一种激光电源电路板加工焊接设备及其焊接方法

技术领域

本发明涉及电路板焊接加工技术领域，具体为一种激光电源电路板加工焊接设备及其焊接方法。

背景技术

电路板是一种用于支持和连接电子组件的基础材料，通常由绝缘材料如玻璃纤维增强板制成，且上面铺有导电层和电路图案，而电子组件如集成电路、电阻、电容、连接器等是通过焊接固定在电路板上，并通过导线和金属蚀刻线路连接在一起，因此为了确保焊接电路板具有更高的精确度、自动化程度和加工速度，需要使用激光电源将电子组件焊接到电路板上，以便于提供更好的焊接质量和生产效率，使得焊接后的电路板具有更高的稳定性和更好的性能。

现有的激光电源在对电路板加工焊接过程，首先确保工作区域干净整洁，接着根据焊接的元件和电路板的要求，设定合适的激光焊接参数，便可将待焊接的电路板放置在工作台上，打开激光设备对需要焊接的位置进行焊接，待焊接完成后对焊接质量进行检查，虽然目前的激光电源焊接的自动化程度高，但存在以下缺点：激光电源电路板加工焊接过程中，出现热影响区域过大，导致激光焊接过程中产生的热量能会致使电路板周围的材料发生脱焊、变形或烧毁等问题，影响电路板的稳定性和性能；激光焊接设备通常需要使用惰性气体减少氧气对焊接过程的干扰，但在实际应用时气体质量依然不纯净，依旧会导致焊接品质下降；而且激光设备焊接电路板时，电路板可能出现轻微震动从而导致焊点接触不良或焊点质量不佳，使得焊点的可靠性下降，从而影响电路板的正常工作。

所以，为保证焊接后的电路板具有更高的稳定性和更好的性能，本发明提供一种激光电源电路板加工焊接设备及其焊接方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种激光电源电路板加工焊接设备及其焊接方法，由以下具体技术手段所达成：

一种激光电源电路板加工焊接设备，包括机身，所述机身的上端面固定安装有密封壳，所述密封壳左端面中段设置有电动密封盖，所述机身上且在密封壳内设置有对位并固定电路板的对位固定机构。

所述的对位固定机构包括固定安装在机身内的对位部，所述对位部设置有抬升固定电路板的固定部。

密封壳上设置有焊接电路板过程保持真空的抽空机构。

抽空机构与密封壳上共同设置有上下同步环形冷却焊点并保护焊接品质的同步冷却机构。

所述的同步冷却机构包括固定安装在抽空机构上跟随焊接的同步部，所述密封壳上固定安装有为同步部提供冷却惰性气体的冷却部。

作为本发明的一种优选技术方案，所述对位部包括滑槽、螺杆、电机、轴杆、滑块和对位盘架，所述机身的上端面且在其对角线处均开设有滑槽，且滑槽贯穿机身的上端面，所述滑槽的下方且在机身内均通过设置的支撑板转动安装有螺杆，且螺杆相互靠近的一端均固定套设有锥齿轮，所述机身内固定安装有电机，所述电机的输出端转动安装有轴杆，且轴杆上固定套设有齿圈，齿圈与锥齿轮均啮合连接，所述滑槽内均滑动安装有滑块，且滑块均包括从上到下设置的方孔与螺槽，螺槽与螺杆螺纹连接，所述滑块的上端面均固定安装有对位盘架，且对位盘架的上端面设置有夹持电路板四角的直角限位板。

作为本发明的一种优选技术方案，所述固定部包括导向板、顶杆、弹簧和导向轮，所述滑槽内且贯穿方孔均固定安装有导向板，且导向板均包括从外至内设置的直板、斜板和平板，所述对位盘架上且靠近直角限位板处均贯穿其滑动安装有顶杆，且顶杆的上端面均为橡胶设置，所述顶杆的下端与对位盘架之间均设置有弹簧，所述顶杆的下端面转动安装有在导向板上滑动的导向轮。

