回流焊工藝流程和自動焊接中爐溫測控技術(shù)

1、案例四，回流焊接工藝與爐溫控制案例四，回流焊接工藝與爐溫控制中的制造與測試技術(shù)中的制造與測試技術(shù) 電子產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程中焊接技術(shù)的發(fā)展與演變。電子產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程中焊接技術(shù)的發(fā)展與演變。鉛錫合金在焊接過程中的優(yōu)缺點。鉛錫合金在焊接過程中的優(yōu)缺點?；亓骱附庸に嚵鞒讨袛?shù)控技術(shù)的應(yīng)用?；亓骱附庸に嚵鞒讨袛?shù)控技術(shù)的應(yīng)用。自動焊接焊爐爐溫控制技術(shù)的進(jìn)步對測控系統(tǒng)的要求。自動焊接焊爐爐溫控制技術(shù)的進(jìn)步對測控系統(tǒng)的要求。無鉛焊料焊接的要求與強(qiáng)制執(zhí)行對現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備性能無鉛焊料焊接的要求與強(qiáng)制執(zhí)行對現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備性能 的挑戰(zhàn)。的挑戰(zhàn)。電子產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程中焊接技電子產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程中焊接技術(shù)的發(fā)展與演變術(shù)的發(fā)展與

2、演變 焊錫絲用烙鐵手工一個一個焊點分步焊接。焊錫絲用烙鐵手工一個一個焊點分步焊接。 當(dāng)生產(chǎn)批量較大，使用插好元器件的電路板在當(dāng)生產(chǎn)批量較大，使用插好元器件的電路板在傳送帶帶動下通過帶有高溫镕化后的鉛錫合金傳送帶帶動下通過帶有高溫镕化后的鉛錫合金錫鍋的波峰焊機(jī)一次焊接。錫鍋的波峰焊機(jī)一次焊接。 當(dāng)元器件越來越小，引腳越來越多，從四面出當(dāng)元器件越來越小，引腳越來越多，從四面出腿到采用整個底面都出引腳的腿到采用整個底面都出引腳的BGABGA封裝芯片，封裝芯片，只能采用表面貼裝技術(shù)，批量高速生產(chǎn)采用回只能采用表面貼裝技術(shù)，批量高速生產(chǎn)采用回流流焊工藝。流流焊工藝。 此時，焊錫絲變成焊錫膏，預(yù)先印在焊盤

3、上。此時，焊錫絲變成焊錫膏，預(yù)先印在焊盤上。 通過加熱爐使焊膏溶化將元器件焊到焊點上。通過加熱爐使焊膏溶化將元器件焊到焊點上。鉛錫合金在焊接過程中的優(yōu)缺點。鉛錫合金在焊接過程中的優(yōu)缺點。 Sn63-Pb37Sn63-Pb37的錫鉛形成的共晶合金具有優(yōu)的錫鉛形成的共晶合金具有優(yōu)良的浸潤性和低的熔點，可焊性極好。良的浸潤性和低的熔點，可焊性極好。 從早先進(jìn)行銅鐵制品的焊接，汽車發(fā)動從早先進(jìn)行銅鐵制品的焊接，汽車發(fā)動機(jī)冷卻水箱的修理，到電子線路的安裝機(jī)冷卻水箱的修理，到電子線路的安裝焊接，其應(yīng)用有些年頭了。焊接，其應(yīng)用有些年頭了。 鉛有毒性，電器報廢廢棄后會污染環(huán)境。鉛有毒性，電器報廢廢棄后會污染環(huán)

4、境。隨著清潔生產(chǎn)和綠色制造技術(shù)的開展，隨著清潔生產(chǎn)和綠色制造技術(shù)的開展，有關(guān)法現(xiàn)的制定與強(qiáng)制執(zhí)行，無鉛焊接有關(guān)法現(xiàn)的制定與強(qiáng)制執(zhí)行，無鉛焊接技術(shù)得到提倡。技術(shù)得到提倡。回流焊接工藝流程中的數(shù)控技術(shù)回流焊接工藝流程中的數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用的應(yīng)用(動畫請雙擊圖標(biāo)動畫請雙擊圖標(biāo))錫膏印刷機(jī)動作錫膏印刷機(jī)動作/貼片機(jī)動作貼片機(jī)動作/回流焊爐回流焊爐印刷機(jī)將焊膏準(zhǔn)確印到各要焊接印刷機(jī)將焊膏準(zhǔn)確印到各要焊接的焊盤上的焊盤上 焊錫絲變成焊膏，焊錫絲變成焊膏，PCBPCB基板上對應(yīng)的焊盤基板上對應(yīng)的焊盤上要均勻涂印上一層焊膏，是通過專門上要均勻涂印上一層焊膏，是通過專門鏤空的薄膜板向印刷電路板上的對應(yīng)焊鏤空的薄膜板

