专利名称：一种激光封装微型塑料元件的方法
技术领域：
本发明涉及塑料元件封装领域，特指一种激光封装微型塑料元件的方法，能够完成微型塑料元件的高强度、高质量均匀封装，并具有极高加工适应性。
背景技术：
目前涉及到塑料元件的封装方法一般有两种超声波封装和粘接剂封装。超声波封装就是将一定频率的超声波高频振动，通过焊接头传递至需要封装的塑料元件上，使塑料元件表面之间及分子之间发生冲击摩擦，导致塑料元件两表面需封装处温度升高，当温度达到封装处塑料的熔点时，塑料迅速熔化，当超声波振动停止后，封装处温度随之下降，在一定压力下，就完成了封装。利用超声波焊接存在以下缺点超声波封装对于工艺要求较高；封装中容易发生塑料件偏移；会对塑料元件产生较大的内应力，影响其寿命。粘接剂封装就是将粘结剂直接涂在塑料元件的封装区域，在外加压力的作用下，完成封装。粘接剂封装需要花一些时间处理粘接剂直到粘接剂固化为止，因此不可获得即时连接。此外，有必要控制粘接剂的施放量，使得过量的粘接剂不会流出两个元件之间的空间，从而导致操作复杂。此外，需要麻烦的粘接剂控制操作以防止未使用的粘接剂固化或防止粘接剂能力下降。所以，采用粘接剂封装在一起的两个元件会由于缺乏耐久性而在高温、高湿度条件下彼此分开。
发明内容
本发明提出了一种适合于微型塑料元件的激光封装方法，激光源发出的光束，波长为800～1064nm，照射到与检流计相连的反射镜上，经过反射镜的反射作用后，激光束沿着封装线的轮廓作高速运动，使封装线被均匀加热，从而完成高强度、高质量的均匀封装，反射镜的转动和检流计由计算机控制，分别用来检测激光束的强度和控制激光束的运动轨迹。本发明的原理是利用与检流计相连的反射镜的反射作用传输激光，反射镜的转动分别控制激光束在x和y方向上的运动，使得激光束能够沿着任意的二维封装线轨迹高速运动。利用检流计控制激光束在每个方向上的运动时间，从而控制激光束的运动轨迹，封装区域可达200mm×200mm。本方法中巧妙的利用了检流计和反射镜所组成的系统来传输激光束，无需移动激光源和零件，就可以使激光束沿着零件的封装线作高速运动，同时具有灵活性好、自由度高、加热均匀、热变形量小、不会产生内应力等优点，使得零件的封装强度和质量均有所提高，并且有极高的加工适应性，能够满足带有任何二维封装线的微型塑料产品封装。
本发明中的激光源可以为半导体激光器或者YAG激光器，待封装的塑料最好是一个白色透明、一个深色的塑料，且白色透明塑料位于深色的塑料上方封装时的激光功率最好为30W～90W，激光束的移动速度为1～2m/s，封装时间一般为1～4s。本发明特别适合于微型塑料件的封装。
下面结合
对本发明的内容作详细描述图1为本发明激光封装微型塑料元件的方法原理示意2为实施例2封装方法原理中1激光源，2激光束，3检流计，4连接杆，5反射镜，6反射镜转动方向，7封装线，8白色透明塑料元件，9深色塑料元件，10白色PP塑料，11黑色PP塑料。
具体实施例方式
实施例1用本发明焊接透明PC和黑色PC塑料本发明的封装微型塑料元件的方法原理如图1所示，激光源1发出的激光束2照射到反射镜5上，经过反射镜5的反射作用后，照射到另一个反射镜5上，经过反射镜5的反射作用，照射到封装线7上，封装线7位于白色透明塑料元件8和深色塑料元件9的接触表面。在白色透明塑料元件8和深色塑料元件9(白色透明塑料元件8能够透过激光，深色塑料元件9能够吸收激光)的接触表面封装线7处，激光束2被吸收，并形成热作用区。在热作用区(即两元件接触面)中的塑料被熔化，热熔状态下的塑料大分子在封装压力的作用下互相扩散，从而紧密的连接在一起。反射镜5沿着反射镜转动方向6进行转动可以实现激光束2在y方向上的运动，另一反射镜5沿着反射镜转动方向6进行转动可以实现激光束2在x方向上的运动，由此可以实现二维平面内任意轨迹的运动。与反射镜5相连的检流计3经由一台控制计算机控制，可以控制激光束2在每个方向上的运动时间和运动速度，来控制激光束2的运动轨迹，使得激光束2沿着封装线7作高速运动(可达2m/s)，从而对封装线7均匀加热，完成封装。在进行产品封装时，激光源1和白色透明塑料元件8、深色塑料元件9之间不需要作任何相对移动，对于具有不同封装线的产品进行封装时，只要在控制计算机里控制每个方向上的运动时间和运动速度即可，非常方便，具有极高的适应性，可以用于带有任何二维封装线的微型塑料产品封装。激光源1是半导体激光器，其激光波长为808nm，封装时的激光功率为40W，光斑直径1.5mm，激光束的移动速度1m/s，封装时间2s。这里描述的白色透明塑料元件8和深色塑料元件9是透明PC和黑色PC塑料，实际上所有的热塑性塑料都可以用本发明进行封装。
