本发明涉及印刷电路板生产，具体涉及一种激光加工系统和孔壁金属镀层激光加工方法。
背景技术：
1、印制电路板为多层电路叠合的结构，为实现跨层间的信号互联，通常在待连接的两板层预留节点处进行钻孔连通两层，并且通过电镀工艺在孔壁上形成金属镀层将待连接的两板层电连接。
2、当需要电连接的两板层均位于印制电路板的内层时，金属镀层覆盖整个孔壁，而实际起到电连接作用的只有两板层之间的金属镀层段，即金属镀层存在大量冗余部分。对于高速传输用途的印制电路板，冗余金属镀层不仅会破坏阻抗连续性，还会严重影响高频高速信号的传输。
3、基于上述原因，现有技术处理冗余金属镀层的手段为：在孔壁内形成金属镀层之后，以近似扩孔的方式钻削去除冗余金属镀层。然而，由于钻刀存在钻尖角使钻刀旋转形成倒锥状的下钻切削区，并且为了保障有效金属镀层段的电连接质量，还会标定位于较浅处的待连接板层为不可钻穿层，进而限制了切削深度。当下钻切削区的尖端抵达不可钻穿层处于极限位置时，位于下钻切削区边缘的金属镀层仍然存在超出不可钻穿层的一段残留，行业内称之为残桩。残桩同样会影响阻抗连续性和高频高速信号的传输性能。
4、综上所述，亟需一种尽可能缩小甚至完全清除残桩的方法来提升高速传输用途的印制电路板性能。
技术实现思路
1、本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种激光加工系统，该激光加工系统能够缩小甚至完全清除钻孔内残桩的问题，并且具有清除残桩位点准确性高的优点。
2、为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
3、提供一种激光加工系统，包括设置在同一激光路径上的激光发生模块、光束直径与发散角动态控制模块、环形光束动态聚焦模块和焦点三维偏移模块；
4、所述激光发生模块产生初始光束；
5、所述光束直径与发散角动态控制模块用于调整初始光束的直径和发散角，形成与金属镀层直径相同的调整光束；
6、所述环形光束动态聚焦模块将调整光束整形为匹配金属镀层截面形状的环形光束，并折射出一分支光束，通过对分支光束的激光能量和光束直径监测，获取环形光束的激光能量和光束直径动态；
7、所述焦点三维偏移模块根据环形光束的激光能量和光束直径动态调节环形光束的焦点。
8、优选的，所述光束直径与发散角动态控制模块包括设置在光路上的扩束镜组和扩束镜切换器，所述扩束镜组由多种扩束倍率的扩束镜组成，所述扩束镜切换器通过切换不同扩束倍率的扩束镜输出不同直径的调整光束。
9、优选的，所述环形光束动态聚焦模块包括远心聚焦场镜、环形光束整形器组和镜组切换器，所述镜组切换器切换环形光束整形器输出不同直径的环形光束，所述远心聚焦场镜对环形光束进一步整形和调焦。
10、优选的，所述环形光束动态聚焦模块还包括分光镜和能量分布探测器，所述能量分布探测器设置于激光路径侧方，所述分光镜设置在激光路径上并将环形光束的一部分折射形成分支光束投射至所述能量分布探测器的接收端，所述能量分布探测器动态监测环形光束的激光能量。
11、优选的，所述焦点三维偏移模块包括扫描振镜和三维运动导轨，所述远心聚焦场镜和环形光束整形器均滑动安装于所述三维运动导轨，所述扫描振镜与所述能量分布探测器数据互通，并控制所述远心聚焦场镜和环形光束整形器之间的距离以调节环形光束的焦点位置。
12、优选的，还包括光束准直模块，所述光束准直模块设置在激光发生模块与光束直径与发散角动态控制模块之间的激光路径上，用于调整初始光束的准直性。
13、优选的，还包括控制中心，所述激光发生模块、光束直径与发散角动态控制模块、环形光束动态聚焦模块和焦点三维偏移模块分别与所述控制中心通信连接，所述控制中心设置有激光参数和印制电路板加工参数以协同控制各模块运行。
14、优选的，所述控制中心内预存有不可钻穿层深度坐标数据，所述控制中心指令所述环形光束动态聚焦模块和焦点三维偏移模块调整环形光束的焦点与不可钻穿层之间的最小距离大于环形光束离焦辐射区域的最大半径。
15、本发明还提供以下技术方案：一种孔壁金属镀层激光加工方法，应用上述的激光加工系统，还包括如下步骤：
16、步骤一：测量钻孔的位置坐标、直径和深度，并检测金属镀层厚度；
17、步骤二：启动激光发生模块产生初始光束，并根据钻孔的位置坐标调整激光路径，使初始光束投射在印制电路板上的光斑覆盖钻孔；
18、步骤三：调节初始光束的直径和发散角，输出匹配于钻孔直径的受控激光光束，即调整光束；