5、向印刷電路板上的對應(yīng)焊盤刮印上焊膏的。盤刮印上焊膏的。 它要求定位精度要高它要求定位精度要高 ( (X-YX-Y兩個方向兩個方向) )，速度要快。速度要快。 貼片機(jī)要自動準(zhǔn)確將相應(yīng)元器貼片機(jī)要自動準(zhǔn)確將相應(yīng)元器件安放到相應(yīng)焊盤上件安放到相應(yīng)焊盤上 貼片機(jī)要從元件庫中將相關(guān)元器件和芯貼片機(jī)要從元件庫中將相關(guān)元器件和芯片取出，并準(zhǔn)確安放到片取出，并準(zhǔn)確安放到PCBPCB板上焊接位置。板上焊接位置。 要求：要求： 定位準(zhǔn)確。定位準(zhǔn)確。 動作迅速。動作迅速。 無論是印刷機(jī)，還是貼片機(jī)，其傳送帶無論是印刷機(jī)，還是貼片機(jī)，其傳送帶運(yùn)動的啟停與自動夾緊裝置的動作都要運(yùn)動的啟停與自動夾緊裝置的動作都要控制，特

6、別是自動定位與對準(zhǔn)，元器的控制，特別是自動定位與對準(zhǔn)，元器的快速獲取和安放，所有機(jī)構(gòu)的動作明明快速獲取和安放，所有機(jī)構(gòu)的動作明明白白是數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，只是這里不是白白是數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，只是這里不是做數(shù)控加工機(jī)床，其負(fù)載力不大，而要做數(shù)控加工機(jī)床，其負(fù)載力不大，而要更快捷地完成程序指定的動作。考慮到更快捷地完成程序指定的動作?？紤]到定位方案，空間運(yùn)功的形成，沒有機(jī)械定位方案，空間運(yùn)功的形成，沒有機(jī)械制造的基礎(chǔ)，不把機(jī)、光、電結(jié)合，沒制造的基礎(chǔ)，不把機(jī)、光、電結(jié)合，沒有測控技術(shù)的參與，是絕對達(dá)不到如此有測控技術(shù)的參與，是絕對達(dá)不到如此完美、和諧的統(tǒng)一的！完美、和諧的統(tǒng)一的！自動焊接焊爐爐溫控制技術(shù)

7、的進(jìn)自動焊接焊爐爐溫控制技術(shù)的進(jìn)步對測控系統(tǒng)的要求步對測控系統(tǒng)的要求 一般自動焊的回流焊爐有五至七米長，內(nèi)部分一般自動焊的回流焊爐有五至七米長，內(nèi)部分好幾個溫區(qū)，貼好器件的好幾個溫區(qū)，貼好器件的PCBPCB板進(jìn)入爐體后，板進(jìn)入爐體后，先后進(jìn)入升溫區(qū)、保溫區(qū)和焊接區(qū)，最后降溫先后進(jìn)入升溫區(qū)、保溫區(qū)和焊接區(qū)，最后降溫并出爐，完成焊接。并出爐，完成焊接。 板子的大小，板上器件的多少和大小，板子進(jìn)板子的大小，板上器件的多少和大小，板子進(jìn)入爐內(nèi)的速度都關(guān)系著焊點焊膏是否完全熔化入爐內(nèi)的速度都關(guān)系著焊點焊膏是否完全熔化而焊牢。溫度太高，而焊牢。溫度太高，PCBPCB基板會翹曲，溫度過基板會翹曲，溫度過低，

8、焊膏尚沒有熔化，溫度不均勻又會造成部低，焊膏尚沒有熔化，溫度不均勻又會造成部分焊上，另一部分沒焊上。分焊上，另一部分沒焊上。爐內(nèi)溫升機(jī)構(gòu)爐內(nèi)溫升機(jī)構(gòu)(動畫請雙擊圖標(biāo)動畫請雙擊圖標(biāo))可靠焊接的爐溫曲線可靠焊接的爐溫曲線理想焊接溫度曲線是所便用焊膏廠所推薦的。理想焊接溫度曲線是所便用焊膏廠所推薦的。傳統(tǒng)的爐溫測量與調(diào)控傳統(tǒng)的爐溫測量與調(diào)控 帶尾巴的監(jiān)測系統(tǒng)帶尾巴的監(jiān)測系統(tǒng) 選一塊選一塊PCBPCB板，并在板上焊接位置安放熱電偶，板，并在板上焊接位置安放熱電偶，通過專用導(dǎo)線引到爐外的測量電路，測量電路通過專用導(dǎo)線引到爐外的測量電路，測量電路在爐外與計算機(jī)相連。在爐外與計算機(jī)相連。 PCB PCB板及

