CN113084342A - 激光焊接的方法 - Google Patents

Abstract

本申请的实施例提供了一种激光焊接的方法，包括：使激光器的焦平面与待焊接面之间保持预设位置关系；使所述激光器产生的光斑照射的范围覆盖所述待焊接面的预设区域并保持第一预设时间；其中，所述预设区域内至少***两个用于与所述待焊接面焊接的引脚。该光斑可以为离焦光斑以覆盖足够大的预设区域，离焦光斑可以同时加热至少两个引脚，由于离焦光斑照射的面积较大并且能量较为分散，在保障焊接效率的同时，还可以防止激光能量过于集中而导致引脚穿孔的现象发生，并且由于预设区域内的多个引脚同时焊接，可以有效防止预设区域内的其中部分引脚的焊接过程导致该预设区域内其他的引脚位置发生变化而影响后续焊接的情况发生。

Description

激光焊接的方法

技术领域

本申请涉及焊接方法领域，尤其涉及一种激光焊接的方法。

背景技术

激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法，焊接的过程需要使激光聚焦于较小的范围内，以对该小范围内进行快速加热，以使目标物体受热熔化，在冷凝之后便可完成焊接。对于多引脚的目标结构，例如处理器，需要利用激光进行多次焊接，为了保障焊接效率，需要利用激光对每个引脚分别进行短时间内的快速加热，容易造成引脚穿孔；并且对其中部分引脚的焊接会导致其他的引脚的位置发生变化，例如上翘，影响到后续的焊接工作。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种激光焊接的方法。

本申请实施例的技术方案是这样实现的：

本申请实施例提供一种激光焊接的方法，包括：使激光器的焦平面与待焊接面之间保持预设位置关系；使所述激光器产生的光斑照射的范围覆盖所述待焊接面的预设区域并保持第一预设时间；其中，所述预设区域内至少***两个用于与所述待焊接面焊接的引脚。

进一步地，所述预设区域设置为至少两个，所有所述引脚均***所述预设区域，每个预设区域内***的引脚数量至少为两个；使所述激光器产生的光斑照射的范围覆盖所述待焊接面的预设区域并保持第一预设时间，包括：同时开启对应每个所述预设区域的激光器，同步将光斑照射在每个所述预设区域并保持第一预设时间。

进一步地，所述预设区域包括第一预设区域和第二预设区域，所述第一预设区域覆盖位于待焊接面第一侧的所有所述引脚，所述第二预设区域覆盖位于待焊接面与所述第一侧相对的第二侧的所有所述引脚。

进一步地，同步将光斑照射在每个所述预设区域包括：在待焊接元件的第一侧，对所述第一预设区域以第一预设方向照射光斑；在待焊接元件的第二侧，对所述第二预设区域以第二预设方向照射光斑；其中，所述第一预设方向和所述第二预设方向之间呈预设角度。

进一步地，所述预设角度为锐角。

进一步地，还包括：在将光斑照射的范围覆盖所述待焊接面的预设区域之前，将所述引脚***至所述预设区域，并保持所述引脚和焊盘的相对位置固定直至光斑照射完成后第二预设时间。

进一步地，所述引脚和焊盘的相对位置固定为所述引脚的底面抵接于所述焊盘的顶点。

进一步地，保持所述引脚和焊盘的相对位置固定包括：将吸嘴固定连接于待焊接元件，调节所述吸嘴的位置以使所述引脚的底面抵接于所述焊盘的顶点。

进一步地，保持所述引脚和焊盘的相对位置固定还包括：将所述吸嘴的限位柱卡持于相邻的两个所述引脚之间，以限制所述引脚在所述焊盘的表面上滑动。

进一步地，所述限位柱设置为多个，每个所述限位柱均设置并抵接于相邻的两个所述引脚之间。

本申请实施例提供的激光焊接的方法包括：使激光器的焦平面与待焊接面之间保持预设关系，在此预设关系下，激光器产生的光斑照射的范围覆盖待焊接面内的预设区域，并且该预设区域内至少***两个用于与待焊接面焊接的引脚，激光器在工作的状态下，激光产生的光斑照射于预设区域内，该预设区域的面积较大，足够***至少两个与待焊接面焊接的引脚，因此该光斑可以为离焦光斑以覆盖足够大的预设区域，离焦光斑可以同时加热至少两个引脚，由于离焦光斑照射的面积较大并且能量较为分散，在保障焊接效率的同时，还可以防止激光能量过于集中而导致引脚穿孔的现象发生，并且由于预设区域内的多个引脚同时焊接，可以有效防止预设区域内的其中部分引脚的焊接过程导致该预设区域内其他的引脚位置发生变化而影响后续焊接的情况发生。

