CN114615821A - 一种定点感应加热的电路板返修机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定点感应加热的电路板返修机，该返修机包括有：基座、上料平台、以及感应加热组件：上料平台以及感应加热组件均设置在基座上，且上料平台以及感应加热组件均与基座连接；上料平台铺设在感应加热组件的下方。该返修机以一体化设备形式，以感应加热组件为热源，对需要局部返修的电路板精准地、高效地将原先损坏的指定元件解焊后，替换新的、性能完好的器件完成返修，整体装备结构简洁，设备运行可控性良好，应用到具体的电路板返修过程中，能取得良好的指定区域局部返修效果。

Description

一种定点感应加热的电路板返修机

技术领域

本发明属于精密加工技术领域，特别涉及一种电路板返修机。

背景技术

在基板的指定位置上施加焊料，将对应的元件或芯片放置其中，以指定加热方式加热焊料使其熔融，焊料冷却并固化后将元件或芯片的焊盘与对应位置处焊盘粘合并导通起来，这样的加工方式在电路板制造领域被广泛采用。而随着元件或芯片的制造技术发展，元件或芯片体积越来越小，电路板制造技术也对应要求更加精密、更加严苛。

加工成型后的电路板中，可能存在个别元件或芯片损坏、偏移、漏装或脱落等情况，需要局部返修，当出现这样的情况后，一般需要定点对基板对应位置处进行重新加热，将焊料熔融后移除坏的元件或芯片，重新焊接新的、功能完好的元件或芯片。在对电路板进行返修的过程中，由于单个元件或芯片体积较小，其加工要求较高，以人工手动移除并不现实。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种电路板返修机，该返修机以一体化设备形式，以感应加热组件为热源，对需要局部返修的电路板精准地、高效地将原先损坏的指定元件解焊后，替换新的、性能完好的器件完成返修，整体装备结构简洁，设备运行可控性良好，应用到具体的电路板返修过程中，能取得良好的指定区域局部返修效果。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种定点感应加热的电路板返修机，该返修机包括有：

基座：用于作为结构支撑，为其他部件提供安装基础；

上料平台：具有X轴方向以及Y轴方向的自由度，用于搭载待返修电路板，带动待返修电路板达到预期工位；

以及，感应加热组件：具有Z轴方向的自由度，用于与外部交变电源连接，基于感应加热原理将交流电转换成为交变磁场，对进入磁场范围内的焊盘、焊料进行感应加热；

上料平台以及感应加热组件均设置在基座上，且上料平台以及感应加热组件均与基座连接；上料平台铺设在感应加热组件的下方。

感应加热技术起步较早，发展至今无论从理论层面还是从应用层面均较为成熟，基于感应加热技术，在本申请提供的技术方案中，以感应加热组件作为返修机的热源，将感应加热组件与外部交变电源接合，将待返修电路板放置在上料平台上后，由于上料平台自身同时具有X轴方向以及Y轴方向的自由度，其可以搭载待返修电路板移动，将待返修电路板运送至感应加热组件下方，并进一步调整电路板的位置，使得电路板的待返修区域对准感应加热组件后，导通外部交变电源，感应加热组件将即时工作，将外部交变电源提供的交流电转换成为交变磁场，交变磁场对于金属器件有感应加热效果，因此对于感应加热组件而言，其仅需要沿Z轴方向上下移动，改变其与带返修电路板之间的距离，保证具有预期大小的交变磁场覆盖电路板，则被交变磁场覆盖的区域内的焊盘或焊料都会受到交变磁场影响产生热量，常温下呈现为固态的焊料重新熔融，该区域上原有的芯片或元件松脱，能非常方便地将该位置处原先故障的芯片或元件取下移除。

感应加热组件在具体应用时，有非常优异的即时性和可控性：由于对于感应加热组件而言，一旦通电，其将同步对通入其中的交流电作出转换，将其转换成为交变磁场向周围空间辐射，而一旦断电，交变磁场也将同步消失，则技术人员仅需对应控制感应加热组件与外部交变电源的导通情况，控制感应加热组件预期时刻点通断电，即可完成与上料平台的配合；而又因为感应加热技术可控性良好，一个既定的感应加热组件，接入参数一定的外部交变电源后，其在指定位置处对指定加热对象的加热效果也是确定、可事先计算的，因此本申请提供的返修机在实际应用时，技术人员合理设置感应加热组件的相关参数，在加工过程中仅需从Z轴方向上考虑感应加热头与带返修电路板的距离对感应加热效果的影响，即可在最终加热过程中获得稳定的、符合预期的加热效果，整个返修过程可控性良好。

