專利名稱：一種對激光鍍層進行處理的系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及激光鍍層處理技術領域，尤其涉及一種對激光鍍層進行處理的系統， 在控制鍍層的厚度和鍍線的寬窄尺度有著高自由度的調控，可以獲得精細的鍍層質量。本發明適用于激光電鍍、激光化學鍍、激光刻蝕、激光微融覆的處理過程。
背景技術：
由于激光具有高能量密度、高單色性以及良好的相干性、方向性等許多無可比擬的優點，使其在表面處理技術中的應用越來越引人注目。在金屬、半導體和高聚物上進行激光誘導鍍層處理近年來引起了人們的極大注意，這種工藝在微電子電路的制作及修復中有廣闊的應用前景。
普通鍍層處理發生在整個電極基體上，鍍層處理速度慢，難以形成復雜和精細的圖案。激光誘導鍍層處理與其相比具有明顯的優越性。首先，激光的控制能力強。激光誘導反應只發生在光照區，能實現金屬在非金屬上勿需掩模、微米量級的直接局域鍍覆，進行無屏蔽描圖，簡化工藝并節約大量貴重金屬。其次，激光誘導鍍層處理可獲得較高的金屬沉積速度，鍍層生長速率可提高三個數量級，同時，激光鍍層處理還可改善沉積層的質量，其沉積層表面更加平整，顆粒大小均勻、規則，分布致密。激光照射使得金屬晶核的形成速度遠遠大于其生產速度，從而其形成的晶粒較細；激光照射產生的高溫有助于金屬原子的表面擴散過程，使鍍層原子有著較為整齊的排列。
激光鍍層處理以其高耐熱、高電導和易焊接等優良性能得到了越來越廣泛的應用。對于形狀復雜、寬度可調的電路設計、電路修復和在微電子連接器部件上的局部沉積， 激光誘導鍍層處理可發揮的作用越來越大。
激光鍍層處理的過程實際上就是金屬顆粒的形成過程，其生長規律和形貌依賴于各種工藝參數，如與激光功率、掃描速率、照射時間、光斑直徑、溶液的成分及濃度、襯底的表面處理等工藝參數和試驗條件有關。激光照射能提高成核的速度，使結晶顆粒細小致密。 激光產生的熱效應也起局部清潔基體表面的作用，因此在難鍍的基體上能得到結合緊密的鍍層。
本發明采用的激光鍍層處理系統使用了不同的激光脈沖，兩脈沖之間有固定的延時，從而主脈沖形成的鍍層產物能夠吸收從脈沖的能量，這樣得到的就是一個經過修正的激光鍍層加工過程，該過程比傳統的激光鍍層處理(采用連續激光和單個脈沖激光)效率更高，可以獲得精細的鍍層質量，在控制鍍層的厚度和鍍線的寬窄尺度，有著高自由度的調控。不同激光脈沖之間有延時使鍍層處理材料可以充分吸收激光的熱效應，提高鍍層處理的可控度和精度。本發明脈沖加工方式要求激光脈沖有不同的到達時間，脈沖之間的時間延遲非常重要。進一步，不同脈沖也可具有不同的工作波長。此外，不同脈沖的選擇和優化必須針對鍍層材料的特性，這決定了激光脈沖被鍍層材料最終的吸收效率。發明內容
(一 )要解決的技術問題
有鑒于此，本發明的主要目的是提供一種對激光鍍層進行處理的系統，以實現對激光鍍層的精細加工。
( 二 )技術方案
為達到上述目的，本發明提供了一種對激光鍍層進行處理的系統，包括
第一脈沖激光器I和第二脈沖激光器2，用于提供進行激光電鍍的第一激光脈沖和第二激光脈沖；
第一衰減器3和第二衰減器4，用于調整第一脈沖激光器I和第二脈沖激光器2的輸出功率，防止損傷鍍層處理材料；
