CN112743183A - 一种微波辅助的电路板焊接方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种微波辅助的电路板焊接方法及装置，旨在，选择性地对焊锡膏快速高效地加热，实现焊接，而电路板及电子元器件保持在较低温度，从而不影响电路板及电子元器件的性能。所述方法包括：在电路板的预设位置涂抹焊锡膏，将电子元器件放置在所述预设位置，形成目标电路板；将多个所述目标电路板从微波单模腔体入口传送至微波单模腔体内的微波磁场中心进行加热，所述焊锡膏经加热后成为粘黏剂，进而将所述电子元器件焊接在所述目标电路板上；将多个焊接完成后的目标电路板从微波单模腔体出口传送出微波单模腔体。
Description
技术领域
本发明涉及焊锡膏加热处理技术领域，特别是涉及一种微波辅助的电路板焊接方法及装置。
背景技术
焊锡膏作为伴随着SMT(表面组装技术)而产生的一种新型焊接材料，被广泛的用于SMT行业表面电阻、电容、IC等电子元器件在电路板上的焊接。
传统焊接方法通常采用热传导加热融化焊锡膏进行焊接，例如回流焊技术，将空气或者氮气加热到足够高的温度后吹向已经涂上焊锡膏并贴好元器件的基板，让元件下的焊锡膏融化后与基板相连接，从而实现焊接。
然而，上述方法加热效率较低，处理时间长，需有多个温区来实现有效焊接，包括预热区、恒温区、焊接区、冷却区。同时加热时的气流温度较高，容易影响焊接元器件的性能。目前一些新型的焊接技术在特定应用场合也存在一些其他问题，例如，利用激光或红外焊接mini-LEDE时，由于需要将红外线透过玻璃片来加热银锡，焊接时间较长，极易导致玻璃片的形变。另外，高频感应加热方法虽然也被用于一些不同材料的工件焊接，但其很难聚焦到非常小的焊接区域，会对非焊接区的其他电路、器件壳体等产生影响，通常只适合简单的、粗糙的金属材料之间的钎焊应用。
发明内容
为解决上述问题，本申请实施例提供了一种微波辅助的电路板焊接方法及装置，旨在选择性地对用于焊接的焊锡膏进行快速高效地加热，实现焊接，而电路板及电子元器件保持在较低温度，从而不影响电路板及电子元器件的性能。
本申请实施例一方面提供了一种微波辅助的电路板焊接方法，所述方法包括：
在电路板的预设位置涂抹焊锡膏，将电子元器件放置在所述预设位置，形成目标电路板；
将多个所述目标电路板从微波单模腔体入口传送至所述微波单模腔体内的微波磁场中心进行加热，所述焊锡膏经加热后成为粘黏剂，进而将所述电子元器件焊接在所述目标电路板上；
将多个焊接完成后的目标电路板从微波单模腔体出口传送出所述微波单模腔体。
可选地，所述方法还包括：
通过微波源产生微波；
将所述微波源产生的所述微波，通过预设的波导传送至所述微波单模腔体，形成单模微波。
可选地，所述将多个所述目标电路板从微波单模腔体入口传送至所述微波单模腔体内进行加热，包括：
将多个所述目标电路板从微波单模腔体入口传送至所述微波单模腔体内；
在所述微波单模腔体内的所述单模微波的磁场中心，对所述焊锡膏进行加热，进而完成焊接。
可选地，所述方法还包括：
通过摄像头或热成像仪，对所述微波单模腔体内所述焊锡膏的加热状态或焊接完成情况进行监测。
可选地，所述将多个所述目标电路板从微波单模腔体入口传送至所述微波单模腔体内进行加热，还包括：
在预设传输速度下，通过传送带，不间断地将多个所述目标电路板从微波单模腔体入口传送至所述微波单模腔体内进行加热。
本申请实施例提供了一种微波辅助的电路板焊接方法，包括：在电路板的预设位置涂抹焊锡膏，将电子元器件放置在所述预设位置，形成目标电路板；通过传送带，将多个所述目标电路板从微波单模腔体入口传送至微波单模腔体内进行加热，所述焊锡膏经加热后成为粘黏剂，进而将所述电子元器件焊接在所述目标电路板上；将多个焊接完成后的目标电路板从微波单模腔体出口传送出微波单模腔体。本申请可以通过利用单模微波的磁场中心对用于焊接的焊锡膏进行快速高效的加热，实现对目标电路板的焊接，而电路板和其上的电子元器件将保持在较低温度，因此，可选择性地对焊锡膏进行加热，而不影响电路板和其上的电子元器件的性能。同时，微波与焊锡膏直接作用，具有快速、清洁、高效、非接触式、对焊锡膏进行选择性加热的有益效果。
本申请实施例另一方面提供了一种微波辅助的电路板焊接装置，所述装置包括：
