CN109093248A - 激光焊接设备及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光焊接设备及方法，该激光焊接设备包括：机台；安装座，设于所述机台上；掩膜板，设于所述安装座，所述掩膜板、所述安装座及所述机台之间形成焊接工位；夹持对位机构，能够带动工件移动至焊接工位并驱使所述工件相对所述掩膜板移动，使得所述工件与所述掩膜板对准并贴合；激光焊接机构，包括若干焊接头和运动组件，所述焊接头位于所述掩膜板上方且在所述运动组件的驱动下能够相对所述掩膜板移动，以使所述焊接头射出的激光透过所述掩膜板对工件进行加工。上述激光焊接设备能够同时实现多个OLED单元的封装，生产效率高。

Description

激光焊接设备及焊接方法

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，特别是涉及一种激光焊接设备及焊接方法。

背景技术

为避免OLED器件的有机薄膜及金属薄膜与水和空气接触而发生氧化,需要对OLED屏进行封装。手机OLED屏具有尺寸小的特点，且对焊接精度要求较高。现有激光设备多针对显示器等大屏进行焊接，无法适用于手机OLED屏的焊接封装。

发明内容

基于此，提供一种激光焊接设备，旨在满足小尺寸OLED屏的封装需求。

一种激光焊接设备，包括：

机台；

安装座，设于所述机台上；

掩膜板，设于所述安装座，所述掩膜板、所述安装座及所述机台之间形成焊接工位；

夹持对位机构，能够带动工件移动至焊接工位并驱使所述工件相对所述掩膜板移动，使得所述工件与所述掩膜板对准并贴合；

激光焊接机构，包括若干焊接头和运动组件，所述焊接头位于所述掩膜板上方且在所述运动组件的驱动下能够相对所述掩膜板移动，以使所述焊接头射出的激光透过所述掩膜板对工件进行加工。

上述激光焊接设备的焊接头通过光纤与激光器连接，在运动组件的带动下焊接头射出的激光沿工件上的每一个OLED单元的边缘进行扫描，后续再进行切割得到独立的OLED屏。根据工件上的待加工区域设计出特定的掩膜板，将工件放置于夹持对位机构上，夹持对位机构使工件与掩膜板对准并贴合，多个焊接头射出的激光分别沿预设的焊接轨迹对工件进行扫描，实现多个OLED单元的封装，生产效率高。

在其中一个实施例中，所述夹持对位机构包括控制器、摄像组件及对位组件，所述摄像组件用于拍摄所述工件上的第一标记点，所述控制器用于将所述第一标记点与所述掩膜板上的第二标记点比较并计算出偏移值，所述对位组件能够根据偏移值来移动所述工件，以使所述工件和所述掩膜板对准。

在其中一个实施例中，所述夹持对位机构还包括承载板和升降组件，所述承载板用于放置工件，所述对位组件包括移动平台，所述升降组件设于所述移动平台和所述承载板之间，所述升降组件能够推动所述承载板带动工件朝靠近所述掩膜板的方向运动，以使所述工件抵紧所述掩膜板。

在其中一个实施例中，所述升降组件包括滑动配合的第一配合块和第二配合块，所述第一配合块连接于所述承载板，所述第二配合块连接于所述移动平台，所述第一配合块和所述第二配合块的接触面相对于所述移动平台形成有大于0°且小于90°的倾角，所述升降组件还包括导向块，所述导向块设于所述承载板和所述移动平台之间，所述第一配合块与所述导向块沿垂直于承载板的方向滑动配合。

在其中一个实施例中，所述夹持对位机构还包括若干限位柱，所述限位柱一端固定连接于所述承载板，另一端活动穿设于所述移动平台，且所述限位柱形成有能够抵持于所述移动平台的限位凸缘。

在其中一个实施例中，所述夹持对位机构还包括设于所述移动平台的限位件，所述限位件包括主体和凸设于所述主体的限位部，所述承载板设有配合单元，所述配合单元形成有弯折部，所述弯折部与所述限位部相配合，以限制所述承载板相对所述移动平台的最大上升高度。

