CN108067752A - 一种卷对卷覆盖膜激光切割系统及切割方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种卷对卷覆盖膜激光切割系统及切割方法，包括控制器、用于发射激光光束的激光器、设置于激光器前部用于对激光光束进行耦合的光学耦合系统组件、用于控制激光光束移动轨迹的扫描振镜、设置于该扫描振镜输出端的场镜、用于展开覆盖膜和收起覆盖膜的卷辊组件以及用于输送加工完成后膜材的传输装置和真空吸附转移装置；所述光学耦合系统组件位于激光器与扫描振镜之间；真空吸附转移装置包括用于将覆盖膜从卷辊组件部位转移到传输装置部位的机械臂，本设计能大大降低生产成本，提高产品质量，因激光的聚焦光斑仅有几十微米，能够实现高密度线路和微孔的加工，这一优势正迎合了电路设计的发展步伐，是PI覆盖膜开窗理想的加工工具。

Description

一种卷对卷覆盖膜激光切割系统及切割方法
[技术领域]
本发明涉及激光切割系统技术领域，尤其涉及一种切割出的覆盖膜不仅轮廓 边缘齐整圆顺、光滑无毛刺、无明显碳化现象且拐弯处无尖角过烧，可省去高额 的模具费用，产品精度及合格率亦高，能大大降低生产成本，提高产品质的卷对 卷覆盖膜激光切割系统及切割方法。
[背景技术]
柔性线路板(FPC)以其重量轻、配线密度高、厚度薄等特点，被广泛应用 于电子产品中，FPC表面通常有一层树酯薄膜，起到线路保护和阻焊等作用，是 FPC产品重要的组成部分，因其主要成分为聚酰亚氨(Polyimide，PI)，故在该 领域又被称之为PI覆盖膜，它是一种分子主链上含有酰亚胺环状结构的耐高温 聚合物，在高温下具有突出的介电性能、机械性能、耐辐射性能和耐磨性能等， 被广泛应用于航空、兵器、电子、电器等精密电子领域。
PI覆盖膜在与FPC线路层贴合前，需根据线路设计要求，在相应位置切割 大小、形状不同的窗口(行业内亦称为PI膜开窗)，在过去很长一段时间，PI 膜的切割主要用传统的模切方式实现，该工艺存在加工精度低、制造成本高等问 题，且随着电子电路设计向小型化和高密度化发展，传统的模切方式已日渐不能 满足设计的要求。
基于此，急需设计出更好的加工方式来解决上述问题，本领域的技术人员也 进行了大量的研发和实验，并取得了较好的成绩。
[发明内容]
为克服现有技术所存在的问题，本发明提供一种切割出的覆盖膜不仅轮廓边 缘齐整圆顺、光滑无毛刺、无明显碳化现象且拐弯处无尖角过烧，可省去高额的 模具费用，产品精度及合格率亦高，能大大降低生产成本，提高产品质的卷对卷 覆盖膜激光切割系统及切割方法。
本发明解决技术问题的方案是提供一种卷对卷覆盖膜激光切割系统，包括控 制器、用于发射激光光束的激光器、设置于激光器前部用于对激光光束进行耦合 的光学耦合系统组件、用于控制激光光束移动轨迹的扫描振镜、设置于该扫描振 镜输出端的场镜、用于展开覆盖膜和收起覆盖膜的卷辊组件以及用于输送加工完 成后膜材的传输装置和真空吸附转移装置；该激光器、扫描振镜、传输装置和真 空吸附转移装置与控制器电性连接；所述光学耦合系统组件位于激光器与扫描振 镜之间；真空吸附转移装置包括用于将覆盖膜从卷辊组件部位转移到传输装置部 位的机械臂，该机械臂与控制器电性连接。
优选地，所述激光器为10W紫外纳秒激光器或者5W红外皮秒激光器。
优选地，所述扫描振镜设置于光学耦合系统组件的输出端，场镜设置于扫描 振镜的光束输出端，控制器通过控制扫描振镜偏转使激光束按照预设轨迹移动， 从而在卷辊组件上放置的覆盖膜上切出对应的图形。
优选地，所述激光器还连接有用于进行冷却降温处理的水冷机以及用于除去 激光切割覆盖膜时产生的粉尘的除尘装置，该所述除尘装置位于场镜侧边部位。
优选地，所述扫描振镜与场镜倒立设置，出光口朝上；还包括用于放置卷辊 组件的支撑架，且在该支撑架上、卷辊组件下部、场镜上部的部位开设有便于激 光穿过的激光通孔。
优选地，所述扫描振镜为SCANLAB扫描振镜，场镜为LINOS的f-θ场镜，且 卷辊组件包括对立、平行设置的出卷辊和收卷辊。
一种卷对卷覆盖膜激光切割方法，包括以下步骤，
