激光切割装置及激光切割方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种激光切割装置，包括沿激光光路依次排列的激光器、扫描振镜、聚焦场镜和工作台，扫描振镜与控制装置电性连接，控制装置用于控制扫描振镜的出光角度以使得激光器发出的激光经扫描振镜后射向聚焦场镜的边缘；聚焦场镜用于将从聚焦场镜边缘射入的激光汇聚成锥形光以切割工作台上的待切割件；锥形光的一侧母线与待切割件的夹角范围为89

【技术实现步骤摘要】
激光切割装置及激光切割方法


[0001]本专利技术属于激光切割领域，尤其涉及一种激光切割装置及激光切割方法。

技术介绍

[0002]LTCC电子陶瓷逐渐在精密电子工业占据重要地位，广泛应用于新兴电子领域。但是电子陶瓷的切割工艺仍然以传统机械切割为主，效率低下，切割精度难以满足趋向微型化电子元件的精密加工需求；并且机械手段无法进行异形切割。
[0003]短脉冲激光直接破坏材料分子键，切割方式具有作用区域小，切割效率快，切割精度高，加工方式灵活等优势。可以大大提高电子陶瓷切割的效率与切割质量，满足不同形状的加工需求。但是不同波长、不同功率、不同工艺的激光切割方式也会对电子陶瓷产生不一样的效果。
[0004]由于电子陶瓷具有一定的折、反射率，并在综合因素影响下，现有的切割工艺中，如图1所示，光路竖直切割时会使切缝呈“V”字型，切割面与上下表面并非严格垂直，图1中的
ɑ
角和β角均明显大于90度，达到91
°
～93
°
，这是一种工艺缺陷，需要改进。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种切割面整齐的激光切割装置及激光切割方法，切割效率高且切割质量好。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供的一种激光切割装置，包括沿激光光路依次排列的激光器、扫描振镜、聚焦场镜和工作台，所述扫描振镜与控制装置电性连接，所述控制装置用于控制扫描振镜的出光角度以使得激光器发出的激光经扫描振镜后射向聚焦场镜的边缘；
[0007]所述聚焦场镜用于将从聚焦场镜边缘射入的激光汇聚成锥形光以切割工作台上的待切割件；
[0008]所述锥形光的一侧母线与待切割件的夹角范围为89
°
～90
°
以使得切割后的成品的切割面相对于垂直面的倾斜角度小于1
°
。
[0009]优选地，还包括扩束镜和反射镜，所述扩束镜在激光光路上位于激光器与扫描振镜之间，所述反射镜在激光光路上位于扩束镜与扫描振镜之间以用于改变光路方向。
[0010]优选地，所述待切割件通过治具固定在工作台上，所述治具夹持所述待切割件且使得待切割件的切割区域的下表面悬空。
[0011]优选地，还包括设置在工作台周向的辅助吹气装置，所述辅助吹气装置包括吹气管，所述吹气管一端与压缩空气连接，另一端与气嘴连接，所述气嘴对准切割缝设置以去除切割缝中的残渣。
[0012]优选地，所述待切割件的表面的金属电路具有第一烧蚀阈值，所述待切割件的切割区域还设有保护层，所述保护层具有第二烧蚀阈值，所述第二烧蚀阈值大于第一烧蚀阈值。
[0013]优选地，所述待切割件为LTCC熟瓷。
[0014]本专利技术还提供一种激光切割方法，包括沿激光光路依次排列的激光器、扫描振镜、聚焦场镜和工作台，所述激光切割方法包括如下步骤：
[0015]利用控制装置控制扫描振镜的出光角度以使得激光器发出的激光经扫描振镜后射向聚焦场镜的边缘；
[0016]利用聚焦场镜将扫描振镜边缘射出的激光汇聚成锥形光，所述锥形光的一侧母线与待切割件的夹角范围为89
°
～90
°
以使得切割后的成品的切割面相对于垂直面的倾斜角度小于1
°
；
[0017]利用锥形光的焦斑对工作台上的待切割件进行初次切割。
[0018]优选地，还包括如下步骤：
[0019]所述锥形光的焦斑沿预设的若干条平行线循环扫描以增大切缝宽度，所述若干条平行线之间的线间距通过待切割件的烧蚀坑的直径确定。
[0020]优选地，还包括如下步骤：
[0021]切割过程中，利用设置在工作台周向的辅助吹气装置去除切割缝中的残渣，所述辅助吹气装置包括吹气管，所述吹气管一端连接压缩空气，另一端连接气嘴，所述气嘴对准切割缝进行吹气以去除切割缝中的残渣。
[0022]优选地，还包括如下步骤：
[0023]初次割后，保持待切割件的位置不变；对初次切割后的待切割件进行二次切割以修整切割面并获得成品。
[0024]与现有技术相比，本专利技术通过控制扫描振镜的出光角度以使得激光器发出的激光经扫描振镜后射向聚焦场镜的边缘，并使得经聚焦场镜聚焦后的锥形光的一侧母线与待切割件的夹角范围为89
°
～90
°
