阅读说明：本技术 一种基于焊盘大小的自适应激光锡焊装置及焊接方法 (Self-adaptive laser soldering device based on size of bonding pad and welding method ) 是由 朱毅 王自昱 周俊芳 于 2021-09-16 设计创作，主要内容包括：本发明涉及激光锡焊技术领域,尤其涉及一种基于焊盘大小的自适应激光锡焊装置及焊接方法,其包括筒体a、筒体b、筒体c、筒体d、准直透镜a和顶板；筒体a底部设置防护底座,防护底座上设置送锡装置；筒体b与筒体c连接,筒体c与筒体a连通,筒体c与筒体d连接,筒体d倾斜设置,筒体b顶部设置激光传输光纤,筒体a内壁和筒体d内壁上均设置凸透镜；准直透镜a设置在筒体b内壁上；筒体b与筒体c连接处、筒体c与筒体a连接处以及筒体c与筒体d连接处分别设置反射镜a、反射镜b和反射镜c；顶板上设置光学成像识别装置。本发明中,能根据焊盘大小切换焊接工艺参数,且激光率用率高,同时温度监测更加准确。(The invention relates to the technical field of laser soldering, in particular to a self-adaptive laser soldering device and a welding method based on the size of a bonding pad, wherein the self-adaptive laser soldering device comprises a cylinder a, a cylinder b, a cylinder c, a cylinder d, a collimating lens a and a top plate; the bottom of the cylinder body a is provided with a protective base, and a tin feeding device is arranged on the protective base; the barrel b is connected with the barrel c, the barrel c is communicated with the barrel a, the barrel c is connected with the barrel d, the barrel d is obliquely arranged, the top of the barrel b is provided with a laser transmission optical fiber, and convex lenses are arranged on the inner wall of the barrel a and the inner wall of the barrel d; the collimating lens a is arranged on the inner wall of the cylinder b; a reflector a, a reflector b and a reflector c are respectively arranged at the joint of the cylinder b and the cylinder c, the joint of the cylinder c and the cylinder a and the joint of the cylinder c and the cylinder d; an optical imaging recognition device is arranged on the top plate. According to the invention, welding process parameters can be switched according to the size of the bonding pad, the laser rate is high, and the temperature monitoring is more accurate.)

一种基于焊盘大小的自适应激光锡焊装置及焊接方法

技术领域

本发明涉及激光锡焊技术领域，尤其涉及一种基于焊盘大小的自适应激光锡焊装置及焊接方法。

背景技术

申请号为CN201911347950.0的中国专利公开了一种基于焊盘大小的自适应激光锡焊装置，包括三个镜筒的基件和焊盘检测及锡焊参数控制机构、温度检测范围自适应调节机构、激光锡焊头及光斑自适应调节机构，基件的三个镜筒分别为左轴镜筒、中轴镜筒和右轴镜筒，所述中轴镜筒内安装焊盘检测及锡焊参数控制机构，左轴镜筒内安装温度检测范围自适应调节机构，右轴镜筒内安装激光锡焊头及光斑自适应调节机构。对不同大小焊盘的工件进行一次装夹的多点自动焊接，锡焊参数控制保证焊接质量，极大提高了激光锡焊机对复杂工件的适应性及焊接效率。

但是上述以公开方案存在如下不足之处：温度探测器通过两组45°反射镜再通过共用透镜，而公用透镜为了聚焦激光需要是凸透镜，温度探测器发出的光线经公用透镜后聚焦于很小的一点，难以完整探测激光焊点周围红外温度成像，对温度的判断准确地较低，且第二45°反射镜需要同时透过温度探测器发出的光线，又要同时反射激光传输光纤发出的激光，那么第二45°反射镜只能为单向透明玻璃之类的材质，但单向透光的材质反射率不是百分百，会有一部分激光穿过第二45°反射镜，造成激光损失，为了达到同样的焊接效果，需要增加激光照射功率，激光的利用率较低。

发明内容

本发明目的是针对背景技术中存在的温度探测器检测光线聚于一点难以完整探测焊点温度以及激光利用率底的问题，提出一种基于焊盘大小的自适应激光锡焊装置及焊接方法。

本发明的技术方案：一种基于焊盘大小的自适应激光锡焊装置，包括筒体a、筒体b、筒体c、筒体d、激光传输光纤、准直透镜a、反射镜a、反射镜b、反射镜c、凸透镜和顶板；

