CN111215765A - 一种紫外激光加工精密感光孔的加工方法及激光设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光加工技术领域，提供一种紫外激光加工精密感光孔的加工方法，包括以下步骤：准备待加工工件，所述待加工工件的表面喷涂有油墨；根据加工要求设置欲加工的感光孔的图档；将设置好的感光孔的图档导入到激光设备；控制激光设备发出的激光束经过光学系统投射到待加工工件表面，根据预设的图档将所述待加工工件表面的油墨层进行气化处理，加工出精密的感光孔；将拥有成型感光孔的加工工件从激光设备中取出。该方法工艺简单，加工出来的感光孔孔径小，孔径可做到0.02mm或更小，感光孔的一致性较好，边缘平整无毛刺，且圆度高无溢镀等问题，透光效果好。

Description

一种紫外激光加工精密感光孔的加工方法及激光设备

【技术领域】

本发明涉及激光加工技术领域，具体涉及一种紫外激光加工精密感光孔的加工方法及激光设备。

【背景技术】

各种手机及平板等产品盖板上的感光孔通常都是用遮掩丝印方式加工，丝印，就是丝网印刷，是利用感光材料通过照相制版的方法制作丝网印版，使丝网印版上图文部分的丝网孔为通孔，而非图文部分的丝网孔被堵住，然后印刷时通过刮板的挤压，使油墨通过图文部分的网孔转移到承印物上，形成与原稿一样的图文。丝印虽然有工序简单，成本低，适用于大量生产的优点，但现产品的精密度越来越高同时对孔的要求也更高，有些产品会要求孔径做到 0.02-0.05mm才能达到所需性能要求而传统遮掩丝印加工很难做到孔径0.1mm 以下，而且小孔边缘不平整或孔不规则还有溢镀(溢镀是指传统遮掩丝印加工后会有油墨溢到小孔里面而另小孔透光度减小或堵住小孔和出现毛刺)等问题都会影响感光孔的透过率等效果。

【发明内容】

本发明的发明目的是提供一种紫外激光加工精密感光孔的加工方法，以克服丝印加工孔工艺复杂，加工出来的感光孔孔径大、透光效果差的问题。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种紫外激光加工精密感光孔的加工方法，包括以下步骤：

准备待加工工件，所述待加工工件的表面喷涂有油墨；

根据加工要求设置欲加工的感光孔的图档；

将设置好的感光孔的图档导入到激光设备；

控制激光设备发出的激光束经过光学系统投射到待加工工件表面，根据预设的图档将所述待加工工件表面的油墨层进行气化处理，加工出精密的感光孔；

将拥有成型感光孔的加工工件从激光设备中取出。

进一步的，所述激光设备为波长355nm、最大输出功率为5W的紫外纳秒激光器。

进一步的，通过以下加工参数控制所述激光设备：激光打标速度600mm/s，功率电流为35A，Q频为90KHZ，Q释放时间为10μs，焦点位置为正焦点。

进一步的，所述光学系统包括依光路方向依次布置的紫外激光器、第一全反光学镜片和第二全反光学镜片，振镜、激光聚焦镜头，透反光学镜片。

进一步的，所述控制激光设备发出的激光束经过光学系统投射到待加工工件表面的步骤具体包括：

控制所述紫外激光器发出的紫外激光束水平入射到第一全反光学镜片上，经过第一全反光学镜片和第二全反光学镜片的反射、再经过振镜的全反射到激光聚焦镜头，最后经过透反光学镜片的反射将紫外激光束汇聚到加工工件表面。

