CN110744212B

CN110744212B - 一种在fpc上利用水导激光打孔的装置

Info

Publication number: CN110744212B
Application number: CN201910941241.9A
Authority: CN
Inventors: 刘胜; 聂思媛; 李辉
Original assignee: Wuhan University WHU
Current assignee: Hunan Luojia Intelligent Technology Co ltd
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2021-01-01
Anticipated expiration: 2039-09-30
Also published as: CN110744212A

Abstract

本发明涉及一种在FPC上利用水导激光打孔的装置，包括：用于传送待处理FPC的传送辊；多个用于对固定于传送辊上的待处理FPC进行打孔的水导激光打孔单元，水导激光打孔单元位于待处理FPC的上方，水导激光打孔单元设于第一升降台上；用于感应并判定加工距离的控制单元，控制单元位于待处理FPC的上方，控制单元设于第二升降台上；用于对打孔完毕后的FPC进行烘干的烘干装置；以及用于对处理完毕后FPC进行检测的检测装置。本发明提供的装置中利用控制单元测试与水耦合后达到待处理FPC加工表面的激光光强，得到激光能量在水束中的衰减量，并以此判定合适的耦合距离，进而调节后续打孔时的加工高度，以保证快速加工的可行性。

Description

一种在FPC上利用水导激光打孔的装置

技术领域

本发明涉及机械设备技术领域，尤其涉及一种在FPC上利用水导激光打孔的装置。

背景技术

FPC是FPC线路板中的一种，其被称之为软板或柔性线路板或挠性线路板。FPC独有的特性使其在多种场合成为刚性线路板及传统布线方案的替代方式，同时它也推动了很多新领域的发展。由于体积小重量轻等的特性，柔性线路技术在便携式装置(如移动电话)、平板显示器和医疗设备中的市场潜力非常大。

柔性线路板常采用机械钻孔、冲压、等离子蚀刻和激光钻孔等方法形成微通孔。

机械钻孔和冲压采用高精度钻头和模具，这些高精度设备价格昂贵，而且相对来说寿命较短，后期成本较高；此外，由于在机械钻孔或冲压过程中，会产生较大的应力，对材料造成一定损伤，所以机械钻孔并不被看好。

等离子蚀刻技术的设备投资及工艺成本都相当高，等离子蚀刻工艺的后续投入费用也很高，特别是一些化学药品处理以及易耗品等相关费用，此外采用等离子蚀刻做出一致可靠的微过孔的前期投入时间也较长。

相比之下，采用激光制孔不仅工艺简单并且低成本。激光设备投资相对来说较低，而且激光是一种非接触式工具，故设备使用寿命较长，不需要再像机械钻孔那样有一笔昂贵的工具更换费用。柔性线路板加工一般使用紫外(UV)和远红外(FIR)激光，前者通常采用准分子或UV二极管泵浦固态(UV-DPSS)激光器，而后者一般用密封式CO₂激光器。

但是，受激准分子激光技术钻孔存在的问题是高分子的分解会产生炭黑附着于孔壁，所以必须在电镀之前，采取某些手段对表面进行清洗以除去炭黑；并且，受激准分子激光最大的难点是钻孔速度慢，加工成本太高，所以加工范围有限。

发明内容

针对上述问题，现提供一种在FPC上利用水导激光打孔的装置，旨在利用水导激光切割技术有效解决上述技术问题。

具体技术方案如下：

一种在FPC上利用水导激光打孔的装置，具有这样的特征，包括：

两个用于传送待处理FPC的传送辊；

多个用于对待处理FPC进行打孔的水导激光打孔单元，水导激光打孔单元设于第一升降台上；

用于感应并判定加工距离的控制单元，控制单元设于第二升降台上；

用于对打孔完毕后的FPC进行烘干的烘干装置；以及

用于对处理完毕后FPC进行检测的检测装置。

上述的装置，还具有这样的特征，传送辊呈左、右间隔设置，待处理FPC套设于传送辊上。

上述的装置，还具有这样的特征，装置还包括设于待处理FPC间的工作台，工作台的顶部可贴合于待处理FPC上。

上述的装置，还具有这样的特征，装置还包括设于工作台底部的集水盘，集水盘与位于工作台上的集水孔连通。

上述的装置，还具有这样的特征，水导激光打孔单元包括：

第一激光发射器，第一激光发射器设于第一升降台上；

第一轴棱锥，第一轴棱锥设于第一升降台上；

第一导水槽，第一导水槽设于第一升降台上，第一导水槽的一侧设有第一石英窗，第一导水槽的另一侧设有第一出水口，且第一石英窗及第一出水口由近及远的位于第一激光发射器发出的激光穿透第一轴棱锥后的激光光路上。

