CN116551204A - 一种mini led pcb基板焊盘的激光刻蚀装置及其刻蚀方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种MINI LED PCB基板焊盘的激光刻蚀装置及其刻蚀方法，激光刻蚀装置包括承载组件以及设置在承载组件上方的XY轴移动组件，还包括视觉模块、扫描模块和处理模块；视觉模块用于抓取PCB基板上的mark标，处理模块根据mark标计算并生成PCB基板上整块成形的焊盘区域所处的位置，扫描模块用于对整块成形的焊盘区域进行扫描，处理模块根据扫描结果确定整块成形的焊盘区域上每个焊盘区域的位置并生成最终切割轨迹；还包括安装在XY轴移动组件上的紫外飞秒激光发射器。本发明通过激光刻蚀精度高，可以做到小于10μm，可以为后面更小的芯片间距提供一种方案。
Description
技术领域
本发明涉及MINI LED技术领域，更具体地说，本发明涉及一种MINI LED PCB基板焊盘的激光刻蚀装置及其刻蚀方法。
背景技术
MINI LED越来越成为显示领域的重要方向，将更小的显示芯片固晶在PCB基板子上，从而实现更细腻化的显示效果。
传统PCB的工艺流程对PCB基板的线路，包括焊盘的形成采用的是曝光，显影，刻蚀的方案。曝光将底片与压好干膜的基板对位，在曝光机上利用紫外光的照射，将底片图形转移到感光干膜上。显影，利用显影液（碳酸钠）的弱碱性将未经曝光的干膜/湿膜溶解冲洗掉，已曝光的部分保留。刻蚀，未经曝光的干膜/湿膜被显影液去除后会露出铜面，用酸性氯化铜将这部分露出的铜面溶解腐蚀掉，得到所需的线路。对于焊盘，一般有六个焊脚，分别对应三种不同的色彩的芯片的排布，将其焊在焊盘上，通电形成色彩显示。传统的加工方式需要将六个脚位在曝光使用的掩膜板上先做好，然后再通过显影和刻蚀出来。
传统流程的精度不高，有几十μm，甚至更大，且偏差较大，对于越来越小的芯片间距，原来的精度无法适配。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种MINI LED PCB基板焊盘的激光刻蚀装置及其刻蚀方法。
为实现上述目的，本发明提供一种MINI LED PCB基板焊盘的激光刻蚀装置，包括承载组件以及设置在承载组件上方的XY轴移动组件，还包括视觉模块、扫描模块和处理模块；视觉模块用于抓取PCB基板上的mark标，处理模块根据mark标计算并生成PCB基板上整块成形的焊盘区域所处的位置，扫描模块用于对整块成形的焊盘区域进行扫描，处理模块根据扫描结果确定整块成形的焊盘区域上每个焊盘区域的位置并生成最终切割轨迹；还包括安装在XY轴移动组件上的紫外飞秒激光发射器，紫外飞秒激光发射器用于依照切割轨迹对每个焊盘区域进行切割，形成数个焊脚。
优选的，视觉模块包括单目相机，单目相机用于抓取PCB基板上的mark标。
优选的，视觉模块包括线扫相机，线扫相机用于对整块成形的焊盘区域进行扫描。
优选的，承载组件的两侧均设置有夹具翻转组件、夹具翻转组件包括与承载组件固定安装的安装座，转动连接在安装座靠近承载组件中部一侧的转动盘，设置在转动盘内侧的调整盘、用于驱动转动盘转动的旋转驱动部件，调整盘靠近承载组件中部的一侧开设有用于承载MINI LED PCB基板的承载槽。
优选的，转动盘和调整盘之间的圆周方向上设置有弹性扭转器，转动盘的一侧安装有用于驱动调整盘转动的补偿驱动器；弹性扭转器包括多个周向固定连接在转动盘内侧壁上的固定块一，相邻固定块一之间均设置有与调整盘外侧壁固定连接的固定块二，固定块一和固定块二之间通过弹簧固定连接。
优选的，承载槽的上下两侧均设置有弹性板。
优选的，承载槽的底部设置有夹板和用于驱动夹板移动的直线驱动部件，调整盘前侧的两端均具有与承载槽上表面平行的反射平面，在反射平面两端的上方均设置有激光测距器。