在其中一个实施例中，所述升降组件包括限位传感器，用于检测所述承载板是否到达极限位置。

在其中一个实施例中，所述承载板设有第一定位块和第二定位块，所述第一定位块和所述第二定位块呈夹角设置。

在其中一个实施例中，所述激光焊接机构还包括功率测试仪和光束质量分析仪，所述功率测试仪和所述光束质量分析仪均与控制系统通讯连接，所述控制系统根据所述功率测试仪和所述光束质量分析仪的检测结果对激光器的参数进行实时调整。

一种所述的激光焊接设备的焊接方法，包括以下步骤：

将工件放置于夹持对位机构；

所述夹持对位机构带动工件移动至焊接工位；

所述夹持对位机构调整所述工件的位置，使得所述工件与掩膜板对准；

所述夹持对位机构推动所述工件与所述掩膜板贴紧；

运动组件带动若干焊接头运动，以使所述焊接头射出的激光透过所述掩膜板对所述工件进行加工。

附图说明

图1为一实施例中激光焊接设备的结构示意图；

图2为图1所示激光焊接设备的焊接原理示意图；

图3为图2中A处的放大图；

图4为图1所示激光焊接设备中激光焊接机构的结构示意图；

图5为图1所示激光焊接设备中夹持对位机构的结构示意图；

图6为图5中B处的放大图；

图7为图5中C处的放大图；

图8为图5所示夹持对位机构中限位柱的结构示意图；

图9为图5所示夹持对位机构中升降组件的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“内”、“外”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请参阅图1，一种激光焊接设备100，能够应用于OLED屏的封装，该激光焊接设备100包括机台10、安装座20、掩膜板30、激光焊接机构40及夹持对位机构50，安装座20设于机台10上；掩膜板30设于安装座20，掩膜板30、安装座20及机台10之间形成焊接工位；夹持对位机构50能够带动工件200移动至焊接工位并驱使工件200相对掩膜板30移动，使得工件200与掩膜板30上对准并贴合；激光焊接机构40包括若干焊接头41和运动组件42，焊接头41位于掩膜板30上方且在运动组件42的驱动下能够相对掩膜板30移动，以使焊接头41射出的激光透过掩膜板30对工件200进行加工。

需要说明的是，夹持对位机构50位于掩膜板30下方，以便将工件朝200抬升，使得工件200贴合于掩膜板30。

请一并参阅图2和图3，工件200的第一透明基板210和第二基板220内形成有多个间隔排列的OLED单元230，上述激光焊接设备100的焊接头41通过光纤与激光器连接，在运动组件42的带动下焊接头41射出的激光沿每一个OLED单元230的边缘进行扫描，后续再进行切割得到独立的OLED屏。根据工件200上的待加工区域设计出特定的掩膜板30，将工件200放置于夹持对位机构50上，夹持对位机构50使工件200与掩膜板30对准并贴合，多个焊接头41射出的激光分别沿预设的焊接轨迹对工件200进行扫描，同时实现多个OLED单元230的封装，生产效率高。

掩膜板30可以准确地控制光斑大小，有利于提高激光焊接质量。

为方便上料，机台10上设有导轨，夹持对位机构50滑动设于导轨。先将工件200放置于夹持对位机构50上，通过电机带动夹持对位机构50沿导轨运动至焊接工位，也就是掩膜板30正下方，以进行后续工序。

多个焊接头41并列设置于支架上，支架设于运动组件42。

请参阅图4，运动组件42包括两个Y线性模组421、X线性模组422及Z线性模组423，X线性模组422滑动设于两个Y线性模组421，Z线性模组423滑动设于X线性模组422，若干焊接头41通过支架设于Z线性模组423。

两个Y线性模组421通过安装基座421a设于机台10上，X线性模组422架设于两个Y线性模组421，形成龙门架结构，安装座20和掩膜板30位于X线性模组422下方。

