基于EDA的Heller回流焊機虛擬制造系統研究

東莞職業技術學院 王志兵廣東創新科技職業學院 李杏清東莞職業技術學院 鮑晶晶

基于EDA的Heller回流焊機虛擬制造系統研究

東莞職業技術學院 王志兵
廣東創新科技職業學院 李杏清
東莞職業技術學院 鮑晶晶

【摘要】本文提出了一種基于EDA的Heller回流焊機虛擬制造系統研究方法，該方法針對Heller回流焊機理想溫度曲線設定和實際測量溫度曲線偏差太大，容易出現預熱偏差、回流焊接偏差等問題，通過對回流焊溫度曲線的設計和回流焊虛擬制造系統的研究來改善Heller回流焊機的焊接質量。其中溫度曲線的設計主要通過合金選擇，PCB板類型和溫度曲線模擬實測來進行；虛擬制造主要通過系統運行設置、系統參數修改，操作實時記錄和報警設置來進行。

【關鍵詞】EDA，Heller回流焊；溫度曲線；虛擬制造

東莞職業技術學院科研基金資助，課題項目：電子SMT虛擬制造系統及其關鍵技術的研究，項目編號：2015a04。

1 引言

回流焊是伴隨微型化電子產品的出現而發展起來的焊接技術，主要用于各類表面組裝元器件的焊接。回流焊就是預先在PCB焊接部位施放適量的焊料，然后貼裝表面組裝元器件，再利用外部熱源使焊料再次流動達到焊接的一種焊接工藝。

回流焊虛擬制造是通過軟件來對回流焊過程進行模擬仿真，主要包括溫度曲線的設計和回流焊虛擬制造系統設置。其中溫度曲線的設計主要通過合金選擇，PCB板類型和溫度曲線模擬實測來進行；虛擬制造主要通過系統運行設置、系統參數修改，操作實時記錄和報警設置來進行。通過回流焊虛擬制造系統的研究，我們可以反復模擬測試回流焊中遇到的焊接問題，更好的掌握回流焊技術，有效地減少回流焊中的焊接缺陷。

2 回流焊技術

回流焊工藝焊接效率高，質量和一致性好，回流焊的加熱過程可以分為預熱、保溫、焊接和冷卻四個溫區，主要有兩種實現方法：一種是沿著傳送系統的運行方向，讓電路板順序通過爐內的四個溫度區域；另一種是把電路板停放在某一個固定位置上，在控制系統的作用下，按照四個溫度區域的梯度規律調節、控制溫度的變化。

按回流焊加熱區域的不同，回流焊可分為兩大類：一是對PCB整體加熱，主要有氣相回流焊、熱板回流焊、紅外回流焊、紅外加熱風回流焊和全熱風回流焊；二是對PCB局部加熱，主要有激光回流焊、聚焦紅外回流焊、光束回流焊和熱氣流回流焊。

目前比較流行和實用的是紅外回流焊、紅外加熱風回流焊和全熱風回流焊。

3 Heller回流焊溫度曲線設計

Heller回流焊溫度曲線設計主要包括合金選擇和設計、PCB板類型選擇和溫度曲線模擬實測。其中，合金選擇和設計主要是根據實際用途和合金的熔點溫度來選擇不同比例的有鉛或者無鉛合金，也可以根據實際需要來自己設定合金的比例。

PCB板類型選擇主要是根據元器件的組裝類型（表面組裝或者混著）來確定是選擇單面板、雙面板還是多層板。

溫度曲線的設計主要是根據設定的溫度來得出模擬實測溫度，是模擬實測溫度曲線更接近理想的溫度曲線，設置過程中要注意兩點：一是模擬實測溫度應大于零；二是符合預熱、保溫、回流各溫區溫度呈上升趨勢，如圖1所示。

4 Heller回流焊機虛擬制造系統

Heller回流焊機虛擬制造系統主要從程式編輯、系統運行設置、系統參數設置、操作實時記錄和報警設置來模擬仿真回流焊接的實際過程，并通過各運行過程的參數修改和設置來有效地減少回流焊接缺陷。

其中，程式編輯主要是建立回流焊程式，確定程式名和產品名，并保持程式數據，包括風扇速度、穩定時間、氣體類型和含量、設定的溫區溫度、傳送類型和傳送速度等；系統運行設置主要是包括輸入和輸出兩種模式，并對兩種模式的最高溫度限制和最低溫度限制進行設定，隨時監控系統溫度的運行情況；系統參數設置主要是針對回流焊爐子型號、傳送方向、功率設置、啟動延時和溫度上升檢測等；操作實時記錄主要是記錄每個時刻的事件信息，事件類型和使用者，可以及時反饋回流焊接過程；報警設置主要包括兩種：一是高溫警告值和高溫危險值；二是低溫警告值和低溫危險值。其中高溫警告值要小于高溫危險值，低溫警告值要大于低溫危險值。

圖1 無鉛回流焊溫度曲線設計

5 結束語

本文針對Heller回流焊機理想溫度曲線設定和實際測量溫度曲線偏差太大，容易出現預熱偏差、回流焊接偏差等問題，通過對回流焊溫度曲線的設計和回流焊虛擬制造系統的研究來改善Heller回流焊機的焊接質量。其中溫度曲線的設計主要通過合金選擇，PCB板類型和溫度曲線模擬實測來進行；虛擬制造主要通過系統運行設置、系統參數修改，操作實時記錄和報警設置來進行。實驗結果表明，該方法能有效地設定回流焊溫度曲線，使模擬實測溫度曲線更接近于理想溫度曲線，Heller回流焊機虛擬制造能夠有效模擬測試回流焊中遇到的焊接問題，減少回流焊中的焊接缺陷。

參考文獻

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作者簡介：

王志兵（1984—），男，江西南康人，碩士，東莞職業技術學院講師，研究方向：信號與信息處理，電子技術，電子工藝與SMT。