TWI828171B - 電子元件的維修裝置及維修方法 - Google Patents
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Abstract
一種電子元件的維修方法，其係利用一控制電路執行一程式實現，該方法包括：驅動一手爪模組抓住焊接在一電路板上之一第一標的元件並利用該手爪模組對該第一標的元件進行一二階段加熱程序；以及利用該手爪模組之一溫度感測元件感測該手爪模組之溫度，在該溫度到達一第一閾值時，驅使該手爪模組對該第一標的元件施加一向上的預設拉力並以該手爪模組之一阻力感測單元感測該手爪模組所承受之一阻力，及在該阻力和該預設拉力之差值低於一預設差值時，驅使該手爪模組暫停對該第一標的元件施加該向上的預設拉力。
Description
本發明涉及電路板的元件更換技術，尤指一種將電路板的不良元件換成良品元件的操作方法及裝置。
一般電路板的組成包括一塊基板及黏裝在該基板上的一些電子元件，譬如電阻、電容、電感、LED(light emitting diode；發光二極體)、電晶體及IC(integrated circuit；晶片)等電子元件，而該些電子元件一般係藉由焊料焊接在該基板的焊墊上。
另外，電路板在完成電子元件的黏裝後若發現其板上有一不良元件，一般係以人工操作的方式對該不良元件進行解焊，然後再將一良品元件焊接在該基板之一對應的焊墊上。
然而，以人工的方式替換電路板的不良元件實欠缺效率，且在解焊不良元件的過程中，若操作者技術不夠純熟很可能會損壞焊墊、致使焊墊脫落，甚至造成電路板無法修復。
由上述說明可知，本領域亟需一種新穎的電子元件維修方案。
本發明之一目的在於提供一種電子元件的維修方法，其可藉由一併感測加熱溫度及一不良元件和基板的即時結合力而可靠地解焊並移除該不良元件。
本發明之另一目的在於提供一種電子元件的維修方法，其可藉由感測加熱溫度是否到位以確保一良品元件的焊接。
本發明之另一目的在於提供一種電子元件的維修方法，其可藉由感測加熱溫度避免焊接過熱，從而為電路板提供一過溫保護。
本發明之另一目的在於提供一種電子元件的維修方法，其可藉由一二階段加熱方式為一標的元件提供一安全又有效率的焊接(或解焊)操作，同時避免損壞電路板上之其他元件。
本發明之又一目的在於提供一種電子元件的維修裝置，其可藉由一導熱手爪模組實現前述的維修方法以迅速又可靠地對一電路板上的標的元件進行焊接(或解焊)操作。
為達上述目的，一種電子元件的維修方法乃被提出，其係利用一控制電路執行一程式實現，該方法包括：
驅動一手爪模組抓住焊接在一電路板上之一第一標的元件並利用該手爪模組對該第一標的元件進行一二階段加熱程序；以及
利用該手爪模組之一溫度感測元件感測該手爪模組之溫度，在該溫度到達一第一閾值時，驅使該手爪模組對該第一標的元件施加一向上的預設拉力並以該手爪模組之一阻力感測單元感測該手爪模組所承受之一阻力，及在該阻力和該預設拉力之差值低於一預設差值時，驅使該手爪模組暫停對該第一標的元件施加該向上的預設拉力。
在一實施例中，所述之電子元件的維修方法進一步包括：
在該溫度到達一第二閾值時，暫停對該第一標的元件進行之該二階段加熱程序，其中，該第二閾值大於該第一閾值。
在一實施例中，所述之電子元件的維修方法進一步包括：驅動該手爪模組抓住一第二標的元件並將其置放在該電路板上；利用該手爪模組對該第二標的元件進行該二階段加熱程序；以及利用該溫度感測元件感測該手爪模組之溫度，及在該溫度到達一第三閾值時，暫停對該第二標的元件進行之該二階段加熱程序，其中該第三閾值係介於該第一閾值和該第二閾值之間。
