CN101564796A - 焊接装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焊接装置及其使用方法，包括：一容纳腔，至少一侧形成一透光区域，对应透光区域于容纳腔内底部设有一工作区域，工作物容设于工作区域上；一雷射装置，位于所述容纳腔外，且对应透光区域侧，雷射装置投射的集束能量穿过透光区域选择地及于工作区域内任意位置；一调整机构，用以调整工作物和雷射装置的相对位置，使雷射装置每次的集束能量投射路径恰与其中一焊接区域相互对应；一氧气排出装置，与容纳腔相连通，排出容纳腔内的氧气。与现有技术相比，本发明的焊接装置及其使用方法可以防止工作物的翘曲，并节省电力资源同时达到防止氧化的目的。

Description

焊接装置及其使用方法

【技术领域】

本发明涉及一种改良的焊接装置及其使用方法，尤指一种利用雷射进行焊接加工的焊接装置及其使用方法。

【背景技术】

焊接技术自出现以来，被广泛应用于工业生产的多个领域，传统的焊接工艺一般通过加热一焊料使其熔融后与待焊工作物固接在一起，当待焊工作物各区域之间材质不同时，对所述工作物加热时，由于不同材质之间的熔点不同，导致直接对待焊工作物进行焊接时，非焊接区域以外的部分被干扰，从而影响焊接质量。例如对于小范围内具有多个焊接区域的工作物，传统的焊接工业具有不少局限性，尤其是需要对各焊接区域进行独立的焊接加工时，在此，以电子产品的焊接为例。

目前，SMT(表面粘装技术Surface Mounting Technology，以下简称SMT)以组装密度高、电子产品体积小、重量轻受到人们的青睐并广泛应用于电子产品的焊接。

其中焊接工艺为SMT的核心，而焊接工艺中很重要的一个步骤即为回炉焊接，以电连接器的焊接为例，首先将每一导电端子和每一锡球对应组装于一绝缘本体的每一收容空间中，再将所述电连接器整体放置于一回焊炉中，所述绝缘本体一般为耐高温材料，所述锡球的熔点明显低于所述绝缘本体的熔点，通过整体加热所述电连接器至所述锡球的熔点后，使所述锡球熔融后与所述导电端子牢固粘接在一起，完成所述电连接器的焊接。

将所述电连接器焊接至一电路板时，还需要将所述电连接器与所述电路板再经过一次回炉焊接实现两者的焊接。

在上述过程中，此种焊接工艺存在着很多缺陷：

1.所述电连接器被加热两次甚至更多次才能焊接至所述电路板，多次加热容易导致所述电连接器的变形；

2.在回焊炉中加热时，所述电连接器被整体加热，本不需要加热的所述绝缘本体也被加热，导致电力资源的浪费；

3.各所述锡球受热不均，容易导致加热后的各所述锡球形状难以保持一致，造成所述锡球高低不等，影响其与其它电子元件的电性连接；

4.被焊接的电连接器暴露在空气中，极易产生氧化生成的氧化物容易造成阻焊，导致焊接不牢固，所述锡球容易脱落，甚至氧化后发生假焊情况，从而影响焊接质量。

台湾公告号为333256的专利公开了一种内控真空焊接炉，在真空环境下焊接所述电连接器很好地解决了焊接过程中易氧化的问题，但是此种焊接炉结构非常复杂，同时，使用所述内控真空焊接炉进行焊接的话，同样需要将所述电连接器整体放入所述内控真空焊接炉中进行整体加热，同样存在着以下问题：

1.所述电连接器整体放入所述内控真空焊接炉中进行整体加热，所述电连接器易翘曲；

2.本不需要加热的所述绝缘本体也被加热，浪费电力资源；

3.整体加热导致各所述锡球受热不均，容易导致加热后的各所述锡球形状难以保持一致，造成所述锡球高低不等，影响其与其它电子元件的电性连接。

鉴于上述种种原因，有必要设计一种改良的焊接装置及其使用方法，以克服上述缺陷。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种可以防止待焊工作物翘曲且防止待焊工作物在焊接过程中产生氧化现象，同时大大节省电力资源的焊接装置及其使用方法。

