用于修復(fù)具有至少一個(gè)缺陷部件的電路板的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于修復(fù)具有至少一缺陷部件(2)的電路板(1)的方法，其中缺陷部件(2)經(jīng)由至少一個(gè)電路板側(cè)接觸點(diǎn)(3)機(jī)械和/或電地連接到電路板(1)，其中所述方法至少包括如下步驟：移除電路板(1)上的缺陷部件(2)；清潔所述至少一個(gè)電路板(1)側(cè)接觸點(diǎn)(3)；使用焊料施加器(5)將焊膏(4)施加到被清潔的至少一個(gè)電路板側(cè)接觸點(diǎn)(3)，其中首先在浸潤步驟中將焊料施加器(5)至少部分地置于具有焊膏(4)的容器(6)中以使得被焊膏(4)浸潤，然后在傳遞步驟中將已浸潤的焊料施加器(5)安置到期望的至少一個(gè)電路板側(cè)接觸點(diǎn)(3)，從而使得焊膏(4)能夠施加到所述至少一個(gè)電路板側(cè)接觸點(diǎn)(3)；用提供的缺陷部件(2)的替代部件(7)組裝電路板(1)；焊接替代部件(7)。
【專利說明】
用于修復(fù)具有至少一個(gè)缺陷部件的電路板的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用來修正具有至少一個(gè)缺陷部件的電路板的方法，焊料施加器，焊料施加器的使用，以及一種自動(dòng)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]公知的電路板的制造包括用于組裝電路板的多種方法。例如，所謂的SMD部件(表面安裝部件)安裝在電路板的前側(cè)的接觸表面上。相比之下，THT(通孔技術(shù))部件具有連接引線，其穿過電路板中的開口且固定到電路板的相反側(cè)上。包含TMT和THT的混合組裝部件也是存在的。SMD部件的焊接通常是用回流工藝。對此，電路板在待組裝位置上提供有焊膏。這構(gòu)成焊膏沉積物。然后，部件會(huì)定位到相應(yīng)的焊料沉積物上。如此組裝的電路板暴露到熱源，例如放置到加熱板上或者放置到焊接爐中使得焊膏熔融，從而在部件與電路板之間形成連接。
[0003]在運(yùn)行過程中部件會(huì)產(chǎn)生故障或停止工作。尤其是在高成本部件或具有多個(gè)部件組合的情況下，不能處理掉整個(gè)組件，而是替代的替換掉一個(gè)或多個(gè)故障部件。當(dāng)移除一個(gè)部件時(shí)，通常焊料還在，然而其不足以再用作固定其他部件的焊膏沉積物。因而，隨后需要單獨(dú)分別施加另外確定量的焊料到電路板或載體或部件。由于待施加焊料的表面或接觸位置通常是非常小的，傳統(tǒng)的施加焊膏的工藝，例如絲網(wǎng)印刷或焊膏印刷，已不再可能應(yīng)用。由于這些方法所要求的絲網(wǎng)的孔明顯太小，絲網(wǎng)的孔不能釋放焊膏或不能釋放足量的焊膏并因此傳遞到焊盤或接觸位置。因而利用傳統(tǒng)的3型或4型的焊膏不可能印刷例如具有470μm至160μπι尺寸的接觸位置，因?yàn)檫@些類焊膏的球徑太大了。
[0004]—種用于替代絲網(wǎng)印刷或焊膏印刷的方法是利用例如注射器或注射筒的分配技術(shù)，該方法同樣受到球徑的限制。典型地，利用此方法分配的焊膏點(diǎn)直徑在大約300至500μmD
[0005]此外，還已知通過在接觸位置上無接觸噴涂印刷來印刷焊膏。在這種情況下，可以形成最小直徑約300μπι的焊膏。同樣地，利用該工藝難以完成更小直徑的焊膏。
[0006]同樣已知的技術(shù)是把待安裝到電路板上的部件或其接觸位置浸入到充有助焊劑和/或焊膏的桶中適當(dāng)?shù)纳疃龋允怪竸┖?或焊膏潤濕接觸位置。部件從桶取出之后，接觸位置會(huì)具有用于焊接工藝的助焊劑和或焊膏。然而，該方法僅僅在具有突出或突起的接觸位置的部件的情況下可行，例如球、針腳等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因而，本發(fā)明的一個(gè)目的，是能夠焊接不具有突起或突出的接觸位置的部件，且接觸位置另外占用非常小的尺寸。
