本發(fā)明涉及激光焊接技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種在電路板上貼焊元器件的方法。

背景技術(shù)：

目前在電路板上貼焊精密元器件大部分都是僅采取回流焊或波峰焊的方式，但是也有一部分不適合這種整體烘烤式的焊接方式，原因是有些精密元器件不能經(jīng)受回流焊或波峰焊焊接過程中的高溫烘烤。針對(duì)這部分無法用回流焊等方式進(jìn)行貼焊的精密元器件，現(xiàn)有技術(shù)主要是是靠人工在顯微鏡下進(jìn)行焊接。這樣的生產(chǎn)方式不僅效率低，而且人力成本較高。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種在電路板上貼焊元器件的方法，從而克服現(xiàn)有技術(shù)中的精密元器件主要靠人工在顯微鏡下焊接，效率低，成本高的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供了一種在電路板上貼焊元器件的方法，包括：

步驟a、將錫膏熔接在電路板的待焊接位置上；

步驟b、將待焊的元器件和電路板的待焊接位置固定，使待焊接元器件的腳位和電路板待焊接位置貼合在一起；

步驟c、控制激光器出光將待焊接位置上的錫膏熔化，將元器件和電路板焊接在一起。

所述的在電路板上貼焊元器件的方法，其中，所述步驟a具體包括：

步驟a1、在電路板上的待焊接位置預(yù)先涂上錫膏；

步驟a2、將錫膏加熱進(jìn)行首次熔化后，熔接在待焊接位置上。

所述的在電路板上貼焊元器件的方法，其中，所述步驟a2中：采用回流焊或波峰焊將錫膏加熱進(jìn)行首次熔化。

所述的在電路板上貼焊元器件的方法，其中，所述步驟a之前還包括：將電路板和待焊元器件上的待焊接位置清理干凈。

所述的在電路板上貼焊元器件的方法，其中，所述步驟b中：采用仿形夾具將待焊的元器件和電路板的待焊接位置固定。

所述的在電路板上貼焊元器件的方法，其中，所述步驟c具體包括：

步驟c1、捕捉待焊接位置并發(fā)送給激光控制系統(tǒng)，控制激光器將激光出光位置匹配到待焊接位置上；

步驟c2、控制激光器在匹配的待焊接位置上出光，將待焊接位置上的錫膏進(jìn)行再次熔化，將元器件和電路板焊接在一起。

所述的在電路板上貼焊元器件的方法，其中，所述步驟c1具體包括：

步驟c11、預(yù)先采集待焊接位置的圖像，提取待焊接位置的待焊接腳位的特征并制作成圖像模板；

步驟c12、當(dāng)捕捉待焊接位置時(shí)，將捕捉到的圖像和圖像模板進(jìn)行比對(duì)，判斷是否捕捉到待焊接位置，當(dāng)是時(shí)，將待焊接位置的待焊接腳位的坐標(biāo)發(fā)送給激光控制系統(tǒng)；

步驟c13、激光控制系統(tǒng)根據(jù)待焊接腳位的坐標(biāo)，控制激光器將激光出光位置匹配到待焊接位置上。

所述的在電路板上貼焊元器件的方法，其中，所述步驟c1中，采用200～1000萬像素ccd工業(yè)相機(jī)捕捉待焊接位置。

所述的在電路板上貼焊元器件的方法，其中，所述步驟c2中，控制激光器在匹配的待焊接位置上出光時(shí)，控制激光的脈寬為100～300ns。

所述的在電路板上貼焊元器件的方法，其中，所述步驟c2中，控制激光器在匹配的待焊接位置上出光時(shí)，控制激光的光斑大小為微米級(jí)。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供了一種在電路板上貼焊元器件的方法，通過首先將錫膏熔接在電路板的待焊接位置上，然后將待焊接元器件的腳位和電路板待焊接位置固定貼合在一起，最后控制激光器出光將待焊接位置上的錫膏熔化，進(jìn)行精準(zhǔn)的激光局部加熱，將元器件和電路板焊接在一起，從而不僅有效避免了高溫烘烤焊接對(duì)精密元器件的損壞，而且替代人工焊接，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)焊接，顯著提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述激光焊接設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明在電路板上貼焊元器件的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種在電路板上貼焊元器件的方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明所述在電路板上貼焊元器件的方法基于一激光焊接設(shè)備。如圖1所示，本發(fā)明所述激光焊接設(shè)備包括：激光控制系統(tǒng)1、激光器2、擴(kuò)束鏡3、振鏡系統(tǒng)4、視覺定位系統(tǒng)5、光學(xué)聚焦鏡6、工作臺(tái)7。

