專利名稱：檢測電路板翹曲的裝置和生產(chǎn)電路板的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是1992年11月3日申請，申請?zhí)枮镃N92112705.7，發(fā)明名稱為“用焊料連接的焊接設(shè)備和方法及裝置”的申請的分案申請。
這項發(fā)明涉及測量和檢測用于焊接印刷電路板上各種電子器件(元件)的熔化焊料波紋狀表面(噴涂焊料波紋狀表面)高度的裝置，控制這一高度的方法，檢測印刷電路板翹曲程度的裝置，帶有這種裝置的焊接設(shè)備，以及利用這種焊接設(shè)備生產(chǎn)印刷電路板的方法。
使用噴涂焊接裝置或熔化焊料具有水平波紋狀表面的焊接裝置，把印刷電路板上的各種電子器件(包括回掃變壓器、電阻、電容和跨接電線)焊成一個電路。這種類型的噴涂焊接裝置可考慮圖5(常規(guī)焊接裝置重要部件的截面圖)。在圖5中，焊槽50在焊料噴口51處噴出熔化的焊料13，焊料13在焊槽50的中心部位形成突起的形狀。角度可調(diào)的流量控制板52安裝在焊料噴口51附近的支架上。從焊料噴口51流出的焊料13靠裝有螺旋漿(未標(biāo)出)的傳送泵沿預(yù)定路徑自動循環(huán)。印刷電路板40在上方通過噴涂焊料波紋狀表面54的頂部，以便對裝在印刷電路板40上的各種電子器件進行焊接。
裝有位移傳感器(用來控制噴涂焊料波紋狀表面)的裝置在日本未審查專利出版物62-199266號、1-104465號和63-220973號中已經(jīng)提出過。
然而，在圖5所示的噴涂焊接裝置中，噴涂焊料波紋狀表面是用肉眼控制和監(jiān)視后，通過經(jīng)驗確定的。因此，難以始終穩(wěn)定地獲得噴涂焊料的最佳波紋狀表面;不僅如此，由于不能進行定量的控制也得不到重復(fù)性。
當(dāng)每天都要變換不同的印刷電路板40時，需要花許多時間確定噴涂焊料的最佳波紋狀表面和通過試驗確定焊接條件，此外進行這些試驗也需消耗各種材料。不僅如此，在使用這種裝置的過程中，焊槽50中的焊料數(shù)量將減少，同時焊料的氧化物將留在噴口51的內(nèi)表面上，這些沉積下來的焊料氧化物所產(chǎn)生的阻力將改變噴涂焊料的波紋狀表面54。這樣，對印刷電路板40的焊接條件會產(chǎn)生有害影響，并降低焊接產(chǎn)率。
在補充焊料或清除焊料氧化物時，必須重新設(shè)置或確定噴涂焊料的波紋狀表面，因此每次完成這些工作時，都需要花費試驗的時間和材料。在日本未審查專利出版物62-199266號和1-104466號中提出的檢測噴涂焊料波紋狀表面高度的方法由噴涂焊料波紋狀表面上的浮體和檢測該浮體的位移傳感器組成。該專利與本專利的區(qū)別在于本專利可以用若干位移傳感器同時測量噴涂焊料波紋狀表面的至少兩個部位(沿著印刷電路板的傳送方向，其中之一是焊料表面的頂部)的高度;根據(jù)這些測量信號，可以自動控制裝在焊料噴口附近的流量控制板傳動電機來改變流量控制板的角度，或者自動控制對熔化焊料循環(huán)的輸送泵傳動電機，使其達到最佳速度從而獲得噴涂焊料理想的波紋狀表面。
日本未審查專利出版物63-220973號與本專利的區(qū)別在于本專利沿著印刷電路板的傳送方向，在波紋狀表面的上方同時測量噴涂焊料波紋狀表面的若干部位。
考慮到上述問題后，本發(fā)明的第一個目的在于提供一種檢測印刷電路板翹曲程度的裝置。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種生產(chǎn)印刷電路板的方法。
本發(fā)明提供的焊接設(shè)備裝有檢測熔化焊料波紋狀表面(或噴涂焊料波紋狀表面)高度的裝置，或裝有檢測印刷電路板翹曲程度的裝置，而檢測裝置位于熔化焊料具有水平波紋狀表面的浸透式焊接裝置或噴涂焊料具有波紋狀表面的噴涂焊接裝置的上方。
根據(jù)本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)，不需顯著地改變常規(guī)焊接設(shè)備的外觀和形狀，在很短的時間內(nèi)就可定量設(shè)置和控制熔化焊料的波紋狀表面或噴涂焊料的波紋狀表面。同時還可控制印刷電路板的熱應(yīng)變。對不同的印刷電路板，能夠提前控制和記錄噴涂焊料的最佳波紋狀表面。因此，能快速實現(xiàn)不同印刷電路板的變換，改善印刷電路板的焊接產(chǎn)率和生產(chǎn)效益。不僅如此，印刷電路板上電子器件所受的熱負荷時間也得以固定，從而穩(wěn)定了電子器件的質(zhì)量，延長了裝有這種印刷電路板的電子裝置(如電視機、錄相機)的壽命。