[0008]所述目的是通過一方法、焊料施加器、焊料施加器的使用以及一種自動(dòng)設(shè)備來實(shí)現(xiàn)的。
[0009]關(guān)于實(shí)現(xiàn)所述目的的方法，是用于修復(fù)具有至少一缺陷部件的電路板，其中缺陷部件經(jīng)由至少一個(gè)電路板側(cè)接觸位置機(jī)械和/或電連接到電路板，其中所述方法至少包括如下步驟:
[0010]-移除電路板上的缺陷部件；
[0011 ]-清潔至少一個(gè)電路板側(cè)接觸位置；
[0012]-使用焊料施加器將焊膏施加到被清潔的至少一個(gè)電路板側(cè)接觸位置，其中首先在浸潤步驟中將焊料施加器至少部分地置于具有焊膏的容器中以使得被焊膏浸潤，然后在傳遞步驟中將已浸潤的焊料施加器傳遞到期望的至少一個(gè)電路板側(cè)接觸位置，由此，焊膏被施加或傳遞到至少一個(gè)電路板側(cè)接觸位置；
[0013]-利用先前提供的缺陷部件的替代部件來組裝電路板；
[0014]-將替代部件焊接到期望的至少一個(gè)電路板側(cè)接觸位置。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，發(fā)明的目的通過以下方式實(shí)現(xiàn):使用一特別實(shí)現(xiàn)的焊料施加器施加焊膏，利用焊料施加器該焊膏被傳遞到電路板的接觸位置，使得產(chǎn)生ΙΟμπι至300μπι直徑的焊膏點(diǎn)。
[0016]本發(fā)明方法的又一優(yōu)點(diǎn)是同樣可以傳遞焊膏到電路板具有的焊料倉即腔中。用傳統(tǒng)方法如絲網(wǎng)印刷，僅能在特定情況下可實(shí)現(xiàn)。
[0017]此外，所述方法提供了改進(jìn)的靈活性，而絲網(wǎng)印刷的情況與此不同，絲網(wǎng)印刷受到具體電路板所需絲網(wǎng)的制造的限制。此外，利用本發(fā)明的方法，可以使被焊膏浸潤的兩接觸位置間的距離更小。
[0018]在一較優(yōu)實(shí)施例中，所述方法包括在力控制之下執(zhí)行浸潤步驟，使得焊料施加器插入在容器中僅達(dá)到預(yù)先設(shè)定的第一力。
[0019]在另一較優(yōu)實(shí)施例中，所述方法包括在力控制之下執(zhí)行傳遞步驟，使得被浸潤的焊料施加器抵靠至少一個(gè)電路板側(cè)接觸位置僅達(dá)到預(yù)先設(shè)定的第二力。
[0020]在另一較優(yōu)實(shí)施例中，所述方法包括無接觸地清潔電路板側(cè)接觸位置。
[0021]關(guān)于實(shí)現(xiàn)所述目的的焊料施加器，其用于將焊膏從容器傳遞到電路板的接觸位置，其中所述焊料施加器包括:
[0022]-具有末端區(qū)的基體；
[0023]-至少一突起，其突出于所述末端區(qū)且具有突出區(qū)，其中該突起在末端區(qū)和突出區(qū)之間的縱截面上具有一至少凹進(jìn)的外形。
[0024]焊料施加器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，突出區(qū)大致沿與基體的末端區(qū)平行的方向延伸。
[0025]焊料施加器的又一優(yōu)選實(shí)施例中，突出區(qū)實(shí)施成末端區(qū)與突出區(qū)的比率最大為10，優(yōu)選7.5，更優(yōu)選為5。
[0026]焊料施加器的又一優(yōu)選實(shí)施例中，突出區(qū)實(shí)施成末端區(qū)與突出區(qū)的比率最大為35，優(yōu)選21，更優(yōu)選為15。
[0027]焊料施加器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，末端區(qū)和突出區(qū)之間的最大距離，也即突起的高度在50-250μπι范圍，優(yōu)選80-150μπι。