9、板上熱電偶從爐子這頭進(jìn)，那頭出，板及板上熱電偶從爐子這頭進(jìn)，那頭出，一旦板子從爐中出來，還要迅速從原路退回去，一旦板子從爐中出來，還要迅速從原路退回去，防止拉斷線纜。板子經(jīng)過各溫區(qū)的實測溫度都防止拉斷線纜。板子經(jīng)過各溫區(qū)的實測溫度都會被采集記錄出來。會被采集記錄出來。帶隔熱層的采樣記錄裝置隨帶隔熱層的采樣記錄裝置隨PCB板子一同板子一同經(jīng)過各溫區(qū)進(jìn)行測量。經(jīng)過各溫區(qū)進(jìn)行測量。 (動畫請雙擊圖標(biāo)動畫請雙擊圖標(biāo))具有無線發(fā)射接受裝置的定時測量裝置具有無線發(fā)射接受裝置的定時測量裝置 這種開始爐溫調(diào)整多為制造廠中進(jìn)行，不能保這種開始爐溫調(diào)整多為制造廠中進(jìn)行，不能保證今后所焊接各種尺寸板子都樣樣合適。證

10、今后所焊接各種尺寸板子都樣樣合適。 這種定期走一趟，用來檢查焊爐控溫結(jié)果是否這種定期走一趟，用來檢查焊爐控溫結(jié)果是否仍保持理想狀態(tài)？要不要重新調(diào)整？容易造成仍保持理想狀態(tài)？要不要重新調(diào)整？容易造成成批廢品損失！成批廢品損失！ 只有實時監(jiān)控爐溫才是最可靠方案！只有實時監(jiān)控爐溫才是最可靠方案！ ( (在爐內(nèi)最貼近焊板的傳送帶兩邊上方安排幾十只熱電在爐內(nèi)最貼近焊板的傳送帶兩邊上方安排幾十只熱電偶，隨時測量所在爐堂位置處的實際溫度，測溫傳感偶，隨時測量所在爐堂位置處的實際溫度，測溫傳感器不用隨器不用隨PCBPCB板跑，測量電路也置于爐外。板跑，測量電路也置于爐外。) )實時多點爐溫監(jiān)測系統(tǒng)實時多點爐溫

11、監(jiān)測系統(tǒng)(動畫請雙擊圖標(biāo)動畫請雙擊圖標(biāo))爐溫曲線的監(jiān)控爐溫曲線的監(jiān)控 必需對過往的大量焊接實踐進(jìn)行必要數(shù)必需對過往的大量焊接實踐進(jìn)行必要數(shù)據(jù)收集、統(tǒng)計分析，建立應(yīng)對策略。據(jù)收集、統(tǒng)計分析，建立應(yīng)對策略。 或者應(yīng)用熱場測量與分析，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、或者應(yīng)用熱場測量與分析，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊數(shù)學(xué)，建模與仿真，給出優(yōu)化方案。模糊數(shù)學(xué)，建模與仿真，給出優(yōu)化方案。 爐溫曲線必需符合所選擇焊膏廠推薦的爐溫曲線必需符合所選擇焊膏廠推薦的曲線。曲線。無鉛焊接技術(shù)對焊爐溫控水平無鉛焊接技術(shù)對焊爐溫控水平的要求的要求 可焊接溫區(qū)的變窄，考驗回流焊爐可焊接溫區(qū)的變窄，考驗回流焊爐溫度控制能力和精度！溫度控制能力和精度！ PCB

