CN103427309B - 极细同轴线焊接设备及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种极细同轴线焊接设备及工艺，包括：用于固定PCB板和间隔排列并定位极细同轴线的定位工装；装配于所述定位工装上的锡球固定工装；用于向所述第一排锡球植入孔和第二排锡球植入孔内植入锡球的锡球植入装置；用于对所述第一排锡球植入孔和第二排锡球植入孔内的锡球进行激光加热的激光焊接设备。工艺包括：将PCB板和极细同轴线定位；加助焊材料；将锡球固定工装装配到定位工装上；使用锡球植入装置向第一排锡球植入孔和第二排锡球植入孔内植入锡球；使用激光焊接设备将锡球进行激光加热熔化，实现极细同轴线与PCB板的焊接。本发明解决了极细同轴线定位不准，锡料摆放偏移，焊接效率和焊接合格率低的技术难题。

Description

极细同轴线焊接设备及工艺

技术领域

本发明涉及极细同轴线焊接技术领域，尤其是涉及一种极细同轴线焊接设备及工艺。

背景技术

近年来极细同轴线由于具有优越的传输特性，可在3G通信网络中稳定运行；抗电磁干扰和抗弯折性能强，柔软性良好，适合在折叠和旋转式的电子产品中应用；产品应用领域宽，适应性强，具有良好的耐热、耐燃、耐大气性能，可在-55°—250°的环境温度下工作。极细同轴线可替代扁平排线、印刷软板等，广泛应用于新一代笔记本电脑、数码相机，摄像机等电子设备内部连接。液晶电视、精密医疗器械等电子设备的内部数据传输，同时也以较好的耐环境适合性和可靠性，可应用于航空、智能机器人、军事等特殊领域，应用领域极广。

极细同轴线一般指线径为0.3mm左右或者更细小的双导体线，剥线加工后一般焊接在微型的焊盘上。目前极细同轴线的焊接通常的方法采用热压熔锡焊接+锡片的方式，进行热压工艺完成焊接。但是随着电路设计越来越精致小巧，结构越来越复杂，且由于极细同轴线的线径极细，热压熔锡焊接作为接触式焊接，难以实现焊接料材之间的准确定位，且焊接不稳定，焊接合格率低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种极细同轴线焊接设备及工艺，解决了极细同轴线定位不准，锡料摆放偏移，焊接效率和焊接合格率低的技术难题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：极细同轴线焊接设备，包括：

用于固定PCB板和间隔排列并定位极细同轴线的定位工装，所述PCB板上设有与极细同轴线数量相同的焊盘组，每一所述焊盘组包括一个用于实现屏蔽层焊接的第一焊盘和一个用于实现内芯线焊接的第二焊盘；

装配于所述定位工装上的锡球固定工装，所述锡球固定工装上设有两排锡球植入孔，第一排所述锡球植入孔与所述第一焊盘一一对应，第二排所述锡球植入孔与所述第二焊盘一一对应；

用于向所述第一排锡球植入孔和第二排锡球植入孔内植入锡球的锡球植入装置；

用于对所述第一排锡球植入孔和第二排锡球植入孔内的锡球进行激光加热的激光焊接设备。

作为一种优选的技术方案，所述定位工装包括：用于固定PCB板的PCB板固定工装；用于间隔排列并定位极细同轴线的排线工装，所述排线工装固定于所述PCB板固定工装上。

作为一种优选的技术方案，所述排线工装包括第一底板，所述第一底板上平行设有定位极细同轴线的夹槽，且所述第一底板上设有压紧极细同轴线的第一压板。

作为一种优选的技术方案，所述PCB板固定工装包括第二底板，在所述第二底板上设有用于安装PCB板的PCB板固定块和用于卡装排线工装的安装腔。

作为一种优选的技术方案，所述锡球植入装置为由运动机构驱动的自动植入锡球装置，所述自动植入锡球装置包括：

料仓，在所述料仓的底部设有与极细同轴线数量一致的一排下料通道；

所述料仓下方设置有落料块，所述落料块上设有一排落料通道；

所述料仓的底端面与落料块的顶端面之间设有由动力装置驱动的导料板，所述导料板上设有一排导料孔，在所述导料板的第一止点、第二止点，一排所述导料孔分别与一排所述下料通道和一排所述落料通道对应连通。

