TWI804082B

TWI804082B - 電子元件的維修裝置及維修方法

Info

Publication number: TWI804082B
Application number: TW110145136A
Authority: TW
Inventors: 吳智孟
Original assignee: 創新服務股份有限公司
Priority date: 2021-12-03
Filing date: 2021-12-03
Publication date: 2023-06-01
Also published as: TW202325141A

Abstract

一種維修裝置，包括：一個工作平台；一個具備熱傳導的手爪模組，該手爪模組相對該工作平台在一個取走不良元件位置與一個拾取良品元件位置往復運動；以及，一個加熱源提升該手爪模組的熱能。所述的維修裝置按照一種維修方法，依序執行：「基板的多個電子元件之一是不良的，移動手爪模組抓住不良元件」；「熱傳導降低不良元件與基板的結合力」；「用手爪模組取走不良元件，使基板原來的位置成為空缺」；「手爪模組取來良品元件，填補基板的空缺，重複前述加熱流程」；以及，「停止加熱，降溫使良品元件與基板保持電的連接關係，移開手爪模組」等流程，實現基板的不良元件取走後，在原來的位置更換良品元件的功效，輕鬆完成維修作業，達到電子元件汰舊換新之目的。

Description

電子元件的維修裝置及維修方法

本發明涉及電子電路的修護領域，尤指一種方法，將不良的電子元件換成良品元件，以及適用該方法的一種維修裝置。

已知的電子電路，通常布置在一塊基板，電性連接一些電子元件，譬如電阻、電容、Led或其他的電子元件。根據電子電路的邏輯設計，該基板產生改變電壓、發光等預定功能。

此處所稱的電性連接，一般會採用焊接方式，以焊料將電子元件與基板的電路連在一起。

但是，良莠不齊的品質，尚無有效的目測方式，能夠從電子元件的外觀，準確地判斷其為良品或不良品。當下的檢測方式，包括但不限於電流、電壓與亮度之一選項，測試電子元件的品質。

檢測後，不良元件如何取出，換成良品元件再安裝於基板原來的位置，就成為本發明亟待解決的課題。

為了維修電子元件，本發明提供一種方法，主要目的在於：採用熱傳導方式，既能降低基板與不良元件的結合力予以取出，又能讓基板結合良品元件，輕鬆完成汰舊換新之維修目的。

本發明提供一種裝置，主要目的在於：採用具備熱傳導特性的手爪模組，搭配加熱源的結構，實現取走不良元件、換上良品元件之維修效果。

源於上述目的之達成，本發明提供新的維修方法，包括：「基板的多個電子元件之一是不良的，移動手爪模組抓住不良元件」；「熱傳導降低不良元件與基板的結合力」；「用手爪模組取走不良元件，使基板原來的位置成為空缺」；「手爪模組取來良品元件，填補基板的空缺，重複前述加熱流程」；以及，「停止加熱，降溫使良品元件與基板保持電的連接關係，移開手爪模組」。

其中，第二步驟的具體流程是：「以雷射光配合熱風對手爪模組加熱，熱傳導降低不良元件與基板的結合力」；或者，「雷射光照射手爪模組加熱，熱傳導並降低不良元件與基板的結合力」；或者，「電磁加熱手爪模組，熱傳導並降低不良元件與基板的結合力」。

另外，本發明提供新的維修裝置，包括：一個工作平台；一個具備熱傳導的手爪模組，該手爪模組相對該工作平台在一個取走不良元件位置與一個拾取良品元件位置往復運動；以及，一個加熱源提升該手爪模組的熱能。

其中，該加熱源是一個能發射雷射光的雷射模組。或者，該加熱源是一個能吹出熱氣的熱風模組。或者，該加熱源是一個將電、磁能量轉換為熱能的電磁加熱模組。或者，該加熱源是雷射模組與熱風模組共同使用模式，該熱風模組減少雷射光的能量輸出，降低一個電子元件被雷射光波能量破壞的機率，從而增加電子元件的維修效益。

