CN111299810A

CN111299810A - 一种激光加工方法和设备

Info

Publication number: CN111299810A
Application number: CN202010113641.3A
Authority: CN
Inventors: 郭馨; 江锐; 王倩; 赵江山; 周翊; 王宇
Original assignee: Institute of Microelectronics of CAS
Current assignee: Institute of Microelectronics of CAS
Priority date: 2020-02-24
Filing date: 2020-02-24
Publication date: 2020-06-19
Anticipated expiration: 2040-02-24
Also published as: CN111299810B

Abstract

本发明公开一种激光加工方法及设备，涉及激光加工技术领域，以便在激光加工时，能够确定合适的激光加工参数，提高激光加工质量。该激光加工方法，应用于激光加工基底，基底含有至少一种特征物相，激光加工方法包括：根据加工目的信息确定至少一种特征物相的激光加工参数约束条件；根据激光加工参数约束条件从至少一种特征物相的预设对应关系获得激光加工参数；每种特征物相的预设对应关系包括多个激光加工参数的相对关系；激光加工设备根据激光加工参数对基底进行加工。本发明提供的一种激光加工方法及设备用于激光加工。

Description

一种激光加工方法和设备

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种激光加工方法及设备。

背景技术

激光加工，是指利用光的能量经聚焦后在焦点上达到很高的能量密度，依靠光热效应进行材料加工。

在制定激光加工策略时，激光加工参数选取不当会导致激光加工质量欠佳，甚至会引起加工缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光加工方法及设备，以便在激光加工时，能够确定合适的激光加工参数，提高激光加工质量。

为了实现上述目的，本发明提供一种激光加工方法。该激光加工方法，应用于激光加工基底，所述基底含有至少一种特征物相，所述激光加工方法包括：

根据加工目的信息确定所述至少一种特征物相的激光加工参数约束条件；

根据所述激光加工参数约束条件从至少一种所述特征物相的预设对应关系获得激光加工参数；每种所述特征物相的预设对应关系包括多个所述激光加工参数的相对关系；

激光加工设备根据所述激光加工参数对所述基底进行加工。

与现有技术相比，本发明提供的激光加工方法，通过每种特征物相的多个激光加工参数的相对关系，可以准确的确定每种特征物相对应的激光加工参数的变化趋势，从而根据激光加工参数约束条件从上述每种特征物相对应的激光加工参数的变化趋势和多个激光加工参数的相对关系确定合适的激光加工参数，避免激光加工参数选取不当导致的激光加工质量欠佳、加工缺陷的问题，进而提高激光加工质量，降低加工缺陷的发生概率。此外，本发明提供的激光加工方法，利用预设对应关系确定激光加工参数，仅需少量确定预设对应关系的试验即可，无需进行大量试验，可以提高确定激光加工参数的效率。由此可见，本发明提供的激光加工方法，能够提高激光加工效率，提高激光加工质量，缩短激光加工周期。

本发明还提供一种激光加工设备。该激光加工设备包括处理器和通信接口，所述通信接口和所述处理器耦合，所述处理器用于运行计算机程序或指令，以实现上述的激光加工方法。

与现有技术相比，本发明提供的激光加工设备的有益效果与上述技术方案所述激光加工方法的有益效果相同，在此不做赘述。

本发明还提供一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质，包括指令，当所述指令被运行时，使得上述的激光加工方法被执行。

与现有技术相比，本发明提供的计算机可读存储介质的有益效果与上述技术方案所述激光加工方法的有益效果相同，在此不做赘述。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例的激光加工方法的流程图；

图2为本发明实施例的复合材料激光加工方法流程图；

图3为本发明实施例的SiC/Al₂O₃复合材料激光加工时脉冲数量N-烧蚀阈值F的N-F曲线；

图4为本发明实施例的SiC/Al₂O₃复合材料激光加工时激光重复频率f-第一烧蚀阈值/第二烧失阈值F_th/F_l曲线；

图5为本发明实施例的SiC/Al₂O₃复合材料激光加工时重复频率f-热影响范围参数S的f-S曲线；

图6为本发明实施例的激光加工设备示意图；

图7为本发明实施例的芯片结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在附图中示出本发明实施例的各种示意图，这些图并非按比例绘制。其中，为了清楚明白的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

