CN216982226U - 一种基于纳米金属的线路修复装备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于纳米金属的线路修复装备，包括前处理模块、自动光学检测模块、表面平整化模块、预烘干模块、电学检测模块、清洗模块和热处理模块，还包括对线路缺陷进行点胶填充的纳米金属点胶系统和对纳米金属烧结的激光模块，还包括用于耦合联动控制所述前处理模块、自动光学检测模块、纳米金属点胶系统、表面平整化模块、预烘干模块、激光模块、电学检测模块、清洗模块和热处理模块的信号处理控制系统。本实用新型能够精确地确定线路板待修复线路的位置，从而对线路缺陷进行修复，还能检测线路缺陷修复是否成功，提高了修复效率以及准确率。

Description

一种基于纳米金属的线路修复装备

技术领域

本实用新型涉及线路修复技术领域，更具体地，涉及一种基于纳米金属的线路修复装备。

背景技术

当前随着电子产品朝着轻薄化多功能化方向发展，集成电路的尺寸越来越小、功能越来越强、引脚越来越多，这就对线路的集成密度、精度和稳定性提出了更高的要求。中国专利公开号CN112399724A，公开日期2021年2月23日，该专利公开了一种基于键合丝的精细线路修复方法，包括以下步骤：S10、提供线路已断开的待修复线路板，采用激光在待修复线路板的待连接的两个线路端部分别烧蚀出凹槽；S20、在凹槽中放置纳米铜膏，并将键合丝两端放置在凹槽内的纳米铜膏上；或者，先将键合丝两端分别放置在两个凹槽中，然后再将纳米铜膏涂于键合丝上方；S30、使纳米铜膏烧结，使键合丝固定于凹槽内，实现已断开的线路修复。该专利的技术方案只适合集成密度较低的线路修复，需要采用键合丝完成修复操作，不但成本高，修复的效率也低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有线路修复方案中，需要键合丝作为连接线完成线路的烧结修复，对于缺陷无法自动修复操作，导致修复效率低，成本高的缺点，提供一种基于纳米金属的线路修复装备。本实用新型能够精确地确定线路板待修复线路的位置，从而对线路缺陷进行修复，还能检测线路缺陷修复是否成功，提高了修复效率以及准确率。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种基于纳米金属的线路修复装备，包括前处理模块、自动光学检测模块、表面平整化模块、预烘干模块、电学检测模块、清洗模块和热处理模块，还包括对线路缺陷进行点胶填充的纳米金属点胶系统和对纳米金属烧结的激光模块，还包括用于耦合联动控制所述前处理模块、自动光学检测模块、纳米金属点胶系统、表面平整化模块、预烘干模块、激光模块、电学检测模块、清洗模块和热处理模块的信号处理控制系统。

本技术方案中，前处理模块、自动光学检测模块、纳米金属点胶系统、表面平整化模块、预烘干模块、激光模块、电学检测模块、清洗模块和热处理模块，依次对线路板进行以下处理：前处理模块对线路板除油清洁，自动光学检测模块检测线路板的缺陷位置，纳米金属点胶系统利用纳米金属颗粒填充缺陷，表面平整化模块抹平纳米金属颗粒的填充区域，预烘干模块烘干纳米金属颗粒，降低液态有机物含量，激光模块对填充的纳米金属颗粒进行烧结，电学检测模块检测线路板修复位置的性能，清洗模块清洗线路板上残余的纳米金属颗粒，热处理模块对线路板进行退火处理，信号处理控制系统发出信号控制上述模块和系统对线路板进行操作；这个装备能够自动确定线路板上缺陷位置，根据缺陷位置进行自动修复，不需要额外设置键合丝，还能够检测修复是否成功，大大提高了线路板的修复效率，也提升了线路板的修复质量。

进一步的，所述表面平整化模块为玻璃夹取机构，所述玻璃夹取机构包括一对搬运夹取玻璃片的机械臂，所述信号处理控制系统与所述机械臂连接。本技术方案中，信号处理控制系统下发信号给玻璃夹取机构的机械臂，使其一对机械臂将玻璃片夹取搬运至线路板上，通过对玻璃片施加压力抹平线路板上填充的纳米金属颗粒，再通过机械臂将玻璃片搬运走。

