CN118002869A - 一种激光加热解焊设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光解焊技术领域，且公开了一种激光加热解焊设备，包括总工作台，预热部安装在所述总工作台上，自动化分散激光并对电路板的解焊区域进行整体预热，保险部安装在所述总工作台上，在上下料时自动控制激光器的电源通路和电源闭路，调节部安装在所述总工作台远离所述预热部的一侧，采用激光发生器发射激光束打在凹透镜上产生光线分散，增大了照射范围，进而在电路板上进行范围区域的加热，采用了温度传感器直接感应热量源，进而利用电机使凹透镜摆动，降低了凹透镜使用期间被激光束损坏的风险，延长使用寿命，并能扩散激光束实现局部区域内的均匀预热效果，降低后续解焊加工因温度差带来的损坏隐患，提高设备使用安全性。

Description

一种激光加热解焊设备

技术领域

本发明涉及激光解焊技术领域，具体为一种激光加热解焊设备。

背景技术

针对当前金锡共晶等方式键合的LED、半导体激光COC/COS/TO、IC等器件，共晶键合温度往往较高，激光加热解焊系统配备有耐高温解焊工作台和高倍率光学显微镜，能精准、快速解焊金锡共晶键合等高温键合的芯片等材料，大大加快了失效分析的速度。

激光加热是一种能够使物体表面产生感应电流的同时快速升温的热处理方法。其基本原理是通过激光发生器产生激光，经光纤通道传输至待加工器件表面，聚焦之后的光斑直接照射在物件上，将光能转换成材料热能，实现对器件进行加热。不同功率的激光器对工件加热的温度上限不同，需要根据合适的温度需求选择激光器。

根据中国专利公开号为CN109834355A，该专利提供一种BGA封装器件激光锡焊解焊方法，使用摄像头获取待加工电路板的整体图像，在整体图像上标记需要锡焊或者解焊的BGA封装元器件，整形扩束为面光源的均匀平行激光光束在标记的电子元器件表面进行持续加热，通过实时的温度反馈控制，改变激光功率，维持温度稳定，对标记的BGA封装器件进行锡焊或解焊，从而在精确快速地实现对BGA封装形式的电子元器件进行锡焊或解焊的同时，不会对周边相邻器件和背部重合器件造成损伤。

但是激光发射器打在封装元器件上快速升温，容易造成被照射部位和周边部位温差迅速增大，进而造成封装元器件受热不均匀，损伤电路板和封装元器件的完整性，而且封装元器件位于解焊工作台上缺少一定的稳定性，容易因人力和外力误触导致封装元器件偏移错位，从而造成封装元器件损坏。故而提出一种激光加热解焊设备来解决上述所提出的问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种激光加热解焊设备，解决了激光发射器打在封装元器件上造成被照射部位和周边部位温差过大，进而受热不均造成电路板和封装元器件损伤的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种激光加热解焊设备，包括总工作台，预热部安装在所述总工作台上，自动化分散激光并对电路板的解焊区域进行整体预热，保险部安装在所述总工作台上，在上下料时自动控制激光器的电源通路和电源闭路，调节部安装在所述总工作台远离所述预热部的一侧，根据不同尺寸的电路板调节匹配激光器的发射位置，夹持部安装在所述总工作台远离所述保险部的一侧，用于对不同尺寸的电路板进行稳定上料夹持。

优选的，所述预热部包括底块，所述底块与总工作台接触连接，所述底块上安装有机架，所述机架上连接有横梁，所述机架内安装有电机，所述电机的输出端连接有转杆一，所述转杆一远离电机的一端贯穿横梁并向上延伸，所述总工作台上安装有液压杆，所述液压杆的内杆与底块之间固定连接。液压杆伸缩控制预热部在总工作台上的移动方位，从而定位到电路板芯片所在位置。

优选的，所述转杆一的延伸端上连接有转盘，所述转盘上连接有偏心杆，所述横梁上连接有转杆二，所述转盘上接触连接有摇臂，所述摇臂上开设有滑孔，所述摇臂通过滑孔与偏心杆转动连接，所述摇臂通过滑孔滑动连接转杆二上，所述摇臂远离滑孔的一端连接有凹透镜并安装有温度传感器。凹透镜利用分散光线的原理，可以将直束激光分散，进而增大激光照射区域范围。