进一步的，所述准备待加工工件的步骤具体包括：

准备待加工工件的基材透明玻璃；

在所述透明玻璃的表面喷涂半透光油墨层；

在所述半透光油墨层的顶面喷涂不透光油墨层。

进一步的，所述设置愈加工感光孔图档的计算机软件为设计成型感光孔的矢量图形软件，运用所述软件制作所需要的感光孔阵列图形文件。

进一步的，所述将设置好的感光孔的图档导入到激光设备的步骤之后，控制激光设备发出的激光束经过光学系统投射到待加工工件表面的步骤之前，还包括：

将欲加工的感光孔所需位置度公差尺寸与预设阈值进行比较；

如果小于或等于预设阈值，则在使用高精度治具装夹的基础上增加CCD高精度捕捉装置对待加工工件进行定位；

如果大于预设阈值，使用高精度治具装夹的方式对待加工工件进行定位。

进一步的，所述将拥有成型感光孔的加工工件从激光设备中取出的步骤之后还包括：

用超声波清洁器对加工工件的加工区域外边因加工产生的残留粉尘进行清洗。

进一步的，所述设备包括：依光路方向依次布置的紫外激光器、第一全反光学镜片和第二全反光学镜片，振镜、激光聚焦镜头，透反光学镜片；

所述紫外激光器发出的紫外激光束水平入射到第一全反光学镜片上，经过第一全反光学镜片和第二全反光学镜片的反射、再经过振镜的全反射到激光聚焦镜头，最后经过透反光学镜片的反射将紫外激光束汇聚到加工工件表面。

进一步的，所述光学系统还包括安装在所述透反光学镜片的上方并能对感光孔进行精密定位的CCD高精度捕捉装置。

上述技术方案中，待加工材料为手机和平板电脑的透明玻璃盖板，所述玻璃盖板材料的主要成分为硅酸钠,透明玻璃盖板上方所覆盖的油墨材料的主要成分为碳和硅。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

仅需通过计算机软件改变打标图形的各项参数，包括尺寸就可改变感光孔大小，这比传统遮掩丝印来得更方便快捷。

由于应用了激光束对加工工件表面的油墨层进行气化处理，使得感光孔的孔径可做到0.02mm甚至更小，这是丝印无法做到的。

仅通过调整激光焦距就可以控制微调感光孔的孔径大小(如调整幅度大则调整图形即可)，如此感光孔的一致性较好，边缘平整无毛刺，且圆度高无溢镀等问题。

由于激光束的加工位置为正焦点，在不损伤玻璃盖板表面的前提下，感光孔的加工深度有保障，且加工小孔无锯齿无堵塞和溢镀，所以感光孔的透光效果比通过丝印加工出来的更好。

加工设备采用紫外激光器，而紫外激光器的结构越来越紧凑，具有平均功率小，易维护、操作简便、成本低、生产率高的特点，这样在较大规模的背景下加工出来的产品比通过丝印加工出来的精度更高且具更高的性价比。

【附图说明】

图1为本发明实施例的激光设备的示意图；

图2为本发明实施例的CCD高精度捕捉装置局部系统示意图；

图3为本发明实施例的紫外激光加工精密感光孔的加工方法的流程图；

图4为本发明实施例的加工工件感光孔加工成型过程横截面方向示意图；

图5为本发明实施例的油墨层上打孔后经500倍放大的效果示意图。

图中各附图标记的含义见表1

表1

【具体实施方式】

下面将结合说明书附图及实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明实施例的激光设备的示意图，包括紫外激光器2、第一全反光学镜片3和第二全反光学镜片4，高精度振镜5、激光聚焦镜头6，透反光学镜片7，透反光学镜片7的上方还设有CCD高精度捕捉装置8。

所述高精度振镜5主要由X轴向振镜、Y轴向振镜、电机、控制电机旋转的软件等构成。其工作原理是将紫外激光束入射到两反射镜(X轴向振镜、Y 轴向振镜)上，X轴向振镜和Y轴向振镜分别固定在相应轴向上的旋转电机轴上，控制电机轴的旋转可调整两反射镜的反射角度，这两个反射镜可分别沿X、Y轴扫描，从而达到紫外激光束的偏转。

紫外激光器2发出的紫外激光束水平入射到第一全反光学镜片3上，经过第一全反光学镜片和第二全反光学镜片4的先后反射、再经过高精度振镜5的全反射到激光聚焦镜头6，最后经过透反光学镜片7的反射将紫外激光束汇聚到加工工件9上，实现对加工工件9的精确打孔，加工工件9是手机或平板的玻璃盖板加上油墨层而形成的一个整体待加工对象。