进一步的，上料平台包括有X轴导轨、Y轴导轨以及载物台；Y轴导轨铺设在基座上，X轴导轨设置在Y轴导轨上，与Y轴导轨滑动连接；载物台设置在X轴导轨上，与X轴导轨滑动连接；载物台上具有容待返修电路板放置的空间。以X轴导轨与Y轴导轨相配合，载物台将在水平面上获得极大的灵活性，一方面方便搭载待返修电路板活动，将其运送至任一需求的加工工位处；另一方面，为载物台本身赋予良好的活动自由，也能最大限度地缓解其他部件的驱动压力，对于其他部件而言，其无需更多方向上的驱动器，仅需配合着上料平台的动作，等待上料平台搭载待返修机构传送而言，自身仅以单一方向或小数量方向上的驱动机构即能完成自身加工任务，这也在很大程度上缓解了其他器件的驱动与控制压力，使得整个设备结构更加简洁；在一方面来看，沿基座设置上料平台，由该上料平台搭载待返修电路板往返不同工位的设置方式，对于上料平台自身而言也能取得控制方便、运行平稳的技术效果。

进一步的，感应加热组件包括有加热头支架、加热头电机以及感应加热头；加热头支架设置在基座上，其下端与基座固定连接，加热头支架的上端挑出、悬于Y轴导轨的上方，加热头电机的机身设置在加热头支架的上端，与加热头支架连接，加热头电机的电机输出轴伸出，沿Z轴方向伸缩；感应加热头与加热头电机的电机输出轴连接。

进一步的，感应加热头包括有加热锥以及元件吸管；加热锥包括有锥体以及感应槽，感应槽沿过锥顶垂直与锥底的方向开设在锥体上；感应加热头还包括有元件吸管；元件吸管的一端沿感应槽铺设，伸向锥体的锥顶一侧，并从感应槽与锥体的锥顶部分相交的位置处伸出；元件吸管的另一端与外部气源接合连通。加热锥的锥体上开设感应槽，则锥体将会被感应槽切分成靠近一侧槽壁的一部分、靠近槽底的一部分以及靠近另一侧槽壁的一部分，与外部交变电源连通时，控制电流沿靠近一侧槽壁的部分锥体、靠近槽底的部分锥体到靠近另一侧槽壁部分锥体流通，则受交流电临近效应的影响，交流电在锥体内将趋向于沿感应槽附近流通，因此，由交流电转换而来的交变磁场也将集中在感应槽附近；而锥体也将进一步约束交变磁场的空间分布，使得对于放置在加热锥下方的待返修电路板而言，随着加热锥受驱动下行，锥顶附近的小范围交变磁场将覆盖电路板的指定区域，被覆盖区域内的焊盘、焊料以及金属焊盘等金属器件将对应发热，焊料熔融，由此实现对待返修电路板故障区域的小范围定点加热。

由于元件吸管的其中一个管口从感应槽与锥体的锥顶部分相交的位置处伸出，其在加热锥下行的过程中也将对准待返修位置处的故障元件，焊料熔融后，控制外部气源，改变元件吸管内部的气压，即可通过元件吸管将松动了的故障元件吸走回收，方便移除故障元件。

感应加热组件还包括有用于拍摄待返修电路板的实时图像的感应头相机，感应头相机设置在感应加热头一侧，且感应头相机与感应头支架的上端连接。设置感应头相机可按序拍摄当前待返修电路板的情况：一方面，将待返修电路板放置在载物台上后，载物台可搭载待返修电路板运动至该感应头相机下方，供相机拍摄当前电路板情况；另一方面，在待返修电路板经感应加热头解焊、故障元件被移除后，电路板上原有的焊盘裸露了出来，设置感应头相机可在电路板解焊后及时捕捉电路板上原有焊盘的形态，方便获知电路板原有焊盘的设置位置、具体数量、每个焊盘的设置朝向、不同焊盘的设置位置等信息，为后续在该焊盘处安装并焊接全新元件提供控制基础。

