專利名稱：一種激光微熔覆專用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子/光電子制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種激光微熔覆專用設(shè)備， 該設(shè)備可應(yīng)用于電子/光電子元器件的制造，包括導(dǎo)體、電阻、電容、電感、傳感器、 電極以及聚合物光波導(dǎo)的制造。
背景技術(shù)：
大規(guī)模集成電路的產(chǎn)生發(fā)展，使得電子制造技術(shù)不斷向集成化、小型化、短時(shí) 效、小批量、多品種以及三維制造的方向發(fā)展，要求導(dǎo)線寬度和線間距越來越小，并能 夠?qū)崿F(xiàn)多層布線，制約電子產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)一步提高的因素已經(jīng)由原來的芯片尺寸大小轉(zhuǎn)變 為芯片間互連線間距。2000年，發(fā)明人提出了激光微細(xì)熔覆電子漿料制備導(dǎo)線的技術(shù)，即激光微熔覆 柔性直寫技術(shù)，并自行研制出該項(xiàng)技術(shù)依托的制造系統(tǒng)和設(shè)備。該技術(shù)采用旋轉(zhuǎn)勻膠法 將商用電子漿料或自行配制的電子漿料預(yù)置在基板上，利用設(shè)備的CAD/CAM功能，無 需掩模即可控制激光在絕緣基板表面直寫制備金屬導(dǎo)線。但是，采用旋轉(zhuǎn)勻膠法預(yù)置 膜層存在如下幾個(gè)問題第一，預(yù)置膜厚度不均勻；第二，激光直寫后需去除多余的漿 料，清洗后的漿料不能回收利用，材料浪費(fèi)嚴(yán)重；第三，該方法無法在同一基板上預(yù)置 不同材料。針對(duì)上述問題，發(fā)明人研究并提出微細(xì)筆、微噴直寫技術(shù)進(jìn)行電子漿料膜 層的預(yù)置?！耙环N直寫電子/光電子元器件的微細(xì)筆及由其構(gòu)成的裝置”(申請(qǐng)?zhí)?200610019740.5)公開了一種微細(xì)筆，“一種電子漿料霧化沉積直寫裝置”(申請(qǐng)?zhí)枮?200610019527.4)公開了一種微噴直寫裝置。其中微細(xì)筆結(jié)構(gòu)簡單、成本低、控制精度 高、能應(yīng)用的漿料粘度范圍廣，不僅可用于制作電子元器件，還可用于制作光電子元器 件，如聚合物光波導(dǎo)。電子漿料霧化沉積直寫裝置中包括有霧化腔、卸壓回收腔和沉積 噴嘴。該裝置可以霧化的材料選擇范圍大、霧化效果好、運(yùn)行穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單、操作方 便、實(shí)用性強(qiáng)。微細(xì)筆/微噴與激光復(fù)合工藝流程如下先采用微細(xì)筆或者微噴直寫裝 置將電子漿料直寫沉積于基板上指定的區(qū)域，然后用激光加熱所預(yù)置的漿料，獲得所需 要的微熔覆層。在激光作用之后，還可以利用微細(xì)筆或微噴直寫沉積裝置繼續(xù)添加新的 物質(zhì)，在同一平面上制備多種材料元器件或者實(shí)現(xiàn)多層布線。微細(xì)筆和微噴直寫沉積裝 置的引入，克服了旋涂法預(yù)置漿料涂層工藝的缺點(diǎn)，工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性好，工業(yè)應(yīng)用前景 也更廣闊。但現(xiàn)有的工作平臺(tái)無法滿足該復(fù)合工藝的要求，工具分布零散，在同一基板 上預(yù)置多種材料時(shí)需頻繁更換和清洗直寫裝置，并且要重新定位加工工具與基板的相對(duì) 位置和調(diào)整加工參數(shù)，因此在實(shí)際加工時(shí)，重復(fù)的工作內(nèi)容較多，操作步驟繁復(fù)，無法 最大程度發(fā)揮微細(xì)筆、微噴與激光復(fù)合的優(yōu)勢(shì)，難以滿足工業(yè)快速復(fù)合制造的要求，只 適用于實(shí)驗(yàn)室的研究工作或小批量生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)目前激光微熔覆設(shè)備的缺點(diǎn)，提供了一種新型激光微熔覆專用設(shè) 備，該設(shè)備合理設(shè)計(jì)了激光光路、微噴和微細(xì)筆的安裝工位及工作方式，將激光加工與 微細(xì)筆、微噴直寫系統(tǒng)集成在同一個(gè)工作平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)多種加工手段的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。