本发明专利技术属于激光加工技术领域，具体涉及多脉宽复合的印制电路板激光加工装置。包括纳秒脉冲激光器、超快激光器、合束器、光束整型器、自动变倍镜组、孔径调节器、振镜及场镜；纳秒脉冲激光器，向合束器发射光束；超快激光器，向合束器发射光束；合束器，将纳秒脉冲激光器发射出的光束和超快激光器发射出的光束，变换成为空间上共光轴的合成光束；光束整型器，将合成光束变换为平顶高斯光束；自动变倍镜组，将平顶高斯光束直径进行自动改变；平顶高斯光束穿过孔径调节器，孔径调节器用于拦截杂散光；振镜，向场镜发射高速偏转后的平顶高斯光束；场镜，向印制电路板发射聚焦后的平顶高斯光束。向印制电路板发射聚焦后的平顶高斯光束。向印制电路板发射聚焦后的平顶高斯光束。
【技术实现步骤摘要】
多脉宽复合的印制电路板激光加工装置
[0001]本专利技术属于激光加工
，具体涉及多脉宽复合的印制电路板激光加工装置。
技术介绍
[0002]印制电路板（PCB）是各种电子设备中用于承载和连接电子元器件的主要组件，随着以智能手机、智能穿戴设备、计算机等为代表的电子产品快速发展，对于PCB的互联密度有了越来越高的要求。高密度的PCB通常是一种多层结构，不同层之间的走线主要依靠过孔连接，过孔的加工主要有机械钻孔和激光钻孔两种方式。机械钻孔是通过高速旋转的微型钻头对电路板进行钻孔，由于钻头直径的限制，过孔直径小于200微米时由于钻头过细，导致钻头容易折断，而直径小于100微米的孔则无法通过机械钻孔加工；此外因为机械钻孔深度不易控制，通常只被用于通孔加工。而对应的激光钻孔技术，则是利用高能激光脉冲聚焦在PCB上，通过直接气化PCB材料实现钻孔加工。激光加工技术相比于机械钻孔技术，钻孔直径可以更小，达到几十微米，也更容易控制深度，因此适用于盲孔的加工。
[0003]目前主流的激光钻孔技术主要采用9.4um波长的二氧化碳脉冲激光器作为光源，这种激光的脉冲宽度通常是微秒级的，主要依靠激光的热效应进行钻孔，即利用激光对待钻孔区域快速加热，使之瞬间气化而成孔。基于二氧化碳激光的钻孔技术发展多年，设备较为成熟，但是由于这种激光器波长较长，因此衍射效应非常明显，这样就要求用于聚焦的场镜有较大的孔径和较小的焦距，同时要求激光偏转的振镜拥有较大的通光孔径，才能尽量减小加工面上光束聚焦的衍射极限尺寸，保证聚焦光斑的尺寸足够小且能量均匀性。而大孔径的振镜由于转动惯量更大不仅难以提高偏转速度，同时成本也极高；而较小的焦距又导致在加工面上跳转单位长度时，振镜需要偏转的量较大，二者一起制约了打孔效率的进一步提高。
[0004]另一种激光钻孔技术采用的是紫外激光器，由于紫外激光器波长比二氧化碳激光器小几十倍，因此衍射效应小，可以加工出更小的孔；同时由于它波长极短，可以利用光化学效应气化材料，而不必完全依赖光热效应，因此孔的质量也有所提高。但是因为紫外激光的平均功率难以提高，导致钻孔效率明显不足。
[0005]针对上述问题，设计一种能提高加工速度、提高加工质量和节约设备成本的多脉宽复合的印制电路板激光加工装置，就显得十分重要。
[0006]例如，申请号为CN201610230272.X的中国专利文献描述的一种激光钻孔装置及方法，该装置包括激光器、第一反射镜、第二反射镜、光束整形系统、振镜扫描聚焦系统、加工工件PCB板和加工平台；所述加工工件PCB板设置于加工平台上，振镜扫描聚焦系统位于所述加工工件PCB板上方；第一反射镜、光束整形系统和第二反射镜由上至下同轴设置，并位于振镜扫描聚焦系统的一侧，第二反射镜与振镜扫描聚焦系统沿同一水平轴线布置；激光器沿同一水平轴线设置在第一反射镜的一侧。虽然利用光束整形系统消除了高斯激光对PCB板钻孔边缘切屑力量不够容易形成残胶的影响，实现高精度、高品质的钻孔效果，但不
足之处在于采用的光学设备成本较高，采用的激光器仍为二氧化碳激光器，因此波长仍然是9.4um附近，波长较长，因此也受上述衍射极限限制，导致难以提高效率，此外需要经常更换气体以保证功率稳定性，维护运行成本高。
技术实现思路
[0007]本专利技术是为了克服现有技术中，现有的激光钻孔技术存在打孔效率低和设备成本高的问题，提供了一种能提高加工速度、提高加工质量和节约设备成本的多脉宽复合的印制电路板激光加工装置。
[0008]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：多脉宽复合的印制电路板激光加工装置，包括纳秒脉冲激光器、超快激光器、合束器、光束整型器、自动变倍镜组、孔径调节器、振镜及场镜；所述纳秒脉冲激光器，向合束器发射光束；所述超快激光器，向合束器发射光束；所述合束器，将纳秒脉冲激光器发射出的光束和超快激光器发射出的光束，变换成为空间上共光轴的合成光束，并向光束整型器发射合成光束；所述光束整型器，将合成光束变换为平顶高斯光束，并向自动变倍镜组发射平顶高斯光束；所述自动变倍镜组，将平顶高斯光束直径进行自动改变，并向振镜发射改变直径后的平顶高斯光束；所述平顶高斯光束穿过孔径调节器，所述孔径调节器用于拦截杂散光；所述振镜，将平顶高斯光束高速偏转后，向场镜发射高速偏转后的平顶高斯光束；所述场镜，将高速偏转后的平顶高斯光束聚焦，向印制电路板发射聚焦后的平顶高斯光束。
