CN112025020B - 一种激光锡球焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光锡球焊接装置。其包括：锡球存储装置，包括仓体，仓体设有容置空间和气槽，气槽连接有气体控制装置；容置空间的上方设有分球片，分球片与仓体连接且分球片设有N个穿孔；吸放球装置，包括接收部和控制部，接收部设有N个穿球孔，控制部设有N个控制孔，控制孔与穿球孔之间管道；控制部连接有吸放机构；焊接机构，包括底板，底板设有安装孔，安装孔连接有焊嘴，安装孔的上端设有透明片，底板设有激光发射装置，底板还设有连接孔，底板内设有连接槽。本发明通过设置锡球存储装置和吸放球装置，使得微小锡球可以依序排列；吸放球装置与焊接机构连接配合，锡球依序可控的进入焊嘴，实现精准化焊接，焊点和焊接间距小到几十个微米。

Description

一种激光锡球焊接装置

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，尤其涉及一种针对微小锡球进行焊接的激光锡球焊接装置。

背景技术

在工业生产中，经常会使用到焊接装置，尤其是：制造业、公共工程、采掘业等都会用到激光锡球焊接；随着产品的精细化细化，也逐渐要求作业的精细化；如目前的电子产品做工要求越来越精细化，在焊接时，对焊点的要求非常的精准，且焊点不能大，当前的激光焊接装置基本采用先将锡球定位于待焊接区域，然后采用激光加热进行熔焊；这种焊接方式需要先定位锡球，因此锡球的体积不能太小，否则难以定位易外界气流影响；而这种锡球超过了焊点所需要的量，因而难以满足焊点体积的要求，难以做到精细化焊接。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种激光锡球焊接装置，该激光锡球焊接装置能够实现精细化焊接作业。

一种激光锡球焊接装置，其包括：

锡球存储装置，包括仓体，仓体设有用于存放微小锡球的容置空间，仓体设有与容置空间连通的气槽，气槽连接有用于控制容置空间内部锡球移动的气体控制装置；容置空间的上方设有分球片，分球片与仓体连接且分球片设有N个与锡球相配合的穿孔；

吸放球装置，包括接收部和控制部，接收部设有N个与分球片上穿孔相配合的穿球孔，控制部设有N个控制孔，控制孔与穿球孔之间一一对应设有与锡球相配合的管道；控制部连接有用于控制吸放锡球的吸放机构；

焊接机构，包括底板，底板设有安装孔，安装孔的下端连接有焊嘴，安装孔的上端设有透明片，底板的上方设有与焊嘴相配合的激光发射装置，底板的表面还设有用于接收锡球的连接孔，底板内设有用于将安装孔与连接孔连通的连接槽。

进一步地，所述仓体的容置空间上端呈锥形，或分球片在穿孔的下方设有锥形的连通孔。

进一步地，气槽内设有用于将容置空间隔离的过滤单元。

进一步地，所述气槽还连接有离子风发生器。

进一步地，所述控制部包括与接收部连接的下连接板以及与吸放机构连接的上连接板，下连接板的两侧分别与上连接板的两侧连接有中间块；下连接板设有与穿球孔对应的下连通孔，所述控制孔位于上连接板，所述管道的两端分别与控制孔和下连通孔连接。

进一步地，所述底板的侧面设有用于检测焊接头内部气压的检测孔。

进一步地，所述气体控制装置包括充气装置和抽气装置，抽气装置、充气装置通过切换阀与气槽连接。

进一步地，吸放机构包括充气装置和抽气装置，抽气装置、充气装置通过切换阀与控制孔连接。

进一步地，所述底板在连接孔的上方设有与接收部的穿球孔相配合的密封环。

进一步地，所述仓体设有与容置空间连通的存放槽，存放槽连接有密封盖。

本发明的有益效果：本发明通过设置锡球存储装置和吸放球装置，使得微小锡球可以依序排列在管道内；其次，吸放球装置与焊接机构连接配合，锡球可以依序可控的进入焊嘴，实现精准化焊接。可以焊接非常小的电子元器件，焊点和焊接间距甚至小到几十个微米，对于大部分钎料能够焊接。

附图说明

图1为本实施例的锡球存储装置与吸放球装置配合的一种结构示意图。

图2为本实施例的焊接机构与吸放球装置配合的一种结构示意图。

图3为本实施例的锡球存储装置结构示意图。

图4为图3的一种分解结构示意图。

图5为本实施例的吸放球装置结构示意图。

图6为图5的第二视角示意图。

图7为图5的第三视角示意图。

图8为图5中接收部的一种剖视示意图。

图9为焊接机构除去激光发射装置的一种结构示意图。

图10为图9的底板一种剖视示意图。

图11为图9的一种分解示意图。

附图标记包括：

1——锡球存储装置；11——分球片；12——仓体；13——密封盖；14——螺栓；15——容置空间；16——存放槽；111——穿孔；112——连通孔；121——气槽；

