利用多聚焦调节部的光束钻孔装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种利用多聚焦调节部的光束钻孔装置。


背景技术：

2.最近在多个产业中，为了将对象物进行切割，穿孔，图案的加工技术正在发展。这种加工技术，一般是把激光束注射到加工物的表面，对加工物的表面的形状或者物理形状进行加工，加工对象物可能有多种示例，如硅晶片等二维平面对象物也包含在内，加快加工对象物加工的技术，可以提高工艺性，在费用方面可以带来很多益处，因此技术开发也在继续中。
3.一般来说，印刷电路板的加工设备在盲孔的加工上，可分为加工上部铜箔的阶段及加工中部的聚合物阶段的2个阶段进行加工，此时，铜箔与聚合物的2个阶段加工时，因为需要z轴电机的移动，会发生加工时间变长，加工品质低下的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是提供一种利用多聚焦调节部的光束钻孔装置。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种利用多聚焦调节部的光束钻孔装置，包括光源、改变所述光源传递所形成的光路径的光调制器，还包括改变所述光调制器传达的光聚焦距离的多聚焦调节部、从所述多聚焦调节部传递的光向对象物移动的扫描部、具有多层结构的的对象体、支撑所述对象体的xy平台。
6.在某些实施方式中，所述对象体包括第一层和第二层，所述第一层和所述第二层由上至下依次排列，所述第一层设置于所述第二层上方，所述第一层为铜箔层，所述第二层为聚酰亚胺层。
7.在某些实施方式中，所述控制单元控制所述第一层用聚焦光束来加工，所述第二层用不聚焦光束来加工，所述第一层的材料为铜箔，所述第二层的材料为聚酰亚胺，所述第一层的硬度比所述第二层的硬度低。
8.在某些实施方式中，所述所述多聚焦调节部包括具有聚焦光束的第一扩束器、具有不聚焦光束的第二扩束器。
9.在某些实施方式中，还包括用于控制所述光源、所述光调制器、所述扫描部、所述xy平台、控制聚光束加工所述对象体的控制单元，所述控制单元控制所述聚焦光束加工所述第一层，控制不聚焦光束来加工所述第二层。
10.在某些实施方式中，所述xy平台设置于对象体下方，所述控制单元控制所述xy平台和所述扫描部加工成用于去除所述第一层的闭环形态。
11.在某些实施方式中，所述光调制器设置于所述多聚焦调节部前，所述光调制器为声光调制器。
12.本实用新型的范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征
与本技术中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案等。
13.由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型通过设置光调节器、多聚焦调节部和扫描部，使得在激光加工过程中，减少了对焦距的改变所需要的时间，增加了加工效率，提高了加工品质。
附图说明
14.附图1为印刷电路基板的对象体的剖面图和盲孔形成过程的概述图；
15.附图2为光束钻孔方法的概述顺序图；
16.附图3为光束钻孔装置的概略图（实施例一）
17.附图4为光束钻孔方法的详细顺序图（实施例一）；
18.附图5为连续驱动光源和无时间损失变换焦距的光调制器驱动信号的生成时的示意图（实施例一）；
19.附图6为光束钻孔装置的概略图（实施例二）;
20.附图7为具有多层次结构的加工对象体的剖面图，以及盲孔形成过程的概述图（实施例二）；
21.附图8为光束钻孔方法的详细顺序图（实施例二）；
22.其中:1、第一层；2、第二层；3、第三层；4、第四层；5、第五层；ob、对象体；
23.100、光束钻孔装置（实施例一）；110、控制单元；120、光源；130、光调制器；140、多聚焦调节部；141、第一扩束器；142、第二扩束器；150、扫描部；160、xy平台；
24.200、光束钻孔装置（实施例二）；220、控制单元；220、光源；230、光调制器；240、多聚焦调节部；242、第一扩束器；242、第二扩束器；250、扫描部；260、xy平台。
具体实施方式
25.图1是具有印刷电路基板结构的加工对象体ob的剖面图和盲孔形成过程的概述图。如图1所示，印刷电路板形态的加工对象体ob包括第一层，第二层，及第三层，第二层设置在第一层和第三层之间，形成比第一层和第三层更软的材料。比如，第二层可能形成聚酰亚胺。一般来说，第一层与第三层形成一样的材料，形成铜箔。但这只是以印刷电路板形态的加工对象体ob为前提的示例，并未限制。
