TWI721789B

TWI721789B - 烙鐵管理系統及方法

Info

Publication number: TWI721789B
Application number: TW109105465A
Authority: TW
Inventors: 黃正豪; 吳信賢
Original assignee: 台達電子工業股份有限公司
Priority date: 2020-02-20
Filing date: 2020-02-20
Publication date: 2021-03-11
Also published as: TW202132029A

Abstract

本案提供一種烙鐵管理系統及方法。烙鐵管理系統包含目標物、烙鐵、第一溫度感測器及處理單元。烙鐵具有端部，其中端部係被加熱並與目標物相接觸。第一溫度感測器架構於感測端部之溫度。處理單元連接於第一溫度感測器，以接收端部之溫度，其中處理單元根據端部之溫度在端部與目標物相接觸之過程中所產生之變化以獲得溫度變化資訊，進而於溫度變化資訊滿足預設條件時更換烙鐵。

Description

烙鐵管理系統及方法

本案係關於一種烙鐵管理系統及方法，尤指一種可判斷烙鐵之更換時機的烙鐵管理系統及方法。

焊錫系統係利用高溫加熱狀態的烙鐵頭來熔化熔點較低的焊料金屬，並將融化的焊料用以熔接元件針腳與電路接點。由於累積長時間加熱狀態及反覆熔焊反應，將造成焊錫系統的烙鐵頭氧化，進而使烙鐵頭的導熱效果不佳並影響焊錫製程的品質。

一般而言，對於烙鐵頭的壽命評估均基於經驗數據的統計而訂，例如在製作特定數量之產品後對烙鐵頭進行更換。然而，烙鐵頭本身的品質可能落差，即便以相同規格的烙鐵頭進行相同的製程，烙鐵頭的使用損耗亦不盡相同。因此，烙鐵頭可能在更換前已失能，導致產品品質降低，烙鐵頭也可能在被更換時仍具有正常功能，因此造成資源浪費。

因此，如何發展一種可改善上述習知技術之烙鐵管理系統及方法，實為目前迫切之需求。

本案之目的在於提供一種烙鐵管理系統及方法，通過烙鐵與目標物相接觸過程中的溫度變化資訊，可即時獲得烙鐵的熱傳導性能，因此，可準確地在烙鐵的熱傳導性能低於預設程度時對烙鐵進行更換。藉此，可維持穩定的產品品質，同時避免因過早更換烙鐵而造成浪費。

為達上述目的，本案提供一種烙鐵管理系統。烙鐵管理系統包含目標物、烙鐵、第一溫度感測器及處理單元。烙鐵具有端部，其中端部係被加熱並與目標物相接觸。第一溫度感測器架構於感測端部之溫度。處理單元連接於第一溫度感測器，以接收端部之溫度，其中處理單元根據端部之溫度在端部與目標物相接觸之過程中所產生之變化以獲得溫度變化資訊，進而於溫度變化資訊滿足預設條件時更換烙鐵。

為達上述目的，本案另提供一種烙鐵管理方法。烙鐵管理方法包含步驟：(S1) 持續感測烙鐵之端部的溫度；(S2) 加熱端部，並使端部與目標物相接觸；(S3) 根據端部之溫度在端部與目標物相接觸之過程中所產生之變化獲得溫度變化資訊；以及 (S4) 判斷溫度變化資訊是否滿足預設條件，若判斷結果為是，則更換烙鐵。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案之範圍，且其中的說明及圖示在本質上係當作說明之用，而非架構於限制本案。

第1圖係為本案較佳實施例之烙鐵管理系統的架構示意圖。如第1圖所示，烙鐵管理系統1包含目標物11、烙鐵12、第一溫度感測器13及處理單元14。目標物11為具較佳熱傳導性的材料，例如但不限於金屬。烙鐵12具有端部121，端部121係被加熱並與目標物11相接觸。第一溫度感測器13係架構於感測端部121之溫度。處理單元14連接於第一溫度感測器13，以接收端部121之溫度。處理單元14根據端部121之溫度在端部121與目標物11相接觸之過程中所產生之變化以獲得溫度變化資訊，進而在溫度變化資訊滿足預設條件時更換烙鐵12。於一些實施例中，烙鐵管理系統1還包含溫度控制器15，溫度控制器15連接於烙鐵12，並架構於控制烙鐵12之端部121的溫度。

