CN204221195U - 高精度快速激光刻槽装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高精度快速激光刻槽装置，包括用于发射刻槽光束的激光刻槽发射光源和与之相连的控制装置，其特征在于还包括测深度传感装置和分色镜，所述测深度传感装置包括均与控制装置相连的激光测量发射光源和光相位检测仪，所述激光测量发射光源用于发射测量槽深的测量光束，并与所述刻槽光束分别经分色镜汇聚于待加工基板表面，所述光相位检测仪则用于接收测量光束经由基板反射而形成的反射光束。本实用新型装置能在工作过程中实时准确的测量出刻蚀的槽深，从而精确加工出所需深度的槽，大大提高作业精度和效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高精度快速激光刻槽装置。
背景技术
传统的刻槽是通过机加工来完成，对于精度要求高的槽，通常是藉由计算加工时间来推算挖槽深度，故机加工的弊端是加工精度和效率都较低。目前较为先进的是采用激光刻蚀设备来进行刻槽作业，通过调节产生一定波长和强度的激光，使之照射于基板刻蚀出所需加工的槽，提高了作业效率。但依旧存在加工过程中无法实时准确的测量槽深的缺点，也就无法有效且准确的刻蚀出所需深度的槽，加工精度不高。
发明内容
本实用新型目的是：提供一种高精度快速激光刻槽装置，该装置能在工作过程中实时准确的测量出刻蚀的槽深，从而精确加工出所需深度的槽，大大提高作业精度和效率。
本实用新型的技术方案是：一种高精度快速激光刻槽装置，包括用于发射刻槽光束的激光刻槽发射光源和与之相连的控制装置，其特征在于还包括测深度传感装置和分色镜，所述测深度传感装置包括均与控制装置相连的激光测量发射光源和光相位检测仪，所述激光测量发射光源用于发射测量槽深的测量光束，并与所述刻槽光束分别经分色镜汇聚于待加工基板表面，所述光相位检测仪则用于接收测量光束经由基板反射而形成的反射光束。
进一步的，本实用新型还包括用于调整刻槽宽度的振镜装置，该振镜装置包括振镜镜片和驱动所述振镜镜片振动的电机，经分色镜射出的所述刻槽光束和测量光束再经所述振镜镜片透射或反射至待加工基板表面。
进一步的，本实用新型中所述刻槽光束的波长小余测量光束的波长。即刻槽光束使用直线型和波长集中性好且能量高的激光源，而测量光束使用直线型和波长集中度高且相比刻槽光源能量低的激光源更加适合。
更进一步的，本实用新型中所述激光刻槽发射光源发出的刻槽光束的波长优选为355nm，而激光测量发射光源发出的测量光束的波长优选为488nm。
进一步的，本实用新型中所述刻槽光束经分色镜透射，而所述测量光束经分色镜反射；或者所述刻槽光束经分色镜反射，而所述测量光束经分色镜透射。同常规技术一样，分色镜表面镀有的物质将影响光束的具体透过率和反射等特性，从而根据光束的波长不同来区别光束是透过还是反射。在一种具体实例中，激光刻槽发射光源和激光测量发射光源相对分色镜呈90度布置，并且激光刻槽发射光源发出的刻槽光束和激光测量发射光源发出的测量光束均呈45度入射至分色镜上，其中短波长高能量的刻槽光束透射通过分色镜，而长波长低能量的测量光束则藉由分色镜反射。
本实用新型的具体工作原理如下：先采用测深度传感装置预定刻槽的基准位(槽深为0的位置)，其方法是在刻蚀前，由激光测量发射光源发出测量光束，经分色镜和振镜装置照射至待刻槽的基板表面，然后由基板反射形成反射光束并被光相位检测仪接收，记录下基准相位值。随后控制装置控制激光刻槽发射光源发出刻槽光束在基板上找准刻槽点开始刻槽。同现有技术一样，刻槽光束的照射并非一次性的，而是根据控制装置的指令连续照射或间隔照射，控制装置通常为单片机或PC。而刻槽光束路径上的振镜装置则是用于调节刻槽的宽度(W)，刻槽光束和测量光束通过振镜镜片可以是透射也可以反射，其原理为本领域技术人员所知悉。
刻槽光束在刻槽的同时，激光测量发射光源再次发射测量光束，测量光束从基板的刻槽点上反射到光相位检测仪中，实时记录下检测出的刻蚀位置的实际相位值，通过该实际相位值与前述刻蚀前检测得到的基准相位值的差值计算出刻槽的深度(D)。光相位检测仪将检测得到的深度信号传输给控制装置，控制装置将该深度与预设值进行比较，当测量出的深度比预设值大或相同时，控制装置发出指令终止激光刻槽发射光源发射刻槽光束进行刻槽作业。相反，当测量出的槽深度比设定值小时则重复刻蚀作业直至达到预设值。
本实用新型的优点是：
1.本实用新型提供的这种高精度快速激光刻槽装置，该装置借助测深度传感装置能在工作过程中实时准确的测量出刻蚀的槽深，从而精确加工出所需深度的槽，大大提高作业精度和效率。
2.本实用新型提供的这种高精度快速激光刻槽装置，其在设计中借助分光镜区别刻槽光束和测量光束，并使得测量光束的反射光束能够在刻槽光束照射的同时反射至光相位检测仪中进行深度测量而不干涉，工作可靠，测量结果具有很高的准确性。
3.本实用新型提供的这种高精度快速激光刻槽装置，其设计有振镜装置调整刻槽宽度，故相比常规的激光刻槽设备适用范围更广。
附图说明
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：
图1为本实用新型一种具体实施例的结构原理图。
其中：11、激光刻槽发射光源；12、激光测量发射光源；13、光相位检测仪；14、测深度传感装置；15、分色镜；16、控制装置；17、槽；18、基板；19、振镜装置；20、振镜镜片；P11、刻槽光束(图中实线为其路径线)；P12、测量光束(图中虚线为其路径线)；P12’、反射光束(图中点划线为其路径线)。
具体实施方式
