陶瓷工件激光钻孔的方法技术

本发明专利技术涉及一种陶瓷工件激光钻孔的方法，这种陶瓷工件激光钻孔的方法，通过挑选皮秒激光器使得激光加工的脉冲宽度为皮秒级别，脉冲宽度为皮秒级别可以保证激光加工时的脉冲峰能量较高，可以在较短的加工时间下实现对陶瓷工件的切割，从而降低激光加工时，边缘热扩散效应，可以避免切割时产生过多的热扩散，从而避免在激光钻孔时产生边缘裂纹的问题。此外，通过绕环加工先得到半成品孔，再在半成品孔上加工得到需要加工的孔，第一次绕环加工容易在半成品孔的边缘处出现边缘裂纹的问题，第二次绕环加工相对于第一次绕环加工热量不易积累，从而得到的孔的边缘不易出现边缘裂纹。从而得到的孔的边缘不易出现边缘裂纹。从而得到的孔的边缘不易出现边缘裂纹。

【技术实现步骤摘要】
陶瓷工件激光钻孔的方法


[0001]本专利技术涉及激光加工领域，尤其涉及一种陶瓷工件激光钻孔的方法。

技术介绍

[0002]在即将到来的5G手机应用中，氧化锆陶瓷手机后盖作为5G手机盖板的优势表现为：1.对比与金属，氧化锆陶瓷的电绝缘性不会对电磁信号形成屏蔽，故手机机身可以做成一体化。2.氧化锆陶瓷材料的手感和玻璃十分相似，但氧化锆陶瓷比玻璃要硬很多，莫氏硬度仅次于蓝宝石，所以氧化锆陶瓷机身具有耐磨与耐刮性，且偶尔跌落也不易摔碎。3.手机触感方面则表现为冷却时滑润，发热时温润；故陶瓷机身的用户体验高于玻璃和金属。
[0003]现有氧化锆陶瓷手机后盖钻孔的方法都是采用机械加工方法，但由于氧化锆陶瓷硬度非常高，采用机械加工方法在氧化锆陶瓷手机后盖上打孔会产生边缘裂纹的问题。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要提供一种陶瓷工件激光钻孔的方法，其可以解决传统机械加工方法钻孔带来的边缘裂纹的问题。
[0005]一种陶瓷工件激光钻孔的方法，包括如下步骤：
[0006]提供陶瓷工件；
[0007]选取皮秒激光器、扩束镜和聚焦镜头，将所述陶瓷工件放置到加工平台上，开启激光设备，调整激光焦距，使得激光焦点始终聚焦于所述陶瓷工件的待加工面；
[0008]对所述陶瓷工件进行定位；以及
[0009]调整激光工艺参数，记所述需要加工的孔的孔径为R，以(R-ΔL)为加工孔径，控制激光在所述陶瓷工件的待加工面上绕环运动进行绕环加工，加工出孔径为(R-ΔL)的半成品孔，接着以R为加工孔径，控制激光在所述陶瓷工件的待加工面上绕环运动进行绕环加工，从而在所述陶瓷工件的待加工面上钻出孔径为R的所述需要加工的孔，所述ΔL为0.005mm～0.03mm。
[0010]脉冲激光在陶瓷上打孔时，孔边缘会产生微裂纹和重铸层，这些微裂纹的尖端所形成的应力难于释放，使微裂纹很容易扩展为大裂纹，甚至发生断裂现象。这种陶瓷工件激光钻孔的方法，通过挑选皮秒激光器使得激光加工的脉冲宽度为皮秒级别，脉冲宽度为皮秒级别可以保证激光加工时的脉冲峰能量较高，可以在较短的加工时间下实现对陶瓷工件的切割，从而控制激光热扩散区域，通过绕环加工先得到半成品孔，再在半成品孔上加工得到需要加工的孔，由于激光加工孔的孔径通常较小，容易产生热量积累的问题，第一次绕环加工容易在半成品孔的边缘处出现边缘裂纹的问题，第二次绕环加工相对于第一次绕环加工热量不易积累，从而得到的孔的边缘不易出现边缘裂纹。
附图说明
[0011]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0012]其中：
[0013]图1为一实施方式的陶瓷工件激光钻孔的方法的结构示意图。
具体实施方式
[0014]为了便于理解本专利技术，下面将结合具体实施方式对本专利技术进行更全面的描述。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。
[0015]如图1所示的一实施方式的陶瓷工件激光钻孔的方法，包括如下步骤：
[0016]S10、提供陶瓷工件。
[0017]一般来说，陶瓷工件的材料可以为氧化锆陶瓷或氧化铝陶瓷。
[0018]本实施方式中，陶瓷工件为厚度为0.25mm～0.85mm的陶瓷手机后壳，陶瓷工件的待加工面可以为陶瓷手机后壳的外表面，也可以为陶瓷手机后壳的内表面。
[0019]对于镀膜的陶瓷手机后壳，待加工面为非镀膜面。
[0020]在其他的实施方式中，陶瓷工件也可以为其他类型的产品。
[0021]一般来说，需要的孔的孔径不大于1mm。
[0022]S20、选取皮秒激光器、扩束镜和聚焦镜头，将陶瓷工件放置到加工平台上，开启激光设备，调整激光焦距，使得激光焦点始终聚焦于所述陶瓷工件的待加工面。
