CN107949178B - 一种利用激光密封薄膜线路板的装置及工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种利用激光密封薄膜线路板的装置及工艺方法，包括固定底板、薄膜线路板夹具、升降模组、激光扫描振镜和激光工控系统，激光扫描振镜处于薄膜线路板夹具上方，通过光纤、信号线与激光工控系统连接，基于该装置，利用高能激光发出激光束，经过光栅处理、光斑扩束整理及聚焦后，通过激光工控系统的控制形成激光光斑辐射在薄膜线路板的表面进行密封。本发明利用激光密封薄膜线路板的装置及其工艺方法，采用激光密封代替传统的胶水密封或真空化学密封的创新技术，可以大幅提高薄膜线路板的防水性，抗氧化性，耐腐蚀性以及防尘效果，同时可以杜绝大量化学胶水的使用和有害气体的排放，达到保护环境目的。

Description

一种利用激光密封薄膜线路板的装置及工艺方法

技术领域

本发明涉及激光技术领域，具体涉及一种利用激光密封薄膜线路板的装置及工艺方法。

背景技术

随着计算机和智能自动化行业的高速发展，作为输出通讯信号的薄膜线路板，以其轻薄易安装，可挠性强，制造成本低等优点需求量快速增加。随着行业品质提升要求和使用领域的扩展，对薄膜线路板的密封性要求越来越高。这直接关系到薄膜线路板的使用寿命和安全性。

目前薄膜线路板的密封工艺仍然采用传统的胶水密封法和真空化学沉积法，可能存在以下问题：胶水自身防水性和气密性不足，时间长胶水易老化，胶水涂覆难度大，抗腐蚀性较低，胶水固化时间长，以及对环境的污染。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种利用激光密封薄膜线路板的装置及工艺方法，以提高薄膜线路板的密封性，以及减少对环境的影响。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种利用激光密封薄膜线路板的装置，包括：

固定底板；

薄膜线路板夹具，固接于所述固定底板上，用于装夹待密封焊接的薄膜线路板；

升降模组，设置于所述薄膜线路板夹具一侧并固接于所述固定底板上；

激光扫描振镜，设置于所述薄膜线路板夹具上方并上下可动地安装于升降模组上，用于发射具有运动轨迹的激光光斑辐射待密封焊接的薄膜线路板表面，使薄膜线路板之间的焊道处于熔融状态，达到熔融密封；

激光工控系统，通过光或电连接于所述激光扫描振镜和升降模组，提供给激光扫描振镜发射的激光参数、以及升降模组的升降参数。

进一步的，所述薄膜线路板夹具包括气缸固定板，所述气缸固定板固定在固定底板上方，所述气缸固定板两侧竖向连接有一对侧固定板，两个侧固定板顶端共同连接一薄膜透光压板，所述薄膜透光压板下方设有若干竖向的升降气缸，所述升降气缸后端固接于气缸固定板上，所述升降气缸的缸杆端上连接有薄膜托板，所述薄膜托板上表面通过弹性件浮动镶嵌一自平衡调节板，薄膜线路板平铺于自平衡调节板上，并通过升降气缸的缸杆端顶升将薄膜线路板均匀压紧在自平衡调节板与薄膜透光压板之间。

进一步的，所述薄膜托板上表面设有镶嵌槽，所述弹性件为弹簧，所述镶嵌槽内沿边缘均匀设有若干个用于放置弹簧的弹簧槽，所述自平衡调节板通过弹簧浮动压接配合于镶嵌槽内，所述镶嵌槽中心设有一滚珠槽，弹簧槽围绕滚珠槽均匀设置，所述滚珠槽内设有滚珠，用于对自平衡调节板中心提供刚性点支撑。

进一步的，所述自平衡调节板上表面设有放置凹槽，所述放置凹槽的槽型与薄膜线路板的外轮廓配合一致，用于平铺放置薄膜线路板，所述自平衡调节板的两侧设有限位块，用于对升降气缸的缸杆端顶升行程进行限位，所述限位块固接于薄膜托板上。

