CN116997078B - 内窥镜成像模组的自动化贴片系统及方法 - Google Patents
内窥镜成像模组的自动化贴片系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116997078B CN116997078B CN202311237553.4A CN202311237553A CN116997078B CN 116997078 B CN116997078 B CN 116997078B CN 202311237553 A CN202311237553 A CN 202311237553A CN 116997078 B CN116997078 B CN 116997078B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pcb
- bonding pad
- solder paste
- group
- pad
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 145
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims abstract description 125
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 82
- 238000005476 soldering Methods 0.000 claims abstract description 46
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 41
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 41
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims abstract description 40
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 32
- 230000000712 assembly Effects 0.000 claims description 26
- 238000000429 assembly Methods 0.000 claims description 26
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 23
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 7
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 5
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000915 pathological change Toxicity 0.000 description 1
- 230000036285 pathological change Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 230000008733 trauma Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/11—Printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
- H05K1/111—Pads for surface mounting, e.g. lay-out
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
- H05K13/0061—Tools for holding the circuit boards during processing; handling transport of printed circuit boards
- H05K13/0069—Holders for printed circuit boards
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
- H05K13/04—Mounting of components, e.g. of leadless components
- H05K13/046—Surface mounting
- H05K13/0465—Surface mounting by soldering
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/0008—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits for aligning or positioning of tools relative to the circuit board
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/341—Surface mounted components
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Abstract
本发明涉及一种内窥镜成像模组的自动化贴片系统及方法。系统包括固定治具用于固定n1个PCB电路板;每个PCB电路板的第一侧面上均预设有第一焊盘组,第二侧面上均预设有第二焊盘组;预制钢网用于对固定治具中的n1个PCB电路板进行锡膏印刷,形成n1个待贴片PCB板;自动贴装设备用于分别将n2个电子元件组放置于n2个待贴片PCB板上,形成n2个待焊接成像模组;回流焊设备用于基于n2个待贴片PCB板上印刷的锡膏,对n2个待焊接成像模组进行回流焊,形成n2个半成品成像模组;脱模设备用于对n2个半成品成像模组进行脱模,得到n2个目标成像模组。本发明能以自动化作业方式制作出多个具有PCB转接功能的成像模组,真正提升焊接效率和焊接质量。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械领域,特别涉及一种内窥镜成像模组的自动化贴片系统及方法。
背景技术
内窥镜是一种用于利用插入部的成像模组来采集体内情况的医疗器械,插入部经人体的天然孔道,或者是经手术做的小切口进入人体内,成像模组直接窥视人体有关部位的变化,进而诊断有关部位的病变情况,被广泛用于医疗领域中。
插入部的成像模组中包括摄像元件(如CMOS)、照明元件(如LED)等相关电子元件。在内窥镜的实际使用过程中,插入部的尺寸越小,对人体的创伤越小,因此电子元件需要满足小尺寸要求。此外,摄像元件、照明元件等这些电子元件需要与后端的电线焊接在一起(电线焊接至这些电子元件的焊点上),才能正常工作,而电线的尺寸一般只有微米级,因此这些电子元件的焊点的尺寸也应为微米级。因此,在成像模组的制作过程中,需要作业员在高倍放大镜下,人工手动焊接,属于精细作业。且在电子元件的焊点很小的情况下,作业员焊接效率低,每天焊接数量有限,还容易因作业疲劳而导致焊接失误,引起成像模组报废。
在现有技术中,为了提升焊接效率和焊接质量,提出了间接增大电子元件的焊点的技术方案,即在成像模组中增加一个PCB电路板来起转接作用,该PCB电路板具有两个面,一个面有用于焊接电子元件的焊点(该焊点为小焊点),另一个面有用于焊接电线的焊点(该焊点为大焊点),这样通过改善电线的焊接来一定程度上提升整个成像模组的焊接效率和焊接质量。
然而,这种利用转接方式,成像模组的零件结构较多、组装复杂,仍然只能通过人工作业方式实现,无法通过自动化作业方式来真正实现作业质量和作业效率的提升。
发明内容
因此,本发明所要解决的技术问题是如何在增加有PCB电路板的内窥镜成像模组的制作过程中,以自动化作业方式来真正实现作业质量和作业效率的提升。
为解决上述技术问题,本发明提供一种内窥镜成像模组的自动化贴片系统,所述系统包括:
固定治具,用于固定n1个PCB电路板;其中n1≥1;每个所述PCB电路板的第一侧面上均预设有用于焊接电子元件组的第一焊盘组,每个所述PCB电路板的第二侧面上均预设有用于焊接电线的第二焊盘组,所述第二焊盘组中的焊盘尺寸大于所述第一焊盘组中的焊盘尺寸;所述电子元件组包括至少一个摄像元件和至少一个照明元件;
预制钢网,用于对所述固定治具中的n1个所述PCB电路板进行锡膏印刷,以使每个所述PCB电路板上的所述第一焊盘组均印刷有锡膏,形成仍固定在所述固定治具中的n1个待贴片PCB板;
自动贴装设备,用于分别将n2个所述电子元件组放置于所述固定治具中对应的n2个所述待贴片PCB板上,形成仍固定在所述固定治具中的n2个待焊接成像模组;其中n2≤n1;
回流焊设备,用于基于n2个所述待贴片PCB板上印刷的所述锡膏,对所述固定治具中的n2个所述待焊接成像模组进行回流焊,形成仍固定在所述固定治具中的n2个半成品成像模组;
脱模设备,用于对n2个所述半成品成像模组进行脱模,使得n2个所述半成品成像模组从所述固定治具中脱离,得到n2个目标成像模组。
可选地,在每个所述PCB电路板中,所述第一焊盘组包括多个第一焊盘和多个第二焊盘;所述第一焊盘用于焊接对应的所述电子元件组中的所述摄像元件,所述第二焊盘用于焊接对应的所述电子元件组中的所述照明元件;
在每个所述电子元件组中,每个所述摄像元件均预设有多个第三焊盘,所述第三焊盘的数量与所述第一焊盘组中所述第一焊盘的数量相同,所有所述第三焊盘与对应的所述第一焊盘组中所有所述第一焊盘一一对应;所述第三焊盘用于与对应的所述第一焊盘组中的所述第一焊盘对接,以实现对应的所述摄像元件与所述PCB电路板之间的焊接;且所述摄像元件上的所述第三焊盘的尺寸小于对应的所述第一焊盘组中所述第一焊盘的尺寸;
在每个所述电子元件组中,每个所述照明元件均预设有多个第四焊盘;所述第四焊盘的数量与所述第一焊盘组中所述第二焊盘的数量相同,所有所述第四焊盘与对应的所述第一焊盘组中所有所述第二焊盘一一对应;所述第四焊盘用于与对应的所述第一焊盘组中的所述第二焊盘对接,以实现对应的所述照明元件与所述PCB电路板之间的焊接;且所述照明元件上的所述第四焊盘的尺寸小于对应的所述第一焊盘组中所述第二焊盘的尺寸。
可选地,所述固定治具包括:
设有至少n1个PCB放置位的第一托盘,每个所述PCB放置位均用于放置一个所述PCB电路板;每个所述PCB放置位均贯穿所述第一托盘,且每个所述PCB放置位的深度与所述PCB电路板的厚度均相同;
第二托盘,平行叠设于所述第一托盘的一侧;
所述第二托盘与每个所述PCB放置位之间均形成一个凹槽,以对每个所述PCB放置位上所放置的所述PCB电路板进行固定。
可选地,所述系统还包括负压设备;
所述第二托盘上的每个所述凹槽内均设有至少一个负压气孔,每个所述负压气孔均用于接入所述负压设备后产生负压,以对所述凹槽内的所述PCB电路板进行负压吸引。
可选地,所述脱模设备具体用于:
将所述第一托盘从所述固定治具中分离后,关闭所述负压设备,从所述第二托盘上提取n2个所述半成品成像模组,得到n2个目标成像模组。
可选地,所述预制钢网包括:
钢网本体;
n3个开孔组件,布设于所述钢网本体上,其中n3≥n1;
每个开孔组件中均包括多个第一开孔和多个第二开孔;
所述开孔组件中所述第一开孔的数量与所述第一焊盘组中的所述第一焊盘的数量相同,且所有所述第一开孔在所述开孔组件的位置与所有所述第一焊盘在所述第一焊盘组中的位置一一对应;每个所述第一开孔用于在锡膏印刷过程中,向对应的所述第一焊盘上传递所述锡膏,并限定传递的所述锡膏的形状;
所述开孔组件中所述第二开孔的数量与所述第一焊盘组中的所述第二焊盘的数量相同,且所有所述第二开孔在所述开孔组件的位置与所有所述第二焊盘在所述第一焊盘组中的位置一一对应;每个所述第二开孔用于在锡膏印刷过程中,向对应的所述第二焊盘上传递所述锡膏,并限定传递的所述锡膏的形状。
可选地,在每个所述开孔组件中,所述第一开孔的尺寸大于对应的所述第一焊盘的尺寸,和/或,所述第二开孔的尺寸大于对应的所述第二焊盘的尺寸。
可选地,在每个所述开孔组件中,所述第一开孔的尺寸与对应的所述第一焊盘的尺寸之比的范围为1.1~1.2;和/或,所述第二开孔的尺寸与对应的所述第二焊盘的尺寸之比的范围为1.1~1.2。
可选地,在每个所述开孔组件中,所述第一开孔的形状为棱台形或圆台形,且所述第一开孔在锡膏印刷时靠近所述第一焊盘的端面的面积大于远离所述第一焊盘的端面的面积;
和/或,在每个所述开孔组件中,所述第二开孔的形状为棱台形或圆台形,且所述第二开孔在锡膏印刷时靠近所述第二焊盘的端面的面积大于远离所述第二焊盘的端面的面积。
可选地,在每个所述开孔组件中,所述第一开孔的形状为圆台形,且所述第一开孔在锡膏印刷时靠近所述第一焊盘的端面的直径大于远离所述第一焊盘的端面的直径;
和/或,在每个所述开孔组件中,所述第二开孔的形状为圆台形,且所述第二开孔在锡膏印刷时靠近所述第二焊盘的端面的直径大于远离所述第二焊盘的端面的直径。
可选地,在每个所述开孔组件中,所述第一开孔在锡膏印刷时靠近所述第一焊盘的端面的面积与远离所述第一焊盘的端面的面积之比的范围为0.95~0.98;
和/或,所述第二开孔在锡膏印刷时靠近所述第二焊盘的端面的面积与远离所述第二焊盘的端面的面积之比的范围为0.95~0.98。
可选地,在每个所述开孔组件中,所述第一开孔的深度的范围为0.06~0.08mm;和/或,所述第二开孔的深度的范围为0.06~0.08mm。
可选地,所述自动贴装设备包括:
贴装机械手,用于夹取所述电子元件组,并将所述电子元件组放置于所述固定治具中对应的所述待贴片PCB板上;
控制器,与所述贴装机械手通信连接,用于向所述贴装机械手发送控制命令,以控制所述贴装机械手工作。
可选地,所述贴装机械手上设有与所述控制器通信连接的负压吸嘴;
所述控制器,还用于在所述贴装机械手夹取所述电子元件组后,向所述负压吸嘴发送开启指令,以控制所述负压吸嘴对所述贴装机械手夹取的所述电子元件组进行负压吸引;还用于在所述贴装机械手将所述电子元件组放置于所述固定治具中对应的所述待贴片PCB板上时,向所述负压吸嘴发送关闭指令,以控制所述负压吸嘴对负压吸引的所述电子元件组进行释放。
可选地,每个所述摄像元件在放置到所述待贴片PCB板上时,远离所述待贴片PCB板的一侧设有用于标记对应的所述摄像元件的放置方向的第一方向识别标记;每个所述照明元件在放置到所述待贴片PCB板上时,靠近所述待贴片PCB板的一侧设有用于标记对应的所述照明元件的放置方向的第二方向识别标记。
可选地,所述自动贴装设备还包括:
第一图像识别装置,用于在每个所述摄像元件在放置到所述待贴片PCB板上时,对所述摄像元件上设置的第一方向识别标记进行图像识别,以防止所述摄像元件放置错误;
第二图像识别装置,用于在每个所述照明元件在放置到所述待贴片PCB板上时,对所述照明元件上设置的第二方向识别标记进行图像识别,以防止所述照明元件放置错误。
此外,本发明还提出一种内窥镜成像模组的自动化贴片方法,采用前述的内窥镜成像模组的自动化贴片系统进行贴片,所述方法包括:
提供固定在固定治具中的n1个PCB电路板;其中,n1≥1;每个所述PCB电路板的第一侧面上均预设有用于焊接电子元件组的第一焊盘组,每个所述PCB电路板的第二侧面上均预设有用于焊接电线的第二焊盘组,所述第二焊盘组中的焊盘尺寸大于所述第一焊盘组中的焊盘尺寸;所述电子元件组包括至少一个摄像元件和至少一个照明元件;
利用预制钢网,对所述固定治具中的n1个所述PCB电路板进行锡膏印刷,以使每个所述PCB电路板上的所述第一焊盘组均印刷有锡膏,形成仍固定在所述固定治具中的n1个待贴片PCB板;
提供n2个所述电子元件组;利用自动贴装设备,分别将n2个所述电子元件组放置于所述固定治具中对应的n2个所述待贴片PCB板上,形成仍固定在所述固定治具中的n2个待焊接成像模组;其中,n2≤n1;
利用回流焊设备,基于n2个所述待贴片PCB板上印刷的所述锡膏,对所述固定治具中的n2个所述待焊接成像模组进行回流焊,形成仍固定在所述固定治具中的n2个半成品成像模组;
利用脱模设备,对n2个所述半成品成像模组进行脱模,使得n2个所述半成品成像模组从所述固定治具中脱离,得到n2个目标成像模组。
