CN114559124A

CN114559124A - 一种锡球激光喷射装置

Info

Publication number: CN114559124A
Application number: CN202111395034.1A
Authority: CN
Inventors: 罗后勇; 吴朋
Original assignee: Dongguan D Tek Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Dongguan D Tek Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2020-11-27
Filing date: 2021-11-23
Publication date: 2022-05-31
Anticipated expiration: 2041-11-23
Also published as: CN114559124B; CN112388098A

Abstract

本发明公开了一种锡球激光喷射装置，包括：一喷射头，在其内部分别形成有一纵向喷射通道、与纵向喷射通道相连通的一斜向落料通道、及与斜向落料通道相连通的一锡球进料通道，且在该喷射头上形成有与锡球进料通道相连通的一上料通道，在该喷射头上设置有与纵向喷射通道相连通的一喷嘴；同时，在该喷射头上设置有一锡球落料控制机构，该锡球落料控制机构对应于锡球进料通道与斜向落料通道的连通位置处；一激光器，其朝纵向喷射通道内发射激光。本发明提供的锡球激光喷射装置，结构简化，锡球能够有序、顺畅、平稳、快速输送，可实现每次向外喷射一个熔化后的锡球，利于提高喷射焊接的精确度与效率。

Description

一种锡球激光喷射装置

技术领域

本发明涉及一种焊接设备，尤其涉及一种锡球激光喷射装置。

背景技术

激光锡球焊接是利用高能量密度的激光束作为热源将锡球熔化从而对适用产品进行精密连接的一种高效精密钎焊焊接方法。激光锡焊是电子元器件(SMT)加工技术应用的重要方面之一。多年以来激光工业在全球发展迅猛，激光锡球焊接装置及方法已经被广泛成功应用于微、小型零件的精密焊接中，为微电子发展及现代通讯技术做出了很大的贡献。

目前，市面上激光锡球焊接设备的喷射头，存在结构复杂，在锡球输送过程中，易出现卡料，输送不顺畅，无法保证锡球一个个喷射等不足，影响锡球喷射的速度，不利于提高焊接精度。

发明内容

针对上述不足，本发明的目的在于提供一种锡球激光喷射装置，结构简化，锡球能够有序、顺畅、平稳、快速输送，可实现每次向外喷射一个熔化后的锡球，利于提高喷射焊接的精确度与效率。

本发明为达到上述目的所采用的技术方案是：

一种锡球激光喷射装置，其特征在于，包括：

一喷射头，在其内部分别形成有一纵向喷射通道、与纵向喷射通道相连通的一斜向落料通道、及与斜向落料通道相连通的一锡球进料通道，且在该喷射头上形成有与锡球进料通道相连通的一上料通道，在该喷射头上设置有与纵向喷射通道相连通的一喷嘴；同时，在该喷射头上设置有一锡球落料控制机构，该锡球落料控制机构对应于锡球进料通道与斜向落料通道的连通位置处；

一激光器，其朝纵向喷射通道内发射激光。

作为本发明的进一步改进，所述锡球落料控制机构包括形成于喷射头内部的一第一吹气通道、一通气通道、一真空通道、及设置于喷射头上的一第一电磁阀，其中，该第一电磁阀分别连接于第一吹气通道、通气通道与真空通道，且该第一吹气通道连通于锡球进料通道与斜向落料通道的连通位置处。

作为本发明的进一步改进，所述锡球落料控制机构还包括连通于锡球进料通道的一抽真空通道、及一第二电磁阀，该第二电磁阀分别连接于抽真空通道与真空通道。

作为本发明的进一步改进，在所述喷射头内形成有连通于上料通道的一第二吹气通道，该第二吹气通道与通气通道分别连接于一第三电磁阀。

作为本发明的进一步改进，所述锡球进料通道与水平面之间形成的角度大于0°且小于90°。

作为本发明的进一步改进，所述斜向落料通道与纵向喷射通道之间形成的角度为2°～15°。

作为本发明的进一步改进，所述喷射头包括：

一下部，所述纵向喷射通道与斜向落料通道形成于下部内，所述喷嘴设置于下部下端；

一上部，其位于下部上方，所述上料通道形成于上部上，在该上料通道上设置有一锡球上料管，所述第一电磁阀与第二电磁阀均设置于上部上；

一基块A，其设置于上部与下部之间，所述第一吹气通道、通气通道、真空通道与抽真空通道均形成于基块A上；

一基块B，其设置于基块A与下部之间，所述锡球进料通道形成于基块B上，且在该锡球进料通道上形成有与斜向落料通道相对应的一落料口，该第一吹气通道与落料口相连通，该抽真空通道与靠近落料口的锡球进料通道位置处相连通；

