CN117620347A - Mini&MicroLED激光回流焊的压盖焊接装置及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明LED焊接技术领域，具体涉及一种Mini&MicroLED激光回流焊的压盖焊接装置及焊接方法,包括密封罩、激光出口和柔性盖板,密封罩的内部设置有激光发射器，所述密封罩的壳体上设置有连通所述密封罩内部的气路；激光出口连接在所述密封罩的下部，所述激光发射器的激光出射方向朝向所述激光出口，所述激光出口与待焊接的PCB板平行设置，待焊接的LED位于所述激光出口的投影内；柔性盖板与所述密封罩的下端连接，且密封所述激光出口；通过将激光出口与待焊接的PCB板平行布置，并且通过使矩形孔精确匹配LED的尺寸，本发明实现了对LED的精确焊接定位，有效减少了虚焊和偏移的可能性。

Description

Mini＆MicroLED激光回流焊的压盖焊接装置及焊接方法

技术领域

本发明涉及LED焊接技术领域，具体涉及一种Mini＆MicroLED激光回流焊的压盖焊接装置及焊接方法。

背景技术

传统的Mini＆Micro LED焊接主要采用热风回流焊。这种方法的特点是设备占地面积大，能耗较高。在热风回流焊的过程中，整个PCB(印刷电路板)基板需要受热，会产生热胀冷缩效应，导致PCB翘曲，进而影响切割精度。这不仅影响产品质量，还可能导致产品出货时拼接缝隙增大，PCB基板间产生段差，最终影响产品出货品质。

还可以采用激光回流焊进行焊接，传统的激光回流焊在焊接时会导致助焊剂沸腾，可能引起LED顶起，从而产生虚焊、偏移或侧立等不良现象。再者，激光焊接的一大问题是焊点照射的顺序。例如，从LED的一侧照射激光可能导致LED一端翘起，另一端虚接。若从LED的长边对两侧电极进行焊接，可能出现一侧锡融化而另一侧未融的现象，造成LED偏移或侧立不良。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的焊接方法会导致LED焊接质量较差，目的在于提供一种Mini＆MicroLED激光回流焊的压盖焊接装置及焊接方法，从而虚焊更少良率更高，焊接偏移和侧立的现象更少。

本发明通过下述技术方案实现：

一种Mini＆MicroLED激光回流焊的压盖焊接装置，包括：

密封罩，其内部设置有激光发射器，所述密封罩的壳体上设置有连通所述密封罩内部的气路；

激光出口，其连接在所述密封罩的下部，所述激光发射器的激光出射方向朝向所述激光出口，所述激光出口与待焊接的PCB板平行设置，待焊接的LED位于所述激光出口的投影内；

柔性盖板，其与所述密封罩的下端连接，且密封所述激光出口；

焊接时，通过所述气路向所述密封罩通入空气，使所述柔性盖板对所述LED施加朝向所述PCB板的作用力。

具体地，所述激光出口包括：固定座和光斑掩膜，所述光斑掩膜通过所述固定座连接在所述密封罩的出口处，所述光斑掩膜与所述PCB板平行设置，所述光斑掩膜上设置有多个贯穿的矩形孔，多个所述矩形孔分别与多个待焊接的LED一一对应设置。

可选地，所述矩形孔的尺寸与所述LED的尺寸相等，且所述矩形孔的投影与所述LED重合。

进一步，所述固定座与控制臂连接，且通过所述控制臂驱动所述固定座移动，所述激光发射器、所述密封罩均与所述固定座固定。

可选地，所述压盖焊接装置还包括风机，所述风机的风口通过管路与所述气路连通，且通过所述风机调节所述密封罩内的气压。

一种Mini＆MicroLED激光回流焊的压盖焊接方法基于如上所述的一种Mini＆MicroLED激光回流焊的压盖焊接装置，所述焊接方法包括：

确定焊接方向，并按焊接方向将多组LED划分为第1组LED、第2组LED、……、第n组LED；

将压盖焊接装置移动至第1组LED的正上方；

下移压盖焊接装置，使柔性盖板与PCB板和第1组LED贴合；

通过气路向密封罩内注入空气，使其转换为正压，柔性盖板对第1组LED施加朝向PCB板的作用力；

启动激光发射器，激光通过光斑掩膜形成激光光斑对位于激光光斑内的LED进行熔焊；

焊接完成后，关闭激光发射器；

通过气路抽出密封罩内的空气，使其转换为负压/常压；

上移压盖焊接装置，使柔性盖板与PCB板和第1组LED分离；

将压盖焊接装置移动至第2组LED的正上方；

重复上述步骤，直至完成第n组LED的焊接。

进一步，所述压盖焊接装置还包括遮光板和驱动装置，所述遮光板与所述光斑掩膜贴合设置，所述驱动装置与所述遮光板连接板驱动所述遮光板在水平方向上移动，所述遮光板上设置有与所述矩形孔对应的透光孔。

