激光钻孔装置及方法
【专利摘要】本发明提供一种激光钻孔装置及方法，所述激光钻孔装置包括：激光器，在所述激光器发出光束的光路上依次设置有动态扩束镜、折射型光束整形元件、第一聚焦镜、光程调控组件、第二聚焦镜，以及聚焦场镜。与现有技术相比，本发明提供的激光钻孔装置及方法，通过调节该装置中的光程调控组件，可以按需求得到具有不同平顶整形质量的光束，加工过程快速准确；通过设置动态扩束镜自动调解倍率，还可以使用同一台设备在FPC板上对应加工出具有不同孔径的通孔；且此种装置操作简单，制作周期短，加工过程中打孔效率高，质量高，品质好，不仅提高了设备的利用率，还为使用者节约了制作成本和工作时间。
【专利说明】激光钻孔装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种激光钻孔装置及方法，尤其涉及一种用于在FPC板上钻孔的激光钻孔装置及方法。
【背景技术】
[0002]随着电子产品朝着便携化、小型化的方向发展，对电路板小型化提出了越来越高的需求；提高电路板小型化水平的关键在于越来越窄的线宽和不同层面线路之间越来越小的微型孔；故，设计者总是希望FPC板上的孔径越小越好。
[0003]目前，在FPC软性印制电路板进行的钻孔方法，主要以传统的微孔加工方法为主流，即细小的机械钻头和曝光方法，通过此种方法得到的孔的最小尺寸仅为lOOum，用传统的机械钻头和曝光方法，提升打孔效率及加工小于50um的孔，则难以实现，远远不能满足用户的需求。传统激光设备不易方便地加工不同规格的通孔，设备利用率极低，增加了制作成本，难于满足用户的各种需求。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种通过激光在FPC板上钻孔的激光钻孔装置及方法。
[0005]为解决上述问题，本发明一实施方式中的一种激光钻孔装置，所述激光钻孔装置包括:激光器，在所述激光器发出光束的光路上依次设置有动态扩束镜、折射型光束整形元件、第一聚焦镜、光程调控组件、第二聚焦镜，以及聚焦场镜。
[0006]作为本发明的进一步改进，所述激光钻孔装置还包括一固定倍率扩束镜，所述固定倍率扩束镜设置于所述第二聚焦镜和所述聚焦场镜之间。
[0007]作为本发明的进一步改进，所述第一聚焦镜与所述光束整形元件相贴合。
[0008]作为本发明的进一步改进，所述光程调控组件中包括多个相互配合的平面反射镜，每个平面反射镜可选择地设置在所述光路中，以调整光束在所述光程调控组件内的光程。
[0009]相应的，本发明一实施方式中的一种激光钻孔方法，所述激光钻孔方法包括以下步骤:
提供一激光钻孔装置；
调节所述激光钻孔装置的动态扩束镜的扩束参数为第一倍数，以在加工工件上钻取具有第一孔径的通孔；
调节所述动态扩束镜的扩束参数为第二倍数以在所述加工工件上钻取具有第二孔径的通孔；
其中，所述第一倍数的放大比例大于所述第二倍数的放大比例，所述第一孔径的直径小于所述第二孔径的直径。
[0010]作为本发明的进一步改进，所述方法还包括:调节所述激光钻孔装置的光程调控组件，以调节传递光束的光程，得到具有不同平顶整形质量的光束。[0011 ] 作为本发明的进一步改进，所述“在所述加工工件上钻取具有第二孔径的通孔”步骤具体为:
将所述第一孔径的通孔扩大为第二孔径的通孔。
[0012]作为本发明的进一步改进，所述“提供一激光钻孔装置”具体包括:
提供一激光器、一动态扩束镜、一折射型光束整形元件、一第一聚焦镜、一光程调控组件、一第二聚焦镜，以及一聚焦场镜；
将所述动态扩束镜、折射型光束整形元件、第一聚焦镜、光程调控组件、第二聚焦镜，以及聚焦场镜依次设置于所述激光器发出光束的光路中。
