CN202212336U - 一种自动温度控制的激光加热快速固化胶水装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种自动温度控制的激光加热快速固化胶水装置。该装置包括红外测温仪、测温探头、激光器及电源系统、光纤导光系统、聚焦镜、可编程控制器、触摸屏、控制平台、固定支架、移位装置、电机、电缆线和机柜。可编程控制器和激光器及电源系统设置在机柜内并通过电缆线连接。触摸屏和线外测温仪设置在机柜上，聚焦镜和测温探头设置在固定支架上。固定支架、移位装置、电机分别设置在控制平台上。该装置具有对胶水进行定点、指向性的胶水固化、胶水固化率高、固化时间短、固化一改性好等效果。本使用新型可广泛应用于电子及微电子行业、光电行业等领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种激光加热固化装置，特别是涉及一种一种自动温度控制的激光加热快速固化胶水装置，它适于电子行业各种胶水快速加热固化应用。
技术背景
每种胶水由于具体的应用环境、方法和用途不一样，使它们在个性化的特性上存在一定的差别，从而固化的条件也会存在差别。
电子胶水是应用于电子行业的胶水的简称。电子胶水尤其是微电子中的应用，因为电子和微电子封装也是近二十年才兴起的，所以对环氧材料的胶水的需求也是伴随电子行业的发展而成长起来的，此类环氧树脂(其实包括硅树脂、聚氨酯、丙烯酸…)在电子上的应用都是以克甚至毫克来计算和施胶的，所以与传统树脂(都是以kg，以吨为单位计算的)还是有很大的差异，而且每种电子胶水由于具体的应用环境、方法和用途不一样，使它们在个性化的特性上存在一定的差别，从而固化的条件也会存在差别。
电子胶水通常应用在PCB板或小的电子结构件的局部点胶，采用传统的电烤箱加热或红外线烤箱等方法，会对整个工件进行整体加热，既消耗大量的能量，又可能会对工件上的其他部分(不能受热的元器件)产生严重影响，且加热时间会较长。另外由于热源及通风的影响，烤箱内的温度分布不会很均匀，各点的胶水固化的程度就会不一致，导致各个点上的拉力将会不一致。
发明内容
本实用新型的目的是为了解决上述现有技术中存在的能耗高，对非加热部分有影响，加热时间长，加热点的拉力不一致等不足，而提供的一种自动温度控制的激光加热快速固化胶水装置。
本实用新型的优点在于对逐点胶水进行定点，指向性的胶水固化，将每一个固化加工点作为一个个单独的个体，有针对性的进行定制的胶水固化策略，达到理想的胶水固化效果。
相对于传统的烤箱加热，具有胶水固化效率高，固化时间短，固化的一致性好这些独有的特点。
本实用新型是采用如下的工作原理：
可编程逻辑控制器5通过控制电缆线带动电机12完成运动控制平台7的定位，使得激光的聚焦点10定位在点胶加热工件上8，红外线测温仪1直接对胶水加热部分进行测温，测出在加工点10过程的温度变化，可编程自动控制器(PAC)5采集到的该温度变化值，内部采用温度控制的位置式PID控制算法，对每一个激光器的能量输出提供控制，并在可编程自动控制器(PAC)5数据库中查询对应的胶水固化曲线进行加热时间控制，激光电源及激光器3内部采用一个直流电源为每一个激光器提供能量，激光器的最大功率是由胶水固化所需的时间及胶水的特性决定的。
本实用新型为了实现上述目的，其技术方案是这样的：
该装置包括测温单元、加热单元、控制单元、定位单元、机柜11测温单元包括红外测温仪1、测温探头2、测温电缆线14；加热单元包括激光器及电源系统3、光纤导光系统4、激光聚焦镜15、固定支架13；控制单元包括可编程逻辑控制器5、触摸屏人机界面；定 位单元包括运动控制平台7、伺服电机12、电机控制线缆16、移位装置9；机柜11中安放有可编程逻辑控制器5，激光器及电源系统3，可编程逻辑控制器5和激光器及电源系统3通过串口线缆进行通信连接；触摸屏人机界面6安放在机柜11上部，触摸屏人机界面6与可编程逻辑控制器5也通过另一串口线缆进行通信连接；机柜11上端安放有红外测温仪1；红外测温仪1与测温探头2采用专用的电缆线14连接；激光器及电源系统3，通过光纤导光系统4连接激光聚焦镜15，激光聚焦镜15和测温探头2分别设置在固定支架13上；固定支架13设置在运动控制平台7的一侧面，运动控制平台7的上面设置有移位装置9，待点胶工件8固定在移位装置9上；可编程逻辑控制器5通过电机控制线缆16与伺服电机12连接，伺服电机12的另一端与移位装置9内的丝杆连接；该装置采用的红外线测温仪1是非接触的测温装置。所述的测温探头2和激光聚焦镜15采用同轴或独立分隔的方式分别设置在固定支架13上。所述的激光器及电源系统3是由若干组激光器及电源系统3组成，本装置安放了4组，且每个电源内部可安放一个或两个激光器。本装置内安放了两个激光器；所述的可编程逻辑控制器5使用的是PID控制算法，PID(Proportional Integral Derivative)控制是一种线性的调节，即比例、积分、微分控制；控制采用了适合于温度控制的位置式PID控制算法。所述的激光器是半导体固态激光器，波长范围从808nm--1064nm，采用红光激光器或红外激光器。