如此，本發明的維修裝置承載基板，在手爪模組與加熱源的搭配下，按照本發明所述方法的流程，實現不良元件取走後，在基板原來的位置更換良品元件的功效，完成維修作業，達到汰舊換新之目的。

為使本發明之目的、特徵和優點，淺顯易懂，茲舉一個或以上較佳的實施例，配合所附的圖式詳細說明如下。

接下來，結合附圖，描述本案的實施例。附圖中，用相同的標號表示相同或近似的結構或單元。可預知的是，所述的實施例僅為本案部分的範例，不是全部的實施例。基於所述的範例能夠推演獲得其他的實施例，或視需要更改、變化的構造，均屬本案保護的範圍。

在以下描述中，方向用語如「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、「內」、「外」與「側面」，只是參照附圖的方向。方向用語的使用，是為了更好的、更清楚的描述且理解本案，不明示或暗示所述的裝置或元件必須具備特定的方位、構造和操作，故不能理解為對本案技術內容的限制。

除非特定且明確的規範和限定，在以下描述中，「安裝」、「相連」、「連接」或「設在…上」應做廣義理解，例如固定連接、拆卸式連接、一體連接、機械連接、直接地相連、間接地相連或是兩個元件內部的連接。對屬於本案領域的技術人員而言，憑藉普通知識或經驗能夠理解上述術語在各個實施例，甚至於本案具體的含義。

除非另有說明，在以下描述中，「多個」表示兩個或兩個以上。

如第2圖所示，本發明一款維修裝置的第一實施例，是在一個自動控制系統（圖未示）配備包括：一個工作平台30、一個手爪模組31與一個加熱源。

其中，該工作平台30能夠承載一片基板20的負重。當然，該基板20布置所需的電子電路（圖未示）用來連接一些電子元件21，如電阻、電容、Led或其他的電子元件。

在第一實施例中，該手爪模組31具備熱傳導的特性。該手爪模組31相對工作平台30而言，能在一個取走不良元件位置與一個拾取良品元件位置往復運動。

如第5、7〜9圖所示，參閱維修裝置的第二實施例，該手爪模組31有二個具備熱傳導特性的手爪31a，藉由一個控制單元31b驅動一個伺服馬達31c操作兩個手爪31a執行下列動作： a）抓取動作； b）鬆開動作； c）除膠動作（通常是指焊接狀態被雷射加熱解除後）； d）去殘渣動作（通常是指焊接狀態被雷射加熱解除後）； e）確保電子元件在加熱回焊時的穩定性；以及 f）精確控制下壓的高度、力量和位置（通常是指加熱回焊時）。

回頭看到第2圖，該加熱源是一個雷射模組32。該雷射模組32相對工作平台30而言，能在一個上升位置和一個下降位置來回運動。在上升位置時，該雷射模組32是不發光的。在下降位置時，順著第2圖箭頭的方向33，該雷射模組32發射至少一道雷射光束至手爪模組31，從而提升該手爪模組31的熱能。

從第5、8、9圖不難發現，該雷射模組32通常配置一個控制單元32a，該控制單元32a調節一組光學透鏡32b的角度，該組光學透鏡的聚焦特性操作精確的雷射光輸出量，涵蓋更多的手爪模組31，相對減少雷射模組32在自動控制系統的數量。

此處所稱精確的輸出量，泛指一個溫度感測裝置35，檢測電子元件21（見第2圖）的溫度，回饋一個訊息至所述的控制單元，該控制單元依此訊息的溫度值來調節雷射光輸出的能量，達到精確控制的效果。

具體而言，所述的溫度感測裝置35種類繁多，譬如：一個紅外線感測器35a。

如第4〜9圖所示，在維修裝置的第二實施例中，除了雷射模組32以外，該加熱源還有一個熱風模組34。該熱風模組34配置一個控制單元34a，該控制單元34a控制熱風模組34精確的輸出功率，相對減少雷射光的能量輸出。

