CN107511551B

CN107511551B - 锡球激光焊接方法

Info

Publication number: CN107511551B
Application number: CN201710769447.9A
Authority: CN
Inventors: 张金荣
Original assignee: Goertek Inc
Current assignee: Goertek Inc
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2017-08-31
Publication date: 2020-02-18
Anticipated expiration: 2037-08-31
Also published as: CN107511551A; WO2019041638A1

Abstract

本发明实施例公开了一种锡球激光焊接方法，其方法包括：使用第一功率密度的激光束沿一焊接轨迹移动，照射置于焊盘上的锡球，以使所述锡球软化，其中，所述焊接轨迹围绕所述锡球；使用第二功率密度的激光束沿所述焊接轨迹移动，照射软化后的所述锡球，以使软化后的所述锡球熔化，其中，所述焊接轨迹落在软化后的所述锡球上，所述第二功率密度大于所述第一功率密度；使用第三功率密度的激光束沿所述焊接轨迹移动，照射熔化后的所述锡球，以辅助熔化后的所述锡球固化，其中，所述第三功率密度小于所述第一功率密度。本发明实施例提供的锡球激光焊接方法，解决了现阶段的锡球焊接技术具有在焊接过程中易烧到焊盘和焊接质量差的技术问题。

Description

锡球激光焊接方法

技术领域

本发明属于焊接技术领域，尤其涉及一种锡球激光焊接方法。

背景技术

锡球激光焊接技术是利用高能量密度的激光束作为热源熔化锡球的一种高效精密焊接方法。由于其独特的优点，已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。

现阶段的锡球激光焊接技术多为用恒定功率密度的激光照射锡球，使得锡球快速熔化，然后在撤去激光照射，使得熔化后的锡球固化，进而完成焊接。但是，放置于焊盘上的锡球在突然受到较大功率密度的激光照射时，极易出现飞溅，进而容易使激光烧到焊盘；另外，使用较大功率密度的激光照射锡球时，易使得锡球被烧穿，也容易使激光烧到焊盘；再者，熔化后的锡球在突然撤去激光后，在冷却固化的过程中易使得焊块中出现气泡，进而影响产品的焊接质量。

简言之，现阶段的锡球焊接技术具有在焊接过程中易烧到焊盘和焊接质量差的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种锡球激光焊接方法，用于解决现阶段的锡球焊接技术具有在焊接过程中易烧到焊盘和焊接质量差的技术问题。

本发明实施例提供了一种锡球激光焊接方法，其包括：

使用第一功率密度的激光束沿一焊接轨迹移动，照射置于焊盘上的锡球，以使所述锡球软化，其中，所述焊接轨迹围绕所述锡球；

使用第二功率密度的激光束沿所述焊接轨迹移动，照射软化后的所述锡球，以使软化后的所述锡球熔化，其中，所述焊接轨迹落在软化后的所述锡球上，所述第二功率密度大于所述第一功率密度；

使用第三功率密度的激光束沿所述焊接轨迹移动，照射熔化后的所述锡球，以辅助熔化后的所述锡球固化，其中，所述第三功率密度小于所述第一功率密度。

进一步地，所述焊接轨迹包括第一轨迹和第二轨迹；所述第一轨迹的起点为所述第二轨迹终点，所述第一轨迹的终点为所述第一轨迹起点；激光束沿所述第一轨迹与所述第二轨迹的移动方向相反。

