CN207746571U - Ltcc超快加工系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及LTCC超快加工系统，依光路方向设有：激光器，输出光束；第一反射单元，将从激光器输出光束射入光束整形模组；光束整形模组，对光束进行扩束和过滤；衰减模组，将入射光分成平行方向和垂直方向的两束光；第二反射单元，将分光后的水平方向的P偏光入射至第一扫描单元；第一扫描单元，将第二反射单元反射的光束进行聚焦，场镜聚焦至加工对象上；第三反射单元，将分光后的垂直方向的S偏光入射至第二扫描单元；第二扫描单元，将第三反射单元反射的光束进行聚焦，场镜聚焦至加工对象上。采用超快绿光皮秒激光器及与之相匹配的高速振镜和光学器件，将LTCC基板上微通孔直径降至50μm以下，微通孔圆度达到95％以上，锥度3μm内。

Description

LTCC超快加工系统

技术领域

本实用新型涉及一种LTCC超快加工系统。

背景技术

目前，高密度低温共烧陶瓷(Low-temperature cofired ceramics，LTCC)基板的制作依赖于基板内部导体的精细互连技术。近年来，随着微电子技术和封装工艺的发展，超大规模集成电路的密度越来越高。为了满足LTCC多层基板高密度互连的工艺要求，必须使基板微通孔的直径及导线线宽缩小到100μm甚至50μm以下。同时，每片LTCC基板上的微通孔数量达到50K甚至100K以上，并且微通孔的间距精度也越来越高。

对于任意形状的切割和微孔(＜100μm)的加工，传统的加工方式很难达到要求。但是激光具有高精度、高密度、高效率和无接触损伤等特点，而且激光的能量和光斑在很小的范围内实现精准控制，所以激光加工的线条非常精细，孔径可以达到很小，并且可以加工任意形状。因此目前主要运用激光打孔机作为LTCC基板微通孔的加工方式。

目前市面上的LTCC基板微通孔激光打孔机主要是针对直径为50～100μm的微孔，受限于激光器的类型以及其他光学器件的选型，对于直径为50μm以下的微通孔难以达到要求，而且加工效率很难超过1000孔/秒，即使勉强提高效率，达到要求，但随之而来的微通孔间距精度也使得市面上的激光打孔机望而却步。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种LTCC超快加工系统。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

LTCC超快加工系统，依光路方向设置有：

激光器，输出光束；

第一反射单元，包含依光路方向布置的第一反射镜，将从激光器输出的光束射入光束整形模组；

光束整形模组，对光束进行扩束并改变扩束光斑的大小，且对扩束之后激光光束进行过滤；

衰减模组，改变整形后激光光束的偏振态并将入射光分成平行方向和垂直方向的两束光，包含偏振玻片和偏光立方体分光器，偏振玻片位于偏光立方体分光器入射光口，偏振玻片改变入射光束的偏振态，调节光束中P偏光与S偏光的比例，偏光立方体分光器根据光的偏振态将光分成两个互相垂直的方向出射，P偏光从平行方向出射，S偏光从垂直方向出射；

第二反射单元，包含依分光之后的水平光路方向依次布置的第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜，将分光后的水平方向光入射至第一扫描单元；

第一扫描单元，将第二反射单元反射的光束进行聚焦，包含依光路方向依次布置的振镜和场镜，分光后的水平方向的P偏光光经第二反射单元射到振镜的镜片上，由场镜聚焦至加工对象上；

第三反射单元，包含依分光之后的垂直光路方向依次布置的第五反射镜和第六反射镜，将分光后的垂直方向的S偏光入射至第二扫描单元；

第二扫描单元，将第三反射单元反射的光束进行聚焦，包含依光路方向依次布置的振镜和场镜，分光后的垂直方向光经第三反射单元射到振镜的镜片上，由场镜聚焦至加工对象上；

加工平台，用于放置加工材料。

进一步地，上述的LTCC超快加工系统，其中，所述激光器为窄脉宽超快皮秒激光器。

进一步地，上述的LTCC超快加工系统，其中，所述激光器出射端光路上设有控制开关光的光闸。

进一步地，上述的LTCC超快加工系统，其中，所述光束整形模组包含扩束镜和滤光片，扩束镜采用反向放置布置于光路上，对光束进行扩束并改变扩束光斑的大小，滤光片布置于扩束镜之后，对扩束之后激光光束进行过滤。