本发明还提供一种MINI LED PCB基板焊盘的激光刻蚀方法，包括以下步骤：
步骤一：将经曝光、显影后的包括整块成形的焊盘区域的PCB基板置于承载组件上，视觉模块抓取PCB基板上的mark标，处理模块根据mark标计算并生成整块成形的焊盘区域所处的位置；
步骤二：扫描模块对整块成形的焊盘区域进行扫描，处理模块根据扫描结果确定整块成形的焊盘区域上每个焊盘区域的位置并生成最终切割轨迹。
步骤三：紫外飞秒激光发射器依照切割轨迹对每个焊盘区域进行切割，形成数个焊脚。
优选的，在视觉模块抓取PCB基板上的mark标之前，对承载组件上的PCB基板进行定位，定位方法如下：通过扫描模块对整块成形的焊盘区域进行扫描，获取整块成形的焊盘区域的宽度值，与设计值相比较，根据差值，利用补偿驱动器驱动调整盘转动进行补偿。
优选的，在视觉模块抓取PCB基板上的mark标之前，对承载组件上的PCB基板进行定位，定位方法如下：通过反射平面两端的上方的两个激光测距器分别测量反射平面两端到测量位置的距离，根据两个距离的差值，利用补偿驱动器驱动调整盘转动进行补偿。
本发明的技术效果和优点：
1.激光刻蚀精度高，可以做到小于10μm，可以为后面更小的芯片间距提供一种方案。
2.能够更灵活的对应不同的产品，焊脚的尺寸和间距灵活可变，甚至可以控制每个焊脚的尺寸，只需要加工前面加工出同样的通电线路，再根据显示芯片需求直接刻蚀出对应的焊脚，而不需要每种产品对应一种掩膜，成本和效率都有很大的改善。
3.通过采用紫外飞秒激光，能够做到几乎无热影响，刻蚀平整，断路测试良好。
4.通过设置夹具翻转组件的方式，一方面能够对PCB基板进行夹持和翻转，以便于刻蚀，另一方面还可以避免PCB基板由于翻转带来的PCB基板不水平而影响刻蚀精度的问题。
附图说明
图1为实施例一的整体结构示意图。
图2为实施例一中夹具翻转组件的结构示意图。
图3为实施例一中夹具翻转组件的爆炸图。
图4为实施例二的整体结构示意图。
图5为实施例二中夹具翻转组件的结构示意图。
图6为实施例二中夹具翻转组件的爆炸图。
图7为实施例一中PCB基板不水平时扫描的示意图。
图8为整块成形的焊盘区域切割成焊脚的示意图。
图9为焊盘刻蚀路径图。
图10为不同位置铜层切割断路效果良好的示意图。
图11为实际焊脚效果图。
附图标记为：
1、承载组件；2、XY轴移动组件；3、紫外飞秒激光发射器；5、夹具翻转组件；50、连接杆；51、安装座；511、旋转驱动部件；52、转动盘；53、调整盘；531、承载槽；532、反射平面；54、弹性板；55、弹性扭转器；551、固定块一；552、固定块二；553、弹簧；56、补偿驱动器；57、夹板；58、直线驱动部件；59、激光测距器。
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做出创造性劳动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。
实施例一
如图1至图11所示，本实施例提供一种MINI LED PCB基板焊盘的激光刻蚀装置，包括承载组件1以及设置在承载组件1上方的XY轴移动组件2，还包括视觉模块、扫描模块和处理模块；视觉模块用于抓取PCB基板上的mark标，处理模块根据mark标计算并生成PCB基板上整块成形的焊盘区域所处的位置，扫描模块用于对整块成形的焊盘区域进行扫描，处理模块根据扫描结果确定整块成形的焊盘区域上每个焊盘区域的位置并生成最终切割轨迹；还包括安装在XY轴移动组件2上的紫外飞秒激光发射器3，紫外飞秒激光发射器3用于依照切割轨迹对每个焊盘区域进行切割，形成数个焊脚。
其中，视觉模块包括单目相机和线扫相机，单目相机用于抓取PCB基板上的mark标，线扫相机用于对整块成形的焊盘区域进行扫描。
