CN114289816B - 一种用于贴片元件焊接的装配系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子元件技术领域，且公开了一种用于贴片元件焊接的装配系统，包括主控制器，锡膏印刷机、贴片机和回流焊机，所述主控制器包括贴片定位控制器、传送控制器、吸附控制器、定吹控制器和频率设定器，所述锡膏印刷机匹配有印板，所述印板包括胶液印刷板和胶液印刷板，所述贴片定位控制器与贴片机电性连接，所述贴片机的输出端连接有传送带，所述传送带与传送控制器电性连接。本发明通过在使用锡膏印刷板印刷锡膏后，再使用胶液印刷板在板上印刷胶液，利用凝固后的胶体将涂布有锡膏的焊点围起来，可防止锡膏融化流动而导致焊点被连接造成短路，另外利用胶体对元件的限位作用可降低元件错位的概率从而避免焊接瑕疵问题，提高焊接的质量。

Description

一种用于贴片元件焊接的装配系统

技术领域

本发明涉及电子元件技术领域，具体为一种用于贴片元件焊接的装配系统。

背景技术

表面贴装技术是新一代电子组装技术，它将传统的电子元器件压缩呈为体积只有几十分之一的器件，从而实现了电子产品组装的高密度、高可靠、小型化、低成本，以及生产的自动化。将元件装配到印刷上的工艺方法成为SMT工艺，相关的组装设备成为SMT设备。SMT工艺过程主要有三大基本操作步骤：涂布、贴装、焊接。涂布是将焊膏涂布到PCB板上，涂布的相关设备是印刷机；贴装是将元件贴装到PCB板上，需要用到的设备是贴片机；回流焊是焊接的一种方法，回流焊是将组件板加温，使焊膏融化而达到器件与PCB板焊盘之间电气连接。

在上述将元件装配到PCB板的过程中，需要使用传送带输送PCB板，而元件容易在输送过程中晃动而产生错位，由此导致元件焊接不良；另外，在回流焊过程中，焊膏融化后会流动，容易造成元件焊接短路，且由于焊膏中一般混合有松香，松香融化后会产生蒸汽，容易在焊膏中形成气泡，造成焊接不良的情况，从而降低了元件装配的质量。

发明内容

针对背景技术中提出的现有元件装配设备在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种用于贴片元件焊接的装配系统，具备避免元件错位、减少焊膏中的气泡、防止焊膏流动的优点，解决了上述背景技术中提出的问题。

本发明提供如下技术方案：一种用于贴片元件焊接的装配系统，包括主控制器，锡膏印刷机、贴片机和回流焊机，所述主控制器包括贴片定位控制器、传送控制器、吸附控制器、定吹控制器和频率设定器，所述锡膏印刷机匹配有印板，所述印板包括胶液印刷板和胶液印刷板，所述贴片定位控制器与贴片机电性连接，所述贴片机的输出端连接有传送带，所述传送带与传送控制器电性连接，所述回流焊机内设有定吹装置和吸附装置，所述吸附控制器与吸附装置电性连接，所述定吹控制器、频率设定器与定吹装置电性连接。

优选的，所述锡膏印刷板包括平板元件锡膏槽和引脚元件锡膏槽，所述胶液印刷板包括平板元件胶液槽和引脚元件胶液槽，所述平板元件胶液槽和引脚元件胶液槽的一侧均开设有断口，所述平板元件胶液槽和引脚元件胶液槽连通有连槽，所述平板元件胶液槽和引脚元件胶液槽略大于平板元件锡膏槽和引脚元件胶液槽，所述平板元件胶液槽和引脚元件胶液槽分别环绕平板元件锡膏槽和引脚元件胶液槽的外周。

优选的，所述平板元件胶液槽包括侧边和内边，所述平板元件胶液槽适应于平板贴片形元件，所述内边略低于侧边的高度，所述内边位于两个平板元件胶液槽相对的内侧。

优选的，所述回流焊机包括上风箱和下风箱，所述定吹装置设于上风箱的内部，所述吸附装置设于下风箱的内部，所述定吹装置和吸附装置位于回流焊机的回流区的中部，所述定吹装置和吸附装置的位置对应。

优选的，所述定吹装置包括移动臂、定吹风嘴和定吹风机，所述移动臂的数量不小于两个，所述移动臂的驱动端与定吹风嘴相连接，所述定吹风嘴的内腔与定吹风机的出气口相连，所述定吹风机的进气端与上风箱的内腔相连通。