其中，所述纵向喷射通道由上至下依次贯穿上部、基块A、基块B与下部。

作为本发明的进一步改进，所述喷射头还包括：

一基块C，其设置于基块B与下部之间，在该基块C上分别形成有位于锡球进料通道下方的一下通道、及位于斜向落料通道与落料口之间的一通料口，其中，该下通道沿锡球进料通道长度方向延伸，且该下通道的宽度比锡球进料通道的宽度小；同时，在该下通道靠近通料口的一端上形成有一锡球定位口，该锡球定位口的宽度大于下通道的宽度。

作为本发明的进一步改进，所述喷射头还包括：

一基块D，其设置于基块A与基块B之间，在该基块D上形成有一通气孔与一抽真空孔，该通气孔分别连通于第一吹气通道与落料口，该抽真空孔分别连通于抽真空通道与锡球进料通道；所述上料通道由上至下依次贯穿上部、基块A与基块D。

作为本发明的进一步改进，在所述上部内形成有一通气腔与一抽真空腔，其中，该通气腔与通气通道相连通，且该通气腔与外界气管连接；该抽真空腔与真空通道相连通，且该抽真空腔与外界抽真空机连接。

作为本发明的进一步改进，在所述下部内形成有与纵向喷射通道相连通的一气压检测通道，该气压检测通道连接一气压检测头，在该气压检测头上设置有一压力传感器。

本发明的有益效果为：

(1)由上料通道、锡球进料通道、斜向落料通道与纵向喷射通道相结合，为锡球提供完整的输送通道，便于锡球能够有序顺畅平稳移动至喷嘴位置，并喷射出；同时，采用锡球落料控制机构对锡球从锡球进料通道落入斜向落料通道这个过程进行控制，实现锡球一个个依序、准确、快速的掉落，实现喷嘴处每次只有一个锡球，每次向外喷射一个熔化后的锡球，利于提高喷射焊接的精确度与速度。

(2)采用第一吹气通道、通气通道、真空通道与第一电磁阀相结合，可实现吹气与抽真空吸附两种模式，便于对落料口位置处的锡球掉落进斜向落料通道进行精确控制，保证喷嘴处每次只有一个锡球，每次向外喷射一个熔化后的锡球，便于提高喷射焊接的精确度与速度；相对于依靠锡球自身重量往下掉落的方式，采用吹气的方式，明显提高了锡球掉落的速度，使得锡球快速、准确掉入斜向落料通道中，显著提高工作效率。

(3)采用抽真空通道、真空通道与第二电磁阀相结合，可实现对落料口后方的锡球进行抽真空吸附操作，以便于对该位置处的锡球移动进行控制，由此，实现一个个锡球依序往前移动，相互之间无干扰，使得整个动作过程有序稳定的进行，提高锡球移动的稳定性与速度，从而利于提高整个喷射焊接的精确度与效率。

(4)采用往上料通道与锡球进料通道内吹气的方式，或锡球进料通道倾斜设置的方式，使得锡球进料通道上的锡球可以依序、顺利、快速的往落料口方向移动，以顺利到达落料口，提高锡球移动的速度，从而利于提高生产加工效率。

上述是发明技术方案的概述，以下结合附图与具体实施方式，对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中喷射头的结构示意图；

图3为本发明中喷射头的部分剖面图；

图4为图3中A部分的放大图；

图5为本发明喷射头中各通道的结构示意图；

图6为本发明中喷射头的爆炸图；

图7为本发明中基块A的结构示意图；

图8为本发明中基块B的结构示意图；

图9为本发明中基块C的结构示意图；

图10为本发明中基块B与基块C结合的结构示意图；

图11为图10中B部分的放大图；

图12为本发明中基块D的结构示意图；

图13为本发明中上部的结构示意图；

图14为本发明中下部的剖面图；

图15为本发明安装于升降装置上的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达到预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的具体实施方式详细说明。

