一种用于自动焊接连接验证的智能焊盒，该智能焊盒包括：壳体；焊头；加热器，用于加热焊头；存储装置，用于存储与盒的特性有关的信息；处理器，用于检索与盒的特性有关的信息，监测被输送至焊头的功率电平以检测焊接接头处的液相线发生，使用所检索的信息中的一些信息来确定焊接接头的金属间化合物(IMC)的厚度，确定IMC的厚度是否在预定范围内，以及当IMC的厚度在预定范围内时生成指示信号，该指示信号指示形成了可靠的焊接接头连接；以及接口，用于对指示信号进行传送。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术总体涉及印刷电路板(PCB)的制造、修理和返工(rework)；并且更具体地涉及具有自动焊接连接验证的焊台。
技术介绍
随着在印刷电路板(PCB)上使用的各种部件越来越大、无源部件越来越小以及具有更细微的球间距尺寸的IC越来越大，对用于帮助PCB组件(PCBA)制造和返工的高质量的焊接接头的需求已经增加。有故障的焊接接头在这些年花费了公司数十亿美元。已经开发了许多方法来减少波峰焊系统的故障率。然而，对于点对点手持式焊接和返工应用，公司依赖操作者的技能来产生具有优质电连接的良好焊接接头。不管多少培训被提供给烙铁的操作者，在焊接活动期间不进行引导的情况下，操作者可能出错并且重复出错，这归因于以下事实，即对于形成具有良好电连接的焊接接头而言存在有影响烙铁的热传递的许多因素。这些因素包括焊头(soldertip)的温度、焊头的几何形状、焊料的氧化、人的行为等。此外，自动的(例如，机器人的)焊接目前是一种严格地基于开环时间的事件，其中，机器人移动至特定接头，将焊头自动地放置在接头上，自动地应用焊料，并且在规定的时间(由用于机器人的特定软件确定)之后，将焊头自动地从接头移除。重复进行该处理直至机器人的程序完成为止。该基于开环时间的事件可以通过使用本文中所公开的具有对焊接质量进行实时反馈的连接验证(CV)技术的各种实施方式来显著改进。
技术实现思路
在一些实施方式中，本专利技术为一种智能焊盒，该智能焊盒包括：壳体；焊头；加热器，用于加热焊头；存储装置，用于存储与盒的特性有关信息；处理器，用于检索与盒的特性有关的信息，监测被输送至焊头的功率电平以检测焊接接头处的液相线发生，使用所检索的信息中的一些信息来确定焊接接头的金属间化合物(IMC)的厚度，确定IMC的厚度是否在预定范围内，以及当IMC的厚度在预定范围内时生成指示信号，该指示信号指示形成了可靠的焊接接头连接；以及接口，用于传送指示信号。在一些实施方式中，本专利技术为一种智能焊盒，该智能焊盒包括：壳体；焊头；加热器，用于加热焊头；存储装置，用于存储与盒的特性有关信息；处理器，用于检索与盒的特性有关的信息，检测在焊接接头处的液相线发生，接收焊接接头的3维(3D)当前图像，根据3D当前图像来确定在液相线的发生之后所分配的焊料的体积，将所分配的焊料的体积与填充通孔部件的孔的筒或者填充表面安装部件的孔的筒的表面所需要的焊料的量进行比较以确定所分配的焊料中有多少被消散到筒上或筒的表面区域上，重复进行所分配的焊料的体积的比较直至所分配的焊料已经填充所述筒或所述筒的表面区域为止，以及当所分配的焊料已经在预定公差内填充所述筒或所述筒的表面区域时生成指示信号，该指示信号指示形成了可靠的焊接接头连接；以及接口，用于传送指示信号。接口可以是无线接口和/或有线接口。在一些实施方式中，该盒包括用于测量焊头的温度的温度传感器，其中，温度传感器定期地测量焊头的温度并且将所述信息馈送至处理器，以及其中，处理器在所述温度从预定值变化时调节焊头的温度。本专利技术的智能焊盒可以在手持式烙铁中或在用于焊接工件的自动焊台中使用。附图说明图1A描绘了根据本专利技术的一些实施方式的示例性手持式烙铁。图1B是根据本专利技术的一些实施方式的处理器及相关部件的示例性框图。图1C描绘了根据本专利技术的一些实施方式的示例性手持式烙铁，其中，处理器及相关电路处在电源中。图1D示出了根据本专利技术的一些实施方式的示例性手持式烙铁，其中，处理器及相关电路处在手持件中。图1E示出了根据本专利技术的一些实施方式的示例性手持式烙铁，其中，处理器及相关电路处在盒中。图1F示出了根据本专利技术的一些实施方式的示例性手持式烙铁，其中，处理器及相关电路处在工作台中。图1G描绘了根据本专利技术的一些实施方式的示例性自动焊台。图2示出了根据本专利技术的一些实施方式的示例性处理流程。图3A示出了根据本专利技术的一些实施方式的在三个给定的负载规模下焊头的温度随时间而变化的曲线图。图3B示出了根据本专利技术的一些实施方式的在三个给定的功率电平和三个给定的温度下焊头的阻抗随时间而变化的曲线图。图4A示出了根据本专利技术的一些实施方式的IMC的厚度相对于时间的曲线图。图4B示出了根据本专利技术的一些实施方式的IMC的厚度相对于焊接时间的曲线图。图4C示出了针对焊接事件的IMC层。图5是根据本专利技术的一些实施方式的使用来自多个相机的图像进行液相线检测和连接验证的示例性处理流程。图6A至图6D示出了根据本专利技术的一些实施方式的用于检测液相线的各个图像。图7A示出了根据本专利技术的一些实施方式的用于通孔部件的一些示例性焊接接头。图7B描绘了根据本专利技术的一些实施方式的用于表面安装部件的一些示例性焊接接头。图8示出了根据本专利技术的一些实施方式的示例性智能焊盒。具体实施方式在一些实施方式中，本专利技术是具有自动焊接连接验证的焊台。