CN220262040U - 一种薄膜压块、薄膜夹具及薄膜焊接系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种薄膜压块、薄膜夹具及薄膜焊接系统，包括：压块主体，能够将薄膜贴合压紧于焊件，并能够供激光束通过；烟尘溢出通道，贯穿设置于所述压块主体，以能够供所述薄膜与所述焊件之间产生的烟尘排出。如此设置，通过压块主体压紧薄膜和焊件，可以避免漏焊虚焊，使激光焊接更加牢固；通过在压块主体上贯穿设置烟尘溢出通道，可以使薄膜和焊件焊接所产生的烟尘排出，进而减小烟尘对激光焊接造成的影响，进而提升激光焊接的质量。

Description

一种薄膜压块、薄膜夹具及薄膜焊接系统

技术领域

本申请涉及电芯加工技术领域，具体涉及一种薄膜压块、薄膜夹具及薄膜焊接系统。

背景技术

现有的薄膜焊接作业主要应用脉冲热熔焊，即使用热熔头和热熔丝对固定的薄膜与焊材进行焊接，以使热熔融薄膜和焊件的焊接部分粘合。但是，传统的热熔焊存在诸多缺点：维护费时，需要定期更换热熔丝；换型不方便，不同焊接位置和焊印大小都不一样，每次换型需要重新设计热熔头和热熔丝；焊接速度较长，目前脉冲焊接时长最短约为1.5s，是制约超高速包薄膜设备开发的一个瓶颈，也是该领域人员亟需解决的技术难题。

现有技术中存在激光焊接两个部件的应用，若通过激光焊接薄膜与焊件，可以使激光熔融薄膜和焊件的焊接部分粘合，但是将激光焊接应用在薄膜与焊件的对接上仍具有诸多问题需要解决：薄膜和焊件贴合不牢固，导致激光漏焊虚焊，焊接成品质量差，薄膜易脱落，无法得到合格的焊接产品；激光焊接过程中易产生烟尘，对压块夹具造成污染，而且持续焊接工作中容易对后续焊接效果造成影响，需要频繁更换压块夹具，影响生产效率。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提供了一种薄膜压块、薄膜夹具及薄膜焊接系统，其能够将产生的烟尘排出，有利于提升焊接质量。

为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种薄膜压块，包括：

压块主体，能够将薄膜贴合压紧于焊件，并能够供激光束通过；

烟尘溢出通道，贯穿设置于所述压块主体，以能够供所述薄膜与所述焊件之间产生的烟尘排出。

可选地，所述烟尘溢出通道设置为通孔，所述通孔的第一端设置在所述压块主体用于与所述薄膜接触的第一侧面上。

可选地，所述通孔的第二端设置在所述压块主体的第二侧面上，所述第一侧面与所述第二侧面为所述压块主体相对的两侧面，以使所述激光束能够由所述通孔通过所述压块主体。

可选地，所述压块主体设置为耐热材质。

可选地，所述烟尘溢出通道设置为通槽，所述通槽的槽口设置在所述压块主体用于与所述薄膜接触的第一侧面上。

可选地，所述压块主体设置为透明材质。

可选地，所述烟尘溢出通道能够与所述薄膜接触的一端的端口尺寸大于焊印尺寸。

可选地，还包括：

整形结构，设置在所述压块主体的激光入射面，并能够使通过所述整形结构的激光束整形成能量均匀分布且光斑形状与焊印匹配的激光束。

一种薄膜夹具，包括有如上任意一项所述的薄膜压块。

一种薄膜焊接系统，包括有如上任意一项所述的薄膜压块；还包括能够加速所述烟尘溢出通道内的烟尘排出的除尘装置。

可选地，所述激光束由半导体激光器发出。

一种薄膜焊接系统，包括：

薄膜压块，为上述任意一项所述的薄膜压块；

整形装置，能够使通过所述整形装置的激光束整形成能量均匀分布且光斑形状与焊印匹配的激光束。

本申请提供的薄膜压块、薄膜夹具及薄膜焊接系统，通过压块主体压紧薄膜和焊件，既可以保持薄膜表面的平整，又可以将薄膜与焊件之间的空气挤出，确保激光焊接过程的稳定性，进而避免漏焊虚焊，使激光焊接更加牢固。而且在压块主体上贯穿设置烟尘溢出通道，当压块主体将薄膜贴合压紧在焊件上时，激光束透过压块主体对薄膜和焊件进行焊接所产生的烟尘，可以通过烟尘溢出通道排出，进而减小烟尘对激光焊接效果造成的影响，进而提升激光焊接的质量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为第一种实施例示出的薄膜压块的立体图；