本发明提供的内窥镜成像模组的自动化贴片系统及方法,在每个PCB电路板的第一侧面上预设用于焊接至少一个摄像元件和至少一个照明元件的第一焊盘组,能分别适配不同的电子元件,便于后续PCB电路板与不同的电子元件焊接;PCB电路板的第二侧面还设有能焊接内窥镜后端电线的第二焊盘组,同时方便电子元件和电线的焊接,且第二焊盘组中的焊盘尺寸大于第一焊盘组中的焊盘尺寸,进而充分实现PCB电路板的转接作用,间接增大电子元件的焊点,以便利用PCB电路板的转接来开展自动化作业方式来提升成像模组的焊接效率和焊接质量;在锡膏印刷之前,利用固定治具将n1个PCB电路板固定,基于n1个PCB电路板的定位,能便于后续提升锡膏印刷和安装电子元件组的制作精度;在锡膏印刷和放置电子元件组时,分别利用预制钢网和自动贴装设备来执行,可通过对预制钢网和自动贴装设备的设计,进一步利用固定的n1个PCB电路板,来实现锡膏印刷和贴片的自动化作业;然后利用回流焊设备进行n2个待焊接成像模组的统一回流焊,最后再利用脱模设备来进行脱模,将完成电子元件组贴片的n2个半成品成像模组从固定治具中统一脱离,得到多个具有PCB转接功能的成像模组,无需采用人工作业方式来手动焊接,以自动化作业方式制作出能间接增大电子元件的焊点的成像模组,真正提升内窥镜成像模组的焊接效率和焊接质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例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发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例一中一种内窥镜成像模组的自动化贴片系统的结构图;
图2和图3分别示出了本发明实施例一中两个观察角度下目标成像模组中PCB电路板、摄像元件和照明元件的分立结构的侧视图;
图4示出了本发明实施例一中目标成像模组中PCB电路板、摄像元件和照明元件的集成结构的侧视图;
图5A示出了本发明实施例一中回流焊时CMOS的第三焊盘未与PCB电路板上的第一焊盘正对的剖视面模型图;
图5B示出了本发明实施例一中回流焊时CMOS的第三焊盘与PCB电路板上的第一焊盘正对的剖视面模型图;
图6A示出了本发明实施例一中固定治具的主视结构图;
图6B示出了本发明实施例一中固定治具的剖视结构图;
图6C示出了本发明实施例一中固定治具的爆炸图;
图6D示出了本发明实施例一中固定治具的局部结构放大图;
图7A和图7B分别示出了本发明实施例一中取走第一托盘之前和取走第一托盘之后的固定治具中的半成品成像模组的剖面结构图;
图8A示出了本发明实施例一中预制钢网的主视结构图;
图8B示出了本发明实施例一中第一种开孔组件的结构图;
图8C示出了本发明实施例一中第一种开孔组件的局部结构剖视图;
图8D示出了本发明实施例一中第二种开孔组件的结构图;
图8E示出了本发明实施例一中第二种开孔组件的局部结构剖视图;
图9示出了本发明实施例一中回流焊时锡膏上方面积与下方面积相等的剖视面模型图;
图10示出了本发明实施例二中一种内窥镜成像模组的自动化贴片方法的流程图。
附图标记说明:
100、固定治具,200、预制钢网,300、自动贴装设备,400、回流焊设备,500、脱模设备,110、第一托盘,120、PCB放置位,130、第二托盘,140、负压气孔,150、负压接口,210、钢网本体,220、开孔组件,221、第一开孔,222、第二开孔;
1、PCB电路板,2、摄像元件,3、照明元件,11、第一焊盘组,12、第二焊盘组,21、第三焊盘,22、第一方向识别标记,31、第四焊盘,32、第二方向识别标记,111、第一焊盘,112、第二焊盘。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例,而不是全部的实施例。下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
内窥镜的插入部包括先端座以及安装于先端座内的成像模组,成像模组包括若干电子元件,最核心的电子元件包括摄像元件(通常为CMOS)和照明元件(通常为LED),利用照明元件为摄像元件提供光源,以便摄像元件采集人体相关部位的照片。为了确保成像模组中各电子元件的正常工作,成像模组需要与位于先端座后端的相应的电线焊接在一起。而为了间接增大电子元件的焊接效率,通过增加PCB电路板进行转接,即在PCB电路板的一个侧面上设置用于焊接电子元件(包括摄像元件、照明元件)的小焊点,在另一个侧面设置用于焊接电线的大焊点,利用PCB电路板的转接作用,实现成像模组中各电子元件与电线之间的焊接,进而实现成像模组的正常工作。上述这种增加有PCB电路板的内窥镜成像模组的制作过程中,成像模组的零件结构较多、组装复杂,仍然只能通过人工作业方式实现,无法通过自动化作业方式来真正实现作业质量和作业效率的提升。
为解决上述问题,本发明提供以下一种内窥镜成像模组的自动化贴片系统及方法。
实施例一
如图1所示,本实施例提供一种内窥镜成像模组的自动化贴片系统,该系统包括:
固定治具100,用于固定n1个PCB电路板1;其中n1≥1;如图2和图3所示,每个所述PCB电路板1的第一侧面上均预设有用于焊接电子元件组的第一焊盘组11,每个所述PCB电路板1的第二侧面上均预设有用于焊接电线的第二焊盘组12,所述第二焊盘组12中的焊盘尺寸大于所述第一焊盘组11中的焊盘尺寸;所述电子元件组包括至少一个摄像元件2和至少一个照明元件3;
预制钢网200,用于对所述固定治具100中的n1个所述PCB电路板1进行锡膏印刷,以使每个所述PCB电路板1上的所述第一焊盘组11均印刷有锡膏,形成仍固定在所述固定治具100中的n1个待贴片PCB板;
自动贴装设备300,用于分别将n2个所述电子元件组放置于所述固定治具100中对应的n2个所述待贴片PCB板上,形成仍固定在所述固定治具100中的n2个待焊接成像模组;其中n2≤n1;
回流焊设备400,用于基于n2个所述待贴片PCB板上印刷的所述锡膏,对所述固定治具100中的n2个所述待焊接成像模组进行回流焊,形成仍固定在所述固定治具100中的n2个半成品成像模组;
脱模设备500,用于对n2个所述半成品成像模组进行脱模,使得n2个所述半成品成像模组从所述固定治具100中脱离,得到n2个目标成像模组。
本实施例提供的内窥镜成像模组的自动化贴片系统,在每个PCB电路板的第一侧面上预设用于焊接至少一个摄像元件和至少一个照明元件的第一焊盘组,能分别适配不同的电子元件,便于后续PCB电路板与不同的电子元件焊接;PCB电路板的第二侧面还设有能焊接内窥镜后端电线的第二焊盘组,同时方便电子元件和电线的焊接,且第二焊盘组中的焊盘尺寸大于第一焊盘组中的焊盘尺寸,进而充分实现PCB电路板的转接作用,间接增大电子元件的焊点,以便利用PCB电路板的转接来开展自动化作业方式来提升成像模组的焊接效率和焊接质量;在锡膏印刷之前,利用固定治具将n1个PCB电路板固定,基于n1个PCB电路板的定位,能便于后续提升锡膏印刷和安装电子元件组的制作精度;在锡膏印刷和放置电子元件组时,分别利用预制钢网和自动贴装设备来执行,可通过对预制钢网和自动贴装设备的设计,进一步利用固定的n1个PCB电路板,来实现锡膏印刷和贴片的自动化作业;然后利用回流焊设备进行n2个待焊接成像模组的统一回流焊,最后再利用脱模设备来进行脱模,将完成电子元件组贴片的n2个半成品成像模组从固定治具中统一脱离,得到多个具有PCB转接功能的成像模组,无需采用人工作业方式来手动焊接,以自动化作业方式制作出能间接增大电子元件的焊点的成像模组,真正提升内窥镜成像模组的焊接效率和焊接质量。
如图4所示,本实施例经内窥镜成像模组的自动化贴片系统制作得到的每个目标成像模组均包括:PCB电路板1以及焊接在PCB电路板1的第一侧面的至少一个摄像元件2和至少一个照明元件3。摄像元件和照明元件的数量可视具体情况设置1个、2个或多个。为便于说明目的,本实施例的目标成像模组中的摄像元件2为1个CMOS管,为了为CMOS管提供更好的照明效果,照明元件3为2个LED,2个LED对称设置在CMOS管的两侧。
优选地,如图2所示,在每个所述PCB电路板1中,所述第一焊盘组11包括多个第一焊盘111和多个第二焊盘112;所述第一焊盘111用于焊接对应的所述电子元件组中的所述摄像元件2,所述第二焊盘112用于焊接对应的所述电子元件组中的所述照明元件3;
