一种基于激光焊接技术的聚合物片材封装矫正工装及矫正方法技术

本发明专利技术公开了一种基于激光焊接技术的聚合物片材封装矫正工装及矫正方法。该矫正工装包括矫正盖板和矫正底板；矫正时，将两片聚合物片材置于所述矫正盖板和所述矫正底板之间采用激光焊接技术进行封装。所述两片聚合物片材由厚片和薄片组成，所述矫正盖板的下表面和所述矫正底板的上表面均可为凹凸方向一致且弧度相同的弧面。所述矫正盖板的下表面还可为与待焊接的聚合物片材呈夹角的斜面，且所述矫正底板的上表面与待焊接的聚合物片材平行。本发明专利技术矫正方法可精确控制片材焊接后的变形量，焊接时配合调整半导体激光器功率，保证焊接流体管道变形在可控范围内，且利用矫正工装引导不同厚度基盖片焊接后残余应力有序可控，焊接后片材平整，焊接牢固无空隙。

Laser sheet welding technology based polymer welding package correcting tool and correcting method

The invention discloses a polymer sheet packaging correction tool based on laser welding technology and a correction method thereof. The corrective fixture comprises a correction cover plate and a correction base plate; when correcting, two polymer sheets are placed between the correction cover plate and the correction base plate and packaged by laser welding technology. The two pieces of polymer sheets are composed of thick slices and thin sheets, and the lower surface of the correction cover plate and the upper surface of the correction base plate can be cambered surfaces with the same concave convex direction and the same radian. The lower surface of the correcting cover plate can also be an inclined plane with an angle included in the polymer sheet to be welded, and the upper surface of the correcting base plate is parallel to the polymer sheet to be welded. The invention can accurately control the deformation correction method of sheet welding after welding, with the adjustment of semiconductor laser power, welding fluid pipeline deformation in the controllable range, and the use of correct tooling guide different thickness cover sheet welding residual stress after welding sheet controlled and orderly, smooth, firm welding without gap.

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光焊接技术的聚合物片材封装矫正工装及矫正方法
本专利技术涉及一种基于激光焊接技术的聚合物片材封装矫正工装及矫正方法，属于流体腔室片材封装

