CN101798486A - 一种胶接方法 - Google Patents

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萧天恺
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Abstract

本发明公开了一种胶接方法，包括：提供待胶接的第一部件和第二部件以及胶粘剂；放置所述胶粘剂于所述第一部件和所述第二部件之间并使所述胶粘剂接触所述第一部件和所述第二部件；提供至少一聚光器；及提供光源并使所述光源的至少部分光线顺次透过所述聚光器和所述第一部件以照射在所述胶粘剂上固化所述胶粘剂从而胶接所述第一部件和所述第二部件。采用本发明的胶接方法可以保持被胶接部件间的对准精度，从而提高产品的性能。本发明还提供了一种具有所述聚光器从而可以采用上述胶接方法进行安装的板安装器件。

Description

一种胶接方法
技术领域
本发明涉及一种粘接方法，尤其涉及一种利用聚光器的胶接方法。
背景技术
胶接工艺流程简单、处理温度低且可使用的材料种类繁多，因此，广泛应用于电子和光学封装中。近年来，能量固化胶粘剂的性能和稳定性有了大幅度的提高，开始被应用于高标准的光通讯模组封装中。胶粘剂在光通讯模组封装中的一个重要应用是从制造到产品寿命终止保持其部件的最佳功能光学位置，即所谓的对准(alignment)，被粘结部件之间允许的空间变化通常只有几微米。
在利用胶粘剂的光通讯模组封装中，对于机械稳定性要求非常高，需要在胶粘剂的固化过程中监控部件之间的对准情况，以保证在粘结过程结束后部件之间保持最高的对准精度。不同的胶粘剂和特定的光照系统常常被设计出来，用于达到最佳的粘接性能。
常用的胶粘剂通常分为热固化胶粘剂、光固化胶粘剂和热光固化胶粘剂三种。
图1a为采用热固化型胶粘剂的传统的胶接方法粘结部件的示意图。如图1a所示，第一部件101a和第二部件102a对准后，对第二部件102a进行加热，热量(图中箭头所示)传导至第一部件101a和第二部件102a之间的热固化型胶粘剂103a，使其发生固化，从而将第一部件101a和第二部件102a胶接在一起。由于第一部件101a和第二部件102a的热膨胀系数不同，因此，当加热至一定温度时，发生不同程度形变，即第一部件101a和第二部件102a的外轮廓由图1a中的实线变为虚线所示情况，从而导致第一部件101a和第二部件102a对准后的位置发生偏移，影响其性能。
图1b为采用光固化型胶粘剂的传统的胶接方法粘结部件的示意图。如图1b所示，第一部件101b和第二部件102b对准后，对第一部件101b进行光照，光线104透过第一部件101b照射在第一部件101b和第二部件102b之间的光固化型胶粘剂103b上，使其发生固化，从而将第一部件101b和第二部件102b胶接在一起。越靠近物体表面，光强度的吸收就更强，所以第一部件101b离光照表面越近的部分温度越高，这种温度不均匀会导致第一部件101b发生形变，如虚线所示情况，影响第一部件101b和第二部件102b的对准，降低产品性能。
此外，参照图2，x轴表示胶粘剂的固化时间，y轴表示胶粘剂的粘接强度。曲线T1表示胶粘剂固化时间越长，胶粘剂的粘性越高，从而可以更稳固的粘接待胶接的部件。当胶粘剂103c的固化时间不够充足且强度不够时，由于胶粘剂103c未充分固化，其粘性不高，因此第一部件101c可能会相对第二部件102c产生蠕动，如图1c所示，导致对准后第一部件101c相对第二部件102c的位置发生偏移，降低粘接后的产品性能。
因此，亟待一种胶接方法，可以在待粘接的部件对准后，快速定位或固定，减小其最佳性能位置的偏移。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以快速定位或固定从而保持待粘接的部件之间的最佳性能位置的胶接方法。
本发明提供了一种胶接方法，包括：
提供待胶接的第一部件和第二部件以及胶粘剂；
