氮化铝陶瓷的激光加工装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了氮化铝陶瓷的激光加工装置，准连续激光器的光路输出端通过具有保护层的光纤与激光头传导连接，激光头的输出光路上依次布置有准直镜和聚焦镜，聚焦镜的光路输出端正对于X‑Y运动平台，所述X‑Y运动平台通过升降机构安装于玻璃器皿之上，玻璃器皿置于恒温超声清洗装置中。通过光学搭配，采用经过优化的激光光路和光学模块的应用，综合光纤激光在氧化铝陶瓷方面划线和打孔领域的优势，实现划线、切割和微孔加工；采用具有保护层的光纤进行传导，取代传统意义的飞行光路，减少了粉尘对激光器等设备伤害，增加了光腔的密封性；保证了氮化铝陶瓷又快又好的加工，以及加工完成后材料表面杂质的清洗。

【技术实现步骤摘要】
氮化铝陶瓷的激光加工装置
本技术涉及一种氮化铝陶瓷的激光加工装置，属于激光加工设备

技术介绍
氮化铝是一种综合性能优良的新型陶瓷材料，具有优良的热传导性、可靠的电绝缘性、低的介电常数和介电损耗、无毒以及与硅相匹配的热膨胀系统等一系列优良特性，被认为是新一代高集成度半导体基片和电子器件封装的理想材料，引起了国内外研究者的广泛关注，随着现代科学技术的飞速发展，对所用材料的性能提出了更高的要求。氮化铝陶瓷也必将在许多领域得到更为广泛的应用。虽然多年来通过许多研究者的不懈努力，在粉末的制备、成形、烧结等方面的研究均取得了长足进展。氮化铝硬度高,超过传统氧化铝,是新型的耐磨陶瓷材料,但由于造价高，只能用于磨损严重的部位.利用ALN陶瓷耐热耐熔体侵蚀和热震性，可制作GaAs晶体坩埚、Al蒸发皿、磁流体发电装置及高温透平机耐蚀部件，利用其光学性能可作红外线窗口。氮化铝薄膜可制成高频压电元件、超大规模集成电路基片等。氮化铝耐热、耐熔融金属的侵蚀，对酸稳定，但在碱性溶液中易被侵蚀。AIN新生表面暴露在湿空气中会反应生成极薄的氧化膜。利用此特性，可用作铝、铜、银、铅等金属熔炼的坩埚和烧铸模具材料。ALN陶瓷的金属化性能较好，可替代有毒性的氧化敏瓷在电子工业中广泛应用。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种氮化铝陶瓷的激光加工装置。本技术的目的通过以下技术方案来实现：氮化铝陶瓷的激光加工装置，特点是：包含准连续激光器、具有保护层的光纤、玻璃器皿以及恒温超声清洗装置，所述准连续激光器的光路输出端通过具有保护层的光纤与激光头传导连接，激光头的输出光路上依次布置有准直镜和聚焦镜，聚焦镜的光路输出端正对于X-Y运动平台，所述X-Y运动平台通过升降机构安装于玻璃器皿之上，玻璃器皿置于恒温超声清洗装置中。进一步地，上述的氮化铝陶瓷的激光加工装置，其中，所述X-Y运动平台的上方布置有影像系统。更进一步地，上述的氮化铝陶瓷的激光加工装置，其中，所述聚焦镜上安装有喷嘴，喷嘴正对于X-Y运动平台，喷嘴连接辅助吹气装置。更进一步地，上述的氮化铝陶瓷的激光加工装置，其中，所述准连续激光器为1064nm光纤准连续激光器。更进一步地，上述的氮化铝陶瓷的激光加工装置，其中，所述光纤的保护层由橡胶或者铝制薄膜缠绕形成。更进一步地，上述的氮化铝陶瓷的激光加工装置，其中，所述玻璃器皿中盛放有溶液，溶液为盐酸溶液或者丙酮溶液。更进一步地，上述的氮化铝陶瓷的激光加工装置，其中，所述影像系统为高分辨率辅助定位影像系统。再进一步地，上述的氮化铝陶瓷的激光加工装置，其中，控制系统与X-Y运动平台控制连接。再进一步地，上述的氮化铝陶瓷的激光加工装置，其中，所述X-Y运动平台上方的一侧布置有真空吸附装置。本技术与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：①采用长脉宽激光器(准连续激光器)，产生ms量级的脉冲，能够使得脉冲光具有比连续光高十倍以上的峰值功率，更适宜对材料的切割、钻孔与划线，选用的光路输出发散光，需要将激光头连接到切割头的进口端，即准直端口，将发散光调整为平行光，再通过切割头内置的聚焦镜，将平光汇聚成能量最强的一个点，辅助吹气，让通过切割头的光路输出端正对于X-Y运动平台，使用高清影像对材料进行定位，确定具体的加工位置，激光按照加工图形以坐标系的方式反馈到匀速运动平台上，通过控制系统实现对激光器能量等参数的控制，以及运动速度的控制，保证加工过程中流畅性，能量加工的一致性；②采用具有保护层的光纤进行传导，取代传统意义的飞行光路，减少了粉尘对激光器等设备伤害，增加了光腔的密封性；③通过光学搭配，采用经过优化的激光光路和光学模块的应用，综合光纤激光在氧化铝陶瓷方面划线和打孔领域的优势，并改进传统的加工方式，实现划线、切割和微孔加工，相比其他光源加工方式有了更快的加工速度和加工质量，更适用于芯片封装、LED照明等行领域；本技术保证了氮化铝陶瓷又快又好的加工以及加工完成后材料表面杂质的清洗。④用于对散热性能良好的氮化铝陶瓷进行划线、切割等加工，适合芯片封装、LED照明等行业，实现划线、切割和微孔加工，相比于传统的激光设备打孔方式，加工速度更快，加工质量更好。附图说明图1：本技术的结构示意图。具体实施方式为了对本技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明具体实施方案。如图1所示，氮化铝陶瓷的激光加工装置，包含准连续激光器1、具有保护层的光纤2、玻璃器皿11以及恒温超声清洗装置12，准连续激光器1的光路输出端通过具有保护层的光纤2与激光头3传导连接，激光头3的输出光路上依次布置有准直镜4和聚焦镜6，聚焦镜6的光路输出端正对于X-Y运动平台9，X-Y运动平台9通过升降机构安装于玻璃器皿11之上，玻璃器皿11置于恒温超声清洗装置12中。X-Y运动平台9的上方布置有影像系统5，聚焦镜6上安装有喷嘴7，喷嘴7正对于X-Y运动平台9，喷嘴7连接辅助吹气装置8。X-Y运动平台9上方的一侧布置有真空吸附装置。控制系统10与X-Y运动平台9控制连接。准连续激光器1与激光头3之间光路采用具有保护层的光纤进行传导，取代传统意义的飞行光路，减少了粉尘对激光器等设备伤害，增加了光腔的密封性。光纤2的保护层由橡胶或者铝制薄膜对缠绕形成，防止光纤折断或者被外界的杂质污染。准连续激光器1为1064nm光纤准连续激光器。具有QCW出光模式，能够使得脉冲光具有比连续光高十倍以上的峰值功率，更适宜对材料的切割、钻孔与划线。激光头3输出的无规则自然光通过准直镜4调整为有序的平行光束。激光平行光束进入聚焦镜6，实现激光汇聚，并与影像系统5配合、进而控制激光加工位置，激光按照加工图形以坐标系的方式反馈到匀速运动平台上，基于平台位置触发信号，输出激光，聚焦到待加工工件表面，以瞬间融化材料进行加工。影像系统5为高分辨率辅助定位影像系统，可以实现对材料的准备定位和自动捕捉功能。X-Y运动平台9由控制系统10设置速度、加速度等运动参数，操作简易方便。玻璃器皿11中盛放有溶液，溶液为盐酸溶液或者丙酮溶液，两种溶液不能混合使用。但可以将氮化铝陶瓷先在稀盐酸溶液浸泡2～4小时后，再在丙酮溶液里继续浸泡2小时即可。采用长脉宽激光器(也叫准连续激光器)，产生ms量级的脉冲，能够使得脉冲光具有比连续光高十倍以上的峰值功率，更适宜对材料的切割、钻孔与划线，选用的光路输出发散光，需要将激光头连接到切割头的进口端，即准直端口，将发散光调整为平行光，再通过切割头内置的聚焦镜，将平光汇聚成能量最强的一个点，辅助吹气，让通过切割头的光路输出端正对于X-Y运动平台，使用高清影像对材料进行定位，确定具体的加工位置，激光按照加工图形以坐标系的方式反馈到匀速运动平台上，通过控制系统实现对激光器能量等参数的控制，以及运动速度的控制，保证加工过程中流畅性，能量加工的一致性。氮化铝陶瓷的激光加工方法，待加工的氮化铝陶瓷固定于X-Y运动平台9上，准连续激光器1发出的激光经过具有保护层的光纤2传导到激光头3，激光头3的光路输出发散光，通过准直镜4将自然光调整为平行光，平行光通过聚焦镜6汇聚，与影像系统配合，进而控制激光加工位置，激光按照加工图形以坐标系的本文档来自技高网...

