激光键合装置和方法与流程

1.本技术涉及激光加工领域，尤其涉及一种用于对电子装置的引线进行焊接和切割的激光键合装置和方法。


背景技术：

2.电子装置通常包括安装在印刷电路板上的许多电子部件，在不同的电子部件之间或电子部件与印刷电路板的导电层之间，往往需要采用单独的金属引线(例如，金属带或金属丝)连接，以传递电力和信号。
3.在现有的电子装置的生产过程中，首先将从卷材展出来的一段引线放置在印刷电路板的导电层或电子部件的引脚上，随后采用激光在印刷电路板的导电层或电子部件的引脚与引线之间形成焊点，然后采用机械切刀在焊点附近切断引线。如图1所示，电子装置40包括印刷电路板50，印刷电路板50上安装有第一电子部件41和第二电子部件42，这两个电子部件之间的连接通过引线30来实现。激光键合装置100包括激光装置10和激光键合头20，激光键合头20包括键合压头21和机械切刀22。在工作过程中，键合压头21压住引线30，激光装置10发射激光束11，激光束11穿过键合压头21，将引线30焊接在第一电子部件41和第二电子部件42上。随后，机械切刀22向下移动，将引线30切断。
4.在切割引线30的过程中，机械切刀22会对电子部件以及印刷电路板产生压力，而使电子部件和印刷电路板上产生过高的应力。如果压力过大，则可能使电子部件和印刷电路板变形，并影响电子部件和印刷电路板的功能。此外，机械切刀22的切割点与第二焊点32之间的距离d受机械切刀22和键合压头21的尺寸及相对位置的影响，不可避免地会在焊点外留有稍长的多余引线。另外，引线30切割需要单独的装置(即机械切刀22)完成，导致整个激光键合装置的结构复杂，且重量大。
5.因此，需要改进现有的用于对电子装置的引线进行焊接和切割的激光键合装置和方法。