在一實施例中，該二階段加熱程序係利用一雷射加熱設備執行，且其包含利用一第一波長之雷射光照射該手爪模組一段時間之一第一階段及利用一第二波長之雷射光照射該手爪模組另一段時間之一第二階段，其中，該第一波長短於該第二波長。
在一實施例中，該二階段加熱程序進一步利用一熱風設備輔助加熱。
為達上述目的，本發明進一步提出一種電子元件的維修裝置，其具有一控制電路及一手爪模組，該手爪模組具有一溫度感測元件及一阻力感測單元，該控制電路係用以執行一程式以實現一電子元件維修方法，且該方法包括：驅動該手爪模組抓住焊接在一電路板上之一第一標的元件並利用該手爪模組對該第一標的元件進行一二階段加熱程序；以及利用該溫度感測元件感測該手爪模組之溫度，在該溫度到達一第一閾值時，驅使該手爪模組對該第一標的元件施加一向上的預設拉力並以該阻力感測單元感測該手爪模組所承受之一阻力，及在該阻力和該預設拉力之差值低於一預設差值時，驅使該手爪模組暫停對該第一標的元件施加該向
上的預設拉力。
在一實施例中，該電子元件維修方法進一步包括：在該溫度到達一第二閾值時，暫停對該第一標的元件進行之該二階段加熱程序，其中，該第二閾值大於該第一閾值。
在一實施例中，該電子元件維修方法進一步包括：驅動該手爪模組抓住一第二標的元件並將其置放在該電路板上；利用該手爪模組對該第二標的元件進行該二階段加熱程序；以及利用該溫度感測元件感測該手爪模組之溫度，及在該溫度到達一第三閾值時，暫停對該第二標的元件進行之該二階段加熱程序，其中該第三閾值係介於該第一閾值和該第二閾值之間。
在一實施例中，所述之電子元件的維修裝置進一步具有一雷射加熱設備以執行該二階段加熱程序，該二階段加熱程序包含利用一第一波長之雷射光照射該手爪模組一段時間之一第一階段及利用一第二波長之雷射光照射該手爪模組另一段時間之一第二階段，其中，該第一波長短於該第二波長。
在一實施例中，所述之電子元件的維修裝置進一步具有一熱風設備以在該二階段加熱程序中輔助加熱。
為使 貴審查委員能進一步瞭解本發明之結構、特徵、目的、與其優點，茲附以圖式及較佳具體實施例之詳細說明如後。
請參照圖1，其繪示本發明之電子元件維修方法之一實施例的流程圖，其係利用一控制電路執行一程式實現。如圖1所示，該電子元件的維修方法包括：驅動一手爪模組抓住焊接在一電路板上之一第一標的元件並利用該手爪模組對該第一標的元件進行一二階段加熱程序(步驟a)；以及利用該手爪模組之一溫度感測元件感測該手爪模組之溫度，在該溫度到達一第一閾值時，驅使該手爪模組對該第一標的元件施加一向上的預設拉力並以該手爪模組之一阻力感測單元感測該手爪模組所承受之一阻力，及在該阻力和該預設拉力之差值低於一預設差值時，驅使該手爪模組暫停對該第一標的元件施加該向上的預設拉力(步驟b)。
在步驟a中，該二階段加熱程序係利用一雷射加熱設備執行，且其包含利用一第一波長之雷射光照射該手爪模組一段時間之一第一階段及利用一第二波長之雷射光照射該手爪模組另一段時間之一第二階段，其中，該第一波長短於該第二波長。亦即，先以能量較高之一雷射光照射該手爪模組一段時間以進行一預熱階段，再以能量較低之另一雷射光照射該手爪模組另一段時間以進行一元件熔化階段。另外，該二階段加熱程序可進一步利用一熱風設備輔助加熱。
另外，在步驟b中可進一步包括：在該溫度到達一第二閾值時，暫停對該第一標的元件進行之該二階段加熱程序，其中，該第二閾值大於該第一閾值。依此，即可避免焊接過熱而為電路板提供一過溫保護。