本实用新型的工作过程是这样的
1.启动激光固化胶水装置后，已放置好待点胶的工件的载具，固 定在工位上，在PAC位置定位模块的精确控制下，先进入激光加工位置，位置控制模块能够使得载具上的待点胶点正好处于激光的焦点的位置，同时有相应的位置传感装置，若定位位置不正确将会通过检测位置的的传感器发出信号给PAC，发出位置异常报警，同时拒绝用户对激光加热胶水的后续操作。
2.位置检测正确后，设备将自动启动激光加热装置，设备将先按照在PAC中保存好的该种胶水的固化曲线(对应的胶水固化激光电流曲线)，开启激光，用胶水固化激光电流曲线，控制激光电源的电流，使得聚焦后的光束照射在待点胶的加工点上。
3.同时红外测温仪自动开启，实时检测该加工点的胶水加热的温度，同胶水理想的固化曲线实时比较，采用PID控制，用相应的偏差值去补偿激光电流的输出
4.在这个过程中若有相应的异常(如持续加热温度过高，或偏离胶水固化曲线过远等出现)，设备将会自动暂停该加热过程，并发出相应的报警
5.在几十秒的自动加热过程完成后，设备将自动关断激光，位置移位装置将工件及其上的载板从激光下退出，同时另外一侧的工装将会移动到激光加工位置，并开启第二次激光加热过程
6.此时第一个工位的操作人员将进行卸载板，重新安放新的未点胶的工件的程序为下一次操作做好准备
7.重复以上的过程，实现双工件的多点连续加热，图中设置了四个工装的两个加工点，可以实现八个加工点的同时加热测温
8.卸下来的已加热好的胶水工件，将做后续的拉力检测等，以检 验胶水固化的效果，避免出现不良品。
本实用新型的积极效果表现在，双工位载板夹具同激光精确控制机构，自动定位机构自动化运行，在设置好加工工艺数据库后，不需要人工干预，效率极高。
另外双工位载板夹具送料的构造也方便了人工的物件的上下取料，在第一工位激光固化胶水装置的同时可以进行第二工位的工件的排布。
由于是采用胶水定向定点的激光方式的固化，使得胶水的固化时间与固化效果接近实验室的理想值。
该装置相较于其他的传统加热设备，如烤箱等，在全社会越来越关注节能，环保的今天，可完全改变现有的其他生产工艺方法，大幅提高了胶水固化的效率，具有非常重大的经济价值，可广泛应用于电子及微电子行业、光电行业、仪器仪表、精密机械等领域。
附图说明
图1是一种自动温度控制的激光加热快速固化胶水装置的示意图。
具体实施方式
本实用新型结合附图1和实施例，对其技术方案作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本使用新型的限制。
实施例：该装置包括测温单元、加热单元、控制单元、定位单元、机柜11测温单元包括红外测温仪1、测温探头2、测温电缆线14；加热单元包括激光器及电源系统3、光纤导光系统4、激光聚焦镜15、 固定支架13；控制单元包括可编程逻辑控制器5、触摸屏人机界面；定位单元包括运动控制平台7、伺服电机12、电机控制线缆16、移位装置9；机柜11中安放有可编程逻辑控制器5，激光器及电源系统3，可编程逻辑控制器5和激光器及电源系统3通过串口线缆进行通信连接；触摸屏人机界面6安放在机柜11上部，触摸屏人机界面6与可编程逻辑控制器5也通过另一串口线缆进行通信连接；机柜11上端安放有红外测温仪1；红外测温仪1与测温探头2采用专用的电缆线14连接；激光器及电源系统3，通过光纤导光系统4连接激光聚焦镜15，激光聚焦镜15和测温探头2分别设置在固定支架13上；固定支架13设置在运动控制平台7的一侧面，运动控制平台7的上面设置有移位装置9，待点胶工件8固定在移位装置9上；可编程逻辑控制器与通过电机控制线缆16与伺服电机12连接，伺服电机12的另一端与移位装置9内的丝杆连接；该装置采用的红外线测温仪1是非接触的测温装置。所述的测温探头2和激光聚焦镜15采用同轴或独立分隔的方式分别设置在固定支架13上。所述的激光器及电源系统3是由4组激光器及电源系统3组成，且每个电源内部安放两个激光器。所述的可编程逻辑控制器5使用的是PID控制算法，PID(Proportional Integral Derivative)控制是一种线性的调节，即比例、积分、微分控制；控制采用了适合于温度控制的位置式PID控制算法。所述的激光器是半导体固态激光器，波长范围从808nm--1064nm，采用红光激光器或红外激光器。