當然，該溫度感測裝置35安裝在維修裝置的第二實施例。所述的紅外線感測器35a回饋訊息至該控制單元34a，調節該熱風模組34的輸出功率，達到精確控制的功效。

另外，一組照明單元36對該手爪31a提供光源。

在第10、11圖中，所述的加熱源第三實施例，是一個電磁加熱模組37，包括一條線圈37a環繞兩個手爪31a外圍。該電磁加熱模組37將交流電（如50Hz∕60Hz），轉換為高頻電壓（如20〜40kHz）輸出至線圈37a產生磁場，該手爪31a感應到磁場產生熱能。

某些實施例中，所述的維修裝置沒有雷射模組。該加熱源只有熱風模組34，亦在本發明的容許範圍。

如第1圖所示，本發明提供新的方法，通過第2圖的維修裝置，依序執行下列流程，維護或修理基板20異常的電子元件21。

第一步驟中，「基板的多個電子元件之一是不良的，移動手爪模組抓住不良元件」10的流程。雖然，該電子元件21通過一組焊料24焊接在基板20的電子電路（圖未示），卻無法證明其功能正常與否。通常，利用電流、電壓與亮度之一選項，檢測電子元件21的功能。功能正常的電子元件21，界定為一個正常元件22。功能異常或無效的電子元件21，視為一個不良元件23。根據自動控制系統（圖未示）的預設值，該手爪模組31移到取走不良元件位置，恰好在相應的不良元件23上空。接著，縮減手爪模組31至工作平台30的距離，以下降的手爪模組31抓住不良元件23。

第二步驟中，執行「熱傳導降低不良元件與基板的結合力」流程。因為加熱源是雷射模組32，所以第二步驟的具體流程為「雷射光照射手爪模組加熱，熱傳導並降低不良元件與基板的結合力」12的程序。

承接前一步驟的結果，該手爪模組31抓住不良元件23。依自動控制系統（圖未示）的預設值，從上升位置移到下降位置的雷射模組32朝向手爪模組31發射雷射光。高溫往低溫移動，故手爪模組31的高溫熱傳導至低溫的不良元件23，從而軟化基板20（的電路）與不良元件23之間的焊料24，相對降低二者的結合力。

第三步驟中，「用手爪模組取走不良元件，使基板原來的位置成為空缺」14的流程。

承接前一步驟，停止發射雷射光的雷射模組32，離開手爪模組31的上空。在焊料24的軟化期間，該手爪模組31連同不良元件23一起離開基板20。在不良元件23離開後，該基板20原位置成為一個空缺25（又稱空格）。

在第四步驟，「手爪模組取來良品元件，填補基板的空缺，重複前述加熱流程」16的程序。

承接前一步驟，該手爪模組31將不良元件23棄置定位，然後移到拾取良品元件位置，空的手爪模組31拾起一個良品元件26。該手爪模組31回到空缺25的上方，降低高度使良品元件26填補空缺25，直到良品元件26表面附著一組焊料24接觸基板20（的電路）為止。

重複第二步驟，依自動控制系統（圖未示）的預設值，該雷射模組32朝向手爪模組31發射雷射光提升溫度，熱傳導至良品元件26，使軟化的焊料24能附著良品元件26與基板20（的電路）。

第五步驟中，「停止加熱，降溫使良品元件與基板保持電的連接關係，移開手爪模組」18的流程。

承接前一步驟，停止發射雷射光的雷射模組32，離開手爪模組31的上空。降至常溫的焊料24是固體，使良品元件26結合基板20（的電路）固定不動成為正常元件22，該正常元件22通過導電的焊料24而與基板20的電路保持導電狀態。該手爪模組31離開基板20，完成電子元件21的維修作業。

因此，所述的方法彌補先前技術檢測到不良元件，卻不知如何取出不良元件的缺點，改善為基板原位置換成良品元件的優點，故本發明有效地解決先前技術的問題。

本發明提供如第3圖般的方法，配合第4〜9圖繪製維修裝置的第二實施例，維護或修理基板20異常的電子元件21的流程，大致相同於第1圖所示的方法，依序執行：「基板的多個電子元件之一是不良的，移動手爪模組抓住不良元件」10；「熱傳導降低不良元件與基板的結合力」；「用手爪模組取走不良元件，使基板原來的位置成為空缺」14；「手爪模組取來良品元件，填補基板的空缺，重複前述加熱流程」16；以及，「停止加熱，降溫使良品元件與基板保持電的連接關係，移開手爪模組」18等流程。

