专利名称：一种激光切割装置的制作方法
一种激光切割装置
技术领域：
本发明涉及一种激光切割机，尤其是涉及PET材料的切割方法。背景技术：
聚对苯二甲酸乙二醇酯的化学式为C0C6H4C00CH2CH20英文名polyethylene terephthalate,简称PET。PET具有有良好的力学性能，冲击强度是其他薄膜的3-5倍，耐折 性好，耐大多数溶剂，优良的耐高、低温性能；气体和水蒸气渗透率低，既有优良的阻气、水、 油及异味性能；透明度高，可阻挡紫外线，光泽性好；无毒、无味，安全性好。PET-ITO是指采 用磁控溅射技术，在PET基底材料上溅射透明氧化铟锡(ITO)导电薄膜镀层并经高温退火 处理得到的高技术产品。ITO膜层的厚度不同，膜的导电性能和透光性能也不同。PET-ITO主要应用于以下两个领域(1)移动通讯领域的触摸屏，如手机、电脑触摸 屏。(2)用于对导电性能要求比较高的领域，如用于薄膜太阳能电池的透明电极、电致变 色器件的电极材料、薄膜开关等领域。鉴于以上两大领域的应用，PET作为基底材料的应用 将会越来越广泛。现在对于PET基底材料切割方法有机械方法和激光方法。机械切割的方 法产生的应力会让产品的切割边缘形成毛刺，影响产品的良率。采用激光切割的方法，由于激光器发出的激光本身固有的偏振态影响产品切割缝 宽不一致。这是由于该待加工材料的各层材料都属于有机的高分子材料，高分子材料的激 光加工对切缝宽度或横截面发生的任何变化都很敏感。而切缝的质量取决于相对于切割方 向的光偏振方向。相对于高分子材料切割面呈s偏振的光比呈P偏振的光更不容易被此表 面吸收，造成了切割质量在不同切割方向的差异。
发明内容本发明为了解决切割缝宽不一致的问题，在光路结构增加了反射式偏振转换结 构，将线偏振光转换成圆偏振光，这是因为圆偏振光在任何光束方向上都是由等量的s偏 振和P偏振组成的，因此在所有的轴向都会具有相同成份的偏振，无论切割方向如何，都将 以均勻的方式去除材料。该偏振结构也因满足两个条件光束偏振方向与入射平面成45° 和入射角为45° .激光经过RI3R结构的处理形成的圆偏振光的在x、y方向相等的电矢量。具体提供的是一种激光切割装置，其包括激光器、光学传输系统、振镜扫描聚焦 系统；其特征在于该激光切割装置还包括沿光路传播方向位于激光器和光学传输系统之 间的偏振转换系统，该偏振转换系统包括与一入射光成45度的反光镜以及与该反光镜平 行且相对的偏振转换镜；所述的激光器射出的光束先经过偏振转换系统的反光镜和偏振转 换镜两次45度方向转换和经偏振转换镜偏振变换，再通过光学传输系统反射进入激光振 镜扫描聚焦系统，利用聚焦后的小光斑进行切割。其中，所述的激光器是红外波段的激光器。其中，所述的激光器波长为9. 3um、9. 4um或10. 6um。其中，所述的光学传输系统包括第一反射镜、扩束镜和第二反射镜。
其中，所述的振镜扫描聚焦系统包括振镜模块和f-theta扫描镜。其中，所述的f-theta扫描镜的扫描镜头为远心的扫描镜头。其中，还包括两定位系统固定待切割件，其分别为CCD定位系统和真空吸附平台 系统。其中，所述的真空吸附平台系统配置有吸尘装置。其中，所述的聚焦后的小光斑的直径小于120um。其中，所述的待切割件为为PET材料。本发明提供的激光切割装置通过偏振转换系统形成圆偏振光，保证了缝宽的一致 性，完善了加工效果；低损耗的光路传输系统提高激光的利用率；高速运转的振镜扫描聚 焦系统提高了切割的速度；高精度的振镜扫描系统，CCD定位系统保证了加工件尺寸的高 精度；真空吸附平台系统上配置有吸尘装置，所配的吸尘装置带走了产生的粉尘，从而避免 了粉尘对环境的污染和对人体产生的伤害。
下面参照附图结合实施方式对本发明作进一步的描述。图1为本发明实施例激光切割装置的结构示意图；图2是本发明实施例PET激光切割机的偏振转换系统的工作示意图；图3是本发明实施例激光切割装置的工作流程示意图。
具体实施方式
本发明为了解决切割缝宽不一致的问题，在光路结构增加了反射式偏振转换结 构，将线偏振光转换成圆偏振光，这是因为圆偏振光在任何光束方向上都是由等量的s偏 振和P偏振组成的，因此在所有的轴向都会具有相同成份的偏振，无论切割方向如何，都将 以均勻的方式去除材料。该偏振结构也因满足两个条件光束偏振方向与入射平面成45° 和入射角为45° .激光经过RI3R结构的处理形成的圆偏振光的在x、y方向相等的电矢量。 下面结合
