一种提升电路板钻孔效率的激光加工系统的制作方法

1.本发明涉及激光加工领域，尤其涉及电路板钻孔的激光加工系统。


背景技术：

2.柔性电路板又称软性电路板、挠性电路板，其中双面铜箔软板由两层铜箔和夹在中间层的绝缘薄膜组成，绝缘薄膜形成了电路的基础层，也被用作防护性覆盖，以使电路与灰尘和潮湿相隔绝，并且能够降低在挠曲期间的应力，铜箔形成了导电层。绝缘薄膜材料有许多种类，但是最为常用的是聚酰亚胺和聚酯材料。常见的铜箔厚度一般在15um左右，绝缘薄膜厚度一般在20um左右，由于铜层之间需要导电，因此需要对铜箔软板进行导通孔或者导盲孔加工。目前一般采用振镜加场镜的加工方式，不仅定位精度高，钻孔效率也很快。激光器一般选用紫外纳秒激光器，紫外纳秒激光聚焦光斑一般在7-10um，这样可以提升功率密度，有效对铜层进行加工。
3.然而在加工过程中，往往会出现某些孔未钻透或存有残渣，提升功率可以改善这种现象，但是过高的功率会导致热量过高，引起孔边缘铜渣堆积和绝缘薄膜内缩，增加后续工艺难度和成本；增加次数也能改善这种现象，但是会极大影响加工效率，增加时间成本，如何高效高质的加工铜箔软板成为一个待突破的难题。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中问题，本发明提供了一种提升电路板钻孔效率的激光加工系统，包括纳秒激光器、第一变倍扩束器、第一个二分之一波片、第一反射镜组、皮秒激光器、第二变倍扩束器、第二个二分之一波片、偏振分光平片、光闸、第二反射镜组、振镜以及远心场镜；所述纳秒激光器出口处放置第一变倍扩束器，第一变倍扩束器后方为第一个二分之一波片，第一个二分之一波片后放置第一反射镜组；所述皮秒激光器出口处放置第二变倍扩束器，第二变倍扩束器后方为第二个二分之一波片，第二个二分之一波片后放置偏振分光平片，偏振分光平片下方是纳秒光束的反射部分和皮秒光束的透射部分的合束，右方纳秒光的透射部分和皮秒光束的反射部分的合束，右方合束被光闸挡掉，下方合束部分经过第二反射镜组反射进振镜，然后通过远心场镜对双面铜箔软板进行钻孔加工。
5.作为本发明的进一步改进，所述经过远心场镜聚焦到双面铜箔软板的光有纳秒光束和皮秒光束，两束光的聚焦光斑大小要一致，聚焦位置要重合，扫描路径要重合。
6.作为本发明的进一步改进，所述第一变倍扩束器和第二变倍扩束器根据纳秒激光器光束的光斑尺寸和皮秒激光器光束的光斑尺寸进行配合调试，使两路光束的光斑尺寸和光束发散角保持一致。
7.作为本发明的进一步改进，所述第一反射镜组为第一45
°
反射镜。
8.作为本发明的进一步改进，所述第二反射镜组为第二45
°
反射镜。
9.作为本发明的进一步改进，所述偏振分光平片替换为合束器。
10.作为本发明的进一步改进，所述偏振分光平片为45
°
入射的分光平片。
11.本发明的有益效果是：
12.本系统装置具有以下特点：
13.在单一的纳秒激光束加工的基础上，加入皮秒激光束同时加工，可以清理孔内残渣和孔边缘熔渣，提升效率和品质，而且皮秒对绝缘层的热影响比较低，不会导致绝缘层内缩；
14.能够克服加工的局限性，纳秒激光和皮秒激光都有单独的强度控制模块，两束光可以按照加工要求调整各自的光功率，可以满足多类产品的加工，降低成本。
附图说明
15.图1是本发明技术方案实施示意图；
16.图2是偏振分光平片的分光原理示意图；
17.图3是单一纳秒激光钻孔效果图；
18.图4是图3中的纳秒激光加工参数加入皮秒激光后钻孔效果图；
19.图5是单一纳秒激光加工双面铜箔软板的钻孔效果图；
