CN101835348A - Ccd振镜式激光焊接装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种CCD振镜式激光焊接装置，包括LED灯、CCD图像采集装置、图像处理模块、振镜系统，LED灯用于从所述电子元器件引脚的侧面斜照所述电子元器件引脚，将电子元器件引脚阴影投射到印刷电路板上，CCD图像采集装置用于通过所述印刷电路板上的明暗对比获取电子元器件引脚的图像数据，图像处理模块根据图像数据计算得到电子元器件引脚的焊接位置坐标并传送到振镜系统，振镜系统根据焊接位置坐标信息发射激光脉冲将电子元器件引脚材料熔化并在印刷电路板上形成焊斑。本发明还公开了一种CCD振镜式激光焊接方法。本发明可以动态精确地控制焊接位置，并且不易造成污染。

Description

CCD振镜式激光焊接装置及方法
技术领域
本发明涉及电子器件焊接技术，特别涉及一种CCD振镜式激光焊接装置及方法。
背景技术
针对电子元器件存在的引脚(Pin)多、间距小的特点，目前电子器件焊接普遍使用的方式为波峰焊、回流焊、选择焊、带半导体激光锡焊等，这些方式虽然适合大规模生产，但是也存在着一些问题：
1.工艺，设备复杂。例如波峰焊中，助焊剂喷涂量、预热温度、预热时间、焊接温度、焊接时间、传输带倾斜角度、波峰高度等等都是影响质量的因素，并且各种焊接参数相互影响，要取得好的焊接效果、需要综合调整各工艺参数。
2.对原材料尺寸要求高。印刷电路板(PCB)的平整性、是否受潮、电子元器件引脚是否氧化等等都是造成气孔、虚焊、漏焊、锡球等质量问题的原因。
3.引脚(Pin)本身不形成焊斑，焊接强度直接由焊料(例如锡)性质与使用量决定，目前普遍使用的焊料是有铅焊料，易造成污染。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，动态精确地控制焊接位置，不易造成污染。
为解决上述技术问题，本发明的CCD振镜式激光焊接装置，用于将电子元器件引脚焊接到印刷电路板上焊盘上，包括LED灯、CCD图像采集装置、图像处理模块、振镜系统，待焊电子元器件放置于印刷电路板上且电子元器件引脚需要焊接的位置同印刷电路板焊盘上的相应焊接点接触，所述LED灯用于从所述电子元器件引脚的侧面斜照所述电子元器件引脚，利用电子元器件引脚的厚度，将电子元器件引脚阴影投射到印刷电路板上，所述CCD图像采集装置用于通过所述印刷电路板上的明暗对比获取电子元器件引脚的图像数据，所述图像处理模块根据所述电子元器件引脚的图像数据计算得到电子元器件引脚的焊接位置坐标，并将所述电子元器件引脚的焊接位置坐标信息传送到所述振镜系统，所述振镜系统根据图像处理模块传来的电子元器件引脚的焊接位置坐标信息发射激光脉冲至相应位置，激光脉冲将电子元器件引脚材料熔化并在印刷电路板上形成焊斑。
所述LED灯设置在印刷电路板上方电子元器件引脚一侧，所述振镜系统设置在电子元器件上方，所述CCD图像采集装置设置在印刷电路板上方电子元器件引脚另一侧。
为解决上述技术问题，本发明的CCD振镜式激光焊接方法，包括以下步骤，
一.将待焊电子元器件放置于印刷电路板上，且电子元器件引脚需要焊接的位置同印刷电路板焊盘上的相应焊接点接触；
二.用LED灯从所述电子元器件引脚的侧面斜照所述电子元器件引脚，利用电子元器件引脚的厚度，将电子元器件引脚阴影投射到印刷电路板上；
三.利用CCD图像采集装置通过所述印刷电路板上的明暗对比获取电子元器件引脚的图像数据；
四.利用图像处理模块根据所述电子元器件引脚的图像数据计算得到电子元器件引脚的焊接位置坐标，并将所述电子元器件引脚的焊接位置坐标信息传送到振镜系统；
五.振镜系统根据所述电子元器件引脚的焊接位置坐标信息发射激光脉冲至相应位置，激光脉冲将电子元器件引脚材料熔化并在印刷电路板上形成焊斑。
本发明的CCD振镜式激光焊接装置及方法，通过LED灯斜照电子元器件引脚，将电子元器件引脚阴影投射到印刷电路板上，利用高精度的CCD图像采集装置通过印刷电路板上的明暗对比获取电子元器件引脚的图像数据，利用图像处理模块根据所述电子元器件引脚的图像数据计算得到电子元器件引脚的焊接位置坐标，并将所述电子元器件引脚的焊接位置坐标信息传送到振镜系统的控制软件，振镜系统发射激光脉冲至相应位置，从而完成电子元器件引脚到印刷电路板焊盘的快速精确的焊接，焊接位置可以动态、精确地控制，原材料质量(电子元器件引脚或焊盘氧化等等)对焊接质量的影响相对较小，工艺、设备较为简单，可以直接利用电子元器件引脚材料焊接，焊接强度由电子元器件引脚材料决定，能有效减少污染。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明的CCD振镜式激光焊接装置及方法一实施方式示意图。
具体实施方式
本发明的CCD振镜式激光焊接装置及方法一实施方式如图1所示，包括LED灯、CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)图像采集装置、图像处理模块、振镜系统(振镜系统内部有两块由高精度伺服电机驱动的反光镜，伺服电机在微机的控制下分别转动两块反射镜的角度，激光通过这两块反射镜的反射，聚焦到工件的不同位置)，待焊电子元器件放置于印刷电路板(PCB)上且电子元器件引脚需要焊接的位置同印刷电路板焊盘上的相应焊接点紧密接触，所述LED灯用于从所述电子元器件引脚的侧面斜照所述电子元器件引脚，利用电子元器件引脚的厚度，将电子元器件引脚阴影投射到印刷电路板上，所述CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)图像采集装置通过所述印刷电路板上的明暗对比获取电子元器件引脚的图像数据，所述图像处理模块根据所述电子元器件引脚的图像数据计算得到电子元器件引脚的焊接位置坐标，并将所述电子元器件引脚的焊接位置坐标信息传送到所述振镜系统，所述振镜系统根据图像处理模块传来的电子元器件引脚的焊接位置坐标信息发射激光脉冲至相应位置，激光脉冲将电子元器件引脚材料熔化并在印刷电路板上形成焊斑。
一实施例如下：
将待焊电子元器件放置于印刷电路板上，且电子元器件引脚需要焊接的位置同印刷电路板焊盘上的相应焊接点接触，可以用夹具的压头靠近电子元器件引脚上需要焊接的位置，将电子元器件引脚紧压到印刷电路板焊盘上的相应焊接点，由于焊接部位温度非常高(例如铜质引脚熔点超过1000度)，压头应选择耐高温的材料，同时压头的设计应当防止遮挡LED灯光；在印刷电路板上方电子元器件引脚一侧设置LED灯，从所述电子元器件引脚的侧面斜照所述电子元器件引脚，利用电子元器件引脚的厚度，将电子元器件引脚阴影投射到印刷电路板上；利用CCD图像采集装置，通过所述印刷电路板上的明暗对比获取电子元器件引脚的图像数据，CCD图像采集装置设置在印刷电路板上方电子元器件引脚另一侧，以避免振镜系统反射的激光脉冲损坏CCD图像采集装置；利用图像处理模块根据所述电子元器件引脚的图像数据计算得到电子元器件引脚的焊接位置坐标，并将所述电子元器件引脚的焊接位置坐标信息传送到振镜系统；振镜系统根据所述电子元器件引脚的焊接位置坐标信息发射激光脉冲至相应位置，激光脉冲将电子元器件引脚材料熔化并在印刷电路板上形成焊斑，振镜系统安装于电子元器件上方。
本发明的CCD振镜式激光焊接装置及方法，通过LED灯斜照电子元器件引脚，将电子元器件引脚阴影投射到印刷电路板上，利用高精度的CCD图像采集装置通过印刷电路板上的明暗对比获取电子元器件引脚的图像数据，利用图像处理模块根据所述电子元器件引脚的图像数据计算得到电子元器件引脚的焊接位置坐标，并将所述电子元器件引脚的焊接位置坐标信息传送到振镜系统的控制软件，振镜系统发射激光脉冲至相应位置，从而完成电子元器件引脚到印刷电路板焊盘的快速精确的焊接，焊接位置可以动态、精确地控制，原材料质量(电子元器件引脚或焊盘氧化等等)对焊接质量的影响相对较小，工艺、设备较为简单，可以直接利用电子元器件引脚材料焊接，焊接强度由电子元器件引脚材料决定，能有效减少污染。

