[实用新型]基于振镜扫描的选择性激光微钎焊系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子封装激光钎焊技术，具体是指基于振镜扫描的选择性激光微钎焊系统。

背景技术

在当前以及相当长一段时间内，表面组装技术(SMT)和通孔插装(Throughhole)仍将是最重要的芯片制造技术。当两种技术组合使用，或者进行漏焊、桥接等缺陷修复时，选择性焊接技术就体现了其巨大优越性。由于环保的要求，无铅化焊料的应用导致了回流焊温度增高大约40℃，以及焊料湿润性变差等一系列问题。传统的波峰焊和回流焊属于基板-元器件整体加热方式，这导致现在广泛使用的FR4基板可能受到热伤损坏。而且，对于热敏元件、电磁敏感元件以及湿气敏感元件和基板，传统波峰焊和回流焊可能导致元器件实效或者基板损伤。采用选择性钎焊工艺，热影响区很小，可彻底解决传统再流焊、波峰焊工艺设备在无铅化焊接时由于温度升高而带来的相邻电子元件老化、电路板变形等问题。

选择性钎焊技术目前主要有如下几种类型：选择性波峰焊(selectivewave soldering)、选择性喷泉钎焊(selective fountain soldering)、可编程选择性钎焊(programmable selective soldering)、小波钎焊(miniwave soldering)、激光钎焊(laser soldering)、圆盘钎焊(round-table soldering)、热气钎焊(hot-gas soldering)、选择性红外热流焊(selective RF shield soldering)等。其中，激光软钎焊主要用于印刷电路板的焊接，尤其实用于片状元件组装技术。采用激光软钎焊与其它方式相比有以下优点：

(1)焊接部位的广泛适应性：可以对一般焊接方法难以接近的部位施焊。

(2)焊接器件的广泛适应性：适用于热敏、电磁敏感、湿气敏感元器件。

(3)局部照射，微区受热：不伤害邻接元器件与基板。

(4)激光功率、光斑大小适时连续调整易于控制，激光钎焊成品率高。

(5)二维振镜扫描可精确实现各种复杂形状的几何图形。

(6)高的激光功率密度和高的焊接速度，可调制的激光焊接脉冲频率和脉宽。

(7)用非接触加热，熔化带宽，不需要任何辅助工具，可在双面印刷电路板上双面元件装备后加工。

(8)激光束易于实现分光，可用半透镜、反射镜、棱镜、扫描镜等光学元件进行时间与空间分割，能实现多点同时对称焊。

振镜扫描广泛应用于激光打标机，国外已经开始将这项技术应用于激光焊接机。采用灯泵浦Nd:YAG激光器或CO2激光器，由于光束质量和波长的关系，可聚焦光斑一般在0.1mm以上，功率密度与振镜扫描配合可实现高速焊接。

国外对高速选区激光微钎焊，虽然在电子封装技术中有重要的应用，但由于技术保密等原因，很少有关焊接装备及焊接工艺机理方面的报道。国内电子封装技术的研究尤其在选区微钎焊方面很少有报道，虽有激光钎焊技术方法的相关研究，但其所述的钎焊均不是基于振镜扫描的高速选择性激光微钎焊接，也未涉及相关设备和技术指标的研究。

发内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供基于振镜扫描的选择性激光微钎焊系统，其可实现程序控制的瞬时多点焊接的能量输入，焊点尺寸小，可实现在瞬间完成大面积的微点焊接，焊接效率高。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：本基于振镜扫描的选择性激光微钎焊系统，包括激光发生器、半反射镜、全反射镜、反馈式扫描振镜、F-θ镜、控制器，激光发生器与半反射镜、全反射镜依次光路连接，半反射镜、全反射镜分别与相应的反馈式扫描振镜光路连接，两个反馈式扫描振镜通过同一个F-θ镜分别与工件光路连接，所述工件的加工平面位于F-θ镜的焦平面上，所述激光发生器、反馈式扫描振镜分别与控制器信号连接。

为了更好得实现本实用新型，所述激光发生器包括依次设置的全反射镜、聚光腔、部分反射镜，所述部分反射镜与聚光腔之间设置有调Q开关，部分反射镜前部设置有扩束镜。

所述反馈式扫描振镜包括X、Y两个方向扫描振镜，其分别安装在数字控制伺服电机的转轴上，所述控制器设有相应的控制卡与激光发生器、两个数字伺服电机分别连接，两个数字伺服电机的转轴上还分别设置有与控制器连接的X、Y两个方向的角位移传感器。

所述控制器包括电脑或单片机、单板机等；所述激光发生器的光束质量因子M2＜1.5，采用半导体激光器或光纤激光器。