微波源、波导、环形器、水负载、微波单模腔体、传送带；
所述微波源，用于产生微波；
所述波导，用于将所述微波源产生的微波，传输至微波单模腔体；
所述环形器和所述水负载，用于吸收所述微波在进入所述微波单模腔体后形成的反射能量；
所述微波单模腔体，用于在所述微波单模腔体内，通过所述微波对涂抹有焊锡膏的电路板进行加热，实现所述电路板的焊接；
所述传送带，用于将所述电路板传送至所述微波单模腔体，并在完成焊接后将所述电路板传出所述微波单模腔体。
可选地，所述装置还包括：
耦合器，用于从所述波导中耦合出部分所述微波；
功率计，用于测量所述耦合器耦合出的部分所述微波，并得到所述微波的入射功率以及反射功率。
可选地，所述装置还包括：温度传感器，用于检测电路板的温度。
可选地，所述装置还包括：微波源功率调节控制器，用于根据所述功率计测量得到的所述微波的功率和根据所述温度传感器检测到的电路板温度，对所述微波源所产生的微波的功率进行调节。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一实施例示出的一种微波辅助的电路板焊接方法的流程图；
图2是本申请一实施例示出的微波单模腔体内频率为2.45GHz的TE102单模微波的磁场仿真示意图；
图3是本申请一实施例示出的微波单模腔体内频率为2.45GHz的TE102单模微波的电场仿真示意图；
图4是本申请一实施例示出的微波单模腔体内频率为915MHz的TE102单模微波的磁场仿真示意图；
图5是本申请一实施例示出的微波单模腔体内频率为915MHz的TE102单模微波的电场仿真示意图；
图6是本申请一实施例示出的一种微波辅助的电路板焊接装置的示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在对本申请所提供的微波辅助的电路板焊接方法进行说明之前，下面首先对相关技术领域中的加热焊锡膏进行焊接的方法进行简单说明。目前传统融化焊锡膏进行焊接的方法通常采用的是热传导加热，例如回流焊技术，将空气或者氮气加热到足够高的温度后吹向已经涂上焊锡膏并贴好电子元器件的基板，让电子元器件下的焊锡膏融化后与基板相连接实现焊接。然而，这种方法加热效率较低，处理时间长，加热时的气流温度较高，容易影响焊接的元器件的性能，同时由于焊锡膏中存在金属成分，现有技术中没有可以直接通过微波对焊锡膏进行加热实现焊接的方法，现有技术中也未发现一种特定的微波模式可以直接对焊锡膏进行加热融化实现焊接。
因此，本申请为克服传统融化焊锡膏进行焊接的方法中，存在的加热效率较低，处理时间长，加热时的气流温度较高，容易影响焊接的元器件的性能的问题，提供了一种微波辅助的电路板焊接方法，通过该方法可通过利用单模微波的磁场中心对焊锡膏进行快速高效的加热，实现对目标电路板的焊接，而电路板和其上的电子元器件将保持在较低温度，使得不影响电路板和其上的电子元器件的性能。
图1是本申请一实施例示出的一种微波辅助的电路板焊接方法的流程图。参照图1，本申请提供的微波辅助的电路板焊接方法，包括以下步骤：
步骤S11：在电路板的预设位置涂抹焊锡膏，将电子元器件放置在所述预设位置，形成目标电路板。
在本实施例中，预设位置为在电路板上需要焊接电子元器件的位置，首先在电路板上所有预设位置涂抹上焊锡膏，将各个电子元器件放置在电路板上涂抹好焊锡膏的位置，焊锡膏常温下具有一定粘性，焊锡膏将电子元器件粘在电路板上涂抹好焊锡膏的预设位置。此时将电子元器件已粘在预设位置的电路板，作为目标电路板传送至微波单模腔体内进行加热，实现焊接。
在本实施例中，优选地，所述电路板可以为OLED的电路板，micro-LED的电路板，mini-LED的电路板，以及其他含有LED的电路板，应当理解的是，电路板具体为OLED的电路板，micro-LED的电路板，mini-LED的电路板，以及其他含有LED的电路板只是作为一种优选的实施例，不应作为本申请的限制。
步骤S12：将多个所述目标电路板从微波单模腔体入口传送至所述微波单模腔体内进行加热，所述焊锡膏经加热后成为粘黏剂，进而将所述电子元器件焊接在所述目标电路板上。
在本实施例中，对于步骤S11的电子元器件已粘在预设位置上的多个目标电路板，不断传送至微波单模腔体内，微波单模腔体内的微波磁场中心将对焊锡膏进行加热，加热融化后的焊锡膏将电子元器件焊接在目标电路板上的预设位置。
