RU226002U1 - LASER SOLDER MODULE - Google Patents

LASER SOLDER MODULE Download PDF

Info

Publication number
RU226002U1
RU226002U1 RU2024107194U RU2024107194U RU226002U1 RU 226002 U1 RU226002 U1 RU 226002U1 RU 2024107194 U RU2024107194 U RU 2024107194U RU 2024107194 U RU2024107194 U RU 2024107194U RU 226002 U1 RU226002 U1 RU 226002U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
laser
soldering
housing
lens
pyrometer
Prior art date
Application number
RU2024107194U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Николаевич Миряха
Виктор Владимирович Галушка
Алексей Игоревич Куницкий
Вадим Александрович Панарин
Игорь Владимирович Галушка
Дмитрий Николаевич Бурцев
Алексей Олегович Перов
Николай Ильич Мартынов
Алексей Алексеевич Колобов
Алексей Вячеславович Неупокоев
Евгений Владимирович Борисов
Дмитрий Александрович Автайкин
Михаил Юрьевич Старынин
Алексей Иванович Лепилов
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Предприятие "Инжект"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Предприятие "Инжект" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Предприятие "Инжект"
Application granted granted Critical
Publication of RU226002U1 publication Critical patent/RU226002U1/en

Links

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к устройствам для автоматизированной селективной лазерной пайки, например, к установкам лазерной пайки мелкосерийного и среднесерийного производства и может быть использована для пайки электронных компонентов: SMD, DIP, штыревых разъемов, гнезд, проводов и прочих компонентов электронной техники, а также композитных материалов и благородных металлов. Модуль лазерной пайки электронных компонентов печатных плат содержит корпус, пирометр, видеокамеру, устройство для изменения размера лазерного пятна и его смещения, оптическую систему, объектив, при этом в верхней части корпуса выполнено отверстие для ввода лазерного излучения, пирометр и видеокамера частично расположены над корпусом. Устройство для изменения размера лазерного пятна и его смещения расположено внутри корпуса на пути коллимированного пучка лазерного излучения, причем оно содержит подвижную собирающую линзу, неподвижную рассеивающую линзу и электрический двигатель. Оптическая система состоит из линз, полупрозрачных и отражающих зеркал. Объектив расположен в нижней части корпуса и фокусирует выходящее лазерное излучение в области пайки и принимает видимое и тепловое излучение, идущее в пирометр и видеокамеру. Сбоку к корпусу прикреплен механизм подачи проволоки с катушкой с проволочным припоем и направляющей трубкой. Обеспечивается увеличение производительности процесса пайки электронных компонентов. 6 ил. The utility model relates to the field of mechanical engineering, in particular to devices for automated selective laser soldering, for example, to laser soldering installations for small-scale and medium-scale production and can be used for soldering electronic components: SMD, DIP, pin connectors, sockets, wires and other electronic components technology, as well as composite materials and precious metals. The module for laser soldering of electronic components of printed circuit boards contains a housing, a pyrometer, a video camera, a device for changing the size of the laser spot and its displacement, an optical system, a lens, while in the upper part of the housing there is a hole for input of laser radiation, the pyrometer and video camera are partially located above the housing. A device for changing the size of the laser spot and its displacement is located inside the housing in the path of the collimated beam of laser radiation, and it contains a movable collecting lens, a stationary scattering lens and an electric motor. The optical system consists of lenses, translucent and reflective mirrors. The lens is located in the lower part of the housing and focuses the output laser radiation in the soldering area and receives visible and thermal radiation going to the pyrometer and video camera. Attached to the side of the housing is a wire feed mechanism with a spool of solder wire and a guide tube. Increases the productivity of the soldering process of electronic components. 6 ill.

Description

Область техники, к которой относится полезная модельField of technology to which the utility model relates

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к устройствам для автоматизированной селективной лазерной пайки, например, к установкам лазерной пайки мелкосерийного и среднесерийного производства и может быть использована для пайки электронных компонентов: SMD, DIP, штыревых разъемов, гнезд, проводов и прочих компонентов электронной техники, а также композитных материалов и благородных металлов.The utility model relates to the field of mechanical engineering, in particular to devices for automated selective laser soldering, for example, to laser soldering installations for small-scale and medium-scale production and can be used for soldering electronic components: SMD, DIP, pin connectors, sockets, wires and other electronic components technology, as well as composite materials and precious metals.