2——吸放球装置；21——接收部；22——控制部；23——管道；24——密封垫；211——穿球孔；221——上连接板；222——下连接板；2211——控制孔；2221——下连通孔；

3——焊接机构；31——底板；32——密封环；33——连接孔；34——透明片；35——焊嘴；36——气管接头；37——安装孔；38——连接槽；39——激光发射装置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细的描述。如图1至图11所示。

实施例：一种激光锡球焊接装置，参见图1、图2；其包括：

参见图3至图4，锡球存储装置1，包括仓体12，仓体12设有用于存放微小锡球的容置空间15，仓体12设有与容置空间15连通的气槽121，气槽121连接有用于控制容置空间15内部锡球移动的气体控制装置（图中未画出）；容置空间15的上方设有分球片11，分球片11与仓体12连接且分球片11设有N个与锡球相配合的穿孔111；

参见图5至图8；吸放球装置2，包括接收部21和控制部22，接收部21设有N个与分球片11上穿孔111相配合的穿球孔211，控制部22设有N个控制孔2211，控制孔2211与穿球孔211之间一一对应设有与锡球相配合的管道23；控制部22连接有用于控制吸放锡球的吸放机构（图中未画出）；

参见图2、图9至图11；焊接机构3，包括底板31，底板31设有安装孔37，安装孔37的下端连接有焊嘴35，安装孔37的上端设有透明片34，透明片34优选为玻璃；底板31的上方设有与焊嘴35相配合的激光发射装置39，底板31的表面还设有用于接收锡球的连接孔33，底板31内设有用于将安装孔37与连接孔33连通的连接槽38。N为自然数。

本技术方案工作时，先将微小的锡球放入容置空间15，锡球的外径在：1微米~100微米之间；气体控制装置分两部分包括抽气和充气；由于是焊接，避免焊接时产生不良化学反应；充气的气体可选择的惰性气体，一般选择氮气；锡球存储装置1的分球片11与吸放球装置2的接受部对应连接，连接时可采用定位孔、定位柱等方式进行定位连接，以使得分球片11上的穿孔111与穿球孔211一一对应；为方便将仓体12内的容置空间15的锡球过渡到吸放球装置2内，穿孔111的外径与锡球的外径相近或略大于锡球的外径，可以为锡球外径的0.98~1.1倍；管道23的外径与锡球的外径相近或略大于锡球的外径，可以为锡球外径的0.98~1.1倍，比例优选为1.01~1.05之间；在将锡球从分球片11过渡吸收球装置时，可采用：1、通过气体控制装置向容置空间15内充气，吸放机构放气，在气流的作用下，容置空间15内锡球穿过分球片11的穿孔111进入接收部21的穿球孔211以及管道23；；从而使得锡球从锡球存储装置1进入到吸放球装置2内，并排列在管道23内。2、吸放机构通过控制孔2211向管道23内抽真空，管道23内形成负压，使得气流从气槽121进入，流过容置空间15，再进入对应的管道23，在此过程中，容置空间15内的锡球在气流的推动下，穿过穿孔111、穿球孔211进入到管道23内并依序排列。当锡球穿过穿孔111的数量达到预定数量时，气体控制装置对容置空间15停止充气或开始抽真空，锡球停止穿过穿孔111；或者在较小的真空负压下通过真空吸回被气流吹起的锡球；同时在吸放球装置2里，锡球停止在管道23内移动，锡球通过与管道23的范德华力而粘附在管道23上，为了使得锡球在管道23内排放整齐，可通过吸放机构向控制孔2211内充气，通过微量的反向气流驱动锡球反向移动而紧密排列。在具体工作时，气体控制装置通过充气、断气或抽真空的切换，可以控制锡球的输送量（输送至吸放球装置2锡球的数量）；可以通过脉冲式的充气，精准控制输送锡球量。吸放球装置2的吸放机构则通过控制气流的方向完成锡球的吸取和放置依序排列的工作。连接槽38的内径与锡球的外径应匹配，连接槽38的内径大小在锡球外径的1~2倍之间（不包括2），优选在1~1.2倍之间，当连接槽38的内径不小于2倍锡球外径时，优选在连接槽38内放置一个连接管，连接孔33内设置一个漏斗，漏斗下端与连接管连接。连接管的内径在锡球外径的1~2倍之间。从而使得锡球依序前进；在控制锡球前进时，可以通过脉冲式的对管道23喷气，一次输送一个锡球进入焊嘴35。本申请充气的气源优选为惰性气体或焊接保护气体，如氮气、氦气等。激光发射装置39可以为现有技术。

