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怎么选择回流焊机?回流焊和波峰焊有哪些不同之处?

回流焊加工的为表面贴装的板,其流程比较复杂,可分为两种:单面贴装、双面贴装。

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好的,我们来分别解答这两个问题。

一、 如何选择回流焊机?

选择回流焊机是一个综合性的决策过程,需要考虑你的具体需求、生产规模、产品类型和预算。以下是一些关键的选择因素:

  1. 焊接产品的类型和要求:

    • 元件尺寸和密度: 高密度板、精细间距元件、BGA、QFN、CSP 等可能需要更均匀的温度分布和精密的温控,选择热风或混合加热方式、温区数量较多(8区以上)的炉子。简单单板要求可降低。
    • 对热敏感的元件: 如果经常焊接LED、电解电容、塑胶件等,对温度的均匀性、精确性和斜率控制要求更高,需要炉子性能更稳定,冷却区效果要好。
    • 无铅焊接: 无铅焊料熔点更高,对炉子的峰值温度和保温能力(大于217°C以上的时间TAL)要求更高,通常需要温区更多的设备(10区以上)。也要注意无铅对氮气保护的要求可能更高。
    • 板子尺寸: 明确你需要焊接的最大和最小的PCBA尺寸,选择符合尺寸要求的炉膛。
  2. 产能要求与温区数量:

    • 目标产能: 计算你每小时/每天需要焊接的板子数量和每块板的尺寸、复杂程度,这直接决定了你需要多大炉膛、多长轨道、多快速度的设备。产能高通常需要更多温区或更宽炉膛的设备。
    • 温区数量: 温区越多(通常8-12区,复杂的甚至14区以上),对温度曲线的调控越精细,越容易适应不同产品、不同焊膏的工艺要求,工艺窗口越大,产能潜力更高。但对简单产品和预算有限的情况,6温区也可能满足。
  3. 加热方式:

    • 热风循环: 目前绝对主流方式,通过强劲热风循环实现良好的温度均匀性和热传导效率,尤其适合高密度板和无铅焊接。效果取决于风机设计、风道布局和加热器效率。
    • 红外辐射: 加热速度快,但对板子颜色、元件高度敏感,容易造成阴影效应(局部温差大),均匀性较差,在复杂PCB中已较少单独使用。
    • 红外+热风混合: 结合两者优点,启动快,升温快,均匀性好。很多中高端设备采用。需要注意红外源对特定元件的辐射影响。
    • 热氮气/气相焊接: 特殊工艺,均匀性极好,无氧化,但成本高昂,应用较少。
  4. 冷却系统:

    • 有效的冷却对于形成良好的焊点微观结构至关重要(无铅尤其重要)。关注冷却方式(大风量强制风冷常见)、冷却速率(通常要求3-6°C/秒)以及冷却区的长度。好的冷却能减少虚焊,提高可靠性。
  5. 传送系统:

    • 稳定性和精度: 轨道是否平稳、无抖动,速度是否精确恒定,直接影响工艺重复性。
    • 轨道宽度调节: 是否方便操作,调节范围是否覆盖所有板宽,调节精度如何。
    • 支撑方式: 除了边缘导轨,是否配备中央支撑系统,这对于防止大型或柔性板下垂变形很重要。
  6. 氮气保护能力:

    • 无铅焊接、精密元件或要求极高可靠性的产品(如汽车电子)常需在氮气氛围下焊接,以减少氧化,改善润湿性。
    • 关注:氮气消耗量、炉膛密封性、氧含量控制精度、氮气输入方式等。高要求可能需要专用高密封性氮气炉。氮气会增加显著运行成本。
  7. 控制与软件系统:

    • 人机界面: 操作是否直观方便?
    • 温度曲线控制精度: PID算法是否先进?各温区温度独立控制能力如何?稳定性如何?
    • 温度曲线测试与监控: 是否方便连接测温仪?是否有在线实时温度监测和记录功能?是否有自动生成报表、存储历史曲线、异常报警等功能?这些对于过程控制和追溯至关重要。
    • 软件开放性: 是否方便导入导出温度曲线配方?是否支持远程监控?
  8. 能源效率和维护:

    • 能耗: 对比设备的额定功率和实际运行功耗(关注每片板子的能耗),热回收设计是否有效?这将影响长期运行成本。
    • 维护便利性: 设备是否易于清洁(锡膏挥发物积聚)?关键部件(如风扇马达、加热管、传送链条、过滤网)是否易于接近和更换?厂家是否提供维护培训和支持?
  9. 品牌、服务与支持:

    • 品牌口碑: 调研不同品牌的设备稳定性、售后服务口碑。
    • 本地技术支持: 供应商是否有本地技术团队?响应速度如何?备件供应是否及时?
    • 保修条款: 明确保修范围和期限。
  10. 预算:

    • 在满足核心需求的前提下,结合长期运行成本(能耗、氮气、维护)进行综合评估。不要只看购买价格。

总结选择流程:

  1. 明需求: 焊什么板子?多大量?什么要求(无铅?精密?)多大板子?预算范围?
  2. 定范围: 根据需求初步筛选合适的炉子类型(热风/混合)、温区数(8区/10区/12区)、炉膛尺寸、是否需要氮气。
  3. 选方式: 基本确认加热方式(热风主流)。
  4. 看品牌: 考察符合要求的品牌型号。
  5. 重参数: 仔细对比具体技术参数:控温精度、均匀性、温区数、加热/冷却能力、速度范围、轨道宽、氮气消耗、软件功能、能耗。
  6. 测性能: 尽可能安排试焊,用你自己的产品跑温度曲线,实测炉温均匀性、重复性和焊接效果。
  7. 比服务: 比较供应商的售后服务能力、备件供应和响应时间。
  8. 算总账: 综合设备价格、性能、运行成本和售后服务做出最终决策。

二、 回流焊与波峰焊的不同之处

这两种都是用于PCB组装的焊接工艺,但原理、应用对象和操作方式有根本区别:

特点 回流焊 波峰焊
焊接原理 通过预热、保温、回流、冷却阶段,重新熔化预先印刷的焊膏,形成焊点。 将熔融的焊锡形成流动的波峰直接接触插件元件的引脚和焊盘,利用毛细作用完成焊接。
适用工艺 主要用于表面贴装技术 主要用于通孔插装技术
应用对象 焊接 SMD元件(电阻、电容、IC、BGA、QFN、CSP等)。 焊接 THT元件(插件电阻、电容、连接器、大功率器件等)或一些特殊SMD(如SMD连接器)。
焊料形态 使用 焊膏(焊锡粉末与助焊剂的糊状混合物)。 使用 焊锡条/块 熔化成液态焊锡池。
助焊剂应用 助焊剂已包含在焊膏中,或有时在印刷前额外喷涂。 需要单独的助焊剂喷涂工序(发泡、喷雾)。
设备结构 大型箱式炉体(加热区),传送带穿过炉体各温区。 包含预热区、助焊剂区、锡炉(内有产生波峰的机械装置)、冷却区。
温度曲线 要求精确控制复杂的升温、保温、回流、冷却曲线,通常温度更高(尤其无铅)。 预热是防止热冲击,主要温度控制在于焊锡槽温度
焊接位置 只在预涂有焊膏的元件焊盘位置形成焊点。 所有暴露在波峰上且需要焊接的引脚/焊盘/焊点都会被焊接。
接触方式 通过热传导(对流、辐射)间接加热焊膏。 器件引脚/焊盘直接接触熔融焊锡波峰。
操作速度 设定传送带速度控制焊接时间。 设定传送带速度控制接触波峰的时间。
维护 相对波峰焊维护量较小,主要是清洁挥发物。 维护量大:需定期捞渣、添加焊锡、调整波峰平整度、清洁助焊剂残留、更换发泡石/喷嘴等。
锡渣/浪费 产生的锡渣少,材料利用率高。 锡炉持续高温氧化会产生大量锡渣,材料(焊锡)浪费较大。
可靠性挑战 主要挑战是温度均匀性、爬锡不足、立碑、空洞、冷焊等。 主要挑战是锡桥连、虚焊、焊点拉尖、元件受热冲击损坏、助焊剂残留清洗等。
对元件限制 主要用于SMD元件,元件不能太大或太重 可用于焊接大、重型的插件元件。
双面焊接 对于双面板,通常先焊接元件少或耐温性差的一面(底部),再焊另一面(顶部)。 通常用于焊接包含插件元件的底部。混合制程中,顶面SMD在波峰焊前需点红胶固定。

简单总结:

现代电子制造中,常常是回流焊+波峰焊结合使用:先用回流焊完成双面所有的SMD元件焊接,然后进行通孔元件的插件,最后用波峰焊焊接通孔焊点以及那些在波峰焊设计中允许出现在底部的特殊SMD。

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