[0013]作为本发明的进一步改进，所述第一聚焦镜与所述光束整形元件相贴合。
[0014]作为本发明的进一步改进，所述光程调控组件中包括多个相互配合的反射镜，所述平面反射镜可选择的设置在所述光路中，以调整光束在所述光程调控组件内的光程。
[0015]与现有技术相比，本发明提供的激光钻孔装置及方法，通过调节该装置中的光程调控组件，可以按需求得到具有不同平顶整形质量的光束，加工过程快速准确；通过设置动态扩束镜自动调解倍率，还可以使用同一台设备在FPC板上对应加工出具有不同孔径的通孔；且此种装置操作简单，制作周期短，加工过程中打孔效率高，质量高，品质好，不仅提高了设备的利用率，还为使用者节约了制作成本和工作时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明第一实施例提供的激光钻孔装置的原理示意图；
图2为本发明第二实施例提供的激光钻孔装置的原理示意图；
图3为本发明第三实施例提供的激光钻孔装置的原理示意图；
图4为本发明第四实施例提供的激光钻孔装置的原理示意图；
图5为本发明第五实施例提供的激光钻孔装置的原理示意图；
图6为本发明实施例提供的激光钻孔方法的流程图。
【具体实施方式】
[0017]以下将结合附图所示的【具体实施方式】对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
[0018]图1为本发明第一实施例提供的激光钻孔装置的原理示意图，如图1所示。激光钻孔装置包括激光器10、动态扩束镜11、折射型光束整形元件12、第一聚焦镜13、光程调控组件14 (未具体图示)、第二聚焦镜15、聚焦场镜18 ;所述激光钻孔装置用于在加工工件20上按用户需求形成具有不同平顶整形质量的光束，以及钻取具有不同孔径的通孔；进而提升打孔效率以及打孔质量。
[0019]所述平顶整形质量用于形容得到光束的平顶光效果、光束的边缘锋利程度，以及锥度大小。不同的平顶光束质量具有不同的平顶光效果、不同的边缘锋利程度，不同的锥度。例如:得到平顶整形质量最好的光束，即得到的光束的平顶光效果最好，边缘最锋利，锥度最小，进而在加工工件20上得到的通孔的边缘最直。
[0020]具体的，所述激光器10为超短脉冲激光器，用于发送超短脉冲激光束。[0021]动态扩束镜11在所述激光器10的发出光束的光路上设置于所述激光器10之后，其在所述激光钻孔装置运行过程中，可自动调节自身倍率，对激光器10发出的光束放大或缩小，以在加工工件20上得到具有不同孔径的通孔。
[0022]所述折射型光束整形元件12在所述激光器10的发出光束的光路上设置于动态扩束镜11之后，用于接收来自于动态扩束镜11发射出的高斯光束；同时，因其为折射型的光束整形元件，可配合在光程调控组件14中设置多个平面反射镜，以利于增加从激光器10发出的激光束到加工工件20的光程，进而在加工工件20上得到平顶整形质量更好的光束。
[0023]第一聚焦镜13,所述第一聚焦镜13在所述激光器10的发出光束的光路上设置于所述光束整形元件12之后，且与所述光束整形元件12相贴合，以利于更精准的确定平顶光束的位置，进而利于接收平顶光束。当然，所述第一聚焦镜13与所述整形元件30也可以间隔一段距离设置于激光器10所在的光路上。
[0024]光程调控组件14，所述光程调控组件14在在所述激光器10的发出光束的光路上设置于第一聚焦镜13之后，其包括多个相互配合的平面反射镜，每个平面反射镜可选择地设置在所述光路中，用于使入射的光束反射或通过，以调整光束在所述光程调控组件内的光程；进而在加工工件20上得到平顶整形质量更好的光束。
[0025]另外，光程调控组件14中具有多个相互配合的平面反射镜，可以在有限的设备空间内提供更大的光程。