请参照图1至图4，本发明实施例提供一种锡球激光喷射装置，包括：

一喷射头1，在其内部分别形成有一纵向喷射通道111、与纵向喷射通道111相连通的一斜向落料通道112、及与斜向落料通道112相连通的一锡球进料通道141，且在该喷射头1上形成有与锡球进料通道141相连通的一上料通道121，在该喷射头1上设置有与纵向喷射通道111相连通的一喷嘴113；同时，在该喷射头1上设置有一锡球落料控制机构17，该锡球落料控制机构17对应于锡球进料通道141与斜向落料通道112的连通位置处；

一激光器2，其朝纵向喷射通道111内发射激光。

锡球由上料通道121上料，并依次进入锡球进料通道141；接着，依次落入斜向落料通道112中，并在自身重力作用下，落入纵向喷射通道111中，直到掉落到喷嘴113处；然后，由激光器2向纵向喷射通道111内发射激光，激光将喷嘴113处的锡球加热熔化，最后由喷嘴113喷射出，并直接覆盖至焊盘上，特别适用于对FPC软板上元器件的焊接。

在上述过程中，采用锡球落料控制机构17对锡球从锡球进料通道141落入斜向落料通道112这个过程进行控制，实现锡球一个个依序、准确、快速的掉落，且可以控制每个锡球掉入斜向落料通道112的时间，使得喷嘴113处每次只有一个锡球，便于提高喷射焊接的精确度与速度。

在本实施例中，具体的，如图2、图4与图5所示，所述锡球落料控制机构17包括形成于喷射头1内部的一第一吹气通道171、一通气通道172、一真空通道173、及设置于喷射头1上的一第一电磁阀174，其中，该第一电磁阀174分别连接于第一吹气通道171、通气通道172与真空通道173，且该第一吹气通道171连通于锡球进料通道141与斜向落料通道112的连通位置处，即下述落料口142。

当第一电磁阀174接通第一吹气通道171与通气通道172，而关断与真空通道173的连接时，由通气通道172向第一吹气通道171通入气体，并由第一吹气通道171向落料口142吹气，使得落料口142上的锡球被快速、准确的吹入斜向落料通道112中，相对于依靠锡球自身重量往下掉落，采用吹气的方式，明显提高了锡球掉落的速度，提高工作效率。

接着，下一个锡球移动到落料口142；与此同时，第一电磁阀174关断与通气通道172的连接，而接通第一吹气通道171与真空通道173，通过真空通道173与第一吹气通道171进行抽真空，对落料口142上的锡球进行抽真空吸附，使得落料口142上的锡球停止掉落到斜向落料通道112内，直到上一个锡球被激光熔化后喷射出。

然后，再重复上述过程，由抽真空模式变为吹气模式，控制锡球一个个依次掉落至斜向落料通道112内，使得喷嘴113处每次只有一个锡球，便于提高喷射焊接的精确度。

在本实施例中，为了防止锡球遇到空气被氧化，气体可以选用氮气等惰性气体。

由上述过程可知，在落料口142上的锡球被抽真空吸附时，为了防止下一个锡球因过快的往前移动而撞击到落料口142上的锡球，影响真空吸附，本实施例增加了另外一组抽真空结构，具体的，所述锡球落料控制机构17还包括连通于锡球进料通道141的一抽真空通道175、及一第二电磁阀176，该第二电磁阀176分别连接于抽真空通道175与真空通道173。当第二电磁阀176接通抽真空通道175与真空通道173时，通过抽真空通道175与真空通道173进行抽真空，对落料口142后方的锡球进行抽真空吸附，使得落料口142后方的锡球停止往落料口142移动；而当落料口142上的锡球被吹入斜向落料通道112内时，关断抽真空通道175与真空通道173的连接，使得落料口142后方的锡球移动至落料口142位置处。由此，实现一个个锡球依序往前移动，相互之间无干扰，使得整个动作过程有序稳定的进行，从而提高整个喷射焊接的精确度与效率。

在本实施例中，为了使锡球进料通道141上的锡球能够顺利的往落料口142方向依序移动，本实施例采用了以下两种结构：

第一种为：在所述喷射头1内形成有连通于上料通道121的一第二吹气通道131，如图5所示，该第二吹气通道131与通气通道172分别连接于一第三电磁阀18。当第三电磁阀18接通第二吹气通道131与通气通道172时，由第二吹气通道131与通气通道172往上料通道121与锡球进料通道141内吹气，使锡球进料通道141上的锡球依序往落料口142方向移动，从而顺利到达落料口142。

第二种为：所述锡球进料通道141与水平面之间形成的角度大于0°且小于90°。优选的，角度范围可以为5°～10°，更优选的，可设定为5°。在倾斜作用下，锡球进料通道141上的锡球依序往落料口142方向移动，从而顺利到达落料口142。