放置所述胶粘剂于所述第一部件和所述第二部件之间并使所述胶粘剂接触所述第一部件和所述第二部件；
提供至少一聚光器；及
提供光源并使所述光源的至少部分光线顺次透过所述聚光器和所述第一部件以照射在所述胶粘剂上固化所述胶粘剂从而胶接所述第一部件和所述第二部件。
具体的，所述第一部件可以为玻璃或塑料，所述第二部件可以为PCB板(Printed circuit board，印制电路板)、基板(substrate)、单芯(chip)或引线框架(leadframe)。
在本发明胶接方法的一个实施例中，所述聚光器为透镜或聚焦放大镜。可选地，所述聚光器为球面透镜、圆柱形透镜、多角柱形透镜、非球面柱形透镜或具有衍射光学表面的透镜。
在本发明胶接方法的另一实施例中，所述提供至少一聚光器的步骤具体为在所述第一部件上一体成型所述聚光器或者在所述第一部件内嵌设所述聚光器。
在本发明胶接方法的再一实施例中，所述提供至少一聚光器的步骤具体为在所述第一部件上方设置所述聚光器。
在本发明胶接方法的又一实施例中，还包括光学对准所述第一部件和所述第二部件。
与传统的胶接方法相比，由于本发明胶接方法采用了聚光器，将光线聚集在胶粘剂的部分区域上，使得该区域的胶粘剂快速固化，从而在短时间内胶粘剂就能提供足以粘接部件的黏性，防止了在胶粘剂的长时间固化过程中待粘接部件之间的对准位置发生偏移，提高了部件粘接后的产品性能。本发明的胶接方法将胶粘剂的固化分为了快速固化区域和慢速固化区域，快速固化区域内的胶粘剂达到充分的胶接强度，增加对准精度，而慢速固化区域的胶粘剂进一步固化以保证机械连接的稳定性。
较佳地，本发明的胶接方法还包括：监控所述第一部件和第二部件的对准情况，从而进一步确保部件间的对准精度，保证产品的高性能。
本发明还提供了一种板安装器件，通过胶粘剂安装于一板件上，所述板安装器件包括：与板件上的胶粘剂接触的第一表面及与第一表面相对的第二表面，所述第二表面上与胶粘剂对应的位置设有聚光器。
具体的，所述板安装器件为FOT(Fiber Optic Transceiver，光纤收发器)，所述板件为印制电路板、基板、单芯或引线框架。
可选的，所述聚光器一体成型于第二表面或为单独的元件内嵌于第二表面。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a为采用热固化型胶粘剂的传统的胶接方法粘结部件的示意图。
图1b为采用光固化型胶粘剂的传统的胶接方法粘结部件的示意图。
图1c为采用传统的胶接方法粘结部件的示意图。
图2为光固化型胶粘剂的粘性和固化时间之间的关系曲线图。
图3a为本发明胶接方法的第一实施例的流程示意图。
图3b为采用图3a所示胶接方法的示意图。
图4a为采用本发明胶接方法的第二实施例的示意图。
图4b为图4a所示实施例的又一示意图。
图4c为本发明胶接方法的第二实施例的流程示意图。
图5a为采用本发明胶接方法的第三实施例的示意图。
图5b为图5a所示实施例的又一示意图。
图6为采用本发明胶接方法的第四实施例的示意图。
图7为采用本发明胶接方法的第五实施例的示意图。
图8为采用本发明胶接方法的第六实施例的示意图。
图9显示了采用传统的胶接方法粘结部件和采用本发明胶接方法粘结部件，胶粘剂固化后部件之间的位置偏移。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图3a和图3b，详细描述本发明胶接方法的第一实施例。如图3a所示，本发明胶接方法的第一实施例包括以下步骤：
步骤31：提供待胶接的第一部件301和第二部件302。所述第一部件301可以为透光体，由玻璃或塑料等材料制成，所述部件302可以为PCB板、基板、单芯或引线框架。
步骤32：放置所述胶粘剂303于所述第一部件301和所述第二部件302之间并使所述胶粘剂303接触所述第一部件301和所述第二部件302。
步骤33：提供至少一聚光器305，使该聚光器305位于所述第一部件301上方。该聚光器305可以为透镜或聚焦放大镜。