第2圖係為示意烙鐵及目標物的溫度變化的波形圖，其中烙鐵處於理想狀態。於第2圖中，係以實線表示端部121之溫度，並以虛線表示目標物11之溫度。如第2圖所示，在烙鐵12加熱目標物11以進行熔接之過程中，首先，端部121被加熱至預設溫度T0。接著，將端部121與目標物11相接觸，由於熱量傳導，端部121之溫度逐漸下降，目標物11之溫度逐漸上升。而後，在目標物11之溫度提升至與端部121之溫度相同後，端部121與目標物11之溫度一同上升。最後，端部121與目標物11之溫度提升至預設溫度T0，並持續維持在預設溫度T0。其中，端部121之溫度的下降時長為降溫時間，端部121之溫度的下降幅度為降溫幅值。另外，在端部121之溫度自預設溫度T0下降並最終回升至預設溫度T0的過程中，所耗費之時長為回溫時間。前述之降溫時間、降溫幅值及回溫時間可反映出烙鐵12之端部121的熱傳導性能。

在烙鐵12處於理想狀態時 (即烙鐵12具有正常功能且未遭使用損耗)，端部121的參考降溫時間t1r、參考降溫幅值T1r及參考回溫時間t2r係如第2圖所示。須注意的是，第2圖僅示例在烙鐵12處於理想狀態時的溫度變化情況，當烙鐵12之端部121因使用損耗而使熱傳導性能下降時，端部121及目標物11之溫度波形將產生改變。

在烙鐵12經過多次加熱狀態及反覆熔焊後，不可避免地，烙鐵12之端部121將因氧化而導致熱傳導性能下降，具體表現為端部121之降溫時間、降溫幅值及回溫時間增加。利用烙鐵管理系統1之第一溫度感測器13，可獲得烙鐵12與目標物11相接觸過程中的溫度變化資訊，從而得知烙鐵12的實際熱傳導性能。經由將實際熱傳導性能與烙鐵12在理想狀態下的熱傳導性能進行比較，可推得烙鐵12的熱傳導性能下降幅度，因此，使用者可準確地在烙鐵12的熱傳導性能低於預設程度時對烙鐵12進行更換。藉此，可維持穩定的產品品質，同時避免因過早更換烙鐵12而造成浪費。

經由溫度變化資訊是否滿足預設條件，即可得知烙鐵12之熱傳導性能是否已下降至一特定程度而不堪使用。具體而言，溫度變化資訊可例如但不限於包含烙鐵12之實際降溫時間t1、實際降溫幅值T1及實際回溫時間t2等參數值，各種溫度變化資訊之參數值與其對應之參考參數值相差一差值，而預設條件則為該差值與相應預設值的大小關係。

第3A圖係為示意烙鐵之端部於當前狀態及理想狀態下的溫度變化的波形圖，其中係以實線表示端部121在理想狀態下的溫度變化，以虛線表示端部121在當前狀態下的溫度變化。以下將以第3A圖示例說明各種溫度變化資訊之參數值及其對應之預設條件。

溫度變化資訊可包含烙鐵12之端部121的實際降溫時間t1，端部121的實際降溫時間t1與參考降溫時間t1r相差一第一差值∆t1。相應地，預設條件包括第一差值∆t1大於第一預設值，若所得之第一差值∆t1滿足該預設條件，則對烙鐵12進行更換。於一些實施例中，第一預設值可被設定為特定值或參考降溫時間t1r的特定百分比，但不以此為限。