当然，还有别的实现方式。

在本实施例中，为了让进入斜向落料通道112内的锡球能顺利进入纵向喷射通道111，本实施例对斜向落料通道112与纵向喷射通道111之间的角度进行限定，具体的，所述斜向落料通道112与纵向喷射通道111之间形成的角度为2°～15°，如图3所示。优选的，斜向落料通道112与纵向喷射通道111之间形成的角度为5°～10°，更优选的，斜向落料通道112与纵向喷射通道111之间形成的角度为7.5°。采用2°～15°的角度范围，为能让锡球快速顺利进入纵向喷射通道111的最优角度范围，有利于提高锡球掉落与喷射的速度。

在本实施例中，如图2、图3与图6所示，所述喷射头1包括：

一下部11，所述纵向喷射通道111与斜向落料通道112形成于下部11内，所述喷嘴113设置于下部11下端，如图3所示；

一上部12，其位于下部11上方，所述上料通道121形成于上部12上，在该上料通道121上设置有一锡球上料管19，如图3所示，锡球由锡球上料管19进入上料通道121；所述第一电磁阀174与第二电磁阀176均设置于上部12上，如图2所示；

一基块A13，其设置于上部11与下部12之间，所述第一吹气通道171、通气通道172、真空通道173与抽真空通道175均形成于基块A13上，如图7所示；

一基块B14，其设置于基块A13与下部11之间，所述锡球进料通道141形成于基块B14上，且在该锡球进料通道141上形成有与斜向落料通道112相对应的一落料口142，如图8所示，该第一吹气通道171与落料口142相连通，该抽真空通道175与靠近落料口142的锡球进料通道141位置处相连通；

其中，所述纵向喷射通道111由上至下依次贯穿上部12、基块A13、基块B14与下部11，如图3所示。

由于喷射头1主要由上部12、基块A13、基块B14与下部11各层结构组装而成，便于将纵向喷射通道111、斜向落料通道112、锡球进料通道141、上料通道121、第一吹气通道171、通气通道172、真空通道173、抽真空通道175等结构成型于各层结构上，再组装成喷射头1，由此，提高成型加工的可行性，降低成型加工难度。

作为本实施例的进一步改进，所述喷射头1还包括：

一基块C15，如图2与图3所示，其设置于基块B14与下部11之间，如图4与图9所示，在该基块C15上分别形成有位于锡球进料通道141下方的一下通道151、及位于斜向落料通道112与落料口142之间的一通料口152，落料口142位置处的锡球由通料口152落入斜向落料通道112中；其中，该下通道151沿锡球进料通道141长度方向延伸，且该下通道151的宽度比锡球进料通道141的宽度小，如图10与图11所示。通常锡球的直径小于锡球进料通道141的宽度，且大于下通道151的宽度。本实施例基块C15的作用在于：

(1)基块C15的设置，利于将基块B14的厚度做得更薄，并可降低基块B14上锡球进料通道141的加工难度。具体为：当在基块B14上加工成型锡球进料通道141时，可以将锡球进料通道141加工成贯穿至基块B14下表面，加工起来更方便简单，而正由于基块C15位于基块B14下端面，当锡球在锡球进料通道141上移动时，锡球由基块C15支撑。

(2)基块C15上的下通道151的设置，对锡球的移动起到导向作用，使得锡球在锡球进料通道141内沿直线移动，防止锡球的移动轨迹发生弯曲，由此，加快锡球往落料口142方向移动的速度。

(3)基块C15上的下通道151的设置，在抽真空吸附时，锡球下方悬空，即锡球下方还有空间，利于抽真空操作的顺利进行。

同时，在该下通道151靠近通料口152的一端上形成有一锡球定位口1511，该锡球定位口1511的宽度大于下通道151的宽度。由锡球定位口1511结合上述抽真空通道175的抽真空作用，对落料口142后方的锡球进行定位，防止该位置处的锡球产生滑动，对落料口142上锡球产生撞击，利于锡球能够有序平稳的移动与向外喷射。