步骤34：提供光源(图未示)并使所述光源的至少部分光线304顺次透过所述聚光器305和所述第一部件301以照射在所述胶粘剂303上，使其固化从而胶接所述第一部件301和所述第二部件302。
具体的，该步骤中的胶粘剂303固化过程可以分为两步，第一步快速固化部分胶粘剂303，第二步全面固化胶粘剂303。由图3b可以看出，当光线304透过聚光器305后，集中照射在胶粘剂303的部分区域，即快速固化区域303a，该快速固化区域303a内的光照强度增加，使得该快速固化区域303a内的胶粘剂303快速固化，在短时间内达到足够的粘性，从而防止第一部件301相对第二部件302蠕动而引起位置偏移，确保部件的对准精度。快速固化区域303a外的胶粘剂303由于光照强度较弱，需要进一步光照或热处理，使所有的胶粘剂303都固化以进一步胶接所述第一部件301和第二部件302，保证机械连接的稳定性。
此外，由于该快速固化区域303a的胶粘剂在短时间内固化，足以保持第一部件301和第二部件302间的相对位置，从而缩短了胶粘剂的固化时间，进而可以减小因光照产生的温度引起的形变，进一步减少了部件间因形变发生的对准位置偏移。即采用本发明的胶接方法可以显著改善产品的制造过程中，其粘接部件间的对准位置偏移问题，保证部件间的最佳性能位置，提高了对准精度，从而提高了产品性能。
图4a-4b为利用本发明胶接方法的第二实施例粘接部件的示意图，图4c为本发明胶接方法的第二实施例的流程示意图。如图4a-4c所示，本发明胶接方法的第二实施例包括以下步骤：
步骤41：提供待胶接的第一部件401和第二部件402以及胶粘剂403。所述第一部件401可以为透光体，由玻璃或塑料等材料制成，所述部件402可以为PCB板、基板、单芯或引线框架，所述胶粘剂403可以为光固化型胶粘剂、热固化型胶粘剂或光-热固化型胶粘剂。
步骤42：放置所述胶粘剂403于所述第一部件401和所述第二部件402之间并使所述胶粘剂403接触所述第一部件401和所述第二部件402。
步骤43：光学对准所述第一部件401和所述第二部件402，即使所述第一部件401和第二部件402处于能够发挥最佳性能的相对位置。
步骤44：提供至少一聚光器405，具体为在所述第一部件401上一体成型所述聚光器405或者将聚光器405内嵌于所述第一部件401上。该聚光器405可以为透镜或聚焦放大镜，本实施例的聚光器405为一体成型于所述第一部件401上的球面透镜。
该聚光器405不仅限于一个，可以根据实际需要设置多个。
步骤45：提供光源(图未示)并使所述光源的至少部分光线404顺次透过所述聚光器405和所述第一部件401以照射在所述胶粘剂403上，使其固化从而胶接所述第一部件401和所述第二部件402。
同样的，该步骤中的胶粘剂403固化过程可以分为两步，第一步快速固化部分胶粘剂403，第二步全面固化胶粘剂403。由图3b可以看出，当光线404透过聚光器405后，集中照射在胶粘剂403的部分区域，即快速固化区域403a，该快速固化区域403a内的光照强度增加，使得该快速固化区域403a内的胶粘剂403快速固化，在短时间内达到足够的粘性，从而防止第一部件401相对第二部件402蠕动而引起位置偏移，确保部件的对准精度。快速固化区域403a外的胶粘剂403由于光照强度较弱，需要进一步光照或热处理，使所有的胶粘剂403都固化以进一步胶接所述第一部件401和第二部件402，保证机械连接的稳定性。
此外，由于该快速固化区域403a的胶粘剂在短时间内固化，足以保持第一部件401和第二部件402间的相对位置，从而缩短了胶粘剂的固化时间，进而可以减小因光照产生的温度引起的形变，进一步减少了部件间因形变发生的对准位置偏移。即采用本发明的胶接方法可以显著改善产品的制造过程中，其粘接部件间的对准位置偏移问题，保证部件间的最佳性能位置，提高了对准精度，从而提高了产品性能。
所述快速固化区域403a的光照强度可以为原光照强度的5-10倍。光照强度可以通过调整光线的入射角、改变透镜的形状及折射率来实现，这些技术均为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
