本發(fā)明涉及激光應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種陣列孔加工裝置。

背景技術(shù)：

目前，激光加工技術(shù)應(yīng)用到三維封裝芯片微孔加工方面，封裝芯片需要加工大量微孔，并且對(duì)微孔質(zhì)量要求高、孔深度大，打孔時(shí)間相對(duì)長(zhǎng)，而芯片封裝要求高速度高精度加工，因此為提高激光微孔加工效率，會(huì)采用并行加工方式，并要求輸出的激光束具有較高功率和良好的光束質(zhì)量。

通常采用對(duì)激光進(jìn)行分束的方法得到陣列光束，來(lái)實(shí)現(xiàn)并行加工，現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)激光進(jìn)行分束的方法包括激光分束器分光、激光衍射分光以及分光棱鏡分光。其中，激光分束器分光方法是通過(guò)對(duì)激光進(jìn)行整體分束，能實(shí)現(xiàn)一分多，而且輸出激光功率相對(duì)高。但是，現(xiàn)有激光分束器分光方法仍存在如下缺陷：輸出的激光束呈現(xiàn)高斯特性，光束能量分布不均，在基板加工位置處會(huì)產(chǎn)生凹槽或凹孔，加工出的微孔呈現(xiàn)一定的錐度，因此不能滿足要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種陣列孔加工裝置，采用激光加工陣列孔，通過(guò)光束整形，能夠減少所加工的微孔產(chǎn)生錐度，提高微孔加工質(zhì)量。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種陣列孔加工裝置，包括沿光路方向依次設(shè)置的：

用于產(chǎn)生激光并且實(shí)現(xiàn)光束擴(kuò)束和準(zhǔn)直的激光產(chǎn)生裝置；

用于對(duì)所述激光產(chǎn)生裝置發(fā)出的激光選通光束中心區(qū)域、并攔截光束邊緣區(qū)域的光束選擇器；

用于將由所述光束選擇器出射的光束調(diào)整能量分布均勻的光束整形器；

用于將由所述光束整形器輸出的光束分成平行傳播的陣列光束的分光元件，所述分光元件具有陣列排布的多個(gè)微光學(xué)結(jié)構(gòu)；

用于將陣列光束分別匯聚并匯聚到同一平面，形成應(yīng)用于加工的陣列激光束的聚焦元件。

可選地，所述激光產(chǎn)生裝置包括：

用于產(chǎn)生激光的激光器；

用于擴(kuò)展由所述激光器輸出激光的光束直徑，并對(duì)激光進(jìn)行準(zhǔn)直的擴(kuò)束元件。

可選地，在所述分光元件平面內(nèi)，多個(gè)所述微光學(xué)結(jié)構(gòu)等間距排布。

可選地，所述分光元件具有陣列排布的微透鏡結(jié)構(gòu)或者衍射光學(xué)結(jié)構(gòu)。

可選地，在所述分光元件和所述聚焦元件之間的光路上設(shè)置有反射元件；

由所述分光元件出射的陣列光束入射到所述反射元件，所述反射元件將陣列光束反射至所述聚焦元件。

可選地，還包括可沿二維方向移動(dòng)的加工平臺(tái)，所述聚焦元件將陣列光束分別匯聚到所述加工平臺(tái)的加工面上。

可選地，還包括定位監(jiān)測(cè)模塊，所述定位監(jiān)測(cè)模塊包括：

設(shè)置在加工面處的、用于拍攝加工板圖像的攝像器；

與所述攝像器相連的、用于根據(jù)拍攝的圖像定位待加工板的空間位置的定位模塊；

與所述攝像器相連的、用于根據(jù)拍攝的圖像監(jiān)測(cè)陣列光束在待加工板上加工形成的陣列孔位置是否準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)模塊。

可選地，所述攝像器包括電荷耦合元件圖像傳感器CCD。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明所提供的陣列孔加工裝置，包括沿光路方向依次設(shè)置的激光產(chǎn)生裝置、光束選擇器、光束整形器、分光元件和聚焦元件。其中，激光產(chǎn)生裝置產(chǎn)生激光并且實(shí)現(xiàn)光束擴(kuò)束和準(zhǔn)直，光通過(guò)光束選擇器，選通光束中心區(qū)域能量高的部分而攔截光束邊緣部分；然后通過(guò)光束整形器調(diào)整光束的能量分布，使光束能量分布均勻；調(diào)整后光束再通過(guò)分光元件，被分成平行傳播的陣列光束，并經(jīng)過(guò)聚焦元件將陣列光束分別匯聚，匯聚到同一平面形成應(yīng)用于加工的陣列激光束。

本發(fā)明陣列孔加工裝置應(yīng)用于加工陣列孔，在對(duì)激光分束前先對(duì)激光束進(jìn)行選擇，選取光束中心區(qū)域能量高的部分，并通過(guò)對(duì)光束整形使光束能量分布均勻，使輸出的應(yīng)用于加工的激光束能量分布均勻，在加工時(shí)可減少微孔產(chǎn)生錐度，從而提高微孔加工質(zhì)量。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種陣列孔加工裝置的示意圖；

