电子元件的维修装置及维修方法

技术领域

本发明涉及电路板的元件更换技术，还指一种将电路板的不良元件换成良品元件的操作方法及装置，特别涉及一种电子元件的维修装置及维修方法。

背景技术

一般电路板的组成包括一块基板及黏装在该基板上的一些电子元件，譬如电阻、电容、电感、LED(Light Emitting Diode，发光二极体)、电晶体及IC(Integrated Circuit，晶片)等电子元件，而该些电子元件一般是借由焊料焊接在该基板的焊垫上。

另外，电路板在完成电子元件的黏装后若发现其板上有不良元件，一般是以人工操作的方式对该不良元件进行解焊，然后再将良品元件焊接在该基板对应的焊垫上。

然而，以人工的方式替换电路板的不良元件效率低，且在解焊不良元件的过程中，若操作者技术不够纯熟很可能会损坏焊垫、致使焊垫脱落，甚至造成电路板无法修复。

由上述说明可知，本领域急需一种新颖的电子元件维修方案。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种电子元件的维修方法，其可借由并感测加热温度及不良元件和基板的即时结合力而可靠地解焊并移除该不良元件。

本发明的另一目的在于提供一种电子元件的维修方法，其可借由感测加热温度是否到位以确保良品元件的焊接。

本发明的另一目的在于提供一种电子元件的维修方法，其可借由感测加热温度避免焊接过热，从而为电路板提供过温保护。

本发明的另一目的在于提供一种电子元件的维修方法，其可借由二阶段加热方式为标的元件提供安全又有效率的焊接(或解焊)操作，同时避免损坏电路板上的其他元件。

本发明的又一目的在于提供一种电子元件的维修装置，其可借由导热手爪模组实现上述的维修方法以迅速又可靠地对电路板上的标的元件进行焊接(或解焊)操作。

为达上述目的，提出一种电子元件的维修方法，其利用控制电路执行程序实现，该方法包括：

驱动手爪模组抓住焊接在电路板上的第一标的元件并利用该手爪模组导热以对该第一标的元件进行二阶段加热程序；以及

利用该手爪模组的温度感测元件感测该手爪模组的温度，在该温度到达第一阈值时，驱使该手爪模组对该第一标的元件施加向上的预设拉力并以该手爪模组的阻力感测单元感测该手爪模组所承受的阻力，及在该阻力和该预设拉力的差值低于预设差值时，驱使该手爪模组暂停对该第一标的元件施加该向上的预设拉力。

在一实施例中，上述电子元件的维修方法进一步包括：

在该温度到达第二阈值时，暂停对该第一标的元件进行的该二阶段加热程序，其中，该第二阈值大于该第一阈值。

在一实施例中，上述电子元件的维修方法进一步包括：

驱动该手爪模组抓住第二标的元件并将其置放在该电路板上；

利用该手爪模组导热以对该第二标的元件进行该二阶段加热程序；以及

利用该温度感测元件感测该手爪模组的温度，及在该温度到达第三阈值时，暂停对该第二标的元件进行的该二阶段加热程序，其中该第三阈值介于该第一阈值和该第二阈值之间。

在一实施例中，该二阶段加热程序系利用雷射加热设备执行，且其包含利用第一雷射源的雷射光照射该手爪模组一段时间的第一阶段及利用第二雷射源的雷射光照射该手爪模组另一段时间的第二阶段，其中，该第一雷射源的光斑面积大于该第二雷射源的光斑面积。

在一实施例中，该第一雷射源是半导体雷射源，且该第二雷射源是光纤雷射源。

另外，该光纤雷射源还可用以移除残胶及/或碳渣。

在一实施例中，该二阶段加热程序进一步利用热风设备辅助加热。

为达上述目的，本发明进一步提出一种电子元件的维修系统，其具有控制电路及手爪模组，该手爪模组具有温度感测元件及阻力感测单元，该控制电路用以执行程序以实现电子元件维修方法，且该方法包括：

驱动该手爪模组抓住焊接在电路板上的第一标的元件并利用该手爪模组导热以对该第一标的元件进行二阶段加热程序；以及

利用该温度感测元件感测该手爪模组的温度，在该温度到达第一阈值时，驱使该手爪模组对该第一标的元件施加向上的预设拉力并以该阻力感测单元感测该手爪模组所承受的阻力，及在该阻力和该预设拉力的差值低于预设差值时，驱使该手爪模组暂停对该第一标的元件施加该向上的预设拉力。

在一实施例中，该电子元件维修方法还包括：

在该温度到达第二阈值时，暂停对该第一标的元件进行的该二阶段加热程序，其中，该第二阈值大于该第一阈值。

在一实施例中，该电子元件维修方法还包括：

驱动该手爪模组抓住第二标的元件并将其置放在该电路板上；利用该手爪模组导热以对该第二标的元件进行该二阶段加热程序；以及

利用该温度感测元件感测该手爪模组的温度，及在该温度到达第三阈值时，暂停对该第二标的元件进行的该二阶段加热程序，其中该第三阈值介于该第一阈值和该第二阈值之间。

在一实施例中，上述电子元件的维修系统进一步具有雷射加热设备以执行该二阶段加热程序，该二阶段加热程序包含利用第一雷射源的雷射光照射该手爪模组一段时间的第一阶段及利用第二雷射源的雷射光照射该手爪模组另一段时间的第二阶段，其中，该第一雷射源的光斑面积大于该第二雷射源的光斑面积。

