[发明专利]一种金刚石高精度微槽表面的加工方法

说明书

本发明公开提供一种金刚石高精度微槽表面的加工方法，包括步骤：金刚石样片进行清洗处理；搭建激光加工光路；通过激光在金刚石表面进行微槽加工；加工后处理；所述激光加工光路包括小孔光阑、平凸透镜和工作台，所述小孔光阑调节入射激光能量分布的均匀性，并决定聚焦光斑直径；入射激光光束通过所述平凸透镜进行聚焦；聚焦后的激光对放置在所述工作台上的金刚石样片进行微细加工；本发明利用小孔光阑和聚焦‑进价加工的方式提高激光加工过程中的加工精度，从而实现金刚石微槽表面的高精度。

技术领域

本发明涉及激光微纳制造技术领域，具体涉及一种金刚石高精度微槽表面的加工方法。

背景技术

金刚石是由碳元素组成的自然界中硬度最高的材料，最新的摩氏硬度为15。此外，金刚石是一种优良的导热体，常温下的热导率为2000～2600W/(m·K)，是常用热导金属材料中热导率最高的铜的五倍。因其优良的导热性，且热膨胀率极低，化学性质稳定，可以用作微槽热沉的散热基材以实现对微小元器件的有效散热。

利用飞秒激光高峰值功率和精确的损伤加工可以实现金刚石微槽的微细加工。飞秒激光能量呈高斯分布，中心能量高，边缘能量低，加工微槽的截面形貌通常呈现为近似的“V”型，微槽入口存在较大的坡度且表面加工精度低，这会直接影响与热沉底板与盖板的密封安装，并会造成冷却液串流影响电子器件工作的安全性。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种金刚石高精度微槽表面的加工方法，包括步骤：

S1，金刚石样片进行清洗处理：

S2，搭建激光加工光路；

S3，通过激光在金刚石表面进行微槽加工；

S4，加工后处理；

所述激光加工光路包括小孔光阑、平凸透镜和工作台，所述小孔光阑调节入射激光能量分布的均匀性，并决定聚焦光斑直径；入射激光光束通过所述平凸透镜进行聚焦；聚焦后的激光对放置在所述工作台上的金刚石样片进行微细加工。

较佳的，所述激光加工光路还包括飞秒激光器、全反射镜、二分之一波片、分光棱镜、快门装置；所述全反射镜设置有2个，且所述二分之一波片和所述分光棱镜设置于两所述全反射镜之间，所述飞秒激光器发出的激光依次经所述全反射镜、所述二分之一波片、所述分光棱镜、所述全反射镜、所述快门装置、所述小孔光阑、所述平凸透镜后，将飞秒激光照射至所述工作台上；所述二分之一波片和所述分光棱镜调节激光偏振方向和激光功率，所述快门装置控制加工过程中激光的通断。

较佳的，所述飞秒激光器采用Ad∶YG激发源，激光中心波长为800nm，脉宽为120fs，重复频率为1kHz，激光功率范围为20mW～5W。

较佳的，所述工作台设置为由控制端控制的OWIS三维高精度工作台，所述工作台、所述小孔光阑、所述飞秒激光器均与所述控制端连接控制。

较佳的，所述分光棱镜设置有功率计，所述分光棱镜和所述功率计用于检测所述光路中的激光功率。

较佳的，所述步骤S2中所述微槽加工过程包括：

S31，将所述功率计对应所述分光棱镜放置，通过旋转所述二分之一波片调节激光功率；

S32，所述小孔光阑放置在所述平凸透镜之前，调节所述小孔光阑的直径；

S33，移动所述工作台使所述金刚石样件表面与激光经所述平凸透镜聚焦后的焦点位置重合；

S34，激光光束位置保持不变，所述工作台做线性往复运动若干次进行聚焦状态下的重复加工，形成初始微槽；