本實(shí)施例中，所述激光控制系統(tǒng)1也即是電氣控制部，其用于對(duì)激光器提供能量電源，控制激光光束的輸出方式。所述激光器2可以為10～30w紅外光纖激光器(例如20w)，光束質(zhì)量因子m²小于1.5，脈沖波長為1064nm；激光器用于為激光加工材料提供光源。所述擴(kuò)束鏡3可以為1～3倍擴(kuò)束鏡，其用于將激光源發(fā)出的光進(jìn)行擴(kuò)大，提高激光的傳輸特性以使其更好地被匯聚到材料表面。所述振鏡系統(tǒng)4由掃描電機(jī)和光學(xué)反射鏡片組合而成，包括x振鏡和y振鏡，兩振鏡片尺寸可選用10mm或20mm，鏡片尺寸越大，可承接的光斑尺寸也越大；振鏡系統(tǒng)用于利用掃描電機(jī)帶動(dòng)光學(xué)鏡片進(jìn)行偏轉(zhuǎn)式運(yùn)動(dòng)，將激光按照控制軟件給定的指定位置進(jìn)行定位輸出。

本實(shí)施例中，所述視覺定位系統(tǒng)5用于捕捉待焊位置并將該位置匹配激光出光的位置，可以選用ccd工業(yè)相機(jī)捕捉待焊位置，相機(jī)像素越大，采集圖像越清晰。所述光學(xué)聚焦鏡6為f-theta透鏡，其標(biāo)稱焦距可以為160mm或254mm，或使用更大標(biāo)稱焦距的聚焦透鏡，透鏡焦距越大，加工范圍越大，聚焦光斑也越大，但是光斑太大，加熱面積越大，不宜焊接精密元器件，因此本發(fā)明優(yōu)選標(biāo)稱焦距小于254mm的f-theta透鏡；光學(xué)聚焦鏡用于將激光束在整個(gè)加工范圍內(nèi)形成均勻大小的聚焦光斑，保證在加工范圍內(nèi)激光能量輸出的一致性。所述工作平臺(tái)7用于產(chǎn)品作激光加工時(shí)放置的地方。

基于以上所述的激光焊接設(shè)備，本發(fā)明提供的一種在電路板上貼焊元器件的方法，如圖2所示，包括：

步驟s100、將錫膏熔接在電路板的待焊接位置上；

步驟s200、將待焊的元器件和電路板的待焊接位置固定，使待焊接元器件的腳位和電路板待焊接位置貼合在一起；

步驟s300、控制激光器出光將待焊接位置上的錫膏熔化，將元器件和電路板焊接在一起。

進(jìn)一步的，本實(shí)施例中，所述步驟s100也即是進(jìn)行預(yù)上錫，其具體包括：

步驟s110、在電路板上的待焊接位置預(yù)先涂上錫膏；所述錫膏可以為鉛錫膏或無鉛錫膏。

步驟s120、將錫膏加熱進(jìn)行首次熔化后，熔接在待焊接位置上。具體實(shí)施時(shí)，將電路板上待焊接位置預(yù)上錫膏后先將錫膏加熱熔化，然后緊緊熔接在待焊位置上。由于錫膏首次融化時(shí)并未有固定元器件，而僅僅是融化錫膏，因此可以采用回流焊或波峰焊將錫膏加熱進(jìn)行首次熔化。當(dāng)采用回流焊時(shí)，先利用回流焊設(shè)備在待焊電路板位置上進(jìn)行印錫，并根據(jù)錫膏特性設(shè)置相應(yīng)的回流焊溫度曲線進(jìn)行加熱，將錫膏熔接在電路板待焊接的位置上。其中，溫度曲線的最高溫度可以設(shè)置為不超過280度。

進(jìn)一步的，本實(shí)施例中，所述步驟s100之前還包括：將電路板和待焊元器件上的待焊接位置清理干凈；此清潔步驟可以避免雜質(zhì)對(duì)焊接效果的影響。

進(jìn)一步的，本實(shí)施例中，所述步驟s200也即是進(jìn)行固定位置。優(yōu)選的，可以采用相應(yīng)的仿形夾具將待焊的元器件和電路板的待焊接位置固定，并進(jìn)行保壓，以使待焊接元器件的腳位和電路板待焊位置緊緊貼合在一起，其中需要注意的是，仿形夾具不能遮擋住需要焊接的位置。

進(jìn)一步的，本實(shí)施例中，所述步驟s300具體包括：

步驟s310、捕捉待焊接位置并發(fā)送給激光控制系統(tǒng)，控制激光器將激光出光位置匹配到待焊接位置上；此步驟也即是進(jìn)行視覺定位，具體實(shí)施時(shí)，優(yōu)選采用200～1000萬像素ccd工業(yè)相機(jī)捕捉待焊接位置，例如可以采用200w、500w或者1000w像素的ccd相機(jī)。

步驟s320、控制激光器在匹配的待焊接位置上出光，將待焊接位置上的錫膏進(jìn)行再次熔化，將元器件和電路板焊接在一起；此步驟也即是進(jìn)行激光焊接，具體實(shí)施時(shí)，預(yù)先設(shè)置合適的激光參數(shù)，激光控制系統(tǒng)根據(jù)視覺定位系統(tǒng)發(fā)送過來的坐標(biāo)進(jìn)行出光，從而二次熔化錫膏，使元器件和電路板焊接在一起。