第一電子快門5和第二電子快門6，用于分別控制第一激光脈沖與第二激光脈沖的通斷和照射時間；
第一擴束鏡7和第二擴束鏡8，用于分別擴展第一脈沖激光器I和第二脈沖激光器 2的激光束直徑，減小激光束的發散角；
反射鏡9和合束器10，該反射鏡9通過合束器10將第一激光脈沖與第二激光脈沖匯為一路激光光束；
CXD實時觀察系統11，用于實時觀測待處理樣品基底15 ；
光學振鏡12,用于移動激光光束的位置,控制激光光束的掃描速度；
聚焦物鏡13和反射鏡14，聚焦物鏡13通過反射鏡14將激光光束聚焦在待處理樣品基底15的表面；
電解池16,用于放置電解液,待處理樣品基底15放置在電解池16中并與三維移動臺17連接；
三維移動臺17，用于放置并調整待處理樣品基底15的位置；和
延遲控制器18，連接于第一脈沖激光器I和第二脈沖激光器2，控制第一脈沖激光器I發射的第一激光脈沖與第二激光脈沖激光器2發射的第二脈沖之間具有一個時間延遲。
上述方案中，所述第一脈沖激光器I和第二脈沖激光器2均連接于延遲控制器18， 第一激光脈沖和第二激光脈沖的脈沖寬度、波長均是相同或不相同，第一激光脈沖和第二激光脈沖的重復頻率相同或者成固定的比例關系。該第一激光脈沖和第二激光脈沖的波長范圍從100nm-2ym，重復頻率從ΙΗζ-ΙΟΟΜΗζ，脈沖寬度從毫秒到飛秒。
上述方案中，該第一激光脈沖與第二激光脈沖匯成的激光光束依次經過光學振鏡 12和聚焦物鏡13，并被反射鏡14反射至待處理樣品基底15上。
上述方案中，所述延遲控制器18通過電調制或光調制的方式控制第一脈沖激光器I發射的第一激光脈沖與第二脈沖激光器2發射的第二激光脈沖之間具有一個時間延遲。
上述方案中，所述電調制是通過用電信號給第一脈沖激光器I和第二脈沖激光器 2不用時間延遲觸發信號，使第一激光脈沖和第二激光脈沖之間有一定的時間延遲。
上述方案中，所述光調制是通過改變第一激光脈沖和第二激光脈沖之間的光程差，從而實現第一激光脈沖和第二激光脈沖之間有一定的時間延遲。
上述方案中，所述第一激光脈沖和第二激光脈沖之間的時間延遲小于第一脈沖激光器發射脈沖間隔的1/2。
上述方案中，所述第一衰減器3和第二衰減器4調整第一脈沖激光器I和第二脈沖激光器2的輸出功率，將焦點處的峰值功率控制在105W/cm2到109W/cm2。
上述方案中，所述光學振鏡12將激光光束的掃描速度控制在O到lOcm/s范圍內， 移動范圍控制在IOnm-IOOcm的范圍內。
上述方案中，所述第一電子快門5和第二電子快門6分別控制第一激光脈沖與第二激光脈沖的通斷和照射時間從I μ s到100s。
上述方案中，所述電解池用來盛放電解液，電解液中含有用來做鍍層處理的材料， 并將其附著在待處理樣品基底15上，適用于激光電鍍和激光刻蝕。
上述方案中，所述電解池用來盛放化學鍍液，化學鍍液中含有用來做鍍層處理的材料，并將其附著在待處理樣品基底15上，適用于激光化學鍍。
上述方案中，所述電解池用來盛放電子漿料，電子漿料含有用來做鍍層處理的材料，并將其附著在待處理樣品基底15上，適用于激光微融覆。
上述方案中，該系統還包括脈沖電鍍電源，用于為電解池的正極和負極提供電壓。
上述方案中，采用分束器19代替發射第二激光脈沖的第二脈沖激光器2。
(三)有益效果
從上述技術方案可以看出，本發明具有以下有益效果
