用于复合材料钻孔的GHz脉冲串激光光源系统与方法与流程

用于复合材料钻孔的ghz脉冲串激光光源系统与方法
技术领域
1.本发明涉及一种激光光源系统，特别是涉及一种用于复合材料钻孔的ghz脉冲串激光光源系统与方法。


背景技术：

2.玻璃一直是工业中不可或缺的材料，其潜在的应用领域包括光学组件、微电子、微流体和显示技术等。近年来，许多产品都微型化至微米和奈米级别，这意味着对玻璃加工的精度要求将比过去更加严格。
3.飞秒激光为近年来非常重要的技术突破，飞秒激光是指激光脉冲宽度在飞秒(femtosecond(fs)，10-15秒)数量级，激光光束通过聚焦可产生极高功率密度，且飞秒激光在进行材料加工时，热影响区域极小，并能够加工透明材料内部。焊接为激光应用中最流行的技术之一，而当以飞秒激光进行钻孔或焊接时，具有非常多的优势，例如无须先行遇热加工、具有较精密的空间分辨率、不易发生显著的热变形现象、只在焦点附近处融化并重新结晶等。此外，相较于传统钻孔或焊接，飞秒激光玻璃钻孔或焊接可有效实现焊接点的完全透明，这对于玻璃钻孔或焊接来说绝对是一个巨大的飞跃。
4.因此，如何利用飞秒激光提升玻璃钻孔或焊接的加工效益，以成为业界努力的方向。


技术实现要素：

5.本发明实施例在于提供一种用于钻孔或焊接复合材料的ghz脉冲串激光光源系统与方法，以避免于加工后的复合材料的钻孔处发生分层现象(delamination)，并维持小热影响区域(heat affect zone，haz)，故而在加工后的复合材料的钻孔处可避免产生任何碎片与裂缝。
6.本发明实施例公开一种用于钻孔或焊接复合材料的ghz脉冲串激光光源系统，其包括承载模块、激光产生模块、激光扩束器、x轴激光振镜扫描模块、x轴激光振镜控制器、y轴激光振镜扫描模块、y轴激光振镜控制器及聚光镜。承载模块用以承载复合材料。激光产生模块用以提供激光光束。激光扩束器用以扩大激光光束的激光斑以产生扩大激光光束。x轴激光振镜扫描模块用以依据x轴激光振镜扫描模块的多个x轴方向旋转角度来反射扩大激光光束。x轴激光振镜控制器耦接至x轴激光振镜扫描模块，并用以控制x轴激光振镜扫描模块的该些x轴方向旋转角度。y轴激光振镜扫描模块用以接收自x轴激光振镜扫描模块反射的扩大激光光束，并依据y轴激光振镜扫描模块的多个y轴方向旋转角度来反射扩大激光光束。y轴激光振镜控制器用以控制y轴激光振镜扫描模块的该些y轴方向旋转角度。聚光镜用以将自y轴激光振镜扫描模块反射的扩大激光光束聚焦为具有一预定高径深比(high aspect ratio)的聚焦后激光光束，以将聚焦后激光光束投射至复合材料的一或多个钻孔处。其中聚焦后激光光束的投射路径通过x轴激光振镜扫描模块和y轴激光振镜扫描模块的调整以使投射至复合材料的一或多个钻孔处的聚焦后激光光束被偏移，或者复合材料通过
承载模块的移动以使复合材料的一或多个钻孔处被偏移。激光光束的脉冲宽度位于50～500fs之间，激光光束的重复频率位于0.5～10ghz之间，激光光束的脉冲能量位于100～1000μj之间，激光产生模块、激光扩束器、x轴激光振镜扫描模块、y轴激光振镜扫描模块、聚光镜以及承载模块设置在同一光学路径。
7.本发明实施例也公开一种用于钻孔或焊接复合材料的方法，其包括s1：通过ghz脉冲串激光光源系统的激光产生模块，提供激光光束；s2：通过ghz脉冲串激光光源系统的激光扩束器、x轴激光振镜扫描模块、y轴激光振镜扫描模块和聚光镜，依据激光光束产生聚焦后激光光束；s3：将聚焦后激光光束投射至承载模块上的复合材料的一或多个钻孔处；s4：当聚焦后激光光束接触到一或多个钻孔处的表面时，通过聚焦后激光光束熔融(ablation)表面；s5：当聚焦后激光光束熔融完表面时，聚焦后激光光束入射至复合材料的一或多个钻孔处的内壁并使其平滑；s6：依据聚焦后激光光束的多个激光参数，以有效移除一部分的复合材料，借此以于一或多个钻孔处产生一或多个钻孔孔洞。其中激光光束的脉冲宽度位于50～500fs之间，激光光束的重复频率位于0.5～10ghz之间，激光光束的脉冲能量位于100～1000μj之间，激光产生模块、激光扩束器、x轴激光振镜扫描模块、y轴激光振镜扫描模块、聚光镜以及承载模块设置在同一光学路径。
