一种激光焊接装置及晶片返修设备的制作方法

1.本实用新型涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种激光焊接装置及晶片返修设备。


背景技术：

2.led显示面板制造的过程中包括led芯片封装步骤，led芯片封装的流程是将led芯片通过固晶机蘸取锡膏后阵列式转移到pcb基板上，然后再通过回流焊的方式将芯片焊接在焊盘上，然后再进行点胶等工艺制程。在这个过程中，存在部分芯片未准确地焊接在基板的焊盘上，导致基板上会出现一些不良点位，存在不良点位的基板需要进行返修。返修流程具体为首先将不良的单元晶片进行解焊，以将芯片与焊盘分离，然后在焊盘上补充锡膏或者助焊剂等焊接补充物，并取一颗新的芯片进行再次焊接。
3.目前，基板返修过程中大多通过人工焊接的方式在基板上焊接新的芯片，具体地，工作人员通过热风枪进行加热以熔化焊接补充物，但是热风枪的加热速率远不及基板吸热并散热的速率，为此，在焊接前需要进行基板预热，即，需要先将基板放置于加热台上，待完全预热后再进行热风枪焊接，基于上述，人工焊接需要在等待加热台对基板进行一段时间的预热后才能够进行，导致效率较低，同时，人工操作的效率也较低，因此，人工焊接很难满足工业生产需求。
4.为此，现有技术中一般采用激光焊接的方式代替人工焊接，具体地，激光发射器朝向放置于基板上的芯片发射面型激光，激光照射至芯片的表面，热量通过芯片传递至焊接补充物上，从而实现加热熔化焊接补充物。
5.但现有技术中存在一种背光led芯片，使用该芯片作为lcd背光源，光源效果更好，具体地，该芯片的表面一般镀有dbr(distributedbraggreflection，分布式布拉格反射镜)镀层，dbr镀层的主要作用有两点：一是增强光效，二是阻挡芯片正面出射的强光，使芯片侧面和正面整体光效更均匀，从而得到更好的显示效果。对于该芯片，若采用面型激光进行焊接，会导致照射在芯片表面的激光绝大部分被反射，从而导致加热效率慢，同时基板散热快，进而会导致焊接补充物可能无法被加热熔化，因此，需要加大激光功率，但激光功率过大会导致芯片及基板产生损伤，进而导致产品报废。
6.因此，上述问题亟待解决。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于提供一种激光焊接装置及晶片返修设备，以在保证焊接补充物能够被加热熔化的同时避免损伤芯片及基板。
8.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
9.本实用新型一方面提供了一种激光焊接装置，用于将工件焊接至基板上，所述激光焊接装置包括：
10.激光发射器，被配置为向所述基板发射激光光束，所述激光光束的横截面为环形，
所述激光光束与所述工件的第一表面平齐的位置处的横截面的内圈环绕于所述第一表面的外周，所述第一表面为所述工件远离所述基板的一侧的表面。
11.作为优选，所述激光焊接装置还包括驱动机构，所述驱动机构被配置为驱动所述激光发射器朝向或背离所述基板移动。
12.作为优选，所述驱动机构包括：
13.滑轨，固定安装于安装座上；
14.滑块，所述激光发射器通过所述滑块滑动连接于所述滑轨；及
15.驱动件，固定安装于安装座上，所述驱动件被配置为驱动所述滑块沿所述滑轨滑动。
16.作为优选，所述激光焊接装置还包括第一传感器，所述第一传感器被配置为检测所述激光发射器与所述基板之间的间距。
17.作为优选，所述激光光束为柱体，所述柱体呈中空设置。
18.作为优选，所述激光光束为台体，所述台体呈中空设置。
19.作为优选，所述激光光束在所述基板上形成的光斑为矩形环，所述矩形环的内圈位于设置在所述基板上的焊盘的外周。
20.作为优选，所述激光光束在所述基板上形成的光斑为椭圆环，所述椭圆环的内圈位于设置在所述基板上的焊盘的外周。
21.作为优选，所述激光焊接装置还包括第二传感器，所述第二传感器被配置为检测所述基板的温度，所述第二传感器与所述激光发射器电性连接。
22.本实用新型另一方面还提供了一种晶片返修设备，包括解焊装置及如上述的激光焊接装置，所述解焊装置被配置为解除工件与基板之间的焊接，所述激光焊接装置被配置为将所述工件重新焊接至所述基板上。
