CN109807426B

CN109807426B - 专用于pcb板焊接的电磁脉冲焊接系统

Info

Publication number: CN109807426B
Application number: CN201910147553.2A
Authority: CN
Inventors: 王刚; 曹磊磊; 张中文; 许章亮; 张丽萍
Original assignee: Chongqing University of Science and Technology
Current assignee: Chongqing University of Science and Technology
Priority date: 2019-02-27
Filing date: 2019-02-27
Publication date: 2021-04-09
Anticipated expiration: 2039-02-27
Also published as: CN109807426A

Abstract

本发明公开了专用于PCB板焊接的电磁脉冲焊接系统，包括用于放置待焊接PCB板的承载底座、电磁脉冲焊接组件、屏蔽模具；电磁脉冲焊接组件包括脉冲电源、线圈和平板集磁器，线圈位于平板集磁器上方且与脉冲电源连接。电磁脉冲焊接组件通过承载底座上的安装架设置在承载底座的上方；屏蔽模具用于盖在PCB板背面，非导体材料制成，整体为能够盖住PCB板的底部开口的盒盖，盒盖内设有若干竖向贯通盒盖的非屏蔽壁通道，非屏蔽通道与待焊接PCB板背面的焊点一一对应。

Description

专用于PCB板焊接的电磁脉冲焊接系统

技术领域

本发明涉及电磁脉冲焊接技术领域，具体涉及一直利用电磁脉冲焊接技术进行PCB板焊接的系统。

背景技术

PCB的制作流程是，先设计好图纸，然后将图纸设计印制到印刷电路基板，形成有焊点和成型电路的焊盘，将电子元件安装在焊盘上并与焊盘连接即可。现有的一种焊接方法，在印刷电路基板的背面，二维阵列布置球形焊盘，印刷电路基板上开有供元件插入的孔，元件插入孔后，引脚与印刷电路基本背面的焊点焊接，比如栅阵列封装就是采用这种方法。

而现有的封装焊接技术，无论是采用哪种，元件引脚与印刷电路基板的连接基本都是采用焊锡连接，其典型的流程是：助焊剂喷涂、PCB预热、浸焊或拖焊。其焊接步骤较多，这样为了产品质量就需要保证每个步骤都合格，同时，印刷电路基板上有多个焊点和多个电子元件，因此会需要多次焊接。同时采用焊接形式，由于会引入助焊剂、焊锡等，因此，容易导致芯片表面不清洁，经常需要额外再增加清洁步骤。

进一步的，电子设备的失效，很多时候都是由于焊接过程中出现的各种问题导致的，比如：压焊过重，导致压焊处断裂；压焊过轻或芯片表面不清洁，导致虚焊脱落；金属间化合物，如Au-Al,焊接处可能形成Au₂Al、AuAl、AuAl₂、Au₄Al、Au₅Al等，其晶格常数、膨胀系数不同，导电率较低，从而导致压焊强度降低，接触电阻变大，导致器件性能退化或失效。

电磁脉冲焊接时一种新的焊接技术，主要应用在管状件连接方向，其原理是线圈通过脉冲电流的作用，产生一个交变磁场。同时在外层加工零件内就会产生感应电流，感应电流产生的磁场与线圈磁场相互作用，线圈和外层零件之间就出现斥力，最终导致外层加工零件以很高的运动速度向内层加工零件贴合而形成焊接。

发明内容

本发明的目的在于提供一种专用于PCB板焊接的电磁脉冲焊接系统，其的结构可以对PCB板进行统一焊接，减少焊接步骤和次数，同时焊接处不会出现金属间化合物。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下所述：

专用于PCB板焊接的电磁脉冲焊接系统，包括用于放置待焊接PCB板的承载底座、电磁脉冲焊接组件、屏蔽模具；

电磁脉冲焊接组件包括脉冲电源、线圈和平板集磁器，线圈位于平板集磁器上方且与脉冲电源连接。

电磁脉冲焊接组件通过承载底座上的安装架设置在承载底座的上方；

屏蔽模具用于盖在PCB板背面，非导体材料制成，整体为能够盖住PCB板的底部开口的盒盖，盒盖内设有若干竖向贯通盒盖的非屏蔽通道，非屏蔽通道与待焊接PCB板背面的焊点一一对应；