为了达到上述目的，本发明的焊接装置，用以提供至少一工作物设置于内，每一所述工作物具有多个焊接区域，包括：一容纳腔，所述容纳腔至少一侧表面至少局部形成有一透光区域，对应所述透光区域于所述容纳腔内底部设有一工作区域，所述工作物容设于所述工作区域上；一雷射装置，所述雷射装置位于所述容纳腔外，且对应所述透光区域侧，使所述雷射装置投射的集束能量穿过所述透光区域选择地及于所述工作区域内任意位置；一调整机构，用以调整所述工作物和所述雷射装置的相对位置，使所述雷射装置每次的集束能量投射路径恰与其中一所述焊接区域相互对应；一氧气排出装置，与所述容纳腔相连通，持续向所述容纳腔内输送非氧气体，以排出所述容纳腔内的氧气。

与现有技术相比，本发明的焊接装置通过所述调整机构调整所述工作物和所述雷射装置的相对位置，使所述雷射装置每次的集束能量投射路径恰与其中一所述焊接区域相互对应，避免所述焊接区域以外的部分被无谓加热，可以防止所述耳作物的翘曲，并节省电力资源；所述容纳腔与一所述氧气排出装置相连通，以排出所述容纳腔内的氧气，使所述工作物在无氧环境下进行焊接，可以达到防止氧化的目的。

为了达到上述目的，本发明焊接装置的使用方法用以对至少一工作物上所设多个预定焊接加工的焊接区域进行独立的焊接加工，包括：(1)提供一容纳腔以及设于所述容纳腔外的至少一雷射装置，于所述容纳腔内底部设有一工作区域，供所述工作物置于其上，所述容纳腔于一对应所述雷射装置的侧壁形成一透光区域；(2)提供一氧气排出装置连通所述容纳腔，并对所述容纳腔内进行氧气排出程序，以排出所述容纳腔内的氧气；(3)提供一调整机构，用以选择调整依次地使所述工作区域上的所述工作物预定焊接加工的各所述焊接区域分别对应位于所述雷射装置的射出路径上；(4)操作所述雷射装置投射出集束能量穿经所述透光区域对每次位于射出路径上的所述焊接区域进行焊接加工。

与现有技术相比，本发明的焊接装置的使用方法提供一调整机构，用以选择调整依次地使所述工作区域上的所述工作物预定焊接加工的各所述焊接区域分别对应位于所述雷射装置的射出路径上；操作所述雷射装置投射出集束能量穿经所述透光区域对每次位于射出路径上的所述焊接区域进行焊接加工，对至少一工作物上所设多个预定焊接加工的焊接区域进行独立的焊接加工，避免焊接区域以外的部分被无谓加热，可以防止所述工作物的翘曲，并节省电力资源；提供一氧气排出装置连接所述容纳腔，并对所述容纳腔内进行氧气排出程序，以排出所述容纳腔内的氧气，使所述工作物在无氧环境下进行焊接，可以达到防止氧化的目的。

【附图说明】

图1为本发明焊接装置的立体分解图；

图2为图1所示焊接装置的立体组合图；

图3为图2所示焊接装置A-A方向的剖视图；

图4为图3中B的放大图。

附图标号说明

容纳腔1          侧板11          顶板12          底板13

开口14           雷射装置2       雷射光21        电连接器3

绝缘本体31       收容空间310     导电端子32      锡球33

移动装置4        第一移动部41    基座411         第一操作部412

第一滑轨413      支撑台414       第二移动部42    载物台421

第二操作部422    第二滑轨423     氮气填充机5     输送管51

【具体实施方式】

为便于更好的理解本发明焊接装置及其使用方法，现结合附图和具体实施方式对本发明焊接装置的使用方法及其结构作进一步说明。

请同时参阅图1至图4，为本发明的焊接装置，在此，以一电连接器3的焊接为例。

如图4所示，所述电连接器3包括一绝缘本体31，所述绝缘本体31设有多个收容空间310，每一导电端子32以及每一锡球33分别对应容设于每一所述收容空间310中，在本实施例中所述锡球33位于所述导电端子32侧边，当然，在其它实施例中，所述锡球33也可以置于所述导电端子32底部；为便于焊接前所述电连接器3的移动和运输，所述锡球33被定位于所述收容空间310内。每一所述锡球33邻接每一所述导电端子32一侧为一焊接区域。

