CN110860751A - 多光束焊锡系统及多光束焊锡方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多光束焊锡系统及多光束焊锡方法，多光束焊锡系统包含多光束扫描系统、传感器及控制器。上述多光束扫描系统用以产生至少第一光束及第二光束，并引导此第一光束至焊锡区的第一元件，以及引导此第二光束至此焊锡区的第二元件。上述传感器用以在焊锡过程中同时检测至少第一元件的第一温度及第二元件的第二温度。上述控制器用以在第一温度大抵不同于第二温度的状态下调整第一光束及第二光束的参数。

Description

多光束焊锡系统及多光束焊锡方法
技术领域
本发明涉及焊锡系统及焊锡方法，且特别涉及多光束的焊锡系统及焊锡方法。
背景技术
焊锡工艺为生产电子产品的必要作业流程之一，随着产品的精致化、微缩化，以及或者焊锡设备于机构或动作上的拘束，许多焊锡工艺受限于设计，传统接触式焊锡工法已无法达到现今的需求。因此，对应开发出非接触式焊锡工法，则能够达到更高精度的焊锡，再加上没有接触式的烙铁头机构，针对极微小、严苛的焊锡工作位置在空间规画上更可以灵活运用，加热时间上也能缩短一半以上。
非接触式焊锡工法主要是利用光源产生一道光束，再经由光纤传输而在设备内经由透镜组调整光路，以将此光束汇聚在待焊锡区域。加热过程会先将元件针脚与焊盘预热，进而使其两者达到焊料的熔点温度，使元件通过焊料结合于电路板上。
在现有技术中，中国专利CN105772939B介绍了利用激光双光束的焊接设备及方法，其发明的特征为使用分束器及激光扫描装置将双光束分别作用于焊料及待焊区域，以解决焊接质量不够高、焊接过程不稳定、焊丝填充效果不佳等缺陷。然而，由于包覆于焊料的助焊剂的熔点远低于焊接金属的熔点，此焊接方法直接将光束聚焦于焊料会造成助焊剂先行挥发而无法产生其功用，再者，此焊接方法甚至会造成焊料的喷溅而污染作业区域。
虽然，现今非接触式焊锡工法做出了许多发展，以致力于电子产品尺寸的缩小。但是，在电子产品持续微缩化的发展下，为了更精进电子产品的工艺，非接触式焊锡工法也不断地面临新的挑战。
发明内容
本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术中的缺陷，提供一种可提升焊点的结构强度及其质量的多光束焊锡系统。
本发明的一些实施例提供一种多光束焊锡系统，包含多光束扫描系统、传感器及控制器。上述多光束扫描系统用以产生至少第一光束及第二光束，并引导此第一光束至焊锡区的第一元件，以及引导此第二光束至此焊锡区的第二元件。上述传感器用以在焊锡过程中同时检测至少第一元件的第一温度及第二元件的第二温度。上述控制器用以在第一温度大抵不同于第二温度的状态下调整第一光束及第二光束的参数。
本发明的另一些实施例提供一种多光束焊锡方法，包含引导第一光束以加热位于基板的焊锡区上的待焊物的第一元件，并引导第二光束以加热此基板的焊锡区的第二元件。在加热的同时检测至少第一元件的第一温度及第二元件的第二温度，并在此第一温度大抵不同于此第二温度的状态下调整该第一光束及该第二光束的参数。
本发明的多光束焊锡系统的优点和有益效果在于：同时使用多光束进行焊锡工艺，并以传感器检测元件针脚、焊盘或其他待焊锡元件的温度，实时将各元件温度回馈给控制器，再以控制器调整光束的参数，而均匀加热元件针脚、焊盘或其他待焊锡元件，而提升焊点的结构强度及其质量。
本发明的多光束焊锡系统可以多种类型的光路来实施，为让本发明的特征和优点能更明显易懂，下文特举出包含多光束扫描系统的多种应用类型的多光束焊锡系统的实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
借由以下详细描述和范例配合所附附图，可以更加理解本发明实施例。为了使附图清楚显示，附图中各个不同的元件可能未依照比例绘制，其中：
图1是根据本公开的一些实施例，绘示出多光束焊锡的例示性方法。
图2是根据本公开的一些实施例，绘示出多光束焊锡系统的示意图。
图3是根据本公开的一些实施例，绘示出使用振镜扫描系统改变光束的汇聚位置的示意图。
图4A-图4B是根据本公开的一些实施例，绘示出使用振镜扫描系统及反射镜的组合，改变光束的汇聚位置的示意图。
图5A-图5B是根据本公开的一些实施例，绘示出使用振镜扫描系统、反射镜及分光镜的组合，改变光束的汇聚位置的示意图。