[0026]在本发明一优选实施方式中，为了更清楚的展示本发明的技术方案，以所述光程调控组件14中包含9个平面反射镜为例做具体说明。
[0027]相应的，光程调控组件14包括固定设置的平面反射镜141，用于更改聚焦后的光束方向；活动设置的平面反射镜142，平面反射镜143，平面反射镜144，平面反射镜145，平面反射镜146，平面反射镜147，平面反射镜148，平面反射镜149，用于调节激光器10所在的光路上，从激光器10发出的激光束到达加工工件20的光程。
[0028]例如:1、当平面反射镜141、平面反射镜144、平面反射镜145、平面反射镜148与水平面的夹角分别为135度，平面反射镜142、平面反射镜143、平面反射镜146、平面反射镜147与水平面的夹角分别为45度，所述平面反射镜149不参与光束反射时，从所述激光器10发出的超短脉冲激光束到达加工工件20的光程最长，适用于对光束的平顶整形质量要求高的激光钻孔装置，此种设置方式，在加工工件20上得到的光束的边缘最锋利，锥度最小，进而得到的通孔的边缘最直。所述光束在所述激光器10所在光路上发射的路径为:激光器10 —动态扩束镜11 —折射型光束整形元件12 —第一聚焦镜13 —平面反射镜141 —平面反射镜142 —平面反射镜143 —平面反射镜144 —平面反射镜145 —平面反射镜146 —平面反射镜147 —平面反射镜148 —第二聚焦镜15 —聚焦场镜18 —加工工件20。
[0029]2、当平面反射镜141、平面反射镜149与水平面的夹角分别为135度、平面反射镜142、平面反射镜143、平面反射镜144、平面反射镜145、平面反射镜146、平面反射镜147、平面反射镜148不参与光束反射时，从所述激光器10发出的超短脉冲激光束到达加工工件20的光程最短，适用于对光束的平顶整形质量要求较高的激光钻孔装置，在加工工件20上得到的光束边缘较锋利，锥度较小，进而得到的通孔的边缘较直。所述光束在所述激光器10所在光路上发射的路径为:激光器10 —动态扩束镜11 —折射型光束整形元件12 —第一聚焦镜13 —平面反射镜141 —平面反射镜149 —第二聚焦镜15 —聚焦场镜18 —加工工件20。
[0030]当然，以上角度的调节，仅仅是按照图纸中元件的摆放方向进行描述，实际运用中，还需要按照元件的实际摆放位置，做相应调节。
[0031]需要说明的是，以上描述仅仅是对光束在光程调控组件14中传递的最大光程和最小光程做了简单的描述，当然，还可以根据用户对光速的平顶整形质量要求的高低，通过调节平面反射镜的位置，以调节从所述激光器10发出的激光束到达加工工件20的光程，由于其调节方法和上述所述内容相类似，在此不做详细赘述。
[0032]第二聚焦镜15，所述第二聚焦镜15在激光器10所在的光路上，设置于光程调控组件14之后，用于配合第一聚焦镜13对聚焦在其表面的光束进行准直后，再发射到聚焦场镜18。
[0033]需要说明的是，第一聚焦镜13与第二聚焦镜15的等倍率调节光束至准直状态，故，所述第一聚焦镜13与所述第二聚焦镜15是同一种类的聚焦镜，所述第一聚焦镜13和所述第二聚焦镜15之间的距离，会随着光程的变化而变化，即始终保证第一聚焦镜13和所述第二聚焦镜15之间的距离为单个聚焦镜焦距的两倍。
[0034]聚焦场镜18，所述聚焦场镜18在激光器10所在的光路上，设置于第二聚焦镜15之后，用于将接收到的光束聚焦投射在加工工件20上。