这里进行封装时所采用的原理实质上可以在美国专利US20040056006A1中知晓，即激光透射原理。两塑料元件重叠放置在一起，其中之一能够透过激光而另一个必须能吸收激光，然后在两元件接触面形成热作用区；在热作用区(即两零件接触面)中的塑料被熔化，热熔状态下的塑料大分子在压力的作用下互相扩散，从而紧密的连接在一起。
实施例2用本发明焊接白色PP和黑色PP塑料实施例2封装方法如图2所示，激光源1发出的激光束2照射到反射镜5上，经过反射镜5的反射作用后，照射到另一个反射镜5上，经过反射镜5的反射作用，照射到封装线7上，封装线7位于白色PP塑料10和黑色PP塑料11的接触表面。在白色PP塑料10和黑色PP塑料11(白色PP塑料10能够透过激光，黑色PP塑料11能够吸收激光)的接触表面封装线7处，激光束2被吸收，并形成热作用区。在热作用区(即两元件接触面)中的塑料被熔化，热熔状态下的塑料大分子在封装压力的作用下互相扩散，从而紧密的连接在一起。通过调整两个反射镜5的转动方向，可使激光束2沿着圆形的封装线7运动。与反射镜5相连的检流计3经由一台控制计算机控制，可以控制激光束2在x和y方向上的运动时间和运动速度，来控制激光束2的运动轨迹，使得激光束2沿着封装线7作高速运动(可达2m/s)，从而对封装线7均匀加热，完成封装。这里描述的激光源1是半导体激光器，其激光波长为808nm，封装时的激光功率为20W，光斑直径1mm，激光束的移动速度1.5m/s，封装时间1.5s。封装时白色PP塑料10要放在黑色PP塑料11上面，以便激光能够透过上层白色PP塑料10，然后在白色PP塑料10和黑色PP塑料11之间的接触表面被吸收。本实施例中采用了简单的搭接封装的形式，实际上其它封装形式都是简单搭接封装的变形。
权利要求
1.一种激光封装微型塑料元件的方法，其特征在于激光源发出波长为800～1064nm的光束，照射到与检流计相连的反射镜上，经过反射镜的反射作用后，激光束沿着封装线的轮廓作高速运动，使封装线被均匀加热，从而封装，反射镜的转动和检流计由计算机控制，分别用来检测激光束的强度和控制激光束的运动轨迹。
2.根据权利要求1所述的一种激光封装微型塑料元件的方法，其特征在于激光源为半导体激光器或者YAG激光器，待封装的塑料一个为白色透明、一个为深色，且白色透明塑料位于深色的塑料上方，封装时的激光功率为30W～90W，激光束的移动速度为1～2m/s，封装时间为1～4s。
3.根据权利要求1所述的一种激光封装微型塑料元件的方法，其特征在于利用反射镜的转动分别实现激光束在x方向上和y方向上的运动。
全文摘要
一种激光封装微型塑料元件的方法，涉及塑料元件封装领域。具体如下激光源发出波长为800～1064nm的光束，照射到与检流计相连的反射镜上，经过反射镜的反射作用后，激光束沿着封装线的轮廓作高速运动，使封装线被均匀加热，从而封装，反射镜的转动和检流计由计算机控制，分别用来检测激光束的强度和控制激光束的运动轨迹。本发明具有灵活性好、自由度高、加热均匀、热变形量小、不会产生内应力等优点，使得零件的封装强度和质量均有所提高，并且有极高的加工适应性，能够满足带有任何二维封装线的微型塑料产品封装。
文档编号B29C65/16GK101077623SQ20071002330
公开日2007年11月28日 申请日期2007年6月8日 优先权日2007年6月8日
发明者刘会霞, 张惠中, 季进清, 王霄, 蔡兰 申请人:江苏大学