CN214185746U - 激光加工系统 - Google Patents

Abstract

一种激光加工系统,其利用激光对待加工的工件进行加工。该激光加工系统包括激光器、扩束镜、修正器、光阑、振镜系统与控制装置。激光器用于发射激光束。扩束镜用于对激光束进行扩束。修正器包括聚焦镜、开设有滤波孔的滤光器与收光镜，滤波孔贯穿所述滤光器；滤光器位于聚焦镜与收光镜之间；修正器用于对扩束镜出射的激光束进行修正，以得到具有圆形光斑的激光束；光阑位于激光束的光路上且用于调整自修正器出射的激光束的通过量；振镜系统用于接收光阑出射的激光束并使激光束按照预定轨迹出射到工件上；以及控制装置与振镜系统通信连接，用于控制振镜系统出射的激光束按照预定轨迹对工件进行扫描，从而对工件进行加工。

Description

激光加工系统

技术领域

本申请涉及一种激光加工系统，利用激光对待加工的工件进行切割加工。

背景技术

线路板(Printed Circuit Board，PCB)在制作过程中，通常需要对PCB板进行切割与钻孔。一般采用高压水或机械刀具等以接触式的手段对PCB进行切割与钻孔。一方面，由于采用接触式切割或钻孔时使PCB板受到切削的应力，进而导致PCB板的受力增大，容易使的板内的微小电路产生受损；另一方面，高压水切削和机械刀具的切割或钻孔时还会造成PCB带有水珠或的切削的粉尘，需要额外的工序对PCB板进行清洁，则增加的生产工序降低了生产效率，进而提高的生产成本，且以上所提的加工方式精准度不高。

激光加工的系统有利于解决上述问题。激光加工是一种先进的精密技术，切割的精度可以到达微米等级，因其精密程度在应用上对激光光束的质量要求更为精细。激光束一般由激光器产生，激光器内部含有产生激光的物质，物质受激发后产生激光射线。当利用激光束对加工件进行加工时，激光束光斑越圆越能达到高精度的加工。

实用新型内容

鉴于此，有必要提供一种激光加工系统，该激光加工系统能改善对工件加工的激光束，能获得圆形光斑的激光束，有利于提高加工的精确度。

本申请提供一种激光加工系统，其利用激光对待加工的工件进行切割加工，包括：

激光器，用于发射激光束；

扩束镜，用于对所述激光束进行扩束；

修正器，包括聚焦镜、开设有滤波孔的滤光器与收光镜，所述滤波孔贯穿所述滤光器；所述滤光器位于所述聚焦镜与所述收光镜之间，所述聚焦镜的焦点位于所述滤光器靠近所述聚焦镜的一侧且所述焦点位于所述滤波孔的中心轴上，所述收光镜位于穿过所述滤波孔的激光束的光路上；所述聚焦镜为所述修正器的光束接收端，由所述聚焦镜出射的激光束穿过所述滤波孔入射至所述收光镜以平行光束出射，所述修正器用于对所述扩束镜出射的激光束进行修正，以得到具有圆形光斑的激光束；

光阑，位于所述激光束的光路上且用于调整自所述修正器出射的激光束的通过量；

振镜系统，用于接收所述光阑出射的激光束并使所述激光束按照预定轨迹出射到所述工件上；以及，

控制装置，与所述振镜系统通信连接，用于控制所述振镜系统出射的激光束按照所述预定轨迹对所述工件进行扫描，从而对所述工件进行加工。

在本申请实施例，所述修正器还包括连接所述聚焦镜的第一调整装置、连接所述滤光器的第二调整装置与连接所述收光镜的第三调整装置，所述第一调整装置、第二调整装置与所述第三调整装置配合使用来调整所述聚焦镜、所述滤光器与所述收光镜的位置，以使所述聚焦镜的焦点位于所述滤光器靠近所述聚焦镜的一侧且所述焦点位于所述滤波孔的中心轴上，且使穿过所述滤波孔的激光束均由所述收光镜出射。