步骤S13：将多个焊接完成后的目标电路板从微波单模腔体出口传送出所述微波单模腔体。
在本实施例中，焊接完成的目标电路板，通过传送带传送出微波单模腔体，完成整个焊接任务，焊接过程中电路板和电子元器件将保持在一个较低的温度，微波单模腔体中的微波只会选择性地对电路板上的焊锡膏进行加热融化，实现快速、清洁、高效、对焊锡膏进行选择性加热的焊接任务。
在本申请中，所述方法还包括：通过微波源产生微波；将所述微波源产生的所述微波，通过预设的波导传送至所述微波单模腔体，形成单模微波。
在本实施例中，微波单模腔体中的微波由微波源产生，包括磁控管以及固态微波源等，磁控管是一种产生微波能的电真空器件。微波源产生的微波通过预设的波导，传送至微波单模腔体内形成单模微波，用于加热电路板上的焊锡膏，预设的波导指用于传输特定频率电磁波的波导。单模微波为一种只有一种模式，具有特定场分布的微波。
在本实施例中，所述微波优选为频率为2.45GHz的微波或频率为915MHz的微波，应当理解的是将微波优选为频率为2.45GHz的微波或频率为915MHz的微波作为一种优选的实施例，不作为本申请的限制。
具体地，当磁控管产生的微波为2.45GHz时，通过预设的波导，将微波传送至微波单模腔体内，用于加热电路板上的焊锡膏，预设的波导指用于传输特定频率电磁波的波导。单模微波为一种只有一种模式，具有特定场分布的微波。
通过预设波导将所述频率为2.45GHz的微波传送至微波单模腔体内后，微波单模腔体内会形成2.45GHz的单模微波。
当磁控管产生的微波为915MHz时，通过预设的波导，将磁控管产生的915MHz微波传送至微波单模腔体内，用于加热电路板上的焊锡膏，预设的波导指用于传输特定频率电磁波的波导。单模微波为一种只有一种模式的微波，具有特定场分布的微波。
通过预设波导将所述频率为915MHz的微波传送至微波单模腔体内后，会形成915MHz的单模微波。
在本实施例中，所述单模微波优选为TE102单模横电波，应当理解的是，本申请中的将单模横电波优选为TE102单模横电波作为一种优选的实施例，不作为本申请的限制。
在本实施例中，图2是本申请一实施例示出的微波单模腔体内频率为2.45GHz的TE102单模微波的磁场仿真示意图，图3是本申请一实施例示出的微波单模腔体内频率为2.45GHz的TE102单模微波的电场仿真示意图。TE指在传播方向上有磁场分量，而无电场分量，TE后面的三个数值分别代表所述横电波宽边的半驻波数量，窄边的半驻波数量，以及沿传播方向的半驻波数量。参见图2，以及图3，根据磁场仿真示意图中的主视图，左视图和俯视图，可以得出微波单模腔体中为频率为2.45GHz的TE102单模微波，该单模微波的宽边为X轴方向的半驻波数量为1个，窄边为Z轴方向的半驻波数量为0个，传播方向为Y轴方向的半驻波数量为2个。TE102单模微波频率为2.45GHz时，微波单模腔体中的几何中心即为TE102单模微波磁场中心。根据电场仿真示意图中的主视图，左视图和俯视图，可以得出电场始终与磁场分量保持垂直。用于传输频率为2.45GHz的TE102模式微波的波导可以为BJ-26、BJ-22等型号的波导。
在本实施例中，图4是本申请一实施例示出的微波单模腔体内频率为915MHz的TE102单模微波的磁场仿真示意图，图5是本申请一实施例示出的微波单模腔体内频率为915MHz的TE102单模微波的电场仿真示意图。TE指在传播方向上有磁场分量，而无电场分量，TE后面的三个数值分别代表所述横电波宽边的半驻波数量，窄边的半驻波数量，以及沿传播方向的半驻波数量。参见图4，以及图5，根据磁场仿真示意图中的主视图，左视图和俯视图，可以得出微波单模腔体中为频率为915MHz的TE102单模微波，该单模微波的宽边为X轴方向的半驻波数量为1个，窄边为Z轴方向的半驻波数量为0个，传播方向为Y轴方向的半驻波数量为2个。TE102单模腔体的几何中心即为微波的磁场中心，该中心位置磁场强度最强。根据电场仿真示意图中的主视图，左视图和俯视图，可以得出电场始终与磁场分量保持垂直。用于传输频率为915MHz微波的波导为BJ-9。
