CN106912166A - 一种具有控温电路的电路板焊接加热方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有控温电路的电路板焊接加热方法，括电路板传输线、点胶机、加热源、转料架、柔性电路板放置架和PLC。电路板的焊垫内设有能被各向异性导电胶埋置且与PLC相连接的温度传感器。点胶机和加热源高度均能升降，加热源上设有距离传感器。温度传感器、距离传感器和PLC相组合，形成一个温控电路。位于点胶机和加热源正下方的电路板传输线底部设置有电磁铁；柔性电路板放置架用于柔性电路板的自动供给；转料架能将柔性电路板放置架上的柔性电路板转移至位于加热源正下方的电路板上。采用上述方法后，自动化程度高，自动控制焊接加热温度，生产效率高且中焊垫不易散去热能、机台加热方便、节省生产成本、且能增加结构强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子产品应用技术领域，特别是一种具有控温电路的电路板焊接加热方法。
背景技术
电路板依据线路层的数目可分为单层电路板、双层电路板及多层电路板。其中多层电路板堆栈多层线路层，并以贯穿孔或盲孔电性连接这些线路层。由于多层电路板可将线路层堆栈并浓缩于一小面积的电路板中，因此在追求电子产品轻、薄、短、小的趋势下，多层电路板的应用越来越广泛。
在焊接软性电路板与电路板的过程中，导电胶材必须施加一定的固化温度以形成固化的焊垫接点。若焊垫温度不足将造成焊垫接点龟裂(Crack)、孔洞(hole)或剥离等现象。然而在传统的电路板中，由于电路板的层数不同，其焊垫的温度差异甚大。使得焊垫接点龟裂、孔洞或剥离等现象经常发生，造成以下难以解决的困难点：第一、焊垫接点结构强度减弱：一旦焊垫接点发生龟裂、孔洞或剥离等现象，焊垫接点的结构强度大幅地减弱。严重时，封装结构或软性电路板将无法发挥其电性功能。第二、加热机台操作困难：在电路板的焊接过程中，需要人工手动进行制作工艺参数(如热源温度、增温速度或热源距离)的调整，以提高特定焊垫的温度。然加热机台的调整过程中，并无法精准的获得所需的制作工艺参数，其效果不佳，且手工调整效率低下。
第三、降低制作工艺弹性：因应不同电路板具有不同的制作工艺参数，可针对不同的制作工艺参数设置不同的生产线。但每一生产线仅可搭配于特定的电路板，使得生产线的制作工艺弹性相当的低，将造成生产线闲置的状况发生。第四、增加生产工时：在传统的电路板与封装结构或软性电路板焊接过后，均需投入大量人力进行人工补焊的重工制作工艺(Reworking Process)，以补强焊垫接点的结构强度。人工补焊的工时冗长，经常形成生产线的瓶颈且增加许多生产工时。第五、增加制造成本：如上所述，传统的电路板在其焊接制作工艺中，因增加的电路板不良品、机台闲置时间、生产线闲置时间及重工工时与重工人力，而造成许多制造成本得浪费。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种具有控温电路的电路板焊接加热方法，该具有控温电路的电路板焊接加热方法自动化程度高，自动控制焊接加热温度，生产效率高且中焊垫不易散去热能、机台加热方便、节省生产成本、且能增加结构强度。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种具有控温电路的电路板焊接加热方法，包括如下步骤：
步骤1，电路板焊接加热机台的安装：将待加热焊接电路板放置在电路板传输线上，电路板的焊垫内放置温度传感器；点胶机安装在电路板传输线的正上方，高度能够升降；加热源安装在位于点胶机下游的电路板传输线的正上方，高度能够升降，加热源上安装距离传感器；位于点胶机和加热源正下方的电路板传输线底部安装电磁铁；柔性电路板放置架安装在加热源的下游；转料架固定在电路板传输线一侧，转料架为机械臂，该机械臂的底部设置有一块电磁铁；将温度传感器和距离传感器均与PLC相连接，并与温度校准电路、直流放大器和A/D转换器相组合，形成一个温控电路。
