激光共晶焊接装置及其方法

摘要

一种激光共晶焊装置及其方法，需要共晶焊的基座放置在一基台上，放置共晶焊基座的地方镂空；吸嘴在真空发生器及其气管的作用下将共晶焊焊料和需要共晶焊的芯片拾取并放置在基座上，在共晶焊时对共晶焊芯片施加一定的压力；一激光器，激光器发出的光束入射到一光束整形系统，将高斯分布的激光光束整形为平顶光束；一凹透镜和一凸透镜配合对激光光束扩束准直后再入射到一激光聚焦镜上；一倾斜放置的合束镜，此合束镜反射激光器出射的激光，使激光照射在需要共晶焊的基座上；一激光测温仪发出的激光透过上述合束镜，照射到需要共晶焊的基座上，实时监控基座的温度并反馈给激光器，进而实时控制激光器出射激光的能量，实现精确的温度曲线。

权利要求

1.一种激光共晶焊装置，其包括激光器，激光光束整形系统，激光分光片，激光凹透镜，激光凸透镜，激光聚焦镜，激光光束和激光测温仪光束的合束镜，透明基台，激光反射镜，空心轴电机的转动部分和固定部分，旋转组件，轴承，光路防尘罩，需要共晶焊的基座、焊料和芯片，真空发生器及气管，吸嘴，激光测温仪及反馈系统；激光光束经过激光光束整形系统后，被激光分光片分为两束光，一束光按照原来的传播方向传播，依次经过激光凹透镜、激光凸透镜和激光聚焦镜，在激光光束和激光测温仪光束的合束镜的反射作用下，透过透明基台，对所述基座进行辐照加热，另一束光竖直向上传播，在两片激光反射镜的作用下入射到空心轴电机内部，空心轴电机的转动部分带动旋转组件旋转，同时激光光束也随之旋转，对吸嘴进行快速扫描辐照加热；激光测温仪的光束透过上述合束镜后再透过透明基台照射到需要共晶焊的基座上，测量其温度，并通过反馈系统反馈给激光器，实时调整激光器输出能量；吸嘴通过轴承固定在空心轴电机的转动部分上，在空心轴电机转动时吸嘴保持固定不动，在真空发生器及气管的作用下，吸嘴拾取并放置所述基座、焊料和芯片，在共晶焊时对所述芯片施加一定的压力；空心轴电机的固定部分与光路防尘罩连接，固定光路防尘罩，光路防尘罩安装在所有激光光束外围。

2.一种激光共晶焊装置，其包括激光器，激光光束整形系统，激光分光片，激光光束和激光测温仪光束的合束镜，振镜，场镜，透明基台，光束防尘罩，需要共晶焊的基座、焊料和芯片，真空发生器及气管，吸嘴，空心轴电机的转动部分和固定部分，旋转组件，轴承，激光测温仪及反馈系统；激光光束经过激光光束整形系统后，被激光分光片分为两束光，一束光按照原来的传播方向传播，透过激光光束和激光测温仪光束的合束镜后，入射到振镜和场镜上，透过透明基台，对所述基座进行辐照加热，另一束光竖直向上传播，在两片激光反射镜的作用下入射到空心轴电机内部，空心轴电机的转动部分带动旋转组件旋转，同时激光光束也随之旋转，对吸嘴进行快速扫描辐照加热；激光测温仪的光束经过上述合束镜反射后，也进入振镜和场镜，再透过透明基台照射到所述基座上，测量其温度，并通过反馈系统反馈给激光器，实时调整激光器输出能量；吸嘴通过轴承固定在空心轴电机的转动部分上，在空心轴电机转动时吸嘴保持固定不动，在真空发生器及气管的作用下，吸嘴拾取并放置所述基座、焊料和芯片，在共晶焊时对所述芯片施加一定的压力；空心轴电机的固定部分与光路防尘罩连接，固定光路防尘罩，光路防尘罩安装在所有激光光束外围。

