TWI615228B - 金屬帶材之製造方法 - Google Patents

Abstract

一種金屬帶材之製造方法包含對接至少二金屬帶，該些金屬帶之間形成一相接介面，接著以一雷射光沿著該相接介面銲接該些金屬帶，使該些金屬帶之間形成一銲道，且該雷射光由該銲道反射出一反射光，最後以一光譜儀接收該反射光，該光譜儀以該反射光之光譜判斷該銲道之深度，因此可根據該銲道之深度選擇性地調整一銲接參數，以即時修正該銲道之深度，使後續形成的該銲道深度符合要求，以降低銲接不良率。

Description

金屬帶材之製造方法

本發明關於一種金屬帶材之製造方法，特別是一種藉由光譜儀檢測銲道深度以即時修正銲道深度的金屬帶材之製造方法。

為了防止瞬間出現的大電流突波對主動元件造成傷害，精密電子產品會於電源管理模組中加入電阻元件，以同時達到感測及穩壓的功效，因高能量電子束銲接具有銲道深寬比高及熱影響區小等優點，本領域技術人員大多選用高能量電子束銲接異質金屬板帶，再等距裁切金屬帶材以形成低阻抗電阻元件。

然而電子束銲接必須於真空腔體內進行，設備成本較高，且難以即時檢測銲道以調整系統參數，必須於銲接完成後檢測銲道金相，方能掌握其銲接品質，使得產品良率不易提高，且電子束銲接後的金屬帶材必須透過雷射切割或機械研磨等方式修正電阻值，因此不易降低其製造成本。

本發明之主要目的在於提供一種金屬帶材之製造方法，金屬帶藉由雷射光銲接形成一銲道後，利用光譜儀偵測反射自該銲道的反射光光譜，因此可即時檢測並修正該銲道之深度，以有效降低銲接不良率。

本發明之一種金屬帶材之製造方法包含對接至少二金屬帶，該些金屬帶之間形成一相接介面；以一雷射光銲接該些金屬帶，該雷射光作用於該相接介面，該雷射光沿著該相接介面銲接該些金屬帶，使該些金屬帶之間形成一銲道，且該雷射光由該銲道反射出一反射光；以及以一光譜儀接收該反射光，該光譜儀以該反射光之光譜判斷該銲道之深度，根據該銲道之深度選擇性地調整該雷射光的一銲接參數，以即時修正該銲道之深度。

本發明係以該雷射光銲接該些金屬帶，因此所形成之該銲道具有熱影響區小、高深寬比及表面平整等優點，且本發明藉由該光譜儀檢測該反射光之光譜以判斷該銲道之深度，當該銲道之深度不符要求時，可即時調整該銲接參數以修正該銲道深度，因此可避免該銲道深度不符合要求。

請參閱第1圖，一種金屬帶材之製造方法10包含「對接至少二金屬帶」11、「以雷射光銲接金屬帶」12及「以光譜儀接收反射光」13。

請參閱第1、2及3圖，於「對接至少二金屬帶」步驟11中，是將複數個金屬帶M放置於一送料平台100之一表面100a，使相鄰的該金屬帶M彼此對接，且在該些金屬帶M之間形成一相接介面G。

較佳地，於步驟11前，可利用一研磨機(圖未繪出)研磨該些金屬帶M的表面及側邊，以去除毛邊及氧化物，此外，藉由研磨該些金屬帶M之表面，可使該些金屬帶M之厚度一致，且藉由研磨該些金屬帶M之側邊，可使該些金屬帶M之寬度符合規格需求。

該些金屬帶M可選自於不同材質或者為相同材料，在本實施例中，該些金屬帶M包含一第一金屬帶M1、一第二金屬帶M2及一第三金屬帶M3，該第二金屬帶M2位於該第一金屬帶M1與該第三金屬帶M3之間，該第一金屬帶M1選自於銅合金、錳合金、鉬合金、鎳合金、鉻合金或錫合金等合金金屬，該第二金屬帶M2及該第三金屬帶M3選自於銅、鋁或銀等金屬，在本實施例中，該第一金屬帶M1為錳銅合金，該第二金屬帶M2及該第三金屬帶M3為銅。