图6是根据本公开的一些实施例，绘示出光束的聚焦点及非聚焦区域的示意图。
图7是根据本公开的一些实施例，绘示出第一光束及第二光束的聚焦能量分布图。
图8是根据本公开的一些实施例，绘示出所检测的第一元件与第二元件的温度接近一致的示意图。
附图标记如下：
100～多光束焊锡方法
101、102、103、104～步骤
200～多光束焊锡系统
201～基板
202～焊锡区
203～第一元件
204～第二元件
210～多光束扫描系统
211～光源
212～振镜扫描系统或致动仪器
213～镜片组
214～第一光束
215～第二光束
220～传感器
221～可见光、不可见光或色温
230～控制器
301～振镜镜片
401～反射镜
501～第一分光镜
502～第二分光镜
601～光束
602～聚焦点
603～非聚焦区域
具体实施方式
以下公开提供了许多的实施例或范例，用于实施所提供的电容结构的不同元件。各元件和其配置的具体范例描述如下，以简化本发明实施例的说明。当然，这些仅仅是范例，并非用以限定本发明实施例。举例而言，叙述中若提及第一元件形成在第二元件之上，可能包含第一和第二元件直接接触的实施例，也可能包含额外的元件形成在第一和第二元件之间，使得它们不直接接触的实施例。此外，本发明实施例可能在不同的范例中重复参考数字及/或字母。如此重复是为了简明和清楚，而非用以表示所讨论的不同实施例之间的关系。
再者，“约”、“大约”、“大抵”的用语通常表示在一给定值或范围的40％之内，较佳是20％之内，且更佳是10％之内，或5％之内，或3％之内，或2％之内，或1％之内。在此给定的数量为大约的数量，亦即在没有特定说明“约”、“大约”、“大抵”的情况下，仍可隐含“约”、“大约”、“大抵”的含义。
以下描述实施例的一些变化。在不同附图和说明的实施例中，相似的元件符号被用来标示相似的元件。可以理解的是，在方法的前、中、后可以提供额外的步骤，且一些所叙述的步骤可在该方法的其他实施例被取代或删除。
本发明提供多光束焊锡系统及多光束焊锡方法的实施例，同时使用多光束进行焊锡工艺，并以传感器检测元件针脚、焊盘或其他待焊锡元件的温度，实时将各元件温度回馈给控制器，再以控制器调整光束的参数，而均匀加热元件针脚、焊盘或其他待焊锡元件，而提升焊点的结构强度及其质量。
传统的激光焊锡以单一激光束聚焦在待焊锡区，此单一激光束主要加热元件针脚及焊盘等部分，而激光束聚焦的能量在横向距离上成高斯分布(Gaussian distribution)，且由于待焊锡元件的个别材料的热传导系数不同，使得待焊锡区的元件在预热过程中所达到的温度具有较大的差异，造成表面能不同而导致润湿(Wetting)程度不一致，影响焊料在元件针脚及焊盘产生不均匀分布的结构与致密性，进而降低焊点结构的强度及其牢固性，甚至有可能出现空焊(Solder empty)、假焊(Non-wetting)或冷焊(Cold-soldering)等有缺陷的焊点。
本公开的实施例利用多光束同时均匀加热元件针脚以及焊盘，以传感器分别检测元件针脚及焊盘的温度，并回馈至控制器以调整多光束的参数，通过均匀加热而使得元件针脚及焊盘的温度大抵一致，进而提高润湿程度，提升焊点结构强度，以维持优良的焊锡质量。
以下将参照图1的多光束焊锡方法100并搭配图2的多光束焊锡系统200说明本发明的实施例。如图2所示，本发明的多光束焊锡系统200主要包含多光束扫描统(multi-beamscanner)210、传感器220及控制器230。在一些实施例中，步骤101引导第一光束214加热第一元件203并以第二光束215加热第二元件204，于步骤102中使用传感器220检测第一元件203的第一温度及第二元件204的第二温度，若所检测的元件温度大抵相同，则续行至步骤103而不需调整第一光束214及第二光束215的参数。反之，若所检测的元件温度大抵不同，则会续行至步骤104以驱动控制器230调整该第一光束214及该第二光束215的参数。在一些实施例中，传感器220将所检测到的第一元件203及第二元件204的温度分别实时回馈给控制器230，控制器230可自动调变各光束分别的参数，以将第一元件203及第二元件204加热至大抵相同的温度。