Уровень техникиState of the art

Из уровня техники известно устройство для лазерной пайки Seica FireFly (см. https://2shemi.ru/lazernaya-payka-pechatnyh-plat/?ysclid=lr7bdvbaly359891549#Устройство_для_лазерной_пайки), которое доступно в двух версиях, с паяльной головкой над или под печатной платой. Паяльная головка содержит источник энергии излучения, оптическую систему, ПЗС-камеру для наблюдения за процессом, пирометр для анализа тепловой мощности, подаваемой на плату, и дозатор припоя. Этот набор инструментов позволяет полностью контролировать процесс пайки.The Seica FireFly laser soldering device is known from the prior art (see https://2shemi.ru/lazernaya-payka-pechatnyh-plat/?ysclid=lr7bdvbaly359891549#Device_for_laser_soldering), which is available in two versions, with a soldering head above or below the printed circuit fee. The soldering head contains a radiation energy source, an optical system, a CCD camera for monitoring the process, a pyrometer for analyzing the thermal power supplied to the board, and a solder dispenser. This set of tools allows you to fully control the soldering process.

Однако устройство не позволяет изменять размер пятна пайки. Данное устройство фокусирует лазерное излучение в пятно, в форме кольца и рассчитано на пайку круглых отверстий, при этом плотность мощности имеет неравномерное распределение. Как следствие тонкая пленка металлизации будет разогреваться существенно выше проволочного вывода, что может привести к непропаю соединения.However, the device does not allow you to change the size of the solder spot. This device focuses laser radiation into a ring-shaped spot and is designed for soldering round holes, while the power density has an uneven distribution. As a result, the thin film of metallization will heat up significantly above the wire lead, which can lead to a failed connection.

Известен модуль лазерной пайки (см. патент RU № 183152, МПК B23K 1/005, опубл. 12.09.2018), который содержит лазерную голову, включающую систему линз фокусировки и светоделителей, пирометр и устройство для подачи припоя.A laser soldering module is known (see patent RU No. 183152, IPC B23K 1/005, published September 12, 2018), which contains a laser head including a system of focusing lenses and beam splitters, a pyrometer and a device for feeding solder.

Однако данный модуль не позволяет осуществлять автоматическое смещение пятна при изменении его размера и требует дополнительной юстировки механизма подачи проволоки при каждом изменении размера пятна.However, this module does not allow automatic shifting of the spot when its size changes and requires additional adjustment of the wire feed mechanism each time the spot size changes.

Раскрытие сущности полезной моделиDisclosure of the essence of the utility model

Техническая проблема заключается в создании устройства, модуля лазерной пайки, позволяющего управлять режимом пайки с высокой точностью, не допуская перегрев компонентов и контактных площадок, а также осуществлять оптический контроль процесса пайки.The technical problem is to create a device, a laser soldering module, that allows you to control the soldering mode with high accuracy, preventing overheating of components and contact pads, as well as to carry out optical control of the soldering process.

Технический результат заключается в увеличении производительности процесса пайки электронных компонентов.The technical result is to increase the productivity of the soldering process of electronic components.

