ES2200460T3 - Procedimiento y dispositivo para el calentamiento de por lo menos dos elementos mediante rayos laser con elevada densidad de energia. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo para el calentamiento de por lo menos dos elementos mediante rayos laser con elevada densidad de energia.Info
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Abstract
Procedimiento para la unión diferentes piezas (4, 5) de plástico o plástico con otros materiales, estando formada la pieza superior (4) dirigida a la fuente láser (1) de un material transparente para el rayo láser (2), y la segunda pieza (5) de un material absorbente del rayo láser (2), de tal manera que las superficies de contacto (7), colindantes de las dos piezas (4, 5) se funden y con la subsiguiente refrigeración permanecen unidas entre sí bajo presión, disponiéndose se entre la fuente láser (1) y las piezas a unir (4 y 5), para la unión de las piezas de trabajo en una zona determinada de junta (6) de la superficie de contacto (7) una máscara (3) de un material opaco al láser, cuyas estructuras (9) son mayores que la longitud de onda empleada del rayo láser (2), que la fuente láser (1) se ajusta de tal manera sobre la superficie de contacto (7), que se forma un rayo láser tipo cortina y en la superficie de contacto se origina una línea (8), y el rayo láser (2) y la máscara (3) se puededesplazar entre ellos, y para la generación de una densidad de energía elevada se juntan en la zona de junta (6) en por lo menos dos diodos láser (1''-1"") y a continuación se generan mediante una óptica zoom (12) diferentes longitudes de líneas láser (8).
Description
Procedimiento y dispositivo para el calentamiento
de por lo menos dos elementos mediante rayos láser con elevada
densidad de energía.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para el calentamiento de por lo menos dos elementos
mediante rayos láser.
La presente invención se refiere especialmente a
un procedimiento láser para la unión de diferentes piezas de
trabajo de plástico o de plástico con otros materiales, siendo la
pieza de trabajo superior, dirigida a la fuente láser, de un
material transparente para el rayo láser, y la segunda pieza de
trabajo de un material absorbente para el rayo láser, de tal manera
que las superficies de contacto colindantes de las dos piezas de
trabajo se funden y con la refrigeración subsiguiente permanecen
unidas entre sí, disponiéndose entre la fuente láser y las piezas
de trabajo a unir para la unión de los piezas de trabajo en una
determinada zona de junta de la superficie de contacto una máscara
de un material opaco al láser, cuyas estructuras son mayores que la
longitud de onda empleada del rayo láser, que la fuente láser se
ajusta de tal manera sobre la superficie de contacto, que se forma
un rayo láser tipo cortina, y en la superficie de contacto se
origina una línea y el rayo láser y la máscara se puede desplazar
relativamente entre ellos.
Éste procedimiento se describe en el documento
EP-A-0 997 261, que es el estado
actual de la técnica en el sentido del artículo 54 (3) CEP. Este
procedimiento de máscara para componentes microestructurados
necesitan velocidades de desplazamientos muy altas entre el rayo
láser y los componentes a unir. Para alcanzar, por otra parte,
también la temperatura de fusión necesaria, éste exige una densidad
de energía elevada del rayo láser. Las series de diodos láser
disponibles actualmente de láser de semiconductores alcanzan, sin
embargo, sólo una potencia máxima de 60-80 W. Es
cierto, que hay también pilas de diodos con una potencia de la gama
de kW, cuyo rayo láser se puede llevar también mediante una óptica
adecuada a una línea. De forma conveniente se guía el rayo láser
perpendicular a la zona de junta de la superficie de contacto, para
conseguir la reproducción más exacta posible, especialmente en
pequeñas estructuras, y evitar efectos de sombra innecesarios.
Mediante la construcción de este láser en forma de pilas de diodos,
incide el rayo láser formando un ángulo sobre la máscara. Para el
procedimiento de juntas de máscaras no es aceptable un ángulo de
esta clase debido a las inexactitudes resultantes.