在每个所述电子元件组中,如图3所示,每个所述摄像元件2均预设有多个第三焊盘21,所述第三焊盘21的数量与所述第一焊盘组11中所述第一焊盘111的数量相同,所有所述第三焊盘21与对应的所述第一焊盘组11中所有所述第一焊盘111一一对应;所述第三焊盘21用于与对应的所述第一焊盘组11中的所述第一焊盘111对接,以实现对应的所述摄像元件2与所述PCB电路板1之间的焊接;且所述摄像元件2上的所述第三焊盘21的尺寸小于对应的所述第一焊盘组11中所述第一焊盘111的尺寸;
在每个所述电子元件组中,如图3所示,每个所述照明元件3均预设有多个第四焊盘31;所述第四焊盘31的数量与所述第一焊盘组11中所述第二焊盘112的数量相同,所有所述第四焊盘31与对应的所述第一焊盘组11中所有所述第二焊盘112一一对应;所述第四焊盘31用于与对应的所述第一焊盘组11中的所述第二焊盘112对接,以实现对应的所述照明元件3与所述PCB电路板1之间的焊接;且所述照明元件3上的所述第四焊盘31的尺寸小于对应的所述第一焊盘组11中所述第二焊盘112的尺寸。
第三焊盘和第四焊盘的数量均视具体电子元件类型而定,这对于本领域技术人员而言,是可以理解的。
具体地,如图3所示,本实施例CMOS管设有4个第三焊盘21,每个LED均设有2个第四焊盘31(2个第四焊盘分别接对应的LED的正极和负极);因而如图2所示,每个PCB电路板1的第一侧面的第一焊盘组11的总焊盘数量为8个,即包括4个第一焊盘111和4个第二焊盘112。
第二焊盘组中的焊盘数量也视具体产品设计而定,这对于本领域技术人员而言,也是可以理解的。
具体地,由于PCB电路板具有转接作用,能够将多个照明元件的正极合并成一个正极,将多个照明元件的负极合并成一个负极,由此,如图3所示,PCB电路板1第二侧面的第二焊盘组12的总焊盘数量为6个,与第一侧面的第一焊盘组11的总焊盘数量相比而言,数量减少了,进而第二焊盘组12中的焊盘尺寸可以做得比第一焊盘组11中的焊盘尺寸大,较大的焊盘尺寸,有利于第二焊盘组12与电线之间的焊接,进而有利于基于PCB电路板的转接作用来提升焊接效率和焊接质量。
此外,摄像元件2所对应设置的第三焊盘21的尺寸比第一焊盘组11中的第一焊盘111的尺寸小,照明元件3所对应设置的第四焊盘31的尺寸比第一焊盘组11中的第二焊盘112的尺寸小,能便于后续的锡膏印刷过程,一方面能提供较高的焊接容错率,确保摄像元件的第三焊盘和照明元件的第四焊盘均能通过锡膏分别与对应的第一焊盘和第二焊盘对接上,避免空焊或虚焊不良(如图5A所示,当回流焊时,CMOS的第三焊盘21未与PCB电路板1上的第一焊盘111正对时,但由于第一焊盘111的锡膏尺寸较大,可以使得CMOS的第三焊盘21仍能得到的足够的锡膏4,并通过锡膏4与第一焊盘111对接上,照明元件的情况与此同理,此处不再赘述);另一方面还避免在锡膏印刷和回流焊后,摄像元件的第三焊盘和照明元件的第四焊盘上均能得到足够的锡膏,且得到的锡膏不会发生变形,也不会因相互接触而导致短路的现象发生(如图5B所示,CMOS的第三焊盘21与PCB电路板1上的第一焊盘111正对,但CMOS的第三焊盘21因尺寸相对较小,附着在不同第三焊盘21之间的锡膏4不会变形,也不会粘接在一起,照明元件的情况与此同理,此处不再赘述)。
优选地,如图6A~6D所示,所述固定治具100包括:
设有至少n1个PCB放置位120的第一托盘110,每个所述PCB放置位120均用于放置一个所述PCB电路板1;每个所述PCB放置位120均贯穿所述第一托盘110,且每个所述PCB放置位120的深度与所述PCB电路板1的厚度均相同;
第二托盘130,平行叠设于所述第一托盘110的一侧;
所述第二托盘130与每个所述PCB放置位120之间均形成一个凹槽,以对每个所述PCB放置位120上所放置的所述PCB电路板1进行固定。
利用第一托盘中的PCB放置位和第二托盘来形成凹槽,利用凹槽的支撑性对PCB电路板同时起到放置和固定作用,一方面便于后续基于PCB电路板的固定定位,实现精准的锡膏印刷和回流焊,以成像模组的自动化贴片作业,并提升自动化贴片作业的制作精度;另一方面便于设计PCB放置位的深度与PCB电路板的厚度相同,即确保PCB电路板固定于固定治具中时,PCB电路板的外表面与固定治具表面齐平,进而可以确保在后续回流焊工序中,摄像元件和照明元件焊接与PCB电路板上的焊接高度均一致,从而确保成像模组自动化作业质量。此外,基于第一托盘和第二托盘这样的双层结构,还便于后续在完成回流焊之后,将得到的半成品成像模组分步从第一托盘和第二托盘中脱模,通过分步脱模,能确保整个目标成像模组的自动化贴片作业质量。
本实施例中的第一托盘和第二托盘的尺寸、形状均相同。
优选地,所述系统还包括负压设备;
如图6A~图6D所示,所述第二托盘130上的每个所述凹槽内均设有至少一个负压气孔140,每个所述负压气孔140均用于接入所述负压设备后产生负压,以对所述凹槽内的所述PCB电路板1进行负压吸引。
通过凹槽内设置的负压气孔接入负压,实现对凹槽内放置和固定的PCB电路板的负压吸引,进一步加强对PCB电路板的固定。
凹槽内的负压气孔140的大小和数量可根据实际情况设计和调整。如图6B、图6C和图6D所示,每个凹槽内设置的负压气孔140为1个,且负压气孔140的尺寸小于凹槽底面的尺寸。
如图6A、图6C和图6D所示,所述第二托盘130的侧面还设有多个负压接口150,与所述负压气孔140和所述负压设备均连通,用于接入所述负压设备产生负压,并提供至所述负压气孔140。
优选地,所述脱模设备500具体用于:
将所述第一托盘110从所述固定治具中分离后,关闭所述负压设备,从所述第二托盘130上提取n2个所述半成品成像模组,得到n2个目标成像模组。
上述脱模过程中,利用脱模设备,第一步是将第一托盘从固定治具中分离,在该过程中,仍旧保持负压设备对固定于第二托盘上的半成品成像模组进行负压吸引,能避免第一托盘的脱离对半成品成像模组的焊接质量的影响;第二步是关闭负压设备,解除对半成品成像模组的负压吸引,再提取半成品成像模组,完成脱模,得到最终的目标成像模组。上述利用脱模设备的脱模过程,能确保焊接质量,也便于以自动化作业方式来完成批量化的半成品成像模组的脱模,实现目标成像模组的自动化作业。
在实际作业过程中,第一托盘110和第二托盘130为上下叠放的。本实施例的脱模设备包括控制器、机械臂和设于机械臂上的吸引机构;利用脱模设备中的吸引机构,从垂直于第一托盘110的方向将第一托盘110从整个固定治具100的上方取走,如图7A和图7B所示,其中图7A和图7B分别为取走第一托盘110之前和取走第一托盘110之后的固定治具中的半成品成像模组的剖面结构图;然后利用控制器关闭负压设备,将第二托盘130上的半成品成像模组倒入收集目标成像模组的容器中。上述控制器、机械臂、吸引机构和负压设备均可以采用常规的设备机构,这对于本领域技术人员而言,是可以理解的。
优选地,如图8A所示,所述预制钢网200包括:
钢网本体210;
n3个开孔组件220,布设于所述钢网本体上,其中n3≥n1;
如图8B和图8D所示,每个开孔组件220中均包括多个第一开孔221和多个第二开孔222;
所述开孔组件220中所述第一开孔221的数量与所述第一焊盘组11中的所述第一焊盘111的数量相同,且所有所述第一开孔221在所述开孔组件220的位置与所有所述第一焊盘111在所述第一焊盘组11中的位置一一对应;每个所述第一开孔221用于在锡膏印刷过程中,向对应的所述第一焊盘111上传递所述锡膏,并限定传递的所述锡膏的形状;
所述开孔组件220中所述第二开孔222的数量与所述第一焊盘组11中的所述第二焊盘112的数量相同,且所有所述第二开孔222在所述开孔组件220的位置与所有所述第二焊盘112在所述第一焊盘组11中的位置一一对应;每个所述第二开孔222用于在锡膏印刷过程中,向对应的所述第二焊盘112上传递所述锡膏,并限定传递的所述锡膏的形状。
在钢网本体上,开孔组件的第一开孔与PCB电路板上的第一焊盘数量相同且位置一一对应,第二开孔与PCB电路板上的第二焊盘的数量相同且位置一一对应,能确保基于具有该开孔组件的预制钢网来印刷锡膏,使得锡膏能刚好准确覆盖到PCB电路板的每个第一焊盘和每个第二焊盘上,进一步地,便于后续摄像组件中每个第三焊盘与对应的第一焊盘之间的焊接,以及照明组件中每个第四焊盘与对应的第二焊盘之间的焊接,进而实现摄像组件与PCB电路板、照明组件与PCB电路板之间的精准焊接,提升成像模组的贴片质量。