具体地，焊接完成后，若选择不关闭激光发射器，则控制所述驱动装置驱动所述遮光板在水平方向上移动，使所述透光孔和所述矩形孔错位设置；

焊接第2组LED的方法包括：

下移压盖焊接装置，使柔性盖板与PCB板和第2组LED贴合；

通过气路向密封罩内注入空气，使其转换为正压，柔性盖板对第2组LED施加朝向PCB板的作用力；

控制驱动装置驱动遮光板移动，使透光孔和矩形孔重合，激光穿过透光孔和矩形孔形成激光光斑对位于激光光斑内的LED进行熔焊；

焊接完成后，控制驱动装置驱动遮光板移动，使透光孔和矩形孔错位；

通过气路抽出密封罩内的空气，使其转换为负压/常压；

上移压盖焊接装置，使柔性盖板与PCB板和第2组LED分离；

将压盖焊接装置移动至第3组LED的正上方；

焊接第3组至第n-1组LED的方法与焊接第2组LED的方法相同；

焊接第n组LED的方法包括：

将压盖焊接装置移动至第n组LED的正上方；

下移压盖焊接装置，使柔性盖板与PCB板和第n组LED贴合；

通过气路向密封罩内注入空气，使其转换为正压，柔性盖板对第n组LED施加朝向PCB板的作用力；

控制驱动装置驱动遮光板移动，使透光孔和矩形孔重合，激光穿过透光孔和矩形孔形成激光光斑对位于激光光斑内的LED进行熔焊；

焊接完成后，关闭激光发射器。

可选地，压盖焊接装置的移动方式为寸动。

具体地，对每一组LED进行焊接时，通过调整就激光发射器的功率来调整激光的能量密度，激光的回流曲线图内包括升温区、恒温区、回流区和冷却区；

激光的回流曲线图与热风回流焊的回流曲线图相同。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明与传统的热风回流焊相比，使用密封罩内的激光发射器直接对LED进行焊接的方法提高了焊接效率，提升了焊接质量，减少了热损失，从而提高了能源的利用效率。

通过将激光出口与待焊接的PCB板平行布置，并且通过使矩形孔精确匹配LED的尺寸，本发明实现了对LED的精确焊接定位，有效减少了虚焊和偏移的可能性。

通过风机和气路系统调节密封罩内的气压，并结合柔性盖板的使用，确保了焊接过程中LED的稳定，少了LED顶起和其他焊接缺陷的发生，进一步保证了焊接过程的质量和效率。

附图说明

附图示出了本发明的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明的原理，其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。

图1是根据本发明所述的一种Mini＆MicroLED激光回流焊的压盖焊接装置的结构示意图。

图2是根据本发明所述的一种Mini＆MicroLED激光回流焊的压盖焊接方法的示意图。

图3是根据本发明所述的激光的回流曲线图。

附图标记：1-密封罩，2-激光发射器，3-激光束，4-固定座，5-光斑掩膜，6-气路，7-柔性盖板，8-PCB板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图和实施方式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方式仅用于解释相关内容，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。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，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。

在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。

实施例一

如图1所示，提供一种Mini＆MicroLED激光回流焊的压盖焊接装置，包括：密封罩1、激光出口和柔性盖板7。

密封罩1的内部设置有激光发射器2，密封罩1的壳体上设置有连通密封罩1内部的气路6；激光出口连接在密封罩1的下部，激光发射器2的激光出射方向朝向激光出口，激光出口与待焊接的PCB板8平行设置，待焊接的LED9位于激光出口的投影内；柔性盖板7与密封罩1的下端连接，且密封激光出口；

焊接时，通过气路6向密封罩1通入空气，使柔性盖板7对LED9施加朝向PCB板8的作用力。

另外，为了控制密封罩1内的气压，压盖焊接装置还包括风机，风机的风口通过管路与气路6连通，且通过风机调节密封罩1内的气压。

通过气路6控制密封罩1内部空气含量，使得密封罩1内部在正压和负压之间转换，当密封罩1内部为正压时，柔性盖板7在气压的作用下，凸起，从而对LED9施加作用力，避免LED9在焊接的过程中产生移动。