[0028]焊料施加器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，末端區(qū)和突出區(qū)之間的最大距離，也即突起的高度范圍為50-400μηι，優(yōu)選為180-220μηι，更優(yōu)選為280-320μηι。
[0029]焊料施加器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，突出區(qū)的直徑的范圍在300-180μπι的范圍，優(yōu)選在 180-13(^111，更優(yōu)選在130-5(^111。
[°03°] 在另一優(yōu)選實(shí)施例中，焊料施加器進(jìn)一步包括疏水涂層(hydrophobic coating)，其施加在基體上，至少在鄰近突起的區(qū)域。
[0031]關(guān)于其應(yīng)用，發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)是通過使用焊料施加器的前述優(yōu)選實(shí)施例來修復(fù)具有至少一缺陷部件的電路板。
[0032]關(guān)于實(shí)現(xiàn)所述目的的自動(dòng)設(shè)備，公開了一種用于修復(fù)具有至少一缺陷部件的電路板的自動(dòng)設(shè)備，其中所述自動(dòng)設(shè)備至少包括:
[0033]-如上實(shí)施例所述的焊料施加器；
[0034]-自動(dòng)定位單元，其安裝有焊料施加器，用來實(shí)現(xiàn)所述焊料施加器的定位或移動(dòng)；
[0035]-電路板保持單元，其與定位單元相關(guān)來啟用電路板保持單元中設(shè)置的電路板的自動(dòng)定位。
[0036]本發(fā)明的自動(dòng)設(shè)備的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，定位單元啟用固定到所述定位單元的所述焊料施加器(5)的力控制移動(dòng)，特別是力控制放置。
【附圖說明】
[0037]以下通過相應(yīng)附圖來更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中:
[0038]圖1是本發(fā)明的方法的流程圖；
[0039]圖2是描述方法步驟地示意圖；
[0040]圖3是本發(fā)明的焊料施加器的示意圖；
[0041 ]圖4是本發(fā)明的焊料施加器的仰視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]圖1是本發(fā)明方法的流程圖。
[0043]在第一步驟中，經(jīng)由接觸位置3機(jī)械和/或電固定在電路板I上的缺陷部件2被移除。為此，電路板I被夾持在具有電路板保持單元的自動(dòng)設(shè)備中。優(yōu)選地，電路板保持單元包括從下面進(jìn)行加熱的設(shè)施。這使得對整個(gè)電路板I進(jìn)行預(yù)熱。為了移除焊接在電路板I上的缺陷部件2，自動(dòng)設(shè)備裝備有多通道環(huán)形噴嘴。在此情形中，多通道環(huán)形噴嘴被實(shí)施成使得一方面噴射熱氣體，并且另一方面能夠抽真空或空氣。這樣，缺陷部件2的接觸位置3和電路板I的接觸位置3之間的焊料能被熱氣體熔融。在此情形中，多通道環(huán)形噴嘴的尺寸依賴部件的尺寸且選擇為使得完全加熱缺陷部件2或接觸位置3。在焊膏4熔融之后，通過多通道環(huán)形噴嘴的真空抽吸來吸取缺陷部件2從電路板I上分離。
[0044]優(yōu)選地，在中間步驟中，在電路板I的另外工作之前，具有一個(gè)等待周期，直到自動(dòng)設(shè)備和電路板I冷卻?？蛇x地，可以在已冷卻的第二自動(dòng)設(shè)備中進(jìn)一步處理電路板I。