作为本发明的一种优选技术方案，所述抽空机构包括抽气泵、连接筒、双层筒、圆橡胶板、滚球、机械臂和激光焊头，所述机身的前端固定安装有抽气泵，所述抽气泵的抽取端固定连接有贯穿密封壳的连接筒，所述密封壳的上端面中心处固定安装有双层筒，且双层筒由内筒和外筒构成，且内筒和外筒之间形成空腔，所述双层筒的上端中心处且在空腔内放置有圆橡胶板，且圆橡胶板的半径大于双层筒上端，内筒和外筒的上端靠近圆橡胶板的一侧壁均设置有一圈橡胶条，所述内筒上以圆周阵列方式转动安装有若干便于圆橡胶板在空腔内滑动的滚球，所述密封壳上固定安装有机械臂，且机械臂贯穿圆橡胶板的中心处并与其固定连接，所述机械臂的下端面固定安装有激光焊头。

作为本发明的一种优选技术方案，所述同步部包括U型架、环气管、连接斜架、固定环和螺栓，所述机械臂上且在密封壳内固定安装有连接斜架，所述连接斜架的下端固定安装有U型架，所述U型架的上下端且在激光焊头外侧均固定安装有环气管，上所述环气管的上方通过设置的支撑杆固定安装有固定环，所述固定环上以圆周阵列方式螺纹连接有若干将U型架固定在激光焊头的螺栓。

作为本发明的一种优选技术方案，所述冷却部包括冷却器、入气管、加压泵、伸缩管、连接管和喷头，所述机身的前端面固定安装有冷却器，所述冷却器的进气端固定安装有入气管，所述机身的前端面的固定安装有加压泵，且冷却器的出气端与加压泵的抽取端固定连接，所述加压泵的输出端固定安装有贯穿密封壳的伸缩管，且伸缩管的另一端固定安装在U型架上，上下所述环气管相互靠近的一侧壁以以圆周阵列方式固定安装有若干喷头，且上下若干喷头均向激光焊头倾斜，所述U型架上下均固定安装有连通对应环气管的连接管，且上下连接管与伸缩管相连通。

作为本发明的一种优选技术方案，本发明还提供了采用上述的一种激光电源电路板加工焊接设备进行具体工作时的焊接方法，具体焊接方法包括以下步骤：

S1：准备工作：打开电动密封盖，将待焊接的电路板放置到机身的中心位置。

S2：抽空设备：关闭电动密封盖，通过抽空机构将密封壳内的空气抽出，使焊接过程始终处于真空状态。

S3：定位和固定：通过对位固定机构将电路板摆正并抬升一定距离再固定，确保焊接过程中电路板的稳定性。

S4：激光焊接：通过抽空机构对电路板上待焊接区域进行焊接，同时同步冷却机构跟随焊接位置对电路板上下进行同步冷却和保护处理，确保焊接效率的同时提升焊接品质。

S5：后续处理：再次打开电动密封盖将焊接完毕的电路板取出，并对焊接质量进行检查，接着根据需要，对焊接区域进行后续处理，如清洁、除去焊渣、进行表面处理操作。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

1、该激光电源电路板加工焊接设备，通过设置的对位固定机构使用，对电路板的四角处同时固定，并对其上下面进行锁死，避免电路板在焊接过程中出现垂直或水平震动，从而可以避免焊点接触不良或焊点质量不佳，使得焊点的可靠性下降的问题，进一步提升电路板的稳定性和性能。

2、该激光电源电路板加工焊接设备，通过设置的同步冷却机构使用，在焊接过程中可跟随激光焊头移动，并在焊接过程中对焊接区域周围上下环形冷却，避免激光焊接过程中产生的热量对电路板周围的材料加热，使其发生脱焊、变形或烧毁等问题，并且在焊接完成后促使焊点快速冷却凝固，加快整体焊接的效率。

3、该激光电源电路板加工焊接设备，通过设置的抽空机构使用，使得激光焊接电路板的整个过程均在真空状态下进行，可消除焊接过程中的气氛污染，提高焊接质量，并且真空能够提供良好的绝缘性能，减少电弧放电和火花的产生，防止电弧穿孔和保护电路板上的电子元件。