在载物台一侧留存有一定空间。在本申请提供的技术方案应用到实际中时，本领域技术人员可在载物台侧留存的空间中安装外部校准相机，保持外部校准相机面向加热锥，调度加热头电机工作，驱动加热锥沿Z轴方向运动，由外部校准相机拍摄加热锥在沿Z轴方向运动过程中的图像，分析加热锥的锥顶在其沿Z轴方向运动过程中在载物台所在平面内的投影，如加热锥的锥顶在运动过程中在载物台所在平面内的投影不呈现为误差允许范围内的单点，则代表此时加热头电机加热锥的安装角度存在偏差，此时的加热锥不能在误允许范围内对需求返修的部位进行精准的单点加热，本领域技术人员需对应调整加热头电机以及加热锥的安装角度，确保加热锥在加热头电机的驱动下，严格沿Z轴方向运动，保证加热锥在实际工作过程中，能按照操作人员的控制，精准地到达期望位置处，对需求返修的部位进行误差允许范围内的单点加热，由此完成校准。

进一步的，该返修机还包括有X轴横梁；X轴横梁沿X轴方向跨设在Y轴导轨的上方，且X轴横梁与基座连接。

进一步的，该返修机还包括有助焊组件，助焊组件包括有沾锡头和/或助焊剂施加头；沾锡头和/或助焊剂施加头均设置在X轴横梁上，且沾锡头和/或助焊剂施加头分别与X轴横梁活动连接，分别沿X轴横梁往复移动。已经完成解焊、移除了故障元件的电路板上，需对其重新焊接功能完好的新元件，设置助焊组件，可方便在电路板再次焊接新元件前按需求在原有焊盘上施加新焊料或助焊剂。本申请提供的返修机应用到实际中时，本领域技术人员可视具体应用情况，在点锡头处为其配套设置用于盛放焊料的点锡盘，方便点锡头使用。

该返修机还包括有用于根据返修需求，抓取或释放指定的新元件的元件机械手，以及，用于拍摄待返修电路板、帮助实现电路板定位、拍摄新元件或新芯片的定位相机；元件机械手设置在X轴横梁上，与X轴横梁活动连接，沿X轴横梁往复移动；定位相机设置在X轴横梁上、元件机械手一侧，且定位相机也与X轴横梁活动连接，沿X轴横梁往复移动。电路板表面一般刻画有明显的标记点，将待返修电路板放置在上料平台上后，上料平台可搭载电路板，先送至感应加热组件或X轴横梁下方，由面向电路板的感应头相机以及定位相机拍摄电路板，捕捉至少两个电路板上刻画的标记点，由被捕捉到的标记点定位当前电路板摆放在载物台上的实际位置与摆放姿态，便于将其实际参数与AOI检测时获知的理想参数对应起来，调校系统的定位坐标系，为后续加工过程中各个加工工序提供实际的加工位置定位信息。

该返修机还包括有用于分类存储新组件、按需顶出需求的单个新元件供元件机械手抓取的储新组件；储新组件设置在X轴横梁下方，向元件机械手开放。对于既定的电路板，其上原先装置的元件的具体型号、规格参数、外观尺寸、每一元件的具体安装位置以及整个电路板上该元件的总数必然也是已知的，为新元件设置储新组件，可将所有可能需求的新元件分类存放其中，为待返修电路板就位预备。

储新组件分类预存在储新组件中，由于储新组件设置在X轴横梁下方，元件机械手以及定位相机均悬于储新组件的上方，则在返修机在具体工作时，定位相机还可从储新组件的上方拍摄存放在储新组件中的各个新元件，通过拍摄到的图像分析并定位储新元件中当前存储的新元件的具体存放位置，给出单个新元件的具体坐标，按照当前次返修处理的换新需求顶出单个新元件供元件机械手抓取，提升整机返修效率。

该返修机还包括有用于拍摄元件机械手抓取到的元件的实际位姿的元件相机，元件相机设置在X轴横梁的下方，且元件相机与基座连接。设置元件相机，并将元件相机设置在基座上，以从下向上仰拍的姿态拍摄被抓取的元件，以便获知被抓取到的新元件的金属焊盘，便于后续过程中利用元件机械手进一步扭转被抓取到的新元件的姿态，使其与电路板上原有的焊盘位置契合，方便后续与电路板直接焊接。避免后续加工过程中由元件上的金属焊盘与电路板上的焊盘错位而造成电路再次故障、返修效果不理想的结果。

本发明的优势在于：本申请人提供的定点感应加热的电路板返修机以感应加热组件作为返修过程中焊接或解焊的热源，应用到具体的电路板返修过程中时，能取得稳定、可靠、方便控制的加工效果。

附图说明

图1是具体实施方式中提供的为Mini LED或Micro LED显示电路板中的出现故障的R、G、B芯片提供返修服务的Mini LED&Micro LED返修机的第一视角整体结构示意图。

