激光鉆孔裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種激光鉆孔裝置及方法，所述激光鉆孔裝置包括：激光器，在所述激光器發(fā)出光束的光路上依次設(shè)置有動態(tài)擴束鏡、折射型光束整形元件、第一聚焦鏡、光程調(diào)控組件、第二聚焦鏡，以及聚焦場鏡。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的激光鉆孔裝置及方法，通過調(diào)節(jié)該裝置中的光程調(diào)控組件，可以按需求得到具有不同平頂整形質(zhì)量的光束，加工過程快速準(zhǔn)確；通過設(shè)置動態(tài)擴束鏡自動調(diào)解倍率，還可以使用同一臺設(shè)備在FPC板上對應(yīng)加工出具有不同孔徑的通孔；且此種裝置操作簡單，制作周期短，加工過程中打孔效率高，質(zhì)量高，品質(zhì)好，不僅提高了設(shè)備的利用率，還為使用者節(jié)約了制作成本和工作時間。
【專利說明】激光鉆孔裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光鉆孔裝置及方法，尤其涉及一種用于在FPC板上鉆孔的激光鉆孔裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子產(chǎn)品朝著便攜化、小型化的方向發(fā)展，對電路板小型化提出了越來越高的需求；提高電路板小型化水平的關(guān)鍵在于越來越窄的線寬和不同層面線路之間越來越小的微型孔；故，設(shè)計者總是希望FPC板上的孔徑越小越好。
[0003]目前，在FPC軟性印制電路板進行的鉆孔方法，主要以傳統(tǒng)的微孔加工方法為主流，即細小的機械鉆頭和曝光方法，通過此種方法得到的孔的最小尺寸僅為lOOum，用傳統(tǒng)的機械鉆頭和曝光方法，提升打孔效率及加工小于50um的孔，則難以實現(xiàn)，遠遠不能滿足用戶的需求。傳統(tǒng)激光設(shè)備不易方便地加工不同規(guī)格的通孔，設(shè)備利用率極低，增加了制作成本，難于滿足用戶的各種需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種通過激光在FPC板上鉆孔的激光鉆孔裝置及方法。
[0005]為解決上述問題，本發(fā)明一實施方式中的一種激光鉆孔裝置，所述激光鉆孔裝置包括:激光器，在所述激光器發(fā)出光束的光路上依次設(shè)置有動態(tài)擴束鏡、折射型光束整形元件、第一聚焦鏡、光程調(diào)控組件、第二聚焦鏡，以及聚焦場鏡。
[0006]作為本發(fā)明的進一步改進，所述激光鉆孔裝置還包括一固定倍率擴束鏡，所述固定倍率擴束鏡設(shè)置于所述第二聚焦鏡和所述聚焦場鏡之間。
[0007]作為本發(fā)明的進一步改進，所述第一聚焦鏡與所述光束整形元件相貼合。
[0008]作為本發(fā)明的進一步改進，所述光程調(diào)控組件中包括多個相互配合的平面反射鏡，每個平面反射鏡可選擇地設(shè)置在所述光路中，以調(diào)整光束在所述光程調(diào)控組件內(nèi)的光程。
[0009]相應(yīng)的，本發(fā)明一實施方式中的一種激光鉆孔方法，所述激光鉆孔方法包括以下步驟:
提供一激光鉆孔裝置；
調(diào)節(jié)所述激光鉆孔裝置的動態(tài)擴束鏡的擴束參數(shù)為第一倍數(shù)，以在加工工件上鉆取具有第一孔徑的通孔；
調(diào)節(jié)所述動態(tài)擴束鏡的擴束參數(shù)為第二倍數(shù)以在所述加工工件上鉆取具有第二孔徑的通孔；
其中，所述第一倍數(shù)的放大比例大于所述第二倍數(shù)的放大比例，所述第一孔徑的直徑小于所述第二孔徑的直徑。
[0010]作為本發(fā)明的進一步改進，所述方法還包括:調(diào)節(jié)所述激光鉆孔裝置的光程調(diào)控組件，以調(diào)節(jié)傳遞光束的光程，得到具有不同平頂整形質(zhì)量的光束。[0011 ] 作為本發(fā)明的進一步改進，所述“在所述加工工件上鉆取具有第二孔徑的通孔”步驟具體為:
將所述第一孔徑的通孔擴大為第二孔徑的通孔。
[0012]作為本發(fā)明的進一步改進，所述“提供一激光鉆孔裝置”具體包括:
提供一激光器、一動態(tài)擴束鏡、一折射型光束整形元件、一第一聚焦鏡、一光程調(diào)控組件、一第二聚焦鏡，以及一聚焦場鏡；
