一种单晶金刚石衬底的激光打标方法与流程

本申请涉及一种单晶金刚石衬底的激光打标方法，属于单晶金刚石激光打标。

背景技术：

1、金刚石由于其卓越的物理特性在多方面都有应用前景，在实际生产中，常常需要通过激光打标来分辨不同批次的产品。金刚石分为单晶金刚石和多晶金刚石，多晶金刚石对激光的透射性差，激光进入其内部之后能够被反射，因此打标过程比较顺利，不存在打裂的情况。

2、然而单晶金刚石具有优异的光学透过性和硬脆特性，导致在激光打标过程中激光穿透至金刚石内部，从而出现穿透深度不同和打裂等现象，这影响了打标质量和效率。

3、现有的解决方法主要包括调整激光参数、降低激光功率和采用特殊的激光脉冲模式等。然而，这些方法在处理单晶金刚石时仍然存在一些缺陷，例如调整激光参数可能会导致其他材料的打标效果变差，并且比较繁琐，也增加了时间成本，降低激光功率可能会降低打标速度和质量，而特殊的激光脉冲模式则需要额外的设备和复杂的操作，增加了成本和操作难度。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，提供了一种单晶金刚石衬底的激光打标方法，该方法通过在单晶金刚石衬底的待打标面形成无定形碳缓冲层，能够在不改变激光参数的情况下顺利对单晶金刚石衬底进行打标，并实现了打标点位清晰、无崩裂的打标效果，提高单晶金刚石衬底的打标成品率。

2、根据本申请的一个方面，提供了一种单晶金刚石衬底的激光打标方法，包括下述步骤：

3、（1）在单晶金刚石衬底的待打标面形成无定形碳缓冲层；

4、（2）在单晶金刚石衬底的待打标面进行激光打标；

5、（3）去除无定形碳缓冲层，得到打标完成的单晶金刚石衬底。

6、打标过程中，激光穿透无定型碳缓冲层之后对单晶金刚石衬底进行打标，无定形碳缓冲层中的无定形碳能够降低激光在单晶金刚石上的透射作用，使得激光的能量衰减，因此激光聚焦在单晶金刚石衬底的表面，避免打裂单晶金刚石衬底，提高单晶金刚石衬底的打标良品率。

7、原有打标中激光直接穿透单晶金刚石衬底，在激光原有能量的情况下，打标点面积大且形状不规则，打标点会出现位置偏移、扩散等情况，且有时多个打标点会连接在一起，影响最终打标文字或数字的清晰度，使得操作人员辨别产品时费时费力。本申请由于无定形碳缓冲层的缓冲作用，激光在单晶金刚石衬底表面的打标点相比于无缓冲层的要小，多个打标点互相独立且不发生位置偏移，能够实现点位清晰、无崩裂的打标效果，便于操作人员辨别产品。

8、可选地，所述无定形碳缓冲层的厚度为0.5~5μm，优选为2~5μm。

9、无定型碳缓冲层的厚度影响对单晶金刚石衬底的打标效果，若无定形碳缓冲层过薄，则对激光的缓冲效果差，仍然会存在点位不清晰或打裂等情况；若缓冲层过厚，则无定形碳缓冲层对激光的阻挡作用加强，无法实现对单晶金刚石衬底的打标。

10、可选地，所述无定形碳选自乙炔黑、活性炭、硬碳中的至少一种；

11、优选的，所述硬碳包括炭黑、树脂碳、沥青碳和生物质碳。

12、可选地，所述无定形碳选自乙炔黑和炭黑，且二者的重量比为1：1。

13、选择上述种类的无定形碳，既有利于无定形碳缓冲层的形成，又能够提高上述物质在无定形碳缓冲层的分布均匀性及提高无定形碳缓冲层的厚度均匀性，从而实现对激光的最佳缓冲效果，进一步提高单晶金刚石的达标效果及成品率。

14、可选地，所述无定形碳缓冲层采用涂覆含有无定型碳的悬浮液、物理气相沉积、化学气相沉积、溅射、蒸镀、熔射中的任意一种方式形成。

15、可选地，所述无定形碳缓冲层采用涂覆含有无定型碳的悬浮液的方式形成。

16、选择涂覆含有无定型碳的悬浮液的方式形成无定形碳缓冲层，将悬浮液涂覆在单晶金刚石衬底的待打标面后，溶剂挥发即可形成无定形碳缓冲层，该方式能够提高无定形碳的分布均匀性，避免团聚，从而提高打标效果。

17、可选地所述悬浮液中的溶剂为乙醇、丙酮、异丙醇中的至少一种；

18、优选的，所述溶剂选自乙醇和丙酮。

19、乙醇和丙酮可以采用任意比例互溶，上述两种溶剂安全性更高，并且对无定形碳的分散均匀性都较好，还能减少溶剂的挥发时间，降低无定形碳缓冲层的形成时间，从而提高打标效率。