3.如权利要求1所述的激光共晶焊装置，所述的激光光束整形系统将高斯分布的激光光束整形为能量密度分布均匀的平顶光束，并与激光聚焦镜配合，使照射到所述基座上的激光光斑尺寸和形状与所述芯片尺寸和形状相匹配。

4.如权利要求1或2所述的激光共晶焊装置，所述的激光分光片将激光光束分为两束，一束按照原来的方向传播，另一束竖直向上传播，经过一片激光反射镜后改为水平传播，再经过一片激光反射镜后竖直向下传播到空心轴电机的转动部分内，空心轴电机的转动部分带动旋转组件旋转，同时激光光束也随之旋转，对吸嘴进行快速扫描辐照加热，吸嘴将热量传导到所述芯片上，实现对所述基座和芯片的同时加热。

5.如权利要求2所述的激光共晶焊装置，通过所述振镜中的X轴反射镜和Y轴反射镜的偏转，可以实现任意图形的快速扫描辐照加热。

6.如权利要求1或2所述的激光共晶焊装置，所述旋转组件内部有两块激光反射镜和一块激光聚焦镜，第一块激光反射镜使竖直向下传播的光传播到第二块激光反射镜上，第二块激光反射镜反射的光入射到激光聚焦镜上，然后聚焦到吸嘴上。

7.一种激光共晶焊方法，其包括：在真空发生器及气管的作用下，吸嘴拾取并放置需要共晶焊的基座、焊料和芯片，在共晶焊时对所述芯片施加一定的压力；激光光束经过激光光束整形系统后，被激光分光片分为两束光，一束光按照原来的传播方向传播，依次经过激光凹透镜、激光凸透镜和激光聚焦镜，在合束镜的反射作用下，透过透明基台，对需要共晶焊的基座进行辐照加热，另一束光竖直向上传播，在两片激光反射镜的作用下入射到空心轴电机内部，空心轴电机的转动部分带动旋转组件旋转，同时激光光束也随之旋转，对吸嘴进行快速扫描辐照加热。

8.如权利要求7所述的激光共晶焊方法，所述的光束整形系统将高斯分布的激光光束整形为能量密度分布均匀的平顶光束，并与激光聚焦镜配合，使照射到所述基座上的激光光斑尺寸和形状与所述芯片尺寸和形状相匹配。

9.一种激光共晶焊方法，其包括：在真空发生器及气管的作用下，吸嘴拾取并放置需要共晶焊的基座、焊料和芯片，在共晶焊时对所述芯片施加一定的压力；激光光束经过激光光束整形系统后，被激光分光片分为两束光，一束光按照原来的传播方向传播，垂直入射到振镜和场镜中，透过透明基台，对需要共晶焊的基座进行辐照加热，另一束光竖直向上传播，在两片激光反射镜的作用下入射到空心轴电机内部，空心轴电机的转动部分带动旋转组件旋转，同时激光光束也随之旋转，对吸嘴进行快速扫描辐照加热。

10.如权利要求9所述的激光共晶焊方法，通过所述振镜中的X轴反射镜和Y轴反射镜的偏转，可以实现任意图形的快速扫描辐照加热。

说明书

激光共晶焊接装置及其方法

技术领域

[0001] 本发明属于激光共晶焊接技术领域，涉及一种激光共晶焊接装置及其方法，尤其适用于对温度比较敏感的芯片和电子器件。

背景技术

[0002] 在混合集成电路中，将半导体芯片贴装到基板，管座和组合件等载体器件上，当前主要采取两种方法：一种是银浆导电胶粘接，另一种是焊接。与导电胶粘接相比，共晶焊具有热导率高、电阻小、传热快、可靠性强、粘接后剪切力大的优点，适用于高频，大功率器件中芯片与基板，基板与管壳的互联。对于有较高散热要求的功率器件必须采用共晶焊接。共晶焊接是利用了共晶合金的特性来完成焊接工艺的。

[0003] 在混合电路微组装工艺过程中，真空/可控气氛共晶炉是国内外广泛使用的设备，共晶焊时无需使用助焊剂，可抽真空并对气氛进行控制，减少共晶焊接空洞，同时能提供精确的工艺曲线，提高共晶焊接质量。

