激光共晶焊接装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于激光共晶焊接技术领域，涉及一种激光共晶焊接装置，尤其适用于对温度比较敏感的芯片和电子器件。
【背景技术】
[0002]在混合集成电路中，将半导体芯片贴装到基板，管座和组合件等载体器件上，当前主要采用两种方法:一种是银浆导电胶粘接，另一种是焊接。与导电胶粘接相比，共晶焊具有热导率高、电阻小、传热快、可靠性强、粘接后剪切力大的优点，适用于高频，大功率器件中芯片与基板，基板与管壳的互联。对于有较高散热要求的功率器件必须采用共晶焊接。共晶焊接是利用了共晶合金的特性来完成焊接工艺的。
[0003]在混合电路微组装工艺过程中，真空/可控气氛共晶炉是国内外广泛使用的设备，共晶焊时无需使用助焊剂，可抽真空并对气氛进行控制，减少共晶焊接空洞，同时能提供精确的工艺曲线，提高共晶焊接质量。
[0004]焊接时热损坏，热应力，湿度，颗粒以及冲击或者振动是影响焊接效果的关键因素。热损伤会影响薄膜器件的性能；湿度过高可能引起粘连，磨损，附着现象；无效的热部件会影响热的传导。共晶时最常见的问题就是基座的温度低于共晶温度，这种情况下，焊料仍然能够熔化，但是没有足够的温度来扩散芯片背面的镀金层，而操作者容易误认为焊料熔化就是共晶了。另一方面，过长的时间来加热基座会导致电路金属的损耗。
【发明内容】
[0005]为了解决常规共晶焊中为了保证共晶的充分而过长时间的加热基座所导致的电路基板和金属的损耗，为了避免过多加热而导致的芯片失效，为了避免在多芯片电路中，芯片焊接之间的相互影响，本实用新型提供了一种激光加热共晶焊的装置，将受热区域大大减少，避免对电路基板的重复加热，且能够实时监测需要共晶焊的基座的温度，并反馈给激光加热源来实时调整激光输出能量，确保精确的温度曲线。
[0006]本实用新型的目的通过以下技术方案来实现:
[0007]一种激光共晶焊装置，其包括激光器，激光光束整形系统，激光凹透镜，激光凸透镜，激光聚焦镜，激光光束和激光测温仪光束的合束镜，镂空基台，需要共晶焊的基座、焊料和芯片，真空发生器及气管，吸嘴，激光测温仪及反馈系统，光路防尘罩，其特征在于:激光器用于发射激光光束，激光光束整形系统使高斯分布的激光光束变为能量密度分布均匀的平顶光束，激光凹透镜和所述的激光凸透镜配合实现扩束准直作用，扩束准直后的激光光束入射到所述激光聚焦镜上，和激光光束整形系统一起配合，将照射在需要共晶焊的基座上的激光光斑尺寸与芯片尺寸相匹配，激光光束与激光测温仪光束的合束镜反射激光光束，透射所述激光测温仪光束，经过合束镜反射的激光光束通过镂空基台照射到需要共晶焊的基座上，对需要共晶焊的基座进行加热，激光测温仪光束透过合束镜入射到需要共晶焊的基座上，实时测量需要共晶焊的基座的温度，通过反馈系统反馈给激光器。
[0008]本实用新型的需要共晶焊的基座放置在所述的镂空基台的镂空处，激光器发出的激光光束的波长和激光测温仪所发出的激光光束通过此镂空区域照射到需要共晶焊的基座上。
[0009]本实用新型的光束整形系统将高斯分布的激光光束整形为能量密度分布均匀的平顶光束，并与激光聚焦镜配合，使照射到需要共晶焊的基座上的激光光斑尺寸和形状与共晶焊芯片尺寸和形状相匹配，当共晶焊芯片的尺寸和形状发生较大变更时，此光束整形系统也将对应更换。
[0010]本实用新型的激光测温仪实时监控所述的需要共晶焊的基座的温度并实时反馈给所述的激光器，来调整激光器输出激光光束的能量，保证基座的温度为设定的温度，确保温度的精确性。