20、可选地，所述含有无定型碳的悬浮液中无定形碳占溶剂总重量的1%~6%。无定形碳具有表面张力，因此会发生自聚，上述无定形碳的含量能够提高无定形碳在待打标面上的分布均匀性，无定形碳的量过少或过多，都会使得无定形碳自聚严重，难以实现均匀分散，降低对单晶金刚石衬底的打标效果。

21、可选地，所述无定形碳缓冲层形成之前还包括采用清洗液对待打标面进行清洗的步骤，所述清洗液选自乙醇、丙酮、异丙醇中的至少一种；和/或

22、步骤（3）中，采用在混合溶剂中浸泡或超声清洗去除无定形碳缓冲层。

23、可选地，所述混合溶剂选自体积比为1:1的乙醇与丙酮的混合溶剂。

24、可选地，所述浸泡时间为60~70min，浸泡温度为50~60℃。

25、可选地，所述超声清洗时间为40~60min，超声清洗温度为20~50℃。

26、对待打标面进行清洗后在进行无定形碳缓冲层的形成，能够去除待打标面的杂质，避免杂质影响无定形碳缓冲层的均匀性及避免杂质影响最终的打标效果。

27、可选地，步骤（2）中，激光头到待打标面的距离为130~135mm，打标速度为5~20mm/s，电流为20~25a，q频为15~25khz。

28、该电流与本申请的无定形碳缓冲层的厚度相匹配，无定形碳缓冲层厚度越厚，则电流越大，上述电流值能够实现对单晶金刚石衬底的顺利打标。

29、本申请的有益效果包括但不限于：

30、1．本申请的单晶金刚石衬底的激光打标方法，通过在单晶金刚石衬底的待打标面形成无定形碳缓冲层，能够实现对激光的缓冲，不仅提高打标良品率，还能够提高打标清晰度，便于工作人员快速辨别产品。

31、2．本申请的单晶金刚石衬底的激光打标方法，无需调整激光参数的情况下可顺利对单晶金刚石衬底进行打标，通过无定形碳缓冲层的厚度及打标电流协同实现快速、高效打标，降低打标时间的同时提高打标效果。

技术特征：

1.一种单晶金刚石衬底的激光打标方法，其特征在于，包括下述步骤：

2.根据权利要求1所述的单晶金刚石衬底的激光打标方法，其特征在于，所述无定形碳缓冲层的厚度为0.5~5μm。

3.根据权利要求1所述的单晶金刚石衬底的激光打标方法，其特征在于，所述无定形碳选自乙炔黑、活性炭、硬碳中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的单晶金刚石衬底的激光打标方法，其特征在于，所述无定形碳选自乙炔黑和炭黑，且二者的重量比为1：1。

5.根据权利要求1所述的单晶金刚石衬底的激光打标方法，其特征在于，所述无定形碳缓冲层采用涂覆含有无定型碳的悬浮液、化学气相沉积、溅射、蒸镀、熔射中的任意一种方式形成。

6.根据权利要求5所述的单晶金刚石衬底的激光打标方法，其特征在于，所述无定形碳缓冲层采用涂覆含有无定型碳的悬浮液的方式形成。

7.根据权利要求6所述的单晶金刚石衬底的激光打标方法，其特征在于，所述悬浮液中的溶剂为乙醇、丙酮、异丙醇中的至少一种。

8.根据权利要求6所述的单晶金刚石衬底的激光打标方法，其特征在于，所述含有无定型碳的悬浮液中无定形碳占溶剂总重量的1%~6%。

9.根据权利要求1所述的单晶金刚石衬底的激光打标方法，其特征在于，所述无定形碳缓冲层形成之前还包括采用清洗液对待打标面进行清洗的步骤，所述清洗液选自乙醇、丙酮、异丙醇中的至少一种；和/或

10.根据权利要求1所述的单晶金刚石衬底的激光打标方法，其特征在于，步骤（2）中，激光头到待打标面的距离为130~135mm，打标速度为5~20mm/s，电流为20~25a，q频为15~25khz。

技术总结本申请公开了一种单晶金刚石衬底的激光打标方法，属于单晶金刚石激光打标技术领域。该激光打标方法包括下述步骤：（1）在单晶金刚石衬底的待打标面形成无定形碳缓冲层；（2）在单晶金刚石衬底的待打标面进行激光打标；（3）去除无定形碳缓冲层，得到打标完成的单晶金刚石衬底。该方法通过在单晶金刚石衬底的待打标面形成无定形碳缓冲层，能够在不改变激光参数的情况下顺利对单晶金刚石衬底进行打标，并实现了打标点位清晰、无崩裂的打标效果，提高单晶金刚石衬底的打标成品率。技术研发人员：王旗,马立兴,刘硕,邵殿领,王立凤,张林,王凯,宋猛,朱灿,隋晓明受保护的技术使用者：山东天岳先进科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11