优选的，所述吸附装置包括定吸盘和定吸风机，所述定吸盘贴近于传送带的底面，所述定吸盘的数量至少为两个，所述定吸盘的内腔与定吸风机的进气端相连通，所述定吸风机的出气端延伸至下风箱的外侧。

一种用于贴片元件焊接的装配系统的使用方法包括如下步骤：

S1、锡膏印刷：通过锡膏印刷机和锡膏印刷板，在板上印刷锡膏；

S2、锡膏冷却：将步骤S1中的PCB板冷却，使得锡膏凝固；

S3、胶液印刷：通过锡膏印刷机和胶液印刷板，在步骤S2中的PCB板上印刷胶液；

S4、胶液成型：步骤S3中的PCB板上的胶液凝固，并通过传送带传送至贴片机中；

S5、贴片：将步骤S4中的PCB板放置在贴片机中进行元件贴片，贴片后的PCB板通过在传送带传输至回流焊机中，贴片定位控制器将PCB板在传送带上的位置传输至传送控制器；

S6、回流焊：吸附控制器根据传送控制器获取的PCB板在传送带上的位置以及传送带的传送速度计算PCB板传送至定吹装置处的时间间隔，根据此事件间隔通过吸附控制器、定吹控制器分别设定定吸风机和定吹风机的启停时间间隔，当PCB板传输至定吹装置的下方时，传送控制器控制传送带暂停，吸附控制器、定吹控制器分别控制定吸风机和定吹风机启动，经过固定时间后，定吸风机和定吹风机分别停止，传送带启动；

S61、定吹：频率设定器设定定吹风机的吹气频率，实现吹-停-吹的功能；

S62、定吸：定吹风机启动，贴在传送带的底面处抽吸，使得PCB板贴住传送带，保持相对稳定；

S7、撕除胶体：步骤S6完成后，撕除通过胶液印刷板印刷在PCB板上的胶体。

本发明具备以下有益效果：

1、本发明通过在使用锡膏印刷板印刷锡膏后，再使用胶液印刷板在板上印刷胶液，利用凝固后的胶体将涂布有锡膏的焊点围起来，可防止锡膏融化流动而导致焊点被连接造成短路，另外利用胶体对元件的限位作用可降低元件错位的概率从而避免焊接瑕疵问题，提高焊接的质量。

2、本发明通过利用定吹装置对贴片元件进行精准的高频低幅吹气，使得元件相对于板振动，利用振动促使熔融的锡膏流动而均匀分布，且通过元件的振动挤压锡膏中的气体，避免锡膏出现架桥现象，从而提高元件的焊接质量。

附图说明

图1为本发明系统组成示意图；

图2为本发明锡膏印刷板结构示意图；

图3为本发明胶液印刷板结构示意图；

图4为本发明经过锡膏印刷板和胶液印刷板印刷后的PCB板示意图；

图5为本发明回流焊机的结构示意图；

图6为本发明上风箱的仰视图；

图7为本发明下风箱的俯视图；

图8为本发明的系统流程图。

图中：1、主控制器；101、贴片定位控制器；102、传送控制器；103、吸附控制器；104、定吹控制器；105、频率设定器；2、印板；201、锡膏印刷板；201a、平板元件锡膏槽；201b、引脚元件锡膏槽；202、胶液印刷板；202a、平板元件胶液槽；a1、侧边；a2、内边；202b、引脚元件胶液槽；2021、断口；2022、连槽；3、回流焊机；301、上风箱；302、下风箱；4、传送带；5、定吹装置；501、移动臂；502、定吹风嘴；503、定吹风机；6、吸附装置；601、定吸盘；602、定吸风机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，一种用于贴片元件焊接的装配系统，包括主控制器1，锡膏印刷机、贴片机和回流焊机3，主控制器1包括贴片定位控制器101、传送控制器102、吸附控制器103、定吹控制器104和频率设定器105，锡膏印刷机匹配有印板2，锡膏印刷机用于在PCB板上印刷出于贴片元件焊接所需的锡膏层，一般有丝网印刷机，其使用印板2在PCB板上印刷的功能以及印刷步骤均为已知技术，印板2包括胶液印刷板202和胶液印刷板202；

