CN116213862A - 一种激光焊接方法及激光焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于激光焊接技术领域，公开了一种激光焊接方法及激光焊接装置，激光焊接装置采用的激光焊接方法分两次焊接进行，第一次焊接时向芯片施加压力，从而保证芯片与焊盘的相对位置保持稳定，在焊接过程中，位于芯片和焊盘之间的焊料部分或全部熔化，而芯片在压力的作用下会相对焊盘产生下陷，从而使熔化后的焊料均匀地分布于芯片和焊盘之间，焊料在冷却后能够对芯片形成初步定位，从而在第二次焊接时避免芯片发生移位，第二次焊接时焊料能够完全熔化，从而避免焊料内部具有空洞，进而使得芯片能够被紧密地焊接至焊盘上。综上，本发明能够避免芯片在焊接过程中相对焊盘产生位移，从而提高焊接精度，进而避免返修后的基板上存在坏点。

Description

一种激光焊接方法及激光焊接装置

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，尤其涉及一种激光焊接方法及激光焊接装置。

背景技术

LED显示面板制造的过程中包括LED芯片封装步骤，LED芯片封装的流程是将LED芯片通过固晶机蘸取锡膏后阵列式转移到PCB基板上，然后再通过回流焊的方式将芯片焊接在焊盘上，然后再进行点胶等工艺制程。在这个过程中，存在部分芯片未准确地焊接在基板的焊盘上，导致基板上会出现一些坏点，存在坏点的基板需要进行返修。返修流程具体为首先将不良的单元晶片进行解焊，以将芯片与焊盘分离，然后在焊盘上补充焊料，并取一颗新的芯片进行再次焊接。

目前，基板返修过程中大多通过人工焊接的方式在基板上焊接新的芯片，具体地，工作人员通过热风枪进行加热以熔化焊料，但是热风枪的加热速率远不及基板吸热并散热的速率，为此，在焊接前需要进行基板预热，即，需要先将基板放置于加热台上，待完全预热后再进行热风枪焊接，基于上述，人工焊接需要在等待加热台对基板进行一段时间的预热后才能够进行，导致效率较低，同时，由于芯片尺寸较小，人工操作难度极高，重复性难以保证，存在很大的不稳定性，效率和良率低，因此，人工焊接很难满足工业生产需求。

为此，现有技术中一般采用激光焊接的方式代替人工焊接，具体地，激光发射器朝向放置于基板上的芯片发射激光，从而实现加热熔化焊料。但由于焊料熔化时为液体状态，位于焊料上方的芯片容易发生位移而偏离焊盘中心，从而导致焊接精度差，进而导致返修后的基板上仍存在坏点。

因此，上述问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光焊接方法及激光焊接装置，以解决由于焊料熔化时为液体状态，位于焊料上方的芯片容易发生位移而偏离焊盘中心，从而导致焊接精度差，进而导致返修后的基板上仍存在坏点的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一方面提供了一种激光焊接方法，包括：

