一種具有控溫電路的電路板焊接加熱機臺的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種具有控溫電路的電路板焊接加熱機臺，包括電路板傳輸線、點膠機、加熱源、轉料架、柔性電路板放置架和PLC。電路板的焊墊內設有能被各向異性導電膠埋置且與PLC相連接的溫度傳感器。點膠機和加熱源高度均能升降，加熱源上設有距離傳感器。溫度傳感器、距離傳感器和PLC相組合，形成一個溫控電路。位于點膠機和加熱源正下方的電路板傳輸線底部設置有電磁鐵；柔性電路板放置架用于柔性電路板的自動供給；轉料架能將柔性電路板放置架上的柔性電路板轉移至位于加熱源正下方的電路板上。采用上述結構后，自動化程度高，自動控制焊接加熱溫度，生產效率高且中焊墊不易散去熱能、機臺加熱方便、節省生產成本、且能增加結構強度。
【專利說明】
一種具有控溫電路的電路板焊接加熱機臺
技術領域
[0001]本發明涉及一種電子產品應用技術領域，特別是一種具有控溫電路的電路板焊接加熱機臺。
【背景技術】
[0002]電路板依據線路層的數目可分為單層電路板、雙層電路板及多層電路板。其中多層電路板堆棧多層線路層，并以貫穿孔或盲孔電性連接這些線路層。由于多層電路板可將線路層堆棧并濃縮于一小面積的電路板中，因此在追求電子產品輕、薄、短、小的趨勢下，多層電路板的應用越來越廣泛。
[0003]在焊接軟性電路板與電路板的過程中，導電膠材必須施加一定的固化溫度以形成固化的焊墊接點。若焊墊溫度不足將造成焊墊接點龜裂(Crack)、孔洞(hole)或剝離等現象。然而在傳統的電路板中，由于電路板的層數不同，其焊墊的溫度差異甚大。使得焊墊接點龜裂、孔洞或剝離等現象經常發生，造成以下難以解決的困難點:第一、焊墊接點結構強度減弱:一旦焊墊接點發生龜裂、孔洞或剝離等現象，焊墊接點的結構強度大幅地減弱。嚴重時，封裝結構或軟性電路板將無法發揮其電性功能。第二、加熱機臺操作困難:在電路板的焊接過程中，需要人工手動進行制作工藝參數(如熱源溫度、增溫速度或熱源距離)的調整，以提高特定焊墊的溫度。然加熱機臺的調整過程中，并無法精準的獲得所需的制作工藝參數，其效果不佳，且手工調整效率低下。
[0004]第三、降低制作工藝彈性:因應不同電路板具有不同的制作工藝參數，可針對不同的制作工藝參數設置不同的生產線。但每一生產線僅可搭配于特定的電路板，使得生產線的制作工藝彈性相當的低，將造成生產線閑置的狀況發生。第四、增加生產工時:在傳統的電路板與封裝結構或軟性電路板焊接過后，均需投入大量人力進行人工補焊的重工制作工藝(Reworking Process)，以補強焊墊接點的結構強度。人工補焊的工時冗長，經常形成生產線的瓶頸且增加許多生產工時。第五、增加制造成本:如上所述，傳統的電路板在其焊接制作工藝中，因增加的電路板不良品、機臺閑置時間、生產線閑置時間及重工工時與重工人力，而造成許多制造成本得浪費。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，而提供一種具有控溫電路的電路板焊接加熱機臺，該具有控溫電路的電路板焊接加熱機臺自動化程度高，自動控制焊接加熱溫度，生產效率高且中焊墊不易散去熱能、機臺加熱方便、節省生產成本、且能增加結構強度。
[0006]為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是:
一種具有控溫電路的電路板焊接加熱機臺，用于電路板中焊墊的加熱焊接，包括電路板傳輸線、點膠機、加熱源、轉料架、柔性電路板放置架和PLC。
[0007]所述電路板包括至少兩個金屬層和設置在相鄰兩個金屬層之間的絕緣層。
[0008]其中，位于表層的金屬層上設置有焊墊，焊墊能通過各向異性導電膠與柔性電路板相連接;焊墊內設置有能被各向異性導電膠埋置且與PLC相連接的溫度傳感器。
[0009]電路板傳輸線用于電路板的自動傳輸。