参阅图2，锡膏印刷板201包括平板元件锡膏槽201a和引脚元件锡膏槽201b，胶液印刷板202包括平板元件胶液槽202a和引脚元件胶液槽202b，胶液印刷板202为现有技术中的锡膏印刷板，具体的结构根据PCB板上贴片元件的焊接位置制造，本申请中区别两种贴片元件，一种是如平板元件锡膏槽201a所示的平板式贴片元件，平板式的贴片元件的两端为焊接点，分别与平板元件锡膏槽201a接触并焊接，因此锡膏是印刷在平板元件锡膏槽201a上；另一种是如引脚元件锡膏槽201b所示的用于焊接具有两侧有多个引脚的贴片元件，此种贴片元件的引脚分别与每个引脚元件锡膏槽201b接触，且由于引脚的存在，一般此种引脚贴片元件的引脚弯曲向下，使得贴片元件可不贴紧在PCB板的表面，使得元件与PCB板之间具有一定的间隙；平板元件胶液槽202a和引脚元件胶液槽202b分别对应于平板元件锡膏槽201a和引脚元件锡膏槽201b的两种贴片元件，平板元件胶液槽202a和引脚元件胶液槽202b的一侧均开设有断口2021，由于断口2021的存在，可便于在贴片完成后撕除凝固的胶体，平板元件胶液槽202a和引脚元件胶液槽202b连通有连槽2022，也是为便于整体撕除凝固的胶体，平板元件胶液槽202a和引脚元件胶液槽202b略大于平板元件锡膏槽201a和引脚元件胶液槽202b，也即锡膏层与胶体层之间具有一定的间隙，该间隙用于锡膏在回流焊过程中的流动，使得锡膏可以分布均匀；平板元件胶液槽202a和引脚元件胶液槽202b分别环绕平板元件锡膏槽201a和引脚元件胶液槽202b的外周，将每个焊点与其他的焊点分隔开，防止锡膏融化后流动而将两个焊点连接起来，从而防止短路。印刷后在平板元件胶液槽202a和引脚元件胶液槽202b处的胶体将平板元件锡膏槽201a、引脚元件锡膏槽201b处的焊点围起来，对贴片元件起到了限位的作用，可降低贴片元件错位的概率，尤其是贴片后PCB板的输送过程中，利用胶体的限位功能可有效避免贴片元件错位。

本申请中所用于印刷胶液印刷板202的胶液可采用绝缘胶液，且熔融的锡液不容易与沾附在凝固的胶体表面，一般来说锡液与多数的材料都不具有良好的沾附性，所以需要在焊接的锡液中添加松香，因此，具有此功能的绝缘胶液是易于制作的，可以通过实验获取性能优良的绝缘胶液以满足上述需求。另外，该胶液的熔点需大于锡液的熔点，使得在回流焊的过程中胶液不会融化，但是由于胶体受热，使得其具有柔软的弹性。在回流焊接结束后，可将胶体从PCB板上撕除，也可不撕除，按照实际需求灵活选择。

贴片定位控制器101与贴片机电性连接，贴片机的输出端连接有传送带4，可以直接利用传送带4将PCB板从锡膏印刷机输送至贴片机，再输送至回流焊机3中，由于在贴片机中需要精确定位PCB板的位置，因此贴片定位控制器101能够记录PCB板在传送带4上的位置，传送带4与传送控制器102电性连接，回流焊机3内设有定吹装置5和吸附装置6，吸附控制器103与吸附装置6电性连接，定吹控制器104、频率设定器105与定吹装置5电性连接，可通过计算贴片机与回流焊机3的距离，以及传送带4的传输速度，可以确定PCB板传输至定吹装置5下方时的时间，当PCB板在传送带4上传输至定吹装置5的下方时，传送控制器102控制传送带4暂停一段时间，在此暂停的时间内，通过定吹装置5对PCB板上的元件进行高频低幅的振动，使得贴片元件对熔融的锡膏具有挤压的作用，促使锡膏分布均匀，并且，在对锡膏的挤压过程中可将锡膏中的气泡挤压出去，防止锡膏出现架桥现象而导致焊接不良。

参阅附图3和附图4和附图5，平板元件胶液槽202a包括侧边a1和内边a2，平板元件胶液槽202a适应于平板贴片形元件，内边a2略低于侧边a1的高度，内边a2位于两个平板元件胶液槽202a相对的内侧，对于平板形的贴片元件来说，其两端呈平面，可以放置在内边a2处，使得元件两端可以较好的贴合锡膏层，侧边a1可以将锡膏围住，防止锡膏溢出，避免短路，对于内边a2处，贴片元件本身对锡膏起到阻挡作用，由于侧边a1和内边a2的高度差较小且胶液具有粘性，因此在印刷胶液时，胶液不会流出平板元件胶液槽202a中。