作为一种优选的技术方案，所述料仓包括并排设置的第一料仓和第二料仓，所述第一料仓为第一排所述锡球植入孔供料，所述第二料仓为第二排所述锡球植入孔供料，相对应的：

所述第一料仓的底部设有第一排下料通道，所述第二料仓的底部设有第二排下料通道；

所述落料块上设有与所述第一排下料通道配合使用的第一排落料通道和与所述第二排下料通道配合使用的第二排落料通道；

所述第一料仓的底端面与所述落料块的顶端面之间设有由第一动力装置驱动的第一导料板，所述第一导料板上设有第一排导料孔；所述第二料仓的底端面与所述落料块的顶端面之间设有由第二动力装置驱动的第二导料板，所述第二导料板上设有第二排导料孔；

在所述第一导料板和第二导料板的第一止点、第二止点，所述第一排导料孔分别与所述第一排下料通道和第一排落料通道对应连通，所述第二排导料孔分别与所述第二排下料通道和第二排落料通道对应连通。

作为一种优选的技术方案，所述第一料仓内盛装大锡球，所述第二料仓内盛装小锡球；

所述第一排下料通道、第一排导料孔和第一排落料通道的直径与大锡球直径相适配，所述第二排下料通道、第二排导料孔和第二排落料通道的直径与小锡球直径相适配。

应用上述极细同轴线焊接设备的极细同轴线焊接工艺，包括以下步骤：

（一）将PCB板用定位工装定位，将极细同轴线用定位工装间隔排列并定位，极细同轴线的剥线端与PCB板上的焊盘组一一对应，且屏蔽层与第一焊盘接触，内芯线与第二焊盘接触；

（二）在屏蔽层和第一焊盘、内芯线和第二焊盘上加助焊材料；

（三）将锡球固定工装装配到定位工装上，锡球固定工装上的第一排锡球植入孔与每个第一焊盘上的屏蔽层正对，第二排锡球植入孔与每个第二焊盘上的内芯线正对；

（四）使用锡球植入装置向第一排锡球植入孔和第二排锡球植入孔内植入锡球；

（五）使用激光焊接设备将第一排锡球植入孔和第二排锡球植入孔内的锡球进行激光加热熔化，实现极细同轴线与PCB板的焊接。

作为一种优选的技术方案，所述激光焊接设备采用普通激光焊接设备，通过单一小光斑逐个对锡球进行激光加热或者通过单一大光斑同时对所有锡球进行激光加热；或者采用激光扫描焊接设备，使用连续激光完成对所有锡球的激光加热。

采用了上述技术方案，本发明的有益效果为：

本发明的极细同轴线焊接设备及焊接工艺，通过定位工装实现极细同轴线与PCB焊盘两者之间的精确定位，通过锡球固定工装实现锡球与极细同轴线和PCB焊盘三者之间的精确定位，最后通过激光焊接设备激光加热熔化锡球完成极细同轴线与PCB板之间的焊接，大大提高了焊接效率和焊接合格率。

其中，自动植入锡球装置，当只有一个料仓时，通过动力装置控制导料板的移动，导料板在第一止点时，导料板上的一排导料孔与料仓底部的一排下料通道对应连通，此时料仓内的锡球通过上述一排下料通道进入到上述一排导料孔，且每个导料孔内只能进入一个锡球；然后，导料板由第一止点向第二止点移动的过程中，上述一排下料通道被导料板的上端面封闭；最后，当导料板移动到第二止点时，导料板上的上述一排导料孔与落料块上的一排落料通道对应连通，上述一排导料孔中的锡球通过上述一排落料通道进入到与之对应的锡球固定工装上的一排锡球植入孔中，一次完成向一排锡球植入孔内植入锡球，然后重复上述操作，一次完成向另一排锡球植入孔内植入锡球。上述自动植入锡球装置，不仅结构简单，使用调试简单，而且每次自动出锡球数量精确，能够精确保证每次锡球自动投放数量，也大大提高了锡球投放的效率。

进一步的，当上述自动植入锡球装置的料仓包括两个，每个料仓底部设置一排下料通道，每一排下料通道对应一个由动力装置驱动的导料板以及对应落料块上的一排落料通道，上述设计可以一次完成向锡球固定工装上的两排锡球植入孔内植入锡球，在精确保证每次锡球自动投放数量的基础上，进一步提高了锡球投放的效率，进而提高了极细同轴线的焊接效率。

