CN107309517A - 一种整流二极管装配件的激光锡焊方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种整流二极管装配件的激光锡焊方法，包括：采用正离焦状态下的激光束对待焊接区域进行预热；利用自动送丝组件将锡丝送至待焊接区域正上方，激光束以负离焦方式作用在锡丝上，并迅速加热融化锡丝，熔融的液态锡料滴落在整流二极管镀锡轴向引线与底座引脚之间的接触面上；利用超声波振子以固定频率发出振动，锡料不断浸润焊接处的引脚与引线，冷却后形成激光锡焊接头；采用同样方法完成右侧的焊接。该焊接方法提高了焊接接头的强度与质量。本发明还设计了一种自动化激光锡焊装置，整体涵盖了自动化上下料、自动化激光锡焊、产品质量检测及正品与次品分拣等工序，可实现高效率、高精度、高品质的二极管自动化封装。
Description
技术领域
本发明属于激光应用技术领域，具体涉及一种整流二极管装配件的激光锡焊方法和装置；
背景技术
随着信息技术的不断更新发展，人类社会逐渐迈入智能信息化时代，现代微电子制造产业正朝着微型化、智能化、高度集成、高性能及多样化的方向发展，因此微电子封装技术在微电子制造业中将发挥越来越重要的作用。
目前，在整流二极管装配件的锡焊工艺中，通常采用传统的电烙铁锡焊将整流二极管的引线与配套底座连接在一起；然而该方法存在诸多局限与弊端：1)利用电烙铁进行锡焊时，首先需将电烙铁进行预热，对准锡焊部位，再加热至可熔温度后供给焊锡，完成焊接，然而受到人工焊接工艺水平的限制，容易造成产品的焊接质量不一致；2)其次，对于焊接的工具而言，电烙铁的加热温度难以精确控制且易损坏，同时对于焊接时所使用的材料无法量化，直接影响了生产成本的核算；3)再者，电烙铁通过接触性加工方式焊接结构复杂的工件时，易产生干涉，同时存在应力接触易使线材的传输性能受影响。另外，对于电子设备来说，虚焊是造成接触不良现象的常见故障；虚焊主要是由焊锡熔点低且强度差、焊锡量少、待焊工件引脚存在应力现象及表面存在氧化层或污垢等因素所导致，其焊点通常处于有接触电阻的连接状态，导致电路工作不正常，出现时好时坏的不稳定现象，给电路的调试、使用和维护带来重大隐患。
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、非接触式加热等优点。基于这些优点，非接触式的激光锡焊技术受到许多高精密电子厂商的青睐，但是由于国内对该技术的研究起步较晚，目前仍以进口设备为主，不仅价格昂贵，而且技术支持时效性差，因此研发出性能稳定的“中国制造”激光锡焊设备，并将其与工业生产自动化进行集成将是亟待解决的难题。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种成本低、集成度高的整流二极管装配件的激光锡焊方法；本发明还同时提供了一种整流二极管装配件的激光锡焊装置。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种整流二极管装配件的激光锡焊方法，包括如下步骤:
(1)通过自动上料机构将整流二极管平稳放置在配套底座的引脚上并装夹固定，形成待焊接的整流二极管装配件；
(2)调节激光焊接头的位置，使其恰好处于整流二极管装配件的左侧待焊接处的正上方；
(3)调节激光焊接头的位置，使其输出激光束的焦平面在待焊接处的上方，采用正离焦状态下的激光束对待焊接区域进行预热；
(4)利用自动送丝组件将锡丝送至待焊接区域正上方，且位于输出激光束的焦平面上方，激光束以负离焦方式作用在锡丝上，并迅速加热融化锡丝，熔融的液态锡料滴落在整流二极管镀锡轴向引线与底座引脚之间的接触面上；
(5)利用整流二极管装配件底部的超声波振子以固定频率发出振动，同时正离焦状态下的激光束继续作用在熔融状态的锡料上，锡料不断浸润焊接处的引脚与引线，冷却后形成激光锡焊接头；
(6)调节激光焊接头的位置，使其处于整流二极管装配件的右侧待焊接处的正上方；按照步骤(3)-(5)的方法完成整流二极管装配件右侧的焊接；
(7)使电流探针下移至接触配套底座的侧面引脚，并通过检测设备检测已焊接的整流二极管装配件是否接通；若接通，则认为焊接后的工件为合格品；否则，为次品；
(8)通过下料气动手指自动抓取二极管底座端面，并将整流二极管装配件平稳移至下料滑槽处，合格品沿一侧滑槽滑落至收料盒内；次品由另一侧滑槽滑落至次品盒。
一种整流二极管装配件的激光锡焊装置，包括底座上料组件、二极管上料组件、激光锡焊组件、检测组件、下料组件、凸轮分割器组件、基板和定位模具组件；
所述凸轮分割器组件包括工作台、减速直流电机、电机安装支架、联轴器和凸轮分割器，减速直流电机通过电机安装支架固定在基板上，联轴器一端连接减速直流电机输出转轴，另一端连接凸轮分割器转轴，工作台通过孔配合安装在凸轮分割器上；减速直流电机通过联轴器来驱动凸轮分割器，进而驱动工作台转动；所述工作台呈圆形，其上表面沿圆周方向均匀设置有五个定位模具组件；
所述定位模具组件包括定位模具、模具固定板和支脚，所述定位模具呈阶梯状，上一层开有与整流二极管装配件的配套底座外形匹配的凹槽，用于固定放置工件；上一层四周开有沉头孔，并通过螺纹配合将定位模具固定在模具固定板上，模具固定板安装在两侧对称布置的支脚上；支脚的底端固定安装在工作台上；
所述底座上料组件、二极管上料组件、激光锡焊组件、二极管检测组件和工件下料组件依顺序布置在工作台的外围；