当焊接完成后，密封罩1内部转换为负压，柔性盖板7在大气压的作用力，凹陷，从而不再对LED9施加作用力，便于移动整个装置。

通过柔性盖板7的结构，可以有效的防止LED9翘起虚焊、偏移、侧立等不良情况。

为了减少对PCB板8的加热，本实施例中的激光出口包括：固定座4和光斑掩膜5，光斑掩膜5通过固定座4连接在密封罩1的出口处，光斑掩膜5与PCB板8平行设置，光斑掩膜5上设置有多个贯穿的矩形孔，多个矩形孔分别与多个待焊接的LED9一一对应设置。矩形孔的尺寸与LED9的尺寸相等，且矩形孔的投影与LED9重合。

通过设置光斑掩膜5，并仅允许LED9的位置被激光束3照射，从而可以避免激光束3照射到PCB板8上，进一步的减少PCB板8因受热而出现的形变。

固定座4与控制臂连接，且通过控制臂驱动固定座4移动，激光发射器2、密封罩1均与固定座4固定。机械臂为现阶段常见的机械臂，并而使压盖焊接装置以寸动的方式移动。

寸动是一种能够实现微小、精确移动的机械操作方式。在压盖焊接过程中，对焊接头的精确定位至关重要，尤其是在处理小型组件如Mini＆Micro LED9时。寸动允许操作者或自动化系统以极小的步长精确移动焊接装置，确保焊接点的精准对准。

在微电子焊接过程中，过快或过猛的移动可能导致机械应力，进而损伤脆弱的电子组件。寸动通过渐进式、细致的移动方式减少了这种风险，确保了焊接过程中组件的安全。

在进行多点焊接时，寸动移动能够确保每个焊点都能接受适当的焊接时间和压力，从而提高焊接的一致性和整体质量。

在激光焊接中，过快的移动可能导致热量在焊点之间不均匀分布，而寸动方式能够确保每个焊点都获得适当的热量处理，从而减少热影响区域，提升焊接效果。

实施例二

一种Mini＆MicroLED激光回流焊的压盖焊接方法焊接方法包括：

确定焊接方向，并按焊接方向将多组LED9划分为第1组LED9、第2组LED9、……、第n组LED9；

将压盖焊接装置移动至第1组LED9的正上方，如图2所示。

下移压盖焊接装置，使柔性盖板7与PCB板8和第1组LED9贴合；

通过气路6向密封罩1内注入空气，使其转换为正压，柔性盖板7对第1组LED9施加朝向PCB板8的作用力；

启动激光发射器2，激光通过光斑掩膜5形成激光光斑对位于激光光斑内的LED9进行熔焊；

焊接完成后，关闭激光发射器2；

通过气路6抽出密封罩1内的空气，使其转换为负压/常压；

上移压盖焊接装置，使柔性盖板7与PCB板8和第1组LED9分离；

将压盖焊接装置移动至第2组LED9的正上方；

下移压盖焊接装置，使柔性盖板7与PCB板8和第2组LED9贴合；

通过气路6向密封罩1内注入空气，使其转换为正压，柔性盖板7对第2组LED9施加朝向PCB板8的作用力；

启动激光发射器2，激光通过光斑掩膜5形成激光光斑对位于激光光斑内的LED9进行熔焊；

焊接完成后，关闭激光发射器2；

通过气路6抽出密封罩1内的空气，使其转换为负压/常压；

上移压盖焊接装置，使柔性盖板7与PCB板8和第2组LED9分离；

将压盖焊接装置移动至第3组LED9的正上方；

以此类推，重复上述步骤，直至完成第n组LED9的焊接。

目前，激光回流焊在焊接时没有预热区，焊接时直接使用激光的高能密度进行焊接，但传统的线性激光焊接时，激光照在焊点的顺序是有先后顺序——如从LED9的一侧照射，会造成LED9的一端翘起，一端虚接，从而造成灭点不良，而从LED9的长边对两侧电极进行焊接，则会两端的焊盘，一侧锡融，一端侧未融的现象产生，造成LED9的偏移或侧立不良。对产品的直通率造成很大的影响。

为了避免上述情况，对每一组LED9进行焊接时，通过调整就激光发射器2的功率来调整激光的能量密度，激光的回流曲线图内包括升温区、恒温区、回流区和冷却区；激光的回流曲线图与热风回流焊的回流曲线图相同。通过功率调节和温度闭环管控的原理，模拟热风回流焊的回流曲线，对COB产品进行焊接，达成较好的焊接效果，完成焊接过程。

