[發明專利]一種適用于長線焊接的激光焊接設備及激光能量控制方法

在審

• 申請號: 202110883306.6
• 申請日: 2021-08-03
• 公開（公告）號: CN113523552A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 陳苑明;方建榮;檀正東;卓曉煌;王海英;蔡云峰;何為;王守緒;周國云;王翀
• 申請（專利權）人: 電子科技大學;深圳市艾貝特電子科技有限公司
• 主分類號: B23K26/06
• 分類號: B23K26/06;B23K26/21;B23K26/70
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

本申請涉及一種適用于長線焊接的激光焊接設備及激光能量控制方法，屬于印制電路板激光錫焊電子封裝領域。本發明中激光焊接設備由激光器、紅外測溫儀、激光工作平臺、激光控制組件組成，激光器采用半導體激光器。同時選用紅外測溫儀實時在線檢測激光功率的變化，且紅外測溫儀是非接觸式的，將能量(熱量)轉化為電信號進行處理。焊接時紅外測溫儀對準焊接頭，在運動時，可以實時檢測能量，對檢測到的數據信號與設置的激光功率大小進行比較，若與設置的功率相差5％時則對激光器進行復位，使激光能量回到初始能量，消除能量不穩定對焊接的影響。這個激光焊接系統操作簡便，可以實現自動化，同時可以對焊接過程功率進行控制，易于實現復雜長線焊接。

技術領域

本發明屬于印制電路板激光錫焊電子封裝領域，具體涉及一種適用于長線焊接的激光焊接設備及激光能量控制方法。

背景技術

隨著電子工業的發展，電子器件逐漸微型化和5G的廣泛應用，以及立體組裝和光電互連模塊的發展，其中5G光通信模塊中包含許多熱敏元件，這些元件在回流焊接過程中由于受到高溫而使性能降低甚至失效。此外，如智能手機攝像頭模組、光電子產品以及微機電系統氣密性問題等都需要一種局部加熱的焊接模式實現其立體封裝，因而整體加熱方式的再流焊工藝將很難適用。激光焊接方法比常規焊接方法具有明顯的優勢，主要優點包括局部熱量輸入，非接觸式和易于控制以及出色的焊接質量，同時降低了熱應力和機械應力。隨著微電子封裝集成度的不斷提高，引線間距不斷減小，激光焊接憑借其非接觸、局部加熱和快速冷卻等優點在電子封裝中得到了廣泛的應用。在激光焊接PCB領域目前大多應用的是對點焊接，直接對引腳的焊接，這種短時間的焊接不會出現激光功率衰減的問題。缺少對長線焊接的應用，在長線焊接時因為激光器持續輸出時間可能長達60s，激光器的能量容易衰減，不穩定，這會對焊接造成不利影響，造成錫珠飛濺等問題不容忽視。

目前對于PCB激光焊接領域多數是引腳焊錫，通過激光焊接，基本都是一個點的焊接。在長線焊接時，出現了點焊接不曾出現的問題，比如錫珠飛濺、焊接不均勻，這些都會影響到信號的傳輸。

目前對于焊接溫度的調整，通常是直接調節加熱設備的參數，這種調節方式會導致系統偏差，容易產生溫度突變。

發明內容

鑒于上文所述，本發明的目的在于針對目前PCB激光長線焊接領域的缺乏。一種適用于長線焊接的激光焊接設備及激光能量控制方法，可以提高長線焊接的均勻性以及焊接質量。在印刷完錫膏后，對板子進行焊接時，用紅外測溫儀實時檢測顯示溫度，拖焊時如果檢測到溫度偏差5％則對激光器進行復位，紅外測溫儀發送信號給激光控制組件使其激光器復位回到初始功率值，避免激光溫度波動從而影響焊接質量。

本申請涉及一種適用于長線焊接的激光焊接設備，包括激光器、紅外測溫儀、激光工作平臺、激光控制組件；激光器用于產生激光；紅外測溫儀用于監測激光焊接處溫度的變化；激光工作平臺為激光器提供支撐；激光控制組件與激光器、紅外測溫儀、激光工作平臺電連接。

進一步的，所述的激光器是半導體激光器，功率小于80W，波長為920-940nm，可以連續出光。

進一步的，紅外測溫儀為非接觸式的，將能量轉化為電信號；其中，所述激光器和紅外測溫儀共用同一運動軸，能夠同步調整位置；且紅外測溫儀的鏡頭對準了激光器焊接的位置。

進一步的，所述的紅外測溫儀和激光器的相機對準位置相同，可以實時在線檢測激光器的溫度變化。

進一步的，激光工作平臺包括固定夾具、坦克鏈和CCD定位相機。

進一步的，所述激光控制組件包括激光參數控制系統、紅外測溫儀信號反饋系統以及激光器運動控制系統。

進一步的，固定夾具有固定底座和使固定底座運動的驅動部分。