焊接插件式元件于电路板的方法及焊接系统的制作方法

xiaoxiao2020-9-10  2

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专利名称:焊接插件式元件于电路板的方法及焊接系统的制作方法
技术领域
本发明涉及一种焊接插件式元件于电路板的方法,尤其是涉及ー种于插件制作エ艺中以热辐射方式提高电路板的表面温度用于辅助焊接插件式元件于电路板的方法及焊接系统。
背景技术
电子代エ厂的的电子印刷电路板总成(Print Circuit Board Assembly, PCBA)制作エ艺主要可分为表面粘着技术(Surface Mount Technology, SMT)与插件制作エ艺(Direct Insertion Process,DIP)两种,其中插件制作エ艺是将插件式元件插件于电路板上,并经由轨道输送以分别经过喷涂助焊剂、预热、与锡炉焊接的流程。在传统的插件制作エ艺中,在电路板进入锡炉焊接前,会使用预热器对电路板进行预热。预热器可为ー红外线式预热器或一热对流式预热器。预热器是用来提高电路板14的温度,而电路板在完成预热后始进入锡炉内进行焊接。一般来说,电路板面对锡炉的一端面可称为焊接面,而相对焊接面的另一端面则可称为散热面。当锡炉的锡液通过电路板的焊接面而流入插件式元件与电路板之间时,电路板会从其散热面流失大量热能。电路板的两端面的温度差异越大,会造成锡液无法深入插件式元件与电路板之间的缝隙,意即其上锡率较差,进而降低插件制作エ艺的焊接品质,因此如何保持电路板两端面的温度維持等温恒定,即为电子印刷电路板总成制作エ艺的重要课题。

发明内容
本发明的目的在于提供一种在插件制作エ艺中以热辐射方式提高电路板的表面温度用于辅助焊接插件式元件于电路板的方法及焊接系统,以解决上述的问题。本发明揭露一种在插件制作エ艺焊接插件式元件于电路板的方法,其包含有将ー插件式元件穿设于ー电路板;喷涂助焊剂于该电路板上,该电路板的一第一面通过ー锡炉以使该锡炉输出的锡液通过该电路板的该第一面流至该插件式元件与该电路板之间;以及在该电路板的该第一面通过该锡炉时,利用一热辐射式加热装置对该电路板相异该第一面的一第二面加热用于提高该第二面的表面温度。本发明另揭露该方法另包含有于该热辐射式加热装置对该电路板的该第二面加热时,设置一遮蔽幕于该热辐射式加热装置与该电路板之间。本发明另揭露该方法另包含有利用一位置感应器检测该电路板相对于该锡炉的位置,以及依据该位置感应器的检测结果,利用ー驱动装置驱动该遮蔽幕以及该热辐射式加热装置相对该电路板移动。本发明另揭露利用该热辐射式加热装置对该电路板的该第二面加热包含有该热辐射式加热装置通过该遮蔽幕的一破孔对该电路板的该第二面上邻近该插件式元件的一区域加热。本发明另揭露该方法另包含有于该电路板的该第一面通过该锡炉时,启动ー吸烟尘器来排出该锡炉所产生的烟尘。本发明另揭露该方法另包含有于该电路板通过该锡炉前,启动ー预热器对该电路板进行预热。
本发明另揭露该预热器对该电路板的预热温度低于该热辐射式加热装置对该电路板的加热温度。本发明另揭露ー种应用于插件制作エ艺的焊接系统,其包含有一输送轨道,其用来传输ー电路板。该电路板穿设有至少ー插件式元件。该焊接系统另包含有ー喷涂装置,其设置于该输送轨道的一第一区段。该喷涂装置用来喷涂助焊剂于该电路板上。该焊接系统另包含有ー锡炉,其设置于该输送轨道的一第二区段。该锡炉用来输出锡液,以使该锡液于该电路板的一第一面通过该锡炉时通过该电路板的该第一面流至该插件式元件与该电路板之间。该焊接系统另包含有一热辐射式加热装置,其设置于该输送轨道的该第二区段且位于相对该锡炉的ー侧。该热辐射式加热装置用来加热该电路板相异该第一面的一第二面,用于提高该第二面的表面温度。本发明另揭露该焊接系统另包含有一吸烟尘器,其设置于该输送轨道的该第二区段,该吸烟尘器用来排出该锡炉所产生的烟尘。本发明另揭露该焊接系统另包含有一遮蔽幕,其设置于该热辐射式加热装置与该电路板之间,该遮蔽幕上形成有至少ー破孔。