Ccd振鏡式雷射焊接裝置及方法
2023-06-12 14:28:16
專利名稱：Ccd振鏡式雷射焊接裝置及方法
技術領域：
本發明涉及電子器件焊接技術，特別涉及一種CCD振鏡式雷射焊接裝置及方法。
背景技術：
針對電子元器件存在的引腳(Pin)多、間距小的特點，目前電子器件焊接普遍使 用的方式為波峰焊、回流焊、選擇焊、帶半導體雷射錫焊等，這些方式雖然適合大規模生產， 但是也存在著一些問題1.工藝，設備複雜。例如波峰焊中，助焊劑噴塗量、預熱溫度、預熱時間、焊接溫度、 焊接時間、傳輸帶傾斜角度、波峰高度等等都是影響質量的因素，並且各種焊接參數相互影 響，要取得好的焊接效果、需要綜合調整各工藝參數。2.對原材料尺寸要求高。印刷電路板(PCB)的平整性、是否受潮、電子元器件引腳 是否氧化等等都是造成氣孔、虛焊、漏焊、錫球等質量問題的原因。3.引腳(Pin)本身不形成焊斑，焊接強度直接由焊料(例如錫)性質與使用量決 定，目前普遍使用的焊料是有鉛焊料，易造成汙染。
發明內容
本發明要解決的技術問題是，動態精確地控制焊接位置，不易造成汙染。為解決上述技術問題，本發明的CCD振鏡式雷射焊接裝置，用於將電子元器件引 腳焊接到印刷電路板上焊盤上，包括LED燈、CXD圖像採集裝置、圖像處理模塊、振鏡系統， 待焊電子元器件放置於印刷電路板上且電子元器件引腳需要焊接的位置同印刷電路板焊 盤上的相應焊接點接觸，所述LED燈用於從所述電子元器件引腳的側面斜照所述電子元器 件引腳，利用電子元器件引腳的厚度，將電子元器件引腳陰影投射到印刷電路板上，所述 CXD圖像採集裝置用於通過所述印刷電路板上的明暗對比獲取電子元器件引腳的圖像數 據，所述圖像處理模塊根據所述電子元器件引腳的圖像數據計算得到電子元器件引腳的焊 接位置坐標，並將所述電子元器件引腳的焊接位置坐標信息傳送到所述振鏡系統，所述振 鏡系統根據圖像處理模塊傳來的電子元器件引腳的焊接位置坐標信息發射雷射脈衝至相 應位置，雷射脈衝將電子元器件引腳材料熔化並在印刷電路板上形成焊斑。所述LED燈設置在印刷電路板上方電子元器件引腳一側，所述振鏡系統設置在電 子元器件上方，所述CXD圖像採集裝置設置在印刷電路板上方電子元器件引腳另一側。為解決上述技術問題，本發明的CCD振鏡式雷射焊接方法，包括以下步驟，一 .將待焊電子元器件放置於印刷電路板上，且電子元器件引腳需要焊接的位置 同印刷電路板焊盤上的相應焊接點接觸；二.用LED燈從所述電子元器件引腳的側面斜照所述電子元器件引腳，利用電子 元器件引腳的厚度，將電子元器件引腳陰影投射到印刷電路板上；三.利用CXD圖像採集裝置通過所述印刷電路板上的明暗對比獲取電子元器件引 腳的圖像數據；
四.利用圖像處理模塊根據所述電子元器件引腳的圖像數據計算得到電子元器 件引腳的焊接位置坐標，並將所述電子元器件引腳的焊接位置坐標信息傳送到振鏡系統；五.振鏡系統根據所述電子元器件引腳的焊接位置坐標信息發射雷射脈衝至相 應位置，雷射脈衝將電子元器件引腳材料熔化並在印刷電路板上形成焊斑。