I、傳統激光鍍層處理技術照射到目標材料的激光能量，采用連續波或者單個脈沖，本發明提供的對激光鍍層進行處理的系統，則精密的將激光能量在時間上和空間上分成不同的脈沖，為精密控制鍍層生長提供了多自由度的控制手段，具有高的電鍍速度和高的空間分辨率。
2、本發明提供的對激光鍍層進行處理的系統，由于采用不同激光脈沖互相匹配， 可使鍍層生長效率和鍍層材料流動狀況的得到更佳的改善，相應地減少了鍍層處理的作用時間，就使鍍層周圍聚集的熱能可控。熱能的過量沉積會導致冶金學方面的變化，如顆粒生長導致的鍍層或鍍線不均勻，鍍層過厚等問題。本發明可較好的解決這一問題。
3、本發明提供的對激光鍍層進行處理的系統，可通過不同激光脈沖之間匹配相宜的參數條件，如時間延遲量、波長、脈寬及重復頻率，優化激光脈沖與鍍層材料的熱吸收，實現對激光鍍層處理的高效精細加工。
4、比起傳統方式采用的連續激光和單個脈沖激光，本發明提供的對激光鍍層進行處理的系統，采用的脈沖匹配激光鍍層處理方法可獲得比傳統方式更快的加工速度，同時具有高的加工質量。


圖I是根據本發明的一個實施例的對激光鍍層進行處理的系統的示意圖2是根據本發明的另一個實施例的對激光鍍層進行處理的系統的示意圖3是根據本發明一個實施例采用光調制方式的時延控制器的原理圖。
圖4 (a)是單脈沖的時間發生序列；
圖4(b)是第一激光脈沖與第二激光脈沖的時間發生序列；
圖5(a)是單脈沖的能量分布；
圖5(b)是第一激光脈沖與第二激光脈沖的能量疊加分布。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。
下面將參照附圖結合本發明優選實施例對本發明進行說明。在下面的說明中，提供許多具體的細節例如對光學元件的說明以便于對本發明實施例的全面了解。然而，本發明不僅適用于一個或多個具體的描述，且適用于其他參數和材料等。說明書下文中所列舉的實施例是示意性的而非限制性的。
激光器輸出的激光束經透鏡聚焦后投射到陰極表面，在陰極附近的微小區域里形成極高的光功率密度。受光照的陰極材料吸收激光能量后，使電解液陰極界面附近的局部微小區域里的溫度驟然升高，產生陡峭的溫度梯度并在電解液中引起強烈對流，從而攪拌了溶液。溫升和攪拌造成局部區域里離子遷移率增加，陰極還原反應增強和平衡電位正向漂移，造成局部范圍里電化學反應大大增強，導致在陰極表面局部受光照區域沉積過程的劇烈加速。這種對激光引發的鍍層處理增強效應的理論解釋稱為激光鍍層處理的熱模型。
激光誘導鍍層處理的沉積質量和速率的影響因素較多，主要的因素有激光功率、 照射時間、溶液的成分和濃度、襯底的前處理和選擇等。
由于本發明采用了主脈沖和從脈沖兩種不同的激光脈沖，主脈沖和從脈沖之間有固定的延時，從而主脈沖形成的鍍層產物能夠吸收從脈沖的能量，這樣得到的就是一個經過修正的激光鍍層加工過程，該過程比傳統的激光鍍層處理效率更高，可以獲得精細的鍍層質量，在控制鍍層的厚度和鍍線的寬窄尺度，有著高自由度的調控。主脈沖和從脈沖之間有延時使鍍層處理材料可以充分吸收激光的熱效應，提高鍍層處理的可控度和精度。本發明脈沖加工方式要求激光脈沖有不同的到達時間，脈沖之間的時間延遲非常重要。
