CN105830545B - 用于修复具有至少一个缺陷部件的电路板的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于修复具有至少一缺陷部件(2)的电路板(1)的方法，其中缺陷部件(2)经由至少一个电路板侧接触点(3)机械和/或电地连接到电路板(1)，其中所述方法至少包括如下步骤：移除电路板(1)上的缺陷部件(2)；清洁所述至少一个电路板(1)侧接触点(3)；使用焊料施加器(5)将焊膏(4)施加到被清洁的至少一个电路板侧接触点(3)，其中首先在浸润步骤中将焊料施加器(5)至少部分地置于具有焊膏(4)的容器(6)中以使得被焊膏(4)浸润，然后在传递步骤中将已浸润的焊料施加器(5)安置到期望的至少一个电路板侧接触点(3)，从而使得焊膏(4)能够施加到所述至少一个电路板侧接触点(3)；用提供的缺陷部件(2)的替代部件(7)组装电路板(1)；焊接替代部件(7)。

Description

用于修复具有至少一个缺陷部件的电路板的方法
技术领域
本发明涉及一种用来修正具有至少一个缺陷部件的电路板的方法，焊料施加器，焊料施加器的使用，以及一种自动设备。
背景技术
公知的电路板的制造包括用于组装电路板的多种方法。例如，所谓的SMD部件(表面安装部件)安装在电路板的前侧的接触表面上。相比之下，THT(通孔技术)部件具有连接引线，其穿过电路板中的开口且固定到电路板的相反侧上。包含TMT和THT的混合组装部件也是存在的。SMD部件的焊接通常是用回流工艺。对此，电路板在待组装位置上提供有焊膏。这构成焊膏沉积物。然后，部件会定位到相应的焊料沉积物上。如此组装的电路板暴露到热源，例如放置到加热板上或者放置到焊接炉中使得焊膏熔融，从而在部件与电路板之间形成连接。
在运行过程中部件会产生故障或停止工作。尤其是在高成本部件或具有多个部件组合的情况下，不能处理掉整个组件，而是替代的替换掉一个或多个故障部件。当移除一个部件时，通常焊料还在，然而其不足以再用作固定其他部件的焊膏沉积物。因而，随后需要单独分别施加另外确定量的焊料到电路板或载体或部件。由于待施加焊料的表面或接触位置通常是非常小的，传统的施加焊膏的工艺，例如丝网印刷或焊膏印刷，已不再可能应用。由于这些方法所要求的丝网的孔明显太小，丝网的孔不能释放焊膏或不能释放足量的焊膏并因此传递到焊盘或接触位置。因而利用传统的3型或4型的焊膏不可能印刷例如具有470μm至160μm尺寸的接触位置，因为这些类焊膏的球径太大了。
一种用于替代丝网印刷或焊膏印刷的方法是利用例如注射器或注射筒的分配技术，该方法同样受到球径的限制。典型地，利用此方法分配的焊膏点直径在大约300至500μm。
此外，还已知通过在接触位置上无接触喷涂印刷来印刷焊膏。在这种情况下，可以形成最小直径约300μm的焊膏。同样地，利用该工艺难以完成更小直径的焊膏。
同样已知的技术是把待安装到电路板上的部件或其接触位置浸入到充有助焊剂和/或焊膏的桶中适当的深度，以使助焊剂和/或焊膏润湿接触位置。部件从桶取出之后，接触位置会具有用于焊接工艺的助焊剂和或焊膏。然而，该方法仅仅在具有突出或突起的接触位置的部件的情况下可行，例如球、针脚等。
发明内容
因而，本发明的一个目的，是能够焊接不具有突起或突出的接触位置的部件，且接触位置另外占用非常小的尺寸。
所述目的是通过一方法、焊料施加器、焊料施加器的使用以及一种自动设备来实现的。
关于实现所述目的的方法，是用于修复具有至少一缺陷部件的电路板，其中缺陷部件经由至少一个电路板侧接触位置机械和/或电连接到电路板，其中所述方法至少包括如下步骤：
