封装装置及封装方法

文档序号:387501 发布日期:2021-12-14 浏览:5次 >En<

阅读说明:本技术 封装装置及封装方法 (Packaging device and packaging method ) 是由 李俊 白娟娟 李雅琪 吴泽锋 高辉 卢昆忠 闫大鹏 于 2021-07-21 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种封装装置及封装方法,用于待封装透明材料的封装,所述待封装透明材料包括母材和子材,所述装置包括:聚焦模块、吸附模块、移动模块;所述聚焦模块用于接收激光光束,并将汇聚后的所述激光光束射到待封装区域;所述吸附模块和所述聚焦模块连接所述移动模块上,所述移动模块用于控制所述吸附模块的平面位置,和所述聚焦模块的垂直位置;所述吸附模块用于通过通孔吸附所述子材。本申请的吸附模块能够使待封装透明材料固定受力均匀,容易实现无缝隙封装要求,通过聚焦模块能够实现XY方向多光束并行加工或Z方向多焦点加工,降低待封装透明材料间的缝隙要求,提高封装效率及降低封装难度。(The invention relates to a packaging device and a packaging method, which are used for packaging a transparent material to be packaged, wherein the transparent material to be packaged comprises a base material and a sub-material, and the device comprises: the device comprises a focusing module, an adsorption module and a moving module; the focusing module is used for receiving laser beams and emitting the converged laser beams to an area to be packaged; the adsorption module and the focusing module are connected to the moving module, and the moving module is used for controlling the plane position of the adsorption module and the vertical position of the focusing module; the adsorption module is used for adsorbing the sub-materials through the through holes. The adsorption module can enable the transparent materials to be packaged to be fixed and stressed evenly, easily meet the requirement of seamless packaging, can achieve XY-direction multi-beam parallel processing or Z-direction multi-focus processing through the focusing module, reduce the requirement of gaps among the transparent materials to be packaged, improve packaging efficiency and reduce packaging difficulty.)

封装装置及封装方法

技术领域

本发明涉及激光封装技术领域,尤其涉及一种封装装置及方法。

背景技术

透明材料由于其独特的性能被广泛应用在电子半导体、生物医学、太阳能电池等领域。目前透明材料封装大多采用胶粘剂将两块透明材料表面粘连起来,达到封装的效果。胶粘剂封装方法具有材料适应性广的优点,可以粘连不同的材料,但是在封装器件的使用寿命、封装性能、封装强度、以及环保性方面存在巨大的问题。在进行材料封装时,现有技术中,在进行材料封装时,一般使用夹具夹持需要封装的子材和母材,使用夹具的方式会造成因局部机械受力,应力不均匀,产品易碎裂,或者贴合不均匀导致焊接一致性差的缺陷,不能很好的保持子材与母材的准确对位,还会造成封装完成后不便于产品剥离的问题。

因此,如何更好的控制对透明材料进行激光封装,是本领域技术人员迫切需要解决的一个技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种封装装置及方法,以解决现有技术的问题。

为实现上述目的,本申请第一方面提供了一种封装装置,用于待封装透明材料的封装,所述待封装透明材料包括母材和子材,所述子材与所述母材贴合,所述待封装透明材料具有待封装区域,和环绕所述待封装区域的贴合区域,所述贴合区域的所述母材具有通孔,所述子材遮盖所述通孔,所述封装装置包括:

聚焦模块、吸附模块、移动模块;

所述聚焦模块用于接收激光光束,并将汇聚后的所述激光光束射到所述待封装区域;

所述吸附模块和所述聚焦模块连接所述移动模块上,所述移动模块用于控制所述吸附模块的平面位置,和所述聚焦模块的垂直位置;