筒体a竖直设置，筒体a底部设置防护底座，筒体a在防护底座底部形成开口，防护底座上设置送锡装置；筒体b竖直设置，筒体b顶部封闭，筒体b底部与筒体c一端连接，筒体c水平设置，筒体c与筒体a连通，筒体c另一端与筒体d连接，筒体d倾斜设置，筒体d底部穿过防护底座并在防护底座底部形成开口；激光传输光纤设置在筒体b顶部，激光传输光纤的激光发射方向为竖直向下；准直透镜a水平设置在筒体b内壁上且位于激光传输光纤下方；反射镜a、反射镜b和反射镜c分别设置在筒体b与筒体c连接处、筒体c与筒体a连接处以及筒体c与筒体d连接处，反射镜a和反射镜b倾斜角度为四十五度，反射镜c与水平面夹角为九十度减去筒体d与筒体c夹角的一半；两组凸透镜分别设置在筒体a底部内壁和筒体d底部内壁上；筒体a内设置有检测激光焊点以及其周围温度的温度监测组件；顶板水平设置在筒体a顶部，顶板上设置有用来检测焊盘大小的光学成像识别装置。

优选的，温度监测组件包括红外测温装置、准直透镜b和凹透镜；红外测温装置、准直透镜b和凹透镜从上往下依次设置在筒体a内壁上，凹透镜位于反射镜b上方。

优选的，防护底座上设置球形孔，球形孔在防护底座下端面形成开口。

优选的，反射镜a和反射镜c为不透明反射镜。

优选的，防护底座底部设置照明灯。

优选的，防护底座上倾斜设置条形槽，送锡装置设置在条形槽槽壁上。

优选的，顶板为圆板，光学成像识别装置在顶板外周壁上设置多组，多组光学成像识别装置以顶板轴线为中心沿圆周均匀分布。

优选的，焊接方法包括以下步骤：S1、根据不同尺寸的焊盘，设定不同的焊接工艺参数，建立焊盘与焊接工艺参数一一对应的关系；S2、通过光学成像识别装置拍照，进行形状和图像匹配，识别当前焊盘的尺寸；S3、根据光学成像识别装置识别的焊盘，选择对应的焊接工艺参数，激光传输光纤和送锡装置工作进行激光焊接，同时红外测温装置工作，监测焊点及其周围的实时焊接温度；S4、当红外测温装置监测到的实时焊接温度高于焊接工艺参数对应的设定温度区间的上限值时，外部控制系统降低激光传输光纤的输出功率，直到实时焊接温度回到焊接工艺参数对应的设定温度区间内为止，反之当当红外测温装置监测到的实时焊接温度低于焊接工艺参数对应的设定温度区间的下限值时，外部控制系统升高激光传输光纤的输出功率，直到实时焊接温度回到焊接工艺参数对应的设定温度区间内为止。

与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：光学成像识别装置识别焊盘，便于切换焊接工艺参数，实用性更强，激光分成两部分集中照射在焊点上，提高了激光率用率，且温度监测范围分布在焊点以及焊点周围，温度监测更加准确。

附图说明

图1为本发明一种实施例的结构示意图；

图2为图1的主视剖视图；

图3为焊接方法的流程图。

附图标记：1、筒体a；2、筒体b；3、筒体c；4、筒体d；5、防护底座；6、照明灯；7、激光传输光纤；8、准直透镜a；9、反射镜a；10、反射镜b；11、反射镜c；12、凸透镜；13、红外测温装置；14、准直透镜b；15、凹透镜；16、条形槽；17、送锡装置；18、顶板；19、光学成像识别装置。

具体实施方式

实施例一

如图1-2所示，本发明提出的一种基于焊盘大小的自适应激光锡焊装置，包括筒体a1、筒体b2、筒体c3、筒体d4、激光传输光纤7、准直透镜a8、反射镜a9、反射镜b10、反射镜c11、凸透镜12和顶板18；

