CN114192916B - 一种防飞溅的激光焊锡设备及焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种防飞溅的激光焊锡设备，包括移动模组，移动模组上设有沿着水平方向伸出的悬臂，悬臂的下方设有转板，转板的下方设有沿其轴线的垂臂和第一激光头，垂臂上设有沿着水平方向伸出的悬轴，悬轴上套设有T形上摆杆和倒T形下摆杆，上摆杆的两端设有接触轴，上摆杆的中间设有相对接触轴更靠近悬轴的上挂轴，下摆杆的两端分别设有助焊剂挤出装置和出锡装置，出锡装置的一侧设有功率大于第一激光头的第二激光头，下摆杆的中间设有下挂轴，上挂轴和下挂轴通过拉簧连接，转板底部设有位于上摆杆上方的导轨，导轨上活动连接有倒三角形接触块，接触块沿着导轨横移时底部恰好可以经过上挂轴。

Description

一种防飞溅的激光焊锡设备及焊接方法
技术领域
本发明涉及智能制造装备技术领域，特别涉及一种防飞溅的激光焊锡设备及焊接方法。
背景技术
激光焊锡设备是一种利用激光照射产生高温从而将元器件的引脚通过焊锡焊接在电路板进行固定的智能制造专用设备。焊接后元器件和电路板上的其他元器件实现电连接。
目前激光焊锡设备的工作原理大致如下：结合图1、图2，从电路板(1)反面向下照射激光光束(2)聚焦在元器件的引脚(3)和电路板的焊孔(4)处，然后从任意一侧将焊锡丝(5)端部接触引脚(3)和焊孔(4)，焊锡丝(5)融化后锡从该侧围绕引脚(3)扩散到引脚(3)的周围，直至连接引脚(3)和焊孔(4)。图1和图2分别示出焊接过程锡的状态和焊接终局锡的状态。
为了辅助焊接，焊锡内添加助焊剂，如松香芯。其原理是助焊剂在高温下能将焊接部位的金属氧化物除去而使元器件的金属引脚牢固连接在电路板的金属焊孔内。而助焊剂相较于焊锡具有更低的熔点，气化温度也低，因此容易出现焊接时锡飞溅，尤其是无铅焊锡丝。
而目前的电路板集成度越来越高，焊接过程中锡飞溅容易影响到电路板上的其他元器件。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，如何防止焊接时锡飞溅，提供了一种防飞溅的激光焊锡设备及焊接方法。
本发明的一技术方案是，一种防飞溅的激光焊锡设备，包括移动模组，所述移动模组上设有沿着水平方向伸出的悬臂，所述悬臂的下方设有转板，所述转板的下方设有沿其轴线的垂臂和第一激光头，所述垂臂上设有沿着水平方向伸出的悬轴，所述悬轴上套设有T形上摆杆和倒T形下摆杆，所述上摆杆的两端设有接触轴，所述上摆杆的中间设有相对所述接触轴更靠近所述悬轴的上挂轴，所述下摆杆的两端分别设有助焊剂挤出装置和出锡装置，所述出锡装置的一侧设有功率大于所述第一激光头的第二激光头，所述下摆杆的中间设有下挂轴，所述上挂轴和所述下挂轴通过拉簧连接，所述转板底部设有位于所述上摆杆上方的导轨，所述导轨上活动连接有倒三角形接触块，所述接触块沿着所述导轨横移时底部恰好可以经过所述上挂轴；其中，当所述接触块位于所述出锡装置上方的所述接触轴的外侧时，所述助焊剂挤出装置的挤出端覆盖在电路板的焊孔处并位于所述第一激光头的照射范围内，当所述接触块位于所述助焊剂挤出装置上方的所述接触轴的外侧时，所述出锡装置的焊锡丝端部接触元器件的引脚和所述焊孔并位于所述第二激光头的照射范围内，所述出锡装置和所述第二激光头可以随着所述转板沿焊锡丝的伸出方向绕所述引脚一周。
作为一种实施方式，所述挤出端呈U形罩形，所述挤出端的顶部设有U形金属片。