將所述動態(tài)擴束鏡、折射型光束整形元件、第一聚焦鏡、光程調(diào)控組件、第二聚焦鏡，以及聚焦場鏡依次設(shè)置于所述激光器發(fā)出光束的光路中。
[0013]作為本發(fā)明的進一步改進，所述第一聚焦鏡與所述光束整形元件相貼合。
[0014]作為本發(fā)明的進一步改進，所述光程調(diào)控組件中包括多個相互配合的反射鏡，所述平面反射鏡可選擇的設(shè)置在所述光路中，以調(diào)整光束在所述光程調(diào)控組件內(nèi)的光程。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的激光鉆孔裝置及方法，通過調(diào)節(jié)該裝置中的光程調(diào)控組件，可以按需求得到具有不同平頂整形質(zhì)量的光束，加工過程快速準(zhǔn)確；通過設(shè)置動態(tài)擴束鏡自動調(diào)解倍率，還可以使用同一臺設(shè)備在FPC板上對應(yīng)加工出具有不同孔徑的通孔；且此種裝置操作簡單，制作周期短，加工過程中打孔效率高，質(zhì)量高，品質(zhì)好，不僅提高了設(shè)備的利用率，還為使用者節(jié)約了制作成本和工作時間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明第一實施例提供的激光鉆孔裝置的原理示意圖；
圖2為本發(fā)明第二實施例提供的激光鉆孔裝置的原理示意圖；
圖3為本發(fā)明第三實施例提供的激光鉆孔裝置的原理示意圖；
圖4為本發(fā)明第四實施例提供的激光鉆孔裝置的原理示意圖；
圖5為本發(fā)明第五實施例提供的激光鉆孔裝置的原理示意圖；
圖6為本發(fā)明實施例提供的激光鉆孔方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0017]以下將結(jié)合附圖所示的【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細描述。但這些實施方式并不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
[0018]圖1為本發(fā)明第一實施例提供的激光鉆孔裝置的原理示意圖，如圖1所示。激光鉆孔裝置包括激光器10、動態(tài)擴束鏡11、折射型光束整形元件12、第一聚焦鏡13、光程調(diào)控組件14 (未具體圖示)、第二聚焦鏡15、聚焦場鏡18 ;所述激光鉆孔裝置用于在加工工件20上按用戶需求形成具有不同平頂整形質(zhì)量的光束，以及鉆取具有不同孔徑的通孔；進而提升打孔效率以及打孔質(zhì)量。
[0019]所述平頂整形質(zhì)量用于形容得到光束的平頂光效果、光束的邊緣鋒利程度，以及錐度大小。不同的平頂光束質(zhì)量具有不同的平頂光效果、不同的邊緣鋒利程度，不同的錐度。例如:得到平頂整形質(zhì)量最好的光束，即得到的光束的平頂光效果最好，邊緣最鋒利，錐度最小，進而在加工工件20上得到的通孔的邊緣最直。
[0020]具體的，所述激光器10為超短脈沖激光器，用于發(fā)送超短脈沖激光束。[0021]動態(tài)擴束鏡11在所述激光器10的發(fā)出光束的光路上設(shè)置于所述激光器10之后，其在所述激光鉆孔裝置運行過程中，可自動調(diào)節(jié)自身倍率，對激光器10發(fā)出的光束放大或縮小，以在加工工件20上得到具有不同孔徑的通孔。
[0022]所述折射型光束整形元件12在所述激光器10的發(fā)出光束的光路上設(shè)置于動態(tài)擴束鏡11之后，用于接收來自于動態(tài)擴束鏡11發(fā)射出的高斯光束；同時，因其為折射型的光束整形元件，可配合在光程調(diào)控組件14中設(shè)置多個平面反射鏡，以利于增加從激光器10發(fā)出的激光束到加工工件20的光程，進而在加工工件20上得到平頂整形質(zhì)量更好的光束。
[0023]第一聚焦鏡13,所述第一聚焦鏡13在所述激光器10的發(fā)出光束的光路上設(shè)置于所述光束整形元件12之后，且與所述光束整形元件12相貼合，以利于更精準(zhǔn)的確定平頂光束的位置，進而利于接收平頂光束。當(dāng)然，所述第一聚焦鏡13與所述整形元件30也可以間隔一段距離設(shè)置于激光器10所在的光路上。
[0024]光程調(diào)控組件14，所述光程調(diào)控組件14在在所述激光器10的發(fā)出光束的光路上設(shè)置于第一聚焦鏡13之后，其包括多個相互配合的平面反射鏡，每個平面反射鏡可選擇地設(shè)置在所述光路中，用于使入射的光束反射或通過，以調(diào)整光束在所述光程調(diào)控組件內(nèi)的光程；進而在加工工件20上得到平頂整形質(zhì)量更好的光束。