Para la aplicación o extracción de elementos
semiconductores SMD (Surface Mount Device) sobre un soporte se
describe en el documento EP-A-1 093
880, que en el sentido del artículo 54 (3) CEP es el estado de la
técnica, un procedimiento, para calentar éste mediante rayos láser
con los conductores sobre una placa de circuitos impresos. La unión
puede realizarse para ello mediante una soldadura o también sólo por
el calentamiento correspondiente de la otra parte a unir sin
soldadura (las denominadas microjuntas). Según el procedimiento, se
dispone entre la fuente láser y los elementos constructivos una
máscara de un material transparente al rayo láser, en la que se
quitan las zonas a unir. Todas las zonas de calentamiento se radian
entonces mediante uno o varios rayos láser individualmente o
simultáneamente, de tal manera que las zonas de calentamiento de los
elementos constructivos se calientan y se unen entre ellos o se
separan. Para ello se puede elegir también, entre otros, un rayo
láser de forma lineal, que con relación a los elementos
constructivos, en general, es más lento que con el procedimiento de
junta láser citado, pero también puede representar un problema la
preparación de la densidad de energía necesaria.
Por el documento
WO-A-96/16570 se describe un
procedimiento para el calentamiento selectivo de por lo menos dos
materiales mediante rayos láser, habiéndose dispuesto entre la
fuente de rayo y los materiales una máscara de un material
permeable a los rayos, y en el que se quitan las zonas, a través de
las cuales la radiación láser se conduce a las zonas de
calentamiento seleccionadas de los materiales dispuestos debajo de
la máscara. Mediante un zoom óptico se generen diferentes longitudes
de líneas láser, calentándose las zonas de calentamiento por
radiación, realizándose un movimiento relativo entre un rayo láser
y los materiales. Con el procedimiento descrito se emplea un láser
Excimer externo para producir litográficamente una figura conformada
sobre la pieza.
El documento
EP-A-835 715 da a conocer un
dispositivo y un procedimiento para el tratamiento láser de una
pieza de trabajo mediante una láser de diodos, que con su óptica
láser está configurado para la configuración de un foco de forma de
línea de focos. Para conseguir una potencia láser suficiente se
configuran varios láseres de diodos por la reunión de elementos de
acoplamiento y mediante una óptica láser correspondiente sobre las
líneas de focos 13.
El documento
EP-A-836 905 da a conocer un
procedimiento y una disposición para el tratamiento de la
superficie con temperatura regulada, especialmente para el templado
de superficies de piezas de trabajo mediante rayos láser, tratándose
una distribución de intensidad de rayos láser a las superficies de
las piezas de trabajo de forma continua a un perfil de temperatura
deseada. Para ello se lleva una adición de potencia mediante la
superposición de diferentes focos de líneas individuales de la pila
de diodos sobre la superficie de la zona de trabajo.
La presente invención tiene por ello el objeto de
proponer una posibilidad para la preparación de una densidad de
energía suficiente, para conseguir un calentamiento suficiente para
la finalidad de unir por lo menos dos elementos de materiales
iguales o distintos, según el procedimiento láser indicado al
principio, es decir, una unión superficial de primera calidad en la
zona de unión de cuerpos, planos colocados uno encima del otro,
siendo por lo menos un cuerpo de plástico, con una zona de unión
bien definida.
Este objeto se consigue según la invención
gracias a un procedimiento con las características de la
reivindicación 1. Otras configuraciones ventajosas del
procedimiento se deducen de las subreivindicaciones.
A continuación se reúnen para la generación de
una alta densidad energía en la zona de unión rayos láser de por lo
menos dos clases de diodos y a continuación se genera mediante un
zoom óptico, diferentes longitudes de líneas láser. Éste comprende,
por ejemplo, una lente cilíndrica, que se puede desplazar en la
dirección del rayo, para poder ajustar la separación a la máscara
de forma variable. El movimiento relativo entre el rayo láser y los
componentes se puede conseguir mediante los desplazamientos del rayo
láser, por ejemplo, mediante un espejo desviador móvil o mediante
el movimiento de los componentes sobre una mesa
x-y.
Según una forma de realización preferente, se
mezcla a un primer rayo láser, que discurre perpendicular a la
superficie de la máscara, por lo menos otros rayo láser secundario
que discurre perpendicular al primero, a través de un divisor de
rayos se mezcla y el rayo láser resultante se dirigen a la máscara.