具体的刻蚀方法，包括以下步骤：
步骤一：将经曝光、显影后的包括整块成形的焊盘区域的PCB基板置于承载组件1上，视觉模块抓取PCB基板上的mark标，处理模块根据mark标计算并生成整块成形的焊盘区域所处的位置；
步骤二：扫描模块对整块成形的焊盘区域进行扫描，处理模块根据扫描结果确定整块成形的焊盘区域上每个焊盘区域的位置并生成最终切割轨迹。
步骤三：紫外飞秒激光发射器3依照切割轨迹对每个焊盘区域进行切割，形成数个焊脚。
对于焊盘，一般有六个焊脚，分别对应三种不同的色彩的芯片的排布，将其焊在焊盘上，通电形成色彩显示，通过激光来实现焊盘的直接刻蚀，在前面曝光显影阶段只需要留下一块六个焊盘的整体区域，通过激光的刻蚀来实现六个脚位的制作，该流程的优势主要在于，激光刻蚀的精度很高，可以做到小于10μm，可以为后面更小的芯片间距提供一种方案。该方案能够更灵活的对应不同的产品，焊脚的尺寸和间距灵活可变，甚至可以控制每个焊脚的尺寸，只需要加工前面加工出同样的通电线路，再根据显示芯片需求直接刻蚀出对应的焊脚，而不需要每种产品对应一种掩膜，成本和效率都有很大的改善。通过采用紫外飞秒激光，能够做到几乎无热影响，刻蚀平整，断路测试良好。
在本实施例中，如图2-图3所示，承载组件1的两侧均设置有夹具翻转组件5、夹具翻转组件5包括与承载组件1固定安装的安装座51，转动连接在安装座51靠近承载组件1中部一侧的转动盘52，设置在转动盘52内侧的调整盘53、用于驱动转动盘52转动的旋转驱动部件511，调整盘53靠近承载组件1中部的一侧开设有用于承载MINI LED PCB基板的承载槽531。承载槽531的上下两侧均设置有弹性板54，弹性板54可以采用橡胶材质，PCB基板置于承载槽531内时，通过两个弹性板54进行夹持固定。旋转驱动部件511使用步进电机，其可以带动转动盘52转动，转动盘52带动调整盘53转动，从而可以实现对PCB基板的翻转，以对另一面进行刻蚀。
进一步地，如图2所示，两个夹具翻转组件5上的转动盘52的一侧可以采用连接杆50来固定，以使两个转动盘52可以同步转动。
在翻转的前后，PCB基板可能存在不水平的情况，所以需要对其进行调整，所以进一步地，转动盘52和调整盘53之间的圆周方向上设置有弹性扭转器55，转动盘52的一侧安装有用于驱动调整盘53转动的补偿驱动器56（补偿驱动器56可以采用步进电机带动摩擦轮的方式，通过摩擦轮与调整盘53的外表面接触以可以带动调整盘53转动）；弹性扭转器55包括多个周向固定连接在转动盘52内侧壁上的固定块一551，相邻固定块一551之间均设置有与调整盘53外侧壁固定连接的固定块二552，固定块一551和固定块二552之间通过弹簧553固定连接。对PCB基板的调整定位应当在在视觉模块抓取PCB基板上的mark标之前进行，其方法如下：通过扫描模块对整块成形的焊盘区域进行扫描，获取整块成形的焊盘区域的宽度值，与设计值相比较，根据差值，利用补偿驱动器56驱动调整盘53转动进行补偿。
如图7所示，如果PCB基板存在不水平的情况，则整块成形的焊盘区域的扫描值L就会小于实际值，通过扫描的宽度值与设计值比较，计算出调整盘53需要旋转的角度，而后通过补偿驱动器56来带动调整盘53作一个小转动，即可实现补偿调整的目的。弹性扭转器55的设计，目的在于是要保持转动盘52和调整盘53的位置关系，当在补偿时，调整盘53可以转动，但转动盘52不会转动，翻转PCB基板时，两者又都会转动。
实施例二