Технический результат достигается тем, что модуль лазерной пайки, согласно решению, содержит корпус, в верхней части которого выполнено отверстие для ввода лазерного излучения и встроены пирометр и видеокамера, причем пирометр и видеокамера частично расположены над корпусом, внутри корпуса, на пути коллимированного пучка лазерного излучения размещены устройство для изменения размера лазерного пятна и его смещения, содержащее подвижную собирающую линзу, неподвижную рассеивающую линзу и электрический двигатель, оптическая система, состоящая из линз, полупрозрачных и отражающих зеркал, и объектив, расположенный в нижней части корпуса, который фокусирует выходящее лазерное излучение в области пайки и принимает видимое и тепловое излучение, идущее в пирометр и видеокамеру, при этом сбоку к корпусу прикреплен механизм подачи проволоки, включающий катушку с проволочным припоем и направляющую трубку.The technical result is achieved in that the laser soldering module, according to the solution, contains a housing, in the upper part of which there is a hole for input of laser radiation and a pyrometer and a video camera are built-in, wherein the pyrometer and video camera are partially located above the housing, inside the housing, in the path of the collimated beam of laser radiation a device is placed for changing the size of the laser spot and its displacement, containing a movable collecting lens, a stationary diverging lens and an electric motor, an optical system consisting of lenses, translucent and reflective mirrors, and a lens located in the lower part of the body, which focuses the output laser radiation into soldering area and receives visible and thermal radiation going to the pyrometer and video camera, while a wire feed mechanism, including a coil of solder wire and a guide tube, is attached to the side of the body.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

Полезная модель поясняется чертежами, где: на фиг. 1 - изображено заявляемое устройство, на фиг. 2 - оптическая схема модуля лазерной пайки, на фиг. 3 - показан пример пайки вывода компонента малым пятном, на фиг. 4 - показано распределение интенсивности лазерного излучения в области малого пятна пайки, на фиг. 5 - пример пайки вывода через отверстие большим пятном, на фиг. 6 - показано распределение интенсивности лазерного излучения в области большого пятна пайки.The utility model is illustrated by drawings, where: FIG. 1 - shows the inventive device, Fig. 2 - optical diagram of the laser soldering module, Fig. 3 - shows an example of soldering a component lead with a small spot; Fig. 4 - shows the intensity distribution of laser radiation in the area of a small solder spot; Fig. 5 is an example of soldering a lead through a hole with a large spot; in FIG. 6 - shows the distribution of laser radiation intensity in the area of a large solder spot.

Позициями на чертежах обозначено:Positions in the drawings indicate:

1. входное отверстие для ввода лазерного излучения;1. entrance hole for input of laser radiation;

2. пирометр;2. pyrometer;

3. видеокамера;3. video camera;

4. окуляр видеокамеры;4. video camera eyepiece;

5. катушка проволочного припоя;5. solder wire coil;

6. механизм подачи проволочного припоя;6. solder wire feeding mechanism;

7. направляющая трубка для проволочного припоя;7. guide tube for solder wire;

8. плоскость печатной платы;8. PCB plane;

9. объектив модуля лазерной пайки;9. laser soldering module lens;

10. полупрозрачное зеркало;10. translucent mirror;

11. отражающее зеркало;11. reflective mirror;

12. устройство для изменения размера лазерного пятна;12. device for changing the size of the laser spot;

13. подвижная собирающая линза;13. movable collecting lens;

14. неподвижная рассеивающая линза;14. fixed diverging lens;

15. коллиммирующая линза.15. collimating lens.

Осуществление полезной модели.Implementation of a utility model.

Модуль лазерной пайки содержит корпус, в верхней части которого выполнено отверстие для ввода лазерного излучения, передаваемого через оптоволоконный волновод 1, и встроены пирометр 2, видеокамера 3. Причем пирометр и видеокамера частично расположены над корпусом (фиг. 1).The laser soldering module contains a housing, in the upper part of which there is a hole for input of laser radiation transmitted through a fiber-optic waveguide 1, and a pyrometer 2 and a video camera 3 are built-in. Moreover, the pyrometer and video camera are partially located above the housing (Fig. 1).

В нижней части корпуса выполнено отверстие для объектива 9, который фокусирует выходящее лазерное излучение в область пайки на печатной плате 8 и принимает тепловое и видимое излучение поступающие в пирометр 2 и видеокамеру 3.In the lower part of the housing there is a hole for the lens 9, which focuses the outgoing laser radiation into the soldering area on the printed circuit board 8 and receives thermal and visible radiation entering the pyrometer 2 and video camera 3.

Сбоку к корпусу прикреплен механизм подачи проволоки (проволочного припоя) 6, состоящий из катушки с проволочным припоем 5 и направляющей трубки 7 (фиг. 1).Attached to the side of the body is a wire feed mechanism (solder wire) 6, consisting of a coil of solder wire 5 and a guide tube 7 (Fig. 1).

