[发明专利]用于微水束与激光耦合的高压微水束的射流装置

说明书

本发明属微细射流水束与高能激光束耦合加工晶圆的技术领域，特别涉及一种用于微水束与激光耦合的高压微水束的射流装置，包括安装支架（1）、二维微调平台（2）及射流腔体（3）；所述二维微调平台（2）与安装支架（1）固定相接；所述射流腔体（3）固定置于二维微调平台（2）中部；所述在二维微调平台（2）中心设有中心通孔（22）。本发明加工效率高，加工质量理想，可满足微水束与激光束耦合加工工艺需求，有效提升晶圆加工工艺水平。

技术领域

本发明属微细射流水束与高能激光束耦合加工晶圆（材料）的技术领域，特别涉及一种用于微水束与激光耦合的高压微水束的射流装置。

背景技术

激光加工晶圆（材料）技术是一种高效、无损的加工技术，利用微细射流水束与高能激光束进行耦合后对晶圆（材料）加工可有效减少材料的热损伤，同时具有切口质量高，无熔渣残留，加工位置不受焦点位置限制，在复杂曲面及多层结构材料加工上具有独特的优势。高压微水束射流的生成和激光耦合技术是关键技术，高压微水束射流的作用是引导高能激光直达材料表面进行加工，所以水射流的质量至关重要。常用的微水束射流直径为30～500μm，工作距离约10～100mm，射流压力一般为0～100MPa，这些参数对水束光纤发生装置的设计和制造增加了许多难度。合格的水束光纤需满足如下条件：水射流表面要平滑光洁，确保水束内的光线在水束与空气界面发生全反射，并保证高的全反射效率；水质要求纯度高、杂质少，有利于水束光纤的稳定和减小激光与水的相互作用；水束截面圆整，保证射流稳定性。

在现有技术中，由于常规加工工艺和微水束发生装置结构设计的限制，微水束截面直径很难小于200μm，且由于微水束射流的喷口直径小，造成微水束射流发散，微水束射流内部流速不一致，微水束不稳定，微水束与激光耦合效果差，激光束不能在水束中发生全反射。

发明内容

本发明旨在克服现有技术不足之处而提供一种加工效率高，加工质量理想，可满足微水束与激光束耦合加工工艺需求，有效提升晶圆加工工艺水平的用于微水束与激光耦合的高压微水束的射流装置。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种用于微水束与激光耦合的高压微水束的射流装置，它包括安装支架、二维微调平台及射流腔体；所述二维微调平台与安装支架固定相接；所述射流腔体固定置于二维微调平台中部；所述在二维微调平台中心设有中心通孔。

作为一种优选方案，本发明所述二维微调平台包括固定外壳、Y向位移平台、X向位移平台、Y向调节机构及X向调节机构；所述固定外壳与安装支架固定相接；所述Y向位移平台与X向位移平台经XY双向导轨滑动相接；所述Y向调节机构及X向调节机构依次分别调节Y向位移平台及X向位移平台的水平位移。

进一步地，本发明所述射流腔体包括外壳、底座、喷嘴体及玻璃窗口安装结构；所述玻璃窗口安装结构套装于底座中心位置；所述喷嘴体固定设于底座下部；所述外壳固定置于底座上部；在所述外壳侧向开有进水孔；在所述外壳内部设有环形水槽；所述进水孔与环形水槽相通；在所述底座上均布设有数个通孔；所述通孔与所述环形水槽相通；所述玻璃窗口安装结构包括中空水腔结构、玻璃窗口及玻璃压环；所述中空水腔结构在圆周方向上设置环形槽；在所述环形槽下部均布设置数个半圆形进水槽；所述喷嘴体包括喷嘴安装座及喷嘴；在所述喷嘴安装座上表面设有中心射线分布水槽；所述中心射线分布水槽与半圆形进水槽相对应。

进一步地，本发明所述进水孔的外径为6mm；所述环形水槽宽度为3mm，深度为2.5mm。

进一步地，本发明所述通孔为6个，其外径为3mm。

进一步地，本发明所述环形槽的宽度为4mm,深度为3.8mm；所述半圆形进水槽为6个。

进一步地，本发明所述喷嘴安装座采用不锈钢材料；所述喷嘴采用人造蓝宝石材料；所述喷嘴外径为2mm；所述喷嘴中心开30～500μm圆孔；所述喷嘴上下表面及圆孔内壁表面粗糙度Ra≤0.014；圆孔边缘倒角≤0.5μm；圆孔长径比≤3。