参见图2，环形CCD打光光源设置位置如见图2的11所示位置,而环形CCD 打光光源11中空处不遮挡需抓拍工件定位点即可，其中CCD高精度捕捉装置8、透反光学镜片7、环形CCD打光光源11、加工工件9垂直一线放置,作为辅助打光光源的环形CCD打光光源11将光线投射到加工工件9上，在加工工件9上形成反射光，该反射光入射到透反光学镜片7后变成平行光再入射到CCD高精度捕捉装置8上，并被CCD高精度捕捉装置8捕捉成像，CCD高精度捕捉装置 8将成像数据发送到工业控制计算机1，工业控制计算机1里安装有图像的分析软件，该软件对成像数据进行特征分析、位置捕捉、比对等处理后输出激光的定位数据到高精度振镜5，高精度振镜5根据该定位数据，分别调整高精度振镜 5中X轴向振镜和Y轴向振镜的偏向角度；从而实现激光按工业控制计算机1 指示的坐标位置值移动，满足加工精度高的要求而对加工工件9进行精确打孔。

其中，透反光学镜片7可以对波长为355nm的紫外激光能全部反射,而对波长为390nm-1064nm之间的可见光(包括辅助打光光源发出的光)全透射。从而可以在CCD高精度捕捉装置8里捕捉加工工件9的成像数据，并且不影响紫外激光束。其中紫外激光器2发出的紫外激光束的波长可以为355nm。

在较优实施例中，透反光学镜片7与紫外激光器2发出的紫外激光束成45 度角，CCD高精度捕捉装置8位于透反光学镜片7的正上方，如此可以实现最佳的成像效果，满足精确打孔的需求。

在图例2中，CCD高精度捕捉装置8具体实施时，可以包括CCD硬件传感器、CCD硬件传感器放大的倍数可以是2-600倍,安装在透反光学镜片7的正上方,加工工件9通过环形CCD打光光源11的照射,再通过透反光学镜片7 透射,被CCD硬件传感器接收到，亦即CCD高精度捕捉装置8透过透反光学镜片7将加工工件9需抓拍的信息进行捕捉，并通过工业控制计算机1处理得到所需的位置信息并输出到激光控制软件，从而控制紫外激光束打在指定的加工位置，由于光线问题会影响相机拍照效果及信息获取，一般情况下需增加辅助打光光源，而在不需要安装CCD高精度捕捉装置8时或者CCD高精度捕捉装置8里的CCD相机(图未示出)能清晰捕捉拍摄到产品上需获取的产品定位形状特征或轮廓时可以不需要辅助打光光源。这里为环形CCD打光光源11进行打光，而该光源的亮度等指标是由与工业控制计算机1有通讯连接的CCD打光光源控制器12所控制的，辅助光源的亮度主要是根据所述CCD相机是否能清晰捕捉拍摄到产品上需获取的产品定位形状特征或轮廓等信息而调整其明暗度；例如：CCD高精度捕捉装置8需根据产品四边来确定加工孔位置时，则辅助光源亮度调整到相机可以清楚拍摄出产品四边轮廓可收集到所需四边轮廓信息即可。

在工业控制计算机1中安装有PC专业控制软件，可以采用现有的工业控制定制软件并将其运行于工业控制计算机1上,其集成CCD监控、模板学习记忆、物品位置扑捉、特征分析、数据判断、结果输出和振镜系统里固有的打标运行软件及与紫外激光器通信的功能,从而实现对高精度振镜5的自动控制和紫外激光器2的自动控制。

具体操作时，先将待加工工件9移置到透反光学镜片7的轴心点的正下方，环形CCD打光光源11提供照明光源并将光线投射到加工工件9上，加工工件9 的反射光经过透反光学镜片7的全透射,变成平行光再入射到CCD高精度捕捉装置8上，被CCD硬件传感器捕捉成像，通过运行工业控制计算机1里的控制软件对成像物体进行比对、特征及位置分析,得出定位数据后，控制启动紫外激光器2,发出紫外激光束通过第二全反光学镜片4和5改变光路，直射到高精度振镜5,反射到激光聚焦镜头6,再经过透反光学镜片7的反射，紫外激光束汇聚在加工工件9待加工位置进行作业,随着其坐标值位置的变化,相应调整X轴向振镜和Y轴向振镜的偏向角度,实现紫外激光束在工作台面的X/Y坐标系里进行移动，加工工件9固定在高精度冶具10上。