進一步，不同脈沖也可具有不同的工作波長。激光脈沖包含不同波長的工作方式為，第一脈沖的第一波長使部分鍍層材料從溶液中析出，第二脈沖的第二波長進一步提高熱效應，對第一脈沖進行輔助處理，這樣就能夠很好地加工通常僅對第一脈沖敏感的材料， 而且加工所需的輸入功率大大降低，加工速度得到提高，加工質量也更好。此外，不同脈沖的選擇和優化必須針對鍍層材料的特性，這決定了激光脈沖被鍍層材料最終的吸收效率。
下面結合實施例對本發明提供的對激光鍍層進行處理的系統進行詳細說明。
圖I給出了根據本發明一個實施例的對激光鍍層進行處理的系統的示意圖，該系統包括第一脈沖激光器I和第二脈沖激光器2、第一衰減器3和第二衰減器4、第一電子快門5和第二電子快門6、第一擴束鏡7和第二擴束鏡8、反射鏡9、合束器10、CXD實時觀察系統11、光學振鏡12、聚焦物鏡13、反射鏡14，待處理樣品基底15、電解池16、三維移動臺 17和延遲控制器18。
第一脈沖激光器I和第二脈沖激光器2連接延遲控制器18，第一脈沖激光器I和第二脈沖激光器2可選擇不同的參數，如波長、脈寬、輸出功率等，重復頻率需保持一致，或者成固定的比例關系。延遲控制器18通過電調制的方式控制第一脈沖激光器I發射的第一脈沖與第二脈沖激光器2發射的第二脈沖之間具有一個時間延遲，該時間延遲小于第一脈沖激光器I發射脈沖間隔的1/2。第一衰減器3和第二衰減器4可進一步調整第一脈沖激光器I和第二脈沖激光器2的輸出功率，防止損傷鍍層處理材料。第一電子快門5和第二電子快門6可分別控制第一脈沖與第二脈沖的通斷和照射時間；第一擴束鏡7和第二擴束鏡8分別擴展第一脈沖激光器I和第二脈沖激光器2的激光束直徑，減小激光束的發散角。反射鏡9通過合束器10將第一脈沖與第二脈沖匯為一路激光光束，該激光光束依次經過光學振鏡12和聚焦物鏡13,并被反射鏡14反射至待處理樣品基底15上。光學振鏡12 可在電腦控制下移動激光光束的位置，控制激光光束的掃描速度。聚焦物鏡13通過反射鏡 14將激光光束聚焦在待處理樣品基底15的表面。待處理樣品基底15放置在電解池16中并與三維移動臺17連接，三維移動臺17用來放置并調整鍍層處理基底的位置。CXD實時監測系統11實時觀測加工的鍍層樣品。
其中，所述延遲控制器18通過電調制或光調制的方式控制第一脈沖激光器I發射的第一激光脈沖與第二脈沖激光器2發射的第二激光脈沖之間具有一個時間延遲。所述電調制是通過用電信號給第一脈沖激光器I和第二脈沖激光器2不用時間延遲觸發信號，使第一激光脈沖和第二激光脈沖之間有一定的時間延遲。所述光調制是通過改變第一激光脈沖和第二激光脈沖之間的光程差，從而實現第一激光脈沖和第二激光脈沖之間有一定的時間延遲。所述第一激光脈沖和第二激光脈沖之間的時間延遲小于第一脈沖激光器發射脈沖間隔的1/2。第一激光脈沖和第二激光脈沖的重復頻率需保持一致，或者成固定的比例關系，才能保持固定的時間延遲。
第一脈沖激光器I和第二脈沖激光器2，用于提供第一激光脈沖與第二激光脈沖； 波長范圍從IOOnmjym,重復頻率從ΙΗζ-ΙΟΟΜΗζ，脈沖的寬度從毫秒到飛秒，輸出平均功率在lmW-50W范圍。第一激光脈沖和第二激光脈沖的波長必須選擇在鍍層處理的基底能吸收而溶液不吸收的波段。所述第一脈沖激光器I和第二脈沖激光器2均連接于延遲控制器 18，第一激光脈沖和第二激光脈沖的脈沖寬度、波長均是相同或不相同，第一激光脈沖和第二激光脈沖的重復頻率相同或者成固定的比例關系。該第一激光脈沖和第二激光脈沖的波長范圍從100nm-2 μ m,重復頻率從ΙΗζ-ΙΟΟΜΗζ，脈沖寬度從毫秒到飛秒。該第一激光脈沖與第二激光脈沖匯成的激光光束依次經過光學振鏡12和聚焦物鏡13，并被反射鏡14反射至待處理樣品基底15上。
