一种旋转对称轴平行的旋转光束组钻孔系统的制作方法_4

文档序号:10430479阅读:来源:国知局
第二钻孔激光束与第三钻孔激光束,其他钻孔激光束处于锁光状态;如果需要钻120微米通孔,所述激光钻孔同步控制模块控制第三钻孔激光束开光,其他钻孔激光束处于锁光状态;如果需要钻160微米通孔,所述激光钻孔同步控制模块控制第四钻孔激光束开光,其他钻孔激光束处于锁光状态。综上所述,本实施例方案可以用于离散孔径的盲孔与通孔钻孔。
[0076]实际上,第一激光束旋转调制器311、第二激光束旋转调制器312、第三激光束旋转调制器321、第四激光束旋转调制器322的光束调制转速可以不同,如此对应钻孔激光束脉冲重复频率也可以不同,对应钻孔激光束的开关光时间长短有先后顺序可以不同,这些都由所述激光钻孔同步控制模块控制。
[0077]实际上,所述激光器组I可以只包含P偏振端激光器组11,也可以只包含S偏振端激光器组12,对应的,所述激光扩束器组2可以只包含P偏振端激光扩束器组21,也可以只包含S偏振端激光扩束器组22,对应的,所述激光束旋转调制器组3可以只包含P偏振端激光束旋转调制器组31,也可以只包含S偏振端激光束旋转调制组32,对应的,所述激光合束器4可以只包含P偏振端激光合束器41,也可以只包含S偏振端激光合束器42。
[0078]实际上,当所述激光束旋转调制器为声光偏转器或电光偏转器或压电陶瓷驱动反射镜或电主轴电机驱动旋转折射棱镜光学元件或其中任意两者或多者的组合时,所述激光扩束器组可以位于钻孔激光束组与激光束旋转调制组之间,也可以位于激光束旋转调制组与激光合束器模块之间,也可以位于激光合束器模块与所述振镜扫描平场聚焦模块之间;
[0079]实际上,当所述激光束旋转调制器为电流计驱动反射镜或电流计摆动折射棱镜光学元件或两者组合时,所述激光扩束器组位于激光束旋转调制组与激光合束器模块之间,也可以位于激光合束器模块与所述振镜扫描平场聚焦模块之间。
[0080]激光扩束器的位置不同,钻孔激光束光轴旋转全角设计时会有所改变,因为扩束器由旋转角度压缩功能。
[0081]实际上,上述平行光束时间与空间上同步对同一个孔位加工,极大的提高了微孔加工速度,对于电路板盲孔钻孔而g是技术方案上的革命性的提尚,且电路板盲孔钻孔孔径大小也是离散设计的,而本实施例方案刚好用于离散孔径的盲孔与通孔钻孔。
[0082]实施例2、四钻孔激光束合束钻孔系统。下面结合图2对本实施例提供的钻孔系统进行描述。
[0083]可以参见前述实施例1,本实施例在实施例1的基础上增加了激光折射扫描模块5,由于在实际中有些领域的通孔与盲孔加工,需要孔径在一定范围内连续变化,为了解决这种情况,如图2所示,为了增加高速精细微调钻孔孔径功能,增加了激光折射扫描模块5,所述激光折射扫描模块5位于激光合束器4与振镜扫描平场聚焦模块6之间,折射扫描模块第二电机主轴503与折射扫描模块第二电机504联接,第二折射光学棱镜502安装在603上,第一折射光学棱镜501安装于第一电机主轴(图中未标不),第一电机主轴(图中未标不)与第二电机主轴503空间交叉。旋转对称轴平行钻孔激光束组44入射第一折射光学棱镜501后入射第二折射光学棱镜502,输出复合运动钻孔激光束组505,所述复合运动钻孔激光束组505入射振镜扫描平场聚焦模块6。所述复合运动钻孔激光束组505内所有光束旋转对称轴平行(含同轴)或者近似平行(含近似同轴)。所述第一电机主轴与第二电机主轴503摆动同样的角度,折射棱镜光学元件对透射光束的偏摆角度远远小于反射镜对反射光束的偏摆角度,因此本实施例的图2中引入激光折射扫描模块5,可以极大的提高光束偏摆复合运动的精度。当所钻孔径不处于实施例1中所设计的离散孔径时,所述激光钻孔同步控制模块控制激光折射扫描模块5对透射光束进行复合偏摆运动,解决原有孔径不可连续调整问题。