在一些实施例中，图2的多光束扫描系统210包含光源211、镜片组213、以及振镜扫描系统(Galvanometric scanner)212。多光束扫描系统210用以产生第一光束214及第二光束215，并如图1的步骤101，引导第一光束214至焊锡区202的第一元件203，以及引导第二光束215至焊锡区202的第二元件204，以分别加热第一元件203及第二元件204。如图中所示，第一元件203为位于焊锡区202上的待焊物的元件，而第二元件204为基板201上位于焊锡区202的元件。在一些实施例中，第一元件203为元件针脚，以及第二元件204为焊盘。在其他实施例中，第一元件203可以是电线、表面贴装元件(surface-mount devices，SMD)焊脚、集成电路芯片(integrated circuit chip，IC chip)焊脚、球栅阵列封装(ball grid array，BGA)焊脚或焊盘，而第二元件204可以是元件针脚、电线、表面贴装元件(surface-mountdevices，SMD)焊脚、集成电路芯片(integrated circuit chip，IC chip)焊脚或球栅阵列封装(ball grid array，BGA)焊脚。根据本公开的一些实施例，使用第一光束214及第二光束215分别加热第一元件203及第二元件204可使得能量分布更为平均，进而使第一元件203的第一温度与第二元件204的第二温度接近相同，进而提高润湿程度，提升焊点结构强度，以维持优良的焊锡质量。
根据本公开的一些实施例，光源211用以产生至少一道光束，如图2所示，光源211产生两道光束，分别为第一光束214及第二光束215，但并不限于此，光源211所产生的光束的数量可以是三、四、五道以上的多光束。根据本公开的其他实施例，光源211可仅产生一道光束，并利用分光镜而分成多道光束。根据本公开的一些实施例，光源211所产生的光束可为多个聚焦光束或多个平行光束。在一些实施例中，光源211可为激光、X射线、紫外光、兆赫波、微波或前述的组合。在一些实施例中，光源211可为多个光源，并且多个光源可为相同或不同种类的光源。
根据本公开的一些实施例，镜片组213用以引导光源211所产生的光束，如图2所示，镜片组213可引导第一光束214至第一元件203，以及引导第二光束215至第二元件204，但并不以此为限，镜片组213可以不同的镜片组合来引导多个光束至多个元件。在一些实施例中，镜片组213可引导一道或一道以上的光束至第一元件203，并同时引导一道或一道以上的光束至第二元件204。举例来说，在一些实施例中，镜片组213可引导一道光束至第一元件203，并引导二道光束至第二元件204；或者在其他实施例中，镜片组213可引导三道光束至第一元件203，并引导一道光束至204。换句话说，利用镜片组213分别引导至第一元件203及第二元件204的光束数量并不以此为限，其可依据加热的状态而调整，用以均匀加热第一元件203及第二元件204，使其达到接近一致的温度。在一些实施例中，镜片组213包含至少一个反射镜、至少一个分光镜或前述两者的组合，用以引导光束而改变其汇聚位置。
图3-图5B是根据本公开的一些实施例，绘示出利用镜片组213所包含的反射镜401及/或分光镜501/502及/或振镜扫描系统212的振镜镜片301的不同位置，以及反射镜401、分光镜501/502及振镜镜片301所分别具有的表面涂层，组合出不同的例示性配置方式，来调整多光束的汇聚位置，分别将光束引导至焊锡区202待焊锡的元件，进而使得待焊锡的元件能均匀加热。
根据本公开的一些实施例，多光束扫描系统210包含振镜扫描系统212，并且振镜扫描系统212包含至少一个振镜镜片301，用以引导光束而改变其汇聚位置。图3根据本公开的一些实施例，绘示出不同波长的第一光束214及第二光束215借由振镜镜片301改变其分别的汇聚位置。振镜扫描系统212的振镜镜片301具有表面涂层，在一些实施例中，如图3所示，第一光束214可直接穿透振镜镜片301，第二光束215则会经由振镜镜片301反射。
举例来说，振镜镜片301的表面涂层对于光束的波长在可见光波长(约400奈米(nm))至红外光波长(约1900奈米(nm))区间的反射率大于99％。因此当第一光束214的波长在可见光波长(约400奈米)至红外光波长(约1900奈米)区间之外的范围时，第一光束214可直接穿透振镜镜片301；而第二光束215的波长范围则在可见光波长(约400奈米)至红外光波长(约1900奈米)的区间，因此，第二光束215会经由振镜镜片301反射。
