專利名稱：激光直徑轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種機(jī)械裝置，特別是一種可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換的激光直 徑轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術(shù)：
目前，PCB電子行業(yè)發(fā)展越來越多元化。為了滿足這一市場(chǎng)的發(fā)展需 求，PCB板的結(jié)構(gòu)組成也越趨于復(fù)雜化。在這種趨于復(fù)雜化的PCB板上加 工微孔，則其加工工藝也就趨于多樣化。比如目前市場(chǎng)上比較著名的有 Conformal, Cu direct, Large window及Resin direct等等。在以上幾 種工藝中，有的工藝要求鉆孔口徑在lOOiim以下，而有的卻大到300 pm 以上等等。在鉆小孔時(shí)，本著節(jié)省能源、提高激光器使用效率的目的，我 們必須從增加光程或減小入射光束直徑兩方面去考慮。而前者由于設(shè)備物 理空間的限制，不能滿足目前市場(chǎng)上PCB板上孔徑多元化的要求。而后者 由于可以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)變換光束直徑，能滿足不同口徑的小孔對(duì)入射光直徑的 需求。

實(shí)用新型內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)變 換入射激光束直徑的激光直徑轉(zhuǎn)換裝置。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種激光直徑 轉(zhuǎn)換裝置，其包括導(dǎo)軌，至少一滑塊以及對(duì)應(yīng)設(shè)置的至少二透鏡，所述的 滑塊設(shè)置在導(dǎo)軌上，所述的至少一透鏡設(shè)置在對(duì)應(yīng)的滑塊上，所述的透鏡 的中心在同一直線上。
本實(shí)用新型解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是所述的激光直徑轉(zhuǎn)換裝置 還包括電機(jī)以及至少一絲桿，所述的絲桿分別與滑塊連接并帶動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng)， 該電才幾驅(qū)動(dòng)絲斥干。
本實(shí)用新型解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是該絲桿與導(dǎo)軌之間進(jìn)行配 合安裝。
本實(shí)用新型解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是其包括兩個(gè)滑塊及沿光路 設(shè)置的第一透鏡，第二透鏡，第三透鏡，所述的第一透鏡和第二透鏡設(shè)置 在滑塊上，所述的滑塊設(shè)置在導(dǎo)軌上，所述的第一透鏡，第二透鏡，第三 透鏡的中心在同一直線上。
本實(shí)用新型解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是所述的第三透鏡固定設(shè)置 在該導(dǎo)軌上。
本實(shí)用新型解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是所述的激光直徑轉(zhuǎn)換裝置 還包括電機(jī)以及至少一絲桿，所述的絲桿分別與滑塊連接并帶動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng)， 該電才幾驅(qū)動(dòng)絲4干。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的激光直徑轉(zhuǎn)換裝置的透鏡在滑塊的帶 動(dòng)下，其之間的距離可以變化，組成了一個(gè)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)變化的光學(xué)幾何系 統(tǒng)，激光在經(jīng)過此轉(zhuǎn)換裝置后可以實(shí)現(xiàn)直徑的任意轉(zhuǎn)換。


圖1是本實(shí)用新型的激光直徑轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型的激光直徑轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)立體示意圖。
圖3是本實(shí)用新型的激光直徑轉(zhuǎn)換裝置的幾何光學(xué)關(guān)系示意圖。
具體實(shí)施方式
以下內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì) 說明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本實(shí)用新 型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下， 還可以做出若干簡單推演或替換,都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
如圖1以及圖2所示，本實(shí)用新型的激光直徑轉(zhuǎn)換裝置包括導(dǎo)軌1， 電機(jī)2，絲桿3，滑塊4， 5以及第一透鏡6，第二透鏡7，第三透鏡8。其 中滑塊4， 5設(shè)置在導(dǎo)軌1上，第一透鏡6以及第二透鏡7分別設(shè)置在滑塊 4， 5上。
本激光直徑轉(zhuǎn)換裝置共有兩套電機(jī)2，是本機(jī)構(gòu)的動(dòng)力源。 本激光直徑轉(zhuǎn)換裝置包括兩個(gè)絲桿3,分別帶動(dòng)4和5兩滑塊運(yùn)動(dòng)。 所述的第一透鏡6，第二透鏡7，第三透鏡8分別是焦距不同的透鏡，此三 塊鏡片的動(dòng)態(tài)組合可實(shí)時(shí)變換入射光束直徑。根據(jù)理想光學(xué)系統(tǒng)理論知識(shí) 得知，由第一透鏡6，第二透鏡7，第三透鏡8組成的透鏡系統(tǒng)等效于一變
焦距的透鏡系統(tǒng)。這一透鏡系統(tǒng)焦距的大小及正負(fù)由三片透鏡的焦距及他
們之間的間距L,和L決定。
在裝配過程中，要求每條絲桿與導(dǎo)軌之間進(jìn)行高精度配合安裝，特別 是絲桿與導(dǎo)軌的平行度有極高要求。對(duì)其他零件的平面度和粗糙度也有很 高要求。