在本申请中，将多个所述目标电路板从微波单模腔体入口传送至所述微波单模腔体内；在所述微波单模腔体内的所述单模微波的磁场中心，对所述焊锡膏进行加热，进而完成焊接。
在本实施例中，能够对电路板上的焊锡膏加热融化，实现焊接的位置为单模微波的磁场中心，只有该磁场中心才能对电路板上的焊锡膏加热融化，实现焊接。而当单模微波为TE102单模微波时，微波单模腔体中的几何中心处的磁场强度最强，加热效率最高，能快速高效，并选择性地对电路板上的焊锡膏进行加热焊接，而使电路板和电子元器件保持较低的温度。
在本申请中，所述方法还包括：通过摄像头或热成像仪，对所述微波单模腔体内所述焊锡膏的加热状态或焊接完成情况进行监测。
在本实施例中，所述微波单模腔体的顶部和底部可以开孔，用于安装摄像头和热成像仪，摄像头用于实时观测微波单模腔体内的电路板的状态，热成像仪用于实时监测微波单模腔体内部的温度变化，当温度超过某一阈值时进行告警。
在本申请中，所述方法的步骤S12还可为步骤：
步骤S12a：在预设传输速度下，通过传送带，不间断地将多个所述目标电路板从微波单模腔体入口传送至微波单模腔体内进行加热。
在本实施例中，焊锡膏将电子元器件粘在电路板的预设位置后，将该目标电路板传送至微波单模腔体内需要一定时长完成焊锡膏的加热融化，实现焊接。通过控制传送带的传送速度，可以使目标电路板在微波单模腔体内一直处于传送状态的同时，而目标电路板在微波单模腔体内传送的时长刚好为完成焊锡膏的加热融化，实现焊接的时长，由此，可实现不间断地将电子元器件已粘在预设位置上的目标电路板，传送至微波单模腔体内完成焊接，使焊接效率最大化。
本申请实施例提供了一种微波辅助的电路板焊接方法，该方法可以通过利用TE102单模微波的磁场中心对焊锡膏进行快速高效的加热，实现对目标电路板的焊接，而电路板和其上的电子元器件将保持在较低温度，达到选择性地对电路板上的焊锡膏进行加热，而不影响电路板和其上的电子元器件的性能。同时微波与焊锡膏直接作用，具有快速、清洁、高效、非接触式、对焊锡膏进行选择性加热的有益效果。
本发明实施例还提供了一种微波辅助的电路板焊接装置。图6是本申请一实施例示出的一种微波辅助的电路板焊接装置的示意图。参照图6，本申请提供的微波辅助的电路板焊接装置包括：微波源、波导、环形器、水负载、微波单模腔体、传送带；所述微波源，用于产生微波；所述波导，用于将所述微波源产生的微波，传输至微波单模腔体；所述环形器和所述水负载，用于吸收所述微波在进入所述微波单模腔体后形成的反射能量；所述微波单模腔体，用于在所述微波单模腔体内，通过所述微波对涂抹有焊锡膏的电路板进行加热，实现所述电路板的焊接；所述传送带，用于将所述电路板传送至所述微波单模腔体，并在完成焊接后将所述电路板传出所述微波单模腔体。
在本实施例中，微波源产生微波，波导将产生的微波传输至微波单模腔体，在传输过程中环形器和水负载将吸收微波在进入到微波单模腔体后形成的反射能量。传送带则将用于将电路板传送至微波单模腔体，在微波单模腔体中的单模微波的磁场中心对焊锡膏进行加热，从而实现焊接。
在本申请中，本申请提供的微波辅助的电路板焊接装置还包括：耦合器，用于从所述波导中耦合出部分所述微波；功率计，用于测量所述耦合器耦合出的部分所述微波，并得到所述微波的入射功率以及反射功率。
在本实施例中，在测量微波的入射功率以及反射功率时，并不是全部测量，而是先通过耦合器，从传输微波的波导中耦合出部分所述微波，然后功率计对该耦合出的部分微波进行测量得到所述部分微波的功率，并根据所述部分微波的功率，得到所述微波的整体的入射功率以及反射功率。
在本申请中，本申请提供的微波辅助的电路板焊接装置还包括：温度传感器，用于检测电路板的温度。
在本实施例中，焊接过程中，需要监测正在焊接的电路板的温度，以防止电路板温度超过阈值，对电路板上的电子元器件的性能造成影响，因此本申请提供的微波辅助的电路板焊接装置还包括温度传感器，用于检测电路板的温度，以实现对正在焊接的电路板的温度进行检测。
在本申请中，本申请提供的微波辅助的电路板焊接装置还包括：微波源功率调节控制器，用于根据所述功率计测量得到的所述微波的功率和根据所述温度传感器检测到的电路板温度，对所述微波源所产生的微波的功率进行调节。
