激光打标装置和打标机的制作方法

1.本发明涉及激光打标的技术领域，特别涉及一种激光打标装置和打标机。


背景技术：

2.在ic行业中，应用激光技术对ic产品进行标记的方式越来越广泛。采用激光打标技术可以在ic产品表面制作出非常精细的标记且耐久性非常好。现有技术中，为了提高打标效率，通常会使用两个打标头来进行打标，激光器中发射出的激光束通过分光件分别到达两个打标头，为激光打标提供能量，安装腔内的零部件(比如，扩束镜、场镜等)一般是都是采用固定规格固定安装在安装腔内，不能随意更换，因此不能实现不同精度的打标要求。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的是提供一种激光打标装置，旨在实现不同的打标精度。
4.为实现上述目的，本发明提出一种激光打标装置，所述激光打标装置包括：
5.壳体，所述壳体内设有安装腔：
6.激光器，所述激光器可拆卸安装于所述安装腔一侧；
7.反射镜组件，包括第一反射镜、第二反射镜以及第三反射镜，所述第一反射镜设置于所述激光器的出光侧；
8.分光件，所述分光件设置于所述第一反射镜一侧，并将所述第一反射镜的反射光束分成第一光束和第二光束；及
9.打标头组件，所述打标头组件设置于所述壳体一侧，所述打标头组件包括第一打标头和第二打标头，所述第二反射镜对应所述第一打标头设置，并位于所述分光件远离所述第一反射镜的一侧；所述第三反射对应于所述第二打标头设置，所述第三反射镜位于所述分光件背离所述第二反射镜的一侧，所述激光器发射激光束经由所述第一反射镜、所述分光件分光至所述第二反射镜和第三反射镜，分别入射至所述第一打标头和第二打标头。
10.在本技术的一实施例中，所述安装腔内还设置有扩束镜组件，所述扩束镜组件包括：
11.第一扩束镜，所述第一扩束镜设置于所述第一打标头的入光口并用于调节所述第一光束的扩散角；
12.第二扩束镜，所述第二扩束镜设置于所述第二打标头的入光口并用于调节所述第二光束的扩散角；及
13.第三扩束镜，所述第三扩束镜设置于所述激光器的出光口，所述第三扩束镜用于调节激光束的质量。
14.在本技术的一实施例中，所述第一光束传播至所述第一打标头的光程等于所述第二光束传播至第二打标头的光程。
15.在本技术的一实施例中，定义所述第一光束由分光件传播至所述第二反射镜的光程为l1，所述第一光束由所述第二反射镜传播至所述第一打标头的光程为l2；所述第二光
束由分光件传播至所述第三反射镜的光程为d1，所述第二光束由第三反射镜传播至第二打标头的光程为d2，则l1+l2＝d1+d2。
16.在本技术的一实施例中，所述分光件具有分光面，所述激光束入射到所述分光面时的入射角为6度。
17.在本技术的一实施例中，所述激光束入射到所述第一反射镜时的入射角、所述第一光束入射到所述第二反射镜时的入射角和所述第二光束入射到所述第三反射镜时的入射角均为45度。
18.在本技术的一实施例中，所述第一反射镜、分光件和第二反射镜的反射点位于同一水平直线，所述第三反射镜位于所述水平直线和所述第二打标头之间。
19.在本技术的一实施例中，定义所述分光件与所述第一反射镜之间的距离为s1，所述分光件与所述第二反射镜之间的距离为s2，则s1》s2。
20.在本技术的一实施例中，所述第一打标头和所述第二打标头并排设置于所述安装腔远离所述激光器的一侧。
21.在本技术的一实施例中，所述第一打标头和所述第二打标头均包括扫描头和场镜，所述激光束先经过所述扫描头调整偏转角度，再经过所述场镜形成均匀大小的聚焦光斑并聚焦到产品上，对产品进行打标。
22.本发明还提供一种打标机，包括工作台和如上任意所述的激光打标装置，所述激光打标装置设于所述工作台，所述工作台上设置有用于放置待加工件的承载台，所述打标头组件相对所述承载台设置。
23.本发明技术方案通过在安装腔内合理布局安装激光器、反射镜组件、分光件和打标头组件，激光器发射出的激光束先经过第一反光镜反射后入射到分光件，分光件将激光束分为第一光束和第二光束，第一光束和第二光束经过第二反射镜和第三反射镜的反射分别入射到第一打标头和第二打标头进行激光打标。且可以相应更换不同规格激光器、反射镜组件、分光件和打标头组件，可以实现不同精度的打标需求，使激光打标装置适用性更强，降低生产制造成本。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
25.图1为本发明激光打标装置一实施例的外部结构示意图；
26.图2为本发明激光打标装置一实施例的内部结构示意图；
27.图3为本发明激光打标装置一实施例的内部结构俯视图；
28.图4为本发明激光打标装置光束传播示意图。
29.附图标号说明：
[0030][0031][0032]