[0010]點膠機設置在電路板傳輸線的正上方，高度能夠升降；能為待加熱焊接電路板的焊墊上裝填各向異性導電膠。
[0011]加熱源設置在位于點膠機下游的電路板傳輸線的正上方，且高度能夠升降；加熱源上設置有與PLC相連接的距離傳感器，該距離傳感器能監測加熱源與待加熱焊接電路板兩者之間的距離。
[0012]溫度傳感器、距離傳感器和PLC相組合，形成一個溫控電路；該溫控電路還包括溫度校準電路、直流放大器和A/D轉換器;溫度傳感器能對待加熱焊接處各向異性導電膠的溫度進行實時采集，并將采集的溫度變化量轉化為電流變化量并送入直流放大器;直流放大器用于對溫度傳感器送入的電流信號進行直流放大;A/D轉換器將直流放大器輸出的模擬電壓信號轉化為數字信號送入PLC;同時，距離傳感器將采集的加熱源與待加熱焊接電路板兩者之間的距離值實時傳遞給PLC;PLC根據設定加熱溫度，實時調整加熱源與待加熱焊接電路板兩者之間的距離;溫度校準電路能將環境溫度實時采集并送入PLC，由PLC以實時采集的環境溫度對溫度傳感器進行校準和修正。
[0013]位于點膠機和加熱源正下方的電路板傳輸線底部設置有電磁鐵。
[0014]柔性電路板放置架設置在加熱源的下游，用于柔性電路板的自動供給。
[0015]轉料架為固定在電路板傳輸線一側的機械臂，該機械臂的底部設置有一塊電磁鐵;轉料架能將柔性電路板放置架上的柔性電路板轉移至位于加熱源正下方的電路板上。
[0016]所述金屬層至少有三層，其中位于底層的金屬層和所有位于中間的金屬層上均設置有與焊墊位置相對應的缺口，每個缺口內均填充有帶有輻射屏蔽性能的氧化硅隔熱層。
[0017]位于底層的金屬層的底部設置有散熱層，該散熱層為與PLC相連接的半導體散熱芯片。
[0018]所述柔性電路板放置架包括頂升臺和固定設置在頂升臺四周的圍框。
[0019]還包括設置在加熱源下游的自動清掃刷。
[0020]還包括設置在自動清掃刷下游的外觀檢測裝置。
[0021 ]本發明采用上述結構后，自動化程度高，自動控制焊接加熱溫度，生產效率高且中焊墊不易散去熱能、機臺加熱方便、節省生產成本、且能增加結構強度。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發明一種具有控溫電路的電路板焊接加熱機臺的結構示意圖。
[0023]圖2顯示了焊接加熱完成電路板的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和具體較佳實施方式對本發明作進一步詳細的說明。
[0025]如圖2所示，電路板8包括至少兩個金屬層81和設置在相鄰兩個金屬層之間的絕緣層82。其中，位于表層的金屬層上設置有焊墊87，焊墊能通過各向異性導電膠83與柔性電路板84相連接;焊墊內設置有能被各向異性導電膠埋置且與PLC相連接的溫度傳感器86。
[0026]上述溫度傳感器埋置在導電膠材中，溫度傳感器與數據采集裝置無線或有線連接。這樣設置的好處是，一方面能夠對焊接時的溫度進行實時監控，焊接更為準確，對固化溫度也能進行實時檢測，便于分析焊接過程中整個溫度的監控，及時了解焊接狀態。另一方面，當多層電路板安裝在整機中時，能在線監控多層電路板的發熱情況，為實驗分析提供有效的參考數據。
[0027]上述金屬層優選至少有三層，其中位于底層的金屬層和所有位于中間的金屬層上均設置有與焊墊位置相對應的缺口，每個缺口內均填充有帶有輻射屏蔽性能的氧化硅隔熱層85。
[0028]上述缺口以及氧化硅隔熱層的設置，當焊墊焊接時，能避免溫度從表層金屬層向下垂直延伸，并能防止信號干擾，使焊接溫度升溫速率加快，保溫效果好，焊墊不易散去熱能、機臺加熱方便、節省生產成本，進而焊接結構強度高。
[0029]位于底層的金屬層的底部設置有散熱層，該散熱層為與PLC相連接的半導體散熱芯片。
[0030]所述柔性電路板放置架優選包括頂升臺和固定設置在頂升臺四周的圍框。