S1：预备用于进行覆盖膜切割的激光器、光学耦合系统组件、扫描振镜、场 镜、卷辊组件以及传输装置和真空吸附转移装置；
S2：利用包含有出卷辊和收卷辊的卷辊组件将待加工覆盖膜平整的展开，并 对膜层表面进行初步清洁处理；
S3：控制器控制开启激光器发射激光，并根据待加工的覆盖膜特征进行参数 调整，激光器发射的激光经过光学耦合系统组件耦合后，依次通过扫描振镜和场 镜到达待加工覆盖膜表面；
S4：利用预先存储有需加工切割图案信息的控制器对扫描振镜进行控制，进 而控制切割加工轨迹；
S5：步骤S4中切割加工完毕后，利用真空吸附转移装置将切割完后的覆盖 膜吸起来并转移到传输装置上；
S6：切割处理完毕。
优选地，所述步骤S1中的激光器为10W紫外纳秒激光器或者5W红外皮秒激 光器。
优选地，所述步骤S1中的扫描振镜为SCANLAB扫描振镜，场镜为LINOS的 f-θ场镜，且卷辊组件包括对立、平行设置的出卷辊和收卷辊。
优选地，所述步骤S3和步骤S4的切割加工过程中，利用水冷机对激光器进 行实时降温处理，并利用除尘装置对切割加工部位进行除尘。
与现有技术相比，本发明一种卷对卷覆盖膜激光切割系统及切割方法通过同 时设置控制器、用于发射激光光束的激光器、设置于激光器前部用于对激光光束 进行耦合的光学耦合系统组件、用于控制激光光束移动轨迹的扫描振镜、设置于 该扫描振镜输出端的场镜、用于展开覆盖膜和收起覆盖膜的卷辊组件以及用于输 送加工完成后膜材的传输装置和真空吸附转移装置，由于激光器、扫描振镜、传 输装置和真空吸附转移装置与控制器电性连接，实际加工处理过程中，利用控制 器控制激光器开关及调节工艺参数，并通过控制扫描振镜偏转使激光束按照预设 轨迹移动，从而在覆盖膜上切出对应的图形，真空吸附转移装置可以对加工完成 的物料进行及时转移，提高工作效率，本方法切割出的覆盖膜不仅轮廓边缘齐整 圆顺、光滑无毛刺、无明显碳化现象且拐弯处无尖角过烧，且可省去高额的模具 费用，产品精度及合格率亦高，能大大降低生产成本，提高产品质量，因激光的 聚焦光斑仅有几十微米，能够实现高密度线路和微孔的加工，这一优势正迎合了 电路设计的发展步伐，是PI覆盖膜开窗理想的加工工具。
[附图说明]
图1是本发明一种卷对卷覆盖膜激光切割系统的原理结构示意图。
图2是本发明一种卷对卷覆盖膜激光切割方法的流程示意图。
[具体实施方式]
为使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例， 对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解 释本发明，并不用于限定此发明。
请参阅图1和图2，本发明一种卷对卷覆盖膜激光切割系统1包括控制器、 用于发射激光光束的激光器、设置于激光器前部用于对激光光束进行耦合的 光学耦合系统组件、用于控制激光光束移动轨迹的扫描振镜、设置于该扫描 振镜输出端的场镜、用于展开覆盖膜和收起覆盖膜的卷辊组件以及用于输送 加工完成后膜材的传输装置和真空吸附转移装置；该激光器、扫描振镜、传 输装置和真空吸附转移装置与控制器电性连接；所述光学耦合系统组件位于 激光器与扫描振镜之间；真空吸附转移装置包括用于将覆盖膜从卷辊组件部 位转移到传输装置部位的机械臂，该机械臂与控制器电性连接。
通过同时设置控制器、用于发射激光光束的激光器、设置于激光器前部用于 对激光光束进行耦合的光学耦合系统组件、用于控制激光光束移动轨迹的扫描振 镜、设置于该扫描振镜输出端的场镜、用于展开覆盖膜和收起覆盖膜的卷辊组件 以及用于输送加工完成后膜材的传输装置和真空吸附转移装置，由于激光器、扫 描振镜、传输装置和真空吸附转移装置与控制器电性连接，实际加工处理过程中， 利用控制器控制激光器开关及调节工艺参数，并通过控制扫描振镜偏转使激光束 按照预设轨迹移动，从而在覆盖膜上切出对应的图形，真空吸附转移装置可以对 加工完成的物料进行及时转移，提高工作效率，本方法切割出的覆盖膜不仅轮廓 边缘齐整圆顺、光滑无毛刺、无明显碳化现象且拐弯处无尖角过烧，且可省去高 额的模具费用，产品精度及合格率亦高，能大大降低生产成本，提高产品质量， 因激光的聚焦光斑仅有几十微米，能够实现高密度线路和微孔的加工，这一优势 正迎合了电路设计的发展步伐，是PI覆盖膜开窗理想的加工工具。