所述底座上料组件包括第一振动盘、X向移动导向组件、Z向移动导向组件、吸盘安装架、真空吸盘、底座旋转组件、第一直振器、第一直振器安装架、导柱立架和底座直振送料底板；其中，第一振动盘、底座直振送料底板、第一直振器和直振器安装架构成二极管底座的输出单元，底座直振送料底板一侧连接第一振动盘输出端，另一侧安装了限位板，底部设有第一直振器；
所述X向移动导向组件包括X向气缸、X向定位板、两个X向直线轴承、浮动接头、两根X向光轴及X向移动板，X向定位板安装在导柱立架上，X向气缸安装在X向定位板中间，浮动接头一端连接X向气缸的活塞杆，另一端连接X向移动板，两个X向直线轴承固定安装在X向定位板两侧，两根X向光轴分别与X向直线轴承同轴配合安装，X向光轴的末端安装在X向移动板上，在X向气缸作用下，带动X向移动板进行X向往复运动；
所述Z向移动导向组件包括Z向气缸、Z向定位板、Z向直线轴承、Z 向光轴和Z向移动板，在Z向气缸作用下实现Z向移动板的Z向往复运动； X向移动板与Z向定位板连接在一起，进而通过X向移动导向组件可驱动整个Z向移动导向组件进行X向往复运动；
所述底座旋转组件包括旋转气缸、旋转定位模具、模具固定板和折弯件，定位模具安装在模具固定板上，模具固定板安装在旋转气缸的转台上，旋转气缸通过折弯件固定安装在直振送料底板的末端，用于将配套底座旋转90度；
所述吸盘安装架呈凸字形，中间凸出平面通过螺纹配合安装在Z向移动导向组件的Z向移动板上，吸盘安装架的两侧分别安装有一个真空吸盘；两个真空吸盘的连线沿X方向设置，即与X向移动板的运动方向一致；靠近第一振动盘的真空吸盘用于将配套底座从底座直振送料底板上转移至旋转定位模具上；远离第一振动盘的真空吸盘用于将旋转后的配套底座转移至工作台上的定位模具组件上；
所述二极管上料组件包括第二振动盘、二极管直振送料底板、第二直振器、直角板、限位板、直振器安装支架、第一紧凑型带杆气缸、二极管顶出块、移料气缸、后置限位块、移料光轴、导向滑块、移料固定板、前置限位块、第二紧凑型带杆气缸、气爪安装架、气爪、气动手指和固定支撑板；
所述第二振动盘、二极管直振送料板、第二直振器、直振器安装支架、第一紧凑型带杆气缸、二极管顶出块构成整流二极管的输出单元，其中直振送料底板一侧连接第二振动盘输出端，另一侧安装了限位板，底部设有第二直振器；直角板安装在二极管直振送料板上，与限位板组成导向槽；在限位板下方安装有第一紧凑型带杆气缸，二极管顶出块呈L形，一端通过螺纹配合安装在第一紧凑型带杆气缸上，另一端延伸至导向槽下方，在第一紧凑型带杆气缸作用下将整流二极管沿导向槽顶出；
所述移料气缸、后置限位块、移料光轴、导向滑块、移料固定板、前置限位块、第二紧凑型带杆气缸、气爪安装架、气爪、气动手指和支撑板构成二极管移料单元；所述移料固定板安装在支撑板上，前置限位块和后置限位块分别安装在移料固定板的两侧，两根移料光轴两端分别安装在前、后限位块的通孔内，并通过定位销锁紧，移料气缸安装在后置限位块中部，活塞杆伸出端连接导向滑块中心螺纹孔并通过螺母锁紧，导向滑块两侧开有通孔并装配了直线轴承，与移料光轴同轴配合安装；第二紧凑型带杆气缸安装在导向滑块上，所述气爪安装架呈L形，一侧通过孔配合安装在第二紧凑型带杆气缸的活塞杆端面上，另一侧开有中心对称的两个直槽口，气爪与直槽口通过螺栓配合安装，同时也可实现气爪位置的调整；所述气动手指为一对，呈Z字形，一端通过孔配合与气爪实现装配，另一端开有 V形凹槽；整流二极管被二极管顶出块顶出后，气爪带动气动手指将整流二极管抓取，在移料气缸的作用下，将整流二极管平稳放置在工作台上定位模具组件的配套底座的引脚上；
所述激光锡焊组件包括焊接组件、自动送丝组件和超声波振动组件，所述自动送丝组件设置在焊接组件的下方，超声波振动组件设置在对应激光锡焊工位处定位模具的下方；
所述焊接组件包括型材架、Z向电动模组、X向电动模组、激光焊接头固定板、直角折弯板、工业高温红外测温仪、激光焊接头、CCD工业相机安装架和CCD工业相机；Z向电动模组安装在X向电动模组上，X向电动模组安装在型材架上，激光焊接头固定板安装在Z向电动模组上；所述工业高温红外测温仪、激光焊接头、CCD工业相机分别通过直角折弯板、螺纹孔、CCD工业相机安装架安装在激光焊接头固定板上，激光焊接头居中，工业高温红外测温仪和CCD工业相机置于两侧并与激光焊接头之间有一夹角；
所述自动送丝组件包括锡丝卷、锡丝输出装置、模具固定板、送丝型材架、带杆气缸、高度可调模具固定板、多关节转接装置和锡丝出口导向管，所述锡丝卷与锡丝输出装置均为两套，并对称安装在模具固定板上，模具固定板的底部设有送丝型材架，带杆气缸安装在高度可调固定板上，带杆气缸的活塞杆伸出端连接多关节转接装置；
超声波振动组件包括举升气缸、超声波振子安装架、超声波振子、锁紧螺栓、振动定位板，所述举升气缸安装在基板上，超声波振子安装架通过孔配合安装在举升气缸的活塞杆上，超声波振子通过锁紧螺栓定位安装在超声波振子安装架与振动定位板之间；
所述检测组件包括匚形支架、角支架、无杆气缸、电流探针安装架和电流探针，角支架共四组分别安装在匚形支架四个角上，无杆气缸安装在匚形支架上方，电流探针安装架通过孔配合安装在无杆气缸滑块上，电流探针共两个，设置在电流探针安装架上；
