一種SMT鋼網清洗裝置及清洗方法與流程
2023-06-03 08:20:21 1
【技術領域】
本發明涉及smt鋼網清洗，特別是涉及一種smt鋼網清洗裝置及清洗方法。
背景技術：
目前，電子組裝行業裡最常用的一種裝聯技術和工藝是表面組裝技術(surfacemountedtechnology，簡稱為smt)，其無需對印製板鑽插裝孔，直接將表面組裝元器件貼、焊到印製板表面規定的位置上。一般，採用smt之後，貼片元件的體積和重量只有傳統插裝元件的1/10左右。smt技術具有組裝密度高、電子產品體積小、重量輕、抗震能力強、焊點缺陷率低、高頻特性好，易於實現自動化，提高生產效率，降低成本達30％～50％，節省材料、能源、設備、人力、時間等諸多優點，因而從一推出就受到了市場的熱捧。smt鋼網作為電子裝聯的模具，若鋼網表面堆積過多的廢舊錫膏或者髒汙則無法保證產品焊接質量，進而影響企業的競爭力。因此，清洗掉smt鋼網上面的汙染物(例如錫膏/紅膠)，不僅能提高印製電路板的生產質量，而且可延長smt鋼網的使用壽命，降低產品生產成本。
目前，市場上的清洗方案主要有噴淋，超聲波，手工浸泡擦洗等。其中，手工浸泡法的優點就是初始投入少，不用購買設備，但費時費人工，生產成本最高；噴淋清洗法優點是表面容易衝洗乾淨，無死角，機構簡單，可使用氣動方式，不足點是網孔內不易清洗乾淨，尤其是厚度2.5mm以上的網板；超聲波清洗優點是孔內殘留易清洗乾淨，清洗效果好，但成本太高。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是：彌補上述現有技術的不足，提出一種smt鋼網清洗裝置及清洗方法，既能高效清洗，且清洗成本也較低。
本發明的技術問題通過以下的技術方案予以解決：
一種smt鋼網清洗裝置，包括檢測單元，雷射參數匹配單元，控制單元，雷射器，光纖和雷射清洗終端，所述檢測單元用於檢測待清洗的smt鋼網上的待清洗物的類型，並檢測待清洗物的厚度；所述雷射參數匹配單元的輸入端連接所述檢測單元的輸出端，用於根據所述檢測單元輸出的待清洗物的類型和厚度設置雷射參數；所述控制單元的輸入端連接所述雷射參數匹配單元的輸出端，輸出端連接所述雷射器的控制端，用於根據所述雷射參數控制所述雷射器產生的雷射的參數；所述光纖的輸入端連接所述雷射器的輸出端，輸出端連接所述雷射清洗終端的輸入端，用於傳輸所述雷射器產生的雷射至所述雷射清洗終端；所述雷射清洗終端用於將接收到的雷射光束進行準直擴束處理，整形為光斑形狀為長條形或者圓形的平頂光束。
一種smt鋼網清洗方法，包括以下步驟：s1，檢測待清洗的smt鋼網上的待清洗物的類型，並檢測待清洗物的厚度；s2，根據步驟s1檢測的待清洗物的類型和厚度設置雷射參數；s3，根據步驟s2中設置的雷射參數控制雷射器產生的雷射的參數；s4，將所述雷射通過光纖傳輸；s5，對光纖輸出端輸出的雷射進行準直擴束處理，將擴束後的雷射整形處理為光斑形狀為長條形或者圓形的平頂光束。
本發明與現有技術對比的有益效果是：
本發明的smt鋼網清洗裝置及清洗方法，通過檢測單元、雷射參數匹配單元、控制單元和雷射器產生出合適參數的雷射，然後通過光纖傳輸至雷射清洗終端，由清洗終端整形為一定形狀、尺寸的平頂光束。由於平頂光束較雷射器直接出射的高斯光束為能量均勻分布的光斑，因此通過雷射清洗smt鋼網上的物質時不會造成smt鋼網的燒蝕損壞，從而可發揮雷射清洗可實現高效清洗，同時成本低的優勢。本發明的smt鋼網清洗裝置及清洗方法是一種便攜、可移動且清洗時不會損傷smt鋼網基材的專用雷射清洗裝置及方法。
