[发明专利]用于监控激光焊接过程的方法和利用分光镜装置的激光焊接系统

说明书

本申请涉及一种激光焊接系统(10)和一种用于借助于激光焊接系统(10)的监控设备(13)监控激光焊接过程的方法，其中借助于激光焊接系统(10)的焊球输送设备(11)将焊球(21)输出到基底(19)的可焊接的面(20)上，其中所述焊球(21)借助于所述激光焊接系统(10)的激光设备至少部分地熔化，其中在所述激光焊接过程期间构成光信号(23)，所述光信号借助于所述监控设备(13)的光学检测装置(14)检测，其中借助于所述监控设备(13)的分光镜装置(15)将所述光信号(23)分解为所述光信号(23)的光谱，其中借助于所述监控设备(13)的处理装置(16)分析所述光谱并且根据所述光谱的状况识别：在所述激光焊接过程期间是否发生所述基底的燃烧(22)。

技术领域

本发明涉及一种借助于激光焊接系统的监控设备监控激光焊接过程的方法以及一种激光焊接系统，所述激光焊接系统包括用于将焊球输出到基底的可焊接的面上的焊球输送设备和用于至少部分地熔化焊球的激光设备。

背景技术

从现有技术中充分已知的是，借助于激光焊接系统，尤其将芯片、半导体器件等焊接到基底上，所述基底例如能够是印刷电路板。为此，芯片或半导体器件的接触面经由焊球与基底的可焊接的面连接，所述可焊接的面在本文中也称为“焊盘”。焊球就其而言借助于激光焊接系统的焊球输送设备输出到可焊接的面上并且借助于激光焊接系统的激光设备至少部分地熔化，使得在一方面为芯片或半导体器件的接触面和另一方面为可焊接的面之间能够构成材料配合的连接。

在激光焊接过程期间，可能发生基底的燃烧，其中在此尤其将“燃烧”理解为不一定在形成火焰的情况下必然发生的热学加热，所述加热伴随着基底的永久性损坏。这种燃烧的原因可能是借助于激光设备构成的激光射束对基底的直接影响。然而，也可考虑的是，通过碰撞到可焊接的面上的至少部分地熔化的、热学加热的焊球，可焊接的面和从而与可焊接的面热耦合的基底被热激发或加热，使得引起基底的燃烧。

因此，从现有技术中已知，在原则上也会发生上述类型的基底燃烧的激光焊接过程中，借助于激光焊接系统的监控设备监控激光焊接过程，尤其出于识别在激光焊接过程期间是否发生基底燃烧的目的。例如，在激光焊接的技术领域上已知借助于热成像相机来监控激光焊接过程。

然而，将热成像相机用作为用于监控上述类型的激光焊接过程的监控设备被证明是不利的，因为从现有技术中已知的热成像相机的时间和空间分辨能力不足以明确区分光信号的与“正常的”激光焊接过程相关的、尤其与焊球熔化相关的份额与光信号的与基底熔化相关的另一份额。此外，使用具有改进的时间和空间分辨能力的热成像相机是成本密集的冒险。

发明内容

因此，本发明基于如下目的：提出一种用于借助于激光焊接系统的监控设备监控激光焊接过程的方法以及一种激光焊接系统，借助所述方法和激光焊接系统可执行激光焊接过程的可靠和低成本的监控。

该目的是通过具有权利要求1的特征的方法和具有权利要求9的特征的激光焊接系统来实现。

在根据本发明的用于借助于激光焊接系统的监控设备监控激光焊接过程的方法中，借助于激光焊接系统的焊球输送设备将焊球输出到基底的可焊接的面上，其中焊球借助于激光焊接系统的激光设备至少部分地熔化，其中在激光焊接过程期间构成光信号，所述光信号借助于监控设备的光学检测装置检测，其中借助于监控设备的分光镜装置将光信号分解为光信号的光谱，其中借助于监控设备的处理装置对光谱进行分析并且根据光谱的状况识别在激光焊接过程期间是否发生基底的燃烧。

在此，尤其将术语“燃烧”理解为基底的热学加热或激发，所述热学加热或激发导致或可能导致基底的长期附着于基底的损伤。火焰(火灾)的构成不一定发生。此外，也能够将术语“燃烧”更一般地理解为基底的氧化还原反应，所述氧化还原反应在输出呈热或热辐射和光的形式的能量的情况下进行完。

术语“光”尤其结合术语“光信号”在此不限于肉眼可见或可感知的光，而是原则上能够包括整个电磁光谱，尤其还包括红外辐射(热辐射)和紫外辐射。