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0033]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0034]
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0035]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0036]
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“a和/或b为例”，包括a方案，或b方案，或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
[0037]
激光打标是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记的一种打标方法。在ic行业中，应用激光技术对ic产品进行标记的方式越来越广泛。现有技术中，为了提高打标效率，通常会使用两个打标头来进行打标，但是，经过分光后的激光束到达两个打标头的光程并不相等，从而导致两个打标头之间存在能量差，进而导致两打标头的打标精度不同，影响打标质量。
[0038]
为解决上述技术问题，参照图1至图4所示，本发明提出一种激光打标装置100，包
括壳体110、激光器10、反射镜组件30、分光件50和打标头组件70，壳体110内设有安装腔，激光器10可拆卸安装于安装腔一侧，反射镜组件30包括第一反射镜31、第二反射镜33以及第三反射镜35，第一反射镜31设置于激光器10的出光侧，分光件50设置于第一反射镜31一侧，并将第一反射镜31的反射光束分成第一光束和第二光束，打标头组件70设置于壳体110一侧，打标头组件70包括第一打标头71和第二打标头73，第二反射镜33对应第一打标头71设置，并位于分光件50远离第一反射镜31的一侧；第三反射对应于第二打标头73设置，第三反射镜35位于分光件50背离第二反射镜33的一侧，激光器10发射激光束经由第一反射镜31、分光件50分光至第二反射镜33和第三反射镜35，分别入射至第一打标头71和第二打标头73。激光器10发射的激光束经分光件50等能量分为第一光束和第二光束，且第一光束和第二光束分别到达第一打标头71和第二打标头73的光程相等，从而可以减少打标误差，提高打标精度。安装腔内的零件，比如，激光器10、反射镜组件30、分光件50、打标头组件70和扩束镜组件90均与安装板可拆卸连接，便于更换不同规格型号的零件，以此来实现不同的打标精度。
[0039]
在本技术的一实施例中，参照图1至图3所示，壳体110的外形可以大致为长盒状，壳体110内设置有安装腔，安装腔的底部可以设置有安装板(未标示)，安装板上开设有多个用于安装固定的螺纹孔或者通孔。该安装腔可以为激光打标装置100各零部件提供安装空间。其中，激光器10可以通过安装座固定连接于安装板一侧，安装座上可以开设有安装孔位，激光器10可以套接于安装座内，安装座可以通过螺钉固定连接于安装板。激光器10用于发射激光束，激光器10和打标头组件70分别设于壳体110的两端，激光器10的出光口朝向打标头组件70。在激光器10的出光口出安装有第一反射镜31，第一反射镜31也可以通过安装座固定于安装板，安装座上还可以设置螺栓，便于更换或者调节第一反射镜31，第一反射镜31的安装角度可以和激光束呈45度夹角。
[0040]
经激光束反射后的激光束到达分光件50，分光件50可以且棱镜、偏振分光片、分束立方体或者其它分光器，分光件50可以和第一反射镜31的镜面相对设置，以使反射后的激光束能直接射入分光件50内，减少光路变化造成的能量损失。分光件50也可以通过螺栓可拆卸固定连接于安装板，且其安装高度和第一反光镜的安装高度相对应。
[0041]
激光束经过分光件50后分为第一光束和第二光束，部分激光束经过分光件50投射后形成第一光束，部分激光束经过分光件50反射形成第二光束，第一光束射向第二反射镜33，第二反射镜33对应第一打标头71设置，并位于分光件50背离第一反射镜31的一侧，第二反射镜33的安装方式和第一反射镜31的安装方式相同，在此不再赘述。第一光束经第二反射镜33反射后入射至第一打标头71，为第一打标头71提供打标光源。第二光束射向第三反射镜35，第三反射镜35对应第二打标头73设置，并位于分光件50和第一反射镜31之间，第三反射镜35的安装方式也同于第一反射镜31的安装方式。
[0042]
需要说明的是，第一打标头71和第二打标头73均包括扫描头(未图示)和场镜(未图示)，扫描头和激光打标装置100的控制系统电连接，扫描头在接收到激光束后通过控制系统控制光束的偏转角度，再通过场镜将激光束聚焦到产品上，对产品进行打标。需要解释的是，扫描头和场镜可以更换为不同的型号，以此来改变打标精度。