步骤2，点胶：当待加热焊接电路板输送至点胶机下方时，位于点胶机正下方的电路板传输线底部安装的电磁铁通电，使待加热焊接电路板停止向前输送；同时，点胶机下降至待加热焊接电路板表面，将点胶机内设定量的各向异性导电胶装填在待加热焊接电路板的焊垫内，并将温度传感器进行埋置；然后，点胶机复位，位于点胶机正下方的电磁铁断电，点胶完成的电路板向前输送。
步骤3，加热与焊接：主要包括如下几个步骤。
第一步，定位：当点胶完成的电路板输送至加热源正下方时，位于加热源正下方的电路板传输线底部安装的电磁铁通电，将点胶完成的电路板吸附定位，停止向前输送。
第二步，设定间隔距离范围保持：位于加热源上的距离传感器自动检测加热源与待加热焊接电路板两者之间的距离，并将检测距离值及时传递给PLC；PLC将该距离值与设定间隔距离范围进行比较判定，通过调节加热源的高度，使加热源与待加热焊接电路板两者之间的距离保持在设定间隔距离范围内。
第三步，加热及加热温度调整：加热源工作，温度传感器对待加热焊接处各向异性导电胶的温度进行实时采集，并将采集的温度变化量转化为电流变化量并送入直流放大器；直流放大器用于对温度传感器送入的电流信号进行直流放大；A/D转换器将直流放大器输出的模拟电压信号转化为数字信号送入PLC；PLC根据设定加热温度，实时调整加热源与待加热焊接电路板两者之间的距离；温度校准电路能将环境温度实时采集并送入PLC，由PLC以实时采集的环境温度对温度传感器进行校准和修正。
第四步，焊接：当温度传感器检测到待加热焊接处各向异性导电胶的温度达到设定温度时，转料架将柔性电路板放置架上的柔性电路板转移至位于加热源正下方的电路板上进行焊接；焊接完成后，转料架复位，电磁铁断电，焊接完成电路板继续向前输送。
第五步，对焊接完成电路板进行自动清扫的步骤。
第六步，对自动清扫后的电路板进行外观检测的步骤。
步骤4，重复步骤2和步骤3，进行下一个待加热焊接电路板的加热焊接。
本发明采用上述方法后，自动化程度高，自动控制焊接加热温度，生产效率高且中焊垫不易散去热能、机台加热方便、节省生产成本、且能增加结构强度。
附图说明
图1是本发明一种具有控温电路的电路板焊接加热机台的结构示意图。
图2显示了焊接加热完成电路板的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图2所示，电路板8包括至少两个金属层81和设置在相邻两个金属层之间的绝缘层82。其中，位于表层的金属层上设置有焊垫87，焊垫能通过各向异性导电胶83与柔性电路板84相连接；焊垫内设置有能被各向异性导电胶埋置且与PLC相连接的温度传感器86。
上述温度传感器埋置在导电胶材中，温度传感器与数据采集装置无线或有线连接。这样设置的好处是，一方面能够对焊接时的温度进行实时监控，焊接更为准确，对固化温度也能进行实时检测，便于分析焊接过程中整个温度的监控，及时了解焊接状态。另一方面，当多层电路板安装在整机中时，能在线监控多层电路板的发热情况，为实验分析提供有效的参考数据。
上述金属层优选至少有三层，其中位于底层的金属层和所有位于中间的金属层上均设置有与焊垫位置相对应的缺口，每个缺口内均填充有带有辐射屏蔽性能的氧化硅隔热层85。
上述缺口以及氧化硅隔热层的设置，当焊垫焊接时，能避免温度从表层金属层向下垂直延伸，并能防止信号干扰，使焊接温度升温速率加快，保温效果好，焊垫不易散去热能、机台加热方便、节省生产成本，进而焊接结构强度高。
位于底层的金属层的底部设置有散热层，该散热层为与PLC相连接的半导体散热芯片。
所述柔性电路板放置架优选包括顶升台和固定设置在顶升台四周的围框。
如图1所示，一种具有控温电路的电路板焊接加热机台，用于电路板中焊垫的加热焊接，包括电路板传输线1、点胶机2、加热源3、转料架4、柔性电路板放置架5、设置在加热源下游的自动清扫刷6、设置在自动清扫刷下游的外观检测装置7和PLC 9。