所述吸附模块用于通过所述通孔吸附所述子材。

优选的,所述封装装置还包括:扩束准直镜,所述扩束准直镜设置在所述激光光束入射到所述聚焦模块之前的设定位置。

优选的,所述扩束准直镜为可调倍数的扩束准直镜。

优选的,所述封装装置还包括反光镜,所述反光镜设置在所述扩束准直镜和所述聚焦模块之间的设定位置。

优选的,所述封装装置还包括:旁轴视觉模块,所述旁轴视觉模块用于按照设定的位置和角度,实时监测所述待封装区域的图像。

优选的,所述聚焦模块包括分光单元,所述分光单元用于将接收的激光光束分成多个激光光束,分散照射到所述待封装区域。

优选的,所述聚焦模块包括多焦点分光单元,所述多焦点分光单元将所述激光光束分成在同一垂直方向上的多个激光焦点。

优选的,所述移动模块包括Z轴和XY轴,所述聚焦模块设置在所述Z轴上,所述Z轴将所述激光光束的焦点映射到所述待封装区域的贴合处设定位置的交界面上;

所述吸附模块设置在所述XY轴所在的平面上,所述XY轴用于移动吸附着待封装透明材料的所述吸附模块,以调整所述激光光束的焦点照射在待封装透明材料的贴合处的交界面上的位置。

为实现上述目的,本申请第二方面提供了一种封装方法,所述封装方法使用本发明各实施例提供的封装装置,所述封装方法包括:

设置待封装透明材料,所述待封装透明材料包括母材与子材,所述子材贴合于所述母材上方,所述待封装透明材料具有待封装区域,和环绕所述待封装区域的贴合区域,所述贴合区域的所述母材具有通孔,所述子材遮盖所述通孔;

调整所述待封装透明材料与封装装置的位置,所述待封装透明材料的母材设置在所述吸附模块上,将所述待封装区域设置在所述聚焦模块的激光光束的正下方;

将所述聚焦模块的焦点调整至所述待封装区域贴合界面,所述移动模块按照设定的运动轨迹带动所述聚焦模块在与激光光束垂直的平面内运动,完成所述待封装主体的母材与子材的封装;

将完成激光封装的所述待封装透明材料中的成型产品区域沿着剥离切割道从所述待封装透明材料上剥离。

优选的,在调整所述待封装透明材料与封装装置的位置时,通过所述移动模块的Z轴调整所述聚焦模块的激光焦点在Z轴方向位置,通过所述移动模块的XY轴调整所述吸附模块在平面的位置。

具体的,可以实现包括如下的技术效果:

(1)采用吸附模块固定待封装透明材料,能够使待封装透明材料受力更加均匀,更易实现待封装透明材料间的无缝隙要求;

(2)使用激光封装,使封装后的透明材料使用寿命更长,不存在光胶老化问题,封装位置受环境温度影响而损坏的概率较小;

(3)采用激光封装技术,能够更好的完成透明材料的封装,同时激光封装作用时间短,能够提高封装质量;

(4)通过聚焦分光单元可以实现XY方向多光束并行加工或且Z方向多焦点加工方式,满足透明材料的多样性封装要求,提高封装效率,且降低待封装透明材料间的缝隙要求。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的一种封装装置的结构示意图;

图2为本发明实施例中提供的待封装透明材料的侧视图;

图3为本发明实施例中提供的待封装透明材料的俯视图;

图4为本发明又一个实施例中提供的待封装透明材料的俯视图;

图5为本发明实施例中提供的分光单元在XY轴方向的多个激光光束示意图;

图6为本发明实施例中提供的多焦点分光单元在Z轴方向的多个激光焦点示意图;

图7为本发明实施例中提供的一种封装方法的流程图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。

实施例

本申请提供的封装装置,用于封装待封装透明材料,所述待封装透明材料包括母材和子材,所述子材设置在所述母材的上方,如图1、图2、图3、图4所示,本申请所述的封装装置,用于待封装透明材料的封装,所述待封装透明材料包括母材和子材,所述子材与所述母材贴合,所述待封装材料具有待封装区域,和环绕所述待封装区域的贴合区域,所述贴合区域的所述母材具有通孔,所述子材遮盖所述通孔,所述封装装置包括:

聚焦模块200、吸附模块300、移动模块400;

在图1中,激光器100用于产生激光光束,并将所述激光光束传输至聚焦模块200;

