[實用新型]光纖激光加工氧化鋁陶瓷的裝置

有效

• 申請號: 201420692594.2
• 申請日: 2014-11-19
• 公開（公告）號: CN204234973U
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 張凱;雷春翔;張士磊;尹洪峰
• 申請（專利權）人: 蘇州德龍激光股份有限公司;江陰德力激光設備有限公司
• 主分類號: B23K26/382
• 分類號: B23K26/382;B23K26/402;B23K26/18;B23K26/70;B23K26/073
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 王玉國

技術領域

本實用新型涉及一種光纖激光加工氧化鋁陶瓷的裝置。

背景技術

隨著科技的發展，陶瓷在電子產品和LED照明等行業中的應用也越來越廣泛。根據陶瓷的應用范圍，可將其分為兩種：一種是功能陶瓷，因其具有特殊的本征物理特性(導電性、磁性、介電性、鐵電性和光學性等)，可作為元器件應用于電子工程領域；另一種是結構陶瓷，因其熔點高、強度、化學穩定性、力學熱學性能，以及使用壽命和可靠性等多個方面具有顯著優勢，被廣泛作為結構件來用。

對于燒結后陶瓷，機械加工(金剛石磨削加工)至今被認為是最為可靠和理想的加工手段，可以滿足高尺寸精度以及高表面光潔度的成品要求。但是對于硬度僅次于金剛石的陶瓷來說，高額的加工成本(約占總加工成本的60～90％)以及較長加工周期導致高質量高精度陶瓷成本的價格居高不下；而機械磨削加工后，陶瓷表面殘余應力以及塑性變形已經成為影響陶瓷成品質量的主要問題。

當今學者對燒結后的硬脆性陶瓷進行成形加工成為近年來的研究熱點，其加工方式包括超聲速振動磨削、水射流加工、化學加工、電化學加工、等離子束加工以及激光加工等。相比其他加工方式，激光加工采用聚焦獲得高功率光能量到材料表面，使局部材料加熱、熔化、分解、氣化實現對材料的去除，對外界環境要求不高，其加工質量取決于使用的工藝參數、材料的光學和熱學特性。激光加工具有非接觸性、柔性化，高效率、?易實現數字化控制點，易于CNC機床集成實現三維加工，基本無損耗，低成本。

隨著器件朝著微型化、便攜式的方向發展，對電路板小型化提出了越來越高的需求。例如，在陶瓷基板的線寬在50μm以下，小孔的精度在20μm以下，鉆孔孔徑在80μm以下。相比CO₂激光器加工，由于其波長較長、受到透鏡像差、衍射等因素的制約，加工出來的光斑(含熱影響區)都將近100μm，很難滿足陶瓷的應用；而對于波長加工較短紫外激光(355nm)和綠光(532nm)雖然光斑較小，但是受到納秒脈寬，高頻率，較低激光器功率(＜50W)以及激光器價格昂貴等因素制約，使得其在陶瓷加工的效率大幅降低以及無法開展工業級應用。對于以上要求，傳統的加工方法與裝置難以勝任。

實用新型內容

本實用新型的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種光纖激光加工氧化鋁陶瓷的裝置。

本實用新型的目的通過以下技術方案來實現：

光纖激光加工氧化鋁陶瓷的裝置，特點是：包含沿光路依次布置的激光器、擴束鏡、旋光系統和聚焦鏡，激光器是1064nm紅外光纖激光器，旋光系統安裝于角度調整架之下，聚焦鏡輸出端正對于用于放置氧化鋁陶瓷的三維平臺，所述三維平臺上方設有吸收劑涂覆裝置。

進一步地，上述的光纖激光加工氧化鋁陶瓷的裝置，所述激光器是1064nm紅外光纖QCW激光器。

更進一步地，上述的光纖激光加工氧化鋁陶瓷的裝置，所述旋光系統包含兩片楔形鏡片，其中每片楔形鏡片的兩面分別是平面和傾斜面，兩片楔形鏡片的平面向外，傾斜面向內，由機械部件固定楔形鏡片位置，電機與安裝在楔形鏡片上的皮帶驅動連接。

更進一步地，上述的光纖激光加工氧化鋁陶瓷的裝置，所述三維平臺?上方布置有輔助定位影像系統。

本實用新型技術方案突出的實質性特點和顯著的進步主要體現在：

①采用1064nm紅外光纖QCW激光器與普通的連續激光器相比，具有很高的峰值功率和比較長的脈寬，尤其是在與材料作用時通過瞬間高峰值功率熱，較低占空比與材料發生高溫燒蝕去除物質，使用這種方式可以極大地減小熱影響區域；可以獲得很好的邊緣效果；

②旋光系統將能量分布為高斯分布的激光光束通過其內部的楔形鏡片改變角度，即獲得截面能量密度均勻的不同直徑圓形光斑(D≤1mm)，經過整形后的光束可以獲得更好的打孔效果及效率；加工的小孔不僅圓度優良，而且效率很高(無需使用平臺插補)；

③吸收劑涂覆裝置將吸收劑涂覆在氧化鋁陶瓷面位置，增加激光加工所在陶瓷表面區域對激光的吸收性，使加工過程中無跳點；

④實現陶瓷鉆孔、劃線和切割等功能，激光單點沖出不同微孔(D≤1mm)，具有光斑小、效率高和成本低等優點。

附圖說明

下面結合附圖對本實用新型技術方案作進一步說明：

圖1：本實用新型的光路示意圖；

圖2：旋光系統的工作示意圖；

圖3：加工過程示意圖。

具體實施方式