溫度變化資訊可包含烙鐵12之端部121的實際回溫時間t2，端部121的實際回溫時間t2與參考回溫時間t2r相差一第二差值∆t2。相應地，預設條件包括第二差值∆t2大於第二預設值，若所得之第二差值∆t2滿足該預設條件，則對烙鐵12進行更換。於一些實施例中，第二預設值可被設定為特定值或參考回溫時間t2r的特定百分比，但不以此為限。

溫度變化資訊可包含烙鐵12之端部121的實際降溫幅值T1，端部121的實際降溫幅值T1與參考降溫幅值T1r相差一第三差值∆T1。相應地，預設條件包括第三差值∆T1大於第三預設值，若所得之第三差值∆T1滿足該預設條件，則對烙鐵12進行更換。於一些實施例中，第三預設值可被設定為特定值或參考降溫幅值T1r的特定百分比，但不以此為限。

於溫度變化資訊之實際降溫時間t1、實際降溫幅值T1及實際回溫時間t2等參數值中，使用者可選擇任一或多個參數值來判斷烙鐵12之實際熱傳導性能。

請再參閱第1圖。於一些實施例中，烙鐵管理系統1還包含第二溫度感測器16。第二溫度感測器16連接於處理單元14，第二溫度感測器16係架構於感測目標物11之溫度，並進而提供目標物11之溫度至處理單元14。根據目標物11之溫度在端部121與目標物11相接觸之過程中所產生之變化，處理單元14可獲得目標物11的升溫時間。通過將目標物11之升溫時間與其參考值相比較而推估烙鐵12之熱傳導性能，據此強化烙鐵12之熱傳導性能的準確性。具體而言，從目標物11與烙鐵12之端部121相接觸起，直到目標物11之溫度提升至預設溫度T0為止，所耗費之時間長度為目標物11之升溫時間，亦等同於烙鐵12之回溫時間。當烙鐵12處於理想狀態時，目標物11之參考升溫時間t3r係如第2圖所示。

第3B圖係為示意目標物於當前狀態及理想狀態下的溫度變化的波形圖，其中係以實線表示目標物11在理想狀態下的溫度變化，以虛線表示目標物11在當前狀態下的溫度變化。目標物11的實際升溫時間t3與參考升溫時間t3r相差一第四差值∆t3。若第四差值∆t3大於第四預設值，則對烙鐵12進行更換。於一些實施例中，第四預設值可被設定為特定值或參考升溫時間t3r的特定百分比，但不以此為限。

此外，在烙鐵12的使用過程中，烙鐵12可能因損壞而使熱傳導性能下降，然某些損壞透過維護作業即可修復，而無須更換烙鐵12，藉此降低成本。再者，適時地對烙鐵12進行維護亦可增加烙鐵12的使用壽命。以下係示例說明如何判斷烙鐵12的維護時機。第4圖係為示意烙鐵之端部在理想狀態時、在需進行維護時以及在需進行更換時的溫度變化的波形圖，其中係以實線表示端部121在理想狀態時的溫度曲線，以點鍊線表示烙鐵12之端部121在需進行維護時的溫度曲線，以虛線表示烙鐵12在需進行更換時的溫度曲線。使用者可將烙鐵12在需進行更換時的溫度曲線設定為第一參考溫度曲線(即第4圖中之虛線)，以及使用者可將端部121在需進行維護時的溫度曲線設定為第二參考溫度曲線(即第4圖中之點鍊線)。在端部121與目標物11相接觸之過程中，處理單元14所獲得之溫度變化資訊還包含端部121的實際溫度曲線。若實際溫度曲線與第二參考溫度曲線相符 (可容許一定誤差)，則對烙鐵12之端部121進行維護作業。

依據烙鐵12的各種可能損壞情況，可設定不同的第二參考溫度曲線，所對應之維護作業亦有所不同。舉例而言，若烙鐵12之端部121沾留殘錫，則維護作業可為通過吹氣對烙鐵12進行除錫清潔，而若端部121略為氧化，則維護作業可為使用金屬絲清潔器 (例如銅刷) 去除表面的氧化物。當然，於一些實施例中，使用者可設定多種不同的第二參考溫度曲線，以分別對應不同的損壞情況，並在端部121之實際溫度曲線符合任一第二參考溫度曲線時進行相應之維護作業。

