热风回流焊接工艺和设备

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1、1.1总体结构    热风回流焊炉总体结构主要分为加热区，冷却区，炉内气体循环装置，废气排放装置以及PCB传送等五大主体部分。见图3： 炉体分为上下两个密封箱体，中间为传送带。部分炉体的长短主要根据加热区和冷却区的多少而不同，目前的回流炉的加热区有4~10个区不等，冷却区有1~2个区不等，也有的炉不带冷却区，让PCB板出炉后在空气中自然冷却。每个温区的温度可编程设定，一般可设温度范围从室温到275度左右（视厂家设定），回流焊炉另一个重要的区别在于它是否具备进行充氮气焊接的能力，或是只能在空气环境下焊接。用户一

2、般可根据自己的用途来选择炉体的长短和炉子的气体环境要求。1.2加热区结构1.2.1加热区结构    炉体内每一个加热区的结构都是一样的。见图4。在上下加热区各有一个马达驱动叶轮高速旋转，产生空气或氮气的吹力。气体经加热丝或其它材料加热后，从多孔板里吹出，打到PCB板上。有的回流炉的马达转速是可编程调节的，如VITRONICS，可从1000~3000RPM，而有的炉是厂家出厂时已固定的，如BTU炉厂家出厂时已定为最高转速约3000RPM。马达转速越快，风力越大，热交换能力越强。通过测量气体吹出的风压，可以监控马

3、达的运转是否正常。由于回流过程中锡膏中助焊剂的挥发，可能凝结在叶轮上，降低风的效率，导致温度回流曲线的减低。因此有必要定期检查和清洁叶轮。1.2.2温度控制    回流炉的每一个加热区的温度控制都是独立的闭环控制系统。温度控制器通过PID控制把温度保持在设定值。温度传感器采用的热偶线装在多孔板的下面，感应气流的温度。见图5。 如果加热区的温度出现异常，例如不加温，或加温缓慢，一般需要检查固态继电器是否正常，加热区的加热器是否老化需要更换（一般使用多年的回流炉容易出现这个问题）。若出现温度显示错误，一般是热偶线

4、已损坏。1.3冷却区结构    PCB板经过回流焊接后，必须立即进行冷却，才能得到很好的焊接效果。因此在回流焊炉的最后都是有一个冷却区。冷却区的结构是一个水循环的热交换器。冷却风扇把热气吹到循环水换热器后，经降温的气体再打到PCB板上。热交换器内的热量经循环水带走，循环水经降温后再流回换热器。见图6。由于在冷却系统中，助焊剂（Flux）容易凝结，因此必须定期检查和清洁助焊剂过滤器上的助焊剂，否则热循环效率的下降会减低冷却系统的效率，使冷却变差，导致产品的焊接质量下降。过热焊接的PCB板的长期稳定性会下降。  

5、  虽然不同厂家的回流炉的冷却区的结构不尽相同,但基本的原理是一样的。冷却区一般有双面冷却和单面冷却两种结构。单面冷却是指只在传送带的上面装有冷却系统，而双面冷却在传送带上下两面都有冷却系统。图7.1和7.2是BTU炉的结构。由图中可以看出冷却区由热交换器和冷却风扇组成。一般来讲，用单面的冷却就可以满足普通电子产品的冷却需要。.4气体控制    气体控制包括两个方面，一个是回流焊接需要气体的加入和炉内废气的排放。气体注入分为两种一种是氮气（N2），另一种是压缩空气。氮气炉一般密封极严，以防止炉外的氧气进入炉体

6、。氧气含量是氮气炉的关键，它的大小影响到元件焊接质量。通过炉体采样气口连接氧气含量测试仪可以精确测量炉区内氧气含量。一般好的炉内的氧含量能低于50PPM[6]。当不需要使用氮气时，炉内应注入压缩空气保持炉内的气体需要。炉内废气（包括助焊剂的挥发物，回流焊接产生的废烟）应不断地排出炉外以维护炉内的正常气体环境和保护操作工的健康。炉体的排气管应与整个工厂的排气装置相连。1.5传送带结构    回流炉的产品传送装置一般有两类，一种是网式传送带，一种是轨道式传送带。根据产品需要用户可自己选择。一般的回流炉同时带有这两

7、种传送带，为方便用户使用。传送带的转速是可编程确定的。由于带速直接影响回流焊接的温度曲线。因此带速的稳定性是至关重要的。回流焊接炉的带速控制也是闭环控制系统。见图8。通过控制传送带的驱动马达的转速来控制带速。除了带速的稳定性外，传送带的机械运动的平稳性也很重要。因为在回流焊正在融化过程时，传送带的振动都会带来焊接缺陷，如元件偏位，焊接虚焊，掉件等问题。保证机械平稳的关键在于传送机构的维护保养的好坏。如链条和齿轮的清洁、润滑，直流电机的电刷的保养等都非常重要。传送带一般还配有不间断电源（UPS），它可以在整个炉

8、子电源意外中断时，维持传送带运行5~10分钟，直到把炉内的所有的PCB板送出，避免发生烧板事故。2.1回流焊接的过程    回流焊的基本原理比较简单，它首先对PCB板的表面贴装元件（SMD）焊盘印刷锡膏，然后通过自动贴片机把SMD贴放到预先印制好锡膏的焊盘上。最后，通过回流焊接炉，在回流焊炉中逐渐加热，把锡膏融化，称为回流（Reflow），接着，把PCB板冷却，焊锡凝固，把元件和焊盘牢固地焊接到一起