[0031]如圖1所示，一種具有控溫電路的電路板焊接加熱機臺，用于電路板中焊墊的加熱焊接，包括電路板傳輸線1、點膠機2、加熱源3、轉料架4、柔性電路板放置架5、設置在加熱源下游的自動清掃刷6、設置在自動清掃刷下游的外觀檢測裝置7和PLC 9。
[0032]電路板傳輸線用于電路板的自動傳輸。
[0033]點膠機設置在電路板傳輸線的正上方，高度能夠升降；能為待加熱焊接電路板的焊墊上裝填各向異性導電膠。
[0034]加熱源設置在位于點膠機下游的電路板傳輸線的正上方，且高度能夠升降；加熱源上設置有與PLC相連接的距離傳感器31，該距離傳感器能監測加熱源與待加熱焊接電路板兩者之間的距離。
[0035]溫度傳感器、距離傳感器和PLC相組合，形成一個溫控電路；該溫控電路還包括溫度校準電路、直流放大器和A/D轉換器;溫度傳感器能對待加熱焊接處各向異性導電膠的溫度進行實時采集，并將采集的溫度變化量轉化為電流變化量并送入直流放大器;直流放大器用于對溫度傳感器送入的電流信號進行直流放大;A/D轉換器將直流放大器輸出的模擬電壓信號轉化為數字信號送入PLC;同時，距離傳感器將采集的加熱源與待加熱焊接電路板兩者之間的距離值實時傳遞給PLC;PLC根據設定加熱溫度，實時調整加熱源與待加熱焊接電路板兩者之間的距離;溫度校準電路能將環境溫度實時采集并送入PLC，由PLC以實時采集的環境溫度對溫度傳感器進行校準和修正。
[0036]位于點膠機和加熱源正下方的電路板傳輸線底部設置有電磁鐵11。
[0037]柔性電路板放置架設置在加熱源的下游，用于柔性電路板的自動供給。
[0038]轉料架為固定在電路板傳輸線一側的機械臂，該機械臂的底部設置有一塊電磁鐵;轉料架能將柔性電路板放置架上的柔性電路板轉移至位于加熱源正下方的電路板上。
[0039]—種具有控溫電路的電路板焊接加熱方法，包括如下步驟:
步驟I，電路板焊接加熱機臺的安裝:將待加熱焊接電路板放置在電路板傳輸線上，電路板的焊墊內放置溫度傳感器;點膠機安裝在電路板傳輸線的正上方，高度能夠升降;加熱源安裝在位于點膠機下游的電路板傳輸線的正上方，高度能夠升降，加熱源上安裝距離傳感器;位于點膠機和加熱源正下方的電路板傳輸線底部安裝電磁鐵;柔性電路板放置架安裝在加熱源的下游;轉料架固定在電路板傳輸線一側，轉料架為機械臂，該機械臂的底部設置有一塊電磁鐵;將溫度傳感器和距離傳感器均與PLC相連接，并與溫度校準電路、直流放大器和A/D轉換器相組合，形成一個溫控電路。
[0040]步驟2，點膠:當待加熱焊接電路板輸送至點膠機下方時，位于點膠機正下方的電路板傳輸線底部安裝的電磁鐵通電，使待加熱焊接電路板停止向前輸送;同時，點膠機下降至待加熱焊接電路板表面，將點膠機內設定量的各向異性導電膠裝填在待加熱焊接電路板的焊墊內，并將溫度傳感器進行埋置;然后，點膠機復位，位于點膠機正下方的電磁鐵斷電，點膠完成的電路板向前輸送。
[0041 ]步驟3，加熱與焊接:主要包括如下幾個步驟。
[0042]第一步，定位:當點膠完成的電路板輸送至加熱源正下方時，位于加熱源正下方的電路板傳輸線底部安裝的電磁鐵通電，將點膠完成的電路板吸附定位，停止向前輸送。
[0043]第二步，設定間隔距離范圍保持:位于加熱源上的距離傳感器自動檢測加熱源與待加熱焊接電路板兩者之間的距離，并將檢測距離值及時傳遞給PLC;PLC將該距離值與設定間隔距離范圍進行比較判定，通過調節加熱源的高度，使加熱源與待加熱焊接電路板兩者之間的距離保持在設定間隔距離范圍內。
[0044]第三步，加熱及加熱溫度調整:加熱源工作，溫度傳感器對待加熱焊接處各向異性導電膠的溫度進行實時采集，并將采集的溫度變化量轉化為電流變化量并送入直流放大器;直流放大器用于對溫度傳感器送入的電流信號進行直流放大;A/D轉換器將直流放大器輸出的模擬電壓信號轉化為數字信號送入PLC;PLC根據設定加熱溫度，實時調整加熱源與待加熱焊接電路板兩者之間的距離;溫度校準電路能將環境溫度實時采集并送入PLC，由PLC以實時采集的環境溫度對溫度傳感器進行校準和修正。
