多种材质组成的焊接材料激光焊接装置及焊接方法与流程

本发明涉及激光焊接技术领域，尤其涉及一种多种材质组成的焊接材料激光焊接装置及焊接方法。

背景技术：

现有的激光焊接电子元器件时，为了保证焊接品质，先通过对各种不同材料导热性能、热容比等特性，建立一个焊接温度场的模拟模型，再根据模拟的模型数据控制激光设置进行焊接作业。理论上通过材料特性建立的模拟温度场模型进行焊接，可以较好的实现对不同器件的自动焊接，避免出现激光照射时间过长导致烧焦、击穿PCB板或损坏电子元器件如IC。但由于不同材质在构成的焊接件在焊接时，实际的导热性能、热容等特性与通过模拟建立的温度场模型存在较大的误差，按照材料特性建立的模拟温度场模型控制激光器进行焊接也比较容易出现PCB板烧焦、击穿或损坏电子元器现象，或者是焊接温度达不到要求，出现焊接存在瑕疵，焊接品质达不到要求。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种多种材质组成的焊接材料激光焊接装置及焊接方法，该多种材质组成的焊接材料激光焊接装置可以避免根据材料导热性能、热容比等特性建立的焊接温度场的模拟模型存在地误差，导致实际焊接时出现容易出现PCB板烧焦、击穿、损坏电子元器或焊接品质存在瑕疵等现象，提高激光焊接品质的可靠性。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种多种材质组成的焊接材料激光焊接装置，该多种材质组成的焊接材料激光焊接装置包括激光器，还包括控制器，控制激光器对每个焊接点进行预热，根据预热温度建立的焊接器件焊接点温度场模型控制激光器输出与温度场模型特征匹配的激光；

温度采集器，实时采集每个焊接点的预热温度。

进一步地说，所述温度采集器包括温度传感器。

进一步地说，所述温度传感器包括红外温度传感器。

进一步地说，所述激光焊接装置还包括对温度传感器采集点位置和激光照射位置进行同步调整的位置调整机构。

进一步地说，所述位置调整机构包括固定座和与该固定座转动连接的底座，在固定座与底座之间设有受控制器控制使固定座转动的驱动部件，所述固定座设有与激光器连接的激光头和设有温度传感器的温度传感器支架。

进一步地说，所述位置调整机构还包括设于固定座同步移动的送锡机构，该送锡机构包括驱动锡丝每次输送量的锡丝驱动部件和送锡头。

进一步地说，所述驱动部件包括电机。

进一步地说，所述送锡机构还包括对焊接装置送来的锡丝位置进行检测的位置传感器。

本发明还提供一种多种材质组成的焊接材料激光焊接方法，该激光焊接方法包括，

焊接点预热，预先向待焊接器件的每个焊接点发射激光，对焊接点进行预加热；

建立焊接点的温度场数据模型，实时采集每个焊接点的预热温度，建立由每个焊接点预热温度组成的焊接部件温度场数据模型；

激光焊接，根据温度场数据模型的特性向每个焊接点发射激光进行焊接，并根据实时采集的焊接温度控制激光。

进一步地说，所述预热温度和焊接温度由温度采集器采集。

进一步地说，所述温度采集器采集包括温度传感器。

进一步地说，所述温度传感器包括红外温度传感器。

进一步地说，所述焊接激光的脉冲频率、脉冲宽度与预热时产生的温度特性匹配。

进一步地说，所述激光焊接方法还包括实时采集焊接点温度的焊接温度采集步骤。

进一步地说，所述温度传感器采集点与激光焊点位于同一位置。

本发明多种材质组成的焊接材料激光焊接装置，包括激光器、控制器和温度传感器，其中，控制器用于控制激光器对每个焊接点进行预热，根据预热温度建立的焊接器件焊接点温度场模型控制激光器输出与温度场模型特征匹配的激光；温度采集器，实时采集每个焊接点的预热温度。激光焊接前，由激光器先对每个焊接元器件的焊点进行预加热，并由温度传感器实时采集预加热时焊点的温度。所述控制器根据采集的每个预加热焊点温度建立的温度场数据模块控制激光器向每个焊接点焊接照射时间、激光器的频率等。由于预先采集了焊点位置的温度而建立的温度场分布数据，焊接时根据预先采集而建立的温度场数据进行焊接，避免仅根据材料导热性能、热容比等特性建立的理论焊接温度场模型存在地误差，导致实际焊接时出现容易出现PCB板烧焦、击穿、损坏电子元器或焊接品质存在瑕疵等现象，提高激光焊接品质的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，而描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1是激光焊接装置实施例电气原理框图。

图2是位置调整机构实施例结构示意图。

图3是多种材质组成的焊接材料激光焊接方法流程示意图。

下面结合实施例，并参照附图，对本发明目的的实现、功能特点及优点作进一步说明。

具体实施方式

为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是发明一部分实施例，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的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。

如图1所示，本发明提供一种多种材质组成的焊接材料激光焊接装置实施例。

该多种材质组成的焊接材料激光焊接装置包括：激光器1、控制器3和温度采集器2，其中所述激光器1用于产生焊接激光和预热激光，所述温度采集器2用于实时采集激光器1焊接激光和预热激光照射焊点时产生的实时温度，所述控制器3用于根据采集每个焊点的预热时的温度建立焊接器件焊接点温度场数据模型，在焊接时，根据该温度场数据模型控制激光器输出与温度场数据模型匹配的激光。

具体地说，所述温度采集器2包括温度传感器，该温度传感器温度采集点与激光预热点位于同一个点，可以确定采集的温度准确性。该温度传感器可以包括红外温度传感器，即通过预热的焊点产生的红外特性确定其温度，具体的元器件可以选用现有产品或技术。