圖2為本發(fā)明又一實(shí)施例提供的一種陣列孔加工裝置的示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參考圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種陣列孔加工裝置，包括沿光路方向依次設(shè)置的：

用于產(chǎn)生激光并且實(shí)現(xiàn)光束擴(kuò)束和準(zhǔn)直的激光產(chǎn)生裝置10；

用于對(duì)所述激光產(chǎn)生裝置10發(fā)出的激光選通光束中心區(qū)域、并攔截光束邊緣區(qū)域的光束選擇器11；

用于將由所述光束選擇器11出射的光束調(diào)整能量分布均勻的光束整形器12；

用于將由所述光束整形器12輸出的光束分成平行傳播的陣列光束的分光元件13，所述分光元件13具有陣列排布的多個(gè)微光學(xué)結(jié)構(gòu)；

用于將陣列光束分別匯聚并匯聚到同一平面，形成應(yīng)用于加工的陣列激光束的聚焦元件14。

其中，激光產(chǎn)生裝置10用于產(chǎn)生激光，并實(shí)現(xiàn)光束擴(kuò)束和準(zhǔn)直，輸出的激光束經(jīng)過(guò)后續(xù)處理后用于加工。對(duì)光束進(jìn)行擴(kuò)束和準(zhǔn)直，以保證光束能夠覆蓋分光元件。

所述光束選擇器11選擇通過(guò)激光束中心區(qū)域的光，攔截光束邊緣區(qū)域光，即攔截掉光束邊緣能量渙散的部分，通過(guò)光束中心區(qū)域能量高的部分，用以保證激光束具有較高能量，提高激光質(zhì)量。

光束整形器12對(duì)由光束選擇器11通過(guò)光束進(jìn)行整形，調(diào)整光束能量在整個(gè)光束橫截面內(nèi)均勻分布，使能量分布呈現(xiàn)矩形分布，避免激光束存在的高斯特性。

由光束整形器12輸出的光束入射到分光元件13的微光學(xué)結(jié)構(gòu)陣列，被分光元件分成平行傳播的陣列光束。陣列光束入射到聚焦元件14，聚焦元件14將陣列光束分別匯聚，匯聚到同一平面，形成應(yīng)用于加工的陣列激光束。

本實(shí)施例陣列孔加工裝置應(yīng)用于加工陣列孔，在對(duì)激光分束前先對(duì)激光束進(jìn)行選擇，選取光束中心區(qū)域能量高的部分，保證激光束具有較高能量，并通過(guò)對(duì)光束整形使光束能量分布均勻，使輸出的用于加工的激光束能量分布均勻，在加工時(shí)可減少微孔產(chǎn)生錐度，提高微孔加工質(zhì)量。

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明陣列孔加工裝置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

在一種實(shí)施例中，可參考圖2，所述陣列孔加工裝置包括沿光路方向依次設(shè)置的激光產(chǎn)生裝置10、光束選擇器11、光束整形器12、分光元件13和聚焦元件14。

其中，所述激光產(chǎn)生裝置10包括：用于產(chǎn)生激光的激光器100；用于擴(kuò)展由所述激光器100輸出激光的光束直徑，并對(duì)激光進(jìn)行準(zhǔn)直的擴(kuò)束元件101。

由于激光器輸出的激光束能量集中，并存在一定發(fā)散角，通過(guò)擴(kuò)束元件101能夠調(diào)整激光器輸出光束的光束直徑和發(fā)散角，對(duì)輸出激光進(jìn)行擴(kuò)束，使光束直徑達(dá)到預(yù)設(shè)范圍，能夠覆蓋分光元件的微光學(xué)結(jié)構(gòu)陣列；并通過(guò)擴(kuò)束元件101對(duì)輸出激光進(jìn)行準(zhǔn)直，減小發(fā)散角，也有助于使光束能量分布均勻。

所述光束選擇器11用于選通光束中心區(qū)域，并攔截光束邊緣區(qū)域。由擴(kuò)束元件101輸出的光束仍然呈現(xiàn)高斯特性，在光束橫截面內(nèi)能量分布不均勻，光束中心區(qū)域能量高，邊緣區(qū)域能量渙散。通過(guò)光束選擇器11選擇通過(guò)光束中心區(qū)域能量高的部分，攔截光束邊緣能量渙散部分，用以保證激光束具有較高能量，提高激光質(zhì)量。

所述光束整形器12用于將由所述光束選擇器11出射的光束調(diào)整能量分布均勻。通過(guò)對(duì)光束整形，使在整個(gè)光束橫截面內(nèi)能量均勻分布，使光束能量分布呈現(xiàn)矩形分布，避免激光束存在高斯特性。這樣，在加工過(guò)程中減少微孔產(chǎn)生錐度，以及減少在孔周圍形成較厚的熱反應(yīng)區(qū)，從而提高加工精度，提高微孔加工質(zhì)量。

