CN102088824A - 印刷电路板上的微小化无源元件的修复方法及其系统 - Google Patents

Abstract

一种印刷电路板上的微小化无源元件的修复方法及系统，该方法包括步骤如下：提供检知装置，针对印刷电路板进行分析；提供激光装置，根据位置数据输出激光束照射于电气特性不正确的无源元件的焊垫，以熔化该电气特性不正确的无源元件的焊接材料；提供取置装置，根据该位置数据将焊接材料已熔化的该电气特性不正确的无源元件自该印刷电路板上取下，同时该印刷电路板上残留有已熔化的焊接材料；利用取置装置将正确的无源元件放置于该电气特性不正确的无源元件的位置，使该正确的无源元件的焊垫接触该已熔化的焊接材料；以及关闭该激光装置，使焊接材料固化，该正确的无源元件的焊垫则固定于该固化的焊接材料，从而修复印刷电路板上的微小化无源元件。

Description

印刷电路板上的微小化无源元件的修复方法及其系统

技术领域

本发明涉及一种印刷电路板上的微小化无源元件的修复方法及其系统，特别涉及一种可针对印刷电路板上的微小化无源元件进行更新、修复的修复方法及其系统。

背景技术

随着电子应用产业的进步，目前移动通讯装置最值得关注的焦点，莫过于触控面板技术的成功，而将移动通讯装置的应用成功地推向另一新兴的市场，世界知名品牌或研发团队均相继宣布积极跨入此领域的研发生产，此市场是一全球性的高科技竞赛，根据估计每年约有着3亿支产品的需求量，并有逐年升高的趋势。

然而，从生产成本与效率的角度来看，产品的轻薄短小与触控屏幕极大化的产品设计原则，将会使生产端面临极大的技术瓶颈，例如无源元件的尺寸必须更进一步的缩小，将0201(0.02英时×0.01英时)的无源元件以01005(0.01英时×0.005英时)的无源元件加以取代是可以预见的发展，但随着元件尺寸的微小化，SMT与PCB生产两大工艺也必须提出更有效的技术方案。

针对SMT产业而言，元件的缩小将出现以下的问题：

一、使用0201元件与元件高密度化的结果，无源元件在SMT的工艺中容易发生立碑或错件等情形，而由于元件高密度化、微小化，上述印刷电路板进行重工的成本非常高，且进行修复的工艺也不甚理想。举例来说，传统上是以热风枪或烤箱将印刷电路板进行加热，待焊锡熔化后，再由印刷电路板上取下立碑或错件的无源元件，然而上述工艺却同时造成印刷电路板上良好的无源元件或是其它电子元件的热破坏。

二、若使用01005元件，还出现无法将出现立碑或错件的无源元件进行重工的问题，使得印刷电路板必须报废，但印刷电路板上的元件为高单价的对象，因此，报废上述印刷电路板实会造成材料元件与成本的重大损失。

缘是，本发明人针对上述缺陷，提出一种设计合理且有效改善上述缺陷的发明。

发明内容

本发明的主要目的，在于提供一种印刷电路板上的微小化无源元件的修复系统，该系统可针对印刷电路板上的错件、立碑的无源元件进行更换、修复的作业，以使原本必须报废的高单价印刷电路板重新进入生产工艺，进而出货，故可大幅提高生产业者的获利价值。

为了达成上述目的，本发明提供一种印刷电路板上的微小化无源元件的修复方法，步骤如下：提供一检知装置，其针对一印刷电路板进行分析；提供一激光装置，其根据一位置数据输出一激光束照射于电气特性不正确的无源元件的焊垫，以熔化该电气特性不正确的无源元件的焊接材料；提供一取置装置，其根据该位置数据将焊接材料已熔化的该电气特性不正确的无源元件自该印刷电路板上取下；利用该取置装置将一正确的无源元件放置于该电气特性不正确的无源元件的位置；以及关闭该激光装置。

本发明亦提供一种印刷电路板上的微小化无源元件的修复系统，包括：一激光装置，其根据一位置数据输出一激光束照射于该电气特性不正确的无源元件，以熔化该不正确的无源元件的焊接材料；一取置装置，其根据该位置数据将焊接材料已熔化的该电气特性不正确的无源元件自该印刷电路板上取下，并将一正确的无源元件放置于该电气特性不正确的无源元件的位置。