-移除电路板上的缺陷部件；
-清洁至少一个电路板侧接触位置；
-使用焊料施加器将焊膏施加到被清洁的至少一个电路板侧接触位置，其中首先在浸润步骤中将焊料施加器至少部分地置于具有焊膏的容器中以使得被焊膏浸润，然后在传递步骤中将已浸润的焊料施加器传递到期望的至少一个电路板侧接触位置，由此，焊膏被施加或传递到至少一个电路板侧接触位置；
-利用先前提供的缺陷部件的替代部件来组装电路板；
-将替代部件焊接到期望的至少一个电路板侧接触位置。
根据本发明，发明的目的通过以下方式实现：使用一特别实现的焊料施加器施加焊膏，利用焊料施加器该焊膏被传递到电路板的接触位置，使得产生10μm至300μm直径的焊膏点。
本发明方法的又一优点是同样可以传递焊膏到电路板具有的焊料仓即腔中。用传统方法如丝网印刷，仅能在特定情况下可实现。
此外，所述方法提供了改进的灵活性，而丝网印刷的情况与此不同，丝网印刷受到具体电路板所需丝网的制造的限制。此外，利用本发明的方法，可以使被焊膏浸润的两接触位置间的距离更小。
在一较优实施例中，所述方法包括在力控制之下执行浸润步骤，使得焊料施加器插入在容器中仅达到预先设定的第一力。
在另一较优实施例中，所述方法包括在力控制之下执行传递步骤，使得被浸润的焊料施加器抵靠至少一个电路板侧接触位置仅达到预先设定的第二力。
在另一较优实施例中，所述方法包括无接触地清洁电路板侧接触位置。
关于实现所述目的的焊料施加器，其用于将焊膏从容器传递到电路板的接触位置，其中所述焊料施加器包括：
-具有末端区的基体；
-至少一突起，其突出于所述末端区且具有突出区，其中该突起在末端区和突出区之间的纵截面上具有一至少凹进的外形。
焊料施加器的一个优选实施例中，突出区大致沿与基体的末端区平行的方向延伸。
焊料施加器的又一优选实施例中，突出区实施成末端区与突出区的比率最大为10，优选7.5，更优选为5。
焊料施加器的又一优选实施例中，突出区实施成末端区与突出区的比率最大为35，优选21，更优选为15。
焊料施加器的一个优选实施例中，末端区和突出区之间的最大距离，也即突起的高度在50-250μm范围，优选80-150μm。
焊料施加器的一个优选实施例中，末端区和突出区之间的最大距离，也即突起的高度范围为50-400μm，优选为180-220μm，更优选为280-320μm。
焊料施加器的一个优选实施例中，突出区的直径的范围在300-180μm的范围，优选在180-130μm，更优选在130-50μm。
在另一优选实施例中，焊料施加器进一步包括疏水涂层(hydrophobic coating)，其施加在基体上，至少在邻近突起的区域。
关于其应用，发明目的的实现是通过使用焊料施加器的前述优选实施例来修复具有至少一缺陷部件的电路板。
关于实现所述目的的自动设备，公开了一种用于修复具有至少一缺陷部件的电路板的自动设备，其中所述自动设备至少包括：
-如上实施例所述的焊料施加器；
-自动定位单元，其安装有焊料施加器，用来实现所述焊料施加器的定位或移动；
-电路板保持单元，其与定位单元相关来启用电路板保持单元中设置的电路板的自动定位。
本发明的自动设备的一个优选实施例中，定位单元启用固定到所述定位单元的所述焊料施加器(5)的力控制移动，特别是力控制放置。
附图说明
以下通过相应附图来更详细地描述本发明，其中：
图1是本发明的方法的流程图；
图2是描述方法步骤地示意图；
图3是本发明的焊料施加器的示意图；
图4是本发明的焊料施加器的仰视图。
具体实施方式
图1是本发明方法的流程图。