本使用新型的具体应用：
对点胶尺寸为两点，直径为1.0mm2的PCB板上的点胶点进行胶 水固化。胶水采用的是道尔DOVER DE235是一种单组分，低温固化的环氧胶粘剂。由于它的粘度特性使它适用针筒式点胶，并且具有良好的胶点形状控制。DE235具有良好的高速点胶特性，良好的胶点形状和在电路板上良好的电气性能点胶机将道尔DOVER DE235胶水点到金属外壳的内边缘，点胶量由点胶机视具体的工件控制，形成两个直径为1.0mm2的上胶点，然后在其上固定相应的片式电容或片式电阻安放在载具上，送上载板夹具，四个工件连续一排，启动所述的固化胶水装置，载板夹具送到激光固化胶水点10下，设备在检测到位置点到位后，开启激光加热固化过程，PAC选用的是研华公司ADAM5510KW，并增加了相应的模拟/数字模块，数字/模拟模块，还有运动控制模块，使得其能直接调用DE235的胶水固化曲线，并通过红外线测温仪1，实时检测当前胶水固化的实际温度，进行对比，红外线测温仪1选用的是德国 公司的CT XL 3MH红外线测温仪1及探头2，内部采用位置跟踪PID算法5，实时控温的偏差电流值的输出，精确控制电源的电流，从而调整激光功率的输出，使得激光照射在胶水的表面，通过激光的热效应，控制胶水加热的温度。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动的变型而不脱离本实用新型的精神和范围。倘若对本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种自动温度控制的激光加热快速固化胶水装置，该装置包括测温单元、加热单元、控制单元、定位单元、机柜，其特征是，所述的测温单元包括红外测温仪、测温探头、测温电缆线；所述的加热单元包括激光器及电源系统、光纤导光系统、激光聚焦镜、固定支架；所述的控制单元包括可编程逻辑控制器、触摸屏人机界面；所述的定位单元包括运动控制平台、伺服电机、电机控制线缆、移位装置；其特征在于，所述的机柜内安放有可编程逻辑控制器，激光器及电源系统，可编程逻辑控制器和激光器及电源系统通过串口线缆进行通信连接；触摸屏人机界面安放在机柜上部，触摸屏人机界面与可编程逻辑控制器通过另一串口线缆进行通信连接；机柜上端安放有红外测温仪；红外测温仪与测温探头采用专用的电缆线连接；激光器及电源系统，通过光纤导光系统连接激光聚焦镜；激光聚焦镜和测温探头分别设置在固定支架上；固定支架设置在运动控制平台的一侧面，运动控制平台的上面设置有移位装置，待点胶工件固定在移位装置上；可编程逻辑控制器通过电机控制线缆与伺服电机连接，伺服电机的另一端与移位装置内的丝杆连接。
2.根据权利要求1所述的自动温度控制的激光加热快速固化胶水装置，其特征在于，所述的红外测温仪是非接触的测温装置。
3.根据权利要求1所述的自动温度控制的激光加热快速固化胶水装置，其特征在于，所述的测温探头和同激光聚焦镜采用同轴或独立分隔的方式分别设置在固定支架上。
4.根据权利要求1所述的自动温度控制的激光加热快速固化胶水装置，其特征在于，所述的激光器及电源系统是由若干组激光器及 电源系统组成，且每组激光器及电源系统内部可安放一个或两个激光器。
5.根据权利要求1或4所述的自动温度控制的激光加热快速固化胶水装置，其特征在于，所述的激光器及电源系统由四组激光器及电源系统组成。
6.根据权利要求1或4所述的自动温度控制的激光加热快速固化胶水装置，其特征在于，所述的激光器是半导体固态激光器，波长范围从808nm--1064nm，采用红光激光器或红外激光器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of utility model: Automatic temperature-controlled laser-heating rapid glue solidification device Effective date of registration: 20141226 Granted publication date: 20120509 Pledgee: Wuhan rural commercial bank Limited by Share Ltd Optics Valley branch Pledgor: Wuhan Lingyun Photoelectric Science & Technology Co., Ltd. Registration number: 2014990001136 |
