CN111014868A - 一种锡球焊接装置的焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明设计一种锡球焊接装置的焊接方法,是一种采用带同轴视觉系统的锡球焊接装置,进行锡球焊接时的方法,所述锡球焊接装置中设置有激光聚焦头、控制器、CCD相机和旋转盘,将部分激光光路和视觉成像光路重合,实现激光与视觉的同轴同焦。焊接时可旋转切换不同尺寸的焊接喷嘴,实现不同尺寸锡球焊接和视觉成像的快速切换,通过快速调整光斑大小以适应不同孔径的喷嘴,满足多规格焊点需求;通过焊前预热、连续喷球、焊后补光过程,实现对不同尺寸和散热速度较快焊点的良好焊接。焊接时可实时补充任意多个锡球,且锡球进入过渡仓后,在下落过程中直接熔化后滴落在焊盘上,无需在喷嘴口停留,缩短了焊接时间,提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种锡球焊接装置的焊接方法,具体为一种用锡球作为钎料的激光焊接装置的激光焊接方法,属激光锡球焊接技术领域。
背景技术
激光锡球焊接主要应用于硬盘磁头、摄像头模组、VCM漆包线圈模组等微小精细加工场合,传统锡球焊接有着无飞溅残留、无激光烧伤、锡量一致性好等优点。现有的如中国实用新型专利“自动锡球焊机”(201821024456.1)或发明专利“一种用于精密细微焊接区域的锡球焊接结构及方法”(201710985532.9)所述内容,均是激光没有直接照射在焊点上,锡球熔化后再由锡球供给机构将其输送至产品载台的待焊产品中,利用锡球熔化过程中自身的能量对待焊产品进行焊接;这种仅是依靠熔融锡球的自身热量无法保证锡在焊盘表面良好浸润铺开,尤其是针对面积较大或散热速度较快的焊盘,该种锡球焊接工艺无法满足焊接要求。此外,当单个焊盘需要补充多个锡球完成焊接时,传统焊接方式也无法保证锡球良好浸润铺开。
现有的锡球焊接工艺中,为适应自动化大规模高效作业需求,往往需要在焊接时同步在线检测各焊点的焊接质量,基于此项需求,较为普遍且实用的方法是:在激光锡球焊接装置中附加一套在线视觉系统,利用该视觉系统同步拍摄焊接前后的焊盘图片,再借助相关分析软件对焊接后的焊点质量进行快速评判,结合设定目标值作出是否补光或添加锡球等后续操作。但受设备的安装环境及空间所限制,现有的视觉系统,均只能安装在与激光器出光不同轴的斜视位置上,不能全方位的获得该焊点处真实图像,不利于对焊点的真实评判,若采用绕出光轴环转的全方位拍摄方式,则大大增加了设置布置难度,且评判时间增加,不利于提高生产效率。
发明专利“锡球激光焊接方法”(CN107511551A)是使用第三功率密度的激光束沿所述焊接轨迹移动,照射熔化后的所述锡球,以辅助熔化后的所述锡球固化,所述第三功率密度小于所述第一功率密度。其不足之处是:该方法仅采用激光熔化预先布置好的锡球来完成焊接,无法在焊接过程中持续补充锡球,即将焊接过程分解为置球和焊接两个阶段,同时该专利无法根据焊盘大小选择不同孔径的喷嘴,且没有同轴视觉,不能高精度的同轴识别加工点的位置。