图2是图1中I部分的局部放大图。

图3是具体实施方式中提供的为Mini LED或Micro LED显示电路板中的出现故障的R、G、B芯片提供返修服务的Mini LED&Micro LED返修机的第二视角整体结构示意图。

图4是图3中II部分的局部放大图。

图5是具体实施方式中加热锥的第一视角整体结构示意图。

图6是具体实施方式中加热锥的第二视角整体结构示意图。

图7是具体实施方式中提供的为Mini LED或Micro LED显示电路板中的出现故障的R、G、B芯片提供返修服务的Mini LED&Micro LED返修机的第三视角整体结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

参见图1-7。

在本具体实施方式中提供一种Mini LED&Micro LED返修机，该Mini LED&MicroLED返修机应用于在Mini LED或Micro LED显示器中，当显示电路板出现局部故障时，需摘除出现故障的单个R、G、B芯片后，重新焊接新的、与原R、G、B芯片功能一致的R、G、B芯片的加工过程。

在本具体实施方式提供的元件返修机中，包括有：

基座1；

上料平台2：具有X轴方向以及Y轴方向的自由度，用于搭载待返修电路板，带动待返修电路板达到预期工位；

以及，感应加热组件3：仅具有Z轴方向的自由度，用于与外部交变电源连接，基于感应加热原理将交流电转换成为交变磁场，对进入磁场范围内的焊盘、焊料以及芯片上的金属焊盘进行感应加热；

上料平台2以及感应加热组件3均设置在基座1上，且上料平台2以及感应加热组件3均与基座1连接；上料平台2铺设在感应加热组件3的下方。

进一步的，在本具体实施方式中，上料平台2包括有X轴导轨21、Y轴导轨22以及载物台23；Y轴导轨22铺设在基座1上，X轴导轨21设置在Y轴导轨22，与Y轴导轨22滑动连接；载物台23设置在X轴导轨21上，与X轴导轨21滑动连接；载物台23上具有容待返修电路板放置的空间。

进一步的，在本具体实施方式中，感应加热组件3包括有加热头支架31、加热头电机32以及感应加热头33；加热头支架31设置在基座1上，其下端与基座1固定连接，加热头支架31的上端挑出、悬于Y轴导轨22的上方，加热头电机32的机身设置在加热头支架31的上端，与加热头支架31连接，加热头电机32的电机输出轴伸出，沿Z轴方向伸缩；感应加热头33与加热头电机32的电机输出轴连接。

进一步的，在本具体实施方式中，感应加热头33包括有加热锥331以及元件吸管(图未示)；加热锥331包括有锥体3311以及感应槽3312，感应槽3312沿过锥顶垂直与锥底的方向开设在锥体3311上；元件吸管的一端沿感应槽3312铺设，伸向锥体3311的锥顶一侧，并从感应槽3312与锥体3311的锥顶部分相交的位置处伸出；元件吸管的另一端与外部气源接合连通。

进一步的，在本具体实施方式中，感应加热组件3还包括有用于拍摄待返修电路板的实时图像的感应头相机34，感应头相机34设置在感应加热头33一侧，且感应头相机34与感应头支架31的上端连接。

进一步的，在本具体实施方式中，该返修机还包括有X轴横梁4；X轴横梁4沿X轴方向跨设在Y轴导轨22的上方，且X轴横梁4与基座1连接。

进一步的，在本具体实施方式中，该返修机还包括有助焊组件5，助焊组件5包括有的沾锡头51和/或助焊剂施加头(图未示)；沾锡头51和/或助焊剂施加头均设置在X轴横梁4上，且沾锡头51和/或助焊剂施加头分别与X轴横梁4活动连接，分别沿X轴横梁4往复移动。

进一步的，在本具体实施方式中，该返修机还包括有用于根据返修需求，抓取或释放指定的新的R、G、B芯片的芯片机械手6，以及，用于拍摄待返修电路板、帮助实现电路板定位的定位相机7；芯片机械手6设置在X轴横梁4上，与X轴横梁4活动连接，沿X轴横梁4往复移动；定位相机7设置在X轴横梁4上、芯片机械手6一侧，且定位相机7也与X轴横梁4活动连接，沿X轴横梁4往复移动。

进一步的，在本具体实施方式中，该返修机还包括有用于以R、G、B分类存储新组件、按需顶出需求的单个新的R、G、B芯片供芯片机械手6抓取的储新组件8；储新组件8设置在X轴横梁4下方，向元件机械手6开放。

