[发明专利]一种飞秒激光加工金刚石微槽截面形状的调控方法

说明书

本发明公开一种飞秒激光加工金刚石微槽截面形状的调控方法，包括步骤，对金刚石表面进行清洗；搭建光路；设置飞秒激光器的输出激光的激光参数；将所述金刚石固定在移动载物台的加工工位上；调节所述光路中的飞秒激光参数，并进行微槽加工；加工后处理；通过先宽度方向进给再深度方向进给的激光加工行程方式进行近矩形截面微槽的加工；本发明可以获得飞秒激光加工高深宽比的近矩形截面微槽的工艺流程以及工艺参数，从而可以加工符合要求的微流道，为集成度很高的电子芯片的大幅度散热提供了保障。

技术领域

本发明涉及激光微纳制造技术领域，具体涉及一种飞秒激光加工金刚石微槽截面形状的调控方法。

背景技术

近年来，随着电子工业的飞速发展，电子芯片的特征尺寸在不断减小，集成度却在不断提高。集成度很高的微型电子芯片工作时会产生大量的热，若不及时散除，轻则影响设备性能，重则引发事故。因此，芯片级的热管理技术成为了研究热点。研究表明，基于MEMS的微泵驱动单项流体循环微槽热沉冷却系统，可以采用复杂但成本相对较低的微加工，能够综合材料兼容性和高传热潜能等优势，是实现高热流密度传输的最佳方案，在有效转移器件热量和精确控制器件温度方面有极佳的工作前景。

目前，微槽热沉对材料要求较高，金刚石相比于目前应用的无氧铜、玻璃以及聚合物等材料，其本身材料膨胀率低、热导率高的优异特性外，又具备微槽高效热扩展能力，被认为是新一代微槽热沉冷却系统的理想材料。然而，金刚石超硬耐磨、成型加工十分困难。传统的微细加工手段：常规激光、刻蚀、LIGA、微细铣削等手段在加工金刚石微槽方面，不能同时满足精度、高深宽比、多维加工能力等要求。

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，提供一种飞秒激光加工金刚石微槽截面形状的调控方法，包括步骤：

S1，对金刚石表面进行清洗；

S2，搭建光路；

S3,设置飞秒激光器的输出激光的激光参数；

S4，将所述金刚石固定在移动载物台的加工工位上；

S5，调节所述光路中的飞秒激光参数，并进行微槽加工；

S6，加工后处理；

在所述步骤S5中，通过先宽度方向进给再深度方向进给的激光加工行程方式进行近矩形截面微槽的加工。

较佳的，所述光路包括飞秒激光器、第一反射镜、1/2波片、分光棱镜、快门、第二反射镜、光阑、聚焦平凸透镜，所述飞秒激光器的输出激光经过所述第一反射镜使光路转动90°，反射光依次经过所述1/2波片、所述分光棱镜、所述快门、所述第二反射镜、所述光阑、所述聚焦平凸透镜垂直照射在所述移动载物台的加工工位上。

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，所述1/2波片用于调节所述光路中的激光功率，所述快门用于控制所述光路的通断，所述光阑用于控制光斑大小，所述聚焦平凸透镜将所述光阑输出的圆形光斑激光束进行聚焦。

较佳的，将所述聚焦平凸透镜的透镜中心与烧蚀点之间的距离设置为50.8mm，透过所述聚焦平凸透镜得到的烧蚀圆光斑半径为1.08μm，所述烧蚀圆光斑为聚焦光斑。

较佳的，所述步骤S3中，所述激光参数包括激光波长、重频和脉宽，所述激光波长为808nm，所述重频为1kHz，所述脉宽为120fs。

较佳的，所述步骤S5中所述微槽加工过程包括：

S51，旋转所述1/2波片，调节所述飞秒激光功率；

S52，调节所述光阑的直径；