|
| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20150327 Granted publication date: 20120509 Pledgee: Wuhan rural commercial bank Limited by Share Ltd Optics Valley branch Pledgor: Wuhan Lingyun Photoelectric Science & Technology Co., Ltd. Registration number: 2014990001136 |
|
| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of utility model: Automatic temperature-controlled laser-heating rapid glue solidification device Effective date of registration: 20150619 Granted publication date: 20120509 Pledgee: Wuhan rural commercial bank Limited by Share Ltd Optics Valley branch Pledgor: Wuhan Lingyun Photoelectric Science & Technology Co., Ltd. Registration number: 2015990000487 |
|
| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20160627 Granted publication date: 20120509 Pledgee: Wuhan rural commercial bank Limited by Share Ltd Optics Valley branch Pledgor: Wuhan Lingyun Photoelectric Science & Technology Co., Ltd. Registration number: 2015990000487 |
|
| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of utility model: Automatic temperature-controlled laser-heating rapid glue solidification device Effective date of registration: 20160629 Granted publication date: 20120509 Pledgee: Wuhan rural commercial bank Limited by Share Ltd Optics Valley branch Pledgor: Wuhan Lingyun Photoelectric Science & Technology Co., Ltd. Registration number: 2016420000029 |
|
| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20171208 Granted publication date: 20120509 Pledgee: Wuhan rural commercial bank Limited by Share Ltd Optics Valley branch Pledgor: Wuhan Lingyun Photoelectric Science & Technology Co., Ltd. Registration number: 2016420000029 |
|
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20120509 |