将待焊接的PCB板放置在上述焊接区，用屏蔽模具盖住PCB板，启动脉冲电源，此时产生脉冲磁场，由于屏蔽模具不导电，因此不会有电流流通，不产生使其能够运动的磁力，而由于非屏蔽通道没有遮挡住焊点和焊上对应的引脚，在电磁脉冲的作用下，引脚产生电流，从而产生与集磁器之间的斥力，使得引脚焊接在焊点上。

作为一种优选技术方案，所述承载底座上设有限位框，PCB板的边界放置在限位框上进行支撑；或承载底座上设有限位座；限位座为凸台，且凸台上设有若干与待焊接PCB板上电子元件尺寸位置匹配的放置槽。

作为一种优选技术方案，承载底座上设有支撑板，支撑板通过驱动装置连接有电磁脉冲焊接组件和屏蔽模具，使得电磁脉冲焊接组件和屏蔽模具能够在支撑板上左右运动和上下运动，屏蔽模具与驱动装置通过抓取臂可拆卸连接。

作为一种优选技术方案，抓取臂包括臂体和臂体底部的真空吸盘，臂体内设有气体通道与真空吸盘内部连通，气体通道从臂体伸出连接有气泵。本发明与现有技术相比，具有以下有益效果是：

本发明所采用用于PCB焊接的电磁脉冲焊接系统，可以实现通过电磁脉冲焊接对PCB板上元件与印刷电路板之间进行焊接，整体一次焊接成型，不需要多次焊接，减少焊接步骤，不利用金属焊接剂，保证PCB板的清洁，同时不产生金属间化合物，解决现有技术的问题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为屏蔽模具的立体效果图。

图3为屏蔽模具的俯视效果图。

图4为待焊接PCB板的效果图。

其中，附图标记如下所示：1-线圈，2-平板集磁器，3-屏蔽模具，4-支撑板，5-承载底座，6-电动滑轨，7-电动推杆，8-安装架，9-真空吸盘，10-气泵，11-限位座，12-印刷电路基板，13-引脚，14-焊点。

具体实施方式

以下通过具体实施方案进一步描述本发明，本发明也可通过其它的不脱离本发明技术特征的方案来描述，因此所有在本发明范围内或等同本发明范围内的改变均被本发明包含。

实施例1

专用于PCB板焊接的电磁脉冲焊接系统，包括承载底座5、电磁脉冲焊接组件、屏蔽模具3。本实施例对待焊接的PCB板进行定义，即为印刷电路基板12背面设有若干阵列排布的焊点14和穿过电子元件的孔，电子元件从孔中穿过，其电子元件的引脚13被弯曲与印刷电路基板12背面的焊点14对应，且与焊点14有一定距离。这样的待焊接的PCB板背面朝上放置在承载底座5上。

电磁脉冲焊接组件包括脉冲电源、线圈1和平板集磁器2，线圈1位于平板集磁器2上方且与脉冲电源连接。

具体的说，电磁脉冲焊接组件通过设置在承载底座5上的安装架8，设置在承载底座5的上方，而承载底座5上位于电磁脉冲焊接组件中的平板集磁器2正下方的位置则为焊接区。

屏蔽模具3用于盖在PCB板背面，由非导体材料制成，其结构如图2所示，整体为能够盖住PCB板的底部开口的盒盖，其尺寸大小与PCB板匹配,具体的说就是包括顶板、后侧板、前侧板、左侧板、右侧板而无底板，上述各板按位置关系连接。在顶板设有若干与焊点14一一匹配，位置对应的通孔，且此通孔连接有竖直向下的通管，通管的底部与左侧板、右侧板、前侧板与后侧板齐平。当然，整个屏蔽模具3优选为一体成型的。通管和通过配合形成了非屏蔽通道。

本实施例的工作原理为，将待焊接的PCB板放置在上述焊接区，用屏蔽模具3盖住PCB板，启动脉冲电源，此时产生脉冲磁场，由于屏蔽模具3不导电，因此不会有电流流通，不产生使其能够运动的磁力，而由于非屏蔽通道没有遮挡住焊点14和焊点14上对应的引脚13，因此，在电磁脉冲的作用下，引脚13产生电流，从而产生与集磁器之间的斥力，使得引脚13焊接在焊点14上。

屏蔽模具3的作用是只露出PCB板上焊点14所在处，即需要焊接的地方，其余地方进行电磁屏蔽，防止电磁脉冲产生的力对PCB板其余部分造成损坏变形。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，所述承载底座5上上设有限位框或限位座11，PCB板的边界可以放置在限位框上进行支撑。