该焊接系统另包含有一传输轴,其设置于该遮蔽幕的ー侧,该传输轴用来依据该输送轨道的传输速度驱动该遮蔽幕旋转。本发明另揭露该遮蔽幕的该破孔的形状与尺寸对应于该插件式元件的形状与尺寸。本发明另揭露该焊接系统另包含有一位置感应器,其设置于该输送轨道的ー侧,该位置感应器用来感应该电路板于该输送轨道上相对该锡炉的位置。本发明另揭露该焊接系统另包含有ー驱动装置,其电连接于该位置感应器,该驱动装置用来依据该位置感应器的检测结果驱动该遮蔽幕以及该热辐射式加热装置相对该电路板移动。本发明的焊接系统是利用热辐射式加热装置于锡炉焊接电路板时以直线辐射的方式输出热能,通过遮蔽幕的破孔精准地针对正面电路板的元件周围区域的进行加热,且利用位置感应器与驱动装置驱动热辐射式加热装置与遮蔽幕的组合相对电路板移动,以使热辐射式加热装置可持续地对电路板的上锡区域加热,有效地提高本发明的焊接系统的上锡效率。


图I为本发明的实施例的焊接系统的示意图;图2为本发明的实施例插件式元件设置于电路板的剖视图;图3为本发明的实施例热辐射式加热装置与遮蔽幕的组合示意图;图4为本发明的实施例热辐射式加热装置的外观示意图;图5为本发明的实施例的插件制作エ艺的流程示意图。主要元件符号说明10焊接系统12插件式元件
14 电路板141第一面
143第二面16输送轨道18喷涂装置20预热器22锡炉24热辐射式加热装置26吸烟尘器28遮蔽幕29传输轴281破孔30位置感应器32 驱动装置SI第一区段S2 第二区段步骤100、102、104、106、108、110、112、11具体实施例方式请參阅图1,图I为本发明的实施例用于插件制作エ艺的焊接系统10的示意图。焊接系统10是用来将ー插件式元件12焊接于一电路板14上。焊接系统10包含有ー输送轨道16、ー喷涂装置18、一预热器20、ー锡炉22、以及ー热辐射式加热装置24。请參阅图2,图2为本发明的实施例插件式元件12穿设于电路板14的剖视图。输送轨道16可为与水平面约夹5 7度的倾斜输送带,其用来运送电路板14至锡炉22上锡,其中电路板14于进入焊接制作エ艺前已穿设有至少ー插件式元件12。喷涂装置18设置于输送轨道16的一第一区段SI,当插件式元件12穿设于电路板14后,且输送轨道16将电路板14输送至第一区段SI时,喷涂装置18用来喷涂助焊剂于电路板14上,用于使焊锡与插件式元件12的接脚更容易接合。接着,电路板14将通过可选择性设置的预热器20,预热器20可为ー热对流式预热器或一红外线式预热器等,其用来预热电路板14以提高后续制作エ艺的上锡率。焊接系统10的锡炉22设置于输送轨道16相异第一区段SI的一第二区段S2。当电路板14完成预热后,输送轨道16将电路板14输送至第二区段S2,且电路板14的一第一面141通过锡炉22。锡炉22用来输出锡液,以使锡液通过电路板14的第一面141流至插件式元件12与电路板14之间。热辐射式加热装置24设置于输送轨道16的第二区段S2且位于相对锡炉22的ー侧,因此当电路板14位于输送轨道16的第二区段S2时,热辐射式加热装置24用来加热电路板14相异第一面141的一第二面143,用来提高第二面143的表面温度以提升锡液于电路板14内部的上锡率。其中,预热器20设置于输送轨道16的第一区段SI与第二区段S2之间,预热器20针对电路板14进行预热,其预热温度上限约为摄氏120度,而热辐射式加热装置24针对电路板14上邻近插件式元件12的区域进行加热,其加热温度上限约为摄氏268度,因此预热器20对电路板14的预热温度低于热辐射式加热装置24对电路板14的加热温度。焊接系统10另可包含有一吸烟尘器26,其设置于输送轨道16的第二区段S2。吸烟尘器26用来排出锡炉22所产生的烟尘。除此之外,焊接系统10另可包含有一遮蔽幕28,其设置于热辐射式加热装置24与电路板14之间。