[0009]作为优选，还包括光隔离器；所述光隔离器，用于防止反射光耦合进入纳秒脉冲激光器和超快激光器。
[0010]作为优选，所述超快激光器光路的延伸方向设有光吸收器，用于吸收合束器漏出的超快光脉冲和反射的纳秒光脉冲。
[0011]作为优选，所述纳秒脉冲激光器的脉宽范围为1ns
‑
500ns，重频范围为1kHz
‑
10MHz，平均功率为100W
‑
600W，单脉冲能量E满足如下条件：其中，s为光斑面积，单位毫米；为脉宽，单位纳秒；为激光波长，单位纳米。
[0012]作为优选，所述超快激光器为皮秒或飞秒激光器，脉宽范围为1fs
‑
500ps，重频范围为1kHz
‑
10Mhz，平均功率为10W
‑
500W；所述超快激光器波长与纳秒脉冲激光器波长差范围为小于
±
100nm。
[0013]作为优选，还包括手动变倍镜组；所述手动变倍镜组，用于将纳秒脉冲激光器的光束和超快激光器的光束调整到相同尺寸，并将光束发射至合束器；所述手动变倍镜组位于纳秒脉冲激光器光路和/或超快激光器光路中；通过调节手动变倍镜组的倍率，使被调节的光束到达光束整型器入口时，所述光束的口径和发散角满足光束整型器要求。
[0014]作为优选，所述光束整型器出光口与孔径调节器之间的位置相对固定，且在变倍
过程中，所述光束整型器的出光口被自动变倍镜组成像的位置，位于孔径调节器位置的前后100mm内；所述自动变倍镜组为采用电机控制并用于改变倍率的望远系统，所述倍率范围为1/10
‑
10倍。
[0015]作为优选，所述孔径调节器与印制电路板的被加工面关于场镜共轭。
[0016]作为优选，多脉宽复合的印制电路板激光加工装置还包括分光器；所述纳秒脉冲激光器、合束器、光束整型器、自动变倍镜组、孔径调节器、振镜及场镜构成加工光路，所述加工光路为两路；所述超快激光器，将光束发射至分光器；所述分光器，分别向两路加工光路中的合束器发射光束。
[0017]作为优选，多脉宽复合的印制电路板激光加工装置还包括移动平移台，用于扩大印制电路板被加工的面积。
[0018]本专利技术与现有技术相比，有益效果是：（1）本专利技术显著提高加工速度，相比于二氧化碳激光器激光打孔，本专利技术采用的激光器波长更短，能大大缩小振镜通光孔径的要求，同时可以增大场镜的焦距，进而显著提高加工面上光斑的跳转速度，解决了由于振镜和场镜带来的加工速度限制；相比于紫外纳本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.多脉宽复合的印制电路板激光加工装置，其特征在于，包括纳秒脉冲激光器、超快激光器、合束器、光束整型器、自动变倍镜组、孔径调节器、振镜及场镜；所述纳秒脉冲激光器，向合束器发射光束；所述超快激光器，向合束器发射光束；所述合束器，将纳秒脉冲激光器发射出的光束和超快激光器发射出的光束，变换成为空间上共光轴的合成光束，并向光束整型器发射合成光束；所述光束整型器，将合成光束变换为平顶高斯光束，并向自动变倍镜组发射平顶高斯光束；所述自动变倍镜组，将平顶高斯光束直径进行自动改变，并向振镜发射改变直径后的平顶高斯光束；所述平顶高斯光束穿过孔径调节器，所述孔径调节器用于拦截杂散光；所述振镜，将平顶高斯光束高速偏转后，向场镜发射高速偏转后的平顶高斯光束；所述场镜，将高速偏转后的平顶高斯光束聚焦，向印制电路板发射聚焦后的平顶高斯光束。2.根据权利要求1所述的多脉宽复合的印制电路板激光加工装置，其特征在于，还包括光隔离器；所述光隔离器，用于防止反射光耦合进入纳秒脉冲激光器和超快激光器。3.根据权利要求1所述的多脉宽复合的印制电路板激光加工装置，其特征在于，所述超快激光器光路的延伸方向设有光吸收器，用于吸收合束器漏出的超快光脉冲和反射的纳秒光脉冲。4.根据权利要求1所述的多脉宽复合的印制电路板激光加工装置，其特征在于，所述纳秒脉冲激光器的脉宽范围为1ns
‑
500ns，重频范围为1kHz
‑
10MHz，平均功率为100W
‑
600W，单脉冲能量E满足如下条件：其中，s为光斑面积，单位毫米；为脉宽，单位纳秒；为激光波长，单位纳米。5.根据权利要求1所述的多脉宽复合的印制电路板激光加工装置，其特征在于，所述超快激光器为皮秒或飞秒激光器，脉宽范围为1fs
‑
...
【专利技术属性】
技术研发人员：李华兵，孙东明，林汇文，杨恺伦，
申请(专利权)人：杭州凌像科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。