[0004] 焊接时热损坏，热应力，湿度，颗粒以及冲击或者振动是影响焊接效果的关键因素。热损伤会影响薄膜器件的性能；湿度过高可能引起粘连，磨损，附着现象；无效的热部件会影响热的传导。共晶时最常见的问题就是基座的温度低于共晶温度，这种情况下，焊料仍然能够熔化，但是没有足够的温度来扩散芯片背面的镀金层，而操作者容易误认为焊料熔化就是共晶了。另一方面，过长的时间来加热基座会导致电路金属的损耗。

发明内容

[0005] 为了解决常规共晶焊中为了保证共晶的充分而过长时间的加热基座所导致的电路基板和金属的损耗，为了避免过多加热而导致的芯片失效，为了避免在多芯片电路中，芯片焊接之间的相互影响，本发明提供了一种激光加热共晶焊的装置，将受热区域大大减少，避免对电路基板的重复加热，且能够实时监测共晶焊基座的温度，并反馈给激光加热源来实时调整激光输出能量，确保精确的温度曲线。

[0006] 本发明的目的通过以下技术方案来实现：

[0007] 一种激光共晶焊装置，需要共晶焊的基座放置在一基台上，放置共晶焊基座的地方镂空，作为激光进光口和激光测温仪的窗口；吸嘴在真空发生器及气管的作用下将共晶焊焊料和需要共晶焊的芯片拾取并放置在基座上，在共晶焊时对共晶焊芯片施加一定的压力；一激光器，激光器发出的光束沿水平方向出射到一光束整形系统，将高斯分布的激光光束整形为能量均匀分布的平顶光束；一凹透镜和一凸透镜配合对激光光束扩束准直后再入射到一激光聚焦镜上；一倾斜放置的激光光束和激光测温仪光束的合束镜，此合束镜反射激光器出射的激光，将激光的传播方向由水平改为竖直向上，照射在上述基台镂空窗口处，及需要共晶焊的基座上，激光辐照在此基座上的光斑尺寸与共晶焊芯片尺寸相匹配；上述合束镜对激光测温仪的光束波长透射，一激光测温仪发出的激光透过上述合束镜，照射到需要共晶焊的基座上，实时监控基座的温度并反馈给激光器，进而实时控制激光器出射激光的能量，来实现精确的温度的曲线。所有的光束外围都安装有光束防尘罩。

[0008] 一种激光共晶焊接方法，在真空发生器及气管的作用下，吸嘴拾取并放置共晶焊基座，共晶焊焊料，共晶焊芯片在镂空基台上，需要共晶焊接 的部分位于镂空处，在焊接过程中吸嘴对共晶焊芯片施加一定的压力。激光器出射的激光光束入射到光束整形系统之后，激光能量密度高斯分布的激光光束成为激光能量密度均匀的平顶光束，再入射到一对凹凸透镜上，对激光光束进行扩束准直之后，入射到激光聚焦镜上，开始会聚的激光光束入射到激光光束和激光测温仪光束的合束镜上，合束镜反射激光光束，使激光光束透过镂空基台辐照在需要共晶焊的基座上，对其进行加热，实现激光加热共晶。激光测温仪光束透过合束镜，照射到需要共晶焊的基座上，测量基座的温度，并反馈给激光器，实时调整激光器输出能量的大小，以保证精确的温度曲线，提高共晶焊质量。