附圖簡述如下

圖1是本發(fā)明中焊接設(shè)備一重要部分的透視圖;
圖2是沿圖1中的S1-S1線得到的截面圖;
圖3是圖1中焊接設(shè)備的焊料循環(huán)裝置和焊料噴口的透視圖;
圖4是圖1中焊接設(shè)備的位移傳感器、顯示器和自動控制系統(tǒng)的透視圖;
圖5是常規(guī)焊接設(shè)備重要部分的截面圖。
本發(fā)明焊接設(shè)備的一個具有噴涂焊料波紋表面的優(yōu)選實施例將用圖1至圖4進行描述。這種焊接設(shè)備包括噴涂焊接裝置10，用一組位移傳感器8同時測量和檢測噴涂焊料波紋表面11的若干部位(相對于該波紋狀表面11的高度)的檢測裝置30，根據(jù)這些位移傳感器8的測量數(shù)據(jù)自動控制各種傳動電機轉(zhuǎn)速(或轉(zhuǎn)角)的自動控制系統(tǒng)49，在監(jiān)視器上顯示位移傳感器8高度測量結(jié)果的顯示裝置48，印刷電路板傳送帶(未示明)，印刷電路板預(yù)熱器(未示明)，以及控制這些裝置或部件的控制系統(tǒng)(未示明)。
噴涂焊接裝置10與圖5中的裝置基本相同，即包括焊槽20、焊料噴口21和循環(huán)熔化焊料13的裝置。
焊接噴口21有上部和下部兩個開口，并且包括打開或關(guān)閉下部開口的多孔(打了孔的)金屬板23，它安裝在靠近噴口21下部較大開口處旁邊的軸上。噴口21還包括繞樞軸24轉(zhuǎn)動以調(diào)節(jié)自身角度的流量控制板22，它被安裝在噴口21上部較小開口處旁邊的軸上。
金屬板23是平的，且有許多小孔以使熔化焊料13通過。多孔金屬板23繞樞軸47通過手動或傳動電機(未示明)傳動沿開或關(guān)的方向R3轉(zhuǎn)動一個預(yù)定的角度。
通過輸送泵26讓熔化焊料13從焊料噴口21的下部以預(yù)定的速度穿過底槽28向上循環(huán)，輸送泵26可以由例如裝在旋轉(zhuǎn)軸27上的螺旋槳(未標(biāo)明)組成。
按照位移傳感器8的測量信號，自動控制輸送泵26的傳動電機(未標(biāo)明)的轉(zhuǎn)速，以便形成噴涂焊料的預(yù)期波紋表面11。
檢測噴涂焊料波紋表面11的檢測裝置30用螺栓或類似部件安裝并固定在印刷電路板傳送帶的框架25上，而且該裝置能方便地從框架25上拆除。還可用定位銷或L形導(dǎo)板(未標(biāo)明)方便地重復(fù)檢測裝置30的安裝位置。
檢測裝置30有一個滑動臺3，它安裝在由構(gòu)件1和2構(gòu)成的長方形框架的下部。滑動臺3可以沿著和印刷電路板40的傳送方向垂直的箭頭Y的方向水平滑動，并固定在所需的位置。這一滑動裝置由支柱7、滑動軸5、滑動臺固定螺絲6等部件組成。
若干位移傳感器8安裝在滑動臺3的下表面，沿待焊接印刷電路板40的傳送方向相互分開預(yù)定的距離。在這個實施例中，三個位移傳感器8分別安置在噴涂焊料波紋表面11的三個部位(波紋表面的頂部、尾部和兩者之間)的上方。
三個位移傳感器8測出的噴涂焊料波紋表面11的高度的測量數(shù)據(jù)始終顯示在監(jiān)視器的顯示屏48上，若需要也可打印成記錄數(shù)據(jù)50。
位移傳感器8的測量結(jié)果同時輸入自動控制系統(tǒng)49。這一系統(tǒng)49自動算出噴涂焊料波紋表面11的最佳數(shù)據(jù)與測量數(shù)據(jù)的差異，自動控制循環(huán)熔化焊料的輸送泵26的傳動電機(未標(biāo)明)的轉(zhuǎn)速，并自動控制傳動電機46的轉(zhuǎn)角使L形連桿41對流量控制板22進行調(diào)節(jié)，以便形成的噴涂焊料的波紋表面11對于給定的印刷電路板40最為適合。
流量控制板22的角度隨著L形連桿41的運動沿箭頭R1的方向調(diào)整，連桿41可繞固定在軸承42上的樞軸43沿箭頭R3的方向轉(zhuǎn)動。L形連桿41的運動由傳動電機46上的調(diào)節(jié)螺桿45的軸向運動決定。
