专利名称：：基于振镜扫描的选择性激光微钎焊系统的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及电子封装激光钎焊技术，具体是指基于振镜扫描的选择性激光微钎焊系统。
背景技术：
：在当前以及相当长一段时间内，表面组装技术(SMT)和通孔插装(Throughhole)仍将是最重要的芯片制造技术。当两种技术组合使用，或者进行漏焊、桥接等缺陷修复时，选择性焊接技术就体现了其巨大优越性。由于环保的要求，无铅化焊料的应用导致了回流焊温度增高大约4(TC，以及焊料湿润性变差等一系列问题。传统的波峰焊和回流焊属于基板一元器件整体加热方式，这导致现在广泛使用的FR4基板可能受到热伤损坏。而且，对于热敏元件、电磁敏感元件以及湿气敏感元件和基板，传统波峰焊和回流焊可能导致元器件实效或者基板损伤。采用选择性钎焊工艺，热影响区很小，可彻底解决传统再流焊、波峰焊工艺设备在无铅化焊接时由于温度升高而带来的相邻电子元件老化、电路板变形等问题。选择性钎悍技术目前主要有如下几种类型选择性波峰焊(selectivewavesoldering)、选择性喷泉钎煌(selectivefountainsoldering)、可编程选择性钎焊(programmableselectivesoldering)、小波钎焊(miniwavesoldering)、激光钎辉(lasersoldering)、圆盘钎焊(round-tablesoldering)、热气钎焊(hot-gassoldering)、选择性红外热流焊(selectiveRFshieldsoldering)等。其中，激光软钎焊主要用于印刷电路板的焊接，尤其实用于片状元件组装技术。采用激光软钎焊与其它方式相比有以下优点(1)焊接部位的广泛适应性可以对一般焊接方法难以接近的部位施焊。(2)焊接器件的广泛适应性适用于热敏、电磁敏感、湿气敏感元器件。(3)局部照射，微区受热不伤害邻接元器件与基板。(4)激光功率、光斑大小适时连续调整易于控制，激光钎焊成品率高。(5)二维振镜扫描可精确实现各种复杂形状的几何图形。(6)高的激光功率密度和高的焊接速度，可调制的激光焊接脉冲频率和脉宽。(7)用非接触加热，熔化带宽，不需要任何辅助工具，可在双面印刷电路板上双面元件装备后加工。(8)激光束易于实现分光，可用半透镜、反射镜、棱镜、扫描镜等光学元件进行时间与空间分割，能实现多点同时对称焊。振镜扫描广泛应用于激光打标机，国外已经开始将这项技术应用于激光焊接机。采用灯泵浦Nd:YAG激光器或C02激光器，由于光束质量和波长的关系，可聚焦光斑一般在O.lmm以上，功率密度与振镜扫描配合可实现高速焊接。国外对高速选区激光微钎焊，虽然在电子封装技术中有重要的应用，但由于技术保密等原因，很少有关焊接装备及焊接工艺机理方面的报道。国内电子封装技术的研究尤其在选区微钎焊方面很少有报道，虽有激光钎焊技术方法的相关研究，但其所述的钎焊均不是基于振镜扫描的高速选择性激光微钎焊接，也未涉及相关设备和技术指标的研究。发内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供基于振镜扫描的选择性激光微钎焊系统，其可实现程序控制的瞬时多点焊接的能量输入，焊点尺寸小，可实现在瞬间完成大面积的微点焊接，焊接效率高。本实用新型的目的通过下述技术方案实现本基于振镜扫描的选择性激光微钎焊系统，包括激光发生器、半反射镜、全反射镜、反馈式扫描振镜、F-e镜、控制器，激光发生器与半反射镜、全反射镜依次光路连接，半反射镜、全反射镜分别与相应的反馈式扫描振镜光路连接，两个反馈式扫描振镜通过同一个F-e镜分别与工件光路连接，所述工件的加工平面位于F-e镜的焦平面上，所述激光发生器、反馈式扫描振镜分别与控制器信号连接。