脉冲激光脆性材料微加工方法及系统技术方案

本发明专利技术为脉冲激光脆性材料微加工方法及系统，本方法为脉冲激光聚焦于处在水中的脆性材料工件表面进行微加工，激光脉冲频率大于2Hz，功率密度为GW/cm2量级，脉宽为20～50ns。脆性材料为硅、砷化镓、玻璃。本系统激光控制单元控制的脉冲激光器输出的激光束经反射镜、聚焦透镜聚焦于容器内水中的工件表面；容器固定于可二维平动的工作台上，脉冲激光频率大于2Hz，功率密度为GW/cm2量级。微量泵进水口接入水池，出水口接入容器。计算机连接控制的X轴和Y轴伺服电机驱动工作台进行二维平动。本发明专利技术提供了水中脉冲激光对脆性材料进行大深宽比微加工的新方法和系统，深宽比可达3。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于激光加工领域，具体涉及ー种脉冲激光脆性材料微加工方法及系统。
技术介绍
激光直刻エ艺具有分辨率高、不需要特制掩模就能实现图形转移等优点，因而在刻蚀加工领域获得广泛应用。但是对于如硅、神化镓、玻璃等脆性材料，目前的激光刻蚀エ艺微孔或细线的深宽比一般只能达到I左右，普通电化学刻蚀此值更小。脆性材料大深宽比的刻蚀加工尚在研究中。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供ー种脉冲激光脆性材料微加工方法，用高能量脉冲激光对水中的脆性材料进行微加工，微孔的深宽比超过1，甚至可达3。本专利技术的另一目的在于提供ー种脉冲激光脆性材料微加工系统，包括激光控制单元、脉冲激光器、工作台、容器，エ件置于水中加工。现有研究说明，高能量短脉冲激光对水中的エ件加工吋，其カ效应对エ件材料的去除主要是局部冲击作用。在超声加工エ艺中，超声产生的冲击カ对エ件的冲击在方式和效果上都类似于压痕硬度实验中压头作用于脆性材料。超声波加工中的材料去除是靠极小磨料局部、瞬时的撞击作用。脉冲激光对水中的脆性材料エ件的部分材料去除的力效应与之相类似。首先基于脆性材料在载荷作用下的断裂机理，可建立水中高能量脉冲激光加工时力效应对脆性材料的去除率模型。材料去除率模型的建立如下裂纹的深度为Ch，Ch= I 3 (F/H)1/2(I)单个冲击カ在一次撞击エ件中所去除掉的材料体积为

【技术保护点】
脉冲激光脆性材料加工方法，激光聚焦于处在水中的脆性材料工件表面进行微加工，所述激光脉冲频率大于或等于2Hz的脉冲激光，所述脉冲激光功率密度为GW/cm2量级，所述水为蒸馏水，所述脆性材料为硅、或砷化镓、或玻璃。

【技术特征摘要】
1.脉冲激光脆性材料加工方法，激光聚焦于处在水中的脆性材料工件表面进行微加工，所述激光脉冲频率大于或等于2Hz的脉冲激光，所述脉冲激光功率密度为GW/cm2量级，所述水为蒸馏水，所述脆性材料为硅、或砷化镓、或玻璃。2.根据权利要求1所述的脉冲激光脆性材料加工方法，其特征在于 所述脉冲激光脉宽为20 50ns。3.根据权利要求1或2所述的脉冲激光脆性材料加工方法，其特征在于 所述脉冲激光的脉冲频率为20Hz IOOHz。4.脉冲激光脆性材料加工系统，包括激光控制单元(I)、脉冲激光器(2)、反射镜(3)、聚焦透镜(4 )和工作台(7 )，激光控制单元(I)连接控制脉冲激光器(2 )，脉冲激光器(2 )输出的激光束经反射镜(3)、聚焦透镜(4)将激光聚焦于工件(6)表面；其特征在于 还包括盛放水的容器(5 )，容器(5 )固定于工作台(7 )上，工件(6 )浸在容器(5 )内的水中、固定于容器底部(5);所述脉冲激光器(2)发出的脉冲激光频率大于或等于2Hz，功率密度为GW/cm2量级；所述工件(6)为硅、或砷化...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙芋宏，廖友军，余金伟，江威，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，湖南铁路科技职业技术学院，
类型：发明
国别省市：