多层异质连接线缆多波长激光高效剥离方法的研究

摘要

目前电子制造行业中，从智能控制到智能操作，几乎都离不开电线电缆等电子器件的有效连接。这类构件由多层异质材料组成，它们需要逐层剥离绝缘和屏蔽介质以便于插接。而这些特殊的层合结构采用传统的机械式剥离、化学式剥离和现有的激光剥离等方式进行加工存在着成本高、精度差、效率低等局限性。为解决上述问题，本文提出了多层异质连接线缆多波长激光高效精确剥离技术。主要研究内容如下：
　　(1)探究激光与多层异质材料相互作用的机理，并建立了CO2激光剥离绝缘材料的理论模型和YAG激光剥离金属材料的理论模型。
　　(2)利用ANSYS软件，对不同波长激光剥离多层异质材料过程进行数值模拟分析，确定接下做试验所需激光器的参数规格，并为连接线缆多层异质材料的激光剥离单因素试验提供大致的参数范围。
　　(3)根据数值模拟分析所确定的激光器的规格，设计并搭建了多波长激光剥离实验平台，实现对构件的传输、加工，为多层异质材料连接线缆的激光精确剥离提供了设备支撑。
　　(4)根据激光切割多层异质材料的数值模拟分析所确定的大致的单因素试验参数范围，通过CO2激光和YAG激光分别对RG113线缆的绝缘层和金属屏蔽层进行剥离试验研究，分别得出功率、扫描速度、脉宽及离焦量对其绝缘层和金属屏蔽层激光剥离处的切口宽度、切口深度及表面质量的影响规律；通过正交试验的极差分析，探究各工艺参数对切口宽度、切口深度的影响大小，得出激光功率对绝缘层切口宽度、切口深度及金属屏蔽层切口深度的影响都是最大；激光扫描速度对金属屏蔽层切口宽度的影响最大。此外，通过综合平衡法对激光加工参数进行了优化，得到了绝缘层的切口宽度和深度分别为0.375mm、0.100mm；屏蔽层的切口宽度和深度分别为0.523×10-2mm、0.120mm，达到了比较好的剥离效果。
　　(5)通过设计一种并排线缆夹持装置，并结合已搭建的多波长激光器剥离试验平台，对RG113连接线缆进行并排剥离，来提高其在实际应用中的加工效率并对之前的试验研究结果进行了验证。另外剥离其它不同规格的连接线缆，来拓展线材的多样性，说明了该技术在实际生产应用中具有一定的实用性。
　　研究成果表明，多层异质连接线缆多波长激光精确剥离技术实现了多层异质线缆的精确、高效地剥离，与其它剥离工艺比较，提高了剥离效率、改善了加工精度、降低了成本。并证明了该方法在实际生产应用中具有一定的实用性和可行性。

目录

第一章 绪 论

1.1 前言

1.2 连接线缆剥离的研究现状

1.3 研究本课题的主要目的和意义

1.4 本课题研究的主要内容

第二章 多层异质材料激光剥离的理论研究

2.1 激光与材料的相互作用

2.2 脉冲激光加工的机理

2.3 激光去除不同材料的理论模型

2.4 本章小结

第三章 多层异质材料激光剥离的数值模拟分析

3.1 激光加工的传热学基本理论

3.2 数值模型建立

3.3 模拟结果分析

3.4 本章小结

第四章 激光剥离多层异质连接线缆的试验研究

4.1 试验基础

4.2 CO2激光剥离绝缘外层的试验分析

4.3 YAG激光剥离金属屏蔽层的试验分析

4.4 本章小结

第五章 多层异质连接线缆激光剥离技术应用分析

5.1 剥离效率的提高

5.2 线型种类的扩展

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文

致谢