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PCBA技術

PCBA技術 - 回流焊的爐溫管控與測試

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PCBA技術 - 回流焊的爐溫管控與測試

回流焊的爐溫管控與測試
2023-03-12
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Author:iPCB      分享文章

在PCBA打件過程中,過回流焊是一項非常重要的工藝制程,回流焊的作用是用錫膏將PCB板與元器件焊接在一起。 回流焊的內部有一個加熱電路,將空氣或氮氣加熱到足够高的溫度後吹向已經貼好元件的PCB板,讓元件兩側的焊料融化後與主機板粘結。 這種工藝的優勢是溫度易於控制,焊接過程中還能避免氧化,製造成本也更容易控制。


回流焊具有快速、方便、能同時焊接多片焊件的優點,把時間大大縮短,可以降低安裝和生產成本; 焊接後的連接效能比較好,接頭牢固,具有較高可靠性、强度和高品質; 回流焊操作要求不高,適應用於任何的尺寸的焊接件,可以以多種方式操作使用; 它可以自動化操作,並且不占地方,可以更好地適用於小型產品的自動化裝配,可大大减少安裝時的人工成本。


回流焊的原理很簡單,就是預先在電路板焊接部位施放適量的焊料,然後貼裝表面組裝元器件,再利用外部熱源使焊料再次流動達到焊接的一種焊接工藝,回流焊的加熱過程可以分為預熱、保溫、焊接和冷卻四個溫區。


回流焊主要有兩種實現方法:

1、沿著傳送系統的運行方向,讓電路板順序通過爐內的四個溫度區域.

2、把電路板停放在某一個固定位置上,在控制系統的作用下,按照四個溫度區域的梯度規律調節、控制溫度的變化。

我們可以通過瞭解回流焊機的內部結構來更好地掌握回流焊的原理。


回流焊

回流焊

回流焊機結構組成:

回流焊機主要由傳送系統、控制系統、加熱系統和冷卻系統四大部分組成。 由於加熱的管道不同,內部的組成結構也會有所不同,下麵我們就以熱分回流焊機為例:


1、傳送系統:傳送系統主要有網帶式和鏈條式兩類,其中網帶式傳送可任意放置印製板,適用於單面板的焊接,它克服了印製板受熱可能引起凹陷的缺陷,但對雙面板焊接及設備的配線使用具有局限性; 鏈條式傳送是將PCB板放置於不銹鋼鏈條加長銷軸上進行傳輸,其鏈條寬度可調節,以適應不同印製板寬度的要求,但對於寬型或超薄印製板受熱後可能引起凹陷。


2、控制系統:控制系統是回流焊機的中樞,其操作管道、靈活性和所具有的功能都直接影響到設備的使用,先進的再流焊設備已全部採用了電腦或PLC控制管道,利用電腦豐富的軟硬體資源極大地豐富和完善了再流焊設備的功能,有效保證了生產管理質量的提高。


3、加熱系統:加熱系統各溫區均採用強制獨立迴圈,獨立控制,上下加熱管道,使爐腔溫度準確,均勻且熱容量大,其中,溫度控制器通過PID控制把溫度保持在設定值,溫度感測器採用熱電偶量測氣流的溫度。


4、冷卻系統:冷卻系統主要有熱交換器冷卻和風扇冷卻兩種,PCB板經過回流焊之後,必須立即冷卻,才能得到很好的焊接效果。 在冷卻系統中由於助焊劑容易凝結,必須定期檢查和清潔助焊劑篩檢程式上的助焊劑,否則熱迴圈效率的下降會减低冷卻系統的效率,使冷卻變差,導致產品的焊接質量下降。


為了提高焊接質量,我們都需要對回流焊爐溫進行測試。 回流焊設備的四個溫區中(升溫區、預熱恒溫區、回流焊接區、冷卻區)不同的溫區都有著特殊的作用。


那麼回流焊的爐溫測試包含那幾個方面呢?

1、回流焊爐溫測試

按照爐溫測試儀操作規範和操作規程的要求將溫度感測器焊接到PCB板相應測試點上

按照爐溫測試儀操作規範和操作規程的要求將爐溫測試儀和PCB板放人焊接設備的軌道上

運行焊接設備,對焊接設備的溫度曲線進行資料獲取。 爐溫測試儀資料獲取器如圖所示。


回流焊的爐溫

回流焊的爐溫

2、將爐溫測試儀資料獲取器獲得的溫度曲線數據導入爐溫測試儀,用分析軟體對實際溫度曲線進行分析。 如果實際焊接溫度曲線沒有達到預設的結果,則再次對溫度曲線進行修正。 並將修正後的焊接程式再次導人焊接設備。


3、爐溫曲線校正:再次運行焊接設備,對修正後的焊接溫度曲線進行資料獲取。 並分析是否與理想的溫度曲線重疊。


最後還有一個必須要關注的點,在SMT打件加工生產中,還有一個冷卻區的問題。 對於冷卻區的誤解是,板子焊接完成之後,為保證焊點的穩定性,冷卻焊膏進行固化,是焊點保持冷穩定。

但事實情况確並不是冷卻速率越大越好。 要結合回流焊設備的冷卻能力、PCB板、元器件和焊點能承受的熱衝擊來考量。 應該在保證焊點質量時不損害PCB板和元器件之間尋求平衡。 最小冷卻速率應該在2.5℃以上,最佳冷卻速率在3℃以上。 考慮到元器件和PCB板能承受的熱衝擊,最大冷卻速率應該控制在6-10℃。 SMT打件加工生產在選擇設備時,最好選擇帶水冷功能的回流焊而獲得較强的冷卻能力儲備。