图2为第二种实施例示出的薄膜压块的立体图；

图3为第二种实施例示出的薄膜压块的侧视图；

图4为一些实施例示出的整形结构的结构示意图；

图5为一些实施例示出的薄膜焊接系统的结构示意图。

图中：1、压块主体；2、通孔；3、通槽；4、分束膜层；5、抗反射膜层；6、反射膜层；101、激光器；102、薄膜压块；103、薄膜；104、焊件；105、除尘装置。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

如图1-图4所示，本申请实施例提供了一种薄膜压块，包括压块主体1和烟尘溢出通道。

压块主体1用于与薄膜接触，并能够对薄膜提供压紧力，以使薄膜贴合压紧在焊件上，这样，通过压块主体1压紧薄膜和焊件，既可以保持薄膜表面的平整，又可以将薄膜与焊件之间的空气挤出，确保激光焊接过程的稳定性，进而避免漏焊虚焊，使激光焊接更加牢固。具体地，压块主体1上具有第一侧面，该第一侧面的形状与焊件的焊接面相匹配，比如第一侧面和焊接面均为平面，通过第一侧面和焊接面夹紧薄膜，以使薄膜平整。

而且，压块主体1能够供激光束通过，以使得激光束通过压块主体1后能够对薄膜和焊件进行激光焊接，具体地，压块主体1可以设置为透明材质，也可以将压块主体1的供激光束通过的局部设置为透明材质或者设置成透过孔。

烟尘溢出通道设置在压块主体1上，并将压块主体1贯穿，具体地，烟尘溢出通道的其中一个通道口设置在压块主体1的第一侧面上、另外的通道口设置在压块主体1的其他侧面上，以使得烟尘溢出通道将压块主体1的第一侧面和上述其他侧面贯穿。这样，当压块主体1的第一侧面将薄膜贴合压紧在焊件上时，激光束透过压块主体1对薄膜和焊件进行焊接所产生的烟尘，可以通过烟尘溢出通道由压块主体1与焊件之间的区域排出(由压块主体1的第一侧面排出到压块主体1的上述其他侧面)，进而减小烟尘对激光焊接造成的影响，进而提升激光焊接的质量。

需要说明的是，为了提升烟尘排出的效果，可以薄膜压块与除尘装置105配合使用，除尘装置105具有吹风和吸风的功能或者负压抽吸功能，能够加速烟尘溢出通道内的烟尘排出。

如此设置，通过压块主体1压紧薄膜和焊件，可以避免漏焊虚焊，使激光焊接更加牢固；通过在压块主体1上贯穿设置烟尘溢出通道，可以使薄膜和焊件焊接所产生的烟尘排出，进而减小烟尘对激光焊接造成的影响，进而提升激光焊接的质量。

一些实施例中，烟尘溢出通道设置为通孔2，具体地，通孔2的第一端设置在压块主体1的第一侧面上，第二端设置在压块主体1的其他侧面上，以使得通孔2将压块主体1的第一侧面和上述其他侧面贯穿，这样，当压块主体1的第一侧面将薄膜贴合压紧在焊件上时，激光束透过压块主体1对薄膜和焊件进行焊接所产生的烟尘，可以通过通孔2由压块主体1与焊件之间的区域排出(由压块主体1的第一侧面排出到压块主体1的上述其他侧面)，以避免烟尘对激光焊接造成影响。

其中，压块主体1具有第二侧面，压块主体1的第一侧面和第二侧面为相对的两个侧面，具体地，压块主体1可以设置为长方体结构，第一侧面和第二侧面均为两个相对的平面，以使激光束由第二侧面射入压块主体1，并由第一侧面射出压块主体1，有利于保证激光束的稳定。