在第一步骤中，经由接触位置3机械和/或电固定在电路板1上的缺陷部件2被移除。为此，电路板1被夹持在具有电路板保持单元的自动设备中。优选地，电路板保持单元包括从下面进行加热的设施。这使得对整个电路板1进行预热。为了移除焊接在电路板1上的缺陷部件2，自动设备装备有多通道环形喷嘴。在此情形中，多通道环形喷嘴被实施成使得一方面喷射热气体，并且另一方面能够抽真空或空气。这样，缺陷部件2的接触位置3和电路板1的接触位置3之间的焊料能被热气体熔融。在此情形中，多通道环形喷嘴的尺寸依赖部件的尺寸且选择为使得完全加热缺陷部件2或接触位置3。在焊膏4熔融之后，通过多通道环形喷嘴的真空抽吸来吸取缺陷部件2从电路板1上分离。
优选地，在中间步骤中，在电路板1的另外工作之前，具有一个等待周期，直到自动设备和电路板1冷却。可选地，可以在已冷却的第二自动设备中进一步处理电路板1。
在第二步骤中，把缺陷部件2结合到电路板1的电路板侧接触位置3被清洁。优选地，无接触地进行清洁。为此，自动设备装备有多通道清洁喷嘴。多通道清洁喷嘴被实施成使得一方面喷射热气体，另一方面能够抽真空或空气，其中被抽取的空气利用经由过滤器的旁路处理。多通道清洁喷嘴清理接触位置3，其中热气体加热在移除缺陷部件2之后仍遗留的焊料，然后移除焊料。
在第三步骤中，将焊膏4施加到被清洁的电路板侧接触位置3。为此，自动设备装备有焊料施加器5，其用来将焊膏4从容器6传递到接触位置3上。焊料施加器5通过位于容器6上的自动设备的定位单元移动且至少部分地进入到容器6中，以浸润焊料施加器5。在此情形中，焊料施加器5被压入到容器6中使得仅达到预定的第一力，例如1N。
然后，浸润有焊膏4的焊料施加器5从容器6移向电路板1上的将要固定替代部件7的预先确定位置。在该预先确定位置，焊料施加器5到达电路板侧接触位置3，例如铜焊盘，以施加或传递焊膏4到接触位置3上。在此情形中，利用预先设定的第二力如0.7N来推动焊料施加器5至接触位置3上。自动设备的定位单元在力控制下移动焊料施加器5，即用来将焊料施加器5按压到接触位置3的力受定位单元的控制，假如力度超过了预定(第一和/或第二)力度，则设置过程中断或停止。
例如，具有一给定深度的浸入管可以用作容器6。焊膏4被引入到浸入管6中且通过刮刀移除多余的焊膏4。如此，一定可重现量的焊膏4被置于容器6或浸入管中。另外，容器6或浸入管可具有纳米涂层，以使能轻易移除焊膏4。
在多个接触位置3提供焊膏4的情况下，第三步骤中相应重复多次或利用焊料施加器5同时浸润多个接触位置3。
在第四步骤中，在电路板1上组装用来替代缺陷部件2的部件7。在此情形下，使用已在第一步骤中使用的多通道环形喷嘴把替代部件7从部件供应带上释放且输送到电路板1上的期望位置。
在第五步骤中，焊接先前被置于电路板1上的替代部件7。在此情形下，通过多通道环形喷嘴的热气体功能将设置到预热电路板1上的替代部件7焊接到电路板1上。
图2是描述方法步骤地示意图。在此情形下，如图2a)所示，电路板1具有三个部件，其中左侧部件2是有缺陷的。通过上述第一步骤来移除此缺陷部件2。图2b)示出移除缺陷部件2之后的电路板1，且电路板侧接触位置3被清洁。图2c)示出了接触位置3施加有焊膏4之后的电路板1。图2d)示出替代部件7被焊接的电路板1。
图3示出了本发明的焊料施加器5的示意图。这包括具有末端区As的基体8。从末端区As延伸出的是突起9，该突起9具有突出区Av，该突出区Av大致平行于基体8的末端区As延伸。突起9被实施成使得其在末端区As和突出区Av之间的纵截面具有至少部分凹进的外形10。当焊料施加器5被置于容器6中时，焊料施加器5通过凹进的外形10来收集焊膏4。
