CN1449884A - 印刷电路板激光切割方法及加工设备 - Google Patents

Abstract

一种印刷电路板激光切割方法及加工设备，属激光技术在印刷电路板中的切割技术领域，其特征在于用YG激光器发出的激光经聚焦后形成高能光束，投射到印刷电路板板坯的铜片上，使投射到的铜片迅速熔化、氧化，实现切割。其加工设备主要由机架(1)，含纵向丝杆(22)和纵向螺母(25)的纵向移动机构，含横向丝杆(13)和横向螺母(11)的横向移动机构等构成。本发明针对印刷电路板上铜片和基体的材料不同，采用激光技术应用于印刷电路板的切割，通过横向移动机构和纵向移动机构的随意运动，使YG激光器实现不同斜率的直线运动和不同曲率的圆弧运动，从而实施对印刷线路板板坯的预定切割，具有快捷、精确、方便之效果，却不会造成环境污染。

Description

印刷电路板激光切割方法及加工设备

                     技术领域

本发明涉及一种印刷电路板激光切割方法及加工设备，属激光技术在印刷电路板中的切割技术领域。

                     背景技术

随着电子技术和市场形势的迅速发展，电子产品主要元器件之一的印刷电路板更新很快，尤其在新产品的开发、试制阶段，更是几套方案同时投入试验，所以对印刷电路板的制作提出了高质、快速、方便的要求。

目前制作印刷电路板的通用方法是根据绘制的设计图样，在激光照排机上发出黑白胶片(底片)，将此胶片覆在涂有感光胶的板坯上进行曝光、清洗后形成一层图样形状的保护膜，然后在化学槽液中腐蚀而成。此方法工艺繁复，周期较长，废气、废液处理不当极易造成环境污染。

                     发明内容

本发明的目的是为印刷电路板的制作提供一种快捷、精确、方便，能有效提高加工效率，减少环境污染的印刷电路板激光切割方法及加工设备。

本发明为印刷电路板激光切割方法，其特征在于用YG激光器发出的激光经聚焦后形成高能光束，投射到印刷电路板板坯的铜片上，使投射到的铜片迅速熔化、氧化，实现切割。

所述的YG激光器可用计算机通过输出卡按印刷线路板板坯的切割信息，控制YG激光器的启闭及在加工设备上沿横向、纵向的行走路线，实现对印刷线路板板坯的随意位置切割。

所述YG激光器的功率可为100W～200W，其激光波长可为1.02um。

所述YG激光器发出的激光经聚焦后形成高能光束的直径可为φ0.03～φ0.08mm。

本发明所述印刷电路板激光切割方法的加工设备可由机架，置于机架上部带横梁的纵向移动机构，置于横梁上带YG激光器的横向移动机构等构成；所述的纵向移动机构还包括置于机架上带纵向滑块的两个纵向导轨和带纵向电机的纵向丝杆等，所述的横梁置于纵向滑块之间，其中部设有与纵向丝杆啮合的纵向螺母；所述的横向移动机构还包括固定在横梁上的横向导轨和左支架、右支架，置于左支架和右支架之间带横向电机的横向丝杆，置于横向导轨上带横向螺母座的横向滑块等；所述的横向滑块内设有与横向丝杆啮合的横向螺母，下部设有带反射镜和聚焦镜的镜座；所述的YG激光器置于右支架或左支架上。工作时，通过纵向丝杆与纵向螺母的啮合传动，使横梁在纵向导轨上移动，实现纵向的运动；通过横向丝杆与横向螺母的啮合传动，带动横向螺母座和镜座在横向导轨上移动，实现横向运动；YG激光器随横梁一起移动，所发出的激光投射到反射镜上，经反射后的激光改变投射方向，透过聚焦镜形成高能光束，投射到待加工工件上实施切割。