电路板传输线用于电路板的自动传输。
点胶机设置在电路板传输线的正上方，高度能够升降；能为待加热焊接电路板的焊垫上装填各向异性导电胶。
加热源设置在位于点胶机下游的电路板传输线的正上方，且高度能够升降；加热源上设置有与PLC相连接的距离传感器31，该距离传感器能监测加热源与待加热焊接电路板两者之间的距离。
温度传感器、距离传感器和PLC相组合，形成一个温控电路；该温控电路还包括温度校准电路、直流放大器和A/D转换器；温度传感器能对待加热焊接处各向异性导电胶的温度进行实时采集，并将采集的温度变化量转化为电流变化量并送入直流放大器；直流放大器用于对温度传感器送入的电流信号进行直流放大；A/D转换器将直流放大器输出的模拟电压信号转化为数字信号送入PLC；同时，距离传感器将采集的加热源与待加热焊接电路板两者之间的距离值实时传递给PLC；PLC根据设定加热温度，实时调整加热源与待加热焊接电路板两者之间的距离；温度校准电路能将环境温度实时采集并送入PLC，由PLC以实时采集的环境温度对温度传感器进行校准和修正。
位于点胶机和加热源正下方的电路板传输线底部设置有电磁铁11。
柔性电路板放置架设置在加热源的下游，用于柔性电路板的自动供给。
转料架为固定在电路板传输线一侧的机械臂，该机械臂的底部设置有一块电磁铁；转料架能将柔性电路板放置架上的柔性电路板转移至位于加热源正下方的电路板上。
一种具有控温电路的电路板焊接加热方法，包括如下步骤：
步骤1，电路板焊接加热机台的安装：将待加热焊接电路板放置在电路板传输线上，电路板的焊垫内放置温度传感器；点胶机安装在电路板传输线的正上方，高度能够升降；加热源安装在位于点胶机下游的电路板传输线的正上方，高度能够升降，加热源上安装距离传感器；位于点胶机和加热源正下方的电路板传输线底部安装电磁铁；柔性电路板放置架安装在加热源的下游；转料架固定在电路板传输线一侧，转料架为机械臂，该机械臂的底部设置有一块电磁铁；将温度传感器和距离传感器均与PLC相连接，并与温度校准电路、直流放大器和A/D转换器相组合，形成一个温控电路。
步骤2，点胶：当待加热焊接电路板输送至点胶机下方时，位于点胶机正下方的电路板传输线底部安装的电磁铁通电，使待加热焊接电路板停止向前输送；同时，点胶机下降至待加热焊接电路板表面，将点胶机内设定量的各向异性导电胶装填在待加热焊接电路板的焊垫内，并将温度传感器进行埋置；然后，点胶机复位，位于点胶机正下方的电磁铁断电，点胶完成的电路板向前输送。
步骤3，加热与焊接：主要包括如下几个步骤。
第一步，定位：当点胶完成的电路板输送至加热源正下方时，位于加热源正下方的电路板传输线底部安装的电磁铁通电，将点胶完成的电路板吸附定位，停止向前输送。
第二步，设定间隔距离范围保持：位于加热源上的距离传感器自动检测加热源与待加热焊接电路板两者之间的距离，并将检测距离值及时传递给PLC；PLC将该距离值与设定间隔距离范围进行比较判定，通过调节加热源的高度，使加热源与待加热焊接电路板两者之间的距离保持在设定间隔距离范围内。
第三步，加热及加热温度调整：加热源工作，温度传感器对待加热焊接处各向异性导电胶的温度进行实时采集，并将采集的温度变化量转化为电流变化量并送入直流放大器；直流放大器用于对温度传感器送入的电流信号进行直流放大；A/D转换器将直流放大器输出的模拟电压信号转化为数字信号送入PLC；PLC根据设定加热温度，实时调整加热源与待加热焊接电路板两者之间的距离；温度校准电路能将环境温度实时采集并送入PLC，由PLC以实时采集的环境温度对温度传感器进行校准和修正。
第四步，焊接：当温度传感器检测到待加热焊接处各向异性导电胶的温度达到设定温度时，转料架将柔性电路板放置架上的柔性电路板转移至位于加热源正下方的电路板上进行焊接；焊接完成后，转料架复位，电磁铁断电，焊接完成电路板继续向前输送。
第五步，对焊接完成电路板进行自动清扫的步骤。