Внутри корпуса размещены: устройство для изменения размера лазерного пятна и его смещения 12, содержащее подвижную собирающую линзу 13, неподвижную рассеивающую линзу 14, и механизм электропривода (электрический двигатель, на фиг 2. не показан); оптическая система, состоящая из коллиммирующей линзы 15, линз окуляра видеокамеры 4, полупрозрачных зеркал 10 и отражающих зеркал 11, и линзы объектива 9 (фиг. 2).Inside the housing there are: a device for changing the size of the laser spot and its displacement 12, containing a movable collecting lens 13, a fixed diverging lens 14, and an electric drive mechanism (electric motor, not shown in Fig 2); an optical system consisting of a collimating lens 15, eyepiece lenses of a video camera 4, translucent mirrors 10 and reflective mirrors 11, and an objective lens 9 (Fig. 2).

Механизм электропривода предназначен для перемещения подвижной собирающей линзы 13 вдоль оптической оси под необходимым углом. Механизм привода представлен шаговым двигателем с червячной передачей, сигналы для перемещения подвижной линзы формируются микроконтроллером по командам из управляющего компьютера.The electric drive mechanism is designed to move the movable collecting lens 13 along the optical axis at the required angle. The drive mechanism is represented by a stepper motor with a worm gear; signals for moving the moving lens are generated by a microcontroller according to commands from the control computer.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Модуль лазерной пайки устанавливают на манипуляторе, который способен обеспечить перемещение в пространстве с необходимой точностью. Например, модуль лазерной пайки размещают на каретке оси Z портального манипулятора. Печатная плата располагается неподвижно на столе, а модуль лазерной пайки совершает перемещения сверху над печатной платой по заданным координатам. На портале манипулятора размещена каретка осуществляющая перемещение модуля лазерной пайки по оси Y вдоль портала, соответственно движение портала перемещает модуль лазерной пайки по оси X. Электромеханические приводы перемещений выполнены с применением сервомоторов, шарико-винтовой передачи перемещения по линейным направляющим на шариковых каретках, что обеспечивает высокую скорость, точность и воспроизводимость перемещения в заданную точку рабочего пространства по командам с управляющего компьютера.The laser soldering module is installed on a manipulator, which is capable of providing movement in space with the required accuracy. For example, a laser soldering module is placed on the Z-axis carriage of a gantry manipulator. The printed circuit board is located motionless on the table, and the laser soldering module moves from above the printed circuit board according to specified coordinates. On the portal of the manipulator there is a carriage that moves the laser soldering module along the Y axis along the portal, respectively, the movement of the portal moves the laser soldering module along the X axis. Electromechanical movement drives are made using servomotors, ball screw transmission of movement along linear guides on ball carriages, which ensures high speed, accuracy and reproducibility of movement to a given point in the workspace according to commands from the control computer.

Установка модуля лазерной пайки возможна на роботизированную руку или любой манипулятор, обеспечивающий необходимую точность перемещения.Installation of the laser soldering module is possible on a robotic arm or any manipulator that provides the necessary precision of movement.

На столе размещают печатную плату с закрепленными электронными компонентами (выводами вверх, если компоненты с пайкой через отверстие в плате).A printed circuit board is placed on the table with electronic components attached (pins up if the components are soldered through a hole in the board).