L形連桿41、平板44、傳動電機46等部件分別安裝在一定的位置，使它們不會干擾印刷電路板40的向前運動。為了調(diào)整流量控制板22的角度，傳動電機46也可直接與樞軸43相連，驅(qū)動L形連桿41，以省略調(diào)節(jié)螺桿45。
下面，將描述利用上面的焊接設(shè)備焊接裝有各種電子器件的印刷電路板40的方法。此時電子器件安裝裝置(未標(biāo)明)和上述焊接設(shè)備一起設(shè)置在印刷電路板的自動生產(chǎn)流水線上。
預(yù)先將各種電子器件裝在印刷電路板40上，這些器件包括異形器件(如回掃變壓器和帶散熱片的集成電路IC)、帶線頭的電子元件(如電解電容器和金屬膜電阻)和芯片元件(如電阻、電容和線圈)。
首先描述設(shè)置噴涂焊料波紋表面11的方法根據(jù)要焊接的印刷電路板40的類型，把若干位移傳感器8通過試驗預(yù)先獲得的噴涂焊料最佳波紋狀表面高度的數(shù)據(jù)輸入自動控制系統(tǒng)49。
然后，讓循環(huán)焊料的輸送泵26的傳動電機(未標(biāo)明)按預(yù)定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)。開動各個位移傳感器8測量噴涂焊料波紋表面11的高度，并把測量數(shù)據(jù)輸入自動控制系統(tǒng)49。這樣，如上所述，就可按自動控制系統(tǒng)49反饋的數(shù)據(jù)分別設(shè)置或控制輸送泵26的合適轉(zhuǎn)速和流量控制臺22的合適轉(zhuǎn)角。
檢測噴涂焊料波紋表面11的檢測裝置30的滑動臺3可在印刷電路板40的寬度方向上(即垂直于印刷電路板40的傳送方向箭頭Y的方向)按預(yù)定的量移動，這樣噴涂焊料波紋表面11的高度至少能在印刷電路板40的三個部位(印刷電路板40的兩側(cè)和中央)上測得。
如果需要，可以沿水平方向在預(yù)定間隔重復(fù)確定噴涂焊料波紋表面的高度，從而確信噴涂焊料波紋表面11有預(yù)定的彎曲表面，這樣做了以后，就完成了噴涂焊料波紋表面的預(yù)控制和必需的準(zhǔn)準(zhǔn)工作。最后，固定滑動臺3使之位于與移動的印刷電路板40的中心部位相對應(yīng)的位置。
每個位移傳感器8測量噴涂焊料波紋表面11的高度，并把測量數(shù)據(jù)輸入自動控制系統(tǒng)49，從而自動控制各傳動電機。不斷重復(fù)這些操作，即使焊料量改變(例如連續(xù)使用焊接設(shè)備和補充焊料后)也可使噴涂焊料的波紋表面始終保持最佳狀態(tài)。
如上所述，在噴涂焊料的波紋表面11保持最佳形狀的條件下，印刷電路板40通過傳送帶(未標(biāo)明)連續(xù)傳送過來，這樣每個印刷電路板40可按設(shè)定的時間浸在熔化的焊料中，從而獲得穩(wěn)定的焊接條件。
如上所述，本發(fā)明的焊接設(shè)備裝有噴涂焊料波紋表面的檢測裝置，這種裝置利用結(jié)構(gòu)簡單、且價格便宜的位移傳感器探測、控制和保持噴涂焊料的最佳波紋表面。
在上述實施例中，雖然焊接設(shè)備是噴涂焊接的類型(即把移動過來的印刷電路板浸在噴涂焊料突起狀波紋表面的頂部)，但本發(fā)明并不僅限于這種類型。例如，裝有熔化焊料表面檢測裝置的焊接設(shè)備也可以是其他類型，如印刷電路板垂直浸入熔化焊料的水平靜止表面，或者噴涂的焊料具有一般的水平波紋表面。在這種情況下，印刷電路板和熔化焊料的表面相互垂直地相向運動并彼此分開。
在焊接設(shè)備中有靜止的水平焊料表面和一般的水平波紋噴涂焊料表面的情況下，檢測裝置30可同時測量熔化焊料表面的至少兩個部位，并按反饋數(shù)據(jù)使焊槽上下移動。此外，還可自動控制熔化焊料循環(huán)裝置輸送泵的轉(zhuǎn)速使熔化焊料表面垂直移到最佳高度。
位移傳感器可分別安置在所需的位置，如安置在噴涂焊料波紋表面的上方。
除了測量噴涂焊料的波紋表面外，印刷電路板表面幾個部位(如兩側(cè)和中央)的高度可以在印刷電路板通過噴涂焊料波紋表面頂部時或通過后測得，從而也可檢測并控制印刷電路板40的翹曲程度。通過監(jiān)視印刷電路板40的翹曲程度，可以判斷焊接部位的焊接溫度和最終條件是否合適。