[0025]另外，光程調(diào)控組件14中具有多個相互配合的平面反射鏡，可以在有限的設(shè)備空間內(nèi)提供更大的光程。
[0026]在本發(fā)明一優(yōu)選實施方式中，為了更清楚的展示本發(fā)明的技術(shù)方案，以所述光程調(diào)控組件14中包含9個平面反射鏡為例做具體說明。
[0027]相應(yīng)的，光程調(diào)控組件14包括固定設(shè)置的平面反射鏡141，用于更改聚焦后的光束方向；活動設(shè)置的平面反射鏡142，平面反射鏡143，平面反射鏡144，平面反射鏡145，平面反射鏡146，平面反射鏡147，平面反射鏡148，平面反射鏡149，用于調(diào)節(jié)激光器10所在的光路上，從激光器10發(fā)出的激光束到達加工工件20的光程。
[0028]例如:1、當(dāng)平面反射鏡141、平面反射鏡144、平面反射鏡145、平面反射鏡148與水平面的夾角分別為135度，平面反射鏡142、平面反射鏡143、平面反射鏡146、平面反射鏡147與水平面的夾角分別為45度，所述平面反射鏡149不參與光束反射時，從所述激光器10發(fā)出的超短脈沖激光束到達加工工件20的光程最長，適用于對光束的平頂整形質(zhì)量要求高的激光鉆孔裝置，此種設(shè)置方式，在加工工件20上得到的光束的邊緣最鋒利，錐度最小，進而得到的通孔的邊緣最直。所述光束在所述激光器10所在光路上發(fā)射的路徑為:激光器10 —動態(tài)擴束鏡11 —折射型光束整形元件12 —第一聚焦鏡13 —平面反射鏡141 —平面反射鏡142 —平面反射鏡143 —平面反射鏡144 —平面反射鏡145 —平面反射鏡146 —平面反射鏡147 —平面反射鏡148 —第二聚焦鏡15 —聚焦場鏡18 —加工工件20。
[0029]2、當(dāng)平面反射鏡141、平面反射鏡149與水平面的夾角分別為135度、平面反射鏡142、平面反射鏡143、平面反射鏡144、平面反射鏡145、平面反射鏡146、平面反射鏡147、平面反射鏡148不參與光束反射時，從所述激光器10發(fā)出的超短脈沖激光束到達加工工件20的光程最短，適用于對光束的平頂整形質(zhì)量要求較高的激光鉆孔裝置，在加工工件20上得到的光束邊緣較鋒利，錐度較小，進而得到的通孔的邊緣較直。所述光束在所述激光器10所在光路上發(fā)射的路徑為:激光器10 —動態(tài)擴束鏡11 —折射型光束整形元件12 —第一聚焦鏡13 —平面反射鏡141 —平面反射鏡149 —第二聚焦鏡15 —聚焦場鏡18 —加工工件20。
[0030]當(dāng)然，以上角度的調(diào)節(jié)，僅僅是按照圖紙中元件的擺放方向進行描述，實際運用中，還需要按照元件的實際擺放位置，做相應(yīng)調(diào)節(jié)。
[0031]需要說明的是，以上描述僅僅是對光束在光程調(diào)控組件14中傳遞的最大光程和最小光程做了簡單的描述，當(dāng)然，還可以根據(jù)用戶對光速的平頂整形質(zhì)量要求的高低，通過調(diào)節(jié)平面反射鏡的位置，以調(diào)節(jié)從所述激光器10發(fā)出的激光束到達加工工件20的光程，由于其調(diào)節(jié)方法和上述所述內(nèi)容相類似，在此不做詳細贅述。
[0032]第二聚焦鏡15，所述第二聚焦鏡15在激光器10所在的光路上，設(shè)置于光程調(diào)控組件14之后，用于配合第一聚焦鏡13對聚焦在其表面的光束進行準(zhǔn)直后，再發(fā)射到聚焦場鏡18。
[0033]需要說明的是，第一聚焦鏡13與第二聚焦鏡15的等倍率調(diào)節(jié)光束至準(zhǔn)直狀態(tài)，故，所述第一聚焦鏡13與所述第二聚焦鏡15是同一種類的聚焦鏡，所述第一聚焦鏡13和所述第二聚焦鏡15之間的距離，會隨著光程的變化而變化，即始終保證第一聚焦鏡13和所述第二聚焦鏡15之間的距離為單個聚焦鏡焦距的兩倍。
[0034]聚焦場鏡18，所述聚焦場鏡18在激光器10所在的光路上，設(shè)置于第二聚焦鏡15之后，用于將接收到的光束聚焦投射在加工工件20上。