所述控制器3根据建立的温度场数据模型控制激光器1是指对激光器发出的脉冲频率、脉冲宽度等进行控制，使之焊点能生产与该温度场数据模型匹配。

在激光焊接前，由激光器先对每个焊接元器件的焊点进行预加热，并由温度传感器实时采集预加热时焊点的温度。所述控制器根据采集的每个预加热焊点温度建立的温度场数据模块控制激光器向每个焊接点焊接照射时间、激光器的频率等。由于预先采集了焊点位置的温度而建立的温度场分布数据，焊接时根据预先采集而建立的温度场数据进行焊接，避免仅根据材料导热性能、热容比等特性建立的理论焊接温度场模型存在地误差，导致实际焊接时出现容易出现PCB板烧焦、击穿、损坏电子元器或焊接品质存在瑕疵等现象，提高激光焊接品质的可靠性。

在本实施例中，为了保证对每个焊点进行预加热和焊接时，温度传感器2与预加热点和焊接点始终位于同一位置，该激光焊接装置还包括对温度传感器2采集点位置和激光照射位置进行同步调整的位置调整机构，如图2所示。所述位置调整机构包括：固定座42和与该固定座42转动连接的底座41，在固定座41与底座42之间设有受控制器控制使固定座转动的驱动部件40，该驱动部件包括电机，其可以直接或通过传动部件或机构与底座42连接，使其在控制器的控制下转动，所述固定座41设有与激光器连接的激光头44和设有温度采集器的温度传感器支架。

为了保证在焊接时锡丝能准确地送到焊接点，所述位置调整机构还包括设于固定座同步移动的送锡机构43，该送锡机构43包括驱动锡丝每次输送量的锡丝驱动部件(附图未标示)和送锡头45。为了避免出现无锡丝的情况下对焊接点进行焊接，所述送锡机构还包括对焊接装置送来的锡丝位置进行检测的位置传感器(附图未标示)，当位置传感器未检测到锡丝时，控制器控制激光器停止工作。

如图3所示，本发明还提供一种多种材质组成的焊接材料激光焊接方法，该激光焊接方法包括，

S10步骤，即焊接点预热，预先向待焊接器件的每个焊接点发射激光，对焊接点进行预加热；

S11步骤，即建立焊接点的温度场数据模型，实时采集每个焊接点的预热温度，建立由每个焊接点预热温度组成的焊接部件温度场数据模型；

S12步骤，即激光焊接，根据温度场数据模型的特性向每个焊接点发射激光进行焊接，并根据实时采集的焊接温度控制激光。

具体地说，采用上述实施例结构，即激光焊接装置包括：激光器1、控制器3和温度采集器2，其中所述激光器1用于产生焊接激光和预热激光，所述温度采集器2用于实时采集激光器1焊接激光和预热激光照射焊点时产生的实时温度，所述控制器3用于根据采集每个焊点的预热时的温度建立焊接器件焊接点温度场数据模型，在焊接时，根据该温度场数据模型控制激光器输出与温度场数据模型匹配的激光。

具体地说，所述温度采集器2包括温度传感器，该温度传感器温度采集点与激光预热点位于同一个点，可以确定采集的温度准确性。该温度传感器可以包括红外温度传感器，即通过预热的焊点产生的红外特性确定其温度，具体的元器件可以选用现有产品或技术。

所述控制器3根据建立的温度场数据模型控制激光器1是指对激光器发出的脉冲频率、脉冲宽度等进行控制，使之焊点能生产与该温度场数据模型匹配。

在焊接前，先由控制器3控制激光器1向焊接点发出激光进行预加热，同时由温度采集器2实时采集该焊接点预热温度；采用同样的方法对每个需要焊接的焊点进行预热，并采集预热温度，控制器根据采集的每个焊点温度建立焊接时的温度场数据模型，在进行焊接时，由控制器根据建立的温度场数据模型控制激光器的脉冲频率、脉冲宽度等数据，使激光器输出的参数与建立温度场数据模型匹配激光进行焊接。由于预先采集了焊点位置的温度而建立的温度场分布数据，焊接时根据预先采集而建立的温度场数据进行焊接，避免仅根据材料导热性能、热容比等特性建立的理论焊接温度场模型存在地误差，导致实际焊接时出现容易出现PCB板烧焦、击穿、损坏电子元器或焊接品质存在瑕疵等现象，提高激光焊接品质的可靠性。

在本实施例中，为了保证对每个焊点进行预加热和焊接时，温度传感器2与预加热点和焊接点始终位于同一位置，该激光焊接装置还包括对温度传感器2采集点位置和激光照射位置进行同步调整的位置调整机构，如图2所示。所述位置调整机构包括：固定座42和与该固定座42转动连接的底座41，在固定座41与底座42之间设有受控制器控制使固定座转动的驱动部件40，该驱动部件包括电机，其可以直接或通过传动部件或机构与底座42连接，使其在控制器的控制下转动，所述固定座41设有与激光器连接的激光头44和设有温度采集器的温度传感器支架。

为了保证在焊接时锡丝能准确地送到焊接点，所述位置调整机构还包括设于固定座同步移动的送锡机构43，该送锡机构43包括驱动锡丝每次输送量的锡丝驱动部件(附图未标示)和送锡头45。为了避免出现无锡丝的情况下对焊接点进行焊接，所述送锡机构还包括对焊接装置送来的锡丝位置进行检测的位置传感器(附图未标示)，当位置传感器未检测到锡丝时，控制器控制激光器停止工作。

在本实施例中，所述激光焊接方法还包括实时采集焊接点温度的焊接温度采集步骤，即在焊接同时采集焊点的温度，避免焊接温度过高烧坏PCB。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。