发明专利“非接触式锡球焊接装置及其焊接工艺”(201710071525.8)中,焊头具有焊腔,所述焊腔与压缩气体连通,焊腔还连通有锡球供应机构以使单一锡球进入所述焊腔,另有检测焊腔内气压装置;发明专利“自动锡球焊接机”( 201611249412.4)的吹气装置,包括气体供应机构、在供料通道末端设有第一吹气孔的第一吹气支路及在焊接通道底端开口上方的侧壁处设有第二吹气孔的第二吹气支路;分度检测器,用于检测分料转盘的旋转分度变化以控制第一吹气支路通断;气压传感器,用于检测内腔气压的变化以控制激光器的启停和第二吹气支路通断,该焊接机通过分度检测器和气压传感器分别控制吹气装置相应吹气支路导通和激光器发射激光熔化锡球。其不足之处是:第一个专利主要用于单一锡球焊接,第二个专利通过内腔气压的变化以控制激光器的启停,以上两个专利无法在持续激光的照射下持续补充锡球。
发明内容
本发明的目的是针对背景技术所述不足,设计一种锡球焊接装置的焊接方法,所述焊接装置中设置有与激光器的出光同轴的视觉系统,锡球焊接装置中将部分激光光路和视觉成像光路重合,实现激光与视觉的同轴同焦,同时通过旋转盘切换不同规格的焊接喷嘴和成像窗口,实现不同尺寸锡球焊接和视觉成像的快速切换,还可通过激光调焦机构快速实现不同尺寸的光斑大小,旋转盘与激光变焦相结合,最大程度的适应不同孔径的喷嘴和同轴光路,满足不同尺寸的焊盘需求;利用该装置进行锡球焊接时,通过焊前预热、连续喷球、焊后补光过程,实现对不同尺寸和散热速度较快焊盘的良好焊接。
本发明所述的锡球焊接装置,带有同轴视觉系统,包括:激光器、激光聚焦头1、调焦机构13、旋转电机2、控制器3、CCD相机4、成像镜头5、旋转盘6,所述激光聚焦头1的内部设置有自上至下依次分布的:准直镜11、聚焦镜12和45°镜14,所述调焦机构13位于激光聚焦头1的外部,调焦机构13用于调整聚焦镜12的上下位置,进而实现快速调整激光光斑的大小效果;所述激光聚焦头1下方设置有呈圆锥漏斗状的过渡仓15,过渡仓15上部的一侧设置有进气口10,所述进气口10之下设置有进球口9,所述旋转盘6位于过渡仓15下方,旋转盘6上设置有至少一个不同尺寸的焊接喷嘴8以及至少一个成像窗口7;所述进气口10用于接入保护气体,所述进球口9用于向过渡仓15中推送不同尺寸的锡球;保护气体用于防止锡球过度氧化和防护激光聚焦头的镜片被烟雾污染,并给熔融状的锡球提供从焊接喷嘴8喷出的推力;
所述成像镜头5固定在激光聚焦头1的侧部,且成像镜头5的安装高度与所述45°镜14位置相对应,所述CCD相机4与成像镜头5连接,CCD相机4用于拍摄焊点图像,控制器3根据所拍摄的焊点图像,执行视觉检测并分析焊接效果,根据焊接效果执行补充锡球或发射激光,完善焊接质量;
所述旋转电机2位于激光聚焦头1的一侧,旋转电机2用于驱动旋转盘6旋转,实现将旋转盘6上的不同尺寸的焊接喷嘴8或成像窗口7与过渡仓15之间的快速对接;旋转盘6的焊接喷嘴8上设置有密封件16,当旋转盘6移动到指定位置时,所述密封件16用于实现过渡仓6的下端与焊接喷嘴8之间的密封;
工作中,来自激光聚焦头1上方的激光垂直向下依次透过准直镜11、聚焦镜12、45°镜14、焊接喷嘴8或成像窗口7后,照射在焊盘上实现焊接;与此同时,所述焊盘上相应的焊盘的反射光垂直向上透过焊接喷嘴8或成像窗口7后,经45°镜14反射后改变路径,呈水平状射至成像镜头5,再供CCD相机4实时采集图像;
设定:垂直向下的激光器出射光与垂直向上的焊盘反射光同轴。
所述控制器3用于按设定程序控制:旋转盘的旋转、激光聚焦头的聚焦、CCD相机的拍摄、植入锡球、发射或停止激光。
本发明所述一种锡球焊接装置的焊接方法,可针对不同锡球尺寸和/或不同散热速度的焊盘的实施焊接,焊接过程包括:焊前预热、连续喷球、焊后补光过程;