所述下料组件包括支撑板、下料气缸、导轨组件安装板、导轨组件、下料型材架、转接件、液压缓冲器、下料气爪安装架、下料气爪、第三紧凑型带杆气缸、下料气动手指、下料滑槽、挡板组件、滑槽支架和收料盒；所述支撑板呈L形，其一侧通过螺纹孔与导轨组件安装板配合安装，底部则与下料型材架定位安装，下料气缸安装在支撑板一侧通孔处并通过螺母锁紧，下料气缸的活塞杆延伸端与转接件的通孔同轴配合安装，并通过螺母实现双向锁紧，转接件穿过导轨组件安装板中部的直槽口与滑块通过沉头孔配合安装，导轨组件共两组对称安装在导轨组件安装板的直槽口两侧，第三紧凑型带杆气缸安装在滑块上；所述下料气爪安装架呈L形，一侧通过孔配合安装在活塞杆端面上，另一侧开有中心对称的两个直槽口，下料气爪与直槽口通过螺栓配合安装，同时也可实现下料气爪位置的调整；所述下料气动手指为一对，呈Z字形，上端通过孔配合与下料气爪实现装配，下端开有齿形排槽，下料气爪带动下料气动手指将二极管底座抓取，在移料组件的作用下，将二极管组件平稳移至下料滑槽处，并松开下料气动手指，工件下落。
进一步的，所述下料滑槽呈人字形，通过滑槽支架安装在基板上，在滑槽中部设有挡板组件，其中挡板组件包括挡板和旋转气缸，旋转气缸用于控制挡板的位置。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明根据整流二极管装配件的焊接工艺要求，选择激光作为替代热源，激光加工精度高，光斑尺寸可达微米级，能量集中，焊点精确，同时加工方式为非接触加工，避免了接触焊接造成的机械式挤压，局部加热，热影响区小；发明内容中所涉及的激光锡焊工位，设置了CCD成像实时焊接监控系统及工业高温红外测温系统，可对激光熔锡焊过程的效果及温度进行在线监测，并通过反馈机制对激光的功率、离焦量等参数进行动态调整，有效提高了焊接的效率、精度及质量。
2、本发明根据整流二极管的焊接工艺要求，针对焊接工件的特殊结构，设计了一种效果显著的激光锡焊方法，首先利用正离焦的低功率激光束对焊接区域进行预热，然后激光束以负离焦方式融化锡丝，最后继续利用正离焦的低功率激光束作用在熔融状态的锡料上，形成激光锡焊接头，并在超声波辅助下有效降低虚焊，提高了焊接接头的强度与质量。
3、本发明还根据二极管的焊接工艺要求及生产方式的优化改进，设计了一种自动化激光锡焊装置，整体涵盖了自动化上下料、自动化激光锡焊、产品质量检测及正品与次品分拣等工序，可实现高效率、高精度、高品质的二极管自动化封装。
附图说明
图1为整流二极管装配件结构图；
图2为二极管支脚激光熔锡焊自动化焊接装置结构图；
图3为二极管底座上料组件结构图；
图4为X向与Z向移动导向组件结构图；
图5为底座旋转组件结构图；
图6为二极管上料组件结构图；
图7为二极管上料组件的局部放大图；
图8为二极管激光熔锡焊组件激光锡焊组件结构图；
图9为焊接组件结构图；
图10为自动送丝组件结构图；
图11为超声波振动组件的结构图；
图12为检测组件的结构图；
图13为工件下料组件结构图；
图14为挡板组件结构图；
图15为凸轮分割器组件结构图；
图16为二极管定位模具组件结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明；
如图1所示，整流二极管装配件9主要由整流二极管901和配套底座902构成，其中整流二极管901由两侧引出端导线(简称引线)、晶片、焊片、塑封料等组成，其作用主要是靠内置的半导体硅芯片(晶粒)的PN结对于电流可进行正向导通反向截止的特性而实现对电源整流目的；在使用时需要将整流二极管901与配套底座902焊接在一起，即形成整流二极管装配件；配套底座902与整流二极管901相对独立，其上端面设有两只引脚通过锡焊方法将整流二极管901进行焊接固定，左侧和前侧端面各设有一对嵌入型的金属引脚。
本发明提供了一种用于焊接上述整流二极管装配件9的激光锡焊方法，具体包括如下步骤：
(1)通过自动上料机构将整流二极管平稳放置在配套底座的引脚上并装夹固定，形成待焊接的整流二极管装配件；
(2)调节激光焊接头的位置，使其恰好处于整流二极管装配件的左侧待焊接处的正上方；
(3)调节激光焊接头的位置，使其输出激光束的焦平面在待焊接处的上方，采用正离焦状态下的激光束对待焊接区域进行预热；
(4)利用自动送丝组件将锡丝送至待焊接区域正上方，且位于输出激光束的焦平面上方，激光束以负离焦方式作用在锡丝上，并迅速加热融化锡丝，熔融的液态锡料滴落在整流二极管镀锡轴向引线与底座引脚之间的接触面上；
(5)利用整流二极管装配件底部的超声波振子以固定频率发出振动，同时正离焦状态下的激光束继续作用在熔融状态的锡料上，锡料不断浸润焊接处的引脚与引线，冷却后形成激光锡焊接头；
(6)调节激光焊接头的位置，使其处于整流二极管装配件的右侧待焊接处的正上方；按照步骤(3)-(5)的方法完成整流二极管装配件右侧的焊接；
(7)使电流探针下移至接触配套底座的侧面引脚，并通过检测设备检测已焊接的整流二极管装配件是否接通；若接通，则认为焊接后的工件为合格品；否则，为次品；
(8)通过下料气动手指自动抓取二极管底座端面，并将整流二极管装配件平稳移至下料滑槽处，合格品沿一侧滑槽滑落至收料盒内；次品由另一侧滑槽滑落至次品盒。
如图2-16所示，本发明提供了一种整流二极管装配件的激光锡焊装置，其主体采用五分度精密分割器驱动，凸轮分割器工作台上设置有五个装配工位，每个装配工位上均设有相同的定位模具组件；凸轮分割器工作台的外围依次设置有底座上料工位、二极管上料工位、激光锡焊工位、检测工位和下料工位；
具体的讲，该整流二极管装配件的激光锡焊装置包括底座上料组件1、二极管上料组件2、激光锡焊组件3、检测组件4、下料组件5、凸轮分割器组件6、基板7和定位模具组件8。
