一種柔性薄膜磁體的激光切割方法及系統的制作方法
【專利說明】
【技術領域】
[0001]本發明涉及柔性薄膜磁體的切割方法，特別是涉及一種柔性薄膜磁體的激光切割方法及系統。
【【背景技術】】
[0002]柔性薄膜磁體是由鐵和其他一種或多種金屬組成的復合氧化物，也可以理解為一種具有鐵磁性的金屬氧化物。就電特性來說，柔性薄膜磁體的電阻率比金屬、合金磁性材料大得多，而且還有較高的介電性能，同時，柔性薄膜磁體的磁性能還表現在高頻時具有較高的磁導率等特性，廣泛的應用于電磁抗干擾領域，如近場通訊(NFC)天線中。21世紀抗電磁干擾產品和電磁兼容產品發展的方向是各類磁芯向高磁導率、高頻化、高速、小型化和片式高組裝密度化發展。柔性薄膜磁體電磁干擾抑制元件有著各種各樣的規格、尺寸、形狀和特性，所以對其加工技術的要求也越來越高。但是，由于柔性薄膜磁體的力學物理特性，表現為硬度高、較脆易碎等，這些特性給鐵氧體的切割帶來巨大的挑戰。
[0003]目前，對柔性薄膜磁體的切割方法主要有平板金屬刀具模切、五金模金沖切和電火花線切割三種切割方法。其中，前兩種最為常用，且效率比電火花線切割效率高。然而，平板金屬刀具模切方法中，平板刀價格便宜，但是壽命短，刀具刃口老鈍損壞不可修復，不能加工異形產品，且產品切割邊緣不平整有顆粒狀物體析出。五金磨具沖切中，效率較高，但是模具昂貴，使用壽命短，模切后產品切割邊緣不平整，有顆粒狀雜質析出，以上兩種傳統工藝已較難適應技術發展對于柔性薄膜磁體切割的要求。
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【發明內容】
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[0004]本發明所要解決的技術問題是:彌補上述現有技術的不足，提出一種柔性薄膜磁體的激光切割方法及系統，切割過程熱效應小，可盡量避免薄膜磁體的質量受到影響，且整體切割效果較好。
[0005]本發明的技術問題通過以下的技術方案予以解決:
[0006]一種柔性薄膜磁體的激光切割方法，包括以下步驟:1)調節脈沖激光器，使出射的激光束中的各個激光脈沖的脈沖寬度為2ps?lOOps，所述激光束的平均功率滿足:聚焦后激光束的功率密度大于待切割的柔性薄膜磁體的破壞閾值；2)將激光束聚焦于待切割的柔性薄膜磁體的表面，使用所述激光束進行切割，且沿激光束切割路徑配合吹氮氣使所述柔性薄膜磁體表面冷卻且排出切割碎肩，從而在所述柔性薄膜磁體上切割出切槽。
[0007]一種柔性薄膜磁體的激光切割系統，包括脈沖激光器，擴束準直鏡，聚焦模塊、輔助吹氣模塊和工作臺；所述脈沖激光器發出激光束，所述激光束中的各個激光脈沖的脈沖寬度為2ps?lOOps，所述激光束的平均功率滿足:聚焦后激光束的功率密度大于待切割的柔性薄膜磁體的破壞閾值；待切割的柔性薄膜磁體置于所述工作臺上；所述激光束經所述擴束準直鏡和聚焦模塊后聚焦于所述柔性薄膜磁體的表面，所述輔助吹氣模塊用于沿激光束切割路徑吹氮氣，使所述柔性薄膜磁體表面冷卻且排出切割碎肩。
[0008]本發明與現有技術對比的有益效果是:
[0009]本發明的激光切割方法及系統，使用脈沖激光束切割柔性薄膜磁體，激光束中各個激光脈沖的脈沖寬度為2ps?lOOps，采用該超短脈寬激光，則超短脈沖激光光子的作用時間小于薄膜磁體材料中電子/晶格振動傳遞時間，可以在脈沖結束之前使得材料結構發生不可恢復的破壞，實現材料的去除，且材料中電子/晶格來不及振動傳遞，使得激光與材料的作用機理以冷加工去除為主，從而大大的減少熱作用帶來的熱影響區，盡量避免熱作用對薄膜磁體的影響，確保薄膜磁體的質量在切割過程中不受影響。本發明的激光切割方法，通過激光切割，僅需激光束聚焦以及冷卻氣體吹氣的步驟，不需要事先加工裂紋引導線，相對于傳統機械切割加工，切割工序較簡單，不施加任何機械外力，切割后沒有顆粒等雜質析出，切割邊緣非常光滑，整個切割效果也較好。