所述分光元件13具有陣列排布的多個(gè)微光學(xué)結(jié)構(gòu)，由所述光束整形器12輸出的光束入射到分光元件13，通過(guò)分光元件中陣列排布的微光學(xué)結(jié)構(gòu)，被分成平行傳播的陣列光束。

在分光元件13中，用于分光的微光學(xué)結(jié)構(gòu)的數(shù)量、排列方式可以根據(jù)所要加工陣列孔的要求進(jìn)行相應(yīng)設(shè)設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)微結(jié)構(gòu)的排列分布設(shè)計(jì)以及分光微結(jié)構(gòu)的設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)輸出不同光束數(shù)量、不同光束間距、不同光束能量分布的陣列光束。因此，根據(jù)不同的實(shí)際使用要求，只需要更換分光元件，其它光路以及光學(xué)器件可保持不變，可見(jiàn)本陣列孔加工裝置使用靈活。

示例性的，在一種實(shí)施方式中，在所述分光元件13平面內(nèi)，多個(gè)所述微光學(xué)結(jié)構(gòu)等間距排布。由分光元件13輸出等間距平行傳播的陣列光束。例如可以產(chǎn)生5×5以上的等間距陣列光束。

其中，所述分光元件可以是具有陣列排布的微透鏡結(jié)構(gòu)，或者衍射光學(xué)結(jié)構(gòu)，或者其它類型的微光學(xué)結(jié)構(gòu)。

所述聚焦元件14用于將陣列光束分別匯聚并匯聚到同一平面，形成應(yīng)用于加工的陣列激光束。陣列光束通過(guò)聚焦元件14聚焦在加工平面上，對(duì)位于加工平面上的待加工板進(jìn)行孔加工。另外，通過(guò)選擇聚焦元件14，可以調(diào)整所形成激光束的光斑大小，以滿足使用要求。優(yōu)選的，所述聚焦元件14可采用遠(yuǎn)心聚焦透鏡，在對(duì)光束聚焦時(shí)具有更長(zhǎng)的聚焦距離，在進(jìn)行深孔加工時(shí)能夠提高深徑比。

在一種實(shí)施例中，可參考圖2，在所述分光元件13和所述聚焦元件14之間的光路上設(shè)置有反射元件15；由所述分光元件13出射的陣列光束入射到所述反射元件15，所述反射元件15將陣列光束反射至所述聚焦元件14。通過(guò)反射元件15可以改變光路方向，更便于光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局和光路設(shè)計(jì)。

優(yōu)選的，本實(shí)施例陣列孔加工裝置，還包括可沿二維方向移動(dòng)的加工平臺(tái)，所述聚焦元件14將陣列光束分別匯聚到所述加工平臺(tái)的加工面上。

通過(guò)加工平臺(tái)控制待加工板的位置和移動(dòng)，來(lái)控制激光加工軌跡，控制更便捷和準(zhǔn)確，加工精度更高，并能夠保證每一激光束垂直照射到加工面，保證加工一致性，另外本裝置可實(shí)現(xiàn)旋切加工，行切加工等不同加工工藝，并將并行加工范圍擴(kuò)大到平臺(tái)運(yùn)動(dòng)范圍。

進(jìn)一步優(yōu)選的，本陣列孔加工裝置還包括定位監(jiān)測(cè)模塊，所述定位監(jiān)測(cè)模塊包括：設(shè)置在加工面處的、用于拍攝加工板圖像的攝像器；與所述攝像器相連的、用于根據(jù)拍攝的圖像定位待加工板的空間位置的定位模塊；與所述攝像器相連的、用于根據(jù)拍攝的圖像監(jiān)測(cè)陣列光束在加工板上加工形成的陣列孔位置是否準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)模塊。

通過(guò)設(shè)置在加工面處的攝像器，采集加工面上的加工板圖像，根據(jù)拍攝的圖像首先可以定位待加工板的位置，使待加工板定位到預(yù)定位置處，工作人員也可以根據(jù)圖像來(lái)控制定位；另外，加工完成后根據(jù)拍攝的圖像可監(jiān)測(cè)在加工板上加工形成的陣列孔的位置是否準(zhǔn)確，工作人員也可以根據(jù)圖像來(lái)初步觀測(cè)加工結(jié)果的優(yōu)劣。

所述攝像器可以是CCD相機(jī)，包括電荷耦合元件圖像傳感器CCD。

本實(shí)施例陣列孔加工裝置，具有分束后光束質(zhì)量高，光束能量分布均勻，光束一致性好，并且光束匯聚位置、光斑大小可控，分束光束能量可調(diào)，可實(shí)現(xiàn)旋切加工，特定軌跡加工等優(yōu)點(diǎn)。并且可應(yīng)用于激光雙光子加工、大量相同結(jié)構(gòu)加工等場(chǎng)合。

以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種陣列孔加工裝置進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。