CN105171174A - 一种线路板直插器件自动焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种线路板直插器件自动焊接方法,包括机架、驱动组件、焊接装置以及翻转结构，在机架上部安装有驱动组件，驱动组件安装焊接装置并驱动焊接装置进行水平往复移动；在焊接装置下方对应的机架内安装有一翻转结构。本焊接器使用高压空气喷射液态焊锡能够将焊锡均匀的分布在焊点上，由于有一定初速度，能使焊锡较好的填满焊点孔，并且避免产生锡渣堆积的问题，有效保证焊接质量，提升产品合格率。

Description

一种线路板直插器件自动焊接方法

技术领域

本发明属于线路板焊接领域，涉及直插型电子器件的焊接，尤其是一种线路板直插器件自动焊接方法。

背景技术

线路板上器件分为贴片型和直插型，其中直插型器件焊接方式为：使用电烙铁将焊锡熔化，利用重力和液体的流动性，将焊锡流入到焊点孔中，等焊锡自然冷却后将直插插件固定。这种方法的焊接效率低，而且液态焊锡有一定粘性粘在烙铁头上不易落下，烙铁头易氧化，引入杂质影响焊接质量，电烙铁温度较高容易将元器件和线路板烫坏。

目前，线路板批量生产通常采用波峰焊机，其工作原理是采用加热器将焊锡熔化成液态，然后将插好元器件的线路板底面从液态焊锡里掠过，使元器件与线路板的焊点蘸取焊锡，等待焊锡冷却将直插元器件固定。这种方法工艺复杂造价昂贵，对底面有表贴元件的不能焊接或需要特殊处理，容易造成锡渣的堆积，影响焊接质量。

经过检索，发现以下相近领域的已公开专利技术：

一种能让PCB板双面都进行波峰焊焊接的方法(公开号CN102497745A)，其包括(1)在PCB板A面进行插件，完成后装入A面波峰焊载具进行波峰焊焊接；(2)对完成步骤(1)的PCB板，对其B面进行插件，完成后装入B面波峰焊载具，让A面已经焊装好的较高的插件元器件穿过B面波峰焊载具底板，再在B面载具的反面对应于插件元器件穿出的位置加装保护罩，对A面已经焊装好的较高的插件元器件进行让位和保护后，然后对B面进行波峰焊焊接。采用本工艺能提高生产效率，增强焊接时焊点附近元器件的保护力度，提高产品可靠性。

一种波峰焊接机锡炉(公告号CN202344077U)，包括炉体和设于炉体内的炉胆，炉胆内设有喷锡通道，喷锡通道由隔板区隔成第一喷锡通道和第二喷锡通道，第一喷锡通道和第二喷锡通道底部分别与炉胆连通而顶端分别设有第一喷口和第二喷口，在第一喷锡通道和第二喷锡通道内分别设有第一叶轮和第二叶轮。本实用新型的波峰焊接机锡炉的第一喷锡通道和第二喷锡通道通过隔板间隔，两个喷口的间距为零，进而从第一喷口和第二喷口产生的两种不同形状的液态锡波峰连成一体形成合体式波峰。板件焊接过程中不会在两喷口之间产生间隙降温，不会导致第二次焊接，进而提高了焊接质量。两个喷口离锡面距离较近，液态锡与空气的接触时间较短，降低了锡的氧化，节约成本。

对比分析，以上已公开技术与本专利申请的技术方案相比存在较大差别，而且其结局的技术问题以及最终达到的效果也存在较大区别。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种结构简单、设计科学、可靠性高、提升效率的线路板直插器件自动焊接方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种线路板直插器件自动焊接方法，其特征在于：具体步骤为：

(1)定位线路板，将待焊接的线路板固定在线路板固定模板内；

(2)调节焊接位置，翻转结构带动线路板进行翻转，线路板到达焊接工作位置；

(3)焊接，驱动组件带动焊接装置进行移动，焊接装置对线路板的焊点逐一进行焊接；

(4)完成焊接，完成全部焊点的焊接后，翻转结构带动线路板恢复初始位置，取下完成焊接的线路板。

而且，步骤(2)调节焊接位置，控制电磁阀控制气缸开始工作，当连杆推动固定上模转动时，固定上模和固定下模扣紧，之后固定上模和固定下模一起转动。

而且，步骤(2)调节焊接位置，当气缸到达最大行程时，连杆机构处在死点位置，线路板固定模板保持水平状态，此时焊接装置开始进行焊接。

而且，步骤(3)焊接，具体步骤为：

①当焊接装置到达对应线路板上的焊点位置，恒压气体在电磁阀的控制下通过导管，加热器加热保证气体温度达到或高于焊锡的熔点，并且，加热器持续加热使焊锡保持在熔化的液态；

②高温高速的恒压空气通过喷嘴，此时液态的焊锡从歧管被抽入导管，而后焊锡随着导管内气体喷出喷嘴，喷射到线路板的焊点上，

③焊锡冷却，完成该焊点的直插元器件的焊接；

④完成一个焊点的焊接后，驱动组件带动焊接装置移动到一下个焊点位置进行焊接。

而且，步骤(4)完成焊接，焊接结束后受到固定模板上模与机架之间有反力弹簧作用，弹簧力与气缸拉力的合力使连杆机构离开死点位置，旋转回到初始位置，打开固定上模与固定下模，取下线路板。