进一步的，由于极细同轴线的屏蔽层比内芯线粗，因此可以将与内芯线对应的第二焊盘做小，通过盛装大锡球的第一料仓，以及与大锡球直径相适配的第一排下料通道、第一排导料孔和第一排落料通道，向与屏蔽层和第一焊盘对应的第一排锡球植入孔内植入锡球；同时通过盛装小锡球的第二料仓，以及与小锡球直径相适配的第二排下料通道、第二排导料孔和第二排落料通道，向与内芯线和第二焊盘对应的第二排锡球植入孔内植入锡球，上述设计，可以节省锡球原料，降低焊接成本。

附图说明

图1是本发明定位工装的结构示意图；

图2是本发明定位工装的分解示意图；

图3是本发明自动植入锡球装置的结构剖视图；

图4是图3中A部局部放大图；

图5是本发明导料板的结构示意图；

图6是本发明自动植入锡球装置的立体示意图；

其中：1、PCB板；2、极细同轴线；3、第一焊盘；4、第二焊盘；5、锡球固定工装；6、PCB板固定工装；7、排线工装；8、落料块；9、第一料仓；10、第二料仓；11、第一导料板；12、第二导料板；51、第一排锡球植入孔；52、第二排锡球植入孔；61、第二底板；62、PCB板固定块；63、安装腔；71、第一底板；72、夹槽；73、第一压板；81、第一排落料通道；82、第二排落料通道；91、第一排下料通道；101、第二排下料通道；111、第一排导料孔；121、第二排导料孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1至图3共同所示，极细同轴线焊接设备，主要包括：定位工装、锡球固定工装、锡球植入装置和激光焊接设备。

定位工装用于固定PCB板1和间隔排列并定位极细同轴线2，PCB板1上设有与极细同轴线2数量相同的焊盘组，每一焊盘组包括一个用于实现屏蔽层焊接的第一焊盘3和一个用于实现内芯线焊接的第二焊盘4。

锡球固定工装5装配于定位工装上，锡球固定工装5上设有两排锡球植入孔，第一排锡球植入孔51与第一焊盘3一一对应，第二排锡球植入孔52与第二焊盘4一一对应。

锡球植入装置用于向第一排锡球植入孔51和第二排锡球植入孔52内植入锡球。

激光焊接设备用于对第一排锡球植入孔51和第二排锡球植入孔52内的锡球进行激光加热。该激光焊接设备在图中未标出，激光焊接设备采用普通激光焊接设备，通过单一小光斑逐个对锡球进行激光加热或者通过单一大光斑同时对所有锡球进行激光加热；或者采用激光扫描焊接设备，使用连续激光完成对所有锡球的激光加热。该类激光焊接设备为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。

以下是对各部分更为详细的说明：

如图1和图2共同所示，定位工装包括：用于固定PCB板1的PCB板固定工装6和用于间隔排列并定位极细同轴线2的排线工装7，排线工装7固定于PCB板固定工装6上。

排线工装7包括第一底板71，第一底板71上平行设有定位极细同轴线2的夹槽72，且第一底板71上设有压紧极细同轴线2的第一压板73。

PCB板固定工装6包括第二底板61，在第二底板61上设有用于安装PCB板1的PCB板固定块62和用于卡装排线工装7的安装腔63。本实施例中，PCB板固定块62上设有与PCB板1的安装孔相适配的PCB板定位柱63，将PCB板1的两孔安装于两PCB板定位柱63中实现PCB板1的定位。

如图3至图6共同所示，锡球植入装置为由运动机构驱动的自动植入锡球装置，自动植入锡球装置包括：料仓，在料仓的底部设有与极细同轴线2数量一致的一排下料通道；料仓下方设置有落料块8，落料块8上设有一排落料通道；料仓的底端面与落料块8的顶端面之间设有由动力装置驱动的导料板，导料板上设有一排导料孔，在导料板的第一止点，一排导料孔分别与一排下料通道对应连通，在导料板的第二止点，一排导料孔分别与一排落料通道对应连通。本实施例中，上述动力装置采用气缸13。