所述凸轮分割器组件6包括工作台601、减速直流电机602、电机安装支架603、联轴器604和凸轮分割器605，减速直流电机602通过电机安装支架603固定在基板7上，联轴器604一端连接减速直流电机602输出转轴，另一端连接凸轮分割器605转轴，工作台601通过孔配合安装在凸轮分割器605上。减速直流电机602通过联轴器604来驱动凸轮分割器605，进而驱动工作台601转动。所述工作台601呈圆形，其上表面沿圆周方向均匀设置有五个定位模具组件8。
所述定位模具组件8包括定位模具801、模具固定板802和支脚803，所述定位模具801呈阶梯状，上一层开有与整流二极管装配件9的配套底座902外形匹配的凹槽，用于固定放置工件；上一层四周开有沉头孔，并通过螺纹配合将定位模具801固定在模具固定板802上，模具固定板802 安装在两侧对称布置的支脚803上。支脚803的底端固定安装在工作台601 上。
所述底座上料组件1、二极管上料组件2、激光锡焊组件3、二极管检测组件4和工件下料组件5依顺序布置在工作台601的外围。
所述底座上料组件1包括第一振动盘101、X向移动导向组件102、Z 向移动导向组件103、吸盘安装架104、真空吸盘105、底座旋转组件106、第一直振器107、第一直振器安装架108、导柱立架109和底座直振送料底板110。其中，第一振动盘101、底座直振送料底板110、第一直振器107 和直振器安装架108构成二极管底座的输出单元，底座直振送料底板110 一侧连接第一振动盘101输出端，另一侧安装了限位板，底部设有第一直振器107，用于提高送料效率。
所述X向移动导向组件102包括X向气缸1021、X向定位板1022、两个X向直线轴承1023、浮动接头1024、两根X向光轴1025及X向移动板1026，X向定位板1022安装在导柱立架109上，X向气缸1201安装在 X向定位板1022中间，浮动接头1024一端连接X向气缸1201的活塞杆，另一端连接X向移动板1026，两个X向直线轴承1023固定安装在X向定位板1022两侧，两根X向光轴1025分别与X向直线轴承1023同轴配合安装，X向光轴1025的末端安装在X向移动板1026上，在X向气缸1021 作用下，带动X向移动板1026进行X向往复运动。
所述Z向移动导向组件103包括Z向气缸1031、Z向定位板1032、Z 向直线轴承1033、Z向光轴1034和Z向移动板1035，在Z向气缸1031作用下实现Z向移动板1035的Z向往复运动；X向移动板1026与Z向定位板1032连接在一起，进而通过X向移动导向组件102可驱动整个Z向移动导向组件103进行X向往复运动。
所述底座旋转组件106包括旋转气缸1061、旋转定位模具1063、模具固定板1062和折弯件1064，定位模具801安装在模具固定板1062上，模具固定板1062安装在旋转气缸1061的转台上，旋转气缸1061通过折弯件 1064固定安装在直振送料底板110的末端，用于将配套底座902旋转90度。
所述吸盘安装架104呈凸字形，中间凸出平面通过螺纹配合安装在Z 向移动导向组件的Z向移动板1035上，吸盘安装架104的两侧分别安装有一个真空吸盘105；两个真空吸盘105的连线沿X方向设置，即与X向移动板1026的运动方向一致。靠近第一振动盘101的真空吸盘105用于将配套底座902从底座直振送料底板110上转移至旋转定位模具1063上；远离第一振动盘101的真空吸盘105用于将旋转后的配套底座902转移至工作台601上的定位模具组件8上；本发明采用前后设置真空吸盘105的方式，并通过X向移动导向组件102、Z向移动导向组件103及旋转气缸组件106 的协调动作，同时实现了配套底座902的90°旋转及移料。
所述二极管上料组件2包括第二振动盘201、二极管直振送料底板202、第二直振器203、直角板204、限位板205、直振器安装支架206、第一紧凑型带杆气缸207、二极管顶出块208、移料气缸209、后置限位块210、移料光轴211、导向滑块212、移料固定板213、前置限位块214、第二紧凑型带杆气缸215、气爪安装架216、气爪217、气动手指218和固定支撑板219。
所述第二振动盘201、二极管直振送料板202、第二直振器203、直振器安装支架206、第一紧凑型带杆气缸207、二极管顶出块208构成整流二极管901的输出单元，其中直振送料底板202一侧连接第二振动盘201输出端，另一侧安装了限位板205，底部设有第二直振器203，用于提高送料效率。直角板204安装在二极管直振送料板202上，与限位板205组成导向槽；在限位板205下方安装有第一紧凑型带杆气缸207，二极管顶出块 208呈L形，一端通过螺纹配合安装在第一紧凑型带杆气缸207上，另一端延伸至导向槽下方，在第一紧凑型带杆气缸207作用下将整流二极管901 沿导向槽顶出。
所述移料气缸209、后置限位块210、移料光轴211、导向滑块212、移料固定板213、前置限位块214、第二紧凑型带杆气缸215、气爪安装架 216、气爪217、气动手指218和支撑板219构成二极管移料单元；所述移料固定板213安装在支撑板219上，前置限位块214和后置限位块210分别安装在移料固定板213的两侧，两根移料光轴211两端分别安装在前、后限位块的通孔内，并通过定位销锁紧，移料气缸209安装在后置限位块 210中部，活塞杆伸出端连接导向滑块212中心螺纹孔并通过螺母锁紧，导向滑块212两侧开有通孔并装配了直线轴承，与移料光轴211同轴配合安装；第二紧凑型带杆气缸215安装在导向滑块212上，所述气爪安装架216 呈L形，一侧通过孔配合安装在第二紧凑型带杆气缸215的活塞杆端面上，另一侧开有中心对称的两个直槽口，气爪217与直槽口通过螺栓配合安装，同时也可实现气爪位置的调整；所述气动手指218为一对，呈Z字形，一端通过孔配合与气爪217实现装配，另一端开有V形凹槽。整流二极管901 被二极管顶出块208顶出后，气爪217带动气动手指218将整流二极管901 抓取，在移料气缸209的作用下，将整流二极管901平稳放置在工作台601上定位模具组件8的配套底座902的引脚上。