Para ello se emplea un divisor de rayos bien definido, que es de
elevada transparencia para un rayo láser y es muy reflejante para
el rayo láser secundario que incide perpendicularmente al primer
rayo láser. Preferentemente se emplean rayos láser con distinta
longitud de onda o con igual longitud de onda, pero polarización
distinta. Este procedimiento y el correspondiente dispositivo
permiten actualmente una potencia de 200-300 W.
Según otros forma de realización preferente se
focalizan varios rayos láser separadamente entre sí, mediante una
lente sobre la zona de la junta. Para ello se disponen las fuentes
de luz (separación aproximadamente 1 mm). La construcción compacta
puede limitar el problema del ángulo, si la distancia focal es
suficientemente larga desde la línea de focos. Con ello es posible
actualmente una potencia de 200 W.
Este procedimiento permite, de este modo, unir
con una elevada calidad piezas de placas de plástico o inyectadas o
entre sí o con otros materiales, por ejemplo, metal, aleaciones,
plástico, cerámica, materiales semiconductores, sustancias orgánicas
o no orgánicas, con ciclos cortos o piezas que están finalmente
estructuradas, sin daño de la estructura en la zona deseada de
forma precisa, poniéndose a disposición una densidad de energía
suficiente a pesar de la potencia de láser en principio demasiado
reducida, y, por otra parte, modificar la longitud de la línea. De
este modo se consigue una alta flexibilidad.
A continuación se explicará la invención con
mayor detalle mediante ejemplos de realización con los dibujos
adjuntos, que representan
La figura 1, una representación de principio de
una disposición con dos fuentes de láser dispuestos perpendiculares
entre sí;
La figura 2, una representación esquemática para
la disposición según la figura 1, con varias fuentes de láser
paralelas perpendiculares a una primera fuente láser, y
La figura 3, una representación de principio con
otra construcción de la fuente láser de semiconductores
paralelos.
La figura 1 muestra, a título de ejemplo, una
disposición para la soldadura plana de placas de plástico 4, 5, que
sólo se deben soldar en una zona de junta determinada 6 mediante un
rayo láser 2 y una máscara 3. De acuerdo con ello se podría
configurar la disposición también para la unión o separación de
elementos constructivos (SMD en soportes, etc.). La disposición
está formada de una primera fuente láser 1', por ejemplo, de uno o
de varios láseres semiconductores, dispuestos en línea (láser de
diodo), cuya radiación de láser emitida se colima con una lente de
colimador 13'. La fuente de láser 1' se sitúa de tal manera que el
rayo láser 2 se coloca como cortina de rayo perpendicular a las
aberturas 9 de la máscara 3 en la zona de junta 6 de la zona de
contacto 7 entre las dos placas de plástico 4, 5. Previamente llega
el rayo láser 2' a través de un divisor de rayo 10 que es de alta
transparencia para el rayo láser 2'. Desde la fuente láser 1''
dispuesta perpendicular al primer rayo láser 2', llega asimismo
mediante una lente de colimador 13'' un rayo láser correspondiente
2'' al divisor láser 10 e incide y sobre una superficie 11, que es
altamente reflejante para este rayo láser 2'' y lo une con el rayo
láser 2' de una longitud de onda distinta al primer rayo láser 2''.
Otra posibilidad es que las longitudes de onda de dos rayos láser
2', 2'' sean iguales, pero la polarización distinta. Siempre que
varias fuentes láser se dispongan paralelas a la fuente láser 1''
para incrementar la densidad de la energía, entonces estas cuatro
se indican esquemáticamente en la figura 2, junto con las partes de
rayo 10'-10'''. Las condiciones para las longitudes
de onda o polarización son correspondientemente válidas.
El rayo láser 2 incide a continuación sobre una
lente cilíndrica 12, que se puede desplazar en la dirección del
rayo, para generar diferentes longitudes de línea. Estas se han
representado a trazos.
La línea láser activa 8 radia sobre la superficie
de contacto 7. Para ello se ha configurado, como es necesario para
este procedimiento, la placa de plástico 4 para la radiación láser
y la placa de plástico 5 absorbente. El rayo láser 2 se desplaza
continuamente con relación a una máscara 3 o a las placas de
plástico 4, 5, de tal manera que las placas de plástico 4, 5 llegan
directamente debajo de la línea láser a un estado de fusión y a
continuación se fijan después del enfriamiento.