这里，通孔2的第一端设置在压块主体1的第一侧面上，第二端设置在压块主体1的第二侧面上，以使得通孔2将压块主体1的第一侧面和第二侧面贯穿，而且通孔2的延伸路径可以与激光束的路径相同，以使激光束能够由通孔2通过压块主体1。这样，通过通孔2的设计，既可以使激光束通过压块主体1，又可以使薄膜与焊件之间产生的烟尘排出，通过一个结构实现两个功能，有利于简化压块主体1的结构，节省成本。

当然，在其他方案中，压块主体1具有第三侧面，压块主体1的第三侧面与第一侧面相邻，通孔2的第一端设置在压块主体1的第一侧面上，第二端设置在压块主体1的第三侧面上，以使得激光束透过压块主体1对薄膜和焊件进行焊接所产生的烟尘，可以通过由压块主体1的第一侧面排出到压块主体1的第三侧面。

具体地，压块主体1设置为耐热材质，由于激光焊接会在薄膜与焊件之间产生热量，通过将压块主体1设置为耐热材质，可以避免产生的热量对压块主体1造成的影响，保证压块主体1的稳定性。

另一些实施例中，烟尘溢出通道设置为通槽3，该通槽3开设在压块主体1的第一侧面上，以使得通槽3的槽口处于第一侧面所在的平面。这里，通槽3的槽口形成烟尘溢出通道的一个通道口，并设置在压块主体1的第一侧面，通槽3的两个端口形成烟尘溢出通道的另外的通道口，并分别设置在压块主体1上与第一侧面相邻的两个第三侧面上(该两个第三侧面为压块主体1相对的两个侧面，且通槽3贯穿该两个第三侧面)，这样，当压块主体1的第一侧面将薄膜贴合压紧在焊件上时，激光束透过压块主体1对薄膜和焊件进行焊接所产生的烟尘，可以通过通槽3由压块主体1与焊件之间的区域排出(由压块主体1的第一侧面排出到压块主体1的上述两个第三侧面)，以避免烟尘对激光焊接造成影响。而且，通槽3的设计形式，可以配合除尘装置105的吹气和吸气功能，在通槽3的一个端口吹气，另一个端口吸气，进一步提升除尘效果。

其中，压块主体1设置为透明材质，如石英，硅胶等透光型材料，以使得激光束能够透过压块主体1对薄膜和焊件进行焊接，无需开设其他透光结构，便于加工，有利于节省成本。

除此之外，上述的烟尘溢出通道能够与薄膜接触的一个通道口(该通道口即上述通孔2的第一端或者上述通槽3的槽口)的端口尺寸大于形成的焊印尺寸，这样，当压块主体1的第一侧面将薄膜贴合压紧在焊件上时，激光束只需要对薄膜和焊件进行一次焊接，即可完成薄膜和焊件的连接，无需移动压块主体1再次压紧薄膜和焊件，有利于节省加工工序，提升加工效率。

具体地，上述的烟尘溢出通道能够与薄膜接触的一个通道口的整体形状可根据实际需要进行调整，包括但不限于圆形，矩形，蛇形，弓形，多孔形。

一些其他实施例中，本薄膜压块还包括整形结构，整形结构设置在压块主体1的激光入射面，以使得激光束先经过整形结构再经过压块主体1；同时，整形结构能够对通过整形结构的激光束进行整形，以使呈高斯分布(能量分布不均匀)的激光束整形成能量均匀分布的激光束，使得焊接时光斑的能量分布均匀，有利于保证焊印美观平整，使焊印宽深符合技术要求。

而且，通过整形结构后的激光束在薄膜和焊件上形成光斑形状与焊印相匹配，在焊接过程中，无需对激光束进行移动，或者只需要对激光束进行简单的移动，即可完成对薄膜和焊件的焊接，有利于简化加工结构和加工工序，提升加工效率。具体地，整形后的激光束的光斑形状可以设置为矩形、线型或圆形，这里优选为矩形和线型。比如，光斑形状为线型时，该线型光斑的长度可以与焊印的长度或者宽度保持一致，在激光焊接时，只需要使激光束在一个方向上位移，即可在薄膜和焊件之间形成完整的焊印，或者，该光斑形状设置为矩形，矩形光斑的长度和宽度可以与焊印的长度和宽度分别保持一致，在激光焊接时，无需使激光束位移，即可在薄膜和焊件之间形成完整的焊印。这样，相对于未整形时的圆形小光斑来说，使用整形后的激光束对薄膜和焊件进行焊接，有利于简化系统结构，并提升了激光焊接的效率。