請參閱第2及3圖，較佳地，該送料平台具有一基座110、二限位件120及至少二驅動件130，該送料平台100之該表面100a為該基座110之表面，該些限位件120及該些驅動件130設置於該基座110之表面，該基座110有一輸送通道111，該輸送通道111位於該些限位件120之間，該些金屬帶M沿著該輸送通道111同步移動，該些驅動件130選自於馬達、油壓缸或氣壓缸等，各該驅動件130可分別驅動其一限位件120朝另一限位件120移動以夾持該些金屬帶M使其緊密對接，因此該些驅動件130可用以調整該輸送通道111寬度，使該送料平台100符合不同板帶寬度的需求。

請參閱第1、3及4圖，於「以雷射光銲接金屬帶」步驟12中，以一雷射光L1銲接該些金屬帶M，該雷射光L1作用於該相接介面G，該雷射光L1沿著該相接介面G銲接該些金屬帶M，使該些金屬帶M之間形成一銲道W，於銲接過程中，該雷射光L1由該銲道W反射出一反射光L2，較佳地，該送料平台100另具有一光源140及一分光模組150，該光源140發出一雷射光束後，該雷射光束進入該分光模組150，而該分光模組150將該雷射光束分為二道雷射光L1後，各該雷射光L1分別作用於該些金屬帶M之間的該相接介面G，其中，該雷射光L1來自於摻釹釔鋁石榴石(Nd-YAG)雷射或光纖雷射，為多模雷射光(multiple-mode laser)。

請參閱第2、3及4圖，較佳地，該送料平台100另具有至少一雷射銲頭160，該雷射銲頭160設置於該送料平台100之該表面100a上方，特別是設置於該些金屬帶M上方，當該些金屬帶M沿著該輸送通道111同步通過該雷射銲頭160下方時，該雷射光L1通過該雷射銲頭160以作用於該相接介面G，請參閱第4圖，該雷射光L1沿著一發射路徑P1由該雷射銲頭160射向該相接介面G以銲接該些金屬帶M，在本實施例中，該發射路徑P1與該相接介面G之一軌跡S實質上垂直，即該雷射光L1之入射角實質上為0度，使得該反射光L2以垂直反射方式(反射角實質上為0度)沿著一反射路徑P2由該銲道W反射進入一光譜儀200，因此該發射路徑P1及該反射路徑P2於該雷射銲頭160中實質上為平行，在其他實施例中，該雷射光L1之入射角及該反射光L2之反射角可依據該光源140、該分光模組150以及該光譜儀200的設置位置不同而進行調整。

請參閱第1及4圖，於「以光譜儀接收反射光」步驟13中，以一光譜儀200接收該反射光L2，該光譜儀200以該反射光L2之光譜判斷該銲道W之深度，較佳地，該光譜儀200係配合該雷射光L1的波長範圍所選用的類型，以能接受該雷射光L1所產生之特定波長的該反射光L2為準，於本實施例中，該光譜儀200特別用以接收波長介於800至900nm之間的該反射光L2，以配合光纖雷射所用，其中該光譜儀200可以但不限制為AvaSpec-Fast，其最大頻率達5000Hz，可接收波長為200至1160nm。

該光譜儀200可根據該反射光L2光譜中的波長變化即時得知該銲道W之深度，當該銲道W之深度不符要求時，該光譜儀200會回饋訊號至該送料平台100，而該送料平台100可根據該銲道W之深度選擇性地調整一銲接參數，以即時調整該銲道W之深度，使其符合要求，較佳地，該光譜儀400的掃描速度為0.2ms，故可回饋訊號至該送料平台100以即時調整該銲接參數，其中，該銲接參數為該雷射光L1之功率，或是該些金屬帶M之送料速度(即為該些金屬帶M通過該雷射銲頭160之速度)，其中，該雷射光L1之功率可根據該光譜儀200的回饋訊號於1000至2000W之間進行調整，該些金屬帶M之送料速度可根據該光譜儀200的回饋訊號於1000至2000公釐/分鐘之間進行調整，以使該銲道W之深度符合要求。

當該銲道W之深度過小時，該光譜儀200會回饋訊號至該送料平台100，以提高該雷射光L1之功率，或降低該些金屬帶M之送料速度，因此可即時提高該銲道W之深度，反之，當該銲道W之深度過大時，該光譜儀200回饋訊號至該送料平台100，以降低該雷射光L1之功率，或增加該些金屬帶M之送料速度，因此可即時降低該銲道W之深度。