[0035]具體的，所述激光器10發(fā)射出一束超短脈沖激光束，所述動態(tài)擴束鏡11按照用戶需求，自動調(diào)節(jié)自身倍率，以擴大或縮小接收到的所述超短脈沖激光束，并將其按照用戶需求調(diào)節(jié)到相應(yīng)倍率后傳遞至折射型光束整形元件12上，所述折射型光束整形元件12對接收到的光束進行調(diào)制，輸出光束立即經(jīng)第一聚焦鏡13聚焦，并傳遞到光程調(diào)控組件14。經(jīng)過光程調(diào)控組件14后，在通過第二聚焦鏡15準(zhǔn)直光束，使其平行出射到聚焦場鏡18，最后光束通過聚焦場鏡18聚焦在加工工件20上。
[0036]一般來說，加工工件為FPC柔性電路板，F(xiàn)PC軟性印制電路是以聚酰亞胺或聚酯薄膜為基材制成的一種具有高度可靠性，絕佳的可撓性印刷電路，具有可自由彎曲、折疊、卷繞，可在三維空間隨意移動及伸縮，散熱性好等特點。在現(xiàn)代電子設(shè)備制造中，可利用FPC來縮小體積，實現(xiàn)輕量化、小型化、薄型化，從而達到元件裝置和導(dǎo)線連接一體化。
[0037]可選的，在本實施例的一個可能的實現(xiàn)方式中，激光器10具體可采用脈沖為355nm的紫外光波段的激光器，F(xiàn)PC柔性電路板對此波長的激光有很好的吸收率，這樣，能夠在盡可能短的時間內(nèi)在FPC柔性電路板進行鉆孔，能夠保證有效的加工的速度。另外，激光器10的功率沒有具體限制，可以按照操作者的需求自動設(shè)置，例如:10瓦(W)，激光的光斑大小也可以通過調(diào)節(jié)，以滿足本實施例的要求，例如，直徑30微米(um)，之后按照倍數(shù)遞增或遞減的關(guān)系增加或減小光斑的大小，以滿足用戶對FPC柔性電路板上不同鉆孔尺寸的需求。
[0038]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的激光鉆孔裝置及方法，通過調(diào)節(jié)該裝置中的光程調(diào)控組件，可以按需求得到具有不同平頂整形質(zhì)量的光束，加工過程快速準(zhǔn)確；通過設(shè)置動態(tài)擴束鏡自動調(diào)解倍率，還可以使用同一臺設(shè)備在FPC板上對應(yīng)加工出具有不同孔徑的通孔。
[0039]進一步的，為了在加工工件20上獲取具有更小直徑的光斑，以在加工工件20上獲取具有更小孔徑的通孔，這樣，可以在激光鉆孔裝置的光束允許放大的范圍內(nèi)，采取某些方式放大在傳遞過程中的光束。如圖2所示，圖2為本發(fā)明第二實施例提供的激光鉆孔裝置的原理示意圖，在圖1a對應(yīng)的實施例所提供的激光鉆孔裝置基礎(chǔ)上，該激光鉆孔裝置還包括一固定倍率擴束鏡16，所述固定倍率擴束鏡16在所述激光器10的發(fā)出光束的光路上設(shè)置于第二聚焦鏡15與聚焦場鏡18之間，用于按固定倍數(shù)擴大從第二聚焦鏡15傳遞出的光束，以利于在加工工件20上獲取具有更小孔徑的通孔。
[0040]進一步的，為了穩(wěn)定輸出，一般需要將激光器10固定。這樣,相對來說,激光光束的傳輸方向也是固定的。但是為了不斷變化的需求，可以采取某些方式，根據(jù)需要來改變激光光束的傳輸方向，使激光光束的傳輸成為一個動態(tài)的傳輸。通常采取的措施就是在光路上增設(shè)反射鏡。如圖3所示，圖3為本發(fā)明第三實施例提供的激光鉆孔裝置的原理示意圖。在圖2對應(yīng)的實施例所提供的激光鉆孔裝置基礎(chǔ)上，該激光鉆孔裝置還包括一反射鏡17，所述反射鏡17在所述激光器10的發(fā)出光束的光路上設(shè)置于固定倍率擴束鏡16和聚焦場鏡18之間，用于改變光束傳播方向，保證光路垂直入射到聚焦場鏡18上，從而實現(xiàn)了激光光束的動態(tài)傳輸。
[0041]如圖4所示，圖4為本發(fā)明第四實施例提供的激光鉆孔裝置的原理示意圖。在圖3對應(yīng)的實施例所提供的激光鉆孔裝置基礎(chǔ)上，該激光鉆孔裝置還可以進一步包括一第一運動平臺31和一第二運動平臺33，動態(tài)擴束鏡11、折射型光束整形元件12、第一聚焦鏡13、光程調(diào)控組件14、第二聚焦鏡15、固定倍率擴束鏡16、平面反射鏡17、聚焦場鏡18設(shè)置于所述第一運動平臺31上；加工工件20設(shè)置于所述第二運動平臺33上；其中，所述第二運動平臺33上還設(shè)置有基板(未圖示)，所述基板可以為耐高溫大理石基板，所述加工工件20設(shè)置于所述基板上；所述第一運動平臺31與所述第二運動平臺33可相對運動。