於一些實施例中，為了設定符合特定損壞情況的參考溫度曲線，可收集具有相同損壞情況的烙鐵12，並對其端部121的溫度曲線進行統計，進而通過曲線擬合 (curve fitting) 得出該損壞情況的鑑別曲線，並以此鑑別曲線作為對應該損壞情況的參考溫度曲線。然參考溫度曲線之設定方式並不以此為限。

於一些實施例中，在判斷端部121之實際溫度曲線與參考溫度曲線是否相符時，除了透過波形圖進行比較外，亦可通過溫度變化資訊中的多個參數值來進行判斷。舉例而言，使用者所設定之參考溫度曲線包含端部121的降溫時間、降溫幅值及回溫時間等參數值，相應地，溫度變化資訊包含端部121在當前狀態下的實際降溫時間t1、實際降溫幅值T1及實際回溫時間t2等參數值，若該些參數值均相符，則可推測端部121的實際溫度曲線與參考溫度曲線相符。當然，判斷過程中所使用之參數值越多，則判斷結果越加準確。

於一些實施例中，如第1圖所示，第一溫度感測器13及第二溫度感測器16為接觸式溫度感測器，其可例如不限於利用熱電偶進行溫度感測。於另一些實施例中，如第5圖所示，第一溫度感測器13及第二溫度感測器16為非接觸式溫度感測器，其可為例如但不限於紅外線熱成像儀。

第6圖係為本案較佳實施例之烙鐵管理方法的步驟圖，其中，烙鐵管理方法適用於第1圖之烙鐵管理系統1。在烙鐵12進行多次焊錫製程後，可利用烙鐵管理方法判斷是否需更換烙鐵12。如第6圖所示，烙鐵管理方法包含步驟S1、S2、S3及S4。

於步驟S1中，持續感測烙鐵12之端部121的溫度。於步驟S2中，加熱端部121，並使端部121與目標物11相接觸。於步驟S3中，根據端部121之溫度在端部121與目標物11相接觸之過程中所產生之變化獲得溫度變化資訊。於一些實施例中，溫度變化資訊包含端部121的實際溫度曲線。於步驟S4中，判斷溫度變化資訊是否滿足預設條件或判斷實際溫度曲線是否與第一參考溫度曲線相符，若判斷結果為是，則更換烙鐵12。若步驟S4之判斷結果為否，則表示烙鐵12之損耗程度尚不以影響製程，故將烙鐵12繼續投入焊錫製程中使用，不對烙鐵12進行更換。

於一些實施例中，步驟S3中之溫度變化資訊包含端部121的實際降溫時間t1，實際降溫時間t1與參考降溫時間t1r相差第一差值∆t1。相應地，於步驟S4中，預設條件包括第一差值∆t1大於第一預設值。於一些實施例中，步驟S3中之溫度變化資訊包含端部121的實際回溫時間t2，實際回溫時間t2與參考回溫時間t2r相差第二差值∆t2，於步驟S4中，預設條件包括第二差值∆t2大於第二預設值。於一些實施例中，步驟S3中之溫度變化資訊包含端部121的實際降溫幅值T1，實際降溫幅值T1與參考降溫幅值T1r相差第三差值∆T1，於步驟S4中，預設條件包括第三差值∆T1大於第三預設值。

於一些實施例中，烙鐵管理方法於步驟S3後還包含步驟S5：判斷溫度變化資訊是否滿足預設條件或判斷實際溫度曲線是否與第二參考溫度曲線相符。若步驟S5之判斷結果為是，則對烙鐵12進行維護作業，並於維護後將烙鐵12繼續投入焊錫製程中使用。若步驟S5之判斷結果為否，則執行步驟S4，以判斷是否需更換烙鐵12。步驟S5中之預設條件可參照步驟S4中之預設條件設定具體條件，並依據各種可能損壞情況進行調整，於此不再贅述。於其他實施例中，步驟S5的順序亦可在步驟S4之後執行，亦即先進行步驟S4判斷烙鐵的是否需要進行更換作業，若判斷不需更換烙鐵，即再進行步驟S5烙鐵是否需要進行維護作業。