进一步的，所述升降模组的升降端上连接有连接板，所述连接板上固接有激光托板，所述激光托板上安装有所述激光扫描振镜，所述升降模组的升降端带动连接板、激光托板及激光扫描振镜一起上下移动，保证激光扫描振镜工作所需高度。

进一步的，所述激光工控系统包括激光控制板卡、激光器和电控箱，用于提供激光扫描振镜发射的激光的焊接能量、焊接速度、运动轨迹和焊接时间参数，并为升降气缸和升降模组提供动力参数，所述激光工控系统的上方设有显示屏，用于显示各参数。

一种利用激光密封薄膜线路板的工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1）升降气缸压紧薄膜线路板，

手动将已贴合好待焊薄膜线路板放入到薄膜线路板夹具中的自平衡调节板的放置凹槽内，两侧升降气缸通过激光工控系统的控制同时带动薄膜线路板向上运动直至与薄膜透光压板接触，自平衡调节板通过弹簧和滚珠组合自动调节使薄膜线路板与薄膜透光压板之间压力均匀；

步骤2）激光对薄膜线路板密封焊接，

升降模组带动激光扫描振镜上下移动至工作所需高度，即焦点处，激光工控系统设置焊接能量、焊接速度、运动轨迹和焊接时间参数，激光控制板卡控制激光工控系统内的激光器发出相应激光，通过光纤传至激光扫描振镜后聚焦，激光扫描振镜内的伺服电机根据激光工控系统设置参数运动形成焊接轮廓需要的光束形状，沿薄膜线路板焊道顺时针或者逆时针方向辐射在已经贴合好的薄膜线路板的表面，使薄膜线路板之间的焊道处于熔融状态，以达到密封效果；

步骤3）焊接完成后取出薄膜线路板，

焊接完成后，升降气缸带动薄膜线路板向下移动，取出薄膜线路板，并放入已贴合好的待薄膜线路板，重复上述步骤1）-步骤3）。

优选的，所述步骤2）中由光纤传至激光扫描振镜后聚焦的激光能量密度为0.01-5J/cm²，峰值功率为0.01W-10KW。

优选的，所述步骤2）中根据激光工控系统设置参数运动形成焊接轮廓需要的光束形状还包括一种采用薄膜线路板夹具相对运动形成的方式。

优选的，所述薄膜线路板的贴合待密封焊接层数为双层或双层以上。

本发明的有益效果是:

本发明利用激光密封薄膜线路板的装置及其工艺方法，采用激光密封代替传统的胶水密封或真空化学密封的创新技术，可以大幅提高薄膜线路板的防水性，抗氧化性，耐腐蚀性以及防尘效果，同时可以杜绝大量化学胶水的使用和有害气体的排放，达到保护环境目的。

附图说明

图1是本发明的激光对薄膜线路板密封焊接装置的整体结构示意图。

图2是本发明的薄膜线路板夹具结构示意图。

图3是本发明的薄膜托板和自平衡调节板的拆分结构示意图；

图4是本发明的激光束处理的原理示意图；

图5是本发明的升降气缸压紧薄膜线路板状态示意图；

图6是本发明激光对薄膜线路板密封焊接的状态图示。

图中标号说明：1.固定底板，2. 薄膜线路板夹具，21.气缸固定板，22.升降气缸，23.薄膜托板，231.镶嵌槽，232.弹簧，233.弹簧槽，234.滚珠槽，235.滚珠，24.限位块，25.自平衡调节板，251.放置凹槽，26.侧固定板，27.薄膜透光压板，28.薄膜线路板，3.升降模组，4.连接板，5.激光托板，6.激光扫描振镜，7.激光工控系统，8.显示器。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