[0043]
在本技术的一实施例中，安装腔内还设置有扩束镜组件90，扩束镜组件90包括第一扩束镜91、第二扩束镜93及第三扩束镜95，第一扩束镜91设置于第一打标头71的入光口
并用于调节第一光束的扩散角，第二扩束镜93设置于第二打标头73的入光口并用于调节第二光束的扩散角，第三扩束镜95设置于激光器10的出光口，第三扩束镜95用于调节激光束的质量。
[0044]
第一扩束镜91和第二扩束镜93可以使分光后的第一光束和第二光束光路更直，聚焦效果更好。不同的扩束镜可以实现不同的打标精度，例如，第一扩束镜91和第二扩束镜93采用6倍正装扩束镜，第三扩束镜95采用6倍倒装扩束镜，并且采用255场镜，可以实现打标字符的线宽为0.04mm-0.06mm；第一扩束镜91和第二扩束镜93采用2倍正装扩束镜，第三扩束镜95采用1-3倍倒装扩束镜，同时采用直径14光斑一体式扫描头和180场镜，打标字符的线宽可以为0.03mm-0.05mm，字符更细。
[0045]
在本技术的一实施例中，定义第一光束由分光件50传播至第二反射镜33的光程为l1，第一光束由第二反射镜33传播至第一打标头71的光程为l2；第二光束由分光件50传播至第三反射镜35的光程为d1，第二光束由第三反射镜35传播至第二打标头73的光程为d2，则l1+l2＝d1+d2。可以理解的是，如此设置，第一打标头7171和第二打标头7373能够同时对产品进行打标，且激光束在传输过程中能量相等，两个打标头的打标精度相同，避免影响打标质量。
[0046]
在本技术的一实施例中，分光件50具有分光面，激光束入射到分光面时的入射角为6度。如此可以减小第一光束和第二光束之间的传输误差，使第一光束和第二光束分别到达第一打标头71和第二打标头73的时间相等，减少传输过程中的能量损失，避免影响打标精度。
[0047]
在本技术的一实施例中，激光束入射到第一反射镜31时的入射角、第一光束入射到第二反射镜33时的入射角和第二光束入射到第三反射镜35时的入射角均为45度。如此设置，便于控制激光束的出射方向，在设置反射镜组件30的偏转角度、计算光程时更加简单方便，不容易出现错误或者偏差。
[0048]
在本技术的一实施例中，第一反射镜31、分光件50和第二反射镜33的反射点位于同一水平直线，第三反射镜35位于水平直线和第二打标头73之间。使第一反射镜31、分光件50和第二反射镜33的反射点保持同心，可以减小激光束在传输过程中的能量损失，且传输精度高，有利于提高打标精度。第三反射镜35的反射点朝向第二打标头73偏移，为保证第一光束和第二光束分别到达第一打标头71和第二打标头73的光程相等，避免影响打标质量。
[0049]
在本技术的一实施例中，定义分光件50与第一反射镜31之间的距离为s1，分光件50与第二反射镜33之间的距离为s2，则s1》s2。由于分光件50并不是设置在第一打标头71和第二打标头73之间，为使第一光束和第二光束同时分别到达第一打标头71和第二打标头73，分光件50与第一反射镜31之间的距离应该大于分光件50与第二反射镜33之间的距离。
[0050]
在本技术的一实施例中，第一打标头71和第二打标头73并排设置于安装腔远离激光器10的一侧。第一打标头71能够接收第一光束，并且对第一光束进行相应处理后将第一光束输出到需要打标的产品上，进而对产品进行打标。同样的，第二打标头73能够接收第二光束，并且对第二光束进行相应处理后将第二光束输出到需要打标的产品上，进而对产品进行打标。第一打标头71和第二打标头73可以并排设置，在打标时，第一打标头71和第二打标头73可以分别对同一个产品上不同部位进行打标，也可以分别对一片来料上不同区域内的多个产品进行打标，具体的可以根据实际需要打标的产品进行设定。
[0051]
在本技术的一实施例中，第一打标头71和第二打标头73均包括扫描头和场镜，激光束先经过扫描头调整偏转角度，再经过场镜形成均匀大小的聚焦光斑并聚焦到产品上，对产品进行打标。扫描头和激光打标装置100的控制系统电连接，扫描头在接收到激光束后通过控制系统控制光束的偏转角度，再通过场镜将激光束聚焦到产品上，对产品进行打标。需要解释的是，扫描头和场镜可以更换为不同的型号，以此来改变打标精度。
[0052]
本发明还提出一种打标机，该打标机包括工作台和激光打标装置100，该激光打标装置100的具体结构参照上述实施例，由于本打标机采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，激光打标装置100设于工作台，工作台上设置有用于放置待加工件的承载台，打标头组件70相对承载台设置，以便于对打标对象进行打标。
[0053]
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。