CN108723566B - 冲压电阻焊焊接系统及其焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冲压电阻焊焊接系统及其焊接方法，冲压电阻焊焊接系统用于在微电子组装对待焊工件进行焊接，冲压电阻焊焊接系统包括：运动平台；压力机头，在第一方向、第二方向和第三方向上可活动，第一方向、第二方向和第三方向中的任意两个互相垂直；点焊头，设于压力机头邻近待焊工件的一端；传感器，在压力机头沿第三方向运行至预设位置时输出触发信号；焊接电源，能够接收触发信号并对漆包线进行放电、除漆和焊接。其焊接方法在点焊头未运行至设定的焊接位置之前，接收传感器感测信号并输出放电触发信号，以冲压放电方式实现高效除漆及可靠焊接。该冲压电阻焊焊接系统能够适用于微电子组装中将带有小线圈的漆包线焊接至镀锡焊盘。

Description

冲压电阻焊焊接系统及其焊接方法

技术领域

本发明涉及一种冲压电阻焊焊接系统以及冲压电阻焊焊接系统的焊接方法。

背景技术

在将细径漆包线焊接至焊盘时，通常包含除漆和熔合两个过程，其中除漆环节由点焊头尖端的毫欧级内阻发热产生的瞬间高温烫化与点焊头接触区域的漆皮，以裸露出漆包线的导电铜芯，熔合环节由点焊头尖端和待焊工件导通获得更低的等效电阻值，产生更高的焊接能量，以实现工件焊接。在具体焊接过程中，待焊工件的关键参数(如漆包线线径、镀漆厚度、漆包线规整度、焊盘的物理尺寸和形状、镀锡厚度等)存在大量差异，且这些参数间存在很强的耦合性，提高焊接一致性和焊接良率成为一个棘手的问题，寻求关键的焊接参数规范和焊接过程细节分析显得极为重要，而通过工艺调试摸索出合适的焊接压力、点焊头放电电压和放电持续时间极为耗时，通常焊接原则为，首先，给待焊工件提供稳定的焊接压力，然后，在该稳定焊接压力的持续作用下，按设定的放电波形输出焊接能量，最后，撤去焊接压力，待焊工件出现冷却后的焊核。

目前市场上的的漆包线线径和焊盘尺寸逐渐减小，焊盘的镀锡厚度也逐渐减薄甚至不再镀锡，此时所需的焊接压力和焊接能量都比传统工艺要小，而且需要更精准的控制，导致焊接的除漆环节更难以操控。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明提出一种冲压电阻焊焊接系统，该冲压电阻焊焊接系统能够适用于微电子组装中将带有小线圈的漆包线焊接至镀锡焊盘。

本发明还提出一种冲压电阻焊焊接系统的焊接方法，该冲压电阻焊焊接系统的焊接方法不仅可以对小尺寸的漆包线和焊盘进行焊接，还能够提供受控的焊接压力和焊接能量，提高焊接精准性，便于对焊接的除漆环节进行控制，提高除漆可靠性以及焊接一致性。

根据本发明第一方面实施例的冲压电阻焊焊接系统，用于在微电子组装对待焊工件进行焊接，所述待焊工件为放置在焊盘上的带有小线圈的漆包线，所述冲压电阻焊焊接系统包括：运动平台；压力机头，所述压力机头与所述运动平台连接且由所述运动平台驱动在第一方向、第二方向和第三方向上可活动，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向中的任意两个互相垂直；点焊头，所述点焊头沿所述第三方向延伸地设于所述压力机头邻近所述待焊工件的一端，所述点焊头与所述压力机头相连且由所述压力机头提供在所述第三方向上的焊接压力；传感器，所述传感器设在所述压力机头与所述点焊头之间，所述压力机头在所述点焊头沿所述第三方向接触所述待焊工件后继续沿所述第三方向挤压所述点焊头，所述传感器在所述压力机头沿所述第三方向运行至预设位置时输出触发信号；焊接电源，所述焊接电源与所述点焊头连接，所述焊接电源能够接收所述触发信号并以预设放电波形对所述漆包线进行放电、除漆和焊接。

