[发明专利]一种适用于长线焊接的激光焊接设备及激光能量控制方法

说明书

本申请涉及一种适用于长线焊接的激光焊接设备及激光能量控制方法，属于印制电路板激光锡焊电子封装领域。本发明中激光焊接设备由激光器、红外测温仪、激光工作平台、激光控制组件组成，激光器采用半导体激光器。同时选用红外测温仪实时在线检测激光功率的变化，且红外测温仪是非接触式的，将能量(热量)转化为电信号进行处理。焊接时红外测温仪对准焊接头，在运动时，可以实时检测能量，对检测到的数据信号与设置的激光功率大小进行比较，若与设置的功率相差5％时则对激光器进行复位，使激光能量回到初始能量，消除能量不稳定对焊接的影响。这个激光焊接系统操作简便，可以实现自动化，同时可以对焊接过程功率进行控制，易于实现复杂长线焊接。

技术领域

本发明属于印制电路板激光锡焊电子封装领域，具体涉及一种适用于长线焊接的激光焊接设备及激光能量控制方法。

背景技术

随着电子工业的发展，电子器件逐渐微型化和5G的广泛应用，以及立体组装和光电互连模块的发展，其中5G光通信模块中包含许多热敏元件，这些元件在回流焊接过程中由于受到高温而使性能降低甚至失效。此外，如智能手机摄像头模组、光电子产品以及微机电系统气密性问题等都需要一种局部加热的焊接模式实现其立体封装，因而整体加热方式的再流焊工艺将很难适用。激光焊接方法比常规焊接方法具有明显的优势，主要优点包括局部热量输入，非接触式和易于控制以及出色的焊接质量，同时降低了热应力和机械应力。随着微电子封装集成度的不断提高，引线间距不断减小，激光焊接凭借其非接触、局部加热和快速冷却等优点在电子封装中得到了广泛的应用。在激光焊接PCB领域目前大多应用的是对点焊接，直接对引脚的焊接，这种短时间的焊接不会出现激光功率衰减的问题。缺少对长线焊接的应用，在长线焊接时因为激光器持续输出时间可能长达60s，激光器的能量容易衰减，不稳定，这会对焊接造成不利影响，造成锡珠飞溅等问题不容忽视。

目前对于PCB激光焊接领域多数是引脚焊锡，通过激光焊接，基本都是一个点的焊接。在长线焊接时，出现了点焊接不曾出现的问题，比如锡珠飞溅、焊接不均匀，这些都会影响到信号的传输。

目前对于焊接温度的调整，通常是直接调节加热设备的参数，这种调节方式会导致系统偏差，容易产生温度突变。

发明内容

鉴于上文所述，本发明的目的在于针对目前PCB激光长线焊接领域的缺乏。一种适用于长线焊接的激光焊接设备及激光能量控制方法，可以提高长线焊接的均匀性以及焊接质量。在印刷完锡膏后，对板子进行焊接时，用红外测温仪实时检测显示温度，拖焊时如果检测到温度偏差5％则对激光器进行复位，红外测温仪发送信号给激光控制组件使其激光器复位回到初始功率值，避免激光温度波动从而影响焊接质量。

本申请涉及一种适用于长线焊接的激光焊接设备，包括激光器、红外测温仪、激光工作平台、激光控制组件；激光器用于产生激光；红外测温仪用于监测激光焊接处温度的变化；激光工作平台为激光器提供支撑；激光控制组件与激光器、红外测温仪、激光工作平台电连接。

进一步的，所述的激光器是半导体激光器，功率小于80W，波长为920-940nm，可以连续出光。

进一步的，红外测温仪为非接触式的，将能量转化为电信号；其中，所述激光器和红外测温仪共用同一运动轴，能够同步调整位置；且红外测温仪的镜头对准了激光器焊接的位置。

进一步的，所述的红外测温仪和激光器的相机对准位置相同，可以实时在线检测激光器的温度变化。

进一步的，激光工作平台包括固定夹具、坦克链和CCD定位相机。

进一步的，所述激光控制组件包括激光参数控制系统、红外测温仪信号反馈系统以及激光器运动控制系统。

进一步的，固定夹具有固定底座和使固定底座运动的驱动部分。