本發(fā)明提供的一種激光微熔覆專用設(shè)備，該設(shè)備包括工作臺(tái)、激光加工系統(tǒng)和 控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括CCD監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)和直寫系統(tǒng)；CCD監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)包括同軸CCD傳感器、旁軸CCD傳感器、變焦透鏡、成像 目鏡、變焦光學(xué)系統(tǒng)、旁軸成像物鏡和外接監(jiān)視器；激光聚焦鏡、成像目鏡、變焦透鏡 和同軸CCD傳感器依次位于同一光路上，該光路與激光加工系統(tǒng)的水平光路成90°夾 角，且激光聚焦鏡和成像目鏡分別位于激光加工系統(tǒng)水平光路的兩側(cè)，激光聚焦鏡作為 同軸監(jiān)測(cè)的成像物鏡；同軸CCD傳感器與外接監(jiān)視器相連，由外接監(jiān)視器直接顯示觀測(cè) 的圖像；旁軸CCD傳感器、變焦光學(xué)系統(tǒng)及旁軸成像物鏡依次位于在同一光路上，并固定在直寫工具的后方；工件反射回來的光束通過旁軸成像物鏡，經(jīng)過變焦光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行 調(diào)整后由旁軸CCD傳感器接收，并傳輸至計(jì)算機(jī)；直寫系統(tǒng)包括微細(xì)筆直寫裝置和微噴直寫裝置；微細(xì)筆直寫裝置的結(jié)構(gòu)為第二支架固定在基座上，導(dǎo)軌和氣缸分別位于第二 支架的兩側(cè)，第一支架通過滑塊安裝在導(dǎo)軌上，微細(xì)筆安裝在支架上，隨支架一起上下運(yùn) 動(dòng)；氣缸上設(shè)置有導(dǎo)氣管，支架與活塞桿固定連接，千分表固定在支架頂端，螺栓固定在 支架上，第一、第二微距調(diào)節(jié)螺母由第三支架的伸出部位確定其位置，并套在螺栓上；微噴直寫裝置包括水浴鍋、導(dǎo)氣管、微壓表和微噴工具；其中微噴工具又包括 霧化腔、卸壓回收腔和沉積噴嘴；進(jìn)氣流通過導(dǎo)氣管與微壓表相連，微壓表的另一端與 霧化腔相連，霧化腔通過導(dǎo)氣管與卸壓回收腔相連；霧化腔與卸壓回收腔均置于水浴鍋 中；卸壓回收腔的另一端由導(dǎo)氣管與沉積噴嘴相連，沉積噴嘴噴射漿料并沉積在基板表 面。本發(fā)明提供的設(shè)備將微細(xì)筆、微噴直寫技術(shù)與激光加工技術(shù)相結(jié)合，既可完成 圖形的預(yù)置，又可完成圖形的制造，省去用干燥爐烘干的過程，大大縮短了電子圖案的 加工時(shí)間。具體而言，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果(1)采用多支微細(xì)筆、微噴裝置，可實(shí)現(xiàn)不同電子材料在同一基板上的直寫，也 可實(shí)現(xiàn)多層電子圖案的加工，不需要拆卸微細(xì)筆、微噴結(jié)構(gòu)以及基板，保證基板位置及 加工的準(zhǔn)確性。(2)采用微細(xì)筆-激光、微噴-激光復(fù)合技術(shù)，可在同一基板上進(jìn)行分時(shí)加工， 可快速獲得(光)電子元器件。(3)操作臺(tái)上裝配有可拆卸轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)，可在該設(shè)備上實(shí)現(xiàn)三維柔性布線，無材料 形狀限制。(4)采用旁軸CCD系統(tǒng)進(jìn)行加工定位，同軸CCD監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)激光加工過程進(jìn)行 監(jiān)測(cè)，兩部分傳感器的配合使用，既能夠?qū)庸み^程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，又可準(zhǔn)確定位，從 而可保證整個(gè)加工過程的精度，提高電子圖案的加工質(zhì)量。(5)采用自制激光微熔覆專用制造軟件對(duì)加工工具進(jìn)行控制，自動(dòng)化程度高、操 作簡單、可有效控制加工精度。