[0035]具体的，所述激光器10发射出一束超短脉冲激光束，所述动态扩束镜11按照用户需求，自动调节自身倍率，以扩大或缩小接收到的所述超短脉冲激光束，并将其按照用户需求调节到相应倍率后传递至折射型光束整形元件12上，所述折射型光束整形元件12对接收到的光束进行调制，输出光束立即经第一聚焦镜13聚焦，并传递到光程调控组件14。经过光程调控组件14后，在通过第二聚焦镜15准直光束，使其平行出射到聚焦场镜18，最后光束通过聚焦场镜18聚焦在加工工件20上。
[0036]一般来说，加工工件为FPC柔性电路板，FPC软性印制电路是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高度可靠性，绝佳的可挠性印刷电路，具有可自由弯曲、折叠、卷绕，可在三维空间随意移动及伸缩，散热性好等特点。在现代电子设备制造中，可利用FPC来缩小体积，实现轻量化、小型化、薄型化，从而达到元件装置和导线连接一体化。
[0037]可选的，在本实施例的一个可能的实现方式中，激光器10具体可采用脉冲为355nm的紫外光波段的激光器，FPC柔性电路板对此波长的激光有很好的吸收率，这样，能够在尽可能短的时间内在FPC柔性电路板进行钻孔，能够保证有效的加工的速度。另外，激光器10的功率没有具体限制，可以按照操作者的需求自动设置，例如:10瓦(W)，激光的光斑大小也可以通过调节，以满足本实施例的要求，例如，直径30微米(um)，之后按照倍数递增或递减的关系增加或减小光斑的大小，以满足用户对FPC柔性电路板上不同钻孔尺寸的需求。
[0038]与现有技术相比，本发明提供的激光钻孔装置及方法，通过调节该装置中的光程调控组件，可以按需求得到具有不同平顶整形质量的光束，加工过程快速准确；通过设置动态扩束镜自动调解倍率，还可以使用同一台设备在FPC板上对应加工出具有不同孔径的通孔。
[0039]进一步的，为了在加工工件20上获取具有更小直径的光斑，以在加工工件20上获取具有更小孔径的通孔，这样，可以在激光钻孔装置的光束允许放大的范围内，采取某些方式放大在传递过程中的光束。如图2所示，图2为本发明第二实施例提供的激光钻孔装置的原理示意图，在图1a对应的实施例所提供的激光钻孔装置基础上，该激光钻孔装置还包括一固定倍率扩束镜16，所述固定倍率扩束镜16在所述激光器10的发出光束的光路上设置于第二聚焦镜15与聚焦场镜18之间，用于按固定倍数扩大从第二聚焦镜15传递出的光束，以利于在加工工件20上获取具有更小孔径的通孔。
[0040]进一步的，为了稳定输出，一般需要将激光器10固定。这样,相对来说,激光光束的传输方向也是固定的。但是为了不断变化的需求，可以采取某些方式，根据需要来改变激光光束的传输方向，使激光光束的传输成为一个动态的传输。通常采取的措施就是在光路上增设反射镜。如图3所示，图3为本发明第三实施例提供的激光钻孔装置的原理示意图。在图2对应的实施例所提供的激光钻孔装置基础上，该激光钻孔装置还包括一反射镜17，所述反射镜17在所述激光器10的发出光束的光路上设置于固定倍率扩束镜16和聚焦场镜18之间，用于改变光束传播方向，保证光路垂直入射到聚焦场镜18上，从而实现了激光光束的动态传输。
[0041]如图4所示，图4为本发明第四实施例提供的激光钻孔装置的原理示意图。在图3对应的实施例所提供的激光钻孔装置基础上，该激光钻孔装置还可以进一步包括一第一运动平台31和一第二运动平台33，动态扩束镜11、折射型光束整形元件12、第一聚焦镜13、光程调控组件14、第二聚焦镜15、固定倍率扩束镜16、平面反射镜17、聚焦场镜18设置于所述第一运动平台31上；加工工件20设置于所述第二运动平台33上；其中，所述第二运动平台33上还设置有基板(未图示)，所述基板可以为耐高温大理石基板，所述加工工件20设置于所述基板上；所述第一运动平台31与所述第二运动平台33可相对运动。