技术介绍
聚合物材料多具备良好的光学性能、电绝缘性和热性能，具备良好的化学惰性，尤其以易加工、复制精度高、生产效率高等优点著称，是实现聚合物片材封装大规模生产的极佳选择，也是目前为止考虑技术和成本后的最佳选择。近年来，聚合物片材产品越来越广泛应用于科研和生产领域，但聚合物片材封装技术一直是限制批量化生产的瓶颈问题，因此，开发低成本、高效率、高可靠性和操作简单的封装技术已成为产品实用化和产业化的当务之急。目前，常用的聚合物片材封装方法主要有：热压键合、表面改性键合、胶膜粘合、溶剂键合、超声波键合和激光焊接等。各种键合方式各有利弊，例如，热压键合无需引入任何其它物料和溶剂，可以保证芯片生物相容性，但片材表面结构易变形，加工难度大；表面改性键合适应性很窄，只适合用于个别材质；胶膜粘合一般要求盖片较薄(可变形)才能顺利粘合；溶剂键合很容易在沟道内残留溶剂且难以挥发，对产品的生物相容性造成影响；超声波键合必须设计导能筋，加大设计难度和制造难度；激光焊接时将高强度的激光束辐射至加工材料表面，通过激光与材料的相互作用，材料吸收激光转化为热能使片材上下两片局部熔化，冷却后片材键合完成。激光焊接应用于聚合物片材封装上有许多优点，首先，激光焊接效率很高，焊接一对20*80mm片材只需要3-5分钟；其次，激光焊接能生成精密、牢固和密封的封装，焊接强度远超其它大部分焊接方式；第三，焊接过程中，高聚物材料控制好激光器功率的话，材料降解少，加工过程中产生的碎屑残渣极少，非常适用于大规模生产。传统激光焊接法通常只用于将数个金属材料边缘接续起来形成整体，金属边缘处于热熔状态。而在对聚合物片材进行封装时的贴合为面整面结合，虽然本质上也属于将聚合物材料局部“热熔”，但因为片材表面结构管道尺寸多在微米量级，因此XY方向与Z方向“热熔”量均需控制在10μm以内，且聚合物材料加工时极易变形。聚合物片材变形会导致使用过程中干扰光学测试、影响流体物质流动以及甚至直接无法安装在设备卡槽内，因此需要严格控制变形量才有可能将激光焊接技术应用于科研与生产领域。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于激光焊接技术的聚合物片材封装矫正工装及矫正方法，该矫正工装和矫正方法可抵抗激光焊接后聚合物片材的形变，使得变形有序可控、曲翘程度可控。本专利技术的第一个目的是提供一种基于激光焊接技术的聚合物片材封装矫正工装。本专利技术提供的一种基于激光焊接技术的聚合物片材封装矫正工装，它包括矫正盖板和矫正底板；矫正时，将两片聚合物片材置于所述矫正盖板和所述矫正底板之间采用激光焊接技术进行封装。上述的矫正工装中，根据所述两片聚合物片材的厚度的不同；当所述两片聚合物片材由厚片和薄片组成时，所述矫正盖板的下表面和所述矫正底板的上表面均可为凹凸方向一致且弧度相同的弧面。所述凹凸方向一致是指当所述矫正盖板的下表面为凸起的弧面时，所述矫正底板的上表面为与其对应的凹陷的弧面；反之，当所述矫正盖板的下表面为凹陷的弧面时，所述矫正底板的上表面为与其对应的凸起的弧面。上述的矫正工装中，当将所述厚片和所述薄片置于所述矫正盖板和所述矫正底板之间时，所述厚片与所述矫正工装中凸起的弧面相邻放置。具体可为当所述薄片位于上方时，所述矫正盖板的下表面为凹陷的弧面，所述矫正底板的上表面为对应的凸起的弧面；反之，当所述厚片位于上方时，所述矫正盖板的下表面为凸起的弧面，所述矫正底板的上表面为对应的凹陷的弧面。上述的矫正工装中，所述弧面的形状可根据未使用矫正工装时，聚合物片材的曲翘形状决定，通过反弧的设置抵抗激光焊接后聚合物片材的形变。所述弧面的弧度可根据未使用矫正工装时，聚合物片材的曲翘程度决定。在本专利技术的实施例中，通过不使用矫正工装制备10片及以上，使用塞尺测曲翘程度，然后将所测数值取平均值，此数值决定反弧弧度即所述弧面的弧度。上述的矫正工装中，不论所述两片聚合物片材的厚度相同还是不同，所述矫正盖板的下表面均可为与待焊接聚合物片材(如水平面)呈夹角的斜面，且所述矫正底板的上表面与待焊接聚合物片材(如水平面)平行。上述的矫正工装中，所述夹角可为2.3～2.9度，具体可为2.3度或2.9度。比如，对150×150mm以内各类规则形状的聚合物片材的封装进行矫正时，所述斜面的起始端可比末端高0.8～1mm。上述的矫正工装中，所述斜面的倾斜方向与待焊接的聚合物片材的激光焊接路径或其切线垂直。所述矫正盖板的下表面和所述矫正底板的上表面可以是方形、矩形、圆形或其它任意形状。比如，待焊接的聚合物片材为方形，激光焊接路径为直线；所述斜面位于垂直于所述激光焊接路径的方向。具体地，所述方形为矩形，所述激光焊接路径的方向为长轴方向，所述斜面的倾斜方向位于所述矩形的短轴方向；所述方形为正方形，所述激光焊接路径的方向为任一边长方向，所述斜面的倾斜方向位于所述正方形的另一边长方向。再比如，待焊接的聚合物片材为圆形，激光焊接路径为以所述圆形的圆心为中心的螺旋线；所述斜面位于所述圆形的任一直径方向。上述的矫正工装中，将两片聚合物片材置于所述矫正盖板和所述矫正底板之间，所述矫正盖板和所述矫正底板之间距离小于等于两片聚合物片材的厚度和。上述的矫正工装中，所述矫正盖板和所述矫正底板的材质可为铝合金或不锈钢。本专利技术矫正工装具体可用于芯片的封装，即采用激光焊接技术对芯片中两片聚合物片材进行封装。本专利技术的第二个目的是提供一种利用上述矫正工装对聚合物片材进行矫正的方法。本专利技术提供的利用上述矫正工装对聚合物片材进行矫正的方法，包括如下步骤：(1)在待焊接的聚合物片材的表面喷涂焊接剂；(2)将经过步骤(1)处理的聚合物片材装配好后置于所述矫正工装的矫正盖板和矫正底板之间使三者紧密贴合并固定，对固定后的聚合物片材进行激光焊接，即可实现所述矫正。上述的方法中，当待焊接的两片聚合物片材由厚片和薄片组成时，步骤(1)中，所述喷涂为阶段式喷涂，具体步骤如下：第一遍喷涂，在所述厚片上全片喷涂焊接剂；第二遍喷涂，将遮挡工装置于经所述第一遍喷涂的聚合物片材的上表面，露出片材的两端或边缘部分再次进行喷涂。具体地，待焊接的聚合物片材为方形，沿着激光焊接路径的方向，露出所述片材的两端进行所述第二遍喷涂。比如，当聚合物片材为矩形时，沿着所述矩形的长轴方向露出所述片材的两端；当聚合物片材为正方形时，沿着垂直于激光焊接路径的边长方向露出所述片材的两端。待焊接的聚合物片材为圆形，露出所述片材的边缘部分进行所述第二遍喷涂。优选地，待焊接的聚合物片材为方形，沿着所述激光焊接的方向，所述露出的宽度均为所述聚合物片材的长度的1/5～1/10。比如，沿着所述激光焊接的方向，所述聚合物片材的长度为100cm，所述两端的宽度均可为10～20mm。优选地，待焊接的聚合物片材为圆形，所述露出的边缘部分的宽度均为所述聚合物片材的半径的1/5～1/10。比如，所述聚合物片材的半径为100mm，所述边缘部分的宽度可为10～20mm。上述的方法中，当待焊接的两片聚合物片材由厚片和薄片组成时，步骤(2)中，所述贴合过程中，所述厚片与所述矫正工装中凸起的弧面相邻放置。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于激光焊接技术的聚合物片材封装矫正工装，其特征在于：它包括矫正盖板和矫正底板；矫正时，将两片聚合物片材置于所述矫正盖板和所述矫正底板之间采用激光焊接技术进行封装。