焊台包括处理器例如微处理器或控制器、存储器、输入/输出电路和用于执行焊接连接验证的其他必要的电子电路。在一些实施方式中，处理器接收焊接接头和焊台的各种特性，并且执行对PCB衬底和焊料的金属间化合物(IMC)厚度进行计算的处理，以确保在焊接事件期间形成良好的焊接接头。当焊接接头的良好电连接被确认时，焊台中例如手持件中或焊台中的显示器上的音频、LED或振动指示器向操作者或焊接机器人程序通知良好的焊接接头的形成。通常，由SAC(锡-银-铜)焊料和铜衬底PCB形成的良好焊接接头发生在焊料的金属间厚度处于1um至4um之间时。因此，如果焊台使用例如SAC305(96.5％Sn，3％Ag，0.5％Cu)焊线与铜衬底PCB，则在焊接事件期间由本专利技术的一些实施方式计算Cu6Sn5的IMC厚度，并且当焊料的IMC厚度达到1um至4um时通知操作者或机器人。铜衬底和焊料之间的化学反应可表示为：3Cu+Sn->Cu3Sn(阶段1)(1)2Cu3Sn+3Sn->Cu6Sn5(阶段2-IMC厚度为1um至4um)(2)。化学反应的阶段1是临时的(瞬时)，因此不用于确定焊接接头的质量。图1A描绘了根据本专利技术的一些实施方式的示例性手持式烙铁。如图所示，手持式烙铁包括供电单元102，供电单元102包括显示器104如LCD显示器以及各种指示器106如LED指示器106a和106b。还可以使用其他指示器，例如发声装置或触觉装置。烙铁还包括耦接至供电单元102的手持件108以及容纳所述手持件108的(工作)台110。手持件108从供电单元102接收电力并加热附接至焊盒或位于焊盒中的焊头以执行对工件的焊接。在一些实施方式中，焊盒可以包括热耦接至焊头的温度传感器以感测焊头的温度并且将该数据传送至处理器。手持件108可以包括各种指示器，例如在手持件108上的一个或更多个LED和/或蜂鸣器。在一些实施方式中，供电单元102或手持件108包括微处理器、存储器、输入/输出电路和用于执行各种处理的其他必要的电子电路。本领域的普通技术人员将认识到，可以将微处理器(或控制器)放置在电源中、放置在手持件中或焊接系统的台中。可以在工作台处使用公知的有线接口和/或无线接口和协议通过有线和/或无线连接来执行与外部设备例如本地计算机、远程服务器、用于执行焊接的机器人、打印机等的通信。如在下面更详细描述的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种智能焊盒，包括：壳体；焊头；加热器，用于加热所述焊头；存储装置，用于存储与所述盒的特性有关的信息；处理器，用于检索与所述盒的特性有关的信息；监测被输送至所述焊头的功率量以检测在焊接接头处的液相线发生；使用所检索的信息中的一些信息来确定所述焊接接头的金属间化合物的厚度；确定所述金属间化合物的厚度是否在预定范围内；以及当所述金属间化合物的厚度在所述预定范围内时生成指示信号，所述指示信号指示形成了可靠的焊接接头连接；以及接口，用于传送所述指示信号。
【技术特征摘要】
2015.07.08 US 14/794,678;2015.12.11 US 14/966,9751.一种智能焊盒，包括：壳体；焊头；加热器，用于加热所述焊头；存储装置，用于存储与所述盒的特性有关的信息；处理器，用于检索与所述盒的特性有关的信息；监测被输送至所述焊头的功率量以检测在焊接接头处的液相线发生；使用所检索的信息中的一些信息来确定所述焊接接头的金属间化合物的厚度；确定所述金属间化合物的厚度是否在预定范围内；以及当所述金属间化合物的厚度在所述预定范围内时生成指示信号，所述指示信号指示形成了可靠的焊接接头连接；以及接口，用于传送所述指示信号。2.根据权利要求1所述的智能焊盒，其中，所述存储装置包括非易失性存储器和射频识别装置中的一个或更多个。3.根据权利要求1所述的智能焊盒，其中，与所述智能焊盒的特性有关的信息包括以下中的一个或更多个：部件号、序列号、所述智能焊盒的使用时间的指示、所述焊头的质量、焊头构型、认证代码以及所述焊头的热特性。4.根据权利要求3所述的智能焊盒，其中，与所述智能焊盒的特性有关的信息还包括与以下有关的信息中的一个或更多个：在各种负载规模下所述焊头的温度随时间的变化、所述焊头与焊料的接触表面、从所述加热器到所述焊头的距离、已经由所述焊头执行的焊接事件的数量、所述焊头的总使用时间、以及所述智能焊盒的制造日期。5.根据权利要求1所述的智能焊盒，其中，当所监测的功率量从峰值下降时检测到所述液相线发生。6.根据权利要求1所述的智能焊盒，还包括用于测量所述焊头的温度的温度传感器。7.根据权利要求1所述的智能焊盒，还包括用于测量所述焊头的阻抗的电位计。8.根据权利要求1所述的智能焊盒，其中，所述接口是有线接口和无线接口中的一个或更多个。9.根据权利要求6所述的智能焊盒，其中，所述温度传感器定期地测量所述焊头的温度并且将所述信息馈送至所述处理器，并且其中，所述处理器在所述温度从预定值变化时调节所述焊头的温度。10.一种手持式烙铁，包括根据权利要求1所述的智能焊盒以用于焊接工件。11.一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：肯尼斯·D·马里诺，华·阮，
申请(专利权)人：OK国际公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。