CN111872511B - 一种锡球植入装置及锡球焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种锡球植入装置，包括，容纳单元，用于放置锡球，所述容纳单元包括排气口和流出口，所述排气口和所述流出口的孔径不同；导流单元，连接所述容纳单元；存储单元，连接所述导流单元，包括一存储区，所述锡球通过所述导流单元进入所述存储区，所述存储区为一凹陷区域，所述存储区用于存储所述锡球；粘附单元，设置在所述存储单元上，用于粘附所述锡球，所述粘附单元包括一粘附头，所述粘附头用于粘附所述锡球；第一驱动单元，连接所述粘附单元，带动所述粘附单元上升或下降，以将所述锡球植入端子中。本发明提出的锡球植入装置可以提高植球效率。

Description

一种锡球植入装置及锡球焊接装置

技术领域

本发明涉及锡球焊接技术领域，特别涉及一种锡球植入装置及锡球焊接装置。

背景技术

目前，应用锡球焊接实现连接器和PCB板连接是行业上通用方法之一，原理是通过对锡球加热使其熔化而使连接器和PCB板焊盘结合。而锡球放置到PCB板上的方法在业界通常采用真空吸头配合机械手自动吸附固定在PCB板的焊盘上或用钢网板定位把锡球刷在焊盘上面，第一种方式，结构复杂，成本高，而且植球效率比较低，第二种方式，不能快速将准确数量的锡球植入，植球效率也很低。

发明内容

鉴于上述现有技术的缺陷，本发明提出一种锡球植入装置，以提高植球效率，提高植球准确率。

为实现上述目的及其他目的，本发明提出一种锡球植入装置，包括，

容纳单元，用于放置锡球，所述容纳单元包括排气口和流出口，所述排气口和所述流出口的孔径不同；

导流单元，连接所述容纳单元；

存储单元，连接所述导流单元，包括一存储区，所述锡球通过所述导流单元进入所述存储区，所述存储区为一凹陷区域，所述存储区用于存储所述锡球；

粘附单元，设置在所述存储单元上，用于粘附所述锡球，所述粘附单元包括一粘附头，所述粘附头用于粘附所述锡球；

第一驱动单元，连接所述粘附单元，带动所述粘附单元上升或下降，以将所述锡球植入端子中。

进一步地，所述容纳单元包括排气口和流出口，所述排气口设置在所述流出口的外周。

进一步地，所述导流单元内设置有导流管，所述导流管的一端连接所述流出口，所述导流管的另一端连接所述存储区。

进一步地，所述存储单元包括一基板，所述存储区设置在所述基板上。

进一步地，所述粘附单元的一端连接所述第一驱动单元，所述粘附单元的另一端设置有粘附头，所述粘附头用于粘附所述锡球。

进一步地，还包括第二驱动单元，所述第二驱动单元连接所述存储单元。

进一步地，所述第二驱动单元包括一凸轮组件，所述凸轮组件与所述存储单元上的滚轮连接。

进一步地，所述凸轮组件的中心至第一端的距离大于所述凸轮组件的中心至第二端的距离。

进一步地，所述凸轮组件向所述第一端旋转时，所述凸轮组件带动所述存储单元前进。

进一步地，所述凸轮组件向所述第二端旋转时，所述凸轮组件带动所述存储单元后退。

进一步地，本发明还提出一种锡球焊接装置，包括：

锡球注入装置；

锡球焊接单元，连接所述锡球注入装置；

其中，所述锡球焊接单元包括锡球保持单元和激光器，所述锡球保持单元设置在所述激光器的端部，所述锡球保持单元连接所述锡球植入装置，所述锡球注入装置将锡球植入至所述锡球保持单元内；