8.综上所述，本发明实施例所公开的ghz脉冲串激光光源系统与方法，其通过采用具有脉冲宽度位于50～500fs之间的ghz脉冲串(burst)激光光束，对复合材料的钻孔处进行钻孔或焊接，以避免于加工后的复合材料的钻孔处发生分层现象，并维持小haz。此外，由于加工后的复合材料的haz小，因此在加工后的复合材料的钻孔处可避免产生任何碎片与裂缝。
9.为使能进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
10.图1绘示本发明的一实施例的用于钻孔或焊接复合材料的ghz脉冲串激光光源系统结构示意图。
11.图2a绘示激光产生模块的结构示意图。
12.图2b绘示激光光束的多个脉冲串结构示意图。
13.图3绘示聚焦后激光光束的钻孔方式示意图。
14.图4绘示用于图1、3的钻孔方式的方法流程图。
15.图5绘示利用图3的钻孔方式的加工结果示意图。
16.图6绘示利用图3的钻孔方式的复合材料的加工结果示意图。
具体实施方式
17.以下是通过特定的具体实施例来说明本发明所公开有关“用于复合材料钻孔的ghz脉冲串激光光源系统与方法”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施
方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。
18.应当可以理解的是，虽然本文中可能会使用到“第一”、“第二”、“第三”等术语来描述各种组件或者信号，但这些组件或者信号不应受这些术语的限制。这些术语主要是用以区分一组件与另一组件，或者一信号与另一信号。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。
19.请参阅图1，其绘示本发明的一实施例的用于钻孔或焊接复合材料的ghz脉冲串(burst)激光光源系统d1结构示意图，ghz脉冲串激光光源系统d1包括激光产生模块102、激光扩束器104、x轴激光振镜扫描模块106、x轴激光振镜控制器108、y轴激光振镜扫描模块110、y轴激光振镜控制器112、聚光镜114及承载模块116，其中激光产生模块102、激光扩束器104、x轴激光振镜扫描模块106、y轴激光振镜扫描模块110、聚光镜114及承载模块116设置在同一光学路径，但本发明不受限于此。值得一提的是，举例来说，在另外一可行实施例中，ghz脉冲串激光光源系统d1包括激光产生模块102、准直模块104、激光调整模块(图未示)、聚光镜114以及承载模块116。其中激光产生模块102、准直模块104、激光调整模块、聚光镜114和承载模块116设置在同一光学路径，但本发明不受限于此。
20.请参阅图2a，其绘示激光产生模块102的结构示意图。激光产生模块102包括脉冲激光产生模块1022、声光调制器(aom)1024及激光放大器1026。脉冲激光产生模块1022用以产生具有多个脉冲信号p1-pn的激光光源ls。声光调制器(aom)1024邻近于脉冲激光产生模块1022，并用以提高激光光源ls的重复频率，以依据提高后的激光光源ls产生具有多个脉冲串(burst)的一脉冲串激光lb。激光放大器1026邻近于声光调制器1024，并用以提高脉冲串激光lb的脉冲能量以产生激光光束l1，其中脉冲串激光lb的重复频率位于0.5～10ghz之间(例如，0.5～10ghz之间的任意正整数)，激光光束l1的脉冲能量位于100～1000μj之间(例如，10～30mj之间的任意正整数)，但本发明不受限于此。