[0084]实施例3、两钻孔激光束合钻孔系统。下面结合图3对本实施例提供的系统进行说明。
[0085]本实施例是实施例1的变种,激光器组I保留了S偏振端激光器组12,对应地,激光扩束器组2保留了 S偏振端激光扩束器组22,激光束旋转调制器组3保留S偏振端激光束旋转调制组32,激光合束器4保留了 S偏振端激光合束器42,增加了第三反射合束镜426。加热与清洗激光器201输出加热与清洗激光束200,并经第三反射合束镜426反射合束,输出光轴与钻孔激光束旋转对称轴平行的加热与清洗激光束202,加热与清洗激光束202光束直径1.5毫米,经振镜扫描平场聚焦模块6反射,获得振镜扫描输出的加热与清洗激光束203,所述振镜扫描输出的加热与清洗激光束203与振镜扫描光束组7内的旋转光束的旋转对称轴平行或者近似平行(所述近似平行(含近似同轴)指所述旋转运动钻孔激光束的光轴空间旋转对称轴线之间的空间夹角小于I毫弧度),因此振镜扫描输出的加热与清洗激光束203与振镜扫描光束组7经平场聚焦镜8聚焦后,振镜扫描输出的加热与清洗激光束203对应的激光焦点中心处于平场聚焦钻孔光束组9对应的旋转激光聚焦焦点组运动轨迹的中心或者近似中心,但是由于振镜扫描输出的加热与清洗激光束203的光束直径很小,因此,振镜扫描输出的加热与清洗激光束203对应的聚焦光斑很大,且大于等于平场聚焦钻孔光束组9对应的旋转激光聚焦焦点组运动轨迹轮廓。
[0086]值得注意的是,本实施例所使用的激光合束器,可以使用偏振合束器,也可以使用非偏振合束器,偏振合束器与非偏振合束器,都是基于偏振分光和非偏振分光器件的反向或者部分使用。其中,偏振相关与偏振无关分光器都有平面分束器和立方分束器两种类型,都是基于薄膜分光。
[0087]本实施例工作流程如下:
[0088]所述激光钻孔同步控制模块通知或者控制第三激光束旋转调制器321、第四激光束旋转调制器322处于工作状态,例如18万转/分钟,S卩3000转/秒;待加工工件10处于正确的空间位置,即待加工工件定位完毕,且处于平场聚焦镜头8的焦平面;所述激光钻孔同步控制模块(图中没有标示)控制振镜扫描平场聚焦模块6的扫描振镜第一反射镜606与扫描振镜第二反射镜602处于确定位置,使得旋转激光聚焦焦点组(图中未标示)处于待钻孔位置;所述激光钻孔同步控制模块(图中没有标示)控制振镜扫描平场聚焦模块6定位完毕立即控制钻孔激光束组内各激光束同时出光,或者选择性出光或者先后出光;一旦钻孔激光束旋转完毕,所述激光钻孔同步控制模块(图中没有标示)立即控制对应钻孔激光束关光,并控制所述激光加热与清洗激光器201出光,对所述旋转激光聚焦焦点组所钻盲孔进行激光清洗。本实施例也可以在所述钻孔旋转激光聚焦焦点组(图中未标示)出光扫描钻孔前,采用激光加热与清洗激光束对待加工工件10进行表面清除污渍以及加热处理,更有利于所述钻孔旋转激光聚焦焦点组(图中未标示)对待加工工件10进行高效钻孔。一旦盲孔清洗完毕,所述激光钻孔同步控制模块(图中没有标示)立即控制控制所述激光加热与清洗激光器201关光,并控制振镜扫描平场聚焦模块6对下一待加工孔位进行定位,重复以上过程。
[0089]所述加热与清洗激光束200为直径是1.5毫米的激光光束,其相关参数如下:激光波长355纳米,光束质量因子小于1.1,光斑圆度大于百分之九十,平均功率4瓦@5千赫兹,单模高斯激光(横向场强为高斯分布),脉冲重复频率范围O到10千赫兹。所述加热与清洗激光束200对应的激光加热与清洗光斑的光斑直径为200微米,焦深1300微米,如果需要更大的光斑,加热与清洗激光束可以离焦使用。
[0090]实施例4、双空心电主轴并联旋转激光双光束合束钻孔系统。下面结合图4与图8对本实施例提供的系统进行说明。