进一步地，使用第一功率密度的激光束沿一焊接轨迹移动，照射置于焊盘上的锡球，以使所述锡球软化，具体包括：

使用第一功率密度的激光束交替沿所述第一轨迹和所述第二轨迹移动，照射置于焊盘上的锡球，以使所述锡球软化。

进一步地，使用第一功率密度的激光束沿所述第一轨迹移动照射放置在焊盘上的锡球的时间和沿所述第二轨迹移动照射放置在焊盘上的锡球的时间相等。

进一步地，使用第二功率密度的激光束沿所述焊接轨迹移动，照射软化后的所述锡球，以使软化后的所述锡球熔化，具体包括：

使用第二功率密度的激光束交替沿所述第一轨迹和所述第二轨迹移动，照射软化后的所述锡球，以使软化后的所述锡球熔化。

进一步地，使用第一功率密度的激光束沿所述第一轨迹移动照射软化后的所述锡球的时间和沿所述第二轨迹移动照射软化后的所述锡球的时间相等。

进一步地，使用第三功率密度的激光束沿所述焊接轨迹移动，照射熔化后的所述锡球，以辅助熔化后的所述锡球固化，具体包括：

使用第三功率密度的激光束交替沿所述第一轨迹和所述第二轨迹移动，照射熔化后的所述锡球，以辅助熔化后的所述锡球固化。

进一步地，使用第三功率密度的激光束沿所述第一轨迹移动照射熔化后的所述锡球的时间和沿所述第二轨迹移动照射熔化后的所述锡球的时间相等。

进一步地，所述焊接轨迹的起点和终点落在软化之前的所述锡球上。

进一步地，所述焊接轨迹呈椭圆形。

本发明实施例提供的锡球激光焊接方法，分别使用三种功率密度的激光沿焊接轨迹照射放置在焊盘上的锡球，使用较小的第一功率密度的激光照射锡球时使锡球软化，避免大功率密度的激光照射锡球时容易使锡球飞溅以及容易烧到焊盘；再使用较大的第二功率密度的激光照射软化的锡球时使其熔化，避免直接使用大功率密度的激光照射锡球容易烧穿锡球进而烧到焊盘；然后使用更小的第三功率密度的激光照射熔化的锡球时以辅助其固化，避免突然撤去激光在冷却固化的过程中易使得焊块中出现气泡。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一实施例提供的锡球激光焊接方法的一方法流程图；

图2为本发明第二实施例提供的锡球激光焊接方法的一方法流程图；

图3为本发明实施例提供的锡球激光焊接方法的一焊接轨迹示意图；

图4为本发明实施例提供的锡球激光焊接方法焊接轨迹的第一轨迹示意图；

图5为本发明实施例提供的锡球激光焊接方法焊接轨迹的第二轨迹示意图。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。此外，“耦接”或“电性连接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表第一装置可直接电性耦接于第二装置，或通过其它装置或耦接手段间接地电性耦接至第二装置。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然描述乃以说明本发明的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者***不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者***所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者***中还存在另外的相同要素。

具体实施例

实施例一

请参考图1，为本发明第一实施例提供的锡球激光焊接方法的一方法流程图，锡球激光焊接方法包括：

步骤S100，使用第一功率密度的激光束沿一焊接轨迹移动，照射置于焊盘上的锡球，以使所述锡球软化，其中，所述焊接轨迹围绕所述锡球；

步骤S200，使用第二功率密度的激光束沿所述焊接轨迹移动，照射软化后的所述锡球，以使软化后的所述锡球熔化，其中，所述焊接轨迹落在软化后的所述锡球上，所述第二功率密度大于所述第一功率密度；

步骤S300，使用第三功率密度的激光束沿所述焊接轨迹移动，照射熔化后的所述锡球，以辅助熔化后的所述锡球固化，其中，所述第三功率密度小于所述第一功率密度。

并结合图3-图5，分别为本发明实施例提供的锡球激光焊接方法的焊接示意图。

在步骤S100中，调节激光发射机使其按照第一功率密度向外发射激光，并且按照一焊接轨迹20进行移动，照射锡球10，以使所述锡球10软化。在这里，所述焊接轨迹20一般会围绕所述锡球10。一般地，还需要相应的准备工作，如通过固定工装将所述锡球10固定于所述焊盘上，而所述焊盘的相应位置布设有芯线，所述芯线位于所述锡球10和所述焊盘之间，可以想到的是焊接的目的是将所述芯线固定于所述焊盘上，这里的焊盘一般是电路板，进而使所述芯线与所述电路板的电触点相连接。