21.请参阅图2b，其绘示激光光束l1的多个脉冲串b1-bn结构示意图。由图2b可知，该些脉冲串b1-bn包括多个脉冲信号p1-pn，即，多个脉冲信号p1形成脉冲串b1、多个脉冲信号p2形成脉冲串b2、...、多个脉冲信号pn形成脉冲串bn，使该些脉冲串b1-bn分别形成多个脉冲信号p1-pn。其中该些脉冲信号p1-pn的脉冲宽度位于50～500fs之间(例如，50～500fs之间的任意正整数)，该些脉冲信号p1-pn的数量位于50～1000个之间(例如，50～1000个之间的任意正整数)，该些脉冲信号p1-pn的频率位于1～2000khz之间(例如，1～2000khz之间的任意正整数)，但本发明不受限于此。
22.请参阅图1、2a、2b，激光产生模块102用以提供激光光束l1。激光扩束器104邻近于激光产生模块102，并用以扩大激光光束l1的一激光斑以产生一扩大激光光束l2。其中激光光束l1可通过激光产生模块102进行调整，激光光束l1的脉冲宽度(即该些脉冲信号p1-pn的脉冲宽度)位于50～500fs之间(例如，50～500fs之间的任意正整数)，该激光光束l1的重复频率(即脉冲串激光lb的重复频率)位于0.5～10ghz之间(例如，0.5～10ghz之间的任意正整数)，激光光束l1的平均功率依据该脉冲能量和该重复频率来决定，但本发明不受限于此。
23.值得注意的是，激光光束l1的脉冲宽度、激光光束l1的脉冲能量、该些脉冲信号p1-pn的频率、激光光束l1的重复频率以及该些脉冲信号p1-pn的数量可依据个人需求进行
适当调整。举例来说，若钻孔或焊接复合材料时采用的激光光束l1的脉冲能量较高，则激光光束l1的重复频率可调整为较低频率。然而，上述所举的例子只是其中一可行的实施例而并非用以限定本发明。
24.此外，更值得注意的是，若钻孔或焊接复合材料时采用的激光光束l1的脉冲宽度、激光光束l1的脉冲能量、该些脉冲信号p1-pn的频率、激光光束l1的重复频率以及该些脉冲信号p1-pn的数量低于上述预定范围，则激光光束难以钻孔或焊接复合材料；若钻孔或焊接复合材料时采用的激光光束l1的脉冲宽度、激光光束l1的脉冲能量、该些脉冲信号p1-pn的频率、激光光束l1的重复频率以及该些脉冲信号p1-pn的数量超过上述预定范围，则复合材料的钻孔处容易产生裂缝(crack)。举例来说，若钻孔或焊接复合材料时采用的激光光束l1的脉冲宽度为600fs，则复合材料的钻孔处容易产生裂缝。然而，上述所举的例子只是其中一可行的实施例而并非用以限定本发明。
25.x轴激光振镜扫描模块106邻近于激光扩束器104，并用以依据x轴激光振镜扫描模块106的多个x轴方向旋转角度(例如，0
°
、30
°
、60
°
、
…
)(未示出)来反射扩大激光光束l2，即，x轴激光振镜扫描模块106进行旋转运动而产生x轴方向的多个旋转角度，使得x轴激光振镜扫描模块106以不同角度的镜面反射扩大激光光束l2。
26.x轴激光振镜控制器108耦接至x轴激光振镜扫描模块106，并用以控制x轴激光振镜扫描模块106的该些x轴方向旋转角度。举例来说，x轴激光振镜控制器108可依据控制指令驱动x轴激光振镜扫描模块106进行旋转，以使x轴激光振镜扫描模块106产生特定x轴方向的多个旋转角度。然而，上述所举的例子只是其中一可行的实施例而并非用以限定本发明。
27.y轴激光振镜扫描模块110邻近于x轴激光振镜扫描模块106，并用以接收自x轴激光振镜扫描模块106反射的扩大激光光束l2，且依据y轴激光振镜扫描模块110的多个y轴方向旋转角度来反射扩大激光光束l2，即，y轴激光振镜扫描模块110进行旋转运动而产生y轴方向的多个旋转角度，使得y轴激光振镜扫描模块110以不同角度的镜面反射扩大激光光束l2。