[0091]本实施例仍然是实施例1的变种。如图4所示,本实施例中的激光器组I包含P偏振端激光器组11与S偏振端激光器组12,所述11包含第一钻孔激光器111,输出第一钻孔激光束113;所述S偏振端激光器组12包含第四钻孔激光器122,输出第四钻孔激光束124。
[0092]所述激光扩束器组2包含P偏振端扩束器组21和S偏振端扩束器组22,所述P偏振端扩束器组21包含第一激光扩束器211,所述第一钻孔激光束113经第一激光扩束器211扩束输出第一扩束激光束213;所述S偏振端扩束器组22包含第四激光扩束器222,所述第四钻孔激光束124经第四激光扩束器222扩束输出第四扩束激光束224。
[0093]所述激光束旋转调制器组3包含P偏振端激光束旋转调制组31和S偏振端激光束旋转调制组32,所述P偏振端激光束旋转调制组31包含第一激光束旋转调制器311,所述第一扩束激光束213经所述第一激光束旋转调制器311旋转调制,输出第一旋转钻孔激光束313;所述S偏振端激光束旋转调制器组32包含第四激光束旋转调制器322,所述第四扩束激光束224经所述第四激光束旋转调制器322旋转调制,输出第四旋转钻孔激光束324。
[0094]所述激光合束器4包含偏振激光合束元件43,本实施例中的偏振激光合束元件43是基于光学薄膜的偏振合束片。所述第一旋转钻孔激光束313经所述第一反射合束镜411平面反射,获得P偏振端激光合束入射光束415。所述P偏振端激光合束入射光束415与第四旋转钻孔激光束324经偏振激光合束元件43输出旋转对称轴平行或者近似平行的钻孔激光束组44。
[0095]所述激光折射扫描模块5位于激光合束器器4与振镜扫描平场聚焦模块6之间,折射扫描模块第二电机主轴503安装于折射扫描模块第二电机504上,第二折射光学棱镜502安装在折射扫描模块第二电机主轴503上,第一折射光学棱镜501安装于第一电机主轴(图中未标示),第一电机主轴(图中未标示)与第二电机主轴503空间交叉。旋转对称轴平行钻孔激光束组44入射第一折射光学棱镜501后入射第二折射光学棱镜502,输出复合运动钻孔激光束组505,所述复合运动钻孔激光束组505入射振镜扫描平场聚焦模块6,入射扫描振镜第一反射镜606,输出扫描振镜第一反射光束603,所述扫描振镜第一反射光束603入射扫描振镜第二反射镜602,输出振镜扫描光束组7。所述扫描振镜第一反射镜606固定于扫描振镜第一电机604的第一电机主轴605上,所述扫描振镜第二反射镜602固定于扫描振镜第二电机主轴601上,所述扫描振镜第一电机主轴605与扫描振镜第二电机主轴601空间交叉放置。
[0096]所述振镜扫描光束组7经平场聚焦镜8聚焦,输出平场聚焦钻孔光束组9,平场聚焦钻孔光束组9在待加工工件10上聚焦为钻孔激光束激光聚焦焦点组(图中未标示),所有的激光聚焦焦点组的激光焦点都用于加工统一孔位,且运动轨迹为同心圆或者近似同心圆,所述近似同心圆指各旋转钻孔激光束聚焦焦点中心运动圆形轨迹的圆心离散度小于50微米,所述同心圆或者近似同心圆的直径小于300微米。所述旋转钻孔激光聚焦焦点组的各激光焦点光斑尺寸可以相同,也可以不同;所述旋转钻孔激光聚焦焦点组的各激光焦点中心的运动圆形轨迹的直径可以相同,可以不同。当所述部分激光焦点运动圆形轨迹直径相同或者接近时,采用不同的激光波长对不同材料叠加形成的待加工工件钻孔更具备优势,此时不同的波长激光焦点可以先后用于加工不同层次的材料,发挥各种波长对特定材料更具备加工能力的优势,提高加工品质和效率。当所述激光焦点运动圆形轨迹直径不同时,把激光焦点光斑尺寸考虑进去,所有激光焦点运动轨迹形成同心圆环或者近似同心圆环,以大圆环套小圆环的形式一次性加工出盲孔或者通孔,极大提高了盲孔钻孔速度。
[0097]在本实施例中,所述待加工工件10为100微米厚度双面柔性
当前第4页1 2 3 4 5 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1