另外，所述焊接轨迹20的形状包括但不限制于是椭圆形，可以想到的是如包括图3-图5所示的类椭圆形；所述焊接轨迹20的起点和终点落在软化之前的所述锡球10上，在这里强调所述焊接轨迹20的起点和终点是需要落在所述锡球10上的，并不强调除了起点和终点之外的其他照射点的位置，这是因为所述焊接轨迹20围绕所述锡球10，一方面照射点的热量会向四周扩算，围绕与所述锡球10的照射点尽管不在所述锡球10表面上同样也会对所述锡球10起到加热的作用，使得所述锡球10软化；另一方面所述第一功率密度的激光束的能量较小，即使直接照射到所述焊盘上也不会对焊盘起到破坏作用。具体地，所述焊接轨迹20包括第一轨迹210和第二轨迹220；所述第一轨迹210的起点为所述第二轨迹220的终点，所述第一轨迹210的终点为所述第一轨迹210的起点；激光束沿所述第一轨迹210与所述第二轨迹220的移动方向相反。如图3-图5所示，图中箭头分别标示出了所述第一轨迹210与所述第二轨迹220的移动方向，其中，如所述第一轨迹210的移动方向为类顺时针方向，而所述第二轨迹220的移动方向为类逆时针方向。

具体地，步骤S100中，使用第一功率密度的激光束沿所述第一轨迹210和/或所述第二轨迹220照射置于焊盘上的锡球10，以使所述锡球10软化，然后进行下述步骤。

承接上述步骤S100，在步骤S200中，对于软化后的所述锡球10，调节激光发射机使用第二功率密度的激光束继续照射，在这里，所述焊接轨迹20落在软化后的所述锡球10上，而所述第二功率密度大于所述第一功率密度。具体地，调高激光发射机的发射功率密度，保持使用所述第二功率密度的激光束继续照射软化后的所述锡球10，以使得软化后的所述锡球10熔化，这里的所述锡球10熔化指的是所述锡球10由固体变为液体，在所述焊盘上达到沸腾的效果。

在这里，需要指出的是，由于此时照射软化后的所述锡球10的激光束的温度较高，因此需要所述焊接轨迹20落在软化后的所述锡球10上，避免所述较高温度的激光束直接照射到焊盘上而破坏焊盘。

具体地，步骤S200中，使用第二功率密度的激光束沿所述第一轨迹210和/或所述第二轨迹220照射软化后的所述锡球10，以使所述锡球10熔化，然后进行下述步骤。

承接上述步骤S200，在步骤S300中，对于熔化后的所述锡球10，调节激光发射机使用第三功率密度的激光束继续照射，在这里，所述第三功率密度小于所述第一功率密度。具体地，调低激光发射机的发射功率密度，保持使用所述第三功率密度的激光束继续照射熔化后的所述锡球10，由于所述第三功率密度的激光束的温度较低，不足以使得沸腾的所述锡球10继续保持沸腾状态，即此时所述熔化后的锡球10要进行固化，而在固化的过程中由于有所述第三功率密度的激光束照射，可以辅助熔化后的所述锡球10慢慢的固化。

在这里，需要指出的是，由于此时照射固化后的所述锡球10的激光束的温度较低，因此，对于所述焊接轨迹20是否落在熔化后的所述锡球10上并不做过多的强调，其可以直接是照射在熔化后的所述锡球10上，也可以是照射在熔化后的所述锡球10的周围，同样都可以起到热量保持的效果，辅助熔化后的所述锡球10慢慢的固化。

具体地，步骤S300中，使用第三功率密度的激光束沿所述第一轨迹210和/或所述第二轨迹220照射熔化后的所述锡球10，以辅助熔化后的所述锡球10固化，从而得到焊接完毕的工件。

本实施例中，分别使用三种功率密度的激光沿所述第一轨迹210和/或所述第二轨迹220照射放置在焊盘上的锡球10。使用较小的第一功率密度的激光照射锡球10时使锡球10软化，避免大功率密度的激光照射锡球10时容易使锡球10飞溅以及容易烧到焊盘；再使用较大的第二功率密度的激光照射软化的锡球10时使其熔化，避免直接使用大功率密度的激光照射锡球10容易烧穿锡球10进而烧到焊盘；然后使用更小的第三功率密度的激光照射熔化的锡球10时以辅助其固化，避免突然撤去激光在冷却固化的过程中易使得焊块中出现气泡，从而提升焊接作业的安全性以及焊接质量。