遮蔽幕28上可形成有至少ー破孔281,破孔281的形状与尺寸对应于插件式元件12的形状与尺寸,举例来说,当插件式元件12的顶端为圆形时,破孔281为圆形造型且其尺寸略大于插件式元件12的顶端,以使插件式元件12可受到遮蔽幕28的保护而不被热辐射式加热装置24加热,而热辐射式加热装置24仅通过破孔281对电路板14上插件式元件12的非塑胶本体部分(例如外露于电路板14的金属制接脚)加热或是对非耐热元件加热,意即热辐射式加热装置24的加热范围可以是插件式元件12的可耐热部分(如金属制接脚)或是插件式元件12周围的电路板14的区域(如图I所示中围绕插件式元件12的环形区域)。焊接系统10另可包含有一传输轴29,其设置于遮蔽幕28的ー侧。传输轴29用来依据输送轨道16传输电路板14的速度而驱动遮蔽幕28往复转动,以使遮蔽幕28的破孔281可随时对正至电路板14上邻近插件式元件12的区域。请參阅图3与图4,图3为本发明的实施例热辐射式加热装置24与遮蔽幕28的组合示意图,图4为本发明的实施例热辐射式加热装置24的外观示意图。如图3与图4所示,破孔281可由多个半圆环型孔洞(或是多个方形环状孔洞)所组成,该孔洞的形状可不限于前述实施例所述,端视实际需求而定。遮蔽幕28可直接安装于热辐射式加热装置24的外侧,热辐射式加热装置24可为ー红外线式热源,其可通过遮蔽幕28的破孔281输出热能。焊接系统10另可包含有一位置感应器30,其设置于输送轨道16的ー侧。位置感应器30用来感应电路板14于输送轨道16上相对锡炉22的位置。焊接系统10另可包含有ー驱动装置32,其电连接于位置感应器30。当电路板14被运送至输送轨道16的第二区段S2时,位置感应器30可感应到电路板14,而驱动装置32用来依据位置感应器30的检测结果驱动遮蔽幕28与热辐射式加热装置24相对电路板14移动,因此热辐射式加热装置24可通过遮蔽幕28的破孔281针对电路板14的第二面143上插件式元件12的区域进行加热。请參阅图5,图5为本发明的实施例以插件制作エ艺焊接插件式元件12于电路板14的流程示意图。该方法包含有下列步骤步骤100 :将插件式元件12穿设于电路板14。步骤102 :输送轨道16输送电路板14至第一区段SI以喷涂助焊剂于电路板14上。步骤104 :在电路板14离开第一区段SI时,启动预热器20对电路板14进行预热。步骤106 :在电路板14进入第二区段S2前,启动吸烟尘器26。步骤108 :输送电路板14进入第二区段S2,以使电路板14的第一面141通过锡炉22。步骤110 :在电路板14进入第二区段S2时,利用位置感应器30检测电路板14相对锡炉22的位置。步骤112 :依据位置感应 器30的检测结果,利用驱动装置32驱动遮蔽幕28以及热辐射式加热装置24相对电路板14移动,以使热辐射式加热装置24通过遮蔽幕28的破孔281对电路板14上邻近插件式元件12的区域加热。步骤114 :锡炉22的锡液通过电路板14的第一面141流至插件式元件12与电路板14之间,而完成上锡动作。在此针对上述步骤分别进行详细说明。使用者可利用自动机械装置或人工方式将插件式元件12穿设于电路板14上,接着输送轨道16输送电路板14进入第一区段SI,以便于喷涂装置18喷涂助焊剂于电路板14上。在电路板14进入锡炉22进行焊接前(意即电路板14离开输送轨道16的第一区段SI且未进入第二区段S2吋),预热器20对电路板14预热,其功用在于提高后续焊接制作エ艺的上锡率。一般来说,预热器20可为ー红外线式预热器或一热风对流式预热器。由于插件式元件12的耐热温度上限约为摄氏150度,而当电路板14被预热至超过摄氏120度时,插件式元件12的温度即可能会大于其耐热值(摄氏150度),因此预热器20对电路板14的预热温度一般不超过摄氏120度。接下来,当电路板14进入第二区段S2进行焊接吋,吸烟尘器26会被启动以用来排出电路板14通过锡炉22时所产生的烟尘。接着电路板14被输送轨道16导引进入第二区段S2,以使电路板14的第一面141通过锡炉22,此时锡炉22的锡液会通过电路板14的第一面141流至插件式元件12与电路板14之间。