在一实施例中，该第一雷射源是半导体雷射源，且该第二雷射源是光纤雷射源。

另外，该光纤雷射源还可用以移除残胶及/或碳渣。

在一实施例中，上述电子元件的维修系统还具有热风设备以在该二阶段加热程序中辅助加热。

为使能进一步了解本发明的结构、特征、目的、与其优点，结合附图及具体实施例的详细说明如下。

附图说明

图1示意性示出了本发明实施例的电子元件维修方法的流程图；

图2示意性示出了本发明实施例的电子元件维修方法的附加程序的流程图；

图3示意性示出了图1及图2的合并流程的实施例的连续动作示意图；

图4示意性示出了图1及图2的合并流程的另一实施例的连续动作示意图；

图5示意性示出了本发明实施例的电子元件维修装置的立体示意图；

图6示意性示出了图5的电子元件维修装置的热风模组的示意图；

图7示意性示出了图5的电子元件维修装置的手爪模组的示意图；以及

图8示意性示出了本发明另一实施例的电子元件维修装置的侧视图。

具体实施方式

图1示意性示出了本发明实施例的电子元件维修方法的流程图。

如图1所示，其利用控制电路执行程序实现。该电子元件的维修方法包括：驱动手爪模组抓住焊接在电路板上的第一标的元件并利用该手爪模组导热以对该第一标的元件进行二阶段加热程序(步骤a)；以及利用该手爪模组的温度感测元件感测该手爪模组的温度，在该温度到达第一阈值时，驱使该手爪模组对该第一标的元件施加向上的预设拉力并以该手爪模组的阻力感测单元感测该手爪模组所承受的阻力，及在该阻力和该预设拉力的差值低于预设差值时，驱使该手爪模组暂停对该第一标的元件施加该向上的预设拉力(步骤b)。

在步骤a中，该二阶段加热程序系利用雷射加热设备执行，且其包含利用第一雷射源的雷射光照射该手爪模组一段时间的第一阶段及利用第二雷射源的雷射光照射该手爪模组另一段时间的第二阶段，其中，该第一雷射源的光斑面积大于该第二雷射源的光斑面积。即先以光斑面积较大的雷射光照射该手爪模组一段时间以进行均匀预热阶段，再以光斑面积较小的另一雷射光照射该手爪模组另一段时间以进行精准的元件熔化阶段。具体而言，该第一雷射源可为半导体雷射源，且该第二雷射源可为光纤雷射源。另外，该光纤雷射源还可用以移除残胶及/或碳渣，且该二阶段加热程序还可利用热风设备辅助加热。

另外，在步骤b中还可包括：在该温度到达第二阈值时，暂停对该第一标的元件进行的该二阶段加热程序，其中，该第二阈值大于该第一阈值。通过上述步骤，即可避免焊接过热而为电路板提供过温保护。

另外，本发明的电子元件维修方法还可包括将良品元件焊接在电路板的焊垫上的程序。

图2示意性示出了本发明实施例的电子元件维修方法的附加程序的流程图。

如图2所示，该附加程序包括：驱动该手爪模组抓住第二标的元件并将其置放在该电路板上(步骤c)；利用该手爪模组导热以对该第二标的元件进行该二阶段加热程序(步骤d)；以及(步骤e)。

图3示意性示出了图1及图2的合并流程的实施例的连续动作示意图。

如图3所示，该合并流程借由手爪模组31对置于工作平台30上的电路板进行操作而实现，该电路板包含基板20及借由焊料24黏装于基板20上的多个电子元件21和不良元件22；该合并流程包括以下步骤：

(一)驱动手爪模组31至不良元件22上方用以抓住不良元件22以进行该二阶段加热程序；

(二)利用雷射模组32产生的雷射光33照射手爪模组31以执行该二阶段加热程序；利用手爪模组31的温度感测元件(图中未示出)感测手爪模组31的温度，在该温度到达该第一阈值时，驱使手爪模组31对不良元件22施加该向上的预设拉力并以手爪模组31的阻力感测单元(图中未示出)感测手爪模组31所承受的阻力，及在该阻力和该预设拉力的差值低于该预设差值时，驱使手爪模组31暂停对不良元件22施加该向上的预设拉力；

(三)在该阻力和该预设拉力的差值不低于该预设差值时，驱使手爪模组31持续对不良元件22施加该向上的预设拉力以取出不良元件22并移开雷射模组32，以露出原先承接不良元件22的基板20上的焊垫25；