12、PCB基板受熱翹曲妨礙焊接質(zhì)量！基板受熱翹曲妨礙焊接質(zhì)量！ 各國對綠色制造技術(shù)的要求，各國對綠色制造技術(shù)的要求，ROSHROSH法規(guī)的強(qiáng)制執(zhí)行，向生產(chǎn)廠商，科法規(guī)的強(qiáng)制執(zhí)行，向生產(chǎn)廠商，科技工作者，動態(tài)測試技術(shù)提出了挑技工作者，動態(tài)測試技術(shù)提出了挑戰(zhàn)！戰(zhàn)！國內(nèi)現(xiàn)狀與國際技術(shù)水平國內(nèi)現(xiàn)狀與國際技術(shù)水平 大量的已購爐子只適用于傳統(tǒng)鉛錫焊料。大量的已購爐子只適用于傳統(tǒng)鉛錫焊料。 生產(chǎn)爐具的工廠都聲稱新生產(chǎn)的爐子具有無鉛焊料生產(chǎn)爐具的工廠都聲稱新生產(chǎn)的爐子具有無鉛焊料 焊接能力。焊接能力。 實際上用無鉛焊料，例如錫銀銅焊料焊是能焊上，實際上用無鉛焊料，例如錫銀銅焊料焊是能焊上， 其可靠性大打折扣！十幾

13、個小時或是幾十個小時還其可靠性大打折扣！十幾個小時或是幾十個小時還 是幾百個小時后會出現(xiàn)脫焊，重要設(shè)備是絕不允許是幾百個小時后會出現(xiàn)脫焊，重要設(shè)備是絕不允許 的！需要做深人實驗研究和技術(shù)改進(jìn)。的！需要做深人實驗研究和技術(shù)改進(jìn)。 先進(jìn)國家已經(jīng)解決問題，從而對我們實現(xiàn)綠色壁壘。先進(jìn)國家已經(jīng)解決問題，從而對我們實現(xiàn)綠色壁壘。 KICKIC公司提供實時監(jiān)測系統(tǒng)和技術(shù)支持并和大廠商公司提供實時監(jiān)測系統(tǒng)和技術(shù)支持并和大廠商捆捆 縛，提供解決方案?？`，提供解決方案。 其它工藝的影響：如其它工藝的影響：如PCBPCB板上焊盤和綠色絕緣油漆交板上焊盤和綠色絕緣油漆交 界面內(nèi)容易腐蝕變窄問題。界面內(nèi)容易腐蝕變窄問

14、題。為了節(jié)省能源，為了節(jié)約占地空間，在生產(chǎn)規(guī)模不大的為了節(jié)省能源，為了節(jié)約占地空間，在生產(chǎn)規(guī)模不大的場合，一種小型回流焊爐出現(xiàn)了。場合，一種小型回流焊爐出現(xiàn)了。被焊接板子在爐內(nèi)不動，讓爐子具有溫控曲線的變化規(guī)被焊接板子在爐內(nèi)不動，讓爐子具有溫控曲線的變化規(guī)律，利用時間換取大型爐內(nèi)走一次的焊接經(jīng)過。律，利用時間換取大型爐內(nèi)走一次的焊接經(jīng)過。具有適時的溫度檢測和曲線描繪能力，具有數(shù)據(jù)存儲記具有適時的溫度檢測和曲線描繪能力，具有數(shù)據(jù)存儲記錄和分析功能，使產(chǎn)品量產(chǎn)中的質(zhì)量控制和事故追蹤變錄和分析功能，使產(chǎn)品量產(chǎn)中的質(zhì)量控制和事故追蹤變成可能。成可能。練習(xí)題練習(xí)題1，用電渦流位移傳感器構(gòu)成測量振動儀器，

15、傳感器輸出有，用電渦流位移傳感器構(gòu)成測量振動儀器，傳感器輸出有-12V間間隙電壓，再加上振動波形是疊加在其上的。有一用戶購入這樣隙電壓，再加上振動波形是疊加在其上的。有一用戶購入這樣的監(jiān)測系統(tǒng)后在實驗室中進(jìn)行驗收。他先用一穩(wěn)壓電源提供儀的監(jiān)測系統(tǒng)后在實驗室中進(jìn)行驗收。他先用一穩(wěn)壓電源提供儀器輸入端一負(fù)電壓模擬輸入，儀表有相應(yīng)間隙電壓顯示；接著器輸入端一負(fù)電壓模擬輸入，儀表有相應(yīng)間隙電壓顯示；接著用一信號發(fā)生器正弦輸出取代剛才電源注入，儀器也有振動指用一信號發(fā)生器正弦輸出取代剛才電源注入，儀器也有振動指示；最后他把這兩個模擬輸入并在一起注入儀器，儀器輸出只示；最后他把這兩個模擬輸入并在一起注入儀器，儀器輸出只有間隙電壓而沒有了振動值。為什么？他錯在那？正確的辦法有間隙電壓而沒有了振動值。為什么？他錯在那？正確的辦法是什么？是什么？2，有一電路輸人電路