以下，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

此外，本发明中，“上”、“下”等方位术语是相对于附图中的部件示意置放的方位来定义，应当能理解到，这些方向性术语是相对概念，它们用于相对的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方位变化而相应地发生变化。

近年来，激光加工作为非接触式加工方式备受关注，其由于不需要工具、加工速度快、表面变形小等特点，得到广泛应用。例如，利用激光加工对材料进行切割、抛光、清洗、打孔等。

在激光加工工艺中，需要先制定激光加工策略，然后激光加工设备根据制定的激光加工策略进行加工。

上述激光加工策略包括多个激光加工参数。而激光加工参数选取不当会导致激光加工质量欠佳，甚至会引起加工缺陷。例如：对碳纤维增强树脂基复合材料或金属基复合材料，在激光加工时，激光加工参数选取不当会导致碳纤维增强材料的纤维烧蚀或拔出、金属增强材料颗粒剥落等问题。

现有技术中，对特定的加工基底，进行大量的试验，从而确定该加工基底的激光加工参数。

为了解决激光加工参数选取不当导致的激光加工质量欠佳或加工缺陷的问题，本发明实施例提供一种激光加工方法。该激光加工方法可以应用现有各种激光实现加工。例如：氦-氖激光、二氧化碳激光、二极管激光、准分子激光等。

准分子激光输出能量高、波长短、单光子能量大，容易通过破坏材料的化学键实现冷加工。并且能够达到较高的精度、优异的表面质量和较小的热影响范围，被广泛应用。例如，碳纤维增强树脂基复合材料、金属基复合材料等复合材料是重要的新型材料，广泛应用于航空航天、能源、汽车、国防装备等领域。但是，由于这些复合材料硬度高、各向异性、层间强度低，使其加工难度较大。传统的加工方式效率低，加工时材料表面易产生划痕、剥落、变形等损伤，还可能导致加工刀具磨损，从而降低加工可靠性。因此，准分子激光加工成为加工复合材料的重要方式。

如图1所示，本发明实施例提供的激光加工方法，应用于激光加工基底，基底含有至少一种特征物相。该激光加工方法可以由激光加工设备执行，也可以由应用于激光加工设备中的芯片执行。下面以激光加工设备为执行主体描述本发明实施例提供的激光加工方法。该激光加工方法包括：

S100、激光加工设备根据加工目的信息确定至少一种特征物相的激光加工参数约束条件。

S200、激光加工设备根据激光加工参数约束条件从至少一种特征物相的预设对应关系获得激光加工参数；每种特征物相的预设对应关系包括多个激光加工参数的相对关系。应理解，上述多个激光加工参数的相对关系具体呈现方式为激光加工参数之间的关系曲线或关系表达式，但不仅限于此。

在实际应用中，结合激光加工参数约束条件和每种特征物相的预设对应关系两者的条件确定各激光加工参数。

S300、激光加工设备根据激光加工参数对基底进行加工。

基于上述的激光加工方法可知，通过每种特征物相的多个激光加工参数的相对关系，可以准确的确定每种特征物相对应的激光加工参数的变化趋势，从而根据激光加工参数约束条件从上述每种特征物相对应的激光加工参数的变化趋势和多个激光加工参数的相对关系确定合适的激光加工参数，避免激光加工参数选取不当导致的激光加工质量欠佳、加工缺陷的问题，进而提高激光加工质量，降低加工缺陷的发生概率。此外，本发明提供的激光加工方法，利用预设对应关系确定激光加工参数，仅需少量确定预设对应关系的试验即可，无需进行大量试验，可以提高确定激光加工参数的效率。由此可见，本发明提供的激光加工方法，能够提高激光加工效率，提高激光加工质量，缩短激光加工周期。

作为一种可能的实现方式，上述加工目的信息包括激光加工工艺类型、加工效率、加工质量中的一种或多种，且不仅限于此。示例性的，激光加工工艺类型包括抛光、切割、清洗、焊接等。

根据上述加工目的信息，能够确定每种特征物相的多种激光加工参数约束条件。示例性的，每种特征物相的激光加工参数约束条件包括能量密度大于或等于能量密度预设阈值，脉冲数量小于或等于脉冲数量预设阈值，激光重复频率大于或等于激光重复频率预设阈值。