工件200运动至焊接工位并与掩膜板30完成对位后，Z线性模组423带动焊接头41下降至适宜加工高度，两个Y线性模组421、X线性模组422带动多个焊接头41按照运动，以使焊接头41射出的激光沿预设焊接轨迹运动，实现工件200上的多个OLED单元230的封装。

每一个Y线性模组421和X线性模组422均包括导轨、直线电机及光栅尺，其中，直线电机具有较高精度，通过光栅尺实时反馈做闭环控制，保证焊接头41的运动精确度。

激光焊接机构40还包括功率测试仪和光束质量分析仪，光束质量分析仪用来分析光束质量，可以分析光束在不同截面上的能量分布情况，主要是检测能量分布是否均匀；功率测试仪用来检测激光能量。功率测试仪和光束质量分析仪与控制系统通讯连接，控制系统根据功率测试仪和光束质量分析仪的检测结果对激光器的参数进行实时调整，以确保经过焊接头41的激光光斑能量稳定，并且分布均匀，保证整个封装区域的均匀熔接，使得每个OLED屏的焊接一致性良好，产品质量稳定。

请参阅图5，夹持对位机构50包括控制器、摄像组件51及对位组件52，摄像组件51用于拍摄工件200上的第一标记点，控制器用于将第一标记点与掩膜板30上的第二标记点比较并计算出偏移值，对位组件52能够根据偏移值来移动工件200，以使工件200和掩膜板30对准。

在本实施例中，工件200呈长方形，在工件200表面加工有呈对角设置的两个第一标记点，掩膜板30的相应位置设有两个第二标记点，通过对位组件52调整工件200位置，使得每一个第一标记点和其中一个第二标记点对准，确保工件200与掩膜板30实现对位，从而使工件200上的待焊接区域与掩膜板30上的透光区域重合。

夹持对位机构50还包括平行设置的承载板53和安装板54，其中，承载板53用于放置工件200，并且，承载板53上开设有若干观察孔531，每一CCD相机511正对观察孔531设置，以便拍摄放置于承载板53的工件200上的第一标记点。观察孔531内可设置透明的保护窗，以免杂物或灰尘落入位于观察孔531下方的CCD相机511。

请参阅图5，摄像组件51包括若干CCD相机511，每一个CCD相机511配置有一个光源512，CCD相机511可与光源512同轴设置或旁轴设置。

在一实施例中，摄像组件51还包括支撑板513，支撑板513固定连接于安装板54上，CCD相机511可与光源512同轴设置于支撑板513上，使得CCD相机511朝向观察孔531，以便拍摄放置于承载板53的工件200上的第一标记点。进一步地，摄像组件51的个数为两个，且呈对角设置于安装板54上。摄像组件51位于承载板53和安装板54围成的区域内，使得夹持对位机构50结构紧凑，占用空间小，同时避免其他组件与摄像组件51发生碰撞。

请参阅图6，承载板53设有第一定位块532和第二定位块533，第一定位块532和第二定位块533呈夹角设置。在一实施例中，第一定位块532和第二定位块533垂直设置，将工件200放置于承载板53上时，工件200的其中一个直角边与第一定位块532贴合，相邻直角边与第二定位块533贴合，并且两直角边对应的顶角抵持于第一定位块532和第二定位块533的夹角，实现工件200的初步定位。

承载板53开设有若干吸附孔，吸附孔与真空发生器连通。当工件200完成初步定位后，启动真空发生器，使工件200被吸附于承载板30上。

安装板54滑动设于导轨上，对位组件52包括移动平台521和UVW平台522，UVW平台522设于安装板54上，移动平台521设于UVW平台522远离安装板54的一侧。UVW平台522包括至少两个沿X轴方向驱动移动平台521的X轴驱动部，以及至少两个沿Y轴方向驱动移动平台521的Y轴驱动部，能够使移动平台521沿X轴或Y轴方向移动，从而实现工件200与掩膜板30的对位。

夹持对位机构50还包括升降组件55，升降组件55设于移动平台521和承载板53之间，当工件200与掩膜板30完成对位后，升降组件55能够推动承载板53朝靠近掩膜板30的方向运动，以使工件200抵紧掩膜板30。