进一步地，上述的LTCC超快加工系统，其中，所述第一扫描单元的振镜为入光口孔径14mm的振镜。

进一步地，上述的LTCC超快加工系统，其中，所述第二扫描单元的振镜为入光口孔径14mm的振镜。

本实用新型与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：

①本实用新型采用超快绿光皮秒激光器以及与之相匹配的高速振镜和其他光学器件，能够将LTCC基板上的微通孔直径降低到50μm以下，同时保证微通孔的圆度达到95％以上，锥度在3μm以内；

②能够在保证加工精度的前提下，将加工效率提升到1500孔/秒，比目前市面上的激光打孔机快1倍以上；微通孔间距的精度控制在±5μm以内；

③滤光元件可以优化光斑边缘的质量从而提高微通孔轮廓的圆度；不同尺寸的滤光元件配合不同的激光功率达到控制微通孔孔径的目的；可通过调节振镜缩放比例以及每个拼接模块的位置来保证微通孔间距的精度。

附图说明

图1：本实用新型的光路结构示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现详细说明具体实施方案。

如图1所示，LTCC超快加工系统，依光路方向设置有：

激光器A，为窄脉宽超快皮秒激光器，输出光束，具有较高的重复频率；激光器A出射端光路上设有控制开关光的光闸；

第一反射单元，包含依光路方向布置的第一反射镜C1，将从激光器A输出的光束射入光束整形模组B；

光束整形模组B，包含扩束镜B1和滤光片B2，扩束镜B1采用反向放置布置于光路上，对光束进行扩束并改变扩束光斑的大小，滤光片B2布置于扩束镜B1之后，对扩束之后激光光束进行过滤，以得到质量更高的激光光束；

衰减模组D，改变整形后激光光束的偏振态并将入射光分成平行方向和垂直方向的两束光，包含偏振玻片D1和偏光立方体分光器D2，偏振玻片D1位于偏光立方体分光器D2入射光口，偏振玻片D1改变入射光束的偏振态，调节光束中P偏光与S偏光的比例，偏光立方体分光器D2根据光的偏振态将光分成两个互相垂直的方向出射，P偏光从平行方向出射，S偏光从垂直方向出射；

第二反射单元，包含依分光之后的水平光路方向依次布置的第二反射镜C2、第三反射镜C3和第四反射镜C4，将分光后的水平方向光入射至第一扫描单元；

第一扫描单元，将第二反射单元反射的光束进行聚焦，包含依光路方向依次布置的振镜E1和场镜F1，振镜E1为入光口孔径14mm的振镜，分光后的水平方向的P偏光经第二反射单元射到振镜E1的镜片上，无挡光或缺光现象，由场镜F1聚焦至加工对象上；

第三反射单元，包含依分光之后的垂直光路方向依次布置的第五反射镜C5和第六反射镜C6，将分光后的垂直方向S偏光入射至第二扫描单元；

第二扫描单元，将第三反射单元反射的光束进行聚焦，包含依光路方向依次布置的振镜E2和场镜F2，振镜E2为入光口孔径14mm的振镜，分光后的垂直方向光经第三反射单元射到振镜E2的镜片上，无挡光或缺光现象，由场镜F2聚焦至加工对象上；

加工平台G，用于放置加工材料；可同时放置四片加工材料，满足第一扫描单元和第二扫描单元同时加工。

上述系统用于LTCC超快加工时，首先，激光器A输出的光经过第一反射单元的第一反射镜C1反射后进入光束整形模组B；

光束进入整形模组B后经过扩束镜B1扩束和滤光片B2过滤后，光束质量得到提高，整形后的光束直接射入衰减模组D；

衰减模组D的偏振玻片D1改变入射到衰减模组的光束的偏振态，偏振玻片D1可调节光束中P偏光与S偏光的比例，使得两个方向的光强相当，即功率误差在5％以内，偏振之后的光束进入衰减模组的偏光立方体分光器D2，偏光立方体分光器D2根据光的偏振态将光分成两个互相垂直的方向出射，P偏光从平行方向出射，S偏光从垂直方向出射；

从衰减模组D出射的水平方向的光束，经第二反射单元的第二反射镜C2、第三反射镜C3和第四反射镜C4反射后进入第一扫描单元；光束经第一扫描单元的场镜F1聚焦之后由振镜E1配合相应的图纸对加工平台G上的材料进行加工；