在一种示例中，上述能量密度预设阈值可以是点值，也可以是区间数值。例如：能量密度预设阈值为2J/cm²、1J/cm²、3J/cm²等点值。又例如：能量密度预设阈值为 1J/cm²～3J/cm²、2J/cm²～4J/cm²等区间数值。

需要说明的是，能量密度预设阈值包括第一能量密度预设阈值和第二能量密度预设阈值。根据加工目的信息，还可以确定能量密度大于或等于第一能量密度预设阈值，且能量密度小于第二能量密度预设阈值。

例如，对于抛光工艺来说，激光加工参数约束条件包括能量密度大于等于第一能量密度预设阈值，使得基底在进行激光加工抛光时，基底表面能够达到抛光工艺要求的烧蚀程度；同时能量密度最好小于第二能量密度预设阈值，避免过高的能量密度、激光烧蚀强度过大引发基底表面损伤。

在一种示例中，上述脉冲数量预设阈值可以是点值，也可以是区间数值。例如：脉冲数量预设阈值10个、8个、6个等点值。又例如：脉冲数量预设阈值为10个～12个、6个～8个等区间数值。

需要说明的是，脉冲数量预设阈值包括第一脉冲数量预设阈值和第二脉冲数量预设阈值。根据加工目的信息，还可以确定脉冲数量小于或等于第一脉冲数量预设阈值，且脉冲数量大于第二脉冲数量预设阈值。

例如，从提高激光加工效率的加工目的出发，激光加工参数约束条件包括脉冲数量小于或等于第一脉冲数量预设阈值，即脉冲数量越小越好。同时，从确保激光加工质量的加工目的出发，激光加工参数约束条件包括激光数量大于第二激光数量预设阈值，避免激光加工周期过长。

在一种示例中，上述激光重复频率预设阈值可以是点值，也可以是区间数值。例如：激光重复频率预设阈值100Hz、300Hz、500Hz等点值。又例如：激光重复频率预设阈值为100Hz～300Hz、200Hz～500Hz等区间数值。

需要说明的是，激光重复频率预设阈值包括第一激光重复频率预设阈值和第二激光重复频率预设阈值。根据加工目的信息，还可以确定激光重复频率大于或等于第一激光重复频率预设阈值，且激光重复频率小于第二激光重复频率预设阈值。

例如，从提高激光加工效率的加工目的出发，激光加工参数约束条件包括激光重复频率大于等于第一激光重复频率预设阈值，即激光重复频率越大越好。同时，从激光器设备参数和加工精度出发，激光加工参数约束条件包括激光重复频率小于第二激光重复频率预设阈值，使得确定的激光重复频率小于激光器最大设定激光重复频率。

需要说明的是，上述激光加工参数根据激光加工参数约束条件从至少一种特征物相的预设对应关系获得。因此，激光加工参数与激光加工参数约束条件具有对应关系。例如：根据激光加工参数约束条件脉冲数量小于或等于脉冲数量预设阈值，从每种特征物相的预设对应关系获得脉冲数量的可选范围。根据能量密度大于或等于能量密度预设阈值的激光加工参数约束条件，从每种特征物相的预设对应关系获得能量密度的可选范围。根据激光重复频率大于或等于激光重复频率预设阈值的激光加工参数约束条件，从每种特征物相的预设对应关系获得激光重复频率的可选范围。

作为一种可能的实现方式，激光加工参数包括能量密度、激光重复频率、脉冲数量，当然不仅限于此。相应的，多个激光加工参数的相对关系包括能量密度、激光重复频率以及脉冲数量的相对关系。

上述技术方案，激光的能量密度对激光加工强度、基底烧蚀程度有着重要影响。通过能量密度的可选数值确定，能有效控制激光加工过程中的激光加工强度和激光加工对基底的烧蚀程度。激光重复频率和脉冲数量对激光加工效率有着重要影响。通过激光重复频率和脉冲数量能有效、精确的控制激光加工效率。由此可见，采用能量密度、激光重复频率、脉冲数量作为代表性激光加工参数进行研究，并兼顾能量密度、激光重复频率、脉冲数量三者的相对关系，既能避免激光加工参数过多导致的激光加工参数确定工作效率低的问题，又能通过上述激光加工参数精确、有效对激光加工强度、基底烧蚀程度和激光加工效率进行控制。