，从而使得待切割件的成品部分切割面的倾斜角非常小，切割面整洁且切割效率高。
附图说明
[0025]图1为利用现有激光切割方法切割待切割件后的产品示意图。
[0026]图2为本专利技术实施例激光切割装置的光路示意图。
[0027]图3为本专利技术实施例激光切割装置中扫描振镜到工作台的光路示意图。
[0028]图4为利用本专利技术实施例激光切割装置切割待切割件后的产品示意图。
具体实施方式
[0029]为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、构造特征、所实现的效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
[0030]如图2至图4所示，本专利技术实施例一种激光切割装置，包括沿激光光路依次排列的激光器1、扫描振镜4、聚焦场镜5和工作台6，所述扫描振镜4与控制装置电性连接，所述控制装置用于控制扫描振镜4的出光角度以使得激光器1发出的激光经扫描振镜4后射向聚焦场镜5的边缘；
[0031]所述聚焦场镜5用于将从聚焦场镜5边缘射入的激光汇聚成锥形光以切割工作台6上的待切割件；
[0032]所述锥形光的一侧母线8与待切割件的夹角γ范围为89
°
～90
°
以使得切割后的成品9的切割面91相对于垂直面的倾斜角度小于1
°
具体，如图3至图4所示。
[0033]具体的，本专利技术实施例激光器1为紫外皮秒激光器1，波长为355纳米，控制装置控制扫描振镜4中的两个反射镜的角度控制激光焦斑运动的轨迹，聚焦场镜5的焦距F的范围为100～160毫米，所述待切割件为电子陶瓷或其他硬脆材料，特别地，所述待切割件为LTCC熟瓷。本专利技术实施例中，所述待切割件以电子陶瓷为例。
[0034]本专利技术实施例对市面上常见厚度的电子陶瓷板的切割效率极高，如切线长10mm，电子陶瓷板厚1mm，使用功率30瓦的激光器，切割时间在1分钟之内，对超厚电子陶瓷板也具备切割能力，但是切割时长随切割厚度成平方倍数增长。
[0035]在一些其他实施例中，所述激光器还可以为亚皮秒激光器、纳秒激光器等，但是由于激光加工会累积热效应易产生裂纹，脉宽越短的光源，得益于光子作用时间短，累积的热量低，可避免产生裂纹影响电子陶瓷的电学性能。脉宽在纳秒以下的光源作用到电子陶瓷时，在恰当的工艺参数选择下不会产生裂纹，但是纳秒激光会使电子陶瓷内部金属夹层在切割面轻微扩散，假如金属电路排布密集，会在切割面产生短路等不良影响，因此，亚皮秒激光器和纳秒激光器相对紫外皮秒激光器的效果略差。
[0036]本专利技术实施例通过控制扫描振镜的出光角度以使得激光器发出的激光经本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光切割装置，包括沿激光光路依次排列的激光器、扫描振镜、聚焦场镜和工作台，其特征在于，所述扫描振镜与控制装置电性连接，所述控制装置用于控制扫描振镜的出光角度以使得激光器发出的激光经扫描振镜后射向聚焦场镜的边缘；所述聚焦场镜用于将从聚焦场镜边缘射入的激光汇聚成锥形光以切割工作台上的待切割件；所述锥形光的一侧母线与待切割件的夹角范围为89
°
～90
°
以使得切割后的成品的切割面相对于垂直面的倾斜角度小于1
°
。2.如权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于，还包括扩束镜和反射镜，所述扩束镜在激光光路上位于激光器与扫描振镜之间，所述反射镜在激光光路上位于扩束镜与扫描振镜之间以用于改变光路方向。3.如权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于，所述待切割件通过治具固定在工作台上，所述治具夹持所述待切割件且使得待切割件的切割区域的下表面悬空。4.如权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于，还包括设置在工作台周向的辅助吹气装置，所述辅助吹气装置包括吹气管，所述吹气管一端与压缩空气连接，另一端与气嘴连接，所述气嘴对准切割缝设置以去除切割缝中的残渣。5.如权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于，所述待切割件的表面的金属电路具有第一烧蚀阈值，所述待切割件的切割区域还设有保护层，所述保护层具有第二烧蚀阈值，所述第二烧蚀阈值大...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙嘉宁，翟瑞，林小波，朱建海，王朋波，杨立明，
申请(专利权)人：广东中科微精光子制造科技有限公司，
类型：发明
国别省市：