[0042]具体地，所述第一运动平台31和加工工件20所在的第二运动平台33具体可以结合运动，以实现动态扩束镜11、折射型光束整形元件12、第一聚焦镜13、光程调控组件14、第二聚焦镜15、固定倍率扩束镜16、平面反射镜17、聚焦场镜18相对于加工工件20进行运动。这样，加工方便，控制简单，能够进一步提高效率。
[0043]可选的，所述第一运动平台31可静止设置，所述第二运动平台33在水平方向X、水平方向y、竖直方向z至少其中之一的方向上运动；以利于移动加工工件20，进而配合所述激光钻孔装置在加工工件20上钻孔。
[0044]可选的，所述第二运动平台33可静止设置，所述第一运动平台31在水平方向X、水平方向y、竖直方向z至少其中之一的方向上运动；以利于移动所述激光钻孔装置，使其在所述加工工件20上进行钻孔。
[0045]可选的，所述第一运动平台31和所述第二运动平台33同时相对运动，所述第一运动平台31在水平方向X、水平方向y、竖直方向z至少其中之一的方向上运动；所述第二运动平台33在水平方向X、水平方向y、竖直方向z至少其中之一的方向上运动；以利于加工工件20或激光钻孔装置相互配合在加工工件20上钻孔。
[0046]相应的，当第一运动平台31、第二运动平台33在相应的方向运动时，需要对第一运动平台31、第二运动平台33做相应的配置。
[0047]例如，X方向传送单元、y方向传送单元、z方向传送单元。具体的，不同方向的传送单元还包括不同方向的滑轨和控制不同方向滑轨的电机。例如:X方向传送单元包括X方向滑轨和控制X方向滑轨的电机；y方向传送单元包括y方向滑轨和控制y方向滑轨的电机，z方向传送单元包括z方向滑轨和控制z方向滑轨的电机。
[0048]上述第一运动平台31，第二运动平台33的运动方向，可以依据用户需求，自行设置；其运动方向的设定，都是为了保证在加工工件20的任意水平面上自动打孔，只要运动方向的设定不影响本发明的所述激光钻孔装置的使用，都包含在本发明的实施方式中，在此不做详细赘述。
[0049]如图5所示，图5为本发明第五实施例提供的激光钻孔装置的原理示意图。在图4对应的实施例所提供的激光钻孔装置基础上，该激光钻孔装置中的第一运动平台31还可以进一步包括，主运动平台311及在竖直方向上活动设置于主运动平台311上的分运动平台313 ;激光器10、动态扩束镜11、折射型光束整形元件12、第一聚焦镜13、光程调控组件
14、第二聚焦镜15、固定倍率扩束镜16、平面反射镜17设置于所述主运动平台311上，所述聚焦场镜18设置于所述分运动平台313上。其中，所述第二运动平台33上还设置有基板(未图示)，所述基板可以为耐高温大理石基板，所述加工工件20设置于所述基板上；所述主运动平台311、分运动平台313、第二运动平台33可相对运动。
[0050]可选的，所述主运动平台311、所述分运动平台313可静止设置，所述第二运动平台33在水平方向X、水平方向y、竖直方向z至少其中之一的方向上运动；以利于移动加工工件20，进而配合所述激光钻孔装置在加工工件20上钻孔。
[0051]可选的，所述第二运动平台33可静止设置，所述主运动平台311在水平方向X、水平方向y至少其中之一的方向上运动，所述分运动平台313在竖直方向Z运动，以利于移动所述激光钻孔装置，使其在所述加工工件20上进行钻孔。
[0052]可选的，所述主运动平台311、分运动平台313和所述第二运动平台33同时相对运动，所述主运动平台311在水平方向x、水平方向y至少其中之一的方向上运动；所述分运动平台313在竖直方向z运动；所述第二运动平台33在水平方向X、水平方向y、竖直方向z至少其中之一的方向上运动；以利于移动加工工件20或激光钻孔装置相互配合在加工工件20上钻孔。