技术实现要素：

6.本技术的目的在于提供一种改进的用于对电子装置的引线进行焊接和切割的激光键合装置和方法，以解决在电子装置上出现高应力和留有多余引线的问题并使整个激光键合装置的结构简化。
7.为此，根据本技术的一方面，提供了一种激光键合装置，用于电子装置的引线的焊接和切割，所述激光键合装置包括：
8.激光装置，其被配置成发射激光束；
9.激光键合头，所述激光键合头包括键合压头，所述键合压头被配置成压住所述引线，且允许所述激光束从中穿过；和
10.控制装置，其被配置成控制所述激光装置发射所述激光束，使得在所述引线和所述电子装置之间形成焊点；
11.其中，所述控制装置还被配置成能够使所述激光键合头沿所述引线在远离所述焊点的方向上移动预定距离，并控制所述激光装置发射所述激光束，以切断所述引线。
12.根据本技术的另一方面，提供了一种激光键合方法，用于电子装置的引线的焊接和切割，所述激光键合方法包括：
13.提供电子装置和引线；
14.将所述引线放置在所述电子装置上；
15.利用激光键合头的键合压头压住所述引线；
16.致使激光装置发射激光束，使得在所述引线和所述电子装置之间形成焊点；
17.致使所述激光键合头沿所述引线在远离所述焊点的方向上移动预定距离；和
18.致使所述激光装置发射所述激光束，以切断所述引线。
19.本技术的激光键合装置和方法仅仅采用激光来完成引线的焊接和切割，不需要单独的机械切刀，所以避免了因机械切刀带来的缺点，例如，在电子装置上产生压力、留有多余引线以及增加结构复杂性和重量。
附图说明
20.下面将参照附图对本技术的示例性实施例进行详细描述，应当理解，下面描述的实施例仅用于解释本技术，而不是对本技术范围的限制，在附
21.图中：
22.图1是示出现有技术的激光键合装置的剖视示意图；
23.图2是示出根据本技术的实施例的激光键合装置的示意性局部剖视图；
24.图3是示出根据本技术的实施例的键合压头的示意性剖视图；
25.图4是示出根据本技术的实施例的激光键合方法的示意性流程图。
具体实施方式
26.下面结合示例详细描述本技术的优选实施例，然而，本领域技术人员应当理解，这些优选实施例并不意味着对本技术形成任何限制。此外，在不冲突的情况下，本技术的实施例中的特征可以相互组合。在不同的附图中，相同的部件用相同的附图标记表示，且为简要起见，省略了其它的部件和步骤，但这并不表明本技术的激光键合装置不可包括其它部件，也不表明本技术的激光键合方法不可包括其它步骤。应当理解，附图中各部件的尺寸、比例关系以及部件的数目均不作为对本技术的限制。
27.下面参考图2详细描述根据本技术的实施例的激光键合装置。本技术的激光键合装置100用于电子装置40的引线30的焊接和切割，其中本文中所提及的电子装置40包括印刷电路板50和安装在其上的电子部件，然而，本技术不限于此。如图2所示，激光键合装置100包括激光装置10、激光键合头20和控制装置70。应指出的是，激光装置10、激光键合头20和控制装置70以方框示意性地示出，但并不影响本领域技术人员对本技术的理解。激光装置10被配置成发射激光束11。激光键合头20包括键合压头21，但不包括机械切刀。键合压头21被配置成压住引线30，且允许激光束11从中穿过。控制装置70被配置成控制激光装置10发射激光束11，使得在引线30和电子装置(例如，第一部件41或第二部件42)之间形成焊点(例如，第一焊点31和第二焊点32)。具体而言，激光键合装置100首先在第一电子部件41处
形成第一焊点31(在图2中此处的激光键合装置100以虚线示出)，然后移动到第二电子部件42处形成第二焊点32，这样实现第一电子部件41和第二电子部件42之间的连接。由于引线30是从成卷的线材或带材展出来的一部分，因此需要切断，以使引线30与卷材分离开。在形成第二焊点32之后，控制装置70还能够使激光键合头20沿引线30在远离第二焊点32的方向上移动预定距离d1，并控制激光装置10发射激光束11，以切断引线30。因此，本技术的激光键合装置100仅仅采用激光束来完成引线的焊接和切割，因此不需要单独的机械切刀。由于省略了机械切刀，因此不会在电子装置上产生压力。另外，激光键合头20沿引线30移动的预定距离d1(即第二焊点32和切断位置之间的距离)可以灵活地调整，而不必受限于机械切刀和键合压头21的尺寸及位置，例如，预定距离d1甚至可以设置为0，即紧贴着第二焊点32切断引线30，因此不会留有多余的引线。同时，整个激光键合装置的结构简化，重量轻，便于维护且降低了成本。
28.在图2中，激光键合头20被示为与激光装置10固定联接，因此，在激光键合头20移动时，激光装置10也随之移动。然而，本技术不限于此。激光键合头20可以与激光装置10可移动地联接，这样，仅需要移动较小的激光键合头20即可实现切割，而不需要移动激光装置10。