附图说明

图1为本申请实施例提供的激光焊接的方法中激光器和待焊接面的位置关系图；

图2为本申请实施例提供的激光焊接的方法中待焊接面和待焊接元件的位置关系图；

图3为本申请实施例提供的激光焊接的方法中引脚和焊盘的位置关系图；

图4为本申请实施例提供的激光焊接的方法中吸嘴和待焊接元件的位置关系图。

附图标记说明

110-激光器；120-焊盘；121-待焊接面；122-焊料；130-预设区域；131-第一预设区域；132-第二预设区域；140-待焊接元件；141-引脚；150-吸嘴；151-限位柱。

具体实施方式

在具体实施方式中所描述的各个实施例中的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以进行各种组合，例如通过不同的具体技术特征的组合可以形成不同的实施方式，为了避免不必要的重复，本申请中各个具体技术特征的各种可能的组合方式不再另行说明。

在本申请实施例记载中，需要说明的是，除非另有说明和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

需要说明的是，本申请实施例所涉及的术语“第一\第二”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的本申请的实施例可以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

如图1～图4所示，本申请的实施例提供了一种激光焊接的方法，这种方法包括：

S2、使激光器110的焦平面与待焊接面121之间保持预设位置关系(如图1和图2所示)。具体的，预设位置关系可以为在激光器110工作的状态下，激光器110发出的激光照射在待焊接面121上产生的光斑照射的范围能够覆盖预设区域130的位置关系，该预设区域130可以为至少***两个用于与待焊接面121焊接的引脚141的区域，即该预设区域130内至少可以容纳两个待焊接的引脚141。该至少两个引脚141可以为两个、三个、四个等不少于两个的引脚141。由于该预设区域130内具有至少两个引脚141，因此光斑的照射范围需要足够大，该光斑可以为离焦光斑以覆盖预设区域130。

该离焦光斑的形状可以根据激光器110的焦平面与待焊接面121之间的具***置关系以及待焊接面121的形状确定，例如，在待焊接面121为平面且激光器110的焦平面和待焊接面121平行的情况下，该离焦光斑的形状可以为圆形；在待焊接面121为平面且激光器110的焦平面和待焊接面121倾斜的情况下，该离焦光斑的形状可以为椭圆形；在待焊接面121为弧面的情况下，该离焦光斑的形状也为弧面的形状。该预设区域130的形状可以根据实际情况确定，该预设区域130的形状可以和该离焦光斑的形状相同，也可以和该离焦光斑的形状不同，只要该离焦光斑照射的范围可以覆盖该预设区域130即可。例如，该预设区域130的形状和该离焦光斑的形状均可以为圆形，并且圆形的该预设区域130和圆形的该离焦光斑重合，该离焦光斑的照射范围即可以覆盖该预设区域130；该预设区域130也可以为矩形，该离焦光斑的形状也可以为椭圆形，只要矩形的该预设区域130全部位于该椭圆形的离焦光斑的照射区域内，该离焦光斑的照射范围即可覆盖该预设区域130。

S3、使激光器110产生的光斑照射的范围覆盖待焊接面121的预设区域130并保持第一预设时间。由于激光器110的焦平面于待焊接面121之间保持了预设位置关系，在激光器110打开工作的情况下，激光器110产生的光斑照射的范围即可覆盖待焊接面121的预设区域130，从而对该预设区域130内的至少两个引脚141进行同步加热。激光会对光斑照射的范围内进行同步加热，并且不同区域加热的功率基本相同，可以使预设区域130内的所有引脚141在基本相同的加热功率下同步加热第一预设时间，在第一预设时间内，所有引脚141附近的焊料122均被加热至热熔的液态，在该状态下，引脚141附近的液态焊料122填充于电路板和引脚141之间，激光器110产生的光斑在照射预设区域130第一预设时间之后，则可以关闭激光器110，激光器110停止工作，焊料122停止被加热则逐渐冷却凝固，引脚141便被牢固地固定于电路板上，从而完成焊接。

