[实用新型]金属膜辅助脆性材料的激光打孔装置

说明书

本实用新型公开了金属膜辅助脆性材料的激光打孔装置，包括激光加工系统和样品运动系统；所述激光加工系统包括激光器、扩束镜、机械快门、激光能量控制器、反射镜和聚焦物镜，所述激光器产生的激光依次通过扩束镜、机械快门、激光能量控制器、反射镜和聚焦物镜以聚焦；所述样品运动系统包括三维位移台和置放在三维位移台上的镀有金属膜的脆性材料基底；所述激光加工系统的激光聚焦到镀有金属膜的脆性材料基底上表面以写入微孔图案。它具有如下优点：不仅能够改善微孔的表面质量，而且还可以增加激光打孔的孔深，最终实现在脆性材料上进行高质量、高深径比打孔。

技术领域

本实用新型涉及激光加工技术领域，尤其涉及金属膜辅助脆性材料的激光打孔装置。

背景技术

微孔结构图案被广泛应用于光学、机械、航空航天等领域。传统的机械加工方法用在脆性材料的微孔图案制作方面存在加工难度大、效率低，孔周围容易出现崩边、裂纹等问题。随着激光器制造技术的蓬勃发展，激光加工技术已经广泛应用于微孔制造领域。激光打孔具有加工方式灵活、无工具损耗、加工效率高、环境友好等优点。但是脆性材料本身特有的低塑形，易脆性破坏、易产生微裂纹和表面易破坏等劣势，导致激光直写技术在脆性材料上打孔易产生崩边、加工区域内部及周边易出现热裂纹，并且加工区域周围会黏附一层熔融重凝物，这些都严重降低微孔的加工质量。另外，对于透明脆性材料，激光能量的吸收率比较低，打孔的深度受到限制。因此，如何提高脆性材料激光打孔的深度也是一个需要考虑的问题。

中国专利数据库公开了发明申请200910300654.5，一种晶片表面的激光打标方法，该方法需要制作打标片，打标片的基体是可透过激光的玻璃片，在该玻璃片的单侧表面镀了一层金属膜，打标片上的金属膜层表面与晶片表面上需要打标的位置贴合在一起，激光从打标片上没有金属膜层的表面一侧入射并汇聚到晶片上需要打标的位置处，汇聚的激光被金属膜层阻挡住而在金属膜层处聚积，聚积的激光会使金属膜层融透，以烧蚀晶片表面，在晶面表面形成标记。由于金属膜层是镀在打标片上而不是镀在待加工的晶片上，并且金属膜层的作用只是增加晶片对激光的吸收率，因此该发明申请技术方案并不能改善晶片表面激光打标的质量。

中国专利数据库公开了发明申请201711077427.1，一种飞秒激光微加工方法及装置，该方法通过基底材料上镀金属膜或是介质膜，解决了在飞秒激光加工过程中，加工区域附近存在热影响区、重铸层、热变形和裂纹等，影响加工质量和加工精度的技术问题。但该方法系专门为提高飞秒激光微加工的质量而提出的，镀膜起保护和导热作用，达到避免热影响区、重铸层、热变形和裂纹的出现，它并未提高激光在脆性材料上打孔的深度。

实用新型内容

本实用新型提供了金属膜辅助脆性材料的激光打孔方法及装置，其克服了背景技术中金属膜辅助脆性材料的激光打孔方法所存在的不足。

本实用新型解决其技术问题的所采用的技术方案之一是：

金属膜辅助脆性材料的激光打孔装置，包括激光加工系统和样品运动系统；所述激光加工系统包括激光器1、扩束镜2、机械快门3、激光能量控制器4、反射镜5和聚焦物镜6，所述激光器1、扩束镜2、机械快门3、激光能量控制器4、反射镜5和聚焦物镜6依序设置以使激光器1产生的激光依次通过扩束镜2、机械快门3、激光能量控制器4、反射镜5和聚焦物镜6以聚焦；所述样品运动系统包括三维位移台8和置放在三维位移台8上的镀有金属膜72的脆性材料基底71；所述激光加工系统的激光聚焦到镀有金属膜72的脆性材料基底71上表面以写入微孔图案。

一实施例之中：还包括控制部分9，所述控制部分9连接激光器1、机械快门 3和三维位移台8以在脆性材料基底71上表面写入微孔图案。

一实施例之中：所述激光能量控制器为中性密度滤光片，或，为半波片和薄膜偏振片的组合，以控制作用在脆性材料基底71的激光脉冲能量。

一实施例之中：所述金属膜72材料为金、银、铜、铝、铂、钛其中之一或其合金，且所述金属膜72厚度介于10纳米至500纳米之间。