将工件移动至焊盘上；

下压所述工件，通过激光发射器向所述工件和所述焊盘发射激光，加热熔化位于所述工件和所述焊盘之间的焊料；

待所述焊料冷却后，解除对所述工件施加的压力，通过所述激光发射器向所述工件和所述焊盘发射激光，加热熔化所述焊料。

作为优选，所述激光焊接方法还包括：

校正所述工件的位置。

作为优选，所述校正所述工件的位置包括：

获取所述工件下表面的图像，绕与所述工件的下表面垂直并经过工件的中心的轴线旋转所述工件。

作为优选，所述通过激光发射器向所述工件和所述焊盘发射激光包括：

所述激光发射器朝向所述工件和所述焊盘的侧面发射激光，所述激光发射器发射的激光的出射角度大于或等于20°并小于或等于70°。

作为优选，所述下压所述工件包括：

通过压力传感器感应所述工件向所述焊料和所述焊盘施加的压力的数值，使压力等于预设值。

本发明另一方面还提供了一种激光焊接装置，所述激光焊接装置基于如上述的激光焊接方法进行焊接，所述激光焊接装置包括：

移动机构，能够沿水平方向或竖直方向移动所述工件；及

激光发射器，能够向所述工件和所述焊盘的侧面发射激光，所述激光发射器发射的激光的出射角度为锐角。

作为优选，所述移动机构包括：

真空吸头，能够吸取所述工件；及

驱动模块，包括第一驱动件和第二驱动件，所述第一驱动件能够驱动所述真空吸头沿水平方向移动，所述第二驱动件能够驱动所述真空吸头沿竖直方向移动。

作为优选，所述激光焊接装置还包括压力传感器，所述压力传感器能够检测所述工件向所述焊料和所述焊盘施加的压力的数值。

作为优选，所述驱动模块还包括第三驱动件，所述第三驱动件能够驱动所述真空吸头绕其轴线旋转。

作为优选，所述激光焊接装置还包括角度调节机构，所述角度调节机构能够调节所述激光焊接装置发射的激光的出射角度。

本发明的有益效果：本发明中的激光焊接方法分两次焊接进行，第一次焊接时向芯片施加压力，从而保证芯片与焊盘的相对位置保持稳定，同时，在第一次焊接过程中，位于芯片和焊盘之间的焊料部分或全部熔化，而芯片在压力的作用下会相对焊盘产生下陷，从而使熔化后的焊料均匀地分布于芯片和焊盘之间，焊料在冷却后能够对芯片形成初步定位，从而在第二次焊接时避免芯片发生移位，第二次焊接时焊料能够完全熔化，从而使焊料能够在焊盘上形成良好的形态，以避免焊料内部具有空洞，进而使得芯片能够被紧密地焊接至焊盘上。综上，本发明能够避免芯片在焊接过程中相对焊盘产生位移，从而提高焊接精度，进而避免返修后的基板上存在坏点。本发明中的激光焊接装置采用如上述的激光焊接方法进行焊接，从而能够避免芯片在焊接过程中相对焊盘产生位移，以提高焊接精度，进而避免返修后的基板上存在坏点。

附图说明

图1是本发明实施例中的激光焊接方法的流程图；

图2是本发明实施例中的激光焊接装置的结构示意图。

图中：

1、移动机构；11、真空吸头；

2、激光发射器；

3、安装座。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

基于前文述及的内容，存在坏点的基板需要进行返修，目前，基板返修过程中大多通过人工焊接的方式在基板上焊接新的芯片，但人工焊接很难满足工业生产需求，同时，由于回流焊耗费时间久，适用于一次性在基板上焊接多个芯片，因此，对于单个芯片的焊接，现有技术中一般采用激光焊接代替人工焊接，但现有技术中的激光焊接方式容易出现因芯片发生位移而导致焊接精度差，进而导致返修后的基板上仍存在坏点的问题。

为解决上述问题，请参阅图1和图2，本实施例提供了激光焊接装置，该激光焊接装置的激光焊接方法包括：

S1、将工件移动至焊盘上；

S2、下压工件，通过激光发射器2向工件和焊盘发射激光，加热熔化位于工件和焊盘之间的焊料；

S3、待焊料冷却后，解除对工件施加的压力，通过激光发射器2向工件和焊盘发射激光，加热熔化焊料。

可以理解的是，本实施例中述及的工件即为LED芯片。

基于上述，本实施例中的激光焊接方法分两次焊接进行，第一次焊接时向芯片施加压力，从而保证芯片与焊盘的相对位置保持稳定，同时，在第一次焊接过程中，位于芯片和焊盘之间的焊料部分或全部熔化，而芯片在压力的作用下会相对焊盘产生下陷，从而使熔化后的焊料均匀地分布于芯片和焊盘之间，焊料在冷却后能够对芯片形成初步定位，从而在第二次焊接时避免芯片发生移位，第二次焊接时焊料能够完全熔化，从而使焊料能够在焊盘上形成良好的形态，以避免焊料内部具有空洞，进而使得芯片能够被紧密地焊接至焊盘上。综上，本实施例能够避免芯片在焊接过程中相对焊盘产生位移，从而提高焊接精度，进而避免返修后的基板上存在坏点。

需要说明的是，上文述及的工件可为Mini-LED芯片或Micro-LED芯片等背光LED芯片，本实施例中对此不作具体限制。

优选地，上文述及的通过激光发射器2向工件和焊盘发射激光包括：

激光发射器2朝向工件和焊盘的侧面发射激光，激光发射器2发射的激光的出射角度大于或等于20°并小于或等于70°。

即，本实施例中的激光发射器2通过朝向工件和焊盘的侧面发射激光来使位于芯片和焊盘之间的焊料加热熔化，同时，本实施例中通过使激光发射器2发射的激光的出射角度大于或等于20°并小于或等于70°来保证激光能够有效地照射至焊料上。

基于前文述及的内容，本实施例中提供的激光焊接装置基于如上述的激光焊接方法进行焊接，如图2所示，激光焊接装置包括移动机构1及激光发射器2，移动机构1能够沿水平方向或竖直方向移动工件，激光发射器2能够向工件和焊盘的侧面发射激光，激光发射器2发射的激光的出射角度为锐角。

