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1、(10)申请公布号 CN 103785946 A (43)申请公布日 2014.05.14 CN 103785946 A (21)申请号 201410029651.3 (22)申请日 2014.01.22 B23K 26/0622(2014.01) B23K 26/21(2014.01) B23K 26/32(2014.01) B23K 101/16(2006.01) (71)申请人 上海和辉光电有限公司 地址 201500 上海市金山区金山工业区大道 100 号 1 幢二楼 208 室 (72)发明人 余国正 闾俊中 (74)专利代理机构 隆天国际知识产权代理有限 公司 72003 代理人 。
2、李昕巍 吕俊清 (54) 发明名称 金属掩模板焊接装置、 焊接方法及金属掩模 板 (57) 摘要 本发明提出一种激光焊接装置、 焊接方法及 金属掩模板， 用于将金属区块掩模板焊接在掩模 板框架上， 所述焊接装置包括至少一激光单元、 单 模光纤和多模 SI 光纤， 所述至少一激光单元提供 第一激光至所述多模 SI 光纤， 并提供第二激光至 所述单模光纤， 并通过所述多模 SI 光纤和所述单 模光纤对所述金属区块掩模板的同一部位进行焊 接。 本发明采用两种激光对金属掩模板进行焊接， 通过多模 SI 光纤和单模光纤同时或先后传输激 光以进行焊接， 利用多模 SI 光纤传输的激光具有 焊接能量均匀和焊。
3、点平滑的效果， 以及利用单模 光纤传输的激光具有更小更集中的能量分布的效 果， 实现了焊点平滑， 并保证了焊接深度。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103785946 A CN 103785946 A 1/1 页 2 1. 一种激光焊接装置， 用于将金属区块掩模板 （M） 焊接在掩模板框架上， 所述焊接装 置包括 ： 激光单元 （10） ； 多模 SI 光纤 （4） ， 连接于所述激光单元 （10） ， 所述激光单元 （10） 。
4、提供第一激光至所述 多模 SI 光纤 （4） ； 单模光纤 （3） ， 连接于所述激光单元 （10） ， 所述激光单元 （10） 提供第二激光至所述单 模光纤 （3） 。 2. 如权利要求 1 所述的激光焊接装置， 其中， 所述第一激光为高频脉冲激光， 所述多模 SI 光纤 （4） 用以传输所述高频脉冲激光。 3. 如权利要求 1 所述的激光焊接装置， 其中， 所述第二激光为低频脉冲激光， 所述单模 光纤 （3） 用以传输所述低频脉冲激光。 4. 如权利要求 1 所述的激光焊接装置， 其中， 所述激光单元 （10） 的数目为两个， 分别为 第一激光单元 （1） 和第二激光单元 （2） ， 所述。
5、多模 SI 光纤 （4） 和所述单模光纤 （3） 分别连接 所述第一激光单元 （1） 和所述第二激光单元 （2） 其中之一， 所述第一激光单元 （1） 用于提供 所述第一激光， 所述第二激光单元 （2） 用于提供所述第二激光。 5. 如权利要求 4 所述的激光焊接装置， 其中， 所述第一激光为高频脉冲激光。 6. 如权利要求 4 所述的激光焊接装置， 其中， 所述第二激光为低频脉冲激光。 7. 一种激光焊接方法， 用于将金属区块掩模板焊接在掩模板框架上， 所述激光焊接方 法包括以下步骤 ： A ： 提供激光单元 （10） ， 用以产生第一激光和第二激光 ； B ： 提供连接于所述激光单元 （1。
6、0） 的单模光纤 （3） 和多模 SI 光纤 （4） ， 使所述多模 SI 光纤 （4） 传输第一激光， 所述单模光纤 （3） 传输第二激光 ； C ： 利用所述多模 SI 光纤 （4） 传输的第一激光对所述金属掩模板 （M） 进行焊接 ； 以及 D ： 利用所述单模光纤 （3） 传输的第二激光对所述金属掩模板 （M） 的同一部位进行焊 接。 8. 如权利要求 7 所述的激光焊接方法， 其中， 所述第一激光为高频脉冲激光， 所述多模 SI 光纤 （4） 用以传输所述高频脉冲激光。 9. 如权利要求 7 所述的激光焊接方法， 其中， 所述第二激光为低频脉冲激光， 所述单模 光纤 （3） 用以传输。