应理解，上述能量密度、激光重复频率以及脉冲数量的相对关系可以以直接对应关系保存，也可以以间接的对应关系保存。

示例性的，当能量密度、激光重复频率以及脉冲数量的相对关系以间接的对应关系保存时，多个激光加工参数的相对关系包括能量密度与激光重复频率的相对关系、能量密度与脉冲数量的相对关系、激光重复频率与脉冲数量的相对关系、以及能量密度、激光重复频率与脉冲数量三者的相对关系。应理解，从能量密度与激光重复频率的相对关系、能量密度与脉冲数量的相对关系，可以推导出能量密度、激光重复频率与脉冲数量三者的相对关系。

作为一种可能的实现方式，每种特征物相的预设对应关系还包括激光加工参数与激光加工过程影响因素的相对关系。

从激光加工参数与激光加工过程影响因素的相对关系，能够获得每种特征物相的多个激光加工参数对激光加工过程各影响因素的影响。根据激光加工参数约束条件，也就是根据对激光加工过程各影响因素的要求，能够结合激光加工参数与激光加工过程影响因素的相对关系以及多个激光加工参数的相对关系，从而确定更加精确、合适的激光加工参数，进而提高激光加工质量。

需要说明的是，上述激光加工参数与激光加工过程影响因素的相对关系具体呈现方式为激光加工参数与激光加工过程影响因素的关系曲线或激光加工参数与激光加工过程影响因素的关系表达式，但不仅限于此。

在一些实施例中，当激光加工参数包括能量密度、激光重复频率、脉冲数量时，

每种特征物相的激光加工参数与激光加工过程影响因素的相对关系包括：能量密度与激光加工过程影响因素的相对关系，脉冲数量与激光加工过程影响因素的相对关系，激光重复频率与激光加工过程影响因素的相对关系。

基于上述技术方案，从能量密度、激光重复频率、脉冲数量这三种代表性的激光加工参数出发，研究每种特征物相的激光加工参数与激光加工过程影响因素的相对关系，能够准确体现激光加工参数对激光加工强度、基底烧蚀程度和激光加工效率的影响，同时避免研究多种激光加工参数与激光加工过程影响因素的相对关系造成的效率低的问题。由此可见，该技术方案，在能够确定合适、精确的激光加工参数的同时，能够提高确定激光加工参数的效率，进而提高激光加工质量和激光加工效率。

在一些实施例中，当激光加工参数包括能量密度、激光重复频率、脉冲数量，激光加工过程影响因素包括烧蚀阈值、和/或热影响范围参数时，每种特征物相的激光加工参数与激光加工过程影响因素的相对关系包括：激光重复频率与烧蚀阈值的相对关系，脉冲数量与烧蚀阈值的相对关系，在能量密度最小(能量密度不小于烧蚀阈值的范围内)的情况下，激光重复频率与热影响范围参数的相对关系。此时，激光重复频率与烧蚀阈值的相对关系，能够推导出能量密度与烧蚀阈值的相对关系。激光重复频率与热影响范围参数的相对关系，能够推导出能量密度与热影响范围参数的相对关系。

应理解，热影响范围参数为热影响区的尺寸对加工区长度的占比。烧蚀阈值包括第一烧蚀阈值和第二烧蚀阈值，同一特征物相的第一烧蚀阈值小于第二烧蚀阈值。第一烧蚀阈值为达到材料不可逆破坏的能量密度。第二烧蚀阈值为单脉冲条件下材料发生明显损伤的能量密度。该明显损伤，是指肉眼可见的损伤。

当每种特征物相的激光加工参数与激光加工过程影响因素的相对关系包括：激光重复频率与烧蚀阈值的相对关系，脉冲数量与烧蚀阈值的相对关系，在能量密度最小(能量密度不小于烧蚀阈值的范围内)的情况下，激光重复频率与热影响范围参数的相对关系时，上述根据激光加工参数约束条件从至少一种物相的预设对应关系获得激光加工参数包括：