於一些實施例中，烙鐵管理方法在步驟S2前還包含步驟：持續感測目標物11之溫度。烙鐵管理方法之步驟S3中還包含：根據目標物11之溫度在端部121與目標物11相接觸之過程中所產生之變化獲得目標物11的實際升溫時間t3。實際升溫時間t3與參考升溫時間t3r相差第四差值∆t3。烙鐵管理方法於步驟S3後還包含步驟：判斷第四差值∆t3是否大於第四預設值，若判斷結果為是，則更換烙鐵12。

綜上所述，本案提供一種烙鐵管理系統及方法，通過烙鐵與目標物相接觸過程中的溫度變化資訊，可即時獲得烙鐵的熱傳導性能，因此，可準確地在烙鐵的熱傳導性能低於預設程度時對烙鐵進行更換。藉此，可維持穩定的產品品質，同時避免因過早更換烙鐵而造成浪費。再者，本案之烙鐵管理系統及方法可感測目標物之溫度，通過將目標物之升溫時間與其參考值相比較而推估烙鐵之熱傳導性能，據此強化烙鐵之熱傳導性能的準確性。更甚者，本案之烙鐵管理系統及方法可適時地在烙鐵出現特定損壞情況時進行維護，藉此增加烙鐵的使用壽命。

須注意，上述僅是為說明本案而提出之較佳實施例，本案不限於所述之實施例，本案之範圍由如附專利申請範圍決定。且本案得由熟習此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附專利申請範圍所欲保護者。

1:烙鐵管理系統 11:目標物 12:烙鐵 121:端部 13:第一溫度感測器 14:處理單元 15:溫度控制器 16:第二溫度感測器 T0:預設溫度 t1r:參考降溫時間 T1r:參考降溫幅值 t2r:參考回溫時間 t3r:參考升溫時間 t1:實際降溫時間 T1:實際降溫幅值 t2:實際回溫時間 t3:實際升溫時間 ∆t1:第一差值 ∆t2:第二差值 ∆T1:第三差值 ∆t3:第四差值