(5)操作臺(tái)下方安有可拆卸加熱板，可在直寫時(shí)對(duì)基板進(jìn)行加熱，加快漿料的固 化，縮短漿料在基板擴(kuò)散時(shí)間，減小導(dǎo)線線寬。(6)操作臺(tái)的臺(tái)面上均勻分布著內(nèi)部有螺紋的小通孔，基板面積較大時(shí)，可直 接使用螺釘將基板固定在操作臺(tái)上，可防止基板在加工過程中位置發(fā)生變化影響加工精 度；加工材料為柔性基板或幅面較小、重量較輕容易滑動(dòng)時(shí)，可通過在操作臺(tái)下方安裝 與抽氣泵相連的蜂窩板，將基板固定在操作臺(tái)面上，此法也可防止加工過程中基板位置 的變化而導(dǎo)致加工精度的降低。(7)操作臺(tái)通過高精度直線電機(jī)和全閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，并采用大理石防震 隔振基座，大大降低了加工過程中工作臺(tái)對(duì)加工精度的影響。采用該設(shè)備既可以快速完成單一工具的直寫工作，又可以進(jìn)行多工具的復(fù)合操 作，無須掩膜、易于修改、工序少、研制周期短、效率高、對(duì)環(huán)境污染小、柔性化程度 高，且獲得的電子元器件圖案精度高，還可制作復(fù)雜圖形及三維電子元器件。


圖1為本發(fā)明的激光微熔覆專用設(shè)備的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的微筆直寫裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的微噴直寫裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為激光微熔覆專用制造軟件工藝實(shí)現(xiàn)流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所使用的激光器可以是半導(dǎo)體激光器、固體激光器、光纖激光器或者燈 泵浦固體激光器。上述激光器可采用連續(xù)或準(zhǔn)連續(xù)輸出方式。本發(fā)明適用于多種材料、不同性質(zhì)的電子漿料的直寫，可快速獲得性能良好的 電子元器件。電子漿料包括導(dǎo)體漿料、電阻漿料、介質(zhì)漿料或其他電子漿料，基板可以 是陶瓷、玻璃、硅、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺等材料。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。本發(fā)明設(shè)備主要包括工作臺(tái)、激光加工系統(tǒng)、CCD監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)、直寫系統(tǒng)和 控制系統(tǒng)五大部分。如圖1所示，工作臺(tái)包括操作臺(tái)17、XY 二維直線電機(jī)18和基座19 ；基座19 采用大理石防震隔振基座，可降低加工過程中工作臺(tái)對(duì)加工精度的影響；XY二維直線電 機(jī)18固定在基座19上，操作臺(tái)17安裝在XY 二維直線電機(jī)18上，并由XY 二維直線電 機(jī)18控制操作臺(tái)17的運(yùn)動(dòng)。激光加工系統(tǒng)包括激光器1、光閘2、光束整形鏡3、擴(kuò)束鏡4、鍍膜反射鏡5和 激光聚焦鏡6。激光器1、光閘2、光束整形鏡3、擴(kuò)束鏡4和鍍膜反射鏡5依次位于同一光路 上，激光器1、光閘2、光束整形鏡3和擴(kuò)束鏡4固定在基座19上，鍍膜反射鏡5與激光 器1的光 束成45°夾角。激光聚焦鏡6位于鍍膜反射鏡5的反射光路上。CCD監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)包括同軸CCD傳感器7、旁軸CCD傳感器20、變焦透鏡8、 成像目鏡9、變焦光學(xué)系統(tǒng)21、旁軸成像物鏡22和外接監(jiān)視器24。