[0053]相应的，当主运动平台311、分运动平台313、第二运动平台33在相应的方向运动时，需要对主运动平台311、分运动平台313、第二运动平台33做相应的配置。
[0054]例如，X方向传送单元、y方向传送单元、z方向传送单元。具体的，不同方向的传送单元还包括不同方向的滑轨和控制不同方向滑轨的电机。例如:X方向传送单元包括X方向滑轨和控制X方向滑轨的电机；y方向传送单元包括y方向滑轨和控制y方向滑轨的电机，z方向传送单元包括z方向滑轨和控制z方向滑轨的电机。
[0055]上述主运动平台311,分运动平台313、第二运动平台33的运动方向，可以依据用户需求自行设置；其运动方向的设定，都是为了保证在加工工件20的任意水平面上自动打孔，只要运动方向的设定不影响本发明的所述激光钻孔装置的使用，都包含在本发明的实施方式中，在此不做详细赘述。
[0056]当然，在图1，图2所示的实施例基础上，本发明所述的激光钻孔装置的第一实施例和第二实施例也可以进一步包含第一运动平台31和第二运动平台33，或进一步包含主运动平台311、分运动平台313。其设置方式，及运动原理都与上述所述的激光钻孔装置的第四实施例和第五实施例相类似，在此不做详细赘述。[0057]如图6所示，图6为本发明实施例提供的激光钻孔方法的流程图；本发明的一实施方式中，所述激光钻孔方法包括以下步骤:
S1、提供一激光钻孔装置；
具体的，提供一如图1所示的激光钻孔装置，所述激光钻孔装置包括:激光器10，在所述激光器10发出光束的光路上依次设置有动态扩束镜11、折射型光束整形元件12、第一聚焦镜13、光程调控组件14、第二聚焦镜15，以及聚焦场镜18。
[0058]可选的，提供一如图2所示的激光钻孔装置，为了在加工工件20上获取具有更小直径的光斑，这样，可以在激光钻孔装置的光束允许放大的范围内，采取某些方式放大在传递过程中的光束。所述图2所示的激光钻孔装置在图1提供的激光钻孔装置基础上增加一固定倍率扩束镜16，将所述固定倍率扩束镜16设置于所述第二聚焦镜15和所述聚焦场镜之间18，用于按固定倍数扩大从第二聚焦镜15传递出的光束的倍数，以利于在加工工件20上获取具有更小孔径的通孔。
[0059]可选的，提供一如图3所示的激光钻孔装置，为了稳定输出，一般需要将激光器10固定。这样，相对来说，激光光束的传输方向也是固定的。但是为了不断变化的需求，可以采取某些方式，根据需要来改变激光光束的传输方向，使激光光束的传输成为一个动态的传输。所述图3所示的激光钻孔装置在图2提供的激光钻孔装置基础上增加一反射镜17，将所述反射镜17设置于所述固定倍率扩束镜16和所述聚焦场镜18之间，用于改变光束传播方向，保证光路垂直入射到聚焦场镜18上，从而实现了激光光束的动态传输。
[0060]可选的，提供一如图4所示的激光钻孔装置，所述图4所示的激光钻孔装置在图3提供的激光钻孔装置基础上增加一第一运动平台31和一第二运动平台33，动态扩束镜11、折射型光束整形元件12、第一聚焦镜13、光程调控组件14、第二聚焦镜15、固定倍率扩束镜
16、平面反射镜17、聚焦场镜18设置于所述第一运动平台31上；加工工件20设置于所述第二运动平台33上；其中，所述第二运动平台33上还设置有基板(未图示)，所述基板可以为耐高温大理石基板，所述加工工件20设置于所述基板上；所述第一运动平台31与所述第二运动平台33可相对运动，用于调节激光钻孔装置和加工工件20的相对位置，使激光钻孔装置按照用户需求在加工工件20上钻孔。