[0009] 一种激光共晶焊装置，需要共晶焊的基座放置在一透明基台上，此基台对下述所用激光波长和激光测温仪波长透明；一吸嘴通过气管与外部一真空发生器连接，该吸嘴将焊料和需要共晶焊的芯片拾取并放置在基座上，并在共晶焊接时对共晶焊芯片施加一定的压力；一激光器，激光器发出的光束沿水平方向出射到一光束整形系统，将高斯分布的激光整形为能量均匀分布的平顶光束，并配合一聚焦镜将激光光斑尺寸与共晶焊芯片尺寸相匹配；在上述聚集镜之前放置一倾斜放置的分光镜，将激光光束分为两束，一束按照激光光束原来的传播方向垂直入射到一凹透镜和凸透镜上，凹透镜和凸透镜配合共同起到扩束准直的作用，使得激光光束发散角更小，提高光束的方向性；经过扩束准直的激光光束入射到聚焦镜上，使光束会聚，然后入射到一倾斜放置的合束镜，此合束镜反射激光器出射的光，将激光的传播方向由水平改为竖直向上，透过上述透明的基台，照射在需要共晶焊的基座上；上述合束镜对激光测温仪的光束波长透射，一激光测温仪通过上述合束镜，透过上述透明基台，照射在需要共晶焊的基座上，实时监控基座的温度并反馈给激光器，进而实时控制激光器出射激光的能量，来实现精确的温度曲线；上述分光镜反射分光的另一激光光束竖 直向上传播，经过一反射镜后改为水平传播，再经过一反射镜后竖直向下传播，入射到一空心轴电机内。空心轴电机的固定部分与光路防尘罩连接，固定光路防尘罩；空心轴电机的转动部分与一旋转部件连接，带动旋转部件转动。旋转部件内部有两块激光反射镜，第一块激光反射镜使竖直向下传播的光传播到第二块反射镜上，第二块反射镜反射的光入射到一聚焦镜上，然后聚焦到吸嘴上，对吸嘴加热，吸嘴将热量传播到共晶焊芯片上，这样可以实现对共晶焊基座和共晶焊芯片同时加热，共同保证共晶焊接温度的均匀性和准确性。上述吸嘴通过一轴承固定在空心轴电机的转动部分上，能够保证在空心轴电机转动时吸嘴保持固定不动，并对芯片施加一定的压力，保证共晶焊接的充分。

[0010] 一种激光共晶焊接方法，激光器发出的激光光束入射到光束整形系统上，激光能量密度高斯分布的激光光束成为能量密度均匀的平顶光束，经过一激光分光片，将激光分为两束，一束按照原来的方向入射到凹透镜，凸透镜和激光聚焦镜后，会聚的激光光束通过合束镜的反射，透过透明基台，辐照在需要共晶焊的基座上，对其进行加热实现共晶；另一束光竖直向上传播，经过两片反射镜后，激光光束竖直向下入射到一空心轴电机内，光束防尘罩固定在空心轴电机的固定部分，空心轴电机的转动部分则与一旋转部件固定连接，空心轴电机转动带动旋转部件转动。旋转部件内包括两片反射镜和一片聚焦镜，第一片反射镜将入射到空心轴电机内部的激光光束反射到第二片反射镜上，第二片反射镜将激光光束反射到垂直入射到聚焦镜上，通过聚焦镜后，会聚的激光光束入射到吸嘴上。吸嘴通过轴承固定在空心轴电机的转动部分上，在空心轴电机转动的同时保证吸嘴不动，且对共晶焊芯片施加一定的压力。共晶焊芯片的气管传过空心轴电机转动部分内部而与真空发生器相连接。旋转部件的转动使得激光光束也随之旋转，从而实现对吸嘴圆周进行扫描加热，吸嘴将热量传导至共晶焊芯 片上，至此，实现了对共晶焊芯片和共晶焊基座同时加热进行共晶，确保共晶焊过程的温度的均匀性和准确性。