具体的,在本申请的实施例中,所述激光器100为超短脉宽激光器,所述激光器100的脉冲宽度为100fs~15ps。超短脉冲激光在对待封装透明材料进行封装时,由于激光和待封装透明材料相互作用时间极短,能够消除因热扩散和热积累产生的热损伤问题,提高待封装透明材料的封装质量。

所述聚焦模块200用于接收激光光束,并将会聚后的所述激光光束射到所述待封装区域;

所述吸附模块300和所述聚焦模块200固定于所述移动模块300上,所述移动模块400用于控制所述吸附模块300的平面位置,和所述聚焦模块200的垂直位置;

所述吸附模块200用于通过所述通孔吸附所述子材。

如图2所示,在实际应用时,所述子材设置在所述母材的上方,由于所述母材与所述子材的待封装区域的母材上设置通孔,当所述母材的通孔位置被吸附在所述吸附模块300上时,所述子材通过所述通孔产生的负压与所述母材吸附在一起。

具体的,所述移动模块400包括Z轴和XY轴。

所述聚焦模块200设置在所述移动模块400的Z轴上,所述移动模块400的Z轴用于调整所述聚焦模块200在Z轴方向上的位置,所述激光器100将产生的激光光束传输至聚焦模块200,所述移动模块400的Z轴通过调整所述聚焦模块200在Z轴方向上的位置,实现激光光束经所述聚焦模块200聚合后的激光焦点照射到所述待封装区域的交界面上;

所述吸附模块300设置在所述移动模块400的XY轴所在的平面上,所述吸附模块300吸附所述待封装透明材料,所述XY轴用于移动吸附着待封装透明材料的所述吸附模块300,以调整所述激光光束的焦点照射在待封装透明材料的贴合处的交界面上的位置。

具体的,所述移动模块400包括XY轴和Z轴,所述XY轴与所述吸附模块300连接,所述XY轴用于调整所述吸附模块300在所述平面内的位置;所述Z轴与所述聚焦模块200连接,用于调整所述聚焦模块200的Z轴上的位置,所述XY轴能够在吸附模块300完成所述待封装透明材料放置后,按照设定的封装程序,控制吸附模块300按照设定的轨迹在平面上运动;所述Z轴主要用于调整所述聚焦模块200在Z轴上的位置,通过调整所述聚焦模块200相对于所述待封装透明材料的母材和子材待封装区域的距离,使聚焦模块200的激光光束聚焦后的焦点落在所述待封装区域的交界面上,实现对透明材料的有效封装。

具体的,在本申请的实施例中,由于待封装透明材料是将母材和子材通过激光封装在一起,因此,通过吸附模块300将待封装透明材料的母材吸附住,同时由于母材设置了通孔,因此,在吸附模块300吸附母材的同时,通过通孔产生的负压也可以吸附设置在母材上的子材,实现将母材和子材稳定的固定,实现在进行激光封装时的稳定,使用吸附模块300与常见的机械夹具相比,吸附模块300将待封装透明材料的母材与子材进行紧密贴合,避免了因局部机械受力,应力不均匀,使待封装透明材料的全部或部分碎裂,或者贴合不均匀导致封装一致性差的缺陷。

需要特别说明的是,待封装透明材料的母材和子材通过激光封装时,其通孔所在位置不是激光封装的位置,激光封装的位置位于所述通孔的内侧,待封装区域与通孔之间设置剥离切割道,在待封装透明材料的母材和子材完成激光封装后,需沿着剥离切割道将完成封装的待封装透明材料的成型产品部分进行剥离,而将吸附模块300所吸附的母材和子材的保留在吸附模块300上,图2、图3、图4中的剥离切割道内部的区域是完成封装的成型产品部分,剥离切割道外部的区域,包括通孔是保留在吸附模块300上的部分。

所述封装装置还包括:扩束准直镜500,所述扩束准直镜500设置在所述激光光束入射到所述聚焦模块200之前的设定位置,所述扩束准直镜500用于将激光器100发射的激光光束调整至设定的光斑尺寸,并传输至所述聚焦模块200。

