CN110695514A - 一种多激光复合加工层状复合材料的方法 - Google Patents

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唐梓敏
郑李娟
吴茂忠
王宏建
黄欣
杜策之
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Abstract

一种多激光复合加工层状复合材料的方法，涉及电路板加工领域，该方法包括以下步骤：S1：分析层状复合材料各层材料的性质以及加工要求；S2：选定加工各层材料的激光加工参数；S3：采用步骤S2中对应的激光束A加工第一层材料；S4：判断加工深度h是否小于第一层材料厚度H，若是重复步骤S3，若否完成第一层材料的加工；S5：重复步骤S3、S4，完成层状复合材料其它各层材料的加工，本发明采用多种激光复合加工层状复合材料，可以实现层状复合材料一次装夹加工，避免加工误差，同时可以进行各层材料针对性的激光加工，避免由于各层材料特性不同造成的激光加工质量一致性差问题。

Description

一种多激光复合加工层状复合材料的方法
技术领域
本发明涉及电路板加工领域，具体涉及一种多激光复合加工层状复合材料方法。
背景技术
激光由于单色性好、相干性好、方向性好、高分辨率等特点，广泛运用于各类材料的微细加工。但是激光加工同时也存在作用机理复杂、热影响、微裂纹、调控难度大等缺点。
层状复合材料广泛运用于航天航空、国防装备、工控设备等领域，最为常见的层状复合材料有印制电路板（Printed circuit board, PCB），一般由铜层、树脂、玻璃纤维和填料等组成，包括金属、非金属等材料，不同的材料与激光的作用机理不同且极为复杂，激光对不同层材料烧蚀作用的差别，会造成不同层材料微加工质量的一致性差。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种多激光复合加工层状复合材料方法，该方法可以实现层状复合材料一次装夹加工，避免加工误差，同时避免由于各层材料特性不同造成的激光加工质量一致性差问题。
本发明的目的通过以下技术方案实现：提供一种多激光复合加工层状复合材料的方法，包括以下步骤：
S1：分析层状复合材料各层材料的性质以及加工要求；
S2：选定加工各层材料的激光加工参数；
S3：采用步骤S2中对应的激光束A加工第一层材料；
S4：判断加工深度h是否小于第一层材料厚度H，若是重复步骤S3，若否完成第一层材料的加工；
S5：重复步骤S3、S4，完成层状复合材料其它各层材料的加工。
其中，在步骤S1中，材料性质的分析包括材料烧蚀阈值的测定、各层材料厚度的测量、各层材料激光加工所需化学及物理性质的测量，加工要求包括加工形状、尺寸和表面光洁度。
根据权利要求1所述一种多激光复合加工层状复合材料的方法，其特征在于，在步骤S2中，包括激光加工参数的选定以及输入，所述激光加工参数包括激光加工位置、功率、重复频率、扫描速度、加工方式、加工路径和聚焦位置。
其中，在步骤S4中，加工深度的判断方法为射线检测、超声检测、激光检测和CCD检测的一种或多种。
其中，所述各种激光束的参数调节相互独立；所述激光的波长为355nm～10.6μm，脉冲宽度为0～200ms，输出能量功率为0～100W，重复频率为2～150kHz，离焦量为-3～3mm。
相对于现有技术，本发明的有益效果：本发明采用多种激光复合加工层状复合材料，可以实现层状复合材料一次装夹加工，避免加工误差，同时可以进行各层材料针对性的激光加工，避免由于各层材料特性不同造成的激光加工质量一致性差问题。
附图说明
利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图；
图1是本发明的多激光复合加工层状复合材料的流程图；
图2是本发明的实施例1的层状复合材料加工示意图；
图3是本发明的实施例2的层状复合材料加工示意图；
图4是本发明的实施例3的层状复合材料加工示意图；
图中，11-激光串A、12-激光串B、13-激光串C、21-第一层材料、22-第二层材料、23-第三层材料、211-第一层完成孔、221-第二层完成孔、231-第三层完成孔、212-正锥孔、222-圆柱孔、213-第一沟槽、223-第二沟槽。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明并不局限于此。
实施例1：
如图1所示的加工步骤，分析层状复合材料各层材料的性质以及加工要求，如图2所示，选用波长为355nm、脉冲宽度为50ns、功率为5W、重复频率为100kHz、离焦量为0的激光束A11加工第一层材料21，完成第一层完成孔211的加工，加工完成后，选用波长为535nm、脉冲宽度为100ps、功率为3W、重复频率为80kHz、离焦量为1mm的激光束B 12加工第二层材料22，完成第二层完成孔221的加工，加工完成后，选用波长为1064nm、脉冲宽度为270fs、功率为4W、重复频率为120kHz、离焦量为0的激光束C 13加工第三层材料23，完成第三层完成孔231的加工，至此，层状复合材料的通孔加工完成。
实施例2 ：
如图1所示的加工步骤，分析层状复合材料各层材料的性质以及加工要求（正锥孔212与圆柱孔222），如图3所示，选用波长为355nm、脉冲宽度为50ns、功率为6W、重复频率为100kHz、离焦量为0，螺旋加工方式的激光束A 11加工第一层材料21，完成正锥孔212的加工，加工完成后，选用波长为1064nm、脉冲宽度为160fs、功率为4W、重复频率为80kHz、离焦量为0的激光束B 12加工第二层材料22，完成圆柱孔222的加工，至此，层状复合材料的盲孔加工完成。
实施例3：
如图1所示的加工步骤，分析层状复合材料各层材料的性质以及加工要求（第一沟槽213与第一沟槽223），如图4所示，选用波长为10.6μm、脉冲宽度为50μs、功率为15W、重复频率为80kHz、离焦量为0的激光束A 11进行第一层材料21的切割加工，切割出第一沟槽213，加工完成后，选用波长为1064nm、脉冲宽度为180ps、功率为8W、重复频率为100kHz、离焦量为0的激光束B 12加工第二层材料22的切割加工，完成第二沟槽223的加工，至此，层状复合材料切割完成。
通过以上3个实施例，利用多种激光复合加工层状复合材料，实现层状复合材料一次装夹加工，避免加工误差，同时进行各层材料针对性的激光加工，避免由于各层材料特性不同造成的激光加工质量一致性差问题。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (5)

