TWM652994U

TWM652994U - 雷射焊接設備

Info

Publication number: TWM652994U
Application number: TW112209577U
Authority: TW
Inventors: 林士聖; 游智偉
Original assignee: 聚嶸科技股份有限公司
Priority date: 2023-09-06
Filing date: 2023-09-06
Publication date: 2024-03-21

Abstract

一種雷射焊接設備，用以焊接多個工作物於基板上。雷射焊接設備包括拾起模組、壓制模組及雷射加熱模組。拾起模組用以拾起載板並放置在基板上。各工作物一端貼附在載板上，另一端位在基板的表面上。壓制模組壓制載板的四周，載板未被壓制的面積在垂直方向的投影涵蓋多個工作物。雷射加熱模組包括雷射加熱器及噴氣推壓器。雷射加熱模組在載板上沿預設路線行進，雷射加熱器依序使各工作物焊接在基板表面上。噴氣推壓器對應雷射加熱器提供噴氣推力予載板的受壓部，使對應受壓部下的工作物確實電性接觸於基板的表面。

Description

雷射焊接設備

本創作涉及一種雷射焊接設備，特別是涉及一種可產生噴氣推力，在焊接工作物時壓合載板與基板的雷射焊接設備。

雷射焊接技術為近期興起的技術領域，隨著汽車工業、消費性電子產品的蓬勃發展，傳統焊接製程漸漸無法滿足製造需求。其中，雷射振鏡焊接為近期普遍使用的技術，其以雷射作為焊接熱源並且透過振鏡使雷射偏折對加工件進行焊接。振鏡焊接設備可由雷射源、振鏡、鏡片、夾具、吹氣機構等裝置組成，由雷射經振鏡產生偏折，偏折後的雷射再通過鏡片確保聚焦在工作物上。吹氣機構可以吹散粉塵或改善焊接處焦黑的情況。

然而，現有技術中，加工物件先置於臨時載板上，朝向基板放置後進行雷射焊接。臨時載板與基板之間的壓合不足將發生加工物件與基板之間具有間隙，因此無法受熱焊接，降低焊接的良率。

故，如何通過雷射焊接結構設計的改良，來提升工作物焊接的良率，以克服上述的缺陷，已成為該項事業所欲解決的重要課題之一。

本創作所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種具有噴氣推壓器的雷射焊接設備。

為了解決上述的技術問題，本創作所採用的其中一技術方案是提供一種雷射焊接設備，用以焊接多個工作物於基板上，各工作物的相對兩端定義貼附端及焊接端，雷射焊接設備包括拾起模組、壓制模組及雷射加熱模組。

拾起模組用以拾起載板並放置在基板上，載板具有拾起面及相對的貼附面，貼附面朝向基板，各工作物的貼附端貼附在貼附面上，各工作物的焊接端位在基板的表面上。壓制模組壓制拾起面的四周，拾起面未被壓制的面積在垂直方向的投影涵蓋多個工作物。雷射加熱模組包括雷射加熱器及噴氣推壓器，噴氣推壓器位於雷射加熱器的一側。雷射加熱模組在拾起面上沿預設路線行進，雷射加熱器朝向拾起面發出雷射光束，依序使各工作物焊接在基板表面上。噴氣推壓器對應雷射光束提供噴氣推力予拾起面的受壓部，使對應受壓部的工作物的焊接端確實電性接觸於基板的表面。

依據一可行的實施方案，噴氣推壓器為二個，分別位於雷射加熱器的兩側。各噴氣推壓器包括多個噴氣孔。

依據一可行的實施方案，雷射焊接設備進一步包括處理模組，電性連接雷射加熱模組，處理模組可設定噴氣推壓器提供的噴氣推力的數值。

依據一可行的實施方案，噴氣推壓器包括多個噴氣孔，處理模組可設定多個噴氣孔中一部噴氣，另一部不噴氣。

依據一可行的實施方案，雷射焊接設備進一步包括偵測模組，電性連接處理模組，偵測模組用以偵測載板與水平方向之間的傾斜角，傳送傾斜角訊號至處理模組，依據此傾斜角訊號，處理模組對應設定噴氣推壓器提供的噴氣推力的數值。

依據一可行的實施方案，偵測模組為光學的偵測器，偵測載板的拾起面的高度，傳送偵測訊號至處理模組，依據偵測訊號，處理模組對應設定噴氣推壓器提供的噴氣推力的數值，確保工作物實際焊接在基板上。