[0011] 一种激光共晶焊装置，需要共晶焊接的基座放置在透明基台上，需要共晶焊的基座放置在一透明基台上，此基台对下述所用激光波长和激光测温仪波长透明；一吸嘴通过气管与外部一真空发生器连接，该吸嘴将焊料和需要共晶焊的芯片拾取并放置在基座上，并在共晶焊接时对共晶焊芯片施加一定的压力；一激光器，激光器发出的光束沿水平方向出射到一光束整形系统，将高斯分布的激光整形为能量均匀分布的平顶光束，并配合一聚焦镜将激光光斑尺寸与共晶焊芯片尺寸相匹配；在上述聚集镜之前放置一倾斜放置的分光镜，将激光光束分为两束，一束激光光束竖直向上传播，经过一反射镜后改为水平传播，再经过一反射镜后竖直向下传播，入射到一空心轴电机内。空心轴电机的固定部分与光路防尘罩连接，固定光路防尘罩；空心轴电机的转动部分与一旋转部件连接，带动旋转部件转动。旋转部件内部有两块激光反射镜，第一块激光反射镜使竖直向下传播的光传播到第二块反射镜上，第二块反射镜反射的光入射到一聚焦镜上，然后入射到吸嘴上，对吸嘴加热，吸嘴将热量传播到共晶焊芯片上，这样可以实现对共晶焊芯片的加热。上述吸嘴通过一轴承固定在空心轴电机的转动部分上，能够保证在空心轴电机转动时吸嘴保持固定不动，并对芯片施加一定的压力，保证共晶焊接的充分。上述分光片的另一束激光按照原来的方向传播，先入射到一激光光束和激光测温仪的光束合束镜上，激光光束透过该合束镜，入射到振镜系统中，通过X轴和Y轴激光反射镜入射到场镜上，使光束开始会聚。会聚的光束透过上述透明基台，对需要共晶焊的基座进行辐照加热，至此，实现对共晶焊基座和共晶焊芯片的同时加热，同保证共晶焊接温度的均匀性和准确性。通过振镜系统中X轴和Y轴反射镜的偏转，可以实现任意图形的快速扫描加热。对于一些管壳的密封共 晶焊接，需要加热的仅是管壳和盖板的接触部分，而中间的电子元器件则不需要加热，特别适用本发明的激光共晶焊装置。

[0012] 一种激光共晶焊接方法，激光器发出的激光光束入射到光束整形系统上，激光能量密度高斯分布的激光光束成为能量密度均匀的平顶光束，经过一激光分光片，将激光分为两束，一束竖直向上传播，经过两片反射镜后，激光光束竖直向下入射到一空心轴电机内，光束防尘罩固定在空心轴电机的固定部分，空心轴电机的转动部分则与一旋转组件固定连接，空心轴电机转动带动旋转组件转动。旋转组件内包括两片反射镜和一片聚焦镜，第一片反射镜将入射到空心轴电机内部的激光光束反射到第二片反射镜上，第二片反射镜将激光光束反射到垂直入射到聚焦镜上，通过聚焦镜后，会聚的激光光束入射到吸嘴上。吸嘴通过轴承固定在空心轴电机的转动部分上，在空心轴电机转动的同时保证吸嘴不动，且对共晶焊芯片施加一定的压力。共晶焊芯片的气管传过空心轴电机转动部分内部而与真空发生器相连接。旋转部件的转动使得激光光束也随之旋转，从而实现对吸嘴圆周进行扫描加热，吸嘴将热量传导至共晶焊芯片上，通过共晶焊芯片对焊料进行加热；另外一束激光光束按照原来的传播方向水平传播，入射到一激光光束与激光测温仪光束合束镜上，激光光束透过合束镜，入射到一振镜上，通过场镜的聚焦后，透过透明基台，辐照在共晶焊基座上，对其进行加热。通过振镜系统中X轴反射镜和Y轴反射镜的偏转，可以实现任意图形的快速扫描加热。对于一些管壳的密封共晶焊接，需要加热的仅是管壳和盖板的接触部分，而中间的电子元器件则不需要加热，特别适用于本发明的激光共晶焊方法。至此，实现了对共晶焊基座和共晶焊芯片的同时加热，保证共晶焊温度的均匀性。激光测温仪发出的光束被上述合束镜反射后，通过振镜和场镜，透过透明基台，照射到共晶焊基座上，测量其温度，并反馈给激光器，实时调整激光器输出能量，保证共晶焊温度的 精确性。

[0013] 本发明的激光共晶焊装置及其方法中，可以通过激光测温仪来实时监控共晶焊基座的温度，并反馈给激光器，来实时调整激光器出射激光的能量，调整实时温度快，因此不会出现对芯片的过多热输出，确保共晶焊温度的精确。

