[發明專利]應用于脆性材料的鐳射加工裝置及鐳射加工和位移補償的方法

有效

• 申請號: 200910210359.0
• 申請日: 2009-10-30
• 公開（公告）號: CN102049611A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 林武郎;李穎松;江嘉榮;石玉光
• 申請（專利權）人: 技鼎股份有限公司
• 主分類號: B23K26/00
• 分類號: B23K26/00;B23K26/08;B23K26/03;B23K26/04
• 代理公司: 北京華夏博通專利事務所 11264
• 代理人: 劉俊

技術領域

本發明涉及一種鐳射加工裝置及鐳射加工和位移補償的方法，尤其涉及一種應用于脆性材料的鐳射加工裝置及鐳射加工和位移補償的方法。

背景技術

鐳射加工相較于傳統輪刀或鉆石切割，因為激光束產生的光點小、切割所需的線寬較窄，可以減少加工時材料的損耗，并具有較小的殘留應力，因此適用于高精密度的半導體材料、光電材料或電路板進行加工。

參閱圖1A至圖1C，為現有技術鐳射加工過程的示意圖，如圖1A至圖1C所示，現有技術的鐳射加工，以鉆孔加工為例，如圖1A所示，通常先在組件的上表面聚焦，再如圖1B至圖1C所示，逐步向下調整聚焦位置進行加工。然而，由上表面開始聚焦的加工方式，因為加工產生的粉塵與切削殘留在加工道上不易無法排除，容易造成加工的不均勻，即所謂的錐角。此外，通常對于大尺寸工件加工時，通常采取重復加工的方式進行鐳射加工，然而因塵屑產生的錐角問題，通常需要加裝集塵及退屑裝置排出，除了制造成本提高，排出塵屑的時間也大幅影響了加工時間。

發明內容

本發明針對現有技術的缺點，提供一種應用于脆性材料的鐳射加工裝置。

本發明所述的應用于脆性材料的鐳射加工裝置，包含鐳射源、聚焦控制單元、鐳射控制單元、系統控制單元、承載平臺、驅動軸控制單元、測量單元以及影像擷取單元。

聚焦控制單元與鐳射源及系統控制單元連接，用以將鐳射聚焦于加工件的任一位置及任一深度，使激光束在聚焦位置具時有最大的能量；系統控制單元依據測量單元以及影像擷取單元，用以計算鐳射的聚焦位置和聚焦深度等參數，并依據所述參數控制聚焦控制單元以及驅動軸控制單元進行鐳射加工。

本發明還提供一種應用于脆性材料的鐳射加工裝置和位移補償的方法，含準備步驟、掃描步驟、加工步驟以及加工完成步驟，在加工范圍較大時進一步包含一平面平移復制加工步驟。首先聚焦于加工件下表面及上表面之間的一聚焦深度，然后系統控制單元控制驅動軸控制單元而將承載平臺在橫方向及縱方向移動，而使得激光束在加工件一聚焦平面上加工，控制測量單元在鐳射加工時可實時測量材料表面的輪廓及加工深度，再將測量值傳送給系統控制單元，系統控制單元依據測量值，微調聚焦控制單元，或進一步控制驅動軸控制單元在垂直方向上移動，而由下往上表面逐層加工切除。

本發明利用由下往上表面移動鐳射在加工件的聚焦深度的方式，在加工的同時，塵屑藉由自然重力向下掉落，因此可省略現有技術中的集塵及退屑裝置，而減少成本，進而縮短加工時間；并可改善以往加工時的錐角問題，依照本發明的鐳射加工裝置與鐳射加工和位移補償的方法，可將錐角由原本的7～8度減少為小于2.5度，而進一步改善加工精度。

附圖說明

圖1A至圖1C為現有技術中鐳射加工過程的示意圖。

圖2為本發明應用于脆性材料的鐳射加工裝置的示意圖。

圖3為本發明應用于脆性材料的鐳射加工和位移補償的方法的流程圖。

圖4A至圖4C為本發明的鐳射加工過程的示意圖。

圖5A、圖5B為聚焦方式與離焦方式對熱影響區域的比較示意圖。

具體實施方式

以下配合說明書附圖對本發明的實施方式做更詳細的說明，以使本領域技術人員在研讀本說明書后能據以實施。

參閱圖2，為本發明應用于脆性材料的鐳射加工裝置的示意圖。如圖2所示，本發明應用于脆性材料的鐳射加工裝置1包含鐳射源11、聚焦控制單元13、鐳射控制單元21、系統控制單元23、承載平臺31、驅動軸控制單元33、測量單元41以及影像擷取單元43。