一种电路板返修台用自动加热控制设备的制作方法

本发明涉及电路板返修自动化控制相关，具体为一种电路板返修台用自动加热控制设备。

背景技术：

1、电路板返修台在针对高密度互连电路板上的球栅阵列封装芯片进行无铅返修时，温度控制系统驱动顶部热风加热单元与底部红外加热单元协同工作，使焊点区域遵循预设温度曲线，为实现焊点温度的闭环反馈，操作人员将k型热电偶的测温端穿过芯片与基板之间的微间隙，粘贴固定于目标芯片正下方的焊盘区域。

2、无铅锡膏中的松香基助焊剂在预热阶段跨越150℃至170℃活化温区时，发生物理汽化并吸收相变潜热，热电偶测温端浸没在汽化的助焊剂微环境中，汽化吸热导致热电偶读数出现温升停滞甚至微幅下降。

3、现有的常规控制逻辑易受该相变过程干扰，导致控制系统输出异常的加热功率，使芯片顶部温度过高受损，底部焊球因温度未达熔点导致焊接不良。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的缺陷，本发明提供一种电路板返修台用自动加热控制设备。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

3、本发明提供一种电路板返修台用自动加热控制设备，包括：

4、第一加热单元、第二加热单元、温度传感器以及控制系统，所述控制系统包括：

5、获取模块，用于获取所述温度传感器采集的温度变化率，并获取所述第二加热单元的第一热量参数；

6、判断模块，用于在所述温度变化率满足第一条件的情况下，基于所述第一热量参数与预设的第二热量参数进行比对，得到比对结果；

7、第一控制模块，用于在所述比对结果满足第二条件的情况下，确定当前处于第一工作状态，并生成控制指令；

8、所述控制指令用于限制所述第一加热单元的加热功率参数，并停止对闭环控制积分项进行累加，直至所述温度变化率大于或等于预设的第一变化率阈值。

9、作为本发明的一种优选技术方案，所述温度变化率满足所述第一条件，包括同时满足以下条件：

10、所述温度变化率小于预设的第二变化率阈值；

11、所述温度变化率小于所述第二变化率阈值的持续时长大于预设的第一时长阈值；

12、所述温度传感器采集的实时温度数值处于预设的温度区间内。

13、作为本发明的一种优选技术方案，所述判断模块基于所述第一热量参数与预设的第二热量参数进行比对，得到比对结果，包括：

14、获取第一比值和第二比值；所述第一比值为所述第一热量参数与所述第二热量参数的比值，所述第二比值为实际温度上升幅度与预设的期望温度上升幅度的比值；

15、在所述第一比值大于预设的第一比值阈值，且所述第二比值小于预设的第二比值阈值的情况下，确定所述比对结果满足所述第二条件。

16、作为本发明的一种优选技术方案，所述第一热量参数是基于所述第二加热单元的功率控制参数进行时间积分处理得到的参数；

17、其中，所述时间积分处理的起始时刻为第一时刻，终止时刻为第二时刻；所述第一时刻为加热启动时刻，所述第二时刻为所述判断模块执行所述比对的时刻。

18、作为本发明的一种优选技术方案，所述第一控制模块限制所述第一加热单元的加热功率参数，包括：

19、将所述第一加热单元的功率控制参数固定为确定满足所述第二条件的时刻的上一控制周期的输出值，或者固定为确定满足所述第二条件的时刻之前的多个控制周期输出值的平均值；

