[发明专利]一种陶瓷材料激光加工装置及方法

说明书

一种陶瓷材料激光加工装置及方法，对于陶瓷材料的激光打孔，解决目前存在所加工通孔的深径比小、锥度大、孔壁易崩边等问题，实现陶瓷材料高质量打孔，满足超高频通讯电子行业对陶瓷封装基片微细加工的需求，通过陶瓷片顺时针、逆时针、摆正的顺序操作，同步有序调控激光打孔的加工倾角，使有效减小孔壁锥度。与此同时，双面加工方式有效分散热积累、减小温度梯度，减小热影响对陶瓷材料的损伤，降低孔壁崩边。尤其是在采用锥透镜聚焦的方式下，获得贝塞尔空间分布光束，即缩小激光束聚焦后的横向光斑(横向为垂直光束传播方向)、拉长激光束聚焦后的纵向光斑(纵向为平行光束传播方向)，有效提高激光利用率，减小热影响。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷材料激光加工装置及方法，特别涉及一种可以实现陶瓷材料高质量打孔的激光加工装置及方法，属于陶瓷激光加工技术领域。

背景技术

随着通讯电子行业的高速发展，传统的塑料、金属基片已很难满足超高频的要求，陶瓷材料以突出的电绝缘性能、优异的高频特性、良好的电子元件匹配度、稳定的化学性质等优点在封装基片领域应用越来越广泛。

陶瓷材料属于典型的硬脆材料，具有硬度高、脆性大的加工难点。传统陶瓷加工主要采用车削、切削、刻蚀、钻孔等机械方法，对材料有挤压、剪切、振动等多种负作用，同时伴随粉尘碎屑的清洗问题，加之明显的热效应，难以满足微细加工需求。随着陶瓷基板加工精度和效率要求的提高，传统机械式加工方式已经不能满足需求。

现有的激光陶瓷材料打孔存在打孔深径比低、孔壁质量差且锥度大、材料易碎裂等问题。

发明内容

本发明解决的技术问题为：克服现有技术不足，提出一种陶瓷材料激光加工装置及方法，对于陶瓷材料的激光打孔，克服目前存在所加工通孔的深径比小、锥度大、孔壁易崩边等问题，本发明提供一种陶瓷材料激光加工装置及方法，通过双面同步钻孔有效拓展陶瓷材料激光打孔的深径比，加工倾角的同步有序调控有效减小孔壁锥度，与此同时，双面加工方式有效分散热积累、减小温度梯度，减小热影响对陶瓷材料的损伤，降低孔壁崩边。

本发明解决的技术方案为：一种陶瓷材料激光加工装置，包括：激光源1、激光光束2、分束镜3、反射镜a4、聚焦镜a5、聚焦镜b7、反射镜c8和反射镜b9；

激光源1，用于发射激光光束2至分束镜3；分束镜3，为半反半透镜，用于将激光源1送来的激光光束分成两束相同能量的激光束，分别为透射光束和反射光束，分束镜3出射的透射光束即右侧光路激光束送至反射镜c8，反射镜c8用于反射经分束镜3透射后的激光束；该激光束经反射镜c8反射至反射镜b9；分束镜3出射的反射光束即左侧光路激光束送至反射镜a4；反射镜a用于反射左侧光路激光束至聚焦镜a5；

反射镜b9，用于反射右侧光路激光束至聚焦镜b7；

聚焦镜a5，用于将反射镜a4出射的左侧光路激光束聚焦于陶瓷材料左侧表面进行打孔加工；

待加工的陶瓷材料为陶瓷片6；

聚焦镜b7，用于将反射镜b9出射的右侧光路激光束聚焦于陶瓷材料右侧表面进行打孔加工。

优选的，激光源具有同轴红色指示光。

优选的，反射镜a与聚焦镜a固定在一位移台上，能够进行上下方向、左右方向的移动，反射镜b与聚焦镜b固定在另一位移台上，能够进行上下方向、左右方向的移动。

优选的，陶瓷片固定在弹性夹具上，弹性夹具经传动系统能够使陶瓷片进行俯仰转动，同时还能够使陶瓷片以表面法向作为旋转轴方向，进行可设定速度的旋转。

优选的，为提高陶瓷材料激光加工聚焦镜a、聚焦镜b可更换为锥透镜，增加激光焦深，提高单次加工深度。

本发明的一种陶瓷材料激光加工方法，实现陶瓷材料高质量打孔的激光加工，包括如下步骤：