如图1所示，一种利用激光密封薄膜线路板的装置，包括：

固定底板1；

薄膜线路板夹具2，固接于所述固定底板1上，用于装夹待密封焊接的薄膜线路板28；

升降模组3，设置于所述薄膜线路板夹具2一侧并固接于所述固定底板1上；

激光扫描振镜6，设置于所述薄膜线路板夹具2上方并上下可动地安装于升降模组3上，用于发射具有运动轨迹的激光光斑辐射待密封焊接的薄膜线路板28表面，使薄膜线路板28之间的焊道处于熔融状态，达到熔融密封；

激光工控系统7，通过光或电连接于所述激光扫描振镜6和升降模组3，比如采用光纤或信号线的方式连接，提供给激光扫描振镜6发射的激光参数、以及升降模组3的升降参数。

如图2所示，所述薄膜线路板夹具2包括气缸固定板21，所述气缸固定板21固定在固定底板1上方，所述气缸固定板21两侧竖向连接有一对侧固定板26，两个侧固定板26顶端共同连接一薄膜透光压板27，所述薄膜透光压板27下方设有若干竖向的升降气缸22，所述升降气缸22后端固接于气缸固定板21上，所述升降气缸22的缸杆端上连接有薄膜托板23，所述薄膜托板23上表面通过弹性件浮动镶嵌一自平衡调节板25，薄膜线路板28平铺于自平衡调节板25上，并通过升降气缸22的缸杆端顶升将薄膜线路板28均匀压紧在自平衡调节板25与薄膜透光压板27之间。

如图3所示，所述薄膜托板23上表面设有镶嵌槽231，所述弹性件为弹簧232，所述镶嵌槽231内沿边缘均匀设有若干个用于放置弹簧232的弹簧槽233，所述自平衡调节板25通过弹簧232浮动压接配合于镶嵌槽231内，所述镶嵌槽231中心设有一滚珠槽234，弹簧槽233围绕滚珠槽234均匀设置，所述滚珠槽234内设有滚珠235，用于对自平衡调节板25中心提供刚性点支撑。

继续参照图3，所述自平衡调节板25上表面设有放置凹槽251，所述放置凹槽251的槽型与薄膜线路板28的外轮廓配合一致，用于平铺放置薄膜线路板28，所述自平衡调节板25的两侧设有限位块24，用于对升降气缸22的缸杆端顶升行程进行限位，所述限位块24固接于薄膜托板23上。

继续参照图1，所述升降模组3的升降端上连接有连接板4，所述连接板4上固接有激光托板5，所述激光托板5上安装有所述激光扫描振镜6，所述升降模组3的升降端带动连接板4、激光托板5及激光扫描振镜6一起上下移动，保证激光扫描振镜6工作所需高度。

所述激光工控系统7包括激光控制板卡、激光器和电控箱，用于提供激光扫描振镜6发射的激光的焊接能量、焊接速度、运动轨迹和焊接时间参数，并为升降气缸22和升降模组3提供动力参数，所述激光工控系统7的上方设有显示屏8，用于显示各参数。

一种利用激光密封薄膜线路板的工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1）升降气缸22压紧薄膜线路板28，

如图5所示，手动将已贴合好待焊薄膜线路板28放入到薄膜线路板夹具2中的自平衡调节板25的放置凹槽251内，两侧升降气缸22通过激光工控系统7的控制同时带动薄膜线路板28向上运动直至与薄膜透光压板27接触，自平衡调节板25通过弹簧232和滚珠235组合自动调节使薄膜线路板28与薄膜透光压板27之间压力均匀；

步骤2）激光对薄膜线路板28密封焊接，

如图4和图6所示，升降模组3带动激光扫描振镜6上下移动至工作所需高度，即焦点处，激光工控系统7设置焊接能量、焊接速度、运动轨迹和焊接时间参数，激光控制板卡控制激光器发出相应激光，经过光栅处理、光斑扩束整理后，通过光纤传至激光扫描振镜6后聚焦，激光扫描振镜6内的伺服电机根据激光工控系统7设置参数运动形成焊接轮廓需要的光束形状，沿薄膜线路板28焊道顺时针或者逆时针方向辐射在已经贴合好的薄膜线路板28的表面，使薄膜线路板28之间的焊道处于熔融状态，以达到密封效果；