第六步，对自动清扫后的电路板进行外观检测的步骤。
步骤4，重复步骤2和步骤3，进行下一个待加热焊接电路板的加热焊接。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种具有控温电路的电路板焊接加热方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1，电路板焊接加热机台的安装：将待加热焊接电路板放置在电路板传输线上，电路板的焊垫内放置温度传感器；点胶机安装在电路板传输线的正上方，高度能够升降；加热源安装在位于点胶机下游的电路板传输线的正上方，高度能够升降，加热源上安装距离传感器；位于点胶机和加热源正下方的电路板传输线底部安装电磁铁；柔性电路板放置架安装在加热源的下游；转料架固定在电路板传输线一侧，转料架为机械臂，该机械臂的底部设置有一块电磁铁；将温度传感器和距离传感器均与PLC相连接，并与温度校准电路、直流放大器和A/D转换器相组合，形成一个温控电路；
步骤2，点胶：当待加热焊接电路板输送至点胶机下方时，位于点胶机正下方的电路板传输线底部安装的电磁铁通电，使待加热焊接电路板停止向前输送；同时，点胶机下降至待加热焊接电路板表面，将点胶机内设定量的各向异性导电胶装填在待加热焊接电路板的焊垫内，并将温度传感器进行埋置；然后，点胶机复位，位于点胶机正下方的电磁铁断电，点胶完成的电路板向前输送；
步骤3，加热与焊接：主要包括如下几个步骤:
第一步，定位：当点胶完成的电路板输送至加热源正下方时，位于加热源正下方的电路板传输线底部安装的电磁铁通电，将点胶完成的电路板吸附定位，停止向前输送；
第二步，设定间隔距离范围保持：位于加热源上的距离传感器自动检测加热源与待加热焊接电路板两者之间的距离，并将检测距离值及时传递给PLC；PLC将该距离值与设定间隔距离范围进行比较判定，通过调节加热源的高度，使加热源与待加热焊接电路板两者之间的距离保持在设定间隔距离范围内；
第三步，加热及加热温度调整：加热源工作，温度传感器对待加热焊接处各向异性导电胶的温度进行实时采集，并将采集的温度变化量转化为电流变化量并送入直流放大器；直流放大器用于对温度传感器送入的电流信号进行直流放大；A/D转换器将直流放大器输出的模拟电压信号转化为数字信号送入PLC；PLC根据设定加热温度，实时调整加热源与待加热焊接电路板两者之间的距离；温度校准电路能将环境温度实时采集并送入PLC，由PLC以实时采集的环境温度对温度传感器进行校准和修正；
第四步，焊接：当温度传感器检测到待加热焊接处各向异性导电胶的温度达到设定温度时，转料架将柔性电路板放置架上的柔性电路板转移至位于加热源正下方的电路板上进行焊接；焊接完成后，转料架复位，电磁铁断电，焊接完成电路板继续向前输送；
步骤4，重复步骤2和步骤3，进行下一个待加热焊接电路板的加热焊接。
2.根据权利要求1所述的具有控温电路的电路板焊接加热方法，其特征在于：所述电路板包括至少三层金属层和设置在相邻两个金属层之间的绝缘层，其中位于底层的金属层和所有位于中间的金属层上均设置有与焊垫位置相对应的缺口，每个缺口内均填充有带有辐射屏蔽性能的氧化硅隔热层。
3.根据权利要求2所述的具有控温电路的电路板焊接加热方法，其特征在于：位于底层的金属层的底部设置有散热层，该散热层为与PLC相连接的半导体散热芯片。
4.根据权利要求1所述的具有控温电路的电路板焊接加热方法，其特征在于：所述柔性电路板放置架包括顶升台和固定设置在顶升台四周的围框。
5.根据权利要求1所述的具有控温电路的电路板焊接加热方法，其特征在于：所述步骤3中还包括第五步，对焊接完成电路板进行自动清扫的步骤。
6.根据权利要求5所述的具有控温电路的电路板焊接加热方法，其特征在于：所述步骤3中还包括第六步，对自动清扫后的电路板进行外观检测的步骤。
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