一种基于渐变能量带拼接的激光焊接设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电子元件激光焊接技术领域，更具体地，涉及一种基于渐变能量带拼接的激光焊接设备。
【背景技术】
[0002]随着电子微电子行业的快速发展，电子元件(电容、电阻)的引脚焊接以及电子元件与PCB的焊接等相关工艺和装备成为电子器件封装行业的核心技术，并推动微电子技术及应用快速发展。
[0003]根据电子元件的不同焊接工艺，对应的焊接设备也不尽相同，从手工焊枪、波峰焊设备、到隧道炉、真空回流焊接炉等焊接设备均可提供所需要的焊机工艺来完成相应电子元件的焊接。然而，这些焊接设备均是采用电子发热管、红外加热管等电控发热元件进行加热，通过温控系统进行焊接温升曲线的控制，电子元件依次进入焊接设备中完成焊接的过程。此方法虽然简单但是耗电量惊人，热损耗非常大，用电成本已经成为电子元件封装企业主要的生产成本。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于渐变能量带拼接的激光焊接设备，旨在解决现有技术中的焊接设备能耗大、成本高的问题。
[0005]本发明提供了一种基于渐变能量带拼接的激光焊接设备，包括第一矩形反光板，第二矩形反光板和反光板支架；第一矩形反光板与第二矩形反光板相对放置，并安装在反光板支架上，第二矩形反光板的第一表面镀有对激光有一定透过率的膜，第二矩形反光板的第二表面镀有对激光的高增透膜，第一矩形反光板的第二表面镀有对激光的全反膜；入射光束以入射角δ入射到第二矩形反光板的第一表面后，一部分被反射，另一部分透射；透射的部分又透过第二矩形反光板的第二表面后在焊接面形成第一个光斑，反射的部分传输至第一矩形反光板的第二表面并发生全反射后又在第二矩形反光板的第一表面发生部分透射，透射的激光又在第二矩形反光板的第二表面全部透射，并在焊接面形成第二个光斑，两次透射的光斑发生了偏移；以此类推，激光在第一矩形反光板和第二矩形反光板构成的导光通道内不断的反射，每次传输到第二矩形反光板时就有部分激光输出，同时光斑发生偏移，从而在焊接面形成了一系列能量不同的激光光斑。
[0006]更进一步地，还包括焊接平台和传送装置；所述焊接平台与所述第二矩形反光板平行放置；焊接时，电子元件放置在所述焊接平台的表面，通过传送装置进行移动并依次穿越能量不同的激光光斑，从而完成电子元件的焊接。
[0007]更进一步地，所述入射角δ的范围为0〈δ〈45°。
[0008]更进一步地，所述第一矩形反光板与所述第二矩形反光板平行放置。
[0009]更进一步地，第一矩形反光板与所述第二矩形反光板之间具有夹角α，夹角α的范围为-10° < α < 10°。
[0010]更进一步地，入射光束具有发散角β，通过改变所述发散角β的大小来改变光斑强度的分布。
[0011]本发明还提供了一种基于渐变能量带拼接的激光焊接系统，包括3个串联连接的焊接设备；每一个焊接设备为上述的焊接设备；其中第一个焊接设备和第二个焊接设备对称放置，第二个焊接设备和第三个焊接设备对称放置；每一个焊接设备中的第一矩形反光板和第二矩形反光板相对放置且相互平行，通过控制3个焊接设备之间的距离使得光斑之间的间距相等且为Λ = 2XkXtan5 ;第一个焊接设备的光斑能量沿着第二方向依次增加，电子元件沿第二方向依次经过光斑时，由于光斑能量增加，温升速率增加，温升曲线先缓慢上升后急剧上升；其中第一方向指光束入射一侧到光束出射一侧，第二方向是指从光束出射一侧到光束入射一侧；第二个焊接设备的光斑能量沿第一方向依次降低，电子元件沿第一方向依次经过光斑时，由于光斑能量减小，则温升速率减小，温升曲线先继续急剧上升后缓慢上升；第三个焊接设备的光斑能量沿第二方向依次增加，电子元件沿第二方向依次经过光斑时，由于光斑能量增加，则温升速率增加，温升曲线先继续缓慢上升后急剧上升；其中，k为第二矩形反光板上第一入射点沿入射光束法线方向到第一矩形反光板第二表面的距离，δ为入射光束入射角。
