[文章] 再流焊设备的选购 [复制链接]

自90年代以来，做为表面组装技术（SMT）的关键设备之一的再流焊设备，得到了越来越广泛的应用。目前随着近十年多来的发展，再流焊设备的种类日益繁多。针对不同再流焊设备的优劣，如何选购符合电子产品生产厂家的要求的机型，已成为一个现实问题。本文将对此进行有关的探讨，为厂家的选购提供必要的参考。
  设备的选购，除厂家通常考虑的价格因素外，设备参数的选择至关重要。作为选购的核心，它涉及的内容很多，通常包括设备的加热方式、可焊印刷板的适用范围、传送形式、设备的温度特性、控制系统以及功率的配置、外形结构等等。此外，产品的售后服务、设备的可靠性以及辅助功能的配置也是不可忽略的因素。1、加热方式
  目前，再流焊设备依据采用的加热方式，可分为红外、红外热风、热风、汽相、热板、激光再流焊设备等等。其中，属整体加热的再流焊设备有汽相、红外、红外热风、热板、热风等：属局部加热的再流焊设备有激光、聚焦红外、光束机等。
    局部加热的再流焊设备主要是利用高能量进行瞬时微细焊接。由于把热量集中在焊接部位进行局部加热，对器件本身、PCB和相邻影响很小，故常使用于对热敏感性强的器件的焊接。因为此类设备造价较昂贵，焊接效率较低，但易形成高质量的焊点，故常用于军事和空间电子设备中的电路器件的焊接。
  汽相再流焊是利用惰性有机溶剂（过氟化物液体）被加热沸腾产生的饱和蒸气的汽化潜热加热被焊件的一种方法。其特点如下：
    (1).近平衡的加热过程，适应性很强，对元器件分布和组装密度的变化不敏感，热转换效率高。
    (2).限制了极限温度，加热均匀，一致性好，可消除温度不同时不同材料之间的剪切应力。
    目前，汽相再流焊设备主要有两种形式：批量式和连续式。批量式热冲击较大，过氟化物蒸气损失严重，推广应用困难。先进的连续式汽相再流焊设备包括了预热和强制对流冷却环节，有效克服了的批量式汽相再流焊设备的缺点，使汽相再流焊获得了新生。由于该类设备非常复杂，维修费用较高，目前市场并不多见。
    热板再流焊是利用热板的热传导加热被焊件的一种方法，其特点是热冲击小，可快速冷却，设备价格低谦，体积小，适用于小型单面印制板的表面组装焊接及厚膜电路和金属基板的组装生产。由于不适合于大型基板的及双面印制板的再流焊接，从而在一定程度上影响了该类设备的推广使用。
  目前，市场上占较大份额的主要是以下三类再流焊设备：
1.1 红外再流焊
  红外再流焊设备分为近红外再流焊设和远红外再流焊设备。由于采用近红外再流焊焊接时有遮蔽效应、色敏感性且加热温度不均匀，没有热对流，故该类设备已不使用。远红外再流焊在一定程度上克服了焊接时的遮蔽效应，有效减少了色敏感性且加热效率高、节能，曾在80年代作为主导产品广泛应用于SMT领域。缺点是加热不均匀，对较大印制板其中心到边缘位置可产生很大的温度差异，同时易受器件位置分布的影响，不适用于要求较高的印制板的组装焊接。
1.2 强制对流热风再流焊
  强制对流热风再流焊是一种通过对流喷射管嘴或者耐热风机来迫使气流循环，从而实现被焊件加热的焊接方法。该类设备自90年代开始兴起。由于采用此种加热方式，印制板和元器件的温度接近给定的加热温区的气体温度，完全克服了红外再流焊的温差和遮蔽效应，故目前应用较广。
  在强制对流热风再流焊设备中，循环气体的对流速度至关重要。为确保循环气体作用于印制板的任一区域，气流必须具有足够快的速度。这在一定程度上易造成薄型印制板的抖动和元器件的移位。此外，采用此种加热方式就热交换方式而言，效率较差，耗电较多。
1.3 红外热风再流焊
  这是一种将热风对流和远红外加热组合在一起的加热方式。采用此种方式，有效结合了红外再流焊和强制对流热风再流焊两者的长处，是目前较为理想的加热方式。
  该类设备自90年代中期开始出现，由于它充分利用了红外线辐射穿透力强的特点，热效率高，节电，同时它又有效的克服了红外再流焊的温差和遮蔽效应，弥补了热风再流焊对气体流速要求过快而造成的影响，因
此市场前景非常广阔。

2、印制板规格
  可焊印制板的规格和种类直接影响到用户产品的使用。选购时，应根据自身产品的特点及采取的工艺方式，有针对性的对设备可焊PCB的大小、上下器件最大允许的高度等进行选择。当前，设备最大可焊PCB宽度已达600mm，且不同规格的设备已成系列化，因此选择余地较大。由于印制板的不同，对设备传动系统的要求也不同，考虑时要兼顾。