激光聚焦鏡6、成像目鏡9、變焦透鏡8和同軸CCD傳感器7依次位于同一光路 上，該光路與激光加工系統(tǒng)的水平光路成90°夾角，且激光聚焦鏡6和成像目鏡9分別位 于激光加工系統(tǒng)的水平光路的兩側(cè)，激光聚焦鏡6作為同軸監(jiān)測(cè)的成像物鏡；同軸CCD 傳感器7與外接監(jiān)視器24相連，由外接監(jiān)視器24直接顯示觀測(cè)的圖像。旁軸CCD傳感器20、變焦光學(xué)系統(tǒng)21及旁軸成像物鏡22依次位于在同一光路 上，并固定在直寫工具的后方。工件反射回來的光束通過旁軸成像物鏡22，經(jīng)過變焦光 學(xué)系統(tǒng)21進(jìn)行調(diào)整后由旁軸CCD傳感器20接收，并傳輸至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采用裝 有控制卡的計(jì)算機(jī)23，控制圖像的顯不。直寫系統(tǒng)包括微細(xì)筆直寫裝置和微噴直寫裝置。微細(xì)筆直寫裝置如圖2所示， 支架25B固定在基座19上，導(dǎo)軌27和氣缸28分別位于支架25B的兩側(cè)，支架25A通過 滑塊26安裝在導(dǎo)軌27上，微細(xì)筆16安裝在支架25A上，隨支架25A —起上下運(yùn)動(dòng)。氣 體通過導(dǎo)氣管11進(jìn)入氣缸28，通過控制系統(tǒng)控制氣缸28的活塞桿29的運(yùn)動(dòng)。支架25C 與活塞桿29固定連接，千分表13固定在支架25C頂端，千分表13的測(cè)量桿的末端位于 螺栓14的正上方，并與其相接觸。螺栓14通過螺母15C固定在支架25A上，微距調(diào)節(jié) 螺母15A和微距調(diào)節(jié)螺母15B由支架25C的伸出部位確定其位置，并套在螺栓14上。當(dāng)控制系統(tǒng)控制氣缸28，使活塞桿29向下運(yùn)動(dòng)并進(jìn)行卡位時(shí)，活塞桿29帶動(dòng) 支架25C及固定在支架25C上的千分表13、微距調(diào)節(jié)螺母15A、微距調(diào)節(jié)螺母15B同時(shí) 下降，此時(shí)千分表13的測(cè)量桿位置不發(fā)生變化。螺栓14由于微距調(diào)節(jié)螺母15A和微距 調(diào)節(jié)螺母15B的下降而下降，從而帶動(dòng)螺母15C、支架25A —起向下運(yùn)動(dòng)，滑塊26跟隨 25A在導(dǎo)軌27上運(yùn)動(dòng)，固定在支架25A的微細(xì)筆16也跟隨25A—起向下，此時(shí)進(jìn)入微 筆工具的工作狀態(tài)。當(dāng)控制系統(tǒng)控制氣缸28，使活塞桿19向上運(yùn)動(dòng)并進(jìn)行卡位時(shí)，所有 部件隨之向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)進(jìn)入微細(xì)筆非工作狀態(tài)。當(dāng)活塞桿29固定不動(dòng)，僅調(diào)節(jié)微距調(diào)節(jié)螺母15A和微距調(diào)節(jié)螺母15B并進(jìn)行配 合鎖緊時(shí)，只有螺桿14會(huì)帶動(dòng)螺母15C、支架25A、滑塊26以及微細(xì)筆16上下運(yùn)動(dòng)。 同時(shí)，千分表13的測(cè)量桿會(huì)上下運(yùn)動(dòng)，指針的偏移量給出微細(xì)筆16上下移動(dòng)的準(zhǔn)確距 離。此時(shí)為微細(xì)筆16位置微調(diào)狀態(tài)。逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)微距調(diào)節(jié)螺母15A和15B，微細(xì)筆下 降；順時(shí)針旋轉(zhuǎn)微距調(diào)節(jié)螺母15A和15B，微細(xì)筆上升。微噴直寫裝置如圖3所示，包括水浴鍋10、導(dǎo)氣管11、微壓表12和微噴工具； 其中微噴工具又包括霧化腔31、卸壓回收腔32和沉積噴嘴33。進(jìn)氣流通過導(dǎo)氣管11與 微壓表12相連，微壓表12的另一端與霧化腔31相連，霧化腔31通過導(dǎo)氣管11與卸壓 回收腔32相連。