本发明的优点和积极效果是：

1、本方法使用高压空气喷射液态焊锡能够将焊锡均匀的分布在焊点上，由于有一定初速度，能使焊锡较好的填满焊点孔，因为焊接装置不接触到线路板和元器件，所以不会烧坏元件，也不会使线路板受热变形。

2、本发明对单一焊点逐一进行焊接，所以不会破坏其他表贴元件，避免产生锡渣堆积的问题，有效保证焊接质量，提升产品合格率。

附图说明

图1为本焊接装置结构示意图；

图2为本图1另一工作状态结构示意图；

图3为自动翻转结构示意图；

图4为自动焊接装置结构示意图。

附图中标号代表：1机架，2加热控制器，3驱动横梁，4滑动臂，5焊接装置，6控制电磁阀，7线路板固定模具，8固定轴，9连杆，10曲柄，11气缸，12基板，13反力弹簧，14开关电磁阀，15加热器，16导管，17进料孔，18歧管，19隔热垫，20焊锡，21外壳，22喷嘴，23直插元器件；7-1固定上模，7-2固定下模。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种线路板直插器件自动焊接方法,本焊接方法所使用的焊接机包括机架1、驱动组件、焊接装置5以及翻转结构，在机架上部安装有驱动组件，驱动组件用于安装焊接装置，并且驱动焊接装置进行水平往复移动；在焊接装置下方对应的机架内安装有一翻转结构，该翻转结构用于限位安装待焊接的线路板并带动待焊接的线路板进行角度翻转。

驱动组件包括驱动横梁3和滑动臂4，在机架上部水平悬臂式安装驱动横梁，在驱动横梁上驱动安装一滑动臂，该滑动臂下部安装有一焊接装置，滑动臂沿驱动横梁水平移动从而带动焊接装置进行移动。

焊接装置的内部结构如图4所示，焊接装置包括外壳21、导管16、歧管18以及喷嘴22，滑动臂下端固装有焊接装置的外壳，外壳为圆柱管结构，外壳内盛装有熔化为液态的焊锡20；外壳中部一侧制有进料孔17，该进料孔外侧铰装有盖板，进料孔用于投入锡料及观察锡量。

在外壳内同轴安装有一导管，该导管上端密封连通安装在机架内的加热控制装置2，该加热控制装置控制输入导管的恒压气体的加热温度，使恒压气体的温度高于焊锡熔点；恒压气体的产生可以采用可调速风机吹动空气产生，或者使用空气压缩机产生，并经过滤除杂质后进入导管，恒压气体的压强应为标准大气压强，压强最大值不大于三倍标准大气压。

外壳内的导管上部安装有一开关电磁阀14，该开关电磁阀可以控制气体的单向通断，同时也可以调节风量；

导管下部密封连通制有多根歧管，歧管开口向下伸入外壳内的熔化的焊锡底部，用于抽取焊锡；导管下端穿过外壳下端面并密封连接喷嘴，喷嘴与导管轴线有0°-90°的夹角，适用于各种不同的焊接情况。

喷嘴、导管以及歧管均采用不锈钢或者其他熔点高于焊锡且高温下无杂质析出的金属材料如钛合金等制成。

在歧管与开关电磁阀之间的导管上安装有一加热器15，加热器可以采用通用的电热丝等方式对气体进行加热并通过温度传感器反馈保持温度恒定，保证温度高于焊锡的熔点，加热器熔化焊锡并通过温度传感器反馈给温度控制器并保持温度恒定，使温度控制在200℃-450℃之间并且可调节。

为了增加气体流速，加热器下方到喷嘴之间的导管制为倒置锥形管结构，利于抽取液态焊锡。

为了保证焊锡的利用率，外壳下端制为圆锥筒的斗形结构，并且在焊接装置的外壳内壁包覆有一层隔热垫19，保证炉内热量不散失，并且也保护焊接装置外的物体不受高温损害。

本焊接装置是根据伯努利原理进行设计，当喷嘴内通过高温高压的气体时，液态的熔锡两端出现压强差，熔锡被抽出并进入喷嘴，被喷射到线路板的元器件焊点上，可以通过对高压气体的流量控制实现对焊锡量的控制，利用高速空气流动产生的压力差来喷射焊锡焊接直插元器件23。

翻转结构如附图1至3所示，翻转结构包括线路板固定模板7和驱动装置，在焊接装置下方的机架内转动调节安装有一线路板固定模板，该线路板固定模板的横向一侧安装有驱动装置，该驱动装置带动线路板固定模板进行翻转。

驱动装置具体结构包括基板12、控制电磁阀6、气缸11、曲柄10以及连杆9，在机架下部固装有一基板，该基板上水平横向安装有一气缸，气缸由连接有控制电磁阀；气缸的推杆端部安装有曲柄，该曲柄的端部铰装有连杆的一端，该连杆的另一端铰装在一线路板固定模板的侧边；