請參閱第4圖，較佳地，該雷射銲頭160具有一反射鏡161，該反射鏡161設置於該雷射銲頭160內部並位於該反射路徑P2上，該反射鏡161用以反射該反射光L2，使該反射光L2進入位於該雷射銲頭160側邊的該光譜儀200中。

較佳地，於步驟13後，將銲接完成的金屬帶材輸送至另一研磨機(圖未繪出)，該研磨機用以研磨金屬帶材使其平整，以利於後續捲收。

本發明藉由該光譜儀200即時檢測該銲道W之深度，可即時調整該送料平台100之該銲接參數並即時修正該銲道W之深度，無須等到整捲帶材銲接完成後，再透過觀測該銲道W金相以瞭解其銲接品質，因此經由本發明所製成的金屬帶材具有良好的銲接品質，金屬帶材可藉由等距裁切方式製成具有特定阻抗值的電阻元件，以應用於精密電子產品的電源管理模組中。

本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準，任何熟知此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內所作之任何變化與修改，均屬於本發明之保護範圍。

10‧‧‧金屬帶材之製造方法
11‧‧‧對接至少二金屬帶
12‧‧‧以雷射光銲接金屬帶
13‧‧‧以光譜儀接收反射光
100‧‧‧送料平台
100a‧‧‧表面
110‧‧‧基座
111‧‧‧輸送通道
120‧‧‧限位件
130‧‧‧驅動件
140‧‧‧光源
150‧‧‧分光模組
160‧‧‧雷射銲頭
161‧‧‧反射鏡
200‧‧‧光譜儀
G‧‧‧相接介面
L1‧‧‧雷射光
L2‧‧‧反射光
M‧‧‧金屬帶
M1‧‧‧第一金屬帶
M2‧‧‧第二金屬帶
M3‧‧‧第三金屬帶
P1‧‧‧發射路徑
P2‧‧‧反射路徑
S‧‧‧軌跡
W‧‧‧銲道

第1圖：依據本發明之一實施例，一種金屬帶材之製造方法流程圖。 第2圖：依據本發明之一實施例，一送料平台之立體圖。 第3圖：依據本發明之一實施例，該送料平台之側視圖。 第4圖：依據本發明之一實施例，該金屬帶材之製造方法示意圖。

10‧‧‧金屬帶材之製造方法

11‧‧‧對接至少二金屬帶

12‧‧‧以雷射光銲接金屬帶

13‧‧‧以光譜儀接收反射光

Claims (8)

1. 一種金屬帶材之製造方法，其包含： 對接至少二金屬帶，該些金屬帶之間形成一相接介面； 以一雷射光銲接該些金屬帶，該雷射光作用於該相接介面，該雷射光沿著該相接介面銲接該些金屬帶，使該些金屬帶之間形成一銲道，且該雷射光由該銲道反射出一反射光；以及 以一光譜儀接收該反射光，該光譜儀以該反射光之光譜判斷該銲道之深度，根據該銲道之深度選擇性地調整一銲接參數，以即時修正該銲道之深度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之金屬帶材之製造方法，其中該雷射光沿著一發射路徑射向該相接介面，該發射路徑與該相接介面之一軌跡實質上垂直。
3. 如申請專利範圍第2項所述之金屬帶材之製造方法，其中該反射光沿著一反射路徑由該銲道反射進入該光譜儀，該發射路徑及該反射路徑實質上平行。
4. 如申請專利範圍第3項所述之金屬帶材之製造方法，其中一反射鏡設置於該反射路徑上，該反射鏡反射該反射光，使該反射光進入該光譜儀。
5. 如申請專利範圍第1項所述之金屬帶材之製造方法，其中該銲接參數為該雷射光之功率。
6. 如申請專利範圍第1項所述之金屬帶材之製造方法，其中該銲接參數為該些金屬帶之送料速度。
7. 如申請專利範圍第1項所述之金屬帶材之製造方法，其中該雷射光來自於摻釹釔鋁石榴石(Nd-YAG)雷射或光纖雷射。
8. 如申請專利範圍第1項所述之金屬帶材之製造方法，其中該雷射光為光纖雷射，且該光譜儀用以接收波長介於800至900nm之間的該反射光。