С помощью тестовой печатной платы оператор в программном обеспечении формирует таблицу для автоматической пайки серии однотипных печатных плат или осуществляет пайку индивидуально каждого соединения. Перемещением манипулятора в заданные точки над печатной платой (контроль положения ведется через видеокамеру) в таблицу сохраняют координаты и режимы пайки для этих координат. Параметры режима пайки (температурный профиль, размер нагреваемого пятна, количество и скорость подачи припоя) при необходимости корректируются и могут быть проверены оператором путем запуска процесса пайки индивидуально для конкретного соединения. При перемещении в следующую точку пайки модулю лазерной пайки может быть задана безопасная высота, на которой отсутствуют препятствия способные повредить его или элементы электронной схемы. Таблица с координатами мест пайки, режимами пайки и реперными точками может сохраняться в файле и быть загружена для использования. Координаты для точек пайки могут быть получены как напрямую с тестовой платы, так и из файлового формата (формата Gerber файлов).Using a test printed circuit board, the operator creates a table in the software for automatic soldering of a series of printed circuit boards of the same type or solders each connection individually. By moving the manipulator to specified points above the printed circuit board (position control is carried out through a video camera), the coordinates and soldering modes for these coordinates are stored in the table. The parameters of the soldering mode (temperature profile, size of the heated spot, amount and speed of solder supply) are adjusted if necessary and can be checked by the operator by starting the soldering process individually for a specific connection. When moving to the next soldering point, the laser soldering module can be set to a safe height at which there are no obstacles that could damage it or the elements of the electronic circuit. A table with coordinates of soldering locations, soldering modes and reference points can be saved in a file and loaded for use. Coordinates for solder points can be obtained either directly from the test board or from a file format (Gerber file format).

При установке очередной печатной платы по реперным точкам производится коррекция координат в таблице для автоматической пайки. Манипулятор последовательно перемещается по рассчитанным координатам и в соответствии с указанным режимом проводит процесс пайки. При изменении размера пятна подвижная линза 13 перемещается вверх или вниз с одновременным смещением в сторону от оптической оси, что в результате приводит к смещению нагреваемого лазером пятна на печатной плате. Размер пятна выбирают таким образом, чтобы прогревалась вся контактная площадка, и в случае проволочного вывода выходящего из отверстия в печатной плате, подача припоя осуществлялась в область угла (зазора) фиг. 5 не допуская столкновения проволочного припоя с жестким выводом электронного компонента. В процессе пайки заданный температурный профиль нагрева контролируется пирометром, встроенным в модуль лазерной пайки, а мощность лазерного излучения изменяется таким образом, чтобы температура в области пайки соответствовала заданной. Скорость подачи и количество припоя согласованы с профилем нагрева таким образом, что при контакте проволочного припоя с областью пайки исключалось прилипание припоя, его деформация или оплавление с образованием шарика на кончике припоя.When installing the next printed circuit board using reference points, the coordinates in the table for automatic soldering are corrected. The manipulator sequentially moves along the calculated coordinates and, in accordance with the specified mode, carries out the soldering process. When the spot size changes, the movable lens 13 moves up or down with a simultaneous displacement away from the optical axis, which results in a displacement of the laser-heated spot on the printed circuit board. The size of the spot is chosen in such a way that the entire contact pad is heated, and in the case of a wire lead coming out of the hole in the printed circuit board, the solder is supplied to the area of the corner (gap) of Fig. 5 preventing the solder wire from colliding with the hard terminal of the electronic component. During the soldering process, the specified heating temperature profile is controlled by a pyrometer built into the laser soldering module, and the laser radiation power is changed so that the temperature in the soldering area corresponds to the specified one. The feed rate and amount of solder are matched to the heating profile so that when the solder wire contacts the solder area, there is no solder sticking, deformation, or melting to form a solder ball at the solder tip.

Изменение размера пятна происходит перемещением подвижной собирающей линзы 13 с помощью электрического двигателя установленного внутри корпуса модуля лазерной пайки (шагового двигателя), на фиг 2. не показан. Ось перемещения линзы наклонена на некоторый угол от оптической оси и при перемещении линза перемещается не только вверх или вниз, а смещается в сторону, что приводит к смещению лазерного пятна на плате синхронно с изменением его размера. Неподвижная рассеивающая линза совместно с подвижной собирающей линзой и оптическими элементами линзы 15 и объектива 9 позволяют формировать размеры лазерного пятна необходимые для пайки разных контактных площадок при сохранении постоянного расстояния от модуля лазерной пайки до печатной платы. Таким образом, отпадает необходимость юстировки механизма подачи проволоки для разных по размеру паяемых соединений.The spot size is changed by moving the movable collecting lens 13 using an electric motor installed inside the laser soldering module housing (stepping motor), not shown in Fig. 2. The axis of movement of the lens is tilted at a certain angle from the optical axis and when moving the lens moves not only up or down, but shifts to the side, which leads to a displacement of the laser spot on the board synchronously with a change in its size. A fixed diverging lens together with a movable collecting lens and optical elements of lens 15 and objective 9 make it possible to form the laser spot sizes necessary for soldering different contact pads while maintaining a constant distance from the laser soldering module to the printed circuit board. Thus, there is no need to adjust the wire feeder for soldered joints of different sizes.