根据本发明实施例的冲压电阻焊焊接系统，采用运动平台、压力机头、点焊头、传感器和焊接电源相结合的装置，能够适用于微电子组装中将带有小线圈的漆包线焊接至镀锡焊盘，不仅可以对小尺寸的漆包线和焊盘进行焊接，还能够提高除漆可控度及焊接精准度。

根据本发明一个实施例，所述的冲压电阻焊焊接系统还包括：导向轴，所述导向轴沿所述第三方向延伸地设于所述压力机头的下端，所述点焊头与所述导向轴同轴地设于所述导向轴的下端，所述导向轴的上端与所述传感器可活动地相连。

根据本发明一个实施例，所述传感器包括沿所述第三方向依次间隔开平行布置的第一感应面、第二感应面和第三感应面，所述导向轴的上端在所述点焊头接触所述待焊工件之前与所述第一感应面相连，所述导向轴的上端在被挤压至与所述第二感应面相连时输出所述触发信号，所述导向轴的上端在被挤压至与所述第三感应面相连时，所述焊接电源持续放电，并在放电结束后，控制所述压力机头沿所述第三方向反向运行。

根据本发明一个实施例，所述第一感应面和所述第二感应面之间间隔的距离大于所述第二感应面与所述第三感应面之间间隔的距离。

根据本发明一个实施例，所述导向轴的下端设有焊头夹，所述点焊头通过所述焊头夹与所述导向轴相连，所述焊头夹与所述点焊电源之间连接有放电铜缆和放电电压反馈线缆。

根据本发明一个实施例，所述压力机头采用电机驱动或气缸驱动。

根据本发明一个实施例，所述漆包线线径不大于0.1mm，所述焊盘镀锡后或者不具有镀锡层的厚度不高于50um。

根据本发明一个实施例，所述的冲压电阻焊焊接系统还包括：机器视觉组件，所述机器视觉组件与所述压力机头连接且朝向所述待焊工件，所述机器视觉组件能够采集并输出焊接图像。

根据本发明第二方面实施例的根据上述任一项所述的冲压电阻焊焊接系统的焊接方法，包括：S1、控制所述运动平台驱动所述压力机头带动所述点焊头沿所述第一方向和所述第二方向运动至所述点焊头悬停在所述待焊工件的正上方；S2、控制所述运动平台驱动所述压力机头带动所述点焊头沿所述第三方向朝着所述待焊工件运行至所述点焊头的尖端与所述待焊工件连接，控制所述压力机头继续沿所述第三方向挤压所述点焊头，所述传感器在所述压力机头沿所述第三方向运行至预设位置前输出触发信号；S3、所述点焊电源接收触发信号并输出放电波形，对所述漆包线进行焊接。

根据本发明的一个实施例，所述的冲压电阻焊焊接系统的焊接方法还包括：S4、控制所述压力机头继续沿所述第三方向挤压所述点焊头，所述传感器在所述压力机头沿所述第三方向运行至放电位置时停止，所述点焊电源持续放电；S5、所述压力机头在所述点焊电源放电结束后，沿所述第三方向反向运行。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的冲压电阻焊焊接系统的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的冲压电阻焊焊接系统的焊接方法的流程图；

图3是根据本发明又一个实施例的冲压电阻焊焊接系统的焊接方法的流程图；

图4是根据本发明实施例的冲压电阻焊焊接系统的焊接流程示意图。

附图标记：

冲压电阻焊焊接系统100；

运动平台10；压力机头20；点焊头30；

传感器40；第一感应面41；第二感应面42；第三感应面43；

焊接电源50；导向轴60；焊头夹70；机器视觉组件80；载物板90；

冲压电阻焊焊接系统的焊接方法200；待焊工件300。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考附图具体描述根据本发明实施例的冲压电阻焊焊接系统100。

如图1至图4所示，根据本发明实施例的冲压电阻焊焊接系统100，用于在微电子组装对待焊工件300进行焊接，待焊工件300为放置在焊盘上的带有小线圈的漆包线，冲压电阻焊焊接系统100包括运动平台10、压力机头20、点焊头30、传感器40和焊接电源50。