28.y轴激光振镜控制器112耦接至y轴激光振镜扫描模块110，并用以控制y轴激光振镜扫描模块110的该些y轴方向旋转角度。举例来说，y轴激光振镜控制器112可依据控制指令驱动y轴激光振镜扫描模块110进行旋转，以使y轴激光振镜扫描模块110产生特定y轴方向的多个旋转角度。然而，上述所举的例子只是其中一可行的实施例而并非用以限定本发明。
29.具体而言，使用者可依钻孔需求分别输入控制指令至x轴激光振镜控制器108和y轴激光振镜控制器112，x轴激光振镜控制器108和y轴激光振镜控制器112依据各自的控制指令分别发送相应的驱动指令至x轴激光振镜扫描模块106和y轴激光振镜扫描模块110，使x轴激光振镜扫描模块106和y轴激光振镜扫描模块110依据各自的驱动指令进行相应驱动旋转而分别产生特定x轴方向和特定y轴方向的多个旋转角度，以使x轴激光振镜扫描模块106和y轴激光振镜扫描模块110可依据钻孔需求以不同角度的镜面反射扩大激光光束l2。然而，上述所举的例子只是其中一可行的实施例而并非用以限定本发明。
30.承载模块116用以承载复合材料118。聚光镜114邻近于y轴激光振镜扫描模块110，并用以将自y轴激光振镜扫描模块110反射的扩大激光光束l2聚焦为具有一预定高径深比
(high aspect ratio)的聚焦后激光光束l3，以将聚焦后激光光束l3投射至复合材料118的一或多个钻孔处120。其中复合材料118的厚度为50～1000μm，并包括预备进行钻孔的至少两个基板，各该基板是一玻璃、一金属、一陶瓷或一半导体晶圆，但本发明不受限于此。
31.具体而言，聚焦后激光光束l3的投射路径可通过x轴激光振镜扫描模块106和y轴激光振镜扫描模块110的调整，使投射至复合材料118的一或多个钻孔处120的聚焦后激光光束l3以一偏移速度v被偏移，即，聚焦后激光光束l3以偏移速度v投射至复合材料118的一或多个钻孔处120。在一实施例中，复合材料118可通过承载模块116的移动(例如承载模块116可以在一水平面上沿着x轴或者y轴方向移动)，使复合材料118的一或多个钻孔处120以一偏移速度v被偏移，即，承载模块116以偏移速度v平行偏移，而带动复合材料118的一或多个钻孔处120以偏移速度v进行偏移。其中聚焦后激光光束l3的偏移速度v依据激光光束l1的该重复频率来决定，但本发明不受限于此。
32.因此，通过x轴激光振镜扫描模块106和y轴激光振镜扫描模块110的调整或者承载模块116的移动，聚焦后激光光束l3投射至复合材料118的钻孔处120进行钻孔。关于聚焦后激光光束l3针对复合材料118的钻孔方式，请参阅下文图3的详述。
33.请参阅图3，其绘示聚焦后激光光束l3的钻孔方式示意图。首先，聚焦后激光光束l3投射至承载模块116上的复合材料118的一或多个钻孔处120，当聚焦后激光光束l3接触到一或多个钻孔处120的表面122时，通过聚焦后激光光束l3熔融(ablation)表面122；之后，当聚焦后激光光束l3熔融完表面122时，聚焦后激光光束l3入射至复合材料118的一或多个钻孔处120的内壁124并使其平滑；之后，依据聚焦后激光光束l3的多个激光参数，以有效移除一部分的复合材料，借此以于一或多个钻孔处120产生一或多个钻孔孔洞126，其中聚焦后激光光束l3从表面122熔融至内壁124的方式称为预热现象，多个激光参数包括激光光束l1的脉冲宽度、激光光束l1的脉冲能量、激光光束l1的多个脉冲串b1-bn的多个脉冲信号p1-pn的数量、激光光束l1的重复频率和多个脉冲信号p1-pn的频率。此外，在聚焦后激光光束l3熔融内壁124的过程中，聚焦后激光光束l3在内壁124进行掠入射(grazing incidence)下的反射以及多次散射(scatter)，而聚焦后激光光束l3在每次反射时都会损失部分能量，致使钻孔的能量随着钻孔深度的增加而减少，最终钻孔深度达到饱和。