本发明具有以下有益的效果：本发明提出的修复系统，可以有效率的检知印刷电路板上错件、立碑的无源元件，并利用激光装置与取置装置的配合，将错件、立碑的无源元件自印刷电路板上取下，以更替新的、正确的无源元件于该印刷电路板上，故上述修复系统及方法能应用于微小化的无源元件，以大幅提升生产端的获利。另外，由于激光的特性，本发明的修复系统及方法并不会造成印刷电路板上其它元件的不良影响，以解决传统利用热风、烤箱所造成的问题。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为本发明的修复方法的流程框图。

图2A为本发明以激光装置照射印刷电路板上的电气特性不正确的无源元件的示意图。

图2B为本发明以取置装置将印刷电路板上的电气特性不正确的无源元件加以移除的示意图。

图2C为本发明以取置装置将正确的无源元件放置于印刷电路板上的示意图。

主要元件标记说明

10    检知装置

11    激光装置

12    取置装置                  121    取置头

13    载送装置

20    印刷电路板

21    正确的无源元件            210    焊接材料

21′  电气特性不正确的无源元件

S101～S105    流程步骤说明

具体实施方式

请参阅图1至图2C，本发明提供一种印刷电路板上的微小化无源元件的修复方法，该修复方法利用激光束进行局部性加热的优点，配合取置装置12将印刷电路板20上的电气特性不正确的无源元件21′加以取下，并以正确的无源元件21加以更换，以达到修复该印刷电路板20的功效，其修复方法包括如下步骤：

步骤S101：提供一检知装置10，以分析该印刷电路板20的电气特性不正确的无源元件21′的位置。如图1所示，一印刷电路板20上出现有电气特性不正确的无源元件21′时，即可利用本发明的修复方法加以修复；在本具体实施例中，该印刷电路板20被放置于一载送装置13上，以利后续的自动化作业；而该检知装置10为一影像检视装置(AOI)，其可用以撷取该印刷电路板20的影像；或者为一ICT装置，以电性量测方式判断无源元件21的电性。

此外，为了达成较佳的分析精准性，该影像检视装置可先由一控制系统(图未示)读取该印刷电路板20的尺寸等相关信息，以进行一定位步骤，而在定位步骤之后，再进行撷取及分析印刷电路板20影像的步骤，以得到上述电气特性不正确的无源元件21′的位置数据。

另一方面，在分析印刷电路板20的影像的步骤，该影像检视装置主要分析“错件”或“立碑”的无源元件的位置数据，其中“错件”是指将错误的无源元件焊接于印刷电路板20上；而“立碑”通常是指SMT工艺中的回焊作业，因无源元件翘立而产生脱焊、空焊的缺陷，“立碑现象”的产生是由于无源元件两端焊垫上的焊膏在回流熔化时，无源元件两个焊端的表面张力不平衡，张力较大的一端拉着无源元件沿其底部枢转而致使动元件翘立，又称做“tomb stone”现象。但本发明并不以上述为限，例如SMT工艺中的其它缺陷，包括桥接、虚焊、偏位等，亦可利用本发明的检知装置10加以分析。

步骤S102：提供一激光装置11，其根据一位置数据(例如业界所熟知的CAD文件)，例如根据电气特性不正确的无源元件的位置数据经数据处理步骤(如CAD)转换成坐标位置，并输出一激光束照射于该电气特性不正确的无源元件21′，以熔化该电气特性不正确的无源元件21′的焊接材料210。因此在本步骤中，该印刷电路板20由该载送装置13所带动，以使该印刷电路板20处于该激光装置11的照射范围内，而该激光装置11用以输出该激光束，以照射该电气特性不正确的无源元件21′的焊垫(即焊接的PAD位置)，而在该激光束的照射下，该电气特性不正确的无源元件21′的区域温度会上升至该焊接材料210的共晶温度(即在此温度以上，焊接材料210由固态转变为液态，故亦可视为熔点)，以使上述焊接材料210熔化成为液态状。换言之，本发明以激光装置11作为一种加热工具，而由于激光束的光径微小，因此可用以局部性、区域性地加热该电气特性不正确的无源元件21′的焊垫，使其温度大于等于该电气特性不正确的无源元件21′上的焊接材料210的熔点，进而熔化该电气特性不正确的无源元件21′上的焊接材料210；而在本具体实施例中，该焊接材料210为无铅焊锡，而该激光装置11则为一种二氧化碳激光或YAG电射等等，其所提供的激光束用以照射该电气特性不正确的无源元件21′约20秒至30秒，以区域性地加热该电气特性不正确的无源元件21′达236℃至250℃，以熔化该电气特性不正确的无源元件21′上的无铅焊锡。