[0042]具體地，所述第一運動平臺31和加工工件20所在的第二運動平臺33具體可以結(jié)合運動，以實現(xiàn)動態(tài)擴束鏡11、折射型光束整形元件12、第一聚焦鏡13、光程調(diào)控組件14、第二聚焦鏡15、固定倍率擴束鏡16、平面反射鏡17、聚焦場鏡18相對于加工工件20進行運動。這樣，加工方便，控制簡單，能夠進一步提高效率。
[0043]可選的，所述第一運動平臺31可靜止設(shè)置，所述第二運動平臺33在水平方向X、水平方向y、豎直方向z至少其中之一的方向上運動；以利于移動加工工件20，進而配合所述激光鉆孔裝置在加工工件20上鉆孔。
[0044]可選的，所述第二運動平臺33可靜止設(shè)置，所述第一運動平臺31在水平方向X、水平方向y、豎直方向z至少其中之一的方向上運動；以利于移動所述激光鉆孔裝置，使其在所述加工工件20上進行鉆孔。
[0045]可選的，所述第一運動平臺31和所述第二運動平臺33同時相對運動，所述第一運動平臺31在水平方向X、水平方向y、豎直方向z至少其中之一的方向上運動；所述第二運動平臺33在水平方向X、水平方向y、豎直方向z至少其中之一的方向上運動；以利于加工工件20或激光鉆孔裝置相互配合在加工工件20上鉆孔。
[0046]相應(yīng)的，當(dāng)?shù)谝贿\動平臺31、第二運動平臺33在相應(yīng)的方向運動時，需要對第一運動平臺31、第二運動平臺33做相應(yīng)的配置。
[0047]例如，X方向傳送單元、y方向傳送單元、z方向傳送單元。具體的，不同方向的傳送單元還包括不同方向的滑軌和控制不同方向滑軌的電機。例如:X方向傳送單元包括X方向滑軌和控制X方向滑軌的電機；y方向傳送單元包括y方向滑軌和控制y方向滑軌的電機，z方向傳送單元包括z方向滑軌和控制z方向滑軌的電機。
[0048]上述第一運動平臺31，第二運動平臺33的運動方向，可以依據(jù)用戶需求，自行設(shè)置；其運動方向的設(shè)定，都是為了保證在加工工件20的任意水平面上自動打孔，只要運動方向的設(shè)定不影響本發(fā)明的所述激光鉆孔裝置的使用，都包含在本發(fā)明的實施方式中，在此不做詳細贅述。
[0049]如圖5所示，圖5為本發(fā)明第五實施例提供的激光鉆孔裝置的原理示意圖。在圖4對應(yīng)的實施例所提供的激光鉆孔裝置基礎(chǔ)上，該激光鉆孔裝置中的第一運動平臺31還可以進一步包括，主運動平臺311及在豎直方向上活動設(shè)置于主運動平臺311上的分運動平臺313 ;激光器10、動態(tài)擴束鏡11、折射型光束整形元件12、第一聚焦鏡13、光程調(diào)控組件
14、第二聚焦鏡15、固定倍率擴束鏡16、平面反射鏡17設(shè)置于所述主運動平臺311上，所述聚焦場鏡18設(shè)置于所述分運動平臺313上。其中，所述第二運動平臺33上還設(shè)置有基板(未圖示)，所述基板可以為耐高溫大理石基板，所述加工工件20設(shè)置于所述基板上；所述主運動平臺311、分運動平臺313、第二運動平臺33可相對運動。
[0050]可選的，所述主運動平臺311、所述分運動平臺313可靜止設(shè)置，所述第二運動平臺33在水平方向X、水平方向y、豎直方向z至少其中之一的方向上運動；以利于移動加工工件20，進而配合所述激光鉆孔裝置在加工工件20上鉆孔。
[0051]可選的，所述第二運動平臺33可靜止設(shè)置，所述主運動平臺311在水平方向X、水平方向y至少其中之一的方向上運動，所述分運動平臺313在豎直方向Z運動，以利于移動所述激光鉆孔裝置，使其在所述加工工件20上進行鉆孔。
[0052]可選的，所述主運動平臺311、分運動平臺313和所述第二運動平臺33同時相對運動，所述主運動平臺311在水平方向x、水平方向y至少其中之一的方向上運動；所述分運動平臺313在豎直方向z運動；所述第二運動平臺33在水平方向X、水平方向y、豎直方向z至少其中之一的方向上運動；以利于移動加工工件20或激光鉆孔裝置相互配合在加工工件20上鉆孔。
[0053]相應(yīng)的，當(dāng)主運動平臺311、分運動平臺313、第二運動平臺33在相應(yīng)的方向運動時，需要對主運動平臺311、分運動平臺313、第二運動平臺33做相應(yīng)的配置。
[0054]例如，X方向傳送單元、y方向傳送單元、z方向傳送單元。具體的，不同方向的傳送單元還包括不同方向的滑軌和控制不同方向滑軌的電機。例如:X方向傳送單元包括X方向滑軌和控制X方向滑軌的電機；y方向傳送單元包括y方向滑軌和控制y方向滑軌的電機，z方向傳送單元包括z方向滑軌和控制z方向滑軌的電機。
