CN103262233B - 用于激光切割的电路板支承物 - Google Patents

Abstract

一种支承物（100），包括陶瓷支承面（102），电路板（106）可以被放置在陶瓷支承面（102）上，以由激光器（108）产生的光辐射（110）进行切割。陶瓷支承面（102）在被所述激光辐射（110）击中时保持不变。

Description

用于激光切割的电路板支承物

技术领域

本发明涉及一种支承物，用于电路板的激光切割

背景技术

电路板材料，例如FR4电路板，可以通过以切割所需的功率将激光产生的光能对准电路板来进行切割。激光辐射聚焦于电路板上的一个小点，从而在焦点区域中电路板材料剧烈受热，从而分离。分离可能是由熔化、燃烧、蒸发或类似的原因造成的。例如通过压缩空气或气体，分离可以得到加强。激光切割允许从大型电路板中分离出印刷或者要印刷在电路板模块上的电子电路的电路板部分，每个电路板部分可以成形为具有所希望的形状。每个电路板部分可能包括相同的电子电路，或者不同的电路板部分可能包括不同的电子电路。激光切割在电路板上提供干净和精确的切割，不会污染和磨损切割边缘。

切割时，电路板被放置在支承物上，支承物可能是针对每个电路板部分的专用制品。由于支承物是根据要生产的电路板部分制作成形的，激光辐射不会击中支承物，因此，避免了对支承物的损坏。

进行了一些尝试，来通过使用传送带支承或者传送链板支承来避免由激光辐射引起的对支承物的损坏。所述传送带支承或者传送链板支承不在激光辐射焦点处接触电路板。例如通过3个滚轮可以实施这种解决方案，使得中间的滚轮在支承物上，并且低于其它两个滚轮，从而中间的滚轮能保护支承物，因为进一步偏离焦点的滚轮和支承物的位置降低了作用在支承物上单位表面积的激光辐射强度。

然而，电路板的激光切割引起了一些问题。用产品专用支承物解决方案的问题在于：每一块要生产的电路板都必须有专用的支承物，这使得切割方案变得复杂、昂贵以及容易出现故障。在支承物不与电路板接触的传送带或者传送链板中，问题在于：当电路板在被切割时，滚轮的位置必须随激光辐射焦点变化。在这种情况下，电路板可能移动，激光辐射可能击出预期之外的点。而且，因为将滚轮做很小是很困难的，它们不允许形成与激光辐射焦点一样的窄缝，被切割的电路板可能在切割点处弯曲，并因此离开焦点，这会扭曲切割方向，使对准和切割质量变差。因此，有必要开发一种用于激光切割的支承物。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的支承物。这是通过一种用于运载电路板的支承物实现的。

本发明涉及一种支承物，用于在激光切割时运载电路板。所述支承物包括陶瓷支承面，电路板可以被放置在陶瓷支承面上，以由激光器产生的光辐射进行切割，陶瓷支承面被配置为在被所述的激光辐射击中时保持不变。

本发明还涉及一种方法，用于在激光切割时支承电路板。在所述方法中，电路板被支承物的陶瓷支承面支承，切割电路板的来自激光器的光辐射被支承物的陶瓷支承面接收，而陶瓷支承面不会有不可逆的变化。

本发明的优选实施例在从属权利要求中公开。

本发明的方法和性能测量系统提供了几个优点。所述支承物不是特定于产品的，并且能承受激光切割。

附图说明

下面结合附图对优选实施例进行更加详细的描述，附图中：

图1示出了通过激光进行电路板的切割，

图2示出了一种包括多个支承物部分的支承物，

图3示出了枢轴式互联的多个支承物部分，

图4是传送机的一个例子，

图5A示出了支承物上的电路板，

图5B示出了一种情形，其中，电路板连同其支承物被提高到切割高度，在所述高度处，激光辐射可以切割电路，

图5C示出了一种情形，其中，切割后的电路板从切割高度下降到支承物上，以及

图6是方法流程图。

具体实施方式

图1示出了电路板是怎样通过激光辐射被切割的。电路板106可能包括元件112或者电路板106可能没有元件。元件106可能是电子的、光学的、光电的、机械的等，但不限于此。电路板106可能包括FR4层压电路板或其它用于电子电路制造的电路板材料。因此，电路板106也可以是柔性的，例如FPC（柔性印刷电路）。