4、该激光电源电路板加工焊接设备，通过设置的同步冷却机构与抽空机构的相互配合使用，通过环形喷射的惰性气体将焊接位置内存在的不纯净气体进一步隔绝，减少气氛中的杂质和氧气的存在，以此来保护焊接的质量，通过减少氧化反应和金属表面的氧化现象，进一步提升对电路板焊接的品质。

5、该激光电源电路板加工焊接设备，通过设置的对位固定机构、同步冷却机构和抽空机构的相互配合使用，在保证焊接效率的同时确保最佳的焊接效果，以保证焊接后的电路板具有更高的稳定性和更好的性能。

附图说明

图1为本发明机身的立体结构示意图。

图2为本发明机身的内部立体结构示意图。

图3为本发明密封壳的内部立体结构示意图。

图4为本发明对位固定机构的立体结构示意图。

图5为图4中A处的放大结构示意图。

图6为图2中B处的放大结构示意图。

图7为本发明同步冷却机构的立体结构示意图。

图8为图7中C处的放大结构示意图。

图中：1、机身；2、密封壳；3、电动密封盖；4、对位固定机构；41、对位部；411、滑槽；412、螺杆；413、电机；414、轴杆；415、滑块；416、对位盘架；42、固定部；421、导向板；422、顶杆；423、弹簧；424、导向轮；5、抽空机构；501、抽气泵；502、连接筒；503、双层筒；504、圆橡胶板；505、滚球；506、机械臂；507、激光焊头；6、同步冷却机构；61、同步部；611、U型架；612、环气管；613、连接斜架；614、固定环；615、螺栓；62、冷却部；621、冷却器；622、入气管；623、加压泵；624、伸缩管；625、连接管；626、喷头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1、图2、图3、图4和图5，一种激光电源电路板加工焊接设备，包括机身1，机身1的上端面固定安装有密封壳2，密封壳2左端面中段设置有电动密封盖3，机身1上且在密封壳2内设置有对位并固定电路板的对位固定机构4。

对位固定机构4包括固定安装在机身1内的对位部41，对位部41设置有抬升固定电路板的固定部42。

请参阅图1、图2、图3、图6和图7，密封壳2上设置有焊接电路板过程保持真空的抽空机构5。

请参阅图1、图2、图3、图4、图7和图8，抽空机构5与密封壳2上共同设置有上下同步环形冷却焊点并保护焊接品质的同步冷却机构6。

同步冷却机构6包括固定安装在抽空机构5上跟随焊接的同步部61，密封壳2上固定安装有为同步部61提供冷却惰性气体的冷却部62。

请参阅图3、图6和图7，抽空机构5包括抽气泵501、连接筒502、双层筒503、圆橡胶板504、滚球505、机械臂506和激光焊头507，机身1的前端固定安装有抽气泵501，抽气泵501的抽取端固定连接有贯穿密封壳2的连接筒502，密封壳2的上端面中心处固定安装有双层筒503，且双层筒503由内筒和外筒构成，且内筒和外筒之间形成空腔，双层筒503的上端中心处且在空腔内放置有圆橡胶板504，且圆橡胶板504的半径大于双层筒503上端，内筒和外筒的上端靠近圆橡胶板504的一侧壁均设置有一圈橡胶条，内筒上以圆周阵列方式转动安装有若干便于圆橡胶板504在空腔内滑动的滚球505，密封壳2上固定安装有机械臂506，且机械臂506贯穿圆橡胶板504的中心处并与其固定连接，机械臂506的下端面固定安装有激光焊头507。

具体工作时，在需要对电路板进行焊接加工时，先打开电动密封盖3，接着将待焊接的电路板放置到机身1的中心位置，接着关闭电动密封盖3，使得电动密封盖3先将密封壳2关闭，接着便可启动抽气泵501使其通过连接筒502将存在机身1和密封壳2内的空气向外抽出，以达到激光焊头507在对电路板焊接的过程始终处于真空状态。

