光洋電子（無錫）有限公司 顧竹青

1 引言

目前在汽車工業(yè)中，繼電器、連接器及一些在使用過程中需要承受較大機械應力的元件，仍需采用具有高結合強度的通孔型連接，常規(guī)的波峰焊可以實現(xiàn)插裝元件的焊接，但在焊接過程中需要專用的保護膜保護其它的表面貼裝元件，同時貼膜和脫膜均需手工操作，手工焊同樣可以實現(xiàn)插裝件的焊接，但手工焊的質(zhì)量過于依賴操作者的工作技巧和熟練程度，重復性差，不適于自動化的生產(chǎn)。隨著電子產(chǎn)品的不斷發(fā)展，加工設備和工藝也不斷完善，原來以浸焊和波峰焊、回流焊為焊接主打設備，而隨著PCB板的不斷發(fā)展，對生產(chǎn)工藝要求也不斷提高，選擇性焊接應運而生。

我們可通過與波峰焊的比較來描述選擇性焊接的概念。兩者間最明顯的差異在于波峰焊中PCB的下部完全浸入液態(tài)焊錫中，而在選擇性焊接中，僅有部分特定區(qū)域與焊錫接觸。在焊接前也必須預先涂助焊劑。與波峰焊相比，助焊劑僅涂覆在PCB下部的待焊接部位，而不是整個PCB。但是選擇性焊接僅適用于插裝元件的焊接。

選擇性焊接有兩種類型：噴焊和浸入焊。噴焊是通過PCB下固定的單一噴嘴來完成。利用噴焊可實現(xiàn)單個點或引腳等微小區(qū)域的焊接。通過控制PCB的移動速度以及PCB與噴嘴間的夾角來優(yōu)化焊接的質(zhì)量。而浸入焊接則是將PCB上待焊區(qū)域浸入專用的噴嘴夾具中，從而一次實現(xiàn)多個焊點的焊接，但由于不同PCB上焊點的位置不同，因而對不同的PCB需制作專用的噴嘴夾具。典型的選擇性焊接的工藝流程包括：助焊劑噴涂、PCB預熱、浸入焊和噴焊這幾個流程。

我公司采用的即是選擇性浸焊，對于經(jīng)雙面印刷后回流爐出來的產(chǎn)品，有后裝器件或稱插件元件的產(chǎn)品，設計了這臺局部噴流焊設備，既保證了雙面印刷的PCB質(zhì)量，又比人工焊接后裝件提高了效率。該設備功能特點是：

? 一機多用途，可做PCB板單點焊錫，局部插件焊錫，拆焊IC及零件，或特殊焊錫。

? 使用軌道式可調(diào)寬滑臺，可適應不同大小PCB板的焊接，可對產(chǎn)品焊接位置進行定位，大大提高焊接效率。

? 錫槽及噴錫通道均采用工業(yè)純鈦板制作，耐高溫，耐腐蝕，發(fā)熱芯采用進口陶瓷發(fā)熱板，經(jīng)久耐用。

? 可拆換式噴錫口，生產(chǎn)不同的產(chǎn)品時，將原噴口板拆下，換新的噴口板，就可以焊接不同的PCB板了，操作方便。

? 焊錫表面不產(chǎn)生錫渣，焊錫表面始終保持光亮和流動性，大大提高焊接質(zhì)量。

? 功能多、操作界面直觀，噴口高度、噴流時間可軟件調(diào)整。

? 適用于焊接大面積的插件和貼片混裝板，無連焊、缺焊等現(xiàn)象，焊點飽滿。

2 設計原理

2.1 工作原理

（1）設備主要用于特定線路板的局部焊接。

（2）根據(jù)線路板的焊接工藝要求，設有以下三種工作狀態(tài)：除渣、預熱、焊接。

（3）根據(jù)各種不同線路板的焊接工藝要求，可設定各種不同線路板的焊接工藝參數(shù)（工作模式），并可自由轉(zhuǎn)換。

（4）各種工作狀態(tài)和工作模式由PLC和觸摸屏控制。

2.2 主要結構特點

（1）整機采用全封閉式結構，外型美觀，設計合理。

（2）錫爐內(nèi)部采用3mm伏板，大噴口板采用3mm鈦板，小噴口采用2mm鈦板，大小噴口邊接采用定位銷和專用螺釘固定，錫爐加熱采用外置式鑄鋼加熱板，使用壽命長，維修方便，錫爐架采用角鋼，外封板采用1.2mm不銹鋼板，內(nèi)裝高效保溫棉。

