CN214392880U - 一种双头激光光路系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种双头激光光路系统，该系统包括有UV激光器和CO2激光器，在UV激光器的输出端设有UV扩束镜、在UV扩束镜的输出端依次设有第一振镜扫描系统和第一聚焦透镜；在CO2激光器的输出端设置CO2扩束镜、在CO2扩束镜的输出端设有光束整形系统，在光束整形系统的输出端依次设有第二振镜扫描系统和第二聚焦透镜，第一聚焦透镜和第二聚焦透镜的透射输出端正对于高速精确运动平台。该双头激光光路系统用UV激光器和CO2激光器对PCB板先后两次打孔，形成所需的盲孔，因为不再需用化学药剂对表层铜进行棕化处理，节省了工序，提高了加工效率，也有利于环保。
Description
【技术领域】
本实用新型属于激光加工设备技术领域，涉及一种双头激光光路系统。
【背景技术】
专利号为ZL 200510103274.4的中国实用新型专利，公布了一种直接CO2激光钻孔方法，在用CO2激光对PCB板钻孔前，须对PCB板的铜表面进行棕化处理，棕化是在铜表面添加一种有腐蚀性的化学药剂，来提高铜面与树脂材料的结合力，以利于吸收激光能量，但在打完孔后还要对铜表面进行高压水洗冲刷，工序较为复杂，也不环保。
【实用新型内容】
本实用新型目的是克服了现有技术的不足，提供一种双头激光光路系统，PCB板的铜表面不需做棕化处理，能够大大提高加工效率，也更加环保。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种双头激光光路系统，其特征在于：包括有UV激光器1和CO2激光器2，在UV激光器1的输出端设置有用于扩大光束的UV扩束镜4、在UV扩束镜4的输出端依次设置有用于定位激光的第一振镜扫描系统5和第一聚焦透镜6；在CO2激光器2的输出端设置有用于扩大激光光斑的CO2扩束镜8、在CO2扩束镜8的输出端设置有将高斯光束整形为平顶光束的光束整形系统9，在光束整形系统9的输出端依次设置有第二振镜扫描系统10和第二聚焦透镜11，所述第一聚焦透镜6和第二聚焦透镜11的透射输出端正对于高速精确运动平台。
如上所述的双头激光光路系统，其特征在于：在所述UV激光器1上设置有用于控制激光开光的第一光闸3，在所述CO2激光器2上有用于控制激光开光的第二光闸7。
如上所述的双头激光光路系统，其特征在于：所述UV扩束镜4为定倍扩束镜，所述CO2扩束镜8为电动变倍扩束镜。
如上所述的双头激光光路系统，其特征在于：所述第一聚焦透镜6和所述第二聚焦透镜11并排放置。
如上所述的双头激光光路系统，其特征在于：高速精确运动平台包括X轴传送单元、Y轴传送单元和耐高温铝制基板，X轴传送单元包括X轴滑轨和控制X轴滑轨运动的电机，Y轴传送单元包括Y轴滑轨和控制Y轴滑轨运动的电机，耐高温铝制基板置于Y轴传送单元的Y轴滑轨上，耐高温铝制基板上固定有待加工的PCB板。
与现有技术相比，本实用新型有如下优点：
1、本实用新型UV激光器和CO2激光器装在同一台设备上，由控制系统快速切换，用UV激光器和CO2激光器对PCB板先后两次打孔，形成所需的盲孔，因为不再需用化学药剂对表层铜进行棕化处理，也不需要钻完孔后要对铜表面进行高压水洗冲刷，节省了工序，提高了加工效率，也有利于环保。
【附图说明】
图1是本实用新型在PCB板上打孔的示意图，图中的Cu和FR-4分别代表该层的材质；
图2是本实用新型UV激光器光路的方框图；
图3是本实用新型CO2激光器光路的方框图。
图中：1为UV激光器；2为CO2激光器；4为UV扩束镜；5为第一振镜扫描系统；6为第一聚焦透镜；8为CO2扩束镜；9为光束整形系统；10为第二振镜扫描系统；11为第二聚焦透镜；13为第一孔；14为第二孔。
【具体实施方式】
下面结合附图对本实用新型技术特征作进一步详细说明以便于所述领域技术人员能够理解。
一种双头激光光路系统，如图1至图3所示，包括有UV激光器1和CO2激光器2，在UV激光器1的输出端设置有用于扩大光束的UV扩束镜4、在UV扩束镜4的输出端依次设置有用于定位激光的第一振镜扫描系统5和第一聚焦透镜6；所述CO2激光器2的输出端设置有用于扩大激光光斑的CO2扩束镜8、在CO2扩束镜8的输出端设置有将高斯光束整形为平顶光束的光束整形系统9，在光束整形系统9的输出端依次设置有第二振镜扫描系统10和第二聚焦透镜11，所述第一聚焦透镜6和第二聚焦透镜11的透射输出端正对于高速精确运动平台，高速精确运动平台上放有待加工的PCB板，通过图像转移制作出的定位点将PCB板进行定位。
在所述UV激光器1上设置有用于控制激光开光的第一光闸3，在所述CO2激光器2上有用于控制激光开光的第二光闸7，所述第一光闸3和第二光闸7不是必须的，激光器也可以电动控制出光。
所述的PCB板为多层刚性电路板，表层和底层均为铜层，内层交替设置为FR-4树脂层和铜层。
UV激光器又叫紫外激光器，发出的激光波长为355纳米。PCB板的表层铜对UV激光器发出的激光有较好的吸收率，吸收率可达70％以上，因此在不对表层铜棕化的情况下，可以直接应用UV激光器1发出的激光对表层铜打孔。
CO2激光器发出的激光波长为9.3微米至9.4微米，因PCB板的表层铜对CO2光波的吸收率很低，故表层铜不能用CO2激光器发出的激光来打孔。另外CO2激光器发出的是高斯光束，在对PCB板的内层板打孔时容易残留FR-4树脂，因此需要用光束整形系统9将高斯光束整形成平顶光束。平顶光束是一种在圆形区域内有几乎一致通量能量密度的激光光束，在对PCB板的内层板打孔时不会有残留FR-4树脂，也不会伤着底铜。