为了更好得实现本实用新型，所述激光发生器包括依次设置的全反射镜、聚光腔、部分反射镜，所述部分反射镜与聚光腔之间设置有调Q开关，部分反射镜前部设置有扩束镜。所述反馈式扫描振镜包括x、Y两个方向扫描振镜，其分别安装在数字控制伺服电机的转轴上，所述控制器设有相应的控制卡与激光发生器、两个数字伺服电机分别连接，两个数字伺服电机的转轴上还分别设置有与控制器连接的X、Y两个方向的角位移传感器。所述控制器包括电脑或单片机、单板机等；所述激光发生器的光束质量因子M2〈1.5，釆用半导体激光器或光纤激光器。所述半导体激光器采用200W半导体泵浦Nd:YAG激光器，或者采用50100W光纤激光器。所述工件放置在加工平台上，该加工平台可进行上下方向的调整及精确微调。本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果(1)利用分光镜和扫描振镜等光学元件进行时间与空间分割，实现多点同时对称焊；采用波长1.06um的半导体泵浦Nd:YAG激光发生器，可用光纤传输，可在常规方式不易施焊部位进行加工，灵活性好；聚焦性好，易于实现多工位装置的自动化。(2)目前可使用作为钎焊机的激光器有两种10.6um波长的C(X.激光器和1.06tim波长的Nd:YAG激光器，它们运行于连续工作状态，因波长不同，效果不相同。由于Nd:YAG激光器可用光纤传输，焊接表面反射率比C(X.激光器低，光束能量被焊剂吸收能力大而电路板吸收能力小，且光学系统廉价，其适用范围广。(3)半导体激光和光纤激光有较好的光束质量，波长处于近红外波段，易于金属材料的吸收。经聚焦系统可获得3050微米聚集光斑，使得微连接的尺度在微米级，功率密度可以满足焊料瞬间熔化的需要。通过扫描振镜可达到聚焦激光光束以8m/min的速度移动，采用Q开关模式，可实现每秒接近1000个悍点，大大提高焊接效率。(4)把数字控制的高速扫描振镜与高质量半导体激光或光纤激光以及高速开关光闸组合起来，构成一种新的高速选择性激光微连接装置，可实现程序控制的瞬时多点焊接的能量输入，焊点尺寸达到50100微米。振镜扫描方式可实现在瞬间完成大面积的微点焊接，其效率与再流焊相比并不逊色，是替代传统再流焊的新技术。图1是本实用新型基于振镜扫描的选择性激光微钎焊系统的结构示意图2是图1所示激光发生器的结构示意图3是图1所示反馈式扫描振镜的结构示意图。具体实施方式下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。实施例一如图1所示，本基于振镜扫描的选择性激光微钎焊系统，包括激光发生l器、半反射镜2、全反射镜3、反馈式扫描振镜4、F-e镜5、控制器6，激光发生器1与半反射镜2、全反射镜3依次光路连接:，半反射镜2、全反射镜3分别与相应的反馈式扫描振镜4光路连接，两个反馈式扫描振镜4通过同一个F-e镜5分别与工件7光路连接，工件7的加工平面位于F-e镜5的焦平面上，激光发生器l、反馈式扫描振镜4分别与控制器6信号连接。如图2所示，激光发生器1包括依次设置的全反射镜9、聚光腔11、部分反射镜10，部分反射镜10与聚光腔11之间设置有调Q开关12，部分反射镜10前部设置有扩束镜13。反馈式扫描振镜4包括X、Y两个方向扫描振镜15、17，其分别安装在数字控制伺服电机14、16的转轴上，控制器6设有相应的控制卡、USB接口信号线与激光发生器l、两个数字伺服电机14、16分别连接，两个数字伺服电机14、16的转轴上还分别设置有与控制器连接的X、Y两个方向的角位移传感器18。控制器6可以是电脑或单片机、单板机等；激光发生器l的光束质量因子M2〈1.5，采用半导体激光器或光纤激光器。