一种用于miniLED激光返修焊接用矩形光斑光路系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种用于miniLED激光返修焊接用矩形光斑光路系统，包括通过光路依次连接的激光光源、准直单元、能量均化模块、第一半反半透镜、多波段聚焦模块和焊接点，能量均化模块、多波段聚焦模块设置在第一半反半透镜的反射面；还包括设在第一半反半透镜透射面的成像单元，焊接点反射光经多波段聚焦模块、第一半反半透镜到达成像单元；准直单元对输入的激光准直；能量均化模块对准直的激光进行均化并整形为矩形；多波段聚焦模块将多波段矩形激光进行聚焦并出射到焊接点；焊接点对工件进行焊接；成像单元将焊接点的反射光进行成像。使用本系统输出的能量均化的矩形光斑进行焊接，通过焊接点的图像实时监控，提升了生产良率，降低了产品生产成本。低了产品生产成本。低了产品生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种用于miniLED激光返修焊接用矩形光斑光路系统


[0001]本技术涉及光学
，具体涉及一种用于miniLED激光返修焊接用矩形光斑光路系统。

技术介绍

[0002]Mini LED定义为：芯片尺寸介于50~200μm之间的LED器件，由Mini LED像素阵列、驱动电路组成且像素中心间距为0.3
‑
1.5mm的单元。随着miniLED的产品大规模导入，越来越多的miniLED返修问题也同步出现。miniLED实在太小，传统的固晶设备的精度导致固晶的效果很难提升（除非大幅度降低速度），另一方面传统的回流炉方式也加剧了生产过程中的不良。
[0003]目前miniLED的良率很难控制在100个PPM以内，也就是说，手掌这么大的RGB miniLED显示屏，不良的LED数目大约在4~5个。
[0004]修复的过程分拆开来，包括：熔化芯片的焊点、移除芯片、清洗焊盘、重新点锡膏、固晶新的芯片、芯片焊接。在这个过程中，最重要的工具就是激光，使用激光来移除不良的芯片以及焊接新的芯片。
[0005]随着miniLED的尺寸越来越小，尤其到了micro的尺寸，返修设备也面临着更大的挑战，主要表现为：
[0006]1.普通激光的光斑一般是圆形，能量呈高斯分布。一般LED芯片是矩形的，用传统激光去焊接LED芯片，这就意味着在LED的短边，激光的能量就会直接暴露在PCB板上，造成PCB板的灼烧；高斯分布的激光能量，也意味着LED芯片的中心位置的温度会比较高，这样非常容易对LED芯片造成暗伤（尤其是红光LED芯片），导致LED芯片漏电流加大、光衰甚至死灯。
[0007]2.普通激光的加工模式一般是恒功率模式，而在miniLED的焊接中，需要的是稳定的恒温模式（需注意的是，恒功率不等于恒温，这里的恒温是恒温曲线）。恒功率模式造成在焊接过程中，高能量激光对miniLED造成损伤，低能量又会导致焊接不良；同时，因为miniLED的基板材料也不同（例如有PCB，玻璃，铝基板和陶瓷等），不同材料对温度的敏感度、对光（激光）的反射率也不一样，这就对恒温的要求会更高。
[0008]有鉴于此，需开发一种新的光路系统，以解决上述的至少一个问题。

