[发明专利]应用于脆性材料的镭射加工装置及镭射加工和位移补偿的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镭射加工装置及镭射加工和位移补偿的方法，尤其涉及一种应用于脆性材料的镭射加工装置及镭射加工和位移补偿的方法。

背景技术

镭射加工相较于传统轮刀或钻石切割，因为激光束产生的光点小、切割所需的线宽较窄，可以减少加工时材料的损耗，并具有较小的残留应力，因此适用于高精密度的半导体材料、光电材料或电路板进行加工。

参阅图1A至图1C，为现有技术镭射加工过程的示意图，如图1A至图1C所示，现有技术的镭射加工，以钻孔加工为例，如图1A所示，通常先在组件的上表面聚焦，再如图1B至图1C所示，逐步向下调整聚焦位置进行加工。然而，由上表面开始聚焦的加工方式，因为加工产生的粉尘与切削残留在加工道上不易无法排除，容易造成加工的不均匀，即所谓的锥角。此外，通常对于大尺寸工件加工时，通常采取重复加工的方式进行镭射加工，然而因尘屑产生的锥角问题，通常需要加装集尘及退屑装置排出，除了制造成本提高，排出尘屑的时间也大幅影响了加工时间。

发明内容

本发明针对现有技术的缺点，提供一种应用于脆性材料的镭射加工装置。

本发明所述的应用于脆性材料的镭射加工装置，包含镭射源、聚焦控制单元、镭射控制单元、系统控制单元、承载平台、驱动轴控制单元、测量单元以及影像撷取单元。

聚焦控制单元与镭射源及系统控制单元连接，用以将镭射聚焦于加工件的任一位置及任一深度，使激光束在聚焦位置具时有最大的能量；系统控制单元依据测量单元以及影像撷取单元，用以计算镭射的聚焦位置和聚焦深度等参数，并依据所述参数控制聚焦控制单元以及驱动轴控制单元进行镭射加工。

本发明还提供一种应用于脆性材料的镭射加工装置和位移补偿的方法，含准备步骤、扫描步骤、加工步骤以及加工完成步骤，在加工范围较大时进一步包含一平面平移复制加工步骤。首先聚焦于加工件下表面及上表面之间的一聚焦深度，然后系统控制单元控制驱动轴控制单元而将承载平台在横方向及纵方向移动，而使得激光束在加工件一聚焦平面上加工，控制测量单元在镭射加工时可实时测量材料表面的轮廓及加工深度，再将测量值传送给系统控制单元，系统控制单元依据测量值，微调聚焦控制单元，或进一步控制驱动轴控制单元在垂直方向上移动，而由下往上表面逐层加工切除。

本发明利用由下往上表面移动镭射在加工件的聚焦深度的方式，在加工的同时，尘屑藉由自然重力向下掉落，因此可省略现有技术中的集尘及退屑装置，而减少成本，进而缩短加工时间；并可改善以往加工时的锥角问题，依照本发明的镭射加工装置与镭射加工和位移补偿的方法，可将锥角由原本的7～8度减少为小于2.5度，而进一步改善加工精度。

附图说明

图1A至图1C为现有技术中镭射加工过程的示意图。

图2为本发明应用于脆性材料的镭射加工装置的示意图。

图3为本发明应用于脆性材料的镭射加工和位移补偿的方法的流程图。

图4A至图4C为本发明的镭射加工过程的示意图。

图5A、图5B为聚焦方式与离焦方式对热影响区域的比较示意图。

具体实施方式

以下配合说明书附图对本发明的实施方式做更详细的说明，以使本领域技术人员在研读本说明书后能据以实施。

参阅图2，为本发明应用于脆性材料的镭射加工装置的示意图。如图2所示，本发明应用于脆性材料的镭射加工装置1包含镭射源11、聚焦控制单元13、镭射控制单元21、系统控制单元23、承载平台31、驱动轴控制单元33、测量单元41以及影像撷取单元43。