实施例：结合图1所示，本实施例提供的这种高精度快速激光刻槽装置，其具有用于发射刻槽光束P11的激光刻槽发射光源11和与之相连的控制装置16，还具有测深度传感装置14、分色镜15及用于调整刻槽宽度的振镜装置19。所述测深度传感装置14由均与控制装置16相连的激光测量发射光源12和光相位检测仪13构成，所述激光测量发射光源12用于发射测量槽17深的测量光束P12，并与所述刻槽光束P11分别经分色镜15汇聚于待加工基板18表面，所述光相位检测仪13则用于接收测量光束P12经由基板18反射而形成的反射光束P12’。
本实施例中激光刻槽发射光源11和激光测量发射光源12相对分色镜15呈90度布置，并且激光刻槽发射光源11发出的刻槽光束P11和激光测量发射光源12发出的测量光束P12均呈45度入射至分色镜15上，其中短波长高能量的刻槽光束P11透射通过分色镜15，而长波长低能量的测量光束P12则藉由分色镜15反射。
本实施例中所述振镜装置由振镜镜片20和驱动所述振镜镜片20振动的电机(未画出)构成，经分色镜15射出的所述刻槽光束P11和测量光束P12再经所述振镜镜片20反射(均为45度入射角)至待加工基板18表面。
本实施例中所述激光刻槽发射光源11发出的刻槽光束P11的波长为355nm，而激光测量发射光源12发出的测量光束P12的波长为488nm。即刻槽光束P11使用直线型和波长集中性好且能量高的激光源，而测量光束P12使用直线型和波长集中度高且相比刻槽光源能量低的激光源更加适合。
本实施例的具体工作原理如下：先采用测深度传感装置预定刻槽17的基准位(槽深为0的位置)，其方法是在刻蚀前，由激光测量发射光源12发出测量光束P12(图中虚线)，经分色镜15和振镜装置19照射至待刻槽17的基板18表面，然后由基板18反射形成反射光束P12’(图中点划线)并被光相位检测仪13接收，记录下基准相位值。随后控制装置16控制激光刻槽发射光源11发出刻槽光束P11在基板18上找准刻槽点开始刻槽。同现有技术一样，刻槽光束P11的照射并非一次性的，而是根据控制装置16的指令连续照射或间隔照射，控制装置16通常为单片机。而刻槽光束P11路径上的振镜装置19则是用于调节刻槽17的宽度W，刻槽光束P11和测量光束P12通过振镜镜片20反射，其原理为本领域技术人员所知悉。
刻槽光束P11在刻槽的同时，激光测量发射光源12再次发射测量光束P12，测量光束P12从基板18的刻槽点上反射到光相位检测仪13中，实时记录下检测出的刻蚀位置的实际相位值，通过该实际相位值与前述刻蚀前检测得到的基准相位值的差值计算出刻槽的深度D。光相位检测仪13将检测得到的深度信号传输给控制装置16，控制装置16将该深度与预设值进行比较，当测量出的深度比预设值大或相同时，控制装置16发出指令终止激光刻槽发射光源11发射刻槽光束P11进行刻槽作业。相反，当测量出的槽17深度比设定值小时则重复刻蚀作业直至达到预设值。
当然上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种高精度快速激光刻槽装置，包括用于发射刻槽光束(P11)的激光刻槽发射光源(11)和与之相连的控制装置(16)，其特征在于还包括测深度传感装置(14)和分色镜(15)，所述测深度传感装置(14)包括均与控制装置(16)相连的激光测量发射光源(12)和光相位检测仪(13)，所述激光测量发射光源(12)用于发射测量槽(17)深的测量光束(P12)，并与所述刻槽光束(P11)分别经分色镜(15)汇聚于待加工基板(18)表面，所述光相位检测仪(13)则用于接收测量光束(P12)经由基板(18)反射而形成的反射光束(P12’)。
2.根据权利要求1所述的高精度快速激光刻槽装置，其特征在于还包括用于调整刻槽宽度的振镜装置(19)，该振镜装置包括振镜镜片(20)和驱动所述振镜镜片(20)振动的电机，经分色镜(15)射出的所述刻槽光束(P11)和测量光束(P12)再经所述振镜镜片(20)透射或反射至待加工基板(18)表面。
3.根据权利要求1所述的高精度快速激光刻槽装置，其特征在于刻槽光束(P11)的波长小余测量光束(P12)的波长。
4.根据权利要求3所述的高精度快速激光刻槽装置，其特征在于所述激光刻槽发射光源(11)发出的刻槽光束(P11)的波长为355nm，而激光测量发射光源(12)发出的测量光束(P12)的波长为488nm。
5.根据权利要求1所述的高精度快速激光刻槽装置，其特征在于所述刻槽光束(P11)经分色镜(15)透射，而所述测量光束(P12)经分色镜(15)反射；或者所述刻槽光束(P11)经分色镜(15)反射，而所述测量光束(P12)经分色镜(15)透射。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN111716023A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-09-29 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种高深径比微孔的加工装置及加工方法 |
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| CN111716023B (zh) * | 2020-06-24 | 2021-12-21 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种高深径比微孔的加工装置及加工方法 |
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