半导体激光器采用200W半导体泵浦Nd:YAG激光器，或者采用50100W光纤激光器。工件7放置在加工平台8上，该加工平台8可进行上下方向的调整及精确微调。本基于振镜扫描的选择性激光微钎焊系统进行选择性激光微钎焊的工作过程是在控制器6控制下，激光发生器6内的泵浦激发聚光腔11内的工作物质，光在全反射镜9和部分反射镜10之间，也就是聚光腔11内振荡并逐步放大，当达到阈值的时候即突然从部分反射镜10透射出激光束，经扩束镜13进行扩束后，由半反镜2和全反镜3分光，分光后的两束激光分别由反馈式扫描振镜4进行控制扫描，并经F-e镜5聚焦，通过上下调整及精确微调加工平台8，使工件7的被加工表面处于F-e镜5焦平面上，从而保证对工件7上加工位置的精确对准，通过调Q开关12，实现按预设的路径进行选择性高速点焊。其中，反馈式扫描振镜4进行控制扫描是指控制器6通过控制数字伺服电机14、16，带动数字伺服电机14、16转轴上的X、Y两个方向扫描振镜15、17，数字伺服电机14、16转轴上的X、Y两个方向的角位移传感器18将扫描振镜15、17的实际角位移传到控制器6，并与设定角位移比较后进行反馈，从而实现X、Y两个方向扫描振镜15、17的扫描角度控制。如上所述，便可较好地实现本实用新型。权利要求1、基于振镜扫描的选择性激光微钎焊系统，其特征在于包括激光发生器、半反射镜、全反射镜、反馈式扫描振镜、F-θ镜、控制器，激光发生器与半反射镜、全反射镜依次光路连接，半反射镜、全反射镜分别与相应的反馈式扫描振镜光路连接，两个反馈式扫描振镜通过同一个F-θ镜分别与工件光路连接，所述工件的加工平面位于F-θ镜的焦平面上，所述激光发生器、反馈式扫描振镜分别与控制器信号连接。2、根据权利要求i所述基于振镜扫描的选择性激光微钎焊系统，其特征在于所述激光发生器包括依次设置的全反射镜、聚光腔、部分反射镜，所述部分反射镜与聚光腔之间设置有调Q开关，部分反射镜前部设置有扩束镜。3、根据权利要求i所述基于振镜扫描的选择性激光微钎焊系统，其特征在于所述反馈式扫描振镜包括X、Y两个方向扫描振镜，其分别安装在数字控制伺服电机的转轴上，所述控制器设有相应的控制卡与激光发生器、两个数字伺服电机分别连接，两个数字伺服电机的转轴上还分别设置有与控制器连接的X、Y两个方向的角位移传感器。4、根据权利要求13任一项所述基于振镜扫描的选择性激光微钎焊系统，其特征在于所述激光发生器的光束质量因子M2〈1.5，采用半导体激光器或光纤激光器。5、根据权利要求13任一项所述基于振镜扫描的选择性激光微钎焊系统，其特征在于所述控制器包括电脑或单片机、单板机。6、根据权利要求4所述基于振镜扫描的选择性激光微钎焊系统，其特征在于所述半导体激光器采用200W半导体泵浦Nd:YAG激光器，或者采川50100W光纤激光器。专利摘要本实用新型提供基于振镜扫描的选择性激光微钎焊系统，包括激光发生器、半反射镜、全反射镜、反馈式扫描振镜、F-θ镜、控制器，激光发生器与半反射镜、全反射镜依次光路连接，半反射镜、全反射镜分别与相应的反馈式扫描振镜光路连接，两个反馈式扫描振镜通过同一个F-θ镜分别与工件光路连接，工件的加工平面位于F-θ镜的焦平面上，激光发生器、反馈式扫描振镜分别与控制器信号连接。本系统把数字控制的高速扫描振镜与高质量半导体激光或光纤激光以及高速开关光闸组合起来，可实现程序控制的瞬时多点焊接的能量输入，焊点尺寸达到50～100微米，振镜扫描方式可实现在瞬间完成大面积的微点焊接。文档编号G02B26/10GK201002157SQ20062015452公开日2008年1月9日申请日期2006年12月8日优先权日2006年12月8日发明者卫国强,杨永强,黄延禄申请人:华南理工大学