具体地,一种锡球焊接装置的焊接方法,包括:视觉定位、激光预热、锡球植入、焊点成形阶段,各阶段操作方法如下:
⑴视觉定位阶段:控制器3通过旋转电机2驱动旋转盘6,将旋转盘6上相应的成像窗口7切换到过渡仓15的正下方,再通过CCD相机4获取幅面较大的焊盘图像,经图像处理后,实现焊盘定位;
⑵激光预热阶段:旋转盘6将相应尺寸的焊接喷嘴8切换到过渡仓15的正下方,再通过进气口10向过渡仓15中吹入保护气体,此时,激光器发射的激光直接照射到焊盘上,实现对焊盘的预热;
优选地,所述激光器选择连续的半导体激光器实现激光锡球焊接;有利于防止过高的激光峰值功率烧伤焊盘;
⑶锡球植入阶段:焊接喷嘴8保持在过渡仓15的正下方,根据焊盘锡量需求,通过进球口9向过渡仓15中植入至少一个锡球,锡球下落过程中,在激光的照射下迅速熔化并滴落在焊盘上;
设定:所述锡球自进球口9的出口下落至焊接喷嘴8下端出口之间的垂直距离为h,自由落体加速度为g,下落时间为t,则有公式:
通过设置激光器功率参数,控制器控制单个锡球的熔融时间小于单个锡球的下落时间,则锡球在下落过程中的后期完全变为熔融态,熔融态的锡球直接通过焊接喷嘴8后滴落在焊盘6上,并在已预热的焊盘6上铺开,形成焊点;
优选地,对于面积较大的焊盘需求,通过进球口9连续植入二个或二个以上的锡球,实现焊接;
⑷焊点成形阶段:
a、当焊盘小于或等于设定尺寸时,保持激光照射一定时间,使熔融锡浸润,直至焊点圆润饱满;
b、当焊盘大于设定尺寸时,较小的激光光斑无法保证焊盘均匀受热,此时可临时关闭激光,将旋转盘6上相应的成像窗口7快速切换至过渡仓15的正下方,通过调焦机构13调节聚焦镜12的位置,增大照射在焊盘表面的激光光斑直径并保持一定时间,直至熔融锡完全铺开,再关闭激光,然后通过CCD相机4直接拍摄焊点图像,控制器2根据所拍摄焊点图像执行视觉检测并分析焊接效果,再根据焊接效果执行补充锡球或发射激光操作,完善焊接质量;
优选地,当焊盘大于设定尺寸时,或者是选取尺寸较大的焊接喷嘴,通过CCD相机4直接拍摄到的焊点图像,整个焊接过程在旋转盘6不切换的情况下直接完成,从而提高了焊接效率。
优选地,在激光预热、锡球植入、焊点成形阶段,激光器始终保持连续出光状态,当旋转盘6转动时的短时间内,激光器处于关闭状态。
本发明的优点包括:
1、通过旋转盘切换大视场、小视场和喷锡嘴通道,实现激光和视觉光路的快速切换,缩短了视觉定位、激光焊接的切换时间。针对较大焊盘焊接时,视觉通道可直接用于激光焊接,实现了锡球焊接装置的激光与视觉同轴同焦,达到了准确、快速的焊点评判效果,有利于简化装置的结构成本,缩短了焊接时间,有利于提高焊接时的生产效率。
2、采用本发明所述锡球焊接装置,焊接时通过焊前预热和焊后补光工艺,保证焊接过程中焊盘吸收充足的能量,使熔融锡充分浸润铺开,将锡球焊接装置和方法良好应用在面积较大或散热量较大的焊盘焊接场合,有效解决了大功率器件的锡球焊接工艺问题。
3、通过调节聚焦镜片在垂直方向上的位置可快速调节照射在焊盘表面的激光光斑大小,使焊盘均匀受热,便于熔融锡充分浸润铺开,较好的满足不同尺寸焊盘的锡球焊接需求。
4、焊接过程中可实时补充任意多个锡球,且锡球进入过渡仓后,在下落过程中直接熔化后滴落在焊盘上,不需要在喷嘴口停留,缩短了焊接时间,提高了生产效率。
附图说明
图1是本发明所述的一种锡球焊接装置的结构示意图;
图2是图1中,调焦机构及旋转盘部分结构示意图;
图3是图1中,过渡仓及旋转盘部分结构示意图;