[0014] 本发明的激光共晶焊装置及其方法中，通过光束整形系统将高斯分布的激光光束整形为能量密度分布均匀的平顶光束。根据共晶焊芯片的尺寸，光束整形系统与聚焦镜配合，将照射在需要共晶焊的基座上的激光光斑尺寸设定为与共晶焊芯片的尺寸相匹配。因此该光束整形系统与共晶焊芯片的尺寸和形状是一一对应的，当共晶焊芯片的尺寸和形状发生较大的更改时，此光束整形系统也需要对应更换。

[0015] 本发明的激光共晶焊装置及其方法中，在真空发生器的作用下，吸嘴可以拾取并放置芯片，并在共晶焊的时候对共晶焊芯片施加一定的压力，一保证共晶焊的充分。

[0016] 本发明的激光共晶焊装置及其方法中，基台可以是镂空的，以便将激光光束和激光测温仪光束照射到共晶焊基座上；基台也可以是由对激光光束和激光测温仪光束透明的材料制作而成，以便将激光光束和激光测温仪光束透过透明基台，照射到共晶焊基座上。

[0017] 本发明的激光共晶焊装置及其方法中，可以通过一分光片将激光光束分为两束，一束和激光测温仪光路合束，照射到共晶焊基座上，另一束则经由一个旋转部件，圆周扫描照射到吸嘴上，吸嘴将热量传导至共晶焊芯片上，两束激光一起辐照加热，进行共晶焊，更进一步保证温度的均匀性和准确性。

[0018] 本发明的激光共晶焊装置及其方法中，通过透明基台照射到共晶焊基座上的那一束光，可以添加振镜系统，通过振镜的X轴反射镜偏转和Y 轴反射镜偏转，可以实现任意图形的快速扫描加热，适用于一些管壳的密封共晶焊接，需要加热的仅是管壳和盖板的接触部分，而中间的电子元器件则不会受到热影响。

[0019] 本发明的激光共晶焊装置及其方法中，其加热方式与传统的共晶焊接装置不同。传统的共晶焊接装置大都是通过加热板来实现一个空间的温度氛围，因此整个电路板都要受到相同的热辐射。本发明的激光共晶焊装置中，加热方式为激光辐照加热，加热面积由激光光斑与需要共晶焊的基座的接触面积所决定，电路板其它的部分几乎不受热。由于受热面仅限于与芯片接触的基座面积，不需要对整个基板进行加热，对基板的耐热性要求降低。
对于多芯片的混合电路板，不会影响其他已经焊接好的芯片，因此不需要设计复杂的焊接顺序和工艺。因此尤其适用于对温度敏感的芯片和复杂的多芯片电路。