较佳地，本实施例的胶接方法还可以包括：监控所述第一部件401和第二部件402的对准情况，从而保证被胶接部件间的对准精度，确保产品的高性能。
图5a-5b为利用本发明胶接方法的第三实施例粘接部件的示意图。如图5a-5b所示，本实施例与前述第二实施例的区别在于：本实施例的聚光器505为多角柱形透镜，从而胶粘剂快速固化区域503a的形状相应的为长条形。
图6为利用本发明胶接方法的第四实施例粘接部件的示意图。如图6所示，本实施例与前述第二实施例的区别在于：本实施例的聚光器605为圆柱形透镜，对应的胶粘剂快速固化区域603a的形状为长条形。
图7为利用本发明胶接方法的第五实施例粘结部件的示意图。如图7所示，本实施例与前述第二实施例的区别在于：本实施例的聚光器705为具有衍射光学表面的透镜，光线704透过该聚光器705后在会聚在胶粘剂的部分区域，即快速固化区域703a，从而使得该区域的胶粘剂快速固化，以达到保持第一部件和第二部件间相对位置的粘性。
图8为利用本发明胶接方法的第六实施例的示意图，显示了将本发明的胶接方法应用于光通讯封装领域的情况。本实施例中的第一部件801为光通讯器件，如FOT(Fiber Optic Transceiver，光纤收发器)，第二部件802为PCB板，其上布设有电路图形807和用于使所述第一部件801和第二部件802处于光学对准位置的光检测装置806。易知，所述第一部件801不仅限于光纤收发器，也可以为OUSB(Opt Universal Serial Bus光学通用串行总线)等，所述第二部件802不仅限于PCB板，也可以为基板、单芯或引线框架。如图8a-8b所示，第一部件801上一体成型有一对聚光器805，利用光检测装置806光学对准第一部件801和第二部件802后，光线透过聚光器805照射在图8a中虚线所示区域803内，该区域803内的胶粘剂快速固化，从而胶接所述第一部件801和第二部件802，使第一部件801稳固连接在第二部件802上，同时，减少胶粘剂的固化时间，防止第一部件801发生形变而造成对准偏移，从而提高了光通讯器件的性能。
需要说明的是，本发明的胶接方法使用的作为聚光器的透镜不仅为前述提到的圆柱形等形状，任何形状的可以聚光的透镜或透镜组均可使用，如非球面的柱形透镜，其数量也可以根据实际需要而变化。
图9显示了采用传统的胶接方法粘结部件和采用本发明胶接方法粘结部件，胶粘剂固化后部件之间的位置偏移。参照图9，线段901a为使用热固化型胶粘剂的传统胶接方法粘接后，部件间的位置偏移，线段902a和903a分别为采用低强度紫外光和高强度紫外光照射的情况下，采用传统的胶接方法粘结部件后，部件间的位置偏移。从图中可以看出，采用本发明的胶接方法，即使用聚光器后，被粘接的部件间的位置偏移明显降低，如线段901b、902b和903b所示，在低强度紫外光照射的情况下尤其明显。
表一和表二分别显示了采用传统的胶接方法与采用本发明胶接方法的第二实施例和第四实施例，在不同的光照时间的情况下的效果对比图。前述三种方法分别用于胶接相同的模具组，表一显示了将模具组分别用0.15w的紫外光照射3秒，使其倾斜后的位置偏移情况，表二显示了将模具组分别用0.15w的紫外光照射7秒，使其倾斜后的位置偏移情况。从表一和表二中可以看出，没使用聚光器的模具组1，即采用传统的胶接方法的模具组发生位置偏移较大，因为胶粘剂还没有固化；而使用了球面透镜和圆柱形透镜作为聚光器的模具组2和3，即采用本发明胶接方法的模具组位置偏移很小，因为聚光区域的胶粘剂已经固
表一
  No.   特征   倾斜前   倾斜后   偏移量   模具组号
  1   距离   0.5794   0.5738   0.0055   1
  2   距离   0.5665   0.5691   -0.0025   1
  3   距离   0.5765   0.5785   -0.0020   2