图4是本发明“一种锡球焊接装置的焊接方法” ,进行激光锡接时的实施例一流程框图;
图5是本发明“一种锡球焊接装置的焊接方法” ,进行激光锡接时的实施例二流程框图。
附图中的标记说明:
图1~图3中:1—激光聚焦头,2—旋转电机,3—控制器,4—CCD相机,5—成像镜头,6—旋转盘,7—成像窗口,8—焊接喷嘴,9—进球口,10—进气口,11—准直镜,12—聚焦镜,13—调焦机构,14—45°镜,15—过渡仓,16—密封件,17—连接杆。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例作进一步说明,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,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制,凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换或改进等,均应包含在本发明的权利要求范围之内,本技术方案中未详细述及的,均为公知技术。
参见图1至图3,本发明一种锡球焊接装置的焊接方法中,所述锡球焊接装置包括:激光器、激光聚焦头1、调焦机构13、旋转电机2、控制器3、CCD相机4、成像镜头5、旋转盘6,激光聚焦头1的内部设置自上至下依次分布的:准直镜11、聚焦镜12和45°镜14,所述调焦机构13用于调整聚焦镜12的上下位置,进而实现快速调整激光光斑的大小效果;所述激光聚焦头1下方设置有呈圆锥漏斗状的过渡仓15,过渡仓15上部的左侧设置有进气口10,所述进气口10之下设置有进球口9,所述旋转盘6位于过渡仓15下方,旋转盘6上设置有至二个大小不同的焊接喷嘴8和一个成像窗口7,本发明实施例中,所述焊接喷嘴8的直径设定包括:0.4mm、0.65mm、1mm、2mm、5mm等,以适应不同尺寸焊盘的焊接需求;所述进气口10用于接入保护气体,所述进球口9用于向过渡仓15中推送不同尺寸的锡球;保护气体用于防止锡球过度氧化和防护激光聚焦头的镜片被烟雾污染,并给熔融状的锡球提供从焊接喷嘴8喷出的推力。
所述成像镜头5固定在激光聚焦头1的左侧,成像镜头5的安装高度与所述45°镜14位置相对应,所述CCD相机4与成像镜头5连接,成像镜头5接收来自45°镜14反射的焊盘的图像,并将之传送至CCD相机,CCD相机4用于拍摄焊点图像,控制器3根据所拍摄到的焊点图像,执行视觉检测并分析焊接效果,根据焊接效果执行补充锡球或发射激光,完善焊接质量。
所述旋转电机2位于激光聚焦头1的一侧,旋转电机2输出轴与连接杆17连接,连接杆17又与旋转盘6的中心固连,旋转电机2通过驱动旋转盘6旋转,实现将旋转盘6上的不同尺寸的焊接喷嘴8和/或成像窗口7与过渡仓15之间的快速对接;旋转盘6上的焊接喷嘴8与过渡仓6之间还设有密封件16,当旋转盘6移动到指定位置时,所述密封件16用于实现过渡仓6的下端与焊接喷嘴8之间的密封。
本发明实施中,所述的锡球焊过程,包含有焊接前针对焊盘的检测和焊接后针对焊点的检测过程。工作中,来自激光聚焦头1上方的激光垂直向下透过准直镜11、聚焦镜12、45°镜14、焊接喷嘴8或成像窗口7后,照射在焊盘上实现激光锡球焊接;与此同时,所述焊盘上相应的焊盘的反射光垂直向上透过焊接喷嘴8或成像窗口7后,经45°镜14反射后改变路径,呈水平状射至成像镜头5,再供CCD相机4实时采集图像。
