CN111421234A - 一种金属箔表面激光连续抛光装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属箔表面激光连续抛光装置，包括激光发生与传输模块、牺牲层输送模块、金属箔输送模块以及镜面辊筒。牺牲层、金属箔和镜面辊筒叠加在一起，激光束作用于牺牲层表面，牺牲层被部分损坏，激光与牺牲层相互作用过程中产生热和力的耦合作用于金属箔，在力热耦合效应和镜面辊筒的共同作用下，金属箔表面获得了超低的粗糙度。牺牲层和金属箔分别通过各自的放卷、张紧和收卷辊筒进行传递和回收，从而实现金属箔的连续、高效激光抛光。
Description
技术领域
本发明涉及超光金属箔制备技术领域，尤其涉及一种金属箔表面激光连续抛光方法。
背景技术
超光铝箔、超光铜箔、超光不锈钢箔等高端金属箔在高速覆铜板、新一代封装技术COF(Chip On Flex)等领域具有广泛的应用前景。针对金属箔光滑表面的制备，就目前的抛光方式而言，传统的机械抛光明显不再适用。而电化学抛光、化学抛光、化学机械抛光、离子束清洗、超声波抛光等抛光方式在大面积金属箔的抛光上仍具有一定的局限性。以电子铜箔为例，目前主要有电解铜箔和压延铜箔。电解法需要配置电解液和过滤净化等装置，具有一定的化学污染；压延法需要价格昂贵的压延装置，精度难以保证等。然而，各国学者们在研究激光加工技术的过程中发现，该技术能够改变金属的表面粗糙度，且通过优化工艺参数，还能够在一定程度上降低靶材的表面粗糙度值。但是激光冲击加工后的靶材表面粗糙度值难以控制，不适合金属箔的表面处理。此外，激光冲击压印技术也可以有效降低铝箔的表面粗糙度，但加工后的金属箔表面存在起伏较大的三维微结构，且成形件表面的粗糙度值是不均匀的，同样不利于金属箔光滑表面的制备。目前，针对大面积高性能无轮廓金属箔的制备仍缺乏一种高效简洁的方法，因此，需要提出一种新的工艺来降低金属箔表面的粗糙度，并提高其相应的性能。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术，提出一种金属箔表面激光连续抛光方法，实现金属箔表面激光连续抛光。
技术方案：一种金属箔表面激光连续抛光装置，包括激光发生与传输模块、牺牲层输送模块、金属箔输送模块以及镜面辊筒；
所述镜面辊筒绕水平轴转动，表面粗糙度Ra不大于10μm；所述金属箔输送模块包括第一放卷辊筒、第一收卷辊筒、第一张紧辊筒；所述第一放卷辊筒和第一收卷辊筒分别位于所述镜面辊筒两侧，所述第一放卷辊筒绕有待抛光的金属箔，所述金属箔厚度不大于0.5mm，所述金属箔由所述第一放卷辊筒放出，经所述镜面辊筒后回收在所述第一收卷辊筒上，所述金属箔通过第一张紧辊筒张紧于镜面辊筒顶部；
所述牺牲层输送模块包括第二放卷辊筒、第二收卷辊筒、第二张紧辊筒；所述第二放卷辊筒和第二收卷辊筒分别位于所述镜面辊筒两侧，所述第二放卷辊筒上绕有牺牲层，所述牺牲层由所述第二放卷辊筒放出，经所述镜面辊筒后回收在所述第二收卷辊筒上，所述牺牲层通过第二张紧辊筒张紧在镜面辊筒上，并位于所述金属箔上层，所述牺牲层的宽度大于等于所述金属箔的宽度；
所述激光发生与传输模块用于输出矩形光斑到所述镜面辊筒顶部位置，所述矩形光斑长度方向与所述水平轴平行，长度大于等于所述金属箔的宽度；所述矩形光斑作用于所述牺牲层上表面，激光烧蚀牺牲层后产生的力热耦合效应作用于金属箔。
进一步的，所述牺牲层为表面覆有黑漆的金属薄膜，总厚度不大于0.2mm。
进一步的，所述激光发生与传输模块输出的为脉冲激光，脉冲宽度不小于0.1ns。
有益效果：(1)本发明通过激光烧蚀产生的力热耦合效应进行金属箔表面的抛光，最小可实现金属箔表面5nm(Ra)的粗糙度。
(2)本发明结合辊筒对牺牲层和金属箔的连续传输和回收，可以实现金属箔的连续抛光和回收，易于实现金属箔抛光的批量生产。
(3)基于金属箔表面抛光的原理不同，和传统化学工艺和压延工艺相比，该发明对设备要求较低、成本低、无污染。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