【技术特征摘要】
1.一种基于激光焊接技术的聚合物片材封装矫正工装，其特征在于：它包括矫正盖板和矫正底板；矫正时，将两片聚合物片材置于所述矫正盖板和所述矫正底板之间采用激光焊接技术进行封装。2.根据权利要求1所述的矫正工装，其特征在于：所述两片聚合物片材由厚片和薄片组成，所述矫正盖板的下表面和所述矫正底板的上表面均为凹凸方向一致且弧度相同的弧面。3.根据权利要求2所述的矫正工装，其特征在于：当将所述厚片和所述薄片置于所述矫正盖板和所述矫正底板之间时，所述厚片与所述矫正工装中凸起的弧面相邻放置。4.根据权利要求1-3中任一项所述的矫正工装，其特征在于：所述矫正盖板的下表面为与待焊接的聚合物片材呈夹角的斜面，且所述矫正底板的上表面与待焊接的聚合物片材平行。5.根据权利要求4所述的矫正工装，其特征在于：所述夹角为2.3～2.9度。6.根据权利要求5或4所述的矫正工装，其特征在于：所述斜面的倾斜方向与待焊接的聚合物片材的激光焊接路径或其切线垂直。7.根据权利要求6所述的矫正工装，其特征在于：待焊接的聚合物片材为方形，激光焊接路径为直线，所述斜面位于垂直于所述激光焊接路径的方向；待焊接的聚合物片材为圆形，激...

【专利技术属性】
技术研发人员：周鑫颖，王磊，冯金海，宋娇阳，
申请(专利权)人：博奥生物集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11