而在本发明的实施例中，针对非常微小的无源元件进行修复，例如0201(0.02英时×0.01英时)的无源元件或01005(0.01英时×0.005英时)的无源元件，因此，该激光装置11可具有一光纤导管，以输出小于上述0201或01005无源元件的尺寸的激光束，以避免影响到位于电气特性不正确的无源元件21′周边的其它正确的无源元件21；再者，上述光纤导管可以进行更换，以针对不同面积尺寸的无源元件21输出适当光径的激光束。

因而，本发明所提出的修复方法利用激光进行焊接材料210的熔化过程，且应用激光束的高度方向性、窄带宽(narrow bandwidth)等特性以避免热量影响到周围的其它正确的无源元件21。

再一方面，在本步骤中，更为了避免过高的激光功率照射于电气特性不正确的无源元件21′，故可将激光束以间断性的方式照射于该电气特性不正确的无源元件21′，例如利用机构式的遮蔽方式或是电子控制式的开关方式控制上述激光束，以提供一种间断照射的该激光束于该电气特性不正确的无源元件21′；而上述的激光束的照射时间等等参数条件，均可依据无源元件种类而进行控制。

步骤S103：提供一取置装置12，其将焊接材料210已熔化的该电气特性不正确的无源元件21′自该印刷电路板20上取下。当电气特性不正确的无源元件21′的焊接材料210熔化之后，该取置装置12即可根据上述的坐标位置，将该电气特性不正确的无源元件21′自印刷电路板20上取下，同时该已熔化的焊接材料210会残留于该印刷电路板20上。

在本具体实施例中，该取置装置12包括一取置头121、一收料器(图未示)及一供料器(图未示)，该取置头121用以吸取该电气特性不正确的无源元件21′，以将其自印刷电路板20上取下，并收集于该收料器。另外，当取置头121将该电气特性不正确的无源元件21′取下时，上述已熔化的焊接材料210会因为毛细现象而部分残留于该印刷电路板20上的该电气特性不正确的无源元件21′的位置，该残留的焊接材料210则可用以固接下一步骤的正确的无源元件21。

步骤S104：再利用该取置装置12将一正确的无源元件21放置于该电气特性不正确的无源元件21′的位置。因此，在本具体实施例中，该取置装置12的该供料器储放有多种无源元件，该取置装置12的取置头121可根据该电气特性不正确的无源元件21′的位置，由该供料器上选取相对应的、正确的无源元件21，并将其放置于上述该电气特性不正确的无源元件21′的位置，且该正确的无源元件21的焊接脚位连接于上述所残留的部分的熔化的该焊接材料210。

接着步骤S105：关闭该激光装置11。故在此步骤中，将该激光装置11的该激光束予以关闭，以固化上述所残留的部分的熔化的该焊接材料210，进而将该正确的无源元件21固定于该印刷电路板20上，即可完成该印刷电路板20的修复作业。

因此，本发明还提出一种应用于上述方法的修复系统，其包括位于上述检知装置10下游的激光装置11及位于检知装置10下游的取置装置12，如图2A所示，待修复的印刷电路板20放置于一载送装置13上，先经检知装置10进行定位、影像撷取与分析等步骤，再将电气特性不正确的无源元件的位置数据传输至该修复系统；接着，该待修复的印刷电路板20由载送装置13传送至对应该激光装置11与取置装置12的位置；再利用激光装置11将位置数据经CAD转换成坐标位置(但该数据转换步骤并不限定由激光装置11执行)，并以激光束加热上述该电气特性不正确的无源元件21′的焊垫，同时利用取置装置12的取置头121将电气特性不正确的无源元件21′由印刷电路板20上取下，并再利用取置装置12的取置头121将正确的无源元件21固定于该印刷电路板20上。

再者，为了避免取置装置12与激光装置11在机构上的干涉，该激光装置11与该印刷电路板20之间具有一倾斜的角度，以使取置装置12可以在垂直方向上进行取件及置件的动作。

另外，当该印刷电路板20上出现多个电气特性不正确的无源元件21′，本发明所提出的修复系统即可针对每个电气特性不正确的无源元件21′逐项的进行修复。

综上所述，本发明具有下列诸项优点：

1.具有相当高的经济价值。为因应元件的高密度化，无源元件的尺寸已大幅缩减，而若上述小型化无源元件在SMT工艺中出现缺陷，将导致高单价的印刷电路板必须报废无法使用；然而本发明可针对印刷电路板上的错误无源元件进行修复及更换，以使原本必须报废的印刷电路板可被重新生产、出货，故可大幅提高生产业者的获利。