预制钢网200上的开孔组件220的数量n3大于或等于PCB电路板1的数量n1,能确保同时进行n1个PCB电路板1的锡膏印刷,实现自动化作业。具体地,针对图2~图4所示的PCB电路板1,预制钢网200上每个开孔组件220中第一开孔221的数量和第二开孔222的数量均为4个,分别与4个第一焊盘111和4个第二焊盘112一一对应。
优选地,在每个所述开孔组件220中,所述第一开孔221的尺寸大于对应的所述第一焊盘111的尺寸。
优选地,所述第二开孔222的尺寸大于对应的所述第二焊盘112的尺寸。
通过上述尺寸设计,确保第一焊盘和第二焊盘能印刷到足够的锡膏,以便后续的摄像组件与PCB电路板、照明组件与PCB电路板之间的良好焊接。
优选地,在每个所述开孔组件220中,所述第一开孔221的尺寸与对应的所述第一焊盘111的尺寸之比的范围为1.1~1.2。
优选地,所述第二开孔222的尺寸与对应的所述第二焊盘112的尺寸之比的范围为1.1~1.2。
在实际作业过程中,预制钢网放置于固定有PCB电路板的固定治具上时,但由于是自动化作业硬件和软件操控的,比如机械臂等等,预制钢网的第一开孔与第一焊盘之间、第二开孔与第二焊盘之间总会有印刷偏差。本实施例通过上述范围涉及的第一开孔和第二开孔,能有效解决上述的印刷偏差问题,确保第一焊盘和第二焊盘上始终印刷有足够的锡膏,减少作业过程中因锡膏不足而出现的抛料(指回流焊中电子元件焊接不上)以及零件偏移不良(指回流焊中电子元件偏移超范围)等现象。
优选地,在每个所述开孔组件220中,所述第一开孔221的形状为棱台形或圆台形,且所述第一开孔221在锡膏印刷时靠近所述第一焊盘111的端面的面积大于远离所述第一焊盘111的端面的面积。
优选地,在每个所述开孔组件220中,所述第二开孔222的形状为棱台形或圆台形,且所述第二开孔222在锡膏印刷时靠近所述第二焊盘112的端面的面积大于远离所述第二焊盘112的端面的面积。
棱台形是指棱锥的底面和平行于底面的一个截面间的部分,棱台有两个面互相平行(分别称为顶面和底面),同时其余各面都是梯形;圆台形是指圆锥的底面和平行于底面的一个截面间的部分,该截面为圆,因而圆台有两个面互相平行且均为圆形(分别称为顶面和底面)。
本实施例中的棱台形具体为四棱台,如图8B和8C所示;第一开孔221在锡膏印刷时靠近所述第一焊盘111的端面的面积大于远离所述第一焊盘111的端面的面积,即指棱台形的底面面积大于顶面面积。第二开孔222的情况与此同理,此处不再赘述。
本实施例中的圆台形如图8D和图8E所示;第一开孔221在锡膏印刷时靠近所述第一焊盘111的端面的面积大于远离所述第一焊盘111的端面的面积,即指棱台形的底面面积大于顶面面积,即指圆台形的底面面积大于顶面面积。第二开孔222的情况与此同理,此处不再赘述。
通过上述棱台形或圆台形设计的第一开孔和第二开孔,能使得在经过锡膏印刷后,PCB电路板的第一焊盘和第二焊盘上印刷的锡膏,上方面积小于下方面积(如图5A和图5B所示),在该种情况下锡膏具有以下优势:
(1)与第三焊盘的尺寸小于第一焊盘的尺寸,第四焊盘的尺寸小于第二焊盘的尺寸类似,通过上述上方面积小于下方面积的锡膏,当在第一焊盘上放置摄像元件、在第二焊盘上放置照明元件并进行回流焊时,靠近电子元件处的锡膏不会发生变形,也不会相互接触出现短路现象。若不采用上述设计的第一开孔和第二开孔,PCB电路板第一焊盘和第二焊盘上印刷的锡膏上方面积和下方面积相等,当在第一焊盘上放置摄像元件、在第二焊盘上放置照明元件并进行回流焊时,靠近电子元件处的锡膏会发生变形,还会相互接触粘接在一起,进而发生短路,如图9所示。
(2)与第三焊盘的尺寸小于第一焊盘的尺寸,第四焊盘的尺寸小于第二焊盘的尺寸类似,通过上述上方面积小于下方面积的锡膏,可以有效解决累积公差所带来的印刷偏移问题,确保焊点上有足够的锡膏,避免在贴片过程中,因焊点上锡膏量不足而出现抛料现象(即焊不上)或零件偏移不良的现象。
(3)与第三焊盘的尺寸小于第一焊盘的尺寸,第四焊盘的尺寸小于第二焊盘的尺寸类似,通过上述上方面积小于下方面积的锡膏,能提供较高的焊接容错率,确保在自动贴装时,第三焊盘和第四焊盘均能与锡膏接触,并通过锡膏分别与对应的第一焊盘和第二焊盘对接上,避免空焊或虚焊不良。
(4)在利用预制钢网进行锡膏印刷的过程中,当锡膏印刷到第一焊盘和第二焊盘后,需要对预制钢网进行脱模,本实施例通过上述上方面积小于下方面积的锡膏,可以在钢网脱模过程中,保证锡膏最大量地保留在第一焊盘和第二焊盘上,进而确保锡膏量符合预期要求。若未印刷上述上方面积小于下方面积的锡膏,则钢网脱模时会带走一部分锡膏,最终导致第一焊盘和第二焊盘上的锡膏量不一致,也不符合预期要求,进而也无法保证后续摄像元件和照明元件的焊接质量。
其中,对于上述形状的第一开孔和第二开孔,第一开孔的底面面积和顶面面积均大于第一焊盘的尺寸,优选为顶面面积与第一焊盘的尺寸之比的范围1.1~1.2;同理,第二开孔的底面面积和顶面面积均大于第二焊盘的尺寸,优选为顶面面积与第二焊盘的尺寸之比的范围1.1~1.2。
优选地,在本实施例中,如图8D和图8E所示,在每个所述开孔组件220中,所述第一开孔221的形状为圆台形,且所述第一开孔221在锡膏印刷时靠近所述第一焊盘111的端面的直径大于远离所述第一焊盘111的端面的直径。在每个所述开孔组件220中,所述第二开孔222的形状为圆台形,且所述第二开孔222在锡膏印刷时靠近所述第二焊盘112的端面的直径大于远离所述第二焊盘112的端面的直径。
需要说明的是,为区分圆台形和棱台形,图8D和图8E中的第一开孔取圆台形设计,第二开孔取棱台形设计,在实际设计中,第一开孔和第二开孔的形状设计通常相同。
本实施例进一步优选圆台形的第一开孔和第二开孔,与棱台形的第一开孔和第二开孔相比,具有进一步优势,可以确保锡膏更均匀地从预制钢网的第一开孔流动到第一焊盘上,以及从预制钢网的第二开孔流动到第二焊盘上,进而保证第一焊盘和第二焊盘上均印刷上足够的锡膏。当选用棱台形的第一开孔时,锡膏很难从第一开孔流动到第一焊盘与第一开孔相接触的底面边缘处(如图8C所示的A区域),该底面边缘处极易出现锡膏漏印,进而无法印刷上足够的锡膏(棱台形的第二开孔与此同理,此处不再赘述)。
优选地,在每个所述开孔组件220中,所述第一开孔221在锡膏印刷时靠近所述第一焊盘111的端面的面积与远离所述第一焊盘111的端面的面积之比的范围为0.95~0.98。
优选地,在每个所述开孔组件220中,所述第二开孔222在锡膏印刷时靠近所述第二焊盘112的端面的面积与远离所述第二焊盘112的端面的面积之比的范围为0.95~0.98。
通过上述范围的第一开孔和/或第二开孔,可以在钢网脱模时,保证锡膏能最大量留在焊点上,确保锡膏量符合预期需求。
优选地,在每个所述开孔组件220中,所述第一开孔221的深度的范围为0.06~0.08mm。
优选地,在每个所述开孔组件220中,所述第二开孔222的深度的范围为0.06~0.08mm。
通过上述深度设计的第一开孔和/或第二开孔,能最大化地使印刷锡膏的厚度符合预期要求,不会因为印刷锡膏过少导致焊接性能降低,而出现空焊或虚焊不良等现象,也不会因为印刷锡膏过多导致焊接后出现短路等不良现象。
具体地,在锡膏印刷的实际过程中,利用传输系统(如传送带)将固定在固定治具中的n1个PCB电路板运输到锡膏印刷工作台上,通过视觉定位系统将预制钢网的各第一开孔与第一焊盘对位,并将预制钢网的各第二开孔与第二焊盘对位,然后由锡膏印刷机上的左右刮刀将锡膏通过预制钢网印刷于n1个PCB电路板的第一焊盘和第二焊盘上;当完成锡膏印刷得到待贴片PCB板时,将预制钢网与仍固定在所述固定治具中的n1个待贴片PCB板进行脱模(即将预制钢网从固定治具上脱离),再利用传输系统将完成脱模的仍固定在固定治具中的n1个待贴片PCB板运输到下一个工序(即自动贴装工序)中。
优选地,所述自动贴装设备300包括:
贴装机械手,用于夹取所述电子元件组,并将所述电子元件组放置于所述固定治具100中对应的所述待贴片PCB板上;
控制器,与所述贴装机械手通信连接,用于向所述贴装机械手发送控制命令,以控制所述贴装机械手工作。
通过控制器对贴装机械手的控制,以及贴装机械手对电子元件组的夹取,能更好地实现成像模组的自动化作业,提升作业效率。
