激光共晶焊接裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于激光共晶焊接技術領域，涉及一種激光共晶焊接裝置，尤其適用于對溫度比較敏感的芯片和電子器件。
【背景技術】
[0002]在混合集成電路中，將半導體芯片貼裝到基板，管座和組合件等載體器件上，當前主要采用兩種方法:一種是銀漿導電膠粘接，另一種是焊接。與導電膠粘接相比，共晶焊具有熱導率高、電阻小、傳熱快、可靠性強、粘接后剪切力大的優點，適用于高頻，大功率器件中芯片與基板，基板與管殼的互聯。對于有較高散熱要求的功率器件必須采用共晶焊接。共晶焊接是利用了共晶合金的特性來完成焊接工藝的。
[0003]在混合電路微組裝工藝過程中，真空/可控氣氛共晶爐是國內外廣泛使用的設備，共晶焊時無需使用助焊劑，可抽真空并對氣氛進行控制，減少共晶焊接空洞，同時能提供精確的工藝曲線，提高共晶焊接質量。
[0004]焊接時熱損壞，熱應力，濕度，顆粒以及沖擊或者振動是影響焊接效果的關鍵因素。熱損傷會影響薄膜器件的性能；濕度過高可能引起粘連，磨損，附著現象；無效的熱部件會影響熱的傳導。共晶時最常見的問題就是基座的溫度低于共晶溫度，這種情況下，焊料仍然能夠熔化，但是沒有足夠的溫度來擴散芯片背面的鍍金層，而操作者容易誤認為焊料熔化就是共晶了。另一方面，過長的時間來加熱基座會導致電路金屬的損耗。

【發明內容】

[0005]為了解決常規共晶焊中為了保證共晶的充分而過長時間的加熱基座所導致的電路基板和金屬的損耗，為了避免過多加熱而導致的芯片失效，為了避免在多芯片電路中，芯片焊接之間的相互影響，本實用新型提供了一種激光加熱共晶焊的裝置，將受熱區域大大減少，避免對電路基板的重復加熱，且能夠實時監測需要共晶焊的基座的溫度，并反饋給激光加熱源來實時調整激光輸出能量，確保精確的溫度曲線。
[0006]本實用新型的目的通過以下技術方案來實現:
[0007]一種激光共晶焊裝置，其包括激光器，激光光束整形系統，激光凹透鏡，激光凸透鏡，激光聚焦鏡，激光光束和激光測溫儀光束的合束鏡，鏤空基臺，需要共晶焊的基座、焊料和芯片，真空發生器及氣管，吸嘴，激光測溫儀及反饋系統，光路防塵罩，其特征在于:激光器用于發射激光光束，激光光束整形系統使高斯分布的激光光束變為能量密度分布均勻的平頂光束，激光凹透鏡和所述的激光凸透鏡配合實現擴束準直作用，擴束準直后的激光光束入射到所述激光聚焦鏡上，和激光光束整形系統一起配合，將照射在需要共晶焊的基座上的激光光斑尺寸與芯片尺寸相匹配，激光光束與激光測溫儀光束的合束鏡反射激光光束，透射所述激光測溫儀光束，經過合束鏡反射的激光光束通過鏤空基臺照射到需要共晶焊的基座上，對需要共晶焊的基座進行加熱，激光測溫儀光束透過合束鏡入射到需要共晶焊的基座上，實時測量需要共晶焊的基座的溫度，通過反饋系統反饋給激光器。
[0008]本實用新型的需要共晶焊的基座放置在所述的鏤空基臺的鏤空處，激光器發出的激光光束的波長和激光測溫儀所發出的激光光束通過此鏤空區域照射到需要共晶焊的基座上。
[0009]本實用新型的光束整形系統將高斯分布的激光光束整形為能量密度分布均勻的平頂光束，并與激光聚焦鏡配合，使照射到需要共晶焊的基座上的激光光斑尺寸和形狀與共晶焊芯片尺寸和形狀相匹配，當共晶焊芯片的尺寸和形狀發生較大變更時，此光束整形系統也將對應更換。
[0010]本實用新型的激光測溫儀實時監控所述的需要共晶焊的基座的溫度并實時反饋給所述的激光器，來調整激光器輸出激光光束的能量，保證基座的溫度為設定的溫度，確保溫度的精確性。