根据激光加工参数约束条件从第一变化趋势确定脉冲数量的可选范围。第一变化趋势为每种特征物相对应的脉冲数量与烧蚀阈值的变化趋势。

在实际应用中，首先获取每种特征物相对应的脉冲数量与烧蚀阈值的关系曲线，然后从该关系曲线中筛选符合脉冲数量小于或等于脉冲数量预设阈值要求的脉冲数量的可选范围。

根据激光加工参数约束条件从第二变化趋势确定激光重复频率和激光重复频率对应的能量密度的可选范围。第二变化趋势为每个特征物相对应的激光重复频率与烧蚀阈值的变化趋势。

在实际应用中，首先获取每种特征物相对应的激光重复频率与烧蚀阈值的关系曲线，然后从该关系曲线中筛选符合激光重复频率大于或等于激光重复频率预设阈值且能量密度大于或等于能量密度预设阈值的激光重复频率和能量密度的可选范围。

为了保证本发明实施例提供的激光加工方法适用范围比较广，可以设定烧蚀阈值包括第一烧蚀阈值和第二烧蚀阈值，同一特征物相的第一烧蚀阈值小于第二烧蚀阈值时，第二变化趋势为每个特征物相对应的激光重复频率与第一烧蚀阈值的变化趋势和激光重复频率与第二烧蚀阈值的变化趋势。

根据激光加工参数约束条件从第三变化趋势确定能量密度的可选范围。第三变化趋势为在能量密度最小(能量密度不小于烧蚀阈值的范围内)的情况下，每个特征物相对应的激光重复频率与热影响范围参数的变化趋势。第三变化趋势为在能量密度最小(能量密度不小于烧蚀阈值的范围内)的情况下，排除能量密度对热影响范围参数的影响时，所能量密度的可选范围。

在实际应用中，首先获取能量密度最小(能量密度不小于烧蚀阈值的范围内)的情况下，每种特征物相对应的激光重复频率与热影响范围参数的关系曲线，然后从该关系曲线中筛选热影响区的尺寸对加工区长度的占比小且激光重复频率大于或等于激光重复频率预设阈值的激光重复频率的可选范围，再从激光重复频率的可选范围推导出对应的能量密度的可选范围。

由上可见，脉冲数量的可选范围和激光重复频率的可选范围和激光重复频率对应的能量密度的可选范围的确定过程都与烧蚀阈值有关，而烧蚀阈值能够直观、精确的表征特征物相的烧蚀程度、加工强度。因此，脉冲数量、能量密度、激光重复频率与烧蚀阈值的相对关系，能够准确的体现激光加工参数对激光加工强度、激光加工效率、基底烧蚀程度的影响，从而能够准确的从激光加工强度、激光加工效率、基底烧蚀程度的角度确定脉冲数量、能量密度、激光重复频率的可选范围，提高激光加工质量。

至于能量密度的可选范围的确定过程，采用热影响范围参数能够准确的表征激光加工精度。而通过热影响范围参数确定的能量密度的可选范围，能够有效的控制激光加工精度，并从激光加工精度的角度进一步优化能量密度的可选范围，提高激光加工质量。

作为一种可能的实现方式，根据加工目的信息确定至少一种特征物相的激光加工参数约束条件前还包括：在基底中筛选至少一种特征物相。

可以理解的是，上述基底的特征物相可以为一种、两种、三种甚至更多。特征物相的数量和种类可以根据具体情况设置。

示例性的，基底为复合材料时，复合材料包括m个基体相和n个增强相。

当m＝n＝1时，至少一种特征物相包括基体相和增强相。

当m＝1，n＞2，至少一种特征物相包括基体相和特征增强相，特征增强相为n 个增强相中含量最高或烧蚀阈值最大的增强相。在基底中筛选至少一种特征物相包括：

如果含量最高的增强相与其它含量的增强相的含量差值小于或等于预设百分比，则确定含量的差值小于或等于预设百分比的多种增强相中烧蚀阈值最高的增强相为特征增强相。应理解，该至少一种特征物相可以包括不同材料的多种物质。此时，每种物质可以被看做一种特征物相。当然，至少一种特征物相也可以包括多种晶型的同一材料。此时，该材料的不同晶型都可以看做不同种类的特征物相。另外，上述预设百分比为1％～10％的体积百分比，但也可以根据实际情况确定，不仅限于此。