另外，本發明之電子元件維修方法進一步可包括將一良品元件焊接在一電路板之一焊墊上之程序。請參照圖2，其繪示本發明之電子元件維修方法之附加程序之一實施例的流程圖。如圖2所示，該附加程序包括：驅動該手爪模組抓住一第二標的元件並將其置放在該電路板上(步驟c)；利用該手爪模組對該第二標的元件進行該二階段加熱程序(步驟d)；以及利用該溫度感測元件感測該手爪模組之溫度，及在該溫度到達一第三閾值時，暫停對該第二標的元件進行之該二階段加熱程序，其中該第三閾值係介於該第一閾值和該第二閾值之間(步驟e)。
請參照圖3，其為圖1及圖2之合併流程之一實施例的連續動作示意圖。如圖3所示，該合併流程係藉由一手爪模組31對置於一工作平台30上之一電路板進行操作而實現，該電路板包含一基板20及藉由焊料24黏裝於基板20上之多個電子元件21和一不良元件22；該合併流程包括以下步驟：
(一)驅動手爪模組31至不良元件22上方俾以抓住不良元件22以進行該二階段加熱程序；
(二)利用雷射模組32產生之雷射光33照射手爪模組31以執行該二階段加熱程序；利用手爪模組31之一溫度感測元件(未示於圖中)感測手爪模組31之溫度，在該溫度到達該第一閾值時，驅使手爪模組31對不良元件22施加該向上的預設拉力並以手爪模組31之一阻力感測單元(未示於圖中)感測手爪模組31所承受之一阻力，及在該阻力和該預設拉力之差值低於該預設差值時，驅使手爪模組31暫停對不良元件22施加該向上的預設拉力；
(三)在該阻力和該預設拉力之差值不低於該預設差值時，驅使手爪模組31持續對不良元件22施加該向上的預設拉力以取出不良元件22並移開雷射模組32，以露出原先承接不良元件22之基板20上之一焊墊25；
(四)驅動手爪模組31抓住一良品元件26並將其置放在焊墊25上，並利用雷射模組32產生之雷射光33照射手爪模組31以對良品元件26進行該二階段加熱程序；以及
(五)利用該溫度感測元件感測手爪模組31之溫度，及在該溫度到達該第三閾值時，停止對良品元件26進行加熱並移開雷射模組32及手爪模組31，從而將良品元件26焊接在焊墊25上。
另外，請參照圖4，其為圖1及圖2之合併流程之另一實施例的連續動作示意圖。如圖4所示，該合併流程係藉由一手爪模組31對置於一工作平台30上之一電路板進行操作而實現，該電路板包含一基板20及藉由焊料24黏裝於基板20上之多個電子元件21和一不良元件22；該合併流程包括以下步驟：
(一)驅動手爪模組31至不良元件22上方俾以抓住不良元件22以進行該二階段加熱程序；
(二)利用雷射模組32產生之雷射光33照射手爪模組31及一熱風模組34產生之熱風吹向手爪模組31以執行該二階段加熱程序；利用手爪模組31之一溫度感測元件(未示於圖中)感測手爪模組31之溫度，在該溫度到達該第一閾值時，驅使手爪模組31對不良元件22施加該向上的預設拉力並以手爪模組31之一阻力感測單元(未示於圖中)感測手爪模組31所承受之一阻力，及在該阻力和該預設拉力之差值低於該預設差值時，驅使手爪模組31暫停對不良元件22施加該向上的預設拉力；
(三)在該阻力和該預設拉力之差值不低於該預設差值時，驅使手爪模組31持續對不良元件22施加該向上的預設拉力以取出不良元件22並移開雷射模組32及熱風模組34，以露出原先承接不良元件22之基板20上之一焊墊25；
(四)驅動手爪模組31抓住一良品元件26並將其置放在焊墊25上，並利用雷射模組32產生之雷射光33照射手爪模組31及熱風模組34產生之熱風吹向手爪模組31以對良品元件26進行該二階段加熱程序；以及
(五)利用該溫度感測元件感測手爪模組31之溫度，及在該溫度到達該第三閾值時，停止對良品元件26進行加熱並移開雷射模組32及手爪模組31，從而將良品元件26焊接在焊墊25上。
