可变温度控制的烙铁制造技术

本发明专利技术提供了具有自动可变温度控制的烙铁，包括：手持件或机器人臂，其包括具有焊接焊头的焊接盒、生成磁场的线圈和用于感测焊接焊头的温度的温度传感器；可变电源，其用于将可变电力传递至线圈以加热焊接焊头；处理器，其包括相关电路，处理器用于接受设定温度输入和所感测到的焊接焊头的温度，并且提供控制信号以控制可变电源以将合适的电力传递至线圈以将焊接焊头的温度保持在设定温度输入的大致恒定水平处。

【技术实现步骤摘要】
可变温度控制的烙铁相关申请的交叉引用本申请是于2019年3月26日提交的美国专利申请第16/365,279号的部分延续，美国专利申请第16/365,279号是于2017年3月6日提交的美国专利申请第15/450,425号的部分延续，美国专利申请第15/450,425号是于2016年10月25日提交的专利申请序列号第15/333,590号的部分延续，专利申请序列号第15/333,590号是于2016年4月11日提交的专利申请序列号第15/096,035号现在为美国专利第9,511,439号的延续，美国专利第9,511,439号是于2015年12月11日提交的专利申请序列号第14/966,975号现在为美国专利第9,327,361号的延续，美国专利第9,327,361号是于2015年7月8日提交的专利申请序列号第14/794,678号现在为美国专利第9,516,762号的部分延续，美国专利第9,516,762号要求于2014年8月4日提交的美国临时专利申请序列号第62/033,037号的权益，所述上述申请的全部内容通过引用明确地并入本文。
所公开的专利技术总体上涉及使用焊接进行的印刷电路板(PCB)的制造、维修和返工，并且更特别地涉及具有自动可变温度控制的烙铁。
技术介绍
随着印刷电路板(PCB)上使用的部件的种类越来越多，无源部件越来越小以及具有较精细的球距(ballpitch)尺寸的IC越来越大，对有助于PCB组装(PCBA)制造和返工的高质量焊接接头的需求也在增加。多年来，错误的焊接接头已经使各公司损失了数十亿美元。已经开发出许多工艺来降低针对波峰焊接系统的故障率。然而，对于点对点手持式焊接和返工应用，各公司依靠操作者的技能以生产具有优质电气连接的良好的焊接接头。不管对烙铁的操作者提供多少培训，在焊接活动期间没有指导的情况下，由于存在许多因素影响通过烙铁的热传递来形成具有良好的电气连接的焊接接头的事实，因此操作者可能会犯错并且重复犯错。这些因素包括焊接头温度、焊接头的几何形状、焊接的氧化、人的行为等。此外，自动(例如，机器人)焊接是当前严格地基于开环时间的事件，其中，机器人移动至特定接头，将焊接头自动地放置在接头上，自动地施加焊接，并且在(由用于机器人的特定软件确定的)规定时间之后，将焊接头自动地从接头移开。重复该过程直至机器人的程序完成。焊接头的加热通常通过使来自电源的(固定)电流通过电阻加热元件来执行。然而，不同的焊接应用需要不同的加热温度。由于具有特定合金的单个焊头能够在一定(最高)温度下产生热，因此对于不同的加热应用需要不同的焊接头。简单的烙铁达到由热平衡确定的温度水平，该温度水平取决于电力(电流)输入和与烙铁接触的工件的材料。然而，当焊头接触大型工件例如大质量的金属时，焊头温度下降，并且因此对于焊接大型工件，小的焊接头会失去大量的温度。更先进的烙铁具有带温度传感器的机构以在焊头温度下降时通过向焊头传递更多的电力使焊头温度稳定保持在恒定水平。通常，可变电力控制在不自动测量或调节温度的情况下改变焊头的平衡温度。其他系统使用通常在烙铁的焊头内部的恒温器，这些系统自动地接通和断开到焊接盒(cartridge)/焊头的电力。可以使用热电偶传感器以监测焊头的温度并且调节传递至盒子的加热元件的电力以维持期望的恒定温度。另一方法是使用在特定温度(居里点)下会失去其磁性特性的磁化的焊接焊头。该方法取决于特定焊头材料的电气和冶金特性。例如，焊头可以包括作为具有高电导率的材料的铜和具有高电阻率的另一磁性材料(金属)。只要焊接焊头是磁性的，对于电源和加热元件，焊接焊头就接近开关。当焊头的温度超过(针对特定应用的)所需温度时，焊头将断开该开关并且因此焊头开始冷却直至温度下降到足以恢复焊头材料的磁化为止。选择具有固定的居里点的材料导致加热器生成并保持特定的自调节的温度以及恒定水平，并且因此该加热器不需要校准。也就是说，当加热器温度下降时(当加热器接触热负载时)，电源将以增加焊头温度回至固定的所需温度所需的足够的电力响应以正确地焊接工件。同样，具有特定磁化性能的特定合金的特定焊头能够在一定温度或高达一定温度下产生热。因此，对于不同的加热应用需要不同的焊接焊头。这需要具有不同的热特性的各种不同的焊接焊头的库存和维护。由于操作者必须不断更换焊接焊头，因此这也使足够大的工件或具有需要不同焊头的不同类型的部件的工件的焊接过程增加了大量的时间。
技术实现思路
在一些实施方式中，所公开的专利技术是具有自动可变温度控制的烙铁系统。该烙铁系统包括：手持件或机器人臂，其包括具有焊接焊头的焊接盒、加热线圈和用于感测焊接焊头的温度的温度传感器；可变电源，其用于将可变电力传递至加热线圈以加热焊接焊头；处理器，其包括相关电路，处理器用于接受设定温度输入和所感测到的焊接焊头的温度并且提供控制信号以控制可变电源以将合适的电力传递至加热线圈以将焊接焊头的温度保持在设定温度输入的大致恒定水平处。在一些实施方式中，所公开的专利技术是具有自动可变温度控制的烙铁系统。该烙铁系统包括：手持件或机器人臂，其包括具有焊接焊头的焊接盒、加热线圈和用于测量焊接焊头的阻抗的阻抗测量装置；可变电源，其用于将可变电力传递至加热线圈以加热焊接焊头；处理器，其包括相关电路，处理器用于接受设定温度输入和所测量到的焊接焊头的阻抗，根据所测量的阻抗确定焊接焊头的温度，并且提供控制信号以控制可变电源以将合适的电力传递至加热线圈以将焊接焊头的温度保持在设定温度输入的大致恒定水平处。在一些实施方式中，所公开的专利技术是具有自动可变温度控制的烙铁系统。该烙铁系统包括：手持件或机器人臂，其包括具有焊接焊头的焊接盒、加热线圈；可变电源，其用于将可变电力传递至加热线圈以加热焊接焊头；处理器，其包括相关电路，处理器用于接受设定温度输入和所测量到的焊接焊头的阻抗，通过断开到焊接焊头的电力并且测量线圈的电压来确定焊接焊头的阻抗，根据所测量的阻抗确定焊接焊头的温度，并且提供控制信号以控制可变电源以将合适的电力传递至加热线圈以将焊接焊头的温度保持在设定温度输入的大致恒定水平处。在一些实施方式中，设定温度输入能够通过烙铁系统的操作者调节或者能够由处理器基于以下中的一个或更多个自动调节：盒类型、焊头类型、焊头尺寸、焊头形状、热负载类型或尺寸以及由焊接焊头形成的并且由处理器确定的焊接接头的质量。在一些实施方式中，处理器通过确定焊接接头的金属间化合物(IMC)的厚度和确定IMC的厚度是否在预定范围内来确定焊接接头的质量。所公开的专利技术的自动可变温度控制可以用在手持式烙铁或自动(机器人)焊接站中用于焊接工件。在焊接过程期间，焊接接头可以被随机地焊接。针对每个焊接操作收集焊接信息数据，但是不会收集焊接标识信息，因此无法知道正在加工哪个焊接接头。因此，本专利技术的另一方面涉及智能焊接手持件，其包括：壳体；焊接焊头；加热器，其用于加热焊接焊头；处理器，其用于接收由智能焊接手持件正在焊接的焊接接头的图像，确定焊接接头信息，并且将焊接接头的图像与所确定的焊接接头信息相关联以区分针对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有自动可变温度控制的烙铁系统，包括：/n手持件或机器人臂，其包括具有焊接焊头的焊接盒、生成磁场的线圈和用于感测所述焊接焊头的温度的温度传感器；/n可变电源，其用于将可变电力传递至所述线圈以加热所述焊接焊头；/n处理器，其包括相关电路，所述处理器用于接受设定温度输入和所感测到的所述焊接焊头的温度，并且提供控制信号以控制所述可变电源以将合适的电力传递至所述线圈以将所述焊接焊头的温度保持在所述设定温度输入的大致恒定水平处。/n