当进行焊接时，吸放球装置2转移至与焊接机构3的连接孔33连接，在连接时，可通过治具或定位机构或连接管，将吸放球装置2的整个穿球孔211与连接孔33连接，或是通过连接管将其中的一个穿球孔211与连接孔33连接；连接时注意密封。吸放球装置2的吸放机构对管道23充气或对所有管道23依序充气，通过气流将管道23内的锡球依序逐渐推至连接孔33并穿过连接槽38进入焊嘴35，然后激光发射装置39作用发出激光并将对焊嘴35内的锡球熔化，在气流的左右下，熔融的锡球喷射到焊位上形成焊点；从而实现精准焊接，且焊点小；基本没有锡浪费。焊嘴35的出口孔径小于锡球的直径，锡球在气流左右下进入焊嘴35并卡在出口处。

进一步地，所述仓体12的容置空间15上端呈锥形，或分球片11在穿孔111的下方设有锥形的连通孔112。

为方便将锡球输送，本技术方案将容置空间15上端设置为锥形，或在分球片11上设置锥形的连通孔112，这样锡球在从容置空间15底部向分球片11的穿孔111运动时，通过锥形将锡球导入穿孔111。

进一步地，气槽121内设有用于将容置空间15隔离的过滤单元（图中未画出）。

过滤单元可以为过滤器、过滤网等具有透气的拦截件；当通过气体控制装置向气槽121充气时，可通过过滤单元进行异物拦截；同时在向气槽121抽真空时，对锡球进行拦截避免锡球进入气槽121向外移动。在具体设置时，气槽121可设置在仓体12的侧面，过滤单元的过滤元件设置在气槽121与容置空间15的连接处。

进一步地，所述气槽121还连接有离子风发生器（图中未画出）。

由于锡球的外径非常小，锡球之间的静电力可以影响到其之间的粘接；为避免静电力的影响，本技术方案在气槽121上连接了离子风发生器，在具体实施时可通过气槽121可通过三通分别与离子风发生器、气体控制装置连接。

参见图5至图7，进一步地，所述控制部22包括与接收部21连接的下连接板222以及与吸放机构连接的上连接板221，下连接板222的两侧分别与上连接板221的两侧连接有中间块；下连接板222设有与穿球孔211对应的下连通孔2221，所述控制孔2211位于上连接板221，所述管道23的两端分别与控制孔2211和下连通孔2221连接。

由于分球片11在设计穿孔111时，穿孔111的密度相对比较大，穿孔111比较集中；对应的，接收部21的接收孔入口密度也比较大，为方便后期管道23的安装、管控等；在设置穿球孔211的出口时，优选地，所述接收部21的穿球孔211的出口端呈对外发散状，将其设置为对外发散状，使得穿球孔211的出口分布密度远小于穿孔111密度。其次，在设置控制部22时，通过设置上连接板221和下连接板222，可以使得上连接板221上的控制孔2211分布密度更小，管道23可采用柔性管道23或弯曲管道23或折形的管道23，从而可以有效减少控制部22的厚度，同时可以达到控制孔2211分散的效果。优选地，接收部21与下连接板222之间设有密封垫24，密封垫24设有贯穿孔并将接收孔和下连通孔2221连接。管道23可以为细管或毛细管。其次为方便设置，穿球孔211、下连通孔2221、控制孔2211中的至少一个可以为锥形孔或一端开口小，另一端开口大。

参见图9；进一步地，所述底板31的侧面设有用于检测焊接头内部气压的检测孔，检测孔连接有气管接头36。

检测孔与安装孔37连通，气管接头36可以安装或连接气压计，通过检测焊接头内部的气压，以判断是否有锡球在其焊嘴35端。

进一步地，所述气体控制装置包括充气装置和抽气装置，抽气装置、充气装置通过切换阀与气槽121连接。

充气装置可以为空压机，抽气装置可以为抽气泵；两个装置通过切换阀与气槽121连接，实现对容置空间15的充气和抽气的切换。当然气体控制装置也可以仅仅只有充气装置，充气装置和外界通过切换阀与气槽121连接，实现容置空间15的充气和停止的切换。