当机械臂506带着激光焊头507移动时，此时圆橡胶板504会跟随机械臂506在双层筒503上端面移动，并且多余的圆橡胶板504伸入空腔内，因圆橡胶板504的半径大于双层筒503的上端面，使得机械臂506无论在双层筒503的上端面内移动到任何位置，此时圆橡胶板504始终笼罩在双层筒503上，使得机械臂506在移动的过程中，圆橡胶板504避免大量的空气进入密封壳2内。

并且内筒上的滚球505可使圆橡胶板504移动时顺滑，同时内筒和外筒上的橡胶条会进一步避免大量的空气进入密封壳2内，因此在抽气泵501一直运行的情况下会在密封壳2内形成相对真空的焊接空间，从而使得激光焊接电路板的整个过程均在真空状态下进行，可消除焊接过程中的气氛污染，提高焊接质量，并且真空能够提供良好的绝缘性能，减少电弧放电和火花的产生，防止电弧穿孔和保护电路板上的电子元件。

请参阅图3和图4，对位部41包括滑槽411、螺杆412、电机413、轴杆414、滑块415和对位盘架416，机身1的上端面且在其对角线处均开设有滑槽411，且滑槽411贯穿机身1的上端面，滑槽411的下方且在机身1内均通过设置的支撑板转动安装有螺杆412，且螺杆412相互靠近的一端均固定套设有锥齿轮，机身1内固定安装有电机413，电机413的输出端转动安装有轴杆414，且轴杆414上固定套设有齿圈，齿圈与锥齿轮均啮合连接，滑槽411内均滑动安装有滑块415，且滑块415均包括从上到下设置的方孔与螺槽，螺槽与螺杆412螺纹连接，滑块415的上端面均固定安装有对位盘架416，且对位盘架416的上端面设置有夹持电路板四角的直角限位板。

具体工作时，待抽空机构5将密封壳2内抽取真空后，便可启动电机413使其带着轴杆414旋转，并通过齿圈与锥齿轮的相互配合，从而带着四角处的螺杆412开始同速率转动，此时螺杆412会通过螺槽带着四角处的滑块415在滑槽411内向电路板同速率逐渐靠近，最终四角处的对位盘架416带着直角限位板会先对放置的电路板位置进行校准，并在对位盘架416继续移动时将其水平固定，此时便可停止运行电机413。

请参阅图4和图5，固定部42包括导向板421、顶杆422、弹簧423和导向轮424，滑槽411内且贯穿方孔均固定安装有导向板421，且导向板421均包括从外至内设置的直板、斜板和平板，对位盘架416上且靠近直角限位板处均贯穿其滑动安装有顶杆422，且顶杆422的上端面均为橡胶设置，顶杆422的下端与对位盘架416之间均设置有弹簧423，顶杆422的下端面转动安装有在导向板421上滑动的导向轮424。

具体工作时，在滑块415在移动的过程中导向板421穿过其方孔，此时弹簧423始终将导向轮424压在导向板421上，当直角限位板对电路板位置进行校准再移动的过程中时，此时导向轮424移动到斜板的位置处，四角处的顶杆422会在导向板421斜板的作用下同时向上抬升，使得顶杆422将电路板在直角限位板向上抬升，并在直角限位板将电路板水平固定时，此时导向轮424移动到平板处，使得四角处的顶杆422对电路板的上下面锁死，以此便完成对电路板的全方位固定，从而避免电路板在焊接过程中出现垂直或水平震动，从而可以避免焊点接触不良或焊点质量不佳，使得焊点的可靠性下降的问题，进一步提升电路板的稳定性和性能。

请参阅图7和图8，同步部61包括U型架611、环气管612、连接斜架613、固定环614和螺栓615，机械臂506上且在密封壳2内固定安装有连接斜架613，连接斜架613的下端固定安装有U型架611，U型架611的上下端且在激光焊头507外侧均固定安装有环气管612，上环气管612的上方通过设置的支撑杆固定安装有固定环614，固定环614上以圆周阵列方式螺纹连接有若干将U型架611固定在激光焊头507的螺栓615。