7、所述低频脉冲激光。 10. 如权利要求 7 所述的激光焊接方法， 其中， 所述激光单元 （10） 的数目为两个， 分别 为第一激光单元 （1） 和第二激光单元 （2） ， 所述单模光纤 （3） 和所述多模 SI 光纤 （4） 分别连 接于所述第一激光单元 （1） 和所述第二激光单元 （2） 其中之一， 所述第一激光单元 （1） 用于 提供所述第一激光， 所述第二激光单元 （2） 用于提供所述第二激光。 权 利 要 求 书 CN 103785946 A 2 1/5 页 3 金属掩模板焊接装置、 焊接方法及金属掩模板 技术领域 0001 本发明涉及一种金属掩模板的焊接装置、 焊接方法及金属掩模板。。
8、 背景技术 0002 現有全彩主动有机发光二极管显示屏生产中， 金属掩模直接影响蒸镀品质， 而在 金属掩模板制造过程中， 区块掩模板焊接至金属框架所形成的焊点高度与强度， 更在有机 蒸镀中其金属掩模板是否与玻璃产生空隙， 造成膜层晕开产生重要影响。 0003 在现有的区块掩模板焊接至金属框技术中， 激光借由多膜光纤传输聚焦进行激 光焊接。而多膜传输光纤按照折射率分布情况分为阶跃折射率分布光纤 （Step Index Optical Fiber， SI 光纤） 和渐变折射率分布光纤 （Grade Index Optical Fiber， GI 光纤） ， 激光经上述两种光纤传输后的能量分布不同，。
9、 因而产生的焊接品质也不同。 0004 光纤一般由纤芯、 玻璃包层和护套组成。SI 光纤的纤芯折射率高于纤芯外包覆的 包层折射率， 使得输入的光能在纤芯和包层交界面上不断产生全反射而前进。这种光纤的 纤芯的折射率是均匀的， 纤芯到玻璃包层的折射率是突变的， 只有一个台阶， 所以称为阶跃 型折射率多模光纤。 0005 GI 光纤的纤芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小， 可使高次模的光按正弦形式传 播， GI 光纤的包层折射率分布与阶跃光纤一样， 为均匀的。纤芯折射率中心最大， 沿纤芯半 径方向逐渐减小， 所以称为渐变型折射率多模光纤。 0006 图1A所示为用SI光纤传输的激光的输入脉冲、 输出脉冲。
10、、 焊点轮廓和横截面的示 意图， 显示出 SI 光纤传输后激光能量的分布， 其中 （a） （b） （c） （d） 分别为 SI 光纤传输的 激光的输入脉冲、 输出脉冲、 焊点轮廓和横截面视图 ； 图 1B 所示为用 GI 光纤传输的激光的 输入脉冲、 输出脉冲、 焊点轮廓和横截面的示意图， 显示出 GI 光纤传输后激光能量的分布， 其中 （a） （b） （c） （d） 分别为 GI 光纤传输的激光的输入脉冲、 输出脉冲、 焊点轮廓和横截面 视图。图 2A 所示为 SI 光纤和 GI 光纤传输的激光的能量分布的示意图。如图 1A、 图 1B 和 图 2A 所示， SI 光纤传输后激光能量分布较均。
11、匀， 焊接过程因单位面积的能量均匀且分散， 所以焊点较平滑， 但焊接深度较浅。 GI光纤传输后能量类似高斯分布， 焊接过程单位面积集 中， 焊接深度较深， 但焊点起伏较大。图 2B 所示为现有的金属掩模板的焊接装置的示意图， 如图 2B 所示， 激光从激光单元 1 产生之后， 通过 SI 或 GI 光纤传输， 并对金属掩模板 M 进 行焊接。 0007 在现有的焊接条件下， 在将区块掩模板焊接至金属框时， 如果焊接深度不够就可 能导致金属掩模板断裂， 如果焊接均匀性不佳容易造成金属掩模板和基板之间具有一定间 距， 造成蒸镀时膜层晕开， 或者像素区的像素错位， 产生产品质量问题。 因此， 焊接中。