34.具体而言，当聚焦后激光光束l3的底部能量密度(bottom influence)低于一熔融阈值(ablation threshold)，停止熔融内壁124。其中底部能量密度可以是激光光束熔融复合材料所具有的能量密度，能量密度系指激光光束在每平方单位的焦耳量(j/cm2)，熔融阈值可依据激光光束l1的脉冲宽度、激光光束l1的脉冲能量、激光光束l1的多个脉冲串b1-bn的多个脉冲信号p1-pn的数量、激光光束l1的重复频率和多个脉冲信号p1-pn的频率进行调整，但本发明不受限于此。
35.请参阅图4，其绘示用于图1、3的钻孔方式的方法流程图，该方法包括：步骤s1：通过ghz脉冲串激光光源系统d1的激光产生模块102，提供激光光束l1；步骤s2：通过ghz脉冲串激光光源系统d1的激光扩束器104、x轴激光振镜扫描模块106、y轴激光振镜扫描模块110和聚光镜114，依据激光光束l1产生聚焦后激光光束l3；步骤s3：将聚焦后激光光束l3投射至承载模块116上的复合材料118的一或多个钻孔处120；步骤s4：当聚焦后激光光束l3接触到一或多个钻孔处120的表面122时，通过聚焦后激光光束l3熔融(ablation)该表面122；步骤s5：当聚焦后激光光束l3熔融完该表面122时，聚焦后激光光束l3入射至复合材料118的
一或多个钻孔处120的内壁124并使其平滑；步骤s6：依据聚焦后激光光束l3的多个激光参数，以有效移除一部分的复合材料，借此以于一或多个钻孔处120产生一或多个钻孔孔洞126。
36.请参阅图5，其绘示利用图3的钻孔方式的加工结果示意图。由图5可知，一或多个钻孔处120的该些钻孔孔洞126为一圆柱形孔洞，该些钻孔孔洞126具有固定的一孔洞直径，该些钻孔孔洞126的内壁为一光滑墙面，该些钻孔孔洞126的深度依据脉冲串数量和能量密度来决定，且该些钻孔孔洞126的深度大小呈线性变化。其中该些钻孔孔洞126的孔洞直径位于20～40μm之间，该些钻孔孔洞126的深度位于70～295μm之间，该些钻孔孔洞126的内壁平滑度(rz)位于100～5000nm之间(十点平均粗糙度rz)，但本发明不受限于此。
37.请参阅图6，其绘示利用图3的钻孔方式的复合材料118的加工结果示意图。由图6可知，通过图3的钻孔方式，加工后的复合材料118的一或多个钻孔处120并没有发生分层现象(delamination)，并维持小热影响区域(heat affect zone，haz)，故加工后的复合材料118与其表面122并无损伤，且电性表现实测正常。此外，由于加工后的复合材料118的haz小，因此在加工后的复合材料118的一或多个钻孔处120可避免产生任何碎片(debris)与裂缝。
38.借此，本发明的ghz脉冲串激光光源系统d1通过采用具有脉冲宽度位于50～500fs之间的ghz脉冲串(burst)的激光光束l1，对复合材料118的一或多个钻孔处120进行钻孔或焊接，以避免于加工后的复合材料118的一或多个钻孔处120发生分层现象，并维持小haz。此外，由于加工后的复合材料118的haz小，因此在加工后的复合材料118的一或多个钻孔处120可避免产生任何碎片与裂缝。
39.值得一提的是，经由上述具体实施例的说明可明白了解本发明用于焊接复合材料的ghz脉冲串激光光源系统d1的实施方式，以及本发明的优点与效果，然而，本发明不以上述所举的例子为限。
40.综上所述，本发明实施例所公开的ghz脉冲串激光光源系统与方法，其通过采用具有脉冲宽度位于50～500fs之间的ghz脉冲串(burst)激光光束，对复合材料的钻孔处进行钻孔或焊接，以避免于加工后的复合材料的钻孔处发生分层现象，并维持小haz。此外，由于加工后的复合材料的haz小，因此在加工后的复合材料的钻孔处可避免产生任何碎片与裂缝。