技术实现思路

[0009]本技术针对现有技术中存在的技术问题，提供一种用于miniLED激光返修焊接用矩形光斑光路系统，其将能量为高斯分布的圆形激光整形为符合miniLED焊接所需的矩形光斑、并对激光的能量进行均化，提升了miniLED焊接的生产良率；通过焊接点的图像实时监控生产过程，可及时发现焊接异常并停线止损，降低了生产不良率，从而降低了产品生产成本。
[0010]本技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0011]一种用于miniLED激光返修焊接用矩形光斑光路系统，包括通过光路依次连接的激光光源、准直单元、能量均化模块、第一半反半透镜、多波段聚焦模块和焊接点，所述能量均化模块、多波段聚焦模块均设置在第一半反半透镜的反射面；还包括成像单元，所述成像单元设置在第一半反半透镜的透射面，所述焊接点的反射光依次经多波段聚焦模块、第一半反半透镜到达所述成像单元；
[0012]所述准直单元用于对输入的激光准直；
[0013]所述能量均化模块用于对准直的激光进行均化并整形为矩形；
[0014]所述多波段聚焦模块用于将多波段的矩形激光进行聚焦并出射到焊接点；
[0015]所述焊接点用于对工件进行焊接；
[0016]所述成像单元用于将焊接点的反射光进行成像。
[0017]在上述技术方案的基础上，本技术还可以做如下改进。
[0018]优选的，所述能量均化模块为DOE镜片，所述DOE镜片将输入的激光输出为能量均化的矩形激光。
[0019]优选的，所述第一半反半透镜的反射率大于其透射率。
[0020]优选的，所述能量均化模块的输出光轴与多波段聚焦模块的光轴在第一半反半透镜的反射面上形成的反射角为90度，所述多波段聚焦模块与成像单元同轴设置。
[0021]优选的，还设有温度检测单元与第二半反半透镜，所述第二半反半透镜设置在第一半反半透镜与成像单元之间；所述第二半反半透镜的反射面朝向第一半反半透镜的透射面以及温度检测单元、第二半反半透镜的透射面朝向成像单元设置，所述第一半反半透镜透射面的出射光经第二半反半透镜的反射面到达温度检测单元、经第二半反半透镜的透射面到达成像单元。
[0022]优选的，所述第一半反半透镜透射面的出射光经第二半反半透镜的反射面而到达温度检测单元形成的反射角为90度。
[0023]优选的，所述准直单元与能量均化模块之间还设有第三反射镜，所述第三反射镜为全反射镜，所述准直单元的输出端光轴与能量均化模块输入端光轴在第三反射镜的反射面上的反射角为90度。
[0024]优选的，所述多波段聚焦模块的输出端设有照明光源，所述照明光源环绕多波段聚焦模块的周向设置。
[0025]优选的，所述多波段聚焦模块的输出端设有保护窗片，所述保护窗片为平面透镜。
[0026]优选的，所述准直单元的外壳设有若干散热格栅。
[0027]本技术的有益效果是：本技术提供的矩形光斑光路系统，尤其适用于对miniLED进行焊接。在使用时，将多波段聚焦模块的输出端垂直对准焊接点的焊接面。准直单元将入射到本系统内的圆形激光进行准直后输入能量均化模块，能量均化模块将高斯光变换为能量均匀的矩形光，经第一半反半透镜的反射后，通过多波段聚焦模块将矩形激光会聚成需要的尺寸，矩形光斑在焊接点上会聚，从而完成焊接点上的工件焊接。在焊接过程中，焊接点的反射光反向经过多波段聚焦模块、并通过第一半反半透镜的透射面到达成像单元，被成像单元探测到后生成图像。焊接点的反射光还经第二半反半透镜反射到温度检测单元，通过对焊接点的反射光进行采样并换算成实时温度，从而实现对焊接点温度的监控；可根据实时温度值对激光光源的输出功率进行调节，从而调控焊接点的温度，实现焊接
点的恒温模式。操作员在监控设备端通过观测图像正常与否即可监测到焊接是否正常，通过温度检测单元可监控焊接点的温度。该系统能实时监控产品焊接状况，降低工件焊接的不良率，提升产品焊接品质，从而降低了产品生产成本。
附图说明
[0028]图1为本技术整体结构外部示意图；
[0029]图2为本技术内部结构剖视图；
[0030]图3为本技术整体光路原理图；
[0031]图4为本技术焊接光路原理图；
[0032]图5为本技术检测光路原理图。
[0033]附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0034]1、准直单元，101、第一准直镜片，102、第二准直镜片，103、第三准直镜片，104、散热格栅，2、能量均化模块，201、DOE镜片，3、第一半反半透镜，301、第一半反半透镜安装座，4、多波段聚焦模块，5、焊接点，6、成像单元，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于miniLED激光返修焊接用矩形光斑光路系统，其特征在于，包括通过光路依次连接的激光光源、准直单元（1）、能量均化模块（2）、第一半反半透镜（3）、多波段聚焦模块（4）和焊接点（5），所述能量均化模块（2）、多波段聚焦模块（4）均设置在第一半反半透镜（3）的反射面；还包括成像单元（6），所述成像单元（6）设置在第一半反半透镜（3）的透射面，所述焊接点（5）的反射光依次经多波段聚焦模块（4）、第一半反半透镜（3）到达所述成像单元（6）；所述准直单元（1）用于对输入的激光准直；所述能量均化模块（2）用于对准直的激光进行均化并整形为矩形；所述多波段聚焦模块（4）用于将多波段的矩形激光进行聚焦并出射到焊接点（5）；所述焊接点（5）用于对工件进行焊接；所述成像单元（6）用于将焊接点（5）的反射光进行成像。2.根据权利要求1所述一种用于miniLED激光返修焊接用矩形光斑光路系统，其特征在于，所述能量均化模块（2）为DOE镜片（201），所述DOE镜片（201）将输入的激光输出为能量均化的矩形激光。3.根据权利要求2所述一种用于miniLED激光返修焊接用矩形光斑光路系统，其特征在于，所述第一半反半透镜（3）的反射率大于其透射率。4.根据权利要求2所述一种用于miniLED激光返修焊接用矩形光斑光路系统，其特征在于，所述能量均化模块（2）的输出光轴与多波段聚焦模块（4）的光轴在第一半反半透镜（3）的反射面上形成的反射角为90度，所述多波段聚焦模块（4）与成像单元（6）同轴设置。5.根据权利要求1~4任一项所述一种用于miniLED激光返修焊接用矩形光斑光路系统，其特征在于，还设有温度检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖向荣，
申请(专利权)人：武汉松盛光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：