通过气缸13控制导料板的移动，导料板在第一止点时，导料板上的一排导料孔与料仓底部的一排下料通道对应连通，此时料仓内的锡球通过上述一排下料通道进入到上述一排导料孔，且每个导料孔内只能进入一个锡球；然后，导料板由第一止点向第二止点移动的过程中，上述一排下料通道被导料板的上端面封闭；最后，当导料板移动到第二止点时，导料板上的上述一排导料孔与落料块8上的一排落料通道对应连通，上述一排导料孔中的锡球通过上述一排落料通道进入到与之对应的锡球固定工装上的一排锡球植入孔中，一次完成向一排锡球植入孔内植入锡球，然后重复上述操作，一次完成向另一排锡球植入孔内植入锡球。上述自动植入锡球装置，不仅结构简单，使用调试简单，而且每次自动出锡球数量精确，能够精确保证每次锡球自动投放数量，也大大提高了锡球投放的效率。

以上结构只有一个料仓，本实施例中，料仓的一种优选的方案如下：

料仓包括并排设置的第一料仓9和第二料仓10，第一料仓9为第一排锡球植入孔51供料，第二料仓10为第二排锡球植入孔52供料，相对应的：第一料仓9的底部设有第一排下料通道91，第二料仓10的底部设有第二排下料通道101；落料块8上设有与第一排下料通道91配合使用的第一排落料通道81和与第二排下料通道101配合使用的第二排落料通道82；第一料仓9的底端面与落料块8的顶端面之间设有由第一动力装置驱动的第一导料板11，第一导料板11上设有第一排导料孔111；第二料仓10的底端面与落料块8的顶端面之间设有由第二动力装置驱动的第二导料板12，第二导料板12上设有第二排导料孔121；在第一导料板11和第二导料板12的第一止点、第二止点，第一排导料孔111分别与第一排下料通道91、第一排落料通道81对应连通，第二排导料孔121分别与第二排下料通道101、第二排落料通道82对应连通。本实施例中，上述第一动力装置和第二动力装置均采用气缸13。上述设计可以一次完成向锡球固定工装上的两排锡球植入孔内植入锡球，在精确保证每次锡球自动投放数量的基础上，进一步提高了锡球投放的效率，进而提高了极细同轴线的焊接效率。

其中，第一料仓9内盛装大锡球，第二料仓10内盛装小锡球；第一排下料通道91、第一排导料孔111和第一排落料通道81的直径与大锡球直径相适配，第二排下料通道101、第二排导料孔121和第二排落料通道82的直径与小锡球直径相适配。由于极细同轴线2的屏蔽层比内芯线粗，因此可以将与内芯线对应的第二焊盘4以及用于焊接第二焊盘4的锡球做小，上述设计，可以节省锡球原料，降低焊接成本。

应用上述极细同轴线焊接设备焊接的极细同轴线2，其焊接工艺包括以下步骤：

（一）将PCB板1用定位工装定位，将极细同轴线2用定位工装间隔排列并定位，极细同轴线2的剥线端与PCB板1上的焊盘组一一对应，且屏蔽层与第一焊盘3接触，内芯线与第二焊盘4接触；

（二）在屏蔽层和第一焊盘3、内芯线和第二焊盘4上加助焊材料；

（三）将锡球固定工装5装配到定位工装上，锡球固定工装5上的第一排锡球植入孔51与每个第一焊盘3上的屏蔽层正对，第二排锡球植入孔52与每个第二焊盘4上的内芯线正对；

（四）使用锡球植入装置向第一排锡球植入孔51和第二排锡球植入孔52内植入锡球；

（五）使用激光焊接设备将第一排锡球植入孔51和第二排锡球植入孔52内的锡球进行激光加热熔化，实现极细同轴线2与PCB板1的焊接。

综上所述，本发明的极细同轴线焊接设备及焊接工艺，通过定位工装实现极细同轴线与PCB焊盘两者之间的精确定位，通过锡球固定工装实现锡球与极细同轴线和PCB焊盘三者之间的精确定位，最后通过激光焊接设备激光加热熔化锡球完成极细同轴线与PCB板之间的焊接，大大提高了焊接效率和焊接合格率。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.极细同轴线焊接设备，其特征在于，包括：

用于固定PCB板和间隔排列并定位极细同轴线的定位工装，所述PCB板上设有与极细同轴线数量相同的焊盘组，每一所述焊盘组包括一个用于实现屏蔽层焊接的第一焊盘和一个用于实现内芯线焊接的第二焊盘；

装配于所述定位工装上的锡球固定工装，所述锡球固定工装上设有两排锡球植入孔，第一排所述锡球植入孔与所述第一焊盘在垂直于所述PCB板的方向上一一对应，第二排所述锡球植入孔与所述第二焊盘在垂直于所述PCB板的方向上一一对应；