（3）進出機構采用雙節(jié)抽屜滑軌型式，滑軌采用不銹鋼加強型，線路板夾具采用不銹鋼材料，定位夾具采用3mm鈦板。

（4）電控柜采用分體式，與整機完全隔開，側面開門，便于維修保養(yǎng)。

（5）整機底部與上面隔開，并設有儲存空間。

（6）正面上部設有翻蓋門，門采用氣彈簧結構，側面設有觀察窗。

（7）整機內(nèi)部墻板均設有防熱處理。

（8）除渣由人工通過腳踏開關控制，與操作門上的執(zhí)行元件互鎖。

2.3 主要技術參數(shù)

（1）錫爐溫度：0-400 ℃可隨意設置，智能溫控保溫，精度正負1.5℃。

（2）大噴口尺寸：200×150mm。

（3）噴流高度：0-10mm變頻無級可調(diào)。

（4）錫槽容量：無鉛錫約250Kg

2017年2月22日，五建獲得了一個新身份—廣東省高新技術企業(yè)。一個施工企業(yè)如何發(fā)展成為高新技術企業(yè)？

（5）錫槽材料：3mm鈦板。

（6）錫泵電機：370W耐高溫變頻電機。

（7）溫控器：采用日本富士品牌，PID控制，SSR輸出。

（8）PLC和觸摸屏控制，各工作模式可參數(shù)設定，首次調(diào)試后可保存，以后開機后可調(diào)用保存參數(shù)。界面直觀方便。

3 設備的設計與制造

3.1 硬件配置概述

（1）PLC：SN32-DRA2系我公司為滿足中小型控制系統(tǒng)開發(fā)的功能強大的內(nèi)帶高速計數(shù)功能的整體式PLC。除帶有16入16出點外，還具備485通訊、擴展槽等。

（2）模擬量模塊：選用兩通道數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊K2-2DAC將數(shù)據(jù)設定量轉(zhuǎn)換成模擬信號輸出給變頻器，控制電機轉(zhuǎn)速。輸出信號范圍：0-5VDC，0-10VDC，4-20mA，分辨率：1/4096（12bit）。

