CN217424563U - 一种同轴测温激光低温焊锡头 - Google Patents
一种同轴测温激光低温焊锡头 Download PDFInfo
- Publication number
- CN217424563U CN217424563U CN202220337411.XU CN202220337411U CN217424563U CN 217424563 U CN217424563 U CN 217424563U CN 202220337411 U CN202220337411 U CN 202220337411U CN 217424563 U CN217424563 U CN 217424563U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- infrared
- laser
- temperature measurement
- infrared temperature
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 title claims abstract description 59
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 23
- 238000005476 soldering Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims 5
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 6
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 230000005457 Black-body radiation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000002845 discoloration Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Radiation Pyrometers (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种同轴测温激光低温焊锡头，包括红外测温探头，红外测温探头聚焦透镜，激光/可见光45度反射镜，三光路三合一聚焦透镜，红外测温辅助聚焦块组，激光光源，激光光源准直透镜，激光45度反射镜，可见光45度反射镜，CCD成像透镜，CCD，红外测温探头含红外测温面元。微小焊盘的低温焊锡，会导致焊盘发射红外线较弱，本实用新型采用红外测温辅助光路来收集宽的空间角度的红外线，与中心主红外光路一起，增强红外测温面元收集到的红外信号，提高低温微小焊盘的激光焊锡控温精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光焊锡技术，尤其是涉及一种同轴测温激光低温焊锡头。
背景技术
激光焊锡技术已经广泛应用于自动化焊锡设备中，随着微电子行业的迅速发展，一些基材如FPC对温度敏感且焊盘尺寸微型化，并且需要短的钎焊时间，焊盘的温度为220℃至250℃低温区域。激光焊锡能够提供微小尺寸的加热源，并且是非接触加工，但是激光光源加热产生的温度速率是很快的，必须对温度进行监视，否则过高的焊盘温度，会导致焊锡的氧化以及基材的损伤变质变色。工艺要求必须能更好的控制焊盘温度。
微小焊盘尺寸和低温度焊锡，决定了焊盘的红外线的辐射强度较弱。双色测温技术能够部分弥补部分红外线较弱导致的灵敏度差的缺陷，但是，更好的控温精度必须要求尽量增加红外测温面元太远所收集到的红外线的强度，增加信噪比。由于机构上的原因，一方面是电路本身还有工装夹具的限制，另外辅助吹气和吸气都需要空间位置，激光聚焦透镜的焦距不能设计的太短，导致测温系统收集的焊盘的红外线有限，影响了测温精度。增加激光聚焦透镜的尺寸来增加收集的红外线能量，但是透镜尺寸过大会导致整个机构的体积变大，且透镜尺寸过大会导致透镜加工的成本升高。
黑体辐射的规律，是发射物体的温度越高，发射红外线的中心波长向短波方向移动，发射强度越小，则红外探测系统的信噪比降低，控温精度也降低。解决此问题的方向有两个，一个就是采用双波长法，根据红外辐射的双波长检测法来判定红外辐射物体的温度，另外一个方法，就是增加红外测温面元收集到的红外线强度。双波长检测法也需要红外测温面元采集到足够的红外辐射，否则会因信噪比太低而影响温度检测精度。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述技术不足，提出一种同轴测温激光低温焊锡头，目的在于解决目前低温焊锡头的焊盘红外线辐射弱、同轴测温精度差的问题，从而能够提高同轴测温精度，达到精确控制焊盘的实际温度的目的。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案提供一种同轴测温激光低温焊锡头，包括红外测温探头，红外测温探头聚焦透镜，激光/可见光45度反射镜，三光路三合一聚焦透镜，红外测温辅助聚焦块组，激光光源，激光光源准直透镜，激光45度反射镜，可见光45度反射镜，CCD成像透镜，CCD。
所述的激光光源经过激光准直透镜后，形成一定直径的平行光束。该平行光束经过激光45度反射镜反射，再经过激光/可见光45度反射镜，入射到三光路三合一聚焦透镜，聚焦到焊盘点，让让焊盘升温、焊盘位置的锡升温融化，发射红外线。
工作中，焊盘位置的实时图像发射的可见光经过三光路三合一聚焦透镜，再经过激光/可见光45度反射镜反射，再经过可见光45度反射镜反射，再经过CCD成像透镜成像到CCD面元，进行视觉监视。
所述三光路三合一聚焦透镜的有效范围与焊盘之间形成的空间角内，焊盘温度上升而发射的红外线在该空间角度内被三光路三合一聚焦镜收集聚焦，再经过红外测温探头聚焦透镜，将红外线聚焦到红外测温探头的红外测温面元上。