其中，所述锡球保持单元包括：

壳体，所述壳体的一侧设置有锡球导向管，所述锡球导向管连接所述锡球植入装置；

卡持孔，设置在所述壳体内，用于保持所述锡球。

激光通道，设置在所述壳体内，位于所述卡持孔上。

综上所述，本发明提出一种锡球植入装置及锡球焊接装置，通过第一驱动单元带动粘附单元粘附存储区内的锡球，从而将锡球植入端子中，从而提高了植球的准确性和植球效率。

附图说明

图1：本实施例提出的锡球植入装置的简要示意图。

图2：容纳单元，导流单元和存储单元的连接示意图。

图3：本实施例中锡球分散开，流出容纳单元的工作示意图。

图4-5：本实施例中锡球植入装置的工作原理图。

图6：本实施例中锡球焊接装置的简要示意图。

图7：图6中锡球焊接单元的简要示意图。

图8：本实施例提出的锡球激光焊接方法的流出图。

图9：本实施例中锡球激光焊接方法的一焊接轨迹示意图。

图10：本实施例中锡球激光焊接方法的第一轨迹示意图。

图11：本实施例中锡球激光焊接方法的第二轨迹示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本实施例提出一种锡球植入装置100，该锡球植入装置100包括一容纳单元110，导流单元120，存储单元130，粘附单元140，第一驱动单元150和第二驱动单元160。容纳单元110连接导流单元120，导流单元120连接存储单元130，粘附单元140连接存储单元130，第一驱动单元150连接粘附单元140，第二驱动单元160连接存储单元130。在本实施中，容纳单元110用于放置锡球，导流单元120用于输送锡球，存储单元130可用于存放锡球，粘附单元140用于粘附存储单元130内的锡球，第一驱动单元150用于带动粘附单元140运动，第二驱动单元160用于驱动存储单元130运动。

如图1-图2所示，在本实施例中，该容纳单元110用于放置多个锡球，该容纳单元110还包括排气口111和流出口112，排气口111设置在流出口112的外侧，也就是说排气口111包围流出口112。在本实施例中，该排气口111用于排出容纳单元110内的离子化空气，锡球可以通过流出口112进入导流单元120内。在本实施例中，当排气口111排出离子化空气的时候，容纳单元110内的锡球会在空中分散开，需要说明的是，排气口111可以与容纳单元110提供内部离子化空气的离子化装置(未显示)连接。当容纳单元110内的离子化的空气排出时，容纳单元110内的锡球会在空中分散开，可以去除容纳单元110内的发生的静电，从而使得锡球在分散的时候不会相互粘结，锡球在空中分散开后通过流出口112流出容纳单元110，从而使得锡球的排出更便捷。在本实施例中，该容纳单元110可例如为圆柱体。在本实施例中，该容纳单元110的排气口111的孔径大于流出口112的孔径，流出口112之间的孔径也可以不同，以适应不同孔径的锡球，排气口111的孔径大于流出口112的孔径，可以提高去除去离子化空气的效率。

如图3所示，在本实施例中，在容纳单元110内设置有多个锡球110a，当通过容纳单元110的排气口111排出容纳单元110内的去离子化空气时，锡球110a会在容纳单元110内分散开，然后可以通过流出口112进入导流单元120的导流管121内，从而流出容纳单元110。在本实施例中，该锡球110a可例如包括锡核和合金焊料层，合金焊料层保温锡核，锡核可以由纯锡金属制成，合金焊料层的熔点低于锡核的熔点，合金焊料层可以由两种不同成分的金属形成合金。

如图1-图2所示，在本实施例中，该导流单元120连接容纳单元110，且位于容纳单元110的下方。该导流单元120的一端连接容纳单元110，导流单元120的另一端连接存储单元130。该导流单元120包括导流管121，导流管121的一端连接容纳单元110的流出口112，导流单元121的另一端连接存储单元130的存储区132，因此容纳单元110内的锡球可以通过导流管121进入存储单元130的存储区132，所述存储区132可以放置一个锡球110a。

如图2所示，在本实施例中，该存储单元130包括一基板131，该基板131上设置有存储区132，存储区132为基板131的凹陷区域，存储区132用于存储锡球，以防止锡球在存储单元130的运动过程中脱落。