(四)驱动手爪模组31抓住良品元件26并将其置放在焊垫25上，并利用雷射模组32产生的雷射光33照射手爪模组31以对良品元件26进行该二阶段加热程序；以及

(五)利用该温度感测元件感测手爪模组31的温度，及在该温度到达该第三阈值时，停止对良品元件26进行加热并移开雷射模组32及手爪模组31，从而将良品元件26焊接在焊垫25上。

图4示意性示出了图1及图2的合并流程的另一实施例的连续动作示意图。

如图4所示，该合并流程借由手爪模组31对置于工作平台30上的电路板进行操作而实现，该电路板包含基板20及借由焊料24黏装于基板20上的多个电子元件21和不良元件22；该合并流程包括以下步骤：

(一)驱动手爪模组31至不良元件22上方用以抓住不良元件22以进行该二阶段加热程序；

(二)利用雷射模组32产生的雷射光33照射手爪模组31及热风模组34产生的热风吹向手爪模组31以执行该二阶段加热程序；利用手爪模组31的温度感测元件(图中未示出)感测手爪模组31的温度，在该温度到达该第一阈值时，驱使手爪模组31对不良元件22施加该向上的预设拉力并以手爪模组31的阻力感测单元(图中未示出)感测手爪模组31所承受的阻力，及在该阻力和该预设拉力的差值低于该预设差值时，驱使手爪模组31暂停对不良元件22施加该向上的预设拉力；

(三)在该阻力和该预设拉力的差值不低于该预设差值时，驱使手爪模组31持续对不良元件22施加该向上的预设拉力以取出不良元件22并移开雷射模组32及热风模组34，以露出原先承接不良元件22的基板20上的焊垫25；

(四)驱动手爪模组31抓住良品元件26并将其置放在焊垫25上，并利用雷射模组32产生的雷射光33照射手爪模组31及热风模组34产生的热风吹向手爪模组31以对良品元件26进行该二阶段加热程序；以及

(五)利用该温度感测元件感测手爪模组31的温度，及在该温度到达该第三阈值时，停止对良品元件26进行加热并移开雷射模组32及手爪模组31，从而将良品元件26焊接在焊垫25上。

另外，不良元件22在基板20上的位置可由控制单元提供，其中，该控制单元可借由执行测试程序诊断出基板20上的不良元件22的位置，其中，该测试程序可利用电流、电压与发光亮度(当电子元件21为发光元件时)中的至少一项作为检测的依据。

另外，结合图5至图8对电子元件维修装置进行解释，其中，图5示意性示出了本发明实施例的电子元件维修装置的立体示意图；图6示意性示出了图5的电子元件维修装置的热风模组的示意图；图7示意性示出了图5的电子元件维修装置的手爪模组的示意图；以及图8示意性示出了本发明另一实施例的电子元件维修装置的侧视图。

如图5至图8所示，手爪模组31有两个具备热传导特性的手爪31a，并借由一个控制单元31b驱动一个伺服马达31c操作两个手爪31a执行下列动作：a)抓取动作；b)松开动作；c)除胶动作(通常是指焊接状态被雷射加热解除后)；d)去残渣动作(通常是指焊接状态被雷射加热解除后)；e)确保电子元件在加热回焊时的稳定性；以及f)精确控制下压的高度、力量和位置(通常是指加热回焊时)。

雷射模组32配置有一个控制单元32a以调节一组光学透镜的角度而调控雷射光的输出量。在操作时，本发明可借由温度感测装置35检测不良元件22的温度，并将其反馈至控制单元32a，再使控制单元32a依该温度调节雷射光输出的能量，从而达到精确控制焊接(或解焊)的效果。

另外，温度感测装置35可有多种可能的实施例，例如包含红外线感测器35a的温度感测装置。

另外，热风模组34配置有一个控制单元34a以控制热风模组34的输出功率。热风模组34可辅助雷射模组32以使雷射模组32可减少能量输出。在操作时，本发明可借由温度感测装置35反馈信息至控制单元34a以调节热风模组34的输出功率，从而协助雷射模组32达到精确控制焊接(或解焊)的效果。

另外，本发明可具有一组照明单元为手爪31a提供照明。

依上述的设计，本发明具有下列优点：

(1)本发明的电子元件的维修方法可借由并感测加热温度及不良元件和基板的即时结合力而可靠地解焊并移除该不良元件；

(2)本发明的电子元件的维修方法可借由感测加热温度是否到位以确保良品元件的焊接。

(3)本发明的电子元件的维修方法可借由感测加热温度避免焊接过热，从而为电路板提供过温保护。

(4)本发明的电子元件的维修方法可借由二阶段加热方式为第一标的元件提供安全又有效率的焊接(或解焊)操作，同时避免损坏电路板上的其他元件。

(5)本发明的电子元件的维修装置可借由导热手爪模组实现前述的维修方法以迅速又可靠地对电路板上的标的元件进行焊接(或解焊)操作。

本领域技术人员可以理解，本发明的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合或/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本发明中。特别地，在不脱离本发明精神和教导的情况下，本发明的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本发明的范围。

以上对本发明的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本发明的范围。尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。不脱离本发明的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本发明的范围之内。