所述激光锡焊组件3包括焊接组件301、自动送丝组件302和超声波振动组件303，所述自动送丝组件302设置在焊接组件301的下方，超声波振动组件303设置在对应激光锡焊工位处定位模具801的下方。
所述焊接组件301包括型材架3019、Z向电动模组3011、X向电动模组3012、激光焊接头固定板3013、直角折弯板3014、工业高温红外测温仪 3015、激光焊接头3016、CCD工业相机安装架3017和CCD工业相机3018。 Z向电动模组3011安装在X向电动模组3012上，X向电动模组3012安装在型材架3019上，激光焊接头固定板3013安装在Z向电动模组3011上；所述工业高温红外测温仪3015、激光焊接头3016、CCD工业相机3018分别通过直角折弯板3014、螺纹孔、CCD工业相机安装架3017安装在激光焊接头固定板3013上，激光焊接头3016居中，工业高温红外测温仪3015 和CCD工业相机3018置于两侧并与激光焊接头3016呈一定角度，可实现在线监测激光锡焊的效果及焊接的时效温度。
所述自动送丝组件302包括锡丝卷3021、锡丝输出装置3022、模具固定板3023、送丝型材架3024、带杆气缸3025、高度可调模具固定板3026、多关节转接装置3027和锡丝出口导向管3028，所述锡丝卷3021与锡丝输出装置3022均为两套，并对称安装在模具固定板3023上，模具固定板3023 的底部设有送丝型材架3024，带杆气缸3025安装在高度可调固定板3026 上，带杆气缸3025的活塞杆伸出端连接多关节转接装置3027，通过调整多关节转接装置3027的空间位置可确定出丝口的最佳位置及角度。自动送丝组件302将锡丝送至待焊接部位正上方约10～12mm处，利用聚焦激光光束迅速加热融化锡丝，熔融的液态锡料滴落在整流二极管镀锡轴向引线与底座引脚之间的接触面上，并在激光与超声波振子共同作用下形成牢固的焊接接头。
超声波振动组件303包括举升气缸3031、超声波振子安装架3032、超声波振子3033、锁紧螺栓3034、振动定位板3035，所述举升气缸3031安装在基板7上，超声波振子安装架3032通过孔配合安装在举升气缸3031 的活塞杆上，超声波振子3033通过锁紧螺栓3034定位安装在超声波振子安装架3032与振动定位板3035之间。
所述检测组件4包括匚形支架401、角支架402、无杆气缸403、电流探针安装架404和电流探针405，角支架402共四组分别安装在匚形支架 401四个角上，无杆气缸403安装在匚形支架401上方，电流探针安装架 404通过孔配合安装在无杆气缸403滑块上，电流探针405共两个，设置在电流探针安装架404上。当定位模具组件8到达检测工位时，电流探针405在无杆气缸403的作用下，下移至接触配套底座902侧面引脚并检测是否接通。
所述下料组件5包括支撑板501、下料气缸502、导轨组件安装板503、导轨组件504、下料型材架505、转接件506、液压缓冲器507、下料气爪安装架508、下料气爪509、第三紧凑型带杆气缸510、下料气动手指511、下料滑槽512、挡板组件513、滑槽支架514和收料盒515。所述支撑板501 呈L形，其一侧通过螺纹孔与导轨组件安装板503配合安装，底部则与下料型材架505定位安装，下料气缸502安装在支撑板501一侧通孔处并通过螺母锁紧，下料气缸502的活塞杆延伸端与转接件506的通孔同轴配合安装，并通过螺母实现双向锁紧，转接件506穿过导轨组件安装板503中部的直槽口与滑块通过沉头孔配合安装，导轨组件504共两组对称安装在导轨组件安装板503的直槽口两侧，第三紧凑型带杆气缸510安装在滑块上；所述下料气爪安装架508呈L形，一侧通过孔配合安装在活塞杆端面上，另一侧开有中心对称的两个直槽口，下料气爪509与直槽口通过螺栓配合安装，同时也可实现下料气爪509位置的调整；所述下料气动手指511 为一对，呈Z字形，上端通过孔配合与下料气爪509实现装配，下端开有齿形排槽，下料气爪509带动下料气动手指511将二极管底座抓取，在移料组件的作用下，将二极管组件9平稳移至下料滑槽512处，并松开下料气动手指511，工件下落；所述下料滑槽512呈人字形，通过滑槽支架514 安装在基板7上，在滑槽中部设有挡板组件513，其中挡板组件513包括挡板5131和旋转气缸5132，当工件为合格品时，挡板5131居于左位，工件由右侧滑槽滑落至收料盒515内，反之，工件由左侧滑槽滑落。
本发明所述整流二极管装配件的激光锡焊装置工作过程如下：
在底座上料工位：首先，通过第一振动盘101、底座直振送料底板110、第一直振器107等装置进行上料直线输送；然后，靠近第一振动盘101的真空吸盘105将配套底座902从底座直振送料底板110上转移至旋转定位模具1063上，远离第一振动盘101的真空吸盘105将旋转后的配套底座902 转移至工作台601上的定位模具组件8上，通过X向移动导向组件102、Z 向移动导向组件103及旋转气缸组件106的协调动作，同时实现了配套底座902的90°旋转及移料。