[0061]可选的，提供一如图5所示的激光钻孔装置，所述图5所示的激光钻孔装置在图4提供的激光钻孔装置基础上，第一运动平台31还可以进一步包括，主运动平台311及在竖直方向上活动设置于主运动平台311上的分运动平台313 ;激光器10、动态扩束镜11、折射型光束整形元件12、第一聚焦镜13、光程调控组件14、第二聚焦镜15、固定倍率扩束镜16、平面反射镜17设置于所述主运动平台311上，所述聚焦场镜18设置于所述分运动平台313上。其中，所述第二运动平台33上还设置有基板(未图示)，所述基板可以为耐高温大理石基板，所述加工工件20设置于所述基板上；所述主运动平台311、分运动平台313、第二运动平台33可相对运动，用于调节激光钻孔装置和加工工件20的相对位置，使激光钻孔装置按照用户需求在加工工件20上钻孔。
[0062]相应的，所述第一聚焦镜与所述光束整形元件相贴合。
[0063]所述光程调控组件中包括多个相互配合的反射镜，所述平面反射镜可选择的设置在所述光路中，以调整光束在所述光程调控组件内的光程，在加工工件20上按用户需求形成具有不同平顶整形质量的光束。另外，光程调控组件14中具有多个相互配合的平面反射镜，可以在有限的设备空间内提供更大的光程。
[0064]S2、调节所述激光钻孔装置的动态扩束镜的扩束参数为第一倍数，以在加工工件上钻取具有第一孔径的通孔；
相应的，通过调整激光钻孔装置与加工工件20的相对位置，以使加工工件20的待加工部位正处于聚焦场景18的正下方。
[0065]可选的，通过调节所述激光钻孔装置的光程调控组件中传递光束的光程，以利于在加工工件20上按用户需求形成具有不同平顶整形质量的光束。
[0066]所述平顶整形质量用于形容得到光束的平顶光效果、光束的边缘锋利程度，以及锥度大小。不同的平顶光束质量具有不同的平顶光效果、不同的边缘锋利程度，不同的锥度。例如:得到平顶整形质量最好的光束，即得到的光束的平顶光效果最好，边缘最锋利，锥度最小，进而在加工工件20上得到的通孔的边缘最直。
[0067]结合图1所示。可选的，按照用户需求，调解光程调控组件14中的平面反射镜位置，使光束在调解光程调控组件14中的传播距离最长，在加工工件20的表面上得到光束的边缘最锋利，锥度最小，进而得到的通孔的边缘最直。
[0068]可选的，按照用户需求，调解光程调控组件14中的平面反射镜位置，减小光束在调解光程调控组件14中的传播距离，在加工工件20的表面上得到光束的边缘较锋利，锥度较小，进而得到的通孔的边缘较直。
[0069]自动调节动态扩束镜11的扩束参数为第一倍数，以调节光束在传递过程中的扩束倍数；启动激光钻孔装置，从激光器10发出一束激光束，经过整个激光钻孔装置，在加工工件20上钻取具有第一孔径的通孔。
[0070]具体的，激光器10发出一束激光束至动态扩束镜11 ;动态扩束镜11将接收到的激光束按所述第一倍数调节，并将其传递至折射型光束整形元件12上；折射型光束整形元件12将接收到的平顶光束，传递至第一聚焦镜13;所述第一聚焦镜13将经过聚焦后的平顶光束传递至光程调控组件14 ;之后再传递至第二聚焦镜15再次进行聚焦，并将其聚焦在聚焦场镜18上，通过聚焦场镜18将从激光器10传递过来的激光束聚焦在加工工件20上，并在加工工件20上钻取具有第一孔径的通孔。在光束传递过程中，还可以通过调节光程调控组件14中的平面反射镜位置，改变光束在调解光程调控组件14中的传播距离，以按照用户需求，在加工工件20上获取具有不同平顶整形质量的光束。
[0071]S3、调节所述动态扩束镜的扩束参数为第二倍数，以在所述加工工件上钻取具有第二孔径的通孔；其中，所述第一倍数的放大比例大于所述第二倍数的放大比例，所述第一孔径的直径小于所述第二孔径的直径。
[0072]可选的，可以保持或改变光程调控组件14中的平面反射镜的位置，以利于按照用户需求，得到具有不同平顶整形质量的光束。其具体调节方式，同上述内容相同，在此不做详细赘述。