[0045]在第二步驟中，把缺陷部件2結(jié)合到電路板I的電路板側(cè)接觸位置3被清潔。優(yōu)選地，無接觸地進(jìn)行清潔。為此，自動(dòng)設(shè)備裝備有多通道清潔噴嘴。多通道清潔噴嘴被實(shí)施成使得一方面噴射熱氣體，另一方面能夠抽真空或空氣，其中被抽取的空氣利用經(jīng)由過濾器的旁路處理。多通道清潔噴嘴清理接觸位置3，其中熱氣體加熱在移除缺陷部件2之后仍遺留的焊料，然后移除焊料。
[0046]在第三步驟中，將焊膏4施加到被清潔的電路板側(cè)接觸位置3。為此，自動(dòng)設(shè)備裝備有焊料施加器5，其用來將焊膏4從容器6傳遞到接觸位置3上。焊料施加器5通過位于容器6上的自動(dòng)設(shè)備的定位單元移動(dòng)且至少部分地進(jìn)入到容器6中，以浸潤焊料施加器5。在此情形中，焊料施加器5被壓入到容器6中使得僅達(dá)到預(yù)定的第一力，例如IN。
[0047]然后，浸潤有焊膏4的焊料施加器5從容器6移向電路板I上的將要固定替代部件7的預(yù)先確定位置。在該預(yù)先確定位置，焊料施加器5到達(dá)電路板側(cè)接觸位置3，例如銅焊盤，以施加或傳遞焊膏4到接觸位置3上。在此情形中，利用預(yù)先設(shè)定的第二力如0.7N來推動(dòng)焊料施加器5至接觸位置3上。自動(dòng)設(shè)備的定位單元在力控制下移動(dòng)焊料施加器5，即用來將焊料施加器5按壓到接觸位置3的力受定位單元的控制，假如力度超過了預(yù)定(第一和/或第二)力度，則設(shè)置過程中斷或停止。
[0048]例如，具有一給定深度的浸入管可以用作容器6。焊膏4被引入到浸入管6中且通過刮刀移除多余的焊膏4。如此，一定可重現(xiàn)量的焊膏4被置于容器6或浸入管中。另外，容器6或浸入管可具有納米涂層，以使能輕易移除焊膏4。
[0049]在多個(gè)接觸位置3提供焊膏4的情況下，第三步驟中相應(yīng)重復(fù)多次或利用焊料施加器5同時(shí)浸潤多個(gè)接觸位置3。
[0050]在第四步驟中，在電路板I上組裝用來替代缺陷部件2的部件7。在此情形下，使用已在第一步驟中使用的多通道環(huán)形噴嘴把替代部件7從部件供應(yīng)帶上釋放且輸送到電路板I上的期望位置。
[0051]在第五步驟中，焊接先前被置于電路板I上的替代部件7。在此情形下，通過多通道環(huán)形噴嘴的熱氣體功能將設(shè)置到預(yù)熱電路板I上的替代部件7焊接到電路板I上。
[0052]圖2是描述方法步驟地示意圖。在此情形下，如圖2a)所示，電路板I具有三個(gè)部件，其中左側(cè)部件2是有缺陷的。通過上述第一步驟來移除此缺陷部件2。圖2b)示出移除缺陷部件2之后的電路板I，且電路板側(cè)接觸位置3被清潔。圖2c)示出了接觸位置3施加有焊膏4之后的電路板I。圖2d)示出替代部件7被焊接的電路板I。
[0053]圖3示出了本發(fā)明的焊料施加器5的示意圖。這包括具有末端區(qū)As的基體8。從末端區(qū)As延伸出的是突起9，該突起9具有突出區(qū)Av，該突出區(qū)Av大致平行于基體8的末端區(qū)As延伸。突起9被實(shí)施成使得其在末端區(qū)As和突出區(qū)Av之間的縱截面具有至少部分凹進(jìn)的外形
10。當(dāng)焊料施加器5被置于容器6中時(shí)，焊料施加器5通過凹進(jìn)的外形10來收集焊膏4。
[0054]突起9的突出區(qū)Av與基體8的末端區(qū)As之間的最大距離D在50-400μπι的范圍，優(yōu)選為80-150μηι。已發(fā)現(xiàn)，尤其合適的最大距離為約300μηι。
[0055]在此情形下，選擇最大距離D，使得當(dāng)焊料施加器5充分插入到容器6中以使突出區(qū)Av接觸容器6的底部時(shí)，焊膏4浸潤基體8的末端區(qū)As。如上所述，例如浸入管可以用作容器6，其深度在7ΟΟμπι至400μηι的范圍，優(yōu)選在400μηι至200μηι的范圍，更優(yōu)選在200μηι至40μηι的范圍。