如图4至图6所示，与实施例一不同的是夹具翻转组件5结构的不同，具体地，夹具翻转组件5包括与承载组件1固定安装的安装座51，转动连接在安装座51靠近承载组件1中部一侧的转动盘52，设置在转动盘52内侧的调整盘53、用于驱动转动盘52转动的旋转驱动部件511，调整盘53靠近承载组件1中部的一侧开设有用于承载MINI LED PCB基板的承载槽531。旋转驱动部件511使用步进电机，其可以带动转动盘52转动，转动盘52带动调整盘53转动，从而可以实现对PCB基板的翻转，以对另一面进行刻蚀。
进一步地，如图5所示，两个夹具翻转组件5上的转动盘52的一侧可以采用连接杆50来固定，以使两个转动盘52可以同步转动。
在翻转的前后，PCB基板可能存在不水平的情况，所以需要对其进行调整，所以进一步地，转动盘52和调整盘53之间的圆周方向上设置有弹性扭转器55，转动盘52的一侧安装有用于驱动调整盘53转动的补偿驱动器56（补偿驱动器56可以采用步进电机带动摩擦轮的方式，通过摩擦轮与调整盘53的外表面接触以可以带动调整盘53转动）；弹性扭转器55包括多个周向固定连接在转动盘52内侧壁上的固定块一551，相邻固定块一551之间均设置有与调整盘53外侧壁固定连接的固定块二552，固定块一551和固定块二552之间通过弹簧553固定连接。进一步地，承载槽531的底部设置有夹板57和用于驱动夹板57移动的直线驱动部件58，（直线驱动部件58可以采用气缸，通过推动夹板57可以对PCB基板进行夹持固定），调整盘53前侧的两端均具有与承载槽531上表面平行的反射平面532，在反射平面532两端的上方均设置有激光测距器59。对PCB基板的调整定位应当在在视觉模块抓取PCB基板上的mark标之前进行，其方法如下：通过反射平面532两端的上方的两个激光测距器59分别测量反射平面532两端到测量位置的距离，根据两个距离的差值，利用补偿驱动器56驱动调整盘53转动进行补偿。
通过采用夹板57和直线驱动部件58这种夹持的方式，可以将PCB基板压直，防止PCB基板弯曲造成不利影响，如果PCB基板存在不水平的情况，则反射平面532会发生倾斜，通过两个激光测距器59射出激光至反射平面532后反射回去，从而能够测量反射平面532两端到测量位置的距离，根据两个距离的差值，利用补偿驱动器56驱动调整盘53转动进行补偿。
需要说明的是，在实施例二中，也可以同时采用实施例一中采用的PCB基板的调整定位方法。实施例一和实施例二中，通过设置夹具翻转组件5的方式，一方面能够对PCB基板进行夹持和翻转，以便于刻蚀，另一方面还可以避免PCB基板由于翻转带来的PCB基板不水平而影响刻蚀精度的问题。
最后：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，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 (10)
1.一种MINI LED PCB基板焊盘的激光刻蚀装置，包括承载组件（1）以及设置在承载组件（1）上方的XY轴移动组件（2），其特征在于：还包括视觉模块、扫描模块和处理模块；视觉模块用于抓取PCB基板上的mark标，处理模块根据mark标计算并生成PCB基板上整块成形的焊盘区域所处的位置，扫描模块用于对整块成形的焊盘区域进行扫描，处理模块根据扫描结果确定整块成形的焊盘区域上每个焊盘区域的位置并生成最终切割轨迹；
还包括安装在XY轴移动组件（2）上的紫外飞秒激光发射器（3），所述紫外飞秒激光发射器（3）用于依照切割轨迹对每个焊盘区域进行切割，形成数个焊脚。
2.根据权利要求1所述的一种MINI LED PCB基板焊盘的激光刻蚀装置，其特征在于：所述视觉模块包括单目相机，所述单目相机用于抓取PCB基板上的mark标。