[0011 ] 本实用新型还提供一种激光共晶焊装置，其包括激光器，激光光束整形系统，激光分光片，激光凹透镜，激光凸透镜，激光聚焦镜，合束镜，透明基台，激光反射镜，空心轴电机的转动部分和固定部分，旋转组件，轴承，光路防尘罩，需要共晶焊的基座、焊料和芯片，真空发生器及气管，吸嘴，激光测温仪及反馈系统，其特征在于:激光器用于发射激光光束，激光光束整形系统使高斯分布的激光光束变为能量密度分布均匀的平顶光束，激光光束整形系统后面放置激光分光片，穿过激光分光片的一束激光光束入射到扩束准直作用的凹透镜和凸透镜，再通过激光聚焦镜的聚焦作用，光束开始会聚，入射到激光光束和激光测温仪光束的合束镜上，合束镜反射激光光束，透过透明基台，辐照到需要共晶焊的基座上；另一束通过激光反射镜反射，照射到空心轴电机的旋转部分内，旋转部分内包括两块激光反射镜，通过激光反射镜的反射，激光入射到激光聚焦镜上，汇聚的激光光束辐射在吸嘴上，吸嘴将热量传导到共晶焊的芯片上，激光测温仪光束透过合束镜入射到需要共晶焊的基座上，实时测量需要共晶焊的基座的温度，通过反馈系统反馈给激光器。
[0012]本实用新型的透明基台对激光光束和激光测温仪光束透明，使激光光束和激光测温仪光束透过透明基台，照射到需要共晶焊的基座上，对其进行加热。
[0013]本实用新型的激光分光片将激光光束分为两束，一束按照原来的方向传播，另一束竖直向上传播，经过几块激光反射镜的反射，竖直向下传播到空心轴电机的转动部分内，空心轴电机的转动部分带动旋转部件旋转，同时使光也旋转，辐照整个吸嘴的圆周，对吸嘴进行快速扫描辐照加热，吸嘴将热量传导到共晶焊芯片上，实现对需要共晶焊的基座和共晶焊芯片的同时加热。
[0014]本实用新型还提供一种激光共晶焊装置，其包括激光器，激光光束整形系统，激光分光片，激光光束和激光测温仪光束的合束镜，振镜，场镜，光束防尘罩，需要共晶焊的基座、焊料和芯片，真空发生器及气管，吸嘴，空心轴电机的转动部分和固定部分，旋转组件，轴承，激光测温仪及反馈系统，其特征在于:激光器用于发射激光光束，激光光束整形系统使高斯分布的激光光束变为能量密度分布均匀的平顶光束，激光分光片放置在振镜之前，将激光光束分为两路，竖直向上传播的一束光通过激光反射镜反射，照射到空心轴电机的旋转部分内，旋转部分内包括两块激光反射镜，通过激光反射镜的反射，激光入射到激光聚焦镜上，汇聚的激光光束辐射在吸嘴上，吸嘴将热量传导到共晶焊的芯片上，另外一束激光光束按照原来的传播方向传播，透过激光光束与激光测温仪光束的合束镜，入射到振镜和场镜上，透过透明基台，照射在需要共晶焊的基座上，对其进行加热，激光测温仪发出的激光光束经过合束镜的反射后，进入振镜和场镜透过透明基台，照射在需要共晶焊的基座上，测量其温度，并反馈给激光器。
[0015]本实用新型的振镜的X轴反射镜和Y轴反射镜的偏转，可以实现任意图形的快速扫描辐照加热。
[0016]本实用新型的激光共晶焊装置中，其加热方式与传统的共晶焊接装置不同。传统的共晶焊接装置大都是通过加热板来实现一个空间的温度氛围，因此整个电路板都要受到相同的热辐射。本实用新型的激光共晶焊装置中，加热方式为激光辐照加热，加热面积由激光光斑与需要共晶焊的基座的接触面积所决定，电路板其它的部分几乎不受热。由于受热面仅限于与芯片接触的基座面积，不需要对整个基板进行加热，对基板的耐热性要求降低。对于多芯片的混合电路板，不会影响其它已经焊接好的芯片，因此不需要设计复杂的焊接顺序和工艺。因此尤其适用于对温度敏感的芯片和复杂的多芯片电路。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的激光共晶焊装置的结构示意图；
[0018]图2为本实用新型的激光共