[0073]具体的，将所述第一孔径的通孔扩大为第二孔径的通孔。
[0074]相应的，通过调节所述动态扩束镜的扩束参数，将所述第一孔径的通孔扩大为第二孔径的通孔。
[0075]相应的，缩小动态扩束镜11扩束参数的倍数为第二倍数，以在加工工件20表面上获取具有更大孔径的光斑，进而在具有第一孔径的通孔的基础上得到具有第二孔径的通孔。
[0076]综上所述，与现有技术相比，本发明提供的激光钻孔装置及方法，通过调节该装置中的光程调控组件，可以按需求得到具有不同平顶整形质量的光束，加工过程快速准确；通过设置动态扩束镜自动调解倍率，还可以使用同一台设备在FPC板上对应加工出具有不同孔径的通孔；且此种装置操作简单，制作周期短，加工过程中打孔效率高，质量高，品质好，不仅提高了设备的利用率，还为使用者节约了制作成本和工作时间。
[0077]应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0078]上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种激光钻孔装置，其特征在于，所述激光钻孔装置包括:激光器，在所述激光器发出光束的光路上依次设置有动态扩束镜、折射型光束整形元件、第一聚焦镜、光程调控组件、第二聚焦镜，以及聚焦场镜。
2.根据权利要求1所述的激光钻孔装置，其特征在于，所述激光钻孔装置还包括一固定倍率扩束镜，所述固定倍率扩束镜设置于所述第二聚焦镜和所述聚焦场镜之间。
3.根据权利要求1或2所述的激光钻孔装置，其特征在于，所述第一聚焦镜与所述光束整形元件相贴合。
4.根据权利要求1或2所述的激光钻孔装置，其特征在于，所述光程调控组件中包括多个相互配合的平面反射镜，每个平面反射镜可选择地设置在所述光路中，以调整光束在所述光程调控组件内的光程。
5.一种激光钻孔方法，其特征在于，所述激光钻孔方法包括以下步骤: 提供一激光钻孔装置； 调节所述激光钻孔装置的动态扩束镜的扩束参数为第一倍数，以在加工工件上钻取具有第一孔径的通孔； 调节所述动态扩束镜的扩束参数为第二倍数以在所述加工工件上钻取具有第二孔径的通孔； 其中，所述第一倍数的放大比例大于所述第二倍数的放大比例，所述第一孔径的直径小于所述第二孔径的直径。
6.根据权利要求5所述的激光钻孔方法，其特征在于，所述方法还包括:调节所述激光钻孔装置的光程调控组件，以调节传递光束的光程，得到具有不同平顶整形质量的光束。
7.根据权利要求5所述的激光钻孔方法，其特征在于，所述“在所述加工工件上钻取具有第二孔径的通孔”步骤具体为: 将所述第一孔径的通孔扩大为第二孔径的通孔。
8.根据权利要求5所述的激光钻孔方法，其特征在于，所述“提供一激光钻孔装置”具体包括: 提供一激光器、一动态扩束镜、一折射型光束整形元件、一第一聚焦镜、一光程调控组件、一第二聚焦镜，以及一聚焦场镜； 将所述动态扩束镜、折射型光束整形元件、第一聚焦镜、光程调控组件、第二聚焦镜，以及聚焦场镜依次设置于所述激光器发出光束的光路中。
9.根据权利要求7所述的激光钻孔方法，其特征在于，所述第一聚焦镜与所述光束整形元件相贴合。
10.根据权利要求7所述的激光钻孔方法，其特征在于，所述光程调控组件中包括多个相互配合的反射镜，所述平面反射镜可选择的设置在所述光路中，以调整光束在所述光程调控组件内的光程。
【文档编号】B23K26/382GK103639594SQ201310701228
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年12月19日
【发明者】赵裕兴, 姜尧, 狄建科, 张子国, 李金泽 申请人:苏州德龙激光股份有限公司