需要说明的是，整形结构的设计可以借鉴现有技术中的光束整形器的原理，光束整形器可以实现对光束的整形处理，整形后的线型光束L2的光斑宽度可以保持与圆形光束L1的光斑直径相同，线形光束L2的光斑长度可以是圆形光束L1的光斑直径的N倍；通过衍射光学元件的衍射单元结构设计，可获得所需的光束长度，具有高效率、便利性、灵活性、能量分布一致性好等优点。

本方案中，整形结构包括多层镀膜，该多层镀膜设置在压块主体1的侧面上，具体地，压块主体1的第一侧面用于与薄膜接触，以将薄膜压紧在焊件上，压块主体1的第二侧面与第一侧面为相对的两个侧面，该多层镀膜设置在压块主体1的第二侧面上。

其中，压块主体1可以设置为透明材质，以构成基底，比如，选用高纯度的玻璃或石英材料作为基底，具有良好的光学性能和机械强度。并在压块主体1形成的基底表面通过光刻技术镀多层介质膜，以构成整形结构，由于每一层介质膜的厚度和材料都不同，以使得在多层介质膜的作用下实现对激光束的整形，以使激光束由高斯分布的圆形准直光斑转变为平顶分布的线型准直光斑。

如此，通过在压块主体1的表面进行镀膜，以形成整形结构，可以提升整形结构与压块主体1的一体性，更利于薄膜焊接作业的焊印形状调整。

具体地，多层镀膜包括反射膜层6、抗反射膜层5和分束膜层4，其中，反射膜层6用于反射光束，可以设置为一层金属膜，例如银、铝或镀金；抗反射膜层5用于减少反射和提高透过率，可以设置为多层膜，例如氧化铝和氟化镁；分束膜层4用于分离不同波长的光束，可以设置为多层膜，例如氧化铝和氧化钛。通过对每层镀膜的材料、折射率和厚度进行严格设计，以实现对激光束的整形。

需要说明的是，反射膜层6、抗反射膜层5和分束膜层4的分布顺序不做限定，三层镀膜中可以是反射膜层6位于抗反射膜层5和分束膜层4之间，也可以是抗反射膜层5位于反射膜层6和分束膜层4之间，还可以是分束膜层4位于反射膜层6和抗反射膜层5之间。而且，根据整形结构的具体应用需求，还可以添加其他特殊功能的镀膜，如色散补偿、滤波、分光、等功能。

当然，多层镀膜远离压块主体1的一侧设置有保护膜层，保护膜层用于保护上述多层镀膜，减少污染和损伤，可以设置为一层薄膜，例如氧化铝或氮化硅。

此外，整形结构也可以设置为镜片结构，通过在压块主体1上设置多层镜片，以实现对激光束的整形，这里可以依据现有的光束整形器进行设计。

本申请实施例提供了一种薄膜夹具，包括有上述实施例中的薄膜压块，该薄膜夹具能够带动薄膜压块将薄膜压紧在焊件上，并为薄膜压块的压紧动作提供预紧力，以使得激光熔融后的薄膜和焊件的焊接部分粘合。

如此设置，通过压块主体1压紧薄膜和焊件，可以避免漏焊虚焊，使激光焊接更加牢固；通过在压块主体1上贯穿设置烟尘溢出通道，可以使薄膜和焊件焊接所产生的烟尘排出，进而减小烟尘对激光焊接造成的影响，进而提升激光焊接的质量。

此外，该薄膜夹具带来的其他有益效果，请参见上述有关薄膜压块的描述内容，在此不再赘述。

如图5所示，本申请实施例提供了一种薄膜焊接系统，包括有上述实施例中的薄膜压块102，通过压块主体1压紧薄膜103和焊件104，可以避免漏焊虚焊，使激光焊接更加牢固；通过在压块主体1上贯穿设置烟尘溢出通道，可以使薄膜103和焊件104焊接所产生的烟尘排出，进而减小烟尘对激光焊接造成的影响，进而提升激光焊接的质量。