优选的，所述总工作台上安装有液压杆，所述液压杆的内杆与底块之间固定连接，所述温度传感器与电机之间电连接。温度传感器感应到激光热量后会通过电信号控制电机开闭。

优选的，所述保险部包括挡板，所述挡板连接在总工作台上，所述挡板上开设有杆孔，所述杆孔的内壁滑动连接有挤压杆，所述挤压杆的一端套设有限位圈，所述限位圈与挡板之间弹性连接有拉簧，所述总工作台的一侧安装有电源座，所述电源座上安装有按钮开关，所述按钮开关与挤压杆对齐设置。保险部用于上下料期间自动切换电源座的开路和闭路，进而提高使用安全性。

优选的，所述调节部包括滑槽，所述滑槽安装在总工作台上，所述滑槽的内壁连接有滑杆，所述滑槽的内壁滑动连接有支臂，所述支臂滑动套设在滑杆上，所述支臂远离滑槽的一端上连接有卡套，所述卡套的内壁滑动连接有滑臂，所述滑臂的一端上安装有卡夹。调节部用于调节激光发生器的使用方位，便于校准凹透镜进行垂直照射。

优选的，所述夹持部包括两个连接块，两个所述连接块均与总工作台接触连接，所述总工作台安装有杆套，所述杆套内转动连接有双向螺柱，两个所述连接块分别螺纹套设在双向螺柱的相反螺纹外壁，所述双向螺柱的一端连接有转把，两个所述连接块相互靠近的一侧均连接有限位块，两个所述限位块上均螺纹贯穿有单向螺杆，两个所述单向螺杆的一端均连接有夹块，所述总工作台的顶部安装有防护壳，所述转把活动贯穿防护壳的侧壁，所述防护壳的前后两侧均是开孔设置，两个所述夹块贯穿防护壳的后侧开孔，两个所述单向螺杆贯穿防护壳的前侧开孔。夹持部便于夹持电路板，使电路板在解焊工作期间更加稳定，防护壳用于对双向螺柱和单向螺杆进行遮挡防护，避免使用期间造成磕碰磨损。

优选的，所述总工作台的一侧安装有光学显微镜，所述光学显微镜与电源座位于同一侧，所述光学显微镜上连接有激光发生器，所述激光发生器与电源座电连接。

优选的，所述总工作台的一侧安装有控制面板，所述控制面板上安装有显示屏，所述光学显微镜的镜头外围安装有摄像头，所述摄像头与显示屏电连接，所述激光发生器与控制面板信号连接。

优选的，所述总工作台上安装有解焊工作台，两个所述夹块均与解焊工作台接触连接，所述挡板与解焊工作台之间固定连接，所述激光发生器卡接在卡夹上。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种激光加热解焊设备，具备以下有益效果：

1、该激光加热解焊设备，采用激光发生器发射激光束打在凹透镜上产生光线分散，增大了照射范围，进而在电路板上进行范围区域的加热，采用了温度传感器直接感应热量源，进而利用电机使凹透镜摆动，降低了凹透镜使用期间被激光束损坏的风险，延长使用寿命，并能扩散激光束实现局部区域内的均匀预热效果，降低后续解焊加工因温度差带来的损坏隐患，提高设备使用安全性。

2、该激光加热解焊设备，采用旋转转把带动双向螺柱旋转，使得两个夹块在解焊工作台上相互靠近对电路板的两角夹持，再旋转两个单向螺杆利用夹块推动电路板抵在挡板上夹持，避免电路板解焊作业期间受人力或外力误触导致错位偏移，进而引发激光束打偏损伤芯片的风险。

3、该激光加热解焊设备，采用电路板受夹持过程中推动挤压杆按压按钮开关连通电源座，实现激光发生器处于通电状态，旋转单向螺杆解除夹持并取下电路板，挤压杆复位并远离按钮开关使电源座解除对激光发生器的电通路，激光发生器由此不会产生误碰开启的风险，继而不会产生非加工期间射出激光损伤设备及人体的危险，提高了激光发生器使用的安全性。

附图说明

图1为本发明提出的一种激光加热解焊设备整体结构示意图；

图2为本发明提出的一种激光加热解焊设备预热部的轴视图；

图3为本发明提出的一种激光加热解焊设备光学显微镜和控制面板的底部轴视图；

图4为本发明提出的一种激光加热解焊设备总工作台和光学显微镜和控制面板的连接图；

图5为本发明提出的一种激光加热解焊设备图4中A的放大图；

图6为本发明提出的一种激光加热解焊设备调节部的结构示意图；

图7为本发明提出的一种激光加热解焊设备夹持部结构示意图。

图中：1、总工作台；2、预热部；21、底块；22、机架；23、横梁；24、电机；25、转盘；26、偏心杆；27、转杆二；28、摇臂；29、滑孔；210、凹透镜；211、温度传感器；3、液压杆；4、保险部；41、挡板；42、挤压杆；43、限位圈；44、拉簧；45、电源座；46、按钮开关；5、调节部；51、滑槽；52、滑杆；53、支臂；54、卡套；55、卡夹；6、夹持部；61、连接块；62、双向螺柱；63、转把；64、限位块；65、单向螺杆；66、夹块；7、光学显微镜；8、激光发生器；9、控制面板；10、显示屏；11、解焊工作台。