实施例二

请参考图2，为本发明第二实施例提供的锡球激光焊接方法的一方法流程图，本实施例是在第一实施例的基础上。

其中，步骤S100使用第一功率密度的激光束沿一焊接轨迹20移动，照射置于焊盘上的锡球10，以使所述锡球10软化，具体包括：

步骤S110，使用第一功率密度的激光束交替沿所述第一轨迹210和所述第二轨迹220移动，照射置于焊盘上的锡球10，以使所述锡球10软化。

具体地，调节激光发射机使其按照第一功率密度向外发射激光，并且交替按照所述第一轨迹210和所述第二轨迹220进行移动，照射锡球10，以使所述锡球10软化。在这里，所述第一轨迹210和所述第二轨迹220一般不分先后，且每次照射所述锡球10的圈数也不限定，如按照所述第一轨迹210照射所述锡球105圈，然后再按照所述第二轨迹220照射所述锡球105圈；也或者按照单圈循环的方式进行，即按照所述第一轨迹210照射所述锡球101圈，再按照所述第二轨迹220照射所述锡球101圈，如此进行多次的循环，但是，总体上按照所述第一轨迹210照射所述锡球10的圈数和按照所述第二轨迹220照射所述锡球10圈数是保持相等的。

需要指出的是，由于这里所述激光机发射的激光束在所述焊盘上的移动速度一般为匀速运动，而按照所述第一轨迹210照射所述锡球10的圈数和按照所述第二轨迹220照射所述锡球10圈数保持相等，因此，使用第一功率密度的激光束沿所述第一轨迹210移动照射放置在焊盘上的锡球10的时间和沿所述第二轨迹220移动照射放置在焊盘上的锡球10的时间相等。

以上可以使得，通过所述第一轨迹210照射所述锡球10而使得所述锡球10获得的热量和通过所述第二轨迹220照射所述锡球10而使得所述锡球10获得的热量相等，使得所述锡球10受热比较均匀，而使得软化后的所述锡球10的形状更接近所述焊接轨迹20的形状，便于后续对所述锡球10实施熔化。

步骤S200使用第二功率密度的激光束沿所述焊接轨迹20移动，照射软化后的所述锡球10，以使软化后的所述锡球10熔化，具体包括：

步骤S210，使用第二功率密度的激光束交替沿所述第一轨迹210和所述第二轨迹220移动，照射软化后的所述锡球10，以使软化后的所述锡球10熔化。

具体地，调节激光发射机使其按照第二功率密度向外发射激光，并且交替按照所述第一轨迹210和所述第二轨迹220进行移动，照射软化后的所述锡球10，以使软化后的所述锡球10熔化。在这里，所述第一轨迹210和所述第二轨迹220一般同样不分先后，且每次照射软化后的所述锡球10的圈数也不限定，如按照所述第一轨迹210照射软化后的所述锡球105圈，然后再按照所述第二轨迹220照射软化后的所述锡球105圈；也或者按照单圈循环的方式进行，即按照所述第一轨迹210照射软化后的所述锡球101圈，再按照所述第二轨迹220照射软化后的所述锡球101圈，如此进行多次的循环，但是，总体上按照所述第一轨迹210照射软化后的所述锡球10的圈数和按照所述第二轨迹220照射软化后的所述锡球10圈数是保持相等的。

需要指出的是，由于这里所述激光机发射的激光束在所述焊盘上的移动速度一般为匀速运动，而按照所述第一轨迹210照射软化后的所述锡球10的圈数和按照所述第二轨迹220照射软化后的所述锡球10圈数保持相等，因此，使用第一功率密度的激光束沿所述第一轨迹210移动照射软化后的所述锡球10的时间和沿所述第二轨迹220移动照射软化后的所述锡球10的时间相等。

以上可以使得，通过所述第一轨迹210照射所述锡球10而使得所述锡球10获得的热量和通过所述第二轨迹220照射所述锡球10而使得所述锡球10获得的热量相等，使得所述锡球10受热比较均匀，进而使得所述锡球10熔化更加充分，即可以使得所述锡球10由固体全部变为液体，而达到沸腾的状态。