另外，所述的UV激光器1和CO2激光器2为两个独立的激光器，安装在同一台设备上，所述第一聚焦透镜6和所述第二聚焦透镜11并排放置，间隔一个或多个待加工孔位的距离，通过控制系统快速切换，在用UV激光器1在PCB板上打出第一孔13后，移动PCB板，CO2激光器2发出的激光在第一孔13继续打出第二孔14，而UV激光器1则在下一个待加工孔位同时打出下一个第一孔13，同时使用紫外激光和CO2激光共同加工PCB板，能够大大提高加工效率。
进一步地，所述UV扩束镜4为定倍扩束镜，因为UV扩束镜4发出的紫外激光光斑直径远远小于小于第一孔13的直径，紫外激光是以螺旋线轨迹加工方式在待加工孔位上一点点挖出第一孔13。
所述CO2扩束镜8为电动变倍扩束镜，其作用是改变CO2激光聚焦光斑的大小，因为CO2激光为脉冲激光，需要将CO2激光光斑直接调节至于待加工孔位直径一致。
如上所述的双头激光光路系统，高速精确运动平台包括X轴传送单元、Y轴传送单元和耐高温铝制基板，X轴传送单元包括X轴滑轨和控制X轴滑轨运动的电机，Y轴传送单元包括Y轴滑轨和控制Y轴滑轨运动的电机，耐高温铝制基板置于Y轴传送单元的Y轴滑轨上，耐高温铝制基板上固定有待加工的PCB板。高速精确运动平台的作用是来回移动PCB板，切换不同的光路进行加工。
综上所述，上述双头激光光路系统加工PCB板盲孔的方法，具体如下：
首先，通过UV激光器1发出的紫外激光经第一聚焦透镜6来打穿表层的铜层；
通过UV激光器1发出的紫外激光在所述PCB板的待加工孔位上经第一聚焦透镜6来打穿表层铜，打出第一孔13；
通过高速精确运动平台移动PCB板将要进一步加工的孔对准CO2激光器2，CO2激光器2发出的激光经第二聚焦透镜11继续对PCB板上交替设置的内层打孔，打出所需的第二孔14，同时下一个待加工孔位移动到第一聚焦透镜6下方时，UV激光器1发出的紫外激光在该孔位打出下一个第一孔13；
重复上述步骤继续打孔，直到完成一块PCB板盲孔的加工。
本实用新型所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行的描述，并非对实用新型构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种双头激光光路系统，其特征在于：包括有UV激光器(1)和CO2激光器(2)，在UV激光器(1)的输出端设置有用于扩大光束的UV扩束镜(4)、在UV扩束镜(4)的输出端依次设置有用于定位激光的第一振镜扫描系统(5)和第一聚焦透镜(6)；在CO2激光器(2)的输出端设置有用于扩大激光光斑的CO2扩束镜(8)、在CO2扩束镜(8)的输出端设置有将高斯光束整形为平顶光束的光束整形系统(9)，在光束整形系统(9)的输出端依次设置有第二振镜扫描系统(10)和第二聚焦透镜(11)，所述第一聚焦透镜(6)和第二聚焦透镜(11)的透射输出端正对于高速精确运动平台。
2.根据权利要求1所述的双头激光光路系统，其特征在于：在所述UV激光器(1)上设置有用于控制激光开光的第一光闸(3)，在所述CO2激光器(2)上有用于控制激光开光的第二光闸(7)。
3.根据权利要求1所述的双头激光光路系统，其特征在于：所述UV扩束镜(4)为定倍扩束镜，所述CO2扩束镜(8)为电动变倍扩束镜。
4.根据权利要求1所述的双头激光光路系统，其特征在于：所述第一聚焦透镜(6)和所述第二聚焦透镜(11)并排放置。
5.根据权利要求3所述的双头激光光路系统，其特征在于：高速精确运动平台包括X轴传送单元、Y轴传送单元和耐高温铝制基板，X轴传送单元包括X轴滑轨和控制X轴滑轨运动的电机，Y轴传送单元包括Y轴滑轨和控制Y轴滑轨运动的电机，耐高温铝制基板置于Y轴传送单元的Y轴滑轨上，耐高温铝制基板上固定有待加工的PCB板。
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| CN202023082584.1U CN214392880U (zh) | 2020-12-17 | 2020-12-17 | 一种双头激光光路系统 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112692454A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-04-23 | 华清创智光电科技(清远)有限公司 | 一种双头激光光路系统及其加工pcb板盲孔的方法 |
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2020
- 2020-12-17 CN CN202023082584.1U patent/CN214392880U/zh active Active
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| CN112692454A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-04-23 | 华清创智光电科技(清远)有限公司 | 一种双头激光光路系统及其加工pcb板盲孔的方法 |
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