激光去除复合薄膜材料中金属层的方法及设备技术

本发明专利技术公开了一种激光去除复合薄膜材料中金属层的方法及设备，该方法包括：按照预设加工路径，采用振镜控制激光器对复合薄膜进行激光加工，复合薄膜包括高分子聚合物层以及贴合在高分子聚合物层表面的金属层；其中，激光器发射激光束照射金属层远离高分子聚合物层的一面，激光器的能量范围为1mJ～2.5mJ，脉宽为300ns～600ns，且激光束的加工深度为金属层厚度的95％～100％；激光加工完成后，沿预设加工路径将金属层撕除。本发明专利技术采用振镜控制激光器对复合薄膜进行激光加工，能够保证激光加工完后金属层撕拉效果好且加工速度快，极大增加复合薄膜材料中金属层的去除效率。复合薄膜材料中金属层的去除效率。复合薄膜材料中金属层的去除效率。

【技术实现步骤摘要】
激光去除复合薄膜材料中金属层的方法及设备


[0001]本专利技术属于激光切割
，具体涉及一种激光去除复合薄膜材料中金属层的方法及设备。

技术介绍

[0002]铜箔具有低表面氧气特性，可以附着于各种不同基材，如金属，绝缘材料等，拥有较宽的温度使用范围，主要应用于电磁屏蔽及抗静电，将导电铜箔置于衬底面，结合金属基材，具有优良的导通性及导电性能。
[0003]目前大部分的铜薄膜加工制造都是直接将金属原材料进行碾展加工，再将需要贴合的其他材料逐一按工序贴合组装。而涉及到已经成型的复合薄膜材料的选择性除铜加工方式则很少，其中复合薄膜材料是由金属薄膜层(如铜膜)以及高分子聚合物层贴合组成，金属薄膜层是指不同金属或者合金的薄膜。复合薄膜材料应用于太阳能电池时，对复合薄膜材料的处理要求是只剥离镂空图案的金属层，保留高分子聚合材料层。
[0004]传统的处理复合薄膜材料的方法包括：采用数控切割刀具剪裁或者机械冲压。数控切割刀具剪裁需要高强度刀具，成本较高，且很难满足切割金属的同时又不损伤高分子聚合层的要求；而机械冲压这种方法无法准确控制复合薄膜材料切割深度，尤其是复合薄膜材料中金属层只有几十微米时，此外机械冲压对模具的精度、种类、成本因素等也有限制。
[0005]目前还有用激光加工(利用激光对不同材料的吸收特性)去除金属层的方法，已有的激光器去除金属层(铜膜、铝膜，或者铜铝合金膜等)的方法是在金属层上用激光刻画有线路，线路刻画到金属层内部一定的深度，且加工区域深度需要相对均匀，方可剥离金属层，如图2与图4所示，这种方式加工效率低且撕拉效果有待提升。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于，提供一种激光去除复合薄膜材料中金属层的方法及设备，解决目前激光去除金属层效率低以及撕拉效果差的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了一种激光去除复合薄膜材料中金属层的方法，该方法包括以下步骤：
[0008]按照预设加工路径，采用振镜控制激光器对复合薄膜进行激光加工，复合薄膜包括高分子聚合物层以及贴合在高分子聚合物层表面的金属层；
[0009]其中，激光器发射激光束照射金属层远离高分子聚合物层的一面，激光器的能量范围为1mJ～2.5mJ，脉宽为300ns～600ns，且激光束的加工深度为金属层厚度的95％～100％；
[0010]激光加工完成后，沿预设加工路径将金属层撕除。
[0011]进一步的，控制振镜速率为10m/s～20m/s，在此速率范围下，激光束在金属层上的相邻光斑不重叠。
[0012]进一步的，相邻光斑的间距大于d且小于3d，其中，d为单个光斑尺寸。
[0013]进一步的，激光器的频率为200khz～400khz，所述激光器的波长范围为915～1064nm。
[0014]进一步的，激光束的焦点位于金属层中心位置。
[0015]进一步的，采用振镜控制激光器对复合薄膜进行激光加工时，振镜控制激光器出光使激光束移动第一预设距离后，控制激光器关光，并跳转第二预设距离后，再控制激光器出光，继续使激激光束移动第一预设距离，反复进行直至加工完成。
[0016]进一步的，第一预设距离为200～500um，跳转距离为100～300um。
[0017]进一步的，采用振镜控制激光器对复合薄膜进行激光加工时，对复合薄膜吹气，吹气采用的气体为氧气或空气。
[0018]本专利技术还提供一种加工复合薄膜中金属层的激光加工设备，该设备采用上述的激光去除复合薄膜材料中金属层的方法，以去除复合薄膜材料中的金属层。
[0019]本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