41.此外，本发明提供的ghz脉冲串激光光源系统与方法可针对玻璃对玻璃、玻璃对金属、玻璃对陶瓷以及玻璃对硅晶圆(硅片)等复合材料进行钻孔或焊接，并可应用于使用氮化镓(gan)、碳化硅(sic)等第三代半导体材料的5g功率组件。
42.再者，本发明采用的复合材料(例如，玻璃)具有电磁信号屏蔽低、硬度高、成本低、质量轻等优势，致使近几年来逐渐成为3c面板和摄像头模块的材料，故本发明使用飞秒激光来进行玻璃钻孔或焊接的价值相应提高、加工效率提高、经济成本降低，因而有着广阔的前景。
43.以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的权利要求书的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的权利要求书的保护范围内。

技术特征：
1.一种用于复合材料钻孔的ghz脉冲串激光光源系统，其特征在于，所述ghz脉冲串激光光源系统包括：一承载模块，用以承载该复合材料；一激光产生模块，用以提供一激光光束；一激光扩束器，用以扩大该激光光束的一激光斑以产生一扩大激光光束；一x轴激光振镜扫描模块，用以依据该x轴激光振镜扫描模块的多个x轴方向旋转角度来反射该扩大激光光束；一x轴激光振镜控制器，耦接至该x轴激光振镜扫描模块，并用以控制该x轴激光振镜扫描模块的该些x轴方向旋转角度；一y轴激光振镜扫描模块，用以接收自该x轴激光振镜扫描模块反射的该扩大激光光束，并依据该y轴激光振镜扫描模块的多个y轴方向旋转角度来反射该扩大激光光束；一y轴激光振镜控制器，用以控制该y轴激光振镜扫描模块的该些y轴方向旋转角度；以及一聚光镜，用以将自该y轴激光振镜扫描模块反射的该扩大激光光束聚焦为具有一预定高径深比的一聚焦后激光光束，以将该聚焦后激光光束投射至该复合材料的一或多个钻孔处；其中，该聚焦后激光光束的投射路径通过该x轴激光振镜扫描模块和该y轴激光振镜扫描模块的调整，以使投射至该复合材料的该一或多个钻孔处的该聚焦后激光光束被偏移，或者该复合材料通过该承载模块的移动，以使该复合材料的该一或多个钻孔处被偏移；其中，该激光光束的脉冲宽度位于50～500fs之间，该激光光束的重复频率位于0.5～10ghz之间，该激光光束的该脉冲能量位于100～1000μj之间，该激光产生模块、该激光扩束器、该x轴激光振镜扫描模块、该y轴激光振镜扫描模块、该聚光镜以及该承载模块设置在同一光学路径。2.根据权利要求1所述的ghz脉冲串激光光源系统，其特征在于，该激光产生模块包括：一脉冲激光产生模块，用以产生具有多个脉冲信号的一激光光源；一声光调制器，邻近于该脉冲激光产生模块，并用以提高该激光光源的该重复频率，以依据提高后的该激光光源产生具有多个脉冲串的一脉冲串激光；以及一激光放大器，邻近于该声光调制器，并用以提高该脉冲串激光的该脉冲能量以产生该激光光束，其中该些脉冲串包括该些脉冲信号，该些脉冲信号的频率位于1～2000khz之间。3.根据权利要求1所述的ghz脉冲串激光光源系统，其特征在于，该聚焦后激光光束以一偏移速度投射至该复合材料的该一或多个钻孔处，该承载模块以该偏移速度进行偏移，该一或多个钻孔处包括一或多个钻孔孔洞，该一或多个钻孔孔洞为一圆柱形孔洞，该一或多个钻孔孔洞具有固定的一孔洞直径，该一或多个钻孔孔洞的内壁为一光滑墙面，该一或多个钻孔孔洞的深度依据一脉冲串数量和一能量密度来决定，该孔洞直径位于20～40μm之间，该一或多个钻孔孔洞的该深度位于70～295μm之间，该一或多个钻孔孔洞的内壁平滑度位于100～5000nm之间。4.根据权利要求3所述的ghz脉冲串激光光源系统，其特征在于，该聚焦后激光光束的该偏移速度依据该重复频率来决定，该激光光束的一平均功率依据该脉冲能量和该重复频