所述垂直向下的激光器出射光与垂直向上的焊盘反射光同轴。
所述控制器3用于按设定程序控制:旋转盘的旋转、调焦机构的聚焦、CCD相机对焊盘的拍摄、植入锡球、发射或停止激光。
本发明一种锡球焊接装置的焊接方法,是针对不同锡球尺寸和/或不同散热速度的焊盘的焊接方法,包括:焊前预热、连续喷球、焊后补光过程;
具体地,所述焊接方法包括:视觉定位、激光预热、锡球植入、焊点成形阶段,各阶段操作方法如下:
⑴视觉定位阶段:控制器3通过旋转电机2驱动旋转盘6,将旋转盘6上相应的成像窗口7切换到过渡仓15的正下方,再通过CCD相机4获取幅面较大的焊盘图像,经图像处理后,实现焊盘定位;
⑵激光预热阶段:旋转盘6将相应尺寸的焊接喷嘴8切换到过渡仓15的正下方,再通过进气口10向过渡仓15中吹入保护气体,此时,激光器发射的激光直接照射到焊盘上,实现对焊盘的预热;
优选地,本发明实施例中,激光器选择连续的半导体激光器,实现激光锡球焊接;有利于防止过高的激光峰值功率烧伤焊盘;
⑶锡球植入阶段:焊接喷嘴8保持在过渡仓15的正下方,根据焊盘锡量需求,通过进球口9向过渡仓15中植入单个或至少二个锡球,锡球下落过程中,在激光的照射下迅速熔化并滴落在焊盘上;
参考图3,设定:所述锡球自进球口9的出口下落至焊接喷嘴8下端出口之间的垂直距离为h,自由落体加速度为g,下落时间为t,则有公式:
本发明实施例中,当h为10毫米、g为9.8m/s2时,下落时间t约为45毫秒;
因此,通过设置激光功率参数,控制器控制单个锡球的熔融时间小于40毫秒,则锡球在下落过程中的后期完全变为熔融态,熔融态的锡球直接通过焊接喷嘴8后滴落在焊盘6上,并在已预热的焊盘6上铺开,形成焊点;
优选地,可预先设定所述焊盘的标准尺寸为植入的单个锡球直径的4倍,当实际所需焊盘尺寸大于设定尺寸时,可通过进球口9连续植入二个或二个以上的锡球,实现焊接;
⑷焊点成形阶段:
a、当焊盘小于或等于标准尺寸时,保持激光照射一定时间,使熔融锡浸润,直至焊点圆润饱满;
b、当焊盘大于标准尺寸时,较小的激光光斑无法保证焊盘均匀受热,此时可临时关闭激光,将旋转盘6上相应的成像窗口7快速切换至过渡仓15的正下方,通过调焦机构13调节聚焦镜12的位置,增大照射在焊盘表面的激光光斑直径并保持一定时间,直至熔融锡完全铺开,再关闭激光,然后通过CCD相机4直接拍摄焊点图像,控制器2根据所拍摄焊点图像执行视觉检测并分析焊接效果,再根据焊接效果执行补充锡球或发射激光操作,完善焊接质量;
优选地,当焊盘大于标准尺寸时,或者是选取尺寸较大的焊接喷嘴,通过CCD相机4直接拍摄到的焊盘图像,整个焊接过程在旋转盘6不切换的情况下直接完成,从而提高了焊接效率。
优选地,在激光预热、锡球植入、焊点成形阶段,激光器始终保持连续出光状态,当旋转盘6转动时的短时间内,激光器处于关闭状态。
以下根据焊盘面积较小或焊盘面积较大的实际情况,通过二个实施例对本发明一种锡球焊接装置的焊接方法进一步说明,如下实施例中,设定所选取的锡球直径为0.76mm。
实施例一
参考图4,是针对焊盘尺寸小于或等于3.04mm的锡球焊接工艺流程图,这种焊盘焊接时需保证锡球精确熔化在指定位置。基于本装置的锡球焊接方法,其过程包括:视觉定位、激光预热、锡球植入、焊点成形四个阶段。具体的:
⑴视觉定位阶段,图像通道,检测待焊产品位置并执行矫正。
⑵激光预热阶段,激光通道,向过渡仓吹入保护气体,出光直接照射焊盘并保持,使焊盘充分预热。