在本申请实施例，所述聚焦镜与所述收光镜的平整度小于20。

在本申请实施例，所述激光加工系统还包括四分之一波片，所述四分之一波片位于所述振镜系统的入射的激光束的光路上，且将入射至该四分之一波片上的线偏振态的激光束转变成圆偏振态的激光束，并将所述圆偏振态的激光束出射至所述振镜系统内。

在本申请实施例，所述激光加工系统还包括第三反射镜和/或第四反射镜；所述三反射镜位于所述扩束镜出射的激光束的光路上，接收所述扩束镜出射的激光束并反射激光束至所述修正器中，所述第三反射镜的平整度小于20；所述第四反射镜位于所述光阑的出射的激光束的光路上，接收所述光阑出射的激光束并反射激光束至四分之一波片，所述第四反射镜的平整度小于20。

在本申请实施例，所述振镜系统包括第一驱动装置、与所述第一驱动装置连接的第一反射镜、第二驱动装置、与所述第二驱动装置连接的第二反射镜以及场镜；所述第二反射镜在所述第一反射镜的反射的激光束的光路上，所述场镜位于所述第二反射镜的反射的激光束的光路上；入射至所述振镜系统内的激光束经由所述第一反射镜反射至所述第二反射镜上，再由所述第二反射镜反射至所述场镜，最后经由所述场镜出射至所述工件上。

在本申请实施例，所述控制装置通信连接所述第一驱动装置与所述第二驱动装置，所述控制装置控制所述第一驱动装置转动以带动所述第一反射镜转动，且所述控制装置控制所述第二驱动装置转动以带动所述第二反射镜转动。

在本申请实施例，所述控制装置包括计算机以及与所述计算机连接控制卡，所述计算机通过所述控制卡与所述第一驱动装置与所述第二驱动装置通信连接。

在本申请实施例，所述第一驱动装置与所述第二驱动装置为电机或马达。

相对于现有技术，在所述激光加工系统中，利用修正器改善对工件加工的激光束质量，去除了杂质光使得自修正器出射激光束为圆形光斑的激光束，从而有利于提高加工的精确度。

附图说明

图1为本申请实施例的激光加工系统的结构示意图。

图2为本申请实施例的修正器的结构示意图。

图3为本申请实施例的振镜系统的结构示意图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。

具体实施方式

附图中示出了本申请的实施例，本申请可以通过多种不同形式实现，而并不应解释为仅局限于这里所阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本申请更为全面与完整的公开，并使本领域的技术人员更充分地了解本申请的范围。为了清晰可见，在图中，层与第一区域的尺寸被放大了。

除非另外定义，这里所使用的所有术语(包括技术与科学术语)具有与本申请所述领域的普通技术人员所通常理解的含义相同的含义。还应当理解，比如在通用的辞典中所定义的那些的术语，应解释为具有与它们在相关领域的环境中的含义相一致的含义，而不应以过度理想化或过度正式的含义来解释，除非在本文中明确地定义。

参照图1，本申请实施例提供的激光加工系统100，其利用激光对待加工的工件进行加工。所述激光加工系统100包括激光器10、扩束镜20、修正器30、光阑40、振镜系统50与控制装置60。所述激光器10用于发射激光束。所述扩束镜20位于所述激光器10发射的激光束的光路上，所述扩束镜20用于对所述激光束进行扩束。所述修正器30用于对所述扩束镜20出射的激光束进行修正，以得到具有圆形光斑的激光束。所述圆形光斑是指在垂直于所述激光束的投影面上能够得到的光斑。所述光阑40位于所述激光束的光路上且用于调整自所述修正器30出射的激光束的通过量。振镜系统50用于接收光阑40出射的激光束并使所述激光束按照预定轨迹出射到所述工件上。所述预定轨迹由使用者依照对所述工件的加工需求设定的。所述控制装置60与振镜系统50通信连接，用于控制所述振镜系统50出射的激光束按照所述预定轨迹对工件进行扫描，从而对所述工件进行加工。在本实施例中，可利用所述激光加工系统100对工件进行切割与钻孔操作，所述工件可以为但不限于PCB板。在所述激光加工系统100中，利用修正器30改善对工件加工的激光束的质量，去除了激光素中的空间杂撒光使得自所述修正器30出射的激光束为具有圆形光斑的激光束，从而有利于提高加工的精确度。