【附圖說明】
圖1是本發明具體實施方式的smt鋼網清洗裝置的結構示意圖；
圖2是本發明具體實施方式的光斑與smt鋼網的清洗區域的示意圖；
圖3是本發明具體實施方式的smt鋼網清洗裝置的光路示意圖；
圖4是本發明具體實施方式的smt鋼網清洗裝置的外部示意圖；
圖5是本發明具體實施方式的smt鋼網清洗方法的流程圖。
【具體實施方式】
下面結合具體實施方式並對照附圖對本發明做進一步詳細說明。
如圖1所示，本具體實施方式的smt鋼網清洗裝置包括檢測單元100，雷射參數匹配單元200，控制單元300，雷射器400，光纖500和雷射清洗終端600。
其中，檢測單元100用於檢測待清洗的smt鋼網上的待清洗物的類型，並檢測待清洗物的厚度。具體地，由於smt鋼網上的待清洗物主要為錫膏、紅膠，可設置檢測單元100為錫膏/紅膠檢測單元，主要用來自動檢測待清洗物是錫膏還是紅膠，並測量其厚度。
雷射參數匹配單元200的輸入端連接檢測單元100的輸出端，用於根據檢測單元100輸出的待清洗物的類型和厚度設置雷射參數。檢測單元100與雷射參數匹配單元200之間可通過無線或有線連接，將待清除物的類型、厚度等實測參數傳送給雷射參數匹配單元200。雷射參數匹配單元200中可包括存儲模塊和控制模塊，存儲模塊中存儲有多組與清洗物類型和厚度相對應的雷射參數，可以列表的形式存儲。控制模塊的輸入端分別連接檢測單元100和存儲模塊的輸出端，用於根據所述待清洗物的類型和厚度從多組雷射參數中選取相對應的一組雷射參數。由於smt鋼網的厚度的規格是已知的幾種，相應地，其上的錫膏或者紅膠的厚度與smt鋼網的厚度相關聯，也是已知的幾種。通過有經驗的人員預先調試得到可高效清洗掉相應厚度的汙染物的雷射參數，例如雷射功率、雷射光斑尺寸，掃描速度、離焦量、脈衝寬度、清洗次數等參數，將其存儲的存儲模塊中。實際使用時，則根據實測的錫膏或者紅膠，以及錫膏的厚度或者紅膠的厚度從預設列表中選取最匹配的一組雷射參數即可。當前，匹配最佳的雷射參數時，也可通過清洗裝置的輸入模塊，例如觸控螢幕進行參數的設置。
控制單元300的輸入端連接雷射參數匹配單元200的輸出端，輸出端連接雷射器400的控制端，用於根據雷射參數控制雷射器400產生的雷射的參數。控制單元300主要用於控制雷射功率、雷射開關及調節工藝參數。
雷射器400可選波長1064nm的光纖雷射器或者半導體泵浦雷射器(355nm紫外雷射器)，對於功率，可優選10～20w的紫外雷射器或者20～50w光纖雷射器，紫外雷射器主要應用於精細雷射清洗。對於清洗厚度0.5mm以下的錫膏或者紅膠，紫外雷射器不易引起損傷，較為適合，但紫外雷射器成本較高，主要用於精細清洗。雖然smt鋼網厚度一般小於0.5mm，但清洗精細程度相對不高，可優選光纖雷射器作為清洗裝置的雷射器。此外紫外雷射器需要水冷，而光纖雷射器只需風冷即可，因此，為提高便攜性，可優選光纖雷射器作為清洗裝置的雷射器。
光纖500的輸入端連接雷射器的輸出端，輸出端連接雷射清洗終端600的輸入端，用於傳輸雷射器400產生的雷射至雷射清洗終端600。
雷射清洗終端600用於將接收到的雷射光束進行準直擴束處理，整形為光斑形狀為長條形或者圓形的平頂光束。