在整流二极管上料工位：首先，通过第二振动盘201、二极管直振送料底板202、第二直振器203等装置进行上料直线输送；然后，整流二极管901被二极管顶出块208沿导向槽顶出，气爪217带动气动手指218将整流二极管901抓取，在移料气缸209的作用下，将整流二极管901平稳放置在工作台601上定位模具组件8上配套底座902的引脚上。
在整流二极管激光锡焊工位：首先，对待焊接整流二极管装配件9的左侧进行激光锡焊，焊接组件301在Z向电动模组3011与X向电动模组 3012作用下移至整流二极管装配件9的左侧待焊接处的正上方；然后，利用离焦状态下的低功率激光束对待焊接区域进行预热，接着自动送丝组件 302将锡丝送至待焊接部位正上方约4～6mm处，激光束以负离焦方式作用在锡丝上，并迅速加热融化锡丝，熔融的液态锡料滴落在整流二极管镀锡轴向引线与底座引脚之间的接触面上，超声波振子以一定频率发出振动，同时正离焦状态下的低功率激光束继续作用在熔融状态的锡料上，锡料不断浸润焊接处的引脚与引线，冷却后形成激光锡焊接头；同理对整流二极管装配件9的右侧进行激光锡焊。
在整流二极管检测工位：电流探针405在无杆气缸403的作用下，下移至接触配套底座902侧面引脚，并通过检测设备检测已焊接的整流二极管装配件9是否接通。
在整流二极管检测下料工位：下料气爪509带动下料气动手指511抓取二极管底座端面，在移料组件的作用下，整流二极管装配件9被平稳移至下料滑槽512处，并松开下料气动手指511，当工件在检测工位被确认为合格品时，挡板5131居于左位，工件沿右侧滑槽滑落至收料盒515内，反之，工件由左侧滑槽滑落。
具体激光锡焊工艺方法：
1)根据待焊接部位的位置，所述自动送丝装置为两侧送丝，送丝速度控制在3mm～5mm/s，重复性误差在±3％以内，同时具有断续送丝功能，且断续送丝频率及占空比可调。
2)激光锡焊时，先利用离焦状态下(正离焦5～6mm)的低功率 (25～30w)激光束对待焊接区域进行预热，然后激光束以负离焦(4～5mm) 方式作用在锡丝上，通过工艺调试，送丝速度控制在3.5～4mm/s，激光输出功率控制在40～43w时，锡丝的融化效率与送丝速度达到最佳效果。
3)一定量的熔融锡料滴落至待焊接处后，送丝装置复位，在定位夹具底部的超声波振子以一定频率发出振动，同时离焦状态下(正离焦5～6mm) 的低功率(25～30w)激光束继续作用在熔融状态的锡料上，锡料不断浸润焊接处的引脚与引线，在超声波的辅助作用下可有效提高锡焊接头的结构强度，减少虚焊，进而提高焊接的质量。
4)激光锡焊采用半导体激光器及工业高温红外测温系统、CCD成像实时焊接监控系统，所述半导体激光器最高输出功率为50w，聚焦光斑尺寸为0.8mm x 0.8mm，焊点温度100～400℃连续可调，CCD成像实时焊接监控系统将焊点清晰呈现，工业高温红外测温系统监测焊接温度变化，同时通过反馈机制动态控制激光输出功率，从而维持焊点温度恒定。
本发明可改变为多种方式对本领域的技术人员是显而易见的，这样的改变不认为脱离本发明的范围；所有这样的对所述领域的技术人员显而易见的修改，将包括在本权利要求的范围之内。
Claims (3)
1.一种整流二极管装配件的激光锡焊方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)通过自动上料机构将整流二极管平稳放置在配套底座的引脚上并装夹固定，形成待焊接的整流二极管装配件；
(2)调节激光焊接头的位置，使其恰好处于整流二极管装配件的左侧待焊接处的正上方；
(3)调节激光焊接头的位置，使其输出激光束的焦平面在待焊接处的上方，采用正离焦状态下的激光束对待焊接区域进行预热；
(4)利用自动送丝组件将锡丝送至待焊接区域正上方，且位于输出激光束的焦平面上方，激光束以负离焦方式作用在锡丝上，并迅速加热融化锡丝，熔融的液态锡料滴落在整流二极管镀锡轴向引线与底座引脚之间的接触面上；
(5)利用整流二极管装配件底部的超声波振子以固定频率发出振动，同时正离焦状态下的激光束继续作用在熔融状态的锡料上，锡料不断浸润焊接处的引脚与引线，冷却后形成激光锡焊接头；
(6)调节激光焊接头的位置，使其处于整流二极管装配件的右侧待焊接处的正上方；按照步骤(3)-(5)的方法完成整流二极管装配件右侧的焊接；
(7)使电流探针下移至接触配套底座的侧面引脚，并通过检测设备检测已焊接的整流二极管装配件是否接通；若接通，则认为焊接后的工件为合格品；否则，为次品；
(8)通过下料气动手指自动抓取二极管底座端面，并将整流二极管装配件平稳移至下料滑槽处，合格品沿一侧滑槽滑落至收料盒内；次品由另一侧滑槽滑落至次品盒。
2.一种整流二极管装配件的激光锡焊装置，其特征在于，包括底座上料组件(1)、二极管上料组件(2)、激光锡焊组件(3)、检测组件(4)、下料组件(5)、凸轮分割器组件(6)、基板(7)和定位模具组件(8)；
所述凸轮分割器组件(6)包括工作台(601)、减速直流电机(602)、电机安装支架(603)、联轴器(604)和凸轮分割器(605)，减速直流电机(602)通过电机安装支架(603)固定在基板(7)上，联轴器(604)一端连接减速直流电机(602)输出转轴，另一端连接凸轮分割器(605)转轴，工作台(601)通过孔配合安装在凸轮分割器(605)上；减速直流电机(602)通过联轴器(604)来驱动凸轮分割器(605)，进而驱动工作台(601)转动；所述工作台(601)呈圆形，其上表面沿圆周方向均匀设置有五个定位模具组件(8)；