上述的装置，还具有这样的特征，控制单元包括：

第二激光发射器，第二激光发射器设于第二升降台上；

第二轴棱锥，第二轴棱锥设于第二升降台上；

第二导水槽，第二导水槽设于第二升降台上，第二导水槽的一侧设有第二石英窗，第二导水槽的另一侧设有第二出水口；

玻璃片，玻璃片与待处理FPC的上部处于相同的水平高度；以及

能量计，第二石英窗、第二出水口、玻璃片及能量计由近及远依次位于第二激光发射器发出的激光穿透第二轴棱锥后的激光光路上。

上述方案的有益效果是：

本发明提供的装置中利用控制单元测试与水耦合后达到待处理FPC加工表面的激光光强，得到激光能量在水束中的衰减量，并以此判定合适的耦合距离，进而调节后续打孔时的加工高度，以保证快速加工的可行性。

附图说明

图1为本发明的实施例中提供的装置的结构示意图。

附图中：1、待处理FPC；2、第一升降台；3、第二升降台；4、烘干装置；5、检测装置；6、传送辊；7、工作台7；8、集水盘；9、集水孔；10、第一激光发射器；11、第一轴棱锥；12、第一导水槽；13、第一石英窗；14、第一出水口；15、第二激光发射器；16、第二轴棱锥；17、第二导水槽；18、第二石英窗；19、第二出水口；20、玻璃片；21、能量计。

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的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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

图1为本发明的实施例中提供的装置的结构示意图。如图1所示，本发明的实施例中提供的在FPC上利用水导激光打孔的装置，包括：两个用于传送待处理FPC1的传送辊6；多个用于对套设于传送辊6上的待处理FPC1进行打孔的水导激光打孔单元，水导激光打孔单元设于第一升降台2上；用于感应并判定加工距离的控制单元，控制单元设于第二升降台3上；用于对打孔完毕后的FPC进行烘干的烘干装置4；以及用于对处理完毕后FPC进行检测的检测装置5。

本发明中初始时第一升降台2及第二升降台3距套设于传送辊6上的待处理FPC1的垂直加工距离相同，且初始时控制单元及水导激光打孔单元距待处理FPC1的垂直加工距离也相同。

本发明中将水导激光技术应用于FPC钻孔中，以在蚀刻的同时利用水流冲刷并带走激光蚀刻后的材料残渣，使被加工表面光滑；此外，水流的冷却作用还可防止蚀刻高温条件下由高分子分解产生的炭黑附着于孔壁上，避免常规激光蚀刻技术中需后续去除炭黑这一工艺步骤。本发明中考虑到激光束与水耦合后随着水导激光束长度的增加，激光能量在水束中衰减幅度较大，因而先利用控制单元感应激光束与水耦合后的光强，并判定耦合后最大光强下控制单元距待处理FPC1的距离为最佳加工距离，并以此调节后续水导激光打孔单元高度，使之距待处理FPC1的距离与上述最佳加工距离相等，以减少激光在水束中的衰减，保证后续水导激光打孔单元快速打孔时的可行性。

本发明中利用烘干装置4(如鼓风风筒)烘干打孔后的FPC，并利用检测装置5(如CCD相机)对烘干后FPC进行检测，以检测打孔后FPC中是否存在凹痕、突起或划痕等缺陷。

具体的，本发明中水导激光打孔单元包括：第一激光发射器10，第一激光发射器10设于第一升降台2上；第一轴棱锥11，第一轴棱锥11设于第一升降台2上；第一导水槽12，第一导水槽12设于第一升降台2上，第一导水槽12的一侧设有第一石英窗13，第一导水槽12的另一侧设有第一出水口14，且第一石英窗13及第一出水口14由近及远的位于第一激光发射器10发出的激光穿透第一轴棱锥11后的激光光路上，本发明中当激光束通过第一轴棱锥11后聚焦到第一出水口14，并与经第一出水口14射出的高压水束耦合后射出并对FPC表面进行加工，在钻孔过程中配合传送辊6的转动即可得到规定形状和大小的孔。本发明中第一升降台2设于装置机架上。