所述的机架下部还可设有带工作台的可调支架。

所述带YG激光器的右支架或左支架上还可设有扩束准直器。

所述的镜座上还可设有与空气压缩机相连的进气管嘴。

所述的横向丝杆可由横向电机通过横向主动齿轮和横向被动齿轮驱动，所述的纵向丝杆可由纵向电机通过纵向主动齿轮、同步带、纵向被动齿轮驱动。

本发明针对印刷电路板上铜片和基体的材料不同，采用激光技术应用于印刷电路板的切割，金属材料易于吸收，YG激光器发出的高能光束将光能转变为热能，使金属材料熔化、氧化达到切割之目的，而对非金属材料(印刷电路板的基体材料为胶木板或玻璃纤维板)吸收很少，因而切割时不会损伤印刷电路板基体。克服了现有技术工艺繁复、周期较长、易造成环境污染等缺陷。而与之相配套的加工设备采用横向移动机构与纵向移动机构相结合，能使YG激光器发出的高能光束在印刷线路板板坯上随意位置的横向、纵向移动和准确定位，实现不同斜率的直线运动和不同曲率的圆弧运动，从而实现印刷线路板板坯的预定切割，具有快捷、精确、方便之效果，却不会造成环境污染。本发明适用于对各种印刷线路板的切割加工。

                     附图说明

图1为本发明所述加工设备的俯视结构及局部剖视图；

图2为图1所述A-A面结构剖视。

图中：1为机架，2为可调支架，3为工作台，4为印刷线路板板坯，5为横向被动齿轮，6为横向主动齿轮，7为横向电机，8为左支架，9为横向导轨，10为横向滑块，11为横向螺母，12为横向螺母座，13为横向丝杆，14为右支架，15为扩束准直器，16为YG激光器，17为反射镜，18为聚焦镜，19为镜座，20为进气管嘴，21为纵向导轨，22为纵向丝杆，23为横梁，24为纵向滑块，25为纵向螺母，26为纵向螺母座，27为轴承座，28为纵向被动齿轮，29为同步带，30为纵向主动齿轮，31为纵向电机。

                     具体实施方式

本发明的加工设备主要由机架1，置于机架1上部带横梁23的纵向移动机构，置于横梁23上带YG激光器16的横向移动机构等构成。

纵向移动机构包括置于机架1上带纵向滑块24的两个纵向导轨21和带纵向电机31的纵向丝杆22等，横梁23置于纵向滑块24之间，其中部设有与纵向丝杆22啮合的带纵向螺母座26的纵向螺母25，纵向丝杆22通过两个轴承座27与机架1刚性连接。转动安装在机架1上的纵向电机31，通过纵向主动齿轮30、同步带29、纵向被动齿轮28的传动，使纵向丝杆22转动，通过纵向丝杆22与纵向螺母25的啮合传动，使横梁23在纵向导轨21上移动，实现纵向的运动。

横向移动机构包括固定在横梁23上的横向导轨9和左支架8、右支架14，置于左支架8和右支架14之间带横向电机7的横向丝杆13，置于横向导轨9上带横向螺母座12的横向滑块10等；横向滑块10内设有与横向丝杆13啮合的横向螺母11，下部设有带反射镜17和聚焦镜18的镜座19。当横向电机7转动时，通过横向主动齿轮6和横向被动齿轮5的传动，使横向丝杆13转动，从而带动螺母11、横向螺母座12、镜座19在横向导轨9上的移动，实现横向的运动。

YG激光器16与扩束准直器15一起固定在右支架14上，随横梁23一起移动，当开启YG激光器16时，激光通过扩束准直器15投射到反射镜17上，经反射后的激光改变投射方向而透过聚焦镜18形成直径为φ0.03～φ0.08mm的光束，投射到印刷电路板板坯4的铜片上，使投射到的铜片迅速熔化、氧化，实现切割。聚焦镜18可以微量调节，使聚焦镜18到印刷电路板板坯4之间的距离符合聚焦镜18的固有焦距，以达到最佳的切割效果。