参照图2，所述修正器30包括聚焦镜31、开设有滤波孔321的滤光器32与收光镜33，所述滤波孔321贯穿所述滤光器32。所述滤光器32位于所述聚焦镜31与所述收光镜33之间，所述收光镜33位于穿过所述滤波孔321的激光束的光路上。所述聚焦镜31的焦点M位于所述滤光器32靠近所述聚焦镜31的一侧且所述焦点M位于所述滤波孔321的中心轴上，使得激光束通过所述聚焦镜31聚焦之后再穿过所述滤波孔321。在本实施例中，所述聚焦镜31为所述修正器30的光束接收端，由所述聚焦镜31出射的激光束穿过所述滤波孔321入射至所述收光镜33以平行光束出射。在本实施例中，由于激光能量很强，故所述滤光器微高强度耐热材料，所述滤波孔321采用精密线切割或激光钻方式制作。所述聚焦镜31与所述收光镜33为凸透镜，所述聚焦镜31用于聚焦，所述收光镜33用于准直；且所述聚焦镜31与所述收光镜33的平整度小于20。

在本实施例中，依次经过所述聚焦镜、所述滤光孔与所述收光镜的激光束光斑为圆形且为平行光束。具体地，所述聚焦镜31对所述激光器10发射的激光束进行强聚焦，使得激光束的光斑缩小以减小激光束在传播过程中的能量损耗。所述滤波孔321可去除激光束的杂质光以使激光束的光斑外边缘呈现圆形。经过所述聚焦镜31强聚焦的激光束在脱离所述聚焦镜31的焦点M之后会呈现发散的状态，此时，利用所述收光镜33将激光束压制成平行光束。

在本实施例中，所述修正器30还包括连接所述聚焦镜31的第一调整装置、连接所述滤光器32的第二调整装置与连接所述收光镜33的第三调整装置(图未示)，所述第一调整装置、所述第二调整装置与所述第三调整装置配合使用来调整所述聚焦镜31、所述滤光器32与所述收光镜33的位置，以使所述聚焦镜31的焦点M位于所述滤光器32靠近所述聚光镜21的一侧且所述焦点M位于所述滤波孔321的中心轴上，且使穿过所述滤波孔321的激光束均由所述收光镜33出射。在本实施例中，可以通过手动或电动移动所述第一调整装所述第一调整装置、所述第二调整装置与所述第三调整装置以调整所述聚焦镜31、所述滤光器32与所述收光镜33的位置。

参照图3，所述振镜系统50包括第一驱动装置51、与所述第一驱动装置51连接的第一反射镜52、第二驱动装置53、与所述第二驱动装置53连接的第二反射镜54以及场镜55。所述第二反射镜54在所述第一反射镜52的反射的激光束的光路上，所述场镜55位于所述第二反射镜54的反射的激光束的光路上。在本实施例中，所述第一驱动装置51用于驱动所述第一反射镜52的转动，所述第二驱动装置53用于驱动所述第二反射镜54的转动。入射至所述振镜系统50内的激光束经由所述第一反射镜52反射至所述第二反射镜54上，再由所述第二反射镜54反射至所述场镜55，最后经由所述场镜55出射至所述工件70上。

进一步参照图1，所述控制装置60包括计算机61以及与所述计算机61通信连接的控制卡62，所述计算机61通过所述控制卡62与所述第一驱动装置51与所述第二驱动装置53通信连接。所述控制装置60通信连接所述第一驱动装置51与所述第二驱动装置53，所述控制装置60控制所述第一驱动装置51转动以带动所述第一反射镜52转动，且所述控制装置60控制所述第二驱动装置53转动以带动所述第二反射镜54转动。所述场镜55为一个聚焦镜，可使激光束成均匀大小的聚焦光斑。