12、既需要 一定的焊接深度， 又需要保证焊接的均匀性。这便成为本领域需要解决的技术问题。 发明内容 0008 本发明的目的是提供一种金属掩模板的焊接装置、 焊接方法及金属掩模板， 以解 说 明 书 CN 103785946 A 3 2/5 页 4 决现有技术中 SI 光纤和 GI 光纤传输的激光焊接深度不足或者不够均匀的问题。 0009 为实现上述目的， 本发明提出一种激光焊接装置， 用于将金属区块掩模板焊接在 掩模板框架上， 所述焊接装置包括至少一激光单元、 单模光纤和多模 SI 光纤， 所述至少一 激光单元提供第一激光至所述多模 SI 光纤， 并提供第二激光至所述单模光纤， 并通过所述 多模 。
13、SI 光纤和所述单模光纤对所述金属区块掩模板的同一部位进行焊接。 0010 在本发明激光焊接装置的一实施例中， 所述第一激光为高频脉冲激光， 所述多模 SI 光纤用以传输所述高频脉冲激光。 0011 在本发明激光焊接装置的一实施例中， 所述第二激光为低频脉冲激光， 所述单模 光纤用以传输所述低频脉冲激光。 0012 在本发明激光焊接装置的一实施例中， 所述激光单元的数目为两个， 分别为第一 激光单元和第二激光单元， 所述第一激光单元用于提供所述第一激光， 所述第二激光单元 用于提供所述第二激光。 0013 在本发明激光焊接装置的一实施例中， 所述第一激光单元用于产生高频脉冲激 光。 0014 。
14、在本发明激光焊接装置的一实施例中， 所述第二激光单元用于产生低频脉冲激 光。 0015 本发明还提出一种激光焊接方法， 用于将金属区块掩模板焊接在掩模板框架上， 所述激光焊接方法包括以下步骤 ： 0016 A ： 提供至少一激光单元， 用以产生第一激光和第二激光 ； 0017 B ： 提供连接于所述至少一激光单元的单模光纤和多模 SI 光纤， 使所述多模 SI 光 纤传输第一激光， 所述单模光纤传输第二激光 ； 0018 C ： 利用所述多模 SI 光纤传输的第一激光对所述金属掩模板进行焊接 ； 以及 0019 D ： 利用所述单模光纤传输的第二激光对所述金属掩模板的同一部位进行焊接。 002。
15、0 在本发明激光焊接方法的一实施例中， 所述第一激光为高频脉冲激光， 所述多模 SI 光纤用以传输所述高频脉冲激光。 0021 在本发明激光焊接方法的一实施例中， 所述第二激光为低频脉冲激光， 所述单模 光纤用以传输所述低频脉冲激光。 0022 在本发明激光焊接方法的一实施例中， 所述激光单元的数目为两个， 分别为第一 激光单元和第二激光单元， 所述第一激光单元用于提供所述第一激光， 所述第二激光单元 用于提供所述第二激光。 0023 在本发明激光焊接方法的一实施例中， 所述第一激光单元用于产生高频脉冲激 光。 0024 在本发明激光焊接方法的一实施例中， 所述第二激光单元用于产生低频脉冲激 。
16、光。 0025 在本发明激光焊接方法的一实施例中， 所述步骤 C 和所述步骤 D 先后进行。 0026 在本发明激光焊接方法的一实施例中， 所述步骤 C 和所述步骤 D 至少部分同时进 行。 0027 在本发明激光焊接方法的一实施例中， 所述步骤 D 在所述步骤 C 之前进行。 0028 在本发明激光焊接方法的一实施例中， 所述步骤C和所述步骤D交替重复地进行。 说 明 书 CN 103785946 A 4 3/5 页 5 0029 本发明还提出一种金属掩模板， 利用上述的激光焊接方法形成。 0030 本发明采用两种激光对金属掩模板进行焊接， 通过多模 SI 光纤和单模光纤同时 或先后传输激光。
17、以进行焊接， 利用 SI 光纤传输的激光具有焊接能量均匀和焊点平滑的效 果， 以及利用单模光纤传输的激光具有更小更集中的能量分布的效果， 实现了焊点平滑， 并 保证了焊接深度。 附图说明 0031 图1A所示为用SI光纤传输的激光的输入脉冲、 输出脉冲、 焊点轮廓和横截面的示 意图， 显示出 SI 光纤传输后激光能量的分布 ； 0032 图1B所示为用GI光纤传输的激光的输入脉冲、 输出脉冲、 焊点轮廓和横截面的示 意图， 显示出 GI 光纤传输后激光能量的分布。 0033 图 2A 所示为 SI 光纤和 GI 光纤传输的激光的能量分布的示意图。 0034 图 2B 所示为现有的金属掩模板的焊。