所述定位模具组件(8)包括定位模具(801)、模具固定板(802)和支脚(803)，所述定位模具(801)呈阶梯状，上一层开有与整流二极管装配件(9)的配套底座(902)外形匹配的凹槽，用于固定放置工件；上一层四周开有沉头孔，并通过螺纹配合将定位模具(801)固定在模具固定板(802)上，模具固定板(802)安装在两侧对称布置的支脚(803)上；支脚(803)的底端固定安装在工作台(601)上；
所述底座上料组件(1)、二极管上料组件(2)、激光锡焊组件(3)、二极管检测组件(4)和工件下料组件(5)依顺序布置在工作台(601)的外围；
所述底座上料组件(1)包括第一振动盘(101)、X向移动导向组件(102)、Z向移动导向组件(103)、吸盘安装架(104)、真空吸盘(105)、底座旋转组件(106)、第一直振器(107)、第一直振器安装架(108)、导柱立架(109)和底座直振送料底板(110)；其中，第一振动盘(101)、底座直振送料底板(110)、第一直振器(107)和直振器安装架(108)构成二极管底座的输出单元，底座直振送料底板(110)一侧连接第一振动盘(101)输出端，另一侧安装了限位板，底部设有第一直振器(107)；
所述X向移动导向组件(102)包括X向气缸(1021)、X向定位板(1022)、两个X向直线轴承(1023)、浮动接头(1024)、两根X向光轴(1025)及X向移动板(1026)，X向定位板(1022)安装在导柱立架(109)上，X向气缸(1201)安装在X向定位板(1022)中间，浮动接头(1024)一端连接X向气缸(1201)的活塞杆，另一端连接X向移动板(1026)，两个X向直线轴承(1023)固定安装在X向定位板(1022)两侧，两根X向光轴(1025)分别与X向直线轴承(1023)同轴配合安装，X向光轴(1025)的末端安装在X向移动板(1026)上，在X向气缸(1021)作用下，带动X向移动板(1026)进行X向往复运动；
所述Z向移动导向组件(103)包括Z向气缸(1031)、Z向定位板(1032)、Z向直线轴承(1033)、Z向光轴(1034)和Z向移动板(1035)，在Z向气缸(1031)作用下实现Z向移动板(1035)的Z向往复运动；X向移动板(1026)与Z向定位板(1032)连接在一起，进而通过X向移动导向组件(102)可驱动整个Z向移动导向组件(103)进行X向往复运动；
所述底座旋转组件(106)包括旋转气缸(1061)、旋转定位模具(1063)、模具固定板(1062)和折弯件(1064)，定位模具(801)安装在模具固定板(1062)上，模具固定板(1062)安装在旋转气缸(1061)的转台上，旋转气缸(1061)通过折弯件(1064)固定安装在直振送料底板(110)的末端，用于将配套底座(902)旋转90度；
所述吸盘安装架(104)呈凸字形，中间凸出平面通过螺纹配合安装在Z向移动导向组件的Z向移动板(1035)上，吸盘安装架(104)的两侧分别安装有一个真空吸盘(105)；两个真空吸盘(105)的连线沿X方向设置，即与X向移动板(1026)的运动方向一致；靠近第一振动盘(101)的真空吸盘(105)用于将配套底座(902)从底座直振送料底板(110)上转移至旋转定位模具(1063)上；远离第一振动盘(101)的真空吸盘(105)用于将旋转后的配套底座(902)转移至工作台(601)上的定位模具组件(8)上；
所述二极管上料组件(2)包括第二振动盘(201)、二极管直振送料底板(202)、第二直振器(203)、直角板(204)、限位板(205)、直振器安装支架(206)、第一紧凑型带杆气缸(207)、二极管顶出块(208)、移料气缸(209)、后置限位块(210)、移料光轴(211)、导向滑块(212)、移料固定板(213)、前置限位块(214)、第二紧凑型带杆气缸(215)、气爪安装架(216)、气爪(217)、气动手指(218)和固定支撑板(219)；
所述第二振动盘(201)、二极管直振送料板(202)、第二直振器(203)、直振器安装支架(206)、第一紧凑型带杆气缸(207)、二极管顶出块(208)构成整流二极管(901)的输出单元，其中直振送料底板(202)一侧连接第二振动盘(201)输出端，另一侧安装了限位板(205)，底部设有第二直振器(203)；直角板(204)安装在二极管直振送料板(202)上，与限位板(205)组成导向槽；在限位板(205)下方安装有第一紧凑型带杆气缸(207)，二极管顶出块(208)呈L形，一端通过螺纹配合安装在第一紧凑型带杆气缸(207)上，另一端延伸至导向槽下方，在第一紧凑型带杆气缸(207)作用下将整流二极管(901)沿导向槽顶出；