优选的，所述表面平整化模块包括气缸和固定在气缸活塞杆上的固定座，所述固定座上设有刚性/柔性刷板，所述信号处理控制系统与所述气缸连接。本技术方案中，信号处理控制系统下发信号给气缸，气缸根据信号启动，会带动其活塞杆上连接的刚性/柔性刷板在线路板上移动，抹平线路板上填充的纳米金属颗粒。

进一步的，所述预烘干模块为定向红外仪。定向红外仪在信号处理控制系统的控制下会对抹平的纳米金属颗粒进行烘干，降低液态有机物含量。

优选的，所述预烘干模块为充满惰性气体的加热室。

进一步的，所述电学检测模块包括带有电流的第一探头组和用于测电压的第二探头组，还包括与第一探头组和第二探头组连接的电性能检测器，信号处理控制系统与所述电性能检测器连接。本技术方案中，第一探头组和第二探头组均接入线路板修复位置的两端，电性能检测器在信号处理控制系统控制下向第一探头组输入电流，第二探头组检测线路板修复位置的电压，电性能检测器将测得的电压数据上传至信号处理控制系统，信号处理控制系统判断线路板的修复情况。

进一步的，所述热处理模块为退火炉。

进一步的，所述前处理模块包括三个浸泡池，分别为有机溶液浸泡池、乙醇溶液浸泡池和稀硫酸溶液浸泡池。

优选的，所述前处理模块包括三个浸泡池，分别为有机溶液浸泡池、乙醇溶液浸泡池和双氧水浸泡池。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型中，信号处理控制系统与自动光学检测模块的配合，能够自动识别线路板的缺陷位置，带动纳米金属点胶系统对缺陷位置进行准确填充，激光模块对纳米金属颗粒进行烧结成型，其他模块在信号处理控制系统的控制下对线路板进行前期和后期的处理，不需要人工进行操作；本实用新型通过电学检测模块对修复后的线路板进行检测，能够判断出线路板是否修复成功，没有修复成功还能够自动进行多次修复，提高了线路板的修复线路和准确率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的工艺流程示意图。

图3为本实用新型中线路板二次修复的过程示意图。

图示标记说明如下：

1、线路板；2、前处理模块；3、自动光学检测模块；4、纳米金属点胶系统；5、刚性刷板；6、激光模块；7、电性能检测器；8、清洗模块。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例1

如图1、图2所示为本实用新型一种基于纳米金属的线路修复装备的实施例。一种基于纳米金属的线路修复装备包括前处理模块2、自动光学检测模块3、表面平整化模块、预烘干模块、电学检测模块、清洗模块8和热处理模块，还包括纳米金属点胶系统4和的激光模块6，还包括用于耦合联动控制所述前处理模块2、自动光学检测模块3、纳米金属点胶系统4、表面平整化模块、预烘干模块、激光模块6、电学检测模块、清洗模块8和热处理模块的信号处理控制系统。

本实施例中，如图2所示，前处理模块2对待修复线路板1进行除油、酸活化表面前处理；自动光学检测模块即AOI模块，用于确定线路缺陷的具体位置和大小；纳米金属点胶系统4，用于实现纳米金属在线路缺陷位置的完全填充；表面平整化模块，用于实现纳米金属填充体上表面平整化，并控制纳米金属填充体具有与周边线路相同的高度或特定高度；预烘干模块，用于实现纳米金属填充体的快速烘干，降低液态有机物含量；激光模块6，用于实现纳米金属的激光烧结；电学检测模块，用于测试修复点性能是否达到特定标准；清洗模块8，用于实现线路的后续清洗及表面处理，去除残余纳米颗粒；热处理模块，对线路板1进行退火后处理；信号处理控制系统为PLC控制系统，用于实现以上各模块的耦合联动控制。

本实施例中，前处理模块2包括三个浸泡池，分别为有机溶液浸泡池、乙醇溶液浸泡池和稀硫酸溶液浸泡池，线路板1依次在有机溶液浸泡池、乙醇溶液浸泡池和稀硫酸溶液浸泡池进行浸泡，去除其表面的油渍，将其表面酸活化。其中的稀硫酸溶液浸泡池也可替换为双氧水浸泡池。