当然，薄膜焊接系统还包括除尘装置105，通过除尘装置105可以加速薄膜和焊件之间产生的烟尘由烟尘溢出通道排出，进而提升焊接效果。

其中，薄膜焊接系统还包括有激光器，该激光器设置为半导体激光器，通过半导体激光器可以发射出上述激光束，该激光束经过整形结构整形后再经过压块主体，进而完成对薄膜和焊件的焊接。这样，采用半导体激光器的形式，可以大大节省系统结构的成本，而且半导体激光器使用灵活，便于装配。

一些实施例中，薄膜焊接系统中的薄膜压块102上设置有整形结构，该整形结构设置在压块主体1的激光入射面，以使得激光束先经过整形结构再经过压块主体1；同时，整形结构能够对通过整形结构的激光束进行整形，以使呈高斯分布(能量分布不均匀)的激光束整形成能量均匀分布的激光束，使得焊接时光斑的能量分布均匀，有利于保证焊印美观平整，使焊印宽深符合技术要求。而且，通过整形结构后的激光束在薄膜和焊件上形成光斑形状与焊印相匹配，在焊接过程中，无需对激光束进行移动，或者只需要对激光束进行简单的移动，即可完成对薄膜和焊件的焊接，有利于简化加工结构和加工工序，提升加工效率。

具体地，薄膜焊接系统包括激光器101、薄膜压块102、薄膜103和焊件104，通过激光器101发射出激光束，激光束经过薄膜压块102，使激光束由圆形准直光转换为线型准直光，进而实现对薄膜103和焊件104的焊接。

另一些方案中，薄膜焊接系统包括薄膜压块和整形装置，整形装置设置在外光路中，并能够对通过整形装置的激光束进行整形(即激光束先经过整形装置再经过薄膜压块)，以使激光束整形成能量分布均匀且光斑形状与焊印匹配的激光束，使得焊接时光斑的能量分布均匀，有利于保证焊印美观平整，使焊印宽深符合技术要求，还有利于简化加工结构和加工工序，提升加工效率。

此外，该薄膜焊接系统带来的其他有益效果，请参见上述有关薄膜压块的描述内容，在此不再赘述。

以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

应当理解，本申请实施例描述中所用到的限定词“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”和“第六”仅用于更清楚的阐述技术方案，并不能用于限制本申请的保护范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (10)

1.一种薄膜压块，其特征在于，包括：

压块主体，能够将薄膜贴合压紧于焊件，并能够供激光束通过；

烟尘溢出通道，贯穿设置于所述压块主体，以能够供所述薄膜与所述焊件之间产生的烟尘排出，所述烟尘溢出通道能够与所述薄膜接触的一端的端口尺寸大于焊印尺寸；

整形结构，设置在所述压块主体的激光入射面，能够对通过所述整形结构的激光束进行整形，以将呈高斯分布的激光束整形成能量均匀分布的激光束。

2.根据权利要求1所述的薄膜压块，其特征在于，所述烟尘溢出通道设置为通孔，所述通孔的第一端设置在所述压块主体用于与所述薄膜接触的第一侧面上。

3.根据权利要求2所述的薄膜压块，其特征在于，所述通孔的第二端设置在所述压块主体的第二侧面上，所述第一侧面与所述第二侧面为所述压块主体相对的两侧面，以使所述激光束能够由所述通孔通过所述压块主体。

4.根据权利要求3所述的薄膜压块，其特征在于，所述压块主体设置为耐热材质。

5.根据权利要求1所述的薄膜压块，其特征在于，所述烟尘溢出通道设置为通槽，所述通槽的槽口设置在所述压块主体用于与所述薄膜接触的第一侧面上。

6.根据权利要求5所述的薄膜压块，其特征在于，所述压块主体设置为透明材质。

7.根据权利要求1所述的薄膜压块，其特征在于，所述整形结构能够将通过所述整形结构的激光束整形成光斑形状与焊印匹配的激光束。

8.一种薄膜夹具，其特征在于，包括有如权利要求1-7任意一项所述的薄膜压块。

9.一种薄膜焊接系统，其特征在于，包括有如权利要求1-7任意一项所述的薄膜压块；还包括能够加速所述烟尘溢出通道内的烟尘排出的除尘装置。

10.根据权利要求9所述的薄膜焊接系统，其特征在于，所述激光束由半导体激光器发出。