请参阅图9，升降组件55包括滑动配合的第一配合块551和第二配合块552，第一配合块551连接于承载板53，第二配合块552连接于移动平台521，第一配合块551和第二配合块552的接触面相对于移动平台521形成有大于0°且小于90°的倾角，升降组件55还包括导向块556，导向块556设于承载板53和移动平台521之间，第一配合块551沿垂直于承载板53的方向与导向块556滑动配合。

第一配合块551与导向块556沿垂直于承载板53的方向滑动配合，限定第一配合块551只能沿竖直方向运动。当第二配合块552沿水平方向运动时，第一配合块551沿竖直方向运动，进而带动承载板53上升或下降。上述升降组件55的精度高，能够实现在较小范围内精确调整承载板53的上升或下降。

进一步地，升降组件55还包括连接于第二配合块552的电机553，电机553带动第二配合块552沿水平方向运动。

请参阅图5和图8，夹持对位机构50还包括若干限位柱56，限位柱56一端固定连接于承载板53，另一端活动穿设于移动平台521，且限位柱56形成有限位凸缘561，当承载板53下降至极限位置时，限位凸缘561抵持于移动平台521，从而限制承载板53的最大下降高度，避免损伤位于承载板53下方的光源512。

请参阅图5，在一实施例中，移动平台521凸设有配合座521a，配合座521a内开设有容纳限位柱56的贯通孔，配合座521a的设置，使得限位柱56相对移动平台521运动更平稳。当承载板53下降至极限位置时，限位凸缘561抵持于配合座521a的端面，从而限制承载板53的最大下降高度。

请参阅图7，夹持对位机构50还包括设于移动平台521的限位件57，限位件57包括主体571和凸设于主体571的限位部572，承载板53设有配合单元532，配合单元532形成有弯折部，当承载板53上升至极限位置时，弯折部卡合于限位部572，以限制承载板53相对移动平台521的最大上升高度。

升降组件55还包括限位传感器554，用于检测承载板53是否到达极限位置，极限位置是指承载板53达到最大上升高度和最大下降高度时的位置。

在一实施例中，请参阅图7，限位传感器554设于限位件57的主体571上，配合单元532上设有挡片，限位传感器554包括相对设置的光信号发生器和光信号接收器，承载板53到达极限位置时，配合单元532上的挡片对光信号形成遮挡，限位传感器554检测到到位信号并传递至控制系统，控制系统控制升降组件55停止动作。需要说明的是，限位传感器的个数为2，其中一个限位传感器用于检测承载板53是否到达最大上升高度，另一个限位传感器用于检测承载板53是否到达最大下降高度。

激光焊接设备100的焊接方法，包括以下步骤：

将工件200放置于夹持对位机构50；

夹持对位机构50调整工件200的位置，使得工件200与掩膜板30对准；

夹持对位机构50推动工件200与掩膜板30贴紧；

运动组件42带动若干焊接头41运动，以使焊接头41射出的激光透过掩膜板30对工件200进行加工。

在一实施例中，第一透明基板210和第二基板220均为玻璃材质，在焊接前通过真空室精密蒸镀的方式在第二基板220沿OLED单元230的边缘涂上玻璃熔接剂，而后按如下步骤进行焊接：

将工件200放置于夹持对位机构50的承载板53上，使工件200的两条相邻边分别与第一定位块532和第二定位块533贴合，实现工件200的初步定位，打开真空发生器，使得工件200被吸附于承载板53，而后电机带动夹持对位机构50沿导轨运动至焊接工位；

摄像组件51拍摄工件200上的第一标记点，控制器将第一标记点与掩膜板30上的第二标记点比较并计算出偏移值，对位组件52根据偏移值来移动工件200，以使工件200和掩膜板30对准；