在一些实施例中，如图3所示，第一光束214可为固定光路的光束，而第二光束215借由振镜镜片301反射而改变其光路，使得第一光束214与第二光束215为平行且近乎同轴，照射于同一平面上，借由调整振镜镜片301而调整第二光束215的汇聚位置，进而引导第一光束214至第一元件203并引导第二光束215至第二元件204。
值得注意的是，此处有关振镜镜片301的表面涂层与所对应光束的波长范围的反射率、折射率、穿透率等光学性质仅为例示性的，本发明并不以此为限。
根据本公开的另一些实施例，多光束扫描系统210包含镜片组213，并且镜片组213包含至少一个反射镜401，用以引导光束而改变其汇聚位置。图4A、图4B是根据本公开的另一些实施例，绘示出不同波长的第一光束214及第二光束215借由振镜镜片301及反射镜401的组合改变其分别的汇聚位置。反射镜401以及振镜镜片301分别具有表面涂层，在一些实施例中，如图4A所示，第一光束214可直接穿透反射镜401，第二光束215则会先经由振镜镜片301反射再经由反射镜401反射。
举例来说，反射镜401的表面涂层，对于光束的波长在约400奈米至约700奈米区间的反射率大于约90％，而对于光束的波长在约1650奈米至约2100奈米区间的穿透率大于90％。举例来说，振镜镜片301的表面涂层对于光束的波长在可见光波长(约400奈米)至红外光波长(约1900奈米)区间的反射率大于约99％。在此情形下，当第一光束214的波长范围在约1650奈米至约2100奈米的区间时，第一光束214可直接穿透反射镜401；而第二光束215的波长范围则可在约400奈米至约700奈米区间，因此，第二光束215会先经由振镜镜片301反射再经由反射镜401反射。
在一些实施例中，如图4A所示，第一光束214可为固定光路的光束，而第二光束215先经由振镜镜片301反射而再经由反射镜401反射而改变其光路，使得第一光束214与第二光束215为平行且近乎同轴，照射于同一平面上，借由调整振镜镜片301及反射镜401而调整第二光束215的汇聚位置，进而分别引导第一光束214至第一元件203并引导第二光束215至第二元件204。
值得注意的是，此处有关振镜镜片301及反射镜401的表面涂层与所对应光束的波长范围的反射率、折射率、穿透率等光学性质仅为例示性的，并不以此为限。
在一些实施例中，如图4B所示，第一光束214会经由反射镜401反射，第二光束215则会先经由振镜镜片301反射再直接穿透反射镜401。在一些实施例中，举例来说，反射镜401及振镜镜片301的分别的表面涂层，具有如上述图4A所提供的实施例相同的光学性质，此处不再赘述。
在一些实施例中，如图4B所示，第一光束214的波长范围可在约400奈米至约700奈米的区间，因此，第一光束214可经由反射镜401反射；而第二光束215的波长范围则可在约1650奈米至约1900奈米区间，因此，第二光束215会先经由振镜镜片301反射再直接穿透反射镜401。
在一些实施例中，如图4B所示，第一光束214可为经由反射镜401反射的固定光路的光束，而第二光束215先经由振镜镜片301反射改变其光路再直接穿透反射镜401，使得第一光束214与第二光束215为平行且近乎同轴，照射于同一平面上，借由调整振镜镜片301及反射镜401而调整第二光束215的汇聚位置，进而分别引导第一光束214至第一元件203并引导第二光束215至第二元件204。
根据本公开的又一些实施例，多光束扫描系统210包含振镜扫描系统212及镜片组213，并且振镜扫描系统212包含至少一个振镜镜片301，而镜片组213包含至少一个反射镜401及一个分光镜501/502，用以引导光束而改变其汇聚位置。图5A、图5B根据本公开的又一些实施例，绘示出不同波长的第一光束214及第二光束215借由振镜镜片301、反射镜401及分光镜501/502的组合来改变其分别的汇聚位置，其中图5A、图5B中的振镜镜片301与反射镜401配置于不同的位置。在一些实施例中，也可将单一光束利用第一分光镜501分为第一光束214及第二光束215，再借由振镜镜片301、反射镜401及第二分光镜502的组合来改变其分别的汇聚位置。在一些实施例中，分光镜501/502为偏极化分光镜(Polarization beamsplitters，PBS)。