参阅附图5，回流焊机3包括上风箱301和下风箱302，定吹装置5设于上风箱301的内部，吸附装置6设于下风箱302的内部，定吹装置5和吸附装置6位于回流焊机3的回流区的中部，在定吹装置5和吸附装置6配合使得贴片元件对锡膏挤压均匀后，可通过回流区后段进行常规加热，进一步提高锡膏分布均匀性，定吹装置5和吸附装置6的位置对应。参阅附图5-7，定吹装置5包括移动臂501、定吹风嘴502和定吹风机503，移动臂501的数量不小于两个，移动臂501的驱动端与定吹风嘴502相连接，移动臂501与贴片定位控制器101连接，使得移动臂501可对PCB板上贴片元件的位置进行精准定位，移动臂501的结构与贴片机中用于贴片的移动臂相同，定吹风嘴502的内腔与定吹风机503的出气口相连，定吹风机503的进气端与上风箱301的内腔相连通，一般在上风箱301以及下风箱302内均设置加热装置和吹风装置，用于将其内部的热风吹向PCB板，因此通过定吹风机503将用于加热的热风吹向PCB板的贴片元件处，不仅可以实现对贴片元件的间歇性推压，也可以对锡膏进行加热。对于定吹风机503，可以采用精确度较高的吹风装置，也可以采用超声波装置，达到对间歇性吹风的效果，当风吹到贴片元件上时，贴片元件向下移动，挤压锡膏，当风暂停时，由于锡膏以及胶体的支撑和反弹作用，贴片元件向上移动，从而实现了贴片元件的振动，在振动过程中可使得锡膏流动而更加均匀，同时也可以将锡膏中的气泡挤出，避免焊接不良。定吹风机503吹出的风要保证高频低幅，避免元件反弹过高而移位。

吸附装置6包括定吸盘601和定吸风机602，定吸盘601贴近于传送带4的底面，定吸盘601的数量至少为两个，定吸盘601的内腔与定吸风机602的进气端相连通，定吸风机602的出气端延伸至下风箱302的外侧，一般传送带4可为镂空的，因此定吸盘601和定吸风机602的作用可使得PCB板被吸附在传送带4上，从而降低定吹风机503吹出的风对PCB板的影响，保证元件相对于PCB板的振动效果。

参阅附图8，一种用于贴片元件焊接的装配系统的使用方法包括如下步骤：

S1、锡膏印刷：通过锡膏印刷机和锡膏印刷板201，在PCB板上印刷锡膏；

S2、锡膏冷却：将步骤S1中的PCB板冷却，使得锡膏凝固；

S3、胶液印刷：通过锡膏印刷机和胶液印刷板202，在步骤S2中的PCB板上印刷胶液；

S4、胶液成型：步骤S3中的PCB板上的胶液凝固，并通过传送带4传送至贴片机中；此步骤中的胶液成型方法根据具体的胶液特性来设定，例如胶液冷却可凝固，则对胶液进行冷却。

S5、贴片：将步骤S4中的PCB板放置在贴片机中进行元件贴片，贴片后的PCB板通过在传送带4传输至回流焊机3中，贴片定位控制器101将PCB板在传送带4上的位置传输至传送控制器102；

S6、回流焊：吸附控制器103根据传送控制器102获取的PCB板在传送带4上的位置以及传送带4的传送速度计算PCB板传送至定吹装置5处的时间间隔，根据此事件间隔通过吸附控制器103、定吹控制器104分别设定定吸风机602和定吹风机503的启停时间间隔，当PCB板传输至定吹装置5的下方时，传送控制器102控制传送带4暂停，吸附控制器103、定吹控制器104分别控制定吸风机602和定吹风机503启动，经过固定时间后，定吸风机602和定吹风机503分别停止，传送带4启动；

S61、定吹：频率设定器105设定定吹风机503的吹气频率，实现吹-停-吹的功能；

S62、定吸：定吹风机503启动，贴在传送带4的底面处抽吸，使得PCB板贴住传送带4，保持相对稳定；

S7、撕除胶体：步骤S6完成后，撕除通过胶液印刷板202印刷在PCB板上的胶体。

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、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种用于贴片元件焊接的装配系统，包括主控制器（1），锡膏印刷机、贴片机和回流焊机（3），其特征在于：所述主控制器（1）包括贴片定位控制器（101）、传送控制器（102）、吸附控制器（103）、定吹控制器（104）和频率设定器（105），所述锡膏印刷机匹配有印板（2），所述印板（2）包括锡膏印刷板（201）和胶液印刷板（202），所述贴片定位控制器（101）与贴片机电性连接，所述贴片机的输出端连接有传送带（4），所述传送带（4）与传送控制器（102）电性连接，所述回流焊机（3）内设有定吹装置（5）和吸附装置（6），所述吸附控制器（103）与吸附装置（6）电性连接，所述定吹控制器（104）、频率设定器（105）与定吹装置（5）电性连接；