请参阅图3、图4、图7和图8，冷却部62包括冷却器621、入气管622、加压泵623、伸缩管624、连接管625和喷头626，机身1的前端面固定安装有冷却器621，冷却器621的进气端固定安装有入气管622，机身1的前端面的固定安装有加压泵623，且冷却器621的出气端与加压泵623的抽取端固定连接，加压泵623的输出端固定安装有贯穿密封壳2的伸缩管624，且伸缩管624的另一端固定安装在U型架611上，上下环气管612相互靠近的一侧壁以以圆周阵列方式固定安装有若干喷头626，且上下若干喷头626均向激光焊头507倾斜，U型架611上下均固定安装有连通对应环气管612的连接管625，且上下连接管625与伸缩管624相连通。

具体工作时，待对位固定机构4对电路板完成固定后，便可启动机械臂506与激光焊头507，通过机械臂506先将电路板处于U型架611上下端之间，便可开始对电路板上待焊接区域进行焊接，于此同时启动加压泵623，使其通过入气管622将惰性气体抽到冷却器621内，利用冷却器621对惰性气体进行降温，并在将降温后的惰性气体排到伸缩管624内，并最后通过连接管625通到环气管612内。

此过程中机械臂506会通过连接斜架613带着U型架611跟随移动，此时U型架611的上下环气管612会分别在电路板焊接点的上下方，螺栓615和固定环614将上环气管612的位置限制在激光焊头507对电路板的焊接点附近，同时因喷头626均向激光焊头507倾斜，使得此时上下环气管612内的冷却的惰性气体从喷头626向焊接点上下进行喷射，从而避免激光焊接过程中产生的热量对电路板周围的材料加热，使其发生脱焊、变形或烧毁等问题，并且在焊接完成后促使焊点快速冷却凝固，加快整体焊接的效率。

同时通过环形喷头626喷射的惰性气体将焊接位置内存在的不纯净气体进一步隔绝，减少气氛中的杂质和氧气的存在，以此来保护焊接的质量，通过减少氧化反应和金属表面的氧化现象，进一步提升对电路板焊接的品质。

此外，本发明还提供了采用上述的一种激光电源电路板加工焊接设备进行具体工作时的焊接方法，具体焊接方法包括以下步骤：

S1：准备工作：打开电动密封盖3，将待焊接的电路板放置到机身1的中心位置。

S2：抽空设备：关闭电动密封盖3将密封壳2关闭，接着便可启动抽气泵501将机身1和密封壳2内的空气向外抽出，以达到电路板焊接的过程始终处于真空状态。

S3：定位和固定：待抽空机构5将密封壳2内抽取真空后，便可启动电机413通过对位部41对电路板进行水平固定，并在水平固定的过程中时，固定部42对电路板的上下面锁死，以此便完成对电路板的全方位固定，此时便可停止运行电机413，确保焊接过程中电路板的稳定性。

S4：激光焊接：待对位固定机构4对电路板完成固定后，便可启动机械臂506与激光焊头507，通过机械臂506先将电路板处于U型架611上下端之间，便可开始对电路板上待焊接区域进行焊接，于此同时启动加压泵623，使其通过同步部61与冷却部62的相互配合向焊接点上下进行喷射，促使焊点快速冷却凝固，加快整体焊接的效率，同时通过环形喷头626喷射的惰性气体将焊接位置内存在的不纯净气体进一步隔绝，提升对电路板焊接的品质。

S5：后续处理：再次打开电动密封盖3将焊接完毕的电路板取出，并对焊接质量进行检查，包括焊点的形态、焊接强度、焊接过程中是否出现焊接缺陷等，接着根据需要，对焊接区域进行后续处理，如清洁、除去焊渣、进行表面处理操作，以确保焊接区域的干净和电气连接的可靠性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。