[发明专利]借牺牲保护构件的激光微加工

说明书

技术领域

本揭示案描述一种激光微加工系统，其包括一透镜及一用以防止该透镜有可感知的污染的牺牲保护构件。

背景资讯

一习知激光微加工系统包括一将激光束聚焦于工件的工作表面上的目标位置处的透镜。经聚焦的激光束将材料自该工件移除且产生在朝向该透镜的方向上射出的喷出目标材料。一习知系统将透镜定位于足够远离工件的工作距离处(例如，50毫米(mm))，以使得无喷出目标材料的部分接触且污染透镜。

然而，在激光微加工的领域中，工件上的小加工特征是所要的。小加工特征需要具有高数值孔径(numerical aperture，NA)(例如，为1之NA)的透镜，以产生入射于工件的工作表面上的小的绕射受限的光点。因为该习知激光微加工系统的透镜定位于远的工作距离处以防止喷出目标材料到达透镜，所以习知系统使用具有大直径的聚焦透镜来达成高NA。举例而言，按照惯例，使用具有100毫米的直径、定位于50毫米的工作距离处的透镜来达成为1之NA。具有大直径的透镜引起高成本。

因此，存在对包括高NA透镜的激光微加工系统的需要，该高NA透镜比习知激光微加工系统的透镜小、低廉且定位于较近的工作距离处(该透镜不受喷出目标材料污染)。

揭露摘要

所揭示的较佳实施例执行对一工件的工作表面上的目标位置处的小特征的激光加工。指引沿着一射束路径传播的激光束以入射于该工件的工作表面上的目标位置处以加工该小特征。在该射束路径中且在距该工作表面一短工作距离处设定一聚焦透镜，该聚焦透镜经设定大小以将该激光束会聚于该工作表面上，以激光加工小特征且借此自工件朝向聚焦透镜往回喷射目标材料。定位于该聚焦透镜与该工件的工作表面之间的牺牲保护构件在未有可感知的失真或吸收的情况下传递由该聚焦透镜聚焦且入射于该工作表面上的激光束。该牺牲保护构件截断该喷出目标材料以防止一足够量的材料到达且借此可感知地污染该聚焦透镜。

此方法允许将一聚焦透镜设定于距一工件的工作表面一短工作距离处而未有可感知地受喷出目标材料污染。因为可将该聚焦透镜设定于一短工作距离处，所以该聚焦透镜可具有一小直径，且其特征可为一高NA及高效能(也即，小光点大小)。

额外态样及优点将自参看附随图式而进行的较佳实施例的以下详细描述而显而易见。

图式的简单说明

图1为较佳实施例的激光微加工系统的简化图。

图2a及图2b描绘根据第一实施例的激光微加工系统的可挠性片。

图3a及图3b描绘根据第二实施例的激光微加工系统的刚性片。

图4描绘根据第三实施例的激光微加工系统的保角涂层。

图5a及图5b分别展示较佳实施例的激光微加工系统与习知激光微加工系统之间的比较关系。

图6描绘用于较佳实施例的激光微加工系统中的多个激光束及多个相关联的透镜。

最佳实施例的详细描述

下文描述激光微加工系统的较佳实施例。在所描述的实施例中的每一者中，具有相同参考数字的系统组件执行相同功能。该激光微加工系统的较佳实施例包括一或多个透镜，其定位于距一工件的工作表面一足够短的工作距离处，该或该等透镜未有可感知地受该工件的喷出目标材料污染。

图1描绘包括一激光束源102的激光微加工系统100。激光束源102产生并发射沿着一射束路径(由射束轴线104′表示)传播以入射于一工件110的工作表面108上的目标位置106处的激光束104。激光束源102可为熟习此项技术者已知的任何类型的激光能产生装置。激光微加工系统100也可包括镜面(未图标)以改变该激光束104的射束路径(也即，激光束源102可处于不同于直接在目标位置106的上方的位置处)。激光微加工系统100包括一定位于该激光束104的射束路径中以将激光束104聚焦于目标位置106处的透镜112。透镜112将激光束104会聚于工作表面108上以激光加工小特征，该等小特征包括(例如)在约0.25微米(μm)与约50微米之间的范围内的特征尺寸。