第1圖係為本案較佳實施例之烙鐵管理系統的架構示意圖。

第2圖係為示意烙鐵及目標物的溫度變化的波形圖，其中烙鐵處於理想狀態。

第3A圖係為示意烙鐵之端部於當前狀態及理想狀態下的溫度變化的波形圖。

第3B圖係為示意目標物於當前狀態及理想狀態下的溫度變化的波形圖。

第4圖係為示意烙鐵之端部在理想狀態時、在需進行維護時以及在需進行更換時的溫度變化的波形圖

第5圖係為本案另一較佳實施例之烙鐵管理系統的架構示意圖。

第6圖係為本案較佳實施例之烙鐵管理方法的步驟圖。

1:烙鐵管理系統

11:目標物

12:烙鐵

121:端部

13:第一溫度感測器

14:處理單元

15:溫度控制器

16:第二溫度感測器

Claims

一種烙鐵管理系統，包含：一目標物；一烙鐵，具有一端部，其中該端部係被加熱並與該目標物相接觸；一第一溫度感測器，架構於感測該端部之溫度；以及一處理單元，連接於該第一溫度感測器，以接收該端部之溫度，其中該處理單元根據該端部之溫度在該端部與該目標物相接觸之過程中所產生之變化以獲得一溫度變化資訊，進而於該溫度變化資訊滿足一預設條件時更換該烙鐵，其中該溫度變化資訊包含該端部的一實際降溫時間，該實際降溫時間與一參考降溫時間相差一第一差值，該預設條件包括該第一差值大於一第一預設值。
如申請專利範圍第1項所述之烙鐵管理系統，其中該溫度變化資訊包含該端部的一實際回溫時間，該實際回溫時間與一參考回溫時間相差一第二差值，該預設條件包括該第二差值大於一第二預設值。
如申請專利範圍第1項所述之烙鐵管理系統，其中該溫度變化資訊包含該端部的一實際降溫幅值，該實際降溫幅值與一參考降溫幅值相差一第三差值，該預設條件包括該第三差值大於一第三預設值。
如申請專利範圍第1項所述之烙鐵管理系統，其中該溫度變化資訊包含該端部的一實際溫度曲線，於該端部的該實際溫度曲線與一第一參考溫度曲線相符時係對該烙鐵進行更換；於該端部的該實際溫度曲線與一第二參考溫度曲線相符時係對該烙鐵進行一維護作業。
如申請專利範圍第1項所述之烙鐵管理系統，還包含一第二溫度感測器，其中該第二溫度感測器連接於該處理單元，該第二溫度感測器係架構於感測並提供該目標物之溫度至該處理單元，其中根據該目標物之溫度在該端部與該目標物相接觸之過程中所產生之變化，該處理單元獲得該目標物的一實際升溫時間，該實際升溫時間與一參考升溫時間相差一第四差值，該烙鐵於該第四差值大於一第四預設值時進行更換。
一種烙鐵管理方法，包含：(S1)持續感測一烙鐵之一端部的溫度；(S2)加熱該端部，並使該端部與一目標物相接觸；(S3)根據該端部之溫度在該端部與該目標物相接觸之過程中所產生之變化獲得一溫度變化資訊；以及(S4)判斷該溫度變化資訊是否滿足一預設條件，若判斷結果為是，則更換該烙鐵，其中該步驟(S3)中之該溫度變化資訊包含該端部的一實際降溫時間，該實際降溫時間與一參考降溫時間相差一第一差值，於該步驟(S4)中，該預設條件包括該第一差值大於一第一預設值。
如申請專利範圍第6項所述之烙鐵管理方法，其中該步驟(S3)中之該溫度變化資訊包含該端部的一實際回溫時間，該實際回溫時間與一參考回溫時間相差一第二差值，於該步驟(S4)中，該預設條件包括該第二差值大於一第二預設值。
如申請專利範圍第6項所述之烙鐵管理方法，其中該步驟(S3)中之該溫度變化資訊包含該端部的一實際降溫幅值，該實際降溫幅值與一參考降溫幅值相差一第三差值，於該步驟(S4)中，該預設條件包括該第三差值大於一第三預設值。
如申請專利範圍第6項所述之烙鐵管理方法，其中該步驟(S3)中之該溫度變化資訊包含該端部的一實際溫度曲線，於該步驟(S4)中，係判斷該實際溫度曲線是否與一第一參考溫度曲線相符，若判斷結果為是，則對該烙鐵進行更換。
如申請專利範圍第6項所述之烙鐵管理方法，其中該步驟(S3)中之該溫度變化資訊包含該端部的一實際溫度曲線，於執行該步驟(S4)前更包括一步驟(S5)：判斷該實際溫度曲線是否與一第二參考溫度曲線相符，若判斷結果為是，則對該烙鐵進行一維護作業。
如申請專利範圍第6項所述之烙鐵管理方法，其中該步驟(S3)中之該溫度變化資訊包含該端部的一實際溫度曲線，該步驟(S4)若判斷該溫度變化資訊不滿足該預設條件時則執行一步驟(S5)：判斷該實際溫度曲線是否與一第二參考溫度曲線相符，若判斷結果為是，則對該烙鐵進行一維護作業。
如申請專利範圍第6項所述之烙鐵管理方法，在該步驟(S2)前還包含步驟：持續感測該目標物之溫度；其中該步驟(S3)還包含根據該目標物之溫度在該端部與該目標物相接觸之過程中所產生之變化獲得該目標物的一實際升溫時間；該實際升溫時間與一參考升溫時間相差一第四差值；且該烙鐵管理方法於該步驟(S3)後還包含步驟：判斷該第四差值是否大於一第四預設值，若判斷結果為是，則更換該烙鐵。