[发明专利]一种用于激光切割低温共烧陶瓷的装置及方法

说明书

本发明属于激光切割领域，具体涉及一种用于激光切割低温共烧陶瓷的装置及方法。所述装置包括激光器、扩束镜、双轨光学衍射元件、扫描振镜、远心场镜、用于固定待切割工件的X‑Y运动载台，其中，所述激光器发出第一光束，第一光束经扩束镜准直后到达双轨光学衍射元件，所述双轨光学衍射元件将入射的第一光束转化为两束光斑能量分布一致的第二光束射出，到达扫描振镜，所述第二光束经扫描振镜调整方向后再由远心场镜聚焦至待切割工件(低温共烧陶瓷)表面上，对低温共烧陶瓷进行切割。通过双轨光学衍射元件将第一光束转化为两束光斑能量分布一致的第二光束后，再对低温共烧陶瓷进行切割，可有效的提高切割速度和切割质量，提高工作效率。

技术领域

本发明属于激光切割领域，具体涉及一种用于激光切割低温共烧陶瓷的装置及方法。

背景技术

近年来，随着军用电子整机、通讯类电子产品及消费类电子产品迅速向短、小、轻、薄方向发展，微波多芯片组件(MMCM)技术因具有重量轻、体积小(尤其受到天线网格间距的限制)，成本低和可靠性高的技术特点而被广泛应用。多层片式元件是实现这一技术的有效途径，从经济和环保角度考虑，微波元器件的片式化，需要微波介质材料与熔点较低、电导率高的金属Cu和Ag的电极共烧，为此人们开发出新型的低温共烧陶瓷 (Low TemperatureCofired Ceramics，LTCC)技术。LTCC技术提供了比传统的厚膜、薄膜和高温共烧陶瓷(HTCC)技术更加灵活的设计方法，正成为目前宇航、军事、汽车、微波以及射频通讯领域多芯片组件(MCM)最常用的技术之一。而LTCC技术的整个制程中有切片这一主要的工艺环节，切片是指烧结前将热压后的基板按照设计尺寸(考虑收缩率)切割成单体器件。

常规的LTCC低温共烧陶瓷切片设备采用的是传统的刀片切割方法，由于切割过程中机械力挤压作用导致切割道对位偏移以及整片粘片导致的整片报废问题使其加工良率较低(约50％)，耗材费用较高(刀片需定期更换)，在切割道尺寸＜30um的情况下，刀片切割已不满足切片尺寸需求。激光切割方法属于非接触类加工方法，可快速高效的对生陶瓷基板进行精准定位切割，切割精度高，效果好；在5G时代即将到来之际，MMCM技术需要提升到更小尺寸，传统的刀片切割方法已不能满足需求加工需求，激光加工将成为切割生陶瓷片的主要加工方式。

目前，传统的紫外纳秒激光+平台运动方式切割LTCC低温共烧陶瓷片有两个问题：1、纳秒激光与材料作用形式包括融化和气化两种，这使得该种激光加工方式会影响切割质量，包括截面电极区域发黑问题以及端面切割锥度问题；2、平台加工方式的加工速度较慢，在保证切割质量前提下，需要用较低能量的激光来回切割数次，这使得平台加工的效率较慢，无法满足加工需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种用于激光切割低温共烧陶瓷的装置及方法，解决现有的激光加工低温共烧陶瓷时，出现加工质量差以及加工速度较慢等问题。

为解决该技术问题，本发明提供一种用于激光切割低温共烧陶瓷的装置，包括激光器、扩束镜、双轨光学衍射元件、扫描振镜、远心场镜、用于固定待切割工件的X-Y运动载台，其中，所述激光器发出第一光束，第一光束经扩束镜准直后到达双轨光学衍射元件，所述双轨光学衍射元件将入射的第一光束转化为两束光斑能量分布一致的第二光束射出，到达扫描振镜，所述第二光束经扫描振镜调整方向后由远心场镜聚焦，再对X-Y运动载台上的待切割工件进行切割。

本发明的更进一步优选方案是：所述装置还包括设置在双轨光学衍射元件与扫描振镜之间的多光点光学衍射元件，所述多光点光学衍射元件可将双轨光学衍射元件整形后的两束第二光束转换为多束光斑能量分布一致的多光束。

本发明的更进一步优选方案是：所述装置还包括设置在X-Y运动载台一侧的用于与激光器配合完成切割的CCD同步影像监控系统。

本发明的更进一步优选方案是：所述装置还包括设置在激光器与扫描振镜之间的多个用于连接光路的反射镜。