（3）三菱變頻器S500系列：用變頻器控制錫爐電機，實現(xiàn)錫峰的高低控制，完成局部焊接。

（4）觸摸屏：EA7-T6C系我公司5.7英寸256色彩色LCD，分辨率320×240，色彩逼真，帶擴展I/O卡。

3.2 設備外觀及操作面板

（1）工作指示燈：分三種指示狀態(tài)：黃燈、綠燈、紅燈。

黃燈：加熱時或焊接時燈閃，處于待機狀態(tài)；

綠燈：溫度到達時綠燈亮；

紅燈：溫度未到時開噴流時燈閃。

（2）氮氣流量指示。

（3）氮氣壓力指示：大于4KG。

（4）基板進出抽屜：抽屜式，基板放置架可放置任意大小尺寸，調(diào)節(jié)方便。

3.2.2 操作面板（如圖2所示）

操作面板按鍵及指示說明：

? 啟動按鈕：基板框推入后，按下按鈕，開始焊接。

? 電源指示燈：開機上電后指示電源。

? 錫溫到達指示燈：錫槽到過設定溫度后指示燈亮。

? 蜂鳴器消除按鈕：報警響時可手工按下消除反警聲。

? 急停按鈕：當設備有異常情況發(fā)生時，按下停機。

? 電源鑰匙開關：向右檔打開電源，左檔關閉電源。

? 選擇旋鈕：分為手動、自動和定時三種狀態(tài)。

? 溫控表：溫度設定、溫度控制。

圖1 整機外觀結構

圖2 操作面板圖

3.3 電氣底板布局

3.3.1 電氣電路板（如圖3所示）

圖3 底板布局

3.3.2 電氣原理圖（如圖4所示）

3.3.3 PLC接線圖（如圖5所示）

3.4 設備系統(tǒng)控制流程

系統(tǒng)控制分三大類功能板塊，分為自動控制、手動控制和管理員功能，如圖6所示，自動控制部分如圖7所示。

3.5 觸摸屏操作界面演示介紹（如圖8～圖15所示）

圖8 開機后顯示界面

圖9 當旋鈕在定時位置時，可進入工作界面選擇

4 實現(xiàn)效果

設備自07年投運以來，已為我公司生產(chǎn)了多品種的各類基板，為觸摸屏等新品的研制和生產(chǎn)提供了有力保證。 設備具有以下優(yōu)點：

（1）波峰比較穩(wěn)定，很少出現(xiàn)溢錫現(xiàn)象。

（2）可以適用于多品種產(chǎn)品的焊接，應用廣泛。每個品種對應各自不同的焊接參數(shù)，焊接時只要調(diào)用已保存的相應品種，最多可保存9999種參數(shù)，設備自動按之前的參數(shù)進行加工，不同品種有不同的參數(shù)。而目前國內(nèi)的局部焊機一般每生產(chǎn)一個品種就調(diào)一種參數(shù)，沒有多品種存貯調(diào)用的功能，加工的品種多了，只能靠人工記錄，每次查表再設置，比較麻煩。

（3）含有定時開機功能，節(jié)省了預熱時間，因為錫爐一般都需要數(shù)小時的預熱，錫爐到溫時才能焊接。這臺設備可以按星期、或按指定日期的時間開機，這樣上班時正好焊接，節(jié)省了不少工作時間。與國內(nèi)的同類設備比較，一般只能設定一個定時時間，不能有多種定時選擇，靈活性少。

（4）波峰可數(shù)字化控制，精準到位。每種噴流方式：預熱時、離開時、焊接時都可根據(jù)線路板的焊接要求進行數(shù)字化設定。精確的調(diào)整噴出的高度。

（5）首次采用的觸摸屏界面，目前國內(nèi)類似機種尚無這種控制設計，直觀方便，連續(xù)自動控制，目前國內(nèi)設備一般都是采用幾個按鍵或旋鈕單獨控制， 這種一體化的控制還是難得一見的。

（6）基板導軌傳送，可拉伸，作業(yè)人員安放固定基板方便，而且遠離錫爐，可防止錫爐中的濺錫，操作更安全。

5 結語

選擇浸焊焊接時，每一個焊點的焊接參數(shù)都可以“度身定制”，有足夠的工藝調(diào)整空間把每個焊點的焊接參數(shù)（助焊劑的噴涂量、焊接時間、焊接波峰高度等）調(diào)至最佳，缺陷率由此降低，甚至有可能做到通孔元器件的零缺陷焊接。

選擇焊只是針對所需要焊接的點進行助焊劑的選擇性噴涂，線路板的清潔度因此大大提高，同時離子污染量大大降低。助焊劑中的NA+離子和CL-離子如果殘留在線路板上，時間一長會與空氣中的水分子結合形成鹽從而腐蝕線路板和焊點，最終造成焊點開路。因此，傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式往往需要對焊接完的線路板進行清洗，而選擇焊則從根本上解決了這一問題。

經(jīng)過公司產(chǎn)品的實際使用，效果極佳，設備已為公司創(chuàng)造了數(shù)十萬的利潤，也改進了產(chǎn)品質(zhì)量，是國內(nèi)少見的多功能選擇性浸焊設備，也是我公司首例自主制作的焊接設備。

[1] 周靄如, 官士鴻. Visual Basic程序設計教程[M]. 北京: 清華大學出版社,2008.

[2] C-MORE觸摸屏用戶手冊[Z]. 光洋電子（無錫）有限公司.

[3] SN系列用戶手冊[Z]. 光洋電子（無錫）有限公司.

[4] 模擬量模塊用戶手冊[Z]. 光洋電子（無錫）有限公司.

[5] S500變頻器說明手冊[Z]. 三菱株式會社.