步骤3）焊接完成后取出薄膜线路板28，

焊接完成后，升降气缸22带动薄膜线路板28向下移动，取出薄膜线路板28，并放入已贴合好的待薄膜线路板28，重复上述步骤1）-步骤3）。

所述步骤2）中由光纤传至激光扫描振镜6后聚焦的激光能量密度为0.01-5J/cm²，峰值功率为0.01W-10KW。

所述步骤2）中根据激光工控系统7设置参数运动形成焊接轮廓需要的光束形状还包括一种采用薄膜线路板夹具2相对运动形成的方式。

所述薄膜线路板28的贴合待密封焊接层数为双层或双层以上。

本发明原理

本发明中，高能的激光辐射在已经整合装配合格的薄膜线路板28的表面，通过激光工控系统7对激光能量、扫描轨迹及激光扫描速度进行控制，使薄膜线路板28之间的焊道处于熔融状态，在薄膜线路板28的焊道处吸收激光光能，在薄膜线路板夹具2的配合下达到熔融密封。

本技术领域技术人员可以理解的是，本发明中涉及到的相关系统及其实现的功能是在改进后的硬件及其构成的装置、器件或系统上搭载现有技术中常规的计算机软件程序或有关协议就可实现，并非是对现有技术中的计算机软件程序或有关协议进行改进。例如，改进后的计算机硬件系统依然可以通过装载现有的软件操作系统来实现该硬件系统的特定功能。因此，可以理解的是，本发明的创新之处在于对现有技术中结构、工艺、硬件模块的改进及其连接组合关系，而非仅仅是对硬件模块中为实现有关功能而搭载的软件或协议的改进。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种利用激光密封薄膜线路板的装置，其特征在于，包括：

固定底板（1）；

薄膜线路板夹具（2），固接于所述固定底板（1）上，用于装夹待密封焊接的薄膜线路板（28）；

升降模组（3），设置于所述薄膜线路板夹具（2）一侧并固接于所述固定底板（1）上；

激光扫描振镜（6），设置于所述薄膜线路板夹具（2）上方并上下可动地安装于升降模组（3）上，用于发射具有运动轨迹的激光光斑辐射待密封焊接的薄膜线路板（28）表面，使薄膜线路板（28）之间的焊道处于熔融状态，达到熔融密封；

激光工控系统（7），通过光或电连接于所述激光扫描振镜（6）和升降模组（3），提供给激光扫描振镜（6）发射的激光参数、以及升降模组（3）的升降参数；

所述薄膜线路板夹具（2）包括气缸固定板（21），所述气缸固定板（21）固定在固定底板（1）上方，所述气缸固定板（21）两侧竖向连接有一对侧固定板（26），两个侧固定板（26）顶端共同连接一薄膜透光压板（27），所述薄膜透光压板（27）下方设有若干竖向的升降气缸（22），所述升降气缸（22）后端固接于气缸固定板（21）上，所述升降气缸（22）的缸杆端上连接有薄膜托板（23），所述薄膜托板（23）上表面通过弹性件浮动镶嵌一自平衡调节板（25），薄膜线路板（28）平铺于自平衡调节板（25）上，并通过升降气缸（22）的缸杆端顶升将薄膜线路板（28）均匀压紧在自平衡调节板（25）与薄膜透光压板（27）之间。

2.根据权利要求1所述的利用激光密封薄膜线路板的装置，其特征在于，所述薄膜托板（23）上表面设有镶嵌槽（231），所述弹性件为弹簧（232），所述镶嵌槽（231）内沿边缘均匀设有若干个用于放置弹簧（232）的弹簧槽（233），所述自平衡调节板（25）通过弹簧（232）浮动压接配合于镶嵌槽（231）内，所述镶嵌槽（231）中心设有一滚珠槽（234），弹簧槽（233）围绕滚珠槽（234）均匀设置，所述滚珠槽（234）内设有滚珠（235），用于对自平衡调节板（25）中心提供刚性点支撑。

