[发明专利]多束激光接合机及接合方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微连接领域中的连接装置和方法，尤其涉及一种利用多束激光连接的接合机及接合方法。

背景技术

在接合过程中运用激光束技术是微连接领域的常用手段。利用激光技术进行锡球连接(SBB，solder ball bonding)是磁盘驱动单元(HDD，hard disk drive)等制造过程中的一种普遍接合方法。高能量工业激光因其局部加热能力而被广泛应用于锡球连接过程中。

从锡球连接衍生出两种方法：一次锡球连接方法(SBM，solder ball mounting)和两次锡球连接方法。一次锡球连接方法中，锡球被通有氦气的喷嘴放置在连接触点上，然后用激光束一次熔化成型。而在两次锡球连接方法中，放置好的锡球先用低能量激光预热固定在连接触点上，然后用高能量激光将其熔化成型。

图1揭示了传统的锡球连接方法。需要注意的是，图1显示的是用锡球连接方法连接磁头折片组合中的磁头和悬臂件。如图1所示，连接触点54嵌于悬臂件55内，多个锡球53置于连接触点54上。磁头位于锡球53后方(图1中不可见)。位于激光喷嘴(图未示)内的激光束发射单元50按照锡球的布置方式沿着箭头方向X移动。单束激光52从激光束发射单元50中射出，穿过激光喷嘴底部依次照射到锡球53上。

在两次锡球连接方法中，激光束发射单元50先发射出低能量激光束将锡球53依次预连接在连接触点54上。锡球53的表层熔化，锡球53的底面粘附在相应的连接触点54上。全部锡球53预连接完后，激光束发射单元50返回，然后发射高能量激光束依次将锡球53完全熔化，熔化的锡覆盖在连接触点54上，在流体面压力的作用下形成连接点。而没有预连接过程、内有激光束发射单元50的激光喷嘴靠近锡球直接将其熔化的方法则被称为一次锡球连接方法。

可以看出，传统的锡球连接的两种方法具有一个共同特征：锡球是依次被熔化。因此，生产效率很低。

另外，对于超高密度区域包装，传统锡球连接方法中对锡球加热的不同步带来的问题随着锡球之间距离的减小而急剧增加，影响了连接的质量和可靠性。

此外，在应用于传统锡球连接方法中的光学技术的限制下，从激光束发射单元发出的单束激光受步进马达控制按锡球的分布移动，然后处理各锡球。当磁头的尺寸越来越小，在有限空间里移动和调整单束激光十分不方便。如果发生偏移，将对连接产生很大的影响。如果激光束不能聚焦在相应的锡球上，则会导致连接触点间连接失败，进而致使磁头不能正常工作。

众所周知，物体被加热会发生形变。这一物理性质同样适用于悬臂件。悬臂件由金属挠性件、铜电迹层和聚酰亚胺层组成。在锡球连接过程中，悬臂件受到锡球传导的来自激光束的热量，这热量将导致悬臂件变形，而金属挠性件的变形更加明显。在传统的锡球连接方法中，锡球是依次熔化，所以悬臂件受热不均匀，从而产生不对称形变。这种不对称的变形将导致磁头的俯仰/翻转静态角度(PSA，pitch/roll static angle)产生非期望的变化，从而对磁头的飞行性能产生巨大影响。

因此，亟待提供一种改进的激光束接合机及接合方法来提高生产效率和连接的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于将复数连接介质与对应的部件接合在一起的多束激光接合机，该接合机能同时照射复数个连接介质，因而提高了连接效率并增加了连接过程的稳定性。

本发明的另一目的在于提供一种用于将部件连接至基板的多束激光接合方法，该方法能同时熔化复数个锡球，因而提高了连接效率且增加了连接过程的稳定性。

本发明的又一目的在于提供一种固化粘附于多组部件和基板之间的环氧胶的多束激光接合方法，该方法能同时固化多组部件和相应基板之间的环氧胶，因而提高了连接效率且增加了连接过程的稳定性。

为了实现上述目的，本发明提供一种多束激光接合机，用于将部件间相互间隔一定距离的连接介质与对应的部件接合在一起。所述多束激光接合机包括发射单束激光的激光束发射单元和光学器件。所述光学器件位于所述单束激光的照射路径上，将所述单束激光分为复数激光束并将所述复数激光束聚焦在对应的连接介质上。

在本发明多束激光接合机的一个实施例中，所述光学器件包括衍射光学元件和一组透镜，所述衍射光学元件位于所述激光束发射单元和所述透镜之间。

较佳的，所述衍射光学元件为具有台阶状表面的衍射光栅或具有复数个不同深度的平行槽的衍射光栅。

在本发明多束激光接合机的另一实施例中，所述光学器件从激光束发射单元一侧依次包括柱状透镜、一组透镜和小孔板。