在一些实施例中，如图5A，绘示出单一光束利用第一分光镜501分为第一光束214及第二光束215，第一光束214与第二光束215具有不同的光路，第一光束214先经由反射镜401反射再直接穿透第二分光镜502；而第二光束215经由振镜镜片301反射再经由第二分光镜502反射。在其他实施例中，第一光束214及第二光束215也可以是直接来自光源所产生的两道光束，其第一光束214直接穿透第一分光镜501，而第二光束215则是经由第一分光镜501反射。
根据本公开的一些实施例，镜片组213所包含的反射镜401、分光镜501/502以及振镜扫描系统212所包含的振镜镜片301分别具有表面涂层。在一些实施例中，第一分光镜501与第二分光镜502可具有相同的表面涂层。在一些实施例中，第一分光镜501与第二分光镜502可具有不同的表面涂层。举例来说，镜片组213的反射镜401与振镜系统的振镜镜片301具有相同的表面涂层，对于光束的波长在可见光波长(约400奈米)至红外光波长(约1900奈米)区间的反射率大于约99％。另一方面，镜片组213的第一分光镜501的表面涂层对于光束的波长在约400奈米至约700奈米的区间具有高反射率(例如反射率大于约90％)，而对于光束的波长在约1650奈米至约2100奈米的区间具有高穿透率(例如穿透率大于约90％)。
在一些实施例中，如图5A所示，举例来说，第一光束214的波长可在约1650奈米至约1900奈米的区间，可直接穿透第一分光镜501，并经由反射镜401反射再直接穿透第二分光镜502；而第二光束215的波长范围可在约400奈米至约700奈米区间，第二光束215则会接连经由第一分光镜501反射、经由振镜镜片301反射、并且经由第二分光镜502反射。
在其他实施例中，提供具有其他表面涂层的第一分光镜501，举例来说，第一分光镜501的表面涂层对于光束的波长在约900奈米至约1100奈米的区间具有高反射率(例如反射率大于约98％)，而对于光束的波长在约1650奈米至约2100奈米的区间具有高穿透率(例如穿透率大于约93％)。在此情况下，当第一光束214的波长在约1650奈米至约1900奈米的区间，而第二光束215的波长范围在约400奈米至约1100奈米区间，可达成如图5A所示的引导光束的路径。值得注意的是，此处有关振镜镜片301、反射镜401及第一分光镜501的表面涂层与所对应光束的波长范围的反射率、折射率、穿透率等光学性质仅为例示性的，本发明并不以此为限。
在一些实施例中，如图5A所示，第一光束214可为经由反射镜401反射的固定光路的光束，而第二光束215接连经由第一分光镜501反射、经由振镜镜片301反射、并且经由第二分光镜502反射而改变其光路，使得第一光束214与第二光束215为平行且近乎同轴，照射于同一平面上，借由调整振镜镜片301、反射镜401、第一分光镜501及第二分光镜502而调整第二光束215的汇聚位置，进而分别引导第一光束214至第一元件203并引导第二光束215至第二元件204。
在一些实施例中，如图5B，绘示出单一光束利用第一分光镜501分为第一光束214及第二光束215，第一光束214与第二光束215具有不同的光路，第一光束214先经由反射镜401反射再经由第二分光镜502反射；而第二光束215经由振镜镜片301反射再穿透第二分光镜502。在其他实施例中，第一光束214与第二光束215也可以是直接来自光源所产生的两道光束，其第一光束214会经由第一分光镜501反射，而第二光束215则是直接穿透第一分光镜501。
在一些实施例中，第一分光镜501与第二分光镜502可具有相同的表面涂层。在一些实施例中，第一分光镜501与第二分光镜502可具有不同的表面涂层。举例来说，镜片组213的反射镜401与振镜系统的振镜镜片301具有相同的表面涂层，对于光束的波长在可见光波(约400奈米)长至红外光波长(约1900奈米)区间的反射率大于约99％。另一方面，镜片组213所包含的第一分光镜501的表面涂层对于光束的波长在约400奈米至约700奈米的区间具有高反射率(例如反射率大于约90％)，而对于光束的波长在约1650奈米至约2100奈米的区间具有高穿透率(例如穿透率大于约90％)。