[0055]上述主運動平臺311,分運動平臺313、第二運動平臺33的運動方向，可以依據(jù)用戶需求自行設(shè)置；其運動方向的設(shè)定，都是為了保證在加工工件20的任意水平面上自動打孔，只要運動方向的設(shè)定不影響本發(fā)明的所述激光鉆孔裝置的使用，都包含在本發(fā)明的實施方式中，在此不做詳細贅述。
[0056]當(dāng)然，在圖1，圖2所示的實施例基礎(chǔ)上，本發(fā)明所述的激光鉆孔裝置的第一實施例和第二實施例也可以進一步包含第一運動平臺31和第二運動平臺33，或進一步包含主運動平臺311、分運動平臺313。其設(shè)置方式，及運動原理都與上述所述的激光鉆孔裝置的第四實施例和第五實施例相類似，在此不做詳細贅述。[0057]如圖6所示，圖6為本發(fā)明實施例提供的激光鉆孔方法的流程圖；本發(fā)明的一實施方式中，所述激光鉆孔方法包括以下步驟:
S1、提供一激光鉆孔裝置；
具體的，提供一如圖1所示的激光鉆孔裝置，所述激光鉆孔裝置包括:激光器10，在所述激光器10發(fā)出光束的光路上依次設(shè)置有動態(tài)擴束鏡11、折射型光束整形元件12、第一聚焦鏡13、光程調(diào)控組件14、第二聚焦鏡15，以及聚焦場鏡18。
[0058]可選的，提供一如圖2所示的激光鉆孔裝置，為了在加工工件20上獲取具有更小直徑的光斑，這樣，可以在激光鉆孔裝置的光束允許放大的范圍內(nèi)，采取某些方式放大在傳遞過程中的光束。所述圖2所示的激光鉆孔裝置在圖1提供的激光鉆孔裝置基礎(chǔ)上增加一固定倍率擴束鏡16，將所述固定倍率擴束鏡16設(shè)置于所述第二聚焦鏡15和所述聚焦場鏡之間18，用于按固定倍數(shù)擴大從第二聚焦鏡15傳遞出的光束的倍數(shù)，以利于在加工工件20上獲取具有更小孔徑的通孔。
[0059]可選的，提供一如圖3所示的激光鉆孔裝置，為了穩(wěn)定輸出，一般需要將激光器10固定。這樣，相對來說，激光光束的傳輸方向也是固定的。但是為了不斷變化的需求，可以采取某些方式，根據(jù)需要來改變激光光束的傳輸方向，使激光光束的傳輸成為一個動態(tài)的傳輸。所述圖3所示的激光鉆孔裝置在圖2提供的激光鉆孔裝置基礎(chǔ)上增加一反射鏡17，將所述反射鏡17設(shè)置于所述固定倍率擴束鏡16和所述聚焦場鏡18之間，用于改變光束傳播方向，保證光路垂直入射到聚焦場鏡18上，從而實現(xiàn)了激光光束的動態(tài)傳輸。
[0060]可選的，提供一如圖4所示的激光鉆孔裝置，所述圖4所示的激光鉆孔裝置在圖3提供的激光鉆孔裝置基礎(chǔ)上增加一第一運動平臺31和一第二運動平臺33，動態(tài)擴束鏡11、折射型光束整形元件12、第一聚焦鏡13、光程調(diào)控組件14、第二聚焦鏡15、固定倍率擴束鏡
16、平面反射鏡17、聚焦場鏡18設(shè)置于所述第一運動平臺31上；加工工件20設(shè)置于所述第二運動平臺33上；其中，所述第二運動平臺33上還設(shè)置有基板(未圖示)，所述基板可以為耐高溫大理石基板，所述加工工件20設(shè)置于所述基板上；所述第一運動平臺31與所述第二運動平臺33可相對運動，用于調(diào)節(jié)激光鉆孔裝置和加工工件20的相對位置，使激光鉆孔裝置按照用戶需求在加工工件20上鉆孔。
[0061]可選的，提供一如圖5所示的激光鉆孔裝置，所述圖5所示的激光鉆孔裝置在圖4提供的激光鉆孔裝置基礎(chǔ)上，第一運動平臺31還可以進一步包括，主運動平臺311及在豎直方向上活動設(shè)置于主運動平臺311上的分運動平臺313 ;激光器10、動態(tài)擴束鏡11、折射型光束整形元件12、第一聚焦鏡13、光程調(diào)控組件14、第二聚焦鏡15、固定倍率擴束鏡16、平面反射鏡17設(shè)置于所述主運動平臺311上，所述聚焦場鏡18設(shè)置于所述分運動平臺313上。其中，所述第二運動平臺33上還設(shè)置有基板(未圖示)，所述基板可以為耐高溫大理石基板，所述加工工件20設(shè)置于所述基板上；所述主運動平臺311、分運動平臺313、第二運動平臺33可相對運動，用于調(diào)節(jié)激光鉆孔裝置和加工工件20的相對位置，使激光鉆孔裝置按照用戶需求在加工工件20上鉆孔。
[0062]相應(yīng)的，所述第一聚焦鏡與所述光束整形元件相貼合。
[0063]所述光程調(diào)控組件中包括多個相互配合的反射鏡，所述平面反射鏡可選擇的設(shè)置在所述光路中，以調(diào)整光束在所述光程調(diào)控組件內(nèi)的光程，在加工工件20上按用戶需求形成具有不同平頂整形質(zhì)量的光束。另外，光程調(diào)控組件14中具有多個相互配合的平面反射鏡，可以在有限的設(shè)備空間內(nèi)提供更大的光程。