作为一种实施方式，所述第二激光头的照射范围小于所述第一激光头的照射范围。
作为一种实施方式，所述接触轴上设有接触轮，所述接触轴通过所述接触轮和所述接触块接触。
作为一种实施方式，所述悬臂上设有旋转电机，所述旋转电机的转轴贯穿所述悬臂并且连接所述转板。
作为一种实施方式，所述转板上设有横移电机，所述导轨内设有丝杠，所述接触块设于所述丝杠上，所述横移电机传动连接所述丝杠。
作为一种实施方式，所述横移电机位于所述转板的顶部。
作为一种实施方式，所述移动模组包括横移模组和升降模组，所述升降模组设于所述横移模组的滑块上，所述悬臂设于所述升降模组的滑块上。
作为一种实施方式，所述上摆杆和所述下摆杆的形状规格相同。
作为一种实施方式，所述下摆杆位于所述上摆杆的外侧，所述下摆杆的两端设有分别对应所述助焊剂挤出装置和所述出锡装置的第一转轮和第二转轮，所述接触块上设有过渡导轮，所述转板的两端分别设有位于所述出锡装置侧上方的第一收卷装置和位于所述助焊剂挤出装置侧上方的第二收卷装置，所述第一收卷装置的第一拉线引出后经所述过渡导轮折向后连接所述第一转轮，所述第二收卷装置的第二拉线引出后经所述过渡导轮折向后连接所述第二转轮；其中，当所述接触块位于接近所述第二收卷装置的位置时，所述第一收卷装置的第一拉线引出最大长度；当所述接触块位于接近所述第一收卷装置的位置时，所述第二收卷装置的第二拉线引出最大长度。
相应的，本发明的另一技术方案是，一种焊接方法，包括以下步骤：
步骤一、将助焊剂挤出装置的挤出端覆盖在电路板的焊孔处，通过第一激光头照射使助焊剂液化并且覆于焊孔处；
步骤二、通过接触块接触接触轴改变上摆杆和下摆杆的锁定状态，将出锡装置和第二激光头切换到靠近电路板的焊孔处，使出锡装置的焊锡丝端部接触元器件的引脚和焊孔；
步骤三、通过第二激光头照射焊锡丝端部使其融化并使出锡装置和第二激光头沿焊锡丝的伸出方向绕引脚一周。
本发明相比于现有技术的有益效果是，使用无芯焊锡丝，在融化焊锡丝前，先使用助焊剂挤出装置在第一激光头的照射下将助焊剂覆于焊孔表面。此后，出锡装置的焊锡丝端部接触元器件的引脚和焊孔，在第二激光头的照射下将使焊锡丝端部融化覆于引脚和焊孔之间。需要注意的是，出锡装置和第二激光头可以随着转板沿焊锡丝的伸出方向绕引脚一周，从而使焊接过程中不断伸出焊锡丝端部沿着圆周方向融化覆于引脚和焊孔之间，实现连接。并且，因为出锡装置和第二激光头沿焊锡丝的伸出方向绕，使第二激光头光束打在焊锡丝端部而避免直接照射焊孔表面。即便焊锡丝融化覆于引脚和焊孔之间，助焊剂也有足够的空间可以汽化，因而解决了焊接时锡飞溅的问题。
附图说明
图1为背景技术中传统焊接过程锡的状态示意图；
图2为背景技术中传统焊接终局锡的状态示意图；
图3为本发明实施方式提供的防飞溅的激光焊锡设备的第一状态示意图；
图4为本发明实施方式提供的防飞溅的激光焊锡设备的第二状态示意图；
图5为本发明实施方式提供的防飞溅的激光焊锡设备的第一立体图；
图6为本发明实施方式提供的助焊剂挤出装置的挤出端的示意图；
图7为本发明实施方式提供的防飞溅的激光焊锡设备的第二立体图。