【技术特征摘要】
20190326 US 16/365,279;20190805 US 16/532,3201.一种具有自动可变温度控制的烙铁系统，包括：
手持件或机器人臂，其包括具有焊接焊头的焊接盒、生成磁场的线圈和用于感测所述焊接焊头的温度的温度传感器；
可变电源，其用于将可变电力传递至所述线圈以加热所述焊接焊头；
处理器，其包括相关电路，所述处理器用于接受设定温度输入和所感测到的所述焊接焊头的温度，并且提供控制信号以控制所述可变电源以将合适的电力传递至所述线圈以将所述焊接焊头的温度保持在所述设定温度输入的大致恒定水平处。


2.根据权利要求1所述的烙铁系统，其中，所述温度传感器是用于感测所述焊接焊头的温度的温度传感器，并且所述处理器包括相关电路，所述处理器用于接受设定温度输入和所感测到的所述焊接焊头的温度，并且提供控制信号以控制所述可变电源以将合适的电力传递至所述线圈以将所述焊接焊头的温度保持在所述设定温度输入的大致恒定水平处。


3.根据权利要求1所述的烙铁系统，其中，所述控制信号是脉宽调制信号以控制所述可变电源的输出电力。


4.根据权利要求1所述的烙铁系统，其中，所述设定温度输入能够由所述烙铁系统的操作者调节。

【专利技术属性】
技术研发人员：阮廷和，
申请(专利权)人：OK国际公司，
类型：发明
国别省市：美国;US