⑶锡球植入阶段,激光通道,植入单个或多个锡球,锡球快速熔化并滴落在焊盘上。
⑷焊点成形阶段,激光通道,保持激光照射一定时间,使熔融锡浸润,焊点圆润饱满。
实施例二
参考图5,是针对焊盘尺寸大于3.04mm的锡球焊接工艺流程图,这种焊盘焊接时只需保证锡球熔化在一定区域内即可,其过程包括:视觉定位、激光预热、锡球植入、焊点成形四个阶段。
⑴视觉定位阶段,图像通道,检测待焊产品位置并执行矫正。
⑵激光预热阶段,激光通道,向过渡仓吹入保护气体,出光直接照射焊盘并保持,使焊盘充分预热。
⑶锡球植入阶段,激光通道,植入单个或多个锡球,锡球快速熔化并滴落在焊盘上。
⑷焊点成形阶段,图像通道,调节聚焦镜,增大焊盘光斑并保持激光照射一定时间,使熔融锡铺开,焊点圆润饱满,同时可通过相机拍照检测焊接效果。
本发明通过旋转盘切换大视场、小视场和喷锡嘴通道,实现激光和视觉光路的快速切换,缩短了视觉定位、激光焊接的切换时间,通过设计的与激光器出光同轴的视觉系统,可达到准确、快速的焊点评判效果。采用本装置实施锡球焊接时,针对较大焊盘焊接,视觉通道可直接用于激光焊接,实现了锡球焊接装置的激光与视觉同轴同焦。通过焊前预热和焊后补光工艺,保证焊接过程中焊盘吸收充足的能量,使熔融锡充分浸润铺开,将锡球焊接装置和方法良好应用在面积较大或散热量较大的焊盘焊接场合,有效解决了大功率器件的锡球焊接工艺问题。通过调节聚焦镜片在垂直方向上的位置可快速调节照射在焊盘表面的激光光斑大小,使焊盘均匀受热,便于熔融锡充分浸润铺开,较好的满足不同尺寸焊盘的锡球焊接需求。焊接过程中可实时补充任意多个锡球,且锡球进入过渡仓后,在下落过程中直接熔化后滴落在焊盘上,不需要再喷嘴口停留,缩短了焊接时间,提高了生产效率。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“内”、“外”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。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固连”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;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或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
Claims (5)
1.一种锡球焊接装置的焊接方法,所述锡球焊接装置包括:激光器、激光聚焦头(1)、调焦机构(13)、旋转电机(2)、控制器(3)、CCD相机(4)、成像镜头(5)、旋转盘(6),所述激光聚焦头(1)的内部设置有自上至下依次分布的:准直镜(11)、聚焦镜(12)和45°镜(14),所述调焦机构(13)用于通过调整聚焦镜(12)的上下位置实现激光光斑的大小调整;所述激光聚焦头(1)下方设置有呈圆锥漏斗状的过渡仓(15),所述过渡仓(15)上部的一侧设置有进气口(10),所述进气口(10)之下设置有进球口(9),所述旋转盘(6)位于过渡仓(15)下方,旋转盘(6)上设置有焊接喷嘴(8)和成像窗口(7);所述进气口(10)用于接入保护气体,所述进球口(9)用于向过渡仓(15)中推送不同尺寸的锡球;