本申请实施例提供的激光焊接的方法包括：使激光器110的焦平面与待焊接面121之间保持预设关系，在此预设关系下，激光器110产生的光斑照射的范围覆盖待焊接面121内的预设区域130，并且该预设区域130内至少***两个用于与待焊接面121焊接的引脚141，激光器110在工作的状态下，激光产生的光斑照射于预设区域130内，该预设区域130的面积较大，足够***至少两个与待焊接面121焊接的引脚141，因此该光斑可以为离焦光斑以覆盖足够大的预设区域130，离焦光斑可以同时加热至少两个引脚141，由于离焦光斑照射的面积较大并且能量较为分散，在保障焊接效率的同时，还可以防止激光能量过于集中而导致引脚141穿孔的现象发生，并且由于预设区域130内的多个引脚141同时焊接，可以有效防止预设区域130内的其中部分引脚141的焊接过程导致该预设区域130内其他的引脚141位置发生变化而影响后续焊接的情况发生。

在本申请的一些实施例中，使激光器产生的光斑保持第一预设时间可以通过控制电路实现。具体的，可以将激光器和继电器串联于电路中，利用继电器控制电路的连通或者断开，通过对继电器的设置，可以调节继电器的连通时间，使继电器的连通时间与第一预设时间相同，从而可以实现使激光器产生的光斑保持第一预设时间。

在本申请的一些实施例中，预设区域130可以设置为至少两个。具体的，预设区域130可以设置为两个、三个、四个等不小于两个的数量。例如图1中预设区域130设置为两个。所有引脚141均***至预设区域130，即每个预设区域130内均具有引脚141。如图1所示，其中的部分引脚141***至其中的一个预设区域130内，另外的引脚141***至另外一个预设区域130内。

具体的，每个预设区域130内***的引脚141的数量均可以为至少两个。例如图2中的两个预设区域130，其中的一个预设区域130内***的引脚141的数量为四个，另外一个预设区域130内***的引脚141的数量也为四个。在此情况下，同一个预设区域130内的多个引脚141可以同步加热。

当然，也可以其中的部分预设区域内***的引脚数量为至少两个，另外部分预设区域内***的引脚数量为一个。例如预设区域设置可以为两个，其中一个预设区域内***的引脚的数量为四个，另一个预设区域内***的引脚的数量为一个。在此情况下，具有多个引脚的预设区域内的多个引脚可以同步加热，只有一个引脚的预设区域内的引脚可以单独加热。

如图1所示，在本申请的一些实施例中，激光器110可以设置为至少两个，且激光器110和预设区域130可以一一对应，即每个预设区域130均具有一个与之对应的激光器110，每个激光器110也均具有一个与之对应的预设区域130。在对特定的预设区域130内的引脚141进行焊接的时候，仅需要打开与该特定预设区域130对应的激光器110即可，该对应的激光器110发射激光产生的光斑照射于该特定预设区域130，以实现对该特定预设区域130内的所有引脚141进行同步焊接。

在本申请的另一些实施例中，激光器可以设置为至少两个，且每个激光器均具有一个与之对应的预设区域，且每个预设区域均具有至少一个与之对应的激光器，即每个预设区域可以对应一个、两个、三个等不同数量的激光器。在对对应对个数量的激光器的预设区域内的引脚进行焊接的时候，需要同步打开该多个激光器，使该多个激光器同步发射激光并使所有的激光产生的光斑照射于该特定预设区域，以实现对该特定预设区域内的所有引脚进行同步焊接。

在本申请的一些实施例中，使激光器产生的光斑照射的范围覆盖待焊接面的预设区域并保持第一预设时间包括：同时开启对应每个预设区域的激光器，同步将光斑照射在每个预设区域并保持第一预设时间。所有的激光器均同步工作，可以保障每个预设区域内的所有引脚均同步加热，在对其中部分预设区域内的引脚进行焊接的过程中，其他预设区域内的引脚也在同步焊接，可以有效防止部分预设区域内的引脚由于焊接而导致其他预设区域内没有焊接的引脚的位置发生变化(例如上翘)，降低了后续加工的难度，有效保障了成品的质量。

在本申请的一些实施例中，同时开启对应每个预设区域的激光器可以通过控制电路实现。具体的，所有的激光器可以通过并联的方式连接于电路内，以保障在电路连通的时候所有的激光器可以同步开启，并且所有的激光器可以先并联之后再与继电器串联，从而可以仅利用一个继电器控制整个电路的连通或者断开，由于所有的激光器均与该继电器串联，从而可以利用该继电器控制所有的激光器同步开启并在工作预设之间后同步关闭。