图中：1、电路板；2、激光光束；3、引脚；4、焊孔；5、焊锡丝；6、移动模组；61、横移模组；62、升降模组；7、悬臂；8、转板；9、垂臂；10、第一激光头；11、悬轴；12、上摆杆；13、下摆杆；14、接触轴；15、上挂轴；16、助焊剂挤出装置；17、出锡装置；18、第二激光头；19、下挂轴；20、拉簧；21、导轨；22、接触块；23、挤出端；24、金属片；25、接触轮；26、旋转电机；27、横移电机；28、丝杠；29、第一转轮；30、第二转轮；31、过渡导轮；32、第一收卷装置；33、第二收卷装置；34、第一拉线；35、第二拉线。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的实施方式和优点进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅仅是本发明的部分实施方式，而不是全部实施方式。
在一种实施方式中，如图3-5所示。
本实施方式提供的防飞溅的激光焊锡设备，其包括移动模组6，移动模组6上设有沿着水平方向伸出的悬臂7，悬臂7的下方设有转板8，转板8的下方设有沿其轴线的垂臂9和第一激光头10，垂臂9上设有沿着水平方向伸出的悬轴11，悬轴11上套设有T形上摆杆12和倒T形下摆杆13，上摆杆12的两端设有接触轴14，上摆杆12的中间设有相对接触轴14更靠近悬轴11的上挂轴15，下摆杆13的两端分别设有助焊剂挤出装置16和出锡装置17，出锡装置17的一侧设有功率大于第一激光头10的第二激光头18，下摆杆13的中间设有下挂轴19，上挂轴15和下挂轴19通过拉簧20连接，转板8底部设有位于上摆杆12上方的导轨21，导轨21上活动连接有倒三角形接触块22，接触块22沿着导轨21横移时底部恰好可以经过上挂轴15。其中，当接触块22位于出锡装置17上方的接触轴14的外侧时，助焊剂挤出装置16的挤出端23覆盖在电路板的焊孔处并位于第一激光头10的照射范围内，当接触块22位于助焊剂挤出装置16上方的接触轴14的外侧时，出锡装置17的焊锡丝5端部接触元器件的引脚和焊孔并位于第二激光头18的照射范围内，出锡装置17和第二激光头18可以随着转板8沿焊锡丝5的伸出方向绕引脚一周。
在本实施方式中，该激光焊锡设备改变传统的焊接方法，结合图1、图2，传统的焊接方法是从任意一侧将焊锡丝5端部接触引脚3和焊孔4，焊锡丝5融化后锡从该侧围绕引脚3扩散到引脚3的周围，直至连接引脚3和焊孔4。此过程需要焊锡丝5快速融化而需要激光光束2提供较高的温度。焊锡丝5内的松香芯也因此而导致焊接时少量的锡飞溅，影响电路板。本实施方式提供的激光焊锡设备，使用无芯焊锡丝5，在融化焊锡丝5前，先使用助焊剂挤出装置16在第一激光头10的照射下将助焊剂覆于焊孔4表面，该第一激光头10不足以使助焊剂汽化。此后，出锡装置17的焊锡丝5端部接触元器件的引脚和焊孔，在第二激光头18的照射下将使焊锡丝5端部融化覆于引脚和焊孔之间。需要注意的是，出锡装置17和第二激光头18可以随着转板8沿焊锡丝5的伸出方向绕引脚一周，从而使焊接过程中不断伸出焊锡丝5端部沿着圆周方向融化覆于引脚和焊孔之间，实现连接。并且，因为出锡装置17和第二激光头18沿焊锡丝5的伸出方向绕，使第二激光头18光束打在焊锡丝5端部而避免直接照射焊孔4表面。即便焊锡丝5融化覆于引脚和焊孔之间，助焊剂也有足够的空间可以汽化，因而解决了焊接时锡飞溅的问题。