本發明的CCD振鏡式雷射焊接裝置及方法，通過LED燈斜照電子元器件弓丨腳，將電 子元器件引腳陰影投射到印刷電路板上，利用高精度的CCD圖像採集裝置通過印刷電路板 上的明暗對比獲取電子元器件引腳的圖像數據，利用圖像處理模塊根據所述電子元器件引 腳的圖像數據計算得到電子元器件引腳的焊接位置坐標，並將所述電子元器件引腳的焊接 位置坐標信息傳送到振鏡系統的控制軟 件，振鏡系統發射雷射脈衝至相應位置，從而完成 電子元器件引腳到印刷電路板焊盤的快速精確的焊接，焊接位置可以動態、精確地控制，原 材料質量(電子元器件引腳或焊盤氧化等等)對焊接質量的影響相對較小，工藝、設備較為 簡單，可以直接利用電子元器件引腳材料焊接，焊接強度由電子元器件引腳材料決定，能有 效減少汙染。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步的詳細說明。圖1是本發明的CCD振鏡式雷射焊接裝置及方法一實施方式示意圖。
具體實施例方式本發明的CXD振鏡式雷射焊接裝置及方法一實施方式如圖1所示，包括LED燈、 (XD(Charge Coupled Device，電荷耦合器件)圖像採集裝置、圖像處理模塊、振鏡系統(振 鏡系統內部有兩塊由高精度伺服電機驅動的反光鏡，伺服電機在微機的控制下分別轉動兩 塊反射鏡的角度，雷射通過這兩塊反射鏡的反射，聚焦到工件的不同位置)，待焊電子元器 件放置於印刷電路板(PCB)上且電子元器件引腳需要焊接的位置同印刷電路板焊盤上的 相應焊接點緊密接觸，所述LED燈用於從所述電子元器件引腳的側面斜照所述電子元器 件引腳，利用電子元器件引腳的厚度，將電子元器件引腳陰影投射到印刷電路板上，所述 (XD(Charge Coupled Device，電荷耦合器件)圖像採集裝置通過所述印刷電路板上的明暗 對比獲取電子元器件引腳的圖像數據，所述圖像處理模塊根據所述電子元器件引腳的圖像 數據計算得到電子元器件引腳的焊接位置坐標，並將所述電子元器件引腳的焊接位置坐標 信息傳送到所述振鏡系統，所述振鏡系統根據圖像處理模塊傳來的電子元器件引腳的焊接 位置坐標信息發射雷射脈衝至相應位置，雷射脈衝將電子元器件引腳材料熔化並在印刷電 路板上形成焊斑。一實施例如下將待焊電子元器件放置於印刷電路板上，且電子元器件引腳需要焊接的位置同印 刷電路板焊盤上的相應焊接點接觸，可以用夾具的壓頭靠近電子元器件引腳上需要焊接的 位置，將電子元器件引腳緊壓到印刷電路板焊盤上的相應焊接點，由於焊接部位溫度非常 高(例如銅質引腳熔點超過1000度)，壓頭應選擇耐高溫的材料，同時壓頭的設計應當防止 遮擋LED燈光；在印刷電路板上方電子元器件引腳一側設置LED燈，從所述電子元器件引腳 的側面斜照所述電子元器件引腳，利用電子元器件引腳的厚度，將電子元器件引腳陰影投射到印刷電路板上；利用CCD圖像採集裝置，通過所述印刷電路板上的明暗對比獲取電子 元器件引腳的圖像數據，CCD圖像採集裝置設置在印刷電路板上方電子元器件引腳另一側， 以避免振鏡系統反射的雷射脈衝損壞CCD圖像採集裝置；利用圖像處理模塊根據所述電子 元器件引腳的圖像數據計算得到電子元器件引腳的焊接位置坐標，並將所述電子元器件引 腳的焊接位置坐標信息傳送到振鏡系統；振鏡系統根據所述電子元器件引腳的焊接位置坐 標信息發射雷射脈衝至相應位置，雷射脈衝將電子元器件引腳材料熔化並在印刷電路板上 形成焊斑，振鏡系統安裝於電子元器件上方。 本發明的CXD振鏡式雷射焊接裝置及方法，通過LED燈斜照電子元器件弓丨腳，將電 子元器件引腳陰影投射到印刷電路板上，利用高精度的CCD圖像採集裝置通過印刷電路板 上的明暗對比獲取電子元器件引腳的圖像數據，利用圖像處理模塊根據所述電子元器件引 腳的圖像數據計算得到電子元器件引腳的焊接位置坐標，並將所述電子元器件引腳的焊接 位置坐標信息傳送到振鏡系統的控制軟體，振鏡系統發射雷射脈衝至相應位置，從而完成 電子元器件引腳到印刷電路板焊盤的快速精確的焊接，焊接位置可以動態、精確地控制，原 材料質量(電子元器件引腳或焊盤氧化等等)對焊接質量的影響相對較小，工藝、設備較為 簡單，可以直接利用電子元器件引腳材料焊接，焊接強度由電子元器件引腳 材料決定，能有 效減少汙染。