本实施例提供了紫外激光加工精密感光孔的加工方法，该工艺利用了紫外激光的“冷加工”特性。具体的机理说明如下：

与红外或可见光通常靠产生集中局部的加热使物质融化或汽化的方式来进行加工不同，紫外加工本质上不是热处理。紫外激光的波长在0.4μm以下，而且大多数材料吸收紫外光比吸收红外光更容易，高能量的紫外光子直接破坏油墨材料表面分子中原子间的连接键，这种“冷”光蚀处理加工出来的部件具有光滑的边缘和最低限度的炭化。

紫外激光加工的优点：

紫外激光器的波长较短能加工很小的部件。紫外激光的波长在0.4μm以下，由于会聚光斑的最小直径正比于光波长(由于衍射)，激光的波长越短，聚焦的能量就越集中，因此，更短波长意味着更高的空间分辨率。例如，在钻微通道时，用CO2激光打出的最小孔极限是75μm，而用355nm的紫外固体激光器可以加工成直径小于25μm的通道。

许多材料(如陶瓷、金属、聚合物)对紫外波段的吸收比较大，可以加工许多红外和可见光激光器加工不了的材料。

本申请采用紫外光子直接切断油墨材料分子中原子间的连接键。红外和可见光通常靠产生集中局部的加热使物质融化或汽化的方式来进行加工，但这种加热会导致周围区域严重破坏，因而限制了边缘强度和产生小精细特征的能力。与热加工相比，紫外激光加工使油墨材料发生分解而被去除，因而加工处周边热损伤和热影响区小。

本发明所用激光器为固体紫外激光器。由于紫外光子能量大，难以通过外激励源激励产生一定高功率的连续紫外激光，故实现紫外连续波激光一般是应用晶体材料非线性效应变频方法产生。全固态紫外激光谱线产生的方法一般有两种，一是直接对红外全固体激光器进行腔内或腔外3倍频或4倍频来得到紫外激光谱线；二是先利用倍频技术得到二次谐波然后再利用和频技术得到紫外激光谱线。前一种方法有效非线性系数小，转换效率低，后一种方法由于利用的是二次非线性极化率，转换效率比前一种高很多。晶体倍频可实现连续紫外激光，其光束形状为高斯型，所以光斑呈圆形，能量从中心到边缘逐渐下降。由于波长短和光束质量限制，光束可以聚焦在10微毫米量级范围。

参阅图3，为本发明实施例的紫外激光高效加工精密感光孔的加工方法的流程图，具体如下：

步骤S10：准备待加工工件9。

本申请实施例的待加工工件是厚度为0.8mm的手机玻璃面板，其表面喷涂有油墨，其中油墨包括半透光油墨层和不透光油墨层，油墨厚度为0.03mm。

准备待加工工件包括以下步骤：准备透明玻璃作为底材；在底材的上面喷涂半透光油墨以形成半透光油墨层；在半透光油墨层上喷涂不透光油墨以形成不透光油墨层。

步骤S20：用激光器去除待加工工件表面的油墨以形成感光孔。

用激光器在半透光油墨层和不透光油墨层上打多个孔，例如：孔的数量为 700个，排布方式为环形阵列，孔地直径设置为0.03mm，相邻孔之间的间距为 0.1mm。

在本发明的实施的展示过程中，根据待打孔的油墨的材质特性，包括对紫外激光的吸收特性以及易熔性，采用紫外激光器，其中，紫外激光器2选用波长355nm、输出功率为3～5W的全固体调Q紫外激光器。

本申请实施例中，根据如下因素设定激光参数：

激光加工速度快慢影响加工时间及油墨去除量等，速度越快加工时间就短但相对油墨去除量就少了；频率同样影响油墨去除量及去除油墨后对基材玻璃各项功能如强度是否伤玻璃等的影响，实验发现频率越低越容易伤玻璃，但频率太高了则油墨难去除，所以选择一个合适的加工频率尤为重要；功率电流即加工能量大小，在其他参数相同的情况下电流越大即能量越大油墨去除量越大，应调整到油墨去除干净而不打伤玻璃的电流加工。

