基于超快激光的多轴微盲孔加工方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于超快激光的多轴微盲孔加工方法和系统，所述基于超快激光的多轴微盲孔加工方法包括：发射具有第一加工功率的脉冲式激光光束；将激光光束整形为类平顶的激光光束；将激光光束分裂为输出功率均等的至少两束分光光束；将分光光束的直径均调节为光束直径；将调节之后的分光光束分别聚焦至待加工HDI板上间隔设置的至少两个第一加工点上，以在与第一加工点对应的位置进行第一加工时长的粗加工之后得到至少两个第一粗钻孔；通过与第二加工功率对应的至少两束分光光束对至少两个第一粗钻孔进行第二加工时长的细加工，得到至少两个第一微盲孔。本发明专利技术保证了微盲孔的加工圆度，提高了设备整体的对位精度，提升了加工效率。加工效率。加工效率。

Multi axis micro blind hole machining method and system based on ultrafast laser

【技术实现步骤摘要】
基于超快激光的多轴微盲孔加工方法和系统


[0001]本专利技术涉及激光加工领域，尤其涉及一种基于超快激光的多轴微盲孔加工方法和系统。

技术介绍

[0002]随着通信技术的发展以及物联网的应用，人们对信息交换的速度与效率需求有了极大的提升，因此，电路板的高密度互连成了新的应用方向，如此，对于激光加工钻孔孔径的缩小以及孔间距的缩小存在更高要求。现有技术中，激光加工钻孔已经产生瓶颈，比如，对于激光加工盲孔来说，现有技术激光加工钻孔之后的盲孔往往存在以下问题：现有技术中可激光加工的盲孔通常在100微米以上，且加工速度较慢，导致加工效率低；同时，盲孔的激光加工质量较差，通常会存在表面溅铜、孔壁玻纤熔球和玻纤突出、孔底残胶和底部侧蚀、孔口悬铜和剥离等现象(如图4中最右一列所示的现有技术中加工的盲孔示意图)，同时还存在热效应问题。