用于向所述第一排锡球植入孔和第二排锡球植入孔内植入锡球的锡球植入装置；

用于对所述第一排锡球植入孔和第二排锡球植入孔内的锡球进行激光加热的激光焊接设备。

2.如权利要求1所述的极细同轴线焊接设备，其特征在于，所述定位工装包括：

用于固定PCB板的PCB板固定工装；

用于间隔排列并定位极细同轴线的排线工装，所述排线工装固定于所述PCB板固定工装上。

3.如权利要求2所述的极细同轴线焊接设备，其特征在于，所述排线工装包括第一底板，所述第一底板上平行设有定位极细同轴线的夹槽，且所述第一底板上设有压紧极细同轴线的第一压板。

4.如权利要求2所述的极细同轴线焊接设备，其特征在于，所述PCB板固定工装包括第二底板，在所述第二底板上设有用于安装PCB板的PCB板固定块和用于卡装排线工装的安装腔。

5.如权利要求1所述的极细同轴线焊接设备，其特征在于，所述锡球植入装置为由运动机构驱动的自动植入锡球装置，所述自动植入锡球装置包括：

料仓，在所述料仓的底部设有与极细同轴线数量一致的一排下料通道；

所述料仓下方设置有落料块，所述落料块上设有一排落料通道；

所述料仓的底端面与落料块的顶端面之间设有由动力装置驱动的导料板，所述导料板上设有一排导料孔，在所述导料板的第一止点、第二止点，一排所述导料孔分别与一排所述下料通道和一排所述落料通道对应连通。

6.如权利要求5所述的极细同轴线焊接设备，其特征在于，所述料仓包括并排设置的第一料仓和第二料仓，所述第一料仓为第一排所述锡球植入孔供料，所述第二料仓为第二排所述锡球植入孔供料，相对应的：

所述第一料仓的底部设有第一排下料通道，所述第二料仓的底部设有第二排下料通道；

所述落料块上设有与所述第一排下料通道配合使用的第一排落料通道和与所述第二排下料通道配合使用的第二排落料通道；

所述第一料仓的底端面与所述落料块的顶端面之间设有由第一动力装置驱动的第一导料板，所述第一导料板上设有第一排导料孔；所述第二料仓的底端面与所述落料块的顶端面之间设有由第二动力装置驱动的第二导料板，所述第二导料板上设有第二排导料孔；

在所述第一导料板和第二导料板的第一止点、第二止点，所述第一排导料孔分别与所述第一排下料通道和第一排落料通道对应连通，所述第二排导料孔分别与所述第二排下料通道和第二排落料通道对应连通。

7.如权利要求6所述的极细同轴线焊接设备，其特征在于，所述第一料仓内盛装大锡球，所述第二料仓内盛装小锡球；

所述第一排下料通道、第一排导料孔和第一排落料通道的直径与大锡球直径相适配，所述第二排下料通道、第二排导料孔和第二排落料通道的直径与小锡球直径相适配。

8.应用权利要求1所述极细同轴线焊接设备的极细同轴线焊接工艺，其特征在于，包括以下步骤：

(一)将PCB板用定位工装定位，将极细同轴线用定位工装间隔排列并定位，极细同轴线的剥线端与PCB板上的焊盘组一一对应，且屏蔽层与第一焊盘接触，内芯线与第二焊盘接触；

(二)在屏蔽层和第一焊盘、内芯线和第二焊盘上加助焊材料；

(三)将锡球固定工装装配到定位工装上，锡球固定工装上的第一排锡球植入孔与每个第一焊盘上的屏蔽层正对，第二排锡球植入孔与每个第二焊盘上的内芯线正对；

(四)使用锡球植入装置向第一排锡球植入孔和第二排锡球植入孔内植入锡球；

(五)使用激光焊接设备将第一排锡球植入孔和第二排锡球植入孔内的锡球进行激光加热熔化，实现极细同轴线与PCB板的焊接。

9.如权利要求8所述的极细同轴线焊接工艺，其特征在于，所述激光焊接设备采用普通激光焊接设备，通过单一小光斑逐个对锡球进行激光加热或者通过单一大光斑同时对所有锡球进行激光加热；或者采用激光扫描焊接设备，使用连续激光完成对所有锡球的激光加热。