CN114951876A

CN114951876A - 焊接设备

Info

Publication number: CN114951876A
Application number: CN202110211504.8A
Authority: CN
Inventors: 陈赞仁; 郭中一; 许巍耀; 郑晨泰; 周承勳
Original assignee: Contrel Technology Co Ltd
Current assignee: Contrel Technology Co Ltd
Priority date: 2021-02-25
Filing date: 2021-02-25
Publication date: 2022-08-30

Abstract

本发明公开一种焊接设备，用以在电子装置的二目标位置形成二焊接结构。焊接设备包括激光产生装置、辐射装置及调整装置。激光产生装置用以产生激光脉冲光束。辐射装置扫描二目标位置。调整装置接收及处理激光脉冲光束，且包括分光系统。分光系统用以将激光脉冲光束分离成反射光束及穿透光束，来控制反射光束及穿透光束的辐射角度，并使反射光束及穿透光束共轴投射至辐射装置，辐射装置辐射共轴的反射光束及穿透光束至二目标位置以形成二焊接结构。辐射角度与二目标位置的相对位置有关。

Description

焊接设备

技术领域

本发明与电子电路的焊接设备有关，特别是指一种形成多焊点的焊接设备。

背景技术

目前巨量转移(mass transfer)技术仍是迷你发光元件(mini LED)、微型发光元件(micro LED)等微小光电元件转移的重要问题，巨量转移通常是通过转移头(transferhead)取得多个发光元件后，再转移至对应的电路板上进行焊接作业。

焊接的方式例如回焊炉或激光进行焊接，以回焊炉为例，需将暂时固定有发光元件的电路板通过回焊技术进行，但迷你或微型发光元件的电极尺寸及间距都很微小，因此，回焊过程的膏状或液状焊锡不易控制，而影响良率。若以激光进行焊接，目前，激光焊接技术每次辐射单一激光束，因此，整个电路板焊接作业需要较长时间，而不利于量产。当以多个激光束进行时，通常需要多个辐射装置，以让多个辐射装置一对一地辐射多个激光束，因此需增加更多的硬件及成本，也会提高控制的困难。

发明内容

有鉴于上述缺失，本发明的焊接设备是通过一个激光设备辐射至少二个激光束以同时进行二焊点的焊接作业。

本发明的焊接设备用以在电子装置的二目标位置形成二焊接结构。焊接设备包括激光产生装置、辐射装置及调整装置。激光产生装置用以产生激光脉冲光束。辐射装置扫描二目标位置。调整装置接收及处理激光脉冲光束，且包括分光系统。分光系统用以将激光脉冲光束分离成反射光束及穿透光束，来控制反射光束及穿透光束的辐射角度，并使反射光束及穿透光束共轴投射至辐射装置，辐射装置辐射共轴的反射光束及穿透光束至二目标位置以形成二焊接结构。辐射角度与二目标位置的相对位置有关。

如此，本发明的焊接设备可通过调整装置将一束激光脉冲光束分成反射光束及穿透光束，并通过辐射装置向二目标位置同时辐射两个激光光点，以有效率地进行焊接。

有关本发明所提供的焊接设备的详细组成、构造、特点、或运作，将于后续的实施方式详细说明中予以描述。然而，在本发明领域中具有通常知识者应能了解，该等详细说明以及实施本发明所列举的特定实施例，仅用于说明本发明，并非用以限制本发明的专利申请范围。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1是本发明的电子装置的示意图。

图2是本发明的焊接设备的组成方块及焊接电子装置的示意图。

图3是图2中电子装置的另一角度的示意图，以显示两激光光点及焊接结构位置。

图4是图2中电子装置的另一角度的示意图，以显示两激光光点及焊接结构位置。

其中，附图标记：

10:电子装置

11:电路基板

111:导电线路层

113:目标位置

13:半导体元件

131:电极

133:焊接结构

30:焊接设备

31:激光产生装置

33:辐射装置

331:扫描仪

333:平场聚焦镜头

35:调整装置

351:衰减器

353:扩束镜

355:分光系统

3551:分光镜

3553:共轴反射镜

3555:角度反射镜

3557:输出反射镜

50:激光脉冲光束

51:反射光束

53:穿透光束

θ:辐射角度

具体实施方式

以下，兹配合各图式列举对应之较佳实施例来对本发明的焊接设备的组成、连接、及达成功效来作说明。然各图式中焊接设备的组成、元件、数量、构件、尺寸、外观及步骤仅用来说明本发明的技术特征，而非对本发明构成限制。