如图2所示，在本申请的一些实施例中，预设区域130可以设置为两个，其中一个预设区域130可以为第一预设区域131，另外一个预设区域130可以为第二预设区域132。其中，第一预设区域131覆盖位于待焊接面121第一侧(如图2中的上侧)的所有引脚141，即待焊接面121第一侧的所有引脚141均***至第一预设区域131内。第二预设区域132覆盖位于待焊接面121第二侧(如图2中的下侧)的所有引脚141，即待焊接面121第二侧的所有引脚141均***至第二预设区域132内。和第一预设区域131对应的激光器110产生的光斑照射于第一预设区域131，和第二预设区域132对应的激光器110产生的光斑照射于第二预设区域132，在第一预设区域131和第二预设区域132之间的区域则无需光斑照射，可以保障第一预设区域131和第二预设区域132之间的区域的温度较低，有效防止光斑照射产生的高温对处理器等待焊接元件140产生损坏，并节约能源。

在本申请的一些实施例中，同步将光斑照射在每个预设区域130可以包括：在待焊接元件140的第一侧(如图1中的左侧)，对第一预设区域131以第一预设方向照射光斑。具体的，第一预设方向指的是激光器110发射的激光的轴线方向与第一预设区域131所在的平面之间的夹角。第一预设方向可以为激光器110发射的激光照射于待焊接面121产生的光斑可以覆盖第一预设区域131的角度。具体的，该第一预设角度可以为锐角，例如第一预设区域131内的多个引脚141沿直线分布的情况下，第一预设区域131即可为矩形，可以使激光器110产生的光斑为椭圆形以覆盖第一预设区域131，第一预设方向为锐角的情况下，即可使激光器110产生的光斑为椭圆形。

在本申请的一些实施例中，同步将光斑照射在每个预设区域130还可以包括：在待焊接元件140的第二侧(如图中1的右侧)，对第二预设区域132以第二预设方向照射光斑。具体的，第二预设方向指的是激光器110发射的激光的轴线方向与第二预设区域132所在的平面之间的夹角。第二预设方向可以为激光器110发射的激光照射于待焊接面121产生的光斑可以覆盖第二预设区域132的角度。具体的，该第二预设角度可以为锐角，例如第二预设区域132内的多个引脚141沿直线分布的情况下，第二预设区域132即可为矩形，可以使激光器110产生的光斑为椭圆形以覆盖第二预设区域132，第二预设方向为锐角的情况下，即可使激光器110产生的光斑为椭圆形。

如图1所示，在本申请的一些实施例中，第一预设方向和第二预设方向之间的夹角可以呈预设角度。具体的，第一预设方向和第二预设方向可以共面，即第一预设方向所在的直线和第二预设方向所在的直线相交，在此情况下，预设角度即为第一预设方向所在的直线和第二预设方向所在的直线之间的夹角；第一预设方向和第二预设方向也可以异面，即第一预设方向所在的直线和第二预设方向所在的直线异面，在此情况下，有一条平行于第一预设方向所在直线的直线相交于第二预设方向所在的直线，预设角度即为该平行于第一预设方向所在直线的直线和第二预设方向所在的直线之间的夹角。该预设角度可以为锐角，在预设角度为锐角的情况下，两个激光器110可以均设置于待焊接元件140的上方，并且两个激光器110之间的距离较近，可以节省工作空间。

如图2图和图3所示，在本申请的一些实施例中，在将光斑照射的范围覆盖待焊接面121的预设区域130之前，该激光焊接的方法还可以包括：

S1、将引脚141***至预设区域130，并保持引脚141和焊盘120的相对位置固定(如图2和图3所示)直至光斑照射完成后第二预设时间。具体的，焊盘120可以设置于电路板等结构，焊盘120上具有焊料122，焊料122用于在激光加热的过程中吸收热量发生热熔，并在冷凝后将引脚141固定于焊盘120。引脚141和焊盘120的相对位置固定可以指的是引脚141的底面抵接于焊盘120的顶点，即引脚141的底面抵接于焊盘120上焊料122的最高点，由于引脚141由金属材料制成，因此具有一定的弹性，可以对引脚141施加一定的预应力。焊料122在激光的照射下吸收热量熔化会导致其结构强度大大降低，在预应力的作用下，引脚141会伸入至液态的焊料122内，在焊料122冷凝之后，焊料122便牢固地包裹于引脚141，保障了引脚141在焊接之后可以牢固地固定于焊盘120上。