26.一般来说，印刷电路板是在环氧加热绝缘层的两面镶嵌铜箔，可以形成双面印刷电路板型或多层印刷电路板型，在这些印刷电路板上形成盲孔，从而形成两个以上导线层相互连接的导通孔，因此，在印刷电路板的利用上，盲孔的工艺是必不可少的。
27.参考图1的(a)，具备3层以上多层层结构的加工对象体ob。
28.参考图1的(b)，可在位于多层结构最上端的第一层的一部分领域形成通孔。
29.参考图1的(c)，可在位于多层结构第一层下端的第二层的一部分领域形成通孔。
30.印刷电路板的第一层和第二层的材料及硬度不同，因此，利用激光束加工时，要采用反映这种硬度差异的加工装置及加工方法。
31.实施例一：参照图2，根据以往技术的光束钻孔方法，为了加工对象体ob的第一层，移动z轴电机，将激光束s1定焦。
32.之后驱动xy平台和扫描部，向x
‑
y平面移动，加工并去除对象体ob的第一层，通过对象体ob在第二层形成盲孔。
33.此后，移动z轴电机，将聚光束进行发散处理，如上所述，第一层和第二层的位置及材料不同，因此加工所需的焦距也不同。因此，为了调节焦距，需要利用z轴电机调节激光束的焦距，例如，印刷电路板加工，第二层为绝缘层，比导电层第一层及第三层硬度低，因此，在使用相同功率光的前提下，整体而言可将激光束进行发散处理，加工成第二层。
34.之后，可驱动xy平台和扫描部向x
‑
y平面移动，加工并去除第二层。
35.这种根据传统技术的光束钻孔方法要求利用z轴电机将光学模块向z轴方向移动，并改变焦距的动作，这种z轴驱动会产生加工时间延长、加工质量下降的问题，特别是激光束加工时，扫描部和电机组的质量在数百克以上，存在z轴驱动时，因惯性导致加速及停止需要时间、产生振动的问题。
36.图3是光束钻孔装置100的概略图。光束钻孔装置包括控制单元110，光源120，光调制器130，多聚焦调节部140，扫描部150与xy平台160。
37.控制单元110是控制光源120，光调制器130，多聚焦调节部140，扫描部150与xy平台160的运动，控制单元分110包括输入装置（未图示）或输出装置（未图示），可接受用户输入，并向用户输出控制状态。控制单元110包括通信部（未图示）在内，可接收外部设备和信息。例如，上述信息可包括光调制器130的控制相关控制数据、多焦点调节部140的控制相关控制数据、扫描部150的控制相关控制数据以及光源120的控制相关控制数据。
38.光源120可以控制光调制器130来发射光束，光源120为了加工对象物，可以照射高功率的光，光源120可利用二氧化碳激光、氦
‑
氖激光、argon
‑
离子激光、准分子激光、半导体激光、固体激光、液体激光等多种形态的激光光源，不局限于特定实施例。
39.光调制器130可将光源120传输的光路径变更为第一路径或第二路径，即光调制器130可以是将光路径的变换时间调制为1μs以下的高速调制器；光调制器130还可以是可在1μs内将光由第一路径变更为第二路径或第二路径变更为第一路径的光音调制器。
40.多聚焦调节部140可以调节光调制器130传达的光聚焦距离。多聚焦调节部140可能包含第一扩束器141与第二扩束器142，第一扩束器141可能设置在第一路径上，第二扩束器142可能设在第二路径上，凭借光调制器130的切换，光通过第一扩束器141，可以有第一焦距；另外，凭借光调制器130的转换，光通过第二扩束器142，可以有第二焦距。光调制器130的转换时间因为是1μs以下，焦距的变换也可以实现1μs以下，焦距的变换与以往需要数秒乃至数十秒技术的束钻装置及方法相比，这种工艺非常短，可以节省加工时间。
41.如图3所述，第一扩束器141与第二扩束器142具有负的折射力的第一镜头和具有正的折射力的第二镜头组合结构，第一聚光镜将光扩散，第二聚光镜让光聚光，可以将光聚光在特定位置，通过第一聚光镜和第二聚光镜的折射力布局/或调节第一聚光镜和第二聚光镜的间距，可以调节第一扩束器141和第二扩束器142的焦距，第一扩束器141可形成对象体ob的第一层上集光的正聚焦，第二扩束器142可形成对象体ob的在第二层上部集光而在上端或下端集光的负聚焦。
42.扫描部150可将光调制器130传输的光从对象体ob的表面移动到二维空间。扫描部150根据控制单元110的控制，以x
‑
y平面来驱动，在对象体ob的第一层与第二层上形成盲孔。