3.根据权利要求1所述的利用激光密封薄膜线路板的装置，其特征在于，所述自平衡调节板（25）上表面设有放置凹槽（251），所述放置凹槽（251）的槽型与薄膜线路板（28）的外轮廓配合一致，用于平铺放置薄膜线路板（28），所述自平衡调节板（25）的两侧设有限位块（24），用于对升降气缸（22）的缸杆端顶升行程进行限位，所述限位块（24）固接于薄膜托板（23）上。

4.根据权利要求1所述的利用激光密封薄膜线路板的装置，其特征在于，所述升降模组（3）的升降端上连接有连接板（4），所述连接板（4）上固接有激光托板（5），所述激光托板（5）上安装有所述激光扫描振镜（6），所述升降模组（3）的升降端带动连接板（4）、激光托板（5）及激光扫描振镜（6）一起上下移动，保证激光扫描振镜（6）工作所需高度。

5.根据权利要求1所述的利用激光密封薄膜线路板的装置，其特征在于，所述激光工控系统（7）包括激光控制板卡、激光器和电控箱，用于提供激光扫描振镜（6）发射的激光的焊接能量、焊接速度、运动轨迹和焊接时间参数，并为升降气缸（22）和升降模组（3）提供动力参数，所述激光工控系统（7）的上方设有显示屏（8），用于显示各参数。

6.一种利用激光密封薄膜线路板的工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1）升降气缸（22）压紧薄膜线路板（28），

手动将已贴合好待焊薄膜线路板（28）放入到薄膜线路板夹具（2）中的自平衡调节板（25）的放置凹槽（251）内，两侧升降气缸（22）通过激光工控系统（7）的控制同时带动薄膜线路板（28）向上运动直至与薄膜透光压板（27）接触，自平衡调节板（25）通过弹簧（232）和滚珠（235）组合自动调节使薄膜线路板（28）与薄膜透光压板（27）之间压力均匀；

步骤2）激光对薄膜线路板（28）密封焊接，

升降模组（3）带动激光扫描振镜（6）上下移动至工作所需高度，即焦点处，激光工控系统（7）设置焊接能量、焊接速度、运动轨迹和焊接时间参数，激光控制板卡控制激光器发出相应激光，通过光纤传至激光扫描振镜（6）后聚焦，激光扫描振镜（6）内的伺服电机根据激光工控系统（7）设置参数运动形成焊接轮廓需要的光束形状，沿薄膜线路板（28）焊道顺时针或者逆时针方向辐射在已经贴合好的薄膜线路板（28）的表面，使薄膜线路板（28）之间的焊道处于熔融状态，以达到密封效果；

步骤3）焊接完成后取出薄膜线路板（28），

焊接完成后，升降气缸（22）带动薄膜线路板（28）向下移动，取出薄膜线路板（28），并放入已贴合好的待薄膜线路板（28），重复上述步骤1）-步骤3）。

7.根据权利要求6所述的利用激光密封薄膜线路板的工艺方法，其特征在于，所述步骤2）中由光纤传至激光扫描振镜（6）后聚焦的激光能量密度为0.01-5J/cm²，峰值功率为0.01W-10KW。

8.根据权利要求6所述的利用激光密封薄膜线路板的工艺方法，其特征在于，所述步骤2）中根据激光工控系统（7）设置参数运动形成焊接轮廓需要的光束形状还包括一种采用薄膜线路板夹具（2）相对运动形成的方式。

9.根据权利要求6所述的利用激光密封薄膜线路板的工艺方法，其特征在于，所述薄膜线路板（28）的贴合待密封焊接层数为双层以上。

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