依據一可行的實施方案，雷射焊接設備進一步包括偵測模組，電性連接處理模組，偵測模組用以偵測載板與水平方向之間的傾斜角，傳送傾斜角訊號至處理模組。噴氣推壓器包括多個噴氣孔，處理模組依據傾斜角訊號，設定多個噴氣孔中一部噴氣，另一部不噴氣。

依據一可行的實施方案，噴氣推壓器具有轉動部及噴氣部，轉動部可轉動噴氣部，處理模組可控制轉動部，以設定噴氣部朝拾起面的噴射方向。

依據一可行的實施方案，雷射焊接設備進一步包括光學探測模組，電性連接處理模組，光學探測模組包括多個光學探測器，依序對應預設路線設置，其中之一者鄰近雷射加熱器設置，多個光學探測器分別偵測載板在垂直方向上的高度，並傳送探測訊號至處理模組，處理模組依據多個探測訊號對應設定噴氣推力的數值。

本創作的其中一有益效果在於，本創作所提供的雷射焊接設備，其能通過“壓制模組壓制拾起面的四周，拾起面未被壓制的面積在垂直方向的投影涵蓋多個工作物”以及“雷射加熱模組在拾起面上沿預設路線行進，雷射加熱器朝向拾起面發出雷射光束，依序使各工作物焊接在基板表面上。噴氣推壓器對應雷射光束提供噴氣推力予拾起面的受壓部，使對應受壓部的工作物的焊接端確實電性接觸於基板的表面”的技術方案，使載板與基板在工作物受熱時緊密壓合，確保工作物著實焊接在基板上，以提升工作物焊接良率，本創作提供的技術方案可適用於各式尺寸的載板及基板。

為使能更進一步瞭解本創作的特徵及技術內容，請參閱以下有關本創作的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本創作加以限制。

1A-1B:雷射焊接設備

11:拾起模組

12:壓制模組

13:雷射加熱模組

131:雷射加熱器

132:噴氣推壓器

132a:轉動部

132b:噴氣部

1321:噴氣孔

14:處理模組

15:偵測模組

16:光學探測模組

161:第一光學探測器

162:第二光學探測器

163:第三光學探測器

2:工作物

21:貼附端

22:焊接端

3:載板

31:拾起面

311:加工表面

3111:受壓部

32:貼附面

4:基板

D1:垂直方向

D2:水平方向

D3:移動方向

D4:噴射方向

L:雷射光束

P:預設路線

θ:噴射角度

圖1為本創作一實施例的雷射焊接設備的架構示意圖。

圖2A-圖2B分別為本創作一實施例的拾起模組的使用示意圖。

圖3A為本創作一實施例的壓制模組的上視圖。

圖3B為圖3A所示實施例的使用說明圖。

圖4為本創作一實施例的雷射加熱模組的使用示意圖。

圖5為本創作一實施例的雷射加熱模組沿預設路線行進的示意圖。

圖6為本創作一實施例的雷射加熱模組的仰視圖。

圖7為本創作一實施例的雷射加熱模組的仰視圖。

圖8為本創作一實施例的雷射焊接設備的架構示意圖。

圖9為本創作一實施例的雷射加熱模組與光學探測模組的關係示意圖。

圖10為本創作一實施例的雷射加熱模組與光學探測模組的關係示意圖。

以下是通過特定的具體實施例來說明本創作所公開有關“雷射焊接設備”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本創作的優點與效果。本創作可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不背離本創作的構思下進行各種修改與變更。另外，本創作的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本創作的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本創作的保護範圍。

另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

請參閱圖1至圖5，圖1為本創作一實施例的雷射焊接設備1A的架構示意圖。圖2A至圖2B分別為本創作一實施例的拾起模組11的使用示意圖。圖3A為本創作一實施例的壓制模組12的上視圖。圖3B為圖3A所示實施例的使用說明圖。圖4為本創作一實施例的雷射加熱模組13的使用示意圖。圖5為本創作一實施例的雷射加熱模組13沿預設路線P行進的示意圖。

雷射焊接設備1A用以焊接多個工作物2於基板4上，各工作物2的相對兩端定義貼附端21及焊接端22，雷射焊接設備1A包括拾起模組11、壓制模組12及雷射加熱模組13。拾起模組11用以拾起載板3並放置在基板4上，載板3具有拾起面31及相對的貼附面32，貼附面32朝向基板4，各工作物2的貼附端21貼附在貼附面32上，各工作物2的焊接端22位在基板4的表面上。壓制模組12壓制拾起面31的四周，拾起面31未被壓制的面積在垂直方向D1的投影涵蓋多個工作物2。雷射加熱模組13包括雷射加熱器131及噴氣推壓器132，噴氣推壓器132位於雷射加熱器131的一側。雷射加熱模組13在拾起面31上沿預設路線P行進，雷射加熱器131朝向拾起面31發出雷射光束L，依序使各工作物2焊接在基板4表面上。噴氣推壓器132對應雷射光束L提供噴氣推力予拾起面31的受壓部3111，使對應受壓部3111的工作物2的焊接端22接觸於基板4的表面。