本实施例中，表面平整化模块包括气缸和固定在气缸活塞杆上的固定座，固定座上设有刚性刷板5，信号处理控制系统下发信号给气缸，气缸根据信号启动，会带动其活塞杆上连接的刚性刷板5在线路板1上移动，抹平线路板1上填充的纳米金属颗粒。预加热模块采用的是定向红外仪，定向红外仪在信号处理控制系统的控制下会对抹平的纳米金属颗粒进行烘干，降低液态有机物含量。

本实施例中，电学检测模块包括带有电流的第一探头组和用于测电压的第二探头组，还包括与第一探头组和第二探头组连接的电性能检测器7，信号处理控制系统与所述电性能检测器7连接，对于已经完成激光烧结成型的线路板1，将第一探头组和第二探头组均接入线路板1修复位置的两端，电性能检测器7在信号处理控制系统控制下向第一探头组输入电流，第二探头组检测线路板1修复位置的电压，电性能检测器7将测得的电压数据上传至信号处理控制系统，信号处理控制系统判断线路板1的修复情况。

实施例2

本实施例与实施例1类似，所不同之处在于，本实施例中表面平整化模块为玻璃夹取机构，玻璃夹取机构包括一对搬运夹取玻璃的机械臂，信号处理控制系统下发控制信号给玻璃夹取机构，玻璃夹取机构的机械臂根据信号启动夹取玻璃片，将玻璃片扣放至线路板1上，机械臂对玻璃板施加压力，将纳米金属颗粒抹平压紧。将玻璃片扣放至线路板1后，激光模块6在信号处理控制系统的控制下对压紧抹平的纳米金属颗粒进行烧结成型，这样本实施例中不再需要预加热模块进行操作。

本实施例中，自动光学检测模块3在线路板1上标记，根据标记的位置对线路板1上的缺陷进行标记，纳米金属点胶系统4和激光模块6根据标记对线路板1进行精确的操作。自动光学检测模块3通过光源对线路板1照射，通过线路板1的透光率来判断缺陷位置。

本实施例中，信号处理控制系统根据自动光学检测模块3检测到的信息设定纳米金属点胶系统4的点胶速度和宽度，计算纳米金属点胶系统4的运行轨迹、点胶次序、点胶量和点胶速度，指导纳米金属点胶系统4在线路板1的缺陷位置填充纳米金属颗粒膏。信号处理控制系统根据纳米金属颗粒填充的具体位置和大小，调整激光模块6的光源特征，计算激光模块6的光源参数和运动轨迹，对线路板1上纳米金属颗粒烧结；光源特征为激光块的激光系统的功率、频率、波长和脉宽，光源参数为光斑尺寸、扫描速度和步进幅度。

本实施例中，完成修复操作后，电学检测模块对线路板1通电，测量线路板1的电压数值，判断线路板1的修复结果，若修复失败，信号处理控制系统重新生成修复方案，进行上述修复工序，直到线路板1达到性能要求。如图3所示，左侧示出的是线路板1第一次修复过程，右侧示出的是再一次修复的过程；线路板1第一次修复后，线路板1上还存在缺陷，则再次进行一次修复过程，信号处理控制系统会重新生成新的修复方案和路径，增大修复点的宽度和厚度，第二次修复的线路宽度比第一次的修复的线路宽度更宽，并且与原有线路区域存在一定重叠。

实施例3

本实施例与实施例2相似，不同之处在于，将待修复线路板1浸泡在无水乙醇中超声清洗15min去除油渍，用双氧水氧化5min，再使用稀硫酸对其表面进行酸活化处理。用自动光学检测模块3在线路板1上进行标记。纳米金属点胶系统4根据标记位置运动到指定位置，使用20um的铜粉和乙二醇溶液制成的铜膏作为填充物，以1×10^-5mm³/s的流量，20um/s的移动速度开始填充直至覆盖整个标记区域。表面平整化模块的机械臂将玻璃片覆盖于纳米金属填充体上方以平整表面，平整后在真空环境中干燥15min。机械臂根据的纳米金属填充体的面积为0.1mm²，体积为1×10^-3mm³，对玻璃片施加10MPa压力。用功率为0.434W的激光以12mm/s的扫描速度透过玻璃片对纳米金属填充体进行照射烧结。纳米金属烧结完成后，表面平整化模块会自动将玻璃片取下。电学检测模块检测修复后的线路，判断线路板1是否修复完整。

