一种复合焦点时空同步钻孔系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及激光钻孔技术领域，具体涉及一种复合焦点时空同步钻孔系统。
【背景技术】
[0002]目前的激光钻孔，都只限于单独激光焦点钻孔，钻孔所产生的粉尘依然附着在所钻微孔的周围、孔壁等位置，需要后端工序清洗进行处理，增加了处理工序，降低了加工效率，甚至使得产品废品率居高不下。本实用新型就是解决这个问题的。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种复合焦点时空同步钻孔系统，巧妙的解决了密集盲孔钻孔质量问题。
[0004]本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下:
[0005]本实用新型提供了一种复合焦点时空同步钻孔系统，所述系统包括:
[0006]产生第一扫描运动钻孔激光束的扫描运动钻孔激光器⑴；
[0007]对第一扫描运动钻孔激光束进行空间运动调制的扫描运动钻孔激光调制器(2);
[0008]产生第一加热与清洗激光束的加热与清洗激光器(3)；
[0009]接收所述第一扫描运动钻孔激光束和第一加热与清洗激光束并将两者进行合束的激光合束器(4)，以输出合束后的第二扫描运动钻孔激光束和第二加热与清洗激光束；其中，所述第二扫描运动钻孔激光束光轴空间运动轨迹对称轴线与所述第二加热和清洗激光束光轴空间同轴或近轴，所述近轴指所述第二扫描运动钻孔激光束光轴空间运动轨迹对称轴线与所述第二加热和清洗激光束光轴轴线空间角度小于10° ;
[0010]对所述第二扫描运动钻孔激光束和第二加热与清洗激光束进行聚焦，以获得复合聚焦焦点，并控制所述复合聚焦焦点在待加工工件￠)的不同孔位之间切换的激光聚焦与焦点切换模块。
[0011]所述第二扫描运动钻孔激光束的光轴上的一点随着光轴的空间运动，形成一个轨迹曲线，且该曲线在一个平面内；垂直于该平面，且穿过所述轨迹平面内的所述轨迹曲线的对称中心的轴线，即为所述第二扫描运动钻孔激光束的光轴空间运动轨迹对称轴线。
[0012]其中，所述复合聚焦焦点包括与所述第二扫描运动钻孔激光束对应的第一激光聚焦光斑和与所述第二加热与清洗激光束对应的第二激光聚焦光斑，所述第一激光聚焦光斑尺寸小于300微米，所述第二激光聚焦光斑直径小于I毫米，所述第一激光聚焦光斑运动轮廓位于所述第二激光聚焦光斑范围内；所述第一激光聚焦光斑对待加工工件进行扫描钻孔，所述第二激光聚焦光斑在所述第一激光聚焦光斑出光前或出光时对扫描钻孔区域进行激光预处理，包括但不限于激光加热或者激光清洗或者激光毛化；或者，在所述第一激光聚焦光斑出光时或关光后对扫描钻孔区域进行时空同步激光照射清洗。
[0013]所述时空同步，指在对具体孔位钻孔时，在空间上，所述激光聚焦单元与待加工工件空间方位相对不变，所述第二激光聚焦光斑与激光聚焦单元以及待加工材料相对静止，所述第一激光聚焦光斑与激光聚焦与焦点切换模块相对运动，所述第一激光聚焦光斑并仅限于在所述第二激光聚焦光斑范围内扫描钻孔，所述第二激光聚焦光斑与所述第一激光聚焦光斑在空间上是包含与被包含的关系；在时间上，所述第一激光聚焦光斑与所述第二激光聚焦光斑相配合加工时，所述两束激光出光时序可以根据钻孔加工工艺的需要进行调整，所述第一激光聚焦光斑对待加工工件进行扫描钻孔时，所述第二激光聚焦光斑可在所述第一激光聚焦光斑出光前或者出光时对扫描钻孔区域进行时空同步激光预处理，包括但不限于激光加热或者激光清洗或者激光毛化，也可以在所述第一激光聚焦光斑出光时或者关光后对扫描钻孔区域进行时空同步激光照射清洗。其好处是，一方面在激光密集钻孔领域引入了时空同步激光加热与清洗以及激光毛化，提高了钻孔激光束的钻孔效率，也提高了钻孔质量；另一方面，也并没有因为引入激光预处理与清洗光束而增加了激光钻孔期间激光聚焦系统与待加工材料的相对运动工时，因为所述两束激光激光焦点在钻孔位置是时空同步的，所述加热与清洗激光只要出光，激光焦点就覆盖了所述钻孔激光束焦点的运动轮廓范围，可以实时进行空间同步激光清洗。
[0014]所述清洗指激光清洗，是指采用加热与清洗激光束照射工件表面，使得表面的污物、颗粒、锈斑、材料毛刺等附着物发生瞬间蒸发或剥离，从而达到清洁净化的工艺过程。其中激光预处理过程中的激光清洗，有利于减少所述扫描钻孔光束进行后续加工中等离子体对扫描钻孔激光束的屏蔽；钻孔的同时或者结束后的激光清洗，可以直接减少后续工序的超声波清洗或者化学清洗工序工作量，甚至取消后续清洗工序，提高产品质量，降低产品成本。
[0015]所述激光毛化，指采用加热与清洗光束对待钻孔区域进行材料表面毛化，有利于待加工材料对所述扫描钻孔光束的吸收，因而提高后续钻孔加工的效率与质量。