18、接装置的示意图。 0035 图 3A 所示为用单模光纤传输的低频脉冲激光的输入脉冲、 输出脉冲、 焊点轮廓和 横截面的示意图。 0036 图 3B 所示为本发明一实施例的金属掩模板焊接装置的示意图。 0037 图 3C 所示为本发明另一实施例的金属掩模板焊接装置的示意图。 0038 图 4 所示为采用本发明一实施例的激光焊接装置的焊接过程的能量分布图。 0039 图 5 所示为本发明一实施例的激光焊接方法的步骤流程图。 具体实施方式 0040 在本发明一实施例中， 利用图 3A 的由单模光纤传输的低频脉冲激光配合 SI 光纤 传输的高频脉冲激光， 对金属掩模板 M 进行焊接， 形成既能满足焊点。
19、平滑度， 又能保证焊点 深度的焊接方式。 0041 图 3A 所示为用单模光纤传输的低频脉冲激光的输入脉冲、 输出脉冲、 焊点轮廓和 横截面的示意图 , 其中 （a） （b） （c） （d） 分别为单模光纤传输的激光的输入脉冲、 输出脉 冲、 焊点轮廓和横截面视图。如图 3A 所示， 单模光纤传输的激光具有相比于 SI 光纤和 GI 光纤传输的高频脉冲激光的更小更集中的能量分布， 同时搭配低频脉冲激光， 避免了集中 能量分布使热快速累积使金属焊点变化过快导致焊点起伏较大。 0042 图 3B 所示为本发明一实施例的金属掩模板焊接装置的示意图。如图 3B 所示， 本 实施例的金属掩模板焊接装置包。
20、括激光单元 1、 单模光纤 3 和多模 SI 光纤 4。激光单元的 数为至少一台， 用于提供第一激光和第二激光。在本实施例中， 第一激光为高频脉冲激光， 第二激光为低频脉冲激光。 0043 在本实施例中第一激光为高频脉冲激光， 第二激光为低频脉冲激光。高频脉冲激 光和低频脉冲激光由激光单元 10 产生， 并且高频脉冲激光由多模 SI 光纤 4 传输， 低频脉冲 激光由单模光纤 3 传输。例如， 高频脉冲光可以为 0.1 1ms 的脉冲光， 低频脉冲光可以为 1 10ms 的脉冲光， 但是， 上述数值范围仅是举例之用， 并不是特别限定， 高频脉冲激光和 低频脉冲激光是两个相对而言的概念， 并不需。
21、要特别限定各自的范围。 0044 在操作中， 激光单元10同时产生高频脉冲激光和低频脉冲激光， 通过多模SI光纤 说 明 书 CN 103785946 A 5 4/5 页 6 4 传输高频脉冲激光对金属掩模板 M 进行焊接 ； 在同时通过单模光纤 3 传输低频脉冲激光 对金属掩模板 M 的同一部位进行焊接。或者， 激光单元 10 先产生高频脉冲激光， 通过多模 SI 光纤 4 传输高频脉冲激光对金属掩模板 M 进行焊接 ； 在停止产生高频脉冲激光之后， 激 光单元 1 产生低频脉冲激光， 通过单模光纤 3 传输低频脉冲激光对金属掩模板 M 的同一部 位进行焊接。或者， 激光单元 10 也可以先。
22、产生低频脉冲激光， 再产生高频脉冲激光， 或者产 生高频脉冲激光和低频脉冲激光可以部分重叠地交替进行， 本发明不以此为限。 0045 值得注意的是， 虽然本实施例以第一激光为高频脉冲激光为例， 第二激光以低频 脉冲激光为例， 但是本发明并不以此为限。 第一激光可以不局限为高频激光， 第二激光也可 以不局限为低频激光， 在此处仅作举例之用， 本领域普通技术人员可以在其他情况下根据 加工需要进行改变。 0046 在另一实施例中， 激光单元的数目为两个， 分别为第一激光单元 1 和第二激光单 元 2。其中第一激光单元 1 连接 SI 光纤 3， 第二激光单元 2 连接单模光纤 4。第一激光单元 1 。
