TWI457190B - 雷射加工裝置 - Google Patents

Description

雷射加工裝置

本發明係關於一種雷射加工裝置，尤指一種將用來壓合電路板翹曲之氣體和射出之雷射同方向垂直射向該電路板上之焊接部之雷射加工裝置。

雷射加工裝置之基本原理主要是將雷射輸出之光束，導引並聚焦到焊料的表面。聚焦後的雷射光束經焊料吸收後，使得溫度驟然昇高而熔化以達到焊接物件的目的。

請參閱第1圖，第1圖係雷射頭10射出之雷射用於焊接軟性電路板12和基板14之示意圖。傳統上，欲將軟性電路板(Flexible circuit board，FPC)12之焊接部18焊接到基板14的連接部16，軟性電路板12的焊接部18會先對應放置於基板14的連接部16上，之後從雷射頭10射出高溫之雷射L會照射在焊接部18上，使得軟性電路板12的焊接部18上的焊料(例如錫)熔化，一旦冷卻後軟性電路板12即可與基板14的連接部16固定在一起。然而，焊接部18無法平貼於基板14上，使得焊接部18和基板14之連接部16上下間距過大，這容易使得焊接鋪錫不平均，導致焊點過大而造成焊接作業的困難。

請參閱第2圖，第2圖係使用壓頭20壓合軟性電路板12之焊接部18和基板14之示意圖。為了改善上述問題，有一解決方案係採用石英或其他透光性材料所製成的壓頭20直接壓合焊接部18和連接部16，然而這樣的方案仍有無法補錫的問題，而且壓頭20容易影響錫的鋪料範圍和厚度，導致鋪料均一性不佳。

有鑑於此，本發明之目的係提供一種同方向垂直將氣體和雷射射向該電路板，以改善因電路板和基板之間有過大間距而不易焊接之雷射加工裝置。

本發明提出一種將一電路板焊接於一基板上之雷射加工裝置。該雷射加工裝置包含風管、雷射頭和外管。風管具有一出風口噴出一氣體至該電路板上之一焊接部上。該雷射頭緊鄰於該風管，用來發出一雷射光至該電路板上之該焊接部上。該風管以及該雷射頭係大體位於該外管內，該外管之一開口係朝向該電路板，使得自該出風口噴出之該氣體與以及自該雷射頭射出之雷射從該開口以垂直的方向射向該電路板上之該焊接部。

本發明之雷射加工裝置另包含一供氣裝置和一側管。該供氣裝置用來產生該氣體。該側管連接該供氣裝置並側接於該外管，用來導引該氣體至該風管。

本發明之雷射加工裝置更包含一焊料供給源，鄰近於該出風口。

在本發明之一實施例中，雷射加工裝置更包含一外管，該風管以及該雷射頭係大體位於該外管內，該外管具有一開口，該氣體、該焊料供給源之一焊料以及該雷射頭所提供之一雷射光係同時經由該開口射出。

在本發明之另一實施例中，雷射加工裝置更包含一外管，該風管以及該雷射頭係大體位於該外管內，該外管具有一開口，該氣體以及該雷射頭所提供之一雷射光係同時經由該開口射出。

本發明更提出一種雷射加工裝置。該雷射加工裝置包含　一風管以及一雷射頭。該風管具有一出風口，垂直向下噴出一氣體。該雷射頭，緊鄰於該風管，提供一雷射光經由該出風口射出。

為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

以下各實施例的說明是參考附加的圖式，用以例示本發明可用以實施之特定實施例。本發明所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「頂」、「底」、「水平」、「垂直」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。

請參閱第3圖和第4圖，第3圖係本發明之雷射加工裝置100之示意圖，第4圖係本發明之第一實施例之雷射加工裝置100之雷射頭116產生之雷射照射於電路板130之示意圖。雷射加工裝置100包含風管114、焊料供給源115、雷射頭116、外管118、導管152和供氣裝置120。此外，雷射頭116的一部份舉例可位於風管114內，但並不用以侷限。供氣裝置120提供的氣體會經由側管150以及/或外管118導引並由風管114的出風口146送出。焊料供給源115用來提供焊接所需使用的軟焊材料，例如錫或銀等等。焊料供給源115提供的焊料會經由導管152噴出。緊鄰於風管114的雷射頭116用來發出一雷射光束L。外管118用來收納風管114以及雷射頭116，如此一來，可以確保雷射光束L、供氣裝置120產生的氣體和焊料供給源115產生的焊料皆從同一方向自開口144射出。