在一些实施例中，如图5B所示，举例来说，第一光束214的波长范围可在约400奈米至约700奈米的区间，第一光束214会接连经由第一分光镜501反射、经由反射镜401反射、并经由第二分光镜502反射；而第二光束215的波长范围可在约1650奈米至约1900奈米区间，可直接穿透第一分光镜501，经由振镜镜片301反射再直接穿透第二分光镜502。
在其他实施例中，提供具有其他表面涂层的第一分光镜501，举例来说，第一分光镜501的表面涂层对于光束的波长在约900奈米至约1100奈米的区间具有高反射率(例如反射率大于约98％)，而对于光束的波长在约1650奈米至约2100奈米的区间具有高穿透率(例如穿透率大于约93％)。在此情况下，当第一光束214的波长范围在约900奈米至约1100奈米的区间，而第二光束215的波长范围在约1650奈米至约1900奈米区间，可达成如图5B所示的引导光束的路径。值得注意的是，此处有关振镜镜片301、反射镜401、及第一分光镜501的表面涂层与所对应光束的波长范围的反射率、折射率、穿透率等光学性质仅为例示性的，本发明并不以此为限。
在一些实施例中，如图5B所示，第一光束214可为经由第一分光镜501、反射镜401及第二分光镜502反射的固定光路的光束，而第二光束215先穿透第一分光镜501后经由振镜镜片301反射改变其光路再直接穿透第二分光镜502，使得第一光束214与第二光束215为平行且近乎同轴，照射于同一平面上，借由调整振镜镜片301及反射镜401而调整第二光束215的汇聚位置，进而分别引导第一光束214至第一元件203并引导第二光束215至第二元件204。
如上所述，本公开的一些实施例提供一道(或多道)光束以固定的光路照射于焊锡区202的第一元件203，并提供另一道(或多道)光束借由振镜扫描系统212调整此光束为作用于焊锡区202的第一元件203、第二元件204或其他待焊锡的元件，进而使上述焊锡区202的元件温度接近一致。在一些实施例中，经由振镜扫描系统212及镜片组213调整光束的汇聚位置，举例来说，这些光束的汇聚位置可配合待焊物的元件的轮廓、外型或待焊物的元件与焊盘的相对位置，依据几何图形来改变，例如圆形、环形、三角形、方型、六边形、八边形等多边形，使得待焊锡的元件温度更均匀的分布。
根据本公开的其他实施例，如图2所示，多光束扫描系统210所包含的振镜扫描系统212可替代为致动仪器。在一些实施例中，多光束扫描系统210所包含的致动仪器212可包含步进马达、音圈马达或压电致动器，用以控制光束的光路及其汇聚位置。在其他实施例中，经由致动仪器212及镜片组213调整光束的汇聚位置，举例来说，这些光束的汇聚位置可配合待焊物的元件的轮廓、外型或待焊物的元件与焊盘的相对位置，依据几何图形来改变，例如圆形、环形、三角形、方型、六边形、八边形等多边形，使得待焊锡的元件温度更均匀的分布。
根据本公开的一些实施例，光束601可为高斯光束(Gaussian beam)，或者光束601可具有类似高斯光束的光束形状，如图6所示，光束601可汇聚在聚焦点602，即为在光束腰部(beam waist)，其中X坐标为光斑直径，Y坐标为聚焦长度。在其他实施例中，光束601可汇聚在非聚焦区域603，即为在光束腰部之外的其他汇聚位置。
根据本公开的一些实施例，图2的多光束焊锡系统200还包含传感器220，并如步骤102所示，传感器220可用以在焊锡的过程中同时检测第一元件203的第一温度及第二元件204的第二温度。在一些实施例中，传感器220可为非接触式传感器、接触式传感器或等效温度传感器。在一些实施例中，传感器220的检测目标可为可见光或不可见光221；或者在其他实施例中，传感器220的检测目标可为远红外线或色温，以检测第一元件203的第一温度及第二元件204的第二温度。
根据本公开的一些实施例，图2的多光束焊锡系统200还包含控制器230，并如步骤104所示，控制器230用以在第一元件203的第一温度大抵不同于第二元件204的第二温度的状态下调整第一光束214及第二光束215的参数。在一些实施例中，控制器230可用以调整第一光束214及第二光束215的功率，以不同的功率调整光束以分别对于具有不同热传导系数的各个元件加热升温，使其达到接近一致的温度。在一些实施例中，控制器230除了可用以调整第一光束214及第二光束215的功率，也可用以改变光束的汇聚位置或者调整光束以聚焦点602或非聚焦区域603加热待焊元件。根据本公开的一些实施例，多光束焊锡系统200所包含的控制器230可为比例-积分-微分(proportional–integral–derivative，PID)控制器、模糊(Fuzzy)控制器或等效闭回路(close-loop)控制器。