調(diào)節(jié)微壓表12可在小范圍內(nèi)測(cè)量并調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)氣體的流量，控制微噴直 寫工具內(nèi)氣流，并能準(zhǔn)確測(cè)量出微噴工具內(nèi)氣流大小。圖3所示為將霧化腔31與卸壓回 收腔32全部置于水浴鍋10中，水浴鍋10中裝有一定量的溶液30，可對(duì)霧化腔31與卸壓 回收腔32進(jìn)行整體恒溫加熱，以保證大粘度的電子漿料及溫度敏感型電子漿料也能夠順 利實(shí)現(xiàn)霧化、沉積，并且不受或者少受環(huán)境溫度的影響。卸壓回收腔32的另一端由導(dǎo)氣 管11與沉積噴嘴33相連，沉積噴嘴33噴射漿料并沉積在基板34表面。操作臺(tái)17在計(jì) 算機(jī)23的控制下進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，沉積直寫出圖形文件規(guī)定的圖案。微筆裝置和微噴裝置的運(yùn)行均由氣體進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，氣體從外接儲(chǔ)氣裝備中導(dǎo)出， 在氣體通路中接入微壓表12以控制并顯示導(dǎo)氣管內(nèi)氣壓大小，再通過導(dǎo)氣管11分別與微筆裝置與微噴裝置相連，形成完整的加工通路。控制系統(tǒng)可以采用裝有控制卡的計(jì)算機(jī)23實(shí)現(xiàn)對(duì)激光微熔覆設(shè)備的整體控制。 計(jì)算機(jī)23中的激光微熔覆專用制造軟件發(fā)出指令可分別或同時(shí)控制激光器1的開光或關(guān) 光、XY 二維直線電機(jī)18的運(yùn)動(dòng)、直寫工具的升降、旁軸CCD傳感器20信號(hào)輸出界面 的顯示。圖4所示是激光微熔覆專用制造軟件的工藝實(shí)現(xiàn)流程圖。具體工作流程如下從激光器1中發(fā)射出來的激光通過光閘2控制激光在加工過程中的開閉狀態(tài)，由 光束整形鏡3對(duì)激光進(jìn)行光束整形，再經(jīng)由擴(kuò)束鏡4對(duì)光束進(jìn)行擴(kuò)大變換以減小發(fā)散角， 擴(kuò)束后的激光束由鍍膜反射鏡5(激光全反，可見光可透)改變激光行進(jìn)方向，反射至激 光聚焦鏡6處，由激光聚焦鏡6對(duì)激光束進(jìn)行聚焦，通過調(diào)整激光聚焦鏡6的鏡頭與工件 表面的距離(即Z軸)來調(diào)整固定在操作臺(tái)17的工件表面上的光斑大小，選取適合加工 的激光光斑大小進(jìn)行加工。當(dāng)加工圖案為二維圖形時(shí)，將工件放置于操作臺(tái)17上，根據(jù)實(shí)際加工要求，調(diào) 整激光聚焦鏡6與工件之間的距離，操作臺(tái)17跟隨XY 二維直線電機(jī)18在XY 二維平面 內(nèi)運(yùn)動(dòng)完成激光對(duì)工件的加工；當(dāng)加工圖形為三維時(shí)，可在操作臺(tái)17上安裝轉(zhuǎn)軸，再通 過計(jì)算機(jī)23內(nèi)安裝的微熔覆制造專用軟件控制XYZU四軸聯(lián)動(dòng)，完成三維立體制造。工件表面的可見光通過激光聚焦鏡6 (作為可見光成像系統(tǒng)的物鏡)、成像目鏡9 及變焦透鏡8成像于同軸CCD傳感器7的靶面上，同軸CCD傳感器7采集光信號(hào)后轉(zhuǎn)化 成數(shù)字信號(hào)由外接監(jiān)視器24顯示出來，即可對(duì)激光加工過程中工件表面加工情況進(jìn)行實(shí) 時(shí)監(jiān)控。為了確保加工精度，需要對(duì)加工工具及工件上圖案的位置進(jìn)行定位。首先由加 工工具在測(cè)試基板上繪制出定位圖形，通過移動(dòng)工作臺(tái)將基板上的定位圖形移至旁軸成 像物鏡22正下方，工件上的可見光通過旁軸成像物鏡22，經(jīng)過變焦光學(xué)系統(tǒng)21進(jìn)行變換 并成像于旁軸CCD傳感器20的靶面上，旁軸CCD傳感器20采集光學(xué)信號(hào)并轉(zhuǎn)化成數(shù)字 信號(hào)傳送到計(jì)算機(jī)23中，由計(jì)算機(jī)23顯示出旁軸定位系統(tǒng)觀測(cè)到的圖像。根據(jù)定位圖 形由軟件計(jì)算出加工工具中心與旁軸成像物鏡22中心的距離。