另外，不良元件22在基板20上的位置可由一控制單元提供，其中，該控制單元可藉由執行一測試程序診斷出基板20上的不良元件22的位置，其中，該測試程序可利用電流、電壓與發光亮度(當電子元件21為發光元件時)中之至少一選項作為檢測的依據。
另外，請一併參照圖5至8，其中，圖5為本發明之電子元件維修裝置之一實施例之立體示意圖；圖6為圖5之電子元件維修裝置之一熱風模組之示意圖；圖7為圖5之電子元件維修裝置之一手爪模組之示意圖；以及圖8為本發明之電子元件維修裝置之另一實施例之一側視圖。
如圖5至8所示，手爪模組31有二個具備熱傳導特性的手爪31a，並藉由一個控制單元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）。
雷射模組32配置有一個控制單元32a以調節一組光學透鏡的角度而調控雷射光的輸出量。於操作時，本發明可藉由一溫度感測裝置35檢測不良元件22的溫度，並將其回饋至控制單元32a，再使控制單元32a依該溫度調節雷射光輸出的能量，從而達到精確控制焊接(或解焊)的效果。
另外，溫度感測裝置35可有多種可能的實施例，例如包含一紅外線感測器35a之溫度感測裝置。
另外，熱風模組34配置有一個控制單元34a以控制熱風模組34的輸出功率。熱風模組34可輔助雷射模組32以使雷射模組32可減少能量輸出。於操作時，本發明可藉由溫度感測裝置35回饋訊息至控制單元34a以調節熱風模組34的輸出功率，從而協助雷射模組32達到精確控制焊接(或解焊)的效果。
另外，本發明可具有一組照明單元為手爪31a提供照明。
依上述的設計，本發明乃具有下列之優點：
(1) 本發明之電子元件的維修方法可藉由一併感測加熱溫度及一不良元件和基板的即時結合力而可靠地解焊並移除該不良元件；
(2) 本發明之電子元件的維修方法可藉由感測加熱溫度是否到位以確保一良品元件的焊接。
(3)本發明之電子元件的維修方法可藉由感測加熱溫度避免焊接過熱，從而為電路板提供一過溫保護。
(4)本發明之電子元件的維修方法可藉由一二階段加熱方式為一標的元件提供一安全又有效率的焊接(或解焊)操作，同時避免損壞電路板上之其他元件。
(5)本發明之電子元件的維修裝置可藉由一導熱手爪模組實現前述的維修方法以迅速又可靠地對一電路板上的標的元件進行焊接(或解焊)操作。
本案所揭示者，乃較佳實施例，舉凡局部之變更或修飾而源於本案之技術思想而為熟習該項技藝之人所易於推知者，俱不脫本案之專利權範疇。
綜上所陳，本案無論目的、手段與功效，皆顯示其迥異於習知技術，且其首先發明合於實用，確實符合發明之專利要件，懇請 貴審查委員明察，並早日賜予專利俾嘉惠社會，是為至禱。
20:基板
21:電子元件
22:不良元件
24:焊料
25:焊墊
26:良品元件
30:工作平台
31:手爪模組
31a:手爪
31b:控制單元
31c:伺服馬達
32:雷射模組
32a:控制單元
33:雷射光
34:熱風模組
34a:控制單元
35:溫度感測裝置
35a:紅外線感測器
圖1繪示本發明之電子元件維修方法之一實施例的流程圖；
圖2繪示本發明之電子元件維修方法之附加程序之一實施例的流程圖；
圖3為圖1及圖2之合併流程之一實施例的連續動作示意圖；
圖4為圖1及圖2之合併流程之另一實施例的連續動作示意圖；
圖5為本發明之電子元件維修裝置之一實施例之立體示意圖；
圖6為圖5之電子元件維修裝置之一熱風模組之示意圖；
圖7為圖5之電子元件維修裝置之一手爪模組之示意圖；以及
圖8為本發明之電子元件維修裝置之另一實施例之一側視圖。
Claims (8)
