基于PLC的回流焊控制器
日期：2009-9-13 1:26:00 点击：
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采用Sn/Pb共晶焊料的典型回流曲线通常分4个阶段,升温、保温、回流和冷却。保温阶段的温度为(150±10)℃,回流阶段的温度在183℃以上最高峰值上升30℃~40℃。而无铅焊料的金属熔点明显升高,使经过长期生产实践考验的最佳工艺参数受到挑战。因此,针对无铅焊料,很多研究推荐下列两种类型的温度曲线[3][11]。
(1)梯形温度曲线[3][4][5]
这种曲线称为梯形温度曲线,它的主要特点延长了回流区的峰值时间,使焊件在液相线以上的时间(TAL)从传统的40s~60s,延长到60s~ 90s,在回流焊的峰值温度处要保持30s~60s时间。图3是日本某几所大学联合设计的梯形温度曲线,它在回流区的时间为90s,峰值温度为230℃~240℃,峰值处的保持时间为60s。
采用梯形曲线的效果是:
(a)在高温处保持足够时间,使热容量差异较大的元器件达到热平衡,减少BGA焊点的空洞现象。
(b)由于延长了无铅焊料的液态时间,有利于克服无铅焊料润湿性能下降的弱点。
(2)渐升式温度曲线
渐升式温度曲线如图4所示[6][7]。
这种曲线称为：“帐篷式”或“三角形式”。它的主要特点是取消了保温阶段,焊件从室温缓慢上升到峰值,从而延长了升温时间,使升温速率可下降到0.8℃/s~2℃/s,但总的工艺时间却不延长(相反可适当缩短)。当然，采用这种温度曲线是有前提的，它必须使用具有良好热传递性能的回流炉，才能使焊件在到达峰值温度时,其表面的温差符合要求[3]。
采用渐升式温度曲线的效果是[3]:
(1)在不增加总时间的前提下,延长升温时间,从而避免因升温速率过快造成元器件的损伤;
(2)由于温度是线形上升,容易控制,工艺可重复性好;
(3)由于升温缓慢,使PCB板面温差(ΔT)减小,有利于克服无铅焊料导致工艺窗减小的不良因素;
(4)在采用助焊剂激化温度与无铅合金相匹配的焊膏前提下,可改善可焊性和获得光亮的焊点;
(5)与传统回流炉相比,能源消耗降低,维修比较简单。
采用渐升式温度曲线更有优势，
用带热电偶输入的板式plc,成本低，接线简单，关键是算法的确定
用T做PLC加热时间X为设定温度，Y为设定温度
温度值=T*(X/Y)
为防温度过冲，加热功率（pwm方式）=重功率*（T/Y）*(PID参数【0.3---1.2】
通常适用于无铅焊料的温度曲线有两种：1梯形温度曲线。2渐升式温度曲线
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采用Sn/Pb共晶焊料的典型回流曲线通常分4个阶段,升温、保温、回流和冷却。保温阶段的温度为(150±10)℃,回流阶段的温度在183℃以上最高峰值上升30℃~40℃。而无铅焊料的金属熔点明显升高,使经过长期生产实践考验的最佳工艺参数受到挑战。因此,针对无铅焊料,很多研究推荐下列两种类型的温度曲线[3][11]。
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(1)梯形温度曲线[3][4][5]
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这种曲线称为梯形温度曲线,它的主要特点延长了回流区的峰值时间,使焊件在液相线以上的时间(TAL)从传统的40s~60s,延长到60s~ 90s,在回流焊的峰值温度处要保持30s~60s时间。图3是日本某几所大学联合设计的梯形温度曲线,它在回流区的时间为90s,峰值温度为230℃~240℃,峰值处的保持时间为60s。
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采用梯形曲线的效果是:
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(a)在高温处保持足够时间,使热容量差异较大的元器件达到热平衡,减少BGA焊点的空洞现象。
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(b)由于延长了无铅焊料的液态时间,有利于克服无铅焊料润湿性能下降的弱点。
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(2)渐升式温度曲线
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渐升式温度曲线如图4所示[6][7]。
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这种曲线称为：“帐篷式”或“三角形式”。它的主要特点是取消了保温阶段,焊件从室温缓慢上升到峰值,从而延长了升温时间,使升温速率可下降到0.8℃/s~2℃/s,但总的工艺时间却不延长(相反可适当缩短)。当然，采用这种温度曲线是有前提的，它必须使用具有良好热传递性能的回流炉，才能使焊件在到达峰值温度时,其表面的温差符合要求[3]。
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采用渐升式温度曲线的效果是[3]:
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(1)在不增加总时间的前提下,延长升温时间,从而避免因升温速率过快造成元器件的损伤;
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(2)由于温度是线形上升,容易控制,工艺可重复性好;
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(4)在采用助焊剂激化温度与无铅合金相匹配的焊膏前提下,可改善可焊性和获得光亮的焊点;
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(5)与传统回流炉相比,能源消耗降低,维修比较简单。
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为防温度过冲，加热功率（pwm方式）=重功率*（T/Y）*(PID参数【0.3---1.2】
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