23.本实用新型的有益效果：在本实用新型中，激光发射器能够向基板发射环形光束，激光光束不会照射至芯片表面的dbr镀层上，而是直接照射在基板上，且基板上形成的光斑环绕于位于基板上的焊盘的外周，照射在基板上的激光产生的热量能够由焊盘的外周向焊盘传递，从而加热熔化焊接补充物。即，本实用新型通过使激光发射器发射呈环形的激光光束来避免激光直接作用在芯片表面的dbr镀层上，以有效地保证激光的加热效率，从而避免需要加大激光功率才能使焊接补充物加热熔化，以实现在保证焊接补充物能够被加热熔化的同时避免损伤芯片及基板。包括上述激光焊接装置的晶片返修设备能够实现在保证焊接补充物能够被加热熔化的同时避免损伤芯片及基板。
附图说明
24.图1是本实用新型实施例中的激光焊接装置的结构示意图；
25.图2是本实用新型实施例一中的激光光束的示意图；
26.图3是本实用新型实施例二中的激光光束的示意图；
27.图4是本实用新型实施例一中的光斑的示意图；
28.图5是本实用新型实施例三中的光斑的示意图。
29.图中：
30.100、工件；
31.200、基板；210、焊盘；
32.310、激光发射器；311、激光光束；3111、光斑；320、驱动机构；321、滑块；322、驱动件；330、安装座。
具体实施方式
33.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
34.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
35.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
36.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
37.实施例一
38.基于前文述及的内容，并结合图2和图3，存在不良点位的基板200需要进行返修，目前，基板200返修过程中大多通过人工焊接的方式在基板200上焊接新的芯片，但人工焊接很难满足工业生产需求，同时，由于回流焊耗费时间久，适用于一次性在基板200上焊接多个芯片，因此，对于单个芯片的焊接，现有技术中一般采用激光焊接代替人工焊接，但现有技术中的激光焊接装置不适于对背光led芯片进行焊接。
39.为解决上述问题，请参阅图1、图2和图4，本实施例提供了一种激光焊接装置，该激光焊接装置用于将工件100焊接至基板200上，工件100即为背光led芯片，激光焊接装置包括激光发射器310，激光发射器310被配置为向基板200发射激光光束311，激光光束311的横截面为环形，激光光束311与工件100的第一表面平齐的位置处的横截面的内圈环绕于第一表面的外周，第一表面为工件100远离基板200的一侧的表面。
40.需要说明的是，上文述及的工件100可为mini-led芯片或micro-led芯片等背光led芯片，本实施例中对此不作具体限制。
41.在本实施例中，激光发射器310能够向基板200发射环形光束，激光光束311不会照射至芯片表面的dbr镀层上，而是直接照射在基板200上，且基板200上形成的光斑3111环绕于位于基板200上的焊盘210的外周，照射在基板200上的激光产生的热量能够由焊盘210的
外周向焊盘210传递，从而加热熔化焊接补充物。即，本实施例通过使激光发射器310发射呈环形的激光光束311来避免激光直接作用在芯片表面的dbr镀层上，以有效地保证激光的加热效率，从而避免需要加大激光功率才能使焊接补充物加热熔化，以实现在保证焊接补充物能够被加热熔化的同时避免损伤芯片及基板200。
42.同时，由于基板200上形成的光斑3111环绕于位于基板200上的焊盘210的外周，即基板200上形成的光斑3111也为环形，环形光斑3111能有效地阻止芯片周围的热量过快的散失，即本实施例还能够有效地减缓热量的散失，从而进一步避免需要加大激光功率才能使焊接补充物加热熔化，以进一步实现在保证焊接补充物能够被加热熔化的同时避免损伤芯片及基板200。
43.基于上述，具体地，在对基板200进行返修时，首先由工作人员通过显微镜找到不良点位，并在显微镜下挑除不良点，从而解除不良点位处的芯片与基板200的焊接，之后，由补锡装置或工作人员在已经祛除不良点的空位焊盘210上补充锡膏或者助焊剂等焊接补充物，当空位焊盘210上补充有焊接补充物后，由固晶装置或工作人员在已补好焊接补充物的焊盘210上补充新的芯片，之后，由激光发射器310向基板200发射出环形光束，照射在缺陷区域的焊盘210的外周，之后激光持续照射加热，直至焊接补充物熔化成型，然后关闭激光发射器310，焊接补充物固化，芯片焊接完成。
44.可以理解的是，焊盘210的外周一般涂覆有白油材料，现有技术中的激光焊接装置需要加大激光功率才能完成焊接，功率加大后的激光照射至白油材料上容易损伤白油材料，而本实施例无需加大激光功率便能够实现焊接，从而实现照射至白油材料上的激光不易损伤白油材料。