实施例三

在实施例二中，是通过关闭激光发射器2来避免在移动焊接装置的过程中对PCB板8造成加热，频繁的关闭激光发射器2可能造成激光发射器2的损坏，因此本实施例中的压盖焊接装置还包括遮光板和驱动装置，遮光板与光斑掩膜5贴合设置，驱动装置与遮光板连接板驱动遮光板在水平方向上移动，遮光板上设置有与矩形孔对应的透光孔。

焊接完成后，若选择不关闭激光发射器2，则控制驱动装置驱动遮光板在水平方向上移动，使透光孔和矩形孔错位设置，驱动装置可以为直线电机或者其他能够驱动遮光板平移的结构。

焊接方法包括：

确定焊接方向，并按焊接方向将多组LED9划分为第1组LED9、第2组LED9、……、第n组LED9；

将压盖焊接装置移动至第1组LED9的正上方，如图2所示。

下移压盖焊接装置，使柔性盖板7与PCB板8和第1组LED9贴合；

通过气路6向密封罩1内注入空气，使其转换为正压，柔性盖板7对第1组LED9施加朝向PCB板8的作用力；

启动激光发射器2(此时保证透光孔和矩形孔重合)，激光通过光斑掩膜5形成激光光斑对位于激光光斑内的LED9进行熔焊；

焊接完成后，关闭激光发射器2；

通过气路6抽出密封罩1内的空气，使其转换为负压/常压；

上移压盖焊接装置，使柔性盖板7与PCB板8和第1组LED9分离；

将压盖焊接装置移动至第2组LED9的正上方；

下移压盖焊接装置，使柔性盖板7与PCB板8和第2组LED9贴合；

通过气路6向密封罩1内注入空气，使其转换为正压，柔性盖板7对第2组LED9施加朝向PCB板8的作用力；

控制驱动装置驱动遮光板移动，使透光孔和矩形孔重合，激光穿过透光孔和矩形孔形成激光光斑对位于激光光斑内的LED9进行熔焊；

焊接完成后，控制驱动装置驱动遮光板移动，使透光孔和矩形孔错位；

通过气路6抽出密封罩1内的空气，使其转换为负压/常压；

上移压盖焊接装置，使柔性盖板7与PCB板8和第2组LED9分离；

将压盖焊接装置移动至第3组LED9的正上方；

焊接第3组至第n-1组LED9的方法与焊接第2组LED9的方法相同；

焊接第n组LED9的方法包括：

将压盖焊接装置移动至第n组LED9的正上方；

下移压盖焊接装置，使柔性盖板7与PCB板8和第n组LED9贴合；

通过气路6向密封罩1内注入空气，使其转换为正压，柔性盖板7对第n组LED9施加朝向PCB板8的作用力；

控制驱动装置驱动遮光板移动，使透光孔和矩形孔重合，激光穿过透光孔和矩形孔形成激光光斑对位于激光光斑内的LED9进行熔焊；

焊接完成后，关闭激光发射器2。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本发明，而并非是对本发明的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述发明的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种Mini&MicroLED激光回流焊的压盖焊接装置，其特征在于，包括：

密封罩(1)，其内部设置有激光发射器(2)，所述密封罩(1)的壳体上设置有连通所述密封罩(1)内部的气路(6)；

激光出口，其连接在所述密封罩(1)的下部，所述激光发射器(2)的激光出射方向朝向所述激光出口，所述激光出口与待焊接的PCB板(8)平行设置，待焊接的LED(9)位于所述激光出口的投影内；

柔性盖板(7)，其与所述密封罩(1)的下端连接，且密封所述激光出口；

焊接时，通过所述气路(6)向所述密封罩(1)通入空气，使所述柔性盖板(7)对所述LED(9)施加朝向所述PCB板(8)的作用力。

2.根据权利要求1所述的一种Mini&MicroLED激光回流焊的压盖焊接装置，其特征在于，所述激光出口包括：固定座(4)和光斑掩膜(5)，所述光斑掩膜(5)通过所述固定座(4)连接在所述密封罩(1)的出口处，所述光斑掩膜(5)与所述PCB板(8)平行设置，所述光斑掩膜(5)上设置有多个贯穿的矩形孔，多个所述矩形孔分别与多个待焊接的LED(9)一一对应设置。

3.根据权利要求2所述的一种Mini&MicroLED激光回流焊的压盖焊接装置，其特征在于，所述矩形孔的尺寸与所述LED(9)的尺寸相等，且所述矩形孔的投影与所述LED(9)重合。