所述第一衰減器3和第二衰減器4調整第一脈沖激光器I和第二脈沖激光器2的輸出功率，將焦點處的峰值功率控制在105W/cm2到109W/cm2。所述光學振鏡12將激光光束的掃描速度控制在O到10cm/s范圍內，移動范圍控制在IOnm-IOOcm的范圍內。所述第一電子快門5和第二電子快門6分別控制第一激光脈沖與第二激光脈沖的通斷和照射時間從 I μ s 至Ij 100s。
所述電解池用來盛放電解液，電解液中含有用來做鍍層處理的材料，并將其附著在待處理樣品基底15上，適用于激光電鍍和激光刻蝕。所述電解池用來盛放化學鍍液，化學鍍液中含有用來做鍍層處理的材料，并將其附著在待處理樣品基底15上，適用于激光化學鍍。所述電解池用來盛放電子漿料，電子漿料含有用來做鍍層處理的材料，并將其附著在待處理樣品基底15上，適用于激光微融覆。
針對圖I所示的對激光鍍層進行處理的系統的示意圖，下面詳細描述對圖I所示的對激光鍍層進行處理的系統進行操作實現對激光鍍層進行處理的過程。
I)打開第一脈沖激光器I和第二脈沖激光器2電源，第一激光脈沖和第二激光脈沖的波長須選擇待處理樣品基底15能吸收而溶液不吸收的波段。輸出平均功率在lmW-50W 范圍內，波長在IOOnm到2um范圍內，脈寬從毫秒到飛秒，重復頻率從IHz到IOOMHz。
2)調節第一激光脈沖和第二激光脈沖的時間延遲，時間延遲小于第一脈沖激光器 I發射第一激光脈沖間隔的1/2。第一激光脈沖和第二激光脈沖的重復頻率需保持一致，或者成固定的比例關系，才能保持固定的時間延遲。
3)調節第一擴束鏡7和第二擴束鏡8、反射鏡9、合束器10、(XD實時觀察系統11、 聚焦物鏡13和反射鏡14等，操縱移動光學振鏡12和三維移動臺17，使第一脈沖與第二脈沖匯合成的激光光束聚焦在待鍍層處理的加工基底表面的同一處。由于采用不同激光脈沖的熱效應疊加，選擇性地在基底表面直接進行無掩膜的鍍層處理，選擇熱傳導性稍差的材料要比熱傳導性好的材料有優勢，吸收不同時間到達的脈沖局部上升溫度差更高，反應速度更快，效果更明顯，但要注意材料的損傷閾值。
4)通過第一衰減器3和第二衰減器4將焦點處的峰值功率控制在105W/cm2到 109ff/cm2,使激光能量小于材料的損傷閾值和電解液的汽化閾值。
5)通過光學振鏡12控制激光掃描速度從O到lOcm/s，激光光束在IOnm-IOOcm 的范圍內移動；第一電子快門5和第二電子快門6控制激光脈沖通斷及照射時間I μ S到 100s，進行有多激光脈沖直寫鍍層處理。
圖2給出了根據本發明另一個實施例的對激光鍍層進行處理的系統的示意圖。該系統與圖I中的系統不同之處為采用分束器19代替了發射第二脈沖的第二脈沖激光器 2，并且延遲控制器18采用光學調制的方式實現時間延遲，其實現原理如圖3所示，而圖I 中的延遲控制器18是采用電調制的方式實現時間延遲。圖2所示實施例中其他結構與圖 I中的均相同。
