针对二维和三维脆性材料基板进行加工的激光系统技术方案

本发明专利技术提供了针对二维和三维脆性材料基板进行加工的激光系统，涉及激光加工领域。通过提供了针对二维和三维脆性材料基板进行加工的激光系统，并且该系统包括基板，所述基板的材料为透明材质；在所述基板上设置有不透明的图层，用于直接暴露于激光射线中；所述不透明的图层能够明显的吸收或散射入射激光的能量。使得进行加工的时候能够在现有技术的基础上提高效率和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
针对二维和三维脆性材料基板进行加工的激光系统
本专利技术涉及激光加工领域，具体而言，涉及针对二维和三维脆性材料基板进行加工的激光系统。
技术介绍
激光雕刻加工是激光系统最常用的应用。根据激光束与材料相互作用的机理，大体可将激光加工分为激光热加工和光化学反应加工两类。激光热加工是指利用激光束投射到材料表面产生的热效应来完成加工过程，包括激光焊接、激光雕刻切割、表面改性、激光镭射打标、激光钻孔和微加工等；光化学反应加工是指激光束照射到物体，借助高密度激光高能光子引发或控制光化学反应的加工过程。包括光化学沉积、立体光刻、激光雕刻刻蚀等。激光加工是利用光的能量经过透镜聚焦后在焦点上达到很高的能量密度，靠光热效应来加工的。激光加工不需要工具、加工速度快、表面变形小，可加工各种材料。用激光束对材料进行各种加工，如打孔、切割、划片、焊接、热处理等。某些具有亚稳态能级的物质，在外来光子的激发下会吸收光能，使处于高能级原子的数目大于低能级原子的数目——粒子数反转，若有一束光照射，光子的能量等于这两个能相对应的差，这时就会产生受激辐射，输出大量的光能。在激光加工领域，用高精度和高质量的玻璃或水晶等脆性材料制成的二维或三维工件，如蓝宝石或陶瓷等，是一个挑战，也是一个技术难点。制造商、加工商现在越来越多地使用三维的消费电子设备的脆性材料制成的三维基板和切割的基板，以满足所需的工业设计要求。处理这些基板上的激光系统是具有挑战性的。虽然已经取得了一些尝试的成果，但依旧没有人能够很好的处理这些材料，特别是在提高质量或避免过大损耗上采取措施。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供针对二维和三维脆性材料基板进行加工的激光系统，以提高激光加工效率。第一方面，本专利技术实施例提供了针对二维和三维脆性材料基板进行加工的激光系统，包括基板，所述基板的材料为透明材质；在所述基板上设置有不透明的图层，用于直接暴露于激光射线中；所述不透明的图层能够明显的吸收或散射入射激光的能量。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述不透明图层在所述基板的表面，工作时，一个清晰的轨迹将被暴露在暴露区域内的切线。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，预先根据被加工的材料的厚度和目标的数值孔径，计算所述轨迹的轨道规格。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，若零部件减少单独运行时，基板的大小为大于或等于0.5mm，从剪线多余材料计算；若从一个较大的单页材料到几个部分的削减，那么单个零件的设计必须为核算在基板的大小中。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，切割线应位于表面。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，多轴配置系统能保证零件，定位于激光束的激光束入射到90°±10°切割线的表面。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，若基板为曲面，则激光束在凸表面发生。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，若设计被限制的部分是从凹表面被切割，则光功率的光束路径中的所有光学元件的组合中，需要处理的部分必须保持积极。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述系统中的零件均为一次性零件。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，所述系统中的设计规格需要满足一下的一种或多种条件，尺寸精度–≤±15μM；芯片尺寸≤100μ；切割表面粗糙度≤1.5μ；有效直线进给率≥10mm/s；CPK≥1.3。本专利技术实施例提供的针对二维和三维脆性材料基板进行加工的激光系统，采用结构型设计的改进，与现有技术中的没有人能够很好的处理这些材料，特别是在提高质量或避免过大损耗上采取措施相比，其通过提供了针对二维和三维脆性材料基板进行加工的激光系统，并且该系统包括基板，所述基板的材料为透明材质；在所述基板上设置有不透明的图层，用于直接暴露于激光射线中；所述不透明的图层能够明显的吸收或散射入射激光的能量。使得进行加工的时候能够在现有技术的基础上提高效率和可靠性。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1示出了本专利技术实施例所提供的针对二维和三维脆性材料基板进行加工的激光系统的基本结构图。图中，1，图层；2，基板。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。制造业大多数使用的是数控的，有线锯的和研磨车床的组合来制造这些零件。这个过程是缓慢的，并且需要多个步骤来制造零件，同时一个正常的工厂可能需要几百台机器来处理零件。这种方法是昂贵的，属于劳动密集型加工生产。其中，激光切割是利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞，随着光束对材料的移动，孔洞连续形成宽度很窄的(如0.1mm左右)切缝，完成对材料的切割。激光切割设备的价格相当贵，约150万元以上。随着眼前储罐行业的不断发展，越来越多的行业和企业运用到了储罐，越来越多的企业进入到了储罐行业。但是，由于降低了后续工艺处理的成本，所以在大生产中采用这种设备还是可行的。由于没有刀具加工成本，所以激光切割设备也适用生产小批量的原先不能加工的各种尺寸的部件。激光切割设备通常采用计算机化数字控制技术(CNC)装置。采用该装置后，就可以利用电话线从计算机辅助设计(CAD)工作站来接受切割数据。激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开。激光切割属于热切割方法之一。激光切割可分为激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧气切割和激光划片与控制断裂四类。1)激光汽化切割利用高能量密度的激光束加热工件，使温度迅速上升，在非常短的时间内达到材料的沸点，材料开始汽化，形成蒸气。这些蒸气的喷出速度很大，在蒸气喷出的同时，在材料上形成切口。材料的汽化热一般很大，所以激光汽化切割时需要很大的功率和功率密度。激光汽化切割多用于极薄金属材料和非金属材料(如纸、布、木材、塑料和橡皮等)的切割。2)激光熔化切割激光熔化切割时，用激光加热使金属材料熔化，然后通过与光束同轴的喷嘴喷吹非氧化性气体(Ar、He、N等)，依靠气体的强大压力使液态金属排出，形成切本文档来自技高网...