需要说明的是,在自动贴装过程中,将n2个电子元件组放置于固定治具中对应的n2个待贴片PCB板上,该电子元件组的数量n2小于或等于印刷锡膏后待贴片PCB板的数量n1,能确保在一次批量化贴装过程中,每个电子元件组均能放置到待贴片PCB板上,以形成n2个待焊接成像模组。
在本实施例中n1=n2=n3。
优选地,所述贴装机械手上设有与所述控制器通信连接的负压吸嘴;
所述控制器,还用于在所述贴装机械手夹取所述电子元件组后,向所述负压吸嘴发送开启指令,以控制所述负压吸嘴对所述贴装机械手夹取的所述电子元件组进行负压吸引;还用于在所述贴装机械手将所述电子元件组放置于所述固定治具中对应的所述待贴片PCB板上时,向所述负压吸嘴发送关闭指令,以控制所述负压吸嘴对负压吸引的所述电子元件组进行释放。
利用负压吸嘴,以及控制器对负压吸嘴的控制,一方面可以在贴装机械手对电子元件组的夹取时,加强对电子元件组的固定,使得电子元件组能精准地放置到待贴片PCB板上,避免夹取过程中电子元件组的脱落,提升贴片质量和贴片效率;另一方面便于自动化控制对指定电子元件组的夹取和释放,提升成像模组的整体作业效率。
本实施例上述自动贴装设备还包括负压设备(与前述固定治具中的负压设备相同或不同),与控制器电连接,与负压吸嘴连通。上述机械手、负压吸嘴、控制器、负压设备等仪器,均可采用常规结构,本实施例不作限制。
优选地,如图2所示,每个所述摄像元件2在放置到所述待贴片PCB板上时,远离所述待贴片PCB板的一侧设有用于标记对应的所述摄像元件2的放置方向的第一方向识别标记22;如图3所示,每个所述照明元件3在放置到所述待贴片PCB板上时,靠近所述待贴片PCB板的一侧设有用于标记对应的所述照明元件3的放置方向的第二方向识别标记32。
通过上述第一方向识别标记,便于在自动贴装过程中,利用机器视觉技术,对第一方向识别标记进行识别,以避免摄像元件放置到待贴片PCB板上的放置方向错误,进而提升贴片准确率;通过上述第二方向标记,便于在自动贴装过程中,利用机器视觉技术,对第二方向识别标记进行识别,以避免摄照明元件放置到待贴片PCB板上的放置方向错误,进而进一步提升贴片准确率。其中,为向摄像元件提供充足的光束,照明元件远离待贴片PCB板的一侧为照明元件的出光面,因此将第二方向识别标记设置在靠近待贴片PCB板的一侧,同时将摄像元件的第一方向识别标记设置在远离待贴片PCB板的一侧,能同时确保摄像元件和照明元件的方向识别准确率。
上述第一方向识别标记和第二方向识别标记均可根据实际情况设计便于识别的标记,如具有方向特征的字母、字符、图形等。
需要说明的是,本实施例中由于照明元件3所对应设置的第四焊盘31有多个,且第二方向识别标记32与第四焊盘31均设置在照明元件3的同一侧,因此可取其中一个第四焊盘31的形状与其他第四焊盘31的形状不同,将该不同形状的第四焊盘31作为第二方向识别标记32,如图3所示,利用机器视觉技术来识别出该不同形状的第四焊盘31,即可实现照明元件3的放置方向的识别。
优选地,所述自动贴装设备300还包括:
第一图像识别装置,用于在每个所述摄像元件2在放置到所述待贴片PCB板上时,对所述摄像元件2上设置的第一方向识别标记22进行图像识别,以防止所述摄像元件2放置错误;
第二图像识别装置,用于在每个所述照明元件3在放置到所述待贴片PCB板上时,对所述照明元件3上设置的第二方向识别标记32进行图像识别,以防止所述照明元件3放置错误。
通过上述第一图像识别装置和第二图像识别装置分别对摄像元件上的第一方向识别标记和照明元件上的第二方向识别标记的图像识别,能进一步实现以自动化作业方式来完成成像模组的贴片,并确保作业质量和作业效率。
具体地,上述第一图像识别装置和第二图像识别装置可均为摄像头,其中第一图像识别装置与摄像元件远离待贴片PCB板的一侧相对设置,便于采集该摄像元件远离待贴片PCB板的一侧上的第一方向识别标记的图像;第一图像识别装置与照明元件靠近待贴片PCB板的一侧相对设置,便于采集该照明元件靠近待贴片PCB板的一侧上的第二方向识别标记的图像;上述第一图像识别装置和第二图像识别装置与计算机系统均通信连接,利用计算机系统中的图像识别算法来对采集的图像进行识别。
本实施例的摄像头采用常规的摄像头,计算机系统中的图像识别算法采用常规的计算机程序,此处均不作限制。
本实施例的回流焊设备采用常规设备,设备包括干燥区、保温区、高温区和冷却区,当将固定治具中的n2个待焊接成像模组放置于干燥区时,锡膏中的溶剂、气体蒸发,同时锡膏中的助焊剂润湿焊盘、电子元件的端头和引脚,且锡膏软化、塌落、覆盖焊盘、电子元件的端头和引脚,使得焊盘、电子元件的端头和引脚与氧气隔离;然后进入保温区,使得PCB电路板和各电子元件得到充分的预热,以防PCB电路板和各电子元件突然进入高温区而损坏;然后进入高温区时,温度迅速上升使锡膏达到熔化状态,液态焊锡对PCB电路板的焊盘、电子元件的端头和引脚润湿、扩散、漫流或回流混合形成焊锡接点;最后进入冷却区,使各焊盘凝固,完成回流焊。
优选地,所述系统还包括点胶设备,用于对固定在所述固定治具中的n2个半成品成像模组进行点胶。
通过点胶可以对PCB电路板与摄像元件、照明元件之间的焊接处进行加固,增强可靠性。
优选地,所述系统还包括烘烤设备,用于对点胶后的n2个半成品成像模组进行烘烤。
通过烘烤,可以对胶水进行固化,进一步加强PCB电路板与摄像元件、照明元件之间的焊接。
上述点胶设备和烘烤设备均采用常规设备,如胶水为UV胶,烘烤设备为紫外灯,利用紫外灯对UV胶进行固化,具体细节本实施例不再赘述。
实施例二
本实施例提供一种内窥镜成像模组的自动化贴片方法,采用实施例一的内窥镜成像模组的自动化贴片系统进行贴片,如图10所示,所述方法包括:
S1:提供固定在固定治具中的n1个PCB电路板;其中,n1≥1;每个所述PCB电路板的第一侧面上均预设有用于焊接电子元件组的第一焊盘组,每个所述PCB电路板的第二侧面上均预设有用于焊接电线的第二焊盘组,所述第二焊盘组中的焊盘尺寸大于所述第一焊盘组中的焊盘尺寸;所述电子元件组包括至少一个摄像元件和至少一个照明元件;
S2:利用预制钢网,对所述固定治具中的n1个所述PCB电路板进行锡膏印刷,以使每个所述PCB电路板上的所述第一焊盘组均印刷有锡膏,形成仍固定在所述固定治具中的n1个待贴片PCB板;
S3:提供n2个所述电子元件组;利用自动贴装设备,分别将n2个所述电子元件组放置于所述固定治具中对应的n2个所述待贴片PCB板上,形成仍固定在所述固定治具中的n2个待焊接成像模组;其中,n2≤n1;
S4:利用回流焊设备,基于n2个所述待贴片PCB板上印刷的所述锡膏,对所述固定治具中的n2个所述待焊接成像模组进行回流焊,形成仍固定在所述固定治具中的n2个半成品成像模组;
S5:利用脱模设备,对n2个所述半成品成像模组进行脱模,使得n2个所述半成品成像模组从所述固定治具中脱离,得到n2个目标成像模组。
本实施例提供的内窥镜成像模组的自动化贴片方法,基于实施例一的自动化贴片系统,能得到多个具有PCB转接功能的成像模组,无需采用人工作业方式来手动焊接,以自动化作业方式制作出能间接增大电子元件的焊点的成像模组,真正提升内窥镜成像模组的焊接效率和焊接质量。
本实施例所述的内窥镜成像模组的自动化贴片方法中所采用的内窥镜成像模组的自动化贴片系统的各设备的结构、功能与实施例一的内窥镜成像模组的自动化贴片系统的各设备的结构、功能均相同,因此本实施例中的未尽细节,详见实施例一及图1至图10的具体描述,此处不再赘述。
显然,上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,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,可以做出其它不同形式的变化或变动,都应当属于本发明保护的范围。
Claims (17)
1.一种内窥镜成像模组的自动化贴片系统,其特征在于,所述系统包括:
固定治具,用于固定n1个PCB电路板;其中n1≥1;每个所述PCB电路板的第一侧面上均预设有用于焊接电子元件组的第一焊盘组,每个所述PCB电路板的第二侧面上均预设有用于焊接电线的第二焊盘组,所述第二焊盘组中的焊盘尺寸大于所述第一焊盘组中的焊盘尺寸;所述电子元件组包括至少一个摄像元件和至少一个照明元件;