- 一種電子元件的維修方法，其係利用一控制電路執行一程式實現，該方法包括：驅動一手爪模組抓住焊接在一電路板上之一第一標的元件並利用該手爪模組對該第一標的元件進行一二階段加熱程序；以及利用該手爪模組之一溫度感測元件感測該手爪模組之溫度，在該溫度到達一第一閾值時，驅使該手爪模組對該第一標的元件施加一向上的預設拉力並以該手爪模組之一阻力感測單元感測該手爪模組所承受之一阻力，及在該阻力和該預設拉力之差值低於一預設差值時，驅使該手爪模組暫停對該第一標的元件施加該向上的預設拉力；其中該二階段加熱程序係利用一雷射加熱設備執行，且其包含利用一第一波長之雷射光照射該手爪模組一段時間之一第一階段及利用一第二波長之雷射光照射該手爪模組另一段時間之一第二階段，其中，該第一波長短於該第二波長。
- 如請求項1所述之電子元件的維修方法，其進一步包括：在該溫度到達一第二閾值時，暫停對該第一標的元件進行之該二階段加熱程序，其中，該第二閾值大於該第一閾值。
- 如請求項1所述之電子元件的維修方法，其進一步包括：驅動該手爪模組抓住一第二標的元件並將其置放在該電路板上；利用該手爪模組對該第二標的元件進行該二階段加熱程序；以及利用該溫度感測元件感測該手爪模組之溫度，及在該溫度到達一第三 閾值時，暫停對該第二標的元件進行之該二階段加熱程序，其中該第三閾值係介於該第一閾值和該第二閾值之間。
- 如請求項1所述之電子元件的維修方法，其中該二階段加熱程序進一步利用一熱風設備輔助加熱。
- 一種電子元件的維修裝置，其具有一控制電路及一手爪模組，該手爪模組具有一溫度感測元件及一阻力感測單元，該控制電路係用以執行一程式以實現一電子元件維修方法，且該方法包括：驅動該手爪模組抓住焊接在一電路板上之一第一標的元件並利用該手爪模組對該第一標的元件進行一二階段加熱程序；以及利用該溫度感測元件感測該手爪模組之溫度，在該溫度到達一第一閾值時，驅使該手爪模組對該第一標的元件施加一向上的預設拉力並以該阻力感測單元感測該手爪模組所承受之一阻力，及在該阻力和該預設拉力之差值低於一預設差值時，驅使該手爪模組暫停對該第一標的元件施加該向上的預設拉力；其中該手爪模組係藉由一雷射加熱設備執行該二階段加熱程序，該二階段加熱程序包含利用一第一波長之雷射光照射該手爪模組一段時間之一第一階段及利用一第二波長之雷射光照射該手爪模組另一段時間之一第二階段，其中，該第一波長短於該第二波長。
- 如請求項5所述之電子元件的維修裝置，其中，該電子元件維修方法進一步包括：在該溫度到達一第二閾值時，暫停對該第一標的元件進行之該二階段 加熱程序，其中，該第二閾值大於該第一閾值。
- 如請求項5所述之電子元件的維修裝置，其中該電子元件維修方法進一步包括：驅動該手爪模組抓住一第二標的元件並將其置放在該電路板上；利用該手爪模組對該第二標的元件進行該二階段加熱程序；以及利用該溫度感測元件感測該手爪模組之溫度，及在該溫度到達一第三閾值時，暫停對該第二標的元件進行之該二階段加熱程序，其中該第三閾值係介於該第一閾值和該第二閾值之間。
- 如請求項5所述之電子元件的維修裝置，其進一步具有一熱風設備以在該二階段加熱程序中輔助加熱。
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2022
- 2022-06-01 TW TW111120434A patent/TWI828171B/zh active
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|---|---|
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