升降组件55推动承载板53朝靠近掩膜板30的方向运动，使得工件200抵紧掩膜板30，承载板53和掩膜板30共同对第一透明基板210和第二基板220产生挤压；

运动组件42带动焊接头41运动，使得焊接头41射出的激光沿预设焊接轨迹依次照射到工件200上，玻璃熔接剂吸收激光能量后，温度快速升高至第一透明基板210和第二基板220的熔化温度，此时，第一透明基板210和玻璃熔接剂的接触表面、以及第二基板220和玻璃熔接剂的接触表面均发生熔化，而后随着玻璃熔接剂的冷却，位于焊接区域内的第一透明基板210和第二基板220在压力作用下粘接到一起，从而实现每个OLED单元230的封装。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种激光焊接设备，其特征在于，包括：

机台；

安装座，设于所述机台上；

掩膜板，设于所述安装座，所述掩膜板、所述安装座及所述机台之间形成焊接工位；

夹持对位机构，能够带动工件移动至焊接工位并驱使所述工件相对所述掩膜板移动，使得所述工件与所述掩膜板对准并贴合；

激光焊接机构，包括若干焊接头和运动组件，所述焊接头位于所述掩膜板上方且在所述运动组件的驱动下能够相对所述掩膜板移动，以使所述焊接头射出的激光透过所述掩膜板对工件进行加工。

2.根据权利要求1所述的激光焊接设备，其特征在于，所述夹持对位机构包括控制器、摄像组件及对位组件，所述摄像组件用于拍摄所述工件上的第一标记点，所述控制器用于将所述第一标记点与所述掩膜板上的第二标记点比较并计算出偏移值，所述对位组件能够根据偏移值来移动所述工件，以使所述工件和所述掩膜板对准。

3.根据权利要求2所述的激光焊接设备，其特征在于，所述夹持对位机构还包括承载板和升降组件，所述承载板用于放置工件，所述对位组件包括移动平台，所述升降组件设于所述移动平台和所述承载板之间，所述升降组件能够推动所述承载板带动工件朝靠近所述掩膜板的方向运动，以使所述工件抵紧所述掩膜板。

4.根据权利要求3所述的激光焊接设备，其特征在于，所述升降组件包括滑动配合的第一配合块和第二配合块，所述第一配合块连接于所述承载板，所述第二配合块连接于所述移动平台，所述第一配合块和所述第二配合块的接触面相对于所述移动平台形成有大于0°且小于90°的倾角，所述升降组件还包括导向块，所述导向块设于所述承载板和所述移动平台之间，所述第一配合块与所述导向块沿垂直于承载板的方向滑动配合。

5.根据权利要求4所述的激光焊接设备，其特征在于，所述夹持对位机构还包括若干限位柱，所述限位柱一端固定连接于所述承载板，另一端活动穿设于所述移动平台，且所述限位柱形成有能够抵持于所述移动平台的限位凸缘。

6.根据权利要求4所述的激光焊接设备，其特征在于，所述夹持对位机构还包括设于所述移动平台的限位件，所述限位件包括主体和凸设于所述主体的限位部，所述承载板设有配合单元，所述配合单元形成有弯折部，所述弯折部与所述限位部相配合，以限制所述承载板相对所述移动平台的最大上升高度。

7.根据权利要求4所述的激光焊接设备，其特征在于，所述升降组件包括限位传感器，用于检测所述承载板是否到达极限位置。

8.根据权利要求3所述的激光焊接设备，其特征在于，所述承载板设有第一定位块和第二定位块，所述第一定位块和所述第二定位块呈夹角设置。

9.根据权利要求1所述的激光焊接设备，其特征在于，所述激光焊接机构还包括功率测试仪和光束质量分析仪，所述功率测试仪和所述光束质量分析仪均与控制系统通讯连接，所述控制系统根据所述功率测试仪和所述光束质量分析仪的检测结果对激光器的参数进行实时调整。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的激光焊接设备的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

将工件放置于夹持对位机构；

所述夹持对位机构带动工件移动至焊接工位；

所述夹持对位机构调整所述工件的位置，使得所述工件与掩膜板对准；

所述夹持对位机构推动所述工件与所述掩膜板贴紧；

运动组件带动若干焊接头运动，以使所述焊接头射出的激光透过所述掩膜板对所述工件进行加工。