1焊锡机器人方式

以往，电路板实装制造工法采用最多的是SMT再进行后插部件的结合。焊接通常采用回流焊、波峰焊方式、焊锡槽方式和手工焊接混合使用。由于电子设备已演变成多功能、 高密度、小型化。造成部件与部件与焊盘之间的空间越来越小，而且无铅化作业后，焊接 缺陷增多，再加上现在人力成本的上升。以往的工法受到了很大的挑战。

故随之引伸出来的局部焊接方式有：选择性波峰焊方式、自动焊锡机器人方式和激光焊锡系统方式。例如：某汽车部件电路板生产过程中.大部分器件采用SMT工艺完成，但还有后插组件如：LCD部件、接插件，步进电机，风鸣器等耐热性较差，特别LCD部件会出现由于受热较多而产生部件焊后损伤现象，从而造成制造缺陷。

采用焊锡机器人方式的话.在治具费用和生产准备调试时间等方面，具有位于单孔焊锡槽方式和多孔焊锡槽方式中间的(平均)特性，可以说是一种符合多品种变量短交货期生产的方式。并且由于烙铁头具有形状多样性和机器人本身的作业动作可调性.而且设备一次投入成本较低.焊锡的用量也较为节省.可以说是较适合于狭窄邻接部分的焊点锡焊。从该点着眼，作为对应多种多样的客户需求的局部焊锡方式，所以该客户采用丁 JAPAN UNIX~413S焊锡机器人（如下图2所示).并在外围加装了上、下料机和传送装置， 从而实现了焊接工位自动化。

2焊锡机器人装置

(1)导入装置的主要样式：

UNIX-4I3S焊锡机器人(照片1)，

          UNIX-413S焊锡机器人以下特点：机台结构是铝合金压铸.门型支柱是嫘旋压出成形 的.所以结构坚固.位置重复精度高。主机数据储存量增大记忆体容量大，高速化的CP 控制性能.最高速度可达800 mm/s。移动速度快，而且振动小。加热系统采用250 W的加热器和全闭环温度控制系统，具有焊锡时间短,焊接成型好等优点。送锡系统采用5相步进电机，并装有光电编码器反馈装置，实现了步进电机的闭环控制。送锡机械齿轮的加工采用高精度高密度加工设备完成.精度控制在+0.02mm.保证了送锡装置高精度和高稳定性。而且拥有丰富、功能齐全的选配件，如：3轴烙铁头位置自动校正机构、氮气发生器、 锡丝预热机构、锡丝开槽装置.钢丝刷等等，满足客户的生产工艺要求.实现高品质的焊接效果。

(2)焊锡方法

焊锡方法为逐点进行焊锡的点焊方法（照片4）和对排成一列的焊点采用烙铁头一列扫过的拖焊方法（照片5)

照片6, 7所示，是用焊锡机器人焊接汽车部件电路板上的风鸣器、接插件

3装夹方式评价

采用焊锡机器人方式.要对所焊接板和元器件进行装夹固定.在治具设计和制作可根据自已工厂的生产模式、工艺流程而决定。照片9是JAPAN UNIX客户的一个案例。他们采用外部半自动的装夹方法.治具部分通过传送机构流入机器人生产线.工件放入治具自 动传送至焊接位质，焊完启流入下一工位.从而实现了从装配、焊接、检查、封胶的自动化生产.提高了生产效率和产品品质。

 4焊锡条件及焊接品质评价

根据插入组件的线脚直径及基板的铜片而积.将焊锡条件做成类似的分组.然后评价了适合于各组的标准焊锡条件。为对各组的具有代表性的组件进行焊锡的条件。可以确认 用焊锡量（送锡量）和必要量的计算值基本一致

照片11所示.焊锡机器人是焊接成形后的实际状态。照片12所示.是用焊锡机器人焊接汽车部件某电路板完成后用切片方式得到的焊点内部断面图形。照片13、14所示电 子显微镜方式和X-Ray检查方式得到焊点内部图形照片。从这些照片可以看出焊锡机器人焊接品质可达到一个较高标准。