圖3中光調制時間延遲器由兩對垂直放置的反射鏡構成，調節兩對反射鏡的距離，可達到控制時間延遲的目的。電調制時間延遲器的主控振蕩器按觸發方式工作，分兩路分別輸出不同延遲的主脈沖，產生寬度、幅度和重復頻率可調的電信號控制激光器輸出。
圖4比較了(a)傳統方式單脈沖的時間發生序列和(b)本發明的多脈沖加工方式第一激光脈沖與第二激光脈沖的發生序列，可以看到多脈沖的加工方式提供了修正的激光鍍層加工過程，在控制鍍層的厚度和鍍線的寬窄尺度，有著高自由度的調控。圖5顯示了(a)傳統方式中單脈沖的能量分布，以及(b)本發明的多脈沖加工方式中，第一激光脈沖與第二激光脈沖的能量疊加分布，可以看到多脈沖的加工方式在一個周期內的能量分布更為集中，比傳統的激光鍍層處理效率更高。
本發明提供的對激光鍍層進行處理的方法是基于本發明提供的對激光鍍層進行處理的系統實現的。
實施例I
實施例I是結合圖I對本發明提供的對激光鍍層進行處理的方法進行詳細說明的。
第一脈沖激光器I為調Q的YAG倍頻激光器輸出的激光束波長為532nm，平均功率為350mW，脈寬為100ns，聚焦后光斑直徑為500um，工作頻率200KHz ;第二脈沖激光器2為調Q的YAG倍頻激光器輸出的激光束波長為355nm，平均功率為200mW，脈寬為50ns，聚焦后光斑直徑為300um，工作頻率200KHz。
第一脈沖激光器I和第二脈沖激光器2連接延遲控制器18，延遲控制器18通過電調制的方式控制第一脈沖激光器I發射的第一脈沖與第二脈沖激光器2發射的第二脈沖之間具有一個時間延遲，該時間延遲為100ns。第一脈沖激光器I和第二脈沖激光器2可選擇不同的參數，如波長、脈寬、輸出功率等。第一衰減器3和第二衰減器4可進一步調整第一脈沖激光器I和第二脈沖激光器2的輸出功率，防止損傷鍍層處理材料。第一電子快門5和第二電子快門6可分別控制第一脈沖與第二脈沖的通斷和照射時間；第一擴束鏡7 和第二擴束鏡8分別擴展第一脈沖激光器I和第二脈沖激光器2的激光束直徑，減小激光束的發散角。反射鏡9通過合束器10將第一脈沖與第二脈沖匯為一路激光光束，該激光光束依次經過光學振鏡12和聚焦物鏡13，并被反射鏡14反射至待處理樣品基底15上。光學振鏡12可在電腦控制下移動激光光束的位置，控制激光光束的掃描速度，使激光光束在 IOnm-IOOcm的范圍內移動。
聚焦物鏡13通過反射鏡14將激光光束聚焦在待處理樣品基底15的表面。待處理樣品基底15放置在電解池16中并與三維移動臺17連接。電解池16側方為通光窗口， 待處理樣品基底15固定在三維移動臺17上。在電解池16的陰極和陽極之間施加直流電壓，由直流穩壓電源供電。激光光束經過聚焦后照射在陰極上，陰極為預鍍有鎳薄膜的玻璃基片，陽極為金屬鉬片。電解液為硫酸銅水溶液，對532nm激光有良好透明性。三維移動臺 17用來放置或移動鍍層處理基底，在IOnm-IOOcm范圍內移動。CXD實時監測系統11實時觀測加工的鍍層樣品。
實施例2
實施例2是結合圖2對本發明提供的對激光鍍層進行處理的方法進行詳細說明的。
第一脈沖激光器I為調Q的YAG倍頻激光器輸出的激光束波長為532nm，平均功率為350mW，脈寬為50ns，聚焦后光斑直徑為500um，工作頻率200kHz。采用分束器19分出第二束激光，利用空間光學時間延遲器，調整圖3中兩對反射鏡的相對位置，使第一激光脈沖和第二激光脈沖之間的間隔為100ns。其他操作步驟同實施例I