由於雷射束呈高斯分布，即能量是中間高、周圍低，這樣，中間能量密度高的部分容易導致損傷鋼網，周圍能量密度低的部分又達不到最佳清洗效果。因此，雷射清洗終端600中對接收到的雷射束進行擴束、整形，得到平頂光束。平頂光束能量均勻分布，從而可避免清洗過程中雷射能量不均勻引起的損傷以及清洗不乾淨的問題。
對於光斑的形狀，一般整形為長條形光斑即可，可適用於待清洗區域為四邊形、圓形以及不規則形狀的大多數情形，且通過尺寸的調整也可實現較高的情形效率。當然，如待清洗區域為圓形時，整形為光斑形狀為圓形的平頂光束，且圓形光斑的大小為：直徑至少覆蓋待清洗的smt鋼網的待清洗的圓形區域的直徑，此時，整形為圓形光斑可達到最佳的清洗效率。
以長條形光斑為例，對於整形後的平頂光束的光斑大小，為提高清洗效率，優選地，整形後的光斑的長邊至少覆蓋待清洗的smt鋼網的待清洗區域水平方向的長度，寬邊為smt鋼網網孔沿垂直方向的長度；或者，長邊至少覆蓋待清洗的smt鋼網的待清洗區域垂直方向的長度，寬邊為smt鋼網網孔沿水平方向的長度。具體地，如圖2所示，待清洗的smt鋼網的網孔區域為130mm*130mm，待清洗的區域為150mm*150mm(待清洗的區域一般會延伸到網孔區域周圍，比網孔區域略大)。因此，整形後的平頂光束的光斑大小的長邊設置為至少150mm，這樣，將光斑長邊覆蓋smt鋼網的待清洗區域的長邊，手持清洗終端沿著smt鋼網的待清洗區的寬邊方向移動，就可以完成清洗工作。也就是說整形後的光斑長度和待清洗區的長度近似，只需要沿著寬度方向從上到下移動一次就能完成整個待清洗區域的清洗。無需來回移動進行清洗，從而具有較高的清洗效率。對於長條形光斑的寬邊，圖2中示意為10mm。實際應用中，可根據整形器件或者裝置內的光學元件的配置靈活調節設置，寬邊的長度不做限制，只要長邊能覆蓋水平方向或者垂直方向的清洗區域即可。
基於同樣的推導，對於圓形光斑，直徑至少覆蓋待清洗的smt鋼網的待清洗區域水平方向或者垂直方向的長度時，也可獲得較高的清洗效率。
如圖3所示，為清洗裝置內的光路示意圖，從圖中可知雷射清洗終端包括準直擴束鏡組601、可調式光束整形單元602、掃描振鏡單元603和場鏡604。
其中，準直擴束鏡組601用於對光纖輸出端輸出的雷射進行準直擴束。通過準直擴束鏡組對原始雷射束進行準直，減小光束髮散角。準直擴束鏡組601的擴束倍數可為2～10倍，擴束後用於後續清洗時效果較好。
可調式光束整形單元602設置在準直擴束鏡組601的光束輸出端，用於將擴束鏡組輸出的擴束光束整形為所需形狀和大小的平頂光束。可調式光束整形單元602的功能既用於將高斯光束整形為平頂光束，同時也將光束整形到所需大小和形狀。
具體地，可調式光束整形單元602可包括平頂光整形透鏡，柱鏡和非球面鏡(圖3中未示出)。所述平頂光整形透鏡設置在所述準直擴束鏡組的光束輸出端，用於將光束整形為平頂光束。平頂光整形透鏡又稱為聚焦型平頂光束整形元件、雷射平頂光斑透鏡，作用是將雷射光束轉化為能量均勻分布的平頂光束。所述柱鏡和所述非球面鏡依次設置在所述平頂光整形透鏡的光束輸出端，所述柱鏡和所述非球面鏡之間的距離可調，以調節所述平頂光束的光斑形狀和光斑大小。本具體實施方式中採用柱鏡和非球面鏡構成平頂光束整形器，通過調節柱鏡和非球面鏡間的相對位置可實現光斑的形狀可調，調節得到長條形、圓形或其它形狀；也可實現光斑的尺寸可調，使尺寸達到所需大小，從而可提高清洗效率。
掃描振鏡單元603設置在可調式光束整形單元602的光束輸出端，場鏡604設置在掃描振鏡單元603的光束輸出端，掃描振鏡單元603和場鏡604共同作用用於調節平頂光束的成像位置和聚焦位置，使光束聚焦在smt鋼網的待清洗區域的表面。