具体设定紫外激光器2发出的激光的参数为：激光波长355μm，激光光斑 0.02mm，激光能量5W，激光扫描速度600mm/s，激光频率90KHZ，Q释放10 μs，激光控制电流35A。

用激光器去除待加工工件表面的油墨以形成感光孔的步骤具体包括：

步骤S201：根据加工要求处理加工孔的图档。

加工图档所用计算机软件为矢量图形软件，包括与紫外激光器配套使用的激光加工软件，市面上流行的CorelDRAW以及AUTOCAD，运用上述软件可以制作出所需要的感光孔阵列图形文件。这里按加工要求处理加工孔的图档中的加工孔一般是微孔，微孔的图形设计孔径应为20μm，孔间距为90μm，微孔环形阵列，生成相应文件。

步骤S202：将待加工工件装夹于治具上。

在对加工工件9进行打孔之前，看治具位置公差尺寸是否满足生产公差，决定是否增加CCD高精度捕捉装置8，将工件装夹放平于治具上。其中治具采用与设置位置如图1的10，治具作用是装夹产品固定产品放置的位置还可以减小加工时产品的抖动，生产公差值有：一是加工孔的尺寸允许的公差，二加工孔的位置允许的公差。而CCD高精度捕捉装置8如果需要的话，应设置在如图 2和图2的8所示位置，其中CCD高精度捕捉装置8、透反光学镜片7、环形 CCD打光光源11、加工工件9垂直一线放置。

步骤S204：将加工孔的图档导入激光器。具体是导入激光器的加工控制软件。

步骤S205：启动激光器，激光器发出的激光束经过光学系统投射到待加工工件表面，并通过工业控制计算机1设定紫外激光器2的加工工艺参数(参数设置的根据前面有过阐述，这里不再重复)。

接着，工业控制计算机1控制紫外激光器2发出激光，发出的激光先通过第一全反光学镜片3，激光传导方向改变后进入第二全反光学镜片4，再通过高精度振镜5传导到激光聚焦镜头6上，再通过透反光学镜片7反射将紫外激光束汇聚到加工工件9，调节激光聚焦镜头6位置，可使紫外激光器2发出的激光聚焦到加工工件9的表面。

其中，激光光斑直径在0.02mm左右。通过调节聚焦镜头6位置来实现光斑直径大小的调节。理论上，尽可能的通过调节聚焦镜头6位置使激光在加工工件9聚焦，此时在加工工件9上聚焦的激光的光斑直径最小，单位面积内的光能量密度最大，利于打孔。

激光聚焦镜头6选取160mm焦距的光学聚焦镜，160mm焦距的激光聚焦镜头比较常用，容易获得。但由于制造误差，160mm焦距的光学聚焦镜的实际焦距在140～180mm之间。

步骤S30：清洗加工后的加工工件。紫外激光打孔完成后，将加工工件9 直接从高精度冶具10上取下即可，由于加工后孔边缘灰尘及粉末较多，容易掉进小孔导致小孔堵塞影响透光度，所以最后要拿去清洗成品。

如图5，加工工件9上打孔后的效果示意图。由于孔径很小，采用数字显微镜来进行尺寸的测量与形状的观察。沿该孔向四周延伸的灰度逐渐降低，即热影响逐渐减小。成型的感光孔形状均匀，圆度好，边缘毛刺稀少，整齐。

综上，结合图4从横截面的角度对加工工件9的激光加工过程做个小结，首先准备好手机或平板电脑的面板，也就是准备好透明玻璃作为底材，接着在底材上喷涂一层半透光油墨、然后在半透光油墨层上又喷涂一层不透光油墨，最后紫外激光束在激光设备的控制下在两层油墨上进行激光加工而形成感光孔。

上述技术方案中，激光设备使用波长为355nm的紫外纳秒激光器，对应不同大小的孔选用不同大小型号的聚焦镜头。激光焦点的位置、光斑大小和激光加工参数对感光孔的大小圆度及去除油墨后玻璃的透过率等有着重要的影响。具体表现为：

步骤205中，对于激光焦点：若激光焦点处于正离焦位置，即激光焦点处于待激光加工平面上方，此时，激光光斑圆度差，单位能量密度小，使得玻璃表面的油墨去除不完全，玻璃透过率达不到要求。若激光焦点处于负离焦位置，即激光焦点处于待激光加工平面的下方，因为油墨处于玻璃上层，此时，焦点聚焦在玻璃中间，导致激光镭伤玻璃，造成激光加工后的玻璃强度达不到要求。