[0064]S2、調(diào)節(jié)所述激光鉆孔裝置的動態(tài)擴束鏡的擴束參數(shù)為第一倍數(shù)，以在加工工件上鉆取具有第一孔徑的通孔；
相應(yīng)的，通過調(diào)整激光鉆孔裝置與加工工件20的相對位置，以使加工工件20的待加工部位正處于聚焦場景18的正下方。
[0065]可選的，通過調(diào)節(jié)所述激光鉆孔裝置的光程調(diào)控組件中傳遞光束的光程，以利于在加工工件20上按用戶需求形成具有不同平頂整形質(zhì)量的光束。
[0066]所述平頂整形質(zhì)量用于形容得到光束的平頂光效果、光束的邊緣鋒利程度，以及錐度大小。不同的平頂光束質(zhì)量具有不同的平頂光效果、不同的邊緣鋒利程度，不同的錐度。例如:得到平頂整形質(zhì)量最好的光束，即得到的光束的平頂光效果最好，邊緣最鋒利，錐度最小，進而在加工工件20上得到的通孔的邊緣最直。
[0067]結(jié)合圖1所示?？蛇x的，按照用戶需求，調(diào)解光程調(diào)控組件14中的平面反射鏡位置，使光束在調(diào)解光程調(diào)控組件14中的傳播距離最長，在加工工件20的表面上得到光束的邊緣最鋒利，錐度最小，進而得到的通孔的邊緣最直。
[0068]可選的，按照用戶需求，調(diào)解光程調(diào)控組件14中的平面反射鏡位置，減小光束在調(diào)解光程調(diào)控組件14中的傳播距離，在加工工件20的表面上得到光束的邊緣較鋒利，錐度較小，進而得到的通孔的邊緣較直。
[0069]自動調(diào)節(jié)動態(tài)擴束鏡11的擴束參數(shù)為第一倍數(shù)，以調(diào)節(jié)光束在傳遞過程中的擴束倍數(shù)；啟動激光鉆孔裝置，從激光器10發(fā)出一束激光束，經(jīng)過整個激光鉆孔裝置，在加工工件20上鉆取具有第一孔徑的通孔。
[0070]具體的，激光器10發(fā)出一束激光束至動態(tài)擴束鏡11 ;動態(tài)擴束鏡11將接收到的激光束按所述第一倍數(shù)調(diào)節(jié)，并將其傳遞至折射型光束整形元件12上；折射型光束整形元件12將接收到的平頂光束，傳遞至第一聚焦鏡13;所述第一聚焦鏡13將經(jīng)過聚焦后的平頂光束傳遞至光程調(diào)控組件14 ;之后再傳遞至第二聚焦鏡15再次進行聚焦，并將其聚焦在聚焦場鏡18上，通過聚焦場鏡18將從激光器10傳遞過來的激光束聚焦在加工工件20上，并在加工工件20上鉆取具有第一孔徑的通孔。在光束傳遞過程中，還可以通過調(diào)節(jié)光程調(diào)控組件14中的平面反射鏡位置，改變光束在調(diào)解光程調(diào)控組件14中的傳播距離，以按照用戶需求，在加工工件20上獲取具有不同平頂整形質(zhì)量的光束。
[0071]S3、調(diào)節(jié)所述動態(tài)擴束鏡的擴束參數(shù)為第二倍數(shù)，以在所述加工工件上鉆取具有第二孔徑的通孔；其中，所述第一倍數(shù)的放大比例大于所述第二倍數(shù)的放大比例，所述第一孔徑的直徑小于所述第二孔徑的直徑。
[0072]可選的，可以保持或改變光程調(diào)控組件14中的平面反射鏡的位置，以利于按照用戶需求，得到具有不同平頂整形質(zhì)量的光束。其具體調(diào)節(jié)方式，同上述內(nèi)容相同，在此不做詳細贅述。
[0073]具體的，將所述第一孔徑的通孔擴大為第二孔徑的通孔。
[0074]相應(yīng)的，通過調(diào)節(jié)所述動態(tài)擴束鏡的擴束參數(shù)，將所述第一孔徑的通孔擴大為第二孔徑的通孔。
[0075]相應(yīng)的，縮小動態(tài)擴束鏡11擴束參數(shù)的倍數(shù)為第二倍數(shù)，以在加工工件20表面上獲取具有更大孔徑的光斑，進而在具有第一孔徑的通孔的基礎(chǔ)上得到具有第二孔徑的通孔。
[0076]綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的激光鉆孔裝置及方法，通過調(diào)節(jié)該裝置中的光程調(diào)控組件，可以按需求得到具有不同平頂整形質(zhì)量的光束，加工過程快速準(zhǔn)確；通過設(shè)置動態(tài)擴束鏡自動調(diào)解倍率，還可以使用同一臺設(shè)備在FPC板上對應(yīng)加工出具有不同孔徑的通孔；且此種裝置操作簡單，制作周期短，加工過程中打孔效率高，質(zhì)量高，品質(zhì)好，不僅提高了設(shè)備的利用率，還為使用者節(jié)約了制作成本和工作時間。