La figura 3 muestra esquemáticamente una forma de
realización que presenta varias fuentes láser
14'-14''' dispuestos paralelas entre sí, de tal
manera que los rayos láser generados 2'-2'''
discurren muy cerca uno del otro, para generar el error angular lo
más pequeño posible. La separación de las fuentes láser es de 1 mm
aproximadamente, pudiéndose emplear para limitar el error angular,
sólo tantas fuentes láser que resulte un espesor máximo de los
rayos paralelos 2'-2''' de unos 5 mm. Los rayos
paralelos 2'-2'' se coliman mediante una lente
colectora 15' sobre la superficie de contacto 7.
El movimiento relativo necesario anteriormente
citado puede realizarse por el desplazamiento de las placas de
plástico 4, 5 o del rayo láser 2. Esto se podrá realizar, por
ejemplo, mediante el empleo adicional de un espejo de desvío móvil
dentro del recorrido del rayo antes de la lente de cilindro o de la
lente colectora.
Claims (4)
1. Procedimiento para la unión diferentes piezas
(4, 5) de plástico o plástico con otros materiales, estando formada
la pieza superior (4) dirigida a la fuente láser (1) de un material
transparente para el rayo láser (2), y la segunda pieza (5) de un
material absorbente del rayo láser (2), de tal manera que las
superficies de contacto (7), colindantes de las dos piezas (4, 5)
se funden y con la subsiguiente refrigeración permanecen unidas
entre sí bajo presión, disponiéndose se entre la fuente láser (1) y
las piezas a unir (4 y 5), para la unión de las piezas de trabajo
en una zona determinada de junta (6) de la superficie de contacto
(7) una máscara (3) de un material opaco al láser, cuyas estructuras
(9) son mayores que la longitud de onda empleada del rayo láser
(2), que la fuente láser (1) se ajusta de tal manera sobre la
superficie de contacto (7), que se forma un rayo láser tipo cortina
y en la superficie de contacto se origina una línea (8), y el rayo
láser (2) y la máscara (3) se puede desplazar entre ellos, y para
la generación de una densidad de energía elevada se juntan en la
zona de junta (6) en por lo menos dos diodos láser (1'- 1'''') y a
continuación se generan mediante una óptica zoom (12) diferentes
longitudes de líneas láser (8).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque para un primer rayo láser (2'), que
discurre perpendicularmente a la superficie de la máscara (3) se
añade por lo menos a través de un separador de rayos
(10-10''') y se sitúa un rayo láser secundario
(2'-2''''), que discurre perpendicularmente al
primer rayo láser y el rayo láser resultante (2) se dirige a la
zona de junta (6).
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque los rayos láser se emplean con
diferentes longitudes de onda o con la misma longitud de onda pero
con polarización diferente.
4. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque varios rayos láser
(2'-2''') se focalizan parcialmente entre ellos
mediante una lente (15) sobre la zona de junta (6).