步骤205中，对于光斑大小：影响光斑大小的主要因素是激光打标机镜头的选择，理论上，镜头越小，光斑就越小，单位能量密度就越大，对于激光加工效果越好；但另一方面，镜头越小，激光焦深越短，对于油墨较厚的玻璃，不易去除干净。

步骤205中，本发明在激光焦点的选择上，为正焦点。

步骤205中，调整激光设备的激光焦距所对应的镜头上，选择160镜头。

步骤205中，激光器选择上，选择大族Draco系列紫外9ns激光器，激光参数在多次实验后选择如表2所示。

表2激光加工参数

激光器的补充参数为激光最大输出功率：5W；重复频率：10-200KHZ；光束质量M2：＜1.3。

相关激光参数解释如下:

打标速度是指激光扫射的速度单位为mm/s；

空跳速度是指激光扫射过程中经过不出光不打标区域的速度单位为mm/s；

Q频为激光每秒的脉冲数；Q释放这项参数有些机器没有的，是指激光放光时间。

步骤20中，对于激光加工参数：激光加工速度快慢影响加工时间及油墨去除量等，速度越快加工时间就短但相对油墨去除量就少了；频率同样影响油墨去除量及去除油墨后对基材玻璃各项功能如强度是否伤玻璃等的影响，实验发现频率越低越容易伤玻璃，但频率太高了则油墨难去除，所以选择一个合适的加工频率尤为重要；功率电流即加工能量大小，在其他参数相同的情况下电流越大即能量越大油墨去除量越大，应调整到油墨去除干净而不打伤玻璃的电流加工；

步骤20中，激光加工参数中按所需感光孔大小图形还分有填充或打点，填充间距根据产品效果调整，如孔径要求太小则直接以光斑点出光打点形成所需感光孔。

步骤20中，激光加工精密感光孔的评价指标主要有激光加工后感光孔的透过率及激光加工后感光孔处的玻璃强度。

步骤20中，感光孔的质量参数如表3所示，包括感光孔径，真圆度，透过率和玻璃强度。其中，真圆度和实际加工产品的材料(成分、厚度)有关；透过率和感光孔的密度及尺寸有关，感光孔分布越密，孔径尺寸越大，则透过率越高，强度越大。

表3感光孔质量参数

步骤20中，本发明列出对应不同大小的孔选用不同大小型号的聚焦镜头的数值换算表，见表4:

500um以上小孔	20um以上小孔	30um以下小孔
			254镜头	160镜头	100镜头或以下

表4孔径与聚焦镜头的数值对应关系

需注意的是不同大小小孔对应镜头的选取以上选取范围只做大部分实验参考，对不同油墨厚度及内光路不同配置也会有影响小孔的大小。

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地描述。应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特点与优势，而不是对本发明权利要求的限制。

实施例1

被加工件：厚度为0.8mm的手机玻璃面板，其表面油墨厚度为0.03mm,被加工孔直径设置为0.03mm，个数为700个(环形阵列)，相邻被加工孔之间的间距为0.1mm。

用于紫外激光高效加工精密感光孔的操作步骤如下：

(1)工件装夹及定位

看治具位置公差尺寸是否满足生产公差，决定是否增加CCD捕捉定位装置，将工件装夹放平于治具上。

(2)加工图形的处理

按加工要求处理加工孔的图档，微孔的图形设计孔径应为20μm，孔间距为90μm，微孔环形阵列，生成相应文件。

(3)加工图档导入激光加工控制软件。

(4)紫外激光打感光孔

激光打孔参数为：

激光波长355μm，激光光斑0.02mm，激光能量5W，激光扫描速度600mm/s，激光频率90KHZ，Q释放10μs,激光控制电流35A。

(5)紫外激光打孔完成后，将加工工件取下，由于加工后孔边缘灰尘及粉末较多容易掉进小孔导致小孔堵塞影响透光度，所以最后要拿去清洗成品。

实施例2

被加工件：厚度为0.6mm的手机玻璃面板，其表面油墨厚度为0.02mm,被加工孔直径设置为0.02mm，个数为900个(环形阵列)，相邻被加工孔之间的间距为0.08mm。