20.图6是图5中加入皮秒激光，增加钻孔速度并减少钻孔次数，钻孔效果图。
21.图中各部件名称如下：
22.纳秒激光器1、第一变倍扩束器2、第一个二分之一波片3、第一45
°
反射镜4、皮秒激光器5、第二变倍扩束器6、第二个二分之一波片7、偏振分光平片8、光闸9、第二45
°
反射镜10、振镜11、远心场镜12、双面铜箔软板13。
具体实施方式
23.下面结合附图对本发明做进一步说明。
24.本发明所采用的设计方案如下：
25.一种提升电路板钻孔效率的激光加工系统，包括纳秒激光器1、第一变倍扩束器2、第一个二分之一波片3、第一45
°
反射镜4、皮秒激光器5、第二变倍扩束器6、第二个二分之一波片7、偏振分光平片8、光闸9、第二45
°
反射镜10、振镜11、远心场镜12以及双面铜箔软板13。所述纳秒激光器1出口处放置第一变倍扩束器2，第一变倍扩束器2后方为第一个二分之一波片3，第一个二分之一波片3后放置第一45
°
反射镜4；所述皮秒激光器5出口处放置第二变倍扩束器6，第二变倍扩束器6后方为第二个二分之一波片7，第二个二分之一波片7后放置偏振分光平片8，偏振分光平片8下方是纳秒光束的反射部分和皮秒光束的透射部分的合束，右方纳秒光的透射部分和皮秒光束的反射部分的合束，右方合束被光闸9挡掉，下方合束部分经过第二45
°
反射镜10反射进振镜11，然后通过远心场镜12对双面铜箔软板13进行钻孔加工。
26.所述光路为两路合为一路，一路为纳秒激光器1发出的光束，一路为皮秒激光器5发出的光束。
27.所述第一变倍扩束器2和第二变倍扩束器6需要根据纳秒激光器1光束的光斑尺寸和皮秒激光器5光束的光斑尺寸进行配合调试，目的在于使两路光束的光斑尺寸和光束发散角保持一致。
28.所述第一个二分之一波片3和第二个二分之一波片7需要和偏振分光平片8配合使
用，根据不同的功率要求旋转第一个二分之一波片3和第二个二分之一波片7。偏振分光平片8可以用合束器替代。
29.所述偏振分光平片为45
°
入射的sp(分光平片)，通过调整入射光偏振态可以改变透射与反射的能量比例；
30.所述经过远心场镜12聚焦到双面铜箔软板13的光有纳秒光束和皮秒光束，两束光的聚焦光斑大小要一致，聚焦位置要重合，扫描路径要重合；
31.所述到达双面铜箔软板13上的纳秒光束的功率为普通的纳秒加工功率，到达双面铜箔软板13上的皮秒光束的功率可根据具体加工环境和加工过要求进行调试；
32.本发明采用双光路合束的方式，将纳秒激光束与皮秒激光束合为一束，同时对双面铜箔软板进行钻孔加工。
33.在单一的纳秒激光束加工的基础上，加入皮秒激光束同时加工，可以清理孔内残渣和孔边缘熔渣，提升效率和品质，而且皮秒对绝缘层的热影响比较低，不会导致绝缘层内缩。
34.1.单一纳秒激光钻孔效果如图3所示：
35.图3中，可以看到孔内是有残渣没有清理干净的，当同样的纳秒激光加工参数加入皮秒激光后钻孔效果如图4：图4中，加入皮秒激光后，残渣清理干净了。
36.2.改变纳秒激光加工参数，使单一纳秒激光可以加工双面铜箔软板，钻孔效果如图5。
37.同时加入皮秒激光，增加钻孔速度并减少钻孔次数，钻孔效果如图6：图6中，发现提升效率后同样可以正常加工，而且绝缘层也没有出现内缩现象；
38.由以上实验数据可以证明纳秒 皮秒同时对双面铜箔软板进行钻孔加工不仅可以提升效率和品质，而且不会损伤绝缘层。
39.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。