[0020]1)本申请提出的激光去除复合薄膜材料中金属层的方法，通过控制激光束的加工深度为金属层厚度的95％～100％，且激光器的能量范围为1mJ～2.5mJ，脉宽为300ns～600ns(采用长脉宽脉冲激光，增加了单光斑加工深度)，极大增加复合薄膜材料中金属层的去除效率，并且加工完后金属层撕拉效果好，还不损伤高分子聚合物层。
[0021]2)本申请采用振镜控制激光束跳转加工的方式，可以采用很快的激光加工速度实现切割金属，并且能够减少金属层和高分子材料的热量积累，减少材料变形，避免后续金属层与电池工艺贴合问题；同时跳转加工的方式产生的废弃粉尘、残留杂质更少，更清洁，也有利于下道工序的进行。
[0022]通过提高振镜速度通过光斑分离的模式加工金属层，一方面可以达到去除金属层所需的深度，同时又能轻松撕除金属层，提升了效率。
附图说明
[0023]图1为复合薄膜材料组成示意图；
[0024]图2为传统激光去膜微观效果图；
[0025]图3为本专利技术激光去膜微观效果图；
[0026]图4为传统除膜过程3D图；
[0027]图5为本专利技术切割3D图；
[0028]图6为虚线加工祛除铜箔路径图；
[0029]图7为实施例1的光斑深度和大小；
[0030]图8为对比例1的光斑深度和大小；
[0031]图9为对比例2的光斑深度和大小；
[0032]图10为对比例3的光斑深度和大小。
具体实施方式
[0033]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并
不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0034]本专利技术采用红外激光加工复合薄膜材料(金属膜和高分子聚合物薄膜)，通过使用可调整脉宽的光纤激光器，使用较长脉宽参数，增加单光斑加工深度，并且配合用跳转加工的方式，可完美去除镂空图案上的金属层，提升加工产能，同时减少低速加工会产生的高热量积累的热效应区域，减少材料表面加工残留金属粉尘，避免漏电等隐患问题。
[0035]本专利技术提供了一种激光去除复合薄膜材料中金属层的方法，该方法包括：
[0036]按照预设加工路径，采用振镜控制激光器对复合薄膜进行激光加工，其中复合薄膜包括高分子聚合物层以及贴合在高分子聚合物层表面的金属层，如图1所示。金属层指不同金属或者合金的薄膜。
[0037]加工时，激光器发射激光束照射金属层远离高分子聚合物层的一面，激光器的能量范围为1mJ～2.5mJ，脉宽为300ns～600ns，且激光束的加工深度为金属层厚度的95％～100％。
[0038]激光加工完成后，沿预设加工路径将金属层撕除。其中，预设加工路径是指需要撕除的镂空图案的轨迹，例如图6中呈现的，激光需要加工的路径即为该图案的轨迹，加工时通过振镜控制激光束扫描该路径。针对脉冲宽度，当脉宽过小时，激光与金属的作用时间短，产生过高的峰值功率，导致金属层铜膜(也叫铜箔)迅速融化产生镜面，反射大部分激光能量。由此造成加工深度浅，撕拉力过大，残留多；而当脉宽过大时，峰值功率达不到阈值，也会导本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光去除复合薄膜材料中金属层的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：按照预设加工路径，采用振镜控制激光器对复合薄膜进行激光加工，所述复合薄膜包括高分子聚合物层以及贴合在所述高分子聚合物层表面的金属层；其中，所述激光器发射激光束照射所述金属层远离所述高分子聚合物层的一面，所述激光器的能量范围为1mJ～2.5mJ，脉宽为300ns～600ns，且所述激光束的加工深度为所述金属层厚度的95％～100％；激光加工完成后，沿所述预设加工路径将所述金属层撕除。2.根据权利要求1所述的激光去除复合薄膜材料中金属层的方法，其特征在于，控制所述振镜速率为10m/s～20m/s，在此速率范围下，所述激光束在所述金属层上的相邻光斑不重叠。3.根据权利要求2所述的激光去除复合薄膜材料中金属层的方法，其特征在于，相邻所述光斑的间距大于d且小于3d，其中，d为单个光斑尺寸。4.根据权利要求1所述的激光去除复合薄膜材料中金属层的方法，其特征在于，所述激光器的频率为200khz～400khz，所述激光器的波长范围为9...

【专利技术属性】
技术研发人员：高亮，梁乔春，熊星，程晓伟，
申请(专利权)人：武汉帝尔激光科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：