Заявляемое устройство, модуль лазерной пайки, объединяет устройство формирования лазерного пятна переменного размера с пропорциональным смещением относительно оптической оси, пирометр для контроля температуры в области пайки и видеокамеру.The inventive device, a laser soldering module, combines a device for forming a laser spot of variable size with a proportional displacement relative to the optical axis, a pyrometer for monitoring the temperature in the soldering area, and a video camera.

Лазерное излучение передается по оптоволоконному световоду во входное отверстие 1. Линза 15 формирует коллимированный пучок излучения, подвижная собирающая линза 13 и неподвижная рассеивающая линза 14 образуют устройство для изменения размера лазерного пятна 12. Отражающее зеркало 11 и полупрозрачное зеркало 10 смещают лазерный луч, который объективной линзой 9 фокусируется в области пайки, например, на поверхности печатной платы 8 в пределах контактной площадки для пайки. Положением подвижной собирающей линзы 13 размер нагреваемой области выбирается в зависимости от размеров паяемого соединения. На фиг. 2 слева от оптической оси приведен ход лучей для положения подвижной линзы 13’ и соответственно справа от оптической оси для положения 13 подвижной линзы. Обозначения на фиг. 2 линз 13 и 13’ соответствуют крайним положениям подвижной линзы 13. Полупрозрачные зеркала 10 объединяют в один оптический канал излучение лазера (производящего нагрев паяемого соединения), видимое излучение для цифровой видеокамеры 3 и тепловое излучение ближнего инфракрасного диапазона, для контроля пирометром 2 температуры в области пайки. Механизм подачи проволочного припоя 6 обозначено на фиг. 2 фрагментом направляющей трубки 7 для подачи проволоки с флюсом в область пайки. Пирометр, расположенный на оптической оси, сфокусирован в область подачи припоя независимо от размера лазерного пятна, что исключает необходимость его дополнительной юстировки при смене размеров паяемых соединений. Предложенное техническое решение позволяет сократить время пайки печатных плат с различными по размеру соединениями, исключая дополнительные операции по перенастройке устройства, сохраняя при этом высокое качество паяного соединения.Laser radiation is transmitted through a fiber optic light guide into the entrance hole 1. Lens 15 forms a collimated beam of radiation, a movable collecting lens 13 and a stationary diverging lens 14 form a device for changing the size of the laser spot 12. The reflecting mirror 11 and the translucent mirror 10 shift the laser beam, which the objective lens 9 is focused in the soldering area, for example, on the surface of the printed circuit board 8 within the solder pad. By the position of the movable collecting lens 13, the size of the heated area is selected depending on the size of the soldered joint. In fig. 2 shows the ray path to the left of the optical axis for the position of the movable lens 13’ and, accordingly, to the right of the optical axis for the position 13 of the movable lens. Designations in Fig. 2 lenses 13 and 13' correspond to the extreme positions of the movable lens 13. Translucent mirrors 10 combine laser radiation (which heats the soldered joint), visible radiation for a digital video camera 3 and thermal radiation in the near-infrared range into one optical channel, to control the temperature in the area with a pyrometer 2 rations. The solder wire feeding mechanism 6 is indicated in Fig. 2 with a fragment of guide tube 7 for supplying wire with flux to the soldering area. The pyrometer, located on the optical axis, is focused into the solder supply area regardless of the size of the laser spot, which eliminates the need for its additional adjustment when changing the size of the soldered joints. The proposed technical solution makes it possible to reduce the time of soldering printed circuit boards with connections of different sizes, eliminating additional operations to reconfigure the device, while maintaining high quality of the solder connection.