[0056]圖4示出了本發(fā)明的焊料施加器5的底視圖。在此情形下，末端區(qū)六8是方形的。然而，也可以選擇其他幾何形狀，例如圓形截面。這樣，突起9及突出區(qū)Av也按如此方式設(shè)置使得具有圓形截面。在此情形下，突起9的截面可設(shè)置為從末端區(qū)1至突出區(qū)Av漸次減小。然而，除了圓形截面，也可以選擇其他幾何形狀包括矩形或方形形狀。
[0057]方形基體8的截面面積范圍實(shí)際上可在0.16mm2至0.64mm2的范圍，優(yōu)選在0.64mm2至Imm2的范圍，更優(yōu)選在Imm2至2.25mm2的范圍。
[0058]根據(jù)被浸潤的接觸位置，突出區(qū)Av的直徑范圍為300-180μπι，優(yōu)選為180-130μπι，更優(yōu)選為 130-50μηι。
[0059]此外，圖3所示的焊料施加器包括疏水涂層(11)，其施加在基體(8)的至少一部分表面上。從圖3很明顯可以看到，基體至少在鄰接突起的區(qū)域中設(shè)置有疏水涂層。這種情形下，疏水涂層可以在整個(gè)基體上延伸直到基體的遠(yuǎn)離末端區(qū)的一側(cè)。
[0060]此外，如上所述，有益地是，容器或浸入管的底部同樣提供有疏水涂層。
[0061]構(gòu)造焊料施加器5以使得可以用來修復(fù)具有至少一缺陷部件2的電路板I，其中部件2具有500μπι至200μπι最大尺寸的至少一個(gè)接觸表面3，優(yōu)選最大尺寸范圍為470μπι至160μm。更優(yōu)選的方式中，焊料施加器5可以用來修復(fù)具有至少一缺陷部件2的電路板1，其中部件2具有至少兩個(gè)接觸表面，其中接觸位置3彼此之間的間隔為175μπι，優(yōu)選為150μπι，更優(yōu)選為125ym0
[0062]附圖標(biāo)記
[0063]I電路板
[0064]2缺陷部件
[0065]3電路板側(cè)接觸位置
[0066]4 焊膏
[0067]5焊料施加器
[0068]6 容器
[0069]7替代部件
[0070]8 基體
[0071]9 突起
[0072]10凹進(jìn)外形
[0073]11疏水涂層
[0074]12鄰接突起的區(qū)域
[0075]As末端區(qū)
[0076]Av突出區(qū)
[0077]D最大距離
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用來修復(fù)具有至少一缺陷部件(2)的電路板(I)的方法，其中所述缺陷部件(2)經(jīng)由至少一個(gè)電路板側(cè)接觸位置(3)機(jī)械和/或電連接到所述電路板(I)，其中所述方法至少包括如下步驟: -移除所述電路板(I)上的所述缺陷部件(2); -清潔所述至少一個(gè)電路板側(cè)接觸位置(3); -使用焊料施加器(5)把焊膏(4)施加到被清潔的至少一個(gè)電路板側(cè)接觸位置(3)，其中首先在浸潤步驟中把所述焊料施加器(5)至少部分地置于具有焊膏(4)的容器(6)中以使得被焊膏(4)浸潤，然后在傳遞步驟中將已浸潤的焊料施加器(5)傳遞到期望的至少一個(gè)電路板側(cè)接觸位置(3)，從而焊膏(4)被施加到所述至少一個(gè)電路板側(cè)接觸位置(3); -用預(yù)先提供的所述缺陷部件(2)的替代部件(7)組裝所述電路板(I); -把所述替代部件(7)焊接到期望的至少一個(gè)電路板側(cè)接觸位置(3)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述浸潤步驟在力控制下執(zhí)行，使得所述焊料施加器(5)插入到容器(6)中僅達(dá)到預(yù)定的第一力。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述傳遞步驟在力控制下執(zhí)行，使得被浸潤的焊料施加器(5)抵靠所述至少一個(gè)電路板側(cè)接觸位置(3)僅達(dá)到預(yù)定的第二力。