支承物100至少是大致水平的，以便电路板106能由于摩擦而保持在恰当位置，不会在支承物上滑动。支承物100可以完全是陶瓷的，在这种情况下，它有陶瓷支承面102面对置于支承物100上的电路板106，或者，它可以包括单独的陶瓷支承面102，电路板106可以放置在它上面。在这种情况下，支承物100中陶瓷支承面102下面的其它材料104可以是金属。比如，金属增强了支承物100的耐冲击性。除了金属，其它材料104也可以是塑料。此外，其它材料104可能是各种材料的组合。

支承物100的支承面102是陶瓷的，这样电路板106能被激光器108产生的光辐射110安全地切割。激光器108可以是二氧化碳激光器（CO₂激光器）、钕激光器（Nd激光器）、掺钕钇铝石榴石激光器（NdYAG激光器）等。原则上，激光器108发出的光辐射110可以是紫外光、可见光或红外光。在许多情况下，激光器108发出的光辐射是红外的，例如波长在1μm到20μm之间。例如，二氧化碳激光器可以工作在大约10μm波长处。激光器108的光辐射110可以在电路板106上聚焦为直径可以只有十分之几毫米或百分之几毫米的焦点，但不限于此。

激光器108产生的光辐射在电路板106中切一个洞，随着光辐射110的焦点相对于电路板106而移动，可以从电路板106中切割出所需形状的电路板部分。然而，陶瓷支承面102保持不变，即使激光辐射110击中它。因此，陶瓷支承面102能承受来自激光辐射110的可能的能量聚焦，其结果是导致温度升高，但没有永久性的损坏和变形。例如，由热膨胀引起的轻微变化是完全可逆的。例如，能承受激光器108的光辐射的支承面102的材料可以是瓷。附加地，或者作为替代，支承面102可以是堇青石和/或粘土烧成品。

激光器108产生的光辐射可能从支承面102向电路板106反射和/或散射。然而，支承面102可以大量减弱反射/散射的激光辐射，以至于，从支承物到电路板106的光辐射不会改变或损坏电路板106。例如，所述减弱效果取决于支承面102的影响散射的粗糙度、影响反射强度的反射系数以及激光器108所使用的波长范围。因此，足够高的散射和/或反射的减弱是有用的。

在某些情况下，随机选择的陶瓷支承面材料就足够好了。有时候，根据切割中使用的光辐射功率和被切割电路板材料的强度，可以对支承面材料进行优化。支承面102因此可以在激光波长下发生强烈散射，这是由表面不平整度超过波长实现的。因此，平均粗糙度可以小于激光器108的光辐射110中焦点的大小（例如，直径）。另外，支承面的平均粗糙度可以大于激光器108的光辐射110的波长。因此，如果激光波长大约为10微米，支承面102中的平均粗糙度可以在10微米到数毫米范围内变化。另外，支承面102可以不容易反射激光器108的光辐射110。在这种情况下，例如，支承面102可能只反射激光器108投射到支承面上的光辐射110的不到一半。通过选择合适的材料，也可以使支承面102的反射性低得仅仅反射激光器108向支承面102发出的光辐射110的千分之几到百分之几十。

图2示出了一种实施方式，其中的支承物100包括多个支承物部分120到126，它们可以是分开的或互相连接的。然而，每一个支承物部分120到126包括陶瓷支承面102。例如，支承物100可能是传送链板，它的板条可以被连接到可移动的链条250。传送链板允许按所希望的角度进行水平转动，因此，传送链板的支承物100也可以按水平圆旋转。传送链板可以用于传送用于由激光器108切割的电路板106。电路板106上元件可以已经就位，因此，电路板106可以已经准备好使用了。

图3示出了一种支承物，它由支承物部分120到126组成。支承物100的支承物部分120到126可以通过枢轴300互相连接。

图4示出了一种传送装置，传送装置中作为支承物100的部分在竖直方向是圆的。支承物100可以在末端滚轮400、404之间作环形转动，并且移动被提供给支承物100的电路板106用于由激光器108的光辐射110切割。也可能有多于2个的滚轮400、402、404，借由这些滚轮，支承物100也可以在末端滚轮400、404之间被运载。在这种情况下，传送装置支承物100同样包括与电路板106接触的陶瓷支承面102。此外，支承物100可以包括支承部分120到126，如图3所示，这些支承部分互相通过枢轴连接，以便使支承物100能够沿滚轮400、404的表面弯曲。用激光器108切割之后，从电路板100上被切割下来的电路板部分406、408可以被从支承物100转移到所希望的位置，或者被进一步处理。