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1-7，本发明提供一种技术方案：一种激光加热解焊设备，包括总工作台1，预热部2安装在总工作台1上，自动化分散激光并对电路板的解焊区域进行整体预热，保险部4安装在总工作台1上，在上下料时自动控制激光器的电源通路和电源闭路，调节部5安装在总工作台1远离预热部2的一侧，根据不同尺寸的电路板调节匹配激光器的发射位置，夹持部6安装在总工作台1远离保险部4的一侧，用于对不同尺寸的电路板进行稳定上料夹持。

本实施例中，预热部2包括底块21，底块21与总工作台1接触连接，底块21上安装有机架22，机架22上连接有横梁23，机架22内安装有电机24，电机24的输出端连接有转杆一，转杆一远离电机24的一端贯穿横梁23并向上延伸，总工作台1上安装有液压杆3，液压杆3的内杆与底块21之间固定连接，转杆一的延伸端上连接有转盘25，转盘25上连接有偏心杆26，横梁23上连接有转杆二27，转盘25上接触连接有摇臂28，摇臂28上开设有滑孔29，摇臂28通过滑孔29与偏心杆26转动连接，摇臂28通过滑孔29滑动连接转杆二27上，摇臂28远离滑孔29的一端连接有凹透镜210并安装有温度传感器211，温度传感器211设有温度检测阈值，总工作台1上安装有液压杆3，液压杆3的内杆与底块21之间固定连接，温度传感器211与电机24之间电连接，温度传感器211检测激光束温度超过温度检测阈值后会开启电机24，反之关闭电机24。

值得注意的是，保险部4包括挡板41，挡板41连接在总工作台1上，挡板41上开设有杆孔，杆孔的内壁滑动连接有挤压杆42，挤压杆42的一端套设有限位圈43，限位圈43与挡板41之间弹性连接有拉簧44，拉簧44的拉力能自动将挤压杆42拉动复位，总工作台1的一侧安装有电源座45，电源座45上安装有按钮开关46，按钮开关46与挤压杆42对齐设置，挤压杆42被推动后会接触挤压按钮开关46打开电源座45，调节部5包括滑槽51，滑槽51安装在总工作台1上，滑槽51的内壁连接有滑杆52，滑槽51的内壁滑动连接有支臂53，支臂53滑动套设在滑杆52上，支臂53远离滑槽51的一端上连接有卡套54，卡套54的内壁滑动连接有滑臂，滑臂在卡套54内壁滑动能调节激光发生器8的使用距离，滑臂的一端上安装有卡夹55，夹持部6包括两个连接块61，两个连接块61均与总工作台1接触连接，总工作台1安装有杆套，杆套内转动连接有双向螺柱62，两个连接块61分别螺纹套设在双向螺柱62的相反螺纹外壁，双向螺柱62的一端连接有转把63，两个连接块61相互靠近的一侧均连接有限位块64，两个限位块64上均螺纹贯穿有单向螺杆65，两个单向螺杆65的一端均连接有夹块66，夹块66是L型结构，方便对电路板的角端进行限位夹持，总工作台1的顶部安装有防护壳，转把63活动贯穿防护壳的侧壁，防护壳的前后两侧均是开孔设置，两个夹块66贯穿防护壳的后侧开孔，两个单向螺杆65贯穿防护壳的前侧开孔。

值得说明的是，总工作台1的一侧安装有光学显微镜7，光学显微镜7与电源座45位于同一侧，光学显微镜7上连接有激光发生器8，激光发生器8与电源座45电连接，总工作台1的一侧安装有控制面板9，控制面板9上安装有显示屏10，光学显微镜7的镜头外围安装有摄像头，摄像头与显示屏10电连接，显示屏10能实时反馈摄像头拍摄视频，从而方便观察芯片位置和解焊状态，激光发生器8与控制面板9信号连接，总工作台1上安装有解焊工作台11，两个夹块66均与解焊工作台11接触连接，挡板41与解焊工作台11之间固定连接，激光发生器8卡接在卡夹55上。