前述的載板3可以是但不限於玻璃。前述的基板4例如為電路板，電路板的表面具有導電材料。依據一些實施例，工作物2為uLED(微型二極體)或是半導體芯片，uLED(或半導體芯片)以陣列的方式排佈，其中，在載板3與工作物2之間設置有黏膠層，通過黏膠層，工作物2的貼附端21可貼附在載板3上。需特別說明的是，在工作物2焊接於基板4後，其結合力大於黏膠層的貼附力，因此在移開載板3時，工作物2的貼附端21可分離所述黏膠層(即工作物2與載板3分離)。

如圖3A及圖3B所示，壓制模組12包括一框型架，依據一些實施例，壓制模組12的框型架為金屬材質所製，例如鋼材。框型架壓制載板3，顯露出載板3的拾起面31一部(即未被壓制的部分，定義一加工表面311)，加工表面311在垂直方向D1的投影涵蓋多個工作物2，如此，雷射加熱器131可對載板3及工作物2投射雷射光束L，對加工表面311下的工作物2的錫球加熱。雷射加熱器131投射的雷射光束L，可涵蓋多個工作物2(行列數例如1×3、2×2或3×1，本創作並無限制)。也就是說，雷射光束L可同時加熱多個工作物2下的錫球。

如圖4及圖5所示，雷射加熱模組13包括雷射加熱器131及二個噴氣推壓器132，噴氣推壓器132分別位於雷射加熱器131的兩側。各噴氣推壓器132具有噴氣孔1321，可朝向拾起面31噴氣，推壓受壓部3111，使受壓部3111下方的工作物2著實電性接觸基板4，錫球受熱後可使工作物固定基板4的表面上。雷射加熱模組13沿預設路線P行進，在此實施例中，預設路線P概呈“S”，在雷射加熱模組13沿預設路線P行進後，可將貼附面32下的工作物2焊接在基板4上。

請參閱圖6及圖7，分別為本創作一實施例的雷射加熱模組13的仰視圖。在此些實施例中，各噴氣推壓器132具有多個噴氣孔1321。依據一些實施例，多個噴氣孔1321可設定為一部噴氣，一部不噴氣。所述的一部可為一個噴氣孔1321或多個噴氣孔1321，端視使用者需求而定(例如噴氣推力大小的要求，亦或是僅針對受壓部3111下的部分工作物2噴氣)。圖7所示的實施例與圖6所示實施例不同之處在於，圖7所示的實施例的噴氣推壓器132具有更多的噴氣孔1321或較大範圍的噴氣孔1321，在雷射加熱模組13的移動過程(如沿移動方向D3移動)中，圖7的一部噴氣孔1321可預先噴氣推壓受壓部3111，將工作物2著實壓固在基板4的表面上，雷射加熱模組13接著對錫球加熱，以使該等工作物2焊接在基板4上。

請參閱圖8，為本創作一實施例的雷射焊接設備1B的架構示意圖。並請再參閱圖4、6及圖7。在圖8所示的實施例中，雷射焊接設備1B進一步包括處理模組14，電性連接雷射加熱模組13，處理模組14可設定噴氣推壓器132提供的噴氣推力的數值。處理模組14例如但不限於電腦主機，使用者透過處理模組14，可設定噴氣推壓器132提供的噴氣推力的數值。例如噴氣力道或噴氣量。依據一實施例，噴氣推壓器132包括多個噴氣孔1321，如圖6或圖7所示的實施例，處理模組14可設定多個噴氣孔1321中一部噴氣，另一部不噴氣，本創作並無限制。

如圖8所示，在此實施例中，雷射焊接設備1B進一步包括偵測模組15，電性連接處理模組14，偵測模組15用以偵測載板3與水平方向D2之間的傾斜角，傳送傾斜角訊號至處理模組14，依據此傾斜角訊號，處理模組14對應設定噴氣推壓器132提供的噴氣推力的數值。也就是說，處理模組14依據偵測模組15回饋的訊息，表示載板3在基板4上可能發生傾斜，因此雷射加熱模組13在加熱及施予的噴氣推力需要對應調整。處理模組14可設定噴氣推壓器132所提供的噴氣推力的力道或噴氣量。依據一實施例，噴氣推壓器132包括多個噴氣孔1321，如圖6及圖7所示的實施例，處理模組14也可通過設定多個噴氣孔1321中一部噴氣，另一部不噴氣，以對應加工工程實際上的需求。