技术实现思路

[0003]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于超快激光的多轴微盲孔加工方法和系统，以解决加工效率低和加工质量差等问题。
[0004]一种基于超快激光的多轴微盲孔加工方法，包括：
[0005]接收激光加工指令，自所述激光加工指令中获取第一加工功率、第一加工时长以及待加工孔径，并控制超快激光器发射具有所述第一加工功率的高斯分布的脉冲式激光光束；
[0006]控制整形组件将所述激光光束整形为类平顶的激光光束；
[0007]控制分光组件对类平顶的激光光束进行分光处理，将所述激光光束分裂为至少两束分光光束之后，通过功率调节组件控制至少两束所述分光光束的输出功率均等；
[0008]获取与所述待加工孔径对应的光束直径，并控制扩束组件将至少两束所述分光光束的直径均调节为所述光束直径；
[0009]通过振镜组件将调节之后的至少两束所述分光光束，分别聚焦至待加工HDI板上间隔设置的至少两个所述第一加工点上，以通过与第一加工功率对应的至少两束所述分光光束，在与至少两个所述第一加工点对应的位置进行所述第一加工时长的粗加工之后，得到至少两个第一粗钻孔；
[0010]自所述激光加工指令中获取第二加工功率和第二加工时长，将超快激光器发射的所述激光光束的输出功率自所述第一加工功率调节至所述第二加工功率；所述第一加工功率小于所述第二加工功率，所述第二加工时长大于所述第一加工时长；
[0011]通过与第二加工功率对应的至少两束所述分光光束对至少两个第一粗钻孔进行第二加工时长的细加工，得到至少两个第一微盲孔，所述第一微盲孔的孔径等于所述待加工孔径。
[0012]一种基于超快激光的多轴微盲孔加工系统，包括超快激光器、功率调节组件、整形组件、分光组件、扩束组件、振镜组件和控制模块，所述控制模块连接所述超快激光器、功率调节组件、整形组件、分光组件、扩束组件以及振镜组件；所述控制模块用于执行所述的基于超快激光的多轴微盲孔加工方法。
[0013]上述基于超快激光的多轴微盲孔加工方法和系统，可以在振镜组件一次扫描对位和聚焦之后，通过与第一加工功率对应的激光光束的分光得到的多束(至少两束)分光光束，先后完成粗加工多个(至少两个)第一粗钻孔，以及细加工(至少两个)多个第一微盲孔的加工过程，在该加工过程中，首先保证了振镜组件在一次扫描对位和聚焦的基础上即可完成上述整个加工过程(整个加工过程中，振镜组件、聚焦之后的焦点位置、第一加工点均不需要移动或调节，仅需要通过功率调节组件改变激光功率即可)，其次是保证通过不同功率(第一加工功率和第二加工功率)的激光光束分别完成粗加工和细加工(细加工过程中，对粗加工得到的第一粗钻孔进行进一步效果完善和修饰，使得微盲孔加工效果更好，且由于粗加工和细加工过程不存在二次重复对位造成的位置精度误差，因此保证了加工圆度，提高了设备整体的对位精度)；上述两个保证条件的同时存在，使得最终得到的第一微盲孔不存在明显的表面溅铜、孔壁玻纤熔球和玻纤突出、孔底残胶和底部侧蚀、孔口悬铜和剥离等现象，具有很好的孔口效果，同时热效应也会更小。并且，正是由于振镜组件在一次扫描对位和聚焦的基础上即可完成上述整个加工过程，大大提升了加工微盲孔的速度(振镜组件的一次调节过程需要花费大约360微秒，但是多个第一微盲孔的上述整个加工过程全程仅为120微秒)；且本专利技术通过多束分光光束同步进行多个第一微盲孔的激光加工，进一步提升了加工速度，提高了加工效率。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例的描述中所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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1是本专利技术一实施例中基于超快激光的多轴微盲孔加工方法的流程示意图。
[0016]图2是本专利技术一实施例中基于超快激光的多轴微盲孔加工系统的结构示意图。
[0017]图3是本专利技术一实施例中基于超快激光的多轴微盲孔加工系统的原理框图。
[0018]图4是本专利技术一实施例中基于超快激光的多轴微盲孔加工方法加工的微盲孔和现有技术中加工的盲孔的对比示意图。
[0019]说明书中的附图标记如下：
[0020]1、超快激光器；2、功率调节组件；3、整形组件；4、分光组件；5、扩束组件；6、振镜组件；61、振镜；62、聚焦镜；7、控制模块。
具体实施方式
[0021]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施
例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]本实施例提供的基于超快激光的多轴微盲孔加工方法，如图1所示，提供一种基于超快激光的多轴微盲孔加工方法，包括如下步骤：
[0023]S10，接收激光加工指令，自所述激光加工指令中获取第一加工功率、第一加工时长以及待加工孔径，并控制超快激光器1发射具有所述第一加工功率的高斯分布的脉冲式激光光束(高斯分布的激光光束中的高斯光斑的能量呈高斯分布由线)；其中，所示激光加工指令中包含本次激光加工的加工参数，比如第一加工功率、第一加工时长、待加工孔径，以及后文中提及的预设移动路径、第二加工功率和第二加工时长等；激光加工指令可以在机架的移动平台上安装好待加工HDI(高密度互连，High Density Interconnector)板之后，通过触发预设按钮生成。在本专利技术中，功率密度很高的短脉冲激光光束可以在短时间内向待加工HDI板传导大于材料烧蚀能量阔值的巨大能量，使待加工HDI板的加工点(后文中的第一加工点和第二加工点等)被熔化和蒸发，同时，在蒸发过程中，孔中的材料体积急剧膨胀，产生了很大的蒸汽压力，可以将熔化的工件材料从孔眼中推出，而聚焦点的加工时间(第一加工时间和第二加工时间等)决定了待加工HDI板表面上该加工点接受的激光脉冲数量，其中，累积脉冲越多，使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超快激光的多轴微盲孔加工方法，其特征在于，包括：接收激光加工指令，自所述激光加工指令中获取第一加工功率、第一加工时长以及待加工孔径，并控制超快激光器发射具有所述第一加工功率的高斯分布的脉冲式激光光束；控制整形组件将所述激光光束整形为类平顶的激光光束；控制分光组件对类平顶的激光光束进行分光处理，将所述激光光束分裂为至少两束分光光束之后，通过功率调节组件控制至少两束所述分光光束的输出功率均等；获取与所述待加工孔径对应的光束直径，并控制扩束组件将至少两束所述分光光束的直径均调节为所述光束直径；通过振镜组件将调节之后的至少两束所述分光光束，分别聚焦至待加工HDI板上间隔设置的至少两个所述第一加工点上，以通过与第一加工功率对应的至少两束所述分光光束，在与至少两个所述第一加工点对应的位置进行所述第一加工时长的粗加工之后，得到至少两个第一粗钻孔；自所述激光加工指令中获取第二加工功率和第二加工时长，将超快激光器发射的所述激光光束的输出功率自所述第一加工功率调节至所述第二加工功率；所述第一加工功率小于所述第二加工功率，所述第二加工时长大于所述第一加工时长；通过与第二加工功率对应的至少两束所述分光光束对至少两个第一粗钻孔进行第二加工时长的细加工，得到至少两个第一微盲孔，所述第一微盲孔的孔径等于所述待加工孔径。2.如权利要求1所述的基于超快激光的多轴微盲孔加工方法，其特征在于，所述待加工HDI板包括顺次连接的表铜层、玻纤胶层和底铜层；所述第一粗钻孔和所述第一微盲孔均凹陷形成在所述表铜层和玻纤胶层上，且所述第一粗钻孔和第一微盲孔的底面均为所述底铜层的顶面。3.如权利要求2所述的基于超快激光的多轴微盲孔加工方法，其特征在于，所述第一微盲孔位于所述底铜层的顶面上的底部孔径，与位于所述表铜层的顶面上的顶部孔径之间的比值为0.8。4.如权利要求1所述的基于超快激光的多轴微盲孔加工方法，其特征在于，所述待加工孔径为20～60μm。5.如权利要求1所述的基于超快激光的多轴微盲孔加工方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄兴盛，陈国栋，吕洪杰，
申请(专利权)人：深圳市大族数控科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：