设置在座板651的角落，并突出于座板651，安装板663与竖直架652 固定连接，所述安装板663在对应分光元器件2光路通过的位置设有挖空区，将分光元器件2露出来，使激光束1可以穿过分光元器件2。所述五维调节件 662包括五个调节旋钮，其中三个所述调节旋钮平行设置且上下分布活动穿过安装板663并与所述调节板661固定连接，用于调节所述分光元器件2与竖直方向的角度。具体的，两个调节旋钮6621、6622设置于调节板661靠近竖直板663 的侧面的下方沿水平直线方向分布，用于调节分光元器件2沿水平方向的左右反射角，其中一个调节旋钮6623设置于调节板661靠近竖直板663的侧面的上方，用于调节分光元器件2与竖直方向的俯仰角，其中一个调节旋钮6624设置在调节板661的上表面，用于调节所述分光元器件2的竖直方向的位置，还有一个调节旋钮6625设置在所述调节板上沿分光元器件2的径向方向的侧面，用于调节所述分光元器件2的水平方向的位置。五维调节件662通过五个调节旋钮进行不同方位和不同的模式的调节，使分光元器件2与激光束1能够更好的匹配，具体的，两个调节旋钮6621、6622用于调节分光元器件2沿水平方向的左右反射角，使激光束1能够在水平方向更好的垂直进入分光元器件2，调节旋钮6623调节分光元器件2与激光束1在竖直方向的垂直度，使激光束1射入的角度更好，调节旋钮6625和调节旋钮6624分别调节分光元器件2的竖直和水平位置，可以使分光元器件2处于激光束1的中心位置。

所述分光元器件2装设于所述调节板661背离所述五维调节件662的一侧，且所述分光元器件2的中心轴线垂直于所述调节板661；

在本实施例中，所述激光加工间距调整结构6还进一步包括驱动轴63和皮带64，所述驱动轴63与所述分光元器件2的轴线平行，且两者通过皮带64相连接，具体的，在所述驱动轴63套设有第一皮带轮68，所述驱动轴63转动带动所述皮带64转动进而带动所述分光元器件2转动。

更进一步的，所述分光元器件2的外侧设有与所述皮带64相嵌合的第二皮带轮62，所述第二皮带轮62在所述皮带64的作用下转动进而带动所述分光元器件2转动。

参阅图2和图3，图2为本申请实施例提供的光路原理图,图3为本申请实施例中的子激光束两个焦点之间的间距与切割轨迹的关系示意图，在本实施例中，分光元器件2射出的子激光束的焦点在与激光束传播方向垂直的方向上形成一条直线，且等间距分布，当子激光束的焦点所在的直线与待加工工件5的直线切割轨迹(与加工平台运动方向平行)重合时，将此时分光元器件2所处的位置作为起始角度0°，两束子激光束的焦点之间的间距最大为L(对于一个选定后的分光元器件2此值就固定不变)，当转动分光元器件2，使其转动一定的角度θ(0°〈θ〈90°)，从分光元器件2射出的子激光束的焦点所在直线与初始角度0°射出的子激光束的焦点所在直线呈一定的角度θ,射向待加工工件5的子激光束的焦点之间的垂直有效间距为H,三者之间的关系可以由公式 H＝L*sinθ,得出θ＝arcsin(H/L),

其中分光元器件2的型号，以及整个激光加工装置确定以后，从分光元器件2可以得到的子激光束的焦点之间的最大间距L是已知固定的，需要射向待加工工件5的子激光束的焦点之间的间距H根据需要的切割轨迹之间的间距H 而定，例如在本实施例中，切割轨迹之间的间距H为切割出来的晶元单元的尺寸，具体等于晶元单元的长度或者宽度方向的尺寸，因此射向待加工工件5的子激光束的焦点之间的间距为切割出来的晶元单元的尺寸，等于晶元单元的长度或者宽度方向的尺寸。

根据公式θ＝arcsin(H/L),确定分光元器件2的转动角度θ，只需要去调试分光元器件2即可改变射向所述待加工工件5的多束子激光束中的每两束所述子激光束的焦点之间的实际有效加工的划痕间距。

具体通过转动分光元器件2，使其转动一定的角度，改变射向所述待加工工件5的多束所述子激光束中的每两束所述子激光束的焦点之间的实际有效加工的划痕间距。

所述激光加工间距调整结构还进一步包括驱动件67，用于驱动所述驱动轴 63转动。具体的，在本实施例中，驱动轴63与电机类驱动件相连接，通过软件控制电机的转动，进而控制驱动轴63的转动，假定最大间距脉冲数为S,需要的间距脉冲数为P,根据P＝(S/90)*arcsin(H/L),可以得出需要的间距脉冲数，只需要根据需要设置好参数例如要切割的宽度H值即可。采用软件程序控制驱动轴63转动进而带动分光元器件2转动，可以实现自动化控制，相比手动调节更加准确，精度更高，本例最终H精度可以达到±0.1um。

相比于现有技术，本申请实施例提供的激光加工间距调整结构具有以下有益效果：

通过在驱动轴63的一端安装驱动件67例如驱动电机可以驱动轴63转动，使其转过一定的角度改变射向所述待加工工件5的多束所述子激光束中的每两束所述子激光束的焦点之间的实际有效加工的划痕间距。同时驱动件67例如电机可以通过软件程序控制输出，进而实现自动化控制，相比手动调节更加准确，精度更高。

本申请不限于上述实施方式，以上所述是本申请的优选实施方式，该实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和修饰，这些等价形式的改进和修饰也应视为包括在本申请的保护范围内。