[發明專利]透明材料激光轉印裝置及其方法

在審

• 申請號: 202210208554.5
• 申請日: 2022-03-04
• 公開（公告）號: CN114885512A
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 趙裕興;郭宏宇;徐海賓
• 申請（專利權）人: 蘇州德龍激光股份有限公司
• 主分類號: H05K3/14
• 分類號: H05K3/14;H05K3/00;H05K1/03
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 王玉國

1.透明材料激光轉印裝置，其特征在于：激光器(11)的輸出光路上依次布置有用于調整功率大小的電動功率衰減模塊(21)、用于對光束尺寸放大或縮小的擴束鏡(31)以及用于改變光束傳播方向的反射單元，反射單元的反射光路上設有振鏡掃描聚焦系統(42)，振鏡掃描聚焦系統(42)正對于二維運動加工平臺(61)，透明材料(51)與襯底材料(52)貼合置于二維運動加工平臺(61)上，透明材料(51)位于襯底材料(52)之上。

2.根據權利要求1所述的透明材料激光轉印裝置，其特征在于：所述激光器(11)為波長0.31um～2.2um，重復頻率1kHz～10MHz，功率1W～100W，脈寬10ns～100ns的納秒激光器；

或者，激光器(11)為波長0.31um～2.2um，重復頻率1kHz～10MHz，功率1W～100W，脈寬1ps～500ps的皮秒激光器；

或者，激光器(11)為中心波長0.31um～2.2um，重復頻率1kHz～10MHz，功率1W～100W，脈寬10fs～1000fs的飛秒激光器。

3.根據權利要求1所述的透明材料激光轉印裝置，其特征在于：所述反射單元包含沿光路依次設置的兩塊或兩塊以上的反射鏡。

4.根據權利要求1所述的透明材料激光轉印裝置，其特征在于：所述振鏡掃描聚焦系統(42)包含沿光路依次設置的用于光束移動掃描和掃描路徑改變的掃描振鏡(41)以及用于對光束聚焦的場鏡(43)，掃描振鏡(41)為二維壓電轉鏡、多邊形轉鏡、AOM聲光調制器、DMD可編程器件或SLM空間光調制器。

5.根據權利要求1所述的透明材料激光轉印裝置，其特征在于：透明材料(51)的下底面與襯底材料(52)的上表面緊密貼合，間隙≤0.5mm。

6.根據權利要求1或5所述的透明材料激光轉印裝置，其特征在于：所述透明材料(51)為玻璃、水晶、高透PC、PMMA或紅外光可透射的硅片材料，其正反面經拋光處理。

7.根據權利要求1或5所述的透明材料激光轉印裝置，其特征在于：所述襯底材料(52)為金屬材料、金屬復合材料或非金屬材料。

8.透明材料激光轉印方法，其特征在于：激光器(11)輸出光束，電動功率衰減模塊(21)調整功率大小，擴束鏡(31)將光束尺寸放大或縮小，使焦點出光斑尺寸滿足工藝要求尺寸，焦點處光斑直徑≤30um；反射單元改變光束傳播方向；激光光束進入振鏡掃描聚焦系統(42)，實現光束高速移動掃描和掃描路徑改變并將光束聚焦；聚焦后的光斑焦深度≤0.5mm，位于透明材料(51)和襯底材料(52)之間，焦深范圍覆蓋透明材料(51)底部和襯底材料(52)上部；

激光聚焦于透明材料(51)與襯底材料(52)的結合面，激光與材料相互作用，在透明材料(51)的下表面形成微納結構，同時將襯底材料(52)氣化形成高能等離子體，高能金屬離子蒸鍍固化在微納結構區，形成微米量級的線路，完成透明材料激光轉印。

9.根據權利要求8所述的透明材料激光轉印方法，其特征在于：激光焦深同時覆蓋透明材料(51)的底部和襯底材料(52)上部，對透明材料(51)底面外部進行刻蝕或雕刻形成微納結構空腔，同時對襯底材料(52)進行加熱或改性，使改性后的襯底材料進入透明材料形成的微納結構，完成轉印。

10.根據權利要求8所述的透明材料激光轉印方法，其特征在于：激光焦深同時覆蓋透明材料(51)底部和襯底材料(52)上部，對透明材料底面外部進行刻蝕或雕刻形成微納結構空腔同時使加工后的透明材料改性，同時對襯底材料進行加熱或改性，使襯底材料的氣化材料沉積在透明材料的微納結構的表面，完成轉印。