作为本实施例的进一步改进，所述喷射头1还包括：

一基块D16，如图2与图3所示，其设置于基块A13与基块B14之间，在该基块D16上形成有一通气孔161与一抽真空孔162，如图4与图12所示，该通气孔161分别连通于第一吹气通道171与落料口142，透过通气孔161对落料口142上的锡球进行吹气与抽真空吸附；该抽真空孔162分别连通于抽真空通道175与锡球进料通道141，透过抽真空孔162对落料口142后方(锡球定位口1511)上的锡球进行抽真空吸附；所述上料通道121由上至下依次贯穿上部12、基块A13与基块D16，便于上料通道121上的锡球能够进入基块B14上的锡球进料通道141中。

基块D16的设置，利于将基块A13的厚度做得更薄，并可降低基块A13上第一吹气通道171、通气通道172、真空通道173与抽真空通道175等通道的加工难度。具体为：当在基块A13上加工成型各通道时，可以将各通道加工成贯穿至基块A13下表面，加工起来更方便简单。

同时，基块D16与上部12相结合，将基块A13上的第一吹气通道171、通气通道172、真空通道173与抽真空通道175等通道进行上下密封，便于对锡球进行吹气与抽真空吸附。

在本实施例中，如图13所示，在所述上部12内形成有一通气腔122与一抽真空腔123，其中，该通气腔122与通气通道172相连通，且该通气腔122通过第一连接头124与外界气管连接；该抽真空腔123与真空通道173相连通，且该抽真空腔123通过第一连接头125与外界抽真空机连接。

为了保证纵向喷射通道111内始终只有一个锡球，如图14所示，本实施例在所述下部11内形成有与纵向喷射通道111相连通的一气压检测通道114，该气压检测通道114连接一气压检测头115，在该气压检测头115上设置有一压力传感器116。由压力传感器116实时检测纵向喷射通道111内的气压，当喷嘴113中有锡球时，气压大，当喷嘴113中没有锡球时，气压小。由压力传感器116对气压的检测结果，告知系统喷嘴113中是否有锡球，只有在喷嘴113内没有锡球时，才控制下一个锡球往斜向落料通道112中掉，由此，利于锡球能一个个进入喷嘴113，进行快速准确的喷射。

当然，还可以采用光纤检测的方式，对喷嘴位置是否有球进行检测。

在具体应用中，将本实施例锡球激光喷射装置安装于升降装置3上，如图15所示，由升降装置3控制喷射头1与激光器2的高度，便于喷射头1的喷嘴113对电路板上的元器件进行焊接。而对于升降装置3的具体结构，可以采用市面上常规的升降装置来实现。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故采用与本发明上述实施例相同或近似的技术特征，而得到的其他结构，均在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种锡球激光喷射装置，其特征在于，包括：

一激光器，其朝纵向喷射通道内发射激光。

2.根据权利要求1所述的锡球激光喷射装置，其特征在于，所述锡球落料控制机构包括形成于喷射头内部的一第一吹气通道、一通气通道、一真空通道、及设置于喷射头上的一第一电磁阀，其中，该第一电磁阀分别连接于第一吹气通道、通气通道与真空通道，且该第一吹气通道连通于锡球进料通道与斜向落料通道的连通位置处。

3.根据权利要求2所述的锡球激光喷射装置，其特征在于，所述锡球落料控制机构还包括连通于锡球进料通道的一抽真空通道、及一第二电磁阀，该第二电磁阀分别连接于抽真空通道与真空通道。

4.根据权利要求2所述的锡球激光喷射装置，其特征在于，在所述喷射头内形成有连通于上料通道的一第二吹气通道，该第二吹气通道与通气通道分别连接于一第三电磁阀。

5.根据权利要求1所述的锡球激光喷射装置，其特征在于，所述锡球进料通道与水平面之间形成的角度大于0°且小于90°。

6.根据权利要求1所述的锡球激光喷射装置，其特征在于，所述斜向落料通道与纵向喷射通道之间形成的角度为2°～15°。

7.根据权利要求3所述的锡球激光喷射装置，其特征在于，所述喷射头包括：

8.根据权利要求7所述的锡球激光喷射装置，其特征在于，所述喷射头还包括：

9.根据权利要求7所述的锡球激光喷射装置，其特征在于，所述喷射头还包括：

10.根据权利要求7所述的锡球激光喷射装置，其特征在于，在所述上部内形成有一通气腔与一抽真空腔，其中，该通气腔与通气通道相连通，且该通气腔与外界气管连接；该抽真空腔与真空通道相连通，且该抽真空腔与外界抽真空机连接；在所述下部内形成有与纵向喷射通道相连通的一气压检测通道，该气压检测通道连接一气压检测头，在该气压检测头上设置有一压力传感器。