及具体实施方式
对本发明进一步说明。如图1所示，其为本发明激光切割机的结构示意图，该激光切割装置100包括激光 器10、光学传输系统30、振镜扫描聚焦系统40，该激光切割装置还包括沿光路传播方向位 于激光器10和光学传输系统30之间的偏振转换系统20，该偏振转换系统20包括一与入射 光a成45度的反光镜201以及与该反光镜201平行且相对的偏振转换镜202 ；所述的激光 器10射出的光束先经过偏振转换系统20的反光镜201和偏振转换镜202两次45度方向 转换和经偏振转换镜202偏振变换，再通过光学传输系统30反射进入激光振镜扫描聚焦系 统40，利用聚焦后的小光斑进行切割。激光光束在偏振转换系统20中，入射光a首先至偏振转换系统20的反光镜201， 然后经反射至偏振转换镜202，这时偏振转换镜202对线偏振光进行偏振转换，激光由原来 的先偏振光转换为圆偏振光，由于偏振转换镜202具有45度反射作用，使光束偏振转换的 同时反射至光学传导系统30。经偏振转换系统20的出射光b与入射a光同向平行。在本实施例中，所述的偏振转换系统20为反射式的偏振器。这是由于本发明提供 的激光功率比较大，需要损伤阈值高，寿命更长的偏振器；而且，反射式的偏振器有利于光路结 构的设计，相对于透射式偏振器来说，可避免存在的透射后残留反射的激光对人体的伤害。在本实施例中，激光器10是红外波段的激光器。在本实施例中，激光器10所射出的激光波长优选为9. 3um、9. 4um或10. 6um，特别 优选的波长为10. 6um。在本实施例中，所述的光学传输系统30包括第一反射镜301、扩束镜302以及第二 反射镜303。在本实施例中，所述的振镜扫描聚焦系统40包括振镜模块401和f-theta扫描镜 402。进一步地，f-theta扫描镜402的扫描镜头为远心的扫描镜头。该镜头可以把像空间 的主光线垂直于切割面，避免了聚焦切割产生的锥度够大，保证了切割截面垂直，光滑，保 证切割精度。激光切割装置还包括两定位系统固定待切割件，其分别为CCD定位系统50和真空 吸附平台系统60，以保证加工件尺寸的高精度。进一步地，真空吸附平台系统60上配置有 吸尘装置，所配的吸尘装置带走了产生的粉尘，从而避免了粉尘对环境的污染和对人体产 生的伤害。本发明实施例所述的激光器系统10包括激光振荡器、激光电源、冷水机(图未 示)°如图3所示，其为本发明PET激光切割机的工作流程示意图。本发明实施例包括 一加工操作软件70，本实施例中激光器10发射激光，激光器10输出能量和切割图形的设 定、加工程序的设置，振镜扫描聚焦系统40，CCD定位系统50和真空吸附平台系统60对加 工样板的定位和吸附均由加工操作软件70统一协调控制。本实施例中，加工操作软件70具体的协调控制过程如下(1)首先对进行加工程 序文件制作72和加工参数设置71 ； (2)然后输入加工操作软件70上进行编译。加工操作 软件70协调控制CCD定位系统50、激光器系统10和振镜扫描聚焦系统40。加工操作软件 70首先控制了 CCD定位系统50进行标靶定位，读取样品加工二维位置坐标。然后加工操作 软件70通过已经设置好的激光参数输入激光器系统10使其发射激光，发射后的激光经过 偏振转换系统20转换为圆偏振态的激光，再经过光路传输系统30准直传输进入振镜扫描 聚焦系统40进行激光的扫描聚焦。与此同时，加工操作软件70将CXD定位系统50反馈回来的位置坐标输给振镜扫 描聚焦系统40，然后振镜扫描系统40根据读取的加工坐标进行扫描加工，提高切割时的精 度。最后，利用聚焦后的激光对相应位置的样品开始加工80。在上述参数设定完毕后，本实施例的加工过程如下激光器系统10发射一激光光束，首先入射至偏振转换系统20的反光镜201，然后 反射到偏振转换镜202对线偏振光进行偏振转换，同时反射至光学传导系统30。经偏振转 换系统20的出射光b与入射a光同向平行。上述经偏振后的激光经过光学传导系统30的第一反射镜301，再反射进入扩束镜 302，扩束后的激光光束经过第二反射镜303进入振镜扫描系统40。激光光束经过振镜扫描聚焦系统40后聚焦成一个小光斑，然后利用这个小光斑 对待切割件80的处进行切割加工。