如图4所示，在本申请的一些实施例中，保持引脚141和焊盘120的相对位置固定可以包括：

S1a、将吸嘴150固定连接于待焊接元件140，调节吸嘴150的位置以使引脚141的底面抵接于焊盘120的顶点。具体的，可以使待焊接元件140的一个面保持平整，从而利用吸嘴150抵压于待焊接元件140上该平整的面即可使吸嘴150固定连接于待焊接元件140，利用吸嘴150固定待焊接平面操作方便、易于拆卸，并且可以防止夹持等动作对待焊接元件140造成损伤。对于部分表面较为不规则的元件，可以利用夹具等机构将待焊接元件140的位置保持固定，以使引脚141的底面抵接于焊接的顶点。

如图4所示，在本申请的一些实施例中，保持引脚141和焊盘120的相对位置固定还可以包括：

S1b、将吸嘴150的限位柱151卡持于相邻的两个引脚141之间，以限制引脚141在焊盘120的表面上滑动。具体的，吸嘴150可以包括本体(图中未标出)和限位柱151，本体可以采用软性的橡胶材料制成以用于吸附待焊接元件140，限位柱151固定连接于本体。由于本体采用软性的橡胶材料制成，待焊接元件140相对于本体可以发生小范围内的位移，并且由于焊盘120的上表面较为光滑，在预应力的作用下引脚141可能会发生位移而导致其无法抵接于焊盘120的上表面，利用限位柱151可以将待焊接元件140的位置牢牢固定于引脚141抵接于焊盘120的上表面的位置。

如图4所示，在本申请的一些实施例中，限位柱151可以设置为多个，每个限位柱151均可以设置并抵接于相邻的两个引脚141之间，并且每相邻两个限位住之间均可以夹持一个引脚141。限位柱151的延伸方向为纵向，而限位柱151抵接于引脚141的方向为横向，可以限制每一个引脚141在横向上位移，而本体可以低压于待焊接元件140上，可以限制引脚141在纵向上位移，从而利用吸嘴150可以将待焊接物体的位置在横向和纵向上均保持固定。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光焊接的方法，其特征在于，包括：

使激光器的焦平面与待焊接面之间保持预设位置关系；

使所述激光器产生的光斑照射的范围覆盖所述待焊接面的预设区域并保持第一预设时间；

其中，所述预设区域内至少***两个用于与所述待焊接面焊接的引脚。

2.如权利要求1所述的激光焊接的方法，其特征在于，

所述预设区域设置为至少两个，所有所述引脚均***所述预设区域，每个预设区域内***的引脚数量至少为两个；

使所述激光器产生的光斑照射的范围覆盖所述待焊接面的预设区域并保持第一预设时间，包括：同时开启对应每个所述预设区域的激光器，同步将光斑照射在每个所述预设区域并保持第一预设时间。

3.如权利要求2所述的激光焊接的方法，其特征在于，

所述预设区域包括第一预设区域和第二预设区域，所述第一预设区域覆盖位于待焊接面第一侧的所有所述引脚，所述第二预设区域覆盖位于待焊接面与所述第一侧相对的第二侧的所有所述引脚。

4.如权利要求3所述的激光焊接的方法，其特征在于，同步将光斑照射在每个所述预设区域包括：

在待焊接元件的第一侧，对所述第一预设区域以第一预设方向照射光斑；在待焊接元件的第二侧，对所述第二预设区域以第二预设方向照射光斑；

其中，所述第一预设方向和所述第二预设方向之间呈预设角度。

5.如权利要求4所述的激光焊接的方法，其特征在于，所述预设角度为锐角。

6.如权利要求1或2所述的激光焊接的方法，其特征在于，还包括：

在将光斑照射的范围覆盖所述待焊接面的预设区域之前，将所述引脚***至所述预设区域，并保持所述引脚和焊盘的相对位置固定直至光斑照射完成后第二预设时间。

7.如权利要求6所述的激光焊接的方法，其特征在于，所述引脚和焊盘的相对位置固定为所述引脚的底面抵接于所述焊盘的顶点。

8.如权利要求7所述的激光焊接的方法，其特征在于，保持所述引脚和焊盘的相对位置固定包括：

将吸嘴固定连接于待焊接元件，调节所述吸嘴的位置以使所述引脚的底面抵接于所述焊盘的顶点。

9.如权利要求8所述的激光焊接的方法，其特征在于，保持所述引脚和焊盘的相对位置固定还包括：

将所述吸嘴的限位柱卡持于相邻的两个所述引脚之间，以限制所述引脚在所述焊盘的表面上滑动。

10.如权利要求9所述的激光焊接的方法，其特征在于，所述限位柱设置为多个，每个所述限位柱均设置并抵接于相邻的两个所述引脚之间。

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