突起9的突出区Av与基体8的末端区As之间的最大距离D在50-400μm的范围，优选为80-150μm。已发现，尤其合适的最大距离为约300μm。
在此情形下，选择最大距离D，使得当焊料施加器5充分插入到容器6中以使突出区Av接触容器6的底部时，焊膏4浸润基体8的末端区As。如上所述，例如浸入管可以用作容器6，其深度在700μm至400μm的范围，优选在400μm至200μm的范围，更优选在200μm至40μm的范围。
图4示出了本发明的焊料施加器5的底视图。在此情形下，末端区As是方形的。然而，也可以选择其他几何形状，例如圆形截面。这样，突起9及突出区Av也按如此方式设置使得具有圆形截面。在此情形下，突起9的截面可设置为从末端区As至突出区Av渐次减小。然而，除了圆形截面，也可以选择其他几何形状包括矩形或方形形状。
方形基体8的截面面积范围实际上可在0.16mm2至0.64mm2的范围，优选在0.64mm2至1mm2的范围，更优选在1mm2至2.25mm2的范围。
根据被浸润的接触位置，突出区Av的直径范围为300-180μm，优选为180-130μm，更优选为130-50μm。
此外，图3所示的焊料施加器包括疏水涂层(11)，其施加在基体(8)的至少一部分表面上。从图3很明显可以看到，基体至少在邻接突起的区域中设置有疏水涂层。这种情形下，疏水涂层可以在整个基体上延伸直到基体的远离末端区的一侧。
此外，如上所述，有益地是，容器或浸入管的底部同样提供有疏水涂层。
构造焊料施加器5以使得可以用来修复具有至少一缺陷部件2的电路板1，其中部件2具有500μm至200μm最大尺寸的至少一个接触表面3，优选最大尺寸范围为470μm至160μm。更优选的方式中，焊料施加器5可以用来修复具有至少一缺陷部件2的电路板1，其中部件2具有至少两个接触表面，其中接触位置3彼此之间的间隔为175μm，优选为150μm，更优选为125μm。
附图标记
1 电路板
2 缺陷部件
3 电路板侧接触位置
4 焊膏
5 焊料施加器
6 容器
7 替代部件
8 基体
9 突起
10 凹进外形
11 疏水涂层
12 邻接突起的区域
As 末端区
Av 突出区
D 最大距离

Claims (24)

1.一种自动设备，用于修复具有至少一缺陷部件(2)的电路板(1)，包括：
-焊料施加器(5)，用于把焊膏(4)从容器(6)传递到电路板(1)的接触位置(3)，所述焊料施加器(5)包括：
--具有一末端区(AS)的基体；
--至少一突起(9)，该突起从所述末端区(AS)突出且具有突出区(Av)，其中所述突起(9)在所述末端区(AS)和所述突出区(Av)之间的纵截面上具有至少部分凹进的外形(10)；
-自动定位单元，所述焊料施加器(5)安装到该自动定位单元，以启用所述焊料施加器(5)的自动定位或移动；
-电路板保持单元，其与所述自动定位单元相关来启用设置在该电路板保持单元中的电路板(1)的自动定位。
2.如权利要求1所述的自动设备，其中所述自动定位单元启用固定到所述自动定位单元的所述焊料施加器(5)的力控制移动。
3.如权利要求2所述的自动设备，其中所述力控制移动是力控制放置。
4.如权利要求1所述的自动设备，其中所述突出区(Av)平行于所述基体(8)的所述末端区(AS)延伸。
5.如权利要求1或4所述的自动设备，其中所述突出区(Av)被实施成使得末端区(AS)与所述突出区(Av)的比率最大为系数10。
6.如权利要求5所述的自动设备，其中所述突出区(Av)被实施成使得所述末端区(AS)与所述突出区(Av)的比率最大为系数7.5。
7.如权利要求6所述的自动设备，其中所述突出区(Av)被实施成使得所述末端区(AS)与所述突出区(Av)的比率最大为系数5。