[0016]本实用新型提供的一种复合焦点时空同步钻孔系统，该系统的激光合束器将扫描运动钻孔激光束和加热与清洗激光束进行合束，并经过激光聚焦与焦点切换模块的聚焦，形成复合聚焦焦点，并控制复合聚焦焦点在待加工工件的不同孔位之间切换，实现了在对待加工工件的激光钻孔加工的同时还对钻孔进行激光预处理与激光清洗，节省了大量激光加工时间，并使得钻孔设备特别是印刷电路板盲孔设备常见的孔边缘残留杂质、孔底部残留树脂、孔壁残留玻璃纤维的现象彻底消失，极大的保障了微孔特别是盲孔的钻孔成品率。本实用新型非常巧妙的解决了密集盲孔钻孔质量问题。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型实施例1的一种复合焦点时空同步钻孔系统示意图；
[0018]图2为本实用新型实施例2的一种复合焦点时空同步钻孔系统示意图；
[0019]图3和图4为本实用新型实施例1和实施例2中第二扫描运动钻孔激光束与第二加热与清洗激光束经过聚焦形成的复合焦点的空间位置关系示意图。
[0020]附图中，各标号所代表的部件列表如下:
[0021]1、扫描运动钻孔激光器，2、扫描运动钻孔激光调制器，3、加热与清洗激光器，4、激光合束器，5、振镜扫描聚焦单元，51、扫描平场聚焦镜，52、扫描振镜，521、第一反射镜，522第一电机的电机主轴，523、第一电机，524、第二反射镜，7、平台移动静态聚焦单元，71、静态聚焦镜，72、反射镜，73、线性移动平台。
【具体实施方式】
[0022]以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
[0023]实施例1、一种复合焦点时空同步钻空系统。
[0024]参见图1，图1为适用于印刷电路板基材的复合焦点时空同步钻孔系统。本实施例提供的系统包括扫描运动钻孔器1、扫描运动钻孔激光调制器2、加热与清洗激光器3、激光合束器4和激光聚焦于焦点切换模块。
[0025]扫描运动钻孔激光器I用来产生第一扫描运动钻孔激光束，该产生的第一扫描运动钻孔激光束经过扫描运动钻孔激光调制器2的空间运动调制后输入激光合束器4 ;加热与清洗激光器3产生第一加热与清洗激光束，并入射激光合束器4。激光合束器4对输入的第一扫描运动钻孔激光束和第一加热与清洗激光束进行合束，以输出第二扫描运动钻孔激光束和第二加热与清洗激光束组成合束光束组，该输出的第二扫描运动钻孔激光束光轴空间运动轨迹对称轴线与第二加热和清洗激光束光轴空间同轴或近轴，其中，近轴是指第二扫描运动钻孔激光束光轴空间运动轨迹对称轴线与第二加热和清洗激光束光轴轴线空间角度小于10。ο
[0026]随后合束光束组经过激光聚焦与焦点切换模块进行聚焦，形成复合焦点，并控制该复合焦点在待加工工件6的不同孔位之间切换加工与清洗。
[0027]本实施例中的扫描运动钻孔激光调制器6为声光偏转器或电光偏转器或压电陶瓷驱动反射镜或电流计驱动反射镜或电主轴电机驱动旋转折射光学元件或其中任意两者或多者的组合。在本实施例中，激光合束器4为偏振合束器。
[0028]激光聚焦与焦点切换模块为振镜扫描聚焦单元5或平台移动静态聚焦单元7，所述振镜扫描聚焦单元5包括用于对从所述激光合束器4输出的第二扫描运动钻孔激光束和第二加热与清洗激光束进行聚焦，获得复合聚焦焦点的扫描平场聚焦镜51和用于控制所述复合聚焦焦点在待加工工件6的不同加工孔位之间的高速切换的扫描振镜52。或者，所述振镜扫描聚焦单元5包括用于对从所述激光合束器4输出的第二扫描运动钻孔激光束和第二加热与清洗激光束进行聚焦，获得复合聚焦焦点的扫描平场聚焦镜51和用于控制所述复合聚焦焦点在待加工工件6的不同加工孔位之间的高速切换的扫描振镜52和用于承载待加工工件6以及完成加工区域的切换的二维运动平台。平台移动静态聚焦单元7包括用于对从所述激光合束器6输出的第二扫描运动钻孔激光束和第二加热与清洗激光束进行聚焦的静态聚焦镜71和用于控制所述复合聚焦焦点在待加工工件6的不同加工孔位之间的切换的线性移动平台73。
[0029]所述扫描振镜52包括第一反射镜521、第一电机523、第一电机的电机主轴522和第二反射镜524，所述第一反射镜521安装于所述第一电机的电机主轴522上。经过激光合束器4的激光光束组经过第一反射镜521和第二反射镜524的反射，对激光光束组的角度进行调整。所述移动平台静态聚焦镜7还包括反射镜72，用于对经过激光合束器4合束后的激光光束组进行角度的偏转，对激光光束组的偏转角度进行调节。
[0030]另外，本实施例中的待加工工件6为电路板基材，该电路板基材包括印刷电路板基材和低温共烧陶瓷。
[0031]本实施例工作流程如下:振镜扫描聚焦单元5使得待加工工件6处于正确空间位置，所述第一扫描运动钻孔激光束在高速正交放置的声光偏转器偏转调制下进行扫描运动，对应的第一激光聚焦光斑31 (即复合焦点中与第二扫描运