基于上述，本实施例中的激光焊接装置的工作流程为：移动机构1首先将芯片搬运至焊盘上，当芯片被搬运至焊盘上后，移动机构1继续沿竖直方向移动芯片，从而下压芯片，以使芯片能够向焊料和焊盘施加压力，之后，激光发射器2向芯片和焊盘的侧面发射激光，以熔化焊料，芯片在压力的作用下会相对焊盘产生下陷，熔化后的焊料均匀地分布于芯片和焊盘之间，之后，激光发射器2停止工作，焊料冷却，以对芯片形成初步定位，焊料冷却一段时间后，移动机构1与芯片分离，从而解除对芯片施加的压力，之后，激光发射器2再次向芯片和焊盘的侧面发射激光，以熔化焊料，由于此前焊料已对芯片形成初步定位，因此能够避免芯片在焊料再次被加热熔化时发生移位，即，本实施例中的激光焊接装置采用如上述的激光焊接方法进行焊接，从而能够避免芯片在焊接过程中相对焊盘产生位移，以提高焊接精度，进而避免返修后的基板上存在坏点。

可以理解的是，本实施例中的激光焊接装置的移动机构1采用吸取的方式带动工件移动，当然，在其它可选的实施例中，移动机构1采用夹持的方式带动工件移动，本实施例中对此不作具体限制。

由于不同的芯片的尺寸可能不同，为适于焊接不同的芯片，本实施例中的激光焊接装置还包括角度调节机构(图中未示出)，激光发射器2安装于安装座3上，角度调节机构能够调节激光焊接装置发射的激光的出射角度，从而保证对于尺寸的芯片，激光发射器2发射的激光能够有效地照射至焊料上，本实施例中的激光焊接装置的通用性较高。

可以理解的是，角度调节机构可采用人工调节或机械结构的方式调节激光的出射角度，本实施例中对此不作具体限制。具体地，当角度调节机构采用人工调节的方式时，角度调节机构的结构可设置为包括第一安装孔、第二安装孔和螺栓，其中，第一安装孔和第二安装孔分别设置于激光发射器2和安装座3上，第二安装孔为弧形孔，激光发射器2能够通过穿过第一安装孔和第二安装孔的螺栓与安装座3可拆卸地连接，工作人员能够通过调节螺栓螺接于第二安装孔内的位置来调节激光发射器2发射的激光的出射角度。当角度调节机构采用机械结构调节的方式时，激光发射器2可通过转轴转动连接于安装座3，角度调节机构包括第四驱动件，第四驱动件用于驱动转轴转动，以带动激光发射器2转动，从而调节激光发射器2发射的激光的出射角度。由于上文述及的角度调节机构的具体结构均为现有技术，因此本实施例中对此便不作赘述。

基于前文述及的内容，本实施例中的激光焊接装置的移动机构1采用吸取的方式带动工件移动，相应地，本实施例中的移动机构1包括真空吸头11及驱动模块，真空吸头11能够吸取工件，驱动模块(图中未示出)包括第一驱动件和第二驱动件，第一驱动件能够驱动真空吸头11沿水平方向移动，第二驱动件能够驱动真空吸头11沿竖直方向移动，即，第一驱动件能够驱动真空吸头11在芯片上料工位和待焊接的基板之间移动，当真空吸头11位于芯片上料工位时，第二驱动件能够驱动真空吸头11沿竖直方向移动，以吸取芯片，当真空吸头11位于待焊接的基板的上方时，第二驱动件能够驱动真空吸头11沿竖直方向下降，以将芯片放置至焊盘上，并能够下压芯片，真空吸头11能够在第二次焊接前停止吸附芯片，同时第二驱动件能够驱动真空吸头11沿竖直方向上升，以远离芯片，从而解除对芯片施加的压力。

可以理解的是，第一驱动件和第二驱动件均可选为KK模组或直线滑台等直线模组，本实施例中对此不作具体限制，其中，第一驱动件能够驱动第二驱动件和真空吸头11同时沿水平方向移动，由于第一驱动件和第二驱动件的结构均为现有技术，因此，本实施例中对此便不作赘述。

需要说明的是，上文述及的真空吸头11的头部的结构可为圆形、T型、矩形、楔形等形状中的任意一种，本实施例中对此不作具体限制。

进一步地，本实施例中的激光焊接方法还包括：

校正工件的位置。

即，当芯片移动至待焊接的基板的上方后，激光焊接装置能够校正芯片的位置，以保证放置至焊盘上的芯片的中心能够与焊盘的中心对齐，从而进一步提高焊接精度，以进一步避免返修后的基板上存在坏点。