为了提高锡液于电路板14内的上锡率,本发明的焊接系统10包含有热辐射式加热装置24,其用来加热电路板14的第二面143,用于提高第二面143的表面温度以避免第一面141与第二面143的温差过大。当 锡液自电路板14的第一面141进入插件式元件12与电路板14之间时,若电路板14的第一面141与第二面143间的温差过大,锡液会快速地冷却而无法深入插件式元件12与电路板14之间。反之来说,若电路板14的第一面141与第二面143间的温度差异较小,锡炉22的锡液即可在其固化前有效地深入电路板14内用以穿设插件式元件12的管道,其上锡效率相较于未使用热辐射式加热装置24的传统焊接制作エ艺可提高百分之五十以上,故可有效提升本发明的插件式元件12于电路板14上的焊接品质。因此,本发明的热辐射式加热装置24即可于电路板14进入第二区段S2,且利用锡炉22对插件式元件12进行焊接时,加热电路板14相对锡炉22的另ー侧(意即散热面的第二面143),以保持电路板14的两端面(意即焊接面的第一面141与第二面143)的温度相近。值得ー提的是,锡炉22的锡液的温度约为摄氏268度,故热辐射式加热装置24需将电路板14的第二面143加热至摄氏268度左右,以确保电路板14的第一面141与第二面143的温度相近。然而,由于插件式元件12的耐热温度上限仅达到摄氏150度,故焊接系统10另包含有遮蔽幕28、传输轴29、位置感应器30、与驱动装置32,其用来协助热辐射式加热装置24针对电路板14的第二面143上邻近插件式元件12的区域进行加热。首先,遮蔽幕28表面所形成破孔281的数量、形状与尺寸对应于穿设电路板14的插件式元件12的数量、形状与尺寸。遮蔽幕28设置于热辐射式加热装置24与电路板14之间,以使得热辐射式加热装置24所产生以直线行进的辐射热源可通过破孔281准确地加热电路板14上的预设区域(意即如图I所示中邻近插件式元件12的区域),而不会影响到电路板14的第ニ面143上非插件式元件12的区域。此外,由于电路板14沿着输送轨道16移动,故位置感应器30可用来感应电路板14于输送轨道16上相对锡炉22的位置,且驱动装置32可依据位置感应器30的检测結果,驱动传输轴29以带动遮蔽幕28与热辐射式加热装置24的组合相对电路板14移动,遮蔽幕28往复转动的速度对应于输送轨道16传输电路板14的速度,以使热辐射式加热装置24可通过遮蔽幕28的破孔281持续地对电路板14的预设区域(如图I所示中邻近插件式元件12的区域)进行加热,而达到加热第二面143的表面温度以缩小电路板14两端面温差的目的,用于提闻锡液于电路板14内的上锡率。相比较于背景技术,本发明的焊接系统利用热辐射式加热装置于电路板的焊接面(第一面)通过锡炉时对电路板的散热面(第二面)加热,用于降低电路板的两端面温差以提升焊接品质。由于热辐射式加热装置的加热温度高于插件式元件的耐热温度,故本发明的焊接系统设置遮蔽幕于热辐射式加热装置与电路板之间,用以保护电路板的非上锡区域。热辐射式加热装置的热能以直线辐射的方式输出,因此热辐射式加热装置可通过遮蔽幕的破孔精准地针对上锡区域(正面电路板的插件式元件周围区域)进行加热,而不会破坏到位于非上锡区域的电子元件。此外,焊接系统的位置感应器与驱动装置可依据电路板相对锡炉的位置变化,驱动热辐射式加热装置与遮蔽幕的组合相对电路板移动,以使热辐射式加热装置可于电路板位于输送轨道的第二区段时持续地对电路板的上锡区域进行加热,用于有效地提高本发明的焊接系统的上锡效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种于插件制作工艺(Direct Insertion Process,DIP)焊接插件式元件于电路板的方法,其包含有 将一插件式兀件穿设于一电路板; 喷涂助焊剂(Fluxer)于该电路板上; 该电路板的一第一面通过一锡炉,以使该锡炉输出的锡液通过该电路板的该第一面流至该插件式元件与该电路板之间;以及 在该电路板的该第一面通过该锡炉时,利用一热辐射式加热装置对该电路板相异该第一面的一第二面加热,用于提高该第二面的表面温度。