【技术保护点】
氮化铝陶瓷的激光加工装置，其特征在于：包含准连续激光器(1)、具有保护层的光纤(2)、玻璃器皿(11)以及恒温超声清洗装置(12)，所述准连续激光器(1)的光路输出端通过具有保护层的光纤(2)与激光头(3)传导连接，激光头(3)的输出光路上依次布置有准直镜(4)和聚焦镜(6)，聚焦镜(6)的光路输出端正对于X‑Y运动平台(9)，所述X‑Y运动平台(9)通过升降机构安装于玻璃器皿(11)之上，玻璃器皿(11)置于恒温超声清洗装置(12)中。

【技术特征摘要】
1.氮化铝陶瓷的激光加工装置，其特征在于：包含准连续激光器(1)、具有保护层的光纤(2)、玻璃器皿(11)以及恒温超声清洗装置(12)，所述准连续激光器(1)的光路输出端通过具有保护层的光纤(2)与激光头(3)传导连接，激光头(3)的输出光路上依次布置有准直镜(4)和聚焦镜(6)，聚焦镜(6)的光路输出端正对于X-Y运动平台(9)，所述X-Y运动平台(9)通过升降机构安装于玻璃器皿(11)之上，玻璃器皿(11)置于恒温超声清洗装置(12)中。2.根据权利要求1所述的氮化铝陶瓷的激光加工装置，其特征在于：所述X-Y运动平台(9)的上方布置有影像系统(5)。3.根据权利要求1所述的氮化铝陶瓷的激光加工装置，其特征在于：所述聚焦镜(6)上安装有喷嘴(7)，喷嘴(7)正对于X-Y运动平台(9)，喷嘴(7)连...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵裕兴，张凯，
申请(专利权)人：苏州德龙激光股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32