在本实施例中，所述计算机61发送的信号通过所述控制卡62转换传送给所述第一驱动装置51与所述第二驱动装置53。即，所述计算机61发送信号通过所述控制卡62传送给所述第一驱动装置51以控制所述第一反射镜52进行摆动，从而控制所述第一反射镜52的反射角度；所述计算机61发送信号通过所述控制卡62传送给所述第二驱动装置53以控制所述第二反射镜54进行摆动，从而控制所述第二反射镜54的反射角度。在一实施例中，所述第一反射镜52与所述第二反射镜54分别在所述第一驱动装置51与所述第二驱动装置53驱动下以±22.5度进行摆动，所述第一驱动装置51与所述第二驱动装置53可以为但不限于电机或马达。

在本实施例中，所述振镜系统50工作过程中，所述计算机61不断控制所述第一反射镜52与第二反射镜54的反射角度从而控制入射至振镜系统50内地激光束在待加工的工件70上的扫描轨迹，从而完成对所述工件70的切割与钻孔。具体地，所述计算机61发送信号控制所述第一反射镜52的反射角度，则进入所述振镜系统50中的激光束入射至所述第一反射镜52并由所述第一反射镜52反射至所述第二反射镜54。由于所述计算机同样发送信号控制所述第二反射镜54的反射角度，入射至所述第二反射镜54上的激光束由所述第二反射镜54以一定的角度反射至所述场镜55且由所述场镜55聚焦出射至待加工的工件70上。

如图1所示，所述激光加工系统100还包括四分之一波片80，所述四分之一波片80位于所述振镜系统50的入射的激光束的光路上，且将入射至该四分之一波片80上的线偏振态的激光束转变成圆偏振态的激光束，并将所述圆偏振态的激光束出射至所述振镜系统50内。

在本实施例中，所述激光加工系统100还包括第三反射镜101和/或第四反射镜102。所述第三反射镜101位于所述扩束镜20的出射的激光束的光路上，接收所述扩束镜20出射的激光束并反射激光束至所述修正器30中。所述第四反射镜102位于所述光阑40的出射的激光束的光路上，接收所述光阑40出射的激光束并反射激光束至所述四分之一波片80。在一实施例中，所述激光加工系统100中不包括所述第三反射镜101与所述第四反射镜102，则由所述扩束镜20出射的激光束直接进入所述修正器30中，通过所述光阑40的激光束直接进入所述四分之一波片80。

在本实施例中，为保证所述激光加工系统100中的各光学元件的配合效果以及对所述工件70进行加工的激光光束的品质，所述聚焦镜31的平整度、所述收光镜33的平整度、所述第一反射镜52的平整度、所述第二反射镜54的平整度、所述第三反射镜101的平整度与所述第四反射镜102的平整度均小于20。在本实施例中，光学元件的平面度是一种测量表面精度的规格类型，其用于测量反射镜、窗口片、棱镜或平光镜等光学元件的平面的偏差。所述偏差可以使用光学平晶来测量，所述光学平晶是一种高质量、高精度的参考平面，用于比较试样的平整度。当待测试的光学元件的平面靠着光学平晶放置时，会出现条纹，条纹的形状表示所检测的光学元件的表面的平整度。如果这些条纹间隔相等且为平行的直线，那么被检测的光学元件的表面至少像参考光学平晶一样平展。如果条纹是弯曲的，则两个虚线(其中一个虚线与条纹中点相切，另一个虚线穿过同一个条纹的端点)之间的条纹数量会指出平整度的偏差。平整度的偏差通常是按波纹值(λ)来测量的。一个条纹对应1/2的波长。当平整度为1λ，则表示一般的质量级别；当平整度为λ/4，则表示精确的质量级别；当平整度为λ/20，表示高精度的质量级别。

在所述激光加工系统100中，所述修正器30用于修正对所述工件70加工的激光束的品质使得所述激光束的光斑呈现圆形，所述光阑40可调节所述激光束的通过量从而控制所述激光束在所述工件上加工痕迹的尺寸(即，痕迹的宽度或粗细程度)，通过所述振镜系统50与所述控制装置60配合控制所述激光束在所述工件70上扫描痕迹。该激光加工系统100的加工精确度高。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本申请技术案的范围。