在本实施例中，当功率计测量得到的微波的功率超过了系统设置的某一阈值时，认为微波功率过大，通过微波源功率调节控制器控制微波源降低所产生微波的功率，以此节约能耗以及避免功率过高，加热的焊锡膏温度过高影响电路板上电子元器件性能，所述阈值为满足单模微波能量加热焊锡膏的最高功率，以及当温度传感器检测到的电路板温度超过某一阈值时，通过微波源功率调节控制器控制微波源降低所产生微波的功率，所述阈值为影响电路板上电子元器件性能的最低温度。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种微波辅助的电路板焊接方法及装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，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，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种微波辅助的电路板焊接方法，其特征在于，所述方法包括：
在电路板的预设位置涂抹焊锡膏，将电子元器件放置在所述预设位置，形成目标电路板；
将多个所述目标电路板从微波单模腔体入口传送至所述微波单模腔体内进行加热，所述焊锡膏经加热后成为粘黏剂，进而将所述电子元器件焊接在所述目标电路板上；
将多个焊接完成后的目标电路板从微波单模腔体出口传送出所述微波单模腔体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过微波源产生微波；
将所述微波源产生的所述微波，通过预设的波导传送至所述微波单模腔体，形成单模微波。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将多个所述目标电路板从微波单模腔体入口传送至所述微波单模腔体内进行加热，包括：
将多个所述目标电路板从微波单模腔体入口传送至所述微波单模腔体内；
在所述微波单模腔体内的所述单模微波的磁场中心，对所述焊锡膏进行加热，进而完成焊接。
4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过摄像头或热成像仪，对所述微波单模腔体内所述焊锡膏的加热状态或焊接完成情况进行监测。
5.根据权利要求1-4任一所述方法，其特征在于，所述将多个所述目标电路板从微波单模腔体入口传送至所述微波单模腔体内进行加热，还包括：
在预设传输速度下，通过传送带，不间断地将多个所述目标电路板从微波单模腔体入口传送至所述微波单模腔体内进行加热。
6.一种微波辅助的电路板焊接装置，其特征在于，包括：
微波源、波导、环形器、水负载、微波单模腔体、传送带；
所述微波源，用于产生微波；
所述波导，用于将所述微波源产生的微波，传输至微波单模腔体；
所述环形器和所述水负载，用于吸收所述微波在进入所述微波单模腔体后形成的反射能量；
所述微波单模腔体，用于在所述微波单模腔体内，通过所述微波对涂抹有焊锡膏的电路板进行加热，实现所述电路板的焊接；
所述传送带，用于将所述电路板传送至所述微波单模腔体，并在完成焊接后将所述电路板传出所述微波单模腔体。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
耦合器，用于从所述波导中耦合出部分所述微波；
功率计，用于测量所述耦合器耦合出的部分所述微波，并得到所述微波的入射功率以及反射功率。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
温度传感器，用于检测电路板的温度。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
微波源功率调节控制器，用于根据所述功率计测量得到的所述微波的功率和根据所述温度传感器检测到的电路板温度，对所述微波源所产生的微波的功率进行调节。
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- 2021-01-18 CN CN202110063973.XA patent/CN112743183A/zh active Pending
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