本發明提供對激光鍍層進行處理的系統，實現了對激光鍍層的精細加工。激光鍍層處理可以精確控制的激光精細加工方法及系統。通過利用與待加工的材料的吸收特性匹配的脈沖和波長的激光束實現材料對激光熱效應的充分吸收，取得理想的鍍層處理結果。
由于采用不同激光脈沖的熱效應疊加，選擇性地在基底表面直接進行無掩膜的鍍層處理，選擇熱傳導性稍差的材料要比熱傳導性好的材料有優勢，吸收不同時間到達的脈沖局部上升溫度差更高，反應速度更快，效果更明顯，但要注意材料的損傷閾值。
以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種對激光鍍層進行處理的系統，其特征在于，包括 第一脈沖激光器(I)和第二脈沖激光器(2)，用于提供進行激光電鍍的第一激光脈沖和第二激光脈沖； 第一衰減器(3)和第二衰減器(4)，用于調整第一脈沖激光器(I)和第二脈沖激光器(2)的輸出功率，防止損傷鍍層處理材料； 第一電子快門(5)和第二電子快門￠)，用于分別控制第一激光脈沖與第二激光脈沖的通斷和照射時間； 第一擴束鏡(7)和第二擴束鏡(8)，用于分別擴展第一脈沖激光器(I)和第 二脈沖激光器(2)的激光束直徑，減小激光束的發散角； 反射鏡(9)和合束器(10)，該反射鏡(9)通過合束器(10)將第一激光脈沖與第二激光脈沖匯為一路激光光束； CCD實時觀察系統(11)，用于實時觀測待處理樣品基底(15)； 光學振鏡(12),用于移動激光光束的位置,控制激光光束的掃描速度； 聚焦物鏡(13)和反射鏡(14)，聚焦物鏡(13)通過反射鏡(14)將激光光束聚焦在待處理樣品基底(15)的表面； 電解池(16)，用于放置電解液，待處理樣品基底(15)放置在電解池16中并與三維移動臺(17)連接； 三維移動臺(17)，用于放置并調整待處理樣品基底(15)的位置；和延遲控制器(18)，連接于第一脈沖激光器(I)和第二脈沖激光器(2)，控制第一脈沖激光器(I)發射的第一激光脈沖與第二激光脈沖激光器(2)發射的第二脈沖之間具有一個時間延遲。
2.根據權利要求I所述的對激光鍍層進行處理的系統，其特征在于，所述第一脈沖激光器(I)和第二脈沖激光器(2)均連接于延遲控制器(18)，第一激光脈沖和第二激光脈沖的脈沖寬度、波長均是相同或不相同，第一激光脈沖和第二激光脈沖的重復頻率相同或者成固定的比例關系。
3.根據權利要求2所述的對激光鍍層進行處理的系統，其特征在于，該第一激光脈沖和第二激光脈沖的波長范圍從100nm-2 μ m,重復頻率從ΙΗζ-ΙΟΟΜΗζ，脈沖寬度從毫秒到飛秒。
4.根據權利要求I所述的對激光鍍層進行處理的系統，其特征在于，該第一激光脈沖與第二激光脈沖匯成的激光光束依次經過光學振鏡(12)和聚焦物鏡(13)，并被反射鏡(14)反射至待處理樣品基底(15)上。
5.根據權利要求I所述的對激光鍍層進行處理的系統，其特征在于，所述延遲控制器(18)通過電調制或光調制的方式控制第一脈沖激光器(I)發射的第一激光脈沖與第二脈沖激光器(2)發射的第二激光脈沖之間具有一個時間延遲。