2.如权利要求I所述的方法,其另包含有 在该热辐射式加热装置对该电路板的该第二面加热时,设置一遮蔽幕于该热辐射式加热装置与该电路板之间。
3.如权利要求2所述的方法,其另包含有 利用一位置感应器检测该电路板相对于该锡炉的位置;以及 依据该位置感应器的检测结果,利用一驱动装置驱动该遮蔽幕以及该热辐射式加热装置相对该电路板移动。
4.如权利要求2所述的方法,其中利用该热辐射式加热装置对该电路板的该第二面加热包含有该热辐射式加热装置通过该遮蔽幕的一破孔对该电路板的该第二面上邻近该插件式元件的一区域加热。
5.如权利要求I所述的方法,其另包含有 在该电路板的该第一面通过该锡炉时,启动一吸烟尘器来排出该锡炉所产生的烟尘。
6.如权利要求I所述的方法,其另包含有 在该电路板通过该锡炉前,启动一预热器对该电路板进行预热。
7.如权利要求6所述的方法,其中该预热器对该电路板的预热温度低于该热辐射式加热装置对该电路板的加热温度。
8.一种应用于插件制作工艺的焊接系统,其包含有 输送轨道,其用来传输一电路板,该电路板穿设有至少一插件式元件; 喷涂装置,其设置于该输送轨道的一第一区段,该喷涂装置用来喷涂助焊剂于该电路板上; 锡炉,其设置于该输送轨道的一第二区段,该锡炉用来输出锡液,以使该锡液于该电路板的一第一面通过该锡炉时通过该电路板的该第一面流至该插件式元件与该电路板之间;以及 热辐射式加热装置,其设置于该输送轨道的该第二区段且位于相对该锡炉的一侧,该热辐射式加热装置用来加热该电路板相异该第一面的一第二面,用于提高该第二面的表面温度。
9.如权利要求8所述的焊接系统,其另包含有 遮蔽幕,其设置于该热辐射式加热装置与该电路板之间,该遮蔽幕上形成有至少一破孔;以及 传输轴,其设置于该遮蔽幕的一侧,该传输轴用来依据该输送轨道的传输速度驱动该遮蔽幕旋转。
10.如权利要求9所述的焊接系统,其中该遮蔽幕的该破孔的形状与尺寸对应于该插件式元件的形状与尺寸。
11.如权利要求9所述的焊接系统,其另包含有 位置感应器,其设置于该输送轨道的一侧,该位置感应器用来感应该电路板于该输送轨道上相对该锡炉的位置;以及 驱动装置,其电连接于该位置感应器,该驱动装置用来依据该位置感应器的检测结果驱动该遮蔽幕以及该热辐射式加热装置相对该电路板移动。
12.如权利要求9所述的焊接系统,其中该热辐射式加热装置通过该遮蔽幕的该破孔加热该电路板的该第二面上邻近该插件式元件的一区域。
13.如权利要求8所述的焊接系统,其另包含有 预热器,其设置于该输送轨道的该第一区段与该第二区段之间,该预热器用来于该电路板通过该锡炉前预热该电路板。
14.如权利要求13所述的焊接系统,其中该预热器为一热对流式预热器。
15.如权利要求13所述的焊接系统,其中该预热器对该电路板的预热温度低于该热辐射式加热装置对该电路板的加热温度。
16.如权利要求8所述的焊接系统,其另包含有 吸烟尘器,其设置于该输送轨道的该第二区段,该吸烟尘器用来排出该锡炉所产生的烟尘。
全文摘要
本发明公开一种焊接插件式元件于电路板的方法及焊接系统,该焊接插件式元件于电路板的方法包含有将一插件式元件穿设于一电路板;喷涂助焊剂于该电路板上;该电路板的一第一面通过一锡炉以使该锡炉输出的锡液通过该电路板的该第一面流至该插件式元件与该电路板之间;以及于该电路板的该第一面通过该锡炉时,利用一热辐射式加热装置对该电路板相异该第一面的一第二面加热用于提高该第二面的表面温度。
文档编号H05K3/34GK102625596SQ201110047629
公开日2012年8月1日 申请日期2011年2月28日 优先权日2011年1月28日
发明者李家贤, 谢豪骏 申请人:纬创资通股份有限公司

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