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述至少一個(gè)電路板側(cè)接觸位置(3)的清潔無接觸地執(zhí)行。 (環(huán)形噴嘴，外部具有熱氣體且中間具有真空管。焊料熔融且經(jīng)真空吸附)。5.—種焊料施加器(5)，用于把焊膏(4)從容器(6)傳遞到電路板(I)的接觸位置(3)，所述焊料施加器(5)包括: -具有一末端區(qū)(As)的基體； -至少一突起(9)，該突起從所述末端區(qū)(As)突出且具有突出區(qū)(Av)，其中所述突起(9)在所述末端區(qū)(As)和所述突出區(qū)(Av)之間的縱截面上具有至少部分凹進(jìn)的外形(10)。6.如權(quán)利要求5所述的焊料施加器，其中所述突出區(qū)(Av)大致平行于所述基體(8)的所述末端區(qū)(As)延伸。7.如權(quán)利要求5或6所述的焊料施加器，其中所述突出區(qū)(Av)被實(shí)施成使得所述末端區(qū)(As)與所述突出區(qū)(Av)的比率對應(yīng)最大為系數(shù)10，優(yōu)選為系數(shù)7.5，更優(yōu)選為系數(shù)5。8.如權(quán)利要求5或6所述的焊料施加器，其中所述突出區(qū)(Av)被實(shí)施成使得所述末端區(qū)(As)與所述突出區(qū)(Av)的比率對應(yīng)最大為系數(shù)35，優(yōu)選為系數(shù)21，更優(yōu)選為系數(shù)15。9.如權(quán)利要求5至8任一項(xiàng)所述的焊料施加器，其中所述末端區(qū)(As)和所述突出區(qū)(Av)之間的最大距離(D)即所述突起的高度在范圍50-250μπι內(nèi)，優(yōu)選在范圍80-150μπι內(nèi)。10.如權(quán)利要求5至8任一項(xiàng)所述的焊料施加器，其中所述末端區(qū)(As)和所述突出區(qū)(Av)之間的最大距離(D)即所述突起(9)的高度在范圍50-400μπι內(nèi)，優(yōu)選在范圍180-220μπι內(nèi)，更優(yōu)選在范圍280-320μπι內(nèi)。11.如權(quán)利要求5至10任一項(xiàng)所述的焊料施加器，其中所述突出區(qū)的直徑在范圍300-180μηι內(nèi)，優(yōu)選在范圍180-130μηι內(nèi)，更優(yōu)選在范圍130-50μηι內(nèi)。 如權(quán)利要求5至11任一項(xiàng)所述的焊料施加器，進(jìn)一步包括疏水涂層(11)，該疏水涂層施加在所述基體上至少在鄰接所述突起(9)的區(qū)域(12)中。12.—種如權(quán)利要求5-11所述的安裝在自動(dòng)設(shè)備中用來修復(fù)具有至少一缺陷部件(2)的電路板(I)的焊料施加器的用途。13.—種自動(dòng)設(shè)備，用于修復(fù)具有至少一缺陷部件(2)的電路板(I)，包括: -如權(quán)利要求5至11任一項(xiàng)所述的焊料施加器(5).’ -自動(dòng)定位單元，所述焊料施加器(5)安裝到該自動(dòng)定位單元，以啟用所述焊料施加器(5)的自動(dòng)定位或移動(dòng)； -電路板保持單元，其與所述定位單元相關(guān)來啟用設(shè)置在該電路板保持單元中的電路板(I)的自動(dòng)定位。14.如權(quán)利要求13所述的自動(dòng)設(shè)備，其中所述定位單元啟用固定到所述定位單元的所述焊料施加器(5)的力控制移動(dòng)，特別是力控制放置。
【文檔編號】H05K3/22GK105830545SQ201480061728
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年9月30日
【發(fā)明人】克里斯托夫·希平, 詹妮·舍尼
【申請人】恩德萊斯和豪瑟爾兩合公司