[0023]优选的，S20还包括如下操作：在将陶瓷工件放置到加工平台上之前，依次用丙酮、酒精、去离子水对陶瓷工件进行超声波清洗，接着干燥。
[0024]干燥可以为用无尘布擦干或干燥氮气吹干。
[0025]对陶瓷工件进行表面预处理，去除表面污物和油脂，可以防止激光加工后有油脂或者污物残留，导致孔边缘出现发黑的情况。
[0026]通过挑选皮秒激光器使得激光加工的脉冲宽度为皮秒级别，脉冲宽度为皮秒级别可以保证激光加工时的脉冲峰能量较高，可以在较短的加工时间下实现对陶瓷工件的切割，从而降低激光加工后的孔边缘热扩散。
[0027]而纳秒激光器的脉冲宽度为纳秒级别，其峰能量偏低，采用纳秒激光器加工陶瓷工件时，为了能够切割陶瓷工件，需要较高的功率以及较长的加工时间，从而导致热扩散较高，最终使得加工孔的边缘出现边缘裂纹的问题。
[0028]优选的，皮秒激光器的脉冲宽度为8ps～20ps。
[0029]具体来说，皮秒激光器为红外皮秒激光器、紫外皮秒激光器或绿光皮秒激光器。
[0030]优选的，皮秒激光器为波长为355nm的紫外皮秒激光器。
[0031]本实施方式中，激光镜头为焦深大于2mm的254镜头，254镜头的镭射范围为160mm
×
160mm，扩束镜为6倍扩束镜。
[0032]本实施方式中，加工平台为精密加工平台，可电动控制在X轴，Y轴，Z轴三个方向移动，从而可以保证激光焦点始终聚焦于陶瓷工件的待加工面。
[0033]在其他的实施方式中，也可以采用普通的加工平台，通过调整激光器、扩束镜和聚焦镜头来保证激光焦点始终聚焦于陶瓷工件的待加工面。
[0034]S30、对陶瓷工件进行定位。
[0035]具体来说，S30为：选用视野较大的两套CCD视觉装置，分别定位陶瓷工件(陶瓷手机后盖)的左上两条边和右下两条边位置，并给出陶瓷工件的坐标和旋转角度。
[0036]CCD视觉装置为电荷耦合元件(Charge coupled Device)，可以称为图像传感器。CCD视觉装置中，相机精度要求在500万以上，主要的作用为定位陶瓷工件中心点，使得激光能准确作用在陶瓷工件所要求的尺寸上。
[0037]在其他的实施方式中，也可以采用其他类型的装置来实现陶瓷工件的定位。
[0038]S40、调整激光工艺参数，记需要加工的孔的孔径为R，以(R-ΔL)为加工孔径，控制激光在陶瓷工件的待加工面上绕环运动进行绕环加工，加工出孔径为(R-ΔL)的半成品孔，接着以R为加工孔径，控制激光在陶瓷工件的待加工面上绕环运动进行绕环加工，从而在陶瓷工件的待加工面上钻出孔径为R的需要加工的孔。
[0039]两次绕环加工之间的间距为ΔL，ΔL过大则会导致热量无法释放本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷工件激光钻孔的方法，其特征在于，包括如下步骤：提供陶瓷工件；选取皮秒激光器、扩束镜和聚焦镜头，将所述陶瓷工件放置到加工平台上，开启激光设备，调整激光焦距，使得激光焦点始终聚焦于所述陶瓷工件的待加工面；对所述陶瓷工件进行定位；以及调整激光工艺参数，记所述需要加工的孔的孔径为R，以(R-ΔL)为加工孔径，控制激光在所述陶瓷工件的待加工面上绕环运动进行绕环加工，加工出孔径为(R-ΔL)的半成品孔，接着以R为加工孔径，控制激光在所述陶瓷工件的待加工面上绕环运动进行绕环加工，从而在所述陶瓷工件的待加工面上钻出孔径为R的所述需要加工的孔，所述ΔL为0.005mm～0.03mm。2.根据权利要求1所述的陶瓷工件激光钻孔的方法，其特征在于，所述皮秒激光器的脉冲宽度为8ps～20ps。3.根据权利要求2所述的陶瓷工件激光钻孔的方法，其特征在于，所述皮秒激光器为红外皮秒激光器、紫外皮秒激光器或绿光皮秒激光器。4.根据权利要求2所述的陶瓷工件激光钻孔的方法，其特征在于，所述皮秒激光器为波长为355nm的紫外皮秒激光器。5.根据权利要求1所述的陶瓷工件激光钻孔的方法，其特征在于，所述激光工艺参数包括功率、加工速度、频率和burst；所述功率为7W～10W，所述加工速度为200mm/s～400mm/s，所述频率为200kHz～500kHz，所述burst为1～3。6.根据权利要求1所述的陶瓷工件激光钻孔的方法，其特征在于，所述镜头为焦深大于2mm的254镜头，所述扩束镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：李锋，周小荣，胡述旭，叶兆旺，陈登，曹洪涛，吕启涛，高云峰，
申请(专利权)人：大族激光科技产业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：