6.根據權利要求5所述的對激光鍍層進行處理的系統，其特征在于，所述電調制是通過用電信號給第一脈沖激光器(I)和第二脈沖激光器(2)不用時間延遲觸發信號，使第一激光脈沖和第二激光脈沖之間有一定的時間延遲。
7.根據權利要求5所述的對激光鍍層進行處理的系統，其特征在于，所述光調制是通過改變第一激光脈沖和第二激光脈沖之間的光程差，從而實現第一激光脈沖和第二激光脈沖之間有一定的時間延遲。
8.根據權利要求5所述的對激光鍍層進行處理的系統，其特征在于，所述第一激光脈沖和第二激光脈沖之間的時間延遲小于第一脈沖激光器發射脈沖間隔的1/2。
9.根據權利要求I所述的對激光鍍層進行處理的系統，其特征在于，所述第一衰減器(3)和第二衰減器(4)調整第一脈沖激光器(I)和第二脈沖激光器(2)的輸出功率，將焦點處的峰值功率控制在105W/cm2到109W/cm2。
10.根據權利要求I所述的對激光鍍層進行處理的系統，其特征在于，所述光學振鏡(12)將激光光束的掃描速度控制在O到lOcm/s范圍內，移動范圍控制在IOnm-IOOcm的范圍內。
11.根據權利要求I所述的對激光鍍層進行處理的系統，其特征在于，所述第一電子快門(5)和第二電子快門(6)分別控制第一激光脈沖與第二激光脈沖的通斷和照射時間從I μ s 至Ij 100s。
12.根據權利要求I所述的對激光鍍層進行處理的系統，其特征在于，所述電解池用來盛放電解液，電解液中含有用來做鍍層處理的材料，并將其附著在待處理樣品基底(15)上，適用于激光電鍍和激光刻蝕。
13.根據權利要求I所述的對激光鍍層進行處理的系統，其特征在于，所述電解池用來盛放化學鍍液，化學鍍液中含有用來做鍍層處理的材料，并將其附著在待處理樣品基底(15)上,適用于激光化學鍍。
14.根據權利要求I所述的對激光鍍層進行處理的系統，其特征在于，所述電解池用來盛放電子漿料，電子漿料含有用來做鍍層處理的材料，并將其附著在待處理樣品基底(15)上，適用于激光微融覆。
15.根據權利要求I所述的對激光鍍層進行處理的系統，其特征在于，該系統還包括 脈沖電鍍電源，用于為電解池的正極和負極提供電壓。
16.根據權利要求I至15中任一項所述的對激光鍍層進行處理的系統，其特征在于，采用分束器(19)代替發射第二激光脈沖的第二脈沖激光器(2)。
全文摘要
本發明公開了一種對激光鍍層進行處理的系統，包括第一脈沖激光器(1)和第二脈沖激光器(2)、第一衰減器(3)和第二衰減器(4)、第一電子快門(5)和第二電子快門(6)、第一擴束鏡(7)和第二擴束鏡(8)、反射鏡(9)、合束器(10)、CCD實時觀察系統(11)、光學振鏡(12)、聚焦物鏡(13)、反射鏡(14)，待處理樣品基底(15)、電解池(16)、三維移動臺(17)和延遲控制器(18)。本發明通過利用與待加工的材料的吸收特性匹配的脈沖和波長的激光束實現材料對激光熱效應的充分吸收，取得理想的鍍層處理結果。本發明適用于激光電鍍、激光化學鍍、激光刻蝕、激光微融覆的處理過程。
文檔編號C23C24/10GK102925938SQ20121034236
公開日2013年2月13日 申請日期2012年9月14日 優先權日2012年9月14日
發明者林學春, 楊盈瑩, 趙樹森, 于海娟 申請人:中國科學院半導體研究所