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2149637T3 (es) * | 1999-01-28 | 2000-11-01 | Leister Process Tech | Procedimiento de ensamblaje por laser y dispositivo para unir distintas piezas de plastico o plastico con otros materiales. |
| US20030071269A1 (en) * | 2001-10-15 | 2003-04-17 | Tseng Ampere A. | Apparatus and method for laser selective bonding technique for making sealed or enclosed microchannel structures |
| JP4043859B2 (ja) * | 2002-06-18 | 2008-02-06 | 浜松ホトニクス株式会社 | 樹脂溶接装置及び樹脂溶接方法 |
| JP4214730B2 (ja) * | 2002-07-26 | 2009-01-28 | パナソニック電工株式会社 | 密封リレーの封止方法及び封止構造 |
| US6867388B2 (en) * | 2003-04-08 | 2005-03-15 | Branson Ultrasonics Corporation | Electronic masking laser imaging system |
| ATE299431T1 (de) | 2003-05-22 | 2005-07-15 | Leister Process Tech | Verfahren und vorrichtung zum maskenschweissen von bewegten kunststofffolien mittels laserstrahlen |
| EP1508397B1 (de) * | 2003-08-21 | 2006-06-07 | Leister Process Technologies | Verfahren und Vorrichtung zum simultanen Erwärmen von Materialien |
| US20050099449A1 (en) * | 2003-11-07 | 2005-05-12 | Tim Frasure | Methods and structures for disassembling inkjet printhead components and control therefor |
| US20050186377A1 (en) * | 2004-02-19 | 2005-08-25 | Hurst William S. | Solventless plastic bonding of medical devices and container components through infrared heating |
| US6822192B1 (en) | 2004-04-19 | 2004-11-23 | Acme Services Company, Llp | Laser engraving of ceramic articles |
| US8378258B2 (en) * | 2004-08-02 | 2013-02-19 | Ipg Microsystems Llc | System and method for laser machining |
| US7820937B2 (en) * | 2004-10-27 | 2010-10-26 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Method of applying one or more electromagnetic beams to form a fusion bond on a workpiece such as a medical device |
| FR2878185B1 (fr) | 2004-11-22 | 2008-11-07 | Sidel Sas | Procede de fabrication de recipients comprenant une etape de chauffe au moyen d'un faisceau de rayonnement electromagnetique coherent |
| US10857722B2 (en) | 2004-12-03 | 2020-12-08 | Pressco Ip Llc | Method and system for laser-based, wavelength specific infrared irradiation treatment |
| US7425296B2 (en) | 2004-12-03 | 2008-09-16 | Pressco Technology Inc. | Method and system for wavelength specific thermal irradiation and treatment |
| US7897891B2 (en) * | 2005-04-21 | 2011-03-01 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Laser welding system |
| US7538295B2 (en) * | 2005-04-21 | 2009-05-26 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Laser welding system |
| WO2007019878A1 (de) * | 2005-08-19 | 2007-02-22 | Limo Patentverwaltung Gmbh & Co. Kg | Laseranordnung |
| US9138913B2 (en) * | 2005-09-08 | 2015-09-22 | Imra America, Inc. | Transparent material processing with an ultrashort pulse laser |
| US7626138B2 (en) * | 2005-09-08 | 2009-12-01 | Imra America, Inc. | Transparent material processing with an ultrashort pulse laser |
| JP4514722B2 (ja) * | 2006-02-20 | 2010-07-28 | 富士通セミコンダクター株式会社 | フィルム貼り付け方法、フィルム貼り付け装置および半導体装置の製造方法 |
| DE202006016155U1 (de) * | 2006-10-21 | 2006-12-21 | Mühlbauer Ag | Vorrichtung zum Anordnen von Durchgangsöffnungen in einem fortbewegbaren Band |
| FR2913210B1 (fr) | 2007-03-02 | 2009-05-29 | Sidel Participations | Perfectionnements a la chauffe des matieres plastiques par rayonnement infrarouge |
| FR2917005B1 (fr) | 2007-06-11 | 2009-08-28 | Sidel Participations | Installation de chauffage des corps de preformes pour le soufflage de recipients |
| JP5262728B2 (ja) * | 2008-03-28 | 2013-08-14 | 住友電気工業株式会社 | レーザ加工方法 |
| JP5193677B2 (ja) * | 2008-05-15 | 2013-05-08 | 株式会社ミツトヨ | レーザ加工装置 |
| US8232502B2 (en) * | 2008-07-08 | 2012-07-31 | Acme Services Company, Llp | Laser engraving of ceramic articles |