步骤S300使用第三功率密度的激光束沿所述焊接轨迹20移动，照射熔化后的所述锡球10，以辅助熔化后的所述锡球10固化，具体包括：

步骤S310，使用第三功率密度的激光束交替沿所述第一轨迹210和所述第二轨迹220移动，照射熔化后的所述锡球10，以辅助熔化后的所述锡球10固化。

具体地，调节激光发射机使其按照第三功率密度向外发射激光，并且交替按照所述第一轨迹210和所述第二轨迹220进行移动，照射熔化后的所述锡球10，以辅助熔化后的所述锡球10固化。在这里，所述第一轨迹210和所述第二轨迹220一般同样不分先后，且每次照射熔化后的所述锡球10的圈数也不限定，如按照所述第一轨迹210照射熔化后的所述锡球105圈，然后再按照所述第二轨迹220照射熔化后的所述锡球105圈；也或者按照单圈循环的方式进行，即按照所述第一轨迹210照射熔化后的所述锡球101圈，再按照所述第二轨迹220照射熔化后的所述锡球101圈，如此进行多次的循环，但是，总体上按照所述第一轨迹210照射熔化后的所述锡球10的圈数和按照所述第二轨迹220照射熔化后的所述锡球10圈数是保持相等的。

需要指出的是，由于这里所述激光机发射的激光束在所述焊盘上的移动速度一般为匀速运动，而按照所述第一轨迹210照射熔化后的所述锡球10的圈数和按照所述第二轨迹220照射熔化后的所述锡球10圈数保持相等，因此，使用第一功率密度的激光束沿所述第一轨迹210移动照射熔化后的所述锡球10的时间和沿所述第二轨迹220移动照射熔化后的所述锡球10的时间相等。

以上可以使得，通过所述第一轨迹210照射所述锡球10而使得所述锡球10获得的热量和通过所述第二轨迹220照射所述锡球10而使得所述锡球10获得的热量相等，使得所述锡球10受热比较均匀，进而使得所述锡球10在熔化后的冷却过程中热量保持比较均匀，即可以使得熔化后的所述锡球10由液体慢慢的变成固体。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种锡球激光焊接方法，其特征在于，包括：

使用第一功率密度的激光束沿一焊接轨迹移动，照射置于焊盘上的锡球，以使所述锡球软化，其中，所述焊接轨迹围绕所述锡球，所述焊接轨迹的起点和终点落在软化之前的所述锡球上；

2.根据权利要求1所述的锡球激光焊接方法，其特征在于，所述焊接轨迹包括第一轨迹和第二轨迹；所述第一轨迹的起点为所述第二轨迹终点，所述第一轨迹的终点为所述第二轨迹起点；激光束沿所述第一轨迹与所述第二轨迹的移动方向相反。

3.根据权利要求2所述的锡球激光焊接方法，其特征在于，使用第一功率密度的激光束沿一焊接轨迹移动，照射置于焊盘上的锡球，以使所述锡球软化，具体包括：

4.根据权利要求3所述的锡球激光焊接方法，其特征在于，使用第一功率密度的激光束沿所述第一轨迹移动照射放置在焊盘上的锡球的时间和沿所述第二轨迹移动照射放置在焊盘上的锡球的时间相等。

5.根据权利要求2所述的锡球激光焊接方法，其特征在于，使用第二功率密度的激光束沿所述焊接轨迹移动，照射软化后的所述锡球，以使软化后的所述锡球熔化，具体包括：

6.根据权利要求5所述的锡球激光焊接方法，其特征在于，使用第二功率密度的激光束沿所述第一轨迹移动照射软化后的所述锡球的时间和沿所述第二轨迹移动照射软化后的所述锡球的时间相等。

7.根据权利要求2所述的锡球激光焊接方法，其特征在于，使用第三功率密度的激光束沿所述焊接轨迹移动，照射熔化后的所述锡球，以辅助熔化后的所述锡球固化，具体包括：

8.根据权利要求7所述的锡球激光焊接方法，其特征在于，使用第三功率密度的激光束沿所述第一轨迹移动照射熔化后的所述锡球的时间和沿所述第二轨迹移动照射熔化后的所述锡球的时间相等。

9.根据权利要求1所述的锡球激光焊接方法，其特征在于，所述焊接轨迹呈椭圆形。