如果含量最高的增强相与其它含量的增强相的含量差值大于预设百分比，则确定n个增强相中含量最高的增强相为特征增强相。

基体相和增强相作为功能不同的组分材料，因此，分别在基体相和增强相中筛选特征物相，可以避免对特征物相的遗漏。此外，优先选择含量最高的增强相作为特征物相，可以通过对基底激光加工效果和激光加工过程的影响更大的高含量增强相的预设关系的研究，更加准确的确定激光加工参数。

为了更为清楚的描述本发明实施例提供的激光加工方法，下面以准分子激光加工方法对复合材料形成的基底进行加工的过程进行描述。应理解，以下描述仅用于示例说明激光加工方法，不作为限定。

在一种实现方式中，如图2所示，以复合材料为基底，准分子激光进行加工为例，本发明实施例还提供一种激光加工方法的具体工艺。该激光加工方法的具体工艺包括：

S001、确定复合材料的基体、增强相的材料。判断是否有多种增强相的体积含量是否类似，即判断有多种增强相的体积含量的差值小于等于1％～10％的体积百分比，如果没有，则确定A相＝基体，B相＝增强相或增强相中体积含量最高的相。如果有，则确定A相＝基体，B相＝含量的差值小于等于1％～10％的体积百分比的多种增强相中烧蚀阈值最高的增强相。

S002、根据加工目的信息确定至少一种特征物相的激光加工参数约束条件。

S003、分别进行A相和B相的烧蚀阈值的测定。调节准分子激光器的激光重复频率f为激光器输出的中频，设置i＝1，设定脉冲数量N＝2i，测定A相、B相的第一烧蚀阈值F_th(A)_i、F_th(B)_i。

令i＝i+1，直到计算A相、B相θ_i＝[F_(i+1)-F_(i)]/F_(i+1)得到Max(θ_i(A),θ_i(B),)<10％，得到第一烧蚀阈值数据并据此分别绘制A相、B相N-F曲线，根据激光加工参数约束条件，也就是根据工艺要求选择适用的数据区。

S004、设置j＝1，设定激光重复频率为j×0.2×f_Max，测定第一烧蚀阈值F_th(A)、F_th(B)，第二烧失阈值F_l(A)、F_l(B)。

令j＝j+1，直到测定完f_Max对应的参数，得到数据并绘制A、B相的f-F曲线，根据工艺要求(激光加工参数约束条件)确定可选用的能量密度与对应的激光重复频率的范围。例如：切割类工艺，激光加工参数约束条件包括能量密度大于F_l(B)的数值区。改性类工艺，激光加工参数约束条件包括能量密度大于F_th(B)及F_th(A)、且小于F_l(B)的数值区。清洗类工艺，激光加工参数约束条件包括能量密度大于F_th(A)的数值区。一般情况下，为提高加工效率，选择较高的重复频率及其对应的能量密度。

S005、设置k＝4，n＝4，设定激光重复频率f＝[k×f_ms+n×f_Ms]/8，f_ms、f_Ms为最小、最大激光重复频率的可用值，设定能量密度为f对应的最小值，测定复合材料的热影响区尺寸对加工区长度的占比。

令k＝k-1，n＝n+1，直到测定完f＝f_Ms时的热影响区尺寸，得到数据并绘制激光重复频率对热影响区尺寸对加工区长度的占比的影响的f-S曲线，确定激光重复频率对热影响范围参数的影响程度，并在可接受范围内选择对应的最高重复频率。

S006、综合N-F曲线、f-F曲线、f-S曲线，从提高效率的角度，选择高激光重复频率、低脉冲数量及小的热影响范围参数作为激光加工参数。

S007、根据激光加工参数控制激光加工设备对基底进行加工。

在另一种实现方式中，以193nm准分子激光抛光SiC/Al₂O₃复合材料为例，本发明实施例提供的激光加工方法包括：

1)确定复合材料的两个特征物相，SiC为A相，Al₂O₃为B相。

2)根据抛光工艺要求和提高效率的要求确定A相和B相的激光加工参数约束条件，激光加工参数约束条件包括能量密度大于第一烧蚀阈值。

3)调节准分子激光重复频率f为200Hz，设置i＝1，设定脉冲数量N＝2i，测定 A相、B相的第一烧蚀阈值F_th(A)_i、F_th(B)_i。

4)令i＝i+1，直到计算A相、B相θ_i＝[F_(i+1)-F_(i)]/F_(i+1)得到Max(θ_i(A),θi(B))<10％，测得四组第一烧蚀阈值数据并据此绘制如图3的A相、B相的N-F曲线；抛光工艺要求同时对两相产生作用，因此适用数据区为F_th(B)上方的数据。