优选地，所述激光器为10W紫外纳秒激光器或者5W红外皮秒激光器。通过 调整工艺后，切割缝隙更细，整体加工精度达到20μm，切割线宽为20um，切割 速度可达600mm/s，和传统的模切方式相比效率提高了近8倍。
优选地，所述扫描振镜设置于光学耦合系统组件的输出端，场镜设置于扫描 振镜的光束输出端，控制器通过控制扫描振镜偏转使激光束按照预设轨迹移动， 从而在卷辊组件上放置的覆盖膜上切出对应的图形。
优选地，所述激光器还连接有用于进行冷却降温处理的水冷机以及用于除去 激光切割覆盖膜时产生的粉尘的除尘装置，该所述除尘装置位于场镜侧边部位。
优选地，所述扫描振镜与场镜倒立设置，出光口朝上；还包括用于放置卷辊 组件的支撑架，且在该支撑架上、卷辊组件下部、场镜上部的部位开设有便于激 光穿过的激光通孔。扫描振镜和场镜倒放，出光口朝上，那么激光束从下往上经 过平台中间的缺口照射到覆盖膜进行相应的切割。
优选地，所述扫描振镜为SCANLAB扫描振镜，场镜为LINOS的f-θ场镜，且 卷辊组件包括对立、平行设置的出卷辊和收卷辊。设备切割幅面为200mm×200mm， 切割速度可达600mm/s。
一种卷对卷覆盖膜激光切割方法，包括以下步骤，
S1：预备用于进行覆盖膜切割的激光器、光学耦合系统组件、扫描振镜、场 镜、卷辊组件以及传输装置和真空吸附转移装置；
S2：利用包含有出卷辊和收卷辊的卷辊组件将待加工覆盖膜平整的展开，并 对膜层表面进行初步清洁处理；
S3：控制器控制开启激光器发射激光，并根据待加工的覆盖膜特征进行参数 调整，激光器发射的激光经过光学耦合系统组件耦合后，依次通过扫描振镜和场 镜到达待加工覆盖膜表面；
S4：利用预先存储有需加工切割图案信息的控制器对扫描振镜进行控制，进 而控制切割加工轨迹；
S5：步骤S4中切割加工完毕后，利用真空吸附转移装置将切割完后的覆盖 膜吸起来并转移到传输装置上；
S6：切割处理完毕。
优选地，所述步骤S1中的激光器为10W紫外纳秒激光器或者5W红外皮秒激 光器。
优选地，所述步骤S1中的扫描振镜为SCANLAB扫描振镜，场镜为LINOS的f-θ场镜，且卷辊组件包括对立、平行设置的出卷辊和收卷辊。
优选地，所述步骤S3和步骤S4的切割加工过程中，利用水冷机对激光器进 行实时降温处理，并利用除尘装置对切割加工部位进行除尘。
光学耦合系统组件设置在激光器前面，主要用于耦合激光器发出的激光；扫 描振镜设置在光学耦合系统组件输出端，场镜设置在扫描振镜单元的光束输出 端，控制器通过控制扫描振镜偏转使激光束按照预设轨迹移动，从而在覆盖膜上 切出对应的图形；控制器与激光器相连，主要起控制激光开关及调节工艺参数作 用；水冷机与激光器相连，用于冷却激光器；除尘装置安装在场镜侧方，用于除 去激光切割覆盖膜时产生的粉尘；卷辊组件分为出卷辊和收卷辊，主要起展开覆 盖膜和收起覆盖膜作用；真空吸附转移装置为一个带吸附作用的机械臂，可将切 割后的覆盖膜吸起来，并移动到传输装置上；传输装置将切好后的覆盖膜传送到 下一个工位，完成整个加工流程。
与现有技术相比，本发明一种卷对卷覆盖膜激光切割系统1通过同时设置控 制器、用于发射激光光束的激光器、设置于激光器前部用于对激光光束进行耦合 的光学耦合系统组件、用于控制激光光束移动轨迹的扫描振镜、设置于该扫描振 镜输出端的场镜、用于展开覆盖膜和收起覆盖膜的卷辊组件以及用于输送加工完 成后膜材的传输装置和真空吸附转移装置，由于激光器、扫描振镜、传输装置和 真空吸附转移装置与控制器电性连接，实际加工处理过程中，利用控制器控制激 光器开关及调节工艺参数，并通过控制扫描振镜偏转使激光束按照预设轨迹移 动，从而在覆盖膜上切出对应的图形，真空吸附转移装置可以对加工完成的物料 进行及时转移，提高工作效率，本方法切割出的覆盖膜不仅轮廓边缘齐整圆顺、 光滑无毛刺、无明显碳化现象且拐弯处无尖角过烧，且可省去高额的模具费用，产品精度及合格率亦高，能大大降低生产成本，提高产品质量，因激光的聚焦光 斑仅有几十微米，能够实现高密度线路和微孔的加工，这一优势正迎合了电路设 计的发展步伐，是PI覆盖膜开窗理想的加工工具。