用于紫外激光高效加工精密感光孔的操作步骤如下：

(1)工件装夹及定位

看治具位置公差尺寸是否满足生产公差，决定是否增加CCD捕捉定位装置，将工件装夹放平于治具上。

(2)加工图形的处理

按加工要求处理加工孔的图档，微孔的图形设计孔径应为15μm，孔间距为50μm，微孔环形阵列，生成相应文件。

(3)加工图档导入激光加工控制软件。

(4)紫外激光打感光孔

激光打孔参数为：

激光波长355μm，激光光斑0.02mm，激光能量4W，激光扫描速度500mm/s，激光频率90KHZ，Q释放10μs,激光控制电流33A。

(5)紫外激光打孔完成后，将加工工件取下，由于加工后孔边缘灰尘及粉末较多容易掉进小孔导致小孔堵塞影响透光度，所以最后要拿去清洗成品。

实施例3

被加工件：厚度为0.5mm的手机玻璃面板，其表面油墨厚度为0.02mm,被加工孔直径设置为0.02mm，个数为1000个(矩形阵列)，相邻被加工孔之间的间距为0.08mm。

用于紫外激光高效加工精密感光孔的操作步骤如下：

(1)工件装夹及定位

看治具位置公差尺寸是否满足生产公差，决定是否增加CCD捕捉定位装置，将工件装夹放平于治具上。

(2)加工图形的处理

按加工要求处理加工孔的图档，微孔的图形设计孔径应为15μm，孔间距为50μm，微孔环形阵列，生成相应文件。

(3)加工图档导入激光加工控制软件。

(4)紫外激光打感光孔

激光打孔参数为：

激光波长355μm，激光光斑0.02mm，激光能量3W，激光扫描速度300mm/s，激光频率90KHZ，Q释放10μs,激光控制电流33A。

(5)紫外激光打孔完成后，将加工工件取下，由于加工后孔边缘灰尘及粉末较多容易掉进小孔导致小孔堵塞影响透光度，所以最后要拿去清洗成品。

实施例4

被加工件：厚度为1mm的手机玻璃面板，其表面油墨厚度为0.04mm,被加工孔直径设置为0.04mm，个数为600个(环形阵列)，相邻被加工孔之间的间距为0.12mm。

用于紫外激光高效加工精密感光孔的操作步骤如下：

(1)工件装夹及定位

看治具位置公差尺寸是否满足生产公差，决定是否增加CCD捕捉定位装置，将工件装夹放平于治具上。

(2)加工图形的处理

按加工要求处理加工孔的图档，微孔的图形设计孔径应为35μm，孔间距为100μm，微孔环形阵列，生成相应文件。

(3)加工图档导入激光加工控制软件。

(4)紫外激光打感光孔

激光打孔参数为：

激光波长355μm，激光光斑0.02mm，激光能量5W，激光扫描速度500mm/s，激光频率90KHZ，Q释放10μs,激光控制电流37A。

(5)紫外激光打孔完成后，将加工工件取下，由于加工后孔边缘灰尘及粉末较多容易掉进小孔导致小孔堵塞影响透光度，所以最后要拿去清洗成品。

实施例5

被加工件：厚度为1.2mm的手机玻璃面板，其表面油墨厚度为0.05mm,被加工孔直径设置为0.05mm，个数为500个(环形阵列)，相邻被加工孔之间的间距为0.16mm。

用于紫外激光高效加工精密感光孔的操作步骤如下：

(1)工件装夹及定位

看治具位置公差尺寸是否满足生产公差，决定是否增加CCD捕捉定位装置，将工件装夹放平于治具上。

(2)加工图形的处理

按加工要求处理加工孔的图档，微孔的图形设计孔径应为43μm，孔间距为150μm，微孔环形阵列，生成相应文件。

(3)加工图档导入激光加工控制软件。

(4)紫外激光打感光孔

激光打孔参数为：

激光波长355μm，激光光斑0.03mm，激光能量5W，激光扫描速度600mm/s，激光频率90KHZ，Q释放10μs,激光控制电流38A。

(5)紫外激光打孔完成后，将加工工件取下，由于加工后孔边缘灰尘及粉末较多容易掉进小孔导致小孔堵塞影响透光度，所以最后要拿去清洗成品。

对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种紫外激光加工精密感光孔的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