根据本公开的一些实施例，如图1所示，步骤101引导第一光束214加热第一元件203并以第二光束215加热第二元件204，于步骤102中使用传感器220检测第一元件203的第一温度及第二元件204的第二温度，若所检测的元件温度大抵相同，例如第一温度与第二温度的差异小于临界值，则续行至步骤103而不需调整第一光束214及第二光束215的参数。反之，若所检测的元件温度大抵不同，例如在传感器220检测到第一温度与第二温度的差异大于一临界值的状态下，则会续行至步骤104以驱动控制器230调整该第一光束214及该第二光束215的参数。在一些实施例中，此临界值约为30％。在其他实施例中，此临界值可约为25％、15％或10％。在一些实施例中，传感器220具有热影像仪，其通过焊锡区202的第一元件203及第二元件204(例如元件针脚及焊盘)的热影像信息(或所检测到的各元件温度)分别实时回馈给控制器230，控制器230可自动调变各光束分别的功率，改变光束的汇聚位置或者调整光束以聚焦点602或非聚焦区域603加热待焊元件，使得第一元件203及第二元件204加热至相近的温度，例如第一温度与第二温度的差异小于临界值。
根据本公开的一些实施例，举例来说，用以判断是否驱动控制器230的第一温度与第二温度差异的临界值(例如是正负15％)，可经由调整控制器的比例-积分-微分(PID)参数而来。以焊料的熔点而言，有铅焊料熔点约在183.3℃，SAC305无铅焊料熔点约介于217℃至219℃之间，而SnCuNi无铅焊料的熔点则约在227℃。以高于焊料的熔点的温度来作为元件间的焊锡温度，例如是280℃至400℃的间。在一些实施例中，此临界值可为焊锡温度与焊料熔点的差异的容许范围。在其他实施例中，在使用具有不同于上述熔点的其他焊料的情况下，或者所使用的焊锡工件或控制器不同时，临界值也会随的改变。
根据本公开的一些实施例，利用振镜扫描系统或致动仪器212分别引导多光束至第一元件203或第二元件204上，并且分别以不同的功率将其加热，可使得第一元件203及第二元件204在横向距离上具有均匀的聚焦能量分布，即如图7所示。在一些实施例中，如图8所示，在第一元件203及第二元件204具有均匀的能量分布的状态下，可使得第一元件203与第二元件204的温度接近一致。
在本公开的一些实施例中，利用振镜扫描系统引导多光束同时均匀加热元件针脚以及焊盘，同时以传感器分别检测元件针脚及焊盘的温度，并实时回馈至控制器以调整多光束的功率，通过均匀加热而使得元件针脚及焊盘的温度差异小于临界值，例如临界值约为30％，进而提高润湿程度，提升焊点结构强度，以维持优良的焊锡质量。
以上概述数个实施例，以便在本发明所属技术领域中普通技术人员可以更理解本发明实施例的观点。在本发明所属技术领域中普通技术人员应该理解，他们能以本发明实施例为基础，设计或修改其他工艺和结构，以达到与在此介绍的实施例相同的目的及/或优势。在本发明所属技术领域中普通技术人员也应该理解到，此类等效的工艺和结构并无悖离本发明的精神与范围，且他们能在不违背本发明的精神和范围之下，做各式各样的改变、取代和替换。

Claims (34)

1.一种多光束焊锡系统，包括：
一多光束扫描系统，用以产生至少一第一光束及一第二光束，以及引导该第一光束至一焊锡区的一第一元件，以及引导该第二光束至该焊锡区的一第二元件；
一传感器，用以在焊锡过程中同时检测至少该第一元件的一第一温度及该第二元件的一第二温度；以及
一控制器，用以在该第一温度不同于该第二温度的状态下调整该第一光束及该第二光束的参数。
2.如权利要求1所述的多光束焊锡系统，其中该多光束扫描系统包括：
一光源，用以产生至少一光束；以及
一镜片组，用以引导该第一光束及该第二光束。
3.如权利要求2所述的多光束焊锡系统，其中该镜片组包括一反射镜，用以改变该第一光束及/或该第二光束的一汇聚位置。
4.如权利要求2所述的多光束焊锡系统，其中该镜片组包括一分光镜，用以改变该第一光束及/或该第二光束的该汇聚位置。