45.在本实施例中，激光发射器310发射的激光的预设温度不超过白油材料的耐受温度，一般在400℃以下，同时，激光焊接加热过程时间不超过30秒，从而进一步避免损伤芯片及基板200。
46.基于上述，本实施例提供了一种晶片返修设备，以在基板200存在不良点位时对基板200进行返修，晶片返修设备包括解焊装置(图中未示出)及激光焊接装置，解焊装置被配置为解除工件100与基板200之间的焊接，激光焊接装置被配置为将工件100重新焊接至基板200上，包括上述激光焊接装置的晶片返修设备能够实现在保证焊接补充物能够被加热熔化的同时避免损伤芯片及基板200。
47.可以理解的是，解焊装置包括显微镜，工作人员能够通过显微镜找到并挑除不良点位，显微镜的结构为现有技术，本实施例中对此不作赘述。
48.基于前文述及的内容，本实施例中的晶片返修设备还包括补锡装置和固晶装置，补锡装置用于在空位焊盘210上补充锡膏或者助焊剂等焊接补充物，固晶装置用于在已补好焊接补充物的焊盘210上补充新的芯片，当然，在其它可选的实施例中，晶片返修设备也可设置为不包括补锡装置和固晶装置，而是由人工进行补充焊接补充物或新的芯片，本实施例中对此不作具体限制。
49.上文述及的晶片返修设备的工作步骤如下：
50.s1、由工作人员通过解焊装置的显微镜找到不良点位，并在显微镜下挑除不良点，从而解除不良点位处的芯片与基板200的焊接；
51.s2、由补锡装置或工作人员在已经祛除不良点的空位焊盘210上补充锡膏或者助
焊剂等焊接补充物；
52.s3、由固晶装置或工作人员在已补好焊接补充物的焊盘210上补充新的芯片；
53.s4、由激光发射器310向基板200发射出激光光束311；
54.s5、激光持续照射加热，直至焊接补充物熔化成型；
55.s6、关闭激光发射器310，焊接补充物固化。
56.优选地，本实施例中的激光焊接装置还包括驱动机构320，驱动机构320被配置为驱动激光发射器310朝向或背离基板200移动，以调节激光发射器310与基板200的间距，从而进一步保证照射至基板200上的激光产生的热量能够使焊接补充物加热熔化，避免因激光发射器310与基板200的间距过大而导致激光在射向基板200的过程中产生较大的能量损失。
57.在本实施例中，驱动机构320优选为包括滑轨(图中未示出)、滑块321及驱动件322，滑轨固定安装于安装座330上，激光发射器310通过滑块321滑动连接于滑轨，驱动件322固定安装于安装座330上，驱动件322被配置为驱动滑块321沿滑轨滑动，从而使得激光发射器310能够朝向或背离基板200移动，本实施例中的驱动机构320的结构简单，成本较低。
58.可以理解的是，驱动件322可选为气缸或电缸或电动推杆等直线驱动结构，本实施例中对此不作具体限制。
59.进一步地，本实施例中的激光焊接装置还包括第一传感器(图中未示出)，第一传感器被配置为检测激光发射器310与基板200之间的间距，从而精确地控制激光发射器310与基板200之间的间距，以进一步保证照射至基板200上的激光产生的热量能够使焊接补充物加热熔化。
60.可以理解的是，第一传感器的结构及工作原理均为现有技术，本实施例中对此不作赘述。
61.优选地，本实施例中的激光发射器310发射的激光光束311为柱体，柱体呈中空设置，芯片和焊盘210均位于激光光束311内部，从而保证激光光束311不会照射至芯片表面的dbr镀层上。
62.在本实施例中，激光光束311在基板200上形成的光斑3111优选为矩形环，矩形环的内圈位于设置在基板200上的焊盘210的外周，照射在基板200上的激光产生的热量能够由焊盘210的外周向焊盘210传递，从而加热熔化焊接补充物。
63.进一步地，本实施例中的激光焊接装置还包括第二传感器，第二传感器被配置为检测基板200的温度，第二传感器与激光发射器310电性连接，当基板200的温度过高时，第二传感器能够向激光发射器310传递信号，接收到信号的激光发射器310能够关闭，以进一步避免损伤芯片及基板200。
64.可以理解的是，第二传感器的结构及工作原理均为现有技术，本实施例中对此不作赘述。
65.实施例二
66.请参阅图3，相较于实施例一，本实施例的区别在于激光发射器310发射的激光光束311为台体，台体呈中空设置，芯片和焊盘210均位于激光光束311内部，从而保证激光光束311不会照射至芯片表面的dbr镀层上。
67.在本实施例中，驱动件322能够控制激光发射器310朝向或背离基板200移动，从而能够精确地控制激光光束311与工件100的第一表面平齐的位置处的横截面的内圈环绕于第一表面的外周，以有效地保证激光光束311不会照射至芯片表面的dbr镀层上。