如图1和图4所示，在本实施例中，该锡球植入装置100还包括一粘附单元140，粘附单元140位于存储单元130的上方，粘附单元140用于粘附存储单元130内的锡球。该粘附单元140的一端连接第一驱动单元150，粘附单元140的第二端设置有粘附头141，第一驱动单元150可以驱动粘附单元140进行上升或下降运动，该粘附头141用于粘附锡球，该粘附头141可以使锡球产生粘附力，从而粘附锡球注入端子中。在本实施例中，由于锡球的比较较小，通过粘附单元140粘附锡球，然后将锡球设置在端子上，由此可以提高工作效率。需要说明的是，为了将锡球植入端子内，粘附头141会给端子施加压力，从而进行植球，当持续给端子进行加压可能会对粘附头141造成损坏，因此可以在粘附头141上设置一弹簧(图中未显示)，弹簧为粘附头141提供弹性支撑，防止粘附头141受损。

如图1所示，在本实施例中，第一驱动单元150连接粘附单元140，第一驱动单元150可以带动粘附单元140进行上下往复运动，第一驱动机构150例如为直线驱动机构。当第一驱动单元150带动粘附单元140向下运动时，粘附单元140可以粘附存储单元130内的锡球，当粘附单元140粘附锡球后，第一驱动单元150可以带动粘附单元140向上运动，并将锡球放置在端子中。

如图1所示，在本实施例中，该锡球植入装置100还包括第二驱动单元160，第二驱动单元160连接存储单元130，第二驱动单元160用于带动存储单元130进行直线往复运动。

如图4所示，在本实施例中，该第二驱动单元160包括一凸轮部件162，该凸轮部件162以旋转轴161为中心进行旋转，当凸轮部件162进行旋转时，凸轮部件162的外表面与设置在基板131上的滚轮133接触，从而使得基板131前进或后退，也就是使得基板131做直线往复运动。

如图4所示，在本实施例中，该凸轮部件162以旋转轴161为中心，该旋转轴至凸轮部件162的两端的距离不同，例如旋转轴161至凸轮部件162的第一端162a的距离大于旋转轴161至凸轮部件162的第二端162b的距离。因此，当凸轮部件162的第一端162a与滚轮接133触时，表示基板131进行前进。当凸轮部件162的第二端162b与滚轮接133触时，表示基板131进行后退。

如图4所示，本实施例将阐述该锡球植入装置100的工作原理，从图4(a)中可以看出，当锡球110a进入导流管121后，通过导流管121的出口122进入存储区132内时，粘附单元140处于第一位置B1处，也就是说当粘附单元140在粘附锡球110a0a之前，粘附单元140处于第一位置B1处，也就是说粘附单元140处于等待状态。从图4(b)中可以看出，当第二驱动单元160的凸轮部件162朝向第一方向C1旋转时，带动基板131前进，同时第一驱动单元150带动粘附单元140向下运动，使得粘附单元140通过粘附头141粘附锡球110a0a。从图4(c)中可以看出，当锡球110a粘附在粘附单元140后，第一驱动单元150带动粘附单元140上升至第二位置B2处，在第一驱动单元150上升的过程中，凸轮部件162朝向第二方向C2旋转，使得基板131后退，从而使得基板131上的存储区132对应导流管121，使得存储区132内再次存储锡球110a。在本实施例中，所述第一方向是指凸轮部件162向第一端162a旋转，所述第二方向是指凸轮部件162向第二端162b旋转。

如图5所示，在本实施例中，当粘附单元140粘附锡球110a后，第一驱动单元150带动粘附单元140向下运动，使得粘附单元140与端子10接触，也就是将锡球110a0a植入端子10上，当粘附单元140将锡球110a设置在端子10上后，第一驱动单元150带动粘附单元140上升，使得粘附单元140运动至第一位置B1处，然后等待下一次作业。

如图6所示，本实施例还提出一种锡球焊接装置1，该锡球焊接装置1包括锡球植入装置100和锡球焊接单元200，锡球植入装置100连接锡球焊接单元200，当锡球植入装置100工作完成后，锡球焊接单元200开始进行工作，对锡球进行焊接。

如图7所示，在本实施例中，该锡球焊接单元200可包括一激光器210和锡球保持单元220激光器210设置在锡球保持单元220的端部，锡球保持单元220连接锡球植入装置100。