具体而言，压力机头20与运动平台10连接且由运动平台10驱动在第一方向、第二方向和第三方向上可活动，第一方向、第二方向和第三方向中的任意两个互相垂直，点焊头30沿第三方向延伸地设于压力机头20邻近待焊工件300的一端，点焊头30与压力机头20相连且由压力机头20提供在第三方向上的焊接压力，传感器40设在压力机头20与点焊头30之间，压力机头20在点焊头30沿第三方向接触待焊工件300后继续沿第三方向挤压点焊头30，传感器40在压力机头20沿第三方向运行至预设位置时输出触发信号，焊接电源50与点焊头30连接，焊接电源50能够接收触发信号并以预设放电波形对漆包线进行放电、除漆和焊接。

换言之，根据本发明实施例的冲压电阻焊焊接系统100主要由运动平台10、压力机头20、点焊头30、传感器40和焊接电源50组成，将细径漆包线放置在焊盘上，即为待焊工件300，可将待焊工件300放置在载物板90上，压力机头20与运动平台10连接，通过压力机头可以提欧焊接所需的焊接压力，通过运动平台10可驱动压力机头20在第一方向、第二方向和第三方向上活动，具体地，运动平台10可以为三维空间直角坐标框架，X轴沿第一方向延伸，Y轴沿第二方向延伸，Z轴沿第三方向延伸(在第三方向的Z轴，下述描述约定竖直向下为正方向、竖直向上为反方向)，在X、Y两轴可分别装配工装板，在Z轴可挂载有压力机头20，运动平台10可通过X、Y轴运动使点焊头30悬停至待焊工件300的正上方，运动平台10可控制压力机头20沿Z轴向下运行至点焊头30输出压力至待焊焊盘，点焊头30沿Z轴运动至与待焊工件300接触后压力机头20继续沿Z轴方向挤压点焊头30，通过点焊头30继续向待焊工件300施加压力，点焊电源接收到放电触发信号后输出放电波形，实现漆包线焊接。

由此，根据本发明实施例的冲压电阻焊焊接系统100采用运动平台10、压力机头20、点焊头30、传感器40和焊接电源50相结合的装置，能够适用于微电子组装中将带有小线圈的漆包线焊接至镀锡焊盘，不仅可以对小尺寸的漆包线和焊盘进行焊接，还能够提高除漆可控度及焊接精准度。

根据本发明的一个实施例，冲压电阻焊焊接系统100还包括导向轴60，导向轴60沿第三方向延伸地设于压力机头20的下端，点焊头30与导向轴60同轴地设于导向轴60的下端，导向轴60的上端与传感器40可活动地相连，也就是说，压力机头20的下端通过导向轴60连接焊头夹70，点焊头30通过焊头夹70与导向轴60相连。

进一步地，传感器40包括沿第三方向依次间隔开平行布置的第一感应面41、第二感应面42和第三感应面43，导向轴60的上端在点焊头30接触待焊工件300之前与第一感应面41相连，导向轴60的上端在被挤压至与第二感应面42相连时输出触发信号，导向轴60的上端在被挤压至与第三感应面43相连时，焊接电源50持续放电，并在放电结束后，控制压力机头20沿第三方向反向运行。

可选地，第一感应面41和第二感应面42之间间隔的距离大于第二感应面42与第三感应面43之间间隔的距离。

在本发明的一些具体实施方式中，导向轴60的下端可设有焊头夹70，点焊头30通过焊头夹70与导向轴60相连，可将导向轴60、焊头夹70和点焊头30以硬连接方式构成的整体称为压力输出组件，压力输出组件可相对于压力机头20运动，焊头夹70与点焊电源之间连接有放电铜缆和放电电压反馈线缆，也就是说，压力机头20的下端通过导向轴60装有焊头夹70，焊头夹70可以夹持方式与点焊头30连接，实现焊头夹70与点焊头30之间的可靠电连接，焊头夹70与点焊电源间可连接有放电铜缆和放电电压反馈线缆。

根据本发明的一个实施例，压力机头20可采用电机驱动或气缸驱动等压力输出驱动方式。

根据本发明的一个实施例，漆包线线径不大于0.1mm，焊盘镀锡后或者不具有镀锡层的厚度不高于50um。

在本发明的一些具体实施方式中，冲压电阻焊焊接系统100还包括机器视觉组件80，机器视觉组件80可与压力机头20连接且朝向待焊工件300，机器视觉组件80能够采集并输出焊接图像，提高焊接效果，便于操控。