机架的下部还设有带可调支架2的工作台3，可使工作台3随可调支架2而上下移动，以保证聚焦镜18和工作台3上的印刷电路板板坯4之间的距离达到固有焦距的要求。

本发明所述的激光切割方法还可配备以下辅助设备：

1.计算机，用于对切割图案信息的输出和对YG激光器16及横向电机7、纵向电机31的控制。

2.冷却水循环装置，用以对YG激光器16的冷却，以保证YG激光器16的正常工作和额定能量的输出。

3.无油空气压缩机及其供气系统，通过与之相连的进气管嘴20，向镜座19内输入压缩空气，用以对聚焦镜片的冷却及切割时气化后废气的清理，保证切割正常进行。

4.真空气泵及吸尘系统，用以对切割时产生的气化气体的收集、过滤，保证切割正常进行及对环境的保护、免致污染。具体操作过程：

1.把待加工的印刷电路板板坯4置于工作台3上。

2.调节聚焦镜18与印刷电路板板坯4的距离等于聚焦镜的固有焦距，这时光束直径最小，激光能量最集中，切割效果最佳。

3.开启冷却水循环装置，供气系统及吸气系统。

4.开启计算机：计算机根据印刷电路板设计图样将图形信息通过输出卡传递给横向电机7和纵向电机31以及YG激光器16，通过横向移动机构和纵向移动机构的随意运动，使YG激光器发出的高能光束在印刷线路板板坯4上随意位置的横向、纵向移动和准确定位，实现不同斜率的直线运动和不同曲率的圆弧运动，投射到印刷电路板板坯4的铜片上，使投射到的铜片迅速熔化、氧化，从而实现印刷线路板板坯的预定切割，协调地、自动地完成切割加工。

Claims (9)

1、一种印刷电路板激光切割方法，其特征在于用YG激光器发出的激光经聚焦后形成高能光束，投射到印刷电路板板坯的铜片上，使投射到的铜片迅速熔化、氧化，实现切割。

2、按权利要求1所述的印刷电路板激光切割方法，其特征在于所述的YG激光器用计算机通过输出卡按印刷线路板板坯的切割信息，控制YG激光器的启闭及在加工设备上沿横向、纵向的行走路线，实现对印刷线路板板坯的随意位置切割。

3、按权利要求1或2所述的印刷电路板激光切割方法，其特征在于所述YG激光器的功率为100W～200W，其激光波长为1.02um。

4、按权利要求1或2所述的印刷电路板激光切割方法，其特征在于所述YG激光器发出的激光经聚焦后形成高能光束的直径为φ0.03～φ0.08mm。

5、按权利要求1所述印刷电路板激光切割方法的加工设备，其特征在于由机架(1)，置于机架(1)上部带横梁(23)的纵向移动机构，置于横梁(23)上带YG激光器(16)的横向移动机构等构成；所述的纵向移动机构还包括置于机架(1)上带纵向滑块(24)的两个纵向导轨(21)和带纵向电机(31)的纵向丝杆(22)，所述的横梁(23)置于纵向滑块(24)之间，其中部设有与纵向丝杆(22)啮合的纵向螺母(25)；所述的横向移动机构还包括固定在横梁(23)上的横向导轨(9)和左支架(8)、右支架(14)，置于左支架(8)和右支架(14)之间带横向电机(7)的横向丝杆(13)，置于横向导轨(9)上带横向螺母座(12)的横向滑块(10)等；所述的横向滑块(10)内设有与横向丝杆(13)啮合的横向螺母(11)，下部设有带反射镜(17)和聚焦镜(18)的镜座(19)；所述的YG激光器(16)置于右支架(14)或左支架(8)上。

6、按权利要求5所述印刷电路板激光切割方法的加工设备，其特征在于所述的机架(1)下部还设有带工作台(3)的可调支架(2)。

7、按权利要求5所述印刷电路板激光切割方法的加工设备，其特征在于所述带YG激光器(16)的右支架(14)或左支架(8)上还设有扩束准直器(15)。

8、按权利要求5或7所述印刷电路板激光切割方法的加工设备，其特征在于所述的镜座(19)上还设有与空气压缩机相连的进气管嘴(20)。

9、按权利要求5或7所述印刷电路板激光切割方法的加工设备，其特征在于所述的横向丝杆(13)由横向电机(7)通过横向主动齿轮(6)和横向被动齿轮(5)驱动，所述的纵向丝杆(22)由纵向电机(31)通过纵向主动齿轮(30)、同步带(29)、纵向被动齿轮(28)驱动。

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