在本实施方式中，该激光焊锡设备焊接的具体过程如下。如图3所示，在拉簧20的作用下，使上摆杆12和下摆杆13保持向左扩口的喇叭状。而拉簧20位于悬轴11右侧，上摆杆12的左端抵靠在转板8底部进行限位。此时助焊剂挤出装置16的挤出端23位于第一激光头10下方。完成第一步骤的融化助焊剂之后，在横移电机27的驱动下，接触块22向左横移，接触块22底部恰好可以经过上挂轴15，而接触离悬轴11更远的接触轴14时，破坏通过拉簧20使上摆杆12和下摆杆13向左扩口的平衡，如图4所示，重新建立使上摆杆12和下摆杆13保持向右扩口的喇叭状，而拉簧20位于悬轴11左侧。此时出锡装置17的焊锡丝5端部接触元器件的引脚和焊孔并位于第二激光头18的照射范围内。完成第二步骤后，通过第二激光头18照射焊锡丝5端部使其融化并且在旋转电机26的驱动下，使出锡装置17和第二激光头18沿焊锡丝5的伸出方向绕引脚一周。绕转一周后，在横移电机27的驱动下，接触块22向右横移回到原来位置。
在一种实施方式中，如图6所示。
本实施方式提供的防飞溅的激光焊锡设备，其挤出端23呈U形罩形，挤出端23的顶部设有U形金属片24。在本实施方式中，可以将助焊剂挤出装置16设为内部具有配重，而底部具有U形罩形挤出端23，挤出端23是一个收口结构，助焊剂本身呈胶状，使用时靠U形金属片24接收激光照射加热了助焊剂使其融化覆于焊孔4表面。并且该挤出端23呈U形罩形，可以供元器件的引脚穿过。并且该U形开口作为焊锡丝5的起焊点，其上助焊剂相对较少。如果助焊剂受第二激光头18照射直接汽化，助焊效果不好。
在一种实施方式中，如图5所示。
本实施方式提供的防飞溅的激光焊锡设备，其第二激光头18的照射范围小于第一激光头10的照射范围。在本实施方式中，第二激光头18的照射范围限于焊锡丝5端部。
在一种实施方式中，如图5所示。
本实施方式提供的防飞溅的激光焊锡设备，其接触轴14上设有接触轮25，接触轴14通过接触轮25和接触块22接触。在本实施方式中，通过设置接触轮25，具有轮面滚动作用可以使接触块22更容易从接触轴14经过。
在一种实施方式中，如图5所示。
本实施方式提供的防飞溅的激光焊锡设备，其悬臂7上设有旋转电机26，旋转电机26的转轴贯穿悬臂7并且连接转板8。此外，其转板8上设有横移电机27，导轨21内设有丝杠28，接触块22设于丝杠28上，横移电机27传动连接丝杠28。在本实施方式中，旋转电机26和横移电机27分别是用于驱动出锡装置17、第二激光头18旋转和驱动接触块22横移的驱动部分，接触块22横移还依赖丝杠28实现。
在一种实施方式中，如图5所示。
本实施方式提供的防飞溅的激光焊锡设备，其移动模组6包括横移模组61和升降模组62，升降模组62设于横移模组61的滑块上，悬臂7设于升降模组62的滑块上。在本实施方式中，通过该横移模组61和升降模组62，可以对悬臂7的位置进行调整，从而调整了第一激光头10、助焊剂挤出装置16、出锡装置17、第二激光头18的整体位置。
在一种实施方式中，如图3、图4、图7所示。
本实施方式提供的防飞溅的激光焊锡设备，其下摆杆13位于上摆杆12的外侧，下摆杆13的两端设有分别对应助焊剂挤出装置16和出锡装置17的第一转轮29和第二转轮30，接触块22上设有过渡导轮31，转板8的两端分别设有位于出锡装置17侧上方的第一收卷装置32和位于助焊剂挤出装置16侧上方的第二收卷装置33，第一收卷装置32的第一拉线34引出后经过渡导轮31折向后连接第一转轮29，第二收卷装置33的第二拉线35引出后经过渡导轮31折向后连接第二转轮30；其中，当接触块22位于接近第二收卷装置33的位置时，第一收卷装置32的第一拉线34引出最大长度；当接触块22位于接近第一收卷装置32的位置时，第二收卷装置33的第二拉线35引出最大长度。
