[发明专利]一种激光加工的方法

说明书

技术领域

本发明属于激光加工领域，特别是激光切割、划片以及激光刻膜等领域。

背景技术

图1为现有技术中激光加工材料的示意图，从图1可知，由于聚焦激光1的剥离作用，部分材料粉尘从待加工材料3表面以高温等离子体爆发出来并有一定高度，部分等离子体2喷发到待加工材料3表面的聚焦激光1里面，被聚焦激光1进一步剧烈加热，产生刺眼的火花。这些刺眼火花的等离子体直接对后续激光进行散射、反射和吸收，直接影响激光加工效果。为了规避等离子体对激光加工的不利影响，人们在激光加工工艺上做了很多努力，有不少很好的成果。

发明内容

本发明提供一种激光加工的方法，是本人在一些激光加工实践中找到一些非常巧妙的规避激光加工等离子体的办法，具体方案如下：

一种采用激光方向选择性斜入射作用于待加工材料的加工方法，具体为激光经聚焦后得到聚焦光束，所述聚焦光束直接作用于所述待加工材料的待加工表面上；

把所述聚焦光束当作方向矢量，沿着平行和垂直于所述待加工表面分解为X方向和Y方向；

所述聚焦光束的传输方向与Y方向之间成大于0度小于45度的角度；

所述待加工材料的运动方向与X方向之间的空间矢量夹角小于30度；

所述待加工材料与作用于所述待加工平面上的激光焦点进行相对运动。

优选的，所述待加工材料的运动方向与X方向之间的空间矢量夹角为0度，即所述待加工材料的运动方向与X方向平行且矢量方向相同。

优选的，所述激光经聚焦镜进行聚焦后得到聚焦光束，所述聚焦镜的镜头下面安装有旋转光学棱镜，所述旋转棱镜可根据所述待加工材料与所述聚焦光束作用于所述待加工平面上的激光焦点的相对运动进行旋转，使得聚焦光束调整到正确的倾斜方向，使得所述待加工材料的运动方向与X方向一致或者接近一致，这是减少等离子体叠加效应的待加工材料相对于聚焦激光束的正确运动方向。一般材料加工的路径是预先定好的，可以通过调整聚焦光束到正确的斜入射角度，来适应待加工材料的运动变化。

所述聚焦光束的传输方向还可以通过反射镜与聚焦镜整体摆动进行适当地调节来实现，这是另一种调整方式，使得待加工材料相对于聚焦激光束沿着减少等离子体叠加效应的方向运动。一般材料加工的路径是预先定好的，可以通过调整聚焦光束到正确的斜入射角度，来适应待加工材料的运动变化。

所述待加工材料为陶瓷、导电薄膜、硅材料或者蓝宝石材料，也可以根据实际需要选择其他材质的材料。

这种激光加工的方法适合于激光薄膜刻膜、激光划片、激光切割等领域，由于激光是斜入射，且待加工材料的运动方向的选择性，前面一个激光脉冲产生的等离子体不会对后一入射的激光脉冲产生散射、反射和吸收，聚焦激光很好避开等离子体屏蔽，较好的把激光能量耦合到材料表面，极大减少聚焦激光的散射或者反射，同时保障聚焦激光束较好的聚焦特性，这样能够得到很好的加工效果和激光能量利用效率。如果待加工材料往相反的方向运动，材料表面的火花就会异常刺眼，后续聚焦激光束剧烈加热前面激光脉冲加工导致喷发出材料表面的等离子体，同时也被等离子体强烈散射、反射和吸收，如此加工效果非常不理想。

本发明激光加工的原理如下：激光脉冲在待加工材料表面激发等离子体呈现爆发球形状，入射聚焦激光光束分解为与待加工材料的加工平面平行的X方向和垂直的Y方向，待加工材料沿着X方向或者接近X方向运动（待加工材料的运动方向与X方向之间的空间矢量夹角小于30度），下一个激光脉冲就不会碰到前面一个激光脉冲激发的等离子体（该等离子体与材料具有相同的运动速度），每一个激光脉冲产生的等离子体没有叠加，因此火花暗淡，加工效果很好；反之，如果待加工材料向相反方向运动，由于等离子体喷发都有一定高度，激光脉冲就直接碰到前面一个激光脉冲激发的等离子体（该等离子体与材料有相同的运动速度），等离子体火花刺眼，材料加工效果极差。即使入射聚焦激光光束在材料表面光斑重叠度还是较大，例如激光划片和激光异形切割，这时候激光由于是方向选择性斜入射，也能够较好的把激光能量耦合到材料表面，极大减少聚焦激光的散射、反射以及吸收；激光由于是方向选择性斜入射，也能够让聚焦光束传输到待加工材料表面时候还能够保持良好的聚焦特性，这样能够得到很好的加工效果和激光能量利用效率。

应用本发明的技术方案，与现有正入射激光加工技术相比，具有以下的优点和积极效果：