優(yōu)選的，所述步驟s320中，控制激光器在匹配的待焊接位置上出光時(shí)，控制激光的脈寬為100～300ns。經(jīng)大量測試發(fā)現(xiàn)，激光脈寬越大，激光熱效應(yīng)越明顯，焊接越容易調(diào)試，因此本發(fā)明優(yōu)選控制激光的脈寬為100～300ns，例如，可以為100ns、200ns、300ns等。

優(yōu)選的，所述步驟s320中，控制激光器在匹配的待焊接位置上出光時(shí)，控制激光的光斑大小為微米級(jí)。本發(fā)明可選用不同光斑大小的激光器作為加熱源，但是由于光斑越小，局部加熱的范圍就越小，可允許焊接的元器件就越小，相比整體烘烤的焊接方式，局部加熱不會(huì)損傷元器件的其他部位，因此在面對(duì)精密元器件時(shí)，優(yōu)選采用微米級(jí)大小的光斑。例如可以為30um、60um等。又由于聚焦鏡頭焦距越大，聚焦光斑也越大，當(dāng)使用160mm焦距的聚焦鏡頭時(shí)光斑為30um，當(dāng)使用254mm焦距的聚焦鏡頭光斑為60um，因此本發(fā)明優(yōu)選標(biāo)稱焦距小于254mm的f-theta透鏡。

進(jìn)一步的，所述步驟s310具體包括：

步驟s311、預(yù)先采集待焊接位置的圖像，提取待焊接位置的待焊接腳位的特征并制作成圖像模板；具體實(shí)施時(shí)，預(yù)先通過ccd工業(yè)相機(jī)采集待焊接位置的圖像，通過視覺軟件提取待焊接位置的待焊接元器件的腳位的特征并制作成圖像模板。

步驟s312、當(dāng)捕捉待焊接位置時(shí)，將捕捉到的圖像和圖像模板進(jìn)行比對(duì)，判斷是否捕捉到待焊接位置，當(dāng)是時(shí)，將待焊接位置的待焊接腳位的坐標(biāo)發(fā)送給激光控制系統(tǒng)；具體實(shí)施時(shí)，當(dāng)捕捉待焊接位置時(shí)，通過視覺軟件將ccd工業(yè)相機(jī)采集到的圖像和圖像模板進(jìn)行比對(duì)，判斷是否捕捉到待焊接位置，當(dāng)是時(shí)，將待焊接位置的待焊接元器件的腳位的坐標(biāo)發(fā)送給激光控制系統(tǒng)；當(dāng)否時(shí)，進(jìn)行再次捕捉待焊接位置，直至判定捕捉到預(yù)定的待焊接位置。

步驟s313、激光控制系統(tǒng)根據(jù)待焊接腳位的坐標(biāo)，控制激光器將激光出光位置匹配到待焊接位置上。

更具體的，預(yù)先調(diào)節(jié)相機(jī)焦距，使待焊接平面在ccd工業(yè)相機(jī)下成清晰的像，隨后對(duì)視覺軟件進(jìn)行標(biāo)定校正(三點(diǎn)標(biāo)定法或六點(diǎn)標(biāo)定法)，使相機(jī)坐標(biāo)系(像素坐標(biāo)系)映射到激光運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系(物理坐標(biāo)系)上，隨后在成像視野中選擇性規(guī)定圖像處理區(qū)域，以提取待焊接腳位的特征(灰度值或輪廓線)，并制作成圖像模板，然后當(dāng)捕捉待焊接位置時(shí)，通過視覺軟件將采集到的圖像和圖像模板進(jìn)行特征對(duì)比分析和判斷，從而抓取待焊接腳位的中心坐標(biāo)(x、y坐標(biāo))，并將該坐標(biāo)映射轉(zhuǎn)換成激光運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)發(fā)送給激光控制系統(tǒng)。

本發(fā)明所述在電路板上貼焊元器件的方法也即是一種激光焊錫方法，其不僅可以用來焊接對(duì)熱影響比較敏感的元器件，同時(shí)由于該方法可以使用很小的激光光斑作為加熱源，并配套ccd工業(yè)相機(jī)自動(dòng)捕捉定位焊接位置，因此可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)焊接和自動(dòng)焊接，相比于人工焊接，該方法可以焊接更精密的元器件和提高焊接效率，從而在生產(chǎn)中顯著提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本。

綜上，本發(fā)明提供的一種在電路板上貼焊元器件的方法，通過首先將錫膏熔接在電路板的待焊接位置上，然后將待焊接元器件的腳位和電路板待焊接位置固定貼合在一起，最后控制激光器出光將待焊接位置上的錫膏熔化，進(jìn)行精準(zhǔn)的激光局部加熱，將元器件和電路板焊接在一起，從而不僅有效避免了高溫烘烤焊接對(duì)精密元器件的損壞，而且替代人工焊接，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)焊接，顯著提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。