预制钢网,用于对所述固定治具中的n1个所述PCB电路板进行锡膏印刷,以使每个所述PCB电路板上的所述第一焊盘组均印刷有锡膏,形成仍固定在所述固定治具中的n1个待贴片PCB板;
自动贴装设备,用于分别将n2个所述电子元件组放置于所述固定治具中对应的n2个所述待贴片PCB板上,形成仍固定在所述固定治具中的n2个待焊接成像模组;其中n2≤n1;
回流焊设备,用于基于n2个所述待贴片PCB板上印刷的所述锡膏,对所述固定治具中的n2个所述待焊接成像模组进行回流焊,形成仍固定在所述固定治具中的n2个半成品成像模组;
脱模设备,用于对n2个所述半成品成像模组进行脱模,使得n2个所述半成品成像模组从所述固定治具中脱离,得到n2个目标成像模组。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,在每个所述PCB电路板中,所述第一焊盘组包括多个第一焊盘和多个第二焊盘;所述第一焊盘用于焊接对应的所述电子元件组中的所述摄像元件,所述第二焊盘用于焊接对应的所述电子元件组中的所述照明元件;
在每个所述电子元件组中,每个所述摄像元件均预设有多个第三焊盘,所述第三焊盘的数量与所述第一焊盘组中所述第一焊盘的数量相同,所有所述第三焊盘与对应的所述第一焊盘组中所有所述第一焊盘一一对应;所述第三焊盘用于与对应的所述第一焊盘组中的所述第一焊盘对接,以实现对应的所述摄像元件与所述PCB电路板之间的焊接;且所述摄像元件上的所述第三焊盘的尺寸小于对应的所述第一焊盘组中所述第一焊盘的尺寸;
在每个所述电子元件组中,每个所述照明元件均预设有多个第四焊盘;所述第四焊盘的数量与所述第一焊盘组中所述第二焊盘的数量相同,所有所述第四焊盘与对应的所述第一焊盘组中所有所述第二焊盘一一对应;所述第四焊盘用于与对应的所述第一焊盘组中的所述第二焊盘对接,以实现对应的所述照明元件与所述PCB电路板之间的焊接;且所述照明元件上的所述第四焊盘的尺寸小于对应的所述第一焊盘组中所述第二焊盘的尺寸。
3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述固定治具包括:
设有至少n1个PCB放置位的第一托盘,每个所述PCB放置位均用于放置一个所述PCB电路板;每个所述PCB放置位均贯穿所述第一托盘,且每个所述PCB放置位的深度与所述PCB电路板的厚度均相同;
第二托盘,平行叠设于所述第一托盘的一侧;
所述第二托盘与每个所述PCB放置位之间均形成一个凹槽,以对每个所述PCB放置位上所放置的所述PCB电路板进行固定。
4.根据权利要求3所述的系统,其特征在于,所述系统还包括负压设备;
所述第二托盘上的每个所述凹槽内均设有至少一个负压气孔,每个所述负压气孔均用于接入所述负压设备后产生负压,以对所述凹槽内的所述PCB电路板进行负压吸引。
5.根据权利要求4所述的系统,其特征在于,所述脱模设备具体用于:
将所述第一托盘从所述固定治具中分离后,关闭所述负压设备,从所述第二托盘上提取n2个所述半成品成像模组,得到n2个目标成像模组。
6.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述预制钢网包括:
钢网本体;
n3个开孔组件,布设于所述钢网本体上,其中n3≥n1;
每个开孔组件中均包括多个第一开孔和多个第二开孔;
所述开孔组件中所述第一开孔的数量与所述第一焊盘组中的所述第一焊盘的数量相同,且所有所述第一开孔在所述开孔组件的位置与所有所述第一焊盘在所述第一焊盘组中的位置一一对应;每个所述第一开孔用于在锡膏印刷过程中,向对应的所述第一焊盘上传递所述锡膏,并限定传递的所述锡膏的形状;
所述开孔组件中所述第二开孔的数量与所述第一焊盘组中的所述第二焊盘的数量相同,且所有所述第二开孔在所述开孔组件的位置与所有所述第二焊盘在所述第一焊盘组中的位置一一对应;每个所述第二开孔用于在锡膏印刷过程中,向对应的所述第二焊盘上传递所述锡膏,并限定传递的所述锡膏的形状。
7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,在每个所述开孔组件中,所述第一开孔的尺寸大于对应的所述第一焊盘的尺寸,和/或,所述第二开孔的尺寸大于对应的所述第二焊盘的尺寸。
8.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,在每个所述开孔组件中,所述第一开孔的尺寸与对应的所述第一焊盘的尺寸之比的范围为1.1~1.2;和/或,所述第二开孔的尺寸与对应的所述第二焊盘的尺寸之比的范围为1.1~1.2。
9.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,在每个所述开孔组件中,所述第一开孔的形状为棱台形或圆台形,且所述第一开孔在锡膏印刷时靠近所述第一焊盘的端面的面积大于远离所述第一焊盘的端面的面积;
和/或,在每个所述开孔组件中,所述第二开孔的形状为棱台形或圆台形,且所述第二开孔在锡膏印刷时靠近所述第二焊盘的端面的面积大于在远离所述第二焊盘的端面的面积。
10.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,在每个所述开孔组件中,所述第一开孔的形状为圆台形,且所述第一开孔在锡膏印刷时靠近所述第一焊盘的端面的直径大于远离所述第一焊盘的端面的直径;
和/或,在每个所述开孔组件中,所述第二开孔的形状为圆台形,且所述第二开孔在锡膏印刷时靠近所述第二焊盘的端面的直径大于远离所述第二焊盘的端面的直径。
11.根据权利要求10所述的系统,其特征在于,在每个所述开孔组件中,所述第一开孔在锡膏印刷时靠近所述第一焊盘的端面的面积与远离所述第一焊盘的端面的面积之比的范围为0.95~0.98;
和/或,所述第二开孔在锡膏印刷时靠近所述第二焊盘的端面的面积与远离所述第二焊盘的端面的面积之比的范围为0.95~0.98。
12.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,在每个所述开孔组件中,所述第一开孔的深度的范围为0.06~0.08mm;和/或,所述第二开孔的深度的范围为0.06~0.08mm。
13.根据权利要求1至12任一项所述的系统,其特征在于,所述自动贴装设备包括:
贴装机械手,用于夹取所述电子元件组,并将所述电子元件组放置于所述固定治具中对应的所述待贴片PCB板上;
控制器,与所述贴装机械手通信连接,用于向所述贴装机械手发送控制命令,以控制所述贴装机械手工作。
14.根据权利要求13所述的系统,其特征在于,所述贴装机械手上设有与所述控制器通信连接的负压吸嘴;
所述控制器,还用于在所述贴装机械手夹取所述电子元件组后,向所述负压吸嘴发送开启指令,以控制所述负压吸嘴对所述贴装机械手夹取的所述电子元件组进行负压吸引;还用于在所述贴装机械手将所述电子元件组放置于所述固定治具中对应的所述待贴片PCB板上时,向所述负压吸嘴发送关闭指令,以控制所述负压吸嘴对负压吸引的所述电子元件组进行释放。
15.根据权利要求13所述的系统,其特征在于,每个所述摄像元件在放置到所述待贴片PCB板上时,远离所述待贴片PCB板的一侧设有用于标记对应的所述摄像元件的放置方向的第一方向识别标记;每个所述照明元件在放置到所述待贴片PCB板上时,靠近所述待贴片PCB板的一侧设有用于标记对应的所述照明元件的放置方向的第二方向识别标记。
16.根据权利要求15所述的系统,其特征在于,所述自动贴装设备还包括:
第一图像识别装置,用于在每个所述摄像元件在放置到所述待贴片PCB板上时,对所述摄像元件上设置的第一方向识别标记进行图像识别,以防止所述摄像元件放置错误;
第二图像识别装置,用于在每个所述照明元件在放置到所述待贴片PCB板上时,对所述照明元件上设置的第二方向识别标记进行图像识别,以防止所述照明元件放置错误。
17.一种内窥镜成像模组的自动化贴片方法,其特征在于,采用如权利要求1至16任一项所述的内窥镜成像模组的自动化贴片系统进行贴片,所述方法包括:
提供固定在固定治具中的n1个PCB电路板;其中,n1≥1;每个所述PCB电路板的第一侧面上均预设有用于焊接电子元件组的第一焊盘组,每个所述PCB电路板的第二侧面上均预设有用于焊接电线的第二焊盘组,所述第二焊盘组中的焊盘尺寸大于所述第一焊盘组中的焊盘尺寸;所述电子元件组包括至少一个摄像元件和至少一个照明元件;
