基于EDA的Heller回流焊机虚拟制造系统研究

东莞职业技术学院 王志兵广东创新科技职业学院 李杏清东莞职业技术学院 鲍晶晶

基于EDA的Heller回流焊机虚拟制造系统研究

东莞职业技术学院 王志兵
广东创新科技职业学院 李杏清
东莞职业技术学院 鲍晶晶

【摘要】本文提出了一种基于EDA的Heller回流焊机虚拟制造系统研究方法，该方法针对Heller回流焊机理想温度曲线设定和实际测量温度曲线偏差太大，容易出现预热偏差、回流焊接偏差等问题，通过对回流焊温度曲线的设计和回流焊虚拟制造系统的研究来改善Heller回流焊机的焊接质量。其中温度曲线的设计主要通过合金选择，PCB板类型和温度曲线模拟实测来进行；虚拟制造主要通过系统运行设置、系统参数修改，操作实时记录和报警设置来进行。

【关键词】EDA，Heller回流焊；温度曲线；虚拟制造

东莞职业技术学院科研基金资助，课题项目：电子SMT虚拟制造系统及其关键技术的研究，项目编号：2015a04。

1 引言

回流焊是伴随微型化电子产品的出现而发展起来的焊接技术，主要用于各类表面组装元器件的焊接。回流焊就是预先在PCB焊接部位施放适量的焊料，然后贴装表面组装元器件，再利用外部热源使焊料再次流动达到焊接的一种焊接工艺。

回流焊虚拟制造是通过软件来对回流焊过程进行模拟仿真，主要包括温度曲线的设计和回流焊虚拟制造系统设置。其中温度曲线的设计主要通过合金选择，PCB板类型和温度曲线模拟实测来进行；虚拟制造主要通过系统运行设置、系统参数修改，操作实时记录和报警设置来进行。通过回流焊虚拟制造系统的研究，我们可以反复模拟测试回流焊中遇到的焊接问题，更好的掌握回流焊技术，有效地减少回流焊中的焊接缺陷。

2 回流焊技术

回流焊工艺焊接效率高，质量和一致性好，回流焊的加热过程可以分为预热、保温、焊接和冷却四个温区，主要有两种实现方法：一种是沿着传送系统的运行方向，让电路板顺序通过炉内的四个温度区域；另一种是把电路板停放在某一个固定位置上，在控制系统的作用下，按照四个温度区域的梯度规律调节、控制温度的变化。

按回流焊加热区域的不同，回流焊可分为两大类：一是对PCB整体加热，主要有气相回流焊、热板回流焊、红外回流焊、红外加热风回流焊和全热风回流焊；二是对PCB局部加热，主要有激光回流焊、聚焦红外回流焊、光束回流焊和热气流回流焊。

目前比较流行和实用的是红外回流焊、红外加热风回流焊和全热风回流焊。

3 Heller回流焊温度曲线设计

Heller回流焊温度曲线设计主要包括合金选择和设计、PCB板类型选择和温度曲线模拟实测。其中，合金选择和设计主要是根据实际用途和合金的熔点温度来选择不同比例的有铅或者无铅合金，也可以根据实际需要来自己设定合金的比例。

PCB板类型选择主要是根据元器件的组装类型（表面组装或者混着）来确定是选择单面板、双面板还是多层板。

温度曲线的设计主要是根据设定的温度来得出模拟实测温度，是模拟实测温度曲线更接近理想的温度曲线，设置过程中要注意两点：一是模拟实测温度应大于零；二是符合预热、保温、回流各温区温度呈上升趋势，如图1所示。

4 Heller回流焊机虚拟制造系统

Heller回流焊机虚拟制造系统主要从程式编辑、系统运行设置、系统参数设置、操作实时记录和报警设置来模拟仿真回流焊接的实际过程，并通过各运行过程的参数修改和设置来有效地减少回流焊接缺陷。

其中，程式编辑主要是建立回流焊程式，确定程式名和产品名，并保持程式数据，包括风扇速度、稳定时间、气体类型和含量、设定的温区温度、传送类型和传送速度等；系统运行设置主要是包括输入和输出两种模式，并对两种模式的最高温度限制和最低温度限制进行设定，随时监控系统温度的运行情况；系统参数设置主要是针对回流焊炉子型号、传送方向、功率设置、启动延时和温度上升检测等；操作实时记录主要是记录每个时刻的事件信息，事件类型和使用者，可以及时反馈回流焊接过程；报警设置主要包括两种：一是高温警告值和高温危险值；二是低温警告值和低温危险值。其中高温警告值要小于高温危险值，低温警告值要大于低温危险值。

图1 无铅回流焊温度曲线设计

5 结束语

本文针对Heller回流焊机理想温度曲线设定和实际测量温度曲线偏差太大，容易出现预热偏差、回流焊接偏差等问题，通过对回流焊温度曲线的设计和回流焊虚拟制造系统的研究来改善Heller回流焊机的焊接质量。其中温度曲线的设计主要通过合金选择，PCB板类型和温度曲线模拟实测来进行；虚拟制造主要通过系统运行设置、系统参数修改，操作实时记录和报警设置来进行。实验结果表明，该方法能有效地设定回流焊温度曲线，使模拟实测温度曲线更接近于理想温度曲线，Heller回流焊机虚拟制造能够有效模拟测试回流焊中遇到的焊接问题，减少回流焊中的焊接缺陷。

参考文献

［1］FUJITA Y， KAWAGUCHI H. Full-custom PCB implementation of the FDTD/FIT dedicated computer［J］.IEEE Trans Magnetics，2009，45（3）∶1100-1103

［2］冯志刚，郁鼎文，朱云鹤.回流焊工艺参数对温度曲线的影响［J］.电子工艺技术，2004，25（6）∶243-246.

［3］邓北川，申良.SMT回流焊工艺分析及其温控技术实现［J］.电子工艺技术，2008，29（1）∶30-32.

［4］彭琛，郝秀云，刘克能.Mark点的不良设计对PCB印刷质量的影响［J］.工艺与技术，2014，28-31.

作者简介：

王志兵（1984—），男，江西南康人，硕士，东莞职业技术学院讲师，研究方向：信号与信息处理，电子技术，电子工艺与SMT。