[發明專利]一種藍寶石激光挖槽裝置及其挖槽方法

有效

• 申請號: 201410460620.3
• 申請日: 2014-09-11
• 公開（公告）號: CN105458515B
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 王焱華;楊國會;李成;唐建剛;高昆;尹建剛;高云峰
• 申請（專利權）人: 大族激光科技產業集團股份有限公司
• 主分類號: H01L21/304
• 分類號: H01L21/304;B23K26/364;B23K26/082;B23K26/046
• 代理公司: 深圳市世聯合知識產權代理有限公司44385
• 代理人: 汪琳琳

技術領域

本發明涉及激光加工技術領域，更具體的說，特別涉及一種藍寶石激光挖槽裝置及其挖槽方法。

背景技術

藍寶石具有耐劃傷，擦傷，耐腐蝕的特點，與其它玻璃相比的優點早已被很多人了解但是由于材料本身的價格以及其加工上的難度，使得它一直以來難以被廣泛使用，目前藍寶石的材料成本以及逐步下降，并且激光微加工領域的技術也有了飛快的發展，對藍寶石的切割，打孔，挖槽等具有很大的市場應用前景。目前，主要通過金剛石涂層線(diamond coated wire)加工藍寶石，由于金剛石成本較高，并且這樣的加工方式是接觸式加工，金剛石涂層線使用到一定程度后容易損壞，造成藍寶石加工成本增大。用金剛石涂層線加工藍寶石還有一個顯著的缺點是加工效率低，加工效果差，容易造成加工不良。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術存在的技術問題，提供一種藍寶石激光挖槽裝置及其挖槽方法，可以解決填充掃描方式所帶來的跳轉問題以及連接處加工不良的問題。

為了解決以上提出的問題，本發明采用的技術方案為：

一種藍寶石激光挖槽裝置，該挖槽裝置包括激光器、反射鏡、擴束鏡、振鏡、聚焦鏡、平臺和計算機，將待加工藍寶石樣品設置于平臺上，反射鏡、擴束鏡、振鏡和聚焦鏡由上至下依次設置在待加工藍寶石樣品的上方，反射鏡、擴束鏡、振鏡、聚焦鏡和待加工藍寶石樣品的中心位于同一直線上，激光器位于反射鏡的一側，計算機與振鏡相連。

所述激光器的激光波長范圍是355nm～1064nm，包含紫外、綠光和紅外激光器。

所述激光器發出激光的偏振態為線偏振，偏振比大于100:1。

所述激光器的脈沖寬度范圍是10飛秒～500皮秒，單點能量的范圍是1uJ～10mJ。

一種藍寶石激光挖槽裝置的挖槽方法，所述計算機包括建型模塊、計算模塊、測試模塊、生成模塊和掃描模塊；

該挖槽方法步驟如下：

步驟S1：根據待加工藍寶石樣品上挖槽的形狀和大小，通過建型模塊建立挖槽的模型；

步驟S2：通過計算模塊計算加工挖槽所需要的層數n，其中D為挖槽的總深度，d為每層加工的厚度，具體公式如下：

n＝D/d；

步驟S3：通過測試模塊測試出激光去除每層藍寶石效率，即得到加工每層藍寶石挖槽所需的時間t，則能得到加工藍寶石挖槽所需的總時間T，具體公式如下：

T＝n*t；

步驟S4：根據步驟二得到的層數n對挖槽模型進行分層，生成模塊通過矢量線來模擬掃描軌跡，通過掃描模塊將模擬得到的每層掃描軌跡通過圖形處理生成一條螺旋線；

步驟S5：根據加工藍寶石挖槽所需的總時間T，打開挖槽裝置中的激光器，激光光束根據步驟四生成的螺旋線，并按照每層的掃描軌跡，從藍寶石表面逐層向內部掃描得到所述挖槽。

所述藍寶石挖槽的總深度D范圍是50～1000um，每層加工的厚度d范圍是5～50um。

所述待加工藍寶石樣品的厚度范圍是100～2000um。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：

1、本發明的挖槽裝置采用激光器發射激光光束，并經過反射鏡、擴束鏡、振鏡和聚焦鏡后聚焦在待加工藍寶石樣品上進行激光加工，整個裝置結構簡單，且加工速度快、效率高。

2、本發明在激光掃描的軌跡上使用連續的線掃描方式，以解決填充掃描方式所帶來的跳轉問題以及連接處加工不良的問題，挖槽的斷面形貌的生成機理是將挖槽模型分切成若干層，通過矢量線來模擬掃描軌跡，每層的掃描范圍可以漸變，并且將每層的掃描軌跡通過圖形處理生成一條連續的螺旋線，此外，所需切分的層數可以根據挖槽的厚度以及激光加工每層的厚度得到，這種掃描方式具有效率高，加工效果均勻，崩邊量小，掃描圖形處理方便的特點。

附圖說明

圖1為本發明的藍寶石激光挖槽裝置示意圖。

圖2為本發明的藍寶石挖槽上每層掃描方式示意圖。

圖3為本發明的藍寶石挖槽橫截面示意圖

圖4為本發明的藍寶石激光挖槽方法的流程圖。

附圖標記說明：1-激光器、2-反射鏡、3-擴束鏡、4-振鏡、5-聚焦鏡、6-待加工藍寶石樣品、7-平臺、8-計算機、61-激光掃描區域、62-激光開始掃描位置、63-激光結束掃描位置

具體實施方式