筒体a1竖直设置，筒体a1底部设置防护底座5，筒体a1在防护底座5底部形成开口，防护底座5上倾斜设置条形槽16，送锡装置17设置在条形槽16槽壁上，防护底座5上设置球形孔，球形孔在防护底座5下端面形成开口，防护底座5底部设置照明灯6；筒体b2竖直设置，筒体b2顶部封闭，筒体b2底部与筒体c3一端连接，筒体c3水平设置，筒体c3与筒体a1连通，筒体c3另一端与筒体d4连接，筒体d4倾斜设置，筒体d4底部穿过防护底座5并在防护底座5底部形成开口；激光传输光纤7设置在筒体b2顶部，激光传输光纤7的激光发射方向为竖直向下；准直透镜a8水平设置在筒体b2内壁上且位于激光传输光纤7下方；反射镜a9、反射镜b10和反射镜c11分别设置在筒体b2与筒体c3连接处、筒体c3与筒体a1连接处以及筒体c3与筒体d4连接处，反射镜a9和反射镜b10倾斜角度为四十五度，反射镜c11与水平面夹角为九十度减去筒体d4与筒体c3夹角的一半，反射镜a9和反射镜c11为不透明反射镜；两组凸透镜12分别设置在筒体a1底部内壁和筒体d4底部内壁上；筒体a1内设置有检测激光焊点以及其周围温度的温度监测组件；顶板18水平设置在筒体a1顶部，顶板18上设置有用来检测焊盘大小的光学成像识别装置19，顶板18为圆板，光学成像识别装置19在顶板18外周壁上设置多组，多组光学成像识别装置19以顶板18轴线为中心沿圆周均匀分布。所述激光锡焊装置还设置有控制系统，控制系统与温度监测组件数据传输连接，控制系统与送锡装置17以及激光传输光纤7的激光发射装置控制连接。

本实施例中，通过光学成像识别装置19识别焊盘，便于根据焊盘大小来选择对应的激光焊接工艺参数，从激光传输光纤7发射的激光经反射镜a9反射至反射镜b10，大部分激光经反射后射向凸透镜12进行聚焦，少部分激光穿过反射镜b10射向反射镜c11，再从反射镜c11射向凸透镜12，经筒体a1和筒体d4射出的激光照射于同一点，充分利用了激光传输光纤7发射出的激光，从而大大提高了激光的利用率。

实施例二

本发明提出的一种基于焊盘大小的自适应激光锡焊装置，相较于实施例一，温度监测组件包括红外测温装置13、准直透镜b14和凹透镜15；红外测温装置13、准直透镜b14和凹透镜15从上往下依次设置在筒体a1内壁上，凹透镜15位于反射镜b10上方。

本实施例中，红外线经凹透镜15发射后射向凸透镜12,经凸透镜12聚拢射向焊点及其焊点四周，有效提高了温度监测面积，提高温度监测的准确度。

实施例三

如图3所示，基于上述的基于焊盘大小的自适应激光锡焊装置的焊接方法，包括以下步骤：

S1、根据不同尺寸的焊盘，设定不同的焊接工艺参数，建立焊盘与焊接工艺参数一一对应的关系；

S2、通过光学成像识别装置19拍照，进行形状和图像匹配，识别当前焊盘的尺寸；

S3、根据光学成像识别装置19识别的焊盘，选择对应的焊接工艺参数，激光传输光纤7和送锡装置17工作进行激光焊接，同时红外测温装置13工作，监测焊点及其周围的实时焊接温度；

S4、当红外测温装置13监测到的实时焊接温度高于焊接工艺参数对应的设定温度区间的上限值时，外部控制系统降低激光传输光纤7的输出功率，直到实时焊接温度回到焊接工艺参数对应的设定温度区间内为止，反之当当红外测温装置13监测到的实时焊接温度低于焊接工艺参数对应的设定温度区间的下限值时，外部控制系统升高激光传输光纤7的输出功率，直到实时焊接温度回到焊接工艺参数对应的设定温度区间内为止。

本实施例中，光学成像识别装置19识别焊盘，便于切换焊接工艺参数，实用性更强，激光分成两部分集中照射在焊点上，提高了激光率用率，且温度监测范围分布在焊点以及焊点周围，温度监测更加准确。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于此，在所属技术领域的技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下还可以作出各种变化。