Нагрев лазерным излучением, контроль температуры и визуальный контроль объединены в один канал, проходящий через объективную линзу, и сфокусированы в область подачи проволочного припоя. В качестве зеркал для лазерного излучения используется интерференционное диэлектрическое многослойное покрытие, на стекле селективно отражающее лазерное излучение на рабочей длине волны лазера и прозрачное для большей части видимого и теплового излучения необходимого для оптического контроля пирометром и видеокамерой. На пути коллимированного пучка лазерного излучения размещено устройство, позволяющее одновременно изменять размер и положение пятна на поверхности паяемого соединения без изменения положения модуля лазерной пайки и устройства подачи припоя.Laser heating, temperature control and visual inspection are combined into a single channel through the objective lens and focused into the solder wire feeding area. As mirrors for laser radiation, an interference dielectric multilayer coating is used on the glass, which selectively reflects laser radiation at the operating wavelength of the laser and is transparent to most of the visible and thermal radiation necessary for optical monitoring with a pyrometer and video camera. A device is placed in the path of the collimated laser beam that allows one to simultaneously change the size and position of the spot on the surface of the soldered joint without changing the position of the laser soldering module and the solder feeder.

Пирометрический контроль температуры и место подачи проволочного припоя не зависят от размера пятна нагрева лазерным излучением, а смещение центра лазерного пятна относительно места подачи припоя позволяет исключить ряд характерных дефектов при лазерном методе пайки и процедуру юстировки места подачи припоя и пирометра при смене размеров паяемого соединения.Pyrometric temperature control and the location of the solder wire supply do not depend on the size of the heating spot by laser radiation, and the displacement of the center of the laser spot relative to the solder supply location makes it possible to eliminate a number of characteristic defects during the laser soldering method and the procedure for adjusting the solder supply location and the pyrometer when changing the size of the soldered joint.

На фиг. 4 и 6 приведены примеры равномерного распределения интенсивности излучения в области пятна нагрева и его смещение от оптической оси (места подачи припоя) в крайних положениях подвижной линзы и соответствующие им примеры фиг. 3 и 5 участков печатной платы с обозначениями места подачи припоя и положения лазерного пятна. In fig. 4 and 6 show examples of uniform distribution of radiation intensity in the area of the heating spot and its displacement from the optical axis (place of solder supply) in the extreme positions of the movable lens and the corresponding examples of Figs. 3 and 5 sections of the printed circuit board with indications of the location of solder supply and the position of the laser spot.

Высокое качество паяного соединения достигается индивидуальной коррекцией не только профиля нагрева и процессом подачи проволочного припоя для каждого соединения, но и возможностью согласованного управления размером нагреваемой лазерным излучением области и места подачи припоя. High quality of the solder joint is achieved by individual correction of not only the heating profile and the process of feeding solder wire for each joint, but also by the possibility of coordinated control of the size of the area heated by laser radiation and the location of the solder supply.

Итак, за счет автоматического смещения нагреваемой лазерным излучением области при изменении размера пятна исключается необходимость дополнительной юстировки, так как место подачи проволочного припоя и область контроля температуры не меняются.So, due to the automatic displacement of the area heated by laser radiation when the spot size changes, the need for additional adjustment is eliminated, since the location of the solder wire supply and the temperature control area do not change.

Видеокамера служит для определения положения паяемого соединения и оценки качества пайки.The video camera is used to determine the position of the soldered joint and evaluate the quality of soldering.

Claims (1)