图5A示出了一种电路板106，它平放在支承物100上，要切割的电路板部分406、408做了标记。附图标记指出了不属于所述电路板100的电路板部分406、408的边缘部分。

图5B和5C示出了切割后如何将电路板部分406、408与电路板其余部分分离开的原理。图5B示出了一种实施方式，其中，每一支承物部分120到126，例如板条，可以被分开和升高，以用于切割处理。例如，所述传送装置可以是托盘传送装置，支承物的提升可以通过气缸产生的压缩空气实现。除了气缸，也可以使用其他的提升机构。提升之后，当电路板106在高处时，电路板106可以被固定器502精确地放置到预定位置进行切割。例如，3个固定器502可以压住电路板106，确保电路板106保持在合适位置上。至于电路板106如何在切割过程中固定在位置上（或者它是否需要固定）与本申请无关。

图5C示出了一种情形，其中，支承物部分120（或者支承物部分122到126中的任一个）被下降回到与其他支承物部分同一水平处。在这种情况下，电路板部分406、408与支承物部分120一起下降，但是电路板106的边缘部分500仍被固定器502固定在高处。边缘部分500可以从固定器502转移以丢弃或者回收。切割之后，支承物部分120向前移动，以便在后面的至少一个支承物部分122到126上的下一个电路板106可以被切割。

图6是方法流程图。在步骤600中，电路板102被运载于支承物100的陶瓷支承部分102上。在步骤602中，切割电路板102的激光器108的光辐射110被支承物100的陶瓷支承面102接收，陶瓷支承面102没有不可逆的变化。

即使参照附图对本发明进行了如上描述，但很显然，本发明并不局限于此，它可以在所附权利要求书范围内以不同的方式进行修改。

Claims (10)

1.一种支承物，在要用激光辐射进行的切割期间运载电路板，其中，所述支承物(100)包括陶瓷支承面(102)，所述电路板(106)能够被放置在所述陶瓷支承面(102)上，以由激光器(108)产生的光辐射(110)进行切割，所述陶瓷支承面(102)的平均粗糙度大于所述激光器(108)的光辐射(110)的波长并且小于所述激光器(108)的光辐射(110)中焦点的大小，所述陶瓷支承面(102)被配置为反射所述激光器(108)投射到所述陶瓷支承面(102)上的光辐射(110)的不到一半，以在被所述光辐射(110)击中时保持不变，并且减弱光辐射(110)的反射强度以便不改变或损坏电路板(106)。

2.如权利要求1所述的支承物，其中，所述支承物(100)包括多个支承物部分(120到126)，每一个支承物部分(120到126)包括陶瓷支承面(102)。

3.如权利要求1所述的支承物，其中，每一个支承物(100)包括金属(104)，在金属(104)的上面的所述支承面(102)是陶瓷的。

4.如权利要求2所述的支承物，其中，所述支承物部分(120到126)被连接到传送装置(250)。

5.如权利要求4所述的支承物，其中，所述支承物(100)是一种链板式传送装置，它的板条包括支承物部分(120到126)，所述传送装置用来传送电路板(106)以由激光器(108)进行切割。

6.如权利要求2所述的支承物，其中，所述支承物部分(120到126)通过枢轴(300)相互连接。

7.如权利要求1所述的支承物，其中，所述支承物(100)的支承面(102)包括至少如下一种：瓷，堇青石和粘土烧成品。

8.一种用于在要用激光辐射进行的切割期间支承电路板的方法，其中，在支承物(100)的陶瓷支承面(102)上运载电路板(106)，接收对支承物(100)的陶瓷支承面(102)上的电路板(106)进行切割的激光器(108)的光辐射(110)，所述陶瓷支承面(102)的平均粗糙度大于所述激光器(108)的光辐射(110)的波长并且小于所述激光器(108)的光辐射(110)中焦点的大小，所述陶瓷支承面(102)反射所述激光器(108)投射到所述陶瓷支承面(102)上的光辐射(110)的不到一半，所述陶瓷支承面(102)没有不可逆的变化，并且通过所述陶瓷支承面(102)减弱光辐射(110)的反射强度以便不改变或损坏电路板(106)。

9.如权利要求8所述的方法，其中，支承物(100)上的电路板(106)的传送包括多个支承物部分(120到126)，每一支承物部分包括陶瓷支承面(102)。

10.如权利要求8所述的方法，其中，所述支承物(100)的支承面(102)包括至少如下一种：瓷，堇青石和烧粘土。