使用雷射加工裝置100將電路板130焊接於基板140的操作說明如下。基板140舉例為顯示面板，譬如為液晶顯示面板、電激發光顯示面板或微機電顯示面板等等。當基板140之連接部142與電路板130之焊接部132對準排列後，風管114則自開口144噴出供氣裝置120提供之高速氣體至電路板130之焊接部132上。因為開口144噴出之該氣體與係以垂直的方向射向電路板130上之焊接部132，所以焊接部132會因為高速氣體產生之壓力而與基板140之連接部142平坦貼齊，而不會翹屈。隨後，雷射振盪器112射出之雷射光束L射入雷射頭116之透鏡(lens)122後，會經由該透鏡122在噴嘴124之下方之焦點集光而垂直照射於電路板130之焊接部132上，使得電路板130的焊接部132上的焊料熔化。一旦冷卻後電路板130即可與基板140的連接部142固定在一起。

請參閱第5圖，第5圖係本發明之第二實施例之雷射加工裝置200之示意圖。為了簡化說明，在第5圖中凡是與第4圖所示之元件具有相同編號者具有相同的功能，在此不再贅述。不同於第4圖之雷射加工裝置100，雷射加工裝置200中用來連接焊料供給源115的導管252未位於外管118之內，換言之，僅風管114以及雷射頭116位於外管118內。但是導管252的位置仍然鄰近外管118，一但焊料噴出至焊接部132後，外管118仍可將雷射光束以及供氣裝置120提供的氣體從同一方向射出，以達到非接觸式的方式來達到壓合電路板130與基板140的目的。

在本實施例中，焊接部132所使用的軟焊材料，其材質可如：錫(Sn)、Sn/鉛(Pb)、Sn/銀(Ag)、Sn/銅(Cu)、Sn/銦(In)/Ag、Sn/鉍(Bi)、Sn/銦(In)、銅塗劑、銀塗劑、導電性樹脂等。

相較於先前技術，本發明之雷射加工裝置將雷射頭116與風管114緊鄰放置，且兩者射出雷射與氣體的方式皆垂直於電路板130，所以在雷射照射在電路板130之焊接部132之前，風管114噴出氣體所產生之局部風壓使會使電路板130之焊接部132與基板140之連接部142貼合，減小間距。此外，因為風管114是採用噴出氣體的方式達到非接觸式的方式壓合電路板130與基板140，所以不會影響電路板130之線路間焊料流動。而且電路板130的膠材部份亦可利用風壓冷卻，所以不易燒燬。

雖然本發明已用較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與修改，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10．．．雷射頭

12．．．軟性電路板

14．．．基板

16．．．連接部

18．．．焊接部

100．．．雷射加工裝置

112．．．雷射振盪器

114．．．風管

116．．．雷射頭

118．．．外管

120．．．供氣裝置

130．．．電路板

112．．．雷射振盪器

122．．．透鏡

124．．．噴嘴

132．．．焊接部

140．．．基板

142．．．連接部

144．．．開口

146．．．出風口

150．．．側管

152、252．．．導管

115．．．焊料供給源

第1圖係雷射頭射出之雷射用於焊接軟性電路板和基板之示意圖。

第2圖係使用壓頭壓合軟性電路板之焊接部和基板之示意圖。

第3圖係本發明之雷射加工裝置之示意圖。

第4圖係本發明之第一實施例之雷射加工裝置之雷射頭產生之雷射照射於電路板之示意圖。

第5圖係本發明之第二實施例之雷射加工裝置之雷射頭產生之雷射照射於電路板之示意圖。

100．．．雷射加工裝置

122．．．透鏡

114．．．風管

115．．．焊料供給源

116．．．雷射頭

118．．．外管

120．．．供氣裝置

130．．．電路板

132．．．焊接部

140．．．基板

142．．．連接部

144．．．開口

146．．．出風口

150．．．側管

124．．．噴嘴

152．．．導管

Claims (2)

1. 一種雷射加工裝置，用來將一電路板焊接於一基板上，該雷射加工裝置包含：一風管，具有一出風口噴出一氣體至該電路板上之一焊接部上；一焊料供給源，鄰近於該出風口；一導管，該焊料供給源提供的一焊料經由該導管噴出；一雷射頭，緊鄰於該風管，用來發射一雷射光至該電路板上之該焊接部上，該雷射頭的一部分係位於該風管內；以及一外管，該風管以及該雷射頭係大體位於該外管內，該外管之一開口係朝向該電路板，使得自該出風口噴出之該氣體與以及自該雷射頭射出之雷射從該開口以大體垂直的方向射向該電路板上之該焊接部，其中該風管位於該外管內以形成一空間，該雷射頭位於該空間內，且該導管的一部分係位於該外管內。
2. 如申請專利範圍第1項所述之雷射加工裝置，其另包含：一供氣裝置，用來產生該氣體；以及一側管，連接該供氣裝置並側接於該外管，用來導引該氣體至該風管。