准备待加工工件，所述待加工工件的表面喷涂有油墨；

根据加工要求设置欲加工的感光孔的图档；

将设置好的感光孔的图档导入到激光设备；

控制激光设备发出的激光束经过光学系统投射到待加工工件表面，根据预设的图档将所述待加工工件表面的油墨层进行气化处理，加工出精密的感光孔；

将拥有成型感光孔的加工工件从激光设备中取出。

2.如权利要求1所述的紫外激光加工精密感光孔的加工方法，其特征在于，所述激光设备为波长355nm、最大输出功率为5W的紫外纳秒激光器。

3.如权利要求2所述的紫外激光加工精密感光孔的加工方法，其特征在于，通过以下加工参数控制所述激光设备：激光打标速度600mm/s，功率电流为35A，Q频为90KHZ，Q释放时间为10μs，焦点位置为正焦点。

4.如权利要求1所述的紫外激光加工精密感光孔的加工方法，其特征在于，所述光学系统包括依光路方向依次布置的紫外激光器(2)、第一全反光学镜片(3)和第二全反光学镜片(4)，振镜(5)、激光聚焦镜头(6)，透反光学镜片(7)；

所述控制激光设备发出的激光束经过光学系统投射到待加工工件表面的步骤具体包括：

控制所述紫外激光器(2)发出的紫外激光束水平入射到第一全反光学镜片(4)上，经过第一全反光学镜片(4)和第二全反光学镜片(5)的反射、再经过振镜(5)的全反射到激光聚焦镜头(6)，最后经过透反光学镜片(7)的反射将紫外激光束汇聚到加工工件(9)表面。

5.如权利要求1所述的紫外激光加工精密感光孔的加工方法，其特征在于，所述准备待加工工件的步骤具体包括：

准备待加工工件的基材透明玻璃；

在所述透明玻璃的表面喷涂半透光油墨层；

在所述半透光油墨层的顶面喷涂不透光油墨层。

6.如权利要求1所述的紫外激光加工精密感光孔的加工方法，其特征在于，所述设置愈加工感光孔图档的计算机软件为设计成型感光孔的矢量图形软件，运用所述软件制作所需要的感光孔阵列图形文件。

7.如权利要求1-6任意一项所述的紫外激光加工精密感光孔的加工方法，其特征在于,所述将设置好的感光孔的图档导入到激光设备的步骤之后，控制激光设备发出的激光束经过光学系统投射到待加工工件表面的步骤之前，还包括：

将欲加工的感光孔所需位置度公差尺寸与预设阈值进行比较；

如果小于或等于预设阈值，则在使用高精度治具(10)装夹的基础上增加CCD高精度捕捉装置(8)对待加工工件进行定位；

如果大于预设阈值，只使用高精度治具(10)装夹的方式对待加工工件进行定位。

8.如权利要求1-7任意一项所述的紫外激光加工精密感光孔的加工方法，其特征在于，所述将拥有成型感光孔的加工工件从激光设备中取出的步骤之后还包括：

用超声波清洁器对加工工件的加工区域外边因加工产生的残留粉尘进行清洗。

9.一种激光设备，用于在待加工工件表面加工精密感光孔，其特征在于，所述设备包括：依光路方向依次布置的紫外激光器(2)、第一全反光学镜片(3)和第二全反光学镜片(4)，振镜(5)、激光聚焦镜头(6)，透反光学镜片(7)；

所述紫外激光器(2)发出的紫外激光束水平入射到第一全反光学镜片(4)上，经过第一全反光学镜片(4)和第二全反光学镜片(5)的反射、再经过振镜(5)的全反射到激光聚焦镜头(6)，最后经过透反光学镜片(7)的反射将紫外激光束汇聚到加工工件(9)表面。

10.如权利要求4所述的激光设备，其特征在于，所述光学系统还包括安装在所述透反光学镜片(7)的上方并能对感光孔进行精密定位的CCD高精度捕捉装置(8)。

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