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本 发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权 利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种卷对卷覆盖膜激光切割系统，其特征在于：包括控制器、用于发射激光光束的激光器、设置于激光器前部用于对激光光束进行耦合的光学耦合系统组件、用于控制激光光束移动轨迹的扫描振镜、设置于该扫描振镜输出端的场镜、用于展开覆盖膜和收起覆盖膜的卷辊组件以及用于输送加工完成后膜材的传输装置和真空吸附转移装置；该激光器、扫描振镜、传输装置和真空吸附转移装置与控制器电性连接；所述光学耦合系统组件位于激光器与扫描振镜之间；真空吸附转移装置包括用于将覆盖膜从卷辊组件部位转移到传输装置部位的机械臂，该机械臂与控制器电性连接。
2.如权利要求1所述的一种卷对卷覆盖膜激光切割系统，其特征在于：所述激光器为10W紫外纳秒激光器或者5W红外皮秒激光器。
3.如权利要求1或2所述的一种卷对卷覆盖膜激光切割系统，其特征在于：所述扫描振镜设置于光学耦合系统组件的输出端，场镜设置于扫描振镜的光束输出端，控制器通过控制扫描振镜偏转使激光束按照预设轨迹移动，从而在卷辊组件上放置的覆盖膜上切出对应的图形。
4.如权利要求1所述的一种卷对卷覆盖膜激光切割系统，其特征在于：所述激光器还连接有用于进行冷却降温处理的水冷机以及用于除去激光切割覆盖膜时产生的粉尘的除尘装置，该所述除尘装置位于场镜侧边部位。
5.如权利要求3所述的一种卷对卷覆盖膜激光切割系统，其特征在于：所述扫描振镜与场镜倒立设置，出光口朝上；还包括用于放置卷辊组件的支撑架，且在该支撑架上、卷辊组件下部、场镜上部的部位开设有便于激光穿过的激光通孔。
6.如权利要求1所述的一种卷对卷覆盖膜激光切割系统，其特征在于：所述扫描振镜为SCANLAB扫描振镜，场镜为LINOS的f-θ场镜，且卷辊组件包括对立、平行设置的出卷辊和收卷辊。
7.一种卷对卷覆盖膜激光切割方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1：预备用于进行覆盖膜切割的激光器、光学耦合系统组件、扫描振镜、场镜、卷辊组件以及传输装置和真空吸附转移装置；
S2：利用包含有出卷辊和收卷辊的卷辊组件将待加工覆盖膜平整的展开，并对膜层表面进行初步清洁处理；
S3：控制器控制开启激光器发射激光，并根据待加工的覆盖膜特征进行参数调整，激光器发射的激光经过光学耦合系统组件耦合后，依次通过扫描振镜和场镜到达待加工覆盖膜表面；
S4：利用预先存储有需加工切割图案信息的控制器对扫描振镜进行控制，进而控制切割加工轨迹；
S5：步骤S4中切割加工完毕后，利用真空吸附转移装置将切割完后的覆盖膜吸起来并转移到传输装置上；
S6：切割处理完毕。
8.如权利要求7所述的一种卷对卷覆盖膜激光切割方法，其特征在于：所述步骤S1中的激光器为10W紫外纳秒激光器或者5W红外皮秒激光器。
9.如权利要求7所述的一种卷对卷覆盖膜激光切割方法，其特征在于：所述步骤S1中的扫描振镜为SCANLAB扫描振镜，场镜为LINOS的f-θ场镜，且卷辊组件包括对立、平行设置的出卷辊和收卷辊。
10.如权利要求7所述的一种卷对卷覆盖膜激光切割方法，其特征在于：所述步骤S3和步骤S4的切割加工过程中，利用水冷机对激光器进行实时降温处理，并利用除尘装置对切割加工部位进行除尘。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

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