照片13                                                                                                                   照片14

5激光焊锡系统

在使用以以往焊锡机器人对被焊工件进行焊接时，必须留有一定空间让烙铁头能伸入至 被焊部位进行焊接，另焊接过程烙铁头存在损耗，而且目前的部件引脚间距越来越小(0.3mm 间距>,业内人士始终想突破这瓶颈，寻找新的焊接方式，在这状况下一种非接触式，细小直径加热方式的激光焊接机器人系统应运而生，JAPAN UNIX在20年前已经开始探讨激光焊接 机器人系统的题目，而且经历了 YAG,CO2的时代，由于当时的方式激光器寿命短，体积大，控制精度低，成本高等诸多问题，使其在电路板组装领域实用化较为困难.自2001年开始我们采用了半导体(LD)激光发生器，使得小型化，高性能的激光焊接机器人系统(图15)实用化变为了现实，当今这种新型系统在日本.欧美.韩国.台湾地区.中国已应用于电子装置电路板生产制造的多个领域.解决细微焊接这一难题。

(图15为JAPAN UNIX激光焊锡机器人系统）

激光焊锡机器人系统是以激光二极管（LD)为热源.通过激光实行局部非接触加热, 它具有非接触性.无需更换恪铁头.激光光束直径小等优点（图16)。

在无铅化组装制造中，有部分不适用波峰焊，回流焊的部品，只能通过后装工序，利 用局部加热方法来完成整个产品的组装.激光加热方式的独特性逐步被业界推崇.其主要特征:

（1）微细的点直径(Spor):激光形成的点径最小可以到0.1 mm.送锡装置最小可以送直径O.15mm锡丝，可实观微间距贴装器件，Chip部品的焊接。

（2）因为是短时间的局部加热，对基板与周边部品的热影响很少，焊点品质良好，

（3）无烙铁头消耗.不需更换加热器.连续作业时.具有很高的作业效率_a

_（4）进行无铅焊接时.不易发生焊点裂纹。

(5)对焊料的表面温度用非接触测定方式.而不能用实际接触焊头的温度测定方法。

5.2激光焊锡系统加热方式的发展：

对应SMT微细间距焊接，特殊激光束的最小点径要达到0.05mm以下（如图17),激 光发射形状目前使用园形外，根据焊盘形状还开发出环形（JAPAN UNIX已开发成功，如图18，图19），目前正在开发长方形，三角形，椭圆形，甚至可向焊接位置发射自由Figure Head的激光束，以适应各种不同焊盘的焊锡。

     细小间距部品的无铅化焊接会增加烙铁头的更换次数.自前日本，美国、韩国，台湾地区对中等间距程度部品•要求采用激光进行焊接的呼声在逐步升高.因此开发更高性能 的激光焊接机器人系统已列入开发制造商议事日程。按照无铅组装的工艺要求，激光焊锡机器人系统作为新的加热源会被更多的生产商所采用

如（图20)所示JAPAN UNIX全自动激光焊接系统的应用实例.生产线采用了 UNIX-LS1型IN-LINE全自动激光焊接系统与YAMAHA贴片机组成，实现了手机FPC部件自动化生产。

在电子产品进入高密度组装化的今天.加上新型电子 Device,新Chip部品.新型陶瓷压电变压器.新电子材料，新工艺技术的导入，作为进步中的焊锡机器人技术.今后会向带有自动调整激光功率大小.自动调整的图像识别装置，焊接方向，焊接范围能自动控制设定或从中央数据库调用信息进行焊接，也可以由CAD数据自动动生成焊接点的坐标数据， 在焊接条件间断对焊接头进行自动更换.或通过机器人的双臂控制而取消焊接治具.具有多种感知功能的，而被称之为“信息焊接机器人系统”方;向努力。

JAPAN UNIX最近向客户提供了双头激光焊锡机器人系统(图21、图22).并在车载部 品装置焊接中得到应用，大幅度地提高产品的良品率和效率.实现丁车载部件的不接 触、不间断生产焊接工艺.在车载部件焊接技术上提升了一大步。