在本实施方式中，通过横移的接触块22来调节助焊剂挤出装置16和出锡装置17的位置状态后，接触块22可以继续横移直到接近第二收卷装置33的位置，使得第一收卷装置32的第一拉线34引出最大长度，该第一拉线34经过过渡导轮31折呈锐角，而第一拉线34经过过渡导轮31连接第一转轮29，将第一转轮29的位置锁定在高位，限制了助焊剂挤出装置16可能出现的上下位移，同时也限制了出锡装置17使其锁定在低位（工作位）。此时第二拉线35经过过渡导轮31折呈钝角，第二收卷装置33的第二拉线35仍有余量。那么，接触块22反向横移直到接近第一收卷装置32的位置，使得第二收卷装置33的第二拉线35引出最大长度，该第二拉线35经过过渡导轮31折呈锐角，而第二拉线35经过过渡导轮31连接第二转轮30，将第二转轮30的位置锁定在高位，限制了出锡装置17可能出现的上下位移，同时也限制了助焊剂挤出装置16使其锁定在低位（工作位）。此时第一拉线34经过过渡导轮31折呈钝角，第一收卷装置32的第一拉线34仍有余量。因此，通过横移电机27进一步驱动接触块22，可以使助焊剂挤出装置16或者出锡装置17锁定在工作位，从而使焊接更稳定。
在一种实施方式中，提供一种焊接方法，使用防飞溅的激光焊锡设备实现。本实施方式提供的防飞溅的焊接方法，其包括以下步骤：步骤一、将助焊剂挤出装置的挤出端覆盖在电路板的焊孔处，通过第一激光头照射使助焊剂液化并且覆于焊孔处；步骤二、通过接触块接触接触轴改变上摆杆和下摆杆的锁定状态，将出锡装置和第二激光头切换到靠近电路板的焊孔处，使出锡装置的焊锡丝端部接触元器件的引脚和焊孔；步骤三、通过第二激光头照射焊锡丝端部使其融化并使出锡装置和第二激光头沿焊锡丝的伸出方向绕引脚一周。
在本实施方式中，使用无芯焊锡丝5，在融化焊锡丝5前，先使用助焊剂挤出装置16在第一激光头10的照射下将助焊剂覆于焊孔4表面，该第一激光头10不足以使助焊剂汽化。此后，出锡装置17的焊锡丝5端部接触元器件的引脚和焊孔，在第二激光头18的照射下将使焊锡丝5端部融化覆于引脚和焊孔之间。需要注意的是，出锡装置17和第二激光头18可以随着转板8沿焊锡丝5的伸出方向绕引脚一周，从而使焊接过程中不断伸出焊锡丝5端部沿着圆周方向融化覆于引脚和焊孔之间，实现连接。并且，因为出锡装置17和第二激光头18沿焊锡丝5的伸出方向绕，使第二激光头18光束打在焊锡丝5端部而避免直接照射焊孔4表面。即便焊锡丝5融化覆于引脚和焊孔之间，助焊剂也有足够的空间可以汽化，因而解决了焊接时锡飞溅的问题。
以上所述的具体实施方式，对本发明的发明目的、技术方案、以及有益效果进行了进一步的详细说明。应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员而言，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防飞溅的激光焊锡设备，其特征在于，包括移动模组(6)，所述移动模组(6)上设有沿着水平方向伸出的悬臂(7)，所述悬臂(7)的下方设有转板(8)，所述转板(8)的下方设有沿其轴线的垂臂(9)和第一激光头(10)，所述垂臂(9)上设有沿着水平方向伸出的悬轴(11)，所述悬轴(11)上套设有T形上摆杆(12)和倒T形下摆杆(13)，所述上摆杆(12)的两端设有接触轴(14)，所述上摆杆(12)的中