在本实施例中，聚焦后的小光斑的直径小于120um。 在切割过程中，本发明实施例所述的CCD定位系统50与振镜扫描聚焦系统40的 相对位置保持不变；所述的真空吸附平台系统60通过真空吸附的方法保证了样品和激光 切割装置100的相对位置保持不变。加工完成后，看样板的切割效果来进一步调整更佳的参数，直到加工出的样板效 果最佳为止。最佳参数设定完成后，就可以重复使用该参数对相同的待切割件80进行加工。本发明实施例所述的激光切割装置优质光束质量的激光器系统10可以达到良好 得切割效果；形成圆偏振光的偏振转换系统20保证了缝宽的一致性，完善了加工效果；低 损耗的光路传输系统30提高激光的利用率；高速运转的振镜扫描聚焦系统40提高了切割 的速度；高精度的振镜扫描系统40，CCD定位系统50保证了加工件尺寸的高精度；真空吸 附平台系统60上配置有吸尘装置，所配的吸尘装置带走了产生的粉尘，从而避免了粉尘对 环境的污染和对人体产生的伤害。在本实施例中，所述的待切割件为PET材料，是由保护膜、OCA、离型膜、PET FILM 等材料按照一定厚度关系压合而成，其厚度小于或者等于1mm。本发明之实施，并不限于以上最佳实施例所公开的方式，凡基于上述设计思路，进 行简单推演与替换，得到的具体的激光切割装置，都属于本发明的实施。
权利要求
1.一种激光切割装置，包括激光器、光学传输系统、振镜扫描聚焦系统；其特征在于 该激光切割装置还包括沿光路传播方向位于激光器和光学传输系统之间的偏振转换系统， 该偏振转换系统包括与一入射光成45度的反光镜以及与该反光镜平行且相对的偏振转换 镜；所述的激光器射出的光束先经过偏振转换系统的反光镜和偏振转换镜两次45度方向 转换和经偏振转换镜偏振变换，再通过光学传输系统反射进入振镜扫描聚焦系统，利用聚 焦后的小光斑进行切割。
2.根据权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于所述的激光器是红外波段的激 光器。
3.根据权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于所述的激光器波长为9.3um、 9. 4um 或 10. 6um。
4.根据权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于所述的光学传输系统包括第一 反射镜、扩束镜和第二反射镜。
5.根据权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于所述的振镜扫描聚焦系统包括 振镜模块和f-theta扫描镜。
6.根据权利要求5所述的激光切割装置，其特征在于所述的f-theta扫描镜的扫描 镜头为远心的扫描镜头。
7.根据权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于还包括两定位系统固定待切割 件，其分别为CCD定位系统和真空吸附平台系统。
8.根据权利要求7所述的激光切割装置，其特征在于所述的真空吸附平台系统配置 有吸尘装置。
9.根据权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于所述的聚焦后的小光斑的直径 小于120um。
10.根据权利要求7所述的激光切割装置，其特征在于所述的待切割件为为PET材料。
全文摘要
本发明提供一种激光切割装置，其包括激光器、光学传输系统、振镜扫描聚焦系统；其特征在于该激光切割装置还包括沿光路传播方向位于激光器和光学传输系统之间的偏振转换系统，该偏振转换系统包括与一入射光成45度的反光镜以及与该反光镜平行且相对的偏振转换镜；所述的激光器射出的光束先经过偏振转换系统的反光镜和偏振转换镜两次45度方向转换和经偏振转换镜偏振变换，再通过光学传输系统反射进入振镜扫描聚焦系统利用聚焦后的小光斑进行切割。同现有技术相比，本发明的有益效果是利用偏振转换系统，消除了线偏振激光对PET材料的切割线条不一致的影响，实现高精度、高品质的切割效果。
文档编号B23K26/42GK102101217SQ20111004811
公开日2011年6月22日 申请日期2011年2月28日 优先权日2011年2月28日
发明者吕洪杰, 李强, 翟学涛, 苏培林, 高云峰 申请人:深圳市大族数控科技有限公司, 深圳市大族激光科技股份有限公司