差異處在於：第二步驟是「以雷射光配合熱風對手爪模組加熱，熱傳導降低不良元件與基板的結合力」11的流程，以致第四與第五步驟的流程略有變化。

在第二步驟方面，除了雷射模組32的雷射光以外，該熱風模組34也會對著手爪模組31吹出熱氣（或熱風）加速升溫，熱傳導至不良元件23並軟化焊料24，降低不良元件23附著基板20（的電路）的結合力，降低正常元件22（或良品元件26）被雷射光波能量破壞的機率，從而增加電子元件21的維修效益。

在第四步驟方面，前半段「手爪模組取來良品元件，填補基板的空缺」的程序不變。後半段「重複前述加熱流程」的程序，啟動該雷射模組32與該熱風模組34，以雷射光配合熱氣（或熱風）升溫，使軟化的焊料24能附著良品元件26與基板20（的電路）。

在第五步驟方面，後半段「降溫使良品元件與基板保持電的連接關係，移開手爪模組」的程序不變。前半段「停止加熱」的程序，該雷射模組32暫停雷射光的發射，該熱風模組34暫停熱氣的輸出。至於該雷射模組32和該熱風模組34離開手爪模組31的上空，端視自動控制系統（圖未示）的預設值而定。

本發明其他的方法中，配合第10、11圖繪製加熱源的第三實施例，是將電、磁能量轉換為熱能的電磁加熱模組37，從而改變第二步驟為「電磁加熱手爪模組，熱傳導並降低不良元件與基板的結合力」的流程，維護或修理異常的電子元件21。

在第二步驟中，該線圈37a提升手爪31a的溫度，直接或間接軟化電子元件21的焊料。假設，該電子元件21是不良元件，達到結合力降低效果，從基板進行不良元件的移除動作。倘若，該電子元件21是良品元件，則使「手爪模組取來良品元件，填補基板的空缺，重複前述加熱流程」第四步驟的程序能夠順利執行。

在不背離本案廣義的概念下，熟習此項技術者能理解，並對上開的實施例進行改變。因此，本案不限於說明書揭示的特定實施例，舉凡根據本案精神與技術範疇所為的修改，均應為申請專利範圍界定的文字內容所涵蓋和保護。

10:基板的多個電子元件之一是不良的，移動手爪模組抓住不良元件

11:以雷射光配合熱風對手爪模組加熱，熱傳導降低不良元件與基板的結合力

12:雷射光照射手爪模組加熱，熱傳導並降低不良元件與基板的結合力

14:用手爪模組取走不良元件，使基板原來的位置成為空缺

16:手爪模組取來良品元件，填補基板的空缺，重複前述加熱流程

18:停止加熱，降溫使良品元件與基板保持電的連接關係，移開手爪模組

20:基板

21:電子元件

22:正常元件

23:不良元件

24:焊料

25:空缺

26:良品元件

30:工作平台

31:手爪模組

31a:手爪

31b、32a、34a:控制單元

31c:伺服馬達

32:雷射模組

32b:光學透鏡

33:方向

34:熱風模組

35:溫度感測裝置

35a:紅外線感測器

36:照明單元

37:電磁加熱模組

37a:線圈

第1圖是本發明電子元件維修方法的第一實施例的流程。第2圖是本發明第一實施例關於維修裝置的連續動作。第3圖是本發明電子元件維修方法的第二實施例的流程。第4圖是本發明第二實施例有關維修裝置的連續動作。第5圖是本發明電子元件維修裝置的第二實施例。第6圖繪製不同角度的熱風模組。第7圖顯示不同角度的手爪模組。第8圖表現維修裝置第二實施例的側面。第9圖仰視維修裝置的第二實施例。第10圖繪製加熱源的第三實施例。第11圖顯示加熱源第三實施例的側視圖。