从衰减模组D出射的垂直方向的光束，经第三反射单元的第五反射镜C5和第六反射镜C6反射后进入第二扫描单元；光束经过第二扫描单元的场镜F2聚焦之后由振镜E1配合相应的图纸对加工平台G上的材料进行加工。

可通过机械手从上料盒中取料，然后再下料到加工平台上。加工平台移动到加工位置，运用调试的加工参数和校正参数进行加工。加工完成后，加工平台移动到下料位置，机械手取料后下料到下料盒。

采用超快绿光皮秒激光器以及与之相匹配的高速振镜和其他光学器件，能够将LTCC基板上的微通孔直径降低到50μm以下，同时保证微通孔的圆度达到95％以上，锥度在3μm以内。

能够在保证加工精度的前提下，将加工效率提升到1500孔/秒，比目前市面上的激光打孔机快1倍以上。微通孔间距的精度控制在±5μm以内。

综上所述，本实用新型能够控制微通孔的孔径以及保证加工精度，滤光元件可以优化光斑边缘的质量从而提高微通孔轮廓的圆度；不同尺寸的滤光元件配合不同的激光功率达到控制微通孔孔径的目的；可通过调节振镜缩放比例以及每个拼接模块的位置来保证微通孔间距的精度。

需要说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，并非用以限定本实用新型的权利范围；同时以上的描述，对于相关技术领域的专门人士应可明了及实施，因此其它未脱离本实用新型所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在申请专利范围中。

Claims (6)

1.LTCC超快加工系统，其特征在于：依光路方向设置有：

激光器(A)，输出光束；

第一反射单元，包含依光路方向布置的第一反射镜(C1)，将从激光器(A)输出的光束射入光束整形模组(B)；

光束整形模组(B)，对光束进行扩束并改变扩束光斑的大小，且对扩束之后激光光束进行过滤；

衰减模组(D)，改变整形后激光光束的偏振态并将入射光分成平行方向和垂直方向的两束光，包含偏振玻片(D1)和偏光立方体分光器(D2)，偏振玻片(D1)位于偏光立方体分光器(D2)入射光口，偏振玻片(D1)改变入射光束的偏振态，调节光束中P偏光与S偏光的比例，偏光立方体分光器(D2)根据光的偏振态将光分成两个互相垂直的方向出射，P偏光从平行方向出射，S偏光从垂直方向出射；

第二反射单元，包含依分光之后的水平光路方向依次布置的第二反射镜(C2)、第三反射镜(C3)和第四反射镜(C4)，将分光后的水平方向光入射至第一扫描单元；

第一扫描单元，将第二反射单元反射的光束进行聚焦，包含依光路方向依次布置的振镜(E1)和场镜(F1)，分光后的水平方向的P偏光光经第二反射单元射到振镜(E1)的镜片上，由场镜(F1)聚焦至加工对象上；

第三反射单元，包含依分光之后的垂直光路方向依次布置的第五反射镜(C5)和第六反射镜(C6)，将分光后的垂直方向的S偏光入射至第二扫描单元；

第二扫描单元，将第三反射单元反射的光束进行聚焦，包含依光路方向依次布置的振镜(E2)和场镜(F2)，分光后的垂直方向光经第三反射单元射到振镜(E2)的镜片上，由场镜(F2)聚焦至加工对象上；

加工平台(G)，用于放置加工材料。

2.根据权利要求1所述的LTCC超快加工系统，其特征在于：所述激光器(A)为窄脉宽超快皮秒激光器。

3.根据权利要求1或2所述的LTCC超快加工系统，其特征在于：所述激光器(A)出射端光路上设有控制开关光的光闸。

4.根据权利要求1所述的LTCC超快加工系统，其特征在于：所述光束整形模组(B)包含扩束镜(B1)和滤光片(B2)，扩束镜(B1)采用反向放置布置于光路上，对光束进行扩束并改变扩束光斑的大小，滤光片(B2)布置于扩束镜(B1)之后，对扩束之后激光光束进行过滤。

5.根据权利要求1所述的LTCC超快加工系统，其特征在于：所述第一扫描单元的振镜(E1)为入光口孔径14mm的振镜。

6.根据权利要求1所述的LTCC超快加工系统，其特征在于：所述第二扫描单元的振镜(E2)为入光口孔径14mm的振镜。