所述成像镜头(5)固定在激光聚焦头(1)的侧部,且成像镜头(5)的安装高度与所述45°镜(14)位置相对应,所述CCD相机(4)与成像镜头(5)连接,CCD相机(4)用于拍摄焊点图像;
所述旋转电机(2)位于激光聚焦头(1)的一侧,旋转电机(2)用于驱动旋转盘(6)上的焊接喷嘴(8)或成像窗口(7)与过渡仓(15)之间的快速对接;
所述控制器(3)用于按设定程序控制:旋转盘的旋转、调焦机构的聚焦、CCD相机对焊点的拍摄、植入锡球、发射或停止激光;
所述旋转盘(6)上设置有至少一个不同尺寸的焊接喷嘴(8)以及一个成像窗口(7);
所述旋转盘(6)上的焊接喷嘴(8)与过渡仓(6)之间设有密封件(16),所述密封件(16)用于实现过渡仓(6)的下端与焊接喷嘴(8)之间的密封;
所述激光器选择为连续或准连续的半导体激光器;
所述焊接方法,是针对不同锡球尺寸和/或不同散热速度的焊盘的焊接方法,包括:焊前预热、连续喷球、焊后补光过程;其特征在于,包括:视觉定位、激光预热、锡球植入、焊点成形四个阶段;
设定:焊盘的尺寸为锡球直径的4倍;
各阶段操作方法如下:
ST1、视觉定位阶段:控制器(3)通过旋转电机(2)驱动旋转盘(6),将旋转盘(6)上相应的成像窗口(7)切换到过渡仓(15)的正下方,再通过CCD相机(4)获取幅面较大的焊点图像,经图像处理后,实现焊点定位;
ST2、激光预热阶段:旋转盘(6)将相应尺寸的焊接喷嘴(8)切换到过渡仓(15)的正下方,再通过进气口(10)向过渡仓(15)中吹入保护气体,此时,激光器发射的激光直接照射到焊盘上,实现对焊盘的预热;
ST3、锡球植入阶段:焊接喷嘴(8)保持在过渡仓(15)的正下方,根据焊盘锡量需求,通过进球口(9)向过渡仓(15)中植入至少一个锡球,锡球下落过程中,在激光的照射下迅速熔化并滴落在焊盘上;
ST4、焊点成形阶段:
a、当焊盘小于或等于设定尺寸时,保持激光照射一定时间,使熔融锡浸润,直至焊点圆润饱满;
b、当焊盘大于设定尺寸时,先关闭激光,将旋转盘(6)上相应的成像窗口(7)快速切换至过渡仓(15)的正下方,调焦机构(13)调节聚焦镜(12)的位置,增大照射在焊盘表面的激光光斑直径并保持至熔融锡完全铺开,再关闭激光,然后通过CCD相机(4)直接拍摄焊点图像,控制器(2)根据所拍摄焊点图像执行视觉检测并分析焊接效果,再根据焊接效果执行补充锡球或发射激光操作,直至焊接完成。
2.如权利要求1所述一种锡球焊接装置的焊接方法,其特征在于:所述步骤ST4中,当焊盘大于设定尺寸时,或者是选取尺寸较大的焊接喷嘴,通过CCD相机(4)直接拍摄到的焊点图像,整个焊接过程在旋转盘(6)不切换的情况下直接完成。
3.如权利要求1所述一种锡球焊接装置的焊接方法,其特征在于:在激光预热、锡球植入、焊点成形阶段,激光器始终保持连续出光状态,当旋转盘(6)转动时的短时间内,激光器处于关闭状态。
4.如权利要求1所述一种锡球焊接装置的焊接方法,其特征在于,定义:单个锡球自进球口(9)的出口自由落下至焊接喷嘴(8)下端出口的时间为t1,单个锡球自进球口(9)的出口自由落下过程中,激光将该单个锡球加热至熔融态的时间为t2,设定:t2≤t1。
5.如权利要求1所述一种锡球焊接装置的焊接方法,其特征在于:当需要焊接较大焊点时,通过进球口(9)连续植入二个或二个以上的锡球,进行焊接。
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