[0011 ] 本實用新型還提供一種激光共晶焊裝置，其包括激光器，激光光束整形系統，激光分光片，激光凹透鏡，激光凸透鏡，激光聚焦鏡，合束鏡，透明基臺，激光反射鏡，空心軸電機的轉動部分和固定部分，旋轉組件，軸承，光路防塵罩，需要共晶焊的基座、焊料和芯片，真空發生器及氣管，吸嘴，激光測溫儀及反饋系統，其特征在于:激光器用于發射激光光束，激光光束整形系統使高斯分布的激光光束變為能量密度分布均勻的平頂光束，激光光束整形系統后面放置激光分光片，穿過激光分光片的一束激光光束入射到擴束準直作用的凹透鏡和凸透鏡，再通過激光聚焦鏡的聚焦作用，光束開始會聚，入射到激光光束和激光測溫儀光束的合束鏡上，合束鏡反射激光光束，透過透明基臺，輻照到需要共晶焊的基座上；另一束通過激光反射鏡反射，照射到空心軸電機的旋轉部分內，旋轉部分內包括兩塊激光反射鏡，通過激光反射鏡的反射，激光入射到激光聚焦鏡上，匯聚的激光光束輻射在吸嘴上，吸嘴將熱量傳導到共晶焊的芯片上，激光測溫儀光束透過合束鏡入射到需要共晶焊的基座上，實時測量需要共晶焊的基座的溫度，通過反饋系統反饋給激光器。
[0012]本實用新型的透明基臺對激光光束和激光測溫儀光束透明，使激光光束和激光測溫儀光束透過透明基臺，照射到需要共晶焊的基座上，對其進行加熱。
[0013]本實用新型的激光分光片將激光光束分為兩束，一束按照原來的方向傳播，另一束豎直向上傳播，經過幾塊激光反射鏡的反射，豎直向下傳播到空心軸電機的轉動部分內，空心軸電機的轉動部分帶動旋轉部件旋轉，同時使光也旋轉，輻照整個吸嘴的圓周，對吸嘴進行快速掃描輻照加熱，吸嘴將熱量傳導到共晶焊芯片上，實現對需要共晶焊的基座和共晶焊芯片的同時加熱。
[0014]本實用新型還提供一種激光共晶焊裝置，其包括激光器，激光光束整形系統，激光分光片，激光光束和激光測溫儀光束的合束鏡，振鏡，場鏡，光束防塵罩，需要共晶焊的基座、焊料和芯片，真空發生器及氣管，吸嘴，空心軸電機的轉動部分和固定部分，旋轉組件，軸承，激光測溫儀及反饋系統，其特征在于:激光器用于發射激光光束，激光光束整形系統使高斯分布的激光光束變為能量密度分布均勻的平頂光束，激光分光片放置在振鏡之前，將激光光束分為兩路，豎直向上傳播的一束光通過激光反射鏡反射，照射到空心軸電機的旋轉部分內，旋轉部分內包括兩塊激光反射鏡，通過激光反射鏡的反射，激光入射到激光聚焦鏡上，匯聚的激光光束輻射在吸嘴上，吸嘴將熱量傳導到共晶焊的芯片上，另外一束激光光束按照原來的傳播方向傳播，透過激光光束與激光測溫儀光束的合束鏡，入射到振鏡和場鏡上，透過透明基臺，照射在需要共晶焊的基座上，對其進行加熱，激光測溫儀發出的激光光束經過合束鏡的反射后，進入振鏡和場鏡透過透明基臺，照射在需要共晶焊的基座上，測量其溫度，并反饋給激光器。
[0015]本實用新型的振鏡的X軸反射鏡和Y軸反射鏡的偏轉，可以實現任意圖形的快速掃描輻照加熱。
[0016]本實用新型的激光共晶焊裝置中，其加熱方式與傳統的共晶焊接裝置不同。傳統的共晶焊接裝置大都是通過加熱板來實現一個空間的溫度氛圍，因此整個電路板都要受到相同的熱輻射。本實用新型的激光共晶焊裝置中，加熱方式為激光輻照加熱，加熱面積由激光光斑與需要共晶焊的基座的接觸面積所決定，電路板其它的部分幾乎不受熱。由于受熱面僅限于與芯片接觸的基座面積，不需要對整個基板進行加熱，對基板的耐熱性要求降低。對于多芯片的混合電路板，不會影響其它已經焊接好的芯片，因此不需要設計復雜的焊接順序和工藝。因此尤其適用于對溫度敏感的芯片和復雜的多芯片電路。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的激光共晶焊裝置的結構示意圖；
[0018]圖2為本實用新型的激光共