[發明專利]多束激光接合機及接合方法

無效

• 申請號: 200710186886.3
• 申請日: 2007-11-21
• 公開（公告）號: CN101439431A
• 公開（公告）日: 2009-05-27
• 發明（設計）人: 魏立鼎;師靜姝
• 申請（專利權）人: 新科實業有限公司
• 主分類號: B23K1/005
• 分類號: B23K1/005;B23K26/067;B23K26/20;C09J5/06
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司
• 代理人: 郝傳鑫

技術領域

本發明涉及一種微連接領域中的連接裝置和方法，尤其涉及一種利用多束激光連接的接合機及接合方法。

背景技術

在接合過程中運用激光束技術是微連接領域的常用手段。利用激光技術進行錫球連接(SBB，solder?ball?bonding)是磁盤驅動單元(HDD，hard?disk?drive)等制造過程中的一種普遍接合方法。高能量工業激光因其局部加熱能力而被廣泛應用于錫球連接過程中。

從錫球連接衍生出兩種方法：一次錫球連接方法(SBM，solder?ball?mounting)和兩次錫球連接方法。一次錫球連接方法中，錫球被通有氦氣的噴嘴放置在連接觸點上，然后用激光束一次熔化成型。而在兩次錫球連接方法中，放置好的錫球先用低能量激光預熱固定在連接觸點上，然后用高能量激光將其熔化成型。

圖1揭示了傳統的錫球連接方法。需要注意的是，圖1顯示的是用錫球連接方法連接磁頭折片組合中的磁頭和懸臂件。如圖1所示，連接觸點54嵌于懸臂件55內，多個錫球53置于連接觸點54上。磁頭位于錫球53后方(圖1中不可見)。位于激光噴嘴(圖未示)內的激光束發射單元50按照錫球的布置方式沿著箭頭方向X移動。單束激光52從激光束發射單元50中射出，穿過激光噴嘴底部依次照射到錫球53上。

在兩次錫球連接方法中，激光束發射單元50先發射出低能量激光束將錫球53依次預連接在連接觸點54上。錫球53的表層熔化，錫球53的底面粘附在相應的連接觸點54上。全部錫球53預連接完后，激光束發射單元50返回，然后發射高能量激光束依次將錫球53完全熔化，熔化的錫覆蓋在連接觸點54上，在流體面壓力的作用下形成連接點。而沒有預連接過程、內有激光束發射單元50的激光噴嘴靠近錫球直接將其熔化的方法則被稱為一次錫球連接方法。

可以看出，傳統的錫球連接的兩種方法具有一個共同特征：錫球是依次被熔化。因此，生產效率很低。

另外，對于超高密度區域包裝，傳統錫球連接方法中對錫球加熱的不同步帶來的問題隨著錫球之間距離的減小而急劇增加，影響了連接的質量和可靠性。

此外，在應用于傳統錫球連接方法中的光學技術的限制下，從激光束發射單元發出的單束激光受步進馬達控制按錫球的分布移動，然后處理各錫球。當磁頭的尺寸越來越小，在有限空間里移動和調整單束激光十分不方便。如果發生偏移，將對連接產生很大的影響。如果激光束不能聚焦在相應的錫球上，則會導致連接觸點間連接失敗，進而致使磁頭不能正常工作。

眾所周知，物體被加熱會發生形變。這一物理性質同樣適用于懸臂件。懸臂件由金屬撓性件、銅電跡層和聚酰亞胺層組成。在錫球連接過程中，懸臂件受到錫球傳導的來自激光束的熱量，這熱量將導致懸臂件變形，而金屬撓性件的變形更加明顯。在傳統的錫球連接方法中，錫球是依次熔化，所以懸臂件受熱不均勻，從而產生不對稱形變。這種不對稱的變形將導致磁頭的俯仰/翻轉靜態角度(PSA，pitch/roll?static?angle)產生非期望的變化，從而對磁頭的飛行性能產生巨大影響。

因此，亟待提供一種改進的激光束接合機及接合方法來提高生產效率和連接的穩定性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于將復數連接介質與對應的部件接合在一起的多束激光接合機，該接合機能同時照射復數個連接介質，因而提高了連接效率并增加了連接過程的穩定性。

本發明的另一目的在于提供一種用于將部件連接至基板的多束激光接合方法，該方法能同時熔化復數個錫球，因而提高了連接效率且增加了連接過程的穩定性。

本發明的又一目的在于提供一種固化粘附于多組部件和基板之間的環氧膠的多束激光接合方法，該方法能同時固化多組部件和相應基板之間的環氧膠，因而提高了連接效率且增加了連接過程的穩定性。

為了實現上述目的，本發明提供一種多束激光接合機，用于將部件間相互間隔一定距離的連接介質與對應的部件接合在一起。所述多束激光接合機包括發射單束激光的激光束發射單元和光學器件。所述光學器件位于所述單束激光的照射路徑上，將所述單束激光分為復數激光束并將所述復數激光束聚焦在對應的連接介質上。

在本發明多束激光接合機的一個實施例中，所述光學器件包括衍射光學元件和一組透鏡，所述衍射光學元件位于所述激光束發射單元和所述透鏡之間。

較佳的，所述衍射光學元件為具有臺階狀表面的衍射光柵或具有復數個不同深度的平行槽的衍射光柵。

在本發明多束激光接合機的另一實施例中，所述光學器件從激光束發射單元一側依次包括柱狀透鏡、一組透鏡和小孔板。