为了保证推力均匀，线路固定模板的纵向两侧均对称铰装有一连杆，连杆对称铰装在曲柄端部，两侧的连杆受到气缸推动力同步推拉线路板固定模板。

线路板固定模板的具体结构参见附图3所示，线路板固定模板由相对扣装配合的固定上模7-1与固定下模7-2组成，在固定上模横向一侧的铰装驱动装置，固定上模的横向另一端铰装固定下模，固定下模中部的纵向两侧分别铰装在固定轴8，固定轴安装在机架下部两侧内壁上，固定模板可以固定轴为轴心进行摆转；气缸伸缩时通过曲柄以及连杆的传动，从而带动线路板固定模板进行翻转。

在线路板固定模板的横向一侧端部与机架之间安装有一反力弹簧13，反力弹簧提供弹力辅助线路板固定模板脱离死点位置。

驱动装置可以通过外部软件编程来控制，从而实现焊接装置的不同自由度运动，本文中对于控制电路及程序不作详细描述。

本焊接装置的工作方法，具体步骤为：

(1)定位线路板，将待焊接的线路板以及电器元件夹入线路板固定模板内；

(2)调节焊接位置，翻转结构带动线路板进行翻转，线路板达到焊接工作位置；

控制电磁阀控制气缸伸缩动作，当连杆推动固定上模转动时，首先，固定上模和固定下模扣紧，保证元器件不掉落，之后固定上模和固定下模一起转动实现翻转，当气缸到达最大行程时，连杆机构处在死点位置，并保持水平状态(附图1所示状态)，此时焊接装置开始进行焊接；

(3)焊接，按照设定程序，驱动组件带动焊接装置进行移动，对线路板的焊点逐一进行焊接；

焊接装置到达对应线路板上的焊点位置，纯净且压力恒定的气体在电磁阀的控制下通过导管，气体温度达到或高于焊锡的熔点，保证焊锡在导管及被喷射时不会凝固；

同时，加热器持续加热至焊锡的熔点并保持温度，使焊锡保持在熔化的液态，高温高速的恒压空气通过喷嘴，此时，液态的焊锡从歧管被抽入导管，焊锡随着导管内气体喷出喷嘴，喷射到线路板的焊点上，冷却后完成直插元器件的焊接；

根据焊点的大小，通过开关电磁阀的通断对气体流量、流速的控制，就可以控制喷出的焊锡量，其相互关系可以由伯努利方程推导，即p1+1/2ρv12+ρgh1＝p2+1/2ρv22+ρgh2。

完成一个焊点的焊接后，驱动组件带动焊接装置移动到一下个焊点位置进行焊接；

(4)完成焊接，完成全部焊点的焊接后，翻转结构带动线路板恢复初始位置，取下完成焊接的线路板。

焊接结束后，受到固定模板上模与机架之间有反力弹簧作用，弹簧力与气缸拉力的合力使连杆机构离开死点位置，旋转回到初始位置(附图2所示状态)，打开固定上模与固定下模，取下线路板。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (5)

1.一种线路板直插器件自动焊接方法，其特征在于：具体步骤为：

(1)定位线路板，将待焊接的线路板固定在线路板固定模板内；

(2)调节焊接位置，翻转结构带动线路板进行翻转，线路板到达焊接工作位置；

(3)焊接，驱动组件带动焊接装置进行移动，焊接装置对线路板的焊点逐一进行焊接；

(4)完成焊接，完成全部焊点的焊接后，翻转结构带动线路板恢复初始位置，取下完成焊接的线路板。

2.根据权利要求1所述的线路板直插器件自动焊接方法，其特征在于：步骤(2)调节焊接位置，控制电磁阀控制气缸开始工作，当连杆推动固定上模转动时，固定上模和固定下模扣紧，之后固定上模和固定下模一起转动。

3.根据权利要求1所述的线路板直插器件自动焊接方法，其特征在于：步骤(2)调节焊接位置，当气缸到达最大行程时，连杆机构处在死点位置，线路板固定模板保持水平状态，此时焊接装置开始进行焊接。

4.根据权利要求1所述的线路板直插器件自动焊接方法，其特征在于：步骤(3)焊接，具体步骤为：

①当焊接装置到达对应线路板上的焊点位置，恒压气体在电磁阀的控制下通过导管，加热器加热保证气体温度达到或高于焊锡的熔点，并且，加热器持续加热使焊锡保持在熔化的液态；

②高温高速的恒压空气通过喷嘴，此时液态的焊锡从歧管被抽入导管，而后焊锡随着导管内气体喷出喷嘴，喷射到线路板的焊点上，

③焊锡冷却，完成该焊点的直插元器件的焊接；

④完成一个焊点的焊接后，驱动组件带动焊接装置移动到一下个焊点位置进行焊接。

5.根据权利要求1所述的线路板直插器件自动焊接方法，其特征在于：步骤(4)完成焊接，焊接结束后受到固定模板上模与机架之间有反力弹簧作用，弹簧力与气缸拉力的合力使连杆机构离开死点位置，旋转回到初始位置，打开固定上模与固定下模，取下线路板。