用于分离工件的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于借助激光束(2)的激光脉冲(20)沿着分离线(10)分离工件(1)的方法，其中，激光束(2)借助分束器光学单元(62)被分裂成多个子激光束(26)，并且子激光束(26)借助聚焦光学单元(64)聚焦到工件(1)的表面(12)上和/或体积中，使得子激光束(26)并排地并且彼此间隔开地沿着分离线(10)布置，其中，通过所述子激光束(26)的激光脉冲(20)沿着分离线(10)引入到工件中而发生材料烧蚀，并且每个子激光束(26)的激光功率根据在工件(1)中达到的烧蚀深度(AT)进行调整。烧蚀深度(AT)进行调整。烧蚀深度(AT)进行调整。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于分离工件的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于通过激光束的激光脉冲沿着分离线分离工件的方法。

技术介绍

[0002]通过施加以激光脉冲来分离工件的做法是已知的，例如用于将工件的区段从工件分离出来，其中工件中的材料烧蚀能够通过给工件施加以激光束实现，所述烧蚀例如能够通过工件的升华或通过熔化连同随后熔化物的驱出来实现。
[0003]然而，由于遮蔽和孔几何形状的变化，切割过程的有效性会随着加工深度的提升而降低，使得因此激光的能量不再能足够实现材料快速烧蚀。换句话说，材料烧蚀所需的能量随着加工深度的提升而提升，因此沿着期望的分离线(工件应沿着该期望的分离线分离)的每个点必须被激光束扫过多次，由此，加工时间直接与经过的数量成比例。
[0004]在此，已知使用所谓的多点光学器件来用于形成激光束的多个子射束，并且借助于扫描仪和/或移位台使用这些子激光束来用于分离工件。通过多个同时引入的子激光束能够更有效地构型所述材料烧蚀。
[0005]虽然以这种方式已经引起加工时间的总体减少和效率的提升，但是这样的方法仍具有下述缺点，材料烧蚀随着增加的加工深度的效率下降没有得到补偿。换言之，材料烧蚀随着增加的加工深度而变慢，从而在烧蚀深度提升的情况下仍重新需要子激光束多次且耗时地沿着分离线扫过。
[0006]此外，设备是已知的(WO 2020/016362 A1)，借助该设备实现了借助于微透镜阵列形成沿一条线并排布置的子激光束的布置，其中，通过各个微透镜阵列的距离到变化实现子激光束的数量。在此，能够将由激光器提供的激光束的能量划分到多个子激光束上，从而子激光束的能量随着子激光束的数量而变化。然而，该方法并不设置用于工件的分离。