工作原理，激光发生器8用于对电路板上锡焊芯片的焊接部位进行高温熔化，从而实现解除芯片焊接的目的，并保证芯片解焊后的完整性，使用本案设备时，将电路板放置在解焊工作台11上，解焊工作台11采用耐高温金属材料不会造成激光射穿的风险，旋转转把63带动双向螺柱62旋转，从而使两个连接块61相互靠近，进而带动两个限位块64相互靠近，使得两个夹块66在解焊工作台11上限位滑动，并相互靠近对电路板的两角进行限位夹持，再同步旋转两个单向螺杆65，从而利用夹块66推动电路板接触并抵在挡板41上进行稳定夹持，避免电路板解焊作业期间受人力或外力误触导致错位偏移，进而引发激光束打偏损伤芯片的风险。

电路板同时接触挤压杆42并推动挤压杆42滑动靠近按钮开关46，促使挤压杆42按压按钮开关46连通电源座45，实现激光发生器8处于通电状态，此时根据当前电路板的尺寸和芯片所在位置，从而调节支臂53在滑槽51内的位置，滑杆52限位支臂53避免支臂53晃动倾倒，并在卡套54内壁滑动滑臂调节卡夹55的位置，使卡夹55携带激光发生器8垂直定位到芯片位置上方，根据激光发生器8所在位置，调节液压杆3的内杆伸缩，从而带动底块21在总工作台1上滑动，进而带动机架22跟随移动，使得凹透镜210定位到激光发生器8的下方。

打开激光发生器8后，激光束打在凹透镜210上并穿透镜面产生光线分散，扩散后的激光增大了照射范围，进而射在电路板上进行范围区域的加热，避免后续激光加热解焊过程中电路板和芯片锡焊部位温差过大产生受热不均的问题，避免受热不均带来的损伤电路板和芯片的隐患，控制面板9可以调节激光发生器8的功率，进而避免激光束超越凹透镜210的损伤阈值造成透镜受损，同时透镜会吸收激光束的部分能量，进而降低激光束对电路板照射时产生的热量，避免产生芯片受损的风险，本案中的激光发生器8用于激光加热，所需功率较低，现有技术中凹透镜210的镜面多由聚烯烃材料注压而成的薄片，能满足分散激光的基本需求，同时温度传感器211在传感区域接收到激光束产生的热量，进而通过电信号响应开启电机24，使转杆一带动转盘25并带动偏心杆26偏心转动，继而通过滑孔29带动摇臂28在转杆二27上进行摇摆，实现凹透镜210在激光束下方进行曲线晃动，避免激光束集中在镜面同一点位进行穿透，通过镜面反复摇摆可以降低激光束热量对凹透镜210产生的结构损伤，进而延长凹透镜210的使用寿命。

电路板解焊区域预热完成后，关闭激光发生器8并将支臂53滑动远离解焊工作台11上方，此时温度传感器211感应不到热量会中断电机24工作，再调节液压杆3的内杆延伸将底块21推动，从而带动凹透镜210远离解焊工作台11上方，此时可以调节光学显微镜7使其镜头对齐芯片位置，利用光学显微镜7的下方镜头上所安装的摄像头进行摄录，将视频成像实时反馈在显示屏10上进行观察，从而能精准的定位到芯片所在位置和加工情况，人工从卡夹55上取下激光发生器8，通过光学显微镜7进行解焊作业，利用控制面板9调节激光发生器8的使用功率，进而通过直线激光束对芯片锡焊部位进行融化，从而完成解焊工作。

工作结束后关闭激光发生器8，推开光学显微镜7后取出分离后的芯片，并旋转单向螺杆65对电路板解除夹持，取下电路板后因拉簧44的拉力拉动限位圈43，进而带动挤压杆42复位并远离按钮开关46，使电源座45解除对激光发生器8的电通路，在该电源闭路的状态下，激光发生器8不会产生误碰开启的风险，继而不会产生非加工期间射出激光损伤设备及人体的危险，提高了激光发生器8使用的安全性。

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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种激光加热解焊设备，其特征在于，包括：