附图说明

[0020] 图1为本发明中激光共晶焊装置及其方法的示意图；

[0021] 图2为本发明中激光共晶焊装置及其方法的第二种示意图；

[0022] 图3为本发明中激光共晶焊装置及其方法的第三种示意图；

[0023] 图中各标记的含义如下：

[0024] 1：激光器；

[0025] 2：激光光束；

[0026] 3：激光光束整形系统；

[0027] 4：激光分光片；

[0028] 41：激光光束与激光测温仪光束合束镜；

[0029] 42：激光光束反射镜1；

[0030] 43：激光光束反射镜2；

[0031] 44：激光光束反射镜3；

[0032] 45：激光光束反射镜4；

[0033] 46：振镜中X轴反射镜；

[0034] 47：振镜中Y轴反射镜；

[0035] 5：激光聚焦镜；

[0036] 51：激光凹透镜；

[0037] 52：激光凸透镜；

[0038] F：激光焦平面；

[0039] 6：镂空基台；

[0040] 61：透明基台；

[0041] 7：需要共晶焊的基座；

[0042] 8：共晶焊焊料；

[0043] 9：共晶焊芯片；

[0044] 10：吸嘴；

[0045] 11：轴承；

[0046] 12：激光测温仪的光束；

[0047] 13：激光测温仪；

[0048] 14：反馈系统；

[0049] 15：旋转组件；

[0050] 16：激光聚焦镜；

[0051] 17：空心轴电机固定部分；

[0052] 18：空心轴电机转动部分；

[0053] 19：旋转组件与空心轴电机转动部分的连接件；

[0054] 20：光路防尘罩；

[0055] 21：光路防尘罩与空心轴电机固定部分的连接件；

[0056] 22：真空发生器及气管；

[0057] 23：振镜；

[0058] 24：振镜。

具体实施方式

[0059] 下面结合附图对本发明做详细描述：

[0060] 图1表明本发明所述的激光共晶焊装置及方法的示意图。激光共晶焊装置组成如下：激光器1，用于发射激光光束2；激光光束整形系统3，使高斯分布的激光光束变为能量密度分布均匀的平顶光束；凹透镜51和凸透镜52配合实现扩束准直作用，扩束准直后的激光光束入射到激光聚焦镜5上，和激光光束整形系统3一起配合，将照射在共晶焊基座7上的激光光斑尺寸与共晶焊芯片尺寸相匹配；在真空发生器及气管22的作用下，吸嘴10拾取并放置共晶焊焊料8和共晶焊芯片9在共晶焊基座7上，并在共晶焊的时候对共晶焊芯片施加一定的压力；激光光束与激光测温仪光束合束镜41反射激光光束，透射激光测温仪光束；经过合束镜41反射的激光光束的焦平面为F，经过焦平面F后，光束通过镂空基台6照射到共晶焊基座7上，对基座进行加热；激光测温仪13发出的激光透过合束镜41入射到共晶焊基座7上，实时测量共晶焊基座7的温度，并通过反馈系统14反馈给激光器1，随时调整激光器1输出光束2的能量，来保证精确的温度曲线。所有激光光束外围都安装有光路防尘罩20，既能保证各个镜片的洁净，又能进行安全防护作用。

[0061] 图2表面本发明所述的第二种激光共晶焊装置及方法的示意图。图1中的镂空基台6变更为对激光光束和激光测温仪光束透明的材料制造而成的透明基台61。在图1的激光光束整形系统3后面放置一分束镜4，一束按照图1的激光光束继续传播，入射到扩束准直作用的凹透镜51和凸 透镜52，再通过激光聚焦镜5的聚焦作用，光束开始会聚，入射到激光光束和激光测温仪光束的合束镜41上，合束镜41反射激光光束，透过透明基台61，辐照到需要共晶焊的基座7上，对其进行加热；另一束通过激光反射镜45和44的反射，竖直向下照射到空心轴电机的旋转部分18内。空心轴电机的旋转部分18通过连接件19与旋转部件15连接，带动旋转部件15旋转。旋转部件15内部包括两块激光反射镜42和43，通过激光反射镜43的反射，激光入射到激光聚焦镜16上，会聚的激光光束辐照在吸嘴10上。由于旋转部件15带动激光光束旋转，因此激光光束对吸嘴10进行快速圆周扫描辐照加热，吸嘴10将热量传导到共晶焊芯片9上。吸嘴10通过轴承11固定在空心轴电机的转动部分18上，在旋转部件15旋转的同时，保证吸嘴10不懂，并对共晶焊芯片施加一定的压力。真空发生器及气管22与吸嘴10连接，保证吸嘴10的作用。

[0062] 图3表明本发明所述的第三种激光共晶焊装置的示意图。在图2所示的装置示意图中，可以用振镜系统来代替其扩束准直作用的凹透镜51和凸透镜52，以及激光聚焦镜5。激光分光片4放置在振镜23之前，将激光光束分为两路，竖直向上传播的那一束光的传播及作用方式与图2所示相同；另外一束激光光束按照原来的传播方向传播，透过激光光束与激光测温仪光束的合束镜41后，入射到振镜23和场镜24上，透过透明基台61，辐照到共晶焊基座7上，对其进行加热。激光测温仪发出的激光光束经过合束镜41的反射后，也进入振镜23和场镜24，透过透明基台61，照射在共晶焊基座7上，测量其温度，并反馈给激光器1，实时调整激光器输出能量。激光光束通过振镜23的X轴反射镜46和Y轴反射镜47的偏转，可以实现任意图形的快速扫描辐照加热。适用于一些管壳的密封共晶焊接，需要加热的仅是管壳和盖板的接触部分，而中间的电子元器件则不会受到热影响。

[0063] 本发明的激光共晶焊的具体操作方式如下：在真空发生器及气管22的作用下，吸嘴10拾取并放置共晶焊基座7，共晶焊焊料8和共晶焊芯片9；打开激光器1，通过激光光束整形系统3、起扩束准直作用的凹透镜51和52、聚焦镜5之后，入射到激光光束和激光测温仪光束的合束镜41上，合束镜41反射激光光束2，照射到镂空基台6上露出来的需要共晶焊的基座7上，激光光束2照射在共晶焊基座7的光斑尺寸略大于共晶焊焊料8和共晶焊芯片9的尺寸，其形状也与共晶焊芯片的尺寸相匹配；激光测温仪发出的激光透过合束镜41照射到共晶焊基座7上，测量其温度并通过反馈系统14反馈给激光器1，实时调整激光器输出光束2的能量，保证精确的温度曲线。

[0064] 镂空基台6也可以更换为对激光光束和激光测温仪光束透明的透明基台61。在激光器1发出的激光光束2透过激光整形系统3以后，添加一块激光分光片4，将激光光束2分成两束，一束按照上述的方向传播，经过凹透镜51、凸透镜52、激光聚焦镜5、合束镜41后，透过透明基台61，辐照到共晶焊基座7上，对其进行辐照加热；另一束竖直向上传播，通过激光反射镜45和44的反射后，入射到空心轴电机的旋转部分18内，空心轴电机的旋转部分18通过连接件19与旋转组件15连接，带动旋转组件15转动。激光光束经过旋转组件15内的反射镜42和43，入射到聚焦镜16上，会聚到吸嘴10上，激光光束随着旋转组件15旋转，对吸嘴10整个圆周进行快速扫描辐照加热。吸嘴10将热量传导到共晶焊芯片9上，实现对共晶焊基座7和共晶焊芯片9的同时加热，实现对温度控制的均匀性和准确性。

[0065] 上述的凹透镜51、凸透镜52和激光聚焦镜5可以用振镜23和场镜24来替代。如上所述的激光光束2通过激光整形系统3后，被激光分光片4分为两束光。竖直向上传播的那一束光依然按照上述光路传播，会聚 的激光光束对吸嘴10进行快速圆周扫描辐照加热。吸嘴10将热量传播到共晶焊芯片上。另一束光透过激光光束和激光测温仪光束的合束镜41后，入射到振镜23上，通过X轴和Y轴的偏转后，照射到场镜24上，透过透明基台61，对共晶焊基台7进行辐照加热。基于振镜23的X轴反射镜47和Y轴反射镜46的偏振，可以实现任意图形的快速扫描加热，适用于一些管壳的密封共晶焊接，需要加热的仅是管壳和盖板的接触部分，而中间的电子元器件则不会受到热影响。

[0066] 激光光束整形系统3将高斯分布的激光光束整形为能量密度分布均匀的平顶光束，保证温度的均匀性。光束整形系统3与聚焦镜5匹配形成与共晶焊芯片尺寸和形状相匹配的激光光斑尺寸。因此当共晶焊芯片的尺寸和形状发生变化时，此激光光束整形系统3需要随之更换。

[0067] 这种通过激光测温仪来实时监控基座7的温度，并反馈给激光器1，实时调整输出光束2的能量，来保证基座7的温度的准确性。这种实时调整温度速度快且精确，不会出现对芯片的过多热输出，避免了由于过热而导致的芯片失效。

[0068] 这种通过激光辐照加热来实现共晶焊接的装置，避免了对整个电路板进行高温加热；特别是对于多芯片的电路板，既避免了对整个电路板进行反复高温加热，又避免了焊接单个芯片时，对其它已经焊接好的芯片的热影响。降低了对整个电路板重复耐热的要求，简化了焊接工艺，提高了共晶焊焊接质量。

[0069] 需要强调的是，这种共晶焊装置和方法并未做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质进行的简单修改，等同变化和修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。