[發明專利]帶3D視覺測量儀的焊接觀察模擬裝置及方法和焊接裝置

在審

• 申請號: 202110444140.8
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113059248A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 劉英勇
• 申請（專利權）人: 深圳市華瑞自動化系統有限公司
• 主分類號: B23K1/012
• 分類號: B23K1/012;B23K3/00
• 代理公司: 深圳市睿智專利事務所 44209
• 代理人: 周慧玲

帶3D視覺測量儀的焊接觀察模擬裝置，包括主控制器、溫度檢測裝置、溫度控制裝置和3D視覺測量儀；溫度檢測裝置獲取的溫度場信息中包括目標電子線路板卡各焊點和各元器件的溫度信息；主控制器接收溫度控制指令，控制溫度控制裝置調整焊接觀察模擬裝置內的溫度；3D視覺測量儀獲取焊接過程中焊接觀察模擬裝置內的目標電子線路板卡的3D測量影像。依據3D測量影像獲取焊接過程中電子線路板卡的尺寸變化信息；并根據尺寸變化調整焊接觀察模擬裝置內的溫度場變化曲線，使溫度場變化曲線調整到適宜焊接的狀態。使試制新電子線路板卡的焊接效率和質量大大提升，特別適用于小批量定制化的電子線路板卡的焊接。

技術領域

本發明涉及電子線路板卡焊接裝備領域，具體涉及一種焊接觀察模擬裝置和方法及裝備有焊接觀察模擬裝置的SMT回流焊接裝置。

背景技術

SMT(表面貼裝技術)是廣泛應用于微電子與半導體封裝的現代工藝技術，線路板經錫膏印刷，表面貼片和熱風回流焊接線路板，或者其他烤箱加熱使元器件焊接在線路板的焊盤上。

現有技術中的SMT回流焊接裝置通常主要聚焦于進行各區域溫度的控制。由于回流過程中焊盤和元器件是由熱風來加熱，其升溫過程受到諸如回流焊性能、元器件大小、焊盤和線路板材質等諸多因素的影響，使得一線工藝工程師只能根據所使用錫膏的溫度回流曲線的要求設置回流焊的各上下溫區溫度，經過多次的試板，經線路板的功能測試等技術手段來確定某型線路板對于某種錫膏的特定溫度回流曲線，而對應于各線路板上特定焊點和元器件在回流過程中的實際溫度變化曲線，一直是SMT工藝中“黑箱”，是SMT工業中一線工程師的盲點。尤其是無法高效地面對5G和AI時代的小批量，多品種的線路板SMT工藝。

因此準確測定線路板上焊點和元器件在回流過程中溫度變化，顯得特別重要，申請號為CN2O12748975.9，申請名稱為“回流焊機及其測溫系統”的專利申請中，提出了一種對回流元件的實際溫度的測試方法，但只是簡單記錄了元器件在線路板上的溫度變化，并沒有具有對應工業回流焊接過程的模擬功能。

本發明針對SMT行業的這一痛點，發明了SMT回流過程的觀察模擬裝置和SMT回流焊接模擬方法，為我國SMT行業工藝的精確化，高效化提供了創新的方法和工具。本申請中的焊接觀察模擬裝置，首先提出對SMT回流焊接過程先行模擬，以嘗試獲取適宜目標電子線路板卡的最佳回流焊接溫度曲線；借助各種裝備獲取目標電子線路板卡的狀態信息，并將這些狀態信息和溫度信息進行綜合，輸出適宜的回流焊接溫度曲線。

現有技術中，也有些SMT焊接裝置設置有一些觀察裝置如高速攝像裝置獲取焊接過程中的影像；但是這些影像的質量不足以用于目標電子線路板卡的尺寸變化的監控，尤其是局部的焊點和元器件的狀態變化。

現有技術中，如高速攝像裝置獲取焊接過程中的影像，通常是在焊接過程中或焊接完成后，由人工介入觀察和分析才能知道焊接過程中電子線路板的狀態變化。無法通過這些影像數據進行實時的焊接觀察模擬裝置內部的溫度調控；因此當一個新的電子線路板卡進行焊接時，往往需要反復多次經歷焊接觀察過程才能獲得較為理想的焊接觀察模擬裝置的溫度控制曲線。焊接觀察過程在新電子線路板卡焊接試制的過程時間較長，生產效率較低。對于大批量的電子線路板卡的生產，在批量生產之前進行這樣的調整是時間和成本允許的。然而，現有技術的生產效率和成本顯然不能滿足個性化小批量高質量低成本的定制化電子線路板卡的制造需求。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于避免上述現有技術方案在個性化小批量高質量低成本的定制化電子線路板卡制造中的不足，而提出了一種能進行焊接狀態監控的焊接觀察模擬裝置以及焊接觀察模擬方法和SMT回流焊接裝置，能在焊接過程中全面掌握溫度場信息和尺寸信息，并能對上述信息進行綜合分析利用，直接完成焊接溫度閉環調整過程，大大提高了電子線路板卡的生產效率，節省了電子線路板卡試制的成本。