3.根据权利要求1所述的一种MINI LED PCB基板焊盘的激光刻蚀装置，其特征在于：所述视觉模块包括线扫相机，所述线扫相机用于对整块成形的焊盘区域进行扫描。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种MINI LED PCB基板焊盘的激光刻蚀装置，其特征在于：所述承载组件（1）的两侧均设置有夹具翻转组件（5）、所述夹具翻转组件（5）包括与承载组件（1）固定安装的安装座（51），转动连接在安装座（51）靠近承载组件（1）中部一侧的转动盘（52），设置在转动盘（52）内侧的调整盘（53）、用于驱动转动盘（52）转动的旋转驱动部件（511），所述调整盘（53）靠近承载组件（1）中部的一侧开设有用于承载MINI LED PCB基板的承载槽（531）。
5.根据权利要求4所述的一种MINI LED PCB基板焊盘的激光刻蚀装置，其特征在于：所述转动盘（52）和调整盘（53）之间的圆周方向上设置有弹性扭转器（55），所述转动盘（52）的一侧安装有用于驱动调整盘（53）转动的补偿驱动器（56）；所述弹性扭转器（55）包括多个周向固定连接在转动盘（52）内侧壁上的固定块一（551），相邻所述固定块一（551）之间均设置有与调整盘（53）外侧壁固定连接的固定块二（552），固定块一（551）和固定块二（552）之间通过弹簧（553）固定连接。
6.根据权利要求5所述的一种MINI LED PCB基板焊盘的激光刻蚀装置，其特征在于：所述承载槽（531）的上下两侧均设置有弹性板（54）。
7.根据权利要求5所述的一种MINI LED PCB基板焊盘的激光刻蚀装置，其特征在于：所述承载槽（531）的底部设置有夹板（57）和用于驱动夹板（57）移动的直线驱动部件（58），所述调整盘（53）前侧的两端均具有与承载槽（531）上表面平行的反射平面（532），在所述反射平面（532）两端的上方均设置有激光测距器（59）。
8.一种MINI LED PCB基板焊盘的激光刻蚀方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将经曝光、显影后的包括整块成形的焊盘区域的PCB基板置于承载组件（1）上，视觉模块抓取PCB基板上的mark标，处理模块根据mark标计算并生成整块成形的焊盘区域所处的位置；
步骤二：扫描模块对整块成形的焊盘区域进行扫描，处理模块根据扫描结果整块成形的焊盘区域上每个焊盘区域的位置并生成最终切割轨迹；
步骤三：紫外飞秒激光发射器（3）依照切割轨迹对每个焊盘区域进行切割，形成数个焊脚。
9.根据权利要求8所述的一种MINI LED PCB基板焊盘的激光刻蚀方法，其特征在于，在视觉模块抓取PCB基板上的mark标之前，对承载组件（1）上的PCB基板进行定位，定位方法如下：
通过扫描模块对整块成形的焊盘区域进行扫描，获取整块成形的焊盘区域的宽度值，与设计值相比较，根据差值，利用补偿驱动器（56）驱动调整盘（53）转动进行补偿。
10.根据权利要求8所述的一种MINI LED PCB基板焊盘的激光刻蚀方法，其特征在于，在视觉模块抓取PCB基板上的mark标之前，对承载组件（1）上的PCB基板进行定位，定位方法如下：
通过反射平面（532）两端的上方的两个激光测距器（59）分别测量反射平面（532）两端到测量位置的距离，根据两个距离的差值，利用补偿驱动器（56）驱动调整盘（53）转动进行补偿。
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Citations (8)
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-
2023
- 2023-07-10 CN CN202310838372.0A patent/CN116551204B/zh active Active
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