5)设置j＝1，设定重复频率为j×0.2×f_Max，测定第一烧蚀阈值F_th(A)、F_th(B)和第二烧失阈值F_l(A)、F_l(B)，确定抛光工艺可选用的能量密度与对应的激光重复频率的范围。

6)令j＝j+1，直到测定完f_Max对应的参数，得到五组数据并绘制如图4的A相、 B相的f-F曲线；抛光工艺要求达到材料的第一烧蚀阈值，但应尽量低于基体相的第二烧失阈值，因此确定适用的能量密度的数值区在F_th(B)曲线以上，不宜过高于 F_l(B)。

7)设置k＝4，n＝4，设定激光重复频率f＝[k×f_ms+n×f_Ms]/8，f_ms、f_Ms为最小、最大激光重复频率可用值，设定能量密度为f对应的最小值，测定复合材料的热影响区尺寸对加工区长度的占比。

8)令k＝k-1，n＝n+1，直到测定完f＝f_Ms时的热影响区，得到五组数据并绘制如图5激光重复频率与热影响范围参数的f-S曲线，发现激光重复频率对该材料热影响范围参数的影响程度相对较小。

9)综合N-F曲线、f-F曲线、f-S曲线，从提高效率的角度，能量密度为2.5J/cm²，激光重复频率为500Hz，脉冲数量为2个。

10)根据激光加工参数控制激光加工设备对基底进行加工。

上述主要对本发明实施例的方案进行了介绍。可以理解的是，为了实现上述功能，激光加工设备包括了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的步骤，本发明实施例能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

如图6所示，本发明实施例提供一种激光加工设备，该装置包括处理器11以及与处理器11耦合的通信接口12。所述处理器用于运行计算机程序或指令，以实现如上述实施例中激光加工方法。处理器11通过通信线路13与通信接口12电连接。

作为一种可能的实现方式，如图6所示，处理器11可以是一个通用中央处理器(central processing unit，CPU)，微处理器，专用集成电路(application-specificintegrated circuit，ASIC)，或一个或多个用于控制本发明方案程序执行的集成电路。

作为一种可能的实现方式，如图6所示，通信接口12，适用任何收发器一类的装置，用于与其他设备或通信网络通信。

作为一种可能的实现方式，如图6所示，通信线路13可包括一通路，在上述组件之间传送信息。

作为一种可能的实现方式，如图6所示，该通信设备还可以包括存储器14。存储器14可以是只读存储器(read-only memory，ROM)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，随机存取存储器(random access memory，RAM)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器(electrically erasableprogrammable read-only memory，EEPROM)、只读光盘(compact disc read-only memory，CD-ROM)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。存储器可以是独立存在，通过通信线路13 与处理器相连接。存储器也可以和处理器集成在一起。

其中，如图6所示，存储器14用于存储执行本发明方案的计算机执行指令，并由处理器11来控制执行。处理器11用于执行存储器14中存储的计算机执行指令，从而实现本发明下述实施例提供的激光加工方法。

可选的，本发明实施例中的计算机执行指令也可以称之为应用程序代码，本发明实施例对此不作具体限定。

在具体实现中，作为一种实施例，如图6所示，处理器11可以包括一个或多个CPU，如图6中的CPU0和CPU1。

在具体实现中，作为一种实施例，如图6所示，该激光加工设备可以包括多个处理器，如图6中的处理器11和处理器15。这些处理器中的每一个可以是一个单核处理器，也可以是一个多核处理器。

图7示出一种芯片的结构示意图。如图7所示，该芯片20包括一个或两个以上(包括两个)处理器21和通信接口22。

可选的，如图7所示，该芯片还包括存储器23。存储器23可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器21提供操作指令和数据。存储器23的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器(non-volatile random access memory，NVRAM)。

在一些实施方式中，如图7所示，存储器23存储了如下的元素，执行模块或者数据结构，或者他们的子集，或者他们的扩展集。

如图7所示，处理器21控制本发明实施例中电子设备包括的处理器和电源中任一个的处理操作，处理器21还可以称为中央处理单元(central processing unit， CPU)。