间设有相对所述接触轴(14)更靠近所述悬轴(11)的上挂轴(15)，所述下摆杆(13)的两端分别设有助焊剂挤出装置(16)和出锡装置(17)，所述出锡装置(17)的一侧设有功率大于所述第一激光头(10)的第二激光头(18)，所述下摆杆(13)的中间设有下挂轴(19)，所述上挂轴(15)和所述下挂轴(19)通过拉簧(20)连接，所述转板(8)底部设有位于所述上摆杆(12)上方的导轨(21)，所述导轨(21)上活动连接有倒三角形接触块(22)，所述接触块(22)沿着所述导轨(21)横移时底部恰好可以经过所述上挂轴(15)；
其中，当所述接触块(22)位于所述出锡装置(17)上方的所述接触轴(14)的外侧时，所述助焊剂挤出装置(16)的挤出端(23)覆盖在电路板的焊孔处并位于所述第一激光头(10)的照射范围内，当所述接触块(22)位于所述助焊剂挤出装置(16)上方的所述接触轴(14)的外侧时，所述出锡装置(17)的焊锡丝(5)端部接触元器件的引脚和所述焊孔并位于所述第二激光头(18)的照射范围内，所述出锡装置(17)和所述第二激光头(18)可以随着所述转板(8)沿焊锡丝(5)的伸出方向绕所述引脚一周。
2.根据权利要求1所述的防飞溅的激光焊锡设备，其特征在于，所述挤出端(23)呈U形罩形，所述挤出端(23)的顶部设有U形金属片(24)。
3.根据权利要求1所述的防飞溅的激光焊锡设备，其特征在于，所述第二激光头(18)的照射范围小于所述第一激光头(10)的照射范围。
4.根据权利要求1所述的防飞溅的激光焊锡设备，其特征在于，所述接触轴(14)上设有接触轮(25)，所述接触轴(14)通过所述接触轮(25)和所述接触块(22)接触。
5.根据权利要求1所述的防飞溅的激光焊锡设备，其特征在于，所述悬臂(7)上设有旋转电机(26)，所述旋转电机(26)的转轴贯穿所述悬臂(7)并且连接所述转板(8)。
6.根据权利要求1所述的防飞溅的激光焊锡设备，其特征在于，所述转板(8)上设有横移电机(27)，所述导轨(21)内设有丝杠(28)，所述接触块(22)设于所述丝杠(28)上，所述横移电机(27)传动连接所述丝杠(28)。
7.根据权利要求6所述的防飞溅的激光焊锡设备，其特征在于，所述横移电机(27)位于所述转板(8)的顶部。
8.根据权利要求1所述的防飞溅的激光焊锡设备，其特征在于，所述移动模组(6)包括横移模组(61)和升降模组(62)，所述升降模组(62)设于所述横移模组(61)的滑块上，所述悬臂(7)设于所述升降模组(62)的滑块上。
9.根据权利要求1所述的防飞溅的激光焊锡设备，其特征在于，所述上摆杆(12)和所述下摆杆(13)的形状规格相同。
10.一种焊接方法，使用如权利要求1-9中任一项所述的防飞溅的激光焊锡设备，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将助焊剂挤出装置的挤出端覆盖在电路板的焊孔处，通过第一激光头照射使助焊剂液化并且覆于焊孔处；
步骤二、通过接触块接触接触轴改变上摆杆和下摆杆的锁定状态，将出锡装置和第二激光头切换到靠近电路板的焊孔处，使出锡装置的焊锡丝端部接触元器件的引脚和焊孔；
步骤三、通过第二激光头照射焊锡丝端部使其融化并使出锡装置和第二激光头沿焊锡丝的伸出方向绕引脚一周。
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