将所述焊接装置应用于所述电连接器3的焊接时，步骤如下：

(1)提供一容纳腔1，并将待加工的所述电连接器3置于其内。

请同时参阅图1至图3，所述容纳腔1具有多个侧板11、一顶板12以及一底板13，形成一封闭的容纳空间，在本实施例中，所述顶板12为透光板，所述容纳腔1一端另设有一开口14，所述顶板12可以为玻璃制成，当然在其它实施例中也可以为其它透光材料制成，所述顶板12也可以部分设置为局部可透光。所述容纳腔1底部规划有一工作区域，且所述工作区域对应所述顶板12的可透光区域，待加工的所述电连接器3设于所述工作区域上。当然，在其它实施例中，也可以将所述侧板11设置为透光板，或将所述侧板11和所述顶板12均设置为透光板。

(2)提供一氮气填充机5，将所述氮气填充机5连通至所述容纳腔1内，操作所述氮气填充机5对所述容纳腔1内进行氧气排出工作。

所述氮气填充机5包括一输送管51，通过所述输送管51将所述氮气填充机5连通至所述开口14处，并对准所述容纳腔1内。对所述电连接器3作业前，启动所述氮气填充机5，朝所述容纳腔1内输送氮气，保证所述容纳腔1内氮气充足，由于氮气不会与所述导电端子32发生反应，所以在所述电连接器3的焊接过程中，可以起到保护作用，防止所述电连接器3在焊接过程中被氧化，反之，如果焊接过程中形成氧化物，一是可能造成阻焊等不良焊接效果，从而影响焊接质量，二是也带来工序上的烦琐，需要在焊接后进行氧化物的清除，无谓地增加作业负担。当然，在其它实施例中，也可以朝所述容纳腔1内输送惰性气体，如氩气等。

当然，在其它实施例中，也可以提供一氧气排出装置(未图示)代替所述氮气填充机5，抽出所述容纳腔1内的空气使所述容纳腔1内接近或为真空状态，可以达到与所述氮气填充机5同样的技术效果。

同样地，也可以使用一氧气过滤机(未图示)与所述容纳腔1相连，操作所述氧气过滤机(未图示)将所述容纳腔1内的氧气滤除，一样可以达到与所述氮气填充机5同样的技术效果。

(3)提供一雷射装置2，投射一雷射光21，进行第一次加工作业。

启动所述雷射装置2，所述雷射装置2投射的所述雷射光21穿过所述顶板12投射于所述容纳腔1内的所述工作区域上，且聚焦于选定的所述锡球33邻接所述导电端子32一端，瞬间加热至所述锡球33的熔点，使所述锡球33部分熔合后固接于所述导电端子32上。所述雷射光21的温度可以调节，或高或低，满足不同待焊工作物作业时的焊接需求。

(4)选定另一所述锡球33和所述导电端子32的焊接加工前，为避免焊接部分以外的区域受所述雷射光21影响，暂停所述雷射装置2投射所述雷射光21。

(5)通过一移动装置4调整所述电连接器3与所述雷射装置2投射路径的相对位置，依次选定另一所述锡球33和所述导电端子32。

请同时参阅图1至图2，在此步骤中，可以提供所述移动装置4，所述移动装置4置于所述容纳腔1外，且位于所述容纳腔1的下方，所述移动装置4具有一第一移动部41和位于所述第一移动部41上方的一第二移动部42。所述第一移动部41具有一基座411、一支撑台414以及位于两者之间的一第一滑轨413，所述支撑台414通过所述第一滑轨413滑设于所述基座411上。所述移动装置4设有一第一操作部412，所述第一操作部412与所述支撑台414相连，通过操作所述第一操作部412可以使所述第一移动部41沿X方向平移，从而带动所述容纳腔1沿X方向平移至选定的另一所述锡球33。所述第二移动部42置于所述支撑台414上，且与所述第一移动部41的结构类似，与之不同的是，所述第二移动部42具有一载物台421，供所述容纳腔1置于其上，所述载物台421通过一第二滑轨423滑设于所述支撑台414的上表面，所述移动装置4另设有一第二操作部422，所述第二操作部422与所述载物台421相连，通过操作所述第二操作部422可以使所述第二移动部42沿与X方向相垂直的Y方向平移，从而牵引所述容纳腔1沿Y方向平移至选定的另一所述锡球33。当然，也可以同时操作所述第一操作部412和所述第二操作部422，移动所述容纳腔1至一预定位置。

当然在其它实施例中，也可以直接将所述电连接器3置于所述移动装置4上，所述移动装置4的上表面与所述容纳腔1的两所述侧板11和所述顶板12形成一相对封闭的空间。所述容纳腔1随所述载物台421和所述支撑台414的移动而移动，同样可以使所述电连接器3于所述雷射光21照射范围内平移。

当然，在其它实施例中，也可以将所述雷射装置2与一计算机系统相连，所述计算机系统用以自动追踪各所述焊接区域的分布，定义所述雷射装置2的投射路径与所述焊接区域的分布相吻合。如此一来，只需投射一次所述雷射光21即可同时加工多个所述焊接区域。

当然，在其它实施例中，可以将所述雷射装置2定位于所述容纳腔1外某一位置，并设于一滑行轨道(未图示)上，所述雷射装置2沿所述滑行轨道的滑行路径，且将所述电连接器3的所述焊接区域对应于所述滑行路径，使所述雷射装置2的投射路径依次对应于选定的各所述焊接区域。

(6)再次启动所述雷射装置2投射所述雷射光21穿经所述顶板12，依次投射于选定的另一所述锡球33邻接所述导电端子32一端，依序进行。

(7)关闭所述雷射装置2，停止投射所述雷射光21，完成所述电连接器3的焊接。

为加强作业的自动化，所述电连接器3可以通过一输送带(未图示)传输，代替所述移动装置4，将所述电连接器3传输至所述雷射光21投射范围进行作业，同样可以保证加工所述电连接器3的流畅性，达到自动化的目的，提高生产效率。

当然，在其它实施例中，也可以不设置所述输送带(未图示)，而以一机械手(未图示)操作所述电连接器3的放取。

综上所述，本发明的焊接装置及其使用方法用于所述电连接器的焊接时，具有下列有益效果：

1.使用本发明的焊接装置及其使用方法焊接所述电连接器时，只加热所述导电端子与所述锡球，无需加热所述绝缘本体，可以防止所述电连接器发生翘曲；

2.焊接过程中无须加热本无须加热的所述绝缘本体，可以大大节省电力资源；

3.焊接过程中只加热所述锡球的局部，可以保持所述锡球焊接后的一致性，防止焊接后的锡球高低不平，保证与其它电子元件良好的电性连接，从而提高制造良率；

4.焊接过程中，所述氮气填充机持续向所述容纳腔内填充氮气，使所述容纳腔内充满氮气，焊接过程中不会因产生氧化物而导致阻焊等不良焊接效果而影响焊接质量；

5.避免焊接过程中氧化现象的产生，因此无须于焊接后清除形成的氧化物，减轻作业负担，提高作业效率。

以上所述仅为本发明之较佳实施例，非因此局限本发明的专利范围，所以，凡运用本创作说明书及图示内容所为之等效技术变化，均包含于本创作之范围内。

Claims (19)

1.一种焊接装置，用以提供至少一工作物设置于内，每一所述工作物具有多个焊接区域，其特征在于，包括：

一容纳腔，所述容纳腔至少一侧表面至少局部形成有一透光区域，对应所述透光区域于所述容纳腔内底部设有一工作区域，所述工作物容设于所述工作区域上；

一雷射装置，所述雷射装置位于所述容纳腔外，且对应所述透光区域侧，使所述雷射装置投射的集束能量穿过所述透光区域选择地及于所述工作区域内任意位置；

一调整机构，用以调整所述工作物和所述雷射装置的相对位置，使所述雷射装置每次的集束能量投射路径恰与其中一所述焊接区域相互对应；

一氧气排出装置，与所述容纳腔相连通，向所述容纳腔内输送非氧气体，以排出所述容纳腔内的氧气。

2.如权利要求1所述的焊接装置，其特征在于：所述调整机构控制所述雷射装置，调整使所述雷射装置投射的集束能量依次对应于选定的各所述焊接区域。

3.如权利要求1所述的焊接装置，其特征在于：所述调整机构为一移动装置，所述调整机构设于所述容纳腔下方，使所述工作物随所述调整机构水平向运动，调整选定的各所述焊接区域对应于所述雷射装置的集束能量投射路径。