如图2所示，根据本发明实施例的冲压电阻焊焊接系统的焊接方法200，包括：

S1、控制运动平台10驱动压力机头20带动点焊头30沿第一方向和第二方向运动至点焊头30悬停在待焊工件300的正上方。

S2、控制运动平台10驱动压力机头20带动点焊头30沿第三方向朝着待焊工件300运行至点焊头30的尖端与待焊工件300连接，控制压力机头20继续沿第三方向挤压点焊头30，传感器40在压力机头20沿第三方向运行至预设位置前输出触发信号。

S3、点焊电源接收触发信号并输出放电波形，对漆包线进行焊接。

具体而言，根据本发明实施例的冲压电阻焊焊接系统的焊接方法200包括以下步骤：首先通过控制运动平台10驱动压力机头20沿X、Y轴方向运动至点焊头30悬停在待焊工件300的正上方，然后通过运动平台10控制Z轴向下运行至点焊头30输出压力至待焊工件300，其中压力机头20沿Z轴向下运行至点焊头30的尖端接触待焊工件300时，若压力机头20继续向下运行，点焊头30向工件输出压力。

如图3所示，进一步地，冲压电阻焊焊接系统的焊接方法200还包括：

S4、控制压力机头20继续沿第三方向的正方向挤压点焊头30，传感器40在压力机头20沿第三方向的正方向运行至放电位置时停止，点焊电源持续放电。

S5、压力机头20在点焊电源放电结束后，沿第三方向的反方向运行。

如图4所示，具体而言，点焊头向下运行的整个行程内，先后经历下述四个特定位置：位置1(起始位置A)、位置2(临界接触位置B)、位置3(触发位置C)和位置4(稳定压力输出位置D)，一次工件焊接的流程包括：首先，点焊头30从位置1开始沿着Z轴向下连续运行，运动至位置2时，点焊头30的尖端与待焊工件300接触，点焊头30继续沿着Z轴向下运行，运动至位置3，点焊头30的尖端挤压待焊工件300，在运行至位置3的瞬间，点焊电源按放电波形执行放电，点焊头30继续沿着Z轴向下运行至位置4时停止，点焊电源持续放电，待整个放电过程结束后，点焊头30可从位置4向上连续运行至位置1。

点焊头30驻留在上述位置4的总时间不小于点焊电源的持续放电时间，这个总时间可以由运动平台设定，也可以由点焊电源设定。

需要说明的是，压力机头20和点焊头30沿着Z轴向下运行的运动方式包括：运动方式I，挂载在Z轴上的压力机头20以及点焊头30等整个负载在竖直方向运动；运动方式II，点焊头30相对于压力机头20在竖直方向运动。

根据本发明的一个实施例，沿着Z轴从位置1运行至位置4的连续运行过程中：

从位置1运行至位置2呈现出所述运动方式I，也就是说，压力机头20和点焊头30同时向下运动。

从位置2运行至位置4呈现出所述运动方式II，也就是说，点焊头30相对于压力机头20在竖直方向上向下持续运动。

总而言之，根据本发明实施例的冲压电阻焊焊接系统的焊接方法200，压力机头20在沿着Z轴向下运行的过程中，在运行至预设的停止位置之前能够控制焊接电源放电，可完成漆包线焊接所需的除漆和熔合两个过程，不仅可以对小尺寸的漆包线和焊盘进行焊接，还能够对镀锡厚度很薄甚至不镀锡的焊盘进行焊接，能够提供受控的焊接压力和焊接能量，点焊头30在未运行至上述位置4之前，已经在通过位置3的瞬间由传感器40输出触发信号至焊接电源50，在冲压持续过程中开始放电，实现精准除漆，保证焊接的精准性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种冲压电阻焊焊接系统，用于在微电子组装对待焊工件进行焊接，所述待焊工件为放置在焊盘上的带有小线圈的漆包线，其特征在于，所述冲压电阻焊焊接系统包括：

运动平台；

压力机头，所述压力机头与所述运动平台连接且由所述运动平台驱动在第一方向、第二方向和第三方向上可活动，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向中的任意两个互相垂直；