對(duì)加工工件進(jìn)行重復(fù)加工時(shí)，需根據(jù)工件在操作臺(tái)17上的擺放位置，在激光微 熔覆專用設(shè)備控制軟件的程序中對(duì)加工圖形進(jìn)行變換，再由已定位的加工工具直接加工 即可。除了采用激光可以實(shí)現(xiàn)快速直寫的功能之外，本裝置還可用微細(xì)筆與微噴實(shí)現(xiàn) 直寫功能。本設(shè)備中裝有三套微細(xì)筆直寫裝置和兩套微噴直寫裝置，用戶可在微細(xì)筆和霧 化腔中裝入不同的電子漿料，通過相對(duì)位置的確定，可進(jìn)行多工具的連續(xù)或交替工作， 無須將工件取出重新定位，縮短(光)電子元器件的制造時(shí)間。另外，為了保證霧化的 均勻性，對(duì)于一般商用漿料，水浴鍋內(nèi)的溫度控制在30°C到80°C之間。本設(shè)備除了可實(shí)現(xiàn)多微細(xì)筆、多微噴工具的復(fù)合加工，還可以實(shí)現(xiàn)微細(xì)筆-激 光、微噴-激光的復(fù)合加工。通過計(jì)算機(jī)23以及旁軸定位系統(tǒng)確定激光及其他工具的絕 對(duì)位置后，計(jì)算出工具間的相對(duì)距離。通過在控制系統(tǒng)的軟件中繪制出預(yù)加工的圖形， 再由控制系統(tǒng)控制加工工具的運(yùn)動(dòng)，在基板上根據(jù)設(shè)計(jì)要求預(yù)置膜層；工作臺(tái)下方安裝
7的加熱板可使膜層在基板上快速固化，無須置于干燥爐中烘干，縮短膜層預(yù)置時(shí)間；然 后計(jì)算機(jī)23根據(jù)激光與直寫工具的相對(duì)位置值，直接將預(yù)置膜層移至激光下方進(jìn)行激光 掃描，無須將基板取下重新定位，完成微細(xì)筆-激光、微噴-激光的復(fù)合加工。采用該法 進(jìn)行電子元器件的加工，加工精度高、速度快、自動(dòng)化程度高、大大縮短了加工時(shí)間。
本發(fā)明不僅局限于上述具體實(shí)施方式
，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明公開的 內(nèi)容，可以采用其它多種具體實(shí)施方式
實(shí)施本發(fā)明，因此，凡是采用本發(fā)明的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) 和思路，做一些簡單的變化或更改的設(shè)計(jì)，都落入本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種激光微熔覆專用設(shè)備，該設(shè)備包括工作臺(tái)、激光加工系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其特 征在于，該系統(tǒng)還包括CCD監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)和直寫系統(tǒng)；CCD監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)包括同軸CCD傳感器(7)、旁軸CCD傳感器(20)、變焦透鏡 (8)、成像目鏡(9)、變焦光學(xué)系統(tǒng)(21)、旁軸成像物鏡(22)和外接監(jiān)視器(24)；激光 聚焦鏡(6)、成像目鏡(9)、變焦透鏡⑶和同軸CCD傳感器(7)依次位于同一光路上， 該光路與激光加工系統(tǒng)的水平光路成90°夾角，且激光聚焦鏡(6)和成像目鏡(9)分別位 于激光加工系統(tǒng)水平光路的兩側(cè)，激光聚焦鏡(6)作為同軸監(jiān)測(cè)的成像物鏡；同軸CCD 傳感器(7)與外接監(jiān)視器(24)相連，由外接監(jiān)視器(24)直接顯示觀測(cè)的圖像；旁軸CCD 傳感器(20)、變焦光學(xué)系統(tǒng)(21)及旁軸成像物鏡(22)依次位于在同一光路上，并固定在 直寫工具的后方；工件反射回來的光束通過旁軸成像物鏡(22)，經(jīng)過變焦光學(xué)系統(tǒng)(21) 進(jìn)行調(diào)整后由旁軸CCD傳感器(20)接收，并傳輸至計(jì)算機(jī)(23)；直寫系統(tǒng)包括微細(xì)筆直寫裝置和微噴直寫裝置；微細(xì)筆直寫裝置的結(jié)構(gòu)為第二支架(25B)固定在基座(19)上，導(dǎo)軌(27)和氣缸 (28)分別位于第二支架(25B)的兩側(cè)，第一支架(25A)通過滑塊(26)安裝在導(dǎo)軌(27) 上，微細(xì)筆(16)安裝在支架(25A)上，隨支架(25A) —起上下運(yùn)動(dòng)；氣缸(28)上設(shè)置 有導(dǎo)氣管(11)，支架(25C)與活塞桿(29)固定連接，千分表(13)固定在支架(25C)頂 端，螺栓(14)固定在支架(25A)上，第一、第二微距調(diào)節(jié)螺母(15A、15B)由第三支架 (25C)的伸出部位確定其位置，并套在螺栓(14)上；微噴直寫裝置包括水浴鍋(10)、導(dǎo)氣管(11)、微壓表(12)和微噴工具；其中微噴工 具又包括霧化腔(31)、卸壓回收腔(32)和沉積噴嘴(33)；進(jìn)氣流通過導(dǎo)氣管(11)與微 壓表(12)相連，微壓表(12)的另一端與霧化腔(31)相連，霧化腔(31)通過導(dǎo)氣管(11) 與卸壓回收腔(32)相連；霧化腔(31)與卸壓回收腔(32)均置于水浴鍋(10)中；卸壓回 收腔(32)的另一端由導(dǎo)氣管(11)與沉積噴嘴(33)相連，沉積噴嘴(33)噴射漿料并沉積 在基板(34)表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的種激光微熔覆專用設(shè)備，其特征在于，工作臺(tái)包括操作臺(tái) (17)、XY 二維直線電機(jī)(18)和基座(19) ； XY 二維直線電機(jī)(18)固定在基座(19)上， 操作臺(tái)(17)安裝在XY 二維直線電機(jī)(18)的上方，并控制操作臺(tái)(17)的運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求(1)所述的種激光微熔覆專用設(shè)備，其特征在于，激光加工系統(tǒng)包 括激光器(1)、光閘(2)、光束整形鏡(3)、擴(kuò)束鏡(4)、鍍膜反射鏡(5)和激光聚焦鏡 (6)；激光器(1)、光閘(2)、光束整形鏡(3)、擴(kuò)束鏡(4)和鍍膜反射鏡(5)依次位于同一 光路上，激光器(1)、光閘(2)、光束整形鏡(3)和擴(kuò)束鏡(4)固定在工作臺(tái)的基座上， 鍍膜反射鏡(5)與激光器(1)的光束成45°夾角；激光聚焦鏡(6)位于鍍膜反射鏡(5)的 反射光路上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種激光微熔覆專用設(shè)備，該設(shè)備包括工作臺(tái)、激光加工系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括CCD監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)和直寫系統(tǒng)；CCD監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)包括同軸CCD傳感器、旁軸CCD傳感器、變焦透鏡、成像目鏡、變焦光學(xué)系統(tǒng)、旁軸成像物鏡和外接監(jiān)視器；直寫系統(tǒng)包括微細(xì)筆直寫裝置和微噴直寫裝置；微細(xì)筆直寫裝置包括支架，導(dǎo)軌、氣缸、滑塊、活塞桿、千分表、微距調(diào)節(jié)螺母和微細(xì)筆；微噴直寫裝置包括水浴鍋、導(dǎo)氣管、微壓表和微噴工具；該設(shè)備合理設(shè)計(jì)了激光光路、微噴和微細(xì)筆的安裝工位及工作方式，將激光加工與微細(xì)筆、微噴直寫系統(tǒng)集成在同一個(gè)工作平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)多種加工手段的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。
文檔編號(hào)B23K26/02GK102011123SQ201010562229
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者張潔, 曾曉雁, 李祥友, 段軍, 王澤敏, 蔡志祥 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)