8.如权利要求1或4所述的自动设备，其中所述突出区(Av)被实施成使得所述末端区(AS)与所述突出区(Av)的比率最大为系数35。
9.如权利要求8所述的自动设备，其中所述突出区(Av)被实施成使得所述末端区(AS)与所述突出区(Av)的比率最大为系数21。
10.如权利要求9所述的自动设备，其中所述突出区(Av)被实施成使得所述末端区(AS)与所述突出区(Av)的比率最大为系数15。
11.如权利要求1或4所述的自动设备，其中所述末端区(AS)和所述突出区(Av)之间的最大距离(D)即所述突起的高度在范围50-250μm内。
12.如权利要求11所述的自动设备，其中所述末端区(AS)和所述突出区(Av)之间的最大距离(D)即所述突起的高度在范围80-150μm内。
13.如权利要求1或4所述的自动设备，其中所述末端区(AS)和所述突出区(Av)之间的最大距离(D)即所述突起(9)的高度在范围范围50-400μm内。
14.如权利要求13所述的自动设备，其中所述末端区(AS)和所述突出区(Av)之间的最大距离(D)即所述突起(9)的高度在范围范围180-220μm内。
15.如权利要求13所述的自动设备，其中所述末端区(AS)和所述突出区(Av)之间的最大距离(D)即所述突起(9)的高度在范围280-320μm内。
16.如权利要求1或4所述的自动设备，其中所述突出区的直径在范围300-180μm内。
17.如权利要求1或4所述的自动设备，其中所述突出区的直径在范围180-130μm内。
18.如权利要求1或4所述的自动设备，其中所述突出区的直径在范围130-50μm内。
19.如权利要求1或4所述的自动设备，进一步包括疏水涂层(11)，该疏水涂层施加在所述基体上至少在邻接所述突起(9)的区域(12)中。
20.一种如权利要求1-19之一所述的自动设备用来修复具有至少一缺陷部件(2)的电路板(1)的用途。
21.一种使用如权利要求1-19之一所述的自动设备用来修复具有至少一缺陷部件(2)的电路板(1)的方法，其中所述缺陷部件(2)经由至少一个电路板侧接触位置(3)机械和/或电连接到所述电路板(1)，其中所述方法至少包括如下步骤：
-移除所述电路板(1)上的所述缺陷部件(2)；
-清洁所述至少一个电路板侧接触位置(3)；
-使用焊料施加器(5)把焊膏(4)施加到被清洁的至少一个电路板侧接触位置(3)，其中首先在浸润步骤中把所述焊料施加器(5)至少部分地置于具有焊膏(4)的容器(6)中以使得被焊膏(4)浸润，然后在传递步骤中将已浸润的焊料施加器(5)传递到期望的至少一个电路板侧接触位置(3)，从而焊膏(4)被施加到所述至少一个电路板侧接触位置(3)，其中产生10μm至300μm直径的焊膏点；
-用预先提供的所述缺陷部件(2)的替代部件(7)组装所述电路板(1)；
-把所述替代部件(7)焊接到期望的至少一个电路板侧接触位置(3)。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述浸润步骤在力控制下执行，使得所述焊料施加器(5)插入到容器(6)中仅达到预定的第一力。
23.根据权利要求21或22所述的方法，其中所述传递步骤在力控制下执行，使得被浸润的焊料施加器(5)抵靠所述至少一个电路板侧接触位置(3)仅达到预定的第二力。
24.根据权利要求21或22所述的方法，其中所述至少一个电路板侧接触位置(3)的清洁无接触地执行。
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