CN105458445B - 一种激光锡焊装置及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种激光锡焊装置及焊接方法，所述装置包括：用于夹持待焊接的工件的夹具、激光器、连接于所述激光器的准直头、CCD调节镜座及聚焦头，所述准直头一端通过光纤连接于激光器，另一端连接于CCD调节镜座，所述CCD调节镜座的顶端设有CCD镜头，所述CCD调节镜座的底端连接于聚焦头，所述CCD调节镜座上连接有可相对转动的吹热风组件。本发明不仅能够提供大面积的热量，有效避免了锡膏焊受热不均的飞溅；同时，热气流能够加快液态锡的流动，提高了焊接工作效率及稳定性；以及能加快助焊剂的挥发，使得焊点更加牢固、美观。

Description

一种激光锡焊装置及焊接方法

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，特别涉及一种激光锡焊装置及焊接方法。

背景技术

激光锡焊是以激光作为热源的一种锡焊方法，相比传统锡焊工艺该方法，激光锡焊具有加热速度快、热输入量及热影响小、焊接位置可精确控制、焊接过程自动化可大幅减少钎焊过程中的挥发物对操作人员的影响；非接触式加热：适合复杂结构零件焊接等优点。

激光锡焊以激光热源为主体，对锡料填充熔融固化达到连接、导通、加固的工艺效果。按锡材料状态来划分可以归纳为三种主要形式：锡丝填充、锡膏填充、锡球填充，且对于不同的焊盘有其相适应的锡焊工艺。送丝焊是激光锡焊的主要的一种方式：送丝机构与自动化工作台配套使用，通过模块化控制方式实现自动送锡及出光焊接，具有结构紧凑、一次性作业的特点，送丝机构的优势在于一次性装夹物料，自动完成焊接，具有广泛的适用性。然而，相比传统烙铁锡焊，送丝锡焊的工作效率提高较小，因此对激光锡焊的应用限制很大。

锡膏填充激光焊是借助点胶机预上锡膏，然后在激光的加热熔化并与PCB板润湿实现焊接；然而，该方法激光能量的高度集中，容易导致锡膏受热不均爆裂飞溅，溅落的锡珠造成短路。

发明内容

本发明的目的是提出一种激光锡焊装置及焊接方法，其能有效避免锡膏焊受热不均的飞溅，能够加快液态锡的流动，提高焊接工作效率及稳定性。

为达到上述目的，本发明提出了一种激光锡焊装置，包括：用于夹持待焊接的工件的夹具、激光器、连接于所述激光器的准直头、CCD调节镜座及聚焦头，所述准直头一端通过光纤连接于激光器，另一端连接于CCD调节镜座，所述CCD调节镜座的顶端设有CCD镜头，所述CCD调节镜座的底端连接于聚焦头，所述CCD调节镜座上连接有可相对转动的吹热风组件。

进一步，在上述一种激光锡焊装置中，所述吹热风组件包括套设于所述CCD调节镜座上的连接头、转动连接于所述连接头的夹持座及热气流管，所述热气流管固定于夹持座上，所述热气流管一端连通于热气流源，所述热气流管另一端设有热气流嘴。

进一步，在上述一种激光锡焊装置中，所述热气流管上还套设有电阻热套管。

进一步，在上述一种激光锡焊装置中，所述激光锡焊装置还包括用于送焊丝到工件处的送丝机构。

进一步，在上述一种激光锡焊装置中，所述准直头一端设有用于连接光纤的光纤连接头。

另，本发明还提供一种上述的激光锡焊装置的焊接方法，包括以下步骤：

步骤S1：将待焊接的工件放入夹具中夹紧固定，启动激光器及热气流源同时对工件进行预热；

步骤S2：通过送丝机构将锡焊丝送至工件的焊接位置，通过准直头、CCD调节镜座及聚焦头将激光器产生的激光光束会聚至工件的焊接位置进行焊接，并通过热气流管保持热气流吹向工件的焊接位置；

步骤S3：当所述工件焊接完成时，关闭所述激光器，并通过热气流管保持热气流吹向工件的焊接位置一段时间后关闭热气流源。

本发明一种激光锡焊装置及焊接方法通过吹热风组件产生热气流，不仅能够提供大面积的热量，有效避免了锡膏焊受热不均的飞溅；同时，热气流能够加快液态锡的流动，提高了焊接工作效率及稳定性；以及能加快助焊剂的挥发，使得焊点更加牢固、美观。

附图说明

图1为本发明一种激光锡焊装置的剖面示意图；

图2为本发明激光锡焊装置的焊接方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

请参阅图1，本发明一种激光锡焊装置，包括用于夹持待焊接的工件100的夹具(图未示)、激光器(图未示)、连接于所述激光器的准直头1、CCD调节镜座2及聚焦头3，所述准直头1一端通过光纤(图未示)连接于激光器，另一端连接于CCD调节镜座2，所述CCD调节镜座2的顶端设有CCD镜头4，所述CCD调节镜座2的底端连接于聚焦头3，所述CCD调节镜座2上连接有可相对转动的吹热风组件。