如图7所示，在本实施例中，该锡球保持单元220包括一壳体221，壳体221的一侧设置有锡球导向管222，锡球导向管222的一端可以连接锡球植入装置100，因此将锡球放置在卡持孔223上，卡持孔223的直径小于锡球的直径。在壳体221内还设置有激光通道，激光通道位于卡持孔223上，激光器210发射的激光束激光通道进行焊接作业。

如图8所示，本实施例还提出一种锡球激光焊接方法，包括，

S1：使用第一功率密度的激光束沿一焊接轨迹移动，照射置于焊盘上的锡球，以使所述锡球软化，其中，所述焊接轨迹围绕所述锡球；

S2：使用第二功率密度的激光束沿所述焊接轨迹移动，照射软化后的所述锡球，以使软化后的所述锡球熔化，其中，所述焊接轨迹落在软化后的所述锡球上，所述第二功率密度大于所述第一功率密度；在这里，需要指出的是，由于此时照射软化后的所述锡球110a的激光束的温度较高，因此需要所述焊接轨迹30落在软化后的所述锡球110a上，避免所述较高温度的激光束直接照射到焊盘上而破坏焊盘。

S3：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，其中，所述第三功率密度小于所述第一功率密度。

如图9-11所示，在步骤S1中，调节激光发射机使其按照第一功率密度向外发射激光，并且按照一焊接轨迹30进行移动，照射锡球110a，以使所述锡球110a软化。所述焊接轨迹30可以围绕所述锡球110a。如通过固定工装将所述锡球110a固定于所述焊盘上，而所述焊盘的相应位置布设有芯线，所述芯线位于所述锡球110a和所述焊盘之间，可以想到的是焊接的目的是将所述芯线固定于所述焊盘上，这里的焊盘一般是电路板，进而使所述芯线与所述电路板的电触点相连接。

如图9-11所示，所述焊接轨迹30的形状包括但不限制于是椭圆形，所述焊接轨迹30的起点和终点落在软化之前的所述锡球110a上。所述焊接轨迹30包括第一轨迹310和第二轨迹320；所述第一轨迹310的起点为所述第二轨迹320的终点，所述第一轨迹310的终点为所述第一轨迹310的起点；激光束沿所述第一轨迹310与所述第二轨迹320的移动方向相反。图中箭头分别标示出了所述第一轨迹310与所述第二轨迹320的移动方向，其中，如所述第一轨迹310的移动方向为类顺时针方向，而所述第二轨迹320的移动方向为类逆时针方向。

如图9-11所示，在步骤S2中，对于软化后的所述锡球110a，调节激光发射机使用第二功率密度的激光束继续照射，在这里，所述焊接轨迹30落在软化后的所述锡球110a上，而所述第二功率密度大于所述第一功率密度。具体地，调高激光发射机的发射功率密度，保持使用所述第二功率密度的激光束继续照射软化后的所述锡球110a，以使得软化后的所述锡球110a熔化，这里的所述锡球110a熔化指的是所述锡球110a由固体变为液体，在所述焊盘上达到沸腾的效果。需要说明的是，由于此时照射软化后的所述锡球110a的激光束的温度较高，因此需要所述焊接轨迹30落在软化后的所述锡球110a上，避免所述较高温度的激光束直接照射到焊盘上而破坏焊盘。

如图9-11所示，在步骤S3中，对于熔化后的所述锡球110a，调节激光发射机使用第三功率密度的激光束继续照射，所述第三功率密度小于所述第一功率密度。具体地，调低激光发射机的发射功率密度，保持使用所述第三功率密度的激光束继续照射熔化后的所述锡球110a，由于所述第三功率密度的激光束的温度较低，不足以使得沸腾的所述锡球110a继续保持沸腾状态，即此时所述熔化后的锡球110a要进行固化，而在固化的过程中由于有所述第三功率密度的激光束照射，可以辅助熔化后的所述锡球110a慢慢的固化。使用第三功率密度的激光束沿所述第一轨迹310和/或所述第二轨迹320照射熔化后的所述锡球110a，以辅助熔化后的所述锡球110a固化，从而得到焊接完毕的工件。