權利要求
一種CCD振鏡式雷射焊接裝置，用於將電子元器件引腳焊接到印刷電路板上焊盤上，其特徵在於，包括LED燈、CCD圖像採集裝置、圖像處理模塊、振鏡系統，待焊電子元器件放置於印刷電路板上且電子元器件引腳需要焊接的位置同印刷電路板焊盤上的相應焊接點接觸，所述LED燈用於從所述電子元器件引腳的側面斜照所述電子元器件引腳，利用電子元器件引腳的厚度，將電子元器件引腳陰影投射到印刷電路板上，所述CCD圖像採集裝置用於通過所述印刷電路板上的明暗對比獲取電子元器件引腳的圖像數據，所述圖像處理模塊根據所述電子元器件引腳的圖像數據計算得到電子元器件引腳的焊接位置坐標，並將所述電子元器件引腳的焊接位置坐標信息傳送到所述振鏡系統，所述振鏡系統根據圖像處理模塊傳來的電子元器件引腳的焊接位置坐標信息發射雷射脈衝至相應位置，雷射脈衝將電子元器件引腳材料熔化並在印刷電路板上形成焊斑。
2.根據權利要求1所述的CCD振鏡式雷射焊接裝置，其特徵在於，所述LED燈設置在印 刷電路板上方電子元器件引腳一側，所述振鏡系統設置在電子元器件上方，所述CCD圖像 採集裝置設置在印刷電路板上方電子元器件弓I腳另一側。
3.—種CCD振鏡式雷射焊接方法，其特徵在於，包括以下步驟，一 將待焊電子元器件放置於印刷電路板上，且電子元器件引腳需要焊接的位置同印 刷電路板焊盤上的相應焊接點接觸；二.用LED燈從所述電子元器件引腳的側面斜照所述電子元器件引腳，利用電子元器 件引腳的厚度，將電子元器件引腳陰影投射到印刷電路板上；三.利用(XD圖像採集裝置通過所述印刷電路板上的明暗對比獲取電子元器件引腳的 圖像數據；四.利用圖像處理模塊根據所述電子元器件引腳的圖像數據計算得到電子元器件引 腳的焊接位置坐標，並將所述電子元器件引腳的焊接位置坐標信息傳送到振鏡系統；五.振鏡系統根據所述電子元器件引腳的焊接位置坐標信息發射雷射脈衝至相應位 置，雷射脈衝將電子元器件引腳材料熔化並在印刷電路板上形成焊斑。
全文摘要
本發明公開了一種CCD振鏡式雷射焊接裝置，包括LED燈、CCD圖像採集裝置、圖像處理模塊、振鏡系統，LED燈用於從所述電子元器件引腳的側面斜照所述電子元器件引腳，將電子元器件引腳陰影投射到印刷電路板上，CCD圖像採集裝置用於通過所述印刷電路板上的明暗對比獲取電子元器件引腳的圖像數據，圖像處理模塊根據圖像數據計算得到電子元器件引腳的焊接位置坐標並傳送到振鏡系統，振鏡系統根據焊接位置坐標信息發射雷射脈衝將電子元器件引腳材料熔化並在印刷電路板上形成焊斑。本發明還公開了一種CCD振鏡式雷射焊接方法。本發明可以動態精確地控制焊接位置，並且不易造成汙染。
文檔編號H05K3/34GK101835348SQ20091021537
公開日2010年9月15日 申請日期2009年12月23日 優先權日2009年12月23日
發明者丁慧明, 朱曉偉, 王東陽, 王學全 申請人:聯合汽車電子有限公司