  4   距离   0.6809   0.6796   0.0013   2
  5   距离   0.5330   0.5332   -0.0002   2
  6   距离   0.6523   0.6518   0.0005   3
  7   距离   0.6664   0.6653   0.0011   3
  8   距离   0.7001   0.6976   0.0025   3
表二
  No.   特征   倾斜前   倾斜后   偏移量   模具组号
  1   距离   0.4125   0.4152   0.0027   1
  2   距离   0.6751   0.6778   0.0027   1
  3   距离   0.5902   0.5907   0.0006   2
  4   距离   0.5687   0.5680   -0.0008   2
  5   距离   0.6295   0.6306   0.0011   2
  6   距离   0.7008   0.7035   0.0027   3
  7   距离   0.7524   0.7544   0.0020   3
  8   距离   0.8425   0.8423   -0.0002   3
化，其粘性足以保持模具件的相对位置，所以本发明的胶接方法可以提高粘接后的对准精度，从而提高产品性能。
以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。

Claims (15)

1.一种胶接方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供待胶接的第一部件和第二部件以及胶粘剂；
放置所述胶粘剂于所述第一部件和所述第二部件之间并使所述胶粘剂接触所述第一部件和所述第二部件；
提供至少一聚光器；及
提供光源并使所述光源的至少部分光线顺次透过所述聚光器和所述第一部件以照射在所述胶粘剂上固化所述胶粘剂从而胶接所述第一部件和所述第二部件。
2.如权利要求1所述的胶接方法，其特征在于，所述聚光器为透镜或聚焦放大镜。
3.如权利要求2所述的胶接方法，其特征在于，所述透镜为球面透镜、多角柱形透镜、圆柱形透镜或非球面柱形透镜。
4.如权利要求1所述的胶接方法，其特征在于，所述聚光器具有用于汇聚光线的衍射光学表面。
5.如权利要求1所述的胶接方法，其特征在于，所述提供至少一聚光器的步骤具体为：
在所述第一部件上一体成型所述聚光器。
6.如权利要求1所述的胶接方法，其特征在于，所述提供至少一聚光器的步骤具体为：
在所述第一部件内嵌设所述聚光器。
7.如权利要求1所述的胶接方法，其特征在于，所述提供至少一聚光器的步骤具体为：
在所述第一部件上方设置所述聚光器。
8.如权利要求1所述的胶接方法，其特征在于，还包括：光学对准所述第一部件和所述第二部件。
9.如权利要求6所述的胶接方法，其特征在于，还包括：监控所述第一部件和第二部件的对准情况。
10.一种板安装器件，通过胶粘剂安装于一板件上，其特征在于，所述板安装器件包括：
与板件上的胶粘剂接触的第一表面；及
与第一表面相对的第二表面，所述第二表面上与胶粘剂对应的位置设有聚光器。
11.如权利要求10所述的板安装器件，其特征在于，所述板安装器件为光纤收发器，所述板件为印制电路板、基板、单芯或引线框架。
12.如权利要求10所述的板安装器件，其特征在于，所述聚光器一体成型于第二表面或为单独的元件内嵌于第二表面。
13.如权利要求10所述的板安装器件，其特征在于，所述聚光器为透镜或聚焦放大镜。
14.如权利要求13所述的板安装器件，其特征在于，所述透镜为球面透镜、多角柱形透镜或圆柱形透镜。
15.如权利要求10所述的板安装器件，其特征在于，所述聚光器具有用于汇聚光线的衍射光学表面。
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