3、传动系统
  传动系统主要包括传送方式、传送的方向及调速范围。
  再流焊设备的传送方式有三种：链条式、网带式、链条/网带式。链条式是将PCB放置于不锈钢链条加长销轴上进行传输，可应用于单/双面板的焊接及配线使用，其链条宽度可调节，以适应不同印制板宽度的要求。其缺点是，对于宽型或超薄印制板受热后可能引起凹陷。目前，一些生产厂商已对此进行了改进，加入了印制板中心支撑系统。网带式传送可任一放置印制板，适用于单面板的焊接。它克服了印制板受热可能引起凹陷的缺陷，但对双面板焊接及设备的配线使用具有局限性。链条/网带双传送机构极大方便了用户的使用，具有很强的适应性，但价格相对较高。
  传送方向的选择主要视单机使用还是配线使用。若单机使用，视习惯而定，若配线使用，应注意与其它设备的协调。
  传送速度的调速范围一般都在0.1～1.2m/min，采用无级调速方式，这足以满足再流焊设备的要求。选购时，应注意设备传送速度的平稳性。

4.温度特性
温度特性是再流焊设备热设计优劣的综合反映，包含三个重要指标：控温精度、温度不均匀性、温度曲线的重复性。
4.1 控温精度
  控温精度直接反映了再流焊设备温度场的稳定性。当前，指标范围大多在±1°C～±2°C，满足了再流焊的使用要求。
4.2 温度不均匀性
  温度不均匀性是表征再流焊设备性能优劣的重要指标，它指炉膛内任一与PCB传送方向垂直的截面上工作部位处的温度差异，一般用再流焊机可焊最大宽度的裸PCB进行测试，以三测试点焊接峰值温度的最大差值来表示。由于该指标反映了印制板上的真实温度，直接影响产品的焊接质量，故选购时以温差较小者为佳。当前的先进指标为小于±2°C。
4.3温度曲线的重复性
  温度曲线是指表面贴装组件上测试点处温度随时间变化的曲线，一般将其分为预热区、预再流区、再流区和冷却区四段。温度曲线的重复性直接影响到印制板焊接质量的致性，应引起高度的重视。一般来说，该指标应不大于2ºC。

5、控制系统
  控制系统是再流焊设备的中枢，其选用件的质量、操作方式和操作的灵活性、以及所具有的功能都直接影响到设备的使用。
  早期的再流焊设备主要以仪表控制方式为主。但随着计算机应用的普及发展，先进的再流焊设备已全部采用了计算机或PLC控制方式利用计算机丰富的软硬件资源极大地丰富和完善了再流焊设备的功能，有效保证了生产管理质量的提高。
  计算机控制系统的主要功能如下：
  (1)、完成对所有可控温区的温度控制
  (2)、完成传送部分的速度检测与控制，实现无机调速。
  (3)、实现PCB在线温度测试，并可存储、调用、打印
  (4)、可实时置入和修改设定参数，并可存储、打印
  (5)、可实时修改PID参数等内部控制参数
  (6)、显示设备的工作状态，具有方便的人机对话功能
  (7)、具有自诊断系统和声光报警系统

6、功率
  功率的大小在用户选购时常常被忽略。事实上，就设备制造厂家而言，功率的确定在设计开发时是经过一番计算对比甚至通过试验得出的。实际上，功率大小不仅仅影响用户配电负荷，对设备的升温速率、产品负载变化的快速响应能力都有极大的影响。由于不同制造厂家对设备最大产品负载因子定值不同，一般为0.5～0.9，故同类机型的功率也有很大差异，选购时应注意。一般来说，设备的升温时间不超过30分钟，在设备连续工作时炉膛温度应稳定，其波动应小于±5°C。

7、外形结构
外形结构包括设备的外形、加热区段、加热长度。
为满足再流焊工艺的要求，再流焊设备应具有至少三个独立控温的加热区段。加热区段越多，工艺参数的调节越灵活。加热区段的多少直接与加热长度有关。加热长度是根据所焊印制板的规格、设备负载因子的大小、生产效率的高低以及产品工艺性的要求等来确定。加热长度过短，只能靠牺牲传送速度来保证。
  对于外形的选择，主要考虑厂房的设计，设备颜色的匹配与协调，造型是否美观即可。

8、供氮系统
  对于采用免清洗工艺的电子产品生产厂家来说，供氮系统的选择必不可少。目前先进的再流焊设备都具有空气/氮气两种工作方式，使用者根据工艺状况来定。在氮气工作方式下，设备含氧量及耗氮量是两个重要指标。其中，含氧量指标应小于100ppm,优质的供氮系统，其含氧量指标应小于20ppm。耗氮量直接影响生产成本，选购时应注意设备处理进出口尺寸大小的措施及调整对流水平的手段。

9、附助功能
  附助功能是指设备除正常配置外的附助手段，它包括设备的维护功能及扩展功能。任何设备都不可避免因维护而停工，维护功能的处理直接体现了设备的完善性。当前，大多数再流焊设备都配置了故障诊断系统，加热体的提升系统和停电后的应急系统。由于控制系统的迥异，控制方式也千变万化。目前较好的再流焊设备对传送系统还配置了自动润滑机构。
  设备的扩展功能反映了设备的适应性及灵活性。为进一步提高生产效率，一些设备生产厂家在传动系统中已开始使用双路输送机构，同时为满足远程控制的要求，增加了远程通讯的功能。针对这些配置，在充分考虑自身产品未来发展的情况下，有针对性的进行选购。

结束语
  设备的先购涉及方方面面的事物，比如供应商家的质量保证体系是否健全，服务质量的好坏，地理位置的远近，保修期限的长短，商家信誉度以及技术支撑等等。本文仅就再流焊设备本身从制造技术及工艺特点上进行了分析。用户选购时，应根据自身情况综合考虑。

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