19、步骤四：根据金属镀层的厚度对调整光束进行二次整形，输出环形光束；
20、步骤五：提取环形光束的一部分形成分支光束并对该分支光束进行激光能量监测，通过等比调节分支光束与环形光束的方式，将监测分支光束激光能量转化为监测环形光束激光能量：
21、当环形光束激光能量低于标定能量的90%时，调节环形光束的焦点位置使环形光束的激光能量占标定能量的百分比位于90%-100%之间；
22、和/或，以等比调节分支光束与环形光束的方式，通过监测分支光束的直径变化同步监测环形光束的直径：
23、当环形光束直径与钻孔直径的偏差超出±10%时，调节环形光束的焦点位置使其偏差小于或等于10%；
24、步骤六：根据钻孔的深度，限制环形光束焦点的移动距离小于钻孔深度，直至残桩清除完成加工。
25、优选的，步骤六中，环形光束的离焦辐射区边缘抵达不可钻穿层时停止调节焦点并保持一段时间后，完成加工。
26、有益效果：
27、本申请的激光加工系统是以激光加工替代机械钻削加工的方式处理金属镀层的冗余部分。利用激光的可塑性特征，将激光整形为匹配金属镀层截面形状的环形，形成圆柱状的去除区沿钻孔轴向清除冗余金属镀层。在抵达不可钻穿层时，环形激光的圆柱状去除区相较于钻削加工的倒锥状切削区具有更佳的边缘整形效果，即环形激光能够更贴近不可钻穿层去除冗余金属镀层，进而实现缩小残桩甚至完全清理掉残桩的目的。特别是，为了克服激光加工中焦点难以控制的技术壁垒，该加工系统提供了专用于精准去除残桩的焦点动态调节功能，实现最大限度去除残桩的同时保障不可钻穿层的完整性，进而极大地提升高速传输用途的印制电路板性能。
28、本申请的加工方法还提供了随着激光烧蚀不断深入钻孔后，根据钻孔以及钻孔内的金属镀层厚度，适应性调节环形光束的焦点，通过该方法能够精准把控环形光束的焦点位置，精确烧蚀残桩，避免对钻孔的孔壁以及不可钻穿层造成损伤，保障高性能印制电路板的成品率，摊低成本。
1.一种激光加工系统，其特征在于，包括设置在同一激光路径上的激光发生模块、光束直径与发散角动态控制模块、环形光束动态聚焦模块和焦点三维偏移模块；
2.根据权利要求1所述的激光加工系统，其特征在于，所述光束直径与发散角动态控制模块包括设置在光路上的扩束镜组和扩束镜切换器，所述扩束镜组由多种扩束倍率的扩束镜组成，所述扩束镜切换器通过切换不同扩束倍率的扩束镜输出不同直径的调整光束。
3.根据权利要求1所述的激光加工系统，其特征在于，所述环形光束动态聚焦模块包括远心聚焦场镜、环形光束整形器组和镜组切换器，所述镜组切换器切换环形光束整形器输出不同直径的环形光束，所述远心聚焦场镜对环形光束进一步整形和调焦。
4.根据权利要求3所述的激光加工系统，其特征在于，所述环形光束动态聚焦模块还包括分光镜和能量分布探测器，所述能量分布探测器设置于激光路径侧方，所述分光镜设置在激光路径上并将环形光束的一部分折射形成分支光束投射至所述能量分布探测器的接收端，所述能量分布探测器动态监测环形光束的激光能量。
5.根据权利要求4所述的激光加工系统，其特征在于，所述焦点三维偏移模块包括扫描振镜和三维运动导轨，所述远心聚焦场镜和环形光束整形器均滑动安装于所述三维运动导轨，所述扫描振镜与所述能量分布探测器数据互通，并控制所述远心聚焦场镜和环形光束整形器之间的距离以调节环形光束的焦点位置。
6.根据权利要求1所述的激光加工系统，其特征在于，还包括光束准直模块，所述光束准直模块设置在激光发生模块与光束直径与发散角动态控制模块之间的激光路径上，用于调整初始光束的准直性。
7.根据权利要求1所述的激光加工系统，其特征在于，还包括控制中心，所述激光发生模块、光束直径与发散角动态控制模块、环形光束动态聚焦模块和焦点三维偏移模块分别与所述控制中心通信连接，所述控制中心设置有激光参数和印制电路板加工参数以协同控制各模块运行。
8.根据权利要求7所述的激光加工系统，其特征在于，所述控制中心内预存有不可钻穿层深度坐标数据，所述控制中心指令所述环形光束动态聚焦模块和焦点三维偏移模块调整环形光束的焦点与不可钻穿层之间的最小距离大于环形光束离焦辐射区域的最大半径。
9.一种孔壁金属镀层激光加工方法，应用如权利要求1-8任意一项所述的激光加工系统，其特征在于，还包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的孔壁金属镀层激光加工方法，其特征在于，步骤六中，环形光束的离焦辐射区边缘抵达不可钻穿层时停止调节焦点并保持一段时间后，完成加工。