20、将闭环控制微分项置为零，或者将所述闭环控制微分项调整为预设值。

21、作为本发明的一种优选技术方案，在所述判断模块进行所述比对之前，所述控制系统还用于：

22、获取待处理电路板的结构参数和材质参数；

23、根据所述结构参数和所述材质参数，计算所述待处理电路板在目标位置达到目标温度数值所需的目标能量数值；

24、将所述目标能量数值确定为所述第二热量参数。

25、作为本发明的一种优选技术方案，在所述第一控制模块生成所述控制指令之后，所述控制系统还用于：

26、获取所述第一热量参数的实时数值；

27、在所述实时数值大于或等于预设的能量阈值，且所述温度变化率大于或等于所述第一变化率阈值的持续时长达到第二时长阈值的情况下，撤销所述控制指令；

28、恢复对所述闭环控制积分项的累加。

29、作为本发明的一种优选技术方案，所述控制系统还包括第二控制模块；

30、所述第二控制模块用于在所述控制指令的执行时长大于预设的第三时长阈值的情况下，撤销所述控制指令；

31、将所述电路板加热控制设备的工作模式由第一控制模式切换为第二控制模式，并输出提示信息；所述第一控制模式为闭环控制模式，所述第二控制模式为开环控制模式。

32、作为本发明的一种优选技术方案，所述判断模块还用于：

33、在所述温度变化率满足所述第一条件，且所述第一比值小于或等于所述第一比值阈值的情况下，确定当前处于第二工作状态；

34、在所述第二工作状态下，所述控制系统停止生成所述控制指令，并基于预设方式减小闭环控制的比例增益。

35、作为本发明的一种优选技术方案，所述温度传感器设置于待处理电路板的目标位置处；

36、所述获取模块获取所述温度传感器采集的温度变化率，包括：

37、获取所述温度传感器采集的实时温度数据；

38、基于预设的时间窗口对所述实时温度数据进行微分运算，得到初始变化率；

39、对所述初始变化率进行平滑处理，得到所述温度变化率。

40、本发明的有益效果是：

41、本发明在温度变化率满足第一条件时，通过判断模块将第二加热单元的第一热量参数与预设的第二热量参数进行比对，在比对结果满足第二条件时由第一控制模块生成控制指令，限制第一加热单元的加热功率参数并停止对闭环控制积分项进行累加，直至温度变化率恢复至第一变化率阈值以上。

42、上述控制逻辑引入基于第二加热单元累计注入能量的比对过程，将第一热量参数与第二热量参数的比对结果，作为判定当前处于助焊剂相变吸热所致测温失真状态的依据，在热电偶受化学相变干扰期间阻断pid积分项累加和功率拉升，解决了常规闭环控制因采信失真温度反馈而导致的热过冲与焊点冷焊并存的问题，使芯片顶部温度不超过硅片碎裂临界温度，底部焊球峰值温度处于无铅焊膏工艺窗口内。

1.一种电路板返修台用自动加热控制设备，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种电路板返修台用自动加热控制设备，其特征在于，所述温度变化率满足所述第一条件，包括同时满足以下条件：

3.根据权利要求1所述的一种电路板返修台用自动加热控制设备，其特征在于，所述判断模块基于所述第一热量参数与预设的第二热量参数进行比对，得到比对结果，包括：

4.根据权利要求3所述的一种电路板返修台用自动加热控制设备，其特征在于，所述第一热量参数是基于所述第二加热单元的功率控制参数进行时间积分处理得到的参数；

5.根据权利要求1所述的一种电路板返修台用自动加热控制设备，其特征在于，所述第一控制模块限制所述第一加热单元的加热功率参数，包括：

6.根据权利要求1所述的一种电路板返修台用自动加热控制设备，其特征在于，在所述判断模块进行所述比对之前，所述控制系统还用于：

7.根据权利要求1所述的一种电路板返修台用自动加热控制设备，其特征在于，在所述第一控制模块生成所述控制指令之后，所述控制系统还用于：

8.根据权利要求1所述的一种电路板返修台用自动加热控制设备，其特征在于，所述控制系统还包括第二控制模块；

9.根据权利要求3所述的一种电路板返修台用自动加热控制设备，其特征在于，所述判断模块还用于：

10.根据权利要求1所述的一种电路板返修台用自动加热控制设备，其特征在于，所述温度传感器设置于待处理电路板的目标位置处；