4.根据权利要求2所述的一种Mini&MicroLED激光回流焊的压盖焊接装置，其特征在于，所述固定座(4)与控制臂连接，且通过所述控制臂驱动所述固定座(4)移动，所述激光发射器(2)、所述密封罩(1)均与所述固定座(4)固定。

5.根据权利要求2所述的一种Mini&MicroLED激光回流焊的压盖焊接装置，其特征在于，还包括风机，所述风机的风口通过管路与所述气路(6)连通，且通过所述风机调节所述密封罩(1)内的气压。

6.一种Mini&MicroLED激光回流焊的压盖焊接方法，其特征在于，基于如权利要求2-5中任意一项所述的一种Mini&MicroLED激光回流焊的压盖焊接装置，所述焊接方法包括：

确定焊接方向，并按焊接方向将多组LED(9)划分为第1组LED(9)、第2组LED(9)、……、第n组LED(9)；

将压盖焊接装置移动至第1组LED(9)的正上方；

下移压盖焊接装置，使柔性盖板(7)与PCB板(8)和第1组LED(9)贴合；

通过气路(6)向密封罩(1)内注入空气，使其转换为正压，柔性盖板(7)对第1组LED(9)施加朝向PCB板(8)的作用力；

启动激光发射器(2)，激光通过光斑掩膜(5)形成激光光斑对位于激光光斑内的LED(9)进行熔焊；

焊接完成后，关闭激光发射器(2)；

通过气路(6)抽出密封罩(1)内的空气，使其转换为负压/常压；

上移压盖焊接装置，使柔性盖板(7)与PCB板(8)和第1组LED(9)分离；

将压盖焊接装置移动至第2组LED(9)的正上方；

重复上述步骤，直至完成第n组LED(9)的焊接。

7.根据权利要求6所述的一种Mini&MicroLED激光回流焊的压盖焊接方法，其特征在于，所述压盖焊接装置还包括遮光板和驱动装置，所述遮光板与所述光斑掩膜(5)贴合设置，所述驱动装置与所述遮光板连接板驱动所述遮光板在水平方向上移动，所述遮光板上设置有与所述矩形孔对应的透光孔。

8.根据权利要求7所述的一种Mini&MicroLED激光回流焊的压盖焊接方法，其特征在于，焊接完成后，若选择不关闭激光发射器(2)，则控制所述驱动装置驱动所述遮光板在水平方向上移动，使所述透光孔和所述矩形孔错位设置；

焊接第2组LED(9)的方法包括：

下移压盖焊接装置，使柔性盖板(7)与PCB板(8)和第2组LED(9)贴合；

通过气路(6)向密封罩(1)内注入空气，使其转换为正压，柔性盖板(7)对第2组LED(9)施加朝向PCB板(8)的作用力；

控制驱动装置驱动遮光板移动，使透光孔和矩形孔重合，激光穿过透光孔和矩形孔形成激光光斑对位于激光光斑内的LED(9)进行熔焊；

焊接完成后，控制驱动装置驱动遮光板移动，使透光孔和矩形孔错位；

通过气路(6)抽出密封罩(1)内的空气，使其转换为负压/常压；

上移压盖焊接装置，使柔性盖板(7)与PCB板(8)和第2组LED(9)分离；

将压盖焊接装置移动至第3组LED(9)的正上方；

焊接第3组至第n-1组LED(9)的方法与焊接第2组LED(9)的方法相同；

焊接第n组LED(9)的方法包括：

将压盖焊接装置移动至第n组LED(9)的正上方；

下移压盖焊接装置，使柔性盖板(7)与PCB板(8)和第n组LED(9)贴合；

通过气路(6)向密封罩(1)内注入空气，使其转换为正压，柔性盖板(7)对第n组LED(9)施加朝向PCB板(8)的作用力；

控制驱动装置驱动遮光板移动，使透光孔和矩形孔重合，激光穿过透光孔和矩形孔形成激光光斑对位于激光光斑内的LED(9)进行熔焊；

焊接完成后，关闭激光发射器(2)。

9.根据权利要求6所述的一种Mini&MicroLED激光回流焊的压盖焊接方法，其特征在于，压盖焊接装置的移动方式为寸动。

10.根据权利要求6所述的一种Mini&MicroLED激光回流焊的压盖焊接方法，其特征在于，对每一组LED(9)进行焊接时，通过调整就激光发射器(2)的功率来调整激光的能量密度，激光的回流曲线图内包括升温区、恒温区、回流区和冷却区；

激光的回流曲线图与热风回流焊的回流曲线图相同。