Модуль лазерной пайки электронных компонентов печатных плат, характеризующийся тем, что он содержит корпус, пирометр, видеокамеру, устройство для изменения размера лазерного пятна и его смещения, оптическую систему, объектив, при этом в верхней части корпуса выполнено отверстие для ввода лазерного излучения, пирометр и видеокамера частично расположены над корпусом, устройство для изменения размера лазерного пятна и его смещения расположено внутри корпуса на пути коллимированного пучка лазерного излучения, причем оно содержит подвижную собирающую линзу, неподвижную рассеивающую линзу и электрический двигатель, оптическая система состоит из линз, полупрозрачных и отражающих зеркал, объектив расположен в нижней части корпуса и фокусирует выходящее лазерное излучение в области пайки и принимает видимое и тепловое излучение, идущее в пирометр и видеокамеру, при этом сбоку к корпусу прикреплен механизм подачи проволоки с катушкой с проволочным припоем и направляющей трубкой.A module for laser soldering of electronic components of printed circuit boards, characterized in that it contains a housing, a pyrometer, a video camera, a device for changing the size of the laser spot and its displacement, an optical system, a lens, while in the upper part of the housing there is a hole for input of laser radiation, a pyrometer and the video camera is partially located above the housing, the device for changing the size of the laser spot and its displacement is located inside the housing in the path of the collimated beam of laser radiation, and it contains a movable collecting lens, a fixed scattering lens and an electric motor, the optical system consists of lenses, translucent and reflective mirrors, The lens is located in the lower part of the housing and focuses the outgoing laser radiation in the soldering area and receives visible and thermal radiation going to the pyrometer and video camera, while a wire feed mechanism with a coil of solder wire and a guide tube is attached to the side of the housing.
RU2024107194U 2024-03-20 LASER SOLDER MODULE RU226002U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU226002U1 true RU226002U1 (en) 2024-05-16

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2095206C1 (en) * 1992-01-17 1997-11-10 С.Л.Т.Джапан Ко., Лтд. Soldering method
RU2608113C2 (en) * 2014-11-19 2017-01-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный технологический университет" Method of using infrared radiation, mirror electric lamps of ikz type
RU183152U1 (en) * 2017-11-07 2018-09-12 ООО "Евроинтех" LASER SOLDER INSTALLATION
RU2688888C1 (en) * 2018-05-14 2019-05-22 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Laser module and method of its manufacturing
RU2701976C1 (en) * 2018-06-18 2019-10-02 Дмитрий Владимирович Григоренко Soldering / unsoldering device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2095206C1 (en) * 1992-01-17 1997-11-10 С.Л.Т.Джапан Ко., Лтд. Soldering method
RU2608113C2 (en) * 2014-11-19 2017-01-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный технологический университет" Method of using infrared radiation, mirror electric lamps of ikz type
RU183152U1 (en) * 2017-11-07 2018-09-12 ООО "Евроинтех" LASER SOLDER INSTALLATION
RU2688888C1 (en) * 2018-05-14 2019-05-22 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Laser module and method of its manufacturing
RU2701976C1 (en) * 2018-06-18 2019-10-02 Дмитрий Владимирович Григоренко Soldering / unsoldering device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6696668B2 (en) Laser soldering method and apparatus
US6278078B1 (en) Laser soldering method
US4854667A (en) Optical fiber alignment and fixing method and apparatus therefor
US8525072B2 (en) Laser soldering apparatus
CN101269442B (en) Laser welding apparatus and method
KR20130079148A (en) Laser soldering system
CN107359134B (en) Method and device for realizing BGA chip repair by using laser
CN210412960U (en) Constant temperature laser soldering device
US20080047939A1 (en) Process and apparatus for joining at least two elements
RU226002U1 (en) LASER SOLDER MODULE
JPS62144875A (en) Device for soldering electronic constituent to circuit substrate
JP7255837B2 (en) Laser soldering method and equipment
CN104416251B (en) Automatic welding system and automatic welding method
JP7239151B2 (en) LASER SOLDERING DEVICE AND SOLDERING METHOD
KR101168446B1 (en) Metal heating apparatus, metal heating method, and light source device
KR20140061198A (en) Laser apparatus
CN210435542U (en) Light-transmitting type welding device for micro-space metal pin and core wire
CN209937970U (en) Two-dimensional running mechanism of high-precision printing machine industrial camera
JP2013215762A (en) Laser joining system and laser joining method
US11852891B2 (en) Laser processing device and method for processing a workpiece
CN213969408U (en) Facula adjustable tin wire formula laser tin soldering head
CN220761296U (en) Light path structure, device and system of laser welding device
KR102614359B1 (en) Welding Apparatus
CN213224652U (en) Online selective soldering equipment for printed circuit board
CN217019022U (en) Laser welding device