进一步的，在本具体实施方式中，该返修机还包括有用于拍摄芯片机械手6抓取到的新的R、G、B芯片，获取该R、G、B芯片的实际位姿的芯片相机9，芯片相机9设置在X轴横梁4的下方，且芯片相机9与基座1连接。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种定点感应加热的电路板返修机，其特征在于，该返修机包括有：

基座；

上料平台：具有X轴方向以及Y轴方向的自由度，用于搭载待返修电路板，带动待返修电路板达到预期工位；

以及，感应加热组件：仅具有Z轴方向的自由度，用于与外部交变电源连接，基于感应加热原理将交流电转换成为交变磁场，对进入磁场范围内的焊盘、焊料以及元件上的金属焊盘进行感应加热；

所述上料平台以及所述感应加热组件均设置在所述基座上，且所述上料平台以及所述感应加热组件均与所述基座连接；所述上料平台铺设在所述感应加热组件的下方。

2.如权利要求1所述的定点感应加热的电路板返修机，其特征在于，所述上料平台包括有X轴导轨、Y轴导轨以及载物台；所述Y轴导轨铺设在所述基座上，所述X轴导轨设置在所述Y轴导轨，与所述Y轴导轨滑动连接；所述载物台设置在所述X轴上，与所述X轴导轨滑动连接；所述载物台上具有容待返修电路板放置的空间。

3.如权利要求2所述的定点感应加热的电路板返修机，其特征在于，所述感应加热组件包括有加热头支架、加热头电机以及感应加热头；所述加热头支架设置在所述基座上，其下端与基座固定连接，所述加热头支架的上端挑出、悬于所述Y轴导轨的上方，所述加热头电机的机身设置在所述加热头支架的上端，与所述加热头支架连接，所述加热头电机的电机输出轴伸出，沿Z轴方向伸缩；所述感应加热头与所述加热头电机的电机输出轴连接。

4.如权利要求3所述的定点感应加热的电路板返修机，其特征在于，所述感应加热头包括有加热锥以及元件吸管；所述加热锥包括有锥体以及感应槽，所述感应槽沿过锥顶垂直与锥底的方向开设在所述锥体上；所述感应加热头还包括有元件吸管；所述元件吸管的一端沿所述感应槽铺设，伸向锥体的锥顶一侧，并从所述感应槽与锥体的锥顶部分相交的位置处伸出；所述元件吸管的另一端与外部气源接合连通。

5.如权利要求4所述的定点感应加热的电路板返修机，其特征在于，所述感应加热组件还包括有用于拍摄待返修电路板的实时图像的感应头相机，所述感应头相机设置在所述感应加热头一侧，且所述感应头相机与所述感应头支架的上端连接。

6.如权利要求2所述的定点感应加热的电路板返修机，其特征在于，该返修机还包括有X轴横梁；所述X轴横梁沿X轴方向跨设在所述Y轴导轨的上方，且所述X轴横梁与所述基座连接。

7.如权利要求6所述的定点感应加热的电路板返修机，其特征在于，该返修机还包括有助焊组件，所述助焊组件包括有的沾锡头和/或助焊剂施加头；所述沾锡头和/或所述助焊剂施加头均设置在所述X轴横梁上，且所述沾锡头和/或助焊剂施加头分别与所述X轴横梁活动连接，分别沿所述X轴横梁往复移动。

8.如权利要求7所述的定点感应加热的电路板返修机，其特征在于，该返修机还包括有用于根据返修需求，抓取或释放指定的新元件的元件机械手，以及，用于拍摄待返修电路板、帮助实现电路板定位、拍摄新元件或新芯片的定位相机；所述元件机械手设置在所述X轴横梁上，与所述X轴横梁活动连接，沿所述X轴横梁往复移动；所述定位相机设置在所述X轴横梁上、所述元件机械手一侧，且所述定位相机也与所述X轴横梁活动连接，沿所述X轴横梁往复移动。

9.如权利要求8所述的定点感应加热的电路板返修机，其特征在于，该返修机还包括有用于分类存储新组件、按需顶出需求的单个新元件供所述元件机械手抓取的储新组件；所述储新组件设置在所述X轴横梁下方，向所述元件机械手开放。

10.如权利要求9所述的定点感应加热的电路板返修机，其特征在于，该返修机还包括有用于拍摄所述元件机械手抓取到的元件的实际位姿的元件相机，所述元件相机设置在所述X轴横梁的下方，且所述元件相机与所述基座连接。

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