29.引线30通常为金属丝或金属片且被形成为卷材，使得可以从卷材释放出任意长度的引线。卷材通常被承载在激光键合头20上并随着激光键合头20的移动而移动。在引线30为片材时，如果激光束11的焦斑33小于片材的宽度，则可以使激光束11(例如通过移动激光键合头20或改变激光装置10内的光学器件)沿着引线30的宽向方向扫描，以完成引线的焊接和切割。
30.为了避免在切断引线30时激光束11可能对引线30下方的电子部件或印刷电路板造成损坏，控制装置70还被配置成能够在激光键合头20沿引线30在远离第二焊点32的方向上移动的同时或之后使激光束11的焦斑33向上移动预定高度。因此，激光束11的焦斑33将主要集中在引线30内，从而仅可以切断引线30，而不会烧蚀到其下方的部件。为实现激光束11的焦斑33的上移，可以使激光装置10向上抬升预定高度，也可以通过调整激光束11的参数使焦斑33上移而不使激光装置10本身向上抬升，然而，本技术不限于此。
31.根据本技术的实施例，前述的预定距离可以在2mm至10mm的范围内，且前述的预定高度可以在0.5mm至2mm的范围内，然而，根据电子部件和引线本身的尺寸、电子部件之间的间隔、激光束的功率等，预定距离和预定高度也可以是其它的数值范围。
32.在激光束11切断引线30的过程中，虽然使焦斑33上移，但仍有可能出现激光束11穿透引线30而照射到引线30下方的部件的情况。为进一步避免激光束11对引线30下方的部件的损伤，本技术的激光键合装置100还可包括激光吸收部件或激光反射部件60，激光吸收部件或激光反射部件60被配置成能够放置在引线30下方，以便吸收或反射穿透引线30的激光束11。
33.在引线30的焊接过程中，引线30被键合压头21压在电子装置上。如图3所示，键合压头21通常为具有中心通孔23和外壁24(例如，圆锥形或棱锥形)的管状构件，外壁24包围中心通孔23，激光束11可以从中心通孔23中穿过。然而，由于中心通孔23的内径通常较小，在激光束11融化引线30的过程中产生的焊接飞溅物容易堆积在中心通孔23内，阻挡激光束且不容易清理。为此，根据本技术的实施例，键合压头21的外壁24可以被配置成镂空的结构
(未示出)，例如，在键合压头21的外壁24(尤其是靠近中心通孔23的端部开口的位置)中形成与中心通孔23连通的多个侧向孔25，以减少焊接飞溅物在键合压头21处的堆积且易于清理，从而保证激光键合过程的顺利进行。
34.应指出的是，由于在形成第一焊点31之后不需要切断引线30，因此仅涉及焊接操作，而不涉及切割操作。所以，本文没有对形成第一焊点31的过程进行详细描述，然而，这并不影响本领域技术人员对本技术的技术构思的理解。
35.以上描述了本技术的激光键合装置100的结构和配置，下面参照图4进一步描述本技术的用于电子装置40的引线30的焊接和切割的激光键合方法。如图4所示，本技术的激光键合方法包括以下步骤：
36.步骤s10：提供电子装置40(包括印刷电路板50、第一电子部件41和第二电子部件42等)和引线30；
37.步骤s20：将引线30放置在电子装置上；
38.步骤s30：利用激光键合头20的键合压头21压住引线30；
39.步骤s40：致使激光装置10发射激光束11，使得在引线30和电子装置之间形成焊点(包括第一焊点31和第二焊点32)；
40.步骤s50：致使激光键合头20沿引线30在远离焊点的方向上移动预定距离(如图2所示，激光键合头20远离第二焊点32向右侧移动)；和
41.步骤s80：致使激光装置10发射激光束11，以切断引线30。
42.如上所述，由于本技术的激光键合方法仅仅采用激光束来完成引线的焊接和切割，因此不需要单独的机械切刀，相应地解决了可能在电子装置上产生高应力和留有多余引线的问题，且可以提高加工精度，提高生产效率。
43.如图4所示，本技术的激光键合方法还可包括步骤s60：在激光键合头20沿引线30在远离焊点(即，第二焊点32)的方向上移动的同时或之后使激光束11的焦斑33向上移动预定高度。这样可以避免在切断引线30时激光束11可能对引线30下方的电子部件或印刷电路板造成损坏。
44.为进一步避免激光束11对引线30下方的部件的损坏，本技术的激光键合方法还可包括步骤s70：将激光吸收部件或激光反射部件60放置在引线30下方，以便吸收或反射穿透引线30的激光束11。
45.由于本技术的激光键合装置和方法仅仅采用激光束来完成引线的焊接和切割，因此不需要机械切割工具，所以不会在电子装置上产生高应力和留有多余的引线，也可以使整个激光键合装置的结构简化、重量轻，且便于维护、降低成本，另外也可以提高加工精度、提高生产效率。
46.以上结合具体实施例对本技术进行了详细描述，然而，以上描述以及在附图中示出的实施例均应被理解为是示例性的，而不构成对本技术的限制。对于本领域技术人员而言，可以在不脱离本技术的精神的情况下对其进行各种变型或修改，这些变型或修改均不脱离本技术的范围。