如图1所示，本发明的焊接设备用以在电子装置10形成多个焊接结构。电子装置10包括电路基板11及多个半导体元件13。电路基板11包括导电线路层111。每一半导体元件13包括二电极131。半导体元件13的电极131与电路基板11的导电线路层111贴合后通过焊接设备进行焊接而在每个电极131及与电极131接触的导电线路层111形成对应的焊接结构133，以使半导体元件131与导电线路层111电性耦接。

本实施例中，电路基板11是玻璃基板，半导体元件13是光电组件，例如发光二极管。焊接设备可通过扫描或视觉系统辨别目标位置113(请先参照图3及图4)，目标位置113以导电线路层111的结构或标记配置来定义，以将半导体元件13放置在对应的位置而使半导体元件13的电极131落入目标位置113内。换言之，目标位置113的数量或位置可依据实际电路及组件的电极来做改变，而不以本实施例所述为限。目标位置113的范围也可以小于电极131的尺寸，而不以电极131完全落入目标位置113内为限。

如图2所示，图中电子装置10仅显示图1中的其中一个半导体元件13及部分电路基板11。本发明的焊接设备30包括激光产生装置31、辐射装置33及调整装置35。

激光产生装置31用以产生激光脉冲光束50，激光脉冲光束50例如使用微秒、奈秒、皮秒或飞秒激光，以有效率地进行激光作业。

辐射装置33扫描目标位置，扫描可以通过扫描或视觉系统建立视觉影像。辐射装置33包括扫描仪331及平场聚焦镜头333。扫描仪331通过平场聚焦镜头333的焦点形成加工视野。扫描仪331的可以在视野范围内进行观察或扫描，视野范围内包括多个目标位置。

调整装置35接收及处理激光脉冲光束50，以将激光脉冲光束50分离成反射光束51及穿透光束53，来控制反射光束51及穿透光束53的辐射角度θ，并使反射光束51及穿透光束53共轴投射至辐射装置33，共轴表示穿透光束53与反射光束51的光轴有部分属于相互交迭。

其中，本实施例中，共轴是以反射光束51为准，并通过平场聚焦镜头333的中心光轴来设计反射光束51的光路，以使反射光束51通过辐射装置33能大致投射至平场聚焦镜头333中心的焦点。此外，穿透光束53系以反射光束51的光轴调整辐射角度θ，如此，反射光束51及穿透光束53通过辐射装置33的平场聚焦镜头333可在聚焦平面上形成两个激光光点，也就是加工点。

本实施例中，调整装置35包括衰减器351、扩束镜353及分光系统355。衰减器351接收激光脉冲光束50，且通过改变激光脉冲光束50的偏极方向来调整光强度。扩束镜353调整激光脉冲光束50的光束尺寸(beam size)。分光系统355用以将激光脉冲光束50分离成反射光束51及穿透光束53，来控制反射光束51及穿透光束53的辐射角度θ，并让反射光束51及穿透光束53共轴投射至辐射装置33。本发明仅需要一个平场聚焦镜头333就可以大致同时辐射出两个不同位置的激光光点，以减少硬件(例如透镜)来降低成本。

分光系统355包括分光镜3551、二共轴反射镜3553、角度反射镜3555及输出反射镜3557，其中，二共轴反射镜3553、角度反射镜3555及输出反射镜3557可通过马达或调整机构来调整角度。分光镜3551将激光脉冲光束50分离成反射光束51及穿透光束53，反射光束51及穿透光束53的光强度大致是相同的，也就是分别占激光脉冲光束50的光强度的50％。二共轴反射镜3553用以控制穿透光束53的光路方向，以使被反射的穿透光束53在穿过分光镜3551后与反射光束51共轴。二共轴反射镜3553反射的穿透光束53是辐射至角度反射镜3555。角度反射镜3555用以控制辐射角度θ，本实施例中，角度反射镜3555可以改变穿透光束53的光路方向，以让反射光束51与穿透光束53形成辐射角度θ。如此，角度反射镜3555反射的穿透光束53再次通过分光镜3551，而与反射光束51共轴辐射至输出反射镜3557，输出反射镜3557反射共轴的反射光束51及穿透光束53辐射至辐射装置33。