【【附圖說明】】
[0010]圖1是本發明【具體實施方式】一的激光切割系統的結構示意圖；
[0011]圖2是本發明【具體實施方式】一的激光切割柔性薄膜磁體的示意圖；
[0012]圖3是本發明【具體實施方式】一的優選方式中激光脈沖寬度在分割前后的對比示意圖；
[0013]圖4是本發明【具體實施方式】一的分割后激光脈沖的另一種情形示意圖；
[0014]圖5是本發明【具體實施方式】一的分割后激光脈沖的再一種情形示意圖；
[0015]圖6是本發明【具體實施方式】二的激光切割系統的結構示意圖。
【【具體實施方式】】
[0016]下面結合【具體實施方式】并對照附圖對本發明做進一步詳細說明。
[0017]【具體實施方式】一
[0018]本發明的構思是:不再采用傳統機械加工工藝對柔性薄膜磁體進行切割加工，而采用激光進行切割。在使用激光進行切割加工時，激光切割過程中產生的熱效應是切割薄膜磁體的較大障礙。這是因為:激光切割柔性薄膜磁體材料時，加工熱效應會影響材料的磁性能產生消磁現象，邊緣有熔融及顆粒物析出，材料會受熱出現變色和產生卷曲等現象，這些均會對材料的使用造成不良影響甚至無法使用。一旦出現這些現象，實現切割加工也失去了意義。這也是將激光切割引入柔性薄膜磁體切割過程中較為困難的一個地方。本發明，從激光脈寬角度出發對激光切割過程進行改進，提出采用超短脈寬進行切割，使激光脈沖作用時間小于薄膜磁體材料中電子/晶格振動傳遞時間，從而形成一種冷加工效果，盡量避免熱效應的影響。
[0019]本【具體實施方式】中一種柔性薄膜磁體的激光切割方法，包括以下步驟:
[0020]I)調節脈沖激光器，使出射的激光束中的各個激光脈沖的脈沖寬度為2ps?lOOps，所述激光束的平均功率滿足:聚焦后激光束的功率密度大于待切割的柔性薄膜磁體的破壞閾值。
[0021]該步驟中，激光束功率密度大于材料的破壞閾值從而確保材料被有效切割。控制調節各個激光脈沖的脈沖寬度為2ps?lOOps，該超短脈沖的作用時間小于薄膜磁體材料中電子/晶格振動傳遞時間，從而使得激光與材料的作用機理以冷加工去除為主，可有效避免熱作用對薄膜磁體的影響，確保薄膜磁體的質量在切割過程中不受影響。此處，可直接使用皮秒激光器進行調節獲得2ps?10ps的脈沖寬度。
[0022]優選地，激光束的平均功率為25?100W。當激光束的平均功率在該范圍內時，既能滿足聚焦后激光束的功率密度大于柔性薄膜磁體材料的破壞閾值，使得激光束在短時間內在材料的表面燒蝕出一條切槽。同時，激光束的平均功率也不至于過高，可有效避免薄膜磁體材料的組分發生縮膠現象。
[0023]2)將激光束聚焦于待切割的柔性薄膜磁體的表面，使用所述激光束進行切割，且沿激光束切割路徑配合吹氮氣使所述柔性薄膜磁體表面冷卻且排出切割碎肩，從而在所述柔性薄膜磁體上切割出切槽。
[0024]該步驟中，通過輔助吹氮氣，一方面對切割過程中的柔性薄膜磁體起到一定的冷卻作用，防止熱傳遞導致薄膜磁體質量變劣，另一方面，吹氣去除碎肩，可使激光切割掃描速度盡可能設置得較快，提高切割效率。而吹氣的氣流方向沿激光切割路徑，方便快速排除碎肩。
[0025]如圖1所示，為本【具體實施方式】的激光切割系統的結構示意圖。激光切割系統包括脈沖激光器1，擴束準直鏡2，45°反射鏡3，聚焦鏡4，輔助吹氣模塊(圖中未不出)和工作臺9。
[0026]脈沖激光器I發出激光束，激光束中的各個激光脈沖的脈沖寬度為2ps?lOOps，所述激光束的平均功率滿足:聚焦后激光束的功率密度大于待切割的柔性薄膜磁體的破壞閾值。待切割的柔性薄膜磁體6置于工作臺9上，激光束經擴束準直鏡2，45°反射鏡3和聚焦鏡4后聚焦于柔性薄膜磁體6的表面，輔助吹氣模塊用于沿激光束切割路徑吹氮氣，使柔性薄膜磁體6表面冷卻且排出切割碎肩。需說明的是，激光器一般水平方向放置，工作臺以及其上的待切割的柔性薄膜磁體6也均是水平放置，因此設置45°反射鏡3調整激光束轉向90°后垂直入射到柔性薄膜磁體上。而