由激光器發(fā)射出來的光束可近似為高斯分布的平行光束，通過實(shí)時(shí)變 換機(jī)構(gòu)改變激光器發(fā)出光束的直徑，必須保證不能改變激光束這一本質(zhì)特 性。據(jù)理想光學(xué)理論得知，對(duì)于有限焦距的透鏡系統(tǒng)，平行入射光進(jìn)入正 透鏡系統(tǒng)出射光一定會(huì)聚于焦點(diǎn)處，進(jìn)入負(fù)透鏡系統(tǒng)其出射光的反向延長 線也必將會(huì)聚于焦點(diǎn)處。而當(dāng)平行光束進(jìn)入焦距為無窮大的透鏡系統(tǒng)，則 其出射光可認(rèn)為是平行光束，實(shí)時(shí)變換機(jī)構(gòu)正是根據(jù)焦距無窮大透鏡系統(tǒng) 這一原理研制的。
在實(shí)時(shí)機(jī)構(gòu)中，可通過改變第一透鏡6與第二透鏡7之間的距離L及 第二透鏡透鏡7與第三透鏡8之間的距離L得到一焦距為無窮大的透鏡系 統(tǒng)。如圖3所示(其中Len6, Len7， Len8分別表示第一透鏡6,第二透鏡 7,第三透鏡8)，根據(jù)平面幾何光學(xué)關(guān)系知，變量L,和L2之間存在某一幾 何函數(shù)關(guān)系，若以Li為自變量，L2為應(yīng)變量，則他們之間有如下關(guān)系
<formula>formula see original document page 5</formula>(1)
其中/i——第一透鏡6的焦距 /2——第二透鏡7的焦距 /3——第三透鏡8的焦距 A——第二透鏡7及第三透鏡8的間距
才艮據(jù)幾何關(guān)系進(jìn)而可以推導(dǎo)出出射光束與入射光束直徑D、 L和L三 者之間的關(guān)系
<formula>formula see original document page 5</formula>(2)
其中y;——第一透鏡6的焦距
/3——第三透4竟8的焦距
D——入射光束直徑
丄,——第二透鏡7及第三透鏡8的間距 ￡2——第一透鏡6及第二透鏡7的間距 把關(guān)系式(1)代入關(guān)系式(2),可得
<formula>formula see original document page 5</formula>(3)
對(duì)于鐳射鉆機(jī)來講，激光光束的直徑是固定不變的，透鏡的焦距也為常數(shù)， 因而式(3)變?yōu)?br> <formula>formula see original document page 5</formula>(4)
由方程式(4)可知，實(shí)時(shí)變換機(jī)構(gòu)出射光束直徑只與第二透鏡7到第三 透鏡8之間的距離有直接關(guān)系，由此式我們可以從想要得到的出射光束直 徑d出發(fā)計(jì)算出L"鐳射鉆機(jī)鉆孔時(shí)，PCB板上不同孔徑的孔對(duì)應(yīng)光路上 不同口徑的光闌，每個(gè)光闌對(duì)應(yīng)于不同的出射光束直徑。因此，PCB板上 不同孔徑的孔—相應(yīng)光闌—相應(yīng)出射光束直徑-相應(yīng)尺寸Lh我們可以才巴 PCB板上不同孔徑的孔對(duì)應(yīng)的尺寸L!通過程序編程，然后由電腦界面輸入 相應(yīng)的L數(shù)據(jù)，再通過程序發(fā)出指令使電機(jī)2動(dòng)作帶動(dòng)第一透鏡6及第二 透鏡7運(yùn)動(dòng)到相應(yīng)位置，即可得到鉆孔時(shí)相應(yīng)直徑的光束。
權(quán)利要求1. 一種激光直徑轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:其包括導(dǎo)軌，至少一滑塊以及對(duì)應(yīng)設(shè)置的至少二透鏡，所述的滑塊設(shè)置在導(dǎo)軌上，所述的至少一透鏡設(shè)置在對(duì)應(yīng)的滑塊上，所述的透鏡的中心在同一直線上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光直徑轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的激 光直徑轉(zhuǎn)換裝置還包括電機(jī)以及至少一絲桿，所述的絲桿分別與滑塊連接 并帶動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng)，該電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光直徑轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于該絲桿與 導(dǎo)軌之間進(jìn)行配合安裝。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的激光直徑轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于其包括兩 個(gè)滑塊及沿光路設(shè)置的第一透鏡，第二透鏡，第三透鏡，所述的第一透鏡 和第二透鏡設(shè)置在滑塊上，所述的滑塊設(shè)置在導(dǎo)軌上，所述的第一透鏡， 第二透鏡，第三透鏡的中心在同一直線上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光直徑轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的第 三透鏡固定設(shè)置在該導(dǎo)軌上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光直徑轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的激 光直徑轉(zhuǎn)換裝置還包括電機(jī)以及至少 一絲桿，所述的絲桿分別與滑塊連接 并帶動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng)，該電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種激光直徑轉(zhuǎn)換裝置，其包括導(dǎo)軌，至少一滑塊以及對(duì)應(yīng)設(shè)置的至少二透鏡，所述的滑塊設(shè)置在導(dǎo)軌上，所述的至少一透鏡設(shè)置在對(duì)應(yīng)的滑塊上，所述的透鏡的中心在同一直線上。本實(shí)用新型的激光直徑轉(zhuǎn)換裝置的透鏡在滑塊的帶動(dòng)下，其之間的距離可以變化，組成了一個(gè)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)變化的光學(xué)幾何系統(tǒng)，激光在經(jīng)過此轉(zhuǎn)換裝置后可以實(shí)現(xiàn)直徑的任意轉(zhuǎn)換。
文檔編號(hào)B23K26/00GK201203692SQ20082009371
公開日2009年3月4日 申請(qǐng)日期2008年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月29日
發(fā)明者強(qiáng) 李, 翟學(xué)濤, 郭裕強(qiáng), 群 雷, 高云峰 申請(qǐng)人:深圳市大族激光科技股份有限公司;深圳市大族數(shù)控科技有限公司