点焊头，所述点焊头沿所述第三方向延伸地设于所述压力机头邻近所述待焊工件的一端，所述点焊头与所述压力机头相连且由所述压力机头提供在所述第三方向上的焊接压力；

传感器，所述传感器设在所述压力机头与所述点焊头之间，所述压力机头在所述点焊头沿所述第三方向接触所述待焊工件后继续沿所述第三方向挤压所述点焊头，所述传感器在所述压力机头沿所述第三方向运行至预设位置时输出触发信号；

焊接电源，所述焊接电源与所述点焊头连接，所述焊接电源能够接收所述触发信号并以预设放电波形对所述漆包线进行放电、除漆和焊接；

还包括：

导向轴，所述导向轴沿所述第三方向延伸地设于所述压力机头的下端，所述点焊头与所述导向轴同轴地设于所述导向轴的下端，所述导向轴的上端与所述传感器可活动地相连；

所述传感器包括沿所述第三方向依次间隔开平行布置的第一感应面、第二感应面和第三感应面，所述导向轴的上端在所述点焊头接触所述待焊工件之前与所述第一感应面相连，所述导向轴的上端在被挤压至与所述第二感应面相连时输出所述触发信号，所述导向轴的上端在被挤压至与所述第三感应面相连时，所述焊接电源持续放电，并在放电结束后，控制所述压力机头沿所述第三方向反向运行。

2.根据权利要求1所述的冲压电阻焊焊接系统，其特征在于，所述第一感应面和所述第二感应面之间间隔的距离大于所述第二感应面与所述第三感应面之间间隔的距离。

3.根据权利要求1所述的冲压电阻焊焊接系统，其特征在于，所述导向轴的下端设有焊头夹，所述点焊头通过所述焊头夹与所述导向轴相连，所述焊头夹与所述焊接电源之间连接有放电铜缆和放电电压反馈线缆。

4.根据权利要求1所述的冲压电阻焊焊接系统，其特征在于，所述压力机头采用电机驱动或气缸驱动。

5.根据权利要求1所述的冲压电阻焊焊接系统，其特征在于，所述漆包线线径不大于0.1mm，所述焊盘镀锡后或者不具有镀锡层的厚度不高于50um。

6.根据权利要求1所述的冲压电阻焊焊接系统，其特征在于，还包括：

机器视觉组件，所述机器视觉组件与所述压力机头连接且朝向所述待焊工件，所述机器视觉组件能够采集并输出焊接图像。

7.一种根据权利要求1-6中任一项所述的冲压电阻焊焊接系统的焊接方法，其特征在于，包括：

S1、控制所述运动平台驱动所述压力机头带动所述点焊头沿所述第一方向和所述第二方向运动至所述点焊头悬停在所述待焊工件的正上方；

S2、控制所述运动平台驱动所述压力机头带动所述点焊头沿所述第三方向朝着所述待焊工件运行至所述点焊头的尖端与所述待焊工件连接，控制所述压力机头继续沿所述第三方向挤压所述点焊头，所述传感器在所述压力机头沿所述第三方向运行至预设位置前输出触发信号；

S3、所述焊接电源接收触发信号并输出放电波形，对所述漆包线进行焊接；

S4、控制所述压力机头继续沿所述第三方向挤压所述点焊头，所述传感器在所述压力机头沿所述第三方向运行至放电位置时停止，所述焊接电源持续放电；

S5、所述压力机头在所述焊接电源放电结束后，沿所述第三方向反向运行；

所述导向轴沿所述第三方向延伸地设于所述压力机头的下端，所述点焊头与所述导向轴同轴地设于所述导向轴的下端，所述导向轴的上端与所述传感器可活动地相连；

所述传感器包括沿所述第三方向依次间隔开平行布置的第一感应面、第二感应面和第三感应面，所述导向轴的上端在所述点焊头接触所述待焊工件之前与所述第一感应面相连，所述导向轴的上端在被挤压至与所述第二感应面相连时输出所述触发信号，所述导向轴的上端在被挤压至与所述第三感应面相连时，所述焊接电源持续放电，并在放电结束后，控制所述压力机头沿所述第三方向反向运行。

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