23、和第二激光单元 2 可以同时或先后或部分同时作用， 通过多模 SI 光纤和单模光纤 4 的传 输， 对金属掩模板 M 进行焊接。 0047 图 3C 所示为使用本发明的焊接装置和方法产生的能量分布图。如图 3C 所示， 以 多模 SI 光纤传输高脉冲， 以达到焊接能量均匀、 焊点平滑的效果， 再以单模光纤传输的低 频脉冲激光加强焊点深度， 当中单膜光纤有更小更集中的能量分布， 搭配低脉冲避免热累 积过快导致焊点起伏较大。 0048 图 5 所示为本发明一实施例的激光焊接方法， 用于将金属区块掩模板焊接在掩模 板框架上， 包括以下步骤 ： 0049 步骤 A ： 提供至少一激光单元 10， 用以。
24、产生第一激光和第二激光 ； 0050 步骤 B ： 提供连接于至少一激光单元 10 的单模光纤 3 和多模 SI 光纤 4， 使多模 SI 光纤 4 传输第一激光， 单模光纤 3 传输第二激光 ； 0051 步骤 C ： 利用多模 SI 光纤 4 传输的第一激光对金属掩模板 M 进行焊接 ； 以及 0052 步骤 D ： 利用单模光纤 3 传输的第二激光对金属掩模板 M 的同一部位进行焊接。 0053 在一实施例中， 第一激光为高频脉冲激光， 多模 SI 光纤 4 用以传输所述高频脉冲 激光。第二激光为低频脉冲激光， 单模光纤 3 用以传输所述低频脉冲激光。 0054 在另一实施例中， 激光单。
25、元 10 的数目为两个， 分别为第一激光单元 1 和第二激光 单元 2， 第一激光单元 1 用于提供第一激光， 第二激光单元 2 用于提供第二激光。第一激光 单元 1 用于产生高频脉冲激光， 第二激光单元 2 用于产生低频脉冲激光。 0055 在上述步骤 A 至 D 中， 步骤 C 和 D 能够先后进行、 至少部分同时进行或者交换顺序 进行， 或者步骤 C 和 D 交替地重复进行， 直到将金属掩模板焊接到所需要的强度。 0056 综上所述， 本发明至少具有如下优点 ： 0057 1. 采用两种激光对金属掩模板进行焊接， 通过多模 SI 光纤和单模光纤同时或先 后传输激光以进行焊接， 利用 SI。
26、 光纤传输的激光具有焊接能量均匀和焊点平滑的效果， 以 及利用单模光纤传输的激光具有更小更集中的能量分布的效果， 实现了焊点平滑， 并保证 了焊接深度。 0058 2. 优选采用脉冲激光， 避免热累积过快导致焊点起伏大。 0059 3. 优选采用多模 SI 光纤传输高频脉冲激光， 单模光纤产生低频脉冲激光， 高低频 说 明 书 CN 103785946 A 6 5/5 页 7 脉冲激光搭配， 进一步避免了热累积过快导致焊点起伏大。 0060 4. 由于本发明能够同时保证焊点平滑并能保证焊接深度足够， 焊接后的金属掩模 板与基板贴合良好， 避免了蒸镀时膜层晕开或像素区的像素错位， 同时增加了焊点。
27、强度， 避 免了金属掩模板断裂， 提高了金属掩模板的使用寿命， 提高了蒸镀品质。 0061 虽然已参照几个典型实施例描述了本发明， 但应当理解， 所用的术语是说明和示 例性、 而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离本发明的精神或 实质， 所以应当理解， 上述实施例不限于任何前述的细节， 而应在所附权利要求所限定的精 神和范围内广泛地解释， 因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为所附 权利要求所涵盖。 说 明 书 CN 103785946 A 7 1/4 页 8 图 1A 图 1B 图 2A 图 2B 说 明 书 附 图 CN 103785946 A 8 2/4 页 9 图 3A 图 3B 说 明 书 附 图 CN 103785946 A 9 3/4 页 10 图 3C 图 4 说 明 书 附 图 CN 103785946 A 10 4/4 页 11 图 5 说 明 书 附 图 CN 103785946 A 11 。