[發明專利]一種飛秒激光加工金剛石微槽截面形狀的調控方法

在審

• 申請號: 201910400836.3
• 申請日: 2019-05-14
• 公開（公告）號: CN110202266A
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 姜海濤;崔健磊;孫大智;豆劍;殷東平;梅雪松;王文君
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十八研究所
• 主分類號: B23K26/362
• 分類號: B23K26/362;B23K26/364
• 代理公司: 合肥昊晟德專利代理事務所(普通合伙) 34153
• 代理人: 王林

本發明公開一種飛秒激光加工金剛石微槽截面形狀的調控方法，包括步驟，對金剛石表面進行清洗；搭建光路；設置飛秒激光器的輸出激光的激光參數；將所述金剛石固定在移動載物臺的加工工位上；調節所述光路中的飛秒激光參數，并進行微槽加工；加工后處理；通過先寬度方向進給再深度方向進給的激光加工行程方式進行近矩形截面微槽的加工；本發明可以獲得飛秒激光加工高深寬比的近矩形截面微槽的工藝流程以及工藝參數，從而可以加工符合要求的微流道，為集成度很高的電子芯片的大幅度散熱提供了保障。

技術領域

本發明涉及激光微納制造技術領域，具體涉及一種飛秒激光加工金剛石微槽截面形狀的調控方法。

背景技術

近年來，隨著電子工業的飛速發展，電子芯片的特征尺寸在不斷減小，集成度卻在不斷提高。集成度很高的微型電子芯片工作時會產生大量的熱，若不及時散除，輕則影響設備性能，重則引發事故。因此，芯片級的熱管理技術成為了研究熱點。研究表明，基于MEMS的微泵驅動單項流體循環微槽熱沉冷卻系統，可以采用復雜但成本相對較低的微加工，能夠綜合材料兼容性和高傳熱潛能等優勢，是實現高熱流密度傳輸的最佳方案，在有效轉移器件熱量和精確控制器件溫度方面有極佳的工作前景。

目前，微槽熱沉對材料要求較高，金剛石相比于目前應用的無氧銅、玻璃以及聚合物等材料，其本身材料膨脹率低、熱導率高的優異特性外，又具備微槽高效熱擴展能力，被認為是新一代微槽熱沉冷卻系統的理想材料。然而，金剛石超硬耐磨、成型加工十分困難。傳統的微細加工手段：常規激光、刻蝕、LIGA、微細銑削等手段在加工金剛石微槽方面，不能同時滿足精度、高深寬比、多維加工能力等要求。

鑒于上述缺陷，本發明創作者經過長時間的研究和實踐終于獲得了本發明。

發明內容

為解決上述技術缺陷，本發明采用的技術方案在于，提供一種飛秒激光加工金剛石微槽截面形狀的調控方法，包括步驟：

S1，對金剛石表面進行清洗；

S2，搭建光路；

S3,設置飛秒激光器的輸出激光的激光參數；

S4，將所述金剛石固定在移動載物臺的加工工位上；

S5，調節所述光路中的飛秒激光參數，并進行微槽加工；

S6，加工后處理；

在所述步驟S5中，通過先寬度方向進給再深度方向進給的激光加工行程方式進行近矩形截面微槽的加工。

較佳的，所述光路包括飛秒激光器、第一反射鏡、1/2波片、分光棱鏡、快門、第二反射鏡、光闌、聚焦平凸透鏡，所述飛秒激光器的輸出激光經過所述第一反射鏡使光路轉動90°，反射光依次經過所述1/2波片、所述分光棱鏡、所述快門、所述第二反射鏡、所述光闌、所述聚焦平凸透鏡垂直照射在所述移動載物臺的加工工位上。

較佳的，所述分光棱鏡設置有功率計，所述分光棱鏡和所述功率計用于檢測所述光路中的激光功率，所述1/2波片用于調節所述光路中的激光功率，所述快門用于控制所述光路的通斷，所述光闌用于控制光斑大小，所述聚焦平凸透鏡將所述光闌輸出的圓形光斑激光束進行聚焦。

較佳的，將所述聚焦平凸透鏡的透鏡中心與燒蝕點之間的距離設置為50.8mm，透過所述聚焦平凸透鏡得到的燒蝕圓光斑半徑為1.08μm，所述燒蝕圓光斑為聚焦光斑。

較佳的，所述步驟S3中，所述激光參數包括激光波長、重頻和脈寬，所述激光波長為808nm，所述重頻為1kHz，所述脈寬為120fs。

較佳的，所述步驟S5中所述微槽加工過程包括：

S51，旋轉所述1/2波片，調節所述飛秒激光功率；

S52，調節所述光闌的直徑；