限位座11为凸台且凸台上设有若干与待焊接PCB板上电子元件尺寸位置匹配的放置槽。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于，作出其他设计以提高系统的机械化成都。

本实施例中，所述安装架8为非导体材料，安装架8为倒L型结构，安装架8上通过粘接剂粘接有线圈1和平板集磁器2。承载底座5上设有支撑板4，安装架8顶部通过电动推杆7设置在支撑板4上，使得平板集磁器2可以上下运动，便于PCB板的放置与取出。

进一步的，电动推杆7通过滑块连接有支撑板4，支撑板4上设有供滑块滑动的横向设置的电动滑轨6，使得电磁脉冲组件可以在支撑板4上左右移动及上下移动。

具体的，屏蔽模具3可拆卸连接有电动推杆7，此电动推杆7也通过滑块设置在上述电动滑轨6上。具体的说，电动推杆7底部设有抓取臂，抓取臂可以对屏蔽模具3进行抓取或放下。

本实施例中抓取臂优选为包括臂体和臂体底部的真空吸盘9，臂体内设有气体通道与真空吸盘9内部连通，气体通道从臂体伸出连接有气泵10，臂体顶部与电动推杆7连接。

将真空吸盘9放置在屏蔽模具3顶部，气泵10抽气，真空吸盘9内气体被抽出，吸住屏蔽模具3顶部；气泵10打气，使得真空吸盘9内充满气体，真空吸盘9与屏蔽模具3脱离。

当将待焊接PCB板放置在焊接处时，先通过电动导轨的工作，滑块带动屏蔽模具3位于PCB板正上方，然后启动电动推杆7，使得屏蔽模具3放置在PCB板上，往真空吸盘9内打气，使得抓取臂与屏蔽模具3脱离，然后控制电动导轨，使得电磁脉冲组件位于屏蔽模具3正上方，通过电动推杆7调整高度，启动脉冲电源，产生脉冲磁场，进行一次性整体焊接。工作完毕，通过电动推杆7和电动导轨移开电磁脉冲组件，然后通过抓取臂抓住屏蔽模具3，使得屏蔽模具3与焊接好的PCB板分离。

值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。

Claims

1.专用于PCB板焊接的电磁脉冲焊接系统，其特征在于，包括用于放置待焊接PCB板的承载底座、电磁脉冲焊接组件、屏蔽模具；

电磁脉冲焊接组件包括脉冲电源、线圈和平板集磁器，线圈位于平板集磁器上方且与脉冲电源连接；

屏蔽模具用于盖在PCB板背面，由非导体材料制成，整体为能够盖住PCB板的底部开口的盒盖，盒盖内设有若干竖向贯通盒盖的非屏蔽通道，非屏蔽通道与待焊接PCB板背面的焊点一一对应；

将待焊接的PCB板放置在焊接区，用屏蔽模具盖住PCB板，启动脉冲电源，此时产生脉冲磁场，由于屏蔽模具不导电，因此不会有电流流通，不产生使其能够运动的磁力，而由于非屏蔽通道没有遮挡住焊点和焊上对应的引脚，在电磁脉冲的作用下，引脚产生电流，从而产生与平板集磁器之间的斥力，使得引脚焊接在焊点上。

2.根据权利要求1所述的专用于PCB板焊接的电磁脉冲焊接系统，其特征在于，所述承载底座上设有限位框，PCB板的边界放置在限位框上进行支撑，或承载底座上设有限位座，限位座为凸台，且凸台上设有若干与待焊接PCB板上电子元件尺寸位置匹配的放置槽。

3.根据权利要求1所述的专用于PCB板焊接的电磁脉冲焊接系统，其特征在于，承载底座上设有支撑板，支撑板通过驱动装置连接有电磁脉冲焊接组件和屏蔽模具，使得电磁脉冲焊接组件和屏蔽模具能够在支撑板上左右运动和上下运动，屏蔽模具与驱动装置通过抓取臂可拆卸连接。

4.根据权利要求3所述的专用于PCB板焊接的电磁脉冲焊接系统，其特征在于，抓取臂包括臂体和臂体底部的真空吸盘，臂体内设有气体通道与真空吸盘内部连通，气体通道从臂体伸出连接有气泵。