位移傳感器可以采用任一適合的類型，如激光型、超聲型、渦流型、熱敏型和發(fā)光二極管型。
如上所述，采用本發(fā)明的焊接設(shè)備(包括檢測熔化焊料表面的裝置、檢測印刷電路板翹曲程度的裝置和根據(jù)位移傳感器的檢測信號控制熔化焊料波紋表面的裝置或手段)，可以穩(wěn)定印刷電路板的質(zhì)量，提高產(chǎn)率和生產(chǎn)效益;不僅如此，由于可以方便地變換各種類型的印刷電路板，本發(fā)明最適合多品種小批量印刷電路板的生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.用于檢測印刷電路板翹曲程度的裝置，包括一位移傳感器的安裝部件，它在上方與由噴涂焊接裝置(10)所形成的噴涂焊料波紋表面(11)的頂部保持預(yù)定的距離；及一組安裝在所述安裝部件上的、用于測量印刷電路板一些部分高度的位移傳感器(8)；所述位移傳感器(8)在垂直于欲焊接的印刷電路板(40)的傳輸方向上相間一定距離設(shè)置，所述位移傳感器(8)被分別設(shè)置于當(dāng)印刷電路板(40)從噴涂焊料波紋表面(11)上通過時位于該電路板(40)的相對兩側(cè)和中心部位。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，為了由所述的傳感器安裝部分的水平運動來改變由所述位移傳感器測量其高度的印刷電路板(40)的部分，將所述傳感器安裝部分設(shè)置成可沿水平方向移動。
3.生產(chǎn)印刷電路板(40)的方法，包括下述步驟準(zhǔn)備一個焊接設(shè)備，它包括用于傳輸印刷電路板(40)的裝置，一個噴涂型焊接設(shè)備(10)，一個位移傳感器安裝部份，該部份與由所述噴涂型焊接裝置(10)所形成的噴涂焊料波紋表面(11)的頂部相間一定的距離，一組設(shè)置于所述傳感器安裝部分之上用于測量所述噴涂焊料表面的一些部分的高度的位移傳感器(8);所述位移傳感器沿欲焊接的印刷電路板(40)的傳輸方向相間預(yù)定距離設(shè)置并分別設(shè)置在包括所述的噴涂焊料波紋表面頂部的至少兩個部位上，所述兩個部位之一包括所述噴涂焊料波紋表面的頂部;和通過將印刷電路板沿一恒定的方向傳輸并使其下表面浸在所述噴涂焊料波紋表面(11)之中來對裝有各種電子部件的印刷電路板進行焊接。
4.生產(chǎn)印刷電路板(40)的方法，包括準(zhǔn)備一個焊接設(shè)備，它包括用于傳輸印刷電路板(40)的裝置，一個噴涂型焊接裝置(10)，一個以預(yù)定距離設(shè)置于由噴涂型焊接裝置(10)所形成的噴涂焊料表面(11)頂部之上的位移傳感器安裝部分，一組安裝在傳感器安裝部分之上用于測量印刷電路板的一些部分的高度的位移傳感器(8);所述位移傳感器在垂直于欲焊接的印刷電路板(40)的傳輸方向上相間一定間距相互相間設(shè)置，所述位移傳感器(8)被分別設(shè)置于當(dāng)印刷電路板(40)從噴涂焊料波紋表面(11)上通過時位于該電路板(40)的相對兩側(cè)和中心部位;通過將印刷電路板沿一恒定的方向傳輸并使其下表面浸在所述噴涂焊料波紋表面(11)之中來對裝有各種電子部件的印刷電路板進行焊接;和檢測并控制印刷電路板的翹曲情況。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種檢測電路板翹曲的裝置和生產(chǎn)電路板的方法。該裝置包括位移傳感器及其安裝部分，傳感器相間設(shè)置并處于在電路板從噴涂焊料波紋表面上通過是位于電路板的相對兩側(cè)和中心部分。其方法是在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上使電路板浸入焊料之中，同時檢測并控制電路板的翹曲情況。
文檔編號H05K1/18GK1096623SQ94102939
公開日1994年12月21日 申請日期1994年3月16日 優(yōu)先權(quán)日1991年11月5日
發(fā)明者志水薰, 森田恭弘 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社