[0012]本发明提供了一种基于上述的焊接设备进行激光焊接的方法，包括下述步骤:通过控制第一反光板的旋转来改变第一矩形反光板与第二矩形反光板之间的夹角α ;通过控制第一反光板或第二矩形反光板的平移来改变第二矩形反光板上第一入射点沿入射光束法线方向到第一矩形反光板第二表面的距离k ;从而实现不同曲线的焊接。
[0013]更进一步地，所述夹角α的范围为-10°彡α彡10°。
[0014]更进一步地，距离k的范围为0cm〈k ^ 20cm。
[0015]本发明提出的一种基于渐变能量带拼接的激光焊接设备，不仅便于实现不同焊接需求所用的焊接温升曲线的激光光斑的设计，而且分光灵活、控制简单，能耗低，具有更为广泛的应用空间。具体而言，本发明的优点在于:
[0016](I)通过改变第一矩形反光板和第二矩形反光板之间的夹角或者入射光束的入射角，有效控制带状光斑能量空间分配，实现不同的焊接温升曲线，对不同类型的电子元件进行焊接。
[0017](2)通过改变入射光束的发散角，可有效地控制能量渐变光斑强度的分布特性，实现不同的焊接温升曲线，对不同类型的电子元件进行焊接。
[0018](3)该激光焊接设备具有结构简单，抗失调能力强，维护方便，功耗小的特点。
【附图说明】
[0019]图1是本发明实施例提供的基于渐变能量带拼接的激光焊接设备的结构示意图；
[0020]图2是本发明实施例1光路传输示意图；
[0021]图3是本发明实施例1焊接面上光斑分布示意图；
[0022]图4是本发明实施例1电子元件沿第一方向运动的温度曲线图；
[0023]图5是本发明实施例1电子元件沿第二方向运动的温度曲线图；
[0024]图6是本发明实施例2光路传输示意图；
[0025]图7是本发明实施例2焊接面上光斑分布示意图；
[0026]图8是本发明实施例3光路传输示意图；
[0027]图9是本发明实施例3焊接面上光斑分布示意图；
[0028]图10是本发明实施例4光路传输示意图；
[0029]图11是本发明实施例4电子元件温度曲线图；
[0030]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中:1为入射光束，2为第一矩形反光板，3为第二矩形反光板，4为透射光束，5为反光板支架，6为电子元件，7为焊接平台，8为传送装置，9为焊接面上光斑。
【具体实施方式】
[0031]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
[0032]本发明的目的在于提供一种高效的电子元件的焊接设备，主要利用激光的热辐照效应对电子元件进行加热，采用光束在两块相对放置的反光板内多次反射的原理，每次传输到第二矩形反光板时就有部分激光输出，得到一系列能量渐变的激光光斑，电子元件穿越能量不同的激光光斑，电子元件穿越能量不同的激光光斑，实现所需要的温升曲线，完成高质量电子元件的焊接。
[0033]本发明巧妙地利用两块相对放置的反光板，其中一块镀有对激光的全反膜，另一块镀有一定透过率T的膜和高增透膜，通过光束在两块相对放置反光板内不断的反射与分光实现一系列能量渐变的加热光斑。该方案能量控制更为简单、耗能量约为传统电控发热焊接设备的5%，极大地减少了耗电量、设备的成本更为低廉。
[0034]本发明提供了一种基于两块相对放置的矩形反光板的能量渐变激光焊接设备，它包括矩形反光板对和入射光束，矩形反光板对由两块矩形反光板构成，一块表面镀有对激光的全反膜，实现激光的全反射，另一块镀有对激光一定透过率T的膜和高增透膜，用来控制输出的激光能量。两块矩形反光板平行放置也可以存在一定的夹角α，其面型可以是平面也可以是球面，主要用来控制输出矩形光斑的尺寸和各个光斑空间分配，从而实现不同温升曲线。入射光束按照设定好的发散角进入到两块相对放置矩形反光板内，入射光束的入射角为S (0〈δ〈45° )。
[0035]本发明提供的基于两块相对放置的矩形反光板的能量渐变激光焊接设备，如图1所不，包括入射光束I，第一矩形反光板2，第二矩形反光板3，透射光束4，反光板支架5，电子元件6，焊接平台7，传送装置8。
[0036]