| KR100882843B1 (ko) | 2008-11-12 | 2009-02-10 | 유로비젼 (주) | 플라스틱 레이저용접의 클램핑방법 |
| JP5912431B2 (ja) * | 2010-11-22 | 2016-04-27 | 花王株式会社 | シート融着体の製造方法 |
| CN106881872A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-06-23 | 平湖波科激光有限公司 | 多层塑料的多波长激光焊接方法及多波长激光装置 |
| CN115534277A (zh) * | 2022-09-27 | 2022-12-30 | 江苏新美星包装机械股份有限公司 | 一种塑料预型件的加热装置及加热方法 |
| CN115519259B (zh) * | 2022-10-22 | 2024-05-24 | 长沙大科激光科技有限公司 | 一种高频电流辅助双光束激光切割方法 |
Family Cites Families (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4069080A (en) * | 1976-06-11 | 1978-01-17 | W. R. Grace & Co. | Method and apparatus of bonding superposed sheets of polymeric material in a linear weld |
| US4374911A (en) * | 1978-04-28 | 1983-02-22 | International Business Machines Corporation | Photo method of making tri-level density photomask |
| US4289378A (en) * | 1978-06-21 | 1981-09-15 | Ernst Remy | Apparatus for adjusting the focal point of an operating laser beam focused by an objective |
| CH638641A5 (de) * | 1978-11-17 | 1983-09-30 | Univ Bern Inst Fuer Angewandte | Halbleiterbauelement, verfahren zu dessen herstellung und verwendung des halbleiterbauelements. |
| JPS60214931A (ja) * | 1984-04-10 | 1985-10-28 | Toyota Motor Corp | 異種合成樹脂材料の接合方法 |
| JPS62148610A (ja) * | 1985-11-19 | 1987-07-02 | 株式会社 新和製作所 | 刷毛用繊維束の製造方法 |
| JPS62183992A (ja) * | 1986-02-10 | 1987-08-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | レ−ザ加工装置 |
| JPH0259192A (ja) * | 1988-08-25 | 1990-02-28 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 大出力レーザ装置 |
| JP2657957B2 (ja) * | 1990-04-27 | 1997-09-30 | キヤノン株式会社 | 投影装置及び光照射方法 |
| JPH04110916A (ja) * | 1990-08-31 | 1992-04-13 | Sony Corp | 半導体レーザ用合波装置 |
| KR940017014A (ko) * | 1992-12-29 | 1994-07-25 | 이헌조 | 레이저 빔의 균일화 방법 및 장치 |
| WO1994029069A1 (fr) * | 1993-06-04 | 1994-12-22 | Seiko Epson Corporation | Appareil et procede d'usinage au laser, et panneau a cristaux liquides |
| JPH09506565A (ja) * | 1993-12-17 | 1997-06-30 | ミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチュアリング・カンパニー | 近接石版印刷を利用した削摩による結像 |
| DE19510493A1 (de) * | 1994-03-31 | 1995-10-05 | Marquardt Gmbh | Werkstück aus Kunststoff und Herstellverfahren für ein derartiges Werkstück |
| DE19513354A1 (de) * | 1994-04-14 | 1995-12-14 | Zeiss Carl | Materialbearbeitungseinrichtung |
| JP3148519B2 (ja) * | 1994-06-24 | 2001-03-19 | シャープ株式会社 | 液晶表示素子の製造方法 |
| JPH09234579A (ja) * | 1996-02-28 | 1997-09-09 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | レーザー照射装置 |
| US6331692B1 (en) * | 1996-10-12 | 2001-12-18 | Volker Krause | Diode laser, laser optics, device for laser treatment of a workpiece, process for a laser treatment of workpiece |
| DE59609070D1 (de) * | 1996-10-20 | 2002-05-16 | Inpro Innovations Gmbh | Verfahren und Anordnung zur temperaturgeregelten Oberflächenbehandlung, insbesondere zum Härten von Werkstückoberflächen mittels Laserstrahlung |
| US6064034A (en) * | 1996-11-22 | 2000-05-16 | Anolaze Corporation | Laser marking process for vitrification of bricks and other vitrescent objects |
| JP4038741B2 (ja) * | 1997-06-13 | 2008-01-30 | 株式会社Ihi | レーザ・ウォータジェット複合切断装置 |
| US6078021A (en) * | 1997-08-29 | 2000-06-20 | Chang; Dale U. | Apparatus and method of laser welding inside bellows joints and spacer for manufacturing bellows |
| KR100338146B1 (ko) * | 1998-01-26 | 2002-08-28 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 레이저어닐장비 |
| ES2149637T3 (es) * | 1999-01-28 | 2000-11-01 | Leister Process Tech | Procedimiento de ensamblaje por laser y dispositivo para unir distintas piezas de plastico o plastico con otros materiales. |
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