[发明专利]一种双焦点激光微加工装置及其加工方法

说明书

本发明涉及激光加工技术领域，公开了一种双焦点激光微加工装置及其加工方法。加工装置包括激光器、第一45度反射镜、第一半波片、第三45度反射镜和聚焦镜，设于第一半波片的输出光路上用于将激光光束分割为水平偏振光束P和垂直偏振光束S的第一偏振片，分别设于水平偏振光路和垂直偏振光路上的水平光路装置和垂直光路装置，设于水平光路装置输出端和垂直光路装置输出端的第二偏振片，水平偏振光束P依次经水平偏振光路、第二偏振片、第三45度反射镜和聚焦镜后于被加工物上形成第一焦点，垂直偏振光束S依次经垂直偏振光路、第二偏振片、第三45度反射镜和聚焦镜后于被加工物上形成第二焦点。本发明具有加工效率高、效果佳的优点。

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，更具体的说，特别涉及一种双焦点激光微加工装置及其加工方法。

背景技术

在玻璃、LED晶圆片、硅晶圆片、半导体等激光微细精密加工行业中，随着产品等级的提升，产品的厚度有逐渐变厚的趋势，单纯的单焦点进行多轮次多层加工的方式开始导致生产效率的下滑，所以双焦点激光精密微细加工进行效率提升就显现出重要的意义。

在许多传统激光微加工应用领域中，激光光束通过外光路后进入聚焦镜聚焦后形成一个焦点，利用焦点高峰值功率密度来加工材料。随着被加工材料厚度的增加，加工效率方面的提升所产生的收益越来越引起人们的重视；而只有通过各个组件的共同效率提升，才能达到整体效率提升的优势。机械结构改造、运动速度提升、电控程序优化、软件算法优化等都已经达到了前所未有的高度，而激光器及光路方面的优化就成为了制约激光微细加工效率提升的关键瓶颈问题。

如图1和图2所示，为现有技术中传统单焦点激光微加工外光路示意图，激光器1’发出的激光束70依次通过45度反射镜2’、半波片3’、45度反射镜4’、扩束镜5’、45度反射镜6’和聚焦镜7’(71)后在被加工物8’(73)的表面形成单个焦点(激光在材料内部形成的炸点)进行激光加工。这种单焦点结构的激光微加工装置存在的问题是：加工效率低、加工效果差。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的技术问题，提供一种加工效率高、效果佳的双焦点激光微加工装置及其加工方法。

为了解决以上提出的问题，本发明采用的技术方案为：

一种双焦点激光微加工装置，包括激光器、第一45度反射镜、第一半波片、第三45度反射镜和聚焦镜，还包括设于第一半波片的输出光路上用于将激光光束分割为水平偏振光束P和垂直偏振光束S的第一偏振片，分别设于水平偏振光路和垂直偏振光路上的水平光路装置和垂直光路装置，设于水平光路装置输出端和垂直光路装置输出端的第二偏振片，所述水平偏振光束P依次经水平偏振光路、第二偏振片、第三45度反射镜和聚焦镜后于被加工物上形成第一焦点，所述垂直偏振光束S依次经垂直偏振光路、第二偏振片、第三45度反射镜和聚焦镜后于被加工物上形成第二焦点。

根据本发明的一优选实施例：水平偏振光路包括设于水平偏振光路上的第二45度反射镜和设于第二45度反射镜反射光路上的扩束镜，且扩束镜与第二偏振片对应。

根据本发明的一优选实施例：垂直光路装置包括设于垂直偏振光路上的第四45度反射镜，设于第四45度反射镜反射光路上的第五45度反射镜，设于第五45度反射镜反射光路上的第二半波片，设于第二半波片输出光路上的第六45度反射镜，且第六45度反射镜与第二偏振片对应。

根据本发明的一优选实施例：还包括控制所述第一半波片旋转角度的旋转装置。

根据本发明的一优选实施例：所述扩束镜的倍数调整范围为2-8倍，且调整所述扩束镜的倍数调节第一焦点和第二焦点在Z轴方向上的距离。

根据本发明的一优选实施例：所述第一焦点和第二焦点在Z轴方向上的相对距离范围为0-100um。

根据本发明的一优选实施例：所述第一焦点和第二焦点在X轴方向和Y轴方向上的相对距离范围为0-30um。