利用预制钢网,对所述固定治具中的n1个所述PCB电路板进行锡膏印刷,以使每个所述PCB电路板上的所述第一焊盘组均印刷有锡膏,形成仍固定在所述固定治具中的n1个待贴片PCB板;
提供n2个所述电子元件组;利用自动贴装设备,分别将n2个所述电子元件组放置于所述固定治具中对应的n2个所述待贴片PCB板上,形成仍固定在所述固定治具中的n2个待焊接成像模组;其中,n2≤n1;
利用回流焊设备,基于n2个所述待贴片PCB板上印刷的所述锡膏,对所述固定治具中的n2个所述待焊接成像模组进行回流焊,形成仍固定在所述固定治具中的n2个半成品成像模组;
利用脱模设备,对n2个所述半成品成像模组进行脱模,使得n2个所述半成品成像模组从所述固定治具中脱离,得到n2个目标成像模组。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311237553.4A CN116997078B (zh) | 2023-09-25 | 2023-09-25 | 内窥镜成像模组的自动化贴片系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311237553.4A CN116997078B (zh) | 2023-09-25 | 2023-09-25 | 内窥镜成像模组的自动化贴片系统及方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116997078A CN116997078A (zh) | 2023-11-03 |
CN116997078B true CN116997078B (zh) | 2023-12-15 |
Family
ID=88530483
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202311237553.4A Active CN116997078B (zh) | 2023-09-25 | 2023-09-25 | 内窥镜成像模组的自动化贴片系统及方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116997078B (zh) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007189101A (ja) * | 2006-01-13 | 2007-07-26 | Fujifilm Corp | 電子部品実装方法 |
KR101282392B1 (ko) * | 2012-01-26 | 2013-07-04 | (주)인텍 | Fpcb 캐리어 |
CN104780720A (zh) * | 2015-04-20 | 2015-07-15 | 四川盟宝实业有限公司 | 一种基于smt技术的电路板制作工艺 |
CN116614962A (zh) * | 2023-07-21 | 2023-08-18 | 江苏新安电器股份有限公司 | 一种高低温焊接工艺 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4618298B2 (ja) * | 2005-03-29 | 2011-01-26 | 株式会社村田製作所 | 電子部品の実装構造 |
-
2023
- 2023-09-25 CN CN202311237553.4A patent/CN116997078B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007189101A (ja) * | 2006-01-13 | 2007-07-26 | Fujifilm Corp | 電子部品実装方法 |
KR101282392B1 (ko) * | 2012-01-26 | 2013-07-04 | (주)인텍 | Fpcb 캐리어 |
CN104780720A (zh) * | 2015-04-20 | 2015-07-15 | 四川盟宝实业有限公司 | 一种基于smt技术的电路板制作工艺 |
CN116614962A (zh) * | 2023-07-21 | 2023-08-18 | 江苏新安电器股份有限公司 | 一种高低温焊接工艺 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN116997078A (zh) | 2023-11-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6230963B1 (en) | Method and apparatus using colored foils for placing conductive preforms | |
US11140788B2 (en) | Component mounting method, component mounting system, and manufacturing method of component mounting board | |
US8817487B2 (en) | Electronic component mounting system and electronic component mounting method | |
TWI639841B (zh) | 電子部件測試用分選機及其示教點調整方法 | |
US7681778B2 (en) | Electronic assembly remanufacturing system and method | |
CN116997078B (zh) | 内窥镜成像模组的自动化贴片系统及方法 | |
US10999936B2 (en) | Method for applying electronic components | |
US7943490B2 (en) | Method of cutting PCBS | |
CN113394241B (zh) | 一种精准稳定的芯片巨量转移方法 | |
CN109287111B (zh) | 加强板贴附装置 | |
CN110572561A (zh) | Vcm手机摄像头模块的生产工艺 | |
JP3981259B2 (ja) | 基板用支持治具 | |
CN113795088A (zh) | 一种修复带缺陷pcb板的装置及方法 | |
CN109673110B (zh) | Led芯片的固晶方法及具有其的显示模组的封装方法 | |
CN1940615A (zh) | 侧接触型手机摄像模组加工方法 | |
DE102014215606A1 (de) | Verfahren zum Befestigen einer SMD-Halbleiterlichtquelle auf einer Leiterplatte eines Kraftfahrzeugscheinwerfers | |
CN210694100U (zh) | Vcm手机摄像头模块生产流水线 | |
US11013160B2 (en) | Component mounting method and method for manufacturing component-mounted board | |
CN108119788B (zh) | 用于生产照明装置的方法和设备 | |
US7569474B2 (en) | Method and apparatus for soldering modules to substrates | |
CN205566848U (zh) | Fpc自动贴片机 | |
CN220453142U (zh) | 一种印刷线路板自动曝光机用支撑装置 | |
CN201238442Y (zh) | 液晶电视背光源印刷电路板元件定位组装模板 | |
KR101541332B1 (ko) | 지그 상에 인쇄회로기판을 장착하는 장치 | |
CN104837299B (zh) | Pcb连板装置及其连板方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |