回流焊炉内的温度推荐方法、设备及存储介质与流程

文档序号:16786110发布日期:2019-02-01 19:24阅读:1175来源:国知局
回流焊炉内的温度推荐方法、设备及存储介质与流程

本申请涉及电子设备制造技术领域,尤其涉及一种回流焊炉内的温度推荐方法、设备以及存储介质。



背景技术:

回流焊技术在电子设备制造领域中并不陌生,电子设备中使用的各种电路板上的电子元件都是通过这种工艺焊接到电路板上的,这种工艺焊接是通过回流焊炉中的加热电路,将空气或氮气加热到足够高的温度后吹向已经贴好电子元件的电路板,让电子元件两侧的焊料融化后与电路板粘结。这种工艺的优势是温度易于控制,焊接过程中还能避免氧化,制造成本也更容易控制。由于回流焊炉内的温度是影响电路板成型的关键因素,而对于不同的电路板和不同的电子元件,适合的最佳焊接温度也不尽相同,需要在焊接前设置好回流焊炉的温度值。

在实际工业生产中,对于不同型号的电路板,需要经验丰富的工人试制若干数量的电路板,观察出炉的电路板质量从而设定回流焊炉的温度值,人工调整回流焊炉的温度值容易造成较大的温度误差。



技术实现要素:

本申请的多个方面提供一种回流焊炉内的温度推荐、设备以及存储介质,更为快速且准确地得出回流焊炉的给定温度。

本申请实施例还提供一种回流焊炉内的温度推荐方法,包括:初始化所述回流焊炉内各温区的给定温度;根据待焊接电路板对应的各温区的给定温度与实际温度函数关系,计算各温区在给定温度下能够达到的实际温度;根据各温区在给定温度下能够达到的实际温度和待焊接电路板对温度的敏感参数,估计所述待焊接电路板在各温区内的表面温度;根据所述待焊接电路板在各温区内的表面温度,确定所述待焊接电路板的焊接质量;若所述待焊接电路板的焊接质量不满足设定的焊接质量要求,重新调整各温区的给定温度,直至所述待焊接电路板的焊接质量满足设定的焊接质量要求为止,从而得到各温区的给定温度。

本申请实施例提供一种计算设备,包括:包括存储器以及处理器;所述存储器,用于存储计算机程序;所述处理器,用于执行所述计算机程序,以用于:初始化所述回流焊炉内各温区的给定温度;根据待焊接电路板对应的各温区的给定温度与实际温度函数关系,计算各温区在给定温度下能够达到的实际温度;根据各温区在给定温度下能够达到的实际温度和待焊接电路板对温度的敏感参数,估计所述待焊接电路板在各温区内的表面温度;根据所述待焊接电路板在各温区内的表面温度,确定所述待焊接电路板的焊接质量;若所述待焊接电路板的焊接质量不满足设定的焊接质量要求,重新调整各温区的给定温度,直至所述待焊接电路板的焊接质量满足设定的焊接质量要求为止,从而得到各温区的给定温度。

本申请实施例还提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质,其特征在于,计算机程序被一个或多个处理器执行时,致使所述一个或多个处理器实现回流焊炉内的温度推荐方法中的步骤。

在本申请实施例中,根据各温区的给定温度与实际温度函数关系,计算各温区在给定温度下能够达到的实际温度,再结合待焊接电路板对温度的敏感参数,估计待焊接电路板在各温区内的表面温度,进而确定待焊接电路板的焊接质量,通过调整给定温度继续确定焊接质量直至符合焊接质量要求时,得到各温区的给定温度,从而能够快速推荐出适应于不同待焊接电路板的回流焊炉的各温区的给定温度,且由于本申请实施例提供的方法可适用于不同型号的待焊接电路板,使得推荐结果科学可靠,减少人工预估出现的较大误差的问题,同时,还能够大大降低电路板生产制造中产生的必要损失,节省大量经济成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:

图1为本申请一示例性温度推荐系统的结构示意图;

图2为本申请另一示例性实施例的回流焊炉内的温度推荐方法的流程示意图;

图3为本申请另一示例性实施例提供的电子元件的表面温度在回流焊炉中的温度变化曲线的示意图;

图4为本申请又一示例性实施例提供的在采用测试电路板进行焊接测试之前步骤的示意图;

图5为本申请又一示例性实施例提供的计算设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。

在传统的回流焊接过程中,通常分为四个阶段,每个阶段称为“区(zone)”,每一个区都拥有各自的温度曲线,根据温度曲线的不同大致可以分为“预热”、“浸热”、“回流”与“冷却”四个焊接过程。待焊接电路板从回流焊炉的一头进入,再从回流焊炉的另一头出来,会依次经过不同温区,这些温区实现了上述四个阶段的焊接过程,回流焊炉的温区长度一般为45cm~50cm,温区的数量可以有3、4、5、6、7、8、9、10、12、15甚至更多温区。而回流焊炉内的实际温度是影响电路板成型的关键因素,不同的电路板由于其具有不同的电子元件,适合的温度曲线也不尽相同,需要在对电路板进行焊接前,设置好回流焊炉内各个温区的给定温度。

但是,回流焊炉内各个温区的给定温度和回流焊炉的内部各个温区的实际温度之间并不相等。因为热量在物体和空气中有一个传导的过程,其中,在回流焊炉内的部分热量会散发出去,形成热量损耗,导致吹到待焊接电路板上的气体的实际温度会低于给定温度。损耗的热量与待焊接电路板的材质以及电路板上的电子元件的数量相关,由于直接量化这个热量损耗比较困难,所以吹到待焊接电路板上气体的温度就无法准确量化出来,而温度过高会直接烧坏待焊接电路板,温度过低就没法融化锡膏导致焊接不上待焊接电路板上的电子元件,造成待焊接电路板的损失。

而通过人工方式主观判断出回流焊炉内的实际温度是否已达到最佳效果,存在两个问题,其一是在试制过程中会产生数量不定的废品,通常在10块以上,每次生产必然会造成一定损失;其二是人工方式的主观判断会严重依赖于工人的生产经验,不同的工人对于产品质量的看法可能不同,那么需要浪费的板子数量也不同,当然影响最大的还是最终的回流焊炉的给定温度值并不是最佳值。

在本申请一些实施例中,根据各温区的给定温度与实际温度函数关系,计算各温区在给定温度下能够达到的实际温度,再结合待焊接电路板对温度的敏感参数,估计待焊接电路板在各温区内的表面温度,进而确定待焊接电路板的焊接质量,通过调整给定温度继续确定焊接质量直至符合焊接质量要求时,得到各温区的给定温度,从而能够快速推荐出适应于不同待焊接电路板的回流焊炉的各温区的给定温度,且由于本申请实施例的方法可适用于不同型号的待焊接电路板,使得推荐结果科学可靠,减少人工预估出现的较大误差的问题,同时,还能够大大降低电路板生产制造中产生的必要损失,节省大量经济成本。

以下结合附图,详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

图1为本申请一示例性实施例提供的一种温度推荐系统的结构示意图。如图1所示,该处理系统100包括:终端101以及回流焊炉102。

其中,终端101可以是任何具有一定计算能力的设备,例如可以是工作机、平板电脑、个人电脑等等。终端101的基本结构包括:至少一个处理单元和至少一个存储器。处理单元和存储器的数量取决于终端101的配置和类型。存储器可以包括易失性的存储器,例如ram,也可以包括非易失性的存储器,例如只读存储器(read-onlymemory,rom)、闪存等,或者也可以同时包括两种类型。存储器内通常存储有操作系统(operatingsystem,os)、一个或多个应用程序,也可以存储有程序数据等。除了处理单元和存储器之外,终端101还包括一些基本配置,例如网卡芯片、io总线、音视频组件等。可选地,终端101还可以包括一些外围设备,例如键盘、鼠标、输入笔等。其它外围设备在本领域中是众所周知的,在此不做赘述。

回流焊炉102是指用于将待焊接电路板上的电子元件焊接在该电路板上的设备。该设备可以包括多个温区103以及设置在每个温区103中间的传送板105,该传送板105将待焊接电路板传送到各个温区103中进行加热或降温。每个温区103的上部和下部分别设置有变温板104,用于加热待焊接电路板或降温待焊接电路板,在每个温区103的下部的变温板104上设置有用于采集每个温区内的实际温度的温度传感器,温度传感器将采集到的温度发送至终端101。

在本实施例中,终端101,在测试电路板进行焊接测试过程中,用于接收回流焊炉102中的温度传感器发送的每个温区的实际温度,根据测试过程中的温度传感器采集的每个温区的实际温度以及回流焊炉的每个温区的给定温度确定各温区的给定温度与实际温度函数关系,根据各温区的给定温度与实际温度函数关系,计算各温区在给定温度下能够达到的实际温度;在回流焊炉内的温度推荐时,根据各温区在给定温度下能够达到的实际温度和待焊接电路板对温度的敏感参数,估计待焊接电路板在各温区内的表面温度;根据待焊接电路板在各温区内的表面温度,确定待焊接电路板的焊接质量;若待焊接电路板的焊接质量不满足设定的焊接质量要求,重新调整各温区的给定温度,直至待焊接电路板的焊接质量满足设定的焊接质量要求为止,从而得到各温区的给定温度。

应理解,温度传感器采集的每个温区的实际温度是根据每个温区的几组不同给定温度,采集到的实际温度,并针对每个温区,确定该温区的给定温度与实际温度函数关系。在确定各温区的给定温度与实际温度函数关系后,由于后续通过公式(2)计算待焊接电路板在各温区内的表面温度时,需要根据各温区的给定温度与实际温度函数关系,来确定实际温度,此时需要确定的该实际温度不一定就是温度传感器采集到的实际温度,即,此时设定的回流焊炉的对应温区的给定温度不一定就是在测试电路板进行焊接测试过程中的给定温度,所以需要通过各温区的给定温度与实际温度函数关系,来确定实际温度。

可选地,终端101可以将给定温度发送至回流焊炉102,使得回流焊炉102接收到给定温度后,自动设置各个温区的给定温度。

在本实施例中,终端101可以与回流焊炉102进行网络连接。该网络连接可以是无线或有线网络连接。

下面结合方法实施例,针对终端101推荐回流焊炉的给定温度的过程进行详细说明。

图2为本申请另一示例性实施例的一种回流焊炉内的温度推荐方法的流程示意图。本申请实施例提供的该方法200由终端执行,该方法200包括以下步骤:

201:初始化回流焊炉内部各温区的给定温度。

202:根据待焊接电路板对应的各温区的给定温度与实际温度函数关系,计算各温区在给定温度下能够达到的实际温度。

203:根据各温区在给定温度下能够达到的实际温度和待焊接电路板对温度的敏感参数,估计待焊接电路板在各温区内的表面温度。

204:根据待焊接电路板在各温区内的表面温度,确定待焊接电路板的焊接质量。

205:若待焊接电路板的焊接质量不满足设定的焊接质量要求,重新调整各温区的给定温度,直至待焊接电路板的焊接质量满足设定的焊接质量要求为止,从而得到各温区的给定温度。

以下针对上述各个步骤进行详细的阐述:

201:初始化回流焊炉内各温区的给定温度。

其中,给定温度是指给回流焊炉内各温区设置的温度。

例如,随机选择已制作完成的电路板对应的回流焊炉内各温区设置的温度,对当前回流焊炉内部的各温区分别设置不同的给定温度。

202:根据待焊接电路板对应的各温区的给定温度与实际温度函数关系,计算各温区在给定温度下能够达到的实际温度。

在一些实例中,该方法200还包括:在各温区内设置温度传感器,在采用测试电路板进行焊接测试过程中,利用温度传感器采集各温区在测试过程中的实际温度;利用各温区在测试过程中的给定温度和实际温度,生成待焊接电路板对应的各温区的给定温度与实际温度函数关系。

其中,测试电路板与待焊接电路板的型号相同。

各温区的实际温度是指温区内的实际环境温度,也是温区内对应温度传感器采集到的温度。

需要说明的是,在第一次进行回流焊炉内的温度推荐时,需要先确定给定温度与实际温度的函数关系,也可以称为温度模型,而在确定温度模型的过程中,需要先制作一块测试电路板,并将该测试电路板放入到回流焊炉中进行焊接,在焊接的过程中,接收对应温度传感器发送来的各温区的实际温度,从而确定该温度模型。

可选地,利用各温区在测试过程中的给定温度和实际温度,生成待焊接电路板对应的各温区的给定温度与实际温度函数关系,包括:利用线性回归算法,对各温区在测试过程中的给定温度和实际温度进行拟合,得到待焊接电路板对应的各温区的给定温度与实际温度函数关系;或者

利用支持向量机算法,对各温区在测试过程中的给定温度和实际温度进行拟合,得到待焊接电路板对应的各温区的给定温度与实际温度函数关系;或者

利用梯度提升决策树算法,对各温区在测试过程中的给定温度和实际温度进行拟合,得到待焊接电路板对应的各温区的给定温度与实际温度函数关系;或者

利用极端梯度提升算法,对各温区在测试过程中的给定温度和实际温度进行拟合,得到待焊接电路板对应的各温区的给定温度与实际温度函数关系。

其中,线性回归算法是指利用数理统计中回归分析,来确定两种或两种以上变量间相互依赖的定量关系的算法。

支持向量机算法是指基于统计学习理论的模式识别方法。

梯度提升决策树算法是指迭代的决策树算法,该算法由多棵决策树组成,所有树的结论累加起来为最终答案。

极端梯度提升算法xgboost(extremegradientboosting)是指将许多树模型集成在一起,形成一个很强大的分类器的算法。

以利用线性回归算法为例,对各温区在测试过程中的给定温度和实际温度进行拟合,得到待焊接电路板对应的各温区的给定温度与实际温度函数关系为例进行说明:

针对每个温区而言,每个温区的实际温度受到本温区以及相邻温区的给定温度影响,例如,温区2的实际温度受到左边温区1、右边温区3以及本温区2的给定温度的影响,通过下式确定该温区2的实际温度temperature:

temperature=w1*left_setpoint+w2*current_setpoint+w3*right_setpoint

其中,left_setpoint为左边温区的给定温度,w1为左边温区的给定温度的权重,current_setpoint为本温区的给定温度,w2为本温区的给定温度的权重,right_setpoint为右边温区的给定温度,w3为右边温区的给定温度的权重;且w1+w2+w3=1。

需要说明的是,对于一些温区而言,可能不存在左边温区或右边温区,则可以直接忽略上述公式中的对应温区的给定温度带来的影响。

例如,根据前文所述,制作一块测试电路板,且在该测试电路板上用锡膏将至少一个电子元件(也可以称之为电子器件)设置在测试电路板上,并设置好回流焊炉每个温区的给定温度,将测试电路板放入到回流焊炉中进行焊接测试,启动回流焊炉进行焊接测试,在焊接测试的过程中,接收每个温区中的温度传感器发送来的对应温区的实际温度,调整各个温区的给定温度,在继续接收每个温区中的温度传感器发送来的对应温区的实际温度,从而得到下表1,该表1是针对一个温区而言的:

表1:

针对每个温区,表1中的每一行代表一组数据,将该温区的多组的给定温度、该温区的实际温区、左边温区的实际温度以及右边温区的实际温度带入到上述公式中,确定出w1、w2以及w3,从而确定该温区对应的温度模型,例如,temperature=0.2*left_setpoint+0.5*current_setpoint+0.3*right_setpoint。

需要说明的是,在回流焊炉中的每个温区内设置的温度传感器越多,最终推荐的给定温度的精度越高,但是从成本和实施难度上考虑,可以选择每个温区设置一个温度传感器。

需要说明的是,若不是第一次进行回流焊炉内的温度推荐时,该方法200还包括:根据待焊接电路板的型号,查询数据库中存储的已知电路板型号、以及各温区的给定温度与实际温度函数关系之间的对应关系;若查询到与待焊接电路板的型号相同的已知电路板型号,直接获取对应的各温区的给定温度与实际温度函数关系之间的对应关系,例如,temperature=0.2*left_setpoint+0.5*current_setpoint+0.3*right_setpoint。

若查询不到与待焊接电路板的型号相同的已知电路板型号,则根据前文确定该温度模型。

203:根据各温区在给定温度下能够达到的实际温度和待焊接电路板对温度的敏感参数,估计待焊接电路板在各温区内的表面温度。

可选地,通过下式(2)估计待焊接电路板在各温区内的表面温度t:

t=t0+(ta-t0)(1-e-t/τ)(2)

其中,t0为待焊接电路板的初始温度,τ为待焊接电路板对温度的敏感参数,t表示为采集时长、ta为各温区在给定温度下能够达到的实际温度,e为自然常数。

例如,针对每个温区而言,将采集时长设置为0.1s,即通过公式(2)可以确定待焊接电路板在每个采集时刻在该温区的表面温度,该表面温度包括待焊接电路板上的各个电子元件的表面温度,且每个电子元件的表面温度可以不同。当确定出每个温区对应的待焊接电路板上各个电子元件在各采集时刻的表面温度后,可以确定出待焊接电路板上的各个电子元件对应每个温区的表面温度曲线。针对同一电子元件,将该电子元件对应每个温区的表面温度曲线进行结合,得到如图3所示的一个电子元件的表面温度在回流焊炉中的温度变化曲线。

需要说明的是,在同一待焊接电路板上的多个电子元件,每个电子元件都对应一个表面温度曲线,该图3仅给出了一个电子元件的表面温度曲线示意图。

在一些实例中,该方法200还包括:根据测试电路板的物理参数,计算待焊接电路板对温度的敏感参数。

其中,测试电路板包括至少一个电子元件,每个电子元件作为一个采集点,可选地,根据至少一个采集点对温度的敏感参数,确定待焊接电路板对温度的敏感参数;例如,将每个采集点对温度的敏感参数的集合作为待焊接电路板对温度的敏感参数,即待焊接电路板对温度的敏感参数包括至少一个采集点对温度的敏感参数。

采集点对温度的敏感参数是指时间常数,表示一个测试电路板或待焊接电路板上的每个电子元件对温度的敏感程度。可选地,根据测试电路板的物理参数,计算待焊接电路板对温度的敏感参数,包括:根据下式(1)确定至少一个采集点对温度的敏感参数:

其中,τ为采集点对温度的敏感参数,cp为采集点的比热容,ρ为采集点的密度,v为采集点的体积,h是回流焊炉内的对流换热系数,aheat为采集点的表面积。

应理解,当测试电路板或待焊接电路板中只有一个电子元件时,那么该电子元件对温度的敏感参数即作为该测试电路板或待焊接电路板对温度的敏感参数。此外,上述参数:cp为采集点的比热容,ρ为采集点的密度,v为采集点的体积,h是回流焊炉内的对流换热系数以及aheat为采集点的表面积,属于电子元件的物理参数,当电子元件制造出来后,该电子元件的物理参数就确定了,根据这些物理参数就可以确定对温度的敏感参数。

在一些实例中,该方法200还包括:在采用测试电路板进行焊接测试后,保存测试电路板的型号、测试电路板对温度的敏感参数、各温区的给定温度与实际温度函数关系之间的对应关系以及各温区的给定温度。

例如,将测试电路板的型号、测试电路板上各个电子元件对温度的敏感参数、各温区的给定温度与实际温度函数关系之间的对应关系以及各温区的给定温度存储至终端中的预存位置中。

需要说明的是,对于同一型号的测试电路板与待焊接电路板,该电路板的材质以及电路板上的电子元件是相同的,且相同的电子元件的材质、在电路板上的布局以及电路连接关系也是相同的。

将测试电路板型号、该测试电路板上各个电子元件对温度的敏感参数、各温区的给定温度与实际温度函数关系之间的对应关系以及各温区的给定温度在终端中进行记录存档,在焊接其他电路板时可以在记录存档中查找型号相同或相似的测试电路板,当待焊接电路板与测试电路板的型号相同时,可以直接对应的各温区的给定温度作为推荐温度,当待焊接电路板与测试电路板的型号相似时,则将测试电路板上各个电子元件对温度的敏感参数作为待焊接电路板上对应电子元件对温度的敏感参数值,并获取温度模型,这样就无需制作测试电路板,节省了电路板制作费用,即使没有在记录存档中查找到相同或相似的测试电路板,最多也只需要试制一块测试电路板即可确定待焊接电路板上各个电子元件对温度的敏感参数。

在一些实例中,在采用测试电路板进行焊接测试之前,该方法200还包括:如图4所示,401:根据待焊接电路板的型号,查询数据库中存储的已知电路板型号、敏感参数以及各温区的给定温度与实际温度函数关系之间的对应关系;或根据待焊接电路板的型号,查询数据库中存储的已知电路板型号以及各温区的给定温度;402:若查询不到与待焊接电路板的型号相似或相同的已知电路板型号,则采用测试电路板进行焊接测试;403:若查询到与待焊接电路板的型号相似的已知电路板型号,直接获取对应的敏感参数以及各温区的给定温度与实际温度函数关系之间的对应关系;404:若查询到与待焊接电路板的型号相同的已知电路板型号,直接获取对应的各温区的给定温度;其中,当待焊接电路板与已知电路板的相似度大于阈值时,则待焊接电路板的型号与已知电路板型号相似。

例如,根据前文所述,当拿到待焊接电路板时,根据该待焊接电路板的型号在终端的预存位置中查找记录存档中是否存在同一型号的测试电路板,或相似的测试电路板,当存在相同的测试电路板,则直接获取对应的各温区的给定温度作为推荐温度,当存在相似的测试电路板时,则直接将该测试电路板对温度的敏感参数作为待焊接电路板对温度的敏感参数,并直接获取温度模型来计算每个温区的实际温度,以及根据该实际温度确定和敏感参数确定待焊接电路板上的各个电子元件在各温区内的表面温度,若不存在相同或相似的测试电路板,则需要制作一个测试电路板用于焊接测试,并在回流焊炉中对该新制作的测试电路板进行焊接测试,重新确定该新制作的测试电路板对应的温度模型以及该新制作的测试电路板对温度的敏感参数,以及该新制作的测试电路板上的各个电子元件在回流焊炉内的表面温度曲线。

需要说明的是,对于相似的测试电路板与待焊接电路板可以是两个电路板上的尺寸在阈值范围内,如,都是尺寸相差值在阈值范围内,且两个电路板上的电子元件类型是相同的,且两个电路板上的每个类型的电子元件的个数差值在预定阈值内。

204:根据待焊接电路板在各温区内的表面温度,确定待焊接电路板的焊接质量。

可选地,根据待焊接电路板在各温区内的表面温度,计算待焊接电路板的工艺窗口指数pwis值,pwis值表示待焊接电路板的焊接质量。

其中,工艺窗口指数pwis(processwindowindexs)是指温度曲线性能的量化方式。

可选地,根据待焊接电路板在各温区内的表面温度,计算待焊接电路板的工艺窗口指数pwis值,包括:

通过下式(3)计算待焊接电路板的pwis值:

其中,i是指待焊接电路板上的每个采集点,j是指与i对应的评估参数,n为待焊接电路板上的采集点个数,m为评估参数个数,为第i个采集点的第j个评估参数数值,为第i个采集点的第j个评估参数的预置上限与预置下限的平均值,为第i个采集点的第j个评估参数的预置上限与预置下限的差值;其中,由于n和m均为正整数,i和j也均为正整数。

其中,通过待焊接电路板在各温区内的表面温度确定的。应理解,上述公式(3)是从多个采集点中的每个采集点对应的评估参数的数值中选取最大评估参数的数值作为pwi的数值。

可选地,评估参数包括以下至少一项:待焊接电路板在回流焊炉中的浸温时间、温度峰值、熔锡时间、在预置温度以上的持续时间、第一冷却速率以及第二冷却速率。

其中,浸温时间是指电子元件在回流焊炉内的表面温度为浸温温度对应的时间间隔,可选地,浸温温度可以为150-180摄氏度,根据该电子元件在回流焊炉内的表面温度曲线,如图3所示,来确定150-180摄氏度对应的时间间隔为65.8s。该浸温时间预先设有上限值以及下限值,如,上限值为100s,下限值为60s。

温度峰值是指电子元件在回流焊炉内的表面温度为最高温度,可选地,如图3所示,根据该电子元件在回流焊炉内的表面温度曲线,来确定其表面温度最高值摄氏度为246.3摄氏度。该温度峰值预先设有上限值以及下限值,如,上限值为250摄氏度,下限值为235摄氏度。

熔锡时间是指电子元件在回流焊炉内的表面温度为锡膏融化的持续时间,可选地,该熔锡时间对应的熔锡温度可以为217摄氏度或210-217摄氏度,根据该电子元件在回流焊炉内的表面温度曲线,如图3所示,来确定217摄氏度对应的持续时间为76.8s,或210-217摄氏度对应的时间间隔为72.8s。该熔锡时间预先设有上限值以及下限值,如,上限值为90s,下限值为40s。

在预置温度以上的持续时间是指电子元件在回流焊炉内的表面温度为高温的持续时间,可选地,高温温度可以为220以上摄氏度,根据该电子元件在回流焊炉内的表面温度曲线,如图3所示,来确定220以上摄氏度对应的持续时间间隔为58.8s。该持续时间预先设有上限值以及下限值,如,上限值为80s,下限值为40s。

第一冷却速率是指电子元件在回流焊炉内的表面温度从峰值温度到熔锡温度的温度冷却速率,可选地,该熔锡温度可以为217摄氏度,根据该电子元件在回流焊炉内的表面温度曲线,如图3所示,温度峰值到217摄氏度的温度冷却速率为-1.7。该第一冷却速率预先设有上限值以及下限值,如,上限值为-4,下限值为-1。

第二冷却速率是指电子元件在回流焊炉内的表面温度为从熔锡温度到预定摄氏度的温度冷却速率,可选地,该熔锡温度可以为217摄氏度,根据该电子元件在回流焊炉内的表面温度曲线,如图3所示,来确定217-130摄氏度的温度冷却速率为-1.1。该第二冷却速率预先设有上限值以及下限值,如,上限值为-4,下限值为-1。

需要说明的是,待焊接电路板上的每个电子元件都具有上述多个评估参数,可选地,若评估参数为上述六个参数,且当该焊接电路板上具有五个电子元件,则每个电子元件具有上述六个评估参数,那么该待焊接电路板的评估参数是所有电子元件的评估参数之和,为30个评估参数,根据上述公式(3)分别确定这30个评估参数对应的pwi值,并确定出这30个评估参数对应的pwi值中的最大值,作为待焊接电路板的pwi值,当pwi值越大意味着表面温度距离理想表面温度越远,则回流焊炉的给定温度距离理想给定温度越大,温度误差越大,工艺较差。当pwi值越小意味着表面温度距离理想表面温度越近,则回流焊炉的给定温度距离理想给定温度越小,温度误差越小,工艺较好。

例如,根据前文所述,以待焊接电路板上的001电子元件的评估参数“浸温时间”为例,计算其pwi值,根据该电子元件在回流焊炉内的表面温度曲线,如图3所示,来确定150-180摄氏度对应的时间间隔为65.8s,确定公式(3)中的为001采集点的浸温时间评估参数数值为65.8,为001采集点的浸温时间评估参数的预置上限与预置下限的平均值为(100+60)/2=80,为001采集点的浸温时间评估参数的预置上限与预置下限的差值为100-60=40,代入到公式(4)中:

应理解,上述公式3)中是指针对待焊接电路板的所有电子元件的所有评估参数而言,选择出由公式(4)得出的pwi值的最大值,而公式(4)是针对待焊接电路板中的一个电子元件的一个评估参数而言,且该公式(4)是从公式(3)获取到的,或,公式(3)是由公式(4)组合而成的。

205:若待焊接电路板的焊接质量不满足设定的焊接质量要求,重新调整各温区的给定温度,直至待焊接电路板的焊接质量满足设定的焊接质量要求为止,从而得到各温区的给定温度。

其中,焊接质量要求是达到预期的待焊接电路板的pwi值,例如,焊接质量要求小于或等于待焊接电路板的pwi设定阈值。

可选地,若待焊接电路板的焊接质量不满足设定的焊接质量要求,重新调整各温区的给定温度,直至到达预设时间为止,在该预设时间内选择出最好的待焊接电路板的焊接质量,从而得到各温区的给定温度。

可选地,重新调整各温区的给定温度的方式可以包括:将公式(3)作为遗传算法的适应度函数,根据遗传算法变异和交叉的要求,对各温区的给定温度进行变异和交叉操作,更新给定温度。

遗传算法是模拟达尔文生物进化论的自然选择和遗传学机理的生物进化过程的计算模型,是一种通过模拟自然进化过程搜索最优解的方法。

遗传算法是直接对结构对象进行操作,采用概率化的寻优方法,不需要确定规则就能自动获取和指导优化的搜索空间,自适应地调整搜索方向。

遗传算法以一种群体中的所有个体为对象,并利用随机化技术指导对一个被编码的参数空间进行高效搜索。其中,交叉和变异构成了遗传算法的遗传操作。

例如,根据前文所述,回流焊炉有14个温区,根据每个温区的给定温度确定该回流焊炉的初始给定温度数组[t1、t2、……t14],将该温度数组进行遗传算法的交叉和变异得到多组给定温度数组,并根据每个给定温度数组中的给定温度计算待焊接电路板上的各个电子元件在回流焊炉内的表面温度以及表面温度曲线,从而确定每组数据对应的pwi值,直到确定出预期pwi值,则直接获取该pwi值对应的给定温度数据。

需要说明的是,在对给定温度数组进行遗传算法交叉时,需要将给定温度数组中的同一个位置的数据进行交叉,由于回流焊炉的给定温度是具有一定变化规律的,即该回流焊炉的温区的给定温度是具有一定规律的,该规则时遵循着图3示出的温度变化,所以在将同一个位置的数据进行交叉能够减少无效数据组的出现,减少计算量,加快确定最终的给定温度。

下面结合示例性应用场景对本申请技术方案进行详细说明:

场景1:获取待焊接电路板的型号,在终端中的预存区域查找是否存在与该型号相同或相似的测试电路板,若存在相同的测试电路板则直接获取对应的各温区的给定温度作为推荐温度,若存在相似的测试电路板则从该预存区域中直接获取出该型号对应的各个电子元件对温度的敏感参数以及各个温区对应的温度模型,根据回流焊炉中各个温区的给定温度,确定各个温区的实际温度,根据公式(2)、敏感参数以及实际温度确定各个电子元件在各个温区的表面温度以及各个电子元件在回流焊炉内的表面温度曲线,根据该表面温度曲线以及公式(3)确定出待焊接电路板的pwi值,当该pwi值不满足预期数值时,则调整各个温区的给定温度,并重复计算调整后的各个温区的给定温度对应的待焊接电路板的pwi值,直到pwi值符合预期数值为止,并根据最终的pwi值确定回流焊炉最终的给定温度,终端将确定的最终的给定温度发送至回路焊炉,使得回流焊炉根据这些给定温度设置各个温区的给定温度,将待焊接电路板放入到回流焊炉中进行焊接。

若未在终端中的预存区域查找到与该型号相同或相似的测试电路板,则需要制作一块相同型号的测试电路板,且在回流焊炉的各个温区的变温板设置用于采集该温区的实际温度的温度传感器,将测试电路板放入至回流焊炉中,并由终端对回流焊炉各个温区的给定温度进行设置,使得回流焊炉在启动后,各个温区根据设置的给定温度进行加热或降温,对测试电路板进行焊机测试,终端会给回流焊炉的各个温区设置多组给定温度,温度传感器将采集到各个温区的多组实际温度发送至终端,终端接收到多组实际温度以及多组给定温度确定出温度模型。根据公式(1)计算待焊接电路板的各个电子元件对温度的敏感参数,根据公式(2)、敏感参数以及实际温度,确定出各个电子元件在各个温区的表面温度以及各个电子元件在回流焊炉内的表面温度曲线,根据该表面温度曲线以及公式(3)确定出待焊接电路板的pwi值,当该pwi值不满足预期数值时,则调整各个温区的给定温度,并重复计算调整后的各个温区的给定温度对应的待焊接电路板的pwi值,直到pwi值符合预期数值为止,并根据最终的pwi值确定回流焊炉最终的给定温度,终端将确定的最终的给定温度发送至回路焊炉,使得回流焊炉根据这些给定温度设置各个温区的给定温度,将待焊接电路板放入到回流焊炉中进行焊接。

当完成待焊接电路板完成焊接后,将其对应的型号以及各个电子元件对温度的敏感参数存储到终端的预存区域中,以便后续相同或相似型号的待焊接电路板进行焊接时,可根据敏感参数直接获取温度模型,并确定各个电子元件在各个温区的表面温度以及各个电子元件在回流焊炉内的表面温度曲线。

需要说明的是,在实际应用场景中,查找到相同或相似的已知电路板的概率较小,即使查找到相似的已知电路板,为了准确地进行温度推荐,可以先对测试电路板进行测试,并通过上述方法确定出该测试电路板对应的各温区的给定温度作为待焊接电路板对应的推荐温度。

图5为本申请另一示例性实施例的一种计算设备的结构示意图。如图5所示,该计算设备500可以包括:处理器501以及存储器502;

存储器502,用于存储计算机程序;

处理器501,用于执行计算机程序,以用于:初始化回流焊炉内各温区的给定温度;根据待焊接电路板对应的各温区的给定温度与实际温度函数关系,计算各温区在给定温度下能够达到的实际温度;根据各温区在给定温度下能够达到的实际温度和待焊接电路板对温度的敏感参数,估计待焊接电路板在各温区内的表面温度;根据待焊接电路板在各温区内的表面温度,确定待焊接电路板的焊接质量;若待焊接电路板的焊接质量不满足设定的焊接质量要求,重新调整各温区的给定温度,直至待焊接电路板的焊接质量满足设定的焊接质量要求为止,从而得到各温区的给定温度。

在一些实例中,处理器501,还用于:在各温区内设置温度传感器,在采用测试电路板进行焊接测试过程中,利用温度传感器采集各温区在测试过程中的实际温度;利用各温区在测试过程中的给定温度和实际温度,生成待焊接电路板对应的各温区的给定温度与实际温度函数关系;其中,测试电路板与待焊接电路板的型号相同。

可选地,处理器501,具体用于:利用各温区在测试过程中的给定温度和实际温度,生成待焊接电路板对应的各温区的给定温度与实际温度函数关系,包括:利用线性回归算法,对各温区在测试过程中的给定温度和实际温度进行拟合,得到待焊接电路板对应的各温区的给定温度与实际温度函数关系;或者

利用支持向量机算法,对各温区在测试过程中的给定温度和实际温度进行拟合,得到待焊接电路板对应的各温区的给定温度与实际温度函数关系;或者

利用梯度提升决策树算法,对各温区在测试过程中的给定温度和实际温度进行拟合,得到待焊接电路板对应的各温区的给定温度与实际温度函数关系;或者

利用极端梯度提升算法,对各温区在测试过程中的给定温度和实际温度进行拟合,得到待焊接电路板对应的各温区的给定温度与实际温度函数关系。

可选地,处理器501,具体用于:根据待焊接电路板的型号,查询数据库中存储的已知电路板型号、敏感参数以及各温区的给定温度与实际温度函数关系之间的对应关系;或根据待焊接电路板的型号,查询数据库中存储的已知电路板型号以及各温区的给定温度;若查询不到与待焊接电路板的型号相似或相同的已知电路板型号,则采用测试电路板进行焊接测试;若查询到与待焊接电路板的型号相似的已知电路板型号,直接获取对应的敏感参数以及各温区的给定温度与实际温度函数关系之间的对应关系;若查询到与待焊接电路板的型号相同的已知电路板型号,直接获取对应的各温区的给定温度;其中,当待焊接电路板与已知电路板的相似度大于阈值时,则待焊接电路板的型号与已知电路板型号相似。

在一些实例中,处理器501,还用于:根据测试电路板的物理参数,计算待焊接电路板对温度的敏感参数。

可选地,测试电路板包括至少一个电子器件,每个电子元件作为一个采集点;

可选地,处理器501,具体用于:根据下式(1)确定至少一个采集点对温度的敏感参数:

根据至少一个采集点对温度的敏感参数,确定待焊接电路板对温度的敏感参数;

其中,τ为采集点对温度的敏感参数,cp为采集点的比热容,ρ为采集点的密度,v为采集点的体积,h是回流焊炉内的对流换热系数,aheat为采集点的表面积。

可选地,处理器501,具体用于:通过下式(2)估计待焊接电路板在各温区内的表面温度:

t=t0+(ta-t0)(1-e-t/τ)(2)

其中,t0为待焊接电路板的初始温度,τ为待焊接电路板对温度的敏感参数,t表示为采集时长、ta为各温区在给定温度下能够达到的实际温度。

可选地,处理器501,具体用于:根据待焊接电路板在各温区内的表面温度,计算待焊接电路板的工艺窗口指数pwis值,pwis值表示待焊接电路板的焊接质量。

可选地,处理器501,具体用于:通过下式(3)计算待焊接电路板的pwis值:

其中,i是指待焊接电路板上的每个采集点,j是指与i对应的评估参数,n为待焊接电路板上的采集点个数,m为评估参数个数,为第i个采集点的第j个评估参数数值,为第i个采集点的第j个评估参数的预置上限与预置下限的平均值,为第i个采集点的第j个评估参数的预置上限与预置下限的差值;其中,由于n和m均为正整数,i和j也均为正整数。

其中,通过待焊接电路板在各温区内的表面温度确定的。

可选地,评估参数包括以下至少一项:待焊接电路板在回流焊炉中的浸温时间、温度峰值、熔锡时间、在预置温度以上的持续时间、第一冷却速率以及第二冷却速率。

在一些实例中,处理器501,还用于:在采用测试电路板进行焊接测试后,保存测试电路板的型号以及测试电路板对温度的敏感参数。

另外,本发明实施例提供了一种计算机存储介质,计算机程序被一个或多个处理器执行时,致使一个或多个处理器实现图2方法实施例中的回流焊炉内的温度推荐方法的步骤。

另外,在上述实施例及附图中的描述的一些流程中,包含了按照特定顺序出现的多个操作,但是应该清楚了解,这些操作可以不按照其在本文中出现的顺序来执行或并行执行,操作的序号如201、202、203等,仅仅是用于区分开各个不同的操作,序号本身不代表任何的执行顺序。另外,这些流程可以包括更多或更少的操作,并且这些操作可以按顺序执行或并行执行。需要说明的是,本文中的“第一”、“第二”等描述,是用于区分不同的消息、设备、模块等,不代表先后顺序,也不限定“第一”和“第二”是不同的类型。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下,即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件和软件结合的方式来实现。基于这样的理解,上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以计算机产品的形式体现出来,本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程多媒体数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程多媒体数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程多媒体数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程多媒体数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中,计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器,随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式,如只读存储器(rom)或闪存(flashram)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括,但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带,磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质,可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定,计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitorymedia),如调制的数据信号和载波。

最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

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