如图1所示，一种金属箔表面激光连续抛光装置，包括激光发生与传输模块2、牺牲层输送模块、金属箔输送模块以及镜面辊筒1。
镜面辊筒1绕水平轴转动，表面粗糙度Ra不大于10μm。金属箔输送模块包括第一放卷辊筒3、第一收卷辊筒4、第一张紧辊筒6。第一放卷辊筒3和第一收卷辊4筒分别位于镜面辊筒1两侧，第一放卷辊筒3绕有待抛光的金属箔5，金属箔5厚度不大于0.5mm。金属箔5由第一放卷辊筒3放出，经镜面辊筒1后回收在第一收卷辊筒4上。第一张紧辊筒6由分别位于镜面辊筒1两侧的张紧辊筒组成，金属箔5通过第一张紧辊筒6的作用张紧于镜面辊筒顶部。
牺牲层输送模块包括第二放卷辊筒7、第二收卷辊筒8、第二张紧辊筒10。第二放卷辊筒7和第二收卷辊筒8分别位于镜面辊筒1两侧，并分别位于第一放卷辊筒3、第一收卷辊筒4的上方。第二放卷辊筒7上绕有牺牲层9，牺牲层9由第二放卷辊筒7放出，经镜面辊筒1后回收在第二收卷辊8筒上。第二张紧辊筒10由分别位于镜面辊筒1两侧的张紧辊筒组成，牺牲层9通过第二张紧辊筒10的作用与镜面辊筒1张紧，并位于金属箔5的上层，牺牲层9的宽度大于等于金属箔5的宽度。
激光发生与传输模块2用于输出矩形光斑到所述镜面辊筒顶部位置，矩形光斑长度方向与水平轴平行，长度大于等于金属箔5的宽度。其中，牺牲层为表面覆有黑漆的金属薄膜，总厚度不大于0.2mm。矩形光斑作用于牺牲层9上表面，激光烧蚀牺牲层9后产生的力热耦合效应作用于金属箔5。
激光发生与传输模块1由激光发生装置、激光传输装置和光束整形装置依次连接。激光发生装置输出的为脉冲激光，脉冲宽度不小于0.1ns。激光传输装置可以由各种反射镜、半透半反镜或其它光学元件组合而成，作用是将脉冲激光传输到光束整形装置。光束整形装置可以由各种光学整形元件组成，作用是改变输入激光光斑的形状和能量分布。牺牲层9、金属箔5和镜面辊筒1叠加在一起，激光束经过激光传输装置和光束整形装置后作用于牺牲层9表面，牺牲层9被部分损坏，激光与牺牲层相互作用过程中产生热和力的耦合作用于金属箔5，在力热耦合效应和镜面辊筒1的共同作用下，金属箔5表面发生超塑性变形，表面粗糙的尖峰结构在塑性变形过程中填充的凹陷位置，从而获得超低的粗糙度。牺牲层9和金属箔5分别通过各自的放卷、张紧和收卷辊筒进行传递和回收，从而实现金属箔的连续、高效激光抛光。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种金属箔表面激光连续抛光装置，其特征在于：包括激光发生与传输模块、牺牲层输送模块、金属箔输送模块以及镜面辊筒；
所述镜面辊筒绕水平轴转动，表面粗糙度Ra不大于10μm；所述金属箔输送模块包括第一放卷辊筒、第一收卷辊筒、第一张紧辊筒；所述第一放卷辊筒和第一收卷辊筒分别位于所述镜面辊筒两侧，所述第一放卷辊筒绕有待抛光的金属箔，所述金属箔厚度不大于0.5mm，所述金属箔由所述第一放卷辊筒放出，经所述镜面辊筒后回收在所述第一收卷辊筒上，所述金属箔通过第一张紧辊筒张紧于镜面辊筒顶部；
所述牺牲层输送模块包括第二放卷辊筒、第二收卷辊筒、第二张紧辊筒；所述第二放卷辊筒和第二收卷辊筒分别位于所述镜面辊筒两侧，所述第二放卷辊筒上绕有牺牲层，所述牺牲层由所述第二放卷辊筒放出，经所述镜面辊筒后回收在所述第二收卷辊筒上，所述牺牲层通过第二张紧辊筒张紧在镜面辊筒上，并位于所述金属箔上层，所述牺牲层的宽度大于等于所述金属箔的宽度；
所述激光发生与传输模块用于输出矩形光斑到所述镜面辊筒顶部位置，所述矩形光斑长度方向与所述水平轴平行，长度大于等于所述金属箔的宽度；所述矩形光斑作用于所述牺牲层上表面，激光烧蚀牺牲层后产生的力热耦合效应作用于金属箔。
2.一种金属箔表面激光连续抛光装置，其特征在于：所述牺牲层为表面覆有黑漆的金属薄膜，总厚度不大于0.2mm。
3.一种金属箔表面激光连续抛光装置，其特征在于：所述激光发生与传输模块输出的为脉冲激光，脉冲宽度不小于0.1ns。
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