[0045]第四步，焊接:當溫度傳感器檢測到待加熱焊接處各向異性導電膠的溫度達到設定溫度時，轉料架將柔性電路板放置架上的柔性電路板轉移至位于加熱源正下方的電路板上進行焊接;焊接完成后，轉料架復位，電磁鐵斷電，焊接完成電路板繼續向前輸送。
[0046]第五步，對焊接完成電路板進行自動清掃的步驟。
[0047]第六步，對自動清掃后的電路板進行外觀檢測的步驟。
[0048]步驟4，重復步驟2和步驟3，進行下一個待加熱焊接電路板的加熱焊接。
[0049]以上詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明并不限于上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思范圍內，可以對本發明的技術方案進行多種等同變換，這些等同變換均屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種具有控溫電路的電路板焊接加熱機臺，用于電路板中焊墊的加熱焊接，其特征在于:包括電路板傳輸線、點膠機、加熱源、轉料架、柔性電路板放置架和PLC; 所述電路板包括至少兩個金屬層和設置在相鄰兩個金屬層之間的絕緣層； 其中，位于表層的金屬層上設置有焊墊，焊墊能通過各向異性導電膠與柔性電路板相連接;焊墊內設置有能被各向異性導電膠埋置且與PLC相連接的溫度傳感器； 電路板傳輸線用于電路板的自動傳輸； 點膠機設置在電路板傳輸線的正上方，高度能夠升降；能為待加熱焊接電路板的焊墊上裝填各向異性導電膠； 加熱源設置在位于點膠機下游的電路板傳輸線的正上方，且高度能夠升降；加熱源上設置有與PLC相連接的距離傳感器，該距離傳感器能監測加熱源與待加熱焊接電路板兩者之間的距離； 溫度傳感器、距離傳感器和PLC相組合，形成一個溫控電路；該溫控電路還包括溫度校準電路、直流放大器和A/D轉換器;溫度傳感器能對待加熱焊接處各向異性導電膠的溫度進行實時采集，并將采集的溫度變化量轉化為電流變化量并送入直流放大器;直流放大器用于對溫度傳感器送入的電流信號進行直流放大;A/D轉換器將直流放大器輸出的模擬電壓信號轉化為數字信號送入PLC;同時，距離傳感器將采集的加熱源與待加熱焊接電路板兩者之間的距離值實時傳遞給PLC;PLC根據設定加熱溫度，實時調整加熱源與待加熱焊接電路板兩者之間的距離;溫度校準電路能將環境溫度實時采集并送入PLC，由PLC以實時采集的環境溫度對溫度傳感器進行校準和修正； 位于點膠機和加熱源正下方的電路板傳輸線底部設置有電磁鐵； 柔性電路板放置架設置在加熱源的下游，用于柔性電路板的自動供給； 轉料架為固定在電路板傳輸線一側的機械臂，該機械臂的底部設置有一塊電磁鐵;轉料架能將柔性電路板放置架上的柔性電路板轉移至位于加熱源正下方的電路板上。2.根據權利要求1所述的具有控溫電路的電路板焊接加熱機臺，其特征在于:所述金屬層至少有三層，其中位于底層的金屬層和所有位于中間的金屬層上均設置有與焊墊位置相對應的缺口，每個缺口內均填充有帶有輻射屏蔽性能的氧化硅隔熱層。3.根據權利要求2所述的具有控溫電路的電路板焊接加熱機臺，其特征在于:位于底層的金屬層的底部設置有散熱層，該散熱層為與PLC相連接的半導體散熱芯片。4.根據權利要求1所述的具有控溫電路的電路板焊接加熱機臺，其特征在于:所述柔性電路板放置架包括頂升臺和固定設置在頂升臺四周的圍框。5.根據權利要求1所述的具有控溫電路的電路板焊接加熱機臺，其特征在于:還包括設置在加熱源下游的自動清掃刷。6.根據權利要求5所述的具有控溫電路的電路板焊接加熱機臺，其特征在于:還包括設置在自動清掃刷下游的外觀檢測裝置。
【文檔編號】H05K3/34GK105828535SQ201610336010
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月20日
【發明人】吳翠娟, 馮蓉珍
【申請人】蘇州經貿職業技術學院