所述红外测温辅助聚焦块有效面元与焊盘之间形成的空间角范围内的红外线，同时被红外测温辅助聚焦块组收集并聚焦到红外测温探头的红外测温面元上。
所述的红外测温探头的红外测温面元收集到的红外线包括三光路三合一聚焦透镜和红外测温辅助聚焦块组两者同时收集到的各自空间角度内的红外线。
所述的红外辅助探测光路中心轴线与中心探测光路两者的中心轴线重合。
工作中，红外低温系统判定焊盘的温度，并由激光闭环控制系统控制激光的功率和时间延时等参数，完成锡钎焊。
本系统中，激光光路、红外测温光路、CCD成像光路在三光路三合一聚焦透镜位置形成三光路同轴，能够实时检测焊盘位置的视觉信息和温度信息，并对激光焊锡工艺形成闭环控制；
所述的激光/可见光45度反射镜对45度或45度附近角度入射的激光和CCD成像波长的可见光形成高反射，对45度或者45度附近角度入射的红外测温面元工作区域内的红外线形成高透射，所述的激光45度反射镜对45度或45度附近角度入射的激光形成高反射，对45度或45度附近角度入射的CCD成像波长区域的可见光形成高透射。
优选的，红外测温辅助聚焦块组由3块或6块光学聚焦块组成，整体组合呈环状分布，显示为中空的类透镜结构。
优选的，红外测温辅助聚焦块组的位置实际低于三光路三合一聚焦透镜组，可以收集除中心光路外的更大空间角的辅助光路的红外线。
优选的，红外测温辅助聚焦块组收集并聚焦的红外线并不通过激光/可见光45度反射镜，即激光/可见光45度反射镜的结构尺寸边界位于红外辅助测温的空间角度内。
附图说明
图1为本实用新型的一种同轴测温激光低温焊锡头的结构图。
其中，附图标记为：1、红外测温探头；2、红外测温探头聚焦透镜；3、激光/可见光45度反射镜；4、三光路三合一聚焦透镜；5、焊盘；6、红外测温辅助聚焦块组；7、激光光源；8、激光光源准直透镜；9、激光45度反射镜；10、CCD；11、CCD成像透镜；12、可见光45度反射镜，13、红外测温面元。
图2为本实用新型的一种同轴测温激光低温焊锡头的红外辅助聚焦块组。
其中，附图标记为：6、红外测温辅助聚焦块组；602、红外测温辅助聚焦块。
图3 为本实用新型的红外中心路和红外辅助光路示意图。
其中，附图标记为：401、红外中心光路；601、红外辅助光路。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
请参阅图1、图2、图3，本实用新型的技术方案提供一种同轴测温激光低温焊锡头，包括红外测温探头1、红外测温探头聚焦透镜2、激光/可见光45度反射镜3、三光路三合一聚焦透镜4、焊盘5、红外测温辅助聚焦块组6、激光光源7、激光光源准直透镜8、激光45度反射镜9、CCD10、CCD成像透镜11、可见光45度反射镜12，其中红外测温辅助聚焦块组6由数块红外测温辅助聚焦块602组成，红外测温探头内含红外测温面元13。
激光光源7经过激光光源准直透镜8后，形成一定直径的平行光束。该平行光束经过激光45度反射镜9反射，再经过激光/可见光45度反射镜3，入射到三光路三合一聚焦透镜4，聚焦到焊盘5，让让焊盘升温、焊盘位置的锡升温融化。
焊盘的温度上升，会产生红外线，其中焊盘发射的位于中心的一定空间角内的红外中心光路401的红外线被三光路三合一聚焦透镜4收集聚焦，再经过红外测温探头聚焦透镜2，将红外线聚焦到红外测温探头1的红外测温面元13上，临近比邻中心空间角的一部分空间角内的红外辅助光路601内的红外线，则由红外测温辅助聚焦块组6收集并聚焦，再经过红外测温探头聚焦透镜2，聚焦到红外测温探头1的红外测温面元13上，红外测温面元13吸收红外线产生热释电效应，经过信号处理，来判定焊盘5的温度，系统控制激光光源7的功率和时间延时等参数，完成锡钎焊。
焊盘图像的可见光则经过三光路三合一聚焦透镜4，经过激光/可见光45度反射镜3反射，再由可见光45度反射镜12反射，再与CCD成像透镜11成像后进入CCD10，由外部控制系统进行视觉监视或视觉位置检测。
三光路三合一聚焦透镜4和红外测温辅助聚焦块组6分别收集焊盘发射的红外线的中心区域和比邻中心区域的部分外围区域的红外线并各自聚焦，再汇合一起经过红外测温探头聚焦透镜2聚焦，将两部分红外线一起聚焦到红外探测器的红外测温面元13上。
具体的，所述的激光光源7为半导体激光器，波长为808nm至980nm；
具体的，红外辅助探测光路的红外测温辅助聚焦块组为6块光学聚焦块组成；
具体的，三光路三合一聚焦透镜4的焦距为60mm至150mm；
具体的，红外测温辅助聚焦块组的位置比三光路三合一聚焦镜位置低，对应的，红外测温辅助聚焦块组的有效焦距低于三光路三合一聚焦透镜的有效焦距。
以上所述本实用新型的具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。
Claims (4)
1.一种同轴测温激光低温焊锡头，包括红外测温探头，红外测温探头聚焦透镜，激光/可见光45度反射镜，三光路三合一聚焦透镜，红外测温辅助聚焦块组，激光光源，激光光源准直透镜，激光45度反射镜，可见光45度反射镜，CCD成像透镜，CCD，红外测温探头内含红外测温面元，其特征在于：
所述激光光源经过激光准直透镜后，形成一定直径的平行光束，该平行光束经过激光45度反射镜反射，再经过激光/可见光45度反射镜，入射到三光路三合一聚焦透镜，聚焦到焊盘点，让焊盘升温、焊盘位置的锡升温融化，焊盘的温度上升，发射红外线，焊盘发射的位于中心位置的一定空间角内的红外线被三光路三合一聚焦镜收集聚焦，再经过红外测温探头聚焦透镜聚焦到红外测温面元上；所述红外测温辅助聚焦块组同时收集临近比邻中心空间角的一部分空间角内的红外线并聚焦，再经过红外测温探头聚焦透镜，聚焦到红外测温探头的红外测温面元上；
所述红外测温面元上的热释电效应经过信号处理，来判定焊盘的温度，并由激光闭环控制系统控制激光的功率和时间延时参数，完成锡钎焊。