Claims (3)

1.一种CCD振镜式激光焊接装置，用于将电子元器件引脚焊接到印刷电路板上焊盘上，其特征在于，包括LED灯、CCD图像采集装置、图像处理模块、振镜系统，待焊电子元器件放置于印刷电路板上且电子元器件引脚需要焊接的位置同印刷电路板焊盘上的相应焊接点接触，所述LED灯用于从所述电子元器件引脚的侧面斜照所述电子元器件引脚，利用电子元器件引脚的厚度，将电子元器件引脚阴影投射到印刷电路板上，所述CCD图像采集装置用于通过所述印刷电路板上的明暗对比获取电子元器件引脚的图像数据，所述图像处理模块根据所述电子元器件引脚的图像数据计算得到电子元器件引脚的焊接位置坐标，并将所述电子元器件引脚的焊接位置坐标信息传送到所述振镜系统，所述振镜系统根据图像处理模块传来的电子元器件引脚的焊接位置坐标信息发射激光脉冲至相应位置，激光脉冲将电子元器件引脚材料熔化并在印刷电路板上形成焊斑。
2.根据权利要求1所述的CCD振镜式激光焊接装置，其特征在于，所述LED灯设置在印刷电路板上方电子元器件引脚一侧，所述振镜系统设置在电子元器件上方，所述CCD图像采集装置设置在印刷电路板上方电子元器件引脚另一侧。
3.一种CCD振镜式激光焊接方法，其特征在于，包括以下步骤，
一.将待焊电子元器件放置于印刷电路板上，且电子元器件引脚需要焊接的位置同印刷电路板焊盘上的相应焊接点接触；
二.用LED灯从所述电子元器件引脚的侧面斜照所述电子元器件引脚，利用电子元器件引脚的厚度，将电子元器件引脚阴影投射到印刷电路板上；
三.利用CCD图像采集装置通过所述印刷电路板上的明暗对比获取电子元器件引脚的图像数据；
四.利用图像处理模块根据所述电子元器件引脚的图像数据计算得到电子元器件引脚的焊接位置坐标，并将所述电子元器件引脚的焊接位置坐标信息传送到振镜系统；
五.振镜系统根据所述电子元器件引脚的焊接位置坐标信息发射激光脉冲至相应位置，激光脉冲将电子元器件引脚材料熔化并在印刷电路板上形成焊斑。
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