其中，所述吹热风组件包括套设于所述CCD调节镜座2上的连接头5、转动连接于所述连接头5的夹持座6及热气流管7，所述热气流管7固定于夹持座6上，所述热气流管7一端连通于热气流源(图未示)，所述热气流管7另一端设有热气流嘴8。这样，在工件100的焊接时，可通过夹持座6相对转动来调整热气流管7相对工件100的焊接位置的倾斜角度，使得热气流嘴8朝向工件100的焊接位置，从而将热气流源产生的热气流吹向工件100焊接位置。

所述热气流管7上还套设有电阻热套管9，用于给电阻加热提供热源。

所述激光锡焊装置还包括用于送焊丝到工件100处的送丝机构(图未示)，通过送丝机构与自动化工作台配套使用，以模块化控制方式实现自动送锡及出光焊接。

所述准直头1一端设有用于连接光纤的光纤连接头11。

本发明一种激光锡焊装置的工作过程如下：

首先，将装配好的工件100放入夹具中夹紧固定；接着，启动激光器对工件100进行预热，同时启动热气流源(可通过电磁阀控制)产生热气流吹向工件100的焊接位置，与激光一起对工件100进行预热。这样，通过激光和热气流同时对工件100提供预热，相比仅使用激光预热，预热时间大大缩短，且预热面积更大，提高了焊接效率；接着，通过送丝机构将锡焊丝送至工件100的焊接位置，激光器产生工作激光，依次经由光纤、准直头1、CCD调节镜座2及聚焦头3，最终会聚至工件100的焊接位置进行焊接，焊接过程中，始终保持热气流吹向工件100的焊接位置；在焊接过程中，可通过CCD镜头4对激光焊接位置及状态进行成像显示，以便调整焊接相关的激光器参数。

当工件100完成焊接后，关闭激光器，延时保持热气流吹向工件100的焊接位置，以加快助焊剂的挥发，使得焊点更加牢固、美观。

请参阅图2，本发明还提供上述激光锡焊装置的焊接方法，包括以下步骤：

步骤S1：将待焊接的工件放入夹具中夹紧固定，启动激光器及热气流源同时对工件进行预热；

步骤S2：通过送丝机构将锡焊丝送至工件的焊接位置，通过准直头、CCD调节镜座及聚焦头将激光器产生的激光光束会聚至工件的焊接位置进行焊接，并通过热气流管保持热气流吹向工件的焊接位置；

步骤S3：当所述工件焊接完成时，关闭所述激光器，并通过热气流管保持热气流吹向工件的焊接位置一段时间后关闭热气流源。

相比于现有技术，本发明一种激光锡焊装置及焊接方法通过吹热风组件产生热气流，不仅能够提供大面积的热量，有效避免了锡膏焊受热不均的飞溅；同时，热气流能够加快液态锡的流动，提高了焊接工作效率及稳定性；以及能加快助焊剂的挥发，使得焊点更加牢固、美观。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (2)

1.一种激光锡焊装置，其特征在于，包括：用于夹持待焊接的工件的夹具、激光器、连接于所述激光器的准直头、CCD调节镜座及聚焦头，所述准直头一端通过光纤连接于激光器，另一端连接于CCD调节镜座，所述CCD调节镜座的顶端设有CCD镜头，所述CCD调节镜座的底端连接于聚焦头，所述CCD调节镜座上连接有可相对转动的吹热风组件；

所述吹热风组件包括套设于所述CCD调节镜座上的连接头、转动连接于所述连接头的夹持座及热气流管，所述热气流管固定于夹持座上，所述热气流管一端连通于热气流源，所述热气流管另一端设有热气流嘴；

通过夹持座相对转动调整热气流管相对工件的焊接位置的倾斜角度，使得热气流嘴朝向工件的焊接位置，将热气流源产生的热气流吹向工件焊接位置；

所述热气流管上还套设有电阻热套管；

所述激光锡焊装置还包括用于送焊丝到工件处的送丝机构；

所述准直头一端设有用于连接光纤的光纤连接头。

2.一种如权利要求1所述的激光锡焊装置的焊接方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1：将待焊接的工件放入夹具中夹紧固定，启动激光器及热气流源同时对工件进行预热；

步骤S2：通过送丝机构将锡焊丝送至工件的焊接位置，通过准直头、CCD调节镜座及聚焦头将激光器产生的激光光束会聚至工件的焊接位置进行焊接，并通过热气流管保持热气流吹向工件的焊接位置；

步骤S3：当所述工件焊接完成时，关闭所述激光器，并通过热气流管保持热气流吹向工件的焊接位置一段时间后关闭热气流源。