总工作台(1)；

预热部(2)，安装在所述总工作台(1)上，自动化分散激光并对电路板的解焊区域进行整体预热；

保险部(4)，安装在所述总工作台(1)上，在上下料时自动控制激光器的电源通路和电源闭路；

调节部(5)，安装在所述总工作台(1)远离所述预热部(2)的一侧，根据不同尺寸的电路板调节匹配激光器的发射位置；

夹持部(6)，安装在所述总工作台(1)远离所述保险部(4)的一侧，用于对不同尺寸的电路板进行稳定上料夹持。

2.根据权利要求1所述的一种激光加热解焊设备，其特征在于：所述预热部(2)包括底块(21)，所述底块(21)与总工作台(1)接触连接，所述底块(21)上安装有机架(22)，所述机架(22)上连接有横梁(23)，所述机架(22)内安装有电机(24)，所述电机(24)的输出端连接有转杆一，所述转杆一远离电机(24)的一端贯穿横梁(23)并向上延伸，所述总工作台(1)上安装有液压杆(3)，所述液压杆(3)的内杆与底块(21)之间固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种激光加热解焊设备，其特征在于：所述转杆一的延伸端上连接有转盘(25)，所述转盘(25)上连接有偏心杆(26)，所述横梁(23)上连接有转杆二(27)，所述转盘(25)上接触连接有摇臂(28)，所述摇臂(28)上开设有滑孔(29)，所述摇臂(28)通过滑孔(29)与偏心杆(26)转动连接，所述摇臂(28)通过滑孔(29)滑动连接转杆二(27)上，所述摇臂(28)远离滑孔(29)的一端连接有凹透镜(210)并安装有温度传感器(211)。

4.根据权利要求3所述的一种激光加热解焊设备，其特征在于：所述总工作台(1)上安装有液压杆(3)，所述液压杆(3)的内杆与底块(21)之间固定连接，所述温度传感器(211)与电机(24)之间电连接。

5.根据权利要求4所述的一种激光加热解焊设备，其特征在于：所述保险部(4)包括挡板(41)，所述挡板(41)连接在总工作台(1)上，所述挡板(41)上开设有杆孔，所述杆孔的内壁滑动连接有挤压杆(42)，所述挤压杆(42)的一端套设有限位圈(43)，所述限位圈(43)与挡板(41)之间弹性连接有拉簧(44)，所述总工作台(1)的一侧安装有电源座(45)，所述电源座(45)上安装有按钮开关(46)，所述按钮开关(46)与挤压杆(42)对齐设置。

6.根据权利要求5所述的一种激光加热解焊设备，其特征在于：所述调节部(5)包括滑槽(51)，所述滑槽(51)安装在总工作台(1)上，所述滑槽(51)的内壁连接有滑杆(52)，所述滑槽(51)的内壁滑动连接有支臂(53)，所述支臂(53)滑动套设在滑杆(52)上，所述支臂(53)远离滑槽(51)的一端上连接有卡套(54)，所述卡套(54)的内壁滑动连接有滑臂，所述滑臂的一端上安装有卡夹(55)。

7.根据权利要求6所述的一种激光加热解焊设备，其特征在于：所述夹持部(6)包括两个连接块(61)，两个所述连接块(61)均与总工作台(1)接触连接，所述总工作台(1)安装有杆套，所述杆套内转动连接有双向螺柱(62)，两个所述连接块(61)分别螺纹套设在双向螺柱(62)的相反螺纹外壁，所述双向螺柱(62)的一端连接有转把(63)，两个所述连接块(61)相互靠近的一侧均连接有限位块(64)，两个所述限位块(64)上均螺纹贯穿有单向螺杆(65)，两个所述单向螺杆(65)的一端均连接有夹块(66)，所述总工作台(1)的顶部安装有防护壳，所述转把(63)活动贯穿防护壳的侧壁，所述防护壳的前后两侧均是开孔设置，两个所述夹块(66)贯穿防护壳的后侧开孔，两个所述单向螺杆(65)贯穿防护壳的前侧开孔。

8.根据权利要求7所述的一种激光加热解焊设备，其特征在于：所述总工作台(1)的一侧安装有光学显微镜(7)，所述光学显微镜(7)与电源座(45)位于同一侧，所述光学显微镜(7)上连接有激光发生器(8)，所述激光发生器(8)与电源座(45)电连接。

9.根据权利要求8所述的一种激光加热解焊设备，其特征在于：所述总工作台(1)的一侧安装有控制面板(9)，所述控制面板(9)上安装有显示屏(10)，所述光学显微镜(7)的镜头外围安装有摄像头，所述摄像头与显示屏(10)电连接，所述激光发生器(8)与控制面板(9)信号连接。

10.根据权利要求9所述的一种激光加热解焊设备，其特征在于：所述总工作台(1)上安装有解焊工作台(11)，两个所述夹块(66)均与解焊工作台(11)接触连接，所述挡板(41)与解焊工作台(11)之间固定连接，所述激光发生器(8)卡接在卡夹(55)上。