如图9-11所示，本实施例使用三种功率密度的激光沿所述第一轨迹310和/或所述第二轨迹320照射放置在焊盘上的锡球110a。使用较小的第一功率密度的激光照射锡球110a时使锡球110a软化，避免大功率密度的激光照射锡球110a时容易使锡球110a飞溅以及容易烧到焊盘；再使用较大的第二功率密度的激光照射软化的锡球110a时使其熔化，避免直接使用大功率密度的激光照射锡球110a容易烧穿锡球110a进而烧到焊盘；然后使用更小的第三功率密度的激光照射熔化的锡球110a时以辅助其固化，避免突然撤去激光在冷却固化的过程中易使得焊块中出现气泡，从而提升焊接作业的安全性以及焊接质量。

综上所述，本发明提出一种锡球植入装置，该锡球植入装置可以实现自动化作业，缩短植球的工作时间，且植球更准确，能够提高工作效率。同时通过排气口可以去除容纳单元内的去离子化空气，去除容纳单元内的静电，有效防止锡球出现粘结情况。通过将锡球分散开，使得锡球更加容易的从容纳单元内流出。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明，本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案，例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本发明的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种锡球植入装置，其特征在于，包括，

容纳单元，用于放置锡球，所述容纳单元包括排气口和流出口，所述排气口和所述流出口的孔径不同，所述排气口的孔径大于所述流出口的孔径，以及流出口之间的孔径不同，所述排气口设置在所述流出口的外周；

导流单元，连接所述容纳单元；

存储单元，连接所述导流单元，包括一存储区，所述锡球通过所述导流单元进入所述存储区，所述存储区为一凹陷区域，所述存储区用于存储所述锡球；

粘附单元，设置在所述存储单元上，用于粘附所述锡球，所述粘附单元包括一粘附头，所述粘附头用于粘附所述锡球，所述粘附头上设置有弹簧；

第一驱动单元，连接所述粘附单元，带动所述粘附单元上升或下降，以将所述锡球植入端子中；

第二驱动单元，连接所述存储单元，所述第二驱动单元带动所述存储单元移动。

2.根据权利要求1所述的锡球植入装置，其特征在于，所述导流单元内设置有导流管，所述导流管的一端连接所述流出口，所述导流管的另一端连接所述存储区。

3.根据权利要求1所述的锡球植入装置，其特征在于，所述存储单元包括一基板，所述存储区设置在所述基板上。

4.根据权利要求3所述的锡球植入装置，其特征在于，所述存储区设置在所述基板的一端。

5.根据权利要求1所述的锡球植入装置，其特征在于，所述粘附单元的一端连接所述第一驱动单元，所述粘附单元的另一端设置有所述粘附头。

6.根据权利要求1所述的锡球植入装置，其特征在于，所述第二驱动单元上设置有凸轮组件。

7.根据权利要求6所述的锡球植入装置，其特征在于，所述凸轮组件的中心至第一端的距离大于所述凸轮组件的中心至第二端的距离。

8.根据权利要求7所述的锡球植入装置，其特征在于，所述凸轮组件向所述第一端旋转时，所述凸轮组件带动所述存储单元前进。

9.根据权利要求8所述的锡球植入装置，其特征在于，所述凸轮组件向所述第二端旋转时，所述凸轮组件带动所述存储单元后退。

10.一种锡球焊接装置，其特征在于，包括：

权利要求1-9任一所述的锡球注入装置；

锡球焊接单元，连接所述锡球注入装置；

其中，所述锡球焊接单元包括锡球保持单元和激光器，所述锡球保持单元设置在所述激光器的端部，所述锡球保持单元连接所述锡球植入装置，所述锡球注入装置将锡球植入至所述锡球保持单元内；

其中，所述锡球保持单元包括：

壳体，所述壳体的一侧设置有锡球导向管，所述锡球导向管连接所述锡球植入装置；

卡持孔，设置在所述壳体内，用于保持所述锡球；

激光通道，设置在所述壳体内，位于所述卡持孔上。

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