如图7所示，存储器23包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器23提供指令和数据。存储器23的一部分还可以包括NVRAM。例如应用中处理器21、通信接口22以及存储器23通过总线系统24耦合在一起，其中总线系统24除包括数据总线之外，还可以包括电源总线、控制总线和状态信号总线等。但是为了清楚说明起见，在图7中将各种总线都标为总线系统24。

一种可能的实现方式中，如图7所示，通信接口22用于支持上述芯片执行上述实施例中的激光加工方法的信息传输。处理器21用于支持上述芯片执行上述实施例中激光加工方法的步骤。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有指令，当指令被运行时，实现上述的激光加工方法。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的激光加工方法，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术间题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。本发明可以借助于包括有不同计算步骤的算法来实现，实施例中列举的简单的算法不应被视为对本发明所要求权利的限制。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种激光加工方法，其特征在于，应用于激光加工基底，所述基底含有至少一种特征物相，所述激光加工方法包括：

激光加工设备根据所述激光加工参数对所述基底进行加工。

2.根据权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，

每种所述特征物相的激光加工参数约束条件包括能量密度大于或等于能量密度预设阈值，脉冲数量小于或等于脉冲数量预设阈值，激光重复频率大于或等于激光重复频率预设阈值；

所述多个激光加工参数的相对关系包括能量密度、激光重复频率以及脉冲数量的相对关系。

3.根据权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，每种所述特征物相的预设对应关系还包括所述激光加工参数与激光加工过程影响因素的相对关系。

4.根据权利要求3所述的激光加工方法，其特征在于，每种所述特征物相的所述激光加工参数与激光加工过程影响因素的相对关系包括：能量密度与激光加工过程影响因素的相对关系，脉冲数量与激光加工过程影响因素的相对关系，激光重复频率与激光加工过程影响因素的相对关系。

5.根据权利要求3所述的激光加工方法，其特征在于，

每种所述特征物相的所述激光加工参数与激光加工过程影响因素的相对关系包括：

激光重复频率与烧蚀阈值的相对关系；脉冲数量与烧蚀阈值的相对关系；激光重复频率与热影响范围参数的相对关系。

6.根据权利要求5所述的激光加工方法，其特征在于，所述烧蚀阈值包括第一烧蚀阈值和第二烧蚀阈值，同一所述特征物相的第一烧蚀阈值小于第二烧蚀阈值。

7.根据权利要求3～6任一项所述的激光加工方法，其特征在于，根据所述激光加工参数约束条件从至少一种所述特征物相的预设对应关系获得激光加工参数包括：

根据所述激光加工参数约束条件从第一变化趋势确定脉冲数量的可选范围；所述第一变化趋势为每个特征物相对应的脉冲数量与烧蚀阈值的变化趋势；

根据所述激光加工参数约束条件从第二变化趋势确定激光重复频率和所述激光重复频率对应的能量密度的可选范围；所述第二变化趋势为每个特征物相对应的激光重复频率与烧蚀阈值的变化趋势；

根据所述激光加工参数约束条件从第三变化趋势确定能量密度的可选范围；所述第三变化趋势为每个特征物相对应的激光重复频率与热影响范围参数的变化趋势。

8.根据权利要求7所述的激光加工方法，其特征在于，

所述第二变化趋势为每种特征物相对应的所述激光重复频率与第一烧蚀阈值的变化趋势和所述激光重复频率与第二烧蚀阈值的变化趋势。

9.根据权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，

根据加工目的信息确定所述至少一种特征物相的激光加工参数约束条件前还包括：

在所述基底中筛选至少一种特征物相。

10.根据权利要求9所述的激光加工方法，其特征在于，所述基底为复合材料时，所述复合材料包括m个基体相和n个增强相；

当m＝n＝1时，所述至少一种特征物相包括基体相和增强相；

当m＝1，n＞2，所述至少一种特征物相包括基体相和特征增强相，所述特征增强相为n个增强相中含量最高或烧蚀阈值最大的增强相。

11.一种激光加工设备，其特征在于，包括处理器和通信接口，所述通信接口和所述处理器耦合，所述处理器用于运行计算机程序或指令，以实现如权利要求1-10任一项所述的激光加工方法。

12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括指令，当所述指令被运行时，使得如权利要求1-10任一项所述的激光加工方法被执行。