具体的,经过扩束准直镜500后的激光光束,需要聚焦模块200将激光光束进行聚焦,从而实现激光能量的聚合,聚焦模块200设置在移动模块400的Z轴上,通过调整聚焦模块200在移动模块400的Z轴上的位置,可以调整所述聚焦模块200将激光光束聚焦后的焦点位置,从而可将激光光束的焦点投映在所述待封装区域的交界面上;通过聚焦模块200形成的激光光束的焦点处的高峰值功率密度和超强光强特性在介质内产生非线性吸收并熔融,实现所述待封装透明材料的母材与子材的封装。具体的,聚焦模块200可以是高倍显微聚焦镜,用以实现所述待封装区域的交界面材料处的非线性吸收并达到封装的目的。

所述封装装置还包括反光镜600,所述反光镜600设置在所述扩束准直镜500和所述聚焦模块200之间的设定位置,所述反光镜600用于调整所述激光光束的传播方向,使激光光束传输至所述聚焦模块200的设定位置,在设置了反光镜600以后,可以灵活调整所述聚焦模块200相对于扩束准直镜500的夹角,通过反光镜600就可以实现将扩束准直镜500输出的激光光束按照设定的入射角照射到聚焦模块200上。

所述扩束准直镜500为可调倍数的扩束准直镜,用于实现将所述激光器100的激光光束调整至多种光斑尺寸。

所述封装装置还包括:旁轴视觉模块700,所述旁轴视觉模块700按照设定的位置和角度实时监测所述待封装区域的图像,监控所述待封装区域的对位情况,及所述聚焦模块200输出的激光光束的焦点对准所述待封装区域的交界面上情况。具体的,旁轴视觉模块700包括图像采集设备,通过实时采集所述待封装区域的图像信息,判断所述待封装区域的对位是否准确,从而达到对所述待封装透明材料的母材和子材的精准封装。

所述聚焦模块200包括分光单元,如图5所示,所述分光单元用于将接收的激光光束分成多个激光光束,平行并列照射到所述待封装区域。分光单元用于实现所述待封装区域的多区域同时封装,具体的,所述分光单元就是将激光光束分成多个激光光束,每一个激光光束均照射在所述待封装区域的XY平面不同位置,实现并行加工,达到提高封装效率的目的。

所述聚焦模块200包括多焦点分光单元,如图6所示,所述多焦点分光单元用于将所述激光光束分成在同一垂直方向上的多个激光焦点,用于实现无需光学接触的待封装透明体的封装。

如图7所示,为实现上述目的,本申请第二方面提供了一种封装方法,所述封装方法使用本发明各实施例提供的封装装置,所述封装方法包括:

步骤10,设置待封装透明材料,所述待封装透明材料包括母材与子材,所述子材贴合于所述母材上方,所述待封装透明材料具有待封装区域,和环绕所述待封装区域的贴合区域,所述贴合区域的所述母材具有通孔,所述子材遮盖所述通孔;

步骤20,调整所述待封装透明材料与封装装置的位置,所述待封装透明材料的母材设置在所述吸附模块300上,将所述待封装区域设置在所述聚焦模块200的激光光束的正下方;

步骤30,将所述聚焦模块200的焦点调整至所述待封装区域的接触界面;所述移动模块400的XY轴按照设定的运动轨迹运动,完成所述待封装透明材料的母材与子材的封装;具体的,激光器100的激光参数由待封装透明材料的封装需求决定,所述移动模块400的运动轨迹由所述待封装透明材料的封装的形状决定,移动模块400的运动轨迹可为直线型,也可为螺旋形等其他形式,具体视所述透明材料封装的形状而定。

步骤40,将完成激光封装的所述待封装透明材料中的成型产品区域沿着剥离切割道从所述待封装透明材料上剥离,所述成型产品区域是所述待封装透明材料的一部分。

在调整所述待封装透明材料与封装装置的位置时,通过所述移动模块400的Z轴调整所述聚焦模块200的激光焦点在Z轴方向的位置,通过所述移动模块400的XY轴调整所述吸附模块300在平面的位置。

在本说明书的描述中,参考术语“在一实施例中”、“在又一实施例中”、“示例性的”或“在具体的实施例中”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

虽然,上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验,对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。

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