为对芯片的位置进行校正，本实施例中的激光焊接装置还包括相机(图中未示出)，相机用于获取芯片的下表面的图像，驱动模块还包括第三驱动件，第三驱动件能够驱动真空吸头11绕其轴线旋转，即，当芯片被真空吸头11吸取或移动至待焊接的基板的上方后，相机获取芯片下表面的图像，以判断芯片的位置是否有偏转，若芯片的位置存在偏转，第三驱动件驱动真空吸头11绕其轴线旋转，从而带动吸附于真空吸头11上的芯片进行旋转，以调整芯片的位置，进而保证放置至焊盘上的芯片的中心能够与焊盘的中心对齐，以进一步提高焊接精度，从而进一步避免返修后的基板上存在坏点。

可以理解的是，第三驱动件可选为步进电机或伺服电机等驱动结构，本实施例中对此不作具体限制，需要说明的是，第一驱动件能够驱动第二驱动件、第三驱动件和真空吸头11同时沿水平方向移动，第二驱动件能够驱动第三驱动件和真空吸头11同时沿竖直方向移动。

同样可以理解的是，相机及第三驱动件的结构均为现有技术，本实施例中对此不作赘述。

基于上述，上文述及的校正工件的位置包括：

获取工件下表面的图像，绕与工件的下表面垂直并经过工件的中心的轴线旋转工件。

进一步地，本实施例中的激光焊接装置还包括压力传感器(图中未示出)，压力传感器能够检测工件向焊料和焊盘施加的压力的数值，以避免损伤芯片和焊盘。

在第二驱动件驱动真空吸头11沿竖直方向下降的过程中，压力传感器能够检测芯片向焊料和焊盘施加的压力的数值，当压力传感器检测压力达到预设值后，第二驱动件停止驱动真空吸头11沿竖直方向下降，从而能够避免损伤芯片和焊盘，同时，由于对于同一个基板上的所有坏点，重新焊接时芯片受到的压力均相同，因此本实施例还能够保证同一个基板在返修后其上所有坏点重新焊接的芯片的的高度保持一致，即，本实施例还能够保证焊接的一致性，从而提高LED显示面板的显示性能。

可以理解的是，压力传感器的具体结构和工作原理均为现有技术，本实施例中对此不作赘述。

基于上述，上文述及的下压工件包括：

通过压力传感器感应工件向焊料和焊盘施加的压力的数值，使压力等于预设值。

需要说明的是，上文述及的焊料可为锡膏或助焊剂或合金材料等，本实施例中对此不作具体限制。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光焊接方法，其特征在于，包括：

将工件移动至焊盘上；

下压所述工件，通过激光发射器(2)向所述工件和所述焊盘发射激光，加热熔化位于所述工件和所述焊盘之间的焊料；

待所述焊料冷却后，解除对所述工件施加的压力，通过所述激光发射器(2)向所述工件和所述焊盘发射激光，加热熔化所述焊料。

2.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，所述激光焊接方法还包括：

校正所述工件的位置。

3.根据权利要求2所述的激光焊接方法，其特征在于，所述校正所述工件的位置包括：

获取所述工件下表面的图像，绕与所述工件的下表面垂直并经过工件的中心的轴线旋转所述工件。

4.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，所述通过激光发射器(2)向所述工件和所述焊盘发射激光包括：

所述激光发射器(2)朝向所述工件和所述焊盘的侧面发射激光，所述激光发射器(2)发射的激光的出射角度大于或等于20°并小于或等于70°。

5.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，所述下压所述工件包括：

通过压力传感器感应所述工件向所述焊料和所述焊盘施加的压力的数值，使压力等于预设值。

6.一种激光焊接装置，所述激光焊接装置基于如权利要求1-5任意一项所述的激光焊接方法进行焊接，其特征在于，所述激光焊接装置包括：

移动机构(1)，能够沿水平方向或竖直方向移动所述工件；及

激光发射器(2)，能够向所述工件和所述焊盘的侧面发射激光，所述激光发射器(2)发射的激光的出射角度为锐角。

7.根据权利要求6所述的激光焊接装置，其特征在于，所述移动机构(1)包括：

真空吸头(11)，能够吸取所述工件；及

驱动模块，包括第一驱动件和第二驱动件，所述第一驱动件能够驱动所述真空吸头(11)沿水平方向移动，所述第二驱动件能够驱动所述真空吸头(11)沿竖直方向移动。

8.根据权利要求7所述的激光焊接装置，其特征在于，所述激光焊接装置还包括压力传感器，所述压力传感器能够检测所述工件向所述焊料和所述焊盘施加的压力的数值。

9.根据权利要求7所述的激光焊接装置，其特征在于，所述驱动模块还包括第三驱动件，所述第三驱动件能够驱动所述真空吸头(11)绕其轴线旋转。

10.根据权利要求6所述的激光焊接装置，其特征在于，所述激光焊接装置还包括角度调节机构，所述角度调节机构能够调节所述激光焊接装置发射的激光的出射角度。

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