另依據一些實施例，偵測模組15為光學的偵測器，偵測載板3 的拾起面31的高度，傳送偵測訊號至處理模組14，依據偵測訊號，處理模組14對應設定噴氣推壓器132提供的噴氣推力的數值，確保工作物2實際焊接在基板4上。

請再參閱圖4，在此實施例中，噴氣推壓器132具有轉動部132a及噴氣部132b，轉動部132a可轉動噴氣部132b，處理模組14可控制轉動部132a，以設定噴氣部132b朝拾起面31的噴射方向D4。也就是說，藉由轉動部132a，噴氣部132b可以調整氣體噴射方向D4。噴射方向D4與拾起面31具有噴射角度θ，通過轉動部132a轉動噴氣部132b，可改變前述噴射角度θ，達到使用者工程上的需求。

請參閱圖9及圖10，分別為本創作一實施例的雷射加熱模組13與光學探測模組16的關係示意圖，需特別說明的是，圖9及圖10是以俯視圖觀之。在此些實施例中，雷射焊接設備進一步包括光學探測模組16，電性連接處理模組14，光學探測模組16包括多個光學探測器(詳見下述)，依序對應預設路線P設置，其中之一者鄰近雷射加熱器131設置，多個光學探測器分別偵測載板3在垂直方向D1上的高度，並傳送探測訊號至處理模組14，處理模組14依據多個探測訊號對應設定噴氣推力的數值。

如圖9及圖10所示，二噴氣推壓器132分別位於雷射加熱器131的二側，圖9所示實施例與圖10所示實施例的差異在於噴氣推壓器132位於雷射加熱器131不同的側向。在此實施例中，光學探測模組16具有三個光學探測器161-163，第一光學探測器161位於行進方向(沿預設路線P的移動方向D3)的第一位，次者為第二光學探測器162，末者為第三光學探測器163。在加工過程中，第一光學探測器161先探測加工表面311在垂直方向D1的高度，產生探測訊號並傳送至處理模組14，處理模組14存有關於載板3的預設高度的資訊，在與前述探測訊號相比對可判讀出載板3與基板4之間的間隙是否發生變化，例如預設高度的資訊為1(任意單位)，探測訊號的高度資訊為1.2(任意單位)，則處理模組14對於0.2(任意單位)的差異對應設定、調整噴氣推壓器132對受壓部3111的噴氣推力值，使受壓部3111的高度資訊為1，受壓部3111的高度資訊由第二光學探測器162探測。後續接由第三光學探測器163探測加工表面311的高度，以確保加工表面311的高度符合前述的預設高度，以利於雷射加熱器131加熱錫球，將工作物2焊接於基板4上。

依據一些實施例，處理模組14包括或連接一儲存器，儲存有前述高度差異值及對應設定噴氣推力值，如此，處理模組14可迅速的判別出差異值並對應的控制噴氣推壓器132的噴氣推力值，以提升焊接工程的效率。

[實施例的有益效果]

更進一步來說，依據一實施例，雷射焊接設備包括處理模組，使用者可透過處理模組，設定噴氣推壓器的噴氣力道及噴氣量。依據一些實施例，處理模組也可設定一部的噴氣孔噴氣，另一部噴氣孔不噴氣，以符合實際加工製程。

更進一步來說，依據一實施例，雷射焊接設備還包括偵測模組，可偵測載板相對於基板的傾斜角度，並提供傾斜訊號至處理模組，依據該傾斜訊號，處理模組可對應設定噴氣推壓器的噴氣力道、噴氣量及噴射方向(包括噴射角度)，更能達到確保工作物的焊接端接觸基板，以利於受熱焊接在基板上。

此外，依據一實施例，光學探測模組包括多個光學探測器，分別探測載板表面的高度，並將探測訊號傳送至處理模組，依據該等探測訊號，處理模組對應設定噴氣推壓器的噴氣推力數值，以符合及確保工作物順利焊接在基板上。

以上所公開的內容僅為本創作的優選可行實施例，並非因此侷限本創作的申請專利範圍，所以凡是運用本創作說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本創作的申請專利範圍內。