2.另一方面，本发明利用激光所提供的区域性、局部性的热量，因此仅提高电气特性不正确的无源元件的温度，而不会影响到其周围的正确无源元件。换言之，本发明可完全针对电气特性不正确的无源元件进行修复、更替的作业，而不会对印刷电路板上其它元件造成不良的影响。

惟以上所述仅为本发明的较佳实施例，非意欲局限本发明的专利保护范围，故举凡运用本发明说明书及附图内容所为的等效变化，均同理皆包含于本发明的权利保护范围内，合予陈明。

Claims (10)

1.一种印刷电路板上的微小化无源元件的修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供一检知装置及一修复系统，该修复系统包括一激光装置及一取置装置，该检知装置针对一印刷电路板进行分析，该印刷电路板上至少具有一个电气特性不正确的无源元件，再将电气特性不正确的无源元件的位置数据传输至该修复系统；

利用该激光装置根据电气特性不正确的无源元件的位置数据经数据处理步骤转换成坐标位置，并输出一激光束照射于该电气特性不正确的无源元件，以熔化该电气特性不正确的无源元件上的焊接材料；

利用该取置装置根据该坐标位置将焊接材料已熔化的该电气特性不正确的无源元件自该印刷电路板上取下；

利用该取置装置将一正确的无源元件放置于该电气特性不正确的无源元件的位置；以及

关闭该激光装置，使该正确的无源元件固接于该印刷电路板上。

2.如权利要求1所述的印刷电路板上的微小化无源元件的修复方法，其特征在于：该电气特性不正确的无源元件为错件或立碑的无源元件。

3.如权利要求1所述的印刷电路板上的微小化无源元件的修复方法，其特征在于：该激光装置局部性的照射该电气特性不正确的无源元件，以区域性地加热该电气特性不正确的无源元件，使其温度大于等于该电气特性不正确的无源元件上的焊接材料的熔点，进而熔化该电气特性不正确的无源元件上的焊接材料。

4.如权利要求1所述的印刷电路板上的微小化无源元件的修复方法，其特征在于：在提供一激光装置的步骤中，以遮蔽方式间断性地将该激光束照射该电气特性不正确的无源元件。

5.如权利要求1所述的印刷电路板上的微小化无源元件的修复方法，其特征在于：在提供一取置装置的步骤中，该电气特性不正确的无源元件被该取置装置所取下，且残留部分的熔化的该焊接材料于该印刷电路板上的该电气特性不正确的无源元件的位置。

6.如权利要求5所述的印刷电路板上的微小化无源元件的修复方法，其特征在于：在利用该取置装置将一正确的无源元件放置于该电气特性不正确的无源元件的位置的步骤中，该正确的无源元件的焊接脚位连接于上述所残留的部分的熔化的该焊接材料，且在关闭该激光装置的步骤中，将该激光装置的该激光束予以关闭，以固化上述所残留的部分的熔化的该焊接材料，进而将该正确的无源元件固定于该印刷电路板上。

7.一种印刷电路板上的微小化无源元件的修复系统，其特征在于，包括：

一激光装置，其根据电气特性不正确的无源元件的位置数据经数据处理步骤转换成的坐标位置以输出一激光束照射于该电气特性不正确的无源元件，以熔化该电气特性不正确的无源元件的焊接材料；以及

一取置装置，其位于该激光装置的下游，该取置装置根据该坐标位置将焊接材料已熔化的该电气特性不正确的无源元件自该印刷电路板上取下，并将一正确的无源元件放置于该电气特性不正确的无源元件的位置。

8.如权利要求7所述的印刷电路板上的微小化无源元件的修复系统，其特征在于：该取置装置包括一取置头、一收料器及一供料器，该取置头用以将该电气特性不正确的无源元件自该印刷电路板上取下，并将该电气特性不正确的无源元件回收于该收料器，且该供料器上储放有多种无源元件，该取置头用以将该正确的无源元件自该供料器上取下，并将其放置于该电气特性不正确的无源元件的位置。

9.如权利要求7所述的印刷电路板上的微小化无源元件的修复系统，其特征在于：该激光装置与该印刷电路板之间具有一预定角度，以避免影响该取置装置的取件及置件的动作，且该激光装置用以提供一种间断的该激光束，以区域性地加热该电气特性不正确的无源元件达236℃至250℃，进而熔化该电气特性不正确的无源元件上的无铅焊锡。

10.如权利要求7所述的印刷电路板上的微小化无源元件的修复系统，其特征在于：该修复系统搭配有一检知装置。

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