此外，本实施例是以反射光束51的光路方向作为基准，因此，当已知二目标位置的间隔或间距后，分光系统355就只需要调整二共轴反射镜3553来让反射光束51与穿透光束53存在共轴关系，并通过调整角度反射镜3555来达成调整辐射角度θ，以有效地优化辐射角度θ控制，而正确地焊接。

如图3所示，辐射装置33的扫描仪331接收及反射反射光束51及穿透光束53，以使被反射的反射光束51及穿透光束53通过平场聚焦透镜333向外辐射，本实施例中，反射光束51是沿平场聚焦透镜333的焦点光轴辐射至目标位置113，穿透光束53是依据辐射角度θ向目标位置113辐射。辐射角度θ是依据二目标位置113的尺寸来定义，以确保辐射装置33向外辐射的反射光束51及穿透光束53能正确的从电路基板11的底面向上投射至导电线路层111，以使导电线路层11的金属材质与电极131的金属材质交互作用而形成焊接结构133，左边的目标位置113的焊接结构133是靠近上方，右边的目标位置113的焊接结构133是靠近下方。

其它实施例中，例如图4所示，焊接结构133两者是齐平的，通过本发明的焊接设备，焊接结构133的位置是可以通过分光系统355调整辐射角度θ来改变，以顺应不同发光(光电)组件的电极131结构。

反射光束51及穿透光束53能让导电线路层11的金属材质与电极131的金属材质交互作用而让至少一金属材质受热熔融形成熔池，随后，反射光束51及穿透光束53不再辐射至熔池位置时，熔池的膏状或液状金属成分凝固而使导电线路层11电极131形成焊接结构。

本发明的焊接设备是将单一激光脉冲光束分离成两个激光束后大致同时向二目标位置进行焊接，以有效率地执行焊接作业。在巨量转移过程中，通过同时对发光(光电)组件的两个电极位置进行焊接是可提高制程效率。

最后，再次强调，本发明于前揭实施例中所揭露的构成元件，仅为举例说明，并非用来限制本案的范围，其它等效元件的替代或变化，亦应为本案的申请专利范围所涵盖。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims

1.一种焊接设备，用以在一电子装置的二目标位置形成二焊接结构，其特征在于，该焊接设备包括：

一激光产生装置，用以产生一激光脉冲光束；

一辐射装置，扫描该二目标位置；及

一调整装置，接收及处理该激光脉冲光束，且包括一分光系统，该分光系统用以将该激光脉冲光束分离成一反射光束及一穿透光束，来控制该反射光束及该穿透光束的一辐射角度，并使该反射光束及该穿透光束共轴投射至该辐射装置，该辐射装置辐射共轴的该反射光束及该穿透光束至该二目标位置以形成该二焊接结构，该辐射角度与该二目标位置的相对位置有关。

2.根据权利要求1所述的焊接设备，其特征在于，该调整装置处理该激光脉冲光束包括调整该激光脉冲光束的偏极方向，来改变该激光脉冲光束的强度。

3.根据权利要求1所述的焊接设备，其特征在于，该调整装置处理该激光脉冲光束包括调整该激光脉冲光束的光束尺寸。

4.根据权利要求1所述的焊接设备，其特征在于，该分光系统包括一分光镜，以产生该反射光束及该穿透光束。

5.根据权利要求4所述的焊接设备，其特征在于，该分光系统包括一共轴反射镜，用以反射该穿透光束，以使该反射光束与该穿透光束共轴。

6.根据权利要求4或5所述的焊接设备，其特征在于，该分光系统包括一角度反射镜，用以反射该穿透光束，以控制该辐射角度。

7.根据权利要求1所述的焊接设备，其特征在于，该分光系统包括一输出反射镜，用以反射共轴的该反射光束及该穿透光束至该辐射装置。

8.根据权利要求1所述的焊接设备，其特征在于，该辐射装置包括一扫描仪及一平场聚焦镜头，该扫描仪连接该平场聚焦镜头，且用以反射该反射光束及该穿透光束，该平场聚焦镜头接收及辐射该扫描仪反射的该反射光束及该穿透光束。