1.一种多激光复合加工层状复合材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：分析层状复合材料各层材料的性质以及加工要求；
S2：选定加工各层材料的激光加工参数；
S3：采用步骤S2中对应的激光束A加工第一层材料；
S4：判断加工深度h是否小于第一层材料厚度H，若是重复步骤S3，若否完成第一层材料的加工；
S5：重复步骤S3、S4，完成层状复合材料其它各层材料的加工。
2.根据权利要求1所述一种多激光复合加工层状复合材料的方法，其特征在于，在步骤S1中，材料性质的分析包括材料烧蚀阈值的测定、各层材料厚度的测量、各层材料激光加工所需化学及物理性质的测量，加工要求包括加工形状、尺寸和表面光洁度。
3.根据权利要求1所述一种多激光复合加工层状复合材料的方法，其特征在于，在步骤S2中，包括激光加工参数的选定以及输入，所述激光加工参数包括激光加工位置、功率、重复频率、扫描速度、加工方式、加工路径和聚焦位置。
4.根据权利要求1所述一种多激光复合加工层状复合材料的方法，其特征在于，在步骤S4中，加工深度的判断方法为射线检测、超声检测、激光检测和CCD检测的一种或多种。
5.根据权利要求1所述一种多激光复合加工层状复合材料的方法，其特征在于，所述各种激光束的参数调节相互独立；所述激光的波长为355nm～10.6μm，脉冲宽度为0～200ms，输出能量功率为0～100W，重复频率为2～150kHz，离焦量为-3～3mm。
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