实施例4

本实施例与实施例3相似，不同之处在于，首先在自动光学检测模块3存一个线宽为20um标准PCB板图像作为参考标准，再对现有的线路板进行检测，将两者进行匹配，根据差异判断缺陷位置并进行标记，缺陷为两条垂直的十字型线路，长度分别为50um和100um，纳米金属点胶系统4根据标记位置运动到指定位置，分别以8×10^-8mL/s的流量，2um/s的移动速度和2.4×10^-7mL/s的流量，2um/s的移动速度点胶直至覆盖整个标记区域。点胶填充结束后，表面平整化模块的机械臂自动将玻璃片覆盖于纳米金属填充体上方，纳米金属填充体的面积与体积分别为4×10^-4mm²、2×10^-6mm³和6×10^-4mm²、1.2×10^-5mm³，对玻璃片施加5MPa压力。然后用功率为0.156W的激光以50mm/s的扫描速度透过玻璃片对纳米金属填充体进行照射烧结。纳米金属烧结完成后，表面平整化模块会自动将玻璃片取下，取下的玻璃片可自动进行更换。

实施例5

本实施例与实施例4相似，不同之处在于，缺陷为两条垂直的十字型线路，长度分别为20um和30um，纳米金属点胶系统4根据标记位置运动到指定位置，分别以2×10^-10mL/s的流量，2um/s的移动速度和1.2×10^-9mL/s的流量，3um/s的移动速度开始点胶直至覆盖整个标记区域。点胶填充结束后表面平整化模块的机械臂自动将玻璃片覆盖于纳米金属填充体上方，纳米金属填充体的面积与体积分别为4×10^-4mm²、2×10^-6mm³和6×10^-4mm²、1.2×10^-5mm³，施加5MPa压力。然后用功率为0.156W的激光以50mm/s的扫描速度透过玻璃片对纳米金属填充体进行照射烧结。纳米金属烧结完成后，表面平整化模块会自动将玻璃片取下，取下的玻璃片可自动进行更换。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于纳米金属的线路修复装备，其特征在于：包括前处理模块(2)、自动光学检测模块(3)、表面平整化模块、预烘干模块、电学检测模块、清洗模块(8)和热处理模块，还包括对线路缺陷进行点胶填充的纳米金属点胶系统(4)和对纳米金属烧结的激光模块(6)，还包括用于耦合联动控制所述前处理模块(2)、自动光学检测模块(3)、纳米金属点胶系统(4)、表面平整化模块、预烘干模块、激光模块(6)、电学检测模块、清洗模块(8)和热处理模块的信号处理控制系统。

2.根据权利要求1所述的一种基于纳米金属的线路修复装备，其特征在于：所述表面平整化模块为玻璃夹取机构，所述玻璃夹取机构包括一对搬运夹取玻璃片的机械臂，所述信号处理控制系统与所述机械臂连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于纳米金属的线路修复装备，其特征在于：所述表面平整化模块包括气缸和固定在气缸活塞杆上的固定座，所述固定座上设有刚性刷板(5)，所述信号处理控制系统与所述气缸连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于纳米金属的线路修复装备，其特征在于：所述表面平整化模块包括气缸和固定在气缸活塞杆上的固定座，所述固定座上设有柔性刷板，所述信号处理控制系统与所述气缸连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于纳米金属的线路修复装备，其特征在于：所述预烘干模块为定向红外仪。

6.根据权利要求1所述的一种基于纳米金属的线路修复装备，其特征在于：所述预烘干模块为充满惰性气体的加热室。

7.根据权利要求1所述的一种基于纳米金属的线路修复装备，其特征在于：所述电学检测模块包括带有电流的第一探头组和用于测电压的第二探头组，还包括与第一探头组和第二探头组连接的电性能检测器(7)，信号处理控制系统与所述电性能检测器(7)连接。

8.根据权利要求1所述的一种基于纳米金属的线路修复装备，其特征在于：所述热处理模块为退火炉。

9.根据权利要求1所述的一种基于纳米金属的线路修复装备，其特征在于：所述前处理模块(2)包括三个浸泡池，分别为有机溶液浸泡池、乙醇溶液浸泡池和稀硫酸溶液浸泡池。

10.根据权利要求1所述的一种基于纳米金属的线路修复装备，其特征在于：所述前处理模块(2)包括三个浸泡池，分别为有机溶液浸泡池、乙醇溶液浸泡池和双氧水浸泡池。

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