率来决定。5.根据权利要求1所述的ghz脉冲串激光光源系统，其特征在于，该复合材料的厚度为50～1000μm，并包括预备进行钻孔的至少两个基板，各该基板是一玻璃、一金属、一陶瓷或一半导体晶圆。6.一种用于复合材料钻孔的方法，其特征在于，所述用于复合材料钻孔的方法包括：s1：通过一ghz脉冲串激光光源系统的一激光产生模块，提供一激光光束；s2：通过该ghz脉冲串激光光源系统的一激光扩束器、一x轴激光振镜扫描模块、一y轴激光振镜扫描模块和一聚光镜，依据该激光光束产生一聚焦后激光光束；s3：将该聚焦后激光光束投射至一承载模块上的一复合材料的一或多个钻孔处；s4：当该聚焦后激光光束接触到该一或多个钻孔处的一表面时，通过该聚焦后激光光束熔融该表面；s5：当该聚焦后激光光束熔融完该表面时，该聚焦后激光光束入射至该复合材料的该一或多个钻孔处的一内壁并使其平滑；以及s6：依据该聚焦后激光光束的多个激光参数，以有效移除一部分的该复合材料，借此以于该一或多个钻孔处产生一或多个钻孔孔洞；其中，该激光光束的脉冲宽度位于50～500fs之间，该激光光束的重复频率位于0.5～10ghz之间，该激光光束的脉冲能量位于100～1000μj之间，该激光产生模块、该激光扩束器、该x轴激光振镜扫描模块、该y轴激光振镜扫描模块、该聚光镜以及该承载模块设置在同一光学路径。7.根据权利要求6所述的用于复合材料钻孔的方法，其特征在于，该激光产生模块包括：一脉冲激光产生模块，用以产生具有多个脉冲信号的一激光光源；一声光调制器，邻近于该脉冲激光产生模块，并用以提高该激光光源的该重复频率，以依据提高后的该激光光源产生具有多个脉冲串的一脉冲串激光；以及一激光放大器，邻近于该声光调制器，并用以提高该脉冲串激光的该脉冲能量以产生该激光光束，其中该些脉冲串包括该些脉冲信号，该些脉冲信号的频率位于1～2000khz之间。8.根据权利要求6所述的用于复合材料钻孔的方法，其特征在于，该聚焦后激光光束以一偏移速度投射至该复合材料的该一或多个钻孔处，该承载模块以该偏移速度进行偏移，该一或多个钻孔孔洞为一圆柱形孔洞，该一或多个钻孔孔洞具有固定一孔洞直径，该一或多个钻孔孔洞的内壁为一光滑墙面，该一或多个钻孔孔洞的深度依据一脉冲串数量和一能量密度来决定，该孔洞直径位于20～40μm之间，该一或多个钻孔孔洞的该深度位于70～295μm之间，该一或多个钻孔孔洞的内壁平滑度位于100～5000nm之间。9.根据权利要求8所述的用于复合材料钻孔的方法，其特征在于，该聚焦后激光光束的该偏移速度系依据该重复频率来决定，该激光光束的一平均功率依据该脉冲能量和该重复频率来决定。10.根据权利要求6所述的用于复合材料钻孔的方法，其特征在于，该复合材料的厚度为50～1000μm，并包括预备进行钻孔的至少两个基板，各该基板是一玻璃、一金属、一陶瓷或一半导体晶圆。

技术总结
本发明公开一种GHz脉冲串激光光源系统，包括：承载模块，承载复合材料；激光产生模块，提供激光光束；激光扩束器，产生扩大激光光束；X轴激光振镜扫描模块，反射扩大激光光束；X轴激光振镜控制器，控制X轴激光振镜扫描模块的X轴方向旋转角度；Y轴激光振镜扫描模块，反射扩大激光光束；Y轴激光振镜控制器，控制Y轴激光振镜扫描模块的Y轴方向旋转角度；聚光镜，将自Y轴激光振镜扫描模块的扩大激光光束聚焦为具有期望加工的高径深比的聚焦后激光光束，以将聚焦后激光光束投射至复合材料的一或多个钻孔处；其中激光光束的脉冲宽度位于50～500fs之间。之间。之间。


技术研发人员：林士圣 游智伟
受保护的技术使用者：聚嵘科技股份有限公司
技术研发日：2023.04.28
技术公布日：2023/10/6