5.如权利要求1所述的多光束焊锡系统，其中该多光束扫描系统包括一致动仪器，且该致动仪器包括一步进马达、一音圈马达或一压电致动器。
6.如权利要求1所述的多光束焊锡系统，其中该多光束扫描系统包括一振镜扫描系统，该振镜扫描系统还包括一振镜镜片，用以改变该第一光束及/或该第二光束的该汇聚位置。
7.如权利要求1所述的多光束焊锡系统，其中该第一光束及该第二光束为多个聚焦光束或多个平行光束。
8.如权利要求2所述的多光束焊锡系统，其中该光源为激光、X射线、紫外光、兆赫波、微波或前述的组合。
9.如权利要求3或4或6所述的多光束焊锡系统，其中该汇聚位置依据一几何图形改变，该几何图形包括圆形、环形或多边形。
10.如权利要求1所述的多光束焊锡系统，其中该第一光束及/或该第二光束分别汇聚于一聚焦点。
11.如权利要求1所述的多光束焊锡系统，其中该第一光束及/或该第二光束分别汇聚于一非聚焦区域。
12.如权利要求1所述的多光束焊锡系统，其中在该传感器检测到该第一温度与该第二温度的差异大于30％的状态下，驱动该控制器调整该第一光束及该第二光束的参数。
13.如权利要求1所述的多光束焊锡系统，其中该传感器为一非接触式传感器、一接触式传感器或一等效温度传感器。
14.如权利要求1所述的多光束焊锡系统，其中该传感器的检测目标为一可见光、一不可见光或一色温，以检测该第一温度及该第二温度。
15.如权利要求1所述的多光束焊锡系统，其中该控制器用以调整该第一光束及该第二光束的功率。
16.如权利要求1所述的多光束焊锡系统，其中该控制器为一比例-积分-微分控制器、一模糊控制器或一等效闭回路控制器。
17.一种多光束焊锡方法，包括：
引导一第一光束以加热位于一基板的焊锡区上的一待焊物的一第一元件，并引导一第二光束以加热该基板的焊锡区的一第二元件；
同时检测至少该第一元件的一第一温度及该第二元件的一第二温度；以及
在该第一温度不同于该第二温度的状态下调整该第一光束及该第二光束的参数。
18.如权利要求17所述的多光束焊锡方法，其中该第一元件为一焊盘，以及该第二元件为一元件针脚。
19.如权利要求17所述的多光束焊锡方法，其中借由一多光束扫描系统来引导该第一光束及该第二光束。
20.如权利要求19所述的多光束焊锡方法，其中该多光束扫描系统包括一致动仪器，且该致动仪器包括一步进马达、一音圈马达或一压电致动器。
21.如权利要求19所述的多光束焊锡方法，其中该多光束扫描系统包括一振镜扫描系统，借由该振镜扫描系统来改变该第一光束及/或该第二光束的一汇聚位置。
22.如权利要求17所述的多光束焊锡方法，其中借由一传感器来检测该第一温度及该第二温度。
23.如权利要求22所述的多光束焊锡方法，其中该传感器的检测目标为一可见光、一不可见光或一色温，以检测该第一温度及该第二温度。
24.如权利要求17所述的多光束焊锡方法，其中借由一控制器来调整该第一光束及该第二光束的参数。
25.如权利要求17所述的多光束焊锡方法，还包括借由一光源来产生至少一光束，以及借由一镜片组来改变该第一光束及/或该第二光束的该汇聚位置。
26.如权利要求25所述的多光束焊锡方法，其中该镜片组包括至少一反射镜及/或至少一分光镜。
27.如权利要求17所述的多光束焊锡方法，其中分别汇聚该第一光束及/或该第二光束于一聚焦点。
28.如权利要求17所述的多光束焊锡方法，其中分别汇聚该第一光束及/或该第二光束于一非聚焦区域。
29.如权利要求17所述的多光束焊锡方法，其中该第一光束及/或该第二光束为聚焦光束。
30.如权利要求17所述的多光束焊锡方法，其中该第一光束及/或该第二光束为平行光束。
31.如权利要求21或25所述的多光束焊锡方法，其中依据一几何图形改变该第一光束及/或该第二光束的该汇聚位置，以均匀加热该第一元件及该第二元件，其中该几何图形包括圆形、环形或多边形。
32.如权利要求17所述的多光束焊锡方法，其中在检测到该第一温度与该第二温度的差异大于30％的状态下，调整该第一光束及该第二光束的参数。
33.如权利要求17所述的多光束焊锡方法，其中调整该第一光束及该第二光束的参数包括调整该第一光束及该第二光束的功率。
34.如权利要求24所述的多光束焊锡方法，其中该控制器为一比例-积分-微分控制器、一模糊控制器或一等效闭回路控制器。
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