4.如权利要求3所述的焊接装置，其特征在于：所述工作区域设于所述调整机构上邻近所述容纳腔一侧。

5.如权利要求1所述的焊接装置，其特征在于：所述透光区域为透光板，安设为所述容纳腔至少一侧壁。

6.如权利要求5所述的焊接装置，其特征在于：所述透光区域设于所述容纳腔顶侧。

7.如权利要求1所述的焊接装置，其特征在于：所述非氧气体为氮气。

8.如权利要求1所述的焊接装置，其特征在于：所述非氧气体为惰性气体。

9.一种焊接装置的使用方法，用以对至少一工作物上所设多个预定焊接加工的焊接区域进行独立的焊接加工，其特征在于，包括以下步骤：

(1)提供一容纳腔以及设于所述容纳腔外的至少一雷射装置，于所述容纳腔内底部设有一工作区域，供所述工作物置于其上，所述容纳腔于对应所述雷射装置的一侧壁形成一透光区域；

(2)提供一氧气排出装置连通所述容纳腔，并对所述容纳腔内进行氧气排出程序，以排出所述容纳腔内的氧气；

(3)提供一调整机构，用以选择调整依次地使所述工作区域上的所述工作物预定焊接加工的各所述焊接区域分别对应位于所述雷射装置的射出路径上；

(4)操作所述雷射装置投射出集束能量穿经所述透光区域对每次位于射出路径上的所述焊接区域进行焊接加工。

10.如权利要求9所述的焊接装置的使用方法，其特征在于：步骤(2)中，所述氧气排出程序为启动所述氧气排出装置向所述容纳腔内输送非氧气体。

11.如权利要求10所述的焊接装置的使用方法，其特征在于：所述非氧气体为氮气。

12.如权利要求10所述的焊接装置的使用方法，其特征在于：所述非氧气体为惰性气体。

13.如权利要求9所述的焊接装置的使用方法，其特征在于：步骤(2)中，所述氧气排出程序为启动所述氧气排出装置抽出所述容纳腔内的空气，以使所述容纳腔内接近真空状态。

14.如权利要求9所述的焊接装置的使用方法，其特征在于：所述氧气排出装置为一氧气过滤机，连通至所述容纳腔内，用以将所述容纳腔内的氧气滤除。

15.如权利要求9所述的焊接装置的使用方法，其特征在于：步骤(3)中，所述调整机构至少具有一滑行轨道，所述雷射装置设于其上，所述雷射装置沿所述滑行轨道的滑行路径，依次对应于选定的各所述焊接区域。

16.如权利要求9所述的焊接装置的使用方法，其特征在于：步骤(3)中，所述调整机构为一移动装置，与所述容纳腔相连，操作所述调整机构使所述工作物于所述工作区域内水平向运动，且使选定的所述焊接区域分别对应于所述雷射装置的射出路径上。

17.如权利要求16所述的焊接装置的使用方法，其特征在于：所述移动装置具有一第一操作部和一第二操作部，操作所述第一操作部使所述移动装置沿一第一方向平移，操作所述第二操作部使所述移动装置沿与第一方向相垂直的一第二方向平移。

18.如权利要求9所述的焊接装置的使用方法，其特征在于：所述雷射装置与一计算机系统相连，所述计算机系统用以自动追踪各所述焊接区域的分布，定义所述雷射装置的投射路径与所述焊接区域的分布相吻合。

19.如权利要求9所述的焊接装置的使用方法，其特征在于：步骤(4)后，所述雷射装置停止投射集束能量。

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