【技术保护点】
针对二维和三维脆性材料基板进行加工的激光系统，其特征在于，包括基板，所述基板的材料为透明材质；在所述基板上设置有不透明的图层，用于直接暴露于激光射线中；所述不透明的图层能够明显的吸收或散射入射激光的能量。

【技术特征摘要】
1.针对二维和三维脆性材料基板进行加工的激光系统，其特征在于，包括基板，所述基板的材料为透明材质；在所述基板上设置有不透明的图层，用于直接暴露于激光射线中；所述不透明的图层能够明显的吸收或散射入射激光的能量。2.根据权利要求1所述针对二维和三维脆性材料基板进行加工的激光系统，其特征在于，所述不透明图层在所述基板的表面，工作时，一个清晰的轨迹将被暴露在暴露区域内的切线。3.根据权利要求2所述针对二维和三维脆性材料基板进行加工的激光系统，其特征在于，预先根据被加工的材料的厚度和目标的数值孔径，计算所述轨迹的轨道规格。4.根据权利要求3所述针对二维和三维脆性材料基板进行加工的激光系统，其特征在于，若零部件减少单独运行时，基板的大小为大于或等于0.5mm，从剪线多余材料计算；若从一个较大的单页材料到几个部分的削减，那么单个零件的设计必须为核算在基板的大小中。5.根据权利要求3所述针对二维和三维脆性材料基板进行加工的激光系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪觉慧，施瑞，
申请(专利权)人：南京魔迪多维数码科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32