一种PCB板预热均匀性智能调控系统及其控制方法与流程

本发明涉及电子制造装备控制，特别涉及一种pcb板预热均匀性智能调控系统及其控制方法。

背景技术：

1、在表面贴装技术（smt）的回流焊预热工序中，现有预热系统通常依赖设定的静态均温曲线，控制上下加热区输出对称的固定热量。但在实际生产场景中，pcb板的第一表面与第二表面往往存在覆铜分布不均的情况，且板面不同区域贴装的元器件体积差异较大。

2、当预热系统向不均匀的pcb板输出对称的固定热量时，覆铜密集区或大体积元器件区域吸收大量热能导致局部升温迟缓，而覆铜稀疏的空旷区域则升温过快。同时，第一表面与第二表面的覆铜差异会导致两面的热膨胀系数不同。在相同的对称加热条件下，正反两面的膨胀量不一致会产生内部热应力差。

技术实现思路

1、本发明提供了一种pcb板预热均匀性智能调控系统及其控制方法，以解决现有预热系统因缺乏pcb板的具体物理布局数据，采用对称的固定热量对正反面覆铜不对称且元器件分布不均的pcb板进行加热，导致局部温升速率不一致，正反面因热膨胀差异产生内部热应力差，最终造成pcb板在预热阶段发生翘曲变形的技术问题。

2、鉴于上述问题，第一方面，本发明提供了一种pcb板预热均匀性智能调控系统的控制方法，包括以下步骤：

3、获取目标pcb板的二维布线矢量文件和三维附着物体积点云序列；将所述目标pcb板划分为微元网格阵列；解析所述二维布线矢量文件，提取所述微元网格阵列中各微元网格的第一表面覆铜面积占比与第二表面覆铜面积占比，生成对应各微元网格的比热容量基准和z轴结构分布向量；将所述三维附着物体积点云序列映射至所述微元网格阵列，提取对应各微元网格的附着物体积特征向量；

4、基于所述比热容量基准，确定对应微元网格的基础升温热焓；结合所述附着物体积特征向量与预设的体热容滞后等效系数，确定体热容与遮蔽耗散代偿量；获取对应所述微元网格的空间耗散补偿量；将所述基础升温热焓、所述体热容与遮蔽耗散代偿量及所述空间耗散补偿量进行数值融合，生成目标空间焓值分布矩阵；其中，在生成所述目标空间焓值分布矩阵的过程中，当所述附着物体积特征向量大于预设的体积扩散阈值时，触发阈值截断条件，使对应的所述体热容与遮蔽耗散代偿量的融合输出值收敛趋近于预设的热焓上限阈值；

5、获取基于所述z轴结构分布向量确定的第一表面热膨胀系数与第二表面热膨胀系数，建立第一表面热应变与第二表面热应变相等的约束条件，解算出目标垂直温升比例；以所述目标垂直温升比例为约束条件，将所述目标空间焓值分布矩阵拆分为对应第一表面的第一热焓分布序列与对应第二表面的第二热焓分布序列；获取预设的空间流转速度矢量与空载电热转换传递函数，基于所述空间流转速度矢量与所述空载电热转换传递函数，将所述第一热焓分布序列与所述第二热焓分布序列分别转化为第一脉宽调制占空比序列与第二脉宽调制占空比序列，并分别下发至第一热场构建节点与第二热场构建节点执行。

6、第二方面，本发明提供了一种pcb板预热均匀性智能调控系统，包括：

7、前馈数据映射模组，用于获取目标pcb板的二维布线矢量文件，并接入三维附着物体积点云序列；

8、能量解算模组，与前馈数据映射模组通信连接，用于对输入数据进行微元网格化映射，计算含有体热容与遮蔽耗散代偿量及空间耗散补偿量并带有阈值截断条件的目标空间焓值分布矩阵，且基于第一表面热应变与第二表面热应变相等的约束条件，将目标空间焓值分布矩阵拆分为第一热焓分布序列与第二热焓分布序列；

9、热场输出模组，与能量解算模组通信连接，用于获取预设的空间流转速度矢量与空载电热转换传递函数，并结合空间流转速度矢量与空载电热转换传递函数，向对应的第一热场构建节点与第二热场构建节点下发时空同步的第一脉宽调制占空比序列与第二脉宽调制占空比序列，以驱动对应的第一热场构建节点与第二热场构建节点执行动作。

10、本申请提供的技术方案，至少具有如下技术效果：

11、将传统的全板统一加热模式转换为基于具体网格物理特性的独立热焓计算，系统依据实际的覆铜量与元器件体积下发对应的热量，避免了空旷区过热与密集区受热不足的现象。

12、对于特大体积元器件（如大型电解电容），系统停止无限增加补偿热量，防止分配给大体积元器件的热量超过其周围pcb基材的承受极限，从而避免基材发生热力学烧损。

13、当第一表面的热膨胀系数小于第二表面时，系统自动调大第一热场构建节点的占空比输出，通过制造人为的上下温差来抵消正反面的热膨胀率差异，使得上下表面的实际物理形变量保持一致，从而在物理受力层面上抑制了pcb板的z轴翘曲变形。

14、通过结合附着物体积特征计算体热容与遮蔽耗散代偿量，本方案突破了传统二维面积加热的局限。针对大型元器件产生的热辐射遮蔽效应与三维体热容滞后现象进行非线性补偿，实现了意想不到的穿透性均温效果，彻底杜绝了高密度元件区的冷焊缺陷

1.一种pcb板预热均匀性智能调控系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述生成对应各微元网格的比热容量基准和z轴结构分布向量，具体包括：

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述结合所述附着物体积特征向量与预设的体热容滞后等效系数，确定体热容与遮蔽耗散代偿量，具体包括：

4.根据权利要求1或3所述的控制方法，其特征在于，所述将所述基础升温热焓、所述体热容与遮蔽耗散代偿量及所述空间耗散补偿量进行数值融合，生成目标空间焓值分布矩阵，具体包括：

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述输出热焓值通过以下公式求得：

6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述获取基于所述z轴结构分布向量确定的第一表面热膨胀系数与第二表面热膨胀系数，解算出目标垂直温升比例，具体包括：

7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述基于所述空间流转速度矢量与所述空载电热转换传递函数，将所述第一热焓分布序列与所述第二热焓分布序列分别转化为第一脉宽调制占空比序列与第二脉宽调制占空比序列，具体包括：

8.一种pcb板预热均匀性智能调控系统，用于执行如权利要求1至7任一项所述的控制方法，其特征在于，包括：