所述回流焊机（3）包括上风箱（301）和下风箱（302），所述定吹装置（5）设于上风箱（301）的内部，所述吸附装置（6）设于下风箱（302）的内部，所述定吹装置（5）和吸附装置（6）位于回流焊机（3）的回流区的中部，所述定吹装置（5）和吸附装置（6）的位置对应；

所述定吹装置（5）包括移动臂（501）、定吹风嘴（502）和定吹风机（503），所述移动臂（501）的数量不小于两个，所述移动臂（501）的驱动端与定吹风嘴（502）相连接，所述定吹风嘴（502）的内腔与定吹风机（503）的出气口相连，所述定吹风机（503）的进气端与上风箱（301）的内腔相连通；

所述吸附装置（6）包括定吸盘（601）和定吸风机（602），所述定吸盘（601）贴近于传送带（4）的底面，所述定吸盘（601）的数量至少为两个，所述定吸盘（601）的内腔与定吸风机（602）的进气端相连通，所述定吸风机（602）的出气端延伸至下风箱（302）的外侧。

2.根据权利要求1所述的一种用于贴片元件焊接的装配系统，其特征在于：所述锡膏印刷板（201）包括平板元件锡膏槽（201a）和引脚元件锡膏槽（201b），所述胶液印刷板（202）包括平板元件胶液槽（202a）和引脚元件胶液槽（202b），所述平板元件胶液槽（202a）和引脚元件胶液槽（202b）的一侧均开设有断口（2021），所述平板元件胶液槽（202a）和引脚元件胶液槽（202b）连通有连槽（2022），所述平板元件胶液槽（202a）和引脚元件胶液槽（202b）略大于平板元件锡膏槽（201a）和引脚元件锡膏槽（201b），所述平板元件胶液槽（202a）和引脚元件胶液槽（202b）分别环绕平板元件锡膏槽（201a）和引脚元件锡膏槽（201b）的外周。

3.根据权利要求2所述的一种用于贴片元件焊接的装配系统，其特征在于：所述平板元件胶液槽（202a）包括侧边（a1）和内边（a2），所述平板元件胶液槽（202a）适应于平板贴片形元件，所述内边（a2）略低于侧边（a1）的高度，所述内边（a2）位于两个平板元件胶液槽（202a）相对的内侧。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种用于贴片元件焊接的装配系统的使用方法包括如下步骤：

S1、锡膏印刷：通过锡膏印刷机和锡膏印刷板（201），在PCB板上印刷锡膏；

S2、锡膏冷却：将步骤S1中的PCB板冷却，使得锡膏凝固；

S3、胶液印刷：通过锡膏印刷机和胶液印刷板（202），在步骤S2中的PCB板上印刷胶液；

S4、胶液成型：步骤S3中的PCB板上的胶液凝固，并通过传送带（4）传送至贴片机中；

S5、贴片：将步骤S4中的PCB板放置在贴片机中进行元件贴片，贴片后的PCB板通过在传送带（4）传输至回流焊机（3）中，贴片定位控制器（101）将PCB板在传送带（4）上的位置传输至传送控制器（102）；

S6、回流焊：吸附控制器（103）根据传送控制器（102）获取的PCB板在传送带（4）上的位置以及传送带（4）的传送速度计算PCB板传送至定吹装置（5）处的时间间隔，根据此事件间隔通过吸附控制器（103）、定吹控制器（104）分别设定定吸风机（602）和定吹风机（503）的启停时间间隔，当PCB板传输至定吹装置（5）的下方时，传送控制器（102）控制传送带（4）暂停，吸附控制器（103）、定吹控制器（104）分别控制定吸风机（602）和定吹风机（503）启动，经过固定时间后，定吸风机（602）和定吹风机（503）分别停止，传送带（4）启动；

S61、定吹：频率设定器（105）设定定吹风机（503）的吹气频率，实现吹-停-吹的功能；

S62、定吸：定吸风机（602）启动，贴在传送带（4）的底面处抽吸，使得PCB板贴住传送带（4），保持相对稳定；

S7、撕除胶体：步骤S6完成后，撕除通过胶液印刷板（202）印刷在PCB板上的胶体。

Images