具体的，本发明种控制单元包括：第二激光发射器15，第二激光发射器15设于第二升降台3上；第二轴棱锥16，第二轴棱锥16设于第二升降台3上；第二导水槽17，第二导水槽17设于第二升降台3上，第二导水槽17的一侧设有第二石英窗18，第二导水槽17的另一侧设有第二出水口19；设于装置机架上的玻璃片20，玻璃片20与孔洞位于相同的水平高度；以及设于装置机架上的能量计21，第二石英窗18、第二出水口19、玻璃片20及能量计21由近及远依次位于第二激光发射器15发出的激光穿透第二轴棱锥16后的激光光路上，本发明中当激光束通过第二轴棱锥16后聚焦到第二出水口19，并与经第二出水口19射出的高压水束耦合后射向与待处理FPC1上部等高的玻璃片20，位于玻璃片20下方的能量计21感应耦合后激光束光强，并判定耦合后最大光强下第二出水口19距待处理FPC1的距离为最佳加工距离，并据此调节打孔单元中第一导水槽12距处理FPC6的距离，使第一出水口14距待处理FPC1的距离与上述最佳加工距离相等，以减少激光在水束中的衰减，保证后续水导激光打孔单元快速打孔时的可行性。本发明中第二升降台3设于装置机架上。

于上述技术方案基础上，进一步的，本实施例提供的装置中还包括工作台7，本发明中工作台7的顶部可贴合于待处理FPC1上，本发明中利用工作台7为待处理FPC1提供支撑作用。

于上述技术方案基础上，更进一步的，本实施例提供的装置中还包括设于工作台7底部的集水盘8，本实施例中集水盘8与位于工作台7上的集水孔9连通，本实施例中集水孔9位于待处理FPC1上待处理区域的下方，本发明中通过集水盘8收集水射流。

本发明中也可增设控制器，并相应将升降台中驱动电机、激光发射器、能量计21、烘干装置4、检测装置5等与控制器电连接，以实现装置的自动化。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种在FPC上利用水导激光打孔的装置，其特征在于，包括：

两个用于传送待处理FPC（1）的传送辊（6）；

多个用于对所述待处理FPC（1）进行打孔的水导激光打孔单元，所述水导激光打孔单元设于第一升降台（2）上；

用于感应并判定加工距离的控制单元，所述控制单元设于第二升降台（3）上，所述控制单元包括第二激光发射器（15），所述第二激光发射器（15）设于所述第二升降台（3）上；第二轴棱锥（16），所述第二轴棱锥（16）设于所述第二升降台（3）上；第二导水槽（17），所述第二导水槽（17）设于所述第二升降台（3）上，所述第二导水槽（17）的一侧设有第二石英窗（18），所述第二导水槽（17）的另一侧设有第二出水口（19）；

玻璃片（20），所述玻璃片（20）与所述待处理FPC的上部处于相同的水平高度；以及能量计（21），所述第二石英窗（18）、所述第二出水口（19）、所述玻璃片（20）及所述能量计（21）由近及远依次位于所述第二激光发射器（15）发出的激光穿透所述第二轴棱锥（16）后的激光光路上；

用于对打孔完毕后的FPC进行烘干的烘干装置（4）；以及

用于对处理完毕后FPC进行检测的检测装置（5）。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传送辊（6）呈左、右间隔设置，所述待处理FPC（1）套设于所述传送辊（6）上。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括设于所述待处理FPC（1）间的工作台（7），所述工作台（7）的顶部可贴合于所述待处理FPC（1）上。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括设于所述工作台（7）底部的集水盘（8），所述集水盘（8）与位于所述工作台（7）上的集水孔（9）连通。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述水导激光打孔单元包括：

第一激光发射器（10），所述第一激光发射器（10）设于所述第一升降台（2）上；

第一轴棱锥（11），所述第一轴棱锥（11）设于所述第一升降台（2）上；

第一导水槽（12），所述第一导水槽（12）设于所述第一升降台（2）上，所述第一导水槽（12）的一侧设有第一石英窗（13），所述第一导水槽（12）的另一侧设有第一出水口（14），且所述第一石英窗（13）及所述第一出水口（14）由近及远的位于所述第一激光发射器（10）发出的激光穿透所述第一轴棱锥（11）后的激光光路上。