所述移料气缸(209)、后置限位块(210)、移料光轴(211)、导向滑块(212)、移料固定板(213)、前置限位块(214)、第二紧凑型带杆气缸(215)、气爪安装架(216)、气爪(217)、气动手指(218)和支撑板(219)构成二极管移料单元；所述移料固定板(213)安装在支撑板(219)上，前置限位块(214)和后置限位块(210)分别安装在移料固定板(213)的两侧，两根移料光轴(211)两端分别安装在前、后限位块的通孔内，并通过定位销锁紧，移料气缸(209)安装在后置限位块(210)中部，活塞杆伸出端连接导向滑块(212)中心螺纹孔并通过螺母锁紧，导向滑块(212)两侧开有通孔并装配了直线轴承，与移料光轴(211)同轴配合安装；第二紧凑型带杆气缸(215)安装在导向滑块(212)上，所述气爪安装架(216)呈L形，一侧通过孔配合安装在第二紧凑型带杆气缸(215)的活塞杆端面上，另一侧开有中心对称的两个直槽口，气爪(217)与直槽口通过螺栓配合安装，同时也可实现气爪位置的调整；所述气动手指(218)为一对，呈Z字形，一端通过孔配合与气爪(217)实现装配，另一端开有V形凹槽；整流二极管(901)被二极管顶出块(208)顶出后，气爪(217)带动气动手指(218)将整流二极管(901)抓取，在移料气缸(209)的作用下，将整流二极管(901)平稳放置在工作台(601)上定位模具组件(8)的配套底座(902)的引脚上；
所述激光锡焊组件(3)包括焊接组件(301)、自动送丝组件(302)和超声波振动组件(303)，所述自动送丝组件(302)设置在焊接组件(301)的下方，超声波振动组件(303)设置在对应激光锡焊工位处定位模具(801)的下方；
所述焊接组件(301)包括型材架(3019)、Z向电动模组(3011)、X向电动模组(3012)、激光焊接头固定板(3013)、直角折弯板(3014)、工业高温红外测温仪(3015)、激光焊接头(3016)、CCD工业相机安装架(3017)和CCD工业相机(3018)；Z向电动模组(3011)安装在X向电动模组(3012)上，X向电动模组(3012)安装在型材架(3019)上，激光焊接头固定板(3013)安装在Z向电动模组(3011)上；所述工业高温红外测温仪(3015)、激光焊接头(3016)、CCD工业相机(3018)分别通过直角折弯板(3014)、螺纹孔、CCD工业相机安装架(3017)安装在激光焊接头固定板(3013)上，激光焊接头(3016)居中，工业高温红外测温仪(3015)和CCD工业相机(3018)置于两侧并与激光焊接头(3016)之间有一夹角；
所述自动送丝组件(302)包括锡丝卷(3021)、锡丝输出装置(3022)、模具固定板(3023)、送丝型材架(3024)、带杆气缸(3025)、高度可调模具固定板(3026)、多关节转接装置(3027)和锡丝出口导向管(3028)，所述锡丝卷(3021)与锡丝输出装置(3022)均为两套，并对称安装在模具固定板(3023)上，模具固定板(3023)的底部设有送丝型材架(3024)，带杆气缸(3025)安装在高度可调固定板(3026)上，带杆气缸(3025)的活塞杆伸出端连接多关节转接装置(3027)；
超声波振动组件(303)包括举升气缸(3031)、超声波振子安装架(3032)、超声波振子(3033)、锁紧螺栓(3034)、振动定位板(3035)，所述举升气缸(3031)安装在基板(7)上，超声波振子安装架(3032)通过孔配合安装在举升气缸(3031)的活塞杆上，超声波振子(3033)通过锁紧螺栓(3034)定位安装在超声波振子安装架(3032)与振动定位板(3035)之间；
所述检测组件(4)包括匚形支架(401)、角支架(402)、无杆气缸(403)、电流探针安装架(404)和电流探针(405)，角支架(402)共四组分别安装在匚形支架(401)四个角上，无杆气缸(403)安装在匚形支架(401)上方，电流探针安装架(404)通过孔配合安装在无杆气缸(403)滑块上，电流探针(405)共两个，设置在电流探针安装架(404)上；
所述下料组件(5)包括支撑板(501)、下料气缸(502)、导轨组件安装板(503)、导轨组件(504)、下料型材架(505)、转接件(506)、液压缓冲器(507)、下料气爪安装架(508)、下料气爪(509)、第三紧凑型带杆气缸(510)、下料气动手指(511)、下料滑槽(512)、挡板组件(513)、滑槽支架(514)和收料盒(515)；所述支撑板(501)呈L形，其一侧通过螺纹孔与导轨组件安装板(503)配合安装，底部则与下料型材架(505)定位安装，下料气缸(502)安装在支撑板(501)一侧通孔处并通过螺母锁紧，下料气缸(502)的活塞杆延伸端与转接件(506)的通孔同轴配合安装，并通过螺母实现双向锁紧，转接件(506)穿过导轨组件安装板(503)中部的直槽口与滑块通过沉头孔配合安装，导轨组件(504)共两组对称安装在导轨组件安装板(503)的直槽口两侧，第三紧凑型带杆气缸(510)安装在滑块上；所述下料气爪安装架(508)呈L形，一侧通过孔配合安装在活塞杆端面上，另一侧开有中心对称的两个直槽口，下料气爪(509)与直槽口通过螺栓配合安装，同时也可实现下料气爪(509)位置的调整；所述下料气动手指(511)为一对，呈Z字形，上端通过孔配合与下料气爪(509)实现装配，下端开有齿形排槽，下料气爪(509)带动下料气动手指(511)将二极管底座抓取，在移料组件的作用下，将二极管组件(9)平稳移至下料滑槽(512)处，并松开下料气动手指(511)，工件下落。
3.根据权利要求2所述的整流二极管装配件的激光锡焊装置，其特征在于，所述下料滑槽(512)呈人字形，通过滑槽支架(514)安装在基板(7)上，在滑槽中部设有挡板组件(513)，其中挡板组件(513)包括挡板(5131)和旋转气缸(5132)，旋转气缸(5132)用于控制挡板(5131)的位置。
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