68.实施例三
69.请参阅图5，相较于实施例一，本实施例的区别在于激光光束311在基板200上形成的光斑3111为椭圆环，椭圆环的内圈位于设置在基板200上的焊盘210的外周，照射在基板200上的激光产生的热量能够由焊盘210的外周向焊盘210传递，从而加热熔化焊接补充物。
70.当然，在其它可选的实施例中，基板200上形成的光斑3111的内圈和外圈也可为圆形或其它多边形等，只需保证光斑3111呈环形，且光斑3111的内圈位于焊盘210的外周即可，本实施例中对此不作具体限制。
71.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

技术特征：
1.一种激光焊接装置，用于将工件(100)焊接至基板(200)上，其特征在于，所述激光焊接装置包括：激光发射器(310)，被配置为向所述基板(200)发射激光光束(311)，所述激光光束(311)的横截面为环形，所述激光光束(311)与所述工件(100)的第一表面平齐的位置处的横截面的内圈环绕于所述第一表面的外周，所述第一表面为所述工件(100)远离所述基板(200)的一侧的表面。2.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于，所述激光焊接装置还包括驱动机构(320)，所述驱动机构(320)被配置为驱动所述激光发射器(310)朝向或背离所述基板(200)移动。3.根据权利要求2所述的激光焊接装置，其特征在于，所述驱动机构(320)包括：滑轨，固定安装于安装座(330)上；滑块(321)，所述激光发射器(310)通过所述滑块(321)滑动连接于所述滑轨；及驱动件(322)，固定安装于安装座(330)上，所述驱动件(322)被配置为驱动所述滑块(321)沿所述滑轨滑动。4.根据权利要求2所述的激光焊接装置，其特征在于，所述激光焊接装置还包括第一传感器，所述第一传感器被配置为检测所述激光发射器(310)与所述基板(200)之间的间距。5.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于，所述激光光束(311)为柱体，所述柱体呈中空设置。6.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于，所述激光光束(311)为台体，所述台体呈中空设置。7.根据权利要求5或6所述的激光焊接装置，其特征在于，所述激光光束(311)在所述基板(200)上形成的光斑(3111)为矩形环，所述矩形环的内圈位于设置在所述基板(200)上的焊盘(210)的外周。8.根据权利要求5或6所述的激光焊接装置，其特征在于，所述激光光束(311)在所述基板(200)上形成的光斑(3111)为椭圆环，所述椭圆环的内圈位于设置在所述基板(200)上的焊盘(210)的外周。9.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于，所述激光焊接装置还包括第二传感器，所述第二传感器被配置为检测所述基板(200)的温度，所述第二传感器与所述激光发射器(310)电性连接。10.一种晶片返修设备，其特征在于，包括解焊装置及如权利要求1-9任意一项所述的激光焊接装置，所述解焊装置被配置为解除工件(100)与基板(200)之间的焊接，所述激光焊接装置被配置为将所述工件(100)重新焊接至所述基板(200)上。

技术总结
本实用新型属于技术领域，公开了一种激光焊接装置及晶片返修设备，激光焊接装置包括激光发射器，激光发射器被配置为向基板发射激光光束，激光光束的横截面为环形，激光光束与工件的第一表面平齐的位置处的横截面的内圈环绕于第一表面的外周，第一表面为工件远离基板的一侧的表面。本实用新型通过使激光发射器发射呈环形的激光光束来避免激光直接作用在芯片表面的DBR镀层上，以有效地保证激光的加热效率，从而避免需要加大激光功率才能使焊接补充物加热熔化，以实现在保证焊接补充物能够被加热熔化的同时避免损伤芯片及基板。包括上述激光焊接装置的晶片返修设备能够实现在保证焊接补充物能够被加热熔化的同时避免损伤芯片及基板。片及基板。片及基板。


技术研发人员：陈盟 兰珺琳 王刚 曹杨 佘明炯 陈博锐 朱有松
受保护的技术使用者：苏州科韵激光科技有限公司
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/9/1