进一步地，吸放机构包括充气装置和抽气装置，抽气装置、充气装置通过切换阀与控制孔2211连接。

吸附机构也可以只有充气装置，充气装置和外界通过切换阀与控制孔2211连接，实现管道23的充气和放气的切换。充气装置、抽气装置、切换阀均可为现有技术。

进一步地，所述底板31在连接孔33的上方设有与接收部21的穿球孔211相配合的密封环32。

在控制锡球从管道23进入连接孔33时，可以是：1、每个控制孔2211均分别连接有一个吸放机构，吸放机构对每个管道23的锡球输出进行控制。2、每个控制孔2211分别通过一个输送管与吸放机构连接，输送管设置有控制阀，通过控制控制阀和吸放机构来依序控制每个管道23输出锡球。

进一步地，所述仓体12设有与容置空间15连通的存放槽16，存放槽16连接有密封盖13。

为了方便对容置空间15添加或取出锡球，本技术方案设置了存放槽16，并通过密封盖13进行密封。避免经常分球片11；操作简单。其次，为了方便固定密封盖13，本技术方案通过在仓体12和盖体上分别设置螺纹孔和贯穿孔，通过螺栓14穿过贯穿孔并与螺纹孔连接而将盖体固定于仓体12。仓体12可以为一个块体，容置空间15的上端开口。优选地，存放槽16呈倾斜设置。存放槽16设置在仓体12的侧面。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种激光锡球焊接装置，其特征在于：其包括：

锡球存储装置，包括仓体，仓体设有用于存放微小锡球的容置空间，仓体设有与容置空间连通的气槽，气槽连接有用于控制容置空间内部锡球移动的气体控制装置；容置空间的上方设有分球片，分球片与仓体连接且分球片设有N个与锡球相配合的穿孔；

吸放球装置，包括接收部和控制部，接收部设有N个与分球片上穿孔相配合的穿球孔，控制部设有N个控制孔，控制孔与穿球孔之间一一对应设有与锡球相配合的管道；控制部连接有用于控制吸放锡球的吸放机构；

焊接机构，包括底板，底板设有安装孔，安装孔的下端连接有焊嘴，安装孔的上端设有透明片，底板的上方设有与焊嘴相配合的激光发射装置，底板的表面还设有用于接收锡球的连接孔，底板内设有用于将安装孔与连接孔连通的连接槽；

其中：气体控制装置分两部分包括抽气和充气；在将锡球从分球片过渡吸收球装置时，1、通过气体控制装置向容置空间内充气，吸放机构放气；锡球从锡球存储装置进入到吸放球装置内，并排列在管道内；2、吸放机构通过控制孔向管道内抽真空；容置空间内的锡球在气流的推动下，穿过穿孔、穿球孔进入到管道内并依序排列；3、当锡球穿过穿孔的数量达到预定数量时，气体控制装置对容置空间停止充气或开始抽真空，锡球停止穿过穿孔。

2.根据权利要求1所述的一种激光锡球焊接装置，其特征在于：所述仓体的容置空间上端呈锥形，或分球片在穿孔的下方设有锥形的连通孔。

3.根据权利要求1或2所述的一种激光锡球焊接装置，其特征在于：气槽内设有用于将容置空间隔离的过滤单元。

4.根据权利要求3所述的一种激光锡球焊接装置，其特征在于：所述气槽还连接有离子风发生器。

5.根据权利要求1所述的一种激光锡球焊接装置，其特征在于：所述控制部包括与接收部连接的下连接板以及与吸放机构连接的上连接板，下连接板的两侧分别与上连接板的两侧连接有中间块；下连接板设有与穿球孔对应的下连通孔，所述控制孔位于上连接板，所述管道的两端分别与控制孔和下连通孔连接。

6.根据权利要求1所述的一种激光锡球焊接装置，其特征在于：所述底板的侧面设有用于检测焊接头内部气压的检测孔。

7.根据权利要求1所述的一种激光锡球焊接装置，其特征在于：所述气体控制装置包括充气装置和抽气装置，抽气装置、充气装置通过切换阀与气槽连接。

8.根据权利要求1所述的一种激光锡球焊接装置，其特征在于：吸放机构包括充气装置和抽气装置，抽气装置、充气装置通过切换阀与控制孔连接。

9.根据权利要求1所述的一种激光锡球焊接装置，其特征在于：所述底板在连接孔的上方设有与接收部的穿球孔相配合的密封环。

10.根据权利要求1所述的一种激光锡球焊接装置，其特征在于：所述仓体设有与容置空间连通的存放槽，存放槽连接有密封盖。