本具體實施方式中，掃描振鏡單元603包括x軸或y軸單方向的光學掃描頭，電子驅動放大電路和光學反射鏡片，所述光學反射鏡片設置在所述光學掃描頭上，所述光學掃描頭的控制端連接所述電子驅動放大電路的輸出端，用於在所述電子驅動放大電路的驅動下帶動所述光學反射鏡片一起運動，以在xy平面上控制光束的偏轉。
上述場鏡，優選1064nmlinosf-θ場鏡，可在不改變光學系統光學特性的前提下，改變成像光束的位置，同時使光斑聚焦。當場鏡的焦距和工作距加大時，相應掃描振鏡單元603的掃描範圍也相應增加。
通過往復掃描的振鏡單元，將平頂光束的雷射反射為x軸(或y軸)單方向往復擺動的平行光，經場景聚焦到smt鋼網的表面，手持清洗終端在另一方向y軸(或x軸)移動，可清除錫膏等汙染物。
圖4所示為上述各部件組裝構成的清洗裝置的外部示意圖。觸控螢幕部分可便於顯示和接收外部的輸入。工控機部分實現裝置內部的光路、電路以及機械部分的控制。通過抽出裝置頂端的雷射清洗頭對準smt鋼網，可實現清洗。
本具體實施方式的smt鋼網清洗裝置，通過雷射清洗終端將雷射器輸出的光束整形為所需的形狀和大小的平頂光束，從而實現雷射清洗smt鋼網上的物質時不會造成smt鋼網的燒蝕損壞，可發揮雷射清洗可實現高效清洗，同時成本低的優勢。
本具體實施方式實現了雷射清洗且不損傷smt鋼網，具有以下優勢：
1、與機械摩擦清洗、化學腐蝕清洗、液體固體強力衝擊清洗及高頻超聲清洗等傳統清洗方法相比，本具體實施方式具有環保無汙染、柔性高、清洗效率高、不傷基底等諸多優點；
2、採用可調式聚焦型平頂光束整形元件進行光束整形，使雷射光束轉化為一個能量均勻分布的光斑，有效的避免了雷射束呈高斯分布，出現能量中間高、周圍低現象，從而導致中間能量密度高的部分容易損傷鋼網，周圍能量密度低的部分達不到最佳清洗效果。
3、雷射清洗能夠清除smt鋼網表面的各種類型的汙染物，達到常規清洗無法達到的清潔度。而且還可以在不損傷材料表面的情況下有選擇性地清洗材料表面的汙染物。
4、本具體實施方式具有錫膏/紅膠檢測單元和雷射參數匹配單元，雷射工程師將不同類型、不同厚度的待清洗物(錫膏、紅膠、助焊劑等)對應的雷射參數調試好，輸入到雷射參數匹配單元。此時，任何人員尤其普通工人雖然缺乏一定的專業知識，但也可以輕鬆操作雷射清洗裝置進行清洗，應用範圍更廣。
本具體實施方式還提供一種smt鋼網清洗方法，如圖5所示，包括以下步驟：s1，檢測待清洗的smt鋼網上的待清洗物的類型，並檢測待清洗物的厚度；s2，根據步驟s1檢測的待清洗物的類型和厚度設置雷射參數；s3，根據步驟s2中設置的雷射參數控制雷射器產生的雷射的參數；s4，將所述雷射通過光纖傳輸；s5，對光纖輸出端輸出的雷射進行準直擴束處理，將擴束後的雷射整形處理為光斑形狀為長條形或者圓形的平頂光束。後續將該平頂光束聚焦至smt鋼網的待清洗區域的表面，可實現對smt鋼網的清洗。
上述清洗過程可實現雷射清洗smt鋼網上的物質，且不會造成smt鋼網的燒蝕損壞的問題，從而可發揮雷射清洗實現高效清洗，同時成本低的優勢。
以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下做出若干替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應當視為屬於本發明的保護範圍。