技术实现思路

[0007]从已知的现有技术出发，本专利技术的任务是建议性地提供一种用于借助于激光束的激光脉冲沿着分离线分离工件的改进方法。
[0008]该任务通过具有权利要求1的特征的、借助于激光束的激光脉冲沿着分离线分离工件的方法来实现。由从属权利要求、本说明书和附图得出该方法的有利的扩展方案。
[0009]相应地，提出一种用于借助于激光束的激光脉冲沿着分离线分离工件的方法，其中，激光束借助分束器光学单元被分裂成多个子激光束，并且所述子激光束中的每一个借助聚焦光学单元聚焦到工件的表面上和/或体积中，使得子激光束并排地并且彼此间隔开地沿着分离线布置。根据本专利技术，通过激光脉冲沿着分离线引入到工件中而发生材料烧蚀，并且每个子激光束的激光功率根据在工件中达到的烧蚀深度进行调整。
[0010]在此，激光器提供激光脉冲，其中，激光脉冲沿着由激光器的光学单元限定的射束轴线移动，由此，相应地沿着所述射束轴线提供激光器的激光束。激光器优选地是提供纳秒范围内的脉冲的短脉冲激光器或提供皮秒范围或飞秒范围内的激光脉冲的超短脉冲激光
器。
[0011]超短脉冲激光器在短时间刻度内发射具有特别高的能量密度的激光脉冲，由此沿着分离线产生特别锋利的边缘。在此，超短激光脉冲的脉冲长度能够例如短于100ps，尤其短于10ps，特别优选地短于1.5ps。然而，脉冲长度例如也能够长于300fs。典型地，脉冲长度为1ps。峰值通量(即入射的激光束或子激光束的强度)能够在0.3J/cm2到30J/cm2之间，并且其典型地在1J/cm2到5J/cm2之间。入射的激光束或子激光束的焦直径能够在1μm到100μm之间，并且焦直径能够特别优选地是9μm。
[0012]非径向对称射束形廓的焦直径通常能够通过射束形廓的功率密度分布的二次矩来限定，如在ISO 11146
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3中所述：“激光和激光相关装备——用于激光束宽度、发散角和射束传播比的测试方法——第3部分：本征和几何激光束分类、传播和测试方法细节[Lasers and laser
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related equipment
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Test methods for laser beam widths,divergence angles and beam propagation ratios
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Part 3:Intrinsic and geometrical laser beam classification,propagation and details of test methods]”，其中，假设射束形廓的两个主轴中较短的主轴为这种情况下的焦直径。
[0013]激光器的激光束被引导穿过分束器光学单元，该分束器光学单元例如包括分束器立方体，所述分束器立方体例如将入射的激光束分裂成两个等强度的子激光束。然而，分束器光学单元还能够包括光学元件，该光学元件将射束分成多个子激光束并且使子激光束偏转，使得所有子激光束平行地并且彼此相距一定距离地延伸。分束器光学单元还能够包括多个光学元件，其中，一个元件将一个或多个入射的激光束分裂成多个子激光束，而另一元件将所述子激光束偏转到平行方向。
[0014]例如，分束器光学单元能够确保将入射的激光束分裂成五个或十个或更多个子激光束。
[0015]此外，通过分束器光学单元实现将脉冲激光器的高脉冲能量有效率地分配给不同的子激光束，从而能够提升加工过程的效率。尤其所有子激光束能够具有相同的激光能量，或者然而具有不同的激光能量。例如，子激光束之间的激光能量的波动能够高达50％或更多。例如，子激光束能够具有沿着一个或多个方向的激光能量增加或减少，从而子激光束的集束具有能量梯度。尤其这种能量梯度能够借助于相干射束组合以有针对性的方式产生，或者能够关闭各个光斑。
[0016]分离线应理解为工件应沿着其分离的线。例如，能够以直线的形式设置分离线。然而，分离线也能够是弯曲的线。尤其分离线也能够是更复杂的分离线或分离几何形状的一部分。
[0017]例如，如果应从工件切割出矩形形状，则分离线能够例如只是矩形的边线，但也能够由要切出的整个轮廓来预给定。
[0018]子激光束并排地并且彼此间隔开地沿着分离线布置。在此，相邻的子激光束的距离是子激光束的几何中心之间沿着分离线的距离。然而，也能够在相邻的子激光束的强度最大值之间沿着分离线确定所述距离。距离测量的起点和终点也可以是激光束或射束轴线与工件表面相交的那些点。
[0019]对于所有相邻的子激光束，相邻的子激光束之间的距离可以是相同大小的。例如，每个子激光束能够与其相邻子激光束相距5μm或10μm或100μm。然而也能够是，相邻的子激
光束之间的距离是不同的。因此，例如一个子激光束能够与一个相邻子激光束具有5μm或更大的距离，但与另一相邻子激光束具有仅3μm或10μm或更小的距离。
[0020]尤其也能够通过相干射束组合(英文“coherent beam combining”)来实现灵活的分束，在这种情况下，子激光束具有可调设的距离、光斑数量和光斑强度。
[0021]尤其每个子激光束仅具有两个直接相邻的子激光束，因为子激光束沿着分离线布置。
[0022]能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于借助激光束(2)的激光脉冲(20)沿着分离线(10)分离工件(1)的方法，其中，所述激光束(2)借助分束器光学单元(62)被分裂成多个子激光束(26)，并且所述子激光束(26)借助聚焦光学单元(64)聚焦到所述工件(1)的表面(12)上和/或体积中，使得所述子激光束(26)并排地并且彼此间隔开地沿着所述分离线(10)布置，其特征在于，通过所述子激光束(26)的所述激光脉冲(20)沿着所述分离线(10)引入到所述工件中而发生材料烧蚀，并且每个子激光束(26)的激光功率根据在所述工件(1)中达到的烧蚀深度(AT)进行调整。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个子激光束(26)的所述激光功率通过在所述激光(2)的给定输入功率到情况下调整子激光束(26)的数量来调整，其中，子激光束(26)的所述数量优选地随着提升的烧蚀深度(AT)而减少。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，每个子激光束(26)的所述激光功率随着提升的烧蚀深度(AT)而增加。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述分束器光学单元(62)由多个微透镜阵列(MLA)、尤其由四个微透镜阵列(MLA)组成。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述分束器光学单元(62)由至少两个微透镜阵列对组成，所述微透镜阵列对由两个微透镜阵列(MLA)组成，其中，微透镜阵列对的所述微透镜阵列(MLA)彼此具有固定的距离。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述子激光束(26)的所述激光功率和/或子激光束(26)的所述数量通过所述两个微透镜阵列对相对于彼此移位来调整。7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其特征在于，微透镜阵列或微透镜阵列对包括凸微透镜。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述子激光束(26)聚焦到相同的聚焦面中。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述子激光束(26)沿着所述分离线(10)由所述子激光束的原始位置(X0)运动离开...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：通快激光与系统工程有限公司，
类型：发明
国别省市：