[0077]應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施方式中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。
[0078]上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實施方式的具體說明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實施方式或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種激光鉆孔裝置，其特征在于，所述激光鉆孔裝置包括:激光器，在所述激光器發(fā)出光束的光路上依次設(shè)置有動態(tài)擴束鏡、折射型光束整形元件、第一聚焦鏡、光程調(diào)控組件、第二聚焦鏡，以及聚焦場鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光鉆孔裝置，其特征在于，所述激光鉆孔裝置還包括一固定倍率擴束鏡，所述固定倍率擴束鏡設(shè)置于所述第二聚焦鏡和所述聚焦場鏡之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的激光鉆孔裝置，其特征在于，所述第一聚焦鏡與所述光束整形元件相貼合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的激光鉆孔裝置，其特征在于，所述光程調(diào)控組件中包括多個相互配合的平面反射鏡，每個平面反射鏡可選擇地設(shè)置在所述光路中，以調(diào)整光束在所述光程調(diào)控組件內(nèi)的光程。
5.一種激光鉆孔方法，其特征在于，所述激光鉆孔方法包括以下步驟: 提供一激光鉆孔裝置； 調(diào)節(jié)所述激光鉆孔裝置的動態(tài)擴束鏡的擴束參數(shù)為第一倍數(shù)，以在加工工件上鉆取具有第一孔徑的通孔； 調(diào)節(jié)所述動態(tài)擴束鏡的擴束參數(shù)為第二倍數(shù)以在所述加工工件上鉆取具有第二孔徑的通孔； 其中，所述第一倍數(shù)的放大比例大于所述第二倍數(shù)的放大比例，所述第一孔徑的直徑小于所述第二孔徑的直徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光鉆孔方法，其特征在于，所述方法還包括:調(diào)節(jié)所述激光鉆孔裝置的光程調(diào)控組件，以調(diào)節(jié)傳遞光束的光程，得到具有不同平頂整形質(zhì)量的光束。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光鉆孔方法，其特征在于，所述“在所述加工工件上鉆取具有第二孔徑的通孔”步驟具體為: 將所述第一孔徑的通孔擴大為第二孔徑的通孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光鉆孔方法，其特征在于，所述“提供一激光鉆孔裝置”具體包括: 提供一激光器、一動態(tài)擴束鏡、一折射型光束整形元件、一第一聚焦鏡、一光程調(diào)控組件、一第二聚焦鏡，以及一聚焦場鏡； 將所述動態(tài)擴束鏡、折射型光束整形元件、第一聚焦鏡、光程調(diào)控組件、第二聚焦鏡，以及聚焦場鏡依次設(shè)置于所述激光器發(fā)出光束的光路中。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的激光鉆孔方法，其特征在于，所述第一聚焦鏡與所述光束整形元件相貼合。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的激光鉆孔方法，其特征在于，所述光程調(diào)控組件中包括多個相互配合的反射鏡，所述平面反射鏡可選擇的設(shè)置在所述光路中，以調(diào)整光束在所述光程調(diào)控組件內(nèi)的光程。
【文檔編號】B23K26/382GK103639594SQ201310701228
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】趙裕興, 姜堯, 狄建科, 張子國, 李金澤 申請人:蘇州德龍激光股份有限公司