2.根据权利要求1所述的一种同轴测温激光低温焊锡头，其特征在于，所述红外测温辅助聚焦块组由数块红外光学聚焦块组成，红外测温辅助聚焦块组整体布置为环状周期轴对称分布，显示为中空的类透镜结构。
3.根据权利要求1所述的一种同轴测温激光低温焊锡头，其特征在于，所述的红外测温辅助聚焦块组的中心对称轴线与三光路三合一聚焦透镜中心轴线重合。
4.根据权利要求1所述的一种同轴测温激光低温焊锡头，其特征在于，所述的红外辅助探测光路为一块或数块光学聚焦块组成，与主光路聚焦透镜在轴线上位于不同位置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202220337411.XU CN217424563U (zh) | 2022-02-20 | 2022-02-20 | 一种同轴测温激光低温焊锡头 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202220337411.XU CN217424563U (zh) | 2022-02-20 | 2022-02-20 | 一种同轴测温激光低温焊锡头 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN217424563U true CN217424563U (zh) | 2022-09-13 |
Family
ID=83176590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202220337411.XU Expired - Fee Related CN217424563U (zh) | 2022-02-20 | 2022-02-20 | 一种同轴测温激光低温焊锡头 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN217424563U (zh) |
-
2022
- 2022-02-20 CN CN202220337411.XU patent/CN217424563U/zh not_active Expired - Fee Related
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4481418A (en) | Fiber optic scanning system for laser/thermal inspection | |
| JP5042013B2 (ja) | レーザ加熱装置 | |
| TWI292353B (en) | Laser machining device, laser machining temperature measuring device and laser machining method, and laser machining temperature measuring method | |
| CN102023614B (zh) | 激光焊接装置 | |
| KR20110098672A (ko) | 재료들을 재료 결합식으로 연결하는 방법 및 장치 | |
| JPH0961752A (ja) | 光軸調芯方法、光軸調芯装置、光学素子の検査方法、光学素子の検査装置、光学モジュ−ルの製造方法及び光学モジュ−ルの製造装置 | |
| CN217424563U (zh) | 一种同轴测温激光低温焊锡头 | |
| JPWO2018097018A1 (ja) | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 | |
| CN117102712B (zh) | 激光加工质量监测系统、方法、处理设备及可读存储介质 | |
| CN111579090A (zh) | 一种小型化高精度红外面阵测温热像仪 | |
| CN215145454U (zh) | 一种简易激光锡焊光学镜头 | |
| JP7126192B2 (ja) | 集光光学ユニット及びそれを用いたレーザ発振器、レーザ加工装置、レーザ発振器の異常診断方法 | |
| CN213033884U (zh) | 一种四点光斑焊接头 | |
| US4806723A (en) | Weld monitoring | |
| JP2599463Y2 (ja) | レーザ集光位置変動計測装置 | |
| CN109926718B (zh) | 一种温控激光焊接系统和方法 | |
| CN108760641B (zh) | 基于单光子探测的熔焊过程监测装置及监测方法 | |
| CN215145673U (zh) | 激光加工系统 | |
| CN221019128U (zh) | 一种光学模组及双光斑激光系统 | |
| JPH11138278A (ja) | 加工不良判別機構を備えた加工用レーザー出射装置 | |
| US20040228437A1 (en) | In-situ monitoring system for bonding process and method therefor | |
| CN218903979U (zh) | 同轴测温视觉条形光斑xy可调激光焊接头 | |
| CN216882238U (zh) | 激光加工结构及激光加工设备 | |
| KR102600738B1 (ko) | 거친 표면 열화상 검사 장치 | |
| CN217096140U (zh) | 一种用于miniLED激光返修焊接用矩形光斑光路系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20220913 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |