[實用新型]一種雙焦點激光加工系統

有效

• 申請號: 201320059315.4
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN203076784U
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 李志剛
• 申請（專利權）人: 武漢帝爾激光科技有限公司
• 主分類號: B23K26/06
• 分類號: B23K26/06;B23K26/38
• 代理公司: 廣州天河互易知識產權代理事務所(普通合伙) 44294
• 代理人: 張果達

技術領域

本實用新型涉及激光領域，公開了一種用于LED晶圓、陶瓷、硅片、玻璃等透明材質的雙焦點激光加工系統。

背景技術

激光切割技術現已成為一種成熟的工業加工技術，除開傳統的以金屬作為切割的主要對象外，例如LED晶圓、陶瓷、硅片以及玻璃等為切割對象的切割技術成為新興的研究方向。

在研究的過程中我們發現，LED晶圓等透明材質為切割對象的激光切割技術在原理上不同于傳統技術的激光切割。如LED晶圓，它的激光切割方式是一種預切割方式，由于這些材料是通過晶粒結晶形成的，激光焦點的端點脈沖能量會打亂晶粒內部之間的結構，在晶粒之間形成缺陷，激光切割的本身并不分離被切割的工件，需要后期通過振動的方式進行裂片，使被切割的工件沿著切割時產生的缺陷裂開，從而導致LED晶圓沿著激光掃描方向開裂，最終完成切割，這個切割方式也被稱之為缺陷切割。

激光切割方法常規采用如二氧化碳型或者YAG型激光加工器發出的激光束，該激光束被光學元件——通常是具有給定焦距的透鏡或反射鏡——聚焦到待切割工件上。

這些透鏡都是為了將激光束集中在直徑最小的單一焦點處，而在實際的激光切割加工中，特別是LED晶圓等高吸收率材質的切割加工中，單個焦點形成的缺陷有限，僅對小于150微米厚的LED晶圓可完成缺陷切割，當對大于150微米的LED晶圓進行切割時，通常使用的方式是對同一位置進行2次或更多次數的切割，每次切割的區別是讓焦點逐次沿光軸方向變化來達到目的，這樣大大降低了激光設備的效率。在實際應用中，因激光焦點光斑尺寸在幾微米到幾十微米之間，設備的機械精度在多次的切割中很難保證每次的缺陷位于材料相同橫切面位置，通常在后期裂片過程中，會導致橫向裂紋甚至整個工件損壞。這就很難保證成品率及好的切割工藝質量，導致形成廢品或次品。

傳統的雙焦點產生使用雙焦點透鏡方法，圖1為傳統雙焦點產生原理圖。入射光束中位于直徑等于2H之外的部分聚焦在位于雙焦點透鏡1的主焦距DF1’處的第一焦點PF1’上；入射激光束中位于直徑等于2H之內的部分則聚焦在位于雙焦點透鏡1主焦距DF2’的第二焦點PF2’上，這種雙焦點的產生由于光斑尺寸大于幾百微米且兩個焦點之前距離超過1毫米，所以目前僅在CO2激光對金屬切割應用上有使用。采用雙焦點透鏡得到的第二焦點的焦距是不可以改變的，兩個焦點的激光功率比也是不可改變的，不能應用于激光微加工。

發明內容

本實用新型提供一種焦點間距離可以改變的雙焦點激光加工系統，具有提高加工速度和提高產品質量的技術效果。

為了達到以上技術效果，本實用新型的技術方案如下：

一種雙焦點激光加工系統，包括分光鏡、凸面鏡以及聚焦鏡；

入射光束經所述分光鏡透射后的第三光束的光路上設有所述凸面鏡；

入射光束經所述分光鏡反射后的第二光束以及經所述凸面鏡反射且經所述分光鏡透射后的第四光束均經過所述聚焦鏡。

為了達到更好的技術效果，所述入射光束的光路上設有波片；所述波片與控制其旋轉的旋轉裝置連接。

優選的，所述凸面鏡的曲率半徑小于等于100米。

優選的，所述聚焦鏡的焦距大于等于1毫米小于等于100毫米。

應用本實用新型的技術方案，具有以下技術效果：（1）激光束依次經過分光鏡、聚焦鏡后聚焦于第一焦點，激光束依次經過分光鏡、凸面鏡以及聚焦鏡后聚焦于第二焦點，形成具有兩個焦點的聚焦系統；（2）所述波片與控制其旋轉的旋轉裝置連接，控制裝置控制波片的旋轉角度，從而在激光束總功率不變的情況下改變第一焦點與第二焦點之間的激光功率，適應不同需求的加工，提高加工速度和提高產品質量，應用性廣泛；（3）還可以根據實際需要選擇不同曲率半徑的凸面鏡，從而改變第一焦點與第二焦點之間距離。

附圖說明

圖1為現有技術中雙焦點產生的原理圖；

圖2本實用新型雙焦點激光加工系統的整體結構示意圖；

圖3為現有技術中單焦點激光加工系統的切割示意圖；

圖4為本發明雙焦點激光加工系統的切割示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖以及具體實施例來詳細說明本實用新型的技術方案，在此本實用新型的示意性實施例以及說明用來解釋本實用新型的技術方案，但并不作為對本實用新型的限定。

本實用新型的雙焦點激光加工系統包括波片21、分光鏡22、凸面鏡23以及聚焦鏡24，如圖2所示。

入射光5經所述波片21后得到的第一光束11的光路上設有所述分光鏡22。

所述波片21與控制其旋轉的旋轉裝置（未圖示）連接。