43.平台160可以支撑对象体ob。xy平台160可根据控制单元110的控制，以x
‑
y平面来移动，xy平台160以低速驱动，扫描部150相对以高速驱动，对象体ob就可以以高效率加工。
44.对象体ob可拥有多层叠加结构，如前所述，对象体ob可能是印刷电路板，但不限于此。
45.根据一开始的光束钻孔装置100就算没有向z轴方向的扫描部150驱动，仍可将向z轴方向的聚焦距离以光调制器130及多聚焦调节部140的组合体现，焦距变换时间可变更为1μs以内，可高速形成对象体ob的盲孔，控制z轴驱动，预防因震动导致的品质低下。
46.图4是实施例一的光束钻孔方法的顺序图，如图4所示，根据一开始光束钻孔方法，用光调制器aom在第一扩束器上照射激光束，可形成正聚焦光束，激光束可集光于具有多层结构的对象体ob最上层面。对象体ob如果是印刷电路板的话，激光束可集光在上部的铜箔层上，最上层面由金属材料组成，硬度高，高功率的激光束聚光可能有利于加工。
47.其次，可以驱动xy平台和扫描部，向x
‑
y平面移动，加工并去除第一层在第一层上形成盲孔。
48.其次，光束钻孔方法可用光调制器aom在第二扩束器上照射激光束，形成负聚焦激光束。变成负聚焦的激光束可以加工在第二阶段漏出的对象体ob的上层面，对象体ob如果是印刷电路板的话，激光束可以集光在有绝缘功能的第二层上，第二层可以是聚酰亚胺材料，由此第二层是由非金属材料形成的，硬度低，高功率的激光束对负聚焦的加工有利。
49.其次，可以驱动xy平台和扫描部，向x
‑
y平面移动，加工和去除第二层，通过它在第二层形成盲孔。
50.图5是表示连续驱动光源和无时间损失变换焦距的光调制器驱动信号的生成时的图纸。参照图5，光源可以连续生成激光脉冲激光，光源可以生成具有数毫秒到数十毫秒脉冲幅的激光脉冲。
51.光源在第一加工领域即正聚焦加工领域和第二加工领域即负聚焦加工领域转换时期，可以不间断地持续生成激光脉冲。加工第一层时，光调制器以第一扩束器来传达光束，第一层的加工完成的话，控制单元可将光调制器控制信号传输到激光脉冲的非发生区间，光调制器在接收光调制器控制信号的话，在1μs以内光调制器可以用第二扩束器来传达并转换光束，在光源连续运转的途中，为了形成负聚焦，转换并加工第二层，激光加工方法有缩短加工时间的益处。
52.实施例二：图6为实施例二所表示的光束钻孔装置示意图。
53.参考图6，实施例二中，光束钻孔装置包括控制单元210，光源220，光调制器230，多种焦点调节部240，扫描部250与xy平台260。
54.控制单元210以对象体ob的位置及材料为基础，决定适当的聚焦距离，控制光调制器230，多种焦点调节部240，扫描部250与xy平台260。
55.根据本实施例，多重焦点调节部240可包括多个扩束器241，242，243，244。如图6所示，多重焦点调节部240是有第一焦距的第一扩束器241，有第二焦距的第二扩束器242，有第n
‑
1焦距的第n
‑
1扩束器243乃至有第n焦距的第n扩束器244，其中n是4以上的自然数。
56.多重焦点调节部240是通过有多数的焦距的多个扩束器241，242，243，244，只用光调制器230的转换动作就可以对符合多种对象体ob的聚焦光进行调查，对象体ob可拥有4个以上的多个层级结构，控制单元210通过单独的输入部（未图示）或拍摄部（未图示），以对象
体ob的多个层级结构的厚度与材质为基础，可以算出各层次的适当对焦距离。控制单元210以运算的焦距结果为基础，在各个层面的加工时，可以控制光调制器230以便选择合适的扩束器。
57.例如，参考图7的话，对于包含5个层面的对象体ob，第一层可以利用第一焦距的扩束器进行第一聚焦加工。第二层可以利用第二焦距的扩束器进行第二聚焦加工。第3层可以利用第三焦距的扩束器进行第三聚焦加工。第四层可以利用第四焦距进行第四聚焦加工。
58.图8是实施例二的光束钻孔方法的顺序图。
59.如图8所示，控制单元可以以对象体ob的位置及材料硬度为基础，决定适当的焦距。
60.其次，用适当的聚焦距离的扩束器来控制光路，从而形成具有相应聚焦距离的激光束。
61.光调制器用第一扩束器来转换激光束，可以形成有第一焦距的激光束，光调制器用第二扩束器来转换激光束，可以形成有第二焦距的激光束，光调制器用第n扩束器来转换激光束，可以形成有第n焦距的激光束。在此，n是3以上的自然数。
62.上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。