Claims (9)

1.一种激光加工系统，其利用激光对待加工的工件进行加工，其特征在于，包括：

激光器，用于发射激光束；

扩束镜，用于对所述激光束进行扩束；

修正器，包括聚焦镜、开设有滤波孔的滤光器与收光镜，所述滤波孔贯穿所述滤光器；所述滤光器位于所述聚焦镜与所述收光镜之间，所述聚焦镜的焦点位于所述滤光器靠近所述聚焦镜的一侧且所述焦点位于所述滤波孔的中心轴上，所述收光镜位于穿过所述滤波孔的激光束的光路上；所述聚焦镜为所述修正器的光束接收端，由所述聚焦镜出射的激光束穿过所述滤波孔入射至所述收光镜以平行光束出射，所述修正器用于对所述扩束镜出射的激光束进行修正，以得到具有圆形光斑的激光束；

光阑，位于所述激光束的光路上且用于调整自所述修正器出射的激光束的通过量；

振镜系统，用于接收所述光阑出射的激光束并使所述激光束按照预定轨迹出射到所述工件上；以及

控制装置，与所述振镜系统通信连接，用于控制所述振镜系统出射的激光束按照所述预定轨迹对所述工件进行扫描，从而对所述工件进行加工。

2.如权利要求1所述的激光加工系统，其特征在于，所述修正器还包括连接所述聚焦镜的第一调整装置、连接所述滤光器的第二调整装置与连接所述收光镜的第三调整装置，所述第一调整装置、第二调整装置与所述第三调整装置配合使用来调整所述聚焦镜、所述滤光器与所述收光镜的位置，以使所述聚焦镜的焦点位于所述滤光器靠近所述聚焦镜的一侧且所述焦点位于所述滤波孔的中心轴上，且使穿过所述滤波孔的激光束均由所述收光镜出射。

3.如权利要求2所述的激光加工系统，其特征在于，所述聚焦镜与所述收光镜的平整度小于20。

4.如权利要求1所述的激光加工系统，其特征在于，所述激光加工系统还包括四分之一波片，所述四分之一波片位于所述振镜系统的入射的激光束的光路上，且将入射至该四分之一波片上的线偏振态的激光束转变成圆偏振态的激光束，并将所述圆偏振态的激光束出射至所述振镜系统内。

5.如权利要求4所述的激光加工系统，其特征在于，所述激光加工系统还包括第三反射镜和/或第四反射镜；所述三反射镜位于所述扩束镜出射的激光束的光路上，接收所述扩束镜出射的激光束并反射激光束至所述修正器中，所述第三反射镜的平整度小于20；所述第四反射镜位于所述光阑的出射的激光束的光路上，接收所述光阑出射的激光束并反射激光束至四分之一波片，所述第四反射镜的平整度小于20。

6.如权利要求1所述的激光加工系统，其特征在于，所述振镜系统包括第一驱动装置、与所述第一驱动装置连接的第一反射镜、第二驱动装置、与所述第二驱动装置连接的第二反射镜以及场镜；所述第二反射镜在所述第一反射镜的反射的激光束的光路上，所述场镜位于所述第二反射镜的反射的激光束的光路上；入射至所述振镜系统内的激光束经由所述第一反射镜反射至所述第二反射镜上，再由所述第二反射镜反射至所述场镜，最后经由所述场镜出射至所述工件上。

7.如权利要求6所述的激光加工系统，其特征在于，所述控制装置通信连接所述第一驱动装置与所述第二驱动装置，所述控制装置控制所述第一驱动装置转动以带动所述第一反射镜转动，且所述控制装置控制所述第二驱动装置转动以带动所述第二反射镜转动。

8.如权利要求7所述的激光加工系统，其